構造物の動的空力応答に対するJetを利用したファジィアクティブ制御

外部からエネルギーを供給することによって構造物の振動を制御する能動的な手法に対して,本研究は,アクチュエータとしてJetを採用することを考えた。これは,外力となる風荷重の一部をコントロールすることによって制御力として利用しようとするものであるが,流体力であることから不確定な要素が多い。したがって,最適制御,現代制御理論による制御手法においてJetを用いることは問題が多いと考えられる。そこで,まず,最近最適化問題で注目されている遺伝的アルゴリズムによる自動チューニングを導入したファジィ制御を構造物の振動制御に利用することを検討した。その結果,簡単な模型実験と数値シミュレーションによって,制御信号に忠実に応答する理想的なアクチュエータでなくても,ファジイ制御に遺伝的アルゴリズムを導入した学習機能を付加することによって,最適とは言えないまでも効果的な制御を行うことのできるシステムを構築でき,Jetをアクチュエータとして採用できる可能性が示された。つぎに,対象とする構造物にJetを噴出させたとき,相当する流体力が発生するかどうかということを風洞実験的に調べた。使用した模型は,正方形断面を有するアスペクト比4の矩形柱で,一様流中で実験を行った。Jetの噴出を定常的に噴出させた場合と周期的に変動させた状態で模型に作用する空気力,および後流の流速変動特性などを計測した。その結果,カルマン渦の発生周波数よりかなり低い周波数における準定常的な領域では,Jetの噴出をコントロールすることによって流体力を制御力として利用できるということが示された。一方,カルマン渦との同期領域では,静止模型を対象とした実験であったことから,Jetを制御力として利用するためには,さらに詳細な検討を加えなければならない。しかしながら,流体力学的に興味深い現象も得られ,今後の研究に期待される成果が得られた。

外部からエネルギーを供給することによって構造物の振動を制御する能動的な手法に対して,本研究は,アクチュエータとしてJetを採用することを考えた。これは,外力となる風荷重の一部をコントロールすることによって制御力として利用しようとするものであるが,流体力であることから不確定な要素が多い。したがって,最適制御,現代制御理論による制御手法においてJetを用いることは問題が多いと考えられる。そこで,まず,最近最適化問題で注目されている遺伝的アルゴリズムによる自動チューニングを導入したファジィ制御を構造物の振動制御に利用することを検討した。その結果,簡単な模型実験と数値シミュレーションによって,制御信号に忠実に応答する理想的なアクチュエータでなくても,ファジイ制御に遺伝的アルゴリズムを導入した学習機能を付加することによって,最適とは言えないまでも効果的な制御を行うことのできるシステムを構築でき,Jetをアクチュエータとして採用できる可能性が示された。つぎに,対象とする構造物にJetを噴出させたとき,相当する流体力が発生するかどうかということを風洞実験的に調べた。使用した模型は,正方形断面を有するアスペクト比4の矩形柱で,一様流中で実験を行った。Jetの噴出を定常的に噴出させた場合と周期的に変動させた状態で模型に作用する空気力,および後流の流速変動特性などを計測した。その結果,カルマン渦の発生周波数よりかなり低い周波数における準定常的な領域では,Jetの噴出をコントロールすることによって流体力を制御力として利用できるということが示された。一方,カルマン渦との同期領域では,静止模型を対象とした実験であったことから,Jetを制御力として利用するためには,さらに詳細な検討を加えなければならない。しかしながら,流体力学的に興味深い現象も得られ,今後の研究に期待される成果が得られた。