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制御理論に基づくゲインと位相の両周波数特性を考慮した受動型制振装置の設計

研究課題

研究課題/領域番号 18760168
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 機械力学・制御
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

射場 大輔  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 助教 (10402984)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2007年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2006年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
キーワード機越力学・制御 / 耐震 / 免震 / 制振 / 制御 / 機械力学・制御 / 制震 / 制御工学
研究概要

本研究は,機械や構造物の周波数特性を各種の制振装置を付加することによって改善し,振動応答の抑制を図ることを目的とし,一般的な評価指標として用いられるゲイン特性と位相特性を共に考慮して,線形行列不等式を利用した線形制御理論に基づいて受動型の制振装置を設計することを目指した.
免震や制振装置のばねやダンパの設計問題は,定数フィードバック制御系の設計問題として考えることができ,そのとき得られる制御器の構造がPD制御器の構造と似ているところに着目した.PD制御器は様々な分野で応用されており,その設計方法のひとつとして一巡伝達関数の整形で設計する手法が報告されている.周波数ごとに制約を付加することが可能なGKYP補題(一般化KYP補題)が提案されており,PID制御器の一巡伝達関数整形の問題がこの手法により求解できる.そこで本研究では,簡単な構造の振動系における受動型の制振装置の配置する問題を考え(振動絶縁装置,高速鉄道車両),装置のパラメータを最適化する基礎的な検討を行った.質量間に配置されるばねとダンパをPD制御器のゲインとして考え,フィードバックゲイン設計問題にGKYP補題を適用し,適当な制約条件においてパラメータの最適化を行つた.本手法を利用して設計した振動系の有効性をシミュレーションにより確認した.また,磁気ダンパによって減衰比が変更できる振動絶縁装置を製作し,本手法の有効性を実験的に確認する際に,減衰比を意図的に励振させることによつて共振周波数以外の基礎部の入力周波数において共振が誘起できる現象を見出すことができ,新たな制振方法の可能性を発見できた.

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2008 2007 2006

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Design of Passive Suspension System of Railway Vehicles via Control Theory2008

    • 著者名/発表者名
      H., C., Ngnyen・A., Sone・D., Iba・ and A., Masuda
    • 雑誌名

      Journal of System Design and Dynamics Vol.2, No.2(掲載決定)

    • NAID

      130000098849

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonance by Parametric Excitation of Variable Damping2008

    • 著者名/発表者名
      D., Iba・A., Masuda・A., Sone
    • 雑誌名

      Journal of System Design and Dynamics Vol.2, No.1

      ページ: 331-341

    • NAID

      130000098889

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation of quasi-resonance by variable damping2007

    • 著者名/発表者名
      射場大輔, 増田新, 曽根彰
    • 雑誌名

      SPIE, 14^<th> International Symposium, Smart Structures and Materials & Nondestructive Evaluation and Health Monitoring No.6525-36

      ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] GKYP補題に基づくパッシブ型制振装置の設計2006

    • 著者名/発表者名
      射場大輔, 張嵩, 増田新, 曽根彰
    • 雑誌名

      日本機械学会Dynamics and Design Conference 2006 CD-ROM論文集 No.439

      ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] ばねと二つの可変ダンパによるエネルギの貯蔵と振動制御への利用2006

    • 著者名/発表者名
      射場大輔, 増田 新, 曽根 彰
    • 雑誌名

      日本機械学会Dynamics and Design Conference 2006 CD-ROM論文集 No.447

      ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] GKYP補題による振動絶縁装置の最適設計2006

    • 著者名/発表者名
      射場大輔, 張嵩, 増田新, 曽根彰
    • 雑誌名

      第12回日本地震工学シンポジウム講演会,CD-ROM論文集 NO.0273

      ページ: 1198-1201

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] H無限大制御理論に基づく受動型動吸振器の設計2006

    • 著者名/発表者名
      射場大輔, 増田新, 曽根彰
    • 雑誌名

      第49回自動制御連合講演会,CD-ROM論文集 SU4-1-2

      ページ: 1-6

    • NAID

      130004600139

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Growth of vibration amplitude by parametric excitation of damping2007

    • 著者名/発表者名
      D., Iba・K., Nagami・A., Masuda・A., Sone
    • 学会等名
      Proceedings of 12th Asia Pacific Vibration Conference
    • 発表場所
      北海道
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] The design of passive vibration control device based on GKYP Lemma2007

    • 著者名/発表者名
      S., Zhang・D., Iba・A., Sone・A., Masuda
    • 学会等名
      Proc. Of the 2007 ASME Pressure Vessels & Piping Conference, Seismic Engineering
    • 発表場所
      San Antonio, Texas, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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