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2011 Fiscal Year Annual Research Report

セルフパワード・ユビキタス制振の高度実現化に向けた研究

Research Project

Project/Area Number 23686125
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

槙原 幹十朗  東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60392817)

Keywords環境技術 / 航空宇宙工学 / 環境対応 / 宇宙インフラ / 知能機械
Research Abstract

1)前年度までの予備実験の実験結果の解析を行った.現在の回路と実験系で予備実証が済んだ検証実験の結果を纏め,多角的に考察した.この考察を基に,エネルギ損失を小さくしエネルギ回生効率を上げる新規アイデアを考案した.考案したアイデアを実際に作成し,実装することが出来た.
2)第一振動実験系を製作した.2自由度のバネ・マスよりなる第一振動実験系の構造体を製作した.数値計算を援用して,多彩な実験が出来る構造体を目指した.圧電アクチュエータを組み込むことで実験系の構造体が完成した.
3)実験系の運動方程式の同定・非線形性補償に関する研究を行った.各種特性実験を行い,実験系の構造特性と電気特性を把握した.その構造特性と電気特性を基に,運動方程式を圧電アクチュエータ・センサーの電荷・電圧をも含めた数式形で同定・導出した.制御器と推定器の定式化の基礎となる式であるから,丁寧に複数回導いたので,信頼性のある定式化が導出できた.
4)セルフパワード制振システムの設計を行った.予備実験の解析結果と構造特性を踏まえ,セルフパワード・エネルギフローを実現する電気・電子素子回路を含めたセルフパワード制振システムを設計した.
5)上記設計に基づいてセルフパワード制振の全体システムを製作した.制作したシステムを使って,実際に期待した通りに動作するのかを確認した.定量的には微小違いがあるものの,定性的には期待通りの動作が確認できた.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

震災の影響がありながらも,当初の予定通りに,研究が目標に向かって着々と進んでいるから.特に,実験系が完成したことは大きな進歩と言える.更に,電気回路の改良などにも精力的に取り組んだことも大きい.

Strategy for Future Research Activity

今後も当初の計画通りに研究を推進していく.多様な実験が出来る構造体を目指して制作した実験系を使って,様々な動作確認を行っていく.引き続き,実際に期待した通りに機能するのか限界まで確認する.更に,定量的には微小な違いの解明に取り組んでいく.

  • Research Products

    (15 results)

All 2012 2011

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Electrically-Induced Actuation for Open-Loop Control to Cancel Self-Excitation Vibration2012

    • Author(s)
      Makihara, K., and Ecker, H.
    • Journal Title

      International Journal of Smart Structures and Systems

      Volume: 9 Pages: 189-206

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Portable Power Scavenging from Structural Vibrations using Autonomous Self-Powered Device2012

    • Author(s)
      Makihara, K., Takeuchi, S., Shimose, S., and Onoda, J.
    • Journal Title

      Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan

      Volume: 10 Pages: 13-18

    • DOI

      10.2322/tastj.10.Pc_13

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 完全セルフパワード・デジタル振動制御システムの開発2012

    • Author(s)
      槙原幹十朗, 竹内伸介, 下瀬滋, 小野田淳次郎
    • Journal Title

      日本機械学会論文集C編

      Volume: 78 Pages: 1440-1450

    • DOI

      10.1299/kikaic.78.1440

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reliable and Evolvable Vibration Suppression by Self-Powered Digital Vibration Control2012

    • Author(s)
      Takeuchi, S., Makihara, K., Onoda, J.
    • Journal Title

      Transactions of ASME, Journal of Vibration and Acoustics

      Volume: 134 Pages: No.024502

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparison of Analog and Digital Self-Powered Systems in Multimodal Vibration Suppression2012

    • Author(s)
      Shimose, S., Makihara, K., Onoda, J.
    • Journal Title

      Smart Materials Research

      Volume: 2012 Pages: No.287128

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 超高速翼フラッタを用いた圧電スッチングによる環境発電機構2012

    • Author(s)
      槙原幹十朗, 下瀬滋, 小野田淳次郎
    • Journal Title

      日本風工学会論文集

      Volume: (未定)(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Supersonic Flutter Utilization for Effective Energy Harvesting Based on Piezoelectric Switching Control2012

    • Author(s)
      Makihara, K., Shimose, S.
    • Journal Title

      Smart Materials Research

      Volume: (未定)(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Innovative Digital Self-Powered Autonomous System for Multimodal Vibration Suppression2012

    • Author(s)
      Makihara, K., Takeuchi, S., Shimose, S., Onoda, J.
    • Journal Title

      AIAA Journal

      Volume: (未定)(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Assessment of Electrical Influence of Multiple Piezoelectric Transducers' Connection Actual Satellite Vibration Suppression Actual Satellite Vibration Suppression2011

    • Author(s)
      Shimose, S., Makihara, K., Onoda, J.
    • Journal Title

      Smart Materials Research

      Volume: 2011 Pages: No.686289

    • DOI

      10.1155/2011/686289

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Self-Charging and Self-Directive Vibration Control Unit with Digital Microprocessor2011

    • Author(s)
      Makihara K., Takeuchi, S., Shimose, S., Onoda J
    • Organizer
      14th Asia Pacific Vibration Conference
    • Place of Presentation
      香港,中国
    • Year and Date
      2011-12-07
  • [Presentation] Control of Multi Modal Structural Vibration Using Digital Self-Powered Device2011

    • Author(s)
      Shimose, S., Makihara K., Onoda J., Takeuchi, S.
    • Organizer
      62nd International Aeronautical Congress
    • Place of Presentation
      ケープタウン,南アフリカ
    • Year and Date
      2011-10-05
  • [Presentation] 完全セルフパワード・デジタル振動制御システムの開発2011

    • Author(s)
      槙原幹十朗, 下瀬滋, 竹内伸介, 小野田淳次郎
    • Organizer
      Dynamics and Design Conference 2011
    • Place of Presentation
      高知
    • Year and Date
      2011-09-05
  • [Presentation] エネルギハーベスティングにおけるインピーダンスマッチング手法による回収エネルギの比較2011

    • Author(s)
      平井秀和, 福永久雄, 槙原幹十朗
    • Organizer
      第53回構造強度に関する講演会
    • Place of Presentation
      秋田
    • Year and Date
      2011-07-29
  • [Presentation] CFRP積層平板を対象としたセミアクティブ複数モード制振の制御手法による制振効果とロバスト性の検証2011

    • Author(s)
      黒石千香子, 福永久雄, 槙原幹十朗
    • Organizer
      第53回構造強度に関する講演会
    • Place of Presentation
      秋田
    • Year and Date
      2011-07-28
  • [Presentation] Autonomous Power Scavenging from Structural Vibration using Self-Powered Device2011

    • Author(s)
      Makihara K., Takeuchi, S., Shimose, S., Onoda J
    • Organizer
      24th International Symposium on Space Technology and Science
    • Place of Presentation
      沖縄
    • Year and Date
      2011-06-10

URL: 

Published: 2013-06-26  

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