かご形誘導電動機を用いた新方式ロバストサ-ボシステムの開発に関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550218
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 山田 英二 長崎大学, 工学部, 教授 (00039661)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 泉 勝弘 長崎大学, 工学部, 助手 (50128154) ; 野崎 剛一 長崎大学, 総合情報処理センター, 講師 (00124834) ; 樋口 剛 長崎大学, 工学部, 助教授 (50156577) ; 辻 峰男 長崎大学, 工学部, 助教授 (80145218) ; 小山 純 長崎大学, 工学部, 教授 (00037920)
• Keywords: 誘導電動機 / ベクトル制御 / モデル追従制御 / 電圧形インバ-タ / ロバスト制御

Research Abstract

本研究は、保守が容易で安価なかご形誘導電動機を用いて、直流電動機によるサ-ボシステムに匹敵する速応性と安定性を有する新方式のロバストサ-ボシステムを開発するものである。理論解析及び実験を行い、以下に述べるような研究成果が得られた。
1.システムの設計及び解析 負荷変動に対するロバスト性と指令値の変更に伴う過渡特性を改善するためモデル追従制御の適用を試み、最適レギュレ-タ理論に基ずき、制御系の設計を行った。また、電圧形インバ-タのスイッチング特性やCPUの演算時間を考慮したシミュレ-ションプログラムを開発した。特に、二次抵抗変化に対するロバスト性を定量的に評価するため、線形モデルの導出と極、零点の軌跡を検討した。
2.実験装置の製作 XインCPUであるV40を中心に、モデル追従制御やベクトル制御を実現する制御装置を製作した。ソフトウェアは全てアセンブリ言語で開発し、高速なアルゴリズムの実現を図った。また、デ-タ通信やデバッグ等の機能を有するモニタプログラムを開発し、回転数指令入力、制御定数の設定、状態量の表示等がパソコン上で行えるようになった。
3.解析及び実験結果 モデル追従制御によるサ-ボシステムは、従来のPI制御系に比べ、次の点で優れていることが明らかとなった。(1)モデルの出力に追従するので、ソフトスタ-トやオ-バシュ-トのほとんどない制御が可能である。(2)最適な制御定数が評価関数の重みを与えるだけで容易に決定できる。(3)指令値の変更に伴う操作量の変化は小さいことから、高ゲインの制御系とでき、負荷やプラントの変動に対してロバストな系となる。

Research Products

• [Publications] Mineo Tsuji: "An Analysis of a Vector controlled Induction Motor Drive System with a Model Following Controller." Proceedings of International Power Electronics Conference. (1990)
• [Publications] 辻峰男: "電流形インバ-タ駆動誘導電動機ベクトル制御系の線形モデル" 電気学会論文誌. 110-D. 165-174 (1990)
• [Publications] 辻峰男: "任意回転座標系における同期電動機のモデル" 長崎大学工学部研究報告. 20. 23-31 (1990)
• [Publications] Mineo Tsuji: "An Analysis of a VSI-IM Vector Control System with a Model Following Controller." Proceedings of Power Conversion and Intelligent Motion. 1. 223-232 (1988)
• [Publications] Mineo Tsuji: "Stability Analysis of a CSI-fed Induction Motor with Digital Vector Controller." Proceedings of IEEE Power Electronics Specialist Conference. 2. 885-892 (1988)