古関 隆章/KOSEKI Takafumi

古関 隆章 教授

【研究分野】
システム制御・宇宙分野
【研究領域】
運動制御、軌道交通/電機駆動制御応用
【研究室URL】
http://koseki.t.u-tokyo.ac.jp

研究内容

鉄道車両、磁気浮上、リニアモータとその制御、旅客輸送のIT化など交通システムへの電気工学の応用に関する研究を行っています。H26年度に進行中のテーマです。平成27年度も、皆さん自身の創意に基づき具体的に相談しながら良いテーマを設定しましょう。

旅客輸送におけるスケジューリングと電気エネルギー管理最適化の研究

本研究室では鉄道利用者の旅客時間の短縮、利便性の向上及び事業者の運行コスト最小化の観点から、グラフ理論、動的計画法など数理的手法を応用した鉄道旅客輸送の運行計画・運行管理に関する検討を専門の研究所や鉄道事業者の協力のもとに行っています。特に、事故発生時の運転整理法を、図1のように、計算機を用いて、乗客流を解析し乗客の損失を積算して評価し、運転指令員を支援するシステムの構築を目指した研究を進めてきました。また、図2に示す回生制動を積極的に活用する運転を通じ、電気エネルギーを有効に利用する制御を議論し図3のような実車試験を通じ研究を進めています。

軌道交通用リニア誘導モータ性能向上のための二次導体設計の研究

交通用のリニア誘導モータを設計、製作している電機メーカと協力し、近年の車両用交流駆動制御のベクトル制御に対応したリニア誘導モータのモデル化として、電磁界時間依存場の解析としての詳細な特性計算と等価回路モデルの関係を研究してきました。現在は、リニア地下鉄の世界市場への展開を想定し性能向上を可能とするため、二次導体の渦電流の流れ方と電動機特性の関係を定量的に把握する磁界計算法の研究を実車試験による確認とともに行っています。

直接駆動大推力永久磁石形リニア同期モータ

永久磁石を用いたリニア同期モータは、リニアモータの中では効率が高く、軽量化・大推力が原理的に可能となるため、高精度な運動制御に適する駆動装置として工作機械分野などで応用が注目されています。Transverse-fluxtypeと呼ばれる横磁束形モータはこの大推力直接駆動に適したモータです。現在、海洋発電機やこの直接駆動を生かした工作機械への応用を想定し、図4に示す低速大推力永久磁石形リニア同期モータを独自に設計し、その基礎的特性を測定しています。高推力化のための設計を考えるとともに、ディテントトルク低減を図る磁気回路を工夫し円滑な駆動を可能とする構成を三次元解析併用して検討し、駆動制御技術の整備を進めています。

ヒトの二関節筋機能を考慮したロボットアーム駆動制御技術の研究

ヒトには、各関節を動かす筋肉とは別に、二関節筋と呼ばれる2つの関節を同時に駆動する比較的大きな筋肉があります。それが、自然な歩行動作や腕の運動制御の実現のためにどのような役割を果たしているかを、ヒトの構造上の特徴や筋電図から得られた筋電位の波形の情報と同時に考察して明らかにするとともに人工物としてのロボットの運動制御に応用する方法を考えています。

学生へのメッセージ

古関研では

元気で創造的仕事に喜びを感じる人
自分の知識を生かし社会に貢献したい人
外国人と積極的に付き合える人

を求めています。
上に例示した研究テーマに加え、磁気浮上制御技術、エネルギー効率の向上、交通弱者のための交通システムの開発など様々な関連技術の可能性に関するアイデアを積極的に提案してください。
聞きたいことがあれば何でも遠慮なく古関に直接ご連絡ください。
e-mail:takafumikoseki@ieee.org
skype:takafumikoseki
個人のページ:
http://www.takafumikoseki.blogspot.com/

図1:運転整理支援システムが提案する列車運行の表示例
図2:回生制動有効活用による省エネルギー運転
図3:回生制動有効活用実車試験の様子
図4:大推力永久磁石形リニア同期モータ