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2008 年度 実績報告書

誘電率検波による圧電アクチュエータのセルフセンシングに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 19760164
研究機関東京大学

研究代表者

森田 剛  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (60344735)

キーワード圧電アクチュエータ / ヒステリシス / ブイードバツク制御 / 誘電率検波 / セルフセンシング
研究概要

圧電アクチュエータは、入力駆動電圧と実際の駆動変位にヒステリシスや非線形性を有するために、微小位置決め応用などではレーザー干渉計などを用いたフィードバック制御が必要であった。これを解決するために、本研究では圧電変位と共に圧電体の誘電率にも同様のヒステリシス、非線形性が生じることに注目し、誘電率変化を検出することによって、圧電変位を制御する手法を提案している。昨年度までは、誘電率変化と圧電変位とに線形関係があることを実証し、積分制御することによって圧電アクチュエータのヒステリシス特性を補償することに成功した。
今年度は、この結果をさらに発展させ、位置制御分解能を向上させることを試みた。誘電率検波をリアルタイムに検出するために、圧電アクチュエータに加える駆動電圧に、低振幅で高周波な誘電率検波用電圧を加える必要がある。この誘電率検波電圧に起因する電流振幅値から誘電率が算出されるが、この電流値を感度良く検出するため、電流プローブを高感度タイプのものに変更するとともに、誘電率検波電圧の周波数を大きくした。具体的には、従来ロックイン検波装置の帯域制限のために100kHzであったものを500kHzとすることとした。この結果、特に後者の改良により、ノイズを軽減することよって位置制御分解能の感度を大幅に向上させることに成功した。
この成功によりぐ比例制御による制御応答性の向上や、圧電アクチュエータの問題点の一つであるクリープ現象の補償の可能性についても有益な結果を得ることに成功した。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Self-Sensing Piezoelectric Actuator using Permittivity Detection2008

    • 著者名/発表者名
      A. Kawamata, Y. Kadota, H. Hosaka and T. Morita
    • 雑誌名

      J. of Ferroelectrics 368

      ページ: 194-201

    • 査読あり
  • [学会発表] 圧電アクチュエータの誘電率検波セルフセンシング制御の鞭向上に関する研究2009

    • 著者名/発表者名
      石切山祐亮, 森田剛, 保坂寛
    • 学会等名
      2008年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-03-11
  • [備考]

    • URL

      http://www.ems.k.u-tokyo.acjp/morita/

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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