情報機器の統合最適設計による時間領域/周波数領域特性の同時高性能化

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構造物の動特性の性能向上を図るために、トポロジを考慮した任意形状最適化を可能にする構造最適設計法を開発した.本手法では、設計変数としてFEM要素の板厚、節点座標および要素の有無を採用している.最適化手法として遺伝的アルゴリズムを用いることにより、これらの設計変数の最適化を実現している.そして、時間領域特性と周波数領域特性を考慮した制御系の最適化手法を開発した.周波数領域の制御方法として、位相補償による動的補償器を用いて高次モードの安定性を保ちながら追従誤差を最小にする制御系設計法を提案した.次に、時間領域の制御方法として、LQI制御理論を用いた制御系設計法を開発することにより、アクセス時間の短縮を実現する最適設計を可能にした.ここで、設計変数としては動的補償器のパラメーター、LQI理論における重み係数行列とした.さらに、アクセスサーボの高性能化を実現するために、構造系と制御系の統合最適設計法の開発を行った.本手法では、サーボ系のループゲイン、アクセス時間、構造系の不確定性に対するロバスト性能、構造系の質量および形状を用いて最適化における目的関数および制約条件を定義している.そして、要求される設計仕様を含めて統合最適化問題の設定を行い、構造系と制御系の両設計変数に関する感度解析手法を確立させ、実現可能な性能とそのときの最適な両設計変数を決定する手法の開発およびプログラミングを行った.最適化手法としては、逐次二次計画法および遺伝的アルゴリズムを用い、連続設計変数と離散設計変数の同時最適化、ならびに大域的な最適解の探索を可能にしている。上述の方法を用いて、位置決め制御機構の設計および試作を行い、シミュレーションおよび実験により提案手法の有効性を検証した.