超磁歪アクチュエータ・センサー適用の構造物制振機構とデバイスの創作

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10875029
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 江田 弘 茨城大学, 工学部, 教授 (60007995)
• 研究分担者: 清水 淳 茨城大学, 工学部, 助手 (40292479) ; 山本 佳男 東海大学, 工学部, 助教授 (20272114)
• キーワード: 振動解析 / 超磁歪材料 / アクチュエータ / センサ / 構造物制振機構 / 超磁歪効果 / フイードバック制御 / H∞制御理論

研究概要

本研究は、トンオーダの巨大重量、巨大変位をnmレベルの3次元空間で、ns単位の反応時間で入、出力できるアクチュエータ,センサを超磁歪材料について開発し、この開発材を構造物制振機構に適用し、シミュレーションとモデル実験を行う。
平成12年度は
〔I〕H^∞制御によるコントローラによる振動制御シミュレーション
〔II〕ジュール熱による熱膨張量の熱補償法の開発
〔III〕テレメータ方式の超磁歪力覚センサ装置とシステムの開発
〔IV〕研究成果の公表および研究成果報告書の作成を行った。以下、研究成果を記述する。
〔I〕では、超磁歪アクチュエータを適用した構造物の制振機構の制御対象モデリング、数学的モデルの導出、そして構造物のモデル化と解析手法、変位法と有限要素法による解析を行った。その結果、仕様目標に対して適切な解が得られている。設計したコントローラは、一般化プラントからMATLABのロバストコントロールツールボックスを使用して解を求め、有効な結果が導かれた。
〔II〕構造物の制振機構の時間経過に伴う、長時間制振性の安定性に大きな影響を及ぼす巨大重量、巨大変位を出力する際のジュール熱による熱膨張量の熱補償を、アクチュエータ構造に熱変位と同等の負の変位を発生できるキャンセル機構の採用することにより開発した。
〔III〕では、構造物の制振機構が、別置きの遠隔距離において、構造物の制振挙動が時々刻々と監視できるテレメータ方式の超磁歪力覚センサ装置とシステムを開発した。
〔IV〕では、研究成果を、国際会議(ICEM2000,Finland、および粉末冶金国際会議PM2000,京都)、国内の諸学会等で発表した。そして最後に、平成10〜12年度の成果をまとめ、研究成果報告書を作成した。

研究成果

• [文献書誌] 江田弘,周立波: "超磁歪材料の動向"機械の研究. 52・11. 1124-1128 (2000)
• [文献書誌] H.Eda,L.Zhou and J.Shimizu: "Development of powder Metallurgic Giant Magnetostrictive Materials and Their Applications"Proc.Int.Conf.AMSMA2000,China. 117-120 (2000)
• [文献書誌] H.Nakano,M.Kosuge,H.Eda,L.Zhou,J.Shimizu and Y.Tomita: "Novel Positioning System Using a Giant Magnetostriction Actuator for Ultra precision and High Power Applications"Proc.ICEM 2000, Finland. 462-466 (2000)
• [文献書誌] H.Eda,L.Zhou,J.Shimizu and T.Mori: "PM Technology in Giant Magnetostrictive Materials Manufacturing and Application Development"Abstracts of Int.Conf.PM2000, Kyoto. 76-76 (2000)
• [文献書誌] 清水淳,江田弘,大村悦二: "宇宙環境下における飛しょう体鏡面劣化現象のシミュレーション(第1報)-損傷過程の原子挙動と損傷に及ぼす表面性状の影響-"精密工学会誌. 66・4. 624-629 (2000)
• [文献書誌] L.Zhou,H,Huang,J.Shimizu and H.Eda: "Automated Robotic System for Jet Engine Overhaul-Process Development and Enhancement for Honeycomb Repair-"精密工学会誌. 66・12. 1895-1900 (2000)
• [文献書誌] 江田弘 他多数: "「改訂6版 金属便覧」(日本金属学会編)"丸善. 1182 (2000)