2011 Fiscal Year Research-status Report
ディジタル・アナログ混在汎用スイッチング電源システムの知能化制御技術
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23760383
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
橋本 誠司 群馬大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30331987)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | スイッチング電源 / 知能化制御 / ディジタル制御 / リミットサイクル振動 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は，汎用スイッチング電源に対し，ディジタル制御方式を導入することにより知能化した新しい汎用電源システムを開発することであり，この目的に対して今年度は，ディジタル・アナログ混在電源システムに特化した制御手法として，以下に述べる手法の構築を行った。 (1) 多チャンネルのマルチレベル電圧制御に対し，基礎研究により提案している外乱オブザーバに基づく内部モデル制御法(DIMC)を多入出力(MIMO)システムへ拡張し応用した。これに多入出力同定法を統合することで，単一設計パラメータ（制御帯域のみ）で，多チャンネルでマルチレベル電圧出力を有する製品ロットの公差補正の自動化が可能となる。 (2) 電源システムの不可変動や入力電圧変動，経年変化の制御性能保証のために，可変忘却要素を導入した適応同定法と，その同定モデルに基づく適応化DIMC制御手法を構築した。これにより，前述の変動に対する素早い適応化と，それによる制御性能の保持が可能であることを実験により検証した。同時に，本制御手法はリアルタイム同定及び制御手法であるため，DSPやFPGAなどのディジタル制御装置に，ブラックボックス化して実装することが可能である。 (3) （次年度に予定していた課題である）AD/DA分解能に起因する出力電圧のリミットサイクル振動に対し，目標値電圧の補正のみにより振動を最小化する手法を実現した。本手法により要求される電源性能が与えられることにより，必要なAD/DA分解能を一意に決定することが可能となる。また，本手法では合わせて入力電圧推定法も提案しており，入力電圧を測定することなくリミット振動の最小化が可能である。 以上の研究成果を，Journal論文（2編）ならびに国内外の学会（5件）にて発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
次年度以降に予定していた「AD/DA変換分解能と入力電圧変動を考慮した出力電圧振動の最小化」の研究が進展したため，そちらの開発を優先し，今年度に予定していた「順序起動・停止と負荷への突入電流を考慮した制約条件付き連続軌跡追従制御法」については現在，開発を進めている。このような観点から，研究進捗としてはおおむね順調に進展しているものと判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成23年度に予定した「順序起動・停止と負荷への突入電流を考慮した制約条件付き連続軌跡追従制御法」についてまずは開発を進める。同時に，予定通り，平成23年度に提案した3つの高性能化のための同定及び制御方式をディジタル制御装置に実装し，各種の負荷試験を行う。また，アナログ回路構成要素に対する経年変化へのロバスト性評価を行い，従来手法であるアナログ制御方式と比較し，電源システムとしての制御性能評価を行う。 その後，提案した知能化同・制御法を発展させた高機能化技術として，リアルタイム状態監視，異常検出，故障診断技術に関する付加機能を追加していく予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成23年度の研究費は，一部次年度に繰り越しが生じたが，ほぼ予定通りに使用した。平成24年度は，提案する適応同定法と制御法のディジタル制御装置への実装と，各種負荷試験による実験検証を行う。ここでは，各種負荷状態を模擬する電子負荷装置を新設する。また，特徴パラメータに着目した故障診断と寿命予測法の実現を目指すが，アナログ信号とディジタル信号の同時解析が必要であり，ミクスドシグナルオシロを計上している。 ここでえられる研究成果をJournal論文として投稿するとともに，国内外の関連学会において発表する予定である。
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