2016 Fiscal Year Research-status Report
電動車両の安全・省エネルギー駆動のための統合的最適軌道の設計法
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15K05962
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
井上 馨 同志社大学, 理工学部, 教授 (60343662)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 利次 同志社大学, 理工学部, 教授 (40148375)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ジャーク / 変分法 / 駆動条件 / 省エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度の研究の目的は，電動車両（電気自動車，鉄道，無人搬送車，などのモータを用いて走行する車両）の自動走行もしくは走行アシストにおいて，各種の駆動条件（時間，速度，移動距離，など）を満足しつつ，省エネルギーかつ運搬物や乗員に過度なジャーク（速度の二階微分）がかからない最適な軌道（速度，移動距離，モータトルク，などの時間波形）を求めることにある。
一般的には，S字軌道を用いることでジャークを抑制する方法が提案されているが，主に乗り心地を優先したものであり，S字軌道の時間を固定としたり，S字軌道以外の部分を一定速度とするなど，省エネルギー性についての検討は十分ではなかった。そこで，解析的な手法である変分法を用いて得られた省エネルギー軌道とS字軌道を組み合わせて，軌道同士を接続することでジャーク抑制と省エネルギー性を満足する軌道の設計を行った。しかしながら，接続の際に軌道の角度（傾き）が異なるとジャークを生じるので，接続点において角度（軌道の傾き）が一致することを条件の一つとして定義し，駆動条件と併せて条件を満足する軌道の設計を行った。これは，解析解を用いる方法のため，パラメータ誤差の影響を受ける可能性があるが，計算時間が短いため状況にあわせて再計算が容易という特徴がある。また，ジャークを一つの評価関数として定義し，平成２７年度に行った駆動条件を満足する省エネルギー最適軌道の評価関数をあわせて，数値的な手法で軌道を設計した。こちらは，実際の装置から計測した損失マップ（N-Tマップ）を用いるためパラメータ誤差の影響が少ないが，計算時間が先の手法に比べてかかるため，初期値を工夫して収束性を改善する必要があることがわかった。また，変分法と数値的手法の両方で得られた軌道を比較して検討を行い，提案手法の妥当性を検証した。
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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
当初予定していた軌道設計ができ，駆動条件を満たしつつジャークを抑制できる省エネルギー最適軌道を数値的に導出できた。また，S字軌道と変分法で得た解析解を接続する手法と比較することで，数値的導出法の妥当性を検証した。しかしながら，平成２９年度でメインに検討する予定ではあるものの，平成２８年度中に着手する予定であった，スリップ抑制を考慮した最適軌道の設計については着手できていないため，総合的には上記の区分の進捗と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
駆動輪のスリップを抑制しつつ省エネルギーな駆動が可能となる最適軌道の設計を行う。スリップ制御法には，スリップ率をフィードバックしてトルクを操作するスリップ抑制法を導入する。電動車両では積載物や乗員によって車重などのパラメータ変化が激しい。そこで，車両に関するパラメータを用いない抑制法の検討を行う。
これらの得られた結果を用いて実際の実験装置を駆動して，損失の変化などの特性を測定し，提案法の有効性を検証する。この際，最適軌道を導出しても，機器によってはその定格トルク(または，これを実現する電流)や速度上限を超えてしまい，提案する最適駆動が実現できない場合がある。トルクや回転速度に上限がある場合における最適軌道についても検討を行うことを目指す。
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