智慧型結構控制技術
        利用外加之控制元件或控制系統以改變結構之動力特性,達到提升結構安全性、舒適性或功能性為目的之技術稱之為結構控制 (structural control)。例如:吾人可利精密之動態量測技術以即時量測由地震或風振所引起之構造體振動,再經由電腦之即時運算以驅動安裝於結構體上之機械制振裝置,即可達到保護構造體及其內人員生命財產之目的,此即謂結構主動控制。在上述應用例中,構造體能自動感測外在環境之改變,並適時的主動作出反應,而非被動的等待外在環境之衝擊,以上敘述即是一般學界對智慧型結構控制之定義。結構控制技術可應用於新建構造物以增加其舒適性與功能性,亦可用於舊建物之補強以改善其安全性。結構控制技術之發展與應用在先進國家雖已有近十幾年之歷史,國內則尚在起步階段。就目前國內外結構控制技術發展趨勢觀之,此項技術概可分為以下三類:
  • 被動控制(passive control):結構被動控制又可分為隔震技術與消能技術二類。被動控制之特點為無需對結構施加額外控制力,控制元件係利用結構承受動態外力時構件間所產生之相對變位,引致控制元件產生相對應之阻抗力來達到控制結構振動量之目的。國內在此方面之研究雖有多年之歷史,分析能力亦已足夠,但本土化之製造技術仍有不足,控制元件需依賴國外進口,因此造價無法降低,故可結合國內製造商進行國產元件之開發。
  • 主動控制(active control):係以感應子量測結構動態反應回饋至中央控制系統,再由控制元件對結構施加經控制系統精確計算之控制力,來達到增加結構阻尼或勁度之減振目的。就學理需言,主動控制之減振效果高於被動控制,不過此方面之技術瓶頸在於研發低耗能、高出力、易於維護、可靠性高之致動器與控制系統。
  • 半主動控制(semi-active control):為最新之技術,結合主動與被動控制之特點,同時因其穩定性高、耗能低,僅需極少之控制能量即達到相當不錯之減振效果,學界及工業界對其抱以厚望,紛紛投入研究。唯此類技術之關鍵在半主動控制機構的設計或特殊材料之製造,因此需有同時具備材料科學及機械專長之人材。
        本子題之主旨在建置應用光電及通訊科技於結構控制的實驗技術,本校震害防制實驗室歷經八十七年、八十九年、九十年教育部土木防災教育改進計畫,以及九十年度建立學校教學特色計畫補助,擁有大型結構實驗以及動力實驗能力,並且具有128頻道之動態訊號擷取容量,為建立結構控制實驗室之基礎。基於結構控制含檢測、主動回饋控制、半主動消能與回饋控制以及被動消能等技術重點,本實驗室尚待建置感測、致動以及測試平台,以滿足所有實習課程的需求:
  • 標準元件購製 : 目前最為廣受工程師所接受的隔震元件、消能元件、諧調質量塊等均為專利保護產品,為使學者建立具體的印象,應購入或製作(主持人所擁有的專利產品)標準元件。
  • 訂製元件測試用平台 : 各式消能元件以及隔震元件之基本性能測試為學員了解各元件減震效應的基礎試驗,為提高教學效率,應籌建多功能之元件測試平台。
  • 購製測試用致動裝置 : 隔震元件試測時,為了模擬結構物的自重,必須於試驗平台上施予相當於結構自重的垂直載重。考慮目前本實驗室之實驗容量,必需購200噸半動態致動器乙具。
    購製振動訊號感應器、頻譜分析儀、非破壞檢測儀器,詳見設備規劃。

回首頁          91年度目錄           上一頁       下一頁