構造系とロバスト制御系の同時最適化法による車両の振動制御

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05750213
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 梶原 逸朗 東京工業大学, 工学部, 助手 (60224416)
• Keywords: 振動 / 制御 / ロバスト性 / モード解析 / 最適設計

Research Abstract

構造系とH^∞制御系の同時最適設計を、モード解析とコンプレックス法により実行する方法を提案した。構造系のモデル化には有限要素法を適用し、モード座標に変換することによりシステムの低次元化を行い、これに対しH^∞制御系を設定する。そして、構造系とH^∞制御系を同時に最適化することにより、閉ループ系の周波数特性の高性能化とロバスト安定性の向上を実現させる。本研究で設定した同時最適化問題では、外乱から制御量までのH^∞ノルムを目的関数として採用している。また、設計変数としては構造物の寸法と目的関数でもあるH^∞ノルムを同時に採用する。このとき、目的関数は設計変数に対して不連続関数となり、目的関数の感度を用いて設計変数の最適解を探索する通常の最適化手法は適用できない。そこで、ランダム探索法の一つであり、目的関数の感度を用いずに設計変数の最適解を探索するコンプレックス法を用いることにより、同時最適化を可能にしている。また、構造系の質量を最適化問題に導入することにより、制御性能と質量のバランスのとれた設計を実現している。提案する方法を基礎モデルで構成される振動制御系の同時最適化に適用したところ、周波数応答特性の最適化が実現され、本手法の有効性を実証している。

Research Products

• [Publications] 梶原逸朗,辻岡一明,長松昭男: "コンプレックス法による構造系と制御系の同時最適設計" 日本機械学会論文集(C編). 59. 2124-2131 (1993)
• [Publications] Kajiwara,I.,Nagamatsu,A.: "Optimum Design of Optical Pick-Up by Elimination of Resonance Peaks" Trans.ASME,Journal of Vibration and Acoustics. 115. 377-383 (1993)
• [Publications] Kajiwara,I.,Tsujioka,K.,Nagamatsu,A.: "Approach for Simaltaneous Optimization of a Structure and Control System" AIAA Journal,. (掲載決定). (1994)
• [Publications] 梶原逸朗,長松昭男: "モード解析による構造系と制御系の最適設計" 日本機械学会論文集(C編). 60. 368-373 (1994)
• [Publications] 辻岡,梶原,浅井,長松: "構造系とH^∞制御系の同時最適設計" 日本機械学会,第71期全国大会講演論文集. 930-63. 195-197 (1993)
• [Publications] Kajiwara,I.,Nagamatsu,A.: "H^∞ Control System by Modal Analysis for Suppression of structural Vibration" Proceedings of the 12th International Modal Analysis Conference. 591-597 (1994)