2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of synchronous power processing unit with Hall thruster
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26289324
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山本 直嗣 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 教授 (40380711)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ホールスラスタ / 協調電源 / ニューラルネットワーク / プラズマ振動 / プラズマ計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気推進の一つであるホールスラスタは、人工衛星の小型化および高機能化を強力に推進するため、NASAの小惑星捕獲計画のメインエンジン候補に挙げられるなど、各国で競って研究開発が進められている。ホールスラスタの克服すべき課題として、放電振動が挙げられる。そこで、本研究では、振動の抑制から振動との協調へと発想の転換を行い、本放電振動を許容しつつも制御可能な電源を開発し、放電振動の制御を目指した。
ホールスラスタの放電振動と協調可能な電源を開発するために、印加する電圧波形の依存性を昨年に引き続き調査した。昨年は三角波やサイン波など、波の形を変えて計測したが、本年度は形だけでなく、大きさや周波数、duty比などの依存性を、様々な波形を出力するために精密電力増幅器を用いて印加し、電流波形や推力にどのように影響を当たるのかを調査した。結果として、最低電圧や最高電圧および最低電圧の時間比および繰り返しは系の周波数に推力やエネルギー変換効率は依存することがわかり、特に周波数はホールスラスタの電離不安性に基づく振動の周波数よりも少し高い周波数で励起したときに最も効率がよくなる事が明らかになった。得られた成果を元にボルテラエンジンの回路定数の最適化を行った。
これと並行して、ニューラルネットワークを用いたインテリジェンス電源の向上に取り組んだ。教師データの再現だけではなく、未知データの予測に最適な中間層の層数・ニューロン数、活性化関数の検討を行った。様々な層数、ニューロン数、活性化関数の未知データの予測精度についての比較を行い、比較的少ないデータ（70件）程度で層数も3層と深くなくても、ある程度の確度でデータを予想することが出来ることが分かった。さらに、データの次元が増える時間変化を組み込み、畳み込みニューラルネットワークを用いて低次元化し未来予測できる自己学習型の開発を行った。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Hall thruster development for Japanese space propulsion programs2017
Author(s)
Yushi Hamada, Junhwi Bak, Rei Kawashima, Hiroyuki Koizumi, Kimiya Komurasaki, Naoji Yamamoto, Yusuke Egawa, Ikkoh Funaki, Shigeyasu Iihara, Shinatora Cho, Kenichi Kubota, Hiroki Watanabe, Kenji Fuchigami, Yosuke Tashiro, Yuya Takahata, Tetsuo Kakuma, Yusuke Furukubo, Hirokazu Tahara,
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Journal Title
Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Thrust Performance in a 5 kW Class Anode Layer Type Hall Thruster2016
Author(s)
Naoji Yamamoto, Kohei Takase, Yuya Hirano, Kimiya Komurasaki, Akira Kakami, Ryudo Tsukizaki, Satoshi Hosoda, Hitoshi Kuninaka, Shigeru Yokota,
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Journal Title
ransactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan
Volume: 14
Pages: Pb_183-Pb_187
DOI
Peer Reviewed
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