アクチュエータ駆動試験2


ロストパルス試験

森谷さんの報告 により、サーボ駆動中に enable フラグを下げてしまっていたことがロストパルス
の原因とわかったので、enable を常に上げた状態で以下のパターンで駆動試験を行った。

試験1: 10000パルスずつ60回下降→上昇、上下10往復
試験2: 1000パルスずつ60回下降→上昇、上下10往復
試験3: 100パルスずつ60回下降→上昇、上下10往復
試験4: 10パルスずつ60回下降→上昇、上下10往復

始めは、パルス換算での位置で+60万パルスの位置で、上記試験1〜4を行い、次に50万パルスの
位置で試験2〜4を、以下同様に40万、30万、20万、10万パルスの位置で試験2〜4を行った。
結果は以下のようになった。グラフは横軸が送出パルス数を積算した値(位置)、縦軸は
上段: シグマ光機センサカウント値
下段: 1回目往復の平均パスを基準としたときの残差
となっている。

グラフの色は
: actuator#1
: actuator#2
: actuator#3
に対応し、10往復分のデータはそのまま重ねて plot している。

パルス位置60万 試験1

上昇と下降で大きく分離するのは何らかのバックラッシュが原因だが、1往復毎に戻る位置少しずつが
ずれていく(左ほど違いが小くなるのは、センサの非線形性が原因)。この測定は1時間で終了しているため、
この間のセンサのドリフトでこのずれが発生したとは考えにくい。ロストパルスの可能性が高いが、
まだ駆動方法に問題があるのか?

パルス位置60万 試験2,3,4

アクチュエータ1,2はバックラッシュが大きい(約2000パルス、〜3.5μm程度)。バックラッシュの部分
でも、ほぼ一定の割合で動くこともわかった。実際の制御中の状態は、試験4のような10パルスレベルでの
制御がほとんどになるものと思われるが、バックラッシュのほとんどないアクチュエータ3とバックラッシュ
領域内で駆動している1,2とは単位パルスあたりの駆動量に大きな差が出る。また、ロストパルスの量は、
駆動量とは関係なく下降・上昇10往復、計1200回のコマンドでセンサの値で約20カウント、パルスに換算
すると50パルス弱のずれが発生する。24コマンドあたり1パルス分のロストが発生する頻度。

パルス位置50万 試験2,3,4

試験2で、1往復目とそれ以降の動きに差が出た。初めの下降の際にバックラッシュがなく、しかも単位パルス
あたりの駆動量にも若干の差がある。試験2の直前は、上の試験4をしていたため、細かい動きの繰り返しだった。
バックラッシュは直前の駆動状態の影響も受けるようだ。

パルス位置40万 試験2,3,4

パルス位置30万 試験2,3,4

パルス位置20万 試験2,3,4

このくらいの位置になってくると、駆動状態が若干不安定になってくる様子がわかる。アクチュエータヘッド
への与圧量が減ることが原因かも。

パルス位置10万 試験2,3,4

かなり不安定


ドライバの「バックラッシュ補正駆動」のモードは、単に逆転駆動の際に設定パルス数を加算するだけで
使えないことは既に調査済みとのことだったので、以下を変更して再度調査。

・モータ停止判定を3回繰り返す
現在、制御パルス送信後モーターのステータスをチェックして、完全停止していたら終了としているが、
収束動作の途中の可能性もある。続きの動作がないか、更に2度、モーターのステータスを調べ、すべて
停止していたら終了と判断することにした。

パルス位置60万 試験1

パルス位置60万 試験2,3,4

パルス位置50万 試験2,3,4

パルス位置40万 試験2,3,4

パルス位置30万 試験2,3,4

パルス位置20万 試験2,3,4

パルス位置10万 試験2,3,4

結局、ほぼ同じ動作の繰り返しだった。


結局、あれこれ他にも試したが、ソフトを少し修正した程度では何も変わらなかったので、
アクチュエータのヘッドを循環交換して再度試験。

パルス位置60万 試験1

パルス位置60万 試験2,3,4

パルス位置50万 試験2,3,4

パルス位置40万 試験2,3,4

パルス位置30万 試験2,3,4

パルス位置20万 試験2,3,4

パルス位置10万 試験2,3,4

アクチュエータのヘッドを循環交換しても、症状が移動しなかったことから、ヒステレシスの原因は
てこ機構から上ということになった。駆動シャフトの手応えがものによって異なるので、機械的な
調整をもう少し変えて試してみる。


アクチュエータの出力軸に横方向の力がかからないよう、Try & Error で調整し、まずまずの状態に
追い込むことができたので、同じ試験を行った。赤の挙動は繰り返し再現性はあるが、まだかなり変で、場所により
動きのいいところと悪いところがある。駆動シャフトの側面の研磨が足りないのかも。

パルス位置60万 試験1

パルス位置60万 試験2,3,4

パルス位置50万 試験2,3,4

パルス位置40万 試験2,3,4

パルス位置30万 試験2,3,4

パルス位置20万 試験2,3,4

パルス位置10万 試験2,3,4


ラテラル支持機構を取り付けて同様の試験をした。カウントが変化していない部分があるのは位置センサが何らかの原因でちゃんと読めず、バッファされていた同じ値を出し続けたことが原因のようだ。緑のアクチュエータは駆動シャフトの調整が必要そうだ。

パルス位置60万 試験1

パルス位置60万 試験2,3,4

パルス位置50万 試験2,3,4

パルス位置40万 試験2,3,4

パルス位置30万 試験2,3,4

パルス位置20万 試験2,3,4

パルス位置10万 試験2,3,4


赤色アクチュエータの挙動不安定な部分で、動きの手応えを確認したが、特に異常はなかった。赤色位置センサの位置を若干調整しなおして、緑色アクチュエータの軸調整をして、更に赤色アクチュエータのてこ部分が接触していそうな部分に確認のための40μmシムを挟んで、テストを再開した。緑色のセンサは位置が徐々に変化している?

パルス位置60万 試験1

パルス位置60万 試験2,3,4

パルス位置50万 試験2,3,4

パルス位置40万 試験2,3,4

パルス位置30万 試験2,3,4

パルス位置20万 試験2,3,4

パルス位置10万 試験2,3,4

iwamuro@kusastro.kyoto-u.ac.jp