機械工学のための教育機材 長尺梁の屈曲振動のアクティブ振動制御 2012/7/10 教育機材の内容 セドラット社は、機械の革新的システ ムの分野で世界に良く知られた会社 です。 振動のアクティブ制御は多くの産業ア プリケーションに於ける関心事となっ ています。 現在のアプリケーション例としては: 半導体: 例 リソグラフィー工程でのウエ ハーの安定 自動車: 例 アクティブダンパー スポーツ: 例. アクティブスキー 軍事: 例. IRカメラ内の光学系安定装 置 一般家電: 例. オートフォーカスカメラの ボケ防止 航空産業: 例. ヘリコプターブレードの 騒音低減・振動低減 … 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 2 教育機材の内容 強力なコラボレーション: CETIM, 機械関係のイノベーションセンター 工科系大学 SUPMECA フランス/パリ と POLYTECH フランス/シャンベリ セドラット社 この教育機材は、 機械制御システムを進める生徒のための基礎勉強用の機材です。 教育内容は、最先端技術を通して理論と演習をベースとしています。 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 3 教育目的 振動のアクティブ制御を通して、次のような基礎的な物理の範 囲を使う事が必要とされます。 連続体力学: 固定-自由端の長尺梁 構造ダイナミックス: 固有振動数、自由-強制振動、ダンピング、 数値と実験モデル解析 自動制御: PIDコントロール、フィルター (ローパス、ハイパス、 ノッチ…)、 制限、 不安定性 信号解析とセンシング: 加速度計、ボード線図、収束解析 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 4 教育機材の内容 教育機材の内容: 機械取付台に含まれている物は: 固定-自由端のアルミの梁は、振動を測定するための 3軸加速度計とシステムを制御するためのAPAピエゾ アクチュエータが接続されています クローズドループのための低ノイズ制御電子機器 振動生成のための電磁式エキサイタ(オプション) PIDコントローラー、フィルター、制限事項等を調整 するためのUSB経由 Labview® インターフェース 機材の教育の発展から十分な恩恵が受けられるよ うに教育教師/生徒に4～8時間の2つの実習課題 をご提供: ペーパーワークと回答 3D アセンブリ マトラボ(Matlab)モデル 目的: 機能を理解し、長尺梁のピエゾベースアクテ ィブ制振システムの勉強を通してメカトロニックシス テムの発展の主要ステップを研究すること。 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 5 この教育機材のメリット このキットには: 革新的: ハイテク産業(航空宇宙・医療・マイクロ電子工学・光学など)に使われ ている先端技術(ピエゾアクチュエータ、デジタルコントローラ)を使用 オープンで 多くの応用が可能 : 教育と実験の応用に広い発展性 発展性と多様性 : 加振器のような多くのオプションが取付可能 堅牢 :アクチュエータ振動回数100億回保障や取扱いミスに対する保護 メンテナンス容易 : 部品毎に交換可能 コンパクトで簡単な動作 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 6 このキットでできることは、 生徒に、異なるレベルの実際のメカトロシステムや多くの産業の生産・発展の 基礎に触れる機会や発見する機会を提供します。 最先端の部品に触れる機会を与えます。 研究室に容易に早くセッティングできます。 「触れて学ぶ」教育ツールです。 学士または修士レベルの教育/実習用として、学生に方向・指針を与えるた めに2つの完全な実習課題が用意されているため、教師は自由に濃い内容 の教材を準備することができる。 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 7 実習例: スキー板の振動アクティブ制御 Study of the damping Principle of the active control of vibrations Jean-Luc DION Gaël CHEVALLIER SUPMECA, PARIS France With the support CEDRAT Technologies 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 8 技術的な環境 スキーの性能(操縦性)は、スキ ーの動的挙動に密接に関係が あります。 スキーの訓練スラローム、ダウンヒル ・ジャンプにおいて、予想された性能 は非常に変化しますが、常にスキー の動的構造に関連しています。 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 9 アクティブ制御技術 スキーの振動のアクティブ制御 セットアップの一例 アクチュエータは、セドラット社によ って減衰運動をオリジナルシステム に統合設計・製造された、多層ピエ ゾ素子です。 ACTUATOR 2006, 10th International Conference on New Actuators, 14 – 16 June 2006, Bremen, Germany O Sosnicki (1), F Barillot(1), M. Leger(2), F.Claeyssen (1), (1) Cedrat ; (2) Rossignol 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 10 スケールダウンしたスキーのモックアップ ピエゾドライバー 加速度センサコントローラー クローズドループ制御 スキーのモックアップ 加速度センサ セット 一式 マウントされたアクチュエータ 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 11 課 題 1/4 ステップ 1 : モデリングのための議論と選択 カンチレバービーム、 梁理論モデル、解析計算、アセンブリとアク チュエータを含む補正 アセンブリの3D モデル 梁理論モデルの連続モデル 梁のモーダルスペくトラム 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 12 課 題 2/4 Free oscillations ステップ 2 : 静ダンパーの解析 - 自由振動 - 強制振動 (ピエゾアクチュエータは、加振器として使われます) Resonance frequency = 9.26 Hz, damping factor = 0.27% 21/09/2010 Mean damping factor = 0.9% ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 13 課 題 3/4 Displacement (mm)Displacement (mm) Displacement (mm) ステップ 3 : 振動のアクティブ制御: - PID コントローラーの定義 - 制御のパラメタ研究 (P, I, D) - 最適なPIDパラメタの定義 P=0, I=0, D=0 P=0, I=500, D=0 P=0, I=5000, D=0 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 14 課 題 4/4 議論 : - モックアップで得られた動作性能から、実際の屈げ 機械構造体との適合について 性質: - 構造計算 アクチュエータの選択 制御の調整 - ダンパの非直線性 - 制御方法 - 他分野への応用 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 15 様々な大学研究機関に開放・連携 革新的 堅牢 発展性 容易なメンテナンス コンパクトで簡単 21/09/2010 ASD Applications - Ahmedabad - Restricted 16
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