JP2014115227A - Method of computing feedforward control force - Google Patents
Method of computing feedforward control force Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014115227A JP2014115227A JP2012270577A JP2012270577A JP2014115227A JP 2014115227 A JP2014115227 A JP 2014115227A JP 2012270577 A JP2012270577 A JP 2012270577A JP 2012270577 A JP2012270577 A JP 2012270577A JP 2014115227 A JP2014115227 A JP 2014115227A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- feedforward control
- control force
- feedforward
- force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
本発明は、地震発生時に得られた、これから到達する地震動の予測入力波形を用いて、構造物の地震応答を制御するためのフィードフォワード制御力の算定方法に関するものである。 The present invention relates to a method for calculating a feedforward control force for controlling the seismic response of a structure using a predicted input waveform of a seismic motion to be reached, which is obtained when an earthquake occurs.
近年、地震時に作用する地震動に対する応答を緩和して建築構造物の安全性を確保するための制震システムとして、アクティブあるいはセミアクティブ振動制御システムが採用されている。これらの振動制御システムは、その殆どが、制御対象となる上記建築構造物の地震動に対する応答量を用いたフィードバック制御によるものである。 In recent years, an active or semi-active vibration control system has been employed as a seismic control system for relaxing the response to seismic motion acting during an earthquake and ensuring the safety of a building structure. Most of these vibration control systems are based on feedback control using a response amount to the ground motion of the building structure to be controlled.
一方、地震発生時に発せられる緊急地震速報等のリアルタイム地震情報から、当該地震動が到達する前に、上記建築構造物における地震動の入力波形を予測して、当該入力波形に基づいて上記アクティブあるいはセミアクティブ振動制御システムをフィードフォワード制御すれば、上述したフィードバック制御に比べて、格段に制御性能が向上することが知られている。 On the other hand, from the real-time earthquake information such as emergency earthquake warnings issued when an earthquake occurs, the input waveform of the earthquake motion in the building structure is predicted before the earthquake motion arrives, and the active or semi-active based on the input waveform It is known that if the vibration control system is feedforward controlled, the control performance is significantly improved as compared with the feedback control described above.
しかしながら、これまでその実現が困難であった。その理由としては、第１に、これから到達する地震動の予測が困難であったこと、また第２に、最適制御理論に基づいてフィードフォワード制御力を決定するためには、予め全時刻の地震動波形が必要であると考えられていたこと、等が挙げられる。 However, it has been difficult to realize so far. The reason for this is that, firstly, it is difficult to predict the seismic motion that will be reached. Second, in order to determine the feedforward control force based on the optimal control theory, the seismic motion waveform at all times is preliminarily determined. Is considered necessary.
このうち、上記第１の理由に対しては、先に本発明者等により下記特許文献１において、地震が発生した際に、その地震動が特定の想定点に到達する前に、当該想定点における地震動の入力波形をリアルタイムに推定することができるリアルタイム地震情報を利用したリアルタイム地震入力波形推定方法が提案されるとともに、当該推定方法に基づいて、下記非特許文献１において、実観測記録を用いた検討により、地震動の周期の数秒程度の長周期成分については、１５秒程度の時間長であれば、これから到達する地震動の入力波形を予測できることが例証されている。
Among these, for the above first reason, in the following
しかしながら、上記第２の理由に対しては、現時点において有効な解決手段が無く、このため、依然として、地震動が到達する前に予測された一定時間長の入力波形だけでは、アクティブあるいはセミアクティブ振動制御システム等のフィードフォワード制御を実現することが困難であった。 However, for the second reason, there is no effective solution at the present time. Therefore, the active or semi-active vibration control is still performed only with the input waveform having a certain time length predicted before the earthquake motion arrives. It was difficult to realize feed forward control of the system.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、地震発生時に発せられるリアルタイム地震情報から得られた、これから到達する地震動の予測入力波形を用いて、構造物の地震応答をフィードフォワード制御するためのフィードフォワード制御力の算定方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and feedforward control of the seismic response of a structure is performed using a predicted input waveform of seismic motion that will be obtained from real-time seismic information generated at the time of the occurrence of an earthquake. It is an object of the present invention to provide a method for calculating the feedforward control force for the purpose.
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、地震発生時に、当該地震が到達する前にリアルタイムに算出された特定の構造物に作用する一定時間の上記地震動の予測入力波形を用いて、上記構造物の地震動応答を制御するためのフィードフォワード制御力を算定するための方法であって、上記一定時間を制御対象区間として設定し、上記制御対象区間の終端のフィードフォワード制御力を０と仮定した境界条件で最適制御理論に基づく最適フィードフォワード制御力を順次算出することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記制御対象区間を、時間的に一部重複させて設定し、各々の上記制御対象区間内の上記予測入力波形に対し、上記制御対象区間の終端のフィードフォワード制御力を０と仮定した境界条件で最適制御理論に基づく最適フィードフォワード制御力を算出するとともに、得られた最適フィードフォワード制御力のうち後続の上記制御対象区間と重複しない当該制御対象区間の開始部分の上記最適フィードフォワード制御力を順次接続することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control target section is set so as to partially overlap in time, and the predicted input waveform in each of the control target sections is set. On the other hand, while calculating the optimum feedforward control force based on the optimal control theory under the boundary condition assuming that the feedforward control force at the end of the control target section is zero, the subsequent control among the obtained optimum feedforward control force The optimum feedforward control force at the start of the control target section that does not overlap with the target section is sequentially connected.
請求項１または２に記載の発明によれば、地震発生時に、特定の構造物に作用する一定の時間長の予測入力波形が得られた際に、上記時間長の制御対象区間に対して、最適制御理論に基づく最適フィードフォワード制御力を算出することにより、上記構造物に生じる上記地震動の応答をフィードフォワード制御することができる。
According to the invention described in
この際に、請求項１に記載の発明において、制御対象区間に対して最適制御理論を用いた最適フィードフォワード制御力は、上記制御対象区間の終端のフィードフォワード制御力を０とした境界条件を設定して、終端から逆時間方向へ算出する必要がある。このため、各々の制御対象区間の終端に近づくにつれて制御効率が低下する。
In this case, in the invention according to
この点、請求項２に記載の発明においては、上記制御対象区間を時間的に一部重複させて設定し、各々の上記制御対象区間内の上記予測入力波形に対して最適制御理論を用いて算出された最適フィードフォワード制御力のうちの、終端のフィードフォワード制御力が実際には０では無いことに起因する誤差が小さい当該制御対象区間の始端側の部分の算出結果を順次接続して、最適フィードフォワード制御力を得ているために、より一層制御効率を高めることができる。 In this regard, in the second aspect of the invention, the control target sections are set so as to partially overlap in time, and an optimal control theory is used for the predicted input waveform in each of the control target sections. Of the calculated optimum feedforward control forces, sequentially connecting the calculation results of the portions on the start end side of the control target section with small errors due to the fact that the terminal feedforward control force is not actually zero, Since the optimum feedforward control force is obtained, the control efficiency can be further increased.
（前提となる技術）
本実施形態において用いる最適制御理論に基づく最適フィードバック・フィードフォワード制御力の決定方法について説明すると、先ず変分原理に基づいて、最適制御理論による制御力の形式を誘導する。
(Prerequisite technology)
The method for determining the optimum feedback / feedforward control force based on the optimum control theory used in the present embodiment will be described. First, the form of the control force based on the optimum control theory is derived based on the variational principle.
制御対象となる構造物の状態方程式が下式で表されるとする。
すると、最適制御理論における２次形式評価関数は、下式によって表される。
次いで、最適問題としてハミルトニアンを下式で定義する。
また、最適性の条件から、
（１．５）式から、
ここで、下式を仮定する。
上記（１．７）式の両辺をｔで微分すると、
(1.8)式は，全てのｘ（ｔ）とｓ（ｔ）に対して成立する条件から、以下の２式が得られる。
境界条件については(1.7)式から、
以下では、定常フィードバックゲインＫ（ｔf→∞として積分区間を無限にした場合に得られる定数ゲイン）をフィードバック制御力として設定する．定数行列Ｋは、以下のリカッティ行列方程式の解として得られる。
（１．１４）式を、（１．１）式に代入することにより、下式が得られる。
最適フィードフォワード制御力を決定する、ｓ（ｔ）に関する状態方程式は、下式である。
次いで、解析モデルとなる特定の構造物について、１自由度振動系を考える。なお、多自由度振動系に対しても同様である。
先ず、質量、剛性および固有振動数を、それぞれｍs、ｋs、ωsとし、減衰係数ｃsと対応する減衰定数をζsとする。また、振動系の地面に対する相対変位をｘsとする。
すると、上記（１．１）式に示した状態方程式の行列式は、下式の通りである。
Next, a one-degree-of-freedom vibration system is considered for a specific structure serving as an analysis model. The same applies to a multi-degree-of-freedom vibration system.
First, mass, rigidity, and natural frequency are set to m s , k s , and ω s , respectively, and a damping constant corresponding to the damping coefficient c s is set to ζ s . Also, let x s be the relative displacement of the vibration system with respect to the ground.
Then, the determinant of the state equation shown in the above equation (1.1) is as follows.
また、上記（１．２）式において示した２次形式評価関数の重み係数行列は、下式で表される。
ここで、１質点振動系のパラメータは、ωs＝２πrad/s、ζs＝０．０１、ｍs＝１．０ｋｇとする。 Here, the parameters of the one-mass point vibration system are ω s = 2πrad / s, ζ s = 0.01, and m s = 1.0 kg.
次いで、本実施形態の前提となるフィードフォワード制御力の決定アルゴリズムについて説明する。
従来技術において述べたように、最適制御理論に基づいてフィードフォワード制御力を決定するためには、予め全時刻の地震動波形が得られている必要がある。そして、実際は、地震到達前に全時刻の地震動波形を得ることはできないが、仮に可能であったとした場合に、全地震動を制御対象区間としたフィードフォワード制御力は以下のようになる。
Next, a feedforward control force determination algorithm that is a premise of the present embodiment will be described.
As described in the prior art, in order to determine the feedforward control force based on the optimal control theory, it is necessary to obtain seismic motion waveforms at all times in advance. Actually, it is not possible to obtain the seismic wave waveform at all times before the arrival of the earthquake, but if it is possible, the feedforward control force with the total seismic motion as the control target section is as follows.
先ず、上記（１．１６）式における入力地震動をディラックのデルタ関数δ（ｔ）に置換して、同式をｔ＝ｔfから逆時間方向に解くことによって、インパルス応答関数ｈ（ｔ）を得ることができる。 First, the impulse response function h (t) is obtained by substituting Dirac's delta function δ (t) for the input ground motion in the above formula (1.16) and solving the formula in the reverse time direction from t = t f. Can be obtained.
すなわち、
上記（３．１）式のシステムの状態推移行列をΦ（ｔ）とすると、非因果性時間関数であるｈ（ｔ）は下式で表される。
ここで、状態推移行列Φ（ｔ）は、（ｓＩ＋Ａc T）-1の逆ラプラス変換により得られる。
時刻ｔにおけるフィードフォワード制御力は、
Here, the state transition matrix Φ (t) is obtained by inverse Laplace transform of (sI + A c T ) −1 .
The feedforward control force at time t is
上記（３．４）式の第２項は、コンボルーション積分である。そして、境界条件ｓ（ｔf）＝０より、同式は、
上記（３．５）から判るように、時刻ｔにおけるフィードフォワード制御力を決定するには、時刻ｔからｔfまでの全時刻歴がわかっている必要がある。
また、上記（３．５）式によって計算する方法としては、入力地震動をＮブロックに分割し，各ブロックの終端をｔi（ｉ＝１、…..、Ｎ）とする。そして、ｉ番目のブロックに対するフィードフォワード制御力は、
Further, as a method of calculating by the above equation (3.5), the input ground motion is divided into N blocks, and the end of each block is set to t i (i = 1,..., N). And the feedforward control force for the i-th block is
ここで、ｓ（ｔi−ｔ）は、上記（３．４）式および（３．５）式を用いて、
ｉ番目のブロックに対するフィードバック制御力は、上記（３．６）式で表される。この場合、ｚ番目のブロックの時刻ｔから終端時間ｔfまでの全ての時刻歴が必要である。以下、このようにして計算する方法をＧＦＦＣと呼ぶ（feed-forward control by global optimization ）。 The feedback control force for the i-th block is expressed by the above equation (3.6). In this case, all time histories from the time t of the z-th block to the end time t f are necessary. Hereinafter, the method of calculating in this way is referred to as GFFC (feed-forward control by global optimization).
（第１実施形態）
以上の前提技術のもとに、図１に基づいて、本発明のフィードフォワード制御力の算定方法の第１実施形態について説明する。
このフィードフォワード制御力の算定方法においては、地震発生時に観測された地震動の情報から、当該地震が到達する前にリアルタイムに算出された特定の構造物に作用する一定時間の上記地震動の予測入力波形を用いて、上記構造物の地震動応答を制御するためのフィードフォワード制御力を算定するに際して、上記一定時間を制御対象区間として設定し、上記制御対象区間の終端のフィードフォワード制御力を０とした境界条件で、順次最適制御理論に基づく最適フィードフォワード制御力を算出する。これは、制御対象区間の終端ｔiから地震動の全時刻歴の終端ｔfまでの入力波形が無いものと考えることに相当する。
(First embodiment)
A first embodiment of the feedforward control force calculation method of the present invention will be described based on FIG.
In this feedforward control force calculation method, based on the information on the ground motion observed at the time of the earthquake occurrence, the predicted input waveform of the above ground motion for a certain time acting on the specific structure calculated in real time before the earthquake arrives. Is used to calculate the feedforward control force for controlling the seismic motion response of the structure, the fixed time is set as the control target section, and the feedforward control force at the end of the control target section is set to zero. Under the boundary conditions, the optimum feedforward control force based on the optimal control theory is calculated sequentially. This is equivalent to considering that there is no input waveform from the end t i of the control target section to the end t f of the entire time history of the earthquake motion.
ここで、上記制御対象区間のフィードフォワード制御力の算出は、以下の通りである。
先ず、部分的な２次形式評価関数を考える。
First, consider a partial quadratic evaluation function.
ここにおいて、時刻ｔi以後はフィードフォワード制御力を０と仮定する（すなわち、境界条件ｓ（ｔi）＝０を仮定する)。ｉ番目のブロックに対する最適フィードフォワード制御力は、上記（３．５）式を用いて、下式で表される。
上記（３．１０）式は、ｉ番目のブロックに対するフィードフォワード制御力を表すものである。このようにして、終端のフィードフォワード制御力を０とした境界条件で、上記（３．１０）式により順次制御対象区間についてフィードフォワード制御力を算出して接続する計算方法を、以下ＩＦＦＣと呼ぶ（feed-forward control by individual optimization）。 The above formula (3.10) represents the feedforward control force for the i-th block. In this way, the calculation method for calculating and connecting the feedforward control force for the sections to be controlled sequentially according to the above formula (3.10) under the boundary condition where the feedforward control force at the end is 0 is hereinafter referred to as IFFC. (Feed-forward control by individual optimization).
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態において示したＩＦＦＣによって計算するフィードフォワード制御力は、終端のフィードフォワード制御力を０と仮定したことにより、本来のＧＦＦＣで計算するフィードフォワード制御力と上記（３．７）式の第１項、すなわち自由振動解の寄与分だけ異なっており、この分が制御性能の差となる。しかしながら、上記（３．６）式および（３．７）式に見られるように、自由振動解となる上記第１項は、後続の制御対象区間との境界の時刻ｔfから逆時間方向にｔiまで積分することにより算出されるものであることから、｜ｔ−ｔi｜がある程度以上大きくなれば、状態推移行列Φ（ｔ−ｔi）が０に近づくため、両者の差は小さくなる。
(Second Embodiment)
The feedforward control force calculated by the IFFC shown in the first embodiment is the same as the feedforward control force calculated by the original GFFC (3.7), assuming that the terminal feedforward control force is zero. It differs by the first term of the equation, that is, the contribution of the free vibration solution, which is the difference in control performance. However, as can be seen in the above equations (3.6) and (3.7), the first term that is the free vibration solution is in the reverse time direction from the time t f at the boundary with the subsequent control target section. Since it is calculated by integrating up to t i , if | t−t i | increases to some extent, the state transition matrix Φ (t−t i ) approaches 0, so the difference between the two is small. Become.
したがって、ｔi−ｔ≧Ｔdの時に、上記（３．７）式の第１項が充分小さくなると見なせる場合に、Ｔd＋Ｔaよりも長い時間区間の地震動を予測することが可能であれば、ＩＦＦＣで計算したフィードフォワード制御力は、ｔi-1〜ｔi-1＋Ｔaの時間区間において、ＧＦＦＣで計算したフィードフォワード制御力に等しくなると考えられる。 Therefore, when t i −t ≧ T d , if it can be considered that the first term of the above equation (3.7) is sufficiently small, it is possible to predict earthquake motion in a time interval longer than T d + T a. if, feedforward control force calculated in IFFC at time intervals of t i-1 ~t i-1 + T a, it is considered to be equal to the feed forward control force calculated in GFFC.
本発明の第２の実施形態は、この原理を用いて、ＩＦＦＣを改善したものであり、上記制御対象区間を、時間的に一部重複させて設定し、各々の制御対象区間内の予測入力波形に対し、順次第１の実施形態と同様にして最適制御理論に基づく最適フィードフォワード制御力を算出するとともに、得られた最適フィードフォワード制御力のうちの後続の制御対象区間と重複しない当該制御対象区間の開始部分（始端から一定時間）の最適フィードフォワード制御力を接続するようにしたものである。 The second embodiment of the present invention uses this principle to improve IFFC. The above-described control target sections are set so as to partially overlap in time, and the prediction input in each control target section is set. The optimum feedforward control force based on the optimum control theory is sequentially calculated for the waveform in the same manner as in the first embodiment, and the control that does not overlap with the subsequent control target section of the obtained optimum feedforward control force. The optimum feedforward control force at the start portion (a fixed time from the start end) of the target section is connected.
これを、図２に基づいて具体的に説明すると、先ず時刻ｔ＝ｔi-1において、第１の実施形態と同様にＩＦＦＣによりＴd＋Ｔa時間区間分のフィードフォワード制御力を計算して、後続の制御対象区間と重複しないＴa時間分のフィードフォワード制御力のみを作用させる。 When this is specifically described with reference to FIG. 2, at first, the time t = t i-1, as in the first embodiment to calculate the feedforward control force T d + T a time interval fractionated by IFFC , to act only feed-forward control force T a time period that does not overlap the subsequent control target section.
引き続いて、時刻ｔ＝ｔi（＝ｔi-1＋Ｔａ）において、同様にＩＦＦＣによりＴd＋Ｔa時間区間分のフィードフォワード制御力を計算して、Ｔa時間分のフィードフォワード制御力のみ作用させる。そして、以降、同様の計算を繰り返して、Ｔa時間分のフィードフォワード制御力のみを作用させて行く（接続して行く）。なお、第２の実施形態における以上の計算方法を、以下ＭＩＦＦＣと呼ぶ（feed-forward control by modified individual optimization。） Subsequently, at time t = t i (= t i -1 + Ta), similarly to calculate the feedforward control force T d + T a time interval fractionated by IFFC, T a time of the feed-forward control force only acts Let Then, since, by repeating the same calculation, (go connected) gradually allowed to act only T a time duration feedforward control force. The above calculation method in the second embodiment is hereinafter referred to as MIFFC (feed-forward control by modified individual optimization).
以上の構成からなる第１および第２の実施形態によれば、地震発生時に観測された地震動の情報から、特定の構造物に作用する一定の時間長の予測入力波形を得た際に、上記時間長を制御対象区間とする予測入力波形に対して、最適制御理論に基づく最適フィードフォワード制御力を算出して接続することにより、上記構造物に生じる上記地震動による応答をフィードフォワード制御することができる。 According to the 1st and 2nd embodiment which consists of the above composition, when obtaining the prediction input waveform of the fixed time length which acts on a specific structure from the information on the ground motion observed at the time of the earthquake occurrence, By calculating and connecting the optimal feedforward control force based on the optimal control theory to the predicted input waveform whose time length is the control target section, it is possible to feedforward control the response due to the earthquake motion generated in the structure. it can.
加えて、特に第２の実施形態によれば、上記制御対象区間を時間的に一部重複させて設定し、各々の上記制御対象区間内の上記予測入力波形に対して最適制御理論を用いて算出された最適フィードフォワード制御力のうちの、上記自由振動項における演算によって生じる誤差が小さい始端側の算出結果を接続して、上記一定時間の長さの最適フィードフォワード制御力を得ているために、より一層制御効率を高めることができる。 In addition, in particular, according to the second embodiment, the control target sections are set so as to partially overlap in time, and the optimal control theory is used for the predicted input waveform in each of the control target sections. Of the calculated optimum feedforward control forces, the calculation results on the start side where the error caused by the calculation in the free vibration term is small are connected to obtain the optimum feedforward control force for a certain length of time. In addition, the control efficiency can be further increased.
上記第１および第２の実施形態に示したフィードフォワード制御力の算定方法による効果を確認するために、時刻歴応答解析による制御性能の検証を行った。
上記第１および第２の実施形態の前提技術において示した、解析モデルとなる特定の構造物について、１質点振動系の解析モデルの状態推移行列は、下式で表すことが出来る。
In order to confirm the effect by the calculation method of the feedforward control force shown in the first and second embodiments, the control performance was verified by time history response analysis.
The state transition matrix of the analysis model of the one-mass vibration system can be expressed by the following equation for the specific structure that is the analysis model shown in the base technology of the first and second embodiments.
地震発生時に予測された地震動の応答波形を模擬した入力地震動として、振動数ωsの漸増振幅正弦波を用いた。最大加速度を１．０ｍ／ｓとし、無次元化した制御の重み係数を、
この時の、１質点振動系のモード減衰定数は、フィードバック制御により２１．７％に増加している。図３は、フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用した場合の、１質点振動系の速度応答を計算した結果を示すものである。なお、フィードフォワード制御力は、ＧＦＦＣとＩＦＦＣにより計算し、参考のためフィードバック制御力のみを作用させた場合の結果も示してある。また、入力地震動は、４秒間の予測が可能であるとして、３ブロック分の時間長を設定している。 At this time, the mode damping constant of the one-mass point vibration system is increased to 21.7% by feedback control. FIG. 3 shows the result of calculating the velocity response of the one-mass point vibration system when feedback control and feedforward control are used together. The feedforward control force is calculated by GFFC and IFFC, and the result when only the feedback control force is applied is also shown for reference. Also, the input seismic motion is set to a time length of 3 blocks, assuming that it can be predicted for 4 seconds.
図３（ｃ）に見られるように、ＧＦＦＣによる速度応答は、フィードバック制御に比べて同等の制御力で応答が大きく低減していることがわかる。また、ＩＦＦＣによる速度応答は、ＧＦＦＣの結果ほど低減していない。当該応答の差は、（３．７）式の第１項による影響である。 As can be seen from FIG. 3 (c), it can be seen that the speed response by the GFFC is greatly reduced by the same control force as compared with the feedback control. Moreover, the speed response by IFFC is not reduced as much as the result of GFFC. The difference in the response is an influence due to the first term of the expression (3.7).
次いで、図４は、ＩＦＦＣにより４秒間のフィードフォワード制御力を計算して、最初の１秒間を制御に使用するMＩＦＦＣによる結果を、ＧＦＦＣとＩＦＦＣの結果と対比させて示すものである。図４（ｂ）から判るように、ＩＦＦＣによるフィードフォワード制御力は、各ブロックの終端（４秒，８秒，１２秒）で０になっており、これが制御性能劣化の原因となっている。一方で、ＭＩＦＦＣでは、フィードフォワード制御力がＧＦＦＣの結果とほぼ一致しており、制御性能もＧＦＦＣとほぼ同等である。 Next, FIG. 4 shows the results of MIFFC using the IFFC for calculating the feedforward control force for 4 seconds and using the first 1 second for control in comparison with the results of GFFC and IFFC. As can be seen from FIG. 4B, the feedforward control force by IFFC is 0 at the end of each block (4 seconds, 8 seconds, 12 seconds), and this causes deterioration in control performance. On the other hand, in MIFFC, the feedforward control force is almost the same as the result of GFFC, and the control performance is almost equivalent to that of GFFC.
次に、図５は、正弦波ではない地震動に対するMＩＦＦＣの効果を調べるため、１９４０年エルセントロ地震ＮＳ成分（the N-S component of the 18 May 1940 El-Centro Earthquake）に対して、フィードバック制御と、フィードバック・フィードフォワード併合制御を行った結果を示すものである。 Next, in order to investigate the effect of MIFFC on non-sinusoidal ground motion, Fig. 5 shows feedback control and feedback control for the 1940 El Centro Earthquake NS component (the NS component of the 18 May 1940 El-Centro Earthquake). The result of having performed feedforward merge control is shown.
ここで、最大加速度（PGA）は，１．０ｍ／ｓ2に規準化している。
重み係数を変えたのは、それぞれの最大制御力を概ね一致させるためである。モード減衰定数は，フィードバック制御では２１．７％、フィードバック・フィードフォワード併合制御では４４．１％に増加している。フィードバック制御と、フィードバック・フィードフォワード併合制御に対する最大応答速度は、それぞれ０．１３５ｍ／ｓと０．０５９ｍ／ｓである。一方、最大制御力は、０．３８６Ｎと０．３５４Ｎである。最大制御パワーを計算すると、フィードバック・フィードフォワード併合制御では０．０１６Ｗ、フィードバック制御では０．０５１Ｗである。 The reason for changing the weighting factor is to make the respective maximum control forces substantially coincide. The mode damping constant is increased to 21.7% in the feedback control and 44.1% in the feedback / feedforward combined control. The maximum response speeds for the feedback control and the feedback / feedforward combined control are 0.135 m / s and 0.059 m / s, respectively. On the other hand, the maximum control force is 0.386N and 0.354N. When the maximum control power is calculated, it is 0.016 W in the feedback / feedforward combined control and 0.051 W in the feedback control.
Claims (2)
上記一定時間を制御対象区間として設定し、上記制御対象区間の終端のフィードフォワード制御力を０と仮定した境界条件で最適制御理論に基づく最適フィードフォワード制御力を順次算出することを特徴とするフィードフォワード制御力の算定方法。 Feedforward control to control the seismic response of the structure using the predicted input waveform of the seismic motion for a certain time that acts on the specific structure calculated in real time before the earthquake arrives when an earthquake occurs A method for calculating force,
The feed is characterized in that the predetermined time is set as the control target section, and the optimum feedforward control force based on the optimal control theory is sequentially calculated under a boundary condition in which the feedforward control force at the end of the control target section is assumed to be zero. Calculation method of forward control force.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012270577A JP6057691B2 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Calculation method of feedforward control force |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2012270577A JP6057691B2 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Calculation method of feedforward control force |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014115227A true JP2014115227A (en) | 2014-06-26 |
| JP6057691B2 JP6057691B2 (en) | 2017-01-11 |
Family
ID=51171374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2012270577A Active JP6057691B2 (en) | 2012-12-11 | 2012-12-11 | Calculation method of feedforward control force |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6057691B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113391615A (en) * | 2021-05-10 | 2021-09-14 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院 | Variable time pulse algorithm for probability statistics |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0213667A (en) * | 1988-06-29 | 1990-01-18 | Ohbayashi Corp | Damping device |
| JP2007040949A (en) * | 2005-07-07 | 2007-02-15 | Taisei Corp | System for predicting seismic motion utilizing real-time seismic information |
-
2012
- 2012-12-11 JP JP2012270577A patent/JP6057691B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0213667A (en) * | 1988-06-29 | 1990-01-18 | Ohbayashi Corp | Damping device |
| JP2007040949A (en) * | 2005-07-07 | 2007-02-15 | Taisei Corp | System for predicting seismic motion utilizing real-time seismic information |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113391615A (en) * | 2021-05-10 | 2021-09-14 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院 | Variable time pulse algorithm for probability statistics |
| CN113391615B (en) * | 2021-05-10 | 2024-04-02 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院 | Variable time pulse algorithm for probability statistics |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6057691B2 (en) | 2017-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6177705B2 (en) | Control device of mechanical device and gain determination method for friction compensation | |
| WO2015188514A1 (en) | Planning method of asymmetric variable acceleration based on dynamic response simulation of nonlinear finite element | |
| CN103092073B (en) | Control method and system for inhibiting vibration of arm support | |
| CN107577146B (en) | Neural network self-adaptive control method of servo system based on friction integral approximation | |
| CN112534156B (en) | System and related method for identifying and actively controlling vibrations in a building | |
| CN105045270A (en) | Rigid-flexible system attitude control method based on vibration compensation and state feedback | |
| CN103075011B (en) | Arm support track optimization method and system and engineering machinery comprising system | |
| WO2020045577A1 (en) | Construction machine and evaluation device | |
| CN103064425B (en) | Method and system for improving motion stability of arm support and engineering machinery | |
| JP2005201839A (en) | Vibration testing apparatus for structure and its vibration testing method | |
| JP6057691B2 (en) | Calculation method of feedforward control force | |
| JP2019039810A (en) | Method of estimating temporal stiffness degradation of railroad concrete structure | |
| Bamdad | Analytical dynamic solution of a flexible cable-suspended manipulator | |
| Boscariol et al. | Design of a controller for trajectory tracking for compliant mechanisms with effective vibration suppression | |
| CN108733941B (en) | Dynamic load identification method based on functional principle | |
| JP2014117787A (en) | Controller | |
| Hu et al. | Oscillation suppressing for an energy efficient bridge crane using input shaping | |
| Post et al. | A robust nonlinear observation strategy for the control of flexible manipulators | |
| Demir et al. | Control of a cantilever pipe conveying fluid using neural network | |
| JP6061517B2 (en) | Test equipment | |
| KR101338082B1 (en) | Method and system for eliminating disturbance of robot | |
| Ivanescu et al. | Boundary Control by Boundary Observer for Hyper-redundant Robots. | |
| Neshati et al. | Estimation-based torque tracking control for a nacelle test rig | |
| CN109343381B (en) | Control method and system of wire nonlinear vibration controller | |
| Jang et al. | Active mass damper system employing time delay control algorithm for vibration mitigation of building structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150617 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160419 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160506 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160627 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161206 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161206 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6057691 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |