ピエゾセラミックスアクチュエータを用いたロバストな制振制御に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は,一片のピエゾセラミックスにセンサとアクチュエータの両方の働きをさせるセルフセンシング・アクチュエータの実現と柔軟構造物の制振制御への適用を目的とした.セルフセンシング・アクチュエータに対しては従来より,(1)実現すること自体が非常に困難である.(2)実現できた場合でもブリッジ回路のバランスが正確でないと(回路のパラメータに変動があると)優れた制振性能が得られない.などの問題点が指摘されている.本研究では,まず(1)の問題に対しては,等価圧電定数d_<31>の大きな圧電セラミックスを用いることにより,セルフセンシング・アクチュエータの実現が可能であることを実証した.すなわち,従来制御方式である速度フィードバックにより,片持ちはりの制振制御を行ない,同一の制御方式で,センサとアクチュエータを別々に用意した場合と同等の制振性能が容易に達成できることを確認した.しかしながら,従来の報告どおり,本研究においてもブリッジ回路のパラメータに変動がある場合においては,制御系が不安定となったため,より高いパフォーマンスを求めてフィードバックゲインを大きく設定することは危険であり,パラメータ変動の存在下では,速度フィードバックは現実的な制御手法ではないことを認識した.そこで(2)の問題に対しては,パラメータ変動を予め見積もっておけば,その範囲内の変動に対しては制御性能のロバスト性を保証することができるμ設計法を利用してコントローラを設計することを試みた.その結果,通常のブリッジ回路で起こり得るパラメータ変動の存在下においても,パラメータ変動がない場合と同等の,かつ速度フィードバックよりも減衰特性に優れた制振制御を行なうことが可能となった.