圧電アクチュエータ・センサを用いた複合材料スマート翼構造のフラッタ抑制法の研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750153
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 亀山 正樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30302178)
• Keywords: フラッタ / スマート構造 / 複合材料 / 圧電アクチュエータ / 圧電センサ / 最適化 / 最小状態法 / フィードバック制御

Research Abstract

本研究では,圧雷アクチュエータ・センサを用いたスマートストラクチャとしての複合材翼構造のフラッタ抑制のための有効な制御則設計法の構築を行うことを目的とした.本研究により得られた主要な成果は以下の通りである.
1.積層パラメータを用いた実数型遺伝的アルゴリズムによる複合材板翼の板厚分布・積層構成最適化手法を提案し,空力弾性テーラリングの有効性を検証した.また,得られた最適積層構成は主に2種類の繊維角を用いて表すことができ,最適構造が複数のフラッタモードが設計臨界速度において同時にクリティカルとなる特性を有することを示した(論文1,2).
2.2次元翼型と同様,板翼のフラッタにおいてはねじり1次の振動モードが支配的であり,ねじり1次振動モードのみに着目した振動計測および準最適出力フィードバック制御の適用によりフラッタ抑制が可能であることを明らかにした(論文3).
3.少数の圧電センサのセンサゲイン分布最適化とセンサ最適配置を併用したモードセンサ構築方法は,残余モードに起因する観測スピルオーバの影響を軽減させる効果を有しており,より実際的なモードセンサ・圧電アクチュエータによる板翼のフラッタ抑制を可能とすることを明らかにした.
4.実際の制御系では入力がある値で飽和する等の制約が存在するためこれを考慮する必要がある.圧電アクテュエータに対する制御入力の飽和を考慮した場合,フラッタ抑制が可能であるかどうかは,板翼に与えられる初期擾乱と飽和入々値に依存することを明らかにした.

Research Products

• [Publications] 亀山 正樹: "積層パラメータを用いた複合材板翼の空力弾性特性最適化に関する研究 (第1報) 複合材板翼のフラッタ・ダイバージェンス特性"日本航空宇宙学会論文集. 51・595. 441-448 (2003)
• [Publications] 亀山 正樹: "積層パラメータを用いた複合材板翼の空力弾性特性最適化に関する研究 (第2報) 複合材板翼のフラッタ・ダイバージェンス特性最適化"日本航空宇宙学会論文集. 51・595. 449-456 (2003)
• [Publications] Masaki KAMEYAMA: "Active Flutter Suppression of Composite Plate Wings Using Piezoelectric Sensors/Actuators"Proc.the 4th Korea-Japan Joint Symposium on Composite Materials. 41-42 (2003)