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

基于稳态振荡控制的热声系统模拟器的研制

基本信息

批准号：
21K04105
负责人：
小林泰秀
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

熱音響システム・シミュレータの目的に曖昧な点があることが分かったため（後述する目的iとii）、これを整理すると共に前年度に引き続いてソフトウェア開発を主に進めた。実施計画の項目毎に以下の通りである：1-1.共振掃引型周波数応答計測系(開ループ型)の補償器構成手法の開発：投稿中の論文について、共振周波数においてPIゲインを調整すればその他の周波数でも定常発振制御系が安定となるという経験則に理論的根拠を与える内容に修正し採択された。2-1.管路長可変音響計測系の改善：③水面を測定管路長の端面とできることを実験的に確認した（定在波型熱音響エンジンの端面を水面で置き換えたシステムが同程度の周波数で発振した）。2-2.熱音響コアの改善：高温側熱交換器のヒータを電圧制御型とすることで圧力変動が低減される効果は限定的であることが分かったため、低温側熱交換器の温度による効果を検討した。3-2.熱音響システム・シミュレータの開発：発振周波数も含めたシステムの挙動を再現（シミュレート）するために、高温側管路部をコア部に含めた一入出力系について、閉ループ系の周波数応答を管路部のそれに近付けるようにロバスト制御（H∞制御）系設計に基づいて補償器設計を行い、無限長管路及び一端が閉端の有限長管路の模擬管路長に応じて熱音響コアと組み合わせたシステムが実際の発振可否（無限長管路は発振しない）と発振周波数を概ね再現することを実験的に示した。この他、定常発振制御が従来法（内部モデルに基づく目標値追従制御）よりも長いむだ時間を許容する利点があること、極値探索制御に基づいて熱音響コアの周波数応答計測における進行波音場の能動制御が可能であること、共振周波数を振動源の加振周波数に追従できることを理論的・実験的に明らかにし、第65回自動制御連合講演会において研究発表を行った。

正如人们发现在热声系统模拟器（目的I和II）目的中有模棱两可的观点，我们已经概述了这些，并主要在上一年之后进行了软件开发。以下是实施计划中的每个项目：1-1。共振类型频率响应测量系统的补偿器配置方法的开发（开环类型）：当前要提交的文章已进行了修订和采用，以提供经验法则的理由，即在谐振频率下调整PI的增益将使稳定的振荡控制系统在其他频率下稳定。 2-1。可变长度长度测量系统的改进：③我们通过实验证实，水面可以用作测量管长度的末端表面（该系统的末端表面在该系统中替换了站立波热声发动机的末端表面，被以相似频率振荡的水表面替换）。 2-2。热声核的改善：发现在高温热交换器中使用电压控制的热交换器减少压力波动的影响受到限制，因此检查了低温热交换器温度的影响。 3-2。热声系统模拟器的开发：为了复制（模拟）系统的行为，包括振荡频率，我们进行了实验表明，对于具有高温侧向管道部分的单个输入/输出系统，核心中的高温侧向管部部分是基于稳固的控制（H∞控制）的频率响应的频率响应的频率响应，该系统是封闭的频率响应，该系统是封闭的。热声芯与无限的长线结合使用，一端的有限长线的模拟导管长度通常在实际振荡（无限长线不振荡）和振荡频率中再现。 In addition, theoretical and experimental clarification revealed that steady-state oscillation control has the advantage of allowing longer delays than conventional methods (target value tracking control based on internal models), that it is possible to actively control the traveling wave sound field in frequency response measurement of thermoacoustic cores based on extreme value search control, and that the resonance frequency can be tracked with the excitation frequency of the vibration source, and that the research was presented at the 65th自动控制工会讲座。