JP2014066292A - アクティブ制振器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】梁弾性体2と、質量体3と、アクチュエータ4と、振動体1の制振対象方向の振動を検出する振動センサ7と、前記振動センサで検出された制振対象方向の振動に基づいて、前記アクチュエータ4の軸方向の伸縮量又は制御力を制御するアクチュエータ制御部6とを備え、前記アクチュエータ制御部6が、前記振動センサ7により検出される前記振動体1の振動により前記梁弾性体2を介して前記質量体3に伝達される制振対象方向の力に比例する制振対象方向の制御力が発揮されるように前記アクチュエータ4の軸方向の伸縮量を制御するように構成した。
【選択図】図1
Description
さらに、y2=y1+(Mβ/Ma)ζiとして、数2の各式について整理すると、等価な集中質量系モデルの式である数4に示される各式に変換できる。
この場合、ピエゾ素子4の制御力u=−ΘH(Z2s+K2)y1がアクティブ制振器100の質量要素と主系の質量要素の間に挿入されることになるので、フィードバックにより制振力は数16のようになる。
さらに、出力を変位にとってy1からy1までのオープンループ特性Lを求めると数19のようになる。
図6に示すように前記ピエゾ素子4は梁弾性体2の切り欠き部21内に埋め込んでも構わない。また、図7に示すように梁弾性体2の上面に振動制御ようのフィードバックが行われるピエゾ素子4Aを設けるとともに、下面に梁弾性体2全体としての固有値や減衰を調整するためのピエゾ素子4Bを設けるようにしてもよい。このようなものであれば、制御用の力を発生させるための回路と、運動系としての特性を調整するための回路とを独立にすることができ、それぞれの相互作用を起きにくくして容易に各パラメータを調節する事が可能となる。また、図8に示すように切り欠き部21の形状については単に直方体形状の溝とする以外にも様々な形状としても構わない。すなわち、梁弾性体2の基端部側が先端側よりも厚さを有し、基端部側に複数の切り欠き部21が形成してあっても構わない。要するに、ピエゾ素子4の駆動量や発生させる力が小さくても質量体3を制振対象方向に大きく振動させられるようにするためにピエゾ素子4が設けられている部分の梁弾性体2の剛性が低くなっていればよい。また、図9に示すようにピエゾ素子4は梁弾性体2の基端側でなく例えば中央部等のその他の位置に設けられていてもよい。さらにピエゾ素子4と前記梁弾性体2との間にスペーサ41を設けて、その伸縮する中心軸線が前記梁弾性体2の図心から離間させて発生させる曲げモーメントが大きくなるようにしてもよい。
また、ピエゾ素子4の断面二次モーメントIpは数21のようになる。
梁弾性体2とピエゾ素子4の曲げ剛性が等しくなる条件EbIb=EpIpより、数22が図10(a)の場合の最適調整条件となる。
図10(b)では、ピエゾ素子4が貼付されている範囲の梁弾性体2、すなわち、切り欠き部21分の断面二次モーメントIbpは数23のようになる。
また、圧電素子の断面二次モーメントIpは数24のようになる。
前記実施形態では、振動体の振動により梁弾性体を介して質量体に伝達される力をフィードバックするように構成していたが、例えば、振動体の加速度をフィードバックするようにしても構わない。また、共振点付近とそれ以外の帯域において制御則を変更するようにしても構わない。例えば、共振点付近のみは振動体の加速度だけをフィードバックし、それ以外の部分では変位のみをフィードバックするというように構成してもよい。前記各実施形態においては、アクチュエータは入力を振動体の振動、出力を制御力として制御を行っていたが、例えば入力を振動体の振動、出力を伸縮量として制御しても構わない。
前記各実施形態に記載されている制御回路についてはデジタル回路、アナログ回路いずれであっても構わない。また、前記切り欠き部については各実施形態では溝状に形成されて底を有するものであったが、例えば複数の貫通孔によりアクチュエータが設けられる部分の梁弾性体の剛性を小さくするようにしても構わない。
1 :振動体
2 :梁弾性体
21 :切り欠き部
3 :質量体
4 :アクチュエータ
5 :減衰部材
6 :制御回路(アクチュエータ制御部)
61 :アクティブ回路
62 :負性容量回路
7 :振動センサ
Claims (7)
- 制振対象である振動体に付加されて、当該振動体の制振を行うアクティブ制振器であって、
前記振動体の制振対象方向に対して、自然状態において軸方向が略直交するように当該振動体に対して基端側が取り付けられている梁弾性体と、
前記梁弾性体の先端側において当該梁弾性体の曲げ変形により前記制振対象方向に振動可能に取り付けられた質量体と、
前記梁弾性体に取り付けられており、当該梁弾性体の軸方向に伸縮可能に構成されたアクチュエータと、
前記振動体の制振対象方向の振動を検出する振動センサと、
前記振動センサで検出された制振対象方向の振動に基づいて、前記アクチュエータの軸方向の伸縮量又は制御力を制御するアクチュエータ制御部とを備え、
前記アクチュエータ制御部が、前記振動センサで検出される前記振動体の振動により前記梁弾性体を介して前記質量体に伝達される制振対象方向の力に比例する制振対象方向の制御力が発揮されるように前記アクチュエータの軸方向の伸縮量を制御するように構成されていることを特徴とするアクティブ制振器。 - 前記アクチュエータが、前記梁弾性体において前記振動体側に取り付けられている請求項1記載のアクティブ制振器。
- 前記アクチュエータの延伸軸線が、前記梁弾性体の図心から所定距離離間した位置に設定されている請求項1又は2記載のアクティブ制振器。
- 前記梁弾性体において前記アクチュエータが設けられている位置に、切り欠き部が形成されている請求項1乃至3いずれかに記載のアクティブ制振器。
- 前記アクチュエータが、ユニモルフ型のピエゾ素子であり、
前記ピエゾ素子に接続される負性容量回路をさらに備え、
負性容量を可変にするための第1可変抵抗を具備する負性容量部と、前記負性容量部と並列に設けられた第2可変抵抗とを備えた請求項1乃至4いずれかに記載のアクティブ制振器。 - 前記アクチュエータ制御部が、前記振動センサにより検出される前記振動体の振動のみがフィードバックされて、前記アクチュエータの伸縮量を制御するように構成されている請求項1乃至5いずれかに記載のアクティブ制振器。
- 前記梁弾性体又は前記振動体と前記質量体との間に設けられた減衰部材をさらに備えた請求項1乃至6いずれかに記載のアクティブ制振器。
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