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

开发下一代电动汽车驱动电机超低振动控制系统和机械结构的集成设计方法

基本信息

批准号：
15J08374
负责人：
兼松正人
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

今年，我们进行了旨在系统化超低振动控制器设计方法的研究，以减少运动驱动系统中的位置错误。首先，常规控制系统设计方法尚未建立一种开放环形塑料方法，其中包括参数变化。因此，在参数变化的情况下，我们提出了一种系统的设计方法，用于使用欧洲研究所Kuleuven提出的分段多项式来应用线性矩阵不等式的近似解决方案。今年，我们与先前研究中显示的性能指标进行了定量比较。首先，参数变化使用B-Spline（一种分段多项式）表示。接下来，我们将一种称为GKYP引理的定理应用于包含参数的系统矩阵，并证明，通过将其与含有线性矩阵不平等的松弛方法相结合，Kuleuven的研究可以使用与常规控制器设计方法进行维护的设计，并通过此方法进行了探讨，可以使用维护较少的维护。接下来，在用于减少定位误差的常规控制器设计方法中，使用称为Notch滤波器的控制器来稳定控制器，但是尽管该控制器达到了高稳定性，但它具有降低响应能力的缺点。因此，在这项研究中，我们为控制器提出了一种自动优化方法，该方法可以最大化更宽的频段，同时通过同时优化稳定性和响应能力来确保稳定性。首先，以确保稳定性和实现高响应的相位领先补偿器的凹槽过滤器，以包括未知变量的形式定义。然后使用称为频域不等式的形式制定控制器的定量性能指标，例如稳定性和响应性。最后，显示出，通过数字搜索满足此频域不平等的控制器的系数，可以有效地设计一个实现目标控制性能的控制器。