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．

在2022年进行的研究中获得了以下结果：[高性能强大机制/控制系统设计的可视化方法] 1）我们检查了执行器在两输入和单输出系统的定位控制系统中具有中风限制的情况。结果，通过改进RCBODE图的算法，我们意识到一种可视化频率的方法，该方法可能导致执行器在控制器的频率响应上饱和，这取决于应用于控制系统的干扰特性。通过使用此技术，控制器设计人员可以设计控制器，以避免基于可视化指南的执行器饱和度。 ②对使用RCBODE图进行改善性能进行研究，以在两度自由度控制系统中用于反馈控制器。通过将跟踪误差的频率特性作为加权函数，我们设计了一种基于可视化指南来塑造反馈控制器的方法。此外，使用机器人臂的实验表明，使用该方法设计的反馈控制器可以改善目标轨迹跟踪性能。 [下一代HDD所需的机械系统和控制系统的条件] 1）我们研究了使用四阶段执行器系统的HDD的磁头定位控制系统中的干扰抑制控制。据透露，如果将外部振动用作附近服务器时发生，则第三阶段微驱动器的中风限制和第四阶段的热执行器可能会成为问题。此外，为了解决这个问题，我们实施了一种循环塑料方法，该方法仅使用RCBode图增加了第一阶段VCM和第二阶段的Milliactuator，并证明了其有效性。

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

`RBode Plotを用いた消防用放水マルチコプターの姿勢制御性能の改善

`利用RBode Plot提高消防水炮多旋翼飞行器姿态控制性能

• 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
• 通讯作者: 近藤 正明，古川 温人，熱海 武憲