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

2003 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.
(1)静推力脈動を抑制できる可動部を試作した.その静推力性能は,平均で739N/kgで,推力脈動はその3%以下であった.また駆動性能を測定した結果,、最大速度10.5m/s,最大加速度545m/s^2(55.6G)であった.
(2)目標である100Gを達成するためには,980N/kgの推力/可動部質量比が必要である.そこで静推力脈動を抑制しつつこの条件を満たす可動部を設計・試作した.その理論上の推力性能は982N/kgをであったが,試作機では磁力が理想よりも小さいため,889N/kgとなった.この可動部を用いて駆動実験を行ったところ;最大速度11.2m/s,最大加速度597m/s^2(60.9G)の結果を得た.
(3)駆動方法の検討に利用できる簡単な動的モデルを作成し,その有効性を実験結果と比較して検討した.その結果,電流特性等に関しては課題があるものの,概ね試作機の特性を表現できることを確認した.
2.次世代超高加速・高速直動メカニズムの試作機ではリニアボールガイド用いている.この種のガイドを用いている機構は,非線形ばね特性を示すことが知られている.そこで報告者が提案している規範特性軌跡追従制御(NCTF制御)を基礎に,非線形ばね特性を示す機構のための制御系設計法とその有効性を検討した.

Research Products

• [Publications] Kaiji Sato, Keisuke Nakamoto, Akira Shimokohbe: "Practical Control of Precision Positioning Mechanism with Friction"Precision Engineering. (to be published).
• [Publications] Kaiji Sato: "Robust and Practical Control for PTP Positioning"Proc.of ICPT2004. (発表予定). (2004)