マイクロアクチュエータ群を用いた壁乱流のフィードバック制御

壁乱流における壁面摩擦抵抗低減を目的とする,アクティブ・フィードバック制御に関する研究を行った.アクティブ・フィードバック制御システムは,流れ場の情報を読みとるためのセンサ群,流れ場の構造を変化させるアクチュエータ群,センサ群からの情報を元にアクチュエータ群を駆動するコントローラから構成される.そこで,制御システムを構築した.センサ群として,長さ200ミクロン,間隔1ミリメートルの熱膜せん断応力センサ群4列192個を用いた.アクチュエータ群としては,幅2.5ミリメートル,長さ14ミリメートル,間隔3.2ミリメートル,電磁型壁面変形アクチュエータ群を3列48個用いた.また,アクチュエータの問題点として,永久磁石間の相互作用による磁石の脱落,発熱量の増加に伴うセンサ出力の変動が挙げられる.そのため,回転モーメントの減少を図り永久磁石の厚さを半分に,そして,水冷装置をコイル下部に設けることで,センサ出力の安定化を行った.システムの時間遅れを低減するため,コントローラには,従来用いたものに対し,処理速度が1.6msから0.1msに向上した,192チャンネルのアナログ・ディジタル変換器,および,64チャンネルのディジタル・アナログ変換器を有するディジタル・シグナル・プロセッサを導入した.また,センサ群に対しては,熱解析による動特性の向上,及び,裏面配線を持つチップの試作も行い,特性を評価したところ,動特性の向上することが確認された.

壁乱流における壁面摩擦抵抗低減を目的とする,アクティブ・フィードバック制御に関する研究を行った.アクティブ・フィードバック制御システムは,流れ場の情報を読みとるためのセンサ群,流れ場の構造を変化させるアクチュエータ群,センサ群からの情報を元にアクチュエータ群を駆動するコントローラから構成される.そこで,制御システムを構築した.センサ群として,長さ200ミクロン,間隔1ミリメートルの熱膜せん断応力センサ群4列192個を用いた.アクチュエータ群としては,幅2.5ミリメートル,長さ14ミリメートル,間隔3.2ミリメートル,電磁型壁面変形アクチュエータ群を3列48個用いた.また,アクチュエータの問題点として,永久磁石間の相互作用による磁石の脱落,発熱量の増加に伴うセンサ出力の変動が挙げられる.そのため,回転モーメントの減少を図り永久磁石の厚さを半分に,そして,水冷装置をコイル下部に設けることで,センサ出力の安定化を行った.システムの時間遅れを低減するため,コントローラには,従来用いたものに対し,処理速度が1.6msから0.1msに向上した,192チャンネルのアナログ・ディジタル変換器,および,64チャンネルのディジタル・アナログ変換器を有するディジタル・シグナル・プロセッサを導入した.また,センサ群に対しては,熱解析による動特性の向上,及び,裏面配線を持つチップの試作も行い,特性を評価したところ,動特性の向上することが確認された.