可変ゲイン振動制御に関する研究

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本研究でいう可変ゲイン制御とは一種の非線形状態フィードバック制御であり,線形制御と見なしたときの等価ゲインを制振対象のエネルギーの関数として調整することにより効果的に振動制御を行おうとするものである.このような制御はCMG(コントロール・モーメント・ジャイロ)による剛体振子の振動制御において研究代表者らが用いたことがあり,CMGのジンバル角の飽和を防ぎ,時間的になめらかな制振トルクを発生させることができるなどの効果を確認している.本年度は,まず,線形1自由度系に可変ゲイン速度フィードバックを構成することにより,基本的な制御特性の確認を行った.ここでは,制振効果を確認するため,フォッカープランク方程式を導き,白色雑音励振の仮定の下で解析解を求めた.励振力が強い場合,アクチュエータの出力飽和が生じない範囲内において定ゲイン制御と比較して制振対象の振動エネルギは約1/3に抑えられることなどを確認した.続いて,ハイブリッド動吸振器への適用を検討したところ,通常のハイブリッド動吸振器の機構構成ではストローク制約のもとで制御則が構成し難いことが判明した.この問題点はアクチュエータを動吸振器の受動要素と並列に設置することに起因するものと考えられる.そこで,これに代えて,アクチュエータを直列に入れるカスケード構造を検討した.可変ゲイン制御とは独立に,本構成法はハイブリッド化の効果が高いものと考えられる.また,同構造により可変ゲイン制御が構成しやすくなることも確認できた.