両端単純支持梁に対する外乱抑制制御系の製作

３０両端単純支持梁に対する外乱抑制制御系の製作
機械創造工学課程１１３０７４８９古澤大輔担当教員小林泰秀准教授
１．研究背景
片持ち梁等の柔軟構造物の制御問題において，アクチュエータを
複数配置し，外乱を吸収する技術が提案されている．
波を制御する点で能動騒音制御と共通しており，この分野で提案
されている技術との関連を明らかにすることを目指している．
本研究室では片持ち梁の振動制御について行ってきた．
R4
R3
R1
R2
入力電圧
R2
Fig.5 ひずみゲージ
Fig.4 4ゲージ法
騒音制御と片持ち梁の外乱抑制制御の違い
(1)ニアフィールド波の存在
(2)波の伝播速度が周波数に依存する
R4
出
力
電
圧
３．周波数応答
両端単純支持共振周波数理論式を以下に示す．計算結果を
Table.3に示す．
両端単純支持梁とすることでニアフィールド波を無くし，
波の伝播速度を周波数に依存しなくする．
両端単純支持梁の実験装置を作製する．
２．実験装置
Fig.1の概要を示す．
L1700×W40×t2.0[mm]の梁はSUS420の2mのスケールを
用いた．Fig.2に実験装置の全体写真を示す．
L字アングルとDカット円形支柱を使って，Fig.3のように固定し
単純支持を実現した．
更に右端の固定位置より50[mm]の位置にTable.1の圧電素子
を，250[ｍｍ]の位置にTable.2のひずみゲージを4枚貼り付けた．
Table.3 理論両端単純支持共振周波数
次数
理論式
周波数[Hz]
f1=f
1次
1.59
f2=4f
2次
6.38
f3=9f
3次
14.35
f4=16f
4次
25.51
f5=25f
5次
39.85
f6=36f
6次
57.39
f7=49f
7次
78.11
作製した実験装置の動作確認のために周波数応答をとり，
理論両端単純支持共振周波数と比較を行なった．結果をFig.6
に示す．
Bode Diagram
0
7.5
Magnitude (dB)
-20
Fig.1 実験装置概要
50.7
23.9 30.9
55.1
89.1
15
2.43
-40
-60
-80
-100
360
strain gage
Phase (deg)
0
R12
-360
-720
-1080
-1440
0
10
1
10
Frequency (Hz)
10
2
Fig.6 周波数応答結果
４．まとめ
（１）両端単純支持梁の実験装置を作製した．
（２）Fig.6より理論共振周波数と周波数応答の実験結果に差
が生じている事が分かった．
Fig.2 実験装置全体写真
Table.1 圧電素子
寸法[mm] L40×W35×t0.5
PTZ
材料
Fig.3 固定部拡大写真
Table.2 ひずみゲージ
ゲージ長[mm]
抵抗値[Ω]
5
120
単純支持梁でない．
５. 今後の課題
・単純支持になっていない原因を探すためにモード形状の
確認を行う．

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