| 研究課題/領域番号 |
63550191
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
深田 悟 九州大学, 工学部, 教授 (40110837)
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| 研究分担者 |
岡部 匡 九州大学, 工学部, 助手 (00185464)
綾部 隆 九州大学, 工学部, 助手 (50127958)
末岡 淳男 九州大学, 工学部, 教授 (80038083)
田村 英之 九州大学, 工学部, 教授 (20037724)
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| キーワード | 磁気軸受 / 能動形磁気軸受 / スラスト磁気軸受 / PID制御 / PIDD^2制御 / 観測器 |
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| 研究概要 |
本年度は、これまで利用してきたラジアル専用の能動形磁気軸受装置に、スラスト軸受を追加して製作したもの(研究実施計画(1)、(2))を主として用いて、スラスト磁気軸受について研究した。
はじめに、電磁石の吸引力特性と発生磁束の動特性とを調べた。その結果、静的な吸引力は理論値の約75%、磁束発生の遅れは一次遅れ系で近似して、時定数が約1.5msecであることがわかった(研究実施計画(3))。これを基にして、スラスト軸受系のモデルをつくった(研究実施計画(4))。次に、制御則として、PID、PIDD^2および観測器を用いた状態フォードバック制御を取り上げ、補償要素をアナログ電子回路で実現して、制御性能を比較検討した(研究実施計画(5)、(7))。また、シミュレーション結果と実験結果とを比較検討した(研究実施計画(6)、(7))。これらの結果は以下のように要約される。
(1)PIDD^2制御則、または観測器を用いた状態フィードバック制御則を用いると、PID制御則の場合に比べて、軸受剛性を約4倍大きくできた。
(2)実験結果と合致する電磁石系の吸引力定数と遅れ時定数は、先に単体について調べた値よりもかなり小さい。
(3)観測器をアナログ回路で実現することはかなり複雑であり、PIDD^2制御の方が簡単である。しかしながら、これは変位計のノイズが小さい場合で、ノイズが大きくなるとPIDD^2の場合には制御系のゲインをそれほど上げることができず、軸受剛性を大幅に改善することができない。
(4)電磁石吸引力の動特性は、正確には一次遅れ系では表せない。
上の結果について、(2)についてはその理由を、(3)についてはノイズの主要な原因を明らかにしていく予定である。
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