CPGとPD制御器を組み込んだアクティブ動吸振器システム（外部入力に同期する多層構造CPGの状態量を用いた補助質量の目標値生成）

摘要

高層構造物の振動を低減させる手法の一つに，アクティブ動吸振器（Active Mass Damper :AMD）を用いる方法がある．現在AMD は，主として風によって発生する振動を低減することで居住性を改善する目的で利用されているが，AMD の補助質量の可動範囲に制限があることや，地震が影響で構造物が損傷・変形した際のAMD システムの制振性能が劣化することに対する懸念が原因で，大地震発生時にはその動作を停止している．こうした問題に対して，我々は生物の歩行動作を模擬して，可動範囲内で適切に動作する新しいAMD システムの提案を行ってきた．提案したシステムは，構造物の加速度応答に同期して補助質量の目標変位を生成する神経系と補助質量を目標変位まで移動させる位置制御器を組み合わせて実現されており，これまで数値計算によってその有効性を確認してきた．しかし，提案したシステムは補助質量を可動範囲の制限内で適切に駆動できる反面，その機能にいくつかの課題を残している．その課題の一つに，構造物のパラメータ変動に対するロバスト性がある．現在提案されているシステムにおいて，位置制御器の目標値が構造物の低次の固有振動数に合わせた神経振動子の出力の振幅と位相を利用して半周期毎の正弦波として出力される．従って，地震等の影響で構造物のパラメータが変動し，構造物の固有振動数が予め想定した振動数から外れた場合，本来の性能を維持できず，状況によっては構造物を加振する，すなわち不安定化する可能性がある．これは構造物の振動制御を行うAMD システムにおいて致命的な問題となる．