曲線軌道における液体搬送タンクの2軸回転系によるアクティブ制振制御

使用两轴旋转系统对曲线轨迹上的液体运输罐进行主动减振控制

• 批准号: 09750258
• 负责人: 濱口 雅史
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokuyama College of Technology (1998)Toyohashi University of Technology (1997)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750258/
• 关键词: 曲線軌道; 液体搬送; アクティブ制振; 2自由度制御系; スロッシング; 振子型モデル; アクティブ制御

1. スロッシング(液面振動)モデルの構築(1) 制御系設計用モデル(機械力学的等価モデル)曲線軌道搬送において,円筒型容器内のスロッシング現象を表す非線形の球面振子型モデルを構築した後,そのモデルを観測点において線形化した双対振子型モデルを構築した.2次元矩形タンクが回転した場合の液面挙動を単振子型モデルによって表現した.(2) シミュレーション用モデル(流体力学的厳密モデル)直線軌道搬送において,2次元矩形型タンクおよび3次元直方体型タンクを対象に,そのタンク内液体のスロッシング現象を連続の式を支配方程式とし,圧力方程式を境界条件として境界要素法(BEM)を用いて液面の時間応答を解くシミュレータを構築した.2次元矩形タンクが回転する場合の液面挙動をナビエ・ストークスの方程式を差分化して解くシミュレータを構築した.2. 制御系設計および制御結果(1) 搬送制御系:曲線軌道における円筒型液体タンクの搬送制御を液面振動抑制を考慮して設計した,制御系設計には双対振子型モデルを用い,タンク位置に関してはサーボ系,液面に関してはレギュレータ系としたフィードバック部と,液面振動を抑制するためにPreshaping法により導出したフィードフォワード入力部から成る2自由度制御系を構築した.制御ゲインは,液面振動振幅の絶対値を加算した評価指数を最小となるようにシンプレックス法を用いて決定した.制御シミュレーションおよび実験において良好な搬送結果を得た.(2) 回転制御系:直線軌道における直方体型タンクの搬送制御を進行方向にタンクを回転させることによりスロッシングを積極的に制振させることができた.制御系には搬送制御系と同様な2自由度制御系およびH∞制御理論を適用した.

1. The structure of liquid surface vibration (1) The structure of liquid surface vibration (1) Control system design (Mechanical mechanics equation) Curve orbit transportation in the middle, the cylinder type container inside the fluid surface vibration phenomenon expression non-linear spherical oscillator model after the construction of the structure, the measurement point of the linear form of the two-pair oscillator model construction, two-dimensional rectangular return case liquid surface vibration single oscillator model expression. (2)シミュレーション用モデル(Fluid dynamics) Linear orbit transport, two-dimensional rectangular type and three-dimensional rectangular type of objects, all kinds of liquid in the interior of the object, the phenomenon of fluid interaction, the governing equation, Pressure equation boundary condition and boundary element method (BEM) are used to solve the time response of liquid surface and construct the equation of liquid surface movement in the case of two-dimensional rectangle. Control system design and control results (1) Transfer control system: curved trajectory, cylindrical liquid transfer control and liquid level vibration suppression consideration design, control system design and double pair vibrator type, position, liquid level, liquid level. The control method is used to determine the minimum value of the vibration amplitude of the liquid surface The results of the transfer were good. (2)Return control system: Straight track, straight square type, transfer control, direction, return control, positive vibration control. Control system, transfer control system and the same 2-degree-of-freedom control system and H∞ control theory are applicable.

项目成果

Masafumi HAMAGUCHI: "Modeling and Control of Sloshing with Swirling in a Cylindrical Container during a Curved Path Transfer" Proceedings the 2nd Asian Control Conference. Vol.1. 233-236 (1997)

Masafumi HAMAGUCHI：“弯曲路径转移过程中圆柱形容器中的旋动建模与晃动控制”第二届亚洲控制会议论文集。

浜口雅史: "溶湯搬送タンクの最適形状と制振台形搬送速度パターンの設計法" 鋳造工学. (掲載決定). (1999)

Masashi Hamaguchi：“熔融金属输送槽的最佳形状和减振梯形输送速度模式的设计方法”铸造工程（1999年出版）。

Masafumi HAMAGUCHI: "Mateling and Control of Sloshing with Swirling in a Cybindrical Container during a Carved Path Transfer" Proceedings of the 2nd Asian Control Confernce. Vol.1. 233-236 (1997)

Masafumi HAMAGUCHI：“雕刻路径转移过程中圆柱形容器中旋转晃动的配合和控制”第二届亚洲控制会议论文集。

Ken'ichi YANO: "Advanced Control of Liguid Container Transfer Considering the Suppression of Liguid Vibration" Proceedings of the 4th Synposium on Advances in Control Education. 113-118 (1997)

Kenichi YANO：“考虑液体振动抑制的液体容器传输的高级控制”第四届控制教育进展研讨会论文集。

寺島一彦: "鋳物工場自動化のための制御設計技術と応用" 鋳造工学. 69巻3号. 257-265 (1997)

Kazuhiko Terashima：“铸造自动化的控制设​​计技术和应用”铸造工程，第 69 卷，第 3 期，257-265（1997 年）。