超音波システム研究所

超音波の新しい利用に関するブログです

シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法

2016-09-18 20:57:52 | 超音波システム研究所2011

シャノンのジャグリング定理を応用した超音波制御」方法

各種データの時系列変化の様子を解析・評価して、

時間で移動するボールのジャグリング状態に相当する

超音波伝搬現象の「サイクル」と、「影響範囲」を見つけます

この関係性からボールN個のジャグリング状態を設定して制御を行うと、

自然なシステムの状態に適した制御となり、効率の高い超音波システムとなります

<< 超音波のジャグリング制御 >>

制御できると超音波システムは  大変便利な道具(装置)になります

超音波照射による現象を 安定して効率よく利用するためには

超音波発振機や振動子以外の条件(注)に関する 検討や開発も必要です

注:水槽、洗浄液、装置の固定方法、治工具、液循環・・・

水槽や液循環・・・の影響も大きいのですが

現在使用中の超音波を効率用利用するための

単純ですが大きな改善が可能な

アイデアと方法を紹介します

( 具体例や実績は多数あります

20cc-1800リットルまで対応実績があります 

** 超音波システムの制御 **

この制御は簡単で、非常に効率が高いので是非利用してください

省エネルギーにもなります、広く普及させたいと考えています 特許申請は行いません

インターネットで公開し類似の特許が登録されないようにしています

詳細については「 超音波システム研究所 」にお問い合わせください

単純ですが、個別の要因(水槽、伝搬対象物、・・)により適切な設定が必要です

新しい超音波システムの制御

<< シャノンのジャグリング定理の応用 >>

注:JUGGLING THEOREM proposed by Claude E. Shannon

of the Massachusetts Institute of Technology

is schematically represented for the three-ball cascade.

( http://www2.bc.edu/~lewbel/jugweb/science-1.html より)

シャノンのジャグリング定理 

  ( F + D ) * H = ( V + D ) * N

F : ボールの滞空時間(Flight time)

D : 手中にある時間(Dwelling time)

H : 手の数(Hands)

V : 手が空っぽの時間(Vacant time)

N : ボールの数(Number of balls)

<< 応用 >>

F : 超音波の発振・出力時間

D : 循環ポンプの運転時間

H : 基本サイクル(キャビテーション・加速度のピークの発生する)

V : 脱気装置の運転時間

N : 超音波出力の異なる周波数の数

説明

各種データの時系列変化の様子を解析(応答特性・・・)して、

時間で移動するボールのジャグリング状態に相当する

サイクル影響範囲を見つけます

この関係性からボールN個のジャグリング状態を設定して制御を行うと、

自然なシステムの状態に適した制御となり、

効率の高い超音波システムとなります

F・D・Vの関係は時間の経過とともにトレードオフの関係になります、

そのために各種の運転として他の条件を停止させた状態で

運転する方法が必要になります

これまでにも、結果としては適切と思える状態が発生することがありましたが

数時間、数日、数ヶ月後には適切でなくなり、

再調整することがありました

このような経験の中から適切なモデルを検討していましたが、

ジャグリングモデルは大変良く適合するとともに、

高い効率と安定性を示しました

超音波の目的(キャビテーションの効果、加速度の効果、 等)に対して、

装置の運転時間の調整で対応(最適化)することが可能です

但し、一般的な時間を提示できないのはシステムの系として

水槽やポンプの構造による影響が大きいため、

そこに合わせる(音響特性を考慮した最適化の)必要があるためです

参考動画

http://youtu.be/z9U_zAqYbME  http://youtu.be/4qllXYFuqBM

http://youtu.be/OVWyXfQY2Uk  http://youtu.be/83dDoHXLu5Y

http://youtu.be/az0kxOEKVHE  http://youtu.be/WGXBGfy3W1w

http://youtu.be/h6YM0HD7W8o  http://youtu.be/lyjmlQLUP48

 

参考として、単純な応用例

300リットルの水槽で30リットル毎分の循環ポンプと脱気装置の場合

超音波1              ——

超音波2      ——               ——

脱気装置  —      —       —

循環ポンプ      —       —       — ....

超音波出力:2分 100-200ワット、 脱気装置 1分、 循環ポンプ 1分

ポイント

システムを「時間で移動するボールのジャグリング状態」として

捉えることが重要です

トレードオフの関係にあるパラメータを

適切にバランス運転することを可能にします

通信の理論を考えたシャノンが

ジャグリングの理論を考えた理由もそこにあるように思います

各種の運転・停止時間の設定により

キャビテーションと加速度の効果を 調整することが可能です

オリジナルの音圧測定解析装置:超音波テスターにより

応答特性の確認を行い、提案・実施しています

特に、複数の同じタイプの超音波振動子を

一つの水槽に入れて利用している場合

この制御を行うことで 洗浄・攪拌・改質・・・・の効果を大きく改善できます

現状の超音波装置の対策としては 最も効果的で実用的です

但し、装置の振動系の測定解析を行う必要があります

 装置の振動系の問題がある場合には 測定解析に時間がかかります

興味のある方はメールでお問い合わせください

詳細 ジャグリング制御

http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page036.html

<ダイナミック特性を利用した制御>

http://ultrasonic-labo.com/?p=1299

超音波伝搬状態の最適化技術

http://ultrasonic-labo.com/?p=1010

 

物の動きを読む数理(音圧・液温・Do濃度)

  http://ultrasonic-labo.com/?p=1074

インフォメーション  http://ultrasonic-labo.com/blog

 

ジャンル:
ビジネス実用
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