アクティブ振動制御

アクティブ振動制御とは、外部振動によって発生する力と等しく反対方向に力を積極的に作用させることです。この制御により、実質的に振動のないプラットフォーム上で精密な産業プロセスを維持することができます。

多くの精密工業プロセスは、機械が振動の影響を受けると稼働できません。例えば、半導体ウェハの製造では、フォトリソグラフィー工程で使用する機械を実質的に振動のない環境で使用することが求められます。そうしないと、サブミクロン単位の微細な形状がぼやけてしまいます。現在では、ヘリコプターの振動低減にもアクティブ振動制御が実用化されており、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、基礎免震装置といったパッシブ技術が用いられてきました。

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・反転する電子増幅システム。PIDコントローラを使用することで、単純な反転増幅器よりも優れた性能が得られます。
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単にそれぞれの新しい加速度に反応することによって提供されるよりも優れたキャンセルを提供します。

アクティブ振動制御は、梁、板、シェル構造の振動減衰に多くの研究者によって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、構造が外部擾乱を感知し、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ます）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（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

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

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

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