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

开发分布式协作控制方法以降低耦合建筑物和设备系统的地震风险

• 批准号: 11J03024
• 负责人: 三浦 奈々子
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J03024/
• 关键词: 振動制御; 機能維持; 地震応答; エネルギー; 免震床; アクティブ制御; 制振; 建物機能維持; 医療設備

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。

本研究的目的是提出一种有效的振动控制方法，以降低建筑物和设备耦合系统的地震风险。为了降低地震风险，我们在2013年和2014年提出了兼顾建筑物和设备的振动控制方法。此外，为了降低地震风险，2015财年将开发专注于振动控制所用能量的振动控制方法，因为即使在地震导致停电的情况下，振动控制器也需要连续运行。我提出了一个建议。为了减少能源消耗，我们重点关注振动的能量再生。首先，我们重点关注可以直接处理评估函数内的能源消耗的能源优化控制，并展示了如何将其应用于建筑物中安装的隔震地板的振动控制。然后，我们通过仿真评估了能量最优控制的控制特性（能耗降低效果和最大响应），发现能量最优控制在增加再生功率的同时减少了动力运行，因此即使在我们发现再生机制的缺失。接下来，我们提出了一种两层自供电主动隔震地板作为不需要电池充电且具有优异减振性能的系统。通过消除充电的需要，即使由于停电而无法提供能量，也可以应对长时间的地震运动和余震。作为系统配置的示例，我们展示了一种同时使用用于能量再生的能量优化控制和用于减少振动响应的最佳调节器的方法。通过模拟，我们确认可以构建一种隔震地板，只要有初始驱动电池（可充电）就可以连续运行，并且可以非常有效地减少振动。

项目成果

エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム

自供能主动振动控制系统

• 发表时间: 2013

2層構造セルフパワード・アクティブ免震床

2层自供电主动隔震地板

• 发表时间: 2013
• 作者: 三浦奈々子;髙橋正樹
• 通讯作者: 髙橋正樹

エネルギー最適制御に基づく建物・設備連成系の振動制御

基于能量优化控制的建筑物与设备耦合系统振动控制

• 发表时间: 2013
• 作者: 三浦奈々子;髙橋正樹
• 通讯作者: 髙橋正樹

地震時における建物機能維持を目的とした振動制御の二次形式評価関数の設計法

地震时维持建筑功能振动控制二次评价函数设计方法

• 发表时间: 2013
• 期刊: 日本建築学会構造系論文集
• 作者: 福原 正人;福原正人;福原正人;福原正人;三浦奈々子
• 通讯作者: 三浦奈々子

Vibration Suppression of a Building-Elevator System Adjusted to Ground Motion Intensity and Level of Building Responses Using a Control Device of the Building

使用建筑物控制装置根据地震动强度和建筑物响应水平调整建筑物电梯系统的振动抑制

• 发表时间: 2012
• 作者: Makizako M;Makizako H;Doi T;Uemura K;Tsutsumimoto K;Miyaguchi H;Shimada H;Miura Nanako
• 通讯作者: Miura Nanako