モデルの同定と補償器設計の繰り返し設計法にもとつく磁気軸受のロバスト制御

基于补偿器设计模型辨识和迭代设计方法的磁力轴承鲁棒控制

• 批准号: 11750385
• 负责人: 平田 光男
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750385/
• 关键词: 磁気軸受; 同定と補償器の繰り返し設計; 制御のためのモデリング; システム同定; ロバスト制御

磁気軸受は,非接触支持が可能で摩擦を零と見なせることから超高速回転の技術的な壁を一気に打破するものとして近年期待が大きい。しかし,不安定かつ非線形系で高次共振モードを多数持つことから,制御系設計のためのモデリングが難しいという問題がある。そこで,本研究では,制御のためのモデリングを念頭に置き,近年注目を浴びている,同定と制御器の繰り返し設計法の適用を試みた。具体的には,重み付き感度関数のH_∞ノルムを最適化すべき制御仕様としてJ_<global>で定め,H_∞制御,及び,ARMAXモデルに基づく予測誤差法を繰り返すことで,J_<global>の最適化をはかる手法を適用し,その効果を実験的に検証した。その結果,以下の知見を得ることができた。1.多入出力系である磁気軸受系を,フロント側とリア側で分散制御するとを考え,両者の間に干渉はないものと見なして,1入出力系で繰り返し設計を行った。これにより,システム同定で得られるモデルの質が向上し,繰り返し設計の解が収束する様になった。また,得られる制御対象のモデル及び制御器は,システム同定の後に1度だけ制御器を設計する従来手法に比べ,制御性能が向上することが確認された。従って,本手法は,多入出力系である磁気軸受系に対する現実的かつ実用的な適用法であると言える。2.システム同定の際のパラメータの選定に自由度が非常に多く,その決定は必ずしも容易ではない事が明らかとなった。なお,磁気軸受系を多入出力系のまま,繰り返し設計法を直接適用すると,予測誤差法に基づくシステム同定がうまくゆかない場合が多々見られた。従って,同定と補償器設計の繰り返し設計法では,制御対象が多入出力系の場合,特にシステム同定の良否が結果を大きく左右する事がわかった。これに関しては今後の課題となる。

Magnetic 気 shaft は, non-contact support が may see で friction を zero と な せ る こ と か ら ultra-high speed back to planning の technology な wall を 気 に break す る も の と し て in recent years, look forward to big が き い. し か し, unrest か つ nonlinear system で high order resonance モ ー ド を most hold つ こ と か ら, suppression system design の た め の モ デ リ ン グ が difficult し い と い う problem が あ る. そ こ で, this study で は, suppression の た め の モ デ リ ン グ を thought に き, attention in recent years を bath び て い る, royal machine with fixed と system の Qiao り return し design methods apply の を try み た. Specific に は, heavy み pay masato several の き sensitivity H_ up ノ ル ム を optimization す べ き suppression shi others と し て J_ < global > で め, H_ up suppression, and び, ARMAX モ デ ル に base づ く to measuring error method を Qiao り return す こ と で, J_ < global > の optimization を は か る を applicable し, そ の unseen fruit を be 験 of に 検 certificate Youdaoplaceholder0 た. Youdaoplaceholder0 そ as a result, the following <s:1> insight を is る とがで た た た た. More than 1. The output of で あ る magnetic 気 shaft by を, フ ロ ン ト side と リ ア side で scattered suppression す る と を え, who struck between の に dry involved は な い も の と see な し て, 1 into the output of で Qiao り return し line design を っ た. <s:1> れによ れによ,システム, the で is determined to have the られるモデ れによ calyx mass が facing upwards が, and the <s:1> return to the <s:1> design が solution が is する pattern になった. ま た, ら れ る suppression like の seaborne モ デ ル and び royal は, シ ス テ ム with fixed の に after 1 degree だ け system royal を design す る 従 to に than べ, suppression performance が upward す る こ と が confirm さ れ た. Youdaoplaceholder0, this technique, the multi-input force system である, the magnetic axis receiving system に, for the する current 従って える actual use な applicable method であると statement える. 2. シ ス テ ム with fixed の interstate の パ ラ メ ー タ の に dof が very に く, selected そ の decided は will ず し も easy で は な い matter が Ming ら か と な っ た. な お, magnetic 気 shaft fasten を much into the output is の ま ま, Qiao り return し を design method directly applicable す る と, error method to test に base づ く シ ス テ ム with fixed が う ま く ゆ か な い occasions が 々 see ら れ た. 従 っ て, with と compensator design の Qiao り return し design method で は, suppression is の occasions like が seaborne into more power, especially に シ ス テ ム might be no が の good results を big き く around す る matter が わ か っ た. Youdaoplaceholder2 れに is related to て て in the future れに topic となる.

项目成果

平田,太田,野波: "構造系と制御系の同時最適化法による磁気軸受のセンサレス制御"Dynamics and Design Conference 2000 CD-ROM講演論文集. OS21-137 (2000)

Hirata、Ohta、Nonami：“通过结构和控制系统的同时优化实现磁力轴承的无传感器控制”动力学与设计会议 2000 年 CD-ROM 讲座记录 OS21-137 (2000)。

平澤,平田,亀井,野波: "システム同定による磁気軸受系のモデリングと補償器の統合化設計"第42回自動制御連合講演会前刷. 57-58 (1999)

Hirasawa、Hirata、Kamei、Nonami：“通过系统识别和补偿器集成设计对磁力轴承系统进行建模”第 42 届自动控制会议预印本 57-58（1999）。

K.Hirasawa,M.Hirata,K.Nonami: "Closed-Loop System Identification for Magnetic Bearing System"Proc.of the 5th International Conference on Motion and Vibration Control. 1. 529-533 (2000)

K.Hirasawa、M.Hirata、K.Nonami：“磁力轴承系统的闭环系统辨识”第五届国际运动与振动控制会议论文集。