スマートストラクチャの損傷診断適応型ハイブリッド制御

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760188
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 高木 清志 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 研究員 (10357345)
• Keywords: スマート構造 / 振動制御 / 損傷推定 / ロバスト制御

Research Abstract

振動情報を用いた損傷診断は,振動制御がなされている状態では,推定が難しい.本研究では,片持ちはりを対象として,振動制御がなされた状態で,クラックの位置と深さを推定する一手法を示し,さらには,クラックによる固有振動数の変化やモード形状の変化に即座に対応する制御を行った
まず,クラックとその開閉を考慮した片持ちはりの有限要素モデルと,低次元化モデルからLFT(線形分数変換)表現を求め,ゲインスケジュールド制御系を設計した.さらにクラックが閉じている状態では,クラックが生じていないものと考え,それを考慮しない固定制御系を設計した.そして,有限要素モデルから,クラックの位置,深さと固有振動数の関係を求め,クラック推定実験を行った.実験装置は,はりにき裂を加工し,はりの根元に圧電素子とひずみゲージセンサを配置した.放電加工によりクラック位置,深さが異なるはりを数種類用意した.そして,はりを加振した応答から固有周波数を求め,クラックの位置,深さを推定した結果,位置がはり根元に近い場合は特に精度の高い推定が行うことが出来ることを示した.
そして,推定されたクラックのパラメータを用いてゲインスケジュールド制御系のスケジューリングを行った.さらに,クラックの開閉状態によってゲインスケジュールド制御系と固定制御系を切り替える制御系のシミュレーションを行った.制御系の有効性を検証するための第一段階として,まずクラックの開閉状態を正確に把握して制御系を切り替えるために,高速度カメラによる画像処理システムの構築を行った.また,音響によるクラック状態の判別を試みた.