2002 Fiscal Year Annual Research Report

構造トポロジーと制御の同時最適設計及びコンプライアント機構への応用に関する研究

Research Project

Project/Area Number	14550209
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	裘進浩東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (60241585)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	ZHU Ye 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (40344725) 谷順二東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192)
Keywords	同時最適設計 / 構造設計 / コンプライアント機構 / 構造トポロジー / 最適制御 / 振動制御
Research Abstract	コンプライアント機構の動的応答と振動抑制の性能を目的関数とした機構の構造トポロジーと制御器の同時最適設計のアルゴリズムを確立し,同時最適化に適したトポロジー最適化サブシステムと制御器設計サブシステムを構築し,実装した.具体的には,下記のことを行った. (1)コンプライアント機構の構造トポロジーと制御器の同時最適設計問題の制御方法,目的関数,設計パラメータ,拘束条件を選定し,定式化を行った. (2)同時最適化問題を解くために,既存の構造解析アルゴリズムと制御設計法を用いて,構造設計を主ループ,制御設計を従属ループとした繰り返し計算アルゴリズムを確立した. (3)確立した同時最適設計法を自動車ハンドルの振動の抑制のための構造設計とコントローラの設計に応用し,良い制御効果が得られた. (4)また,閉じられた空間の内に構造振動により発生する騒音を抑制するために,確立した同時最適設計法を制御コントローラの設計と構造物の厚さを設計し,騒音を有効に抑制した.また,アクチュエータとして利用される壁の周波数応答から,同時最適設計によって,アクチュエータの振動数特性を騒音源となる構造の周波数特性に合わせることで,制御の効率が向上されていることが分かった. (5)更に,確立した同時最適法をハードディスクヘッドアームとして使用できるコンプライアント機構の設計へ応用し,最適な機構トポロジーと制御コントローラを設計した.同時最適設計することによって,機構の重量が減少したと共に,過渡応答の速度が向上され,振動も抑制された.

Research Products

(5 results)

All Other

All Publications (5 results)

[Publications] Junji Tani, Jinhao Qiu, Ye Zhu: "Simultaneous Optimization of Structural and Control Parameters for Smart Systems"Proceedings of The 5^<th> International Conference on Vibration Engineering. 783-790 (2002)
[Publications] Ye Zhu, Jinhao Qiu, Hejun Du, Junji Tani: "Simultaneous Structural-Control Optimization of Coupled Structural-Acoustic System"Proceedings of The 5^<th> International Conference on Vibration Engineering. 699-703 (2002)
[Publications] Ye Zhu, Jinhao Qiu, Junji Tani: "Simultaneous Structure-Control Optimization of a Steering Wheel for Vibration Suppression"JSME International Journal, Ser. C. Vol.45,No.1. 127-135 (2002)
[Publications] Y.Zhu, J.Qiu, H.Du, J.Tani: "Simultaneous optimal design of structural topology, actuator locations and control parameters for a plate structure"Journal of Computational Mechanics. No.29. 89-97 (2002)
[Publications] 朱曄, 裘進浩, 谷順二: "構造音場連成システムの同時最適設計"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2002 CD-R0M論文集. 論文番号509 (2002)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

構造トポロジーと制御の同時最適設計及びコンプライアント機構への応用に関する研究

Principal Investigator

裘 進浩 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (60241585)

Research Products

[Publications] Junji Tani, Jinhao Qiu, Ye Zhu: "Simultaneous Optimization of Structural and Control Parameters for Smart Systems"Proceedings of The 5^<th> International Conference on Vibration Engineering. 783-790 (2002)

[Publications] Ye Zhu, Jinhao Qiu, Hejun Du, Junji Tani: "Simultaneous Structural-Control Optimization of Coupled Structural-Acoustic System"Proceedings of The 5^<th> International Conference on Vibration Engineering. 699-703 (2002)

[Publications] Ye Zhu, Jinhao Qiu, Junji Tani: "Simultaneous Structure-Control Optimization of a Steering Wheel for Vibration Suppression"JSME International Journal, Ser. C. Vol.45,No.1. 127-135 (2002)

[Publications] Y.Zhu, J.Qiu, H.Du, J.Tani: "Simultaneous optimal design of structural topology, actuator locations and control parameters for a plate structure"Journal of Computational Mechanics. No.29. 89-97 (2002)

[Publications] 朱 曄, 裘 進浩, 谷 順二: "構造音場連成システムの同時最適設計"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2002 CD-R0M論文集. 論文番号509 (2002)

裘進浩東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (60241585)

[Publications] 朱曄, 裘進浩, 谷順二: "構造音場連成システムの同時最適設計"日本機械学会Dynamics and Design Conference 2002 CD-R0M論文集. 論文番号509 (2002)