複合材構造物のインテリジェント振動制御に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650257
• Research Institution: Setsunan University
• Principal Investigator: 高輪 武志 摂南大学, 工学部, 教授 (60236370)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福田 武人 大阪市立大学, 工学部, 教授 (40047155)
• Keywords: ピエゾセラミックス / ER流体 / 複合材構造物 / 振動制御 / ファジィモデル / アクチュエータ / ニューラルネットワーク / インテリジェント制御

Research Abstract

オートクレーブを用いて、センサとしての光ファイバ、アクチュエータとしてのセラミックピエゾ素子を埋め込んだCFRP積層板を製作し、その間にER流体を封入したハイブリッドスマートCFRP複合材はりの製作を行った。この複合材はりを片持ち状に支持してはり先端の振動を効率良く制御する方法について検討した。
まず、複合材はりの運動方程式を2次系と仮定して、ハイブリッドスマート複合材を制御対象とした場合の入出力関係を表す離散系方程式の骨格を作成した。
次いでアクチュエータの強い非線形性を考慮して、ファジィ推論とニューラルネットワークの学習機能とを融合した方法によりこの方程式を後件部に持つようなファジィモデルを作成した。この際M系列データという擬似不規則2値信号を入力した実験を行うことによってファジィモデルのパラメータを決定した。
さらに、そのファジィモデルの各ルールごとに現代制御理論を用いて適正な制御入力を求めそれらを並列分散補償の考えに基づいて統合したファジィコントローラを設計・製作した。このコントローラの安定性を確認したあと振動制御実験およびシミュレーションにより以下のような知見を得た。
(1)上記コントローラの使用により複合材はりの振動制御が可能であることが確認できた。
(2)ER流体、ピエゾセラミック素子をそれぞれアクチュエータとして単独で用いるより併用した方が効率よく振動を制御できることがわかった。

Research Products

• [Publications] T.Takawa: "Fuzzy Control of Vibration of a Smart CFRP Laminated Beam"Smart Materials and Structures. 9・2(in press). (2000)
• [Publications] T.Fukuda: "Optimum Vibration Control of CFRP Sandwich Beam Using Electro-Rheological Fluids and Piezoceramic Actuators"Smart Materials and Structures. 9・2(in press). (2000)
• [Publications] T.Takawa: "Fuzzy Control of Vibration of a Smart CFRP Laminated Beam"Proceedings of 12th International Conference on Composite Materials. CD-ROM. (1999)
• [Publications] T.Fukuda: "Application of ER Fluid to Gyro Stabilizer"Abstracts of the 7th International Conference on ER Fluids and MR. 27 (1999)
• [Publications] T.Fukuda: "In Situ Strain Measuring and Cure Monitoring of Composite Materials in Autoclave Molding"Proceedings of the 2nd Workshop on Structural Health Monitoring. 247-256 (1999)
• [Publications] 谷順二編、福田武人: "インテリジェント材料・流体システム"コロナ社. 201 (2000)