2021 Fiscal Year Annual Research Report
集中系モデルを用いた音響構造連成系の能動制御に関する研究
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19K14925
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| Research Institution | Seikei University |
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Principal Investigator |
久野 翔太郎 成蹊大学, 理工学部, 助教 (00825945)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 集中系モデル / 有限要素法 / Raviart-Thomas要素 / 音響構造連成 / 状態フィードバック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，音響構造連成系で発生する騒音・振動の効率的な抑制手法の確立を目的として，集中系モデルを用いた音響構造連成系の解析モデルの構築とモデルを用いた制御系の設計を行う．研究実績の概要を以下に示す．
(1)：音響構造連成系を対象とした集中系モデルを，有限要素法の一種として構築する方法を検討した．結果から，集中系モデルはベクトル型有限要素法の一種であるRaviart-Thomas要素を集中質量化することで得られることが分かった．また，連成系の固有値を効率的に解析する座標変換手法を構築した．直方体空間と振動板の連成系を対象とした数値計算を行い，提案手法が従来の有限要素法よりも効率的に固有値解析できることが分かった．(2)：任意形状要素を集中質量化した場合には，固有値の解析精度が低下する問題がある．今年度に，ピオラ変換を利用してアイソパラメトリック要素を計算する手法を検討したが，任意形状要素の場合には座標変換行列が対角行列とならないため，集中質量化が難しいことが分かった．一方，円筒座標系や球体座標系であれば集中系モデルの構築が可能となることを確認した．(3)：モデルを用いた制御系に関して，モード座標における状態フィードバック系の制御効果について検討した．結果から，外力点と制御点の位置関係で分類した特定のモード群のみを制御することで，高い制御効果を得られることを確認した．複数のモード群を同時に制御する場合には，各モード群への入力間の干渉が小さくなるように制御点を配置できる場合がある．一方で，アクチュエータやオブザーバの影響がある場合，適切な制御点の探索が難しくなる課題がある．
当初の想定よりも任意形状要素による解析モデル構築が困難であったため，解析モデル構築を重点的に検討する方針に変更した．課題は残ったものの，結果として今後の研究方針に寄与する有意義な結果が多数得られた．
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