超音波技術＜音響流制御＞ ＮＯ．３８

新しい超音波システムの制御 （ジャグリング制御）


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） ＜注＞

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（注１）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

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


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