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予見情報を利用した浮体式洋上風力発電およびウィンドファームの制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K18123
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 制御・システム工学
研究機関大阪府立大学

研究代表者

原 尚之  大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10508386)

研究協力者 飯島 一博  
二瓶 泰範  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワード浮体式洋上風車 / ブレードピッチ角制御 / 予見制御 / 制御工学 / ピッチ角制御
研究成果の概要

浮体式洋上風車を主な制御対象とし,特に,風速の予見情報による制御性能の改善,個別ブレードピッチ角制御系の設計,ウィンドファームの出力最大化,について研究を展開した。風速の予見情報による性能改善については,風速の予見時間と性能改善の度合いを明らかにした。また,個別ブレードピッチ角制御については,その設計方法および非線形シミュレータ・スケール模型を用い性能が向上することを確認した。ウィンドファームの出力最大化については,分散最適化の手法により,最大化を図る方法を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

風車の大型化に伴い,ブレードピッチ角制御の重要性は増すと思われる。現在は,PIDベースの制御法が主流であるが,今後,LIDAR(レーザーを用いた遠隔計測装置)や個別ピッチを用いた高度な制御も用いられてくると予想される。本研究の成果は,そのような高度制御系を構成するために必要な基礎的な知見を与えるものである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件)

  • [雑誌論文] 浮体式洋上風車のブレードにかかる荷重を考慮したブレードピッチ角制御器の設計および性能評価2019

    • 著者名/発表者名
      末元 大樹,原 尚之,小西 啓治
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 139 号: 4 ページ: 442-453

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.442

    • NAID

      130007622125

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2019-04-01
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental testing on blade load mitigation of wind turbines with individual blade pitch control under wind shear2019

    • 著者名/発表者名
      H. Suemoto, N. Hara, Y. Nihei, and K. Konishi
    • 雑誌名

      Proc. of 2019 IEEE International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gain tuning of two-loop PID controller with FRIT for fluctuation suppression on floating offshore wind turbines2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ichikawa, N. Hara, and K. Konishi
    • 雑誌名

      Proc. of 2018 18th International Conference on Control, Automation and Systems

      巻: - ページ: 1066-1067

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blade pitch controller design using output feedback H-infinity preview control for floating wind turbine scale model2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuya, N. Hara, and K. Konishi
    • 雑誌名

      Proc. of SICE Annual Conference 2018

      巻: - ページ: 1144-1147

    • NAID

      130006251323

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 外乱抑制FRIT法を用いたPI制御ゲインチューニングの浮体式洋上風車への応用2017

    • 著者名/発表者名
      柿田 幸佑喜, 原 尚之, 小西 啓治
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 137 号: 9 ページ: 1228-1237

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.137.1228

    • NAID

      130006038819

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blade pitch control for floating wind turbines: Design and experiments using a scale model2017

    • 著者名/発表者名
      N. Hara, Y. Nihei, K. Iijima, and K. Konishi
    • 雑誌名

      Proc. of 1st IEEE Conference on Control Technology and Applications

      巻: - ページ: 481-486

    • DOI

      10.1109/ccta.2017.8062508

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Model-Based Design of Individual Blade Pitch and Generator Torque Controllers for Floating Offshore Wind Turbines2017

    • 著者名/発表者名
      H. Suemoto, N. Hara, and K. Konishi
    • 雑誌名

      Proc. of 2017 Asian Control Conference

      巻: - ページ: 2790-2795

    • DOI

      10.1109/ascc.2017.8287619

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Validation of Model-based Blade Pitch Controller Design for Floating Wind Turbines: System Identification Approach2017

    • 著者名/発表者名
      N. Hara, S. Tsujimoto, Y. Nihei, K. Iijima, K.Konishi
    • 雑誌名

      Wind Energy

      巻: 20 号: 7 ページ: 1-20

    • DOI

      10.1002/we.2089

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 浮体式洋上風車の動揺抑制を考慮した2ループPI制御器のFRIT法によるゲインチューニング2019

    • 著者名/発表者名
      市川 崇, 原 尚之, 小西 啓治
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ウィンドシア条件下における風車スケール模型を用いた個別ピッチ角制御の初期検討2019

    • 著者名/発表者名
      末元 大樹, 原 尚之, 二瓶 泰範, 小西 啓治
    • 学会等名
      平成31年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分散最適化を用いたウィンドファームの出力最大化の基礎検討2019

    • 著者名/発表者名
      原 尚之,小西 啓治
    • 学会等名
      2019年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Experimental testing on blade load mitigation of wind turbines with individual blade pitch control under wind shear2019

    • 著者名/発表者名
      H. Suemoto, N. Hara, Y. Nihei, and K. Konishi
    • 学会等名
      2019 IEEE International Conference on Advanced Robotics and Mechatronics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 予見する風速の不確かさを考慮した浮体式洋上風車スケール模型のブレードピッチ角制御2018

    • 著者名/発表者名
      津屋朋花,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      第61回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Gain tuning of two-loop PID controller with FRIT for fluctuation suppression on floating offshore wind turbines2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ichikawa, N. Hara, and K. Konishi
    • 学会等名
      2018 18th International Conference on Control, Automation and Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Blade pitch controller design using output feedback H-infinity preview control for floating wind turbine scale model2018

    • 著者名/発表者名
      T. Tsuya, N. Hara, and K. Konishi
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 個別ブレードピッチ角制御器と発電機トルク制御器を併用した浮体式洋上風車の制御2017

    • 著者名/発表者名
      末元大樹, 原尚之, 小西啓治
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 浮体式洋上風車の動揺抑制を考慮したPD制御2017

    • 著者名/発表者名
      市川崇,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      平成29年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 浮体式洋上風車スケール模型に対するH∞予見制御法を用いたブレードピッチ角制御器設計2017

    • 著者名/発表者名
      津屋朋花,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      平成29年電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 浮体式洋上風車スケール模型に対する出力フィードバックH∞予見制御法を用いたブレードピッチ角制御器設計2017

    • 著者名/発表者名
      津屋朋花,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 浮体式洋上風車に対する確率モデル予測制御を用いたブレードピッチ角制御の一検討2017

    • 著者名/発表者名
      渡邊亮,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      第60回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 状態推定法を用いた浮体式洋上風車の個別ピッチ角制御器設計2017

    • 著者名/発表者名
      末元大樹,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      第39回風力エネルギー利用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 浮体式風車スケール模型におけるブレードピッチ角制御の実験的検証2016

    • 著者名/発表者名
      原尚之,二瓶泰範, 飯島一博,小西啓治
    • 学会等名
      第38回風力エネルギー利用シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] MBC変換を用いた浮体式洋上風車の個別ピッチ角制御器設計2016

    • 著者名/発表者名
      末元大樹,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      第59回自動制御連合講演会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A case study on PI gain tuning by FRIT method for a floating offshore wind turbine scale model2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kakita, N. Hara, Y. Nihei, and K. Konishi
    • 学会等名
      2016 International Automatic Control Conference
    • 発表場所
      Taichung, Taiwan
    • 年月日
      2016-11-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A preliminary study on gain-scheduled model predictive control of floating offshore wind turbines2016

    • 著者名/発表者名
      R. Watanabe, N. Hara, and K. Konishi
    • 学会等名
      16th International Conference on Control, Automation, and Systems
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2016-10-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A preliminary result on system identification of a floating offshore wind turbine2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Noma, N. Hara, and K. Konishi
    • 学会等名
      16th International Conference on Control, Automation, and Systems
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2016-10-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 浮体式洋上風車のモデル同定に関する一検討2016

    • 著者名/発表者名
      野間友貴,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      平成28年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2016-08-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ゲインスケジュールドモデル予測制御を用いた浮体式洋上風車に対するピッチ角制御の一検討2016

    • 著者名/発表者名
      渡邊亮,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      平成28年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2016-08-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] H∞積分制御を用いた浮体式洋上風力発電機のピッチ角制御2016

    • 著者名/発表者名
      田谷野剛,原尚之,小西啓治
    • 学会等名
      平成28年 電気学会 電子・情報・システム部門大会
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2016-08-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 個別ブレードピッチ角制御器と発電機トルク制御器を併用した浮体式洋上風車の制御2016

    • 著者名/発表者名
      末元大樹, 原尚之, 小西啓治
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] FRIT法を用いたPI制御ゲインチューニングの浮体式洋上風車スケール模型に対する応用と実験的検証2016

    • 著者名/発表者名
      柿田幸佑喜,原尚之,二瓶泰範,小西啓治
    • 学会等名
      船舶海洋工学会 平成28年秋季講演会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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