Basic development of self-powering active dynamic absorber based on parametric resonance

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04950
• Research Institution: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• Principal Investigator: 谷口 智之 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20782460)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤本 修平 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (80586686) ; 市川 泰久 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (20586680)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: オートパラメトリック励振 / 振動制御 / 安定判別 / 自励振動

Outline of Annual Research Achievements

船内振動に対する国際規格の改正や騒音規制の導入など効果的な振動・騒音の低減が求められているが，事前の高精度な振動予測は難しいことが多く，建造後に対策可能な装置が望まれる．一方で振動抑制法として自励振動の活用が注目されている．自励振動とは周囲のエネルギーを振動エネルギーに変換し，発生・成長する振動であり，自励振動を用いた装置が制振対象の代わりに振動することによって，効率的に振動を低減化させる．この性質は振動発電としても用いられる．しかしながら，制振効果が表れる周波数範囲が狭く，ロバスト性には課題が残る．また，動吸振器を制御することで低減効果のある周波数範囲を広げるアクティブ型動吸振器があるが，外部電源が必要となるなど運用コストの負担が増加する．そこで，本研究では，自励振動による抑制効果と振動発電のそれぞれの特長を活かして，振動発電を電源としたアクティブ制御を導入することにより，広範囲かつ効果的に制振を行う自己給電型制振装置の開発を目的とする．当該年度は研究計画上の②制御方法の検討と③実験装置製作について実施した．前年度のオートパラメトリック励振系としてもモデルを用いて，制御入力が系の不安定領域に及ぼす影響について検討し，不安定領域が広がるような制御入力について検討した．さらに，上下加振装置に対する実験装置の設計を行った．具体的にはラズベリーパイを用いた制御用振り子と倒立振り子の主系で構成される．今後，実験と解析の両面から最終年度に向けて研究を進める予定である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画では②制御方法の検討と③実験装置の製作を実施する予定であった．②制御方法の検討の実施については，前年度の状態フィードバックの構築から不安定領域を拡大させるパラメータを最適化手法に基づいて求めた．③実験装置の製作は，設計がおおよそ完了したため，装置の製作を外注し，今年度実験を行う．以上より，本研究課題はほぼ計画通りに進んでいる．

Strategy for Future Research Activity

R04年度は③実験的検討を実施する．具体的にはRaspberry Piを用いた制御装置を構築し，現実的に設定できるゲインの検討や実験結果と解析結果の比較等を実施する．

Causes of Carryover

実験装置の製作をR3年度中に外注できなかったため次年度使用額が生じている．ただし，今年度初めの発注準備が整っているため，計画上問題は生じない．