研究課題
本研究では，機械構造物の制振装置として知られる動吸振器を機械的かつ能動的に駆動する際の制御信号に振幅変調の理論を適用することで，従来設計方法の限界を超えた超小型・軽量な可動質量を備える振幅変調駆動型アクティブマスダンパを開発し，制振性能を検証することを目的とする．小質量による慣性力の不足を補うために，振幅変調の施された高い振動数の搬送波信号で可動質量を強制駆動することによって加速度を増幅しつつ，搬送波と変調波の差周波数の慣性力成分を利用して，主構造物の共振周波数付近の振動抑制を図る．令和元年度は，前年度に導出した提案装置の動特性及び振幅変調駆動理論を表す数学モデルの数値的応答と，その妥当確認のために実施した予備的実験結果との結果との違いが生じた要因を探るために，主に理論面からモデル式の再検証を行った．まずは，試作済み動吸振器の構造と数学モデルに含まれる要素の対応を見直し，モデルに新たなばね要素を付加した．再構成後の動吸振器モデルに対して，固有振動数，減衰比，振幅及び位相応答曲線等の基本的な動特性に着目し，実測に基づき数学モデルのパラメータ同定を実施した．パラメータの確定したモデルに基づいて，振幅変調信号による可動質量の駆動をシミュレートしたところ，実測の現象と定性的によく一致する応答特性を数値上で再現することに成功した．さらに，提案装置と主構造を結合し，変調に伴って副次的に生成される振動数成分が系特性に悪影響を及ぼさないための物理的接続条件，及び信号駆動を探るための数値モデルを構築した．物理的な結合に関しては，主系と副系との間にメカニカルなローパスフィルタの役割を担うばね要素，減衰要素の追加が必要であることを示唆する結果が得られた．
2: おおむね順調に進展している
前年度に検討した数学モデルに基づいて得られる数値応答が実現象と乖離する問題が今年度当初に見いだされたため，実現象に合うようなモデル構成の見直し実測による確認を行う必要があった点において，当初計画よりも進捗がやや遅れたと考えている．ただし，再構成後の数学モデルを用いて，本年度の検討項目の一つであった振幅変調信号の副次成分が振動応答に及ぼす影響の考察，及び影響を回避するための方策を数値的に検討できたことに関しては計画通りに実行できている．よって，標記区分のように判断した．
提案装置，及び主振動系の基本的構造は確定済み，また平成30年度及び令和元年度にかけて製作済みであるので，令和元年度に再構築した数学モデルを用いた検証を引き続き進めたうえで，実験装置に必要な改良を施し，装置を用いた現象確認に入りたいと考えている．最終的には任意波形の外力に対して適応的に主構造物の振動を抑制する変調波生成手段を検討する予定である．
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Vibration Engineering for a Sustainable Future, Numerical and Analytical Methods to Study Dynamical Systems, Vol. 3
巻: 3 ページ: 1-6
10.1007/978-3-030-46466-0
日本機械学会Dynamics and Design Conference 2019講演論文集
巻: 1 ページ: 1-6
https://doi.org/10.1299/jsmedmc.2019.133
