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2023 年度 実績報告書

動的失速流れの最適フィードバック制御に向けたクラスタ低次元モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ0183
配分区分基金
研究機関東北大学

研究代表者

岩崎 有登  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワードデータ駆動科学 / 低次元モデル / 固有直交分解 / 動的モード分解 / EMアルゴリズム / 線形動的システム / リザバーコンピューティング / 動的失速流れ
研究実績の概要

本研究では,動的失速流れの最適フィードバック制御に向けたクラスタ低次元モデルの開発を目的とする.その実現に向け,研究期間全体を通じて,ノイズを含むデータから複雑な流体現象を忠実に表現する少数の変数を抽出する技術と流れの状態の時間発展を高速かつ正確に予測する技術の開発を中心に取り組んだ.まず,令和3年度は,ノイズを含むデータから周期性に基づいて少数の時空間構造を抽出する動的モード分解のモード選択アルゴリズムを開発した.次に,令和3年度から令和4年度は,流れの状態の時間発展を非線形に予測するリザバーコンピューティング低次元モデルを開発した.その後,令和4年度から令和5年度は,ノイズの存在を仮定しながらデータ駆動的に線形のシステム同定,ノイズモデルの構築,原信号の推定を同時に行うEMアルゴリズムに基づく動的モード分解を開発した.最後に,令和5年度は,ノイズの影響を考慮した低次元化データを流れの状態を表現する変数として利用するEMアルゴリズムに基づく動的モード分解による低次元モデルを開発した.それらの成果を国内外の学会で報告し,論文としてまとめた.加えて,令和5年度は,動的失速流れにおける低次元化データの性質の調査や隠れマルコフモデルに基づくクラスタ低次元モデルの開発を行い,動的失速流れにおけるクラスタ低次元モデルの検討を行った.まとめると,目的の実現に向け,令和3年度から令和5年度にかけて複雑な流体現象のデータ駆動型低次元モデリング手法の研究開発を行った.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Improved estimation of yaw angle and surface pressure distribution of Ahmed model with optimized sparse sensors by Bayesian framework based on pressure-sensitive paint data2024

    • 著者名/発表者名
      Inoba Ryoma、Uchida Kazuki、Iwasaki Yuto、Yamada Keigo、Jebli Ayoub、Nagata Takayuki、Ozawa Yuta、Nonomura Taku
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 156 ページ: -

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2024.111210

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reservoir computing reduced-order model based on particle image velocimetry data of post-stall flow2023

    • 著者名/発表者名
      Iwasaki Yuto、Nagata Takayuki、Sasaki Yasuo、Nakai Kumi、Inubushi Masanobu、Nonomura Taku
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1063/5.0150947

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] EMアルゴリズムに基づく動的モード分解による大規模データから低次元システムの同定2023

    • 著者名/発表者名
      岩崎有登, 佐々木康雄, 永田貴之, 金子紗弓, 野々村拓
    • 学会等名
      第66回自動制御連合講演会
  • [学会発表] EMアルゴリズムに基づく動的モード分解による円柱周り流れのシステム同定2023

    • 著者名/発表者名
      岩崎有登, 佐々木康雄, 永田貴之, 金子紗弓, 野々村拓
    • 学会等名
      第55回流体力学講演会/第41回航空宇宙数値シミュレーション技術シンポジウム
  • [学会発表] Extraction of feature structure by expectation-maximization algorithm-based dynamic mode decomposition from particle image velocimetry data of separated flow2023

    • 著者名/発表者名
      Yuto Iwasaki, Yasuo Sasaki, Takayuki Nagata, Sayumi Kaneko, Taku Nonomura
    • 学会等名
      10th International Symposium on Turbulence, Heat, and Mass Transfer
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of an error vectors removal method by gappy RPCA for high-resolution PIV measurement2023

    • 著者名/発表者名
      Sayumi Kaneko, Takayuki Nagata, Chihaya Abe, Yasuo Sasaki, Yuto Iwasaki, Taku Nonomura
    • 学会等名
      10th International Symposium on Turbulence, Heat, and Mass Transfer
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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