アクティブ振動制御

アクティブ振動制御とは、外部振動によって加えられる力と等しく反対の力でアクティブに力を加えることです。このアプリケーションにより、基本的に振動のないプラットフォーム上で精密な工業プロセスを維持できます。

多くの精密工業プロセスは、機械が振動の影響を受けている場合、実行できません。たとえば、半導体ウェーハの製造では、フォトリソグラフィー工程で使用する機械を基本的に振動のない環境で使用する必要があり、そうしないとサブミクロンの特徴がぼやけてしまいます。アクティブ振動制御は、ヘリコプターの振動を軽減するために現在市販されており、従来のパッシブ技術よりも軽量で快適性が向上しています。

過去には、従来の振動ダンパー、ショックアブソーバー、基礎分離などのパッシブ技術が使用されていました。

一般的なアクティブ振動制御システムでは、次のような複数のコンポーネントが使用されます。

複数のアクティブドライバー（ボイスコイル、油圧、空気圧、圧電、その他の技術を使用する場合があります）によって吊り下げられた巨大なプラットフォーム
3つの自由度の加速度を測定する3つの加速度計
加速度計からの信号を増幅および反転する電子増幅システム。PIDコントローラを使用すると、単純な反転増幅器よりも優れたパフォーマンスが得られます。
非常に大規模なシステムの場合、必要な高い駆動力を提供する空気圧または油圧コンポーネント。

振動が周期的である場合、制御システムは進行中の振動に適応し、過去の加速度を参照せずに新しい加速度ごとに反応するだけで提供されるよりも優れたキャンセルを提供できます。

アクティブ振動制御は、多くの研究者によって梁、板、シェル構造の振動減衰に実装されてきました。 ^[1]^[2]^[3]^[4]^[5]^[6] 効果的なアクティブ振動制御のためには、構造が外部からの乱れを感知し、それに応じて反応できるほどスマートである必要があります。アクティブ構造（スマート構造とも呼ばれる）を開発するには、スマート材料を構造に統合または埋め込む必要があります。スマート構造には、センサー（ひずみ、加速度、速度、力など）、アクチュエーター（力、慣性、ひずみなど）、制御アルゴリズム（フィードバックまたはフィードフォワード）が含まれます。^[1]長年にわたり、多数のスマート材料が調査および製造されてきました。その中には、形状記憶合金、圧電材料、光ファイバー、電気粘性流体、磁歪材料などがあります。^[7]

参照

参考文献

^ ab Preumont, A. (2011).アクティブ構造の振動制御：入門. Springer.
^ Vasques, CMA; Dias Rodrigues, J. (2006-09-01). 「スマート圧電ビームのアクティブ振動制御: 従来のフィードバック制御戦略と最適フィードバック制御戦略の比較」. Computers & Structures . 複合適応構造: モデリングとシミュレーション. 84 (22–23): 1402–1414. doi :10.1016/j.compstruc.2006.01.026.
^ Omidi, Ehsan; Mahmoodi, S. Nima (2015-02-27). 「スマート構造の振動減衰のためのコンセンサスポジティブポジションフィードバック制御」.スマートマテリアルアンドストラクチャー. 24 (4): 045016 (11pp). Bibcode :2015SMaS...24d5016O. doi :10.1088/0964-1726/24/4/045016. S2CID 110962882.
^ Qiu, Zhi-cheng; Zhang, Xian-min; Wu, Hong-xin; Zhang, Hong-hua (2007-04-03). 「圧電スマートフレキシブルカンチレバープレートの最適配置とアクティブ振動制御」。Journal of Sound and Vibration。301 (3–5): 521–543。Bibcode : 2007JSV ...301..521Q。doi :10.1016/j.jsv.2006.10.018 。
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^ Sharma, Anshul; Kumar, Rajeev; Vaish, Rahul; Chauhan, Vishal S. (2015-09-15). 「広範囲の温度範囲における宇宙アンテナ反射鏡のアクティブ振動制御」。複合構造。128 : 291–304。doi : 10.1016/j.compstruct.2015.03.062 。
^ Gandhi, MV (1992).スマート材料と構造. Springer.

[:0-1] Preumont, A. (2011).アクティブ構造の振動制御：入門. Springer.

[2] Vasques, CMA; Dias Rodrigues, J. (2006-09-01). 「スマート圧電ビームのアクティブ振動制御: 従来のフィードバック制御戦略と最適フィードバック制御戦略の比較」. Computers & Structures . 複合適応構造: モデリングとシミュレーション. 84 (22–23): 1402–1414. doi :10.1016/j.compstruc.2006.01.026.

[3] Omidi, Ehsan; Mahmoodi, S. Nima (2015-02-27). 「スマート構造の振動減衰のためのコンセンサスポジティブポジションフィードバック制御」.スマートマテリアルアンドストラクチャー. 24 (4): 045016 (11pp). Bibcode :2015SMaS...24d5016O. doi :10.1088/0964-1726/24/4/045016. S2CID 110962882.

[4] Qiu, Zhi-cheng; Zhang, Xian-min; Wu, Hong-xin; Zhang, Hong-hua (2007-04-03). 「圧電スマートフレキシブルカンチレバープレートの最適配置とアクティブ振動制御」。Journal of Sound and Vibration。301 (3–5): 521–543。Bibcode : 2007JSV ...301..521Q。doi :10.1016/j.jsv.2006.10.018 。

[5] Sharma, Anshul; Kumar, Rajeev; Vaish, Rahul; Chauhan, Vishal S. (2014-09-01). 「構造的アクティブ振動制御における鉛フリー圧電材料の性能」。Journal of Intelligent Material Systems and Structures . 25 (13): 1596–1604. doi :10.1177/1045389X13510222. ISSN 1045-389X. S2CID 110356866.

[6] Sharma, Anshul; Kumar, Rajeev; Vaish, Rahul; Chauhan, Vishal S. (2015-09-15). 「広範囲の温度範囲における宇宙アンテナ反射鏡のアクティブ振動制御」。複合構造。128 : 291–304。doi : 10.1016/j.compstruct.2015.03.062 。

[7] Gandhi, MV (1992).スマート材料と構造. Springer.