建物・設備連成系の地震リスク低減のための分散協調制御手法の開発

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本研究は建物・設備連成系の地震リスク低減のための効果的な振動制御手法の提案を目的としている。地震リスク低減のために23年度、24年度には建物と設備の双方を考慮した振動制御手法の提案を行った。これに加え、25年度には地震リスク低減のためには振動制御器が地震により停電が発生した際にも継続的に稼働することが必要なので、振動制御に用いるエネルギーに着目した振動制御手法の提案を行った。消費エネルギーを削減するために、振動からのエネルギー回生に着目した。まず、評価関数内で消費エネルギーを直接取り扱うことのできるエネルギー最適制御に着目し、これを建物内に設置された免震床の振動制御に適用する方法を示した。そして、シミュレーションによりエネルギー最適制御の制御特性(消費エネルギーや最大応答の低減効果)を評価し、エネルギー最適制御は回生電力を増やすと同時に力行電力を減らすため、回生機構が無い場合においても省エネに有効であるという知見を得た。次に、バッテリーの再充電を必要とせず、振動低減性能も優れたシステムとして2層化セルフパワード・アクティブ免震床を提案した。再充電を不要とすることで、停電が起きエネルギーが供給できない場合においても、継続時間の長い長周期地震動や余震に対応することが可能となる。システムの構成例として、エネルギーを回生させるためのエネルギー最適制御と、振動応答を低減するための最適レギュレータを併用する方法を示した。シミュレーションにより初期駆動用のバッテリー(充電可能)さえあれば継続的に稼働でき、かつ、振動の低減効果の高い免震床を構成できることを確認した。