| 研究課題/領域番号 |
19J10355
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分18030:設計工学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
丸山 峻 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 設計工学 / 最適設計 / トポロジー最適化 / メタモデリング / 永久磁石同期電動機 / ノイズフィルタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，より優れた機械システムの構造設計を実現するために，トポロジー最適化を取り入れた複合領域最適化法を構築する．トポロジー最適化法は構造物の穴の有無を含めて最適な形状を導出する方法であり，これにより機械の抜本的な性能向上が期待できる．しかしながら，従来のトポロジー最適化法は単体の構造物に閉じた最適化問題のみを扱っており，機械システムが持つ相互作用を考慮した最適化には至っていない．一般に，機械システムのトポロジー最適化問題は大規模かつ複雑となる．そこで本研究では，複合領域最適化における分解法を導入することで，問題を簡易化しつつ，システムレベルの最適解を得る方法を構築する．
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| 研究実績の概要 |
トポロジー最適化は構造物の所望の性能を最大化する形状・形態を求める方法論である。本研究では、トポロジー最適化における条件設定を規定する量(本研究ではこれを外部変数と呼ぶ)と、形態の両方を考慮した最適化を行う手法を開発し、より自由度の高い設計解探索を実現することを目的とする。
本年度は、前年度の研究成果を足がかりに、より複雑な設計問題への手法の拡張を行った。設計問題としてノイズフィルタのレイアウト設計を取り上げ、素子の配置と導体パターンの最適化による設計支援の方法論を構築した。
具体的には、(1)外部変数の数が多い設計問題へ適用可能な方法論の開発・改良、(2)方法論のノイズフィルタ設計例題への適用を実施した。
(1)においては、まず、素子配置のみを対象としたパラメータスタディを行い、設計問題の解空間の性質や傾向を把握した。これにより、ノイズフィルタ設計問題へ提案する最適化手法を適用するうえでは、外部変数の数の多さから、手法における関数近似の手続きでの計算量が増大するという課題が明らかになった。そこで、先の検討で得られた解空間の性質に関する知見をもとに、最低限の計算量で妥当な近似を行うための方法論を選定した。
(2)においては、ノイズフィルタの性能(Sパラメータ)悪化には、誘導ノイズ・伝導ノイズという2つの要因があるため、各ノイズが支配的となるフィルタ構成について最適化を行った。その結果、前者では、素子配置を考慮しない従来手法の性能改善量が1.188[dB]だったのに対し、提案手法による素子配置と導体パターンを考慮した最適化によって19.52[dB]改善された。また、後者でも同様に、従来手法では8.504[dB]だったのに対し、提案手法により17.74[dB]性能が改善された。さらに、前者の最適化結果から、新規なノイズフィルタの設計コンセプトを獲得できた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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