1997 Fiscal Year Annual Research Report
PWM制御マイクロERバルブとそのマイクロアクチュエータへの応用
| Project/Area Number |
09650262
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Research Institution | Yamagata University |
|---|
Principal Investigator |
中野 政身 山形大学, 工学部, 教授 (40147947)
|
|---|
| Keywords | 分散系ER流体 / マイクロERバルブ / PWM制御 / 流動特性 / 流量特性 / マイクロアクチュエータ / PID制御 / 位置サーボ特性 |
|---|
| Research Abstract |
ER流体は、電場の印加によって粘性を数ミリ秒のオーダーで可逆的に変化できる機能性流体であり、その特徴によりER流体を作動流体とする流体回路では、全く可動部を持たない電極部だけからなるERバルブを用いて流量や圧力を制御することが可能となる。すでに、粒子分散系ER流体を用いたERバルブのPWM波電圧による流量制御を提案し、Duty比によって全閉状態から全開状態まで連続的に流量を制御できることを示している。本研究では、PWM制御されたマイクロERバルブを用いて駆動されるER流体マイクロアクチュエータによる高精度サーボ系の構築を目的に、まず0.5mmから0.1mmまでの電極間隔をもつ二枚のガラス電極からなる基本的なマイクロERバルブを対象に、PWM制御時の平行電極間の流動特性の分散粒子径による変化をマイクロスコープシステムを用いて観察,記録し、分散粒子による電極間での流れの閉塞などの特異な現象と分散粒子径やPWM制御パラメータとの関係を明らかにして、分散系ER流体のマイクロ流動特性を明確にした。また、PWM波の振幅、キャリア周波数、Duty比、さらにはERバルブ間の差圧などを変化して、マイクロERバルブのPWM波による流量制御特性を実験的に明らかにし、マイクロERバルブの設計と制御法に対する指針を提示した。さらに、2つのマイクロERバルブから成る3ポートのERバルブで駆動される小型のベローズアクチュエータを試作し、2つのERバルブをPWM制御するときのその制御方法と制御特性について実験的に検討するとともに、PID制御の位置フィードバックサーボ系を構成しその制御特性を明らかにしている。
|
-
[Publications] M.Nakano: "PWM flow rate control of ER valve and its application to ER actuator control." Abstracts of International Conference on ER Fluids,MR Suspensions and their Applications. 55-56 (1997)
-
[Publications] M.Nakano: "Miniature bellows ER actuator driven by PWM controlled ER valves." Proceedings of the Japan-France Seminar on Intelligent Materials and Structures. 99-103 (1997)
-
[Publications] 中野政身: "ER流体駆動アクチュエータのPWM制御" 日本機械学会第74期通常総会講演論文集. No.97-1 (IV). 340-341 (1997)
-
[Publications] 中野政身: "粒子分散系ER流体の二次元流路内定常流のPIV法による流速分布計測" 日本レオロジー学会第45回レオロジー討論会講演要旨集. 83-84 (1997)
-
[Publications] 中野政身: "PWM制御ERバルブによって駆動される小型ベローズアクチュエータのサーボ特性" 日本機械学会ロボ・メカ講演会98講演論文集. (発表予定). (1998)
-
[Publications] K.Koyama & M.Nakano: "Abstracts of International Conference on ER Fluids,MR Suspensions and their Applications" Organizing Committee of Yamagata University, 276 (1997)
