1998 Fiscal Year Annual Research Report
コンパクトハイブリッドスマートコンポジットの最適設計に関する研究
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09650113
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
福田 武人 大阪市立大学, 工学部, 教授 (40047155)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高輪 武志 摂南大学, 工学部, 教授 (60236370)
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| Keywords | 光ファイバセンサ / ピエゾセラミックス / ER流体 / スマートCFRP積層板 / 一体化 / 振動制御 / ハイブリッド効果 / ファジイコントローラ |
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| Research Abstract |
前年度には、まずセンサとして光ファイバ、アクチュエータとしてセラミックピエゾ素子に加えて、ER流体(Electrorheological fluids)を一体化し、アクティブ振動制御を目的としたスマートCFRP複合材料はりの設計と製作を行なった.続いて、振動制御にはいろいろな制御方法が用いられているが、今回取り扱うスマートCFRP複合材料はりシステムが複雑であるため、システム同定において有効なファジィ制御が制御手法として採用し、ファジィコントローラを設計した。
今年度は、前年度で設計したファジィコントローラを実際に稼働させ、制御効果を確認することを主たるテーマとした。すなわち、片持ち状に支持したCFRP複合材料はりの先端変位および速度を変数とするメンバーシップ関数を採用し、それら2変数単独またはそれらの組み合わせたメンバーシップ関数を用いてオンラインでアクチュエータへの入力電圧の計算を行ない、それらをER流体あるいはセラミックピエゾ素子へフィードバックできるファジィコントローラを製作した.
その結果、CFRP積層はりの振動制御実験を行い、コンピュータを用いたシミュレーションとを併用して以下のような知見を得た。
(1) 外力がランダム信号入力のような複雑な信号でもファジィ制御を用いれば制御が可能であることを示すことができた。
(2) ER流体およびピエゾセラミックスは立ち上がり時間に大きな差がある。このことはシステム同定にはあまりいい影響を与えない。そこで立ち上がり時間が同じようなアクチュエータを組み合わせる必要があることが分かった。
(3) 最適レギュレータを設計する際には、評価関数はER流体およびピエゾセラミックスアクチュエータの入力電圧に重み行列を与えて求める必要があるのでその設計を試みた。
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[Publications] 大島信生,松阪泰之,福田武人: "ER流体を可変ダンパとして内蔵したCFRP積層はりの振動応答" 日本機械学会論文集(C). 64,619. 760-766 (1998)
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[Publications] M.TANAKA,S.MOTOGI & T.FUKUDA: "Stiffness Change in SMA Embedded Composite Laminates" Proc.1st Asia-Australasia Conf.on Comp.Mat.635-1-635-4 (1998)
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[Publications] 蒋建業、元木信弥、福田武人: "GFRP積層板のオートクレープ成形における圧力条件と層間破壊じん性値との関係" 材料. 47,6. 606-611 (1998)
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[Publications] S.B.Choi,Y.K.Park and T.Fukuda: "A.proof-of-concept investigation on active vibration control of hybrid smart structures" MECHATRONICS. 8. 673-689 (1998)
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[Publications] T.Fukuda,T.Takawa and K.Nakashima: "Optimum Vibration Control of CFRP Sandwich Beam Using Electro-Rheological Fluids and Piezoceramic Actuators" Proc.of the 4th European Conference on Smart Materials and Structures. 99-106 (1998)
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[Publications] T.Fukuda: "In Situ Cure Monitoring of Composite Materials in Autoclave Molding" Proc.of the 2nd Japan-France Seminar on Intelligent Materials and. 81-84 (1998)
