定常発振制御に基づく熱音響システム・シミュレータの開発

熱音響システム・シミュレータの目的に曖昧な点があることが分かったため（後述する目的iとii）、これを整理すると共に前年度に引き続いてソフトウェア開発を主に進めた。実施計画の項目毎に以下の通りである：1-1.共振掃引型周波数応答計測系(開ループ型)の補償器構成手法の開発：投稿中の論文について、共振周波数においてPIゲインを調整すればその他の周波数でも定常発振制御系が安定となるという経験則に理論的根拠を与える内容に修正し採択された。2-1.管路長可変音響計測系の改善：③水面を測定管路長の端面とできることを実験的に確認した（定在波型熱音響エンジンの端面を水面で置き換えたシステムが同程度の周波数で発振した）。2-2.熱音響コアの改善：高温側熱交換器のヒータを電圧制御型とすることで圧力変動が低減される効果は限定的であることが分かったため、低温側熱交換器の温度による効果を検討した。3-2.熱音響システム・シミュレータの開発：発振周波数も含めたシステムの挙動を再現（シミュレート）するために、高温側管路部をコア部に含めた一入出力系について、閉ループ系の周波数応答を管路部のそれに近付けるようにロバスト制御（H∞制御）系設計に基づいて補償器設計を行い、無限長管路及び一端が閉端の有限長管路の模擬管路長に応じて熱音響コアと組み合わせたシステムが実際の発振可否（無限長管路は発振しない）と発振周波数を概ね再現することを実験的に示した。この他、定常発振制御が従来法（内部モデルに基づく目標値追従制御）よりも長いむだ時間を許容する利点があること、極値探索制御に基づいて熱音響コアの周波数応答計測における進行波音場の能動制御が可能であること、共振周波数を振動源の加振周波数に追従できることを理論的・実験的に明らかにし、第65回自動制御連合講演会において研究発表を行った。

熱音響システム・シミュレータの目的に曖昧な点があることが分かったため（後述する目的iとii）、これを整理すると共に前年度に引き続いてソフトウェア開発を主に進めた。実施計画の項目毎に以下の通りである：1-1.共振掃引型周波数応答計測系(開ループ型)の補償器構成手法の開発：投稿中の論文について、共振周波数においてPIゲインを調整すればその他の周波数でも定常発振制御系が安定となるという経験則に理論的根拠を与える内容に修正し採択された。2-1.管路長可変音響計測系の改善：③水面を測定管路長の端面とできることを実験的に確認した（定在波型熱音響エンジンの端面を水面で置き換えたシステムが同程度の周波数で発振した）。2-2.熱音響コアの改善：高温側熱交換器のヒータを電圧制御型とすることで圧力変動が低減される効果は限定的であることが分かったため、低温側熱交換器の温度による効果を検討した。3-2.熱音響システム・シミュレータの開発：発振周波数も含めたシステムの挙動を再現（シミュレート）するために、高温側管路部をコア部に含めた一入出力系について、閉ループ系の周波数応答を管路部のそれに近付けるようにロバスト制御（H∞制御）系設計に基づいて補償器設計を行い、無限長管路及び一端が閉端の有限長管路の模擬管路長に応じて熱音響コアと組み合わせたシステムが実際の発振可否（無限長管路は発振しない）と発振周波数を概ね再現することを実験的に示した。この他、定常発振制御が従来法（内部モデルに基づく目標値追従制御）よりも長いむだ時間を許容する利点があること、極値探索制御に基づいて熱音響コアの周波数応答計測における進行波音場の能動制御が可能であること、共振周波数を振動源の加振周波数に追従できることを理論的・実験的に明らかにし、第65回自動制御連合講演会において研究発表を行った。