軽量弾性車体の多自由度アクティブ支持系の制御系設計

轻量化弹性车身多自由度主动支撑系统控制系统设计

• 批准号: 63550183
• 负责人: 永井 正夫
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63550183/
• 关键词: 軽量弾性車両; アクティブサスペンション; 反発形磁気浮上; 安定性; 最適レギュレータ; アクティブ制御; 振動制御

まず車体と台車とで構成される車両の基本的な支持形態を模した小型模型実験装置を製作した。台車の支持は磁気エネルギ特性に優れた希土類磁石による反発形永久磁石方式とした。また車体と台車との間の2次支持としては、コイルばねに並列に空気圧シリンダを配置し、その空気圧を電磁弁の開閉により制御できるアクティブ・サスペンンションとした。制御系の構成は、車体と台車とに取りつけた加速度計と変位計とから得られる信号を16ビットのマイクロコンピュータに入力し、最適制御則を計算した後、空気流量を調整する電磁弁の開閉をPWM方式でコントロールするものである。最適制御方式は多変数のレギュレータ理論に基づくもので、評価関数としては車体と台車の運動エネルギーとポテンシャルエネルギを考慮した2次形式とした。この車体と台車は各々、片持はりで回転支持され、振動実験は油圧電気式加振機を用いて、ステップ応答、周波数応答及び不規則波形によるランダム加振による応答の解析を行なった。実験とともに装置の数学モデルを作成して、計算機シミュレーションを行ない、実験結果の妥当性の検証とともに、理論的に振動特性の性能解析をした。これらの実験及び理論から以下の主な結論を得ている。(1)2次支持をアクティブに制御することにより、共振周波数付近での振動抑制効果が大きい。(2)反発形磁気浮上系のように、台車一軌道間に減衰がほとんどない場合でも、車体と台車を含めた全体の系の安定性が高められることが確かめられた。(3)エネルギを考慮した評価関数を用いた最適レギュータが車両の安定性とともに乗心地の向上にも有効であることがわかった。(4)理論モデルは実験結果を良く説明しうるモデルである。今後は、より実際的な問題に拡張した場合の諸特性について検討する必要がある。

The basic support form of the vehicle body and trolley structure is modeled and the small model is manufactured. The vehicle supports the magnetic field characteristics of rare earth magnets, and the reverse permanent magnet mode. The vehicle body and trolley are supported twice in parallel by air pressure switches, air pressure switches and electromagnetic switches. The structure of the control system includes the acceleration meter, the position meter, the signal input, the optimal control principle, the air flow adjustment, the electromagnetic function opening and closing, and the PWM mode. The optimal control mode is based on the theory of multiple factors, such as the number of factors, the number of factors and the number of factors. The analysis of the vibration response of the oil pressure electric vibration machine is carried out due to the vibration of the vehicle body, the vibration of the plate, the vibration of the oil pressure electric vibration machine, the vibration of the oil pressure electric vibration machine, the vibration of the oil pressure electric vibration machine, the vibration of the oil pressure electric vibration machine and the vibration of the oil pressure electric vibration machine. The mathematical model of the device is created, the computer is operated, the results are verified, and the performance analysis of the theoretical vibration characteristics is performed. The following conclusions are drawn from the theory and practice. (1)2 The vibration suppression effect of the secondary support system is large due to the close resonance frequency. (2)The stability of the system is high when the vehicle body and the trolley are included. (3)For example, if you want to improve your car's stability, you should consider how to improve it. (4)A good explanation of the theory is given. In the future, it is necessary to discuss the characteristics of the actual problems and situations.

项目成果

永井正夫,塩練俊一,田中誠輝: 日本機械学会論文集. 55. (1989)

Masao Nagai、Shunichi Shionen、Masaki Tanaka：日本机械工程师学会会议记录 55。（1989 年）

永井正夫,田中誠輝,田中均: 電気学会リニアドライブ研究会資料. LD-89-3. 21-30 (1989)

Masao Nagai、Seiki Tanaka、Hitoshi Tanaka：IEEJ 线性驱动研究组材料。 ​​LD-89-3 (1989)。

永井正夫,塩練俊一,小池文彦: 日本機械学会論文集. 54-507. 2707-2714 (1988)

Masao Nagai、Shunichi Shionen、Fumihiko Koike：日本机械工程师学会会议记录 54-507 2707-2714 (1988)。

M.Nagai;A.Moran;S.Tanaka: Proceedings of 11th Maglev Conference,Yokohana July 7〜11. (1989)

M.Nagai；A.Moran；S.Tanaka：第 11 届磁悬浮会议记录，横花 7 月 7-11 日（1989 年）。