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不規則な圧力脈動と配管共振に頑健な空圧式除振システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K04022
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
研究機関岡山大学

研究代表者

中村 幸紀  岡山大学, 自然科学研究科, 講師 (90574012)

研究分担者 涌井 伸二  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (70334472)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード空圧式除振装置 / 空気ばね / 圧力制御 / Sinusoidal補償器 / 内圧推定 / 空気ばね剛性 / 多自由度空圧式除振装置 / 除振率 / 圧力推定 / モデリング / 圧力脈動 / 振動制御 / 圧力外乱
研究成果の概要

本研究では,圧縮空気圧の変動により生じる圧力外乱の補償法と配管共振を抑制するための圧力推定について検討した.Central Pattern Generatorや繰返し制御器などを用いて振動の抑制効果を改善した.さらに圧力外乱の抑制効果と床からの振動に対する除振性能を両立した制御系の設計を提案した.またUnscented Kalman Filterや粒子フィルタを使用した圧力推定についても検討した.推定に要する計算時間の短縮方法などを提案した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

圧力外乱は,その周期が圧縮空気の消費流量に依存して不規則に変動する.さらに,配管共振は圧力外乱による振動を増幅させる要因となり得る.よって同外乱の補償法を提案した本研究の成果は学術的意義を有している.また本研究の成果により,振動の抑制効果が改善されると,除振装置に搭載された精密ステージの位置決め精度が向上し,小型で微細なLSIの製造が期待できる.このため本研究は社会的意義も有している.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Flow disturbance attenuation for pneumatic anti-vibration apparatuses with a Sinusoidal compensator and vibration transmissibility analysis2020

    • 著者名/発表者名
      NAKAMURA Yukinori、AKAGAWA Hirotaka、WAKUI Shinji
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 7 号: 3 ページ: 19-00454-19-00454

    • DOI

      10.1299/mej.19-00454

    • NAID

      130007855152

    • ISSN
      2187-9745
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 圧力脈動と機械共振の帯域の差異を考慮した空圧式除振台に対するフィードフォワード項の一設定方法2020

    • 著者名/発表者名
      中村幸紀,野口裕喜,涌井伸二
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 86

    • NAID

      130007851961

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CPGを用いた2自由度空圧式除振装置の安定浮上と流量外乱抑制2019

    • 著者名/発表者名
      柏崎翔,涌井伸二,中村幸紀
    • 雑誌名

      電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)

      巻: 139 号: 4 ページ: 520-521

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.139.520

    • NAID

      130007622093

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • 年月日
      2019-04-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 三ポート型双ノズルフラッパ弁を用いた空気圧シリンダ系の圧力推定2021

    • 著者名/発表者名
      中村幸紀,江田真大,平田健太郎,岡野訓尚
    • 学会等名
      電気学会スマートシステムと制御技術シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CPGの内部状態を用いた空圧式除振装置の除振率改善2021

    • 著者名/発表者名
      中村幸紀
    • 学会等名
      日本機械学会情報・知能・精密機器部門講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ネットワーク通信を介した粒子フィルタに基づく推定の計算時間短縮2020

    • 著者名/発表者名
      中村幸紀,東山和司,平田健太郎,岡野訓尚
    • 学会等名
      スマートシステムと制御技術シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 三ポート型双ノズルフラッパ弁を用いた空気圧シリンダのモデリング2020

    • 著者名/発表者名
      江田真大, 中村幸紀,平田健太郎,岡野訓尚
    • 学会等名
      第7回計測自動制御学会制御部門マルチシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] A setting method of output-end frequency-shaped sliding mode hyperplane for a pneumatic vibration isolator2019

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Nakamura, Yutaro Tetsuno, Kentaro Hirata, Kunihisa Okano
    • 学会等名
      International Conference on Mechanical, Electrical and Medical Intelligent System
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Consideration on transmissibility reduction for pneumatic vibration isolators using a pseudo differentiator2019

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Nakamura, Yuki Noguchi, Shinji Wakui
    • 学会等名
      SICE Annual Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 空圧式除振装置に対する周波数整形型スライディングモード制御系の切換超平面の設計に関する検討2019

    • 著者名/発表者名
      鉄野裕太郎,中村幸紀,平田健太郎,岡野訓尚
    • 学会等名
      第63回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] スライディングモード制御を用いた空気圧シリンダに対する流量外乱補償の実機検証2019

    • 著者名/発表者名
      中村幸紀,林田拓也,平田健太郎,岡野訓尚
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 圧力脈動の帯域を考慮した繰返し制御による空圧式除振台の振動補償2019

    • 著者名/発表者名
      中村幸紀,野口裕喜,涌井伸二
    • 学会等名
      第62回自動制御連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Repetitive control-based vibration attenuation for pneumatic vibration isolators using a phase-lag type compensator2019

    • 著者名/発表者名
      Yukinori Nakamura, Yuki Noguchi, Shinji Wakui
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Mechatronics
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 配管長の異なる2自由度空圧式除振装置に対するCPGを用いた流量外乱抑制の一試み2019

    • 著者名/発表者名
      柏崎翔,平柳渉,涌井伸二,中村幸紀
    • 学会等名
      スマートシステムと制御技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 差分進化を用いた位置決めステージの摩擦同定2019

    • 著者名/発表者名
      中村幸紀,北山大樹,平田健太郎,岡野訓尚
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CPGのみを用いた空圧式除振装置に対する流量外乱抑制の向上2018

    • 著者名/発表者名
      柏崎翔,中村幸紀,涌井伸二
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 非線形フィルタによる状態推定2018

    • 著者名/発表者名
      中村幸紀
    • 学会等名
      電気学会制御研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CPGを用いた2自由度空圧式除振装置に対する流量外乱抑制の実機検証2018

    • 著者名/発表者名
      柏崎翔,平柳渉,中村幸紀,涌井伸二
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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