2022 Fiscal Year Final Research Report

High-performance control of nonlinear shaking table tests performed for examinations of displacement suppression of seismic isolation buildings

Research Project

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Project/Area Number	20H02228
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Enokida Ryuta 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20788624)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	梶原浩一国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 主幹研究員 (10450256) 五十子幸樹東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983) 池永昌容関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (50552402) 郭佳東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (50868081)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	非線形制御 / 直置き型構造物 / 残留滑り変位抑制 / クッションストッパー / 地震応答推定 / 振動台実験 / 免震効果 / 黒鉛潤滑
Outline of Final Research Achievements	This study addresses the issue of shake table control degradation caused by sliding of a system placed on the table, by applying Nonlinear Signal-Based Control (NSBC) to this issue. First, we have developed numerical simulation for shake table experiments based on NSBC for sliding structures and its stability analysis. Then, we have applied NSBC to actual shake table experiments with different sliding structures such as a rigid sliding mass and a free-standing structure. The control accuracies of NSBC were evaluated in the comparison with the conventional feedforward controller based on an inversed transfer function of the controlled system. In these experiments, NSBC achieved the expected experiments even with any of the sliding systems with accurate control of the shake table acceleration. The experimental examination clarified its superiority over the conventional method.
Free Research Field	地震工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	大地震時に，免震効果を発揮する直置き型構造物の開発が進められている．その有効性を振動台実験が検証されるが，すべりによる強非線形系現象が，振動台制御に大きく影響してしまう．そのため既存の制御手法では，直置き型構造物の振動台実験を高精度に実現することができないという課題があった．この問題に対して，本研究によって，非線形制御手法のNSBCがそれを解決できることを示し，かつ，その実験の安定性を事前に評価できるようになった．これによって，今後，直置き型構造物のような滑りを伴う構造物の振動台実験がこれまで以上に精緻に行えるようになり，今後の耐震性向上に大きく貢献することから，学術・社会的意義も非常に高い．