Simultaneous estimation of heterogeneous scalar sources and searching for contact-avoidance routes: algorithm construction and its validation

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流れの中に存在する異種スカラーの発生源推定及びその接触回避経路探索アルゴリズムの構築と実証のため，昨年度構築した乱流輸送される各スカラーの発生源について局所センサ情報から随伴最適化に基づき推定するアルゴリズムを壁に囲まれた3次元流れ場に適用した検証を行い、予測分布を用いた多目的経路最適化アルゴリズムを構築した．【スカラー源推定について】異なる2種のスカラーがそれぞれひとつずつ存在する慶應想定し，センサー数及び配置を変えながら数値解析を用いて検証した．この際，本来計測で与える濃度・速度場情報は直接数値シミュレーションで代用した．その結果，アルゴリズムの３次元流れ場での有効性が確認できた．また，実験実証のため、熱源及び二酸化炭素をスカラーとした風洞装置の制作した．現時点では発生量の制御が不完全であるため，実証実験のためには改善が必要である．【経路最適化について】2種スカラーを想定し，それぞれ主スカラーと副スカラーとする．副スカラーへの接触をできるだけ回避しながら主スカラー源へと早期に到達する強化学習を利用した多目的経路探索アルゴリズムを構築した．この際，本来推定で得られるスカラー場情報を直接数値シミュレーションで代用した．主スカラー源への近さを正の報酬，副スカラーの接触を負の報酬として強化学習アルゴリズムを構築した．昨年度構築した，局所温度勾配及び濃度勾配を用いて，陽的に逐次隣接する行き先を決定するアルゴリズムと比較して高い探索成功率を達成し，また探索した経路について早さ，副スカラー接触量ともに効果的であることが確認された．