低次元モデルに基づいた振動制御のための空間フィルタ設計法の開発

基于低维模型的振动控制空间滤波器设计方法的发展

基本信息

批准号：
18760162
负责人：
細矢直基
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Shibaura Institute of Technology (2007)Saitama University (2006)
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

加速度センサ等のポイントセンサを用いた構造物の振動実験において得られる応答には,多くの振動モード成分が含まれている.この中から,所望の複数のモードを不可観測にする,必要なモードを抽出することは,低次元モデルの構築や振動制御におけるスピルオーバ回避に有効である.そこで,構造物に取り付けた複数個のポイントセンサ出力の中から,所望の複数の振動モードを同時に不可観測とするための空間フィルタの設計方法を提案した.提案法は,不可観測とするモードと同数以下のセンサで実現できるという特徴を有する.また,有限要素モデルを用いて空間フィルタを仮設計した後,振動実験によりセンサ位置を微調整することで空間フィルタを修正し,より高精度なフィルタリングを実現する.はじめに,空間フィルタの設計手法に対して特異値分解を適用することで,使用するセンサ数が大幅に増加しても簡便に空間フィルタを設計できることを示した.また,それぞれのモードを所望の精度で不可観測とする空間フィルタの設計法を示した.各モードの大きさを閾値以下にするような,工学的な意味での不可観測を実現するために可観測性メジャーを導入し,これを有限要素モデルによる数値シミュレーション,および片持ちはりの振動実験を通して検証した.次に,多数のセンサを用いた空間フィルタリングを振動実験において高精度で実現するための手法を示した.空間フィルタを振動実験により修正する際,可観測性メジャーを用いることで多数取り付けたセンサの中からどのセンサをどの程度調節すべきかという指針を簡便に得られることを示した.最後に,多数のセンサで多数のモードを不可観測にできることを片持ちはりの振動実験を通して示した.対象周波数範囲に存在する8個のモードの内,抽出対象の1次モード以外の7個全てのモードを4個のセンサを使用するだけで高精度に不可観測とした.

使用点传感器（例如加速度传感器）在结构的振动实验中获得的响应包含许多振动模式组件。从这些过程中，提取所需的多种模式未观察到，必要的模式可有效构建低维模型并避免在振动控制中溢出。因此，我们提出了一种设计空间过滤器的方法，以同时观察到结构上的多个点传感器输出的多个振动模式。所提出的方法具有以下特征，即可以使用具有与未观察到的传感器数量相同的传感器实现。此外，在使用有限元模型进行暂时设计空间滤波器之后，通过通过振动实验微调传感器位置来修改空间滤波器，并实现更高的精度过滤。引言，通过将奇异值分解应用于空间滤波器设计方法，即使使用的传感器数量大大增加也可以轻松设计空间滤波器。るのです。英语：空间滤波器的设计方法，使每个模式都不选出具有所需精度的每个模式。为了在工程意义上实现未观察到的观察结果，例如每种模式的大小低于阈值，引入了可观察的措施，并通过使用有限元模型和悬臂束的振动实验来通过数值模拟进行验证。接下来，显示了一种使用大量传感器实现空间过滤的方法，这些传感器在振动实验中的精度很高。当通过振动实验修改空间滤波器时，显示通过使用可观察的度量，很容易获得一条指南，应从许多安装的传感器中调整传感器，并且应调整多少传感器。最后，通过悬臂梁的振动实验来显示，许多模式与大量传感器都无法观察到。在目标频率范围内存在的八个模式中，除了要提取的主要模式以外的所有七个模式以外，只需使用四个传感器即可以高准确性。