JP2003276694A - Method for controlling vibration caused by induced electromagnetic force and shape of hinged structure - Google Patents

Method for controlling vibration caused by induced electromagnetic force and shape of hinged structure

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JP2003276694A
JP2003276694A JP2002082707A JP2002082707A JP2003276694A JP 2003276694 A JP2003276694 A JP 2003276694A JP 2002082707 A JP2002082707 A JP 2002082707A JP 2002082707 A JP2002082707 A JP 2002082707A JP 2003276694 A JP2003276694 A JP 2003276694A
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雄嗣 松崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling the vibration caused by the induced electromagnetic force and the shape of a hinged structure for maintaining the shape of the hinged structure developed to use and easy to cause the vibration of discontinuous characteristics by forcibly, reliably and easily controlling an entire panel including hinges by a control device of a lightweight and simple structure. <P>SOLUTION: A sensor unit 12 and an actuator unit 13 (and 14) to be controlled by the induced electromagnetic force are installed on panels 10 and 11 on both sides of the hinges 4, the angle of the hinges 4 is restored to the original position by controlling the angle by the electromagnetic force from the actuator unit 13 (14) according to the angular change of the hinges 4 detected by the sensor unit 12. Alternatively, the offset current is applied to an actuator coil to set the hinges to the specified position. In particular, by disposing a magnet on an extension part, the working stroke of the sensor and the actuator is increased with high accuracy, and the control force for damping is also increased. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星の展開型
アンテナ、太陽電池パネル構造やMEMS構造等のヒン
ジ結合構造物の振動・形状制御法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration / shape control method for a deployable antenna of a satellite, a hinge-bonded structure such as a solar cell panel structure or a MEMS structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、宇宙空間にて使用される人工衛星
のアンテナや太陽電池パネルでは、人工衛星の打上げ前
に地球上で折り畳まれた状態のアンテナや太陽電池パネ
ルが宇宙空間で展開されて運用される。展開された運用
形状の維持は、アンテナ特性の維持や電池特性の維持に
不可欠である。また、人工衛星自身の運動や宇宙塵等に
起因してこれらの展開構造物に振動が加わると、振動は
人工衛星全体の姿勢制御に強い影響を与え、ミッション
の目的あるいは遂行に必要な観測値の精度の劣化や展開
構造物におけるパネル部材に強度疲労を引き起こす元と
もなる。特に、地上と違って空気密度が著しく低い宇宙
空間では空気抵抗による振動減衰は期待できない。
2. Description of the Related Art At present, in satellite antennas and solar cell panels used in outer space, antennas and solar cell panels that are folded on the earth before the artificial satellite is launched are deployed in outer space. Operated. Maintaining the deployed operational shape is essential for maintaining antenna characteristics and battery characteristics. Moreover, if vibration is applied to these deployed structures due to the movement of the satellite itself or space dust, etc., the vibration will have a strong influence on the attitude control of the entire satellite, and the vibration of the observation values necessary for the purpose or execution of the mission It is also a cause of deterioration of accuracy and strength fatigue of panel members in the expanded structure. Especially in space where the air density is extremely low unlike on the ground, vibration damping due to air resistance cannot be expected.

【0003】そのようなことから、展開構造物の振動・
形状制御法として、従来から種々の提案がなされてい
る。例えば太陽電池パネルの回転軸をパネル駆動装置の
回転軸とオフセットして取り付け、前記パネル駆動装置
の回転制御によって太陽電池パネルの振動を制御するよ
うに構成したもの、つまり、人工衛星本体と結合部の1
か所において、機械的な機構により太陽電池パネルの振
動を制御する特開平5−124597号公報に開示され
た第1従来例のものや、アンテナ副反射鏡の指向方向を
3軸駆動装置を用いて、柔軟なアンテナマストの振動を
有効に抑制する特開平6−13812号公報に開示され
た第2従来例等がある。
Because of this, the vibration of the deployed structure
Various shape control methods have been proposed in the past. For example, the rotation axis of the solar cell panel is attached offset from the rotation axis of the panel drive device, and the vibration of the solar cell panel is controlled by the rotation control of the panel drive device, that is, the artificial satellite body and the coupling part. Of 1
In some places, a first conventional example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-124597 in which vibration of a solar cell panel is controlled by a mechanical mechanism, or a three-axis driving device is used for the pointing direction of an antenna sub-reflecting mirror Thus, there is a second conventional example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-13812 that effectively suppresses vibration of a flexible antenna mast.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな前記第1および第2従来例の展開構造物の振動・形
状制御法にあって、いずれのものも、人工衛星本体にお
けるアンテナ等パネル取付部での一点制御(言わば本体
近接部ヒンジのみの振動・形状制御)のみにより振動・
形状制御がなされるものであり、このような一点制御で
は、複数の薄板やメッシュ状のパネル要素がヒンジ等に
より折畳み・展開可能に構成され不連続な特性の振動を
引き起こすところの、一般には長い寸法を持つヒンジ結
合展開構造物に対しては、制御力がヒンジを経て複数の
パネル要素に伝達されにくく、振動・形状制御としては
不充分なものであった。しかも、制御のための駆動装置
としてモータ等を使用するため、制御が複雑で装置の重
量も大きくなりがちであった。
However, in any of the vibration and shape control methods for the deployable structure of the first and second conventional examples, any of the methods for controlling the vibration and shape of the deployable structure, such as an antenna panel mounting portion in the main body of the artificial satellite, is used. Vibration by only one-point control (vibration / shape control of only the hinge near the main body)
Shape control is performed, and in such one-point control, a plurality of thin plates or mesh-shaped panel elements are configured to be foldable and expandable by hinges or the like to cause vibration with discontinuous characteristics, which is generally long. With respect to the hinge-jointed deployable structure having dimensions, it is difficult to transmit the control force to the plurality of panel elements via the hinges, which is insufficient for vibration / shape control. Moreover, since a motor or the like is used as a drive device for control, the control is complicated and the weight of the device tends to increase.

【0005】そこで、本発明では、このような従来の展
開構造物の振動・形状制御の課題を解決して、不連続な
特性の振動を引き起こし易いヒンジ結合構造物を、軽量
かつ簡素な構造の制御装置によってヒンジを含めたパネ
ル全体で強力で確実かつ容易に制御し、展開して運用す
る形状を維持するヒンジ結合構造物の誘導電磁気力によ
る振動・形状制御法を提供することを目的とする。
In view of the above, the present invention solves the problems of the conventional vibration / shape control of the developed structure, and provides a hinge-bonded structure which is apt to cause a vibration having discontinuous characteristics with a lightweight and simple structure. It is an object of the present invention to provide a vibration / shape control method for a hinge-bonded structure by a control device, which strongly and reliably and easily controls the entire panel including the hinge and maintains the shape to be deployed and operated by induced electromagnetic force. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】このため本発明は、少な
くとも一対の隣接するパネル同士がヒンジ等により結合
され不連続な振動特性を有するヒンジ結合構造物の振動
・形状制御法において、前記ヒンジの両側のパネルに誘
導電磁気力により制御されるセンサー部とアクチュエー
タ部とをそれぞれ設置するとともに、センサー部にて検
出したヒンジの角度変化に応じてアクチュエータ部から
の電磁気力により制御してヒンジの角度を原位置に復元
し、あるいはアクチュエータコイルにオフセット電流を
印加して規定位置に設定するように構成したことを特徴
とする。また本発明は、前記センサー部では磁石磁場の
コイルに対する相対位置変化に基づいてコイルに流れる
誘導電流の値を検出し、前記アクチュエータ部では磁石
磁場中のコイルに流れる電流を前記誘導電流の値あるい
は別途与えられたオフセット電流値に応じて制御するよ
うに構成したことを特徴とする。また本発明は、前記セ
ンサー部およびアクチュエータ部をそれぞれ構成するコ
イルと磁石とをヒンジの両側に振り分け配置したことを
特徴とする。また本発明は、ヒンジ角度の変化に対する
電流値の誘導効率を高めるために、前記センサー部およ
びアクチュエータ部を構成するコイルと磁石とを、一方
のパネルをヒンジよりも他方のパネル側に延設した延設
部と他方のパネルとの間にそれぞれ設置したことを特徴
とするもので、これらにより、誘導電流を大きくとるこ
とができる。
For this reason, the present invention provides a method for controlling the vibration and shape of a hinge-bonded structure in which at least a pair of adjacent panels are bonded by a hinge or the like and which has discontinuous vibration characteristics. Sensors and actuators that are controlled by induced electromagnetic force are installed on the panels on both sides, and the angle of the hinge is controlled by controlling the electromagnetic force from the actuator according to the angle change of the hinge detected by the sensor. It is characterized in that the original position is restored, or an offset current is applied to the actuator coil to set the actuator coil to a specified position. In the present invention, the sensor unit detects the value of the induced current flowing in the coil based on the change in the relative position of the magnet magnetic field to the coil, and the actuator unit detects the value of the induced current flowing in the coil in the magnet magnetic field as the induced current value or It is characterized in that the control is performed according to an offset current value given separately. Further, the present invention is characterized in that coils and magnets respectively constituting the sensor unit and the actuator unit are separately arranged on both sides of a hinge. Further, according to the present invention, in order to enhance the induction efficiency of the current value with respect to the change of the hinge angle, the coil and the magnet constituting the sensor section and the actuator section are provided so that one panel extends toward the other panel side from the hinge. It is characterized in that it is installed between the extended portion and the other panel, respectively. With these, a large induced current can be obtained.

【0007】[0007]

【実施の形態】以下、本発明のヒンジ結合構造物の誘導
電磁気力による振動・形状制御法の実施の形態の1例
(実験室レベルの模型)を図面に基づいて詳細に説明す
る。図1はセンサー、アクチュエータ部分の拡大図、図
2(A)は実験装置全体図、図2(B)は振動・形状制
御流れ図、図3はセンサー原理図、図4はアクチュエー
タの作動原理図、図5はパネルの振動抑制の制御力説明
図、図6は擾乱による振動発生時のヒンジ制御力の説明
図、図7は周期外力を加えた時のヒンジ結合構造物の定
常状態の振動変位図、図8は初期インパルス力を加えた
時のヒンジ結合構造物の振動減衰の図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION One example (laboratory model) of an embodiment of a vibration / shape control method of a hinged structure according to the present invention by an induction electromagnetic force will be described in detail below with reference to the drawings. 1 is an enlarged view of the sensor and actuator parts, FIG. 2 (A) is an overall view of the experimental apparatus, FIG. 2 (B) is a flow chart of vibration / shape control, FIG. 3 is a sensor principle diagram, FIG. 4 is an actuator operation principle diagram, FIG. 5 is an explanatory view of the control force for suppressing the vibration of the panel, FIG. 6 is an explanatory view of the hinge control force when vibration is generated by the disturbance, and FIG. 7 is a steady state vibration displacement diagram of the hinge-bonded structure when a periodic external force is applied. FIG. 8 is a diagram of vibration damping of the hinged structure when an initial impulse force is applied.

【0008】以下に本発明のヒンジ結合構造物の誘導電
磁気力による振動・形状制御法を詳細に説明する。本発
明のヒンジ結合構造物の誘導電磁気力による振動・形状
制御法は、図1に示すように、少なくとも一対の隣接す
るパネル10、11同士がヒンジ4により結合され不連
続な振動特性を有するヒンジ結合構造物の振動・形状制
御法において、前記ヒンジ4の両側のパネル10、11
に誘導電磁気力により制御されるセンサー部12とアク
チュエータ部13(14と)をそれぞれ設置するととも
に、センサー部12にて検出したヒンジ10、11の角
度変化に応じてアクチュエータ部13(14)からの電
磁気力により制御してヒンジ4の角度を原位置に復元す
るように構成したことを特徴とする。また、別途付加さ
れた信号のみによって、アクチュエータ部の電磁気力を
制御することも可能である。
The vibration / shape control method of the hinged structure of the present invention by the induced electromagnetic force will be described in detail below. As shown in FIG. 1, the method of controlling the vibration and shape of the hinge-bonded structure of the present invention by the induction electromagnetic force is such that at least a pair of adjacent panels 10 and 11 are connected by the hinge 4 and have a discontinuous vibration characteristic. In the vibration / shape control method of the joint structure, the panels 10 and 11 on both sides of the hinge 4 are provided.
The sensor unit 12 and the actuator unit 13 (14) controlled by induction electromagnetic force are installed in the actuator unit 13 and the actuator unit 13 (14) according to the angle change of the hinges 10 and 11 detected by the sensor unit 12. It is characterized in that the angle of the hinge 4 is restored to its original position by controlling with an electromagnetic force. Further, it is also possible to control the electromagnetic force of the actuator section only by a signal added separately.

【0009】図1はヒンジ4についてのみのセンサー部
12とアクチュエータ部13、14の配設形態を示した
ものであるが、後述する図2の実験装置に示されるよう
にヒンジ結合構造物としては多数のパネルがヒンジ1〜
9により結合された連結体により構成されており、必要
により、各ヒンジにセンサー部およびアクチュエータ部
が配設されるが、1つ置き毎に配設してもよい。図1に
おいて、ヒンジ4にて結合される2つの要素であるパネ
ル10、11の一方側に磁石が配設され、他方側にコイ
ルが配設される。図示の例では、センサー部12の磁石
12Mがパネル10側に、センサー部12のコイル12
Cがパネル11側に配設される。パネル幅方向(図面上
下方向)の略中央において、正確にはパネル11に近い
側に磁石12Mは配設されている。パネル幅方向の両端
部において、アクチュエータ部13、14の磁石13
M、14Mがパネル11側に、アクチュエータ部13、
14のコイル13C、14Cがパネル10側に配設され
ている。なお、センサー部12の磁石12Mとコイル1
2Cとの位置を入れ換えても差し支えはない。アクチュ
エータ部についても同様である。
FIG. 1 shows the arrangement of the sensor section 12 and the actuator sections 13 and 14 only for the hinge 4, but as shown in the experimental device of FIG. Many panels are hinge 1 ~
Each hinge is provided with a sensor unit and an actuator unit, but may be provided every other unit. In FIG. 1, a magnet is arranged on one side of the panels 10 and 11, which are two elements connected by the hinge 4, and a coil is arranged on the other side. In the illustrated example, the magnet 12M of the sensor unit 12 is located on the panel 10 side and the coil 12 of the sensor unit 12 is
C is arranged on the panel 11 side. The magnet 12M is disposed on the side closer to the panel 11 in the approximate center of the panel width direction (vertical direction in the drawing). The magnets 13 of the actuator portions 13 and 14 are provided at both ends in the panel width direction.
M and 14M are on the panel 11 side, and the actuator unit 13,
Fourteen coils 13C and 14C are arranged on the panel 10 side. The magnet 12M and the coil 1 of the sensor unit 12
There is no problem even if the position of 2C is exchanged. The same applies to the actuator section.

【0010】各種計測機器の配設形態の図示、センサー
部12とアクチュエータ部13、14および各種計測機
器間の配線等の図示は省略するが、前記センサー部12
で磁石12Mの磁場中にあるコイル12Cに対する相対
位置変化に基づいてコイル12Cに流れる誘導電流の値
を検出し、各種増幅器等を経て前記アクチュエータ部1
3、14での磁石13M、14Mの磁場中のコイル13
C、14Cに流れる電流を前記誘導電流の値に応じて制
御することで、振動時にヒンジの角度を原位置に復元す
るような制振動作あるいはヒンジ結合構造物としての形
状制御が行われる。また、アクチュエータ部へ別途信号
を与えることにより新しい形状への制御が行われる。
Although the illustration of the arrangement of various measuring instruments and the wiring between the sensor section 12 and the actuator sections 13 and 14 and various measuring instruments are omitted, the sensor section 12 is not shown.
Detects the value of the induced current flowing in the coil 12C on the basis of the relative position change with respect to the coil 12C in the magnetic field of the magnet 12M, and through the various amplifiers, the actuator unit 1
Coil 13 in the magnetic field of magnets 13M, 14M at 3, 14
By controlling the currents flowing through C and 14C according to the value of the induced current, a vibration damping operation for restoring the angle of the hinge to the original position during vibration or a shape control as a hinge joint structure is performed. Further, a new shape is controlled by giving a separate signal to the actuator section.

【0011】図2(A)は展開構造物に加える張力を一
定に保つことができる機構を有する実験装置である。支
持台15上の前後に一対の支持柱16A、16Bを立設
し、これらの間にヒンジ1〜9により結合された9枚の
薄肉パネル(右端の厚肉三角形端板は支持柱16Bで支
持されているが、左右に微小なスライドが可能とされ
る)から構成される展開構造物としてのヒンジ結合構造
体を張設する。三角形パネル21にワイヤ19の一端部
を固定するとともに、プーリ支持柱17に軸支したプー
リ18により鉛直方向に変換したワイヤ19の他端部に
重錘20を取り付ける。このような構成により、ヒンジ
1、9での変位はゼロに拘束され、かつヒンジ結合構造
体に加わる張力が一定に保たれる状態を作る(解析との
比較を行うため)。このようなヒンジ結合構造体に外力
を与えたときの時間の経過による振動波形を制御の有無
に関して測定するものである。
FIG. 2A shows an experimental apparatus having a mechanism capable of keeping the tension applied to the developed structure constant. A pair of support pillars 16A and 16B are provided up and down on the support base 15 and nine thin-walled panels connected by hinges 1 to 9 between them (the thick-walled triangular end plate at the right end is supported by the support pillar 16B). However, a hinged structure as a deployable structure is stretched. One end of the wire 19 is fixed to the triangular panel 21, and the weight 20 is attached to the other end of the wire 19 which is vertically converted by the pulley 18 axially supported by the pulley support column 17. With such a configuration, the displacement at the hinges 1 and 9 is constrained to zero, and the tension applied to the hinged structure is kept constant (for comparison with the analysis). The vibration waveform due to the passage of time when an external force is applied to such a hinged structure is measured with or without control.

【0012】図2(B)は振動・形状制御の流れ図であ
る。センサー12によりヒンジ角度に応じた誘導電流を
検出し、検出された信号はプリアンプ22で増幅され、
次段の制御回路23により加工される。さらに加工され
た信号はメインアンプ24にて電力増幅され、制御電流
としてアクチュエータ13、14に送られ、振動の制御
を行う。また、制御回路23にてオフセット電圧を加え
ることにより、形状を規定の位置に設定する。
FIG. 2B is a flow chart of vibration / shape control. The sensor 12 detects the induced current according to the hinge angle, and the detected signal is amplified by the preamplifier 22,
It is processed by the control circuit 23 in the next stage. The processed signal is power-amplified by the main amplifier 24 and sent to the actuators 13 and 14 as a control current to control vibration. Further, the control circuit 23 applies an offset voltage to set the shape at a prescribed position.

【0013】図3はセンサー原理を説明する図で、セン
サー部、アクチュエータ部のあるヒンジiに着目し、i
−1、i+1はパネルの隣接するヒンジを示す。wをそ
れぞれのヒンジでの変位、qをヒンジiからの磁石まで
の距離、pをヒンジからコイルまでの距離、Bpqs を磁
石がコイルに作る磁束密度、Δxを要素間の距離とする
と、幾何学的な関係により、コイルの変位ws と磁石の
変位wmgは、 ws =(pwi+1 +(Δx−p)wi )/Δx wmg=((Δx+q)wi −qwi-1 )/Δx と表せる。これにより、磁石とコイルとの相対変位wre
は、 wre=(qwi-1 −(p+q)wi +pwi+1 )/Δx となる。これにより、相対速度vreは vre=∂wre/∂t=∂((qwi-1 −(p+q)wi
+pwi+1 )/Δx)/∂t になるので、誘導起電力の関係によりコイルに生じる起
電力Vs として、 Vs =vre×Bpqs ×ls ×n が得られる。ただし、nをコイルの巻き数、ls をコイ
ルの長さ、Bpqs をコイルでの磁束密度とする。この誘
導起電力がセンサーによる検出信号となる。実際には、
この出力電圧は非常に小さいので、前述したように増幅
器によりゲインを与えてアクチュエータを動作させる必
要がある。
FIG. 3 is a diagram for explaining the sensor principle. Paying attention to a hinge i having a sensor portion and an actuator portion, i
-1, i + 1 indicates the adjacent hinges of the panel. Let w be the displacement at each hinge, q be the distance from the hinge i to the magnet, p be the distance from the hinge to the coil, B pqs be the magnetic flux density created by the magnet in the coil, and Δx be the distance between the elements. Due to the geometrical relationship, the displacement w s of the coil and the displacement w mg of the magnet are: w s = (pw i + 1 + (Δx−p) w i ) / Δx w mg = ((Δx + q) w i −qw i It can be expressed as -1 ) / Δx. Thereby, the relative displacement w re of the magnet and the coil
Becomes w re = (qw i −1 − (p + q) w i + pw i + 1 ) / Δx. Accordingly, the relative velocity v re is v re = ∂w re / ∂t = ∂ ((qw i-1 − (p + q) w i
Since + pw i + 1 ) / Δx) / ∂t, V s = v re × B pqs × l s × n is obtained as the electromotive force V s generated in the coil due to the relationship of the induced electromotive force. Here, n is the number of turns of the coil, l s is the length of the coil, and B pqs is the magnetic flux density in the coil. This induced electromotive force becomes a detection signal by the sensor. actually,
Since this output voltage is very small, it is necessary to give the gain by the amplifier to operate the actuator as described above.

【0014】図4はアクチュエータ原理を説明する図
で、Δxを要素間の距離、Bpqa を磁石がコイルに作る
磁束密度、fa をコイルに電流を流したときに生じる電
磁気力とすると、磁束密度のなかに垂直に置かれたコイ
ルに電流が流れるとき、コイルは磁束密度の方向と流れ
る電流の方向に垂直な方向に力を受ける。この力をアク
チュエータの制御力として利用する。今、電圧Vs がア
クチュエータ用のコイルに加えられたとき、流れる電流
a はコイルの抵抗をRとすると、 Ia =Vs /R である。したがって、コイルが受ける力fa は、 fa =Ia ×Bpqa ×la ×m となる。ただしla をコイルの長さ、mをコイルの巻き
数とする。作用・反作用の法則により、コイルと磁石と
の間にfa の力が作用し、これを要素iのヒンジにかか
る力と等価な力に置き換えるとヒンジにかかる制御力F
a は、 Fa =((p+q)/Δx)fa となる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the actuator, where Δx is the distance between the elements, B pqa is the magnetic flux density created by the magnet in the coil, and f a is the electromagnetic force generated when a current is passed through the coil. When an electric current flows through a coil placed vertically in the density, the coil is subjected to a force in the direction perpendicular to the direction of the magnetic flux density and the direction of the flowing current. This force is used as the control force for the actuator. Now, when the voltage V s is applied to the coil for the actuator, the flowing current I a is I a = V s / R, where R is the resistance of the coil. Therefore, the force f a coil is subjected becomes f a = I a × B pqa × l a × m. However, let l a be the length of the coil and m be the number of turns of the coil. According to the law of action / reaction, a force of f a acts between the coil and the magnet, and if this force is replaced with a force equivalent to the force applied to the hinge of the element i, the control force F applied to the hinge is obtained.
a becomes F a = ((p + q) / Δx) f a .

【0015】以上の分析によって明らかなように、例え
ば、図5に示すように、パネル側がヒンジを中心として
下方への円弧矢印のように振動変形しようとすると、ヒ
ンジに作用する制振制御力は直線矢印のように下方に作
用させて振動を抑制しようとする。そして、図6に示す
ように、ヒンジ結合構造物としての多数のパネル連結体
の、例えば、ヒンジ6に外力が加わると、それによって
発生した波はヒンジ4に伝搬していくが、前述した制振
制御により制振されることとなる。ただし、本例の場合
には、ヒンジ6にセンサー部、アクチュエータ部を配設
するのがより効率的であることは言うまでもない。
As is clear from the above analysis, for example, as shown in FIG. 5, when the panel side is going to vibrate and deform like a downward arc arrow around the hinge, the damping control force acting on the hinge is It tries to suppress the vibration by making it act downward as indicated by a straight arrow. Then, as shown in FIG. 6, when an external force is applied to, for example, the hinge 6 of a large number of panel connected bodies serving as the hinge coupling structure, the wave generated thereby propagates to the hinge 4. The vibration is controlled by the vibration control. However, in the case of this example, it goes without saying that it is more efficient to dispose the sensor portion and the actuator portion on the hinge 6.

【0016】図7および図8は前述の導出式から、展開
構造物であるヒンジ結合構造物の振動抑制制御に関する
数値シミュレーション結果図である。図7はセンサー、
アクチュエータの組をヒンジ4の部分に1つだけ配設し
たものと、1つ置きに4つの組を配設した場合の制御結
果を示すもので、最初に周期外力を与えたときに構造物
の振動が定常状態に落ちついたときの結果図である。こ
れによるとセンサー、アクチュエータの組を多く取り付
けた方が制振による振幅が小さく、より制振効果が高い
ことが推測される。図8は前記図7と同様の条件にて、
構造物に初期インパルス力を与えたときのヒンジの振幅
変位の結果図である。これによっても、センサー、アク
チュエータの組を多く取り付けた方が振動の抑制制御に
おいて振幅が小さく、より制振効果が高いことが推測さ
れる。当シミュレーションの結果は、上述した実験装置
を用いた振動抑制実験のレーザー変位計による計測結果
と充分適合したものとなっている。
FIG. 7 and FIG. 8 are numerical simulation result diagrams relating to the vibration suppression control of the hinge joint structure which is the expanded structure from the above-mentioned derivation formula. 7 is a sensor,
FIG. 2 shows control results when only one actuator set is provided at the hinge 4 part and when four other sets are provided at every other part. It is a result figure when a vibration settles down to a steady state. According to this, it is presumed that the larger the number of sets of the sensor and the actuator, the smaller the amplitude due to the vibration damping, and the higher the vibration damping effect. FIG. 8 shows the same conditions as in FIG.
It is a result diagram of the amplitude displacement of the hinge when an initial impulse force is applied to the structure. Also from this, it is presumed that when a large number of sensors and actuators are attached, the amplitude is smaller in the vibration suppression control and the vibration damping effect is higher. The result of this simulation is sufficiently compatible with the measurement result by the laser displacement meter of the vibration suppression experiment using the above-mentioned experimental device.

【0017】以上詳細に説明してきたが、本発明の趣旨
の範囲内にて、パネルの形状(パネル単体が平板、曲面
等の他、ヒンジ結合構造物全体として平板状やパラボラ
曲面等)、材質、ヒンジ形態(パネルの幅方向の全面を
ヒンジ結合とする他、両端部のみをヒンジ結合部とし
て、それらの間にセンサー部およびアクチュエータ部の
磁石とコイルとを有効に、例えば、交互に千鳥状に配列
する等)、センサー部およびアクチュエータ部の形状、
形式(磁石とコイルの対によるセンサーおよびアクチュ
エータの他、各種変位計と磁石とコイルの対によるアク
チュエータとの組合せ等)および配設形態ならびに配設
数、誘導電流の検出形態、各増幅器の形式および配設形
態、ゲイン値を含む誘導電磁気力によるアクチュエータ
の駆動制御形態等については適宜選択し得る。なお、前
述の実施の形態はあらゆる点で例示に過ぎず限定的に解
釈してはならない。
Although described in detail above, within the scope of the present invention, the shape of the panel (the panel itself is a flat plate, a curved surface, etc., and the hinge joint structure as a whole is a flat plate, a parabolic curved surface, etc.), a material. , Hinge form (In addition to hinge-bonding the entire surface in the width direction of the panel, only both ends are hinge-bonding parts, and the magnets and coils of the sensor part and the actuator part are effectively interposed between them, for example, alternately staggered. Etc.), the shape of the sensor part and the actuator part,
Form (sensors and actuators with a pair of magnet and coil, combination of various displacement gauges and actuators with a pair of magnet and coil, etc.) and arrangement form and number, detection form of induced current, form of each amplifier and The arrangement form, the drive control form of the actuator by the induction electromagnetic force including the gain value, and the like can be appropriately selected. It should be noted that the above-described embodiment is merely an example in all respects and should not be limitedly interpreted.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、少なくとも一対の隣接するパネル同士がヒンジ等
により結合され不連続な振動特性を有するヒンジ結合構
造物の振動・形状制御法において、前記ヒンジの両側の
パネルに誘導電磁気力により制御されるセンサー部とア
クチュエータ部とをそれぞれ設置するとともに、センサ
ー部にて検出したヒンジの角度変化に応じてアクチュエ
ータ部からの電磁気力により制御してヒンジの角度を原
位置に復元し、あるいはアクチュエータコイルにオフセ
ット電流を印加して規定位置に設定するように構成した
ことにより、ヒンジの両側にセンサー部およびアクチュ
エータ部が配設されて、センサーおよびアクチュエータ
の作動ストロークが大きく採れて高精度となる上に、制
振制御力も大きくできる。しかも、ヒンジから独立して
設けられるセンサーおよびアクチュエータが疲労等によ
る破損の少ない非接触型とすることができる。
As described above in detail, according to the present invention, in a vibration / shape control method for a hinge-bonded structure in which at least a pair of adjacent panels are bonded by a hinge or the like and which has discontinuous vibration characteristics. A sensor unit and an actuator unit controlled by induction electromagnetic force are installed on both sides of the hinge, and the electromagnetic force from the actuator unit controls the hinge unit according to the angle change of the hinge detected by the sensor unit. Since the angle of the hinge is restored to the original position or the offset current is applied to the actuator coil to set it at the specified position, the sensor section and the actuator section are arranged on both sides of the hinge, and the sensor and the actuator are arranged. The operating stroke of is large and highly accurate, and the damping control force is also large. Kill. Moreover, the sensor and the actuator provided independently of the hinge can be of a non-contact type that is less likely to be damaged by fatigue or the like.

【0019】また、前記センサー部では磁石磁場のコイ
ルに対する相対位置変化に基づいてコイルに流れる誘導
電流の値を検出し、前記アクチュエータ部では磁石磁場
中のコイルに流れる電流を前記誘導電流の値あるいは別
途与えられたオフセット電流値に応じて制御するように
構成した場合は、磁石とコイルの組合せにより軽量かつ
偏平で簡素な構造とすることができ、必要に応じてパネ
ル内への埋設構造等も採用して、無用な突起物をなくし
ヒンジを介したパネルの折畳み・展開を完全にすること
もできる。さらに、前記センサー部およびアクチュエー
タ部をそれぞれ構成するコイルと磁石とをヒンジの両側
に振り分け配置した場合は、ヒンジを支点とする相対角
度変化をコイルと磁石からなるセンサー部およびアクチ
ュエータ部における相対位置変化による角度検出と制振
制御に有効に活用できて構造が簡素化される。
The sensor section detects the value of the induced current flowing through the coil based on the change in the relative position of the magnet magnetic field to the coil, and the actuator section detects the value of the induced current flowing through the coil in the magnetic field of the magnet or the value of the induced current. When it is configured to control according to the offset current value given separately, it is possible to make it a lightweight, flat and simple structure by combining the magnet and coil, and if necessary, also embed it in the panel. By adopting it, you can eliminate unnecessary protrusions and completely fold and unfold the panel via the hinge. Further, when the coils and the magnets respectively constituting the sensor section and the actuator section are separately arranged on both sides of the hinge, the relative angle change with the hinge as a fulcrum is changed in the relative position in the sensor section and the actuator section composed of the coil and the magnet. The structure can be simplified because it can be effectively used for angle detection and vibration suppression control.

【0020】さらにまた、ヒンジ角度の変化に対する電
流値の誘導効率を高めるために、前記センサー部および
アクチュエータ部を構成するコイルと磁石とを、一方の
パネルをヒンジよりも他方のパネル側に延設した延設部
と他方のパネルとの間にそれぞれ設置した場合は、コイ
ル電流の誘導値をより高めることができる。かくして本
発明によれば、不連続な特性の振動を引き起こし易いヒ
ンジ結合構造物を、軽量かつ簡素な構造の制御装置によ
ってヒンジを含めたパネル全体で強力で確実かつ容易に
制御し、展開して運用する形状を維持するヒンジ結合構
造物の誘導電磁気力による振動・形状制御法が提供され
る。
Furthermore, in order to increase the induction efficiency of the current value with respect to the change of the hinge angle, one panel is extended from the hinge to the other panel side with respect to the coil and the magnet constituting the sensor section and the actuator section. When installed between the extended portion and the other panel, the induction value of the coil current can be further increased. Thus, according to the present invention, a hinge-bonded structure that easily causes vibration with discontinuous characteristics is strongly and reliably and easily controlled by the control device having a lightweight and simple structure in the entire panel including the hinge, and is deployed. Provided is a vibration / shape control method for a hinged structure that maintains an operating shape by using induced electromagnetic force.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のヒンジ結合構造物における要部拡大図
で、センサー、アクチュエータ部の配設形態を示す図で
ある。
FIG. 1 is an enlarged view of a main part of a hinged structure according to the present invention, showing a layout of sensors and actuators.

【図2】同、図2(A)は実験装置全体図、図2(B)
は振動・形状制御流れ図である。
FIG. 2 (A) is an overall view of the experimental apparatus, FIG. 2 (B).
Is a vibration / shape control flow chart.

【図3】同、センサー原理図である。FIG. 3 is a sensor principle diagram of the same.

【図4】同、アクチュエータの作動原理図である。FIG. 4 is a diagram showing the operating principle of the actuator.

【図5】同、パネル振動抑制のための制御力説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory view of a control force for suppressing panel vibration.

【図6】同、擾乱による振動発生時のヒンジ制御力の説
明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a hinge control force when vibration due to a disturbance occurs.

【図7】同、周期外力を加えたときのヒンジ結合構造物
の定常状態の振動変位図である。
FIG. 7 is a vibration displacement diagram of the hinged structure in a steady state when a periodic external force is applied thereto.

【図8】同、初期インパルス力を加えたときのヒンジ結
合構造物の振動減衰の図である。
FIG. 8 is a diagram of vibration damping of the hinged structure when an initial impulse force is applied thereto.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜9 ヒンジ 10 パネル 11 パネル 12 センサー部 12C センサーコイル 12M センサー磁石 13 アクチュエータ部 13C アクチュエータコイル 13M アクチュエータ磁石 14 アクチュエータ部 14C アクチュエータコイル 14M アクチュエータ磁石 15 装置支持台 16A パネル支持柱 16B パネル支持柱 17 プーリ支持柱 18 プーリ 19 ワイヤ 20 重錘 21 三角形端板(厚肉パネル) 22 プリアンプ 23 制御回路 24 メインアンプ 1-9 hinges 10 panels 11 panels 12 Sensor section 12C sensor coil 12M sensor magnet 13 Actuator part 13C actuator coil 13M actuator magnet 14 Actuator part 14C actuator coil 14M actuator magnet 15 Device support stand 16A panel support pillar 16B panel support pillar 17 Pulley support pillar 18 pulley 19 wires 20 weights 21 Triangular end plate (thick panel) 22 Preamplifier 23 Control circuit 24 Main amplifier

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一対の隣接するパネル同士が
ヒンジ等により結合され不連続な振動特性を有するヒン
ジ結合構造物の振動・形状制御法において、前記ヒンジ
の両側のパネルに誘導電磁気力により制御されるセンサ
ー部とアクチュエータ部とをそれぞれ設置するととも
に、センサー部にて検出したヒンジの角度変化に応じて
アクチュエータ部からの電磁気力により制御してヒンジ
の角度を原位置に復元し、あるいはアクチュエータコイ
ルにオフセット電流を印加して規定位置に設定するよう
に構成したことを特徴とするヒンジ結合構造物の誘導電
磁気力による振動・形状制御法。
1. A vibration / shape control method for a hinge-bonded structure, wherein at least a pair of adjacent panels are linked by a hinge or the like and have discontinuous vibration characteristics, and the panels on both sides of the hinge are controlled by induced electromagnetic force. The sensor part and the actuator part are installed respectively, and the angle of the hinge is restored to the original position by controlling with the electromagnetic force from the actuator part according to the change in the angle of the hinge detected by the sensor part, or the actuator coil is A method for controlling the vibration and shape of a hinge-bonded structure by an induced electromagnetic force, which is configured so that an offset current is applied to set it at a specified position.
【請求項2】 前記センサー部では磁石磁場のコイルに
対する相対位置変化に基づいてコイルに流れる誘導電流
の値を検出し、前記アクチュエータ部では磁石磁場中の
コイルに流れる電流を前記誘導電流の値あるいは別途与
えられたオフセット電流値に応じて制御するように構成
したことを特徴とする請求項1に記載のヒンジ結合構造
物の誘導電磁気力による振動・形状制御法。
2. The sensor unit detects a value of an induced current flowing through the coil based on a change in relative position of the magnet magnetic field with respect to the coil, and the actuator unit detects a value of the induced current flowing through the coil in the magnet magnetic field as a value of the induced current or The vibration / shape control method of the hinged structure according to claim 1, wherein the vibration / shape control is performed according to an offset current value separately given.
【請求項3】 前記センサー部およびアクチュエータ部
をそれぞれ構成するコイルと磁石とをヒンジの両側に振
り分け配置したことを特徴とする請求項2に記載のヒン
ジ結合構造物の誘導電磁気力による振動・形状制御法。
3. The vibration and shape of the hinge-bonded structure according to claim 2, wherein the coil and the magnet constituting the sensor unit and the actuator unit are separately arranged on both sides of the hinge. Control method.
【請求項4】 ヒンジ角度の変化に対する電流値の誘導
効率を高めるために、前記センサー部およびアクチュエ
ータ部を構成するコイルと磁石とを、一方のパネルをヒ
ンジよりも他方のパネル側に延設した延設部と他方のパ
ネルとの間にそれぞれ設置したことを特徴とする請求項
2に記載のヒンジ結合構造物の誘導電磁気力による振動
・形状制御法。
4. A coil and a magnet forming the sensor section and the actuator section are provided so that one panel extends closer to the other panel side than the hinge in order to increase the current value induction efficiency with respect to the change in the hinge angle. The vibration / shape control method for an hinge electromagnetically coupled structure according to claim 2, wherein the vibration / shape control is performed between the extending portion and the other panel.
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