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制御理論に基づくゲインと位相の両周波数特性を考慮した受動型制振装置の設計

基于控制理论考虑增益和相位频率特性的无源阻尼装置设计

基本信息

批准号：
18760168
负责人：
射場大輔
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,機械や構造物の周波数特性を各種の制振装置を付加することによって改善し,振動応答の抑制を図ることを目的とし,一般的な評価指標として用いられるゲイン特性と位相特性を共に考慮して,線形行列不等式を利用した線形制御理論に基づいて受動型の制振装置を設計することを目指した.免震や制振装置のばねやダンパの設計問題は,定数フィードバック制御系の設計問題として考えることができ,そのとき得られる制御器の構造がPD制御器の構造と似ているところに着目した.PD制御器は様々な分野で応用されており,その設計方法のひとつとして一巡伝達関数の整形で設計する手法が報告されている.周波数ごとに制約を付加することが可能なGKYP補題(一般化KYP補題)が提案されており,PID制御器の一巡伝達関数整形の問題がこの手法により求解できる.そこで本研究では,簡単な構造の振動系における受動型の制振装置の配置する問題を考え(振動絶縁装置,高速鉄道車両),装置のパラメータを最適化する基礎的な検討を行った.質量間に配置されるばねとダンパをPD制御器のゲインとして考え,フィードバックゲイン設計問題にGKYP補題を適用し,適当な制約条件においてパラメータの最適化を行つた.本手法を利用して設計した振動系の有効性をシミュレーションにより確認した.また,磁気ダンパによって減衰比が変更できる振動絶縁装置を製作し,本手法の有効性を実験的に確認する際に,減衰比を意図的に励振させることによつて共振周波数以外の基礎部の入力周波数において共振が誘起できる現象を見出すことができ,新たな制振方法の可能性を発見できた.

This study aims to improve the frequency characteristics of mechanical structures and to design vibration dampers based on the theory of linear matrix inequality. The design problem of vibration damping device is to determine the design problem of vibration damping system. The structure of PD controller is similar to that of PD controller. The design method of PD controller is to determine the design method of PD controller. The number of cycles is restricted by the number of cycles, and the number of cycles is restricted by the number of cycles. In this paper, the basic design of vibration damping devices (vibration isolation devices, high-speed railway vehicles) and the optimization of vibration damping devices are discussed. The quality of the system is determined by the design problem of the PD controller, and the GKYP supplement is applied to the design problem. This method is used to confirm the effectiveness of the vibration system. In order to confirm the effectiveness of the method, the vibration damping ratio of the magnetic field is changed, and the resonance induced phenomenon of the input frequency of the base part other than the resonance frequency is discovered. The possibility of a new vibration damping method is discovered.