ピエゾアクチュエータを用いたスマート構造による大型構造物の制振に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750162
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 鎌田 崇義 東京農工大学, 工学部, 助教授 (60262119)
• Keywords: ピエゾアクチュエータ / 大型構造物 / アクティブ制振 / 基礎特性

Research Abstract

ピエゾアクチュエータによる大型構造物の制振のフィージビリティースタディーとして、以前に振動台実験によるアクティブ制振実験を行った骨組構造物のデータを元に、シミュレーションを行った。簡単な有限要素プログラムを用いて求められたパラメータを用いて、アクチュエータ組込み部のモデル化がどのくらいの精度で行われているかを検証し、アクティブマスダンパの適用されている実大の建物に対して、大型のピエゾアクチュエータを用いた際の制振性能について検証した。大型アクチュエータの性能は小型のアクチュエータの性能から外挿によって導いた。同時に、実用化の際に必ず問題となるコストダウン、制御の信頼性向上を目指す目的で、単一センサによる複数モードの制御について検討し、シミュレーションによって、十分な性能が得られることを確認した。また、ピエゾアクチュエータ単体の性能については、大型アクチュエータの価格が当所予定されていた見積もりよりかなり高くなったため、大型アクチュエータの試験をやめて、市販されている積層型のピエゾアクチュエータ数種類についてその基本性能を調べることで、大型アクチュエータの能力を外挿によって求める際の基礎的データとした。以上の研究により、ピエゾアクチュエータによる大型構造物の制振は技術的に十分可能であるという知見が得られたた。今後の課題として、構造物への実用化ではピエゾアクチュエータの変位が小さいことが欠点となるため、与圧をかけた状態での使用が前提となるうえ、制御の際にも大きな力がかかることから、有負荷時のアクチュエータ特性についての解明が必須であると思われるほか、大きなサイズのピエゾアクチュエータが手ごろな価格で市販される予定もあり、これについても性能を調べることが望ましい。

Research Products

• [Publications] 鎌田崇義: "圧電アクチュエータを用いたスマート構造による骨組構造のアクティブ制振"機械力学・計測制御講演論文集. No98-8(I). 225-228 (1998)
• [Publications] 嶋崎 守: "建築構造物のアクティブ制振のための大規模スマート構造に関する研究"機械力学・計測制御講演論文集. No98-8(I). 241-244 (1998)
• [Publications] T.Fujita: "TOPICS ON NEW APPLICATIONS AND DEVELOPMENT OF ACTIVE, SEMIACTIVE AND HYBRID CONTROL TECHNIQUES FOR SEISMIC AND NON-SEISMIC VIBRATION IN JAPAN"International Post-SmiRT Conference Seminar. SESSION8. 23-41 (1999)