液体搬送タンクの液面振動におけるアクティブ制振制御と形状最適化による制振制御

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08750270
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 濱口 雅史 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (30273329)
• Keywords: スロッシング / アクティブ制御 / タンク形状設計 / 振子型簡易モデル / 境界要素法 / 黄金分割探索法 / H∞制御

Research Abstract

1.アクティブ制振制御
(1)曲線軌道上を走行する円筒タンク内で支配的となる(1,1)モードスロッシングの液面挙動を球面振子を用いた簡易モデルで表現し,一方向のみにタンクが回転する場合の液面挙動をも単振子によりモデル化することができた.
(2)直線軌道における搬送において,タンク回転アクチュエータを用いたアクティブ制御を行い,ロバスト制御系であるH∞制御系によりスロッシングを制振した良好な搬送制御結果を得た.
2.タンク形状最適化による制振制御
(1)直線搬送,2次元矩形タンクを対象として,その液面挙動(スロッシング)を境界要素法により解析したモデルを,タンク壁に傾きを持つ2次元タンクが解析できるモデルへ拡張した.これにより種々の2次元タンク形状における液面の時間応答を得ることができた.
(2)加速,等速,減速区間を持つ台形速度カーブで液体タンクを搬送することを考えてタンクの最適形状を設計した.タンク形状の最適設計変数としてタンク側面および底部の壁面傾斜角を考えて,タンク内液体体積とスロッシング固有振動数を考慮した評価関数を最小とする最適形状を一次元探索法の一つである黄金分割探索法を用いて決定した.
3.今後の研究の展開
(1)2軸のタンク回転アクチュエータを持つ曲線軌道の搬送制御系を構築する.
(2)3次元および,より複雑なタンク形状を対象とした最適タンク形状設計を行う.

Research Products

• [Publications] 浜口 雅史: "曲線軌道における円筒容器内液体搬送のモデリングと制御" 日本機械学会論文集C編. 62巻601号. 3492-3499 (1996)
• [Publications] Kazuhiko TERASHIMA: "Modeling and Input Shoping Control of Liquid Vibration for an Automatic Pouring System" Proceedings of the 35th Conference on Decision and Control. 4844-4850 (1996)
• [Publications] Ken'ichi YANO: "Advanced Control of Liquid Container Transfer Considering the Suppression of Liquid Vibration" Proceedings of the 4th Symposium on Advances in Control Education. (1997)