2022年に読んだモータ・パワエレ・機械学習関連の論文まとめ【読んだら追記】

論文

2022年に読んでおもしろかったモータ・パワエレ・機械学習関連の論文をこのページにまとめておこうと思います。全てが2022年発表の論文という訳ではありません。随時更新です。

2021年に読んだモータ・パワエレ関連の論文まとめ
2021年に読んでおもしろかったモータ・パワエレ関連の論文をこのページにまとめておこうと思います。全てが2021年発表の論文という訳ではありません。 「タイトル(発表雑誌)+リンク+概要(twitterまま)」の構成で...

「タイトル(発表雑誌)+リンク+概要(twitterまま)」の構成です。

1. モータ構造解析・構造最適化

Multi-Objective Optimization Design of a Multi-Permanent-Magnet Motor Considering Magnet Characteristic Variation Effects [IEEE IE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9409686

ネオジム磁石の使用量削減を目的として,フェライト磁石とネオジム磁石を磁気回路上で並列に配置したIPMSMロータトポロジを提案した論文。磁石の異なる温度特性を考慮して,トルク・リプル・耐減磁特性に関して応答曲面法を用いて寸法最適化。

Hysteresis Loss in NdFeB Permanent Magnets in a Permanent Magnet Synchronous Machine [IEEE IE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9324943

PMSM設計で無視されがちな永久磁石のヒステリシス損をモデリングしてFEAを実施した論文。永久磁石のヒステリシス損は,機械加工時や酸化,Ndリッチ層などに起因する保磁力低下によって発生。実測結果からモデリングし,損失解析。磁石分割が多いとヒス損が無視できないと主張

方向性電磁鋼板を用いたSRMの設計と実機特性 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/1/142_1/_article/-char/ja

コア材料に方向性電磁鋼板を用いたSRMのトルク特性について検討した論文。方向性電磁鋼板で形成した円筒型ロータを用いて,磁気異方性により発生するリラクタンストルクの理論式と実験値を照合。2極SRMのステータ/ロータコアに方向性電磁鋼板を適用し,トルク特性を比較。

巻線界磁併用PMモータにおけるキャリア高調波励磁利用の実機検証 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/1/142_67/_article/-char/ja

同期モータのPWMインバータによるキャリア高調波を励磁に利用し,高トルク化を図った論文。ロータ巻線回路にキャパシタを設け,キャリア周波数付近でLC共振となるよう設計。誘導コイルによる高調波励磁磁束とステータ高調波電流により高トルク化。

Experimental Evaluation of Switched Reluctance Motor Made by Blanking Amorphous Alloy Foil [IEEJ IA 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/1/11_21004443/_article/-char/en

打ち抜き加工したアモルファス合金を用いて作製したSRMの特性を評価した論文。ワイヤカット,打ち抜きで製造した珪素鋼板,アモルファス合金のリングコアを作製して磁気特性を評価。プレイモデルベースでSRM構造を検討し,試作機の効率評価。

Effect of Magnetic Wedge Characteristics on Torque Ripple and Loss in Interior Permanent Magnet Synchronous Motor [IEEJ IA 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/1/11_21002574/_article/-char/en

IPMSMスロット開口部に設けた磁性くさびがトルクリプルと鉄損に与える影響について検討した論文。トルクリプルを発生要因毎に分離し,ステータの磁束密度定在波およびトルク空間高調波への低減効果を解析。開口部幅とくさび透磁率が異なる場合の鉄損(渦損)への影響も検討

Design Method for Ultralightweight Motor Using Magnetic Resonance Coupling and its Characteristics [IEEJ IA 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/1/11_21003160/_article/-char/en

磁界共振結合を利用したコアレスモータにおいて,共振キャパシタの温度変化を考慮した等価回路を提案した論文。コアを用いずFRPとコイルのみで構成した超軽量モータを提案。誘導器のT型等価回路にキャパシタを追加し,温特を考慮することで高精度に特性計算。実機検証。

Analysis and Detection of Rotor Eccentricity in Permanent Magnet Synchronous Machines Based on Linear Hall Sensors [IEEJ IA 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9629252

ホールセンサにより取得したギャップ磁束密度から,PMSMの偏心を検知する手法を提案した論文。偏心をstatic eccentricityとdynamic eccentricityに分類し,両者が発生する場合の磁束密度への影響を定式化。各周波数帯の磁束密度をPLLで取得し,異常検知に利用。

Analytical Modeling of Equivalent Air-Gap Length and Inductance Calculation of Interior Permanent Magnet Motors [IEEE Magn 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9632536

IPMSMの磁気飽和とロータパーミアンス分布を考慮した等価エアギャップ長モデルを提案した論文。等価エアギャップ長をステータ起磁力とステータ、ロータ表面のポテンシャルで定式化。等価磁気回路から電流、位置の関数でインダクタンスを求解。偏心を考慮した解析も可能。

Detecting Partial Demagnetization in AFPM Generators by Monitoring Speed and EMF Induced in a Supplemental Winding [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9335230

アキシャル型PMSMの部分的な磁石不可逆減磁を検知するため、サーチコイルに発生する誘導起電力を用いた検出法を提案した論文。減磁発生を等価エアギャップ長の増加とみなしてサーチコイルの誘導起電力の理論式を構築。静的/動的偏心との周波数成分の違いも検証。

Multimodal Optimization Algorithm for Torque Ripple Reduction in Synchronous Reluctance Motors [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9722853

SynRMのリプル最小化・平均トルク最大化を目的として、comprehensive learning PSOによる最適化を検討した論文。2層のSynRMロータについてリプル最小化、通常のPSOに比べてcomprehensive learning PSOが大域的な探索を実施できることを確認。4層ロータのトルク最大化も実施

Computationally Efficient Stator AC Winding Loss Analysis Model for Traction Motors Used in High-Speed Railway Electric Multiple Unit [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9732964

高速鉄道向けPMaSynRMの巻線AC損の低コストな解析手法を提案した論文。静磁場解析による各メッシュの磁束、ポテンシャル情報を利用してPWMインバータを考慮した電流制御時の過渡状態を模擬。AC損を短時間で計算。

Development of a 48V Integrated Starter Generator for Mild Hybrid Vehicles [IEEJ J. IA 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/3/11_21008795/_article/-char/ja

三菱電機のマイルドハイブリッド車向けの48Vモータの開発技術を紹介した論文。NVHの最小化設計を中心に極数や二重ステータ設計の影響を検討。車両要求厚さを達成するため、 ホール素子ベースの位置センサを開発。

Performance Enhancement of the IPMSM for HEV Applications Using Grain-Oriented Electrical Steel and Design Optimization [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9764722

方向性電磁鋼板を適用したIPMSMの設計最適化手法を提案した論文。ステータティースに、圧延方向が長手方向となるよう方向性電磁鋼板を適用し、磁気特性を改善。ロータ形状を最適化

A Review of BLDC Motor: State of Art, Advanced Control Techniques, and Applications [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9774372

BLDCモータ技術のレビュー。発展の背景、分類、規格、耐故障やEMI等の信頼性技術、トルクリプル、モータドライブ、設計手法など、網羅的に解説。

Design and Performance of Laser Additively Manufactured Core Induction Motor [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9770783

かご型誘導器のコアを3Dプリンタで製造し、性能評価を実施した研究。積層構造にできないことから、渦損低減のため軸方向に0.2mmの空隙を設けた梯子状の構造に。トルク0.5Nm, 出力68W, 効率34%。プリントから組み立てまで全ての工程が掲載されていて面白い

2. 機械学習・深層学習応用

An Unsupervised Fault Detection and Classification Scheme of Power Converters [IEEE Sensors Letters 2021]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9616469

3相インバータのオープン故障の検出のため、オートエンコーダベースの手法を提案した論文。電流波形をウェーブレット変換して画像化。教師なしのスパースオートエンコーダにより次元圧縮、圧縮した情報から故障箇所を特定する分類器を教師あり学習。matlabR2019bを使用。

Application of Convolutional Neural Network and Data Preprocessing by Mutual Dimensionless and Similar Gram Matrix in Fault Diagnosis [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9406393

ベアリングの故障診断技術の精度向上、診断時間短縮を目的として、グラム行列を用いたデータの前処理法を提案した論文。時系列データから歪度や尖度など7つの指標を計算、それらに対してグラム行列(コサイン類似度)を適用し、CNNで故障診断。

ArcNet: Series AC Arc Fault Detection Based on Raw Current and Convolutional Neural Network [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9392282

アーク放電を電流波形から検出するCNNのアーキテクチャを提案した論文。訓練データは家庭用負荷電流(抵抗性、モータ、電源回路系、ガス放電ランプ)を模擬。1-D CNNで8クラス分類。99.44%の精度で、サンプリング周期10kHzのラズパイで31msで検出可能。

Uniform Demagnetization Diagnosis for Permanent-Magnet Synchronous Linear Motor Using a Sliding-Mode Velocity Controller and an ALN-MRAS Flux Observer [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9629252

PMSLMの減磁状態の検知のため、スライディングモード速度制御とadaptive linear neuronによる適応的磁束オブザーバを用いたシステムを提案した論文。磁束状態を高精度に予測することで一様に発生する減磁状態を取得。

Adversarial Autoencoder Based Feature Learning for Fault Detection in Industrial Processes [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9426453

プロセスモニタリングにおける異常検知精度の向上を目的として,autoencoderベースの敵対的モデルを提案した論文。正規分布を仮定した統計的指標を使用するため,autoencoderの潜在変数が正規分布に従うよう事前分布と敵対的に学習。学習した多様体上の特徴量を異常検知に使用

Graph Cardinality Preserved Attention Network for Fault Diagnosis of Induction Motor Under Varying Speed and Load Condition [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9540360

誘導器の故障診断を目的として,グラフベースの識別器を提案した論文。加速度センサ情報をsymmetrized dot patternにより画像化,セグメンテーションし,各セルの色相情報とテクスチャ情報を特徴量としたグラフ構造に落とし込んでgraph attention networkとMLPでクラス分類

Physics-informed machine learning [Nature 2021]

https://www.nature.com/articles/s42254-021-00314-5

物理学への機械学習応用技術のレビュー。偏微分方程式で記述された物理の順(逆)問題モデリングについて、完全な正解データによる学習、NNの構成にドメイン知識を反映する方法、誤差関数に物理法則を反映する方法に分けて説明。様々な事例やライブラリ、技術制約、展望を記載。

Online Detection of Model-Plant Mismatch in Closed-Loop Systems With Gaussian Processes [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9466399

ガウス過程を用いてモデルとプラントのミスマッチを検出し、指令値計算とモデル予測制御のパラメータを更新する制御アルゴリズムを提案した論文。理想状態のプラントモデルをオフラインで学習し、過渡状態で理想出力と平滑化したシステム出力を比較してパラメータ更新。

Genetic Algorithm-Based Partial Least-Squares with Only the First Component for Model Interpretation [ACS OMEGA 2022]

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsomega.1c07379

多重共線性がある場合の回帰モデルの解釈性向上のため、部分最小二乗回帰の第1成分のみを用いる回帰手法を提案した論文。精度向上のため、遺伝的アルゴリズムにより特徴量選択。化合物特性、スペクトル解析やプロセス設計のデータセットで実証

Crystal structure prediction by combining graph network and optimization algorithm [Nature Communications 2022]

https://www.nature.com/articles/s41467-022-29241-4

生成エンタルピー最小化を目的として、グラフニューラルネットによる結晶構造予測手法を提案した論文。データベースから、グラフ表現した結晶構造を用いてエンタルピーを予測するGNNを構築。入力した化学式から最適な結晶構造をベイズ最適化により探索。

Generative models for molecular discovery: Recent advances and challenges [WIREs 2022]

https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/wcms.1608

分子設計における深層生成モデル技術のレビュー。分子の数値表現、生成モデルの種類から、分子生成モデルを分類ごとに紹介。3章以降の実応用を踏まえた多目的制約や構造制約、アクティブラーニングの事例がおもしろい

Magnetic Flux Analysis for the Condition Monitoring of Electric Machines: A Review [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9394749

モータの磁束ベース異常検知手法のレビュー。信号獲得用センサ(コイルベース、ホールセンサetc)、信号の加工方法(定常状態; FFT, THD etc、過渡状態; STFT, Wavelet etc, クラス分類)、検知する対象(かご型/巻線型誘導機、磁石/巻線界磁同期機)に分けて研究事例を紹介

Diagnostic of Combined Mechanical and Electrical Faults in ASD-Powered Induction Motor Using MODWT and a Lightweight 1-D CNN [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9580592

誘導機の異常診断手法を提案した論文。overlap離散wavelet変換で加工した電流信号を1D-CNNでクラス分類(正常、ベアリング異常、相間短絡、地絡)。異常を模擬した試作機で電流波形を測定。99.78%のaccuracy

Positive-Unlabeled Learning-Based Hybrid Deep Network for Intelligent Fault Detection [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9583860

正例とラベルなしデータ(正負含)が与えられた時の異常検知を目的として、positive unlabeled学習ベースの手法を提案した論文。エンコーダで特徴抽出したデータをソフトクラスタリングして事前分布を把握し、クラス分類。風力発電用タービンで高精度な予測精度

3. 制御関連

Online MTPA Operation of IPMSM Based on Dual-Loop Control in Polar Coordinates [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9576563

IPMSMの高精度なMTPA制御を目的として、極座標状でモデリングしたトルク式により計算負荷を削減した制御法を提案した論文。クロスサチュレーションを考慮したMTPA制御時のラグランジュ方程式を極座標に変換し、閉ループ制御により電流位相制御、トルク指令から電流振幅制御

Review and Classification of MTPA Control Algorithms for Synchronous Motors [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9591408

同期モータのMTPA制御アルゴリズムに関するレビュー。同期モータ全体のMTPA制御に関する基礎的な理論について触れた後,オフライン/オンラインのMTPA制御法について分類して紹介。

A Novel Current Control Strategy for Magnetization State Manipulation of Variable Flux Memory Machine Based on Linear Active Disturbance Rejection [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9508182

線形active disturbance rejectionを用いた可変磁束メモリモータの磁化電流制御法を提案した論文。(反)磁化電流印加時のモータパラメータ変動による外乱電圧を拡張状態オブザーバによりfeed foward補償し,電流追従性を向上。高精度な磁化状態操作を達成。

同期電動機の局部磁気飽和事象を考慮した2次元テーブルを用いた制御手法 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/1/142_26/_article/-char/ja

巻線界磁形同期モータの局部磁気飽和を考慮した速度制御の補償調整時間短縮のため,ルックアップテーブルを用いたインダクタンスのモデリング手法を提案した論文。MT座標上のT軸電流と磁束の2次元テーブル(FEA)から電圧方程式の微分インダクタンスを数値計算し指令を計算。

Adjustable Model Predictive Control for IPMSM Drives Based on Online Stator Inductance Identification [IEEE IE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9424419

IPMSMのインダクタンス変動と負荷変動を考慮したロバストなモデル予測速度制御法を提案した論文。基準に設定したインダクタンスと同定インダクタンスの誤差をPI-likeに補償。ロバスト性向上のためファジィ論理でゲインを調整。同定値をMTPA制御の指令値計算に使用。

Magnet Operating Point Estimation Using Flux Linkage Observer and Magnetic and Thermal Equivalent Circuit in PMSM [IEEJ IA 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/1/11_21006173/_article/-char/en

電圧方程式,磁気等価回路,熱等価回路を組み合わせたPMSMの磁石動作点推定法を提案した論文。磁気等価回路法で算出したインダクタンスを用いてdq電圧方程式からPM磁束を計算,磁石温度を推定。ステータ温度と損失情報,熱等価回路を組み合わせて磁石温度を高精度に補正。

An Adaptive Angle Error Compensator for IPMSMs With Periodic Loads in the Flux Weakening Region [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9606520

周期的に変動する負荷に接続されたIPMSMのセンサレス制御において,周期的な角度誤差の補償法を提案した論文。PLLの高周波帯域における角度推定誤差について解析し,忘却係数を導入した推定誤差をガウスニュートン法で最小化するようにして補償。

Estimated Position Error Suppression Using Novel PLL for IPMSM Sensorless Drives Based on Full-Order SMO [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9601298

空間高調波の大きいIPMSMのセンサレス制御において,位置推定誤差を低減するためのオブザーバとPLL構成を提案した論文。chattering回避のためsign関数を区分的にべき乗関数に変更したsliding mode observerで逆起電力を観測。バンドパスフィルタを改良し,5,7次成分を低減。

誘起電圧制限楕円に着目したオープン巻線駆動IPMSMの出力速度範囲拡大 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/2/142_125/_article/-char/ja

デュアルインバータによるオープン巻線駆動IPMSMの出力範囲を拡大する制御法を提案した論文。キャパシタに接続した2次側インバータ電圧が無効電力を供給する想定で電圧方程式を記述,電圧制限楕円式を導出。2次側の無効電力補償により1次側インバータを力率1制御し出力拡大。

Current Control System with High-Frequency Signal Injection for Dual Three-Phase Permanent Magnet Synchronous Motor [IEEJ IA 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/1/11_20012955/_article/-char/en

2重3相IPMSMのセンサレス制御において,トルクリプルの観点から高周波注入方式におけるdouble-windingモデルとdecoupled-windingモデルの特性を比較した論文。両モデルとも高周波信号を適切に制御すればリプルを抑制可能,decoupled-windingモデルの方がフィルタ数が少ない

1自由度プロペラ推進システムのための機体速度・加速度フィードバック制御器を含む接触力制御器の設計 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/2/142_76/_article/-char/ja

1自由度プロペラ推進システムにおいて,機体速度・加速度のフィードバック制御による接触力制御法を提案した論文。機体位置の2回微分で求めた加速度とモデリングした推力および外力から計算した加速度をフィードバックする手法を提案。応答性を向上,オーバーシュート低減。

Direct Flux Vector Control of Synchronous Motor Drives: Accurate Decoupled Control With Online Adaptive Maximum Torque Per Ampere and Maximum Torque Per Volts Evaluation [IEEE IE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9363639

同期モータの直接トルク制御において,LUTを使用しない磁気飽和を考慮したMTPA, MTPV制御法を提案した論文。補助磁束,電流ベクトルを導入してM-T座標上でMTPA, MTPV条件をモデリング。非線形変換によりT軸電流,磁束を非干渉化。

Optimal Speed–Torque Control of Asynchronous Motor for Electric Cars in the Field-Weakening Region Based on Voltage Vector Optimization [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9490375

非同期モータの弱め界磁制御において,deep blief networkを用いた電圧予測モデルにより制御特性を改善した論文。重要度の高いロータ磁束,滑り,ステータ電流から電圧を予測するモデルを学習。モデル予測制御に比べて出力範囲,収束速度,リプルの観点で良い特性

Active-Damping Speed Tracking Technique for Permanent Magnet Synchronous Motors With Transient Performance Boosting Mechanism [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9512511

PMSMのパラメータ・負荷変動時における速度応答性を向上する閉ループ制御法を提案した論文。速度偏差のフィードバックゲインを明示的に可変にモデリングし速度指令を生成。外乱オブザーバとactive-damping係数の導入による極零制御でロバストに電流指令を生成。

Hybrid-Modulation-Based Full-Speed Sensorless Control for Permanent Magnet Synchronous Motors [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9635664

PMSMの低速度センサレス制御の性能向上のため,運転状態に応じてスイッチングベクトルの2/3で切り替えるoptimized asymmetric PWM法を提案した論文。最小許容動作時間を下回るベクトルが表れる条件で2ベクトルに切替え,変調率の向上。中高速域ではSVPWMにヒステリシスに切替

Dual-Stage Control Strategy for a Flying Capacitor Converter Based on Model Predictive and Linear Controllers [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9484801

flying capacitor converterの高精度な電流制御を目的として,モデル予測制御と線形制御を組み合わせた制御法を提案した論文。非線形な過渡時にはモデル予測制御を使用し,定常時には線形制御を使用することで,パラメータ誤差がある場合でも収束性と定常偏差ゼロを両立。

Self-organization of distributedly represented multiple behavior schemata in a mirror system: reviews of robot experiments using RNNPB [Neural Networks 2004]

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0893608004001583

ロボティクス分野におけるreccurent neural network with parametric bias技術のレビュー論文(2004)。状態とセンサ情報の逐次的なデータセットからダイナミクスのパラメータ(PB)を自己教師学習。状態の生成やセンサ情報からの認識が可能。言語モデルとの統合で高精度に

Object Recognition, Dynamic Contact Simulation, Detection, and Control of the Flexible Musculoskeletal Hand Using a Recurrent Neural Network With Parametric Bias [IEEE Robotics and Automation Letters 2020]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9117018

筋骨格ロボットハンドによる物体認識、接触検出、接触制御を統合的に扱うため、reccurent neural network parametric biasによるダイナミクス学習法を提案した論文。自己教師的に学習したPB値で物体を識別、観測値の誤差(マハラノビス距離)で接触検知、勾配法で制御

Finite Control Set–Model Predictive Control of H8 Inverter Considering Dead-Time Effect for PMSM Drive Systems With Reduced Conducted Common-Mode EMI and Current Distortions [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9647945

コモンモードEMIと電流リプル低減を目的として、デットタイムを考慮したPMSM制御用 H8インバータのモデル予測制御法を提案した論文。電圧ベクトル変更時のDTによるコモンモード電圧パターンを検討、DT前後の電圧方程式モデリングからピーク値を低減するよう制御。

Sliding Mode Control in Power Converters and Drives: A Review [IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9645927

モータ制御、パワエレ分野におけるスライディングモード制御のレビュー。スライディングモード制御の基本理論について説明したのち、DCDCコンバータ、系統連系コンバータ、モータドライブへの応用事例、課題と今後の展望を記載

Auto-Tuning Controller Using MLPSO With K-Means Clustering and Adaptive Learning Strategy for PMSM Drives [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9709849

PMSM速度制御のPIDゲインのオートチューニングのため、k-meansと階層的PSOを組み合わせた手法を提案した論文。プレ試験により、速度と電流情報から推定したイナーシャとゲインの大まかな関係をテーブル化、LUTベースで乱数生成したゲイン群をクラスタリング⇒PSOの順で最適化

Commutation Error Closed-Loop Correction Method for Sensorless BLDC Motor Using Hardware-Based Floating Phase Back-EMF Integration [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9540981

BLDCモータのセンサレス制御において、高速回転時のサンプリング点の不足による制御性能低下を防ぐため、アナログ回路で構成した電圧検出回路による制御法を提案した論文。導通時間誤差と端子電圧の関係を明らかにし、電圧DC成分をアナログ回路で検出してフィードバック

Data-Driven Continuous-Set Predictive Current Control for Synchronous Motor Drives [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9681324

PMSMのモデル予測制御の代替として、data-drivenな電流ベクトル制御法を比較検討した論文。パラメトリックモデル(電圧方程式)を用いる方法、誤差に基づくsubspaceによる手法、電圧電流初期値から時系列データを予測する完全data-drivenな手法を比較。3つ目はMPCと同程度の性能

Multi-Agent Position Estimation in Modular Motor Drives Using Low-Resolution Sensors [IEEE Open Journal of IAS 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9695283

安価な低解像度ホールセンサを複数用いたPMSMの位置推定手法を提案した論文。各エージェントの推定位置を隣接エージェントに相互提供し、健全か判断した後位置情報を平均して統合。単一使用に比べて高精度、故障発生時でも精度を維持。

Deep Reinforcement Learning Based Dynamic Proportional-Integral (PI) Gain Auto-Tuning Method for a Robot Driver System [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9737020

自動車の加減速操作の自動システムにおいて、速度制御のPIゲインを深層強化学習によりオートチューニングする手法を提案した論文。実車環境でのロバスト性を保証するため、シミュレーション環境での学習結果から参照テーブルを事前に生成し、ゲイン計算に利用。

Discrete-Time Repetitive Control-Based ADRC for Current Loop Disturbances Suppression of PMSM Drives [IEEE II 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9522022

PMSMのAC/DC外乱を同時に抑制するための制御手法を提案した論文。AC/DC外乱をそれぞれ数理モデリングし、AC外乱は離散時間のrepetitive controllerにより、DC外乱は拡張状態オブザーバにより抑制。パラメータのミスマッチ時もロバストな制御を達成

Hybrid Position Estimation Strategy With a Smooth Transition for IPMSM Sensorless Drives in the Wide Speed Range [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9714115

PMSMの全速度センサレス制御のための位置推定手法を提案した論文。低速時は高周波電圧印加、d軸電流から磁極検出。中高速時はスライディングモードオブザーバ。切り替えは速度による線形重みづけ。双方の制御法を含んだ伝達関数モデリングから外乱補償

Automated Controller Design for the PMSM Using Dynamic Mode Decomposition [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9726219

動的モード分解によるPMSMのゲインオートチューニングと高調波補償制御法を提案した論文。DMDにより計算した固有値で電圧方程式を構成、PIゲインを導出。dq軸電流信号から主要な高調波成分を抽出し、look up tableで補償。IPMSM/SPMSMで検証

Torque Control of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Online Parameter Identification Using Sinusoidal Current Injection [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9756576

オンラインパラメータ同定を用いたIPMSMのトルク制御法を提案した論文。逐次最小二乗法で抵抗、dqインダクタンス、磁石磁束の4パラメータを同時同定。過渡時の特性も考慮して電圧方程式からモデリング。idへの正弦波の高調波重畳によりランク不足の解消

Current Sensor Fault-Tolerant Control for Five-Phase PMSM Drives Based on Third-Harmonic Space [IEEE IE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9749933

電流センサの故障にロバストな5相PMSMの制御法を提案した論文。座標変換から3次高調波が0になるよう明示的に制御することで、逆起電力が正弦波型のPMSMでは2つのセンサ故障時にも安定した制御特性を達成。台形型PMSMではオブザーバで位相ずれを考慮。
Gaussian Processes for Advanced Motion Control [IEEJ IA 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/3/11_21011492/_article/-char/ja

モーションコントロールにおけるガウス過程の活用例を紹介した論文。ガウス過程の数学的背景から、カーネル法に基づいた線形/非線形な反復学習制御の理論まで記述。フィードフォワード制御を中心に、プリンタ、ワイヤボンディング装置、基板搬送装置の制御事例を紹介
Data-Driven Adaptive Torque Oscillation Compensation for Multi-Motor Drive Systems [IEEE Open J. IA 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9765673

モータのトルク制御において、トルク高調波のオンライン同定・補償手法を提案した論文。トルクセンサ情報と角度情報からトルク高調波の係数を逐次最小二乗により予測。再帰的な逐次最小二乗の構成により外乱の影響を打ち消しながら補償信号の重みを計算。所望の高調波を補償
Duty-Ratio-Based Direct Torque Control With Enhanced Harmonic Current Suppression for Dual-Three-Phase Permanent Magnet Motor [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9772998

2重3相PMSMの直接トルク制御において、トルク・磁束リプルを低減しながら高調波電流を抑制するデューティ比ベースの制御法を提案した論文。12個の基準電圧ベクトルを用いて、指令値からスイッチング回数が最小となるよう制御、高調波電流はPIベースで補償
Hybrid Mode Control of an Asymmetric Dual Three-Phase Synchronous Motor Under Single-Phase Open Fault [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9777684

2重3相PMSMの直接トルク制御において、トルク・磁束リプルを低減しながら高調波電流を抑制するデューティ比ベースの制御法を提案した論文。12個の基準電圧ベクトルを用いて、指令値からスイッチング回数が最小となるよう制御、高調波電流はPIベースで補償

4. パワエレ関連・その他

The Evolution of Electric Components in Prius [IEEJ IA 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/1/11_21007126/_article/-char/en

トヨタプリウスのコンポーネントの変遷についてまとめた論文。初代~4代目までのTHSシステムからモータ,PCU, 電子部品,バッテリ,制御方式の違いについて記述。

デュアル三相電圧形インバータへのパルス電圧重畳による二相PWM法の適用とその効果 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/2/142_135/_article/-char/ja

オープン巻線駆動IPMSMを想定したデュアル3相電圧形インバータにおいて,様々なPWM方式による負荷特性への影響を検討した論文。三角波キャリアPWM,三角波+2相PWM,鋸波PWM,鋸波+2相PWMを検討。位相と向きをずらした鋸波+2相PWMが最もスイッチング回数を低減。

Application of Parity-Time Symmetry to Low-Frequency Wireless Power Transfer System [IEEJ 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjia/11/1/11_21002583/_article/-char/ja

30−40Hz帯の磁界共振結合型WPTの電力伝送距離拡大のため、パリティ時間対象性を適用したシステムを提案した論文。受電側の自己インダクタンスを小さくすることで対称性を維持。ソレノイドコイルで実装したSP型WPTで距離12-40mm, 伝送電力23W, 効率83%を達成。

An Optimized Pulsewidth Modulation for Dual Three-Phase PMSM Under Low Carrier Ratio [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9543609

二重三相インバータ駆動のPMSMにおいて、キャリア周波数が低い場合でも電流リプルを低減できる変調方法を提案した論文。電流THDと電圧高調波、モータパラメータの関係を定式化し、最小化条件をオフラインで求解。条件に応じて、LUTによりスイッチング間隔を制御。

ロボット群による仮想フェロモンを伴う粒子群最適化を用いた探索アルゴリズムの研究 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/2/142_86/_article/-char/ja

移動ロボット群の広域探索と狭域探索の双方を両立した位置制御のため,過去の探索箇所を仮想フェロモンとして一定期間保持する粒子群最適化手法を提案した論文。ランダムウォークベースの手法に比べて,複雑な障害物環境において探索時間を短縮。

2巻線インダクタに基づく生体影響評価用磁界発生装置における磁界ばく露領域の広域化 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/2/142_95/_article/-char/ja

生体影響評価用の85kHz帯磁界発生装置において,磁界ばく露領域の広域化を目的とした2並列インダクタを提案した論文。並列回路により共振電圧制約を緩和,相互インダクタンスを活用して設計することでばく露領域を広域化。2巻線の回路定数が非対称性な場合についても検討。

電流徴候解析によるモータ診断とその高精度化 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/2/142_119/_article/-char/ja

誘導機の故障診断のため、電流の電源周波数成分と側帯波の強度比較による異常検知手法を提案した論文。ベアリング損傷、ロータバー損傷、ベルト断線を事前検知可能であることを実機実証。発生周波数の違いにより異常要因を識別可能。

車両搬送ロボット用非接触走行中給電システムの開発 [電学論D 2022]

https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejias/142/2/142_146/_article/-char/ja

車両搬送ロボットの磁界共振結合型の非接触走行中給電システムを開発し、実機実証した論文。ロボット荷重に耐えうる送電コイルの機械設計評価を実施。補強用SUS鉄筋に発生する渦損により抵抗成分が増加。走行中に1.8kWの電力送電に成功。

Impact Evaluation of Innovative Selective Harmonic Mitigation Algorithm for Cascaded H-Bridge Inverter on IPMSM Drive Application [IEEE Open J. of IA 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9626621

IPMSMの磁気飽和,空間高調波,鉄損を考慮したLUTベースのモデルによる速度制御環境を構築し,PWM変調方式のドライブシステムへの影響を検討した論文。位相シフト変調と5level inverterによる低次電圧高調波低減変調方式を比較。システム全体の損失,トルクリプル,THDを評価

Induction motors: Early development [History] [IEEE Power and Energy Magazine 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9675045

誘導器の発展の歴史についてまとめた記事。1800年代後半ごろのNikola Teslaの関連特許や製品を中心に時代を追って解説。回転磁界の特許など,歴史が感じられて面白い

Convolutional Neural Networks for Steady Flow Approximation [KDD 2016]

https://dl.acm.org/doi/abs/10.1145/2939672.2939738

CFDによる定常層流解析の時間短縮のため,CNNベースの代理モデルを提案した論文。signed distance functionで定義した物体境界情報から2D/3D-CNNによるエンコーダデコーダモデルを用いてCFD予測。デコード画像にSFDを乗ずることで境界付近の非線形変化の予測精度を向上

Deep Learning for Flow Sculpting: Insights into Efficient Learning using Scientific Simulation Data [scientific reports 2017]

https://www.nature.com/articles/srep46368

所望のsclupted fluidを得るためのパラメータを入手するため,流体の形状画像からパラメータを予測する逆問題CNNの構築手法を提案した論文。簡易的な順問題モデルとの再構成誤差により学習。高次元モデル表現によるサンプリングでロバストな学習を達成

Hardware Engineer’s Guide to a Brushless-DC Motor Controller: Design and challenges [IEEE Power Electronics Magazine 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9715975

BLDCモータ制御器のハードウェア設計に関する入門ガイド。制御器の各コンポーネントについて触れた後,設計上の課題と制約について説明。

Interface Development for Digital Twin of an Electric Motor Based on Empirical Performance Model [IEEE Access 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9701316

誘導器のデジタルツイン環境構築に関する論文。物理エンジンにはUnity3Dを使用し,Linux ROSと連携して解析。ROSサーバーにマルチフィジックス(機械,熱,電気)のシミュレーションを組み込めば,実現象に近いデータが得られるとのこと。本論文は剛体物理のみの基礎検討?

Analytical Loss Model for Three-Phase 1200V SiC MOSFET Inverter Drive System Utilizing Miller Capacitor-Based dv/dt-Limitation [IEEE Open J. of PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9684998

SiC-MOSFETインバータのdv/dt制限を満足するため、Millerキャパシタを設けたパワー半導体の損失モデルを提案した論文。Millerキャパシタを接続した際のスイッチング動作を解析し、各パラメータがdv/dt、ターンオン/オフ損失に与える影響を検討。区分線形モデルを提案

Design of high-power static wireless power transfer via magnetic induction: An overview [CPSS PE 2021]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9675068

ワイヤレス電力伝送システムのレビュー。基本原理を説明した後、4種の送受電コイル形状の特性を比較検討。大電力化に向けた並列技術(素子並列、多相化、マルチインバータ)、制御技術に関して事例を交えて紹介。

Review Map of Comparative Designs for Wireless High-Power Transfer Systems in EV Applications: Maximum Efficiency, ZPA, and CC/CV Modes at Fixed Resonance Frequency Independent From Coupling Coefficient [IEEE PE 2022]

https://ieeexplore.ieee.org/document/9599511

ワイヤレス電力伝送の高効率化に関するレビュー。基本トポロジの出力、効率特性に言及した後、直列/T型にLCを追加した回路の効率特性を検討。バッテリ充電を想定してCC/CVに分けて検討。コンバータ制御の概要を述べた後、S-S/LCC-S/3相WPTの伝送効率を実機比較。

Coupling Coefficients Estimation of Wireless Power Transfer System via Magnetic Resonance Coupling Using Information From Either Side of the System [IEEE Emerg Sel Topics PE 2015]

https://ieeexplore.ieee.org/document/6840297

WPTシステムの結合係数推定を送受電側で独立して行う方法を提案した論文。入出力インピーダンスから結合係数の推定式を導出。推定値からチョッパ回路により受電側の等価負荷抵抗を制御。実機ではモデリングの誤差が大きく課題。

論文
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モータ研究者の技術解説

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