BEMFによるフィードバック制御付きパワーパックの試作

さて、鉄道模型のフィードバック制御について考察を続ける。前回の記事ではBEMFの測定を行なったが、今回は制御を取り入れて、実際に模型を動かしてみる。

使用しているのは前回使用した実験ボードで、PチャンネルFETをドライブして、PWM制御にてモーターを駆動。BEMFをローパスフィルタを介してA/D変換にてマイコンで処理。その情報を元にPI制御を行っている。

それでは、実験の様子をご覧頂きたい。実験線路はKATOのV2セットから高架のアプローチ部分を使用し、勾配はかなりきつめの設定である。実験は通常のパワーパック（KATOスタンダードS改造（PWM制御））とBEMF制御の二種類で、上りと下りの時間ををそれぞれ測定する。ストップウォッチは手で操作するが、結果的に数秒の差が出ているので、誤差はご容赦願いたい。

実験結果を下記の通りである。

通常のパワーパックでは上りと下りの時間比率は27%ほどの差があるにも関わらず、BEMFによる制御では5％程度に抑えられる。これは見た目でも明らかな差が分かる。今回はPI制御を用いたが、制御時にある程度模型が振動する。サンプリング周期は10msec毎に行なっているが、これも含めレイアウトや状況に応じた制御方法を確立させる必要があるだろう。

実験機器

・マイコン Atmel AVR mega328P

・PチャンネルFET（トランジスタによるドライブ回路）

・USB-シリアル変換IC（フォトカプラにて絶縁）

・オペンアプ（ローパスフィルタに使用）

・TOMIX社製EF210＋Bトレ阪急（牽引負荷として）

・KATO社製V2セット（勾配線路として、アプローチ部分を使用）

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