504 反発型磁気浮上装置のセルフパワード・アクティブ振動制御
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概要
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磁気浮上系は非接触なため、摩擦、磨耗、騒音の心配がない利点を持ち、磁気軸受け、クリーン性を要する環境の搬送装置、高速の磁気浮上車などに適用されている.反発型の磁気浮上系は静的には安定であるが、十分な散逸エネルギが得られないため、動的な安定性はあまり期待できない.コイルをアクチュエータとして扱うアクティブ制御は、パッシブより良好な制振特性を示すが、アクティブ制御は外部エネルギを消費する欠点がある.また、アクティブ制御を行う際に、エネルギを回生し、その回生したエネルギを用いて制御を行う、セルフパワード・アクティブ制御が提案されている.本研究では永久磁石反発型の一自由度系モデルの装置を用い、アクティブ制御の外部エネルギに代わり、アクチュエータから電磁気的に回生した振動エネルギを使用する. 実験装置には、リニアガイドに沿って上下運動をすることができる浮上体に、コイルが取り付けてある.そのコイルがアクティブ制御を行うアクチュエータとエネルギ回生を行うジェネレータの役割をする.制御系設計では、最適制御理論を用いた.浮上体の振動を抑えるために浮上体の速度に重みをかけ、地面との接触を避けるために相対変位に重みをかけた評価関数を用いた.セルフパワード・アクティブ制御において、コイルに流れる電流を目標電流に近づけるため、モードを切り替えている.各モードには、エネルギ回生モード、ブレーキモード、力行モードがある.図A1のコイルオープンとセルフパワード・アクティブ制御の浮上体絶対変位のパワースペクトル密度を比較すると、セルフパワード・アクティブ制御を行ったときの浮上体絶対変位が抑えられていることがわかる.また、図A2のコイルオープン、アクティブ制御、セルフパワード・アクティブ制御の浮上体絶対変位のRMS値からも、同様に、セルフパワード・アクティブ制御時に抑えられていることがわかる.永久磁石反発型磁気浮上装置を用い、ランダム波を外乱として加えたときのセルフパワード・アクティブ振動制御を行った結果、セルフパワード・アクティブ制御の動的安定性をコイルオープン時より向上させることができた.さらに外部からのエネルギの供給をせずに、アクティブ制御に近い制振特性も得られることを示すことができた.
- 2006-08-06
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