フィードバック制御を用いた構造再設計による構造系と制御系の同時最適化に関する研究

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1.フィードバック制御を用いた構造系の再設計手順を確立した.線形フィードバック制御ゲインの一部を構造系のパラメータを変更させることで肩代わりさせることにより線形な範囲において構造系の再設計を行う方法を確立した.(1)構造系の再設計は評価関数(構造系と制御系の設計目標を反映させたもの)最小化のための繰り返し過程に組み込む.(2)各々の繰り返し過程において,逐次構造系の特性行列の変更分(加速度に比例した質量行列の変更分,速度に比例した減衰行列の変更分,変位に比例した剛性行列の変更分)を加速度,速度,変位に比例する制御ゲインから除くことによって制御系を変更する.(3)設計仕様として閉ループ系の特性根を指定し,この特性根を維持したままで設計を進める.(4)初期構造に対して指定された閉ループ系の特性根が得られるように極配置法によって初期制御ゲインを決める.その後,(2)の方法で制御ゲインを変更しながら構造系の再設計を進める.2.計算機シミュレーションで提案する手法の有効性を確認した.(1)片持ちはりの設計のシミュレーションを行い,振動制御し易い構造系と制御系の組み合わせを探索することができた.(2)提案する手法は,構造系と制御系の同時最適設計法の新しい手法である.(3)実際の機械構造物の設計においては閉ループ系の特性根が設計仕様として決められている場合が多い.従って提案する手法は,実際の機械構造物の設計に「構造系と制御系の同時最適設計法」を適用する際に有用な方法である.3.研究成果の発表.本研究課題の究成果を97年7月に開催される(社)日本機械学会の機械力学・計測制御部門講演会と,同年11月に開催されるアジア太平洋振動会議(韓国)で発表する予定である.