摘要
音響コイル式高速反射鏡（Voice Coil Actuator-Fast Steering Mirror、VCA-FSM）は、星間レーザー通信における重要なサーボ機構である。これは音響コイルモーターに基づいて駆動され、FSM内部の柔軟な支持構造および軸間の相対運動によりシステムには複雑な結合特性が存在し、システムの制御性能を低下させる。本論文では、この問題に対してモデル同定に基づく二軸ループ形成<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><msub><mrow><mi>H</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">∞</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M001.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M001c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>デカップリング制御手法を提案する。まず、励起・応答データに基づきシステムのインパルス応答シーケンスを求め、Hankel行列を構築してシステム同定を行う。次に、システムの結合特性を考慮し、公称モデルに基づき二軸ループ形成<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"><msub><mrow><mi>H</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">∞</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M002.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M002c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>ロバストコントローラを設計する。最後に、VCA-FSMサーボ制御実験プラットフォームを基に方形波および正弦波掃引実験を実施した。実験結果から、LQGおよびLQR制御と比較して、本論文で提案する二軸ループ形成<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"><msub><mrow><mi mathvariant="bold-italic">H</mi></mrow><mrow><mi mathvariant="normal">∞</mi></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M003.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/08DCCF23-9F47-4432-8790-34D3A1EFF201-M003c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>ロバスト制御により、システムのX、Y軸追従閉ループ帯域幅がそれぞれ最大54.3 Hz、54.8 Hz向上し、システムの結合特性が大幅に低減された。本論文で提案する制御手法はVCA-FSMサーボシステムの性能を十分に向上させ、二軸VCA-FSMの高性能なデカップリング制御を実現した。
关键词
音響コイルモーター高速反射鏡; 二軸結合; システム同定; H∞ ロバスト制御
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