先進地震工程模擬實驗技術研究-隔減震結構與複合模擬-含金屬制震裝置構架耐震設計與複合實驗技術研究(總計畫及子計畫一)(III)

台灣之高科技廠房常因有微振需求，廠房結構採耐震或減震設計，地震來臨時，廠房結構雖安全無虞，但此時結構內部之設備物將仍有較大之樓板加速度，因此，可保護廠房內部設備抵禦地震危害之設備物隔震系統便為一重要議題。此外，台灣每年發生的中小度地震數量不少，中小度地震雖不致損傷高科技廠房，但其地震力可能因廠房結構放大，使得廠房內之設備因而常需停機檢測，甚或直接造成損失，因此需要特別開發可有效隔絕中小度地震，且於超越地震時，又不致因隔震位移過大而損壞之隔震系統。有鑑於此，本研究旨在研發設備物之主動隔震系統，地震來臨時藉由致動器控制隔震滑台移動，達到主動隔震效果，且可搭配目前設備物常用來隔絕微振之隔振裝置，適用於非剛體設備物。本研究從天鉤控制隔震原理，研發易於實現之控制律，從而提出適用於主動隔震系統之基底加速度積分回饋天鉤控制律，並可將感測器所需之數位積分濾波器納入系統模型中，配合現代控制理論之直接輸出回饋及參數迭代更新方法，進行控制律之最佳控制設計並確保穩定性。由於，主動控制可配合致動器採用位移或速度伺服控制，從而克服摩擦影響，能更有效控制滑台之絕對加速度於中小型地震。再者，與一般被動隔震系統不同，由於研發之主動控制律係量測基底震動之輸入加速度，可由控制律之增益參數，大幅提高主動隔震系統之阻尼比，而不影響隔震效果，如此可使主動隔震層受到非基底震動之額外外力作用，如人為外力或機械運作外力時，主動隔震層不會有過大反應，維持設備物有效運作；此外，如隔震位移或速度過大，有碰撞之風險時，亦可透過即時調整控制律之增益參數，瞬間降低主動隔震效果，從而進行隔震衝程保護控制，避免位移容量不足造成碰撞失敗，無碰撞風險時又可馬上恢復主動隔震效果，相較傳統被動隔震系統，可展現更高適應性之隔震效果。最後計畫將基於前兩年之研究結果，發展成水平雙向之主動隔震系統，以將研究結果實用化。本計畫研發成功後，預計將可提供高科技廠房設備物一克服地震危害之有效解決方案。