Vibration minimized trajectory design for data driven control in nanoscale servo

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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。