2016 Fiscal Year Research-status Report
波動誘導・遮断制御とエネルギトラッピング制御による安定的な無振動状態生成法
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16K06161
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| Research Institution | Seikei University |
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Principal Investigator |
岩本 宏之 成蹊大学, 理工学部, 准教授 (90404938)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 信雄 首都大学東京, システムデザイン研究科, 名誉教授 (70305423)
西郷 宗玄 東洋大学, 大学共同利用機関等の部局等, 客員研究員 (80357053)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 波動制御 / 波動誘導 / 柔軟構造物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，構造問題を振動モードではなく波動の観点から制御する試みに注目が集まっている．当該手法に，ある領域に流入する波動を遮断することで無振動状態の生成が可能である．一方で，非制御領域において新たな共振現象が発生してしまう．そこで，本研究課題においては，機械システム内を伝播する外乱波動を能動制御によって誘導し，トラッピングすることで，無振動領域の生成と非制御領域における新たな共振の回避を同時に達成する手法の確立を目的とする．今年度はハイブリッド波動フィルタベースの波動制御系の構築と簡素な波動誘導制御の確立をについて検討を行った．詳細は以下の通りである．
（１）ハイブリッド波動フィルタを基調とした波動制御
波動フィルタによって検出した波動振幅をフィードバック信号とする波動制御法を提案した．対象構造物は柔軟はりとし，伝達マトリクス法によって波動振動をモデリングした．使用した波動フィルタは2つのポイントセンサと2つのパッチ型スマートセンサから校正されるハイブリッドフィルタである．これは，ポイントセンサを4つ使用する従来手法に比較して，センサ領域を小さく出来る利点がある．数値解析の結果，提案手法によって，波動制御特有の制御効果が得られることを明らかにした．
（２）Direct velocity and displacement feedback（DVDFB）による波動吸収制御
波動誘導に必要な波動吸収制御について，動的補償器を使用せずに,定数フィードバックによって波動吸収を行うことを考えた．具体的には，波動振幅の二乗値を対象帯域において積分したものを評価関数とし，これを最小化するような定数ゲインを数値的に求めた．数値解析の結果，最適波動制御に準じる制御効果が得られることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は，本研究課題の主目的の一つである，エネルギトラッピング制御を実現するのに必要な，ハイブリッド波動フィルタベースの波動制御法を理論的に確立できた．また，波動誘導制御に必要となる波動吸収制御系は，当初，波動フィルタベースで考えていたが，系の簡素化を目指し，定数フィードバック制御系での実現を検討し，一定の制御効果が発現することを確認できた．以上のことから，おおむね順調に進展していると評価できるものと考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は，クラスタ制御による準波動吸収制御について検討する．平成28年度の結果として，定数フィードバックによる準波動制御法が提案できたが，その制御効果（制御帯域）を拡大するために，clustered velocity and displacement feedbackの導入を図る．当該制御系において2組のセンサ・アクチュエータを用いるとすると，設計できる定数フィードバックが4つになるため，さらなる性能向上が期待できる．さらに，複数部材からなる構造システムの波動論的モデリングも併せて検討する．
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