| 研究課題/領域番号 |
03650380
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
佐藤 忠信 京都大学, 防災研究所, 助教授 (00027294)
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| 研究分担者 |
清野 純史 京都大学, 防災研究所, 助手 (00161597)
家村 浩和 京都大学, 工学部, 助教授 (10026362)
土岐 憲三 京都大学, 防災研究所, 教授 (10027229)
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| キーワード | 評価関数 / 閉開ループ制御 / 震動制御 / カルマンフィルター / 制御時間遅れ / 制御効率 / ニューラルネットワーク / 自己学習機能 |
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| 研究概要 |
時間依存型の評価関数中に構造物へ入力する種々のエネルギーを導入することにより、制御量が状態量のみから決定される閉ループ制御則でなく、外力も考慮した形で求められる、閉開ループ制御則を開発した。この場合、地震エネルギーを導入すれば、最も良く地動加速度の影響を反映して構造物の震動制御が行えることがわかった。提案した制御則には、状態量、制御量に対する重みだけでなく、エネルギー量に対する重みが含まれる。これらの重みと、状態量および制御量の関係を調ベることにより、重みが制御効果に及ぼす影響を明らかにした。
線形多質点モデルに加え、Tri-Linear型の履歴を有する非線形モデルも考え、開発した制御則が非線形系にも適用できることを示した。さらに、積層ゴムを有する免震構造物に対しても、提案した手法を用いて解析を行い、免震構造物の最大の弱点である地盤と基礎との間の相対変位が大きくなることを防ぐための方法論についても考察を加えた。開発した制御則は、連続時間系の制御理論であったので、当該時刻における状態量と入力から求めた制御量は同時刻に系に作用すると仮定している。そこで、連続時間系で求められた最適解が少し遅れて系に作用した場合についての考察を行い、時間遅れが大きくなると制御効率が極端に悪くなることを示した。この問題点を克服するために、入力地震動を自己回帰過程とカルマンフィルターを用いて予測し、制御時間遅れを補償するアルゴリズムを構築し、その有効性を検証した。
構造物の質量や減衰、剛性などの構造パラメータの推定値に誤差が有る場合には制御効率が減少するので、そうした問題を克服するために、自己学習機能を有するニューラルネットワークを用いた震動制御アルゴリズムを構築した。
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