2023 年度研究成果報告書

定常発振制御に基づく熱音響システム・シミュレータの開発

研究課題

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研究課題/領域番号	21K04105
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分21040:制御およびシステム工学関連
研究機関	長岡技術科学大学
研究代表者	小林泰秀長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50272860)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	定常発振制御 / ロバスト制御 / H∞制御系設計 / 模擬管路部 / 進行波音場制御 / 周波数応答関数行列計測手法
研究成果の概要	模擬管路部の開発：熱音響コアの高温側に接続された管路部も合わせてコア部とする1入出力系の場合、目標とする管路部の誤差を最小化するH∞御系設計問題に帰着させて補償器設計を行う手法を提案し、管路長に応じてコアと組み合わせたシステムが実際の発振可否及び周波数を概ね再現することを実験的に示した。コアの周波数応答関数行列計測手法の開発：コアの片側を進行波音場かつ圧力振幅を目標値とする定常発振制御系の安定性解析を行い制御系のパラメータ決定に関して理論的保証を与えると共に同手法で取得した周波数応答関数行列に基づいてコア両側に接続される管路部モデルと合わせて発振可否、周波数、圧力振幅を推定する手法を開発した。
自由記述の分野	制御工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	熱音響システムに関する研究は応用物理学的なものがほとんどで、物理モデルの誤差を考慮した研究は少ない。本研究成果は、モデル化が困難な場合でもその周波数応答計測に基づいてシステム全体の発振予測を可能とするもので、熱音響システムの実用可能性を高める社会的意義がある。制御工学の応用において振動現象は通常抑制対象であり、熱音響システムや振動発電など共振の維持・促進への応用はほとんどない。定常発振制御系の安定性に理論的保証を与えることは、この点で制御工学分野の発展に貢献する学術的意義がある。