DSPを用いた高汎用性オンラインハイブリッド実験システムの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550478
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 五十嵐 晃 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80263101)
• 研究分担者: 高橋 良和 京都大学, 工学研究科, 助手 (10283623)
• キーワード: 時間遅れ補償 / リアルタイム実験 / デジタルフィルタ / MRダンパー / 仮動的実験 / 振動台 / 陰的解法

研究概要

本研究では高速信号処理能力を持つDSP(ディジタルシグナルプロセッサ)による制御系を利用して、従来より汎用性の高いオンラインハイブリッド実験の方法論を開発した。適用するベースとしてダンパー載荷用アクチュエータによる試験システムと、電気油圧サーボ式振動台の2つの実験システムヘの適用を行った。
載荷用アクチュエータへの適用では、載荷と荷重計測をmsec単位のサンプリング周期の刻みで同時に進行させながら陰的数値積分を行うことにより、ハイブリッド実験の安定性・信頼性を確保しながらも実行速度を向上した実験システムを開発するとともに、その検証実験を行った。具体的には、載荷制御におけるアクチュエータの加振時間遅れの補償にデジタルフィルタリングを適用することにより実験の信頼性の低下の問題を解決する手法を開発した。さらに、速度依存性を持つダンパーを模擬したMRダンパーを供試体として用い、橋梁用ダンパーとして設置した場合の応答制御性能の評価を、サブストラクチャー法を適用した実時間ハイブリッド試験により検討する実験を行った。
電気油圧サーボ式振動台に同様の考え方を適用したサブストラクチャーハイブリッド振動台実験システムの開発においては、振動台の制御系において変位制御と、位相進み4次FIRフィルタおよび3次バタワースフィルタを併用したデジタルフィルタリングを組み合わせることにより、非線形構造モデルを仮定した場合においても信頼性の高い実験結果を得た。さらに、実構造物スケールにおける構造物の震動問題の検証の過程を想定した実験を行うことにより、本実験手法の工学的な適用性および汎用性を検証した。

研究成果

• [文献書誌] 五十嵐晃, 家村浩和, 岸田誠司, 豊岡亮洋: "デジタルフィルタ補償を適用したリアルタイムハイブリッド実験システム"第11回日本地震工学シンポジウム論文集. 302 (2002)
• [文献書誌] 五十嵐晃, 家村浩和, 田中創: "ディジタルフィルタ変位補償制御を用いたサブストラクチャーハイブリッド振動台実験"第11回日本地震工学シンポジウム論文集. 303 (2002)
• [文献書誌] A.Igarashi, H.Iemura, H.Tanaka: "Development of Substructure Hybrid Shake Table Test Method and Application to Verification Tests of Vibration Control Devices"China-Japan Workshop on Vibration, Control and Health Monitoring of Structures. C007 (2002)
• [文献書誌] 五十嵐晃, 家村浩和, 田中創: "サブストラクチャーハイブリッド振動台実験システムの開発と振動制御デバイスの性能検証実験への適用"構造工学論文集. Vol.49A(印刷中). (2003)