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簡易位置センサ・位置センサレス駆動制御用磁気支持形リニア同期モータの状態推定方法

研究課題

研究課題/領域番号 17560249
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電気機器工学
研究機関東京大学

研究代表者

古関 隆章  東京大学, 大学院・情報理工学系研究, 准教授 (20211899)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,710千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 210千円)
2007年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2005年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワードオブザーバ / 位置検知 / マルチレートサンプリング / 状態推定 / リニアモータ / リニア同期モータ / 駆動制御 / 制御工学 / 位置センサ / リニアドライブ / 磁気浮上 / 位置制御 / 永久磁石
研究概要

初年度は、磁気浮上による運動の3自由度安定化制御の実現に注力し、ファジイ論理を応用し磁気浮上の非線形性を考慮した比較的広い範囲の磁気ギャップの変動を吸収できる制御方式の研究と実証を行った。しかし、この試験装置に二次元リニアドライブを実装し、本来の目的である位置測定が悪い条件のもとで位置情報を推定しリニアドライブのフィードバック制御に用いる実験を、推定性能を正しく評価するためのモニタ用位置情報の精度良い位置測定は困難だった。
2年度目は、上記の一次元リニア同期モータ試験装置の、良質な位置情報の直接フィードバック基本的なフィードバック制御実験を行った。その中で、通常の位置決め実験に加え、柔軟な運動制御として機械的インピーダンスの制御実験も行った。
最終年度は、当初検討の中心に据えた磁気支持ではなく、より厳密に位置制御の性能評価をするためリニアベアリング支持のリニア同期モータを供試機とし、汎用ビデオカメラからの信号に基づく位置の検出と、状態量の推定およびそれらを用いた状態フィードバック実験を3年間の研究の集大成として行った。汎用カメラを用いたリニア同期モータ位置制御実験を通じ、提案する無駄時間補償機能を持つオブザーバが正しく機能することを検証した。
実装上の問題から、理論で予期しなかった3つめのサンプル周期が実験系に存在し悪影響を及ぼしていることがわかった。この点を解消するため、本成果の自然な延長上に、トリプルサンプルレートの状態推定を定式化することを今後の課題として進める必要がある。

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (14件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Fuzzy model-based nonlinear maglev control for active vibration control systems2007

    • 著者名/発表者名
      Kadir Erkan, Takafumi Koseki
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Electromagtnetics and Mechanics 25

      ページ: 543-548

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fuzzy model-based nonlinear maglev control for active vibration control systems2007

    • 著者名/発表者名
      Kadir Erkan and Takafumi Koseki
    • 雑誌名

      International Journal of Applied Electromagtnetics and Mechanics 25(2007) ISSN 1383-5416

      ページ: 543-548

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Precise Speed Estimation From a Low-Resolution Encoder by Dual-Sampling-Rate Observer2006

    • 著者名/発表者名
      Lilit Kovudhikulrungsri and Takafumi Koseki
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics Vol.11, No.6

      ページ: 661-670

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precise Speed Estimation From a Low-Resolution Encoder by Dual-Sampling-Rate Observer2006

    • 著者名/発表者名
      Lilit Kovudhikulrungsri, Takafumi Koseki
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics Vol.11, No.6

      ページ: 661-670

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Precise Speed Estimation From a Low-Resolution Encoder by Dual-Sampling-Rate Observer2006

    • 著者名/発表者名
      Lilit Kovudhikulrungsri, Takafumi Koseki
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics Vol. 11, No. 6

      ページ: 661-670

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Design method and fundamental calculation of a light PM-type linear synchronous actuator for producing large thrust2006

    • 著者名/発表者名
      H.Fukusho, T.Koseki, H.KIM, H.Shibata
    • 雑誌名

      ICEM2006 DS4F1-13

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] ロボットアーム駆動用リニア同期アクチュエータの負荷力オブザーバを用いた剛性・減衰係数の制御2006

    • 著者名/発表者名
      福正博之, 古関隆章
    • 雑誌名

      電気学会 リニアドライブ・半導体電力変換研究会資料 SPC-06-171, LD-06-73

      ページ: 25-28

    • NAID

      10018460371

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] リニア電磁アクチュエータとその制御技術の動向-交通システムから生体機構制御への応用まで-2005

    • 著者名/発表者名
      古関 隆章
    • 雑誌名

      (社)精密工学会 生体制御機構・応用技術専門委員会 第二回

      ページ: 2-5

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 3 Degrees of Freedom Fuzzy Model-Based Nonlinear Control of Triple Configuration of U-Type Hybrid Electromagnets2005

    • 著者名/発表者名
      K.Erkan, T.Koseki
    • 雑誌名

      Proceedings of Linear Drives for Industry Applications

      ページ: 338-342

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Flexible Nonlinear Stabilizing Control for Magnetic Levitation Based on A Fuzzy Algorithm for Safe and Confortable Suspension of A Stage2005

    • 著者名/発表者名
      K.Erkan, T.Koseki
    • 雑誌名

      International Symposium on Advanced Electronics for Future Generations

      ページ: 373-378

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Halbach永久磁石を利用した二関節筋駆動用アクチュエータの概念設計と基本特性の評価2005

    • 著者名/発表者名
      福正 博之, 山本 裕介, 古関 隆章
    • 雑誌名

      電気学会全国大会予稿集

      ページ: 59-60

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] むだ時間を考慮したディジタル状態推定を基礎とした汎用カメラによる電動機駆動制御2008

    • 著者名/発表者名
      鈴木武海, 古関隆章
    • 学会等名
      平成20年電気学会全国大会, 4-186, pp310-311
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2008-03-21
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Dual sampling-rate observer-based state feedback control of motor drive systems-Estimation from coarse position signal with dead time-2008

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Koseki, Takeomi Suzuki and Lilit Kovudhikurlungsri
    • 学会等名
      Global COE Symposium, the University of Tokyo, No.3-13, pp.351-356
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-03-07
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] むだ時間を考慮したデュアルサンプリングレートオプザーバを用いたカメラの長周期位置信号によるリニア同期モータの力学的状態量推定2007

    • 著者名/発表者名
      鈴木武海, 古関隆章
    • 学会等名
      電気学会産業応用部門大会(2-50)
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2007-08-22
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear Controller Design of Three Degree-of-Freedom Hybrid Magnetic Levitation Control Based on Fuzzy Model for a Contactless Servo-Actuator2007

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Koseki
    • 学会等名
      COE symposium
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Flexible Motion Control of a Linear Synchronous Actuator with an Artificial Stiffness and Damping Factor for a Humanoid Robot2007

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Fukusho, Takafumi Koseki and KIM Houng-Joong
    • 学会等名
      Linear Drives for Industrial Applications(LDIA2007), PS2.7
    • 発表場所
      Lille, France
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Control of a PM-type linear synchronous actuator for an artificial muscle with arbitrary stiffness and damping emulation2007

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Fukusho and Takafumi Kosekil
    • 学会等名
      The 8th University of Tokyo-Seoul National University Joint Seminar on Electrical Engineering
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Flexible Motion Control of a Linear Synchronous Actuator with an Artificial Stiffness and Damping Factor for a Humanoid Robot2007

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Fukusho, Takafumi Koseki and KIM Houng-Joong
    • 学会等名
      Linear Drives for Industrial Applications(LDIA 2007)
    • 発表場所
      Lille, France
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fuzzy Model Based Nonlinear Control of an Active Oscillation Suppression System Comprised of Mechanically Flexible Elements and Triple Configuration of U-Shaped Electromagnets2006

    • 著者名/発表者名
      Kadir Erkan, Takafumi Koseki
    • 学会等名
      AMC-2006, ID-86
    • 発表場所
      Istanbul, Turkey
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Design method and fundamental calculation of a light PM-type linear synchronous actuator for producing large thrust2006

    • 著者名/発表者名
      H. Fukusho, T. Koseki, H. KIM and H. Shibata
    • 学会等名
      ICEMS2006, DS4F1-13
    • 発表場所
      Nagasaki, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 3 Degrees of Freedom Fuzzy Model-Based Nonlinear Control of Triple Configuration of U-Type Hybrid Electromagnets2005

    • 著者名/発表者名
      Kadir Erkan, and Takafumi Koseki
    • 学会等名
      LDIA2005, pp. 338-342, September2005
    • 発表場所
      Awajishima-Hyogo, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fuzzy Model Based Nonlinear Maglev Control for Active Vibration Control Systems2005

    • 著者名/発表者名
      Kadir Erkan, and Takafumi Koseki
    • 学会等名
      ISEM2005
    • 発表場所
      Bad Gastein, Austria
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Flexible Nonlinear Stabilizing Control for Magnetic Levitation Based on A Fuzzy Algorithm for Safe and Comfortable Suspension of A Stage2005

    • 著者名/発表者名
      Kadir Erkan, Takafumi Koseki
    • 学会等名
      COE symposium
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Fuzzy Control Applied to Stabilized Electromagnetic Suspension for Active Oscillation Suppression2005

    • 著者名/発表者名
      Kadir Erkan, Takafumi Koseki
    • 学会等名
      Workshops between SNU-TU-UT
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 3 Degrees of Freedom Fuzzy Model-Based Nonlinear Control of Triple Configuration of U-Type Hybrid Electromagnets2005

    • 著者名/発表者名
      Kadir Erkan, and Takafumi Koseki
    • 学会等名
      LDIA2005
    • 発表場所
      Awajishima-Hyogo, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

      http://www.koseki.t.u-tokyo.ac.jp/report.html

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考] 古関研究室年報のページ(2007年度の年報は現在編集中、2008年夏学期中に掲載予定)

    • URL

      http://www.koseki.t.u-tokyo.ac.jp/reports.ja.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [産業財産権] リニアモータと位置検出手段(特許出願中)2006

    • 発明者名
      古関隆章 金 弘中
    • 権利者名
      日立製作所 日立研究所
    • 出願年月日
      2006-10-20
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 外国
  • [産業財産権] リニアモータと位置検出手段(特許出願中)2006

    • 発明者名
      古関隆章, 金 弘中
    • 権利者名
      日立製作所日立研究所
    • 出願年月日
      2006-10-20
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

URL: 

公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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