慣質

慣質（inerter）也稱為慣容，是控制理論有關機械網路（英語：mechanical network）的雙終端設備，作用在二個終端上的力大小相等、方向相等，和二個終點之間的相對加速度成正比。慣質的概念用在一級方程式賽車的車輛懸吊系統中，名稱為J-damper。

慣質可以用裝在齒條上的飛輪來實現，其效果類似在有彈簧的物體上增加其慣量。

發現

馬爾科姆·史密斯（英語：Malcolm C. Smith）是劍橋大學控制理論工程學的教授，他第一個在一篇2002年的論文中提到慣質^[1]。史密斯擴展電路和機械網路之間的類比性（流動性類比（英語：mobility analogy）），他觀察到其類比有不完整之處，因為在上述類比中，機械系統對應電容器的是質量，但電容器的電流和二端的電位差的微分成正比，質量只能類比一端接地（電位為零）的電容器，無法完整類比兩端電位都不是零的電容器。而他認為可以用齒輪以及飛輪來實現此一概念。

其產生的力可以用下式表示: $F=b({\dot {v}}_{2}-{\dot {v}}_{1})$ , 其中有一適當的常數b。

建構

線性的慣質可以用飛輪和齒條來建構。飛輪的樞軸是一個端點，而齒條是另一個端點。

旋轉的慣質可以結合飛輪以及差速器的環齒輪。差速器二端的齒輪則為二個端點。

應用

在慣質發明不久之後，慣質的原理就用在一級方程式賽車的懸吊系統中，名為J-damper。若針對輪胎的共振頻率進行調整，慣質可以減少懸吊系統的機械負載。邁凱倫車隊在2005年初開始使用J-damper，雷諾車隊很快也開始使用^[2]。

J-damper是2007年一級方程式間諜爭議的核心議題，是Philip Mackereth離開邁凱倫車隊，加入雷諾車隊而所爆發的。

參考資料

[1]
Smith, M. C. Synthesis of mechanical networks: The inerter. IEEE Transactions on Automatic Control. 2002, 47 (10): 1648. doi:10.1109/TAC.2002.803532.
[2]
Chen, M.; Papageorgiou, C.; Scheibe, F.; Wang, F. C.; Smith, M. The missing mechanical circuit element. IEEE Circuits and Systems Magazine. 2009, 9: 10. doi:10.1109/MCAS.2008.931738.

外部連結

The Inerter Concept and Its Applications, lecture notes
J-dampers in Formula 1 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

[1] [1]
Smith, M. C. Synthesis of mechanical networks: The inerter. IEEE Transactions on Automatic Control. 2002, 47 (10): 1648. doi:10.1109/TAC.2002.803532.

[2] [2]
Chen, M.; Papageorgiou, C.; Scheibe, F.; Wang, F. C.; Smith, M. The missing mechanical circuit element. IEEE Circuits and Systems Magazine. 2009, 9: 10. doi:10.1109/MCAS.2008.931738.

[1]

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