2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of servo control algorithm for SRM used in machine tool
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18K04110
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
鈴木 憲吏 東京都市大学, 工学部, 准教授 (20638134)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | SRM / サーボ制御 / コンバータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，低損失インバータの開発およびサーボ制御システムの構築を目的としている。サーボ制御システムでは，高速回転時のスイッチング周波数の高周波化による電流制御の応答性向上やシングルパルス制御領域での制御性向上，さらに印加電圧可変による低トルクリプル化や高効率駆動の実現である。
当該年度では，先に取得したシングルパルス制御時における点弧角・点弧幅・消弧角を可変し，様々な駆動条件下における消費電力の取得，リンク電圧との関係の細分化を行いリンク電圧と点弧や消弧に関連性が見られることが分かった。また，回転速度に応じて点弧角に変化が生じることを再確認した。これらの結果をベースとし，近似するような数値解析用のシミュレーションモデルの構築を行った。このモデルをベースに速度制御や電流制御，電源システムの制御信号のシミュレーションを実施し良好な結果が得られた。同様にインバータならびにコンバータなどの回路系は，別途回路シミュレータを用いて評価を行い，回路系の変化も考慮に入れたシミュレーションモデルが構築できた。しかしながら，シミュレーションモデルは，それぞれ独立した解析となることから両者を連成した解析が重要と考らえれる。
今後の方針は，制御系のシミュレーションと回路系のシミュレーションとを連成し，回路素子が制御系に及ぼす影響を考慮したシミュレーションシステムの構築を行う。まず先に回路シミュレータから得た結果を用いてインバータならびにコンバータの実機の製作を行う。その後，くみ上げたインバータとコンバータを利用し，制御系シミュレーションで評価したサーボ制御システムを実機に実装を行い実駆動における性能評価を行う。
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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
当該年度では，先に取得したシングルパルス制御時における点弧角・点弧幅・消弧角を可変し，様々な駆動条件下における消費電力の取得，リンク電圧との関係の細分化を行いリンク電圧と点弧や消弧に関連性が見られることが分かった。また，回転速度に応じて点弧角に変化が生じることを再確認した。これらの結果をベースとし，近似するような数値解析用のシミュレーションモデルの構築を行った。このモデルをベースに速度制御や電流制御，電源システムの制御信号のシミュレーションを実施し良好な結果が得られた。同様にインバータならびにコンバータなどの回路系は，別途回路シミュレータを用いて評価を行い，回路系の変化も考慮に入れたシミュレーションモデルが構築できた。しかしながら，シミュレーションモデルは，それぞれ独立した解析となることから両者を連成した解析が重要と考らえれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の方針は，制御系のシミュレーションと回路系のシミュレーションとを連成し，回路素子が制御系に及ぼす影響を考慮したシミュレーションシステムの構築を行う。まず先に回路シミュレータから得た結果を用いてインバータならびにコンバータの実機の製作を行う。その後，くみ上げたインバータとコンバータを利用し，制御系シミュレーションで評価したサーボ制御システムを実機に実装を行い実駆動における性能評価を行う。
制御系システムの構成は，FPGAに実装し，演算能力や信号処理の高速化を実現させる。また，高速回転時においてもインバータ等の回路損失を低減できるよう素子を選別し回路系を構成する予定である。
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| Causes of Carryover |
研究対象のモータの制御及び計測を同時に実現するシステムは、当初、制御装置と計測装置を独立したLabVIEWをベースとした実験装置を検討していたが、リアルタイムに制御並びに計測の同期性を実現するMATLABベースの制御計測装置を検討し購入する事とした。計測システム部分を補うことでモータ効率をリアルタイムに計測しかつ制御性の良いシステムの構築につながると考えた。そのため、初年度の予算では僅かに足りず計測用のデバイスが購入できずにいたため，前倒し請求を行った。またモータ駆動用のインバータの部品購入のため必要となり前倒し請求を行ったが，必要な部品の購入リストが当該年度内に完了できず予算を使用することができなかった。
翌年度分の助成金と合わせインバータ等の部品の購入やケーブルなどの材料の購入に助成金を利用する。
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