三自由度振動アクチュエータとそのセンサレス制御に関する研究

三自由度振动作动器及其无传感器控制研究

基本信息

批准号：
16J00413
负责人：
加藤雅之
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

・二自由度電磁共振アクチュエータの電圧方程式モデルこれまでに，電流ベクトル制御により水平方向の推力と鉛直方向（エアギャップ方向）の推力を独立に制御できる二自由度共振アクチュエータが提案されており，その駆動特性が有限要素解析と実験から明らかにされている．二自由度共振アクチュエータは，回転型のモータを直線状に展開した構造である．そのため，固定子および可動子が有限長であることに起因する，端効果と呼ばれる特徴があらわれる．さらに，本アクチュエータの固定子は3スロットであり，一般的なリニア同期モータに比べて低スロット数であるため，端効果がより顕著に表れる恐れがある．そこで，ベクトル制御で駆動する二自由度電磁共振アクチュエータに対して，端効果を考慮した電圧方程式モデルを導出した．固定子構造が対称であるにもかかわらず，端効果によりインダクタンス特性が非対称になることを有限要素解析から明らかにした．この結果に基づき，電圧方程式モデルを導き，最終的にアクチュエータの発生推力を数学モデルで記述した．磁気的な突極性を有してしないアクチュエータにもかかわらず，リラクタンストルクに相当する力を発生可能であることを明らかにした．・三自由度電磁共振アクチュエータの動作特性解析法の構築三自由度電磁共振アクチュエータは三方向に動作するため，可動部が三次元的に移動した場合に対しても要素分割できるような動作解析法が求められる．解析領域全体に対して，メッシュを再生成することは計算時間の観点から喜ばしくないため，可動部周辺のメッシュのみを再生成する技術が必要となる．そこで，三自由度運動に対応したメッシュ生成法を提案した．提案法では，可動部の両端に空気層を設け，可動部の移動に応じてその空気層のメッシュが伸縮することにより，メッシュが破綻することなく動作解析を実行できるようになった．

迄今为止，已经提出了两级电磁共振致动器的电压方程模型，已经提出，两度自由共振的致动器，可以独立控制水平推力和垂直（空气间隙方向）推力通过当前矢量控制，并且通过有限元元素分析和实验揭示了它们的驱动特征。两度自由共振的执行器是一种结构，其中旋转电动机线性扩展。因此，出现称为边缘效应的功能，该功能是由定子的有限长度和可移动元件引起的。此外，由于该执行器的定子是3个插槽，并且插槽数低于典型的线性同步电动机的数量，因此边缘效应可能更为明显。因此，我们得出了一个电压方程模型，该电压方程模型考虑了通过向量控制驱动的两度自由电磁共振执行器的边缘效应。有限元分析表明，尽管定子结构是对称的，但由于边缘效应，电感特性变得不对称。基于此结果，得出了一个电压方程模型，最后使用数学模型描述了执行器的产生推力。已经揭示出，尽管执行器没有磁性明显极性，但仍可以产生等效扭矩的力。 - 构建一种分析方法，用于三度电磁共振执行器的操作特性，因为三级电磁共振致动器在三个方向上运行，即使需要三个二维运动，也可以将元素划分为三个方向。从计算时间的角度来看，整个分析区域的再生网格并不是一种乐趣，因此只需要在运动部件周围再生网格的技术。因此，我们提出了一种与三个自由度运动相对应的网格生成方法。在提出的方法中，在可移动部分的两端提供空气层，并且根据可移动部分的运动，空气层的网格扩展和收缩，从而可以执行运动分析而不会破坏网格。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

リニア共振アクチュエータの2つの逆起電圧信号とDuty比を用いたセンサレス負荷推定と外乱補償制御

使用两个反电动势信号和线性谐振执行器的占空比进行无传感器负载估计和干扰补偿控制

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
日本AEM学会誌
影响因子：
0
作者：
Masayuki Kato;and Katsuhiro Hirata;池田晴國;加藤雅之，平田勝弘，浅井保至;加藤雅之，平田勝弘，浅井保至
通讯作者：
加藤雅之，平田勝弘，浅井保至

Study on Energy Harvester using Dynamic Vibration Absorber for Automotive Application

汽车应用中使用动态减振器的能量收集器研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yasuyuki Takamura;Katsuhiro Hirata;Noboru Niguchi;Masayuki Kato;Yuki Tojima;Takeshi Tojo;Hiroki Koguchi;Keisuke Ushida
通讯作者：
Keisuke Ushida

Characteristic Evaluation of Electro/Mechanical Resonance for Linear Oscillatory Actuator Considering Reverse Current Phenomenon

考虑反向电流现象的线性振荡执行器机电谐振特性评估

DOI：
10.3233/jae-182306
发表时间：
2018
期刊：
International Journals of Applied Electromagnetics and Mechanics
影响因子：
0
作者：
Ikeda Harukuni;Zamponi Francesco;Ikeda Atsushi;Masayuki Kato and Katsuhiro Hirata
通讯作者：
Masayuki Kato and Katsuhiro Hirata

Control of Three-Degree-of-Freedom Resonant Actuator Driven by Novel Vector Control

新型矢量控制驱动的三自由度谐振执行器控制