閉ループ系を安定限界に保持する 適応制御に基づく定在波型 熱音響エンジンの定常発振制御

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適応制御に基づく 真空モータの能動騒音制御 Active noise control of vacuum motor based on adaptive control ○ 石山 亜弓 ( 長岡技科大 ) 川﨑 健史 ( 長岡技科大 ) 小林 泰秀 ( 長岡技科大 ) 根本 伸治 ( 山本電気 ( 株.
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2007/01/27 - 卒業論文合同発表会 - ♪ 早稲田大学理工学部 電気・情報生命工学科4年 神保直史 熱音響管の解析とシミュレーション.
定在波型熱音響エンジンにおける 臨界温度比推定のための適応制御系の 安定性に関する実験と理論の比較 長岡技術科学大学
24 両端単純支持梁に対する外乱抑制制御系の製作
プロセス制御工学 3.伝達関数と過渡応答 京都大学  加納 学.
フィードバック制御に基づく 定在波型熱音響エンジンにおける 自励発振条件の特徴付け
超磁歪アクチュエータを用いた キャビテーション発生機構における 機械的特性の解析
プロセス制御工学 6.PID制御 京都大学  加納 学.
赤外線センサを用いた回路の設計及びそのシミュレーション
真空モータの翼通過周波数騒音を抑制する制御系における参照信号の生成
ー 第1日目 ー 確率過程について 抵抗の熱雑音の測定実験
ー 第3日目 ー ねじれ型振動子のブラウン運動の測定
サーボ機構製作 ~マイコンカーのステアリング機構~
不安定な補償器を用いた 低剛性・高慣性比の 二慣性ねじり振動系における 外乱抑制制御性能の改善
京大岡山 3.8m 望遠鏡 分割鏡制御に用いる アクチュエータの特性評価
低周波重力波探査のための ねじれ振り子型重力波検出器
機械創造工学課程 08104288 鈴木翔 担当教員 小林泰秀 准教授
計測工学 ブリッジ・フィルタ・ノイズ・AD変換
合成伝達関数の求め方(1) 「直列結合 = 伝達関数の掛け算」, 「並列結合 = 伝達関数の足し算」であった。
水平板を用いた消波機構における指向性 アクチュエータの境界要素法による性能解析
メカトロニクス 12/8 OPアンプ回路 メカトロニクス 12/8.
25 ロバスト制御に基づく柔軟ベルト駆動二慣性系の外乱抑制制御 機械創造工学課程 西村光博 担当教員 小林泰秀 准教授
定在波型熱音響エンジンの共鳴現象に 対するフィードバック制御の効果 長岡技術科学大学 ☆角島 悠太 小林 泰秀, 山田 昇.
学籍番号:   氏名:新保尚敬  指導教員:小林泰秀 准教授
28 PICマイコンを用いた能動騒音制御系の制御性能
プロセス制御工学 7.多変数プロセスの制御 京都大学  加納 学.
桐蔭横浜大学 工学部 ロボット学科 T21R004 清水 健多
31 ループ管熱音響システムにおける管内圧力の可視化 長岡技術科学大学 機械創造工学課程 梅本康平 担当教員 小林泰秀 准教授
従動側角速度フィードバック による不安定化に基づく 二慣性系の外乱抑制性能の改善
振動体の振幅を目標値一定とする 振動発電機負荷のフィードバック制御 修士論文発表会
機械創造工学課程 西久保智昭 担当教員 小林泰秀 准教授
制御系における指向性アクチュエータの効果
ベクトル線図 周波数応答 G(jw) (– < w < ) を複素平面内に描いたものが、ベクトル線図である。
安東 正樹池本尚史,小林洸,坪野公夫 (東京大学 理学系研究科)
27 共鳴管付ループ管型熱音響冷凍機の製作と ナイキストの安定判別に基づく発振条件の解析
高分解能ビーム軌道傾きモニターの設計開発
ー 第3日目 ー ねじれ型振動子のブラウン運動の測定
26ロバスト制御に基づく片持ち梁の外乱抑制制御系の設計
電力フィードバック進行波型熱音響システムの自励発振条件
電気回路学Ⅱ コミュニケーションネットワークコース 5セメ 山田 博仁.
第 6 章 :フィードバック制御系の安定性 6.1 フィードバック系の内部安定性 6.2 ナイキストの安定定理
C4 能動騒音制御を用いたループ管熱音響冷却機の製作
22 物理パラメータに陽に依存する補償器を用いた低剛性二慣性系の速度制御実験 高山誠 指導教員 小林泰秀
7.一次元ダクトの消音制御系における低コスト化
30 両端単純支持梁に対する外乱抑制制御系の製作 機械創造工学課程 11307489 古澤大輔 担当教員 小林泰秀 准教授
学籍番号 廣瀬耕太郎 指導教員 小林泰秀 准教授
電機制御工学 定量的制御編 清弘 智昭.
両端単純支持梁の フィードフォワード外乱抑制制御系における 指向性アクチュエータの効果
9. ナイキスト線図と安定余裕 教科書 7.2, 7.3.
1-1-6 ロバスト能動騒音制御に基づく ループ管熱音響システムにおける 定在波抑制制御の効果
熱音響コアが多段接続された 電力フィードバック進行波型熱音響発電機の 発振条件及び実験
ナイキストの安定判別に基づく熱音響システムの自励発振解析における発振余裕と 定常発振状態における圧力振幅の関係
電力フィードバック回路の調整による 熱音響発電機の発振余裕の最大化
フィードバック制御に基づく 熱音響発電システムの検討
低剛性・高慣性比の二慣性系の 外乱抑制制御問題に対して 任意の制御性能を達成する 不安定な補償器
核融合炉における多変数制御、分布制御に向けた制御器設計
34 PICマイコンを用いた能動騒音制御系の製作
ナイキストの安定判別法(簡易版) 安定余裕
振動体の振幅を一定とする 振動発電機負荷のフィードバック制御系の 安定性解析 長岡技術科学大学 ○ 永井 和貴 稲田 千翔之 小林 泰秀
小規模・自給自足を目指した 熱音響システム
タンク内圧力の変動を考慮した コンプレッサーの能動騒音制御
PI補償器の出力を時変係数とする 定常発振制御系の安定性解析
第 5 章 :周波数応答 5.1 周波数応答と伝達関数 周波数伝達関数,ゲイン,位相 キーワード : 5.2 ベクトル軌跡 ベクトル軌跡
水平板を用いた消波機構における指向性 アクチュエータの境界要素法による性能解析
31 ループ管熱音響システムにおける管内圧力計測系の製作 機械創造工学課程 梅本康平 担当教員 小林泰秀 准教授
振動体の振幅を一定とする 振動発電機負荷のフィードバック制御 長岡技術科学大学 ○ 永井 和貴 齋藤 浄 小林 泰秀
長岡技術科学大学 大学院 工学研究科 機械創造工学専攻 髙山 誠 指導教員 小林 泰秀 准教授
圧電素子を用いた 高エネルギー素粒子実験用小型電源の開発
信号データの変数代入と変数参照 フィードバック制御系の定常特性 フィードバック制御系の感度特性
臨界温度比推定のために熱音響エンジンを 定常発振させる時変ゲインを用いた 定エネルギー制御系の安定性解析
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閉ループ系を安定限界に保持する 適応制御に基づく定在波型 熱音響エンジンの定常発振制御 Steady-state oscillation control of standing-wave thermoacoustic engine based on adaptive control which maintains closed-loop system at stability limit 長岡技術科学大学    ◯ 櫻井 一晃 小林 泰秀 山田 昇

熱音響現象 : 熱と音波の相互エネルギー変換 研究背景 熱音響現象 : 熱と音波の相互エネルギー変換 【熱音響エンジン】 熱・音波変換デバイスに温度比を 与えることで気体が振動し音波が発生 TC TH Stack Resonator Sound wave ・可動部を持たないため  メンテナンス不要 ・工場廃熱等の有効利用

研究背景(続き) 熱音響自励発振が開始する臨界温度比の把握 臨界状態 = 音響パワーの生成と散逸がバランス ・システムの評価や改善設計を行う上で重要 周波数応答とQ値に基づく臨界温度比の予測[Biwa et al 2010] 臨界状態 = 音響パワーの生成と散逸がバランス 直接計測により臨界状態を議論することは 行われていない これまでの成果 音源の消費電力に基づき臨界温度比を議論

フィードバック制御で圧力振幅を一定に維持 前報[2014.9]の成果と課題 フィードバック制御で圧力振幅を一定に維持 温度比とスピーカ消費電力の関係を調査 課題 ・共振周波数は温度比に依存  周波数応答実験が必要 ・駆動信号の振幅をマニュアル調整 スピーカ消費電力が 臨界温度比で極小 計測の省力化が望まれる

温度比とゲインの関係より臨界温度比を議論 研究目的 フィードバックゲインを自動調整する適応制御 ・システムを不安定化させ強制的に発振 ・目標値の圧力振幅で定常発振 閉ループ系を安定限界に保持 従来手法の省力化 温度比とゲインの関係より臨界温度比を議論

実験装置 定在波型熱音響エンジン ・コア部の熱交換器により TC は常に27 ℃に保持 PC ・スピーカと2 つの圧力センサ を搭載 D/A A/D PC PA loudspeaker TH TC Wspk sensor1 sensor2 core 1312 mm 565 164 502 p2 p1 u vi vs 360 ・コア部の熱交換器により  TC は常に27 ℃に保持 ・スピーカと2 つの圧力センサ  を搭載 ・スピーカに接続された抵抗器(10Ω)  の両端電圧vi,vsより スピーカ消費電力Wspkを計測 Φを小文字に ・大まかな臨界温度比は  TH /TC=1.3付近

実験方法 実験条件 ・p2 の圧力振幅目標値はスピーカ駆動限界の200 Pa ・スタック温度比TH /TCを 1 から1.35 まで0.05 刻みで8点 適応制御によりゲインを大きく設定し発振させ p2が200 Paに近づくよう安定限界に保持 スピーカ駆動信号 203Paはスピーカの限界 0Paは完全消音 その間を何点か選んで測定 (τ は全ての条件で8.5 ms ) フィードバックゲインと温度比との関係を調べる

^ ^ 実験方法(続き) |・| 制御系概要 適応制御 従来手法 p2の絶対値信号をローパスフィルタ 圧力振幅P2を得る u e-sτ G(t) LPF PI π/2 |・| P2* - P2 ^ Ge-sτ p2 u Asin(ωt) p2の絶対値信号をローパスフィルタ (1次,カットオフ周波数0.16Hz)に通し 圧力振幅P2を得る 目標値P2*との差分をPI補償器 に入力し,その出力を 時変フィードバック ゲインGとして利用 ^ 発振前は開ループ

^ 実験結果 時間応答 G 目標値で一定振幅となるよう自動調整 p2は目標値200 Paで定常発振 ex. TH /TC= 1 60.1 Hz ^ p2 Pressure (Pa),Gain 400 Pa p2 Pressure (Pa) G Time(s) Time(s) 目標値で一定振幅となるよう自動調整 p2は目標値200 Paで定常発振

臨界温度比前の数点ゲインを調べることでエンジンの臨界温度比の予測が可能 実験結果(続き) フィードバックゲインG 右上がりの直線関係 【TH /TC < 1.3】 ゲインは負, 発振させるよう働く 【TH /TC = 1.3】 臨界点付近でゲインはほぼゼロ 【TH /TC = 1.35】 発生する音波をスピーカで抑制 グラフを拡大 スピーヵ振幅はいろんな目標値を試しても従来結果と一致 臨界温度比前の数点ゲインを調べることでエンジンの臨界温度比の予測が可能

実験結果(続き) 発振周波数 発振周波数は温度比ごとに 自動で決定 温度比の増加と共に上昇 従来結果と同様の傾向 周波数応答実験が不要 計測の省力化

実験結果(続き) 適応制御により 安定限界に保持 ナイキスト軌跡 【単一フィードバック】 軌跡は原点付近に留まる 【適応制御】 (-1,0)の点付近を回る 適応制御により 安定限界に保持

まとめ ・閉ループ系を安定限界に保持する適応制御系を 提案し, その安定性を実験的に示した. その結果, 臨界温度比計測の省力化が可能となった. ・フィードバックゲインと温度比が, 右上がりの直線関係となることを実験的に示した. ・従来結果と同様に温度比と共に上昇する 発振周波数が, 自動的に達成されることを示した. 今後の課題 ・適応制御の安定性を理論的に証明 ・遅れ時間τを自動調整