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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550478
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 五十嵐 晃 京都大学, 工学研究科, 助教授 (80263101)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 良和 京都大学, 工学研究科, 助手 (10283623)
• Keywords: リアルタイム制御 / 振動台 / 仮動的実験 / サブストラクチャー法 / 液体貯蔵タンク / 非線形多自由度系 / 実時間 / 速度ベース載荷

Research Abstract

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、従来より適用範囲が広く汎用性の高いオンラインハイブリッド実験の方法論の開発を進めるとともに、実験システムへの実装を行い提案する実験手法の実現性について検証した。
1.前年度において得られた成果を基に、実験部分構造として従来のオンラインハイブリッドでは適用が難しかった液体貯蔵タンクの模型を用いたサブストラクチャーハイブリッド振動台実験を実施した。免震液体貯蔵タンクを想定し、種々の免震装置パラメータの場合の地震時挙動が実験的に得られたことから、液体部分を含む構造システムの動的応答を調査する方法論として有効であることを示した。
2.従来よりも複雑な非線形多自由度数値構造物モデルを計算サブストラクチャーとして使用した実時間ハイブリッド実験を実現するため、非線形多自由度系の応答解析を実時間で処理する制御ソフトウェア及び制御プログラムをPCとDSPを組み合わせたシステムの上に構築し、その実現性について調査した。応答計算及び制御信号の出力のサンプリングレートを1kHzで行う場合、線形・非線形モデルともに20自由度まで、100Hzで行う場合は72自由度以上の実時間計算処理が可能であることを示した。
3.さらに高汎用性を実現するため、従来のオンラインハイブリッド実験の枠組みを用いて簡易的に実時間オンラインハイブリッド実験を実現する、速度ベース載荷型のハイブリッド実験アルゴリズムについて基礎的な考察を行った。DSPを用いれば実現が容易であり、誤差特性等も良好であることを示した。

Research Products

• [Publications] 五十嵐晃, 家村浩和, 鶴田大輝: "免震液体貯蔵タンクを対象としたサブストラクチャーハイブリッド振動台実験"土木学会地震工学論文集. Vol.27. 264 (2003)
• [Publications] 五十嵐晃, 家村浩和, 鶴田大輝: "MRダンパーによる擬似負剛性セミアクティブ制御の実時間ハイブリッド実験による検証"土木学会地震工学論文集. Vol.27. 268 (2003)
• [Publications] A.Igarashi, H.Iemura, H.Tanaka, D.Tsuruta: "Experimental Simulation of Coupled Response of Structural Systems Using the Substructure Hybrid Shake Table Test Method"Proc.13th World Conference on Earthquake Engineering. 829 (2004)