制御系設計とモデリング

「振動モード形を利用したモデリング入門」の「柔軟構造物の低次元化モデル作成法」では、質量パラメータによる２質点系モデル作成法について説明しました。ここでは、質量と剛性の両パラメータを使った柔軟構造物の低次元化モデル作成法について説明します。

柔軟構造物の１次と２次の振動モードを２自由度系モデルで制振するアクティブ振動制御について、塔状構造物のモデリング、LQ制御理論による制御系設計、制振効果の解析（シミュレーション）、振動制御実験（制振効果の確認）の順に説明しています。

アクティブ制振の際に問題となるスピルオーバーと呼ばれる不安定現象について、振動対策の種類「構造変更と振動制御（振動絶縁、制振）」、アクティブ制振におけるコントローラの制約とモデリング、スピルオーバーとスピルオーバー対策についてまとめています。

アクティブ振動制御実験で使った制振装置を紹介しています。４種類の制振装置の違い、２次元ハイブリッド動吸振器（水平２方向）、アクティブ動吸振器、動吸振器型ハイブリッド動吸振器、ハイブリッド動吸振器の信頼性と消費エネルギーについてまとめています。

「振動モード形を利用したモデリング」では、振動モード形の節をセンサ及びアクチュエータ設置点に選びスピルオーバを防止しています。ここでは、塔状構造物を制振対象に選び、センサの設置位置による制御系の安定性について実験的に考察しています。

現代制御理論の１つLQ最適制御理論による制御系設計の課題である重み係数の決定について、無次元化状態方程式を使った制御系設計方法を紹介します。平行板ばね構造物とアクティブ動吸振器による１次と２次の振動モードの制御系設計法について説明しました。

LQ最適制御によるアクティブ制振の制御系設計法について、古典制御理論と現代制御理論、運動方程式と制御系、状態方程式と可制御性・可観測性、LQ制御理論、制振効果の解析（根軌跡、伝達関数、インパルス応答）、実験による制振効果の確認をします。

物理座標系でのモデリングと制御設計を行うために、制振対象の任意の位置における等価質量を求める等価質量同定法について、モード形と等価質量との関係、１自由度等価質量同定法と注意点、多自由度等価質量同定法について説明しています。

塔状構造物のような柔軟構造物の振動制御法の１つとして、振動モード形の節を利用してスピルオーバーを防止すると共に、物理座標系でのモデリングによりセンサー信号による状態フィードバック制御を実現する低次元化モデル作成法についてまとめています。