スロッシング制振へのタンク形状の最適設計と最適搬送制御に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650233
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 寺嶋 一彦 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (60159043)
• Keywords: スロッシング制振 / 液体コンテナ搬送 / 振動制御 / 最適制御 / LQ制御の重み行列の自動決定 / タンク形状最適化

Research Abstract

本研究では,「スロッシング制振のためのタンク形状の最適設計と最適搬送制御システムの確立」を行ったものである。すなわち,スロッシングの抑制を考慮した。3次元タンクの搬送に対して,モデリング及びシミュレータの構築をもとに,タンク形状の最適化,搬送制御方法の考察,検討を行い,スロッシング抑制を考慮した最適搬送システム実現への基礎的知見を得た。対称液体は,粘性が小さく制御しにくいと考えられる水を代表液体として考察を進めた。
(1)タンク形状の最適化
シミュレーションモデルをもとに,円筒タンクから形状を変化させていき,できるだけスロッシングの小さいタンク形状を求めた。具体的には,スロッシングの最大振幅をできるだけ小さくするなどを評価規範とし,最適形状を求めた。
(2)制御方式の確立と制御実験
加速区間,等速区間、減速区間にわけ,加速区間及び減速区間及の終端時間でスロッシングがなくなる制御を考えた。搬送の制御系として,最適サーボ制御系を用いた。各種工学的仕様を満たす2次評価関数の重み行列を自動的に決定できるアルゴリズムをシンプレックス法を導入して構築した。これにより,制御時間とスロッシングの大きさを考慮でき,最適な搬送速度制御が実現された。制御シミュレーションや検証実験により本制御系の有効性を実証した。

Research Products

• [Publications] K.Terashima and Q.Schmidt: "Motion Coutrol of a Cart Based Container Considering Suppreesion of Liguid Oscilletious" Proc.of IEEE Internatonval Sympostium on Indastrial Electronics(ISIB,94) chile(Santiag). 275-280 (1994)
• [Publications] 濱口,雅史、吉崎,一彦、野村,宗之: "各種設計条件における液体タンクの最適搬送条件" 日本機械学会論文集 C編. 60. 182-189 (1994)
• [Publications] K.Terashima M.Hamaguchi and Q Schmidt: "Sloshing Analipis and Jrsnsportatoor Contid of Rectingnler Liguid Jark" Prot of 1st Asian Coteol Conference,Tokyo(JAPAN). Vol2. 773-776 (1994)
• [Publications] M.Hamaguchi and K.Terachima: "Modelling and Optincl Contrul of Ligid Uibraeoon in Traneferreing a Rectangula Container" Prot of FLUCOUE 194-4th Jriennicl out Symp on Flnid Contvel Measureasid and Visoaligation (Tonlouse(France)). Vol1. 379-384 (1994)
• [Publications] 寺嶋,一彦: "溶融搬送工程のシミュレーションと最適制御システムのデザイン" 新車技法. 14. 1-9 (1994)
• [Publications] 濱口,雅史、茂木,隆彦、寺嶋,一彦、野村宗之: "境界要素解剖に基づく液体タンクの最適搬送制御" 計測自動制御学会論文集. 31(9号)-予定. (1995)