高温超伝導磁気浮上コイルの画像処理を用いた浮上制御とその安定化に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580532
• Research Institution: National Institute for Fusion Science
• Principal Investigator: 柳 長門 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (70230258)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 力石 浩孝 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助教授 (60249969) ; 濱口 真司 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (00311209) ; 三戸 利行 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 教授 (10166069)
• Keywords: 磁気浮上 / 高温超伝導コイル / LabVIEW / 画像処理 / Super SINET / PID制御 / 遠隔操作 / Mini-RT

Research Abstract

先進的な核融合プラズマ閉じこめ等への応用として、超伝導コイルを磁気浮上させてダイポール磁場を発生させる装置システムが開発されている。長時間の磁気浮上を実現させるためには、比熱の高い領域で動作させることが可能な高温超伝導コイルが有望である。こうした装置では、超伝導コイルの浮上制御を行うために、多数のレーザセンサを組み合わせて浮上位置を測定するシステムが採用されている。しかしながら、レーザによる位置計測は局所的であり、コイル表面に存在する凹凸等による擾乱を受けることによって浮上制御が不安定になることが考えられる。そこで、画像処理によって浮上コイルの位置を包括的に求め、この情報をもとに必要な浮上制御を行うことを目標として研究を進めてきた。本研究では、まず、磁気浮上制御を従来のアナログ方式のPID制御に代えて、デジタル制御とするところから研究を開始した。すなわち、浮上位置の信号をデジタル変換してパソコンに取り込み、これをもとに吊り上げコイルの電流値をPID演算してフィードバック制御するようにした。演算には1グラフィック制御ソフトウェアLabVIEWを用い、極めて高い制御特性を得ることに成功した。同時に、CCDカメラによって取得した画像信号をパソコンに取り込み、これを超高速ネツトワークSuperSINETを通じて転送できるシステムを構築した。これを用いて、実際に東京大学等からの磁気浮上の遠隔操作に成功している。また、本研究は、東京大学高温プラズマ研究センターで進められているMini-RTプロジェクトと密接に関連しており、本研究を通して得られる成果を将来的に大型の磁気浮上システムに適用することを目標としている。このため、同プロジェクトにおける一連の研究活動等に積極的に参加し、特に、超伝導コイルの冷却・励磁試験、および、磁気浮上実験に貢献することができた。

Research Products

• [Publications] N.Yanagi, J.Morikawa, T.Mito, et al.: "Engineering Research and Development of Magnetically-Levitated High-Temperature Superconducting Coil System for Mini-RT Project"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 12. 948-951 (2002)
• [Publications] N.Yanagi, T.Mito, Y.Hishinuma, et al.: "Excitation test results of the HTS floating coil for the Mini-RT project"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 13. 1504-1507 (2003)
• [Publications] Yanagi, T.Mito, J.Morikawa, et al.: "Experiments of the HTS Floating Coil System in the Mini-RI Project"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 14(To be published). (2004)