Vibration minimized trajectory design for data driven control in nanoscale servo

纳米级伺服数据驱动控制的振动最小化轨迹设计

• 批准号: 22K04149
• 负责人: 平田 光男
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04149/
• 关键词: ナノスケールサーボ; 終端状態制御; データ駆動型制御; 制振軌道設計; データ駆動予測; インパルス応答表現

ナノスメートルの領域において高速な位置決めを行う制御をナノスケールサーボと呼び，その実現には，機械振動を励起しない制振軌道設計が極めて重要となる。通常，制振軌道設計では，制御対象の数式モデルを必要とするが，入出力データから直接設計できれば，モデリングのプロセスを省くことができ，実用上有用となる。そこで，本研究では，入出力データから直接制振軌道が設計できる方法を開発し，実システムを用いてその有効性を検証することを目的とする。この目的に対して，今年度は文献調査を行い，関連研究の最新動向を把握した。次に，それらを参考にして，本研究テーマに適したアプローチを検討したところ，インパルス応答表現を用いたデータ駆動予測に基づくアプローチが最も適切であるという結論に至った。このアプローチでは，フィードフォワード制御器をインパルス応答で表し，位置決め誤差から定義した評価関数を最小にするように，そのインパルス応答列を最適化する。最適化変数が時系列データ（インパルス応答）であることから，フィードフォワード入力を求める終端状態制御と相性が良い。まず，このアプローチを終端状態制御問題として再定式化した。具体的には，初期位置から終端位置へ有限時間で遷移させるインパルス応答列の中から，制御入力の二乗和が最小になるものを求める問題として定式化した。そして，剛体システム，バネ・マス・ダンパシステム，2慣性系に対して，提案法を適用し，所望の性能が得られることを，シミュレーションで確認した。

The design of vibration control track is very important. Generally, the design of vibration control track is not necessary to control the number of images, and the input force is directly designed. In this study, the input force is changed from direct vibration control track to design method, and the system is used to develop and demonstrate the effectiveness of the system. For this purpose, this year's literature survey is being conducted to keep abreast of the latest trends in related research. This study is based on the results of the study. The position determination error is defined by the minimum number of evaluation points, and the position determination error is optimized by the number of evaluation points. Optimization of the number of The problem of terminal state control is reformulated. The specific problem is that the initial position, the terminal position, the finite time migration, the control force and the minimum time are the two main problems. In the case of rigid body systems, the proposed method is applicable to the case of inertial systems, and the desired performance is confirmed.