| 研究課題/領域番号 |
19K04459
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21040:制御およびシステム工学関連
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| 研究機関 | 東京電機大学 |
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研究代表者 |
畠山 省四朗 東京電機大学, 未来科学部, 研究員 (40138954)
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| 研究分担者 |
井上 淳 東京電機大学, 工学部, 准教授 (20609284)
岩瀬 将美 東京電機大学, 未来科学部, 教授 (50339074)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 分数階微分方程式 / 分数階システム / 二次電池 / モデリング / システム同定 / 劣化診断 / 電気化学系 / 制御応答計算 / 制御理論 / モデリング・システム同定 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は分数階システムの解の性質を明らかにし，これに基づいた分数階システムの現代制御論的な制御系設計理論を構築・整備することを目指す．これにより，分布定数系（拡散反応，電気化学インピーダンス，血糖値インスリン応答など）で分数階システムとして記述される広いクラスのシステムに有効な制御系設計理論を与えることができる．本研究では，電気化学反応系の1つである二次電池をアプリケーションとして理論の有効性を実証する．
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| 研究成果の概要 |
研究実施期間を通じてLi-ion電池の温度と劣化度（サイクル数）を条件として，各条件における周波数応答Cole-Cole plotを導出し，これまでに導出した分数階微分モデルのシステム同定を行い，温度と劣化の条件下において同定されたパラメータ変化を分析した．分析結果から，温度に対する感度が低く，劣化に関して感度が高いパラメータを見出すことができた．また，外生入力のあるシステムに対する分数階システムの応答を簡便に計算する手法を開発し，これによるシミュレーションが行った．分数階システムの電気化学系（特に本研究ではLi-ion二次電池）のモデリングや制御への応用事例を示すことができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電気化学系の反応や応答は，制御分野でよく用いられる整数階微分方程式では十分に記述することができないという課題に対して，本研究では分数階微分方程式をモデルとして導入し，リチウムイオン二次電池を対象としたモデリングと劣化診断を実施し，分数階微分方程式で表現されるクラスのシステム制御の一端を切り拓いた．また分数階微分方程式で記述されるシステムの制御応答を簡便に計算する方法を導出し，それによるシミュレーションと実験値の比較検証を行った．これらの成果は今後，分数階システムを対象とした制御理論，制御技術の発展に寄与するものと考える．
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