2018 Fiscal Year Research-status Report
Real-time substructuring experimentations for acceleration control of shake tables sustaining nonlinear specimens
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18K13823
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| Research Institution | National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention |
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Principal Investigator |
榎田 竜太 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 特別研究員 (20788624)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 振動台制御 / NSBC / ナイキストの安定理論 / 無駄時間 / 非線形構造物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，Dynamical Substructuring System (DSS)法と非線形サブストラクチャ制御(NLSC)を用い，非線形構造物の加速度制御に基づくRTS振動台実験法を構築することを目的としている．この目的実現のため，まず，一年目には，RTS振動台実験手法の基礎になる，Nonlinear Signal-Based Control (NSBC)を用いた振動台実験手法の確立を試みた．１年目には，想定どおりの研究結果を得ることができ，その研究成果を下記にまとめる．
１．NSBCは，パラメータ変動を有する構造システムを制御するのに非常に強力である．このNSBCを，非線形性を呈する構造物を積載した振動台実験に応用する手法を構築した．NSBCを振動台制御に応用するため，構造物を積載した振動台のモデリング方法を考案した．
２．NSBCを実験に応用する際に，不安定な挙動を示すか示さないかが事前に判定できないと，実際の実験には応用できない．そのため，非線形システムを搭載した振動台にNSBCを適用した場合の安定性解析を，ナイキストの安定理論に基づき，考案した．
３．NSBCの応用には，制御システムの無駄時間の推定が必須であるが，実験時には完全な推定は不可能である．無駄時間の推定が高い精度で行われていないときに，NSBCは不安定挙動を引き起こすことが安定性解析で明らかとなった．さらに，無駄時間が高精度に把握されていない場合でも，制御器に適切に設計したフィルターを追加することによって不安定性を防げることも考案した．
４．実際に，NSBCを応用した非線形試験体を積載した振動台の実験では，既存の制御手法では，十分な制御精度を実現できなかったが，NSBCではほぼ100％の制御精度を達成した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通りに，一年目に，Nonlinear Signal－Based Controlを用いた振動台実験手法を確立した．確立した手法を，理論的，数値解析的，実験的に，その有効性を検証した．これらの研究成果をまとめた論文２編を，すでに国際雑誌であるStructural Control and Health Monitoring (Impact Factor:3.622)に投稿し，2019年内での発表が決定している．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り，一年目に確立した非線形制御手法を用いた振動台実験手法に基づいて，Real-time Substructure (RTS)振動台実験法を構築する.さらに，そのRTS実験手法を実際の振動台や油圧式実験装置に応用することで，その適用性を実験的に評価する．
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| Causes of Carryover |
一年目に予定していた，油圧式加振機を用いたリアルタイムサブストラクチャ実験が，実験装置の都合上，二年目の実施に変更になった．そのため，二年目には，油圧式加振機を用いたリアルタイムサブストラクチャ実験と振動台を用いたリアルタイムサブストラクチャ実験の２種類を実施する．一年目の助成金未使用額と二年目の助成金は，２年目に実施する実験の実験装置・計測装置，実験用試験体製作・設置に使用する．
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