| Project/Area Number |
21K14285
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
浅井 健彦 筑波大学, システム情報系, 准教授 (90775793)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 同調回転慣性質量トランスデューサー / イナーター / 制振 / 深層強化学習 / エネルギーハーベスティング / モデル予測制御 / セルフパワード制振 / 同調回転慣性質量機構 |
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| Outline of Research at the Start |
地震動を受けた構造物の制御手法のひとつとして、アクティブ制振があるが、近年、地震時における外部エネルギー源の確保の困難さという短所が指摘されている。この課題を解決するため、モーターを用いたトランスデューサーと呼ばれる装置を用いて、地震動により入力されたエネルギーを電気エネルギーとして吸収して振動を低減し、そのエネルギーによりモーターを発動機として用いて制御力を構造物に再入力し、外部エネルギー源に依存せずにさらなる振動低減を実現するセルフパワード制振システムを構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者らが提案している構造物の振動エネルギーを電気エネルギーへと効率的に変換することで振動制御を実現する新たな制振装置である同調回転慣性質量トランスデューサーの地震動を受ける建築構造物における有効性を検証するため、数値解析シミュレーションと実験の両方から研究を行っている。同調回転慣性質量トランスデューサーは回転慣性質量を同調バネによって共振させることで高いエネルギー吸収効率を実現させているため、予め想定した周波数に対しては非常に高い性能を発揮する一方で、想定外の周波数域をもつ外乱に対してはその性能が低下する欠点が指摘されていた。本研究でははこれまでに研究、開発を行ってきた同調回転慣性質量トランスデューサーのさらなる性能の向上を目指した、可変型同調回転慣性質量トランスデューサーの開発とその制御アルゴリズムの開発に取り組んでいる。可変型同調回転慣性質量機構を実現するために、回転半径を可変に出来る装置を試作し、実験によりその有効性を実証した。また、従来の制御理論を用いた制御だけでなく、深層強化学習による制御にも取り組んだ。
当該年度は、提案機構のさらなる性能の向上を目指し、新たにmechanical motion rectifierと呼ばれる装置を組み合わせた装置の有効性を検証した。この機構は機械的にモーターの回転方向を一方向に拘束することが出来、より回転慣性質量の運動エネルギーが構造物へと逆流することを防ぎ、より効率的に振動エネルギーを吸収することが可能となる機構である。研究代表者らは数値解析シミュレーションによりこの機構の有効性を確認し、現在実験による検証準備を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
新たな試みとして、mechanical motion rectifier呼ばれる機構を組み合わせた装置を提案し、良好な結果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、新たな試験体を用いた実験を準備中であり、新しい機構の実験的な検証を実施予定である。
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