2015 Fiscal Year Research-status Report
学習制御と繰返し制御によるPWM信号の直接生成法とその応用に関する研究
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15K05950
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| Research Institution | Tohoku Gakuin University |
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Principal Investigator |
郭 海蛟 東北学院大学, 工学部, 教授 (00224353)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 学習制御 / 繰返し制御 / インバータ / ブラシレスDCモータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は学習制御と繰返し制御を用いて、インバータのスイッチング信号を直接生成できることを明らかにすることに重点を置き、直接生成されたPWM信号によりインバータの周波数変換制御、それを用いたモータの速度制御システムの開発を行い、シミュレーションによる検証を中心に計画を進めている。
まず、学習制御によりPWM信号を直接生成する可能性を確認するため、単相フルブリッジインバータを対象にシミュレーションモデルを作成し、学習制御によるPWM信号の直接生成が可能であることとインバータの制御がうまくできることを確かめた。そして、デットタイムを挿入した状態で、学習制御を行うことにより、デットタイムを挿入しない状態で生成されたPWM信号との違いを明らかにし、追加学習によりデットタイムによる影響をかなり改善できることを明らかにした。従来のデットタイムの影響を改善する方法と比べ、余計な回路の追加や、複雑の補償アルゴリズムを用いるに比べ、追加学習するだけで改善できることので、非常にシンプルで、有効な方法であることがわかった。
更に、単相インバータの方法を３相インバータに拡張し、シミュレーションにより動作確認後、BLDCMを駆動するシステムのシミュレーションモデルを作成した。上記で得られた繰返し制御の方法により、BLDCMの速度制御について、一定速度への追従性能、可変速時の追従の速さなどを検討した。従来の方法により、逆起電力に含まれる高調波成分の低減をできることも明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(理由)今年度は主に構想した方法の有効性を確かめることに重点を置いた。まずは従来の三角キャリア波と比較するによるPWM信号の生成方法と違って、直接PWM信号を生成する構想の有効性を確かめることができた。それにより開発したPWM信号の生成法はディジタル信号処理に適した生成法と言える。インバータは繰返し信号を制御することが多いと、学習制御と繰返し制御は繰返し信号の制御に強いという特徴を結合すれば、従来のインバータ制御より新しい制御方法の応用ができるという発想は根拠のよりところがしっかりしているので、研究計画の進捗には構想通りにできた。研究計画に予定している直接PWM信号生成法の提案、学習制御・繰返し制御を用いる単相インバータの駆動、3相インバータの駆動などは計画通りに実現できた。そして、繰返し制御によるBLDCMの速度制御についてもシミュレーションモデルによる動作確認もできた。以上により、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究では学習制御・繰返し制御はインバータとBLDCMの制御には有効であることを明らかにしたので、これからはこれらの制御の特徴を生かし、インバータとBLDCMシステムの実回路の問題点も考慮できるように発展していく予定である。例えばデットタイムについて回路で実現する場合には、それぞれの相には同じデットタイムを保障することができない。3相負荷としても完全に同じものであることは殆どないなどを考慮した場合に制御の効果を明らかにしたい。また、モータの着磁の不均一性および磁石の配置の非対称性により起因する影響を如何に低減できるかを明らかにしたい。このようにもっと深く学習制御と繰返し制御の可能性を追求する予定である。
そして、実験できる環境を構築する予定である。具体的には、DSPとインバータを接続する回路の製作、DSPによる制御アルゴリズムの作成、実際の出力電流・電圧を取るためのセンサ、モータの負荷と効率を測定できる環境の整備などが考えられる。このような実験環境の下で、いままでシミュレーションにより検討された方法を用いて、実験により検証と同時に、実験環境での問題点などを洗い出し、その対処方法なども検討していく予定である。
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| Causes of Carryover |
購入予定のDSPは新製品が発表され、申請した枠の中で新製品を購入したので、従来の見積もりより少額の差額が出た。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
少額であるので、次年度の消耗品費と合わせて有効に利用する。
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