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ホーム融液内対流のモデル予測制御
SDGsの分類
研究テーマ
ものづくり・製造技術
学科の分類
工学部機械工学科

融液内対流のモデル予測制御

工学部

機械工学科

システムデザイン研究室

橋本智昭 准教授

制御工学流体制御モデル予測制御

融液内対流を制御する手法としては,るつぼの回転速度の調整,るつぼ側面の温度調整,磁場の印加などが制御入力の候補として考えられる.融液の対流現象を表現するための基礎方程式として,融液を非圧縮性流体と仮定すると,質量保存則から導かれる連続の式,運動量保存則から導かれるNavier-Stokes方程式,温度の拡散現象を表すエネルギー式,濃度の拡散現象を表す物質拡散方程式が挙げられる.これらの基礎方程式で記述される熱流体システムに対して,モデル予測制御系設計法が確立されている.

最適フィードバック制御問題の高速数値解法

モデル予測制御とは,有限評価区間の最適制御問題を時間が進むごとに評価区間を移動させながら継続的にその最適化問題を解くことによって,最適フィードバック制御を実現する手法である.常微分方程式で記述されるシステムに対するモデル予測制御問題の数値解法として,既に高速アルゴリズムが開発されているが,熱流体システムのように偏微分方程式で記述されるシステムに対するモデル予測制御問題の解法は,近年,本研究室によって研究開発が進められている.本制御手法では,従来のモデル予測制御手法(Fig. 1参照)を時空間非線形ダイナミクスに適用できるように拡張されており(Fig. 2参照),その手法を半導体バルク単結晶の成長プロセスにおける濃度分布一様化に向けた最適フィードバック制御系設計に応用することが可能である.

Fig. 1
Fig. 2

研究シーズのポイント

バルク単結晶成長プロセスにおける炉内の対流抑制手法として,従来は,試行錯誤的な試験と経験則に基づいて炉内温度などの操作条件を決定していた.このような手法はある特定のプロセスに対しては有効に働くが,環境が変化するプロセスでは操作条件を修正するため,再度試行錯誤的な試験を要するため非効率である.本研究では,最適制御理論を用いて効率的にかつ系統的にプロセスの操作条件を決定する手法を考案している.

論文

「Receding Horizon Control for Spatiotemporal Dynamic Systems」(2016)HashimotoTomoaki『Mechanical Engineering Journal』3p.ID. 15-00345.

研究者INFO: 工学部 機械工学科 システムデザイン研究室 橋本智昭 准教授

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羽賀 俊雄

鋳造鍛造によるリサイクルAl-Mg合金の機械的性質の改善

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川原 幸一

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門内 晶彦

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物質を形作る最小構成要素であるクォークやグルーオンなどの素粒子は、通常は原子核中の陽子や中性子などのハドロンと呼ばれる粒子内部に閉じ込められています。一方約2兆度以上の超高温になるとクォークグルーオンプラズマ(QGP)と呼ばれる素粒子のプラズマ状態になると考えられています。QGPはビッグバン直後の初期宇宙を満たしていたとされますが、高エネルギー原子核衝突による実験的な生成が可能です。モデル構築、解析計算、数値シミュレーションなどを通じてQGPの物理を理論的に研究しています。

橋本 渉

容易に構築できる球面ディスプレイ環境

球面型没入ディスプレイ環境構築をサポートするシミュレータを開発した.球面ディスプレイを作る際には,ドームスクリーンへの特殊な歪み補正を考慮した投影系の光学設計を行う必要がある.しかし,実際に製作される光学系はシミュレーション通りの精度が保証されるわけではない.使用する際に改めて光学系の微調整が必要となる.本研究では,投影系の光学設計と同時に,光学系の微調整や歪み補正が実行可能な投影シミュレータを開発している.

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鎌倉 快之

トモグラフィー画像の3次元可視化プログラムの作成

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吉村 勉

高速通信用発振器の相互干渉解析と自動補正に関する研究

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芦高 恵美子

神経障害性疼痛のメカニズム解明と治療薬開発

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木村 優介

ウォーカビリティの概念に基づく歩行空間の分析

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河合 紀彦

VRのための360度全方位画像・映像からの撮影者や動物体の消去

手に持って簡単に撮影できる全方位カメラ(360度カメラ)が普及し、気軽に360度全方位画像・映像を取得できるようになってきました。このような画像や映像は、Googleストリートビューや不動産サイトでの物件内覧といったVRシステムに利用され、ユーザが好きな方向を見回すことができます。しかし、全方位カメラによる撮影では、その撮影者や周辺の動物体も画像・映像中に映り込んでしまうことが多く、そのままの画像をVR用途で使うことはできません。そこで本シーズでは、複数の画像を合成することで撮影者や動物体を全方位画像から消去します。

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