2017 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, 工業技術研究所, 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 / 波動遮断 / 連成系 |
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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Clustered Velocity and Displacement Feedback（C-VDFB）による準波動吸収制御法の検証と，複数部材からなる構造システムの理論モデルの構築を行った．詳細は以下の通りである．
（１）C-VDFBによる準波動吸収制御
C-VDFBは従来のDirect Velocity and Displacement Feedback(DVDFB)にクラスタ制御の概念を導入したもので，研究代表者によって提案されたものである．理想的な波動吸収性制御においては，ある点での並進変位と回転角を観測量とし，せん断力と曲げモーメントを操作量とすることに着目し，2組のセンサ・アクチュエータによってこれを近似的に実現することを考えた．その結果，構造物の境界条件によっては，2つの独立なDVDFBの場合よりも良好な制御効果が得られることを確認した．
（２）弦・平板連成系の理論モデリング
波動誘導・波動遮断制御は複数の部材からなる構造システムを対象とすることを想定している．そこで，大型宇宙構造物や弦楽器などにみられる，弦と平板が連成する構造システムを考え，その理論モデルを構築した．具体的には，平板と弦の運動方程式を個別に解き，その解を連成させる．その結果，システム行列が対称行列となることを示し，理論モード解析が可能であることを明らかにした．
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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準波動吸収制御について，クラスタ制御の概念を導入することによって，その性能を向上させることができた．また，本研究の最終形態である波動吸収（誘導）制御とエネルギトラッピング制御のハイブリッド手法を検証するのに必要となる構造システムとして，弦・平板連成系の理論モデリングに成功した．以上のことから，研究進捗としては，おおむねスムーズに進展していると評価できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，当該研究プロジェクトの最終段階として，エネルギトラッピング制御の提案を主目的とする．具体的には，波動フィルタをベースとする波動遮断制御系を対向させることで，構造物の局所領域に振動エネルギを封じ込める手法を確立する．なお，その対象構造物は平成29年度において理論モデリングを行った弦・平板連成系である．研究の進捗が予定よりも進んだ場合には，弦の回転振動まで考慮したモデルを構築し，当該連成系におけるエネルギトラッピング制御の有用性について検証する．
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| Causes of Carryover |
当初エクストラサクセスとして，弦・平板連成系の理論モデリングが完了した後に，当該構造システムの共試体を作成し，その正当性を実証する予定であった．しかし，当該構造システムの理論モデリングに思いのほか時間がかかったため，平成28年度中に実験実証に進めなかったことが原因である．今年度は各種制御法が確立した後に，当該構造システムを作成し，その制御効果を実証する．
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Research Products
(5 results)
