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流体動力のリアルタイム計測システム

研究課題

研究課題/領域番号 17K06226
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関横浜国立大学

研究代表者

眞田 一志  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (30187265)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード機械計測 / エネルギー / 流量計測 / 推定 / カルマンフィルタ / 層流流量計 / 流体計測 / 流体動力 / リアルタイム計測 / 管内流れ / 機械力学・制御
研究成果の概要

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。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題は、配管によって伝達される流体エネルギーを実時間で計測するシステムを開発した。流体エネルギーは流量と圧力の積であり、本手法は流れの抵抗となる流量センサを用いずに、圧力センサだけを用いることを特徴としている。本手法を用いれば、アクチュエータを駆動する流体エネルギーを実時間で計測でき、機械の運転条件に応じたエネルギー回生制御の高度化が可能となり、燃費向上や地球環境問題の解決に大きく貢献する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Real-time implementation of Kalman filter for unsteady flow measurement in a pipe2018

    • 著者名/発表者名
      Kazushi SANADA
    • 雑誌名

      International Journal of Hydromechatronics

      巻: 1 号: 1 ページ: 3-3

    • DOI

      10.1504/ijhm.2018.10011369

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] カルマンフィルタを用いた層流流量計による非定常流量計測2019

    • 著者名/発表者名
      平野翔太
    • 学会等名
      2019年春季フルードパワーシステム講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] カルマンフィルタを用いた層流流量計システムによる逆流計測2019

    • 著者名/発表者名
      平野翔太
    • 学会等名
      2019年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] カルマンフィルタによる非定常動力推定計算の実装について2018

    • 著者名/発表者名
      平野翔太,眞田一志
    • 学会等名
      平成30年度春季フルードパワーシステム講演会論文集
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] カルマンフィルタによる管内流れ推定法を応用した層流流量計システム2018

    • 著者名/発表者名
      平野翔太,千葉崇宏,眞田一志
    • 学会等名
      平成30年秋季フルードパワーシステム講演会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Condition for Real-time Measurement of Power of Unsteady Fluid Flow in a Pipe by Kalman Filter2018

    • 著者名/発表者名
      Kazushi SANADA
    • 学会等名
      11th International Fluid Power Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 非定常管内流れの推定のためのカルマンフィルタの実時間実装2017

    • 著者名/発表者名
      眞田一志
    • 学会等名
      計測自動制御学会2017年産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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