| 研究課題/領域番号 |
15360118
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械力学・制御
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
高木 敏行 (2004) 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)
谷 順二 (2003) 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192)
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| 研究分担者 |
裘 進浩 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (60241585)
張 文豊 東北大学, 流体科学研究所, 助手
高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
14,700千円 (直接経費: 14,700千円)
2004年度: 5,200千円 (直接経費: 5,200千円)
2003年度: 9,500千円 (直接経費: 9,500千円)
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| キーワード | 圧電センサ / 圧電アクチュエータ / セルフセンシング / 多機能 / スマートボード |
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| 研究概要 |
本研究課題において、下記の研究成果が得られた。
圧電素子を貼り付けた四辺固定のアルミニュームボードのモード解析を行い、圧電素子をセルフセンシングアクチュエータとして利用するときの振動系の状態方程式を求めた。その状態方程式に基づき、H_∞及びμ制御理論を用いてコントローラを設計し、セルフセンシングアクチュエータによるボードの振動制御のシミュレーションを行った。その結果、1次モードに対して、15デシベルの制御効果が得られた。
次に、セルフセンシングアクチュエータとLMSアルゴリズムに基づいた適応制御を組み合わせることによって、振動系の状態方程式を求めることなく、振動を抑制できる制御システムを構築した。このようなシステムを用いることによって、システムのパラメータが変動しても、常に最適な制御状態を維持できる。また、1次モードだけではなく、1200Hzまでのすべてのモードを抑制することができた。
更に、圧電素子を埋め込んだ複合材料のスマートボードを作製し、圧電素子をセルフセンシングアクチュエータとして利用し、LMSアルゴリズムに基づいた適応制御と組み合わせて遮音制御を行った。圧電素子が同時にセンサとして利用されるため、開発したシステムでは、従来の遮音制御システムに使われるマイクロフォンなどの外部センサが必要なく、システムの寸法を小さくすることができた。制御効果としては、1200Hz以下の騒音に対して、多くのピークを抑制することができた。
また、閉じられた空間の内に構造振動により発生する騒音を抑制するために、確立した同時最適設計法を制御コントローラの設計と構造物の厚さを設計し、騒音を有効に抑制した。アクチュエータとして利用される壁の周波数応答から、同時最適設計によって、アクチュエータの振動数特性を騒音源となる構造の周波数特性に合わせることで、制御の効率が向上されていることが分かった。
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