リニアモータを用いた小型制震装置による多自由度系のアクティブ制御

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05452231
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 東原 紘道 東京大学, 地震研究所, 教授 (10125891)
• 研究分担者: 飯田 昌弘 東京大学, 地震研究所, 助手 (50159563)
• キーワード: 制震構造 / アクティブ制御 / 振動制御 / リニアモータ

研究概要

本研究の基本コンセプトに基づいて、準備研究としてなされた、古典的な変分理論に基づく数理的な研究、および1自由度-1アクチュエータの物理モデルの試作について詳細な検討をくわえ、模型-計測-制御の統合システムを確立し、その運用試験を実施してきた。すなわち、
1)本研究の基礎となった制御アルゴリズムの多自由度系への拡張を行った。その中で、本手法の特長は多自由度系において発揮されることが示された。
2)1自由度系の模型に対する基本システムを完成した。そのためには、AD変換器およびDA変換器の所要性能の検討、アクチュエータの動作特性の検討が重要であった。
3)アクティブ制御で最大の問題となるのはアクチュエータであるが、本研究の特色であるリニアモータの動特性の解明が進んだ。特に、これに高速な反応性を与えるためには、きわめて鋭いパルス状の信号を与えることが不可欠であることが判明した。このようなアクチュエータの機能要求に関する知見は、従来の研究では殆ど得られていないものであり、平成6年度も研究を継続する。
4)既往のモータシステムでは、高い反応性を得るために、複雑で大規模な補償回路を使用している。この補償回路では、本研究の制御アルゴリズムと同様のスイッチ制御を利用している。つまり、現在のプロトモデルは、同種の制御を二重に施しているわけである。換言すれば、本研究の方式によれば、リニアモータのための補償回路と、力学系の補償アルゴリズムを統合することができる。この作業の準備として、平成5年度には、補償回路における物理的なフィードバック機構の特性の把握に努めた。
5)このために研究当初の予想よりも相当に高い周波数での信号の伝送が必要になったので、計測装置および信号変換装置を従来の機種より上位のものにする必要が生じた。
6)これまでは自由振動についてしかなされていなかった基本システムに対する運用実験を、1自由度系の加振実験について実行した。そのために要求される制御時間間隔等の精度が高くなるため、プログラムの改良を行った。

研究成果

• [文献書誌] Higashihara,H.: "Microtremors data of South Bisan-seto bridge and estimation of ground elasticity" Structural Dynamics,Proc.2nd Euro.Conf.1. 201-206 (1993)
• [文献書誌] Iida,M.: "Source effects on strong motion records and resolving power of strong motien arrays for souce inversion" Tectonophysics. 218. 179-193 (1993)
• [文献書誌] Spudich,P.and Iida,M.: "The seismic coda,site effects,and scattering in alluvial basins studied using aftershocks of 1986 Colifornia earthquake as source arrays." Bull.Seism.Soc.Am.登載予定. (19)
• [文献書誌] 池上淳,東原紘道: "アクチュエータの能力制約を考慮した構造振動制御-実験による検証" 土木学会第48回年次学術講演会概要集. 692-693 (1993)