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2019 年度 実施状況報告書

分割主鏡式天体望遠鏡の相対位置制御アルゴリズム

研究課題

研究課題/領域番号 18K04194
研究機関金沢大学

研究代表者

軸屋 一郎  金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (90345918)

研究分担者 木野 勝  京都大学, 理学研究科, 助教 (40377932)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード制御工学 / 能動光学 / 天体望遠鏡
研究実績の概要

せいめい望遠鏡の分割主鏡制御の基礎検討を行い、実験的な検討を進めている。望遠鏡の設計情報をもとに制御対象のモデル化を行った。分割主鏡は18枚の分割鏡(内周セグメント6枚と外周セグメント12枚)と内周リングから構成される。アクチュエータはステッピングモータを含み、角速度・速度指令を与えて角度・位置制御を行うので、積分器を用いて動特性をモデル化した。また、分割鏡と分割鏡の間には各辺2個ずつ距離センサが配置されており、内周セグメントと内周リングの間には合計12個の距離センサが配置されており、合計72個のセンサが配置されている。状態変数(角度・位置)から距離センサ出力までの依存関係を、設計データをもとに幾何学的に割り出し、線形化を行うことにより作用行列を導出した。
本研究では、実験的に作用行列を推定する方法について検討を行った。制御対象を積分器と作用行列の積と考え、入出力データから作用行列を推定する、多入出力積分器モデルのパラメータ推定問題として定式化した。入力を積分してから最小二乗法計算によりパラメータ推定が可能であることを示し、シミュレーションにより検証した。
また、分割主鏡制御問題を出力フィードバック制御問題と解釈して、集中制御と分散制御と呼ぶ二種類の制御手法を提案した。集中制御については、望遠鏡に実機実装され、観測開始に至っている。本研究では、集中制御と分散制御のそれぞれに対して制御試験を行い、実験データを取得した。シミュレーション解析に比較的類似する側面と、シミュレーション結果とかけ離れた側面の両方が見られ、制御工学の観点から実験データの解析を進行中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

モデル化と制御則の提案を行い、シミュレーション検討も行い、実機試験を行えているので。

今後の研究の推進方策

集中制御と分散制御を望遠鏡実機に実装して、実機試験を行いたい。設計段階では、アクチュエータの速度飽和のみを考慮した。実機実装して試験を行ったところ、アクチュエータの位置飽和の方が問題となることが明らかとなった。現状で制御則を実機実装できているのでミッション的には成功であるが、詳細な実験データを取得して制御工学の観点からシミュレーションと実機の対応関係などを詳細に解析を続けていきたい。科研費から旅費支出を行い、出張と天文台への滞在を繰り返すことにより、緊密な連携を深めて実機試験を進めたい。

次年度使用額が生じた理由

学会参加費用と研究打ち合わせ費用を確保するため。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Conceptual Design for Control System of Segmented Primary Mirror in SEIMEI Telescope2019

    • 著者名/発表者名
      JIKUYA Ichiro、UENO Koki、KINO Masaru、KURITA Mikio、YAMADA Katsuhiko
    • 雑誌名

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      巻: 55 ページ: 485~490

    • DOI

      https://doi.org/10.9746/sicetr.55.485

    • 査読あり
  • [学会発表] Open-loop Parameter Estimation of MIMO Integrator Model2019

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Jikuya, Masaru Kino, Katsuhiko Yamada
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Morphing Perspective in Control System of SEIMEI Telescope2019

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Jikuya, Daichi Uchida, Masaru Kino, Katsuhiko Yamada
    • 学会等名
      Korea-Japan Joint Seminar On Advanced Structures and Materials for Morphing Technology in Future Aircrafts
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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