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

基于稳态振荡控制的热声系统模拟器的研制

• 批准号: 21K04105
• 负责人: 小林 泰秀
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04105/
• 关键词: H∞制御系設計に基づく模擬管路部の構成; 二入出力系の熱音響コア部に基づく安定性解析手法; 定常発振制御系の安定性解析と補償器設計手法; 熱音響システム・シミュレータ; 定常発振制御

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。

Hot stereo シ ス テ ム · シ ミ ュ レ ー タ の purpose に ambiguous な point が あ る こ と が points か っ た た め (after the Assyrian す る purpose I と ii), こ れ を finishing す る と に total annual に lead before き 続 い て ソ フ ト ウ ェ ア open 発 を main に into め た. In the actual implementation plan, each に of the following <s:1> general である : 1-1. Resonant sweep type frequency number 応 measurement system (open <s:1> プ type) <s:1> compensator construction method <e:1> development: Contribute in の paper に つ い て, resonance frequency に お い て PI ゲ イ ン を adjustment す れ ば そ の he の cycle for で も constant 発 vibration system of imperial system が settle と な る と い う 経 験 に theory root 拠 を and え る content に correction し mining 択 さ れ た. 2 to 1. The line can be long - acoustics measuring の improvement: (3) determination of the water を line long の face と で き る こ と を be 験 に confirm し た (in heat wave type sound エ ン ジ ン の face で buy き を water in え た シ ス テ ム が の cycle for the same extent で 発 vibration し た). 2 - (2) thermal sound コ ア の improvement: high temperature side heat exchanger の ヒ ー タ を electric 圧 suppression type と す る こ と で pressure variations が low reduction さ れ る unseen fruit は qualified で あ る こ と が points か っ た た め temperature, low temperature side heat exchanger の に よ る unseen fruit を beg し 検 た. 3-2. Thermal sound システム · シ シ ュレ タ タ システム development: 発 vibration cycle for も containing め た シ ス テ ム の 挙 dynamic を representation (シ ミ ュ レ ー ト) す る た め に, high temperature side line を コ ア department contains に め た a into the output of に つ い て and closing ル ー プ is の cycle for 応 answer を line department の そ れ に nearly pay け る よ う に ロ バ ス ト suppression (h-infinity suppression) system design に づ い て を line い, infinite long pipeline compensator design and び one End が closed end の limited の simulation pipe lines long に 応 じ て hot stereo コ ア と group み close わ せ た シ ス テ ム が be interstate の 発 can boost (infinite line は 発 vibration し な い) と 発 vibration cycle for を almost ね reappearance す る こ と を be 験 に し in た. こ の him, constant 発 vibration suppression が 従 to method (internal モ デ ル に base づ く target numerical chase 従 suppression) よ り も long い む だ time を allowable す る tartness が あ る こ と, extremely interesting to explore suppression に base づ い て hot stereo コ ア の cycle for 応 a measuring に お け る for Boeing の active suppression が may で あ る こ と, resonance frequency count を vibration source の and vibration frequency に chase 従 で き る こ と を theory, be 験 に Ming ら か に し, back to the 65 automatic suppression commissure papers に お い 発 table line を っ て research た.

项目成果

極値探索制御を用いた音響計測管路内の進行波音場制御

使用极值搜索控制的声学测量管道中的行波声场控制

• 发表时间: 2022
• 作者: Makoto Takeshita;Ryoma Kobata;Takeshi Kohama;佐藤 涼 and 小林 泰秀
• 通讯作者: 佐藤 涼 and 小林 泰秀

摂動信号のDuty比を可変とする極値探索制御に基づく振動発電機の共振周波数の追従

基于扰动信号变占空比极值搜索控制的振动发生器谐振频率跟踪

• 发表时间: 2022
• 作者: 渡辺 大貴 and 小林 泰秀

定常発振制御に基づく周波数応答計測制御系の位相余裕

基于稳态振荡控制的频率响应测量控制系统的相位裕度

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Jimi;R. Nakamura;and T. Ogitsu;村田 逸平 and 小林 泰秀
• 通讯作者: 村田 逸平 and 小林 泰秀

共振を含む周波数応答計測のための定常発振制御系の安定性解析

用于包括谐振在内的频率响应测量的稳态振荡控制系统的稳定性分析

• 发表时间: 2023
• 期刊: システム制御情報学会論文誌
• 作者: 森本友昭，中垣公佑，阪口 聖仁，小畑竜馬，吉田 久，小濱 剛;小林 泰秀
• 通讯作者: 小林 泰秀