機構・制御系統合化設計の高度化と次世代ＨＤＤへの応用

机构与控制系统集成设计的进展及其在下一代硬盘中的应用

• 批准号: 22K04170
• 负责人: 熱海 武憲
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chiba Institute of Technology
• 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 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04170/
• 关键词: メカトロニクス; 制御系設計; ハードディスクドライブ; 機構系設計; すり合わせ

２０２２年度に実施した研究において，以下の成果が得られた．【高性能ロバスト機構・制御系設計の可視化手法】①２入力１出力系の位置決め制御系においてアクチュエータにストローク制限がある場合についての検討を行った．その結果，RCBode plotのアルゴリズムを改良することにより，制御系に加わる外乱特性に応じて，アクチュエータが飽和する可能性のある周波数をコントローラの周波数応答上に可視化する手法を実現した．本手法を用いることにより，コントローラ設計者は可視化されたガイドラインに基づいてアクチュエータ飽和を避けるコントローラの設計を行うことが可能となる．②２自由度制御系におけるフィードバックコントローラに対してRCBode plotを用いた性能向上について研究を行った．目標軌道への追従誤差の周波数特性を重み関数とすることにより，可視化されたガイドラインに基づいてフィードバックコントローラを整形する手法を考案した．また，ロボットアームを用いた実験により，提案手法により設計されたフィードバックコントローラによって，目標軌道追従性能が改善されることを実証した．【次世代ＨＤＤに必要な機構系および制御系の条件】①４段アクチュエータ系を有するＨＤＤの磁気ヘッド位置決め制御系における外乱抑圧制御について検討を行った．ニアラインサーバとして利用される際に生じる外部振動が発生した場合，３段目のマイクロアクチュエータと４段目の熱アクチュエータのストローク制限が問題となる可能性があることを明らかにした．また，その問題を解決するために， １段目のＶＣＭと２段目のミリアクチュエータのみストロークを増大させるループ整形法をRCBode plot により実現し，その有効性を示した．

The 2022 に implementation of た research にお て て the following <s:1> results が られた. The high-performance ロ バ ス ト の visualization methods to design department, agency system, initiates a 】 (1) 2 1 into force output is の position definitely め suppression system に お い て ア ク チ ュ エ ー タ に ス ト ロ ー limitations ク が あ る occasions に つ い て の 検 line for を っ た. そ の results, RCBode plot の ア ル ゴ リ ズ ム を improved す る こ と に よ り, suppression system に plus わ る outside disorderly features に 応 じ て, ア ク チ ュ エ ー タ が saturated す る possibility の あ る cycle for を コ ン ト ロ ー ラ の cycle for 応 に on a visual す る gimmick を be presently し た. This technique を い る こ と に よ り, コ ン ト ロ ー ラ designers は visualization さ れ た ガ イ ド ラ イ ン に base づ い て ア ク チ ュ エ ー タ avoid saturated を け る コ ン ト ロ ー ラ の line design を う こ と が may と な る. (2) 2 degrees of freedom suppression system に お け る フ ィ ー ド バ ッ ク コ ン ト ロ ー ラ に し seaborne て RCBode plot を with い た performance up に つ い を line っ て research た. Target orbit へ の の cycle for chasing 従 error characteristics を heavy み masato number と す る こ と に よ り, visual さ れ た ガ イ ド ラ イ ン に base づ い て フ ィ ー ド バ ッ ク コ ン ト ロ ー ラ を plastic す る gimmick し を test case た. ま た, ロ ボ ッ ト ア ー ム を with い た be 験 に よ り, proposal gimmick に よ り design さ れ た フ ィ ー ド バ ッ ク コ ン ト ロ ー ラ に よ っ て, target track after 従 improvement が さ れ る こ と を card be し た. 【 nextgen HDD に な institutions is necessary お よ び suppression is の conditions 】 (1) 4 ア ク チ ュ エ ー を タ department have す る HDD の magnetic 気 ヘ ッ ド position definitely め suppression system に お け る outside disorderly 圧 suppression suppression に つ い て 検 line for を っ た. ニ ア ラ イ ン サ ー バ と し て using さ れ る interstate に raw じ る external vibration が 発 raw し た occasions, 3 period of mesh の マ イ ク ロ ア ク チ ュ エ ー タ と 4 mesh の hot ア ク チ ュ エ ー タ の ス ト ロ ー limitations ク が problem と な る possibility が あ る こ と を Ming ら か に し た. ま た, そ の を solve す る た め に, section 1 eye の VCM と 2 paragraph の ミ リ ア ク チ ュ エ ー タ の み ス ト ロ ー ク を raised large さ せ る ル ー プ plastic method を RCBode plot に よ り be し, そ の have sharper sex を shown し た.

项目成果

Loop-Shaping Technique for Quadruple-Stage-Actuator System in Hard Disk Drive

硬盘驱动器四级执行器系统的环路整形技术

• 发表时间: 2022
• 作者: Shiho Seiyama;Kino Takanaka;and Takenori Atsumi;Daiki Yoshida and Takenori Atsumi;Takenori Atsumi and Shota Yabui
• 通讯作者: Takenori Atsumi and Shota Yabui

Compensation for Fan-Induced Disturbance in Storage Box for Hard Disk Drive

硬盘驱动器存储盒中风扇干扰的补偿

• DOI: 10.1541/ieejias.142.330
• 发表时间: 2022
• 期刊: IEEJ Transactions on Industry Applications
• 作者: 熱海武憲;藪井将太
• 通讯作者: 藪井将太

RCBode plotを用いたダクト内におけるクアッドコプターの目標軌道追従性能の改善

利用RCBode图提高管道内四轴飞行器目标轨迹跟踪性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Shiho Seiyama;Kino Takanaka;and Takenori Atsumi;Daiki Yoshida and Takenori Atsumi;Takenori Atsumi and Shota Yabui;熱海武憲;近藤 正明，古川 温人，熱海 武憲;吉田 大希，熱海 武憲;熱海 武憲;盛山志穂，高仲紀乃，熱海武憲
• 通讯作者: 盛山志穂，高仲紀乃，熱海武憲

2自由度制御型ノイズキャンセリングヘッドフォンに生じる風ノイズの研究

二自由度控制降噪耳机风噪声研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 渡邉岳，金井星士，熱海武憲

Improvement of Feedback Controller for Quadcopters in Ducts by Using RCBode Plot

利用RCBode图改进管道内四轴飞行器反馈控制器

• 发表时间: 2022
• 作者: Shiho Seiyama;Kino Takanaka;and Takenori Atsumi
• 通讯作者: and Takenori Atsumi