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永久磁石同期電動機の磁場消失の故障診断と耐故障制御

研究課題

研究課題/領域番号 19F19703
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
審査区分 小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関東京工科大学

研究代表者

しゃ 錦華  東京工科大学, 工学部, 教授 (10257264)

研究分担者 ZHAO KAIHUI  東京工科大学, 工学部, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード永久磁石同期モーター(PMSM) / 消磁 / 等価入力外乱手法(EID) / 有限集合 / sliding-mode observer / super-twisting algorithm / 電流予測制御 / NTSMO / NFTSMO / 分数次数位相ロックループ / センサーレス速度/位置制御
研究開始時の研究の概要

Throughout this international cooperation, we will carry out the study on fault-tolerant control of demagnetization for a permanent magnet synchronous motor as follows:
(1) Propose a fault diagnosis method for permanent magnet demagnetization;
(2) Devise an adaptive sliding-mode observer to reconstruct a demagnetization fault;
(3) Present an integrated fault tolerant control method for PM demagnetization.

研究実績の概要

永久磁石同期モーターにおいて,高温や高速または固定子短絡により減磁が生じ,界磁の異常を引き起こす。界磁異常はモーターの運転に支障をきたすだけでなく,モーターに機械的な損傷をもたらすため,減磁故障を素早く検出し,故障許容制御を行うことは重要である。2020年度は,以下のように研究を行った。
(1) 永久磁石同期機駆動系における磁場消失の故障診断と耐故障制御について,等価入力外乱手法に基づく耐故障制御システムの構造を検討し,この手法は,従来のPID制御方法より優れた制御性能を持ち,パラメータ変動に対してシステムのロバスト性も強いことが分かった。
(2) Super-twisting algorithmとルインバーガー・オブザーバーとを融合した新しい制御法を6相永久磁石同期機に応用し,,従来のオブザーバー振動が有効に抑えられることがわかった。
(3) スライディングモード制御に振動問題が存在している。この問題を解決するために,以下のように検討した: 3-1) 高速非特異終端スライディングモード制御(NFTSMO)と分数次位相ロックループ(FO-PLL)による速度センサレスの制御手法を提案した。 3-2) ゲイン可変スライディングモード制御手法を提案し,振動が有効に抑えられ,さらに,理論の立場からその手法の正しさを証明した。 3-3) 有限集合による電流予測制御とスライドモード制御を組み合わせた手法を提案し,13th Int. Conf. Human System Interaction(HSI) で発表し,車両システムとアシスト運転分野の最優秀論文に入賞した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Hunan University of Technology(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Hunan University of Technology(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Nonsingular Fast Terminal Sliding Mode Observer and Fractional-Order Software Phase-Locked Loop for Speed-Sensorless Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor2021

    • 著者名/発表者名
      Kaihui Zhao, Ruirui Zhou, Jinhua She, Aojie Leng, Wangke Dai, and Gang Huang
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics

      巻: 25 号: 1 ページ: 83-89

    • DOI

      10.20965/jaciii.2021.p0083

    • NAID

      130007971422

    • ISSN
      1343-0130, 1883-8014
    • 年月日
      2021-01-20
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Demagnetization fault reconstruction for six-phase permanent magnet synchronous motor by an improved super-twisting algorithm-based sliding-mode observer2021

    • 著者名/発表者名
      Kaihui Zhao, Aojie Leng, Ruirui Zhou, Wangke Dai, Sicheng Wu, and Tao Li
    • 雑誌名

      Measurement

      巻: 172 ページ: 108905-108905

    • DOI

      10.1016/j.measurement.2020.108905

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Demagnetization-Fault Reconstruction and Tolerant-Control for PMSM Using Improved SMO-based Equivalent-Input-Disturbance Approach2021

    • 著者名/発表者名
      Kaihui Zhao, Ruirui Zhou, Jinhua She, Changfan Zhang, Jing He, Gang Huang, and Xiangfei Li
    • 雑誌名

      IEEE/ASME Transactions on Mechatronics

      巻: Early Access 号: 2 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1109/tmech.2021.3069787

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Closed-loop Torque Control for Permanent Magnet Synchronous Motor by Super-Twisting Algorithm Based Sliding-Mode Observer Considering Demagnetization2020

    • 著者名/発表者名
      Kaihui Zhao, Ruirui Zhou, Jinhua She, Changfan Zhang, Jing He, and Tao Li
    • 学会等名
      IEEE 29th International Symposium on Industrial Electronics (ISIE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Model Predictive Current Control Based on Sliding Mode Speed Controller for PMSM2020

    • 著者名/発表者名
      Kaihui Zhao, Ruirui Zhou, Jinhua She, Changfan Zhang, Jing He, and Xiangfei Li
    • 学会等名
      13th International Conference on Human System Interaction (HSI2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Active-Flux-Based Sensorless Control for Permanent Magnet Synchronous Motor by Variable-Gain Sliding-Mode Observer2020

    • 著者名/発表者名
      Kaihui Zhao, Ruirui Zhou, Jinhua She, and Peng Li
    • 学会等名
      IEEE 16th International Conference on Control & Automation (ICCA2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Robust Closed-loop Torque Control for PMSM of Railway Traction Considering Demagnetization2019

    • 著者名/発表者名
      Kaihui Zhao, Jinhua She, Changfan Zhang, Jing He, Gang Huang, Jianhua Liu
    • 学会等名
      The 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sensorless Control for IPMSM Based on NFTSMO and FO-PLL2019

    • 著者名/発表者名
      Kaihui Zhao, Peng LI, Jinhua She, Changfan Zhang, Jing He
    • 学会等名
      The 6th International Workshop on Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics (IWACIII 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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