先端制御理論を活用したスマートコンポジットの最適設計に関する研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650107
• 研究機関: 摂南大学
• 研究代表者: 高輪 武志 摂南大学, 工学部, 教授 (60236370)
• 研究分担者: 福田 武人 大阪市立大学, 工学研究科, 教授 (40047155)
• キーワード: ER流体 / セラミックピエゾ素子 / スマート複合材 / 振動制御 / 非線形特性 / ファジィモデル / LMI / BIBO

研究概要

センサとしての光ファイバ,アクチュエータとしてのセラミックピエゾ素子を埋め込んだCFRP積層板を製作し,その間にER流体を封入したハイブリッドスマートCFRPコンポジットはりの製作を行い,このはりの先端の振動を効率良く制御する方法について検討を行ってきた。この場合アクチュエータであるER流体の強い非線形性を考慮して,ファジィ推論とニューラルネットワークの学習機能を融合した方法を用いてスマート複合材振動系のモデリングを行い,そのモデルをベースにして振動系の応答が安定になるのを保証するためにリアプノフの安定論にもとづいて作成された不等式で示される安定条件を満すコントローラを解析設計用コンピュータを用いて設計した。さらにより効率に必要なフィードバックゲインを求めることができるように,この不等式をLMI(線形行列不等式)に変形し,計算過程を簡単化した。この場合,有界な外乱入力が加えられた場合に出力も有界になるというBIBO(有界入力・有界出力)安定性が保証されることも確認することができた。

研究成果

• [文献書誌] T.Takawa: "Fuzzy Modelling of a Smart CFRP Composite Beam and Controller Design for Vibration"European Workshop on Smart Structures in Engineering and Technology. (Poster Session). (2002)
• [文献書誌] T.Takawa: "Fuzzy Controller Design for Vibration of a Smart CFRP Composite Beam based on Lyapunov's Stability Theory"CJAJCC-5 Proceedings. 154-155 (2002)
• [文献書誌] T.Takawa: "Formation of Fuzzy Model of Vibration of a Smart CFRP Composite Beam and Controller Design based on the Model"Proceedings of Workshop on Smart Materials and Structures in Osaka City University. 21-26 (2002)
• [文献書誌] T.Takawa: "Controller Design for Vibration of a Smart CFRP Composite Beam based on the fuzzy Model"International Journal of Vehicle Design. Vol.33, No.1A(in press). (2003)