マリーン・エクスプレスME03の三次元姿勢計測制御システム

本研究は、現有のマリーン・エクスプレス陸上浮上走行モデル車両ME03の実験システムにおいて、車上搭載の高周波発振器コイルと地上電機子巻線間の電磁的な結合モデルを用いたオブザ-バによる位置、エアギャップなどの車両姿勢を三次元的に計測する姿勢計測制御システムについて研究を行ったものである。高周波発振器の周波数(計測用キャリア周波数)は、地上電機子コイルの誘導電圧波形の計測と実用的な計測システムを考慮して、約15kHz〜30kHzとした。リニア車両の浮上走行時には、高周波発振器コイルによる計測信号ばかりでなく車上マグネットによる起電力、LSM駆動用コントローラの印加電圧が同時に存在する。コントローラと電機子巻線間にリアクトルを挿入し、バンドパスフィルタを用いて端子電圧から計測信号のみを抽出する方式を開発した。4chの発振器コイル(周波数:15、20、25、30kHz)を車両の前後左右に取り付け、4chのバンドパスフィルタにより、地上計測システムに計測信号を入力し、発振器コイルと地上電機子コイル間の電磁結合モデルに基づくオブザ-バにより車両の三次元姿勢計測実験を行った。その結果、浮上走時においても車両の姿勢計測制御が実現可能なことが明らかになた。実システムは、屋外に設置されるので、気温の変動等によって、電機子コイルのパラメータが大幅に変動する。今後、オブザ-バの精度を更に向上させるために、これらの補償演算やロバスト計測システムの設計を検討していく予定である。本研究で得られた成果は、一般的な磁気浮上システムに対しても適用可能であり、この実用化に対して多大な貢献をするであろう。

本研究は、現有のマリーン・エクスプレス陸上浮上走行モデル車両ME03の実験システムにおいて、車上搭載の高周波発振器コイルと地上電機子巻線間の電磁的な結合モデルを用いたオブザ-バによる位置、エアギャップなどの車両姿勢を三次元的に計測する姿勢計測制御システムについて研究を行ったものである。高周波発振器の周波数(計測用キャリア周波数)は、地上電機子コイルの誘導電圧波形の計測と実用的な計測システムを考慮して、約15kHz〜30kHzとした。リニア車両の浮上走行時には、高周波発振器コイルによる計測信号ばかりでなく車上マグネットによる起電力、LSM駆動用コントローラの印加電圧が同時に存在する。コントローラと電機子巻線間にリアクトルを挿入し、バンドパスフィルタを用いて端子電圧から計測信号のみを抽出する方式を開発した。4chの発振器コイル(周波数:15、20、25、30kHz)を車両の前後左右に取り付け、4chのバンドパスフィルタにより、地上計測システムに計測信号を入力し、発振器コイルと地上電機子コイル間の電磁結合モデルに基づくオブザ-バにより車両の三次元姿勢計測実験を行った。その結果、浮上走時においても車両の姿勢計測制御が実現可能なことが明らかになた。実システムは、屋外に設置されるので、気温の変動等によって、電機子コイルのパラメータが大幅に変動する。今後、オブザ-バの精度を更に向上させるために、これらの補償演算やロバスト計測システムの設計を検討していく予定である。本研究で得られた成果は、一般的な磁気浮上システムに対しても適用可能であり、この実用化に対して多大な貢献をするであろう。