次世代電気自動車駆動用モータのための超低振動制御系と機構構造の統合設計法の構築

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本年度はモータドライブシステムにおける位置決め誤差低減のための超低振動制御器設計手法の体系化を目的とした研究を行った。 まず従来の制御系設計手法には，パラメータ変動を含む場合の開ループ整形手法が確立されてなかった。そこでヨーロッパの研究機関であるKULeuvenが提案している区分的多項式を用いた線形行列不等式の近似解法を応用することでパラメータ変動を含む場合の開ループ整形手法の体系的な設計手法を提案した。本年度では先行研究で示されていた性能指標との定量的な比較を行った。まず，パラメータ変動を区分的多項式の一種であるB-スプラインを用いて表現する。次に，GKYP補題と呼ばれる定理をパラメータを含むシステム行列に適用し，KULeuvenにて研究が進んでいるパラメータを含む線形行列不等式の緩和手法と組み合わせることで従来の制御器設計手法よりも保守性の少ない制御器設計が出来ることを実証し，従来の設計例との比較を通して本手法の有効性を実証した。次に従来の位置決め誤差低減のための制御器設計手法では，制御器を安定化するためにノッチフィルタと呼ばれる制御器を用いていたがこの制御器は高い安定性を実現するものの，応答性を劣化させるという欠点が存在した。そこで本研究においては安定性と応答性を同時に最適化することで安定性を確保しつつ最大限広帯域化が可能な制御器の自動最適化手法を提案した。まず，安定性を確保するためのノッチフィルタと高応答性を実現するための位相進み補償器を未知変数を含む形で定義する。その後に安定性や応答性といった制御器の定量的な性能指標を周波数領域不等式と呼ばれる形式を用いて定式化する。最後にこの周波数領域不等式を満たすような制御器の係数を数値的に探索することで目標の制御性能を実現する制御器を効率よく設計出来ることを示した。