高温超電導アクチュエータの基礎解析と振動制御への応用

本研究は高温超電導アクチュエータに関するもので,まず高温超電導浮上体の浮上力を解析的に求め,実験との比較を行った.すなわち運動する超電導浮上体に対して,浮上力と時間,速度および初期ギャップの関係を数値的に求めた.その結果,実際に製作されている超電導体には結晶粒界が存在するため,解析値と実験値は大幅に異なる.しかし,臨界電流値を結晶粒界を考慮して決定すると,かなり正しく実験値と一致することがわかった.また高温超電導体には,フラックスクリープ領域とフラックスフローのふたつの領域が存在し,浮上体の速度と履歴により浮上力が大きく変化する強非線形系であることを確認した.ついで,本浮上系をアクチュエータに適用することを考え,永久磁石,電磁石および高温超電導浮上体よりなるアクチュエータ提案した.本系は強度の非線形系であるので,通常の線形制御則は適用できない.そこで本研究では,ニューラルネットによる適応制御を制御法に用いた解析を行い,本系をアクチュエータとして適用できるかどうか検討した.すなわち,正弦波の目標変位に対し,1次〜3次までのフイードバック制御を考え,そのフィードバック係数をニューラルネットにより自動的に求める方法を提案し,具体的に数値計算を行った.その結果,本アクチュエータには,初期設定位置,移動速度により制御性能が異なるものの,これらを考慮して制御系を設計すれば,アクチュエータとして応用できることがわかった.

本研究は高温超電導アクチュエータに関するもので,まず高温超電導浮上体の浮上力を解析的に求め,実験との比較を行った.すなわち運動する超電導浮上体に対して,浮上力と時間,速度および初期ギャップの関係を数値的に求めた.その結果,実際に製作されている超電導体には結晶粒界が存在するため,解析値と実験値は大幅に異なる.しかし,臨界電流値を結晶粒界を考慮して決定すると,かなり正しく実験値と一致することがわかった.また高温超電導体には,フラックスクリープ領域とフラックスフローのふたつの領域が存在し,浮上体の速度と履歴により浮上力が大きく変化する強非線形系であることを確認した.ついで,本浮上系をアクチュエータに適用することを考え,永久磁石,電磁石および高温超電導浮上体よりなるアクチュエータ提案した.本系は強度の非線形系であるので,通常の線形制御則は適用できない.そこで本研究では,ニューラルネットによる適応制御を制御法に用いた解析を行い,本系をアクチュエータとして適用できるかどうか検討した.すなわち,正弦波の目標変位に対し,1次〜3次までのフイードバック制御を考え,そのフィードバック係数をニューラルネットにより自動的に求める方法を提案し,具体的に数値計算を行った.その結果,本アクチュエータには,初期設定位置,移動速度により制御性能が異なるものの,これらを考慮して制御系を設計すれば,アクチュエータとして応用できることがわかった.