ソリッドロータを支持する磁気軸受のゼロパワー非線形制御

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760171
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 有我 祐一 山形大学, 工学部, 助手 (40372338)
• Keywords: 磁気軸受 / 非線形制御 / ゼロパワー

Research Abstract

著者らが提案しているゼロパワー非線形制御は、従来から磁気軸受の制御で用いられてきた線形制御よりも、磁気軸受の回転損失を低減することが可能であり、NEDOプロジェクト「フライホイール電力貯蔵用超伝導軸受技術研究開発」において有効性が確認されている。本研究では、ソリッドロータに生ずる渦電流の特性を定性的に評価した上で、渦電流による特性変化を考慮したゼロパワー非線形制御を導出し、ソリッドロータ磁気軸受を実現することを目的とし、(1)渦電流を考慮したソリッドロータ磁気軸受のモデル導出と評価、(2)上記モデルを用いたゼロパワー非線形制御系の導出、(3)提案システムの性能評価、以上の点を明らかにすることを目指している。
今年度は装置の設計を行い、磁気軸受システムの設計および、制御システムの構築を行った。計画では今年度に装置を製作し試験運転を行う予定であったが、度重なる設計変更のために次年度に持ち越しとなった。制御システムの構築では、制御用DSPの立ち上げと同時に、非線形制御の改良を行った。以前提案した手法では、ロータの位置と速度の情報を元に、使用する電磁石を4つの場合分けによって切り替えていたが、場合分けが多いためにDSPの演算量が多くなり高速なサンプリングタイムでは処理時間を圧迫する要因になっていた。そこで、新しい手法では使用する電磁石の切り替えをその時点で必要な力の正負で判断することにした。その結果、場合分けは2つとなりより高速なサンプリングタイムに対応可能となった。この手法の有効性はシミュレーションで確認した。また、変位信号から回転同期成分およびその整数倍の成分を除去することを目的として、PLL(Phase-Locked Loop)により回転数を同定・除去する手法を開発した。この効果はシミュレーションによって確認された。次年度は早急に実験装置を製作し、本年度の成果を評価および当初目標の実現を行う。