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。

The magnetic shaft is subjected to friction, and non-contact support is possible. In recent years, it has been expected that friction will be zero. Unstable high-order resonances in nonlinear systems are difficult to control system design. In this paper, the author tries to find out the application of the design method of the controller. Specifically, the H_∞ control of the sensitivity parameter is optimized<global>, and the J_∞ control and ARMAX control are optimized based on the prediction <global>error method. The results of the study are as follows: 1. Multi-input force system, magnetic axis system, decentralized control system, distributed control system, distributed control system, The quality of the design is improved, and the design solution is improved. For example, if the controller is not designed properly, the controller performance will be improved. This method is based on the application of multiple input force systems to the magnetic axis system. 2. The freedom of choice is very high, and the decision is easy. The method of design of magnetic shaft load system with multiple input and output forces is directly applicable. The method of prediction error is used in many cases. The design method of the compensator is different from that of the constant compensator, and the control object is the case of the multi-input output system. The result is different from that of the constant compensator. This is a problem for the future.

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。