インピーダンス計測のみに基づく圧電素子のパラメータ推定と受動制振への応用

摘要

構造物の制振手法として，外部電気回路（シャント回路）を取り付けた圧電素子によって振動のエネルギーを電気エネルギーに変換し消散することで制振を行う，シャント制振と呼ばれる方法がある．この手法は，シャント回路に受動的な回路網を用いた場合必ず安定になるうえ，原理的には外部電源を必要としないため実用性も高い．しかしながら，たとえばインダクタと抵抗からなるLR回路を用いた場合，回路素子値もしくは制振対象の不確かさや変動に対して制振性能が敏感であることが知られている．%This paper discusses a parameter estimation method of piezoelectric elements aiming at piezoelectric shunt damping. The proposed method only requires electrical impedance measurements. The introduced impedance model, which consists of multiple vibration modes, indicates that the capacitance varies depending on the choice of the target mode. Two kinds of frequency domain estimation methods, linear and nonlinear least squares methods, are proposed. The experimental results show the effectiveness of the proposed method and the validity of the estimated parameters.