走行弾性ベルトの磁気浮上制御

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550210
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 下郷 太郎 慶應義塾大学, 理工学部・機械工学科, 教授 (30051147)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉田 和夫 慶應義塾大学, 理工学部・機械工学科, 助教授 (80101997)
• Keywords: 磁気浮上 / 最適制御 / 板の振動 / ディジタル制御 / 走行ベルト

Research Abstract

薄板の連続熱処理、メッキ装置において、高速で送られる長尺の薄板の表面の品質を維持するため、磁気浮上等による非接触支持機構の開発が望まれている。そこで本研究では電磁石を用いて走行鋼板ベルトを浮上させるためのディジタル制御系の開発を行った。ベルトの横振動を有限個のセンサとアクチュエ-タを用いて制御するため、ベルト高次振動モ-ドのスピルオ-バを考慮した最適制御理論を適用した。この制御方式の実現性を模型実験によって確認し、ベルトの送り速度の変化が制御性能に及ぼす影響などを考察した。
本研究では、ル-プ状にした鋼板ベルト(長さ約6.0m、幅0.15m)の駆動機構を製作して、ベルトの水平走行区間(制御対象範囲1.5m)に電磁石と変位検出器をそれぞれ4個配置し、磁気浮上制御実験を行った。ベルトは、SK3鋼板(厚さ0.3mm)とSUS430鋼板(厚さ0.4mm)の2種類を用いた。その結果、SK3鋼板、SUS430鋼板とも浮上走行(秒速2.5mまで)に成功した。本実験では鋼板表面の凹凸による外乱のため、走行速度の増加に伴い高次モ-ドを考慮した制御の効果は少なくなったが、高次モ-ドまで考慮した制御手法を適用した方がより良好な制御性能を得られることが分かった。
以上より、走行弾性板の磁気浮上制御においては有限個のセンサとアクチュエ-タを用いて横振動を制御するため、高次モ-ドのスピルオ-バによる不安定現象が発生し易かったが、制御構造制約を考慮した準最適制御理論を適用して制御系を設計することによって、安定な制御性能を得ることができた。今後の研究の展開としては、さらに走行速度を高め、臨界速度を越えるような範囲における浮上制御を行う予定である。また、本研究ではロ-ラによってベルトに送りをかけたが、リニアモ-タを用いて非接触駆動することも計画している。

Research Products

• [Publications] Yasuo OSHINOYA: "Electro-Magnetic Levitation Control of a Traveling Elastic Plate" Proceedings of International Conference on ADVANCED MECHATRONICS. 845-850 (1989)
• [Publications] Yasuo OSHINOYA: "Electro-Magnetic Levitation Control of an Elastic Plate" Proceedings of International Conference on Magley'89. 435-440 (1989)
• [Publications] 押野谷康雄: "走行弾性ベルトの磁気浮上制御" 電気学会リニアドライブ研究会報告書. LD-46. 21-29 (1989)
• [Publications] 押野谷康雄: "走行弾性ベルトの磁気浮上制御" 日本機械学会第67期通常総会梗概集.
• [Publications] 押野谷康雄: "薄板の磁気浮上制御" 第2回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム梗概集.