2011 Fiscal Year Research-status Report
小型船舶による救急患者搬送用防振架台の省エネルギ・省スペース化
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23710210
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| Research Institution | Nagaoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
外山 茂浩 長岡工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (60342507)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 自然災害 / 被害対策 / 離島 / 小型船舶 / 救急活動 / 搬送 / 防振架台 |
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| Research Abstract |
省スペース・省エネルギ化を図るために、受動型制振装置である動吸振器、メカニカルスナッバの２種類の実現可能性をまず検討した．動吸振器による振動伝達特性を数値計算によって検討した結果、標準的な質量比0.1では予め設定した伝達特性に関する仕様を大きく超えてしまうことが分かった．その仕様を満足するには質量比が23程度必要となることから、動吸振器単体では現実的な導入が困難であることが分かった．一方、ばね上質量を見かけ上増加させるメカニカルスナッバの導入について検討した。設計パラメータであるフライホイールの慣性モーメントを種々変更し数値計算を行った結果、固有振動数の低下と高周波数帯域におけるゲインの増加がトレードオフの関係となり、仕様を満足できないことが分かった。 その解決策として、動吸振器、メカニカルスナッバそれぞれとアクチュエータ外力による能動制御を組み合わせた２種類のハイブリッド型について検討した。動吸振器を組み入れたハイブリッド型の場合、能動型のみで構成した場合よりも，アクチュエータ外力を約38%程度に抑えられることが分かった。一方、メカニカルスナッバを組み入れた型の場合、能動型のみで構成した場合よりも、アクチュエータ外力を26.4％程度に抑えられることが分かった。したがって、メカニカルスナッバを組み入れたハイブリッド型の方が、小型船舶用防振架台に相応しいことが分かった。 さらに上記の検討と並行して、省エネルギ効果の高い準能動型防振架台のスライディングモード制御による振動抑制アルゴリズムについても検討した。スライディングモード制御では一般にチャタリング現象が高周波数帯域の制御性能を劣化させる恐れがある。そこで、記述関数法によってチャタリングの影響を低減させる制御アルゴリズムを提案した。
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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
省エネルギ・省スペース化を図るために、２種類の受動型制振装置（動吸振器、メカニカルスナッバ）とアクチュエータ外力による能動制御をそれぞれ組み合わせたハイブリッド型防振架台の導入可能性を十分検討できたこと、また準能動型防振架台に対する制御アルゴリズムを提案できたことから、研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
23年度に予定していた３自由度垂直型加振機の仕様決定、設計がやや遅れているが、当初の計画通り24年度後半に予定している加振実験に間に合わせるために、引き続き設計・製作のペースを向上させる。そのために、長岡高専技術協力会に参加する長岡市近辺の企業に加振機の製作協力を依頼しアドバイスを頂く予定である。 研究方針、研究手法については、研究代表者も委員の一人として活動している「運動と振動の制御に関する人間中心設計」研究分科会委員（日本機械学会P-SCD375研究分科会）などに参加し、関連研究者と意見交換を行いながら常に検討を続ける予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
23年度に予定していた３自由度垂直型加振機の仕様決定、設計がやや遅れている。その結果として、23年度中の加振機構成部品の購入費902,475円が執行できなかった。24年度の早期に設計を完了させ、24年度に配分いただく研究費と合わせて必要な加振機構成部品全てを購入予定である。 24年度後半に予定している加振実験に間に合うよう設計・製作のペースを向上させるために、３自由度を１自由度にするなどして機構の簡素化を図るなどの工夫を施すとともに、研究代表者が所属する長岡高専の技術協力会と情報交換を重ね、当初の計画通り24年度前半までに加振機を完成させる予定である。
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Research Products
(2 results)
