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精密サーボ制御の高精度化手法 ―基礎から実践設計まで―
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設計技術シリーズ

精密サーボ制御の高精度化手法
―基礎から実践設計まで―

著者： 熱海 武憲氏（千葉工業大学）
定価： 3,960円（本体3,600円＋税）
判型： A5
ページ数： 262 ページ
ISBN： 978-4-910558-02-8
発売日： 2021/8/31
管理No： 98

【目次】

第１章　はじめに

第２章　準備

  1. ２.１　離散時間系
  2. ２.２　サンプラと0次ホールド
  3. ２.３　サンプル値制御系
  4. ２.４　離散化手法
    1. ２.４.１　0次ホールドによる離散化
    2. ２.４.２　むだ時間を含む0次ホールドによる離散化
    3. ２.４.３　双1次変換による離散化
    4. ２.４.４　整合z変換による離散化
  5. ２.５　フィルタ
    1. ２.５.１　ノッチフィルタ
    2. ２.５.２　ピークフィルタ
    3. ２.５.３　ローパスフィルタ
    4. ２.５.４　位相進みフィルタと位相遅れフィルタ
    5. ２.５.５　PI-Leadコントローラ
  6. ２.６　フィードバック制御系
    1. ２.６.１　制御系特性
    2. ２.６.２　ナイキストの安定判別法
    3. ２.６.３　一巡伝達特性と感度関数の関係
    4. ２.６.４　力外乱に対する1型のサーボ系
  7. ２.７　2自由度制御系
  8. ２.８　シミュレーション
    1. ２.８.１　伝達関数でのシミュレーション
    2. ２.８.２　状態空間表現でのシミュレーション
    3. ２.８.３　サンプル値制御系のシミュレーション

第３章　モデリング

  1. ３.１　精密サーボ系の構成
  2. ３.２　機構系のモデリング
    1. ３.２.１　物理座標系を用いたモデリング
    2. ３.２.２　モード座標系を用いたモデリング
    3. ３.２.３　機構系特性の変動
  3. ３.３　回路系のモデリング
  4. ３.４　むだ時間要素のモデリング
  5. ３.５　制御対象のモデリング

第４章　フィードバック制御系設計

  1. ４.１　一巡伝達特性の周波数応答に基づく制御系設計法
    1. ４.１.１　フィードバック制御系の構成
    2. ４.１.２　フィードバック制御系の設計指標
  2. ４.２　フィードバック制御系設計
    1. ４.２.１　制御対象
    2. ４.２.２　設計例：ケース1
    3. ４.２.３　設計例：ケース2
    4. ４.２.４　設計例：ケース3
    5. ４.２.５　設計例：ケース4
    6. ４.２.６　設計例：ケース5
    7. ４.２.７　シミュレーション評価
    8. ４.２.８　m-file
  3. ４.３　ロバスト制御系設計
    1. ４.３.１　ロバスト性
    2. ４.３.２　ロバスト性能問題
    3. ４.３.３　RCBode plot
    4. ４.３.４　m-file

第５章　ループ整形

  1. ５.１　ループ整形による外乱抑圧性能改善
    1. ５.１.１　制御性能改善のためループ整形法
    2. ５.１.２　制御系設計問題
  2. ５.２　RCBode plotを用いたループ整形
    1. ５.２.１　RCBode plotを用いた制御性能の改善
    2. ５.２.２　設計例
  3. ５.３　共振フィルタを用いたループ整形
    1. ５.３.１　共振フィルタを用いた制御性能の改善
    2. ５.３.２　設計例
  4. ５.４　外乱オブザーバを用いたループ整形
    1. ５.４.１　外乱オブザーバを用いた制御性能の改善
    2. ５.４.２　設計例
  5. ５.５　m-file

第６章　フィードフォワード制御系設計

  1. ６.１　目標位置に移動するフィードフォワード制御系設計
    1. ６.１.１　連続時間多項式によるフィードフォワード制御
    2. ６.１.２　剰余コンプライアンス特性の補償
    3. ６.１.３　サンプル値多項式による0次ホールド特性の補償
  2. ６.２　目標値に追従するフィードフォワード制御系設計
    1. ６.２.１　ZPETCによるフィードフォワード制御
    2. ６.２.２　ノッチフィルタによる機構振動の低減
  3. ６.３　m-file

付録　MATLABコマンドの説明

【参考文献】

  • O. Heaviside: Electromagnetic Theory Volume 2, Amazon Services International,(2012)
  • P. J. Nahin: Oliver Heaviside, The Johns Hopkins University Press, (2002)
  • 足立 : MATLAB による制御工学, 東京電機大学出版局, (1999)
  • 野波, 西村, 平田 : MATLAB による制御系設計, 東京電機大学出版局, (1998)
  • 美多, 原, 近藤 : 基礎ディジタル制御, コロナ社, (1987)
  • G. F. Franklin and J. D. Powell: Digital Control of Dynamic Systems, Addison and Wesley, (1980)
  • P. T. Kabamba and S. Hara": Worst-Case Analysis and Design of Sampled-Data Control Systems", IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 38, no. 9, pp.1337-1357, (1993)
  • S. Hara and H. Fujioka: "Synthesis of Digital Servo Controller Based on Sampled-Data H∞ Control", Proceedings of The 22nd SICE Symposium on Control Theory, pp. 21-24, (1993)
  • 平田, 熱海, 村瀬, 野波:" サンプル値H∞ 制御理論を用いたハードディスクのフォロイング制御" , 計測自動制御学会論文集, vol. 36, no. 2, pp. 172-179, (2000)
  • 山口, 平田, 藤本: ナノスケールサーボ制御, 東京電機大学出版局, (2007)
  • R. Decarlo: Linear Systems: A State Variable Approach with Numerical Implementation, Prentice Hall, (1989)
  • W. C. Messner, M. D. Bedillion, L. Xia, and D. C. Karns: "Lead and Lag Compensators with Complex Poles and Zeros", IEEE Control Systems Magazine, vol. 27, no. 1, pp.44-54, (2007)
  • 荒木: ディジタル制御理論入門, 朝倉書店, (1991)
  • 陶山: ディジタルフィルタ原理と設計法, 科学情報出版, (2018)
  • 電気学会編: 電気工学ハンドブック第7 版, オーム社, (2013)
  • 長松: モード解析入門, コロナ社, (1993)
  • 日本機械学会編: 情報機器のダイナミックスと制御, 養賢堂 , (1996)
  • 熱海, 有坂, 清水, 山口:" ハードディスク装置の機構共振制振サーボ技術" , 日本機械学会論文集(C 編),vol. 68, no. 675,pp. 3298-3305,(2002)
  • 平田: 実践ロバスト制御, コロナ社, (2017)
  • T. Atsumi and W. C. Messner: "Modified Bode Plots for Robust Performance in SISO Systems with Structured and Unstructured Uncertainties", The IEEE Transactions on Control Systems Technology, vol. 20, no. 2, pp.356-368, (2012)
  • J. Doyle, B. Francis, and A. Tannenbaum: Feedback Control Theory, Macmillan Publishing Company, (1992)
  • T. Atsumi, A. Okuyama, and M. Kobayashi: "Track-Following Control Using Resonant Filter in Hard Disk Drives", The IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 12, no. 4, pp. 472-479, (2007)
  • K. Ohishi, K. Ohnishi, and K. Miyachi: "Torque-speed regulation of dc motor based on load torque estimation method", Proceedings of The JIEE/1983 International Power Electronics Conference, pp. 1209-1218, (1983)
  • 松本, 鈴木, Sangwongwanich, 大熊:" 2 自由度制御系の内部構造と補償器のフリーパラメータの一設計法" , 電気学会論文誌D ( 産業応用部門誌), vol. 113, no. 6, pp. 768-777, (1993)
  • T. Atsumi: "Feedforward Control Using Sampled-Data Polynomial for Track Seeking in Hard Disk Drives", The IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, no. 5, pp. 1338-1346, (2009)
  • M. Tomizuka": Zero Phase Error Tracking Algorithm for Digital Control" , The ASME Journal of Dynamic Systems, Meaurement, and Control, vol.109, pp. 65-68, (1987)

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