次世代超高加速・高速直動メカニズムとその制御に関する基礎研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14702024
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 佐藤 海二 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (00215766)
• Keywords: リニアモータ / 高加速 / 高速 / 規範特性 / ロバスト / 2慣性系 / 駆動力 / 直動メカニズム

Research Abstract

次世代超高加速・高速直動メカニズムとその制御に関する基礎研究の一環として,本年度行ったことは次の通りである.
(1)次世代超高加速・高速直動メカニズムの実現を目指し,メカニズムに関し次のことを行った.
(A)昨年度までの試作機では,駆動力を発生する電磁石固定子の長さが500mm,測定分解能は6〜9mmであり,機構の動特性を評価するためには不十分であった.そこで電磁石長さを2mに拡張するとともに,測定分解能80nmのレーザ測長器を購入し設置した.
(B)上記(A)の拡張した実験装置により,現状の動特性を評価した.その結果,最大速度には大きな変化は見られなかったものの,392m/s^2(40G)以上の加速性能が得られた.
(C)駆動アンプの使用数を増やし,動特性の向上を図ったその結果,最大速度は12m/s以上,最大加速度は600m/s^2(60G)以上の加速性能が得られた.
(2)次世代超高加速・高速直動メカニズムのアクチュエータとして電磁リニアモータを用いている.そこで同様のモデルで記述可能な,位置決め機構を用い次のように制御方法を検討した.
(A)対象としている機構に適した制御方法として,制御系設計が容易で,制御理論に関する深い知識を必要としない,報告者が提案している規範特性軌跡追従制御(NCTF制御)を取り上げ,その設計パラメータの性質やロバスト性について検討した.その結果パラメータの特性は単純であり,高いロバスト性を有していることを明らかにした.
(B)電磁リニアモータは,しばしば1慣性系として扱われるが,構成によっては2慣性系となることもある.そこでNCTF制御方法を2慣性系に適用する方法を提案し,その有効性を解析的に明らかにした.

Research Products

• [Publications] Kaiji SATO, Wahyudi, Akira Shimokohbe: "Practical Control for Two-mass Positioning Mechanism"Proceedings of the 1^<st> Krea-Japan Conference on Positioning Technology. 206-211 (2002)
• [Publications] Wahyusi, Kaiji Sato, Akira Shimokohbe: "Characteristics of Practical Control for Point-to-Point(PTP) Positioning Systems (Effect of Design Parameters and Actuator Saturation on Positioning Performance)"Precision Engineering. (to be published). (2003)
• [Publications] Kaiji Sato, Keisuke Nakamoto, Akira Shimokohbe: "Microdynamics and Practical Control of Precision Positioning Mechanism with Friction Characteristic"Proceedings of IIP/ISPS Joint MIPE 2003. (発表予定). (2003)
• [Publications] 佐藤海二, 山形光晴, 下河辺明: "大推力直動メカニズムの駆動性能"日本機械学会第15回「電磁力関連のダイナミックス」シンポジウム講演論文集. (発表予定). (2003)
• [Publications] 佐藤海二, 山形光晴, 保倉秀法, 下河辺明: "PMリニアモータの静推力脈動の低減"日本機械学会第15回「電磁力関連のダイナミックス」シンポジウム講演論文集. (発表予定). (2003)