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磁気浮上システムの製作と
PID制御による制御系設計
に関する研究
電気工学科 5年24番 橋本哲幸
指導教員
河合康典
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はじめに
近年, 騒音や振動が小さく, 乗り心地が快適なリニアモー
ターカが実用化されている. このリニアモーターカの浮上
装置の一つとして, 磁気浮上システムが利用されている.
本研究では, 最も基本的な制御則であるPID制御を用い
て磁気浮上システムを構築する.
• 磁気浮上システム
• 磁気浮上システムの製作
• PID制御による制御系設計
Fig. 1 リニアモーターカ
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概要図
磁気浮上システムとは電磁石に加える電流を制御す
ることによって, 電磁石-鉄球(浮上物体)間に働く吸引力
を制御し, 鉄球を非接触で安定に浮上させるシステムで
ある.
Fig. 2 磁気浮上システムの概要
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磁気浮上システムの製作
Fig. 4の鉄心を用い, そ
の内側に直径0.8 [mm]
の導線を約3000回巻い
ている.
Fig. 3で示す大き
さのアルミフレー
ムを用いている.
400
300
450
単位:mm
Fig. 3 磁気浮上システム
Fig. 4 鉄心の概要
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PID制御
今回のシステムの制御方法にはPID制御を使います.
PID制御とは
(偏差の)
比例(Proportional)
積分(Integral)
微分(Derivative)
PID制御
PID制御
比例
r +
-
積分
微分
+
+
制御対象
y
+
Fig. 5 PID制御
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制御系設計
伝達関数
KP=11000, KI =1000, KD=1000
ブロック線図
Table 1 モデルパラメータ
Fig. 6 フィードバック制御系
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初期値応答
y [m]
u [V]
t [s]
Fig. 7 制御入力
t [s]
Fig. 8 出力
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おわりに
本研究で製作している磁気浮上システムを説明し,
PID制御による制御系設計を例題をもとにおこなった.
今後の課題
・実際に作った装置のモデルパラメータを測定する.
・測定した値をもとにPIDコントローラを設計する.
・設計したPIDコントローラを実際の磁気浮上
システムに適用する.
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