2019 Fiscal Year Annual Research Report
A real-time measurement system of fluid power
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17K06226
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
眞田 一志 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (30187265)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 流量計測 / カルマンフィルタ / 層流流量計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
定常カルマンフィルタを用いた管内流量の推定手法を応用した層流流量計システムを提案した。本研究では、計測システム装置を実際に製作し、非定常流量および正逆流について計測精度の検証実験を行った。非定常流量の計測では、電磁弁を用いてできるだけ短時間で流れを切り替えることで階段状の流量変化をあたえ、本手法による流量計測が約50msの応答時間で非定常流量を精度よく計測できることを示した。一方、本手法のカルマンフィルタで利用した管路モデルは正逆流とも適用可能であり、逆流時には流量が負の値として出力される。そこで、順方向と逆方向の流れに対して、本手法で流量計測を行い、順流・逆流について高精度に流量計測できることを示した。さらに、層流流量計の細管流量計測値から本管流量を推定する式の非線形特性について考察し、本管内の流れの状態、すなわち層流、乱流および遷移域における流速分布が推定式の非線形性に影響していると推察されることを示した。計算負荷の軽減については、管路モデルの管路分割数を５以下に抑制することで、十分実時間で実行可能であることを確認した。
研究期間全体を通じて得られた成果として、最適化有限要素モデルを管路動特性のモデルとして利用した流体動力リアルタイム計測システムを構築することができた。申請時に掲げた課題に対して、最適化有限要素モデルのサイズを適正化することで実時間計測が可能であることを示した。具体的には、管路分割数を５分割とすれば、演算時間約0.2ms（サンプリング周波数5kHz）として、非定常層流圧力損失を考慮した実時間計測が可能であることがわかった。
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