JP2001040906A - 能動型制震構造物のリアルタイム制御システム - Google Patents

能動型制震構造物のリアルタイム制御システム

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JP2001040906A
JP2001040906A JP11219784A JP21978499A JP2001040906A JP 2001040906 A JP2001040906 A JP 2001040906A JP 11219784 A JP11219784 A JP 11219784A JP 21978499 A JP21978499 A JP 21978499A JP 2001040906 A JP2001040906 A JP 2001040906A
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JP11219784A
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English (en)
Inventor
Shigeto Kurata
成人 倉田
Genichi Takahashi
元一 高橋
Yoshinori Matsunaga
義憲 松永
Naomiki Niwa
直幹 丹羽
Hiroshi Midorikawa
浩史 緑川
Naoshi Shinohara
直志 篠原
Takehisa Kato
武久 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kajima Corp
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kajima Corp
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 能動型制震構造物のリアルタイム制御システ
ムにおけるホストコンピュータの制御の遅れによる制震
システムとしての不都合、あるいはシステム管理機能を
簡略化することによるシステムの信頼性の低下を解決す
る。 【解決手段】 従来のシステムにおけるホストコンピュ
ータの機能を、システム管理のための制御コンピュータ
と、制震用の制御演算のための演算コンピュータに分割
する。演算コンピュータは、外乱や構造物の振動を検出
するセンサの信号を基に、制震のための制御信号をリア
ルタイムに作成し、各通信コンピュータを介して制震装
置のコントローラに伝達する。制御コンピュータは、制
震装置の状態を検出するセンサなどの信号を受信し、シ
ステムの状態を監視するとともに、必要に応じた計測、
異常時に対応した通報、フェールセーフなど、システム
全体を管理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願発明は、構造物内に多数
の制震装置を分散配置し、コンピュータによりデジタル
通信の形で各制震装置を制御することにより、地震等の
外乱による構造物の揺れを抑制するようにした能動型制
震構造物のリアルタイム制御システムに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】能動型制震構造物としては、例えば、柱
梁架構内にブレース等の耐震要素を介して制震装置を設
置し、地震時等の構造物の応答をセンサで検出し、コン
ピュータにより制震装置を制御することで、構造物の揺
れを低減するようにしたものがある。
【0003】このような、従来の能動型制震構造物の制
震においては、地震等の外乱や構造物の振動を検出する
センサからの信号をホストコンピュータに入力し、ホス
トコンピュータは制震装置のコントローラに制震のため
の制御信号を出力して、構造物の揺れを抑制していた。
【0004】同時に、ホストコンピュータは、制震装置
の状態を検出するセンサなどの信号を受信し、システム
の状態を監視するとともに、必要に応じた計測、異常時
に対応した通報、フェールセーフなど、システム全体を
管理する機能が求められていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような制震構造
物では、多数の制震装置のコントローラをホストコンピ
ュータで制御するため、各制震装置のコントローラとの
通信時間が制御のリアルタイム性、制御性能に与える影
響が大きい。
【0006】これに対し、特開平11−63090号公
報には、ホストコンピュータと制震装置のコントローラ
間に通信コンピュータを介在させ、複数の通信コンピュ
ータがそれぞれ複数のコントローラを管理するようにし
た能動型制震構造物における通信の制御方法が提案され
ている。
【0007】これにより、ホストコンピュータと制震装
置のコントローラとの間での制御信号授受の遅れは、主
として通信コンピュータが管理する制震装置コントロー
ラの台数によって決まり、従来のような制御信号の遅れ
は生じないこととなった。
【0008】しかし、ホストコンピュータは、外乱や構
造物の振動を検出するセンサからの信号が入力され、制
震装置のコントローラに制震のための制御信号を出力し
て、構造物を制震するだけでなく、さらに制震装置の状
態を検出するセンサなどの信号を受信し、システムの状
態を監視するとともに、必要に応じた計測、異常時に対
応した通報、フェールセーフといったシステム全体の様
々な管理機能が要求される。
【0009】このようなことから、ホストコンピュータ
に、十分な機能を持たせようとすると、ホストコンピュ
ータ自体で制御の遅れが生じる。逆に、制御の遅れを回
避するためにシステムの管理機能を簡略化すると、シス
テムの信頼性は低くなる。
【0010】本願発明は、能動型制震構造物のリアルタ
イム制御システムにおける上述のようなホストコンピュ
ータの制御の遅れによる制震システムとしての不都合、
あるいはシステム管理機能を簡略化することによるシス
テムの信頼性の低下を解決することを目的としたもので
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1に係る発
明は、構造物内に分散配置され、構造物の振動に応じて
制御力を発生する多数の制震装置と、外乱や構造物の振
動を検出するセンサと、前記センサからの信号に基づい
て制震のための制御信号を作成するとともに、システム
全体を管理する機能を有するホストコンピュータと、前
記ホストコンピュータによって作成された制御信号を、
分担して、各制震装置の制震コントローラに伝達する複
数の通信コンピュータとを備えた能動型制震構造物のリ
アルタイム制御システムにおいて、前記ホストコンピュ
ータの持つ機能を複数に分割して、複数のコンピュータ
に受け持たせることとし、前記ホストコンピュータの持
つ機能のうち、リアルタイム性の要求される構造物を制
震する機能を演算コンピュータに受け持たせ、計測や計
算に時間がかかるシステム管理に関する機能を制御コン
ピュータに受け持たせて制御を行うよう構成したことを
特徴とするものである。
【0012】すなわち、リアルタイム性の要求される制
震の機能、すなわちセンサで検出された構造物の応答等
をもとに、即座に制御信号を作成する機能を、システム
管理機能と切り離して演算コンピュータで対処させるこ
とで、制御遅れが回避される。
【0013】一方、システムの信頼性に関しては、制震
装置のコントローラを制御するための制御信号の作成に
比べ、それほどリアルタイム性が要求されないことか
ら、演算コンピュータとは別の制御コンピュータに受け
持たせることにより高い信頼性が得られ、制震装置の状
態、その他システムの状態を監視し、必要に応じた計測
を行い、異常時に対応した通報を行い、フェールセーフ
を機能させるなど、システム全体の様々な管理機能を持
たせることができる。
【0014】なお、ここで用いた演算コンピュータ、制
御コンピュータという用語は、それぞれのコンピュータ
が要求されている機能で区別するための用語であり、通
常のコンピュータが使用され、また必ずしも演算コンピ
ュータ1台と制御コンピュータ1台ということではな
く、それぞれ複数台としてもよく、また制震システムに
おける特定の機能をさらに他のコンピュータに分担させ
ることも可能である。
【0015】請求項2は請求項1に係る能動型制震構造
物のリアルタイム制御システムにおいて、前記演算コン
ピュータと前記制御コンピュータとの間で、各種異常を
相互監視するようにした場合である。
【0016】制御コンピュータには、システム全体の管
理機能が求められることから、演算コンピュータの異常
等を監視する機能も設けるのが通常となるが、演算コン
ピュータに制御コンピュータの異常等を監視する機能も
持たせ、相互に監視するようにすれば、さらにシステム
全体としての信頼性が向上する。
【0017】なお、演算コンピュータは、本来的にはリ
アルタイム性の要求される制震の機能のみを受け持たせ
ようとするものであるが、制御コンピュータの監視機能
を付加する程度では、実質的な制御遅れは生じない。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は、能動型制震構造物のリア
ルタイム制御システムについて、比較例としての従来の
制御システムにおけるホストコンピュータの機能と、本
願発明の一実施形態における制御システムにおける対応
する制御コンピュータと演算コンピュータの機能をブロ
ック図として示したものである。
【0019】また、図2は、従来の制震装置のコントロ
ーラ4(制震装置に付随)とホストコンピュータ2との
間に通信コンピュータ3を介在させたシステムについ
て、ホストコンピュータ2と、本願発明における制御コ
ンピュータ5および演算コンピュータ6との関係を示し
た能動型制震構造物全体の概要図である。
【0020】なお、図2において、(a) 、(b) が上述し
た特開平11−63090号公報記載のシステムに対応
し、このシステムのホストコンピュータ2を(c) の制御
コンピュータ5と演算コンピュータ6に分割して構成し
たものが本願発明のシステムに対応する。
【0021】通信制御はデジタル通信を前提とし、図1
(a) の従来のシステムにおけるホストコンピュータの機
能を、図1(b) のように制御コンピュータと演算コンピ
ュータに分割し、図2の通信コンピュータ3、制震装置
コントローラ4(制震装置に付属している)とともに、
制御システムを構成する。
【0022】すなわち、演算コンピュータ6には、基本
的には、外乱や構造物1の振動を検出するセンサの信号
から制震のための制御信号を作成し、各通信コンピュー
タ3に伝達する機能だけを受け持たせる。
【0023】制御コンピュータ5には、制震装置の状態
を検出するセンサなどの信号を受信し、システムの状態
を監視するとともに、必要に応じた計測、異常時に対応
した通報、フェールセーフなど、システム全体を管理す
る機能を持たせる。
【0024】前者の演算コンピュータ6は、通常、数ミ
リ秒のサンプリング周期でのリアルタイム制御を要求さ
れるが、実行する演算が制震機能に限定されるため、容
易に要求を満足することが可能となる。
【0025】後者の制御コンピュータ5は、リアルタイ
ムに近い管理機能が望ましいものの、確実に数ミリ秒の
サンプリング周期である必要はなく、多チャンネル計
測、計算量の多いフェールセーフロジックの実行などに
より、システム全体を管理するために十分な機能を確保
することができる。
【0026】従って、演算コンピュータ6により数ミリ
秒のサンプリング周期でのリアルタイム制御を行いなが
ら、制御コンピュータ5により信頼性の高いシステム管
理が可能となる。
【0027】さらに、制御コンピュータ5、演算コンピ
ュータ6との間で、異常時の相互監視を行うことが可能
であり、従来の1台のホストコンピュータ2に全ての機
能を持たせる場合よりもシステムの信頼性が向上する。
【0028】すなわち、制御コンピュータ5、演算コン
ピュータ6との間で異常時の相互監視を行っているた
め、どちらかに異常が発生した場合に、正常なコンピュ
ータが異常の検出、通報などを行うことが可能である。
さらに、制御コンピュータ5の機能が失われた場合で
も、演算コンピュータ6のみで構造物の制震を継続する
ことができる。
【0029】このようにして、能動型制震構造物の制震
機能が正常に確保され、信頼性の高いものとなる。な
お、図2を参照してさらに説明すると、本願発明のシス
テムでは、演算コンピュータ6が、制震のための制御信
号を、各層に配置された通信コンピュータ3に伝達す
る。
【0030】この例では、図2(b) に示すように、各層
に4台の制震装置が設置してあるので、1台の通信コン
ピュータ3は4台の制震装置コントローラ4を管理すれ
ばよく、通信時間の遅れは1台の制震コントローラ4あ
たり1ミリ秒程度、4台で4ミリ秒程度となる。
【0031】これに対して、演算コンピュータ6と通信
コンピュータ3間は、80マイクロ秒以内程度でやりと
りできるので、図示した25層各層に設置された通信コ
ンピュータ3との通信時間は2ミリ秒を要しないことに
なる。
【0032】
【発明の効果】本願発明では、従来の制震システムに
おけるホストコンピュータの持つ機能のうち、構造物を
制震する機能と、システム管理に関する機能を分離し、
それぞれ演算コンピュータ、制御コンピュータに分割し
て受け持たせているため、リアルタイム性が厳しく要求
される機能については、演算コンピュータが例えば数ミ
リ秒といったサンプリング周期でのリアルタイム制御を
行いつつ、制御コンピュータにより信頼性の高いシステ
ム管理が可能となる。
【0033】また、請求項2に係る発明では、制御コ
ンピュータ、演算コンピュータとの間で異常時の相互監
視を行っているため、どちらかに異常が生じた場合に、
正常なコンピュータが異常の検出、通報などを行うこと
が可能である。さらに、制御コンピュータの機能が失わ
れた場合でも、演算コンピュータのみで構造物の制震を
継続することができる。
【0034】このようにして、能動型制震構造の制震
機能は正常に確保され、信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 能動型制震構造物のリアルタイム制御システ
ムについて、従来例と本願発明の一実施形態における制
御システムとを比較したブロック図である。
【図2】 従来のシステムにおけるホストコンピュータ
と、本願発明における制御コンピュータおよび演算コン
ピュータとの関係を示した能動型制震構造物全体の概要
図である。
【符号の説明】
1…構造物(25層建物)、2…ホストコンピュータ
(従来例)、3…通信コンピュータ、4…制震装置コン
トローラ、5…制御コンピュータ、6…演算コンピュー
フロントページの続き (72)発明者 高橋 元一 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 松永 義憲 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 丹羽 直幹 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 緑川 浩史 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 篠原 直志 兵庫県神戸市西区櫨谷町234番地 川崎重 工業株式会社西神戸工場内 (72)発明者 加藤 武久 兵庫県神戸市西区櫨谷町234番地 川崎重 工業株式会社西神戸工場内 Fターム(参考) 3J048 AA10 AB07 AD01 CB30 EA38

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物内に分散配置され、構造物の振動
    に応じて制御力を発生する多数の制震装置と、外乱や構
    造物の振動を検出するセンサと、前記センサからの信号
    に基づいて制震のための制御信号を作成するとともに、
    システム全体を管理する機能を有するホストコンピュー
    タと、前記ホストコンピュータによって作成された制御
    信号を、分担して、各制震装置の制震コントローラに伝
    達する複数の通信コンピュータとを備えた能動型制震構
    造物のリアルタイム制御システムにおいて、前記ホスト
    コンピュータの持つ機能を複数に分割して、複数のコン
    ピュータに受け持たせることとし、前記ホストコンピュ
    ータの持つ機能のうち、リアルタイム性の要求される構
    造物を制震する機能を演算コンピュータに受け持たせ、
    計測や計算に時間がかかるシステム管理に関する機能を
    制御コンピュータに受け持たせて制御を行うよう構成し
    たことを特徴とする能動型制震構造物のリアルタイム制
    御システム。
  2. 【請求項2】 前記演算コンピュータと前記制御コンピ
    ュータとの間で、各種異常を相互監視するようにした請
    求項1記載の能動型制震構造物のリアルタイム制御シス
    テム。
JP11219784A 1999-08-03 1999-08-03 能動型制震構造物のリアルタイム制御システム Pending JP2001040906A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100739205B1 (ko) * 2006-03-28 2007-07-13 서울통신기술 주식회사 홈 오토메이션 시스템의 재난 대처 장치
WO2014043825A1 (es) 2012-09-21 2014-03-27 Pontificia Universidad Catolica De Chile Medici0n estructural en tiempo real (rtsm) para dispositivos de control

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US9823112B2 (en) 2012-09-21 2017-11-21 Pontificia Universidad Catolica De Chile Real-time structural measurement (RTSM) for control devices

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