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地球温暖化を防ぐためには、大都市の多い日本では、通勤電車のさらなる高効率化及び省エネルギー化を推進して行く必要がある。通勤電車をIPMモータで駆動した方が、効率面で有利である。したがって、IPMモータの速度センサレスベクトル制御が確立されてきたので、通勤電車へのIPMモータの適用に向けた研究開発成果が期待されている。しかしながら、IPMモータは、誘導電動機に比べて、コギングトルクなどのトルクリップルが大きい。特に、低コストで堅牢な集中巻きのIPMモータでは、トルクリップルは非常に大きくなる。そこで、トルクリップルと台車振動の影響を解決し、IPMモータ駆動電車のための高効率で安全な空転滑走再粘着制御を開発する。そこで、本研究課題では、外乱オブザーバにより安全で高速な接線力推定を実現し、世界に例のない「高効率で安全なIPMモータ駆動通勤電車のための空転滑走再粘着制御系」を実現することを目的としている。
2年目の平成21年度は、サーボモータによるトルクシミュレータにIPMモータを直結させた台車模擬実験装置を新たに構築し、このトルクシミュレータに台車試験装置の粘着特性と振動特性を模擬させる。そのために、2年目の平成21年度では、台車試験装置における空転滑走再粘着制御時のトルク応答の実測値に基づいて、トルクシミュレータへのデータベース化を行う。「空転再粘着IPMモータによるDDM(D__-irect D__-rive M__-otor)駆動方式の模擬台車試験装置において、提案する外乱オブザーバによる接線力推定値フィードバックの空転滑走再粘着制御の基礎実験を行う。以上は、「空転滑走再粘着制御」研究グループと「力覚フィードバック」研究グループの両方が協力して行った。また、「運動制御と感覚」研究グループは、空転滑走再粘着制御系の等価実験結果と、通勤電車車両モデルの計算機シミュレーション結果を比較解析して、安全性と快適性の評価方法と評価指標を確立した。
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