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リニアモーターカー(磁気浮上車)の設計について死ぬほど困っています！！！

2009/11/18 13:21

リニアモーターカー(磁気浮上車)の設計について死ぬほど困っています！！！システム工学を勉強しているものです.１年間のグループプロジェクトで磁気浮上車をつくることになったのですが、電磁気が苦手なものでモデリングの時点で行き詰まってしまっています。質問は推進(リニアモーター)でなく、浮上、案内の安定化についてです。添付の画像はあまり正しくないので捕捉します。 ●ガイドレールは片側に強磁性磁石を利用し、車体にも片側に電磁石(ソレノイド)を設置、こちら側のみの吸引反発で案内(水平方向)の安定化を計ります。 ●また、浮上に関しては、また地上レールにneodymium(ネオジム)磁石をS極が上になるように置き、車体の下方にやはり電磁石をS極が下になるように置き、反発力を調整する事で安定化させます。 ●PICマイクロコントローラーを利用し、シンプルなState Space Controlによるフィードバックシステムで設計をする予定です。 ●センサーはホールセンサーを利用しますが、まだどこに配置すべきかも決まっていません！さて問題なのは、１、電磁石(ソレノイドコイル)を設計について、有限長でのインダクタンスは求める方法はわかっているのですが、電磁石(磁界H1)と永久磁石(磁界H2)の間に働く力はどう定式化されて、ホールセンサでどう力を測定すればいいのでしょうか? 一般に二つの磁性体間に働く力Fは F∝H^2 だと思うのですが、このH^2は H^2=H1*H2 と私は認識しています。２つの磁性体間に存在する磁場自体は単純に両者の和でH1+H2ですよね?とすると、もしかしてこのH^2は H^2=(H1+H2)^2 だったりしますか? ホールセンサーを両者の間に置いた場合、これが検知するのはH1+H2ですよね? H^2が前者(H1*H2)の場合どう反発力を測定すればいいのでしょうか? 2、磁力の調節は、電磁石に流す電流の制御によってなされますが、実験で磁力-電流曲線と磁力-AirGap曲線、またこれから電流-AirGap曲線を作って平衡点付近で近似的に直線と見なすことで線形化、また適当な係数kでもってF=k*iなどとし、運動方程式 m(d/dt^2)x=mg-F (=mg-k*i) と回路方程式 Ri+L(di/dt)=V を合わせて、モデリングしようかと思ったのですが安直でしょうか? さらにまだ問題があり、浮上の場合車体の４つ角に、案内の場合前後２カ所に、この電磁機構があり、それぞれを別々に制御していいとは思えないし(後ろが持ち上げたときに、前も押し上げてしまうことになり、結果必要以上の力が出て、安定化しない)、なにより個々についてのみの運動方程式が立てられません。かといって各箇所をどうリンクさせればいいのか、、、、これを考えると、やはり磁力の働く１方向(x方向)のみででなく、車体の回転に絡む角速度yaw, pitch, rollの立式(もちろんy,z方向も)も必要なのでしょうか? もしそうだとすると、あまりに混乱してしまって、、、来週までに絶対状態空間表現まで持っていきたいのですが（＞＜）!!!!!!!!! 皆さん本当の本当に協力お願いします!!!!!! 過去に設計したことある方は、設計書を見せて頂いたら、泣いて喜びますし、これに関わるリンクなどを張って頂くのも大いに助かります！図々しいお願いですが、あまり頭は良くないので、解説は簡単な言葉で、詳しくして頂けたら幸いです！