図２ 制御システム 図１ スマートヘッドアクチュエータ
計測・制御技術の高度化を目指して
大学院工学研究院・大学院工学院 教授
梶原
か じ わ ら
逸
いつ
朗
ろ う
（工学部機械知能工学科機械情報コース）
専門分野 ： 振動工学，制御工学，レーザー応用技術
研究のキーワード ： 機械力学，音響，制御，スマート構造，レーザー
HP アドレス ： http://labs.eng.hokudai.ac.jp/labo/lsm/?page_id=127
何を目指しているのですか？
本研究室では、振動計測技術および制御技術の高度化を実現し、社会に役立てることを 目指しています。したがって、対象とする機械やシステムは、みなさんの身近なところに あります。「社会に役立てる」という観点から、私は産学連携を積極的に推進しています。 特に、情報機器メーカーおよび自動車メーカーとの共同研究を長らく実施しており、実シ ステムを対象とした制御手法・技術の開発を行っています。産学連携や企業との共同研究 と聞くと、「実用性のみを追求している」と思われがちですが、実際に世に出るシステムに おいて、所望の性能や機能を実現し、しかも高い信頼性を持たせようとすると、基礎原理 や基礎技術が重要になることがよくわかります。複雑で手間のかかることをすれば、必ず しもよいシステムができるわけではなく、基本的でかつシンプルなものが受け入れられる ことが多いのです。これを実現するためのアプローチやシステムの構築を目指し、研究を 行っています。
どんな装置を使ってどんな実験をしているのですか？
情報機器メーカーと協力し、HDDヘッドアクチュエータの振動制御を高度化する研究 を行っています。HDDヘッドアクチュエータの振動抑制は、ディスクの記憶容量を向上 させる上で極めて重要です。スマート構造という技術を駆使し、PZTアクチュエータを搭 載したHDDスマートヘッドアクチュエータを図１に示します。本アクチュエータは、PZT に電圧を印加することにより、PZT両端で面内方向の力を生じさせ、これを制御入力とし て利用します。実験システムの構成を図２に示します。本制御により、ディスク高密度化 の障害となる共振振幅を効果的に抑制することに成功し、理想的な周波数特性が実現され ました。また、本研究室では自動車メーカーとも積極的に産学連携を実施しており、排ガ スに関する環境性能や燃費性能を向上させる新技術の一つとして、モデルベース制御手法
出身高校：東京都立工業高等専門学校 最終学歴：東京工業大学大学院
理工学研究科
電気・機械
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Compressor
Turbine Cylinder
EGRバルブ
VNTガイドベーン
吸入空気 ブースト圧
排出ガス VNT
図３ ディーゼルエンジンと EGR-VNT システム
に基づくディーゼルエンジンの適応型EGR-VNT協調制御技術（図３）を開発しています。 EGR（排気再循環）とVNT（可変ノズルターボ）は、互いにエンジン特性に深く干渉す るため、その制御を難しくしていますが、適応型の新たな協調制御ロジックを開発し、従 来の環境性能を大幅に向上させました。
革新的振動計測技術として、レーザーアブレーションにより発生するインパルス力を利 用した非接触レーザー加振法を提案し、高周波数帯域まで高精度に振動計測できるシステ ムを開発しています。レーザーによる加振力は、レーザーアブレーションによって引き起 こされます。レーザーアブレーションとは、高エネルギーのレーザーを物体に照射した際 に、物体の表面から原子、分子、イオン等が放出され、これらがレーザー光を吸収するこ とで高温のプラズマが発生し、物体から大量の粒子群が放出される現象です（図４）。これ を利用した膜構造の真空環境振動計測システムの概観を図５に示します。本システムは、 YAG レーザー、LDV、膜構造および真空チャンバで構成されており、宇宙環境を想定し た真空環境におけるさまざまな実験に応用できます。
図４ レーザー加振の原理 図５ 振動試験システム
次に何を目指しますか？
将来の制御技術に関し、システムが有する非線形系やモデル変動に対して頑強（ロバス ト）かつ適応的な制御系を、シンプルかつ高い信頼性で構成することが要求されるでしょ う。知的制御技術という観点から、構造設計手法、モデル化手法、制御理論およびそれを 具現化するためのハードウェアの協調的な発展が望まれ、それに貢献する研究を行ってい きたいと思います。そして、非接触レーザー加振／振動計測技術に関し、MEMSから宇 宙構造物まで、幅広い対象の高精度振動計測を可能にするとともに、高周波数帯域におけ る振動特性変化の検知に基づく異常検知システムへと拡張し、安全・安心な社会の実現に 役立つシステムの開発を目指します。
Laser
Atoms, Molecules, Ions, Δm etc.
v Aluminum
Plate Kapton
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