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A self-tuning negative capacitor is proposed for a piezoelectric shunt damping system; unknown capacitance of the piezoelectric element is estimated by an online estimator without introducing additional sensors and the negative capacitor is tuned based on the estimated capacitance. Appropriate selection of bandpass filters and an excitation signal is studied in the frequency domain analysis. Then, it is shown that the estimated capacitance includes the piezoelectric effect coupled with the mechanical system and that the estimated capacitance is actually applicable to the adaptive negative capacitor. The effectiveness of the proposed method is demonstrated by experiments. 1. は じ め に 圧電材料は,ひずみを加えると端子間に電圧が生じる圧電効果と,逆に端子間に電圧を加えるとひずみが発生 する逆圧電効果を合わせ持つ.この特長を利用して,環境に適応する能力をもつ構造物,すなわちスマート構造物 の研究が行われている(小松, 1999).例えば,柔軟構造物や大規模な骨組構造物などを対象とした振動制御(藤 田他, 1995)や,フレキシブルロボットアーム・グリッパの位置制御(江他, 1990)などがある.これらの研究の 多くは,逆圧電効果のみを利用し圧電素子をアクチュエータとして機能させ,振動や変位の計測には外部センサ を用いている. 圧電効果を利用すると圧電素子はセンサとしても利用できる.さらには,圧電素子をセンサかつアクチュエータ としても同時に利用することもできる.そのような手法を用いた圧電素子による振動制御法として,セルフセンシ ング・アクチュエータ(Self-Sensing Actuator, SSA )(Dosch, et al., 1992 )と圧電シャントダンピング(Piezoelectric Shunt Damping )(Hagood and von Flotow, 1991 )がある.これらの手法の利点は,センサとアクチュエータの完全 な共配置が実現できることや,センサとアクチュエータをそれぞれ用意する必要がないため経済的であり小型・軽 量化が実現できること,またセンサとアクチュエータの寿命が同じであるためセンサの故障による制御システム の突発的な不安定化が起きないことなどがある.さらにセンサとアクチュエータの機能を同時に利用する研究は, センサとアクチュエータを統合し自己適応するスマート構造物の目的にかなっており,有用と考えられる. セルフチューニング負性キャパシタによる適応圧電シャントダンピング 小川 真史,高木 賢太郎,軸屋 一郎,井上 剛志 Adaptive piezoelectric shunt damping by self-tuning negative capacitor Masafumi OGAWA, Kentaro TAKAGI, Ichiro JIKUYA and Tsuyoshi INOUE *1 Department of Mechanical Science and Engineering, Nagoya University Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8603, Japan *2 Department of Aerospace Engineering, Nagoya University Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8603, Japan Received 11 June 2014 No.14-00314 [DOI: 10.1299/transjsme.2014dr0382] *正員,名古屋大学大学院工学研究科機械理工学専攻(〒464-8603 愛知県名古屋市千種区不老町) *名古屋大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻 E-mail of corresponding author: takagi@nuem.nagoya-u.ac.jp