JP2000045569A - 制振装置 - Google Patents

制振装置

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JP2000045569A
JP2000045569A JP10218157A JP21815798A JP2000045569A JP 2000045569 A JP2000045569 A JP 2000045569A JP 10218157 A JP10218157 A JP 10218157A JP 21815798 A JP21815798 A JP 21815798A JP 2000045569 A JP2000045569 A JP 2000045569A
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JP
Japan
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sensor
vibration
building
additional mass
abnormal
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JP10218157A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Ganmi
龍也 願海
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Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は構造物の振動状態を検出するセンサ
が異常であるかどうかを監視することを課題とする。 【解決手段】 制振装置1は、ビル2の屋上に設置され
た動吸振器3が演算装置22からの制御信号により制振
動作してビル2の水平方向の振動を制振する。動吸振器
3は、モータ8により付加質量6を駆動してビル2の振
動を制振するよう構成されている。演算装置22は、制
振制御演算を行うCPU25と、各制御プログラムを記
憶する記憶装置27とよりなる。また、記憶装置27に
は、予め設定された各時間帯毎に各センサ14により検
出された信号パターンの最小値、最大値の平均値が記憶
される。CPU25は、各センサ14により検出された
信号パターンを既に検出されている信号パターンと比較
して各センサ14の異常の有無を判定し、センサ14が
異常であると判定されたときモータ8を停止させて付加
質量6がストッパに当接したりビル2を加振することを
防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は制振装置に係り、特
に構造物の振動状態を検出するセンサからの出力に基づ
いて付加質量を駆動させて構造物の振動を制振するよう
構成された制振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばビル等の構造物においては地震あ
るいは風圧等による振動を制振するための制振装置が設
けられている。この種の制振装置では、主にビルの質量
に応じた所定の重量を有する付加質量を、ビルの振動状
態に応じて変位させてビルの振動を制振するようになっ
ている。
【0003】従来の制振装置としては、例えば付加質量
をリニアベアリング等により摺動自在に支持するととも
に、付加質量に螺合するボールネジ等の伝達機構をモー
タ等により駆動し、付加質量が水平方向に往復動される
よう構成された制振装置がある。この種の制振装置で
は、ビルの変位及び速度などの振動状態を検出するセン
サからの出力値の大きさに応じた制御量を演算する制御
装置からの駆動信号によりアクチュエータとしてのモー
タが駆動制御され、付加質量が移動することによりビル
の振動を制振するようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記構成の
制振装置においては、センサから出力された検出信号に
基づいて動吸振器の制御量を算出し、この制御量でモー
タを駆動して付加質量を移動させて構造物の振動を制振
するため、例えばセンサが故障して異常な信号を出力し
た場合、演算回路で付加質量を制振方向に移動させるよ
うに制御しているにも拘わらず、誤った制御により制振
効果が得られなかったり、あるいは過大な電圧がモータ
に印加されて付加質量が過大に移動して移動範囲を越え
てストッパに当接してしまうおそれがある。
【0005】そこで、本発明は上記課題を解決した制振
装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、構
造物の振動を検出するセンサから出力された検出信号に
基づいて駆動信号を生成する演算手段を有し、該演算手
段から出力された駆動信号に応じてアクチュエータを駆
動して付加質量を移動させ、該構造物の振動を制振する
制振装置において、前記センサにより検出される信号パ
ターンを各時間帯毎に記憶する記憶手段と、前記センサ
により検出された信号パターンを前記記憶手段に既に記
憶された信号パターンと比較して前記センサの異常の有
無を判定する判定手段と、該判定手段により前記センサ
が異常であると判定されたとき前記アクチュエータを停
止させる停止手段と、を備えてなることを特徴とするも
のである。
【0007】従って、本発明によれば、センサにより検
出された信号パターンを記憶手段に既に記憶された信号
パターンと比較してセンサの異常の有無を判定するた
め、センサの状態を判定することにより正常な制振制御
が行えるかどうかを確認することができ、常に構造物を
制振する方向に付加質量を移動させるよう制御すること
ができる。また、判定手段によりセンサが異常であると
判定されたときアクチュエータを停止させることができ
るので、付加質量の移動量が過大となって付加質量がス
トッパに当接したり、制振制御動作により構造物が加振
されることを防止できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下図面と共に本発明の実施の形
態について説明する。図1は本発明になる制振装置の一
実施例を示す概略構成図である。また、図2は制振装置
の正面図である。また、図3は制振装置の縦断面図であ
る。図1乃至図3に示されるように、制振装置1は、大
略、構造物としてのビル2の屋上に設置された動吸振器
3が制御装置4からの制御信号により制振動作してビル
2の水平方向の振動を制振する。
【0009】動吸振器3は、ビル2の屋上に設置された
基台5上に付加質量6がX方向に摺動する構成であり、
付加質量6はビル2の総質量に対し約0.5%程度の質
量を有し、例えば5〜10t程度の重量を有する。その
ため、付加質量6は基台5上のリニアベアリング7によ
り摺動自在に支持されている。また、基台5上にはアク
チュエータとしてのACサーボモータ(以下モータと言
う)8、電磁ブレーキ9が設けられており、モータ8の
出力軸8aはカップリング10を介して軸受11,12
に軸承されたボールねじ13に結合されている。ボール
ねじ13は付加質量6に螺合して貫通している。従っ
て、付加質量6はボールねじ13の回転により基台5の
凹部5a内を移動する。
【0010】風圧又は地震発生によりビル2が振動する
と、制御装置4は後述するように振動の大きさに応じた
制御量を演算して動吸振器3のモータ8へ駆動信号を出
力する。モータ8は駆動信号の供給によりボールねじ1
3を回転させ、付加質量6をX方向(振動方向)に移動
させる。このとき、発生する付加質量6の慣性力の反作
用によりビル2の振動が制振される。
【0011】尚、電磁ブレーキ9は制振モード時オフ状
態であり、電源をオフにされた停止モード時にボールね
じ13を回転不可状態に制動する。ビル2の例えば奇数
階及び屋上には、地震あるいは風圧による振動状態を変
位、速度、あるいは加速度により検出する振動状態検出
センサ(以下単に「センサ」という)14が設置されて
いる。尚、これらのセンサ14は、ビル2がX1 方向へ
移動すると正の検出信号を出力し、又、ビル2がX2
向へ移動すると負の検出信号を出力する振動方向検出手
段となっている。
【0012】また、動吸振器3には付加質量6の変位を
検出する変位センサ18が設けられている。尚、この変
位センサ18は、付加質量6がX1 方向へ移動すると正
の検出信号を出力し、付加質量6がX2 方向へ移動する
と負の検出信号を出力する移動方向検出手段となってい
る。上記各センサ14(141 〜145 )及び変位セン
サ18からの各検出信号は増幅器191 〜195 ,20
により増幅される。各増幅器191 〜195 ,20によ
り増幅された信号は、A/D変換器21でデジタル信号
に変換されて演算装置22に出力される。演算装置22
は、A/D変換器21から入力されたデジタル信号に基
づいて動吸振器3への制御量を演算する。
【0013】さらに、演算装置22の演算結果は、D/
A変換器23によりアナログ信号に変換されてモータ8
のドライブ回路24に供給され、ドライブ回路24は演
算装置22で演算された制御量に応じた駆動信号として
の速度指令電圧を動吸振器3のモータ8に出力する。図
4は演算装置22の構成を説明するためのブロック図で
ある。
【0014】図4に示すように、演算装置22は、制振
制御演算を行うCPU25と、各制御プログラム27A
や各センサ14(141 〜145 )により既に検出され
た信号パターン27Bを記憶する記憶装置27とよりな
る。尚、記憶装置27に記憶された信号パターン27B
は、予め設定された各時間帯毎の検出データであり、各
センサ14(141 〜145 )により検出された信号パ
ターンの最小値、最大値の平均値が記憶される。また、
記憶装置27に記憶された信号パターン27Bは、各セ
ンサ14(141 〜145 )により検出された信号パタ
ーンが既に得られた最小値、最大値の平均値より夫々小
さい又は大きい場合には、この信号パターンが新しいデ
ータとして更新される。
【0015】また、記憶装置27には、各センサ14
(141 〜145 )により検出された信号パターンを既
に検出された信号パターンと比較して各センサ14(1
1 〜145 )の異常の有無を判定するセンサ判定プロ
グラム(判定手段)27Cと、センサ14(141 〜1
5 )が異常であると判定されたときモータ8を停止さ
せるモータ停止プログラム(停止手段)27Dとが格納
されている。
【0016】CPU25は、制振制御の制御理論により
算出された状態フィードバックゲインベクトルと、セン
サ14からの変位検出信号に基づいて、制振動作時の制
御量を求める。図5はCPU25が実行するセンサ出力
判定制御の処理手順を示すフローチャートである。
【0017】図5中、CPU25は、ステップS1(以
下「ステップ」を省略する)において、各センサ14
(141 〜145 )により検出されたビル2の振動状態
を検出した信号を読み込む。尚、これ以降の処理では、
各センサ141 〜145 からの各信号に対して夫々別に
行うものとする。次のS2では、予め設定された所定の
観測時間T(例えば15分)が経過したかを判断し、観
測時間Tが経過した場合はS3に進み、その間のセンサ
出力の最大値と最小値を算出する。そして、S4では、
24時間が経過したかどうかをチェックする。S4で2
4時間が経過していないときは、S5に進み、上記S3
で算出された最大値と最小値を記憶装置27に記憶させ
る。従って、本制御処理がスタートしてから24時間が
経過するまで上記S2〜S5の処理を繰り返して所定時
間(観測時間T)毎のセンサ出力の最大値と最小値を記
憶装置27に記憶させて基準となる信号パターンのデー
タベースを作成する。
【0018】次のS6では、交通振動の場合、同じ時間
帯でほぼ同じ振動になると考えられるので、24時間経
過した後は各センサ141 〜145 からの検出信号と上
記観測時間T間隔で記録された同一時間帯のセンサ出力
の最大値、最小値とを比較する。また、S6において、
各センサ141 〜145 からの検出信号が上記観測時間
T間隔で記録された同一時間帯のセンサ出力の最大値、
最小値を超えなかったときは、S7に進み、その時のセ
ンサ出力の最大値、最小値と、記憶装置27に記憶され
た最大値、最小値との平均値を求める。そして、この最
大値、最小値の平均値をその時間帯の最大値、最小値と
して記憶装置27に記憶させる。その後、再びS2に戻
り、S2以降の処理を行う。
【0019】また、上記S6において、各センサ141
〜145 からの検出信号が上記観測時間T間隔で記録さ
れた同一時間帯のセンサ出力の最大値、最小値を超えた
ときは、S8に進み、このセンサ出力の異常値が所定回
数N(例えばN=5回)以上観測されたかどうかをチェ
ックする。そして、S8において、このセンサ出力の異
常値が所定回数N以下であるときは、S9に進み、モー
タ8への制御信号を強制的に小さくする。これにより、
付加質量6の移動量が過大になることを防止できる。
【0020】次のS10では、所定時間に達したかどう
かをチェックしており、予め設定された所定時間が経過
するまでモータ8への制御信号を小さくしている。続い
て、S11では、所定時間が経過してもなお各センサ1
1 〜145 からの検出信号が上記観測時間T間隔で記
録された同一時間帯のセンサ出力の最大値、最小値を超
えているときは、センサ異常又は制振制御により付加質
量6の移動量が過大となって付加質量6がストッパに当
接したりビル2を加振させているおそれがあるので異常
と判定してS12に進み、動吸振器3の制振動作制御を
停止させ、今回の制御処理を終了する。
【0021】また、上記S11において、モータ8への
制御信号を小さくすることにより各センサ141 〜14
5 からの検出信号が小さくなったときは上記S2に戻
り、S2以降の処理を繰り返す。また、上記S8におい
て、センサ出力の異常値が所定回数N以上観測された場
合は、S12に移行して動吸振器3の制振動作制御を停
止させ、今回の制御処理を終了する。
【0022】このように、CPU25は、常に各センサ
141 〜145 から出力された検出信号の値(レベル)
を監視しており、例えばビル2が交通振動以外に殆ど振
動していない状態で各センサ141 〜145 が故障して
センサ検出信号が異常値となった場合、センサ141
145 に異常があるもの判定することができる。この場
合、付加質量6がストッパに当接したり動吸振器3がビ
ル2を加振するおそれがあるので、CPU25は、モー
タ8を停止させて付加質量6がストッパに当接すること
を防止すると共に、制振制御動作によりビル2が加振さ
れることを防止する。
【0023】尚、上記実施例では、ビル2の制振を行う
制振装置を一例として挙げたが、これに限らず上記動吸
振器3をビル以外の構造物(例えば橋梁、鉄塔、高架建
築物、スタジアム等)にも適用できるのは勿論である。
【0024】
【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、センサに
より検出された信号パターンを記憶手段に既に記憶され
ている信号パターンと比較してセンサの異常の有無を判
定するため、センサの状態を判定することにより正常な
制振制御が行えるかどうかを確認することができ、常に
構造物を制振する方向に付加質量を移動させるよう制御
することができる。また、判定手段によりセンサが異常
であると判定されたときアクチュエータを停止させるこ
とができるので、制振制御動作により構造物を加振した
り付加質量の移動量が過大となって付加質量がストッパ
に当接することを防止できる。従って、センサが正常に
作動していることを常に監視しており、万が一センサが
故障して異常値を出力した場合、アクチュエータを停止
させて制振制御動作により構造物が加振されることを未
然に防止することができ、これにより、制振制御に対す
る信頼性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる制振装置の一実施例の概略構成図
である。
【図2】動吸振器の正面図である。
【図3】動吸振器の縦断面図である。
【図4】演算装置22の構成を説明するためのブロック
図である。
【図5】CPU25が実行するセンサ出力判定制御の処
理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 制振装置 2 ビル 3 動吸振器 4 制御装置 6 付加質量 8 ACサーボモータ 14(141 〜145 ) 振動状態検出センサ 22 演算装置 25 CPU 27 記憶装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物の振動を検出するセンサから出力
    された検出信号に基づいて駆動信号を生成する演算手段
    を有し、該演算手段から出力された駆動信号に応じてア
    クチュエータを駆動して付加質量を移動させ、該構造物
    の振動を制振する制振装置において、 前記センサにより検出される信号パターンを各時間帯毎
    に記憶する記憶手段と、 前記センサにより検出された信号パターンを前記記憶手
    段に既に記憶された信号パターンと比較して前記センサ
    の異常の有無を判定する判定手段と、 該判定手段により前記センサが異常であると判定された
    とき前記アクチュエータを停止させる停止手段と、 を備えてなることを特徴とする制振装置。
JP10218157A 1998-07-31 1998-07-31 制振装置 Pending JP2000045569A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012233582A (ja) * 2005-04-06 2012-11-29 Bae Systems Plc 振動の絶縁
WO2016151716A1 (ja) * 2015-03-23 2016-09-29 株式会社日立製作所 センサ端末の故障または異常の検出方法

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