| 研究概要 |
本研究では,複数の圧電フィルムを積層構造とし,これと外部のブリッジ回路との組み合わせによるセルフセンシングアクチュエータの開発を目的として,積層化された圧電フィルムセンサ/アクチュエータが貼付された梁を知的構造システムのモデルとしてとりあげた.まず,柔軟梁の一面に2枚あるいは4枚の積層化された圧電フィルムを貼付し,これらを用いてアクティブRCブリッジ回路を構成するセルフセンシングアクチュエータを考え,エネルギー原理に基づきシステムの基礎方程式を導いた.次に,各層の圧電フィルムのパラメータを厚さ,形状,配向角,極性とし,またブリッジ回路への結線として直列および並列配置を考え,以上の組み合わせについて,ノイズと温度に対する補償,センサとしての感度,アクチュエータとしてのパワー効率について検討し,センサ/アクチュエータとしての性能を発揮しつつ,上記の補償効果をも有する積層化メカニズムを予備実験により明らかにした.これをもとに2枚および4枚の圧電フィルムを用いた3種類の積層型セルフセンシングアクチュエータを提案した.次いで,幅30mm,長さ300mm厚さ0.5mm片持ち梁に提案するセルフセンシングアクチュエータを適用した場合の自由振動応答を数値解析によって求めた.さらに,実際にアルミニウム梁に積層化圧電フィルムを貼付した試験片を作製し,これとアナログ電子回路によってブリッジ回路を構成した実験装置によって自由振動応答の制御を行い,はり先端変位の時刻暦応答を非制御時・制御時について測定し,これらを理論解析結果と比較した.その結果,提案するいずれの手法においても制振効果が得られ,また実験結果は理論解析結果と精度良く一致することを確認した.
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