JP2003222186A - 制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は微小振動に対する制振制御を抑制す
ることを課題とする。 【解決手段】 制振装置１１は、構造物１２の屋上に設
置された動吸振器１３が制御装置１４からの制御信号に
より制振動作して構造物１２の水平方向（Ｘ方向）の振
動を制振する。制御装置１４は、制御ゲインをゼロより
大きい値に変更された後に所定時間が経過するまでの構
造物１２の振動状態の積算値が所定値未満であるとき
は、付加質量１６を駆動させる制御系の制御ゲインをゼ
ロに設定する。これにより、構造物１２の振動状態が極
めて小さい２次振動以上の場合には制御ゲインをゼロに
して制振動作を停止させて、構造物１２を加振してしま
うことを防止すると共に、体感できない程度の小さい振
動を制振させるのにモータ１８を駆動させると、動作音
が気になるといった問題も解消することが可能になる。

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に基づいてアクチュエータの制御量
を演算し、この制御量に応じてアクチュエータが付加質
量を駆動して構造物の振動を制振する構成とした制振装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば住宅等の構造物においては交通振
動などのような微小な揺れを低減するための制振装置が
開発されている。この種の制振装置では、構造物の振動
状態に応じて主に構造物の質量に応じた重量を有する付
加質量を変位させて構造物で発生した振動を制振するよ
うになっている。そのため、構造物には、例えば変位セ
ンサ、速度センサ又は加速度センサ等の振動状態を検出
するセンサが設置されている。

【０００３】また、付加質量を変位させる機構として
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動吸振器を有する装
置がある。そして、動吸振器は、ビルの各階毎の変位又
は速度などの振動状態を検出する各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
信号によりモータが駆動制御されて付加質量を移動さ
せ、その反力で構造物の振動を制振するようになってい
る。

【０００４】この種のアクティブ制御システムでは、構
造物の振動伝達特性を正確に把握し、これを制御ゲイン
に反映する必要がある。しかしながら、一般住宅の交通
振動を制振するのにアクティブ制御システムを用いる場
合、住宅の構造が夫々異なり、各住宅ごとの振動伝達特
性を正確に求めることは難しい。

【０００５】そのため、住宅の振動をアクティブ制御シ
ステムで制振する制振装置においては、制御対象の振動
伝達特性が不明でも制御可能なスカイフック制御を用い
た制御システムを適用している。

【０００６】この住宅用アクティブ制御システムにおい
ては、例えばあらかじめ複数のゲインを記憶装置に記憶
しておき、センサによる構造物の振動伝達特性が変化し
た時は、演算装置に接続された記憶装置に記憶している
複数のゲインの中から構造物の振動に対応するゲインを
選択し、また付加質量の変位がある値以上の時は現在用
いているゲインより弱いゲインを選択し、弱いゲインを
目標となる制御ゲインとし、現在用いているゲインから
目標ゲインに切替えて制御量の生成を行っていた。

【０００７】その後、構造物の振動が小さくなった場合
には、現在用いている制御ゲインより強い基のゲイン等
を目標ゲインとし、目標ゲインに切替わるようになって
おり、付加質量の動作は、大きくなり制振効果が向上す
るようになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】１〜３階の低層構造物
からなる一般住宅では、通常発生する振動が地面から伝
播する振動の場合、その殆どが１次振動であり、周波数
が３．０〜５．０Ｈｚ程度である。このような低層一般
住宅向けの制振装置においては、この１次振動が最も不
快な振動であるため、１次振動を抑えるように制御して
いる。このため、周波数が９〜１５Ｈｚ程度の２次振動
以上の振動が発生した場合、充分な制振効果が得られ
ず、条件によっては、制振装置が建物を加振してしまう
場合も考えられる。また、体感できない程度の小さい振
動を制振させるのに付加質量を動作させると、動作音が
気になるといった問題が生じる。

【０００９】このような問題の対策として、高層ビル用
など高度な制振装置のように振動センサを多数設けた
り、センサの信号処理を高速のコンピュータを用いて高
度化するなどにより２次振動以上の振動を制御すること
も可能ではあるが、低層一般住宅に用いられるシステム
では、安価かつ汎用的なシステムであることが要求され
ている。

【００１０】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。

【００１１】

【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。上記請求項１
記載の発明は、構造物の振動状態を検出する振動状態検
出用センサと、振動状態検出用センサからの検出値に制
御ゲインを乗じた値に基づいて制御量を演算する演算手
段と、演算手段からの制御量に応じて駆動されるアクチ
ュエータと、アクチュエータに駆動されて前記構造物の
振動を制振する付加質量と、を備えてなる制振装置にお
いて、振動状態検出用センサから得られる信号が所定レ
ベル以上のとき、制御ゲインをゼロより大きい値の通常
ゲインに変更する通常ゲイン設定手段と、通常ゲイン設
定手段によりゲインが通常ゲインに設定された後に所定
時間の振動状態検出手段から得られる信号の積算値が所
定値未満の時に制御ゲインをゼロに設定するゼロゲイン
設定手段と、を備えており、構造物の振動状態が極めて
小さい、例えば、２次振動以上の場合には制御ゲインを
ゼロにして制振動作を停止させて構造物を加振したり、
付加質量を動作させる動作音の発生を防止し、構造物の
振動状態が大きい場合には構造物の振動状態に合わせて
構造物の制振を行うことができる。

【００１２】また、請求項２記載の発明にあっては、ゼ
ロゲイン設定手段の前記振動状態検出手段から得られる
信号を、振動状態検出手段からの出力から２次以上の振
動モードをカットした信号としたことにより、1次の振
動が小さい状態で制御ゲインをゼロにするので、より正
確に制振装置による構造物の加振を防ぐことができる。

【００１３】さらに、請求項３の発明にあっては、振動
状態検出用センサから得られる信号が所定レベル以上の
とき、制御ゲインをゼロより大きい値の通常ゲインに変
更する通常ゲイン設定手段と、通常ゲイン設定手段によ
りゲインが通常ゲインに設定された後に所定時間の振動
状態検出手段から得られる信号の２次以上の振動モード
の積算値が所定値以上の時に制御ゲインをゼロに設定す
るゼロゲイン設定手段とを備えており、２次以上の振動
モードが大きい時、一旦制御ゲインをゼロとすることに
より、制振作用による構造物の加振を効果的に抑えるこ
とができる。

【００１４】また、請求項４の発明にあっては、振動状
態検出用センサから得られる信号が所定レベル以上のと
き、制御ゲインをゼロより大きい値の通常ゲインに変更
する通常ゲイン設定手段と、通常ゲイン設定手段により
前記ゲインが通常ゲインに設定された後に所定時間の前
記アクチュエータのへの信号出力の積算値が所定値以下
の時に制御ゲインをゼロに設定するゼロゲイン設定手段
とを備えており、アクチュエータの出力という実際に構
造物が加振される原因となる信号により制御するので、
構造物の実振動を測定するより早く制御することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の一実施
例について説明する。図１は本発明になる制振装置の第
１実施例の概略構成図である。図１に示されるように、
制振装置１１は、例えば一般住宅などからなる構造物１
２の屋上に設置された動吸振器１３が制御装置１４から
の制御信号により制振動作して構造物１２の水平方向
（Ｘ方向）の振動を制振する。

【００１６】動吸振器１３は、構造物１２の屋上に設置
された基台１５上の付加質量１６がＸ方向に摺動する構
成であり、付加質量１６は構造物１２の総質量に対し約
０．５％程度の質量を有する。そのため、付加質量１６
は基台１５上のリニアベアリング１７により摺動自在に
支持されている。

【００１７】また、基台１５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）１８、
モータ１８の回転量を検出するエンコーダ１９が設けら
れており、モータ１８の出力軸１８ａはカップリング２
０を介してボールねじ２３に結合されている。ボールね
じ２３は付加質量１６に螺合して貫通している。従っ
て、付加質量１６はボールねじ２３の回転により基台１
５の凹部１５ａ内を移動する。

【００１８】また、構造物１２の屋上には、振動状態
（振幅、速度、加速度等）を検出する振動状態検出セン
サ（以下「センサ」と言う）２１が設置されている。こ
のセンサ２１は、交通振動や地震等の振動が構造物１２
に伝播すると、そのとき検出された変位（振幅）、ある
いは速度、あるいは加速度の検出信号を制振装置１４に
出力する。

【００１９】制御装置１４は、後述するようにセンサ２
１からの検出信号が入力されると、そのときの振動の大
きさに応じた制御量を演算して動吸振器１３のモータ１
８へ駆動信号を出力する。モータ１８は駆動信号の供給
によりボールねじ２３を回転させ、付加質量１６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１６の慣性力の反作用により構造物１２の振動が制
振される。

【００２０】ここで、制御装置１４の構成について説明
する。図２は制御装置１４の構成を示すブロック図であ
る。図２に示されるように、制御装置１４は、センサ２
１からの検出信号（センサ信号）を増幅する増幅器２４
と、増幅器２４で増幅されたアナログ信号をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器２５と、Ａ／Ｄ変換器２５か
ら入力された信号に基づいて制御量を演算する演算装置
２６と、演算に必要なデータを記憶する記憶装置２７
と、演算装置２６から出力された制御信号（デジタル信
号）をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２８と、Ｄ
／Ａ変換器２８から入力された駆動信号をモータ１８へ
出力するドライブ回路２９とからなる。

【００２１】ドライブ回路２９は、エンコーダ１９の検
出信号をデジタル信号に変換し、演算装置２６に出力す
る。演算装置２６は、後述するように、記憶装置２７に
格納された各制御プログラムを読み出して演算処理を実
行する。尚、記憶装置２７には、センサ２１により検出
された振動が所定レベル未満のとき制御ゲインをゼロに
設定する制御プログラムＩと、センサ２１により検出さ
れた振動が所定レベル以上のとき前記制御ゲインをゼロ
より大きい値の制御ゲインに変更すると共に、振動レベ
ルに応じた制御ゲインに調整する制御プログラムII（通
常ゲイン設定手段）と、制御ゲインがゼロより大きい値
に変更された後に所定時間が経過するまでの構造物の振
動状態の積算値が所定値未満のとき制御ゲインをゼロに
戻し、制御ゲインがゼロより大きい値に変更された後に
所定時間が経過するまでの構造物の振動状態の積算値が
所定値以上のとき調整された制御ゲインに戻す制御設定
するプログラムIII（ゼロゲイン設定手段を含む）とが
格納されている。

【００２２】また、演算装置２６は、入力されたエンコ
ーダ１９の信号から付加質量１６の位置を演算し、付加
質量１６の位置およびセンサ２１のデジタル信号に基づ
いて、後述するような演算を行う。演算装置２６の演算
結果は、Ｄ／Ａ変換器２８に入力され、アナログ信号に
変換した後、ドライブ回路２９に入力される。

【００２３】ドライブ回路２９は、モータ１８を駆動す
るための回路でＤ／Ａ変換器２８からのアナログ信号お
よびエンコーダ１９からの検出信号に基づいて駆動信号
（トルク信号）を生成し、構造物１２の振動に応じたト
ルクでモータ１８を回転駆動させる。また、ドライブ回
路２９から出力されたトルク信号は、Ａ／Ｄ変換器２５
を介して演算装置２６に入力される。そして、演算装置
２６は、このトルク信号とセンサ２１からの検出信号
（センサ信号）、または付加質量１６の変位を示すエン
コーダ１９からの検出信号（エンコーダ信号）に応じて
ゲインを調整しながら付加質量１６を駆動させるための
制御信号を生成する。

【００２４】演算装置２６では、スカイフック制御理論
を用いて制御し、制御ゲインとセンサ２１により検出さ
れた構造物１２の応答に基づいて制御量を演算する。

【００２５】スカイフック制御は、構造物１２が振動し
ている場合に仮想の絶対静止座標を想定し、これと構造
物１２との間に仮想ダンパを設けることで構造物１２を
制振するという考え方であり、交通振動等により構造物
１２が振動したときの構造物１２の上部の変位をＸｓ、
仮想ダンパの減衰係数をＣａとして運動方程式に表す
と、次式のように表せる。

【００２６】 Ｍｓ・Ｘｓ”＋Ｃｓ・Ｘｓ’＋Ｋｓ・Ｘｓ＝−Ｃａ・Ｘｓ’・・・（１） となる。ここで、Ｍｓは構造物の質量、Ｃｓは構造物の
減衰係数、Ｋｓは構造物１２のばね定数である。尚、上
記（１）式において、Ｘ”は２回微分、Ｘ’は１回微分
を示す。

【００２７】制振装置１１は、モータ１８が付加質量１
６を動かすとき、構造物１２に及ぼす反力により構造物
１２を制振する。付加質量１６の質量をｍａ、付加質量
１６の加速度をＸ”ａとして運動方程式に表すと、次式
のようになる。

【００２８】 Ｍｓ・Ｘｓ”＋Ｃｓ・Ｘｓ’＋Ｋｓ・Ｘｓ＝−ｍａ・Ｘａ’・・・（２） スカイフック制御の仮想ダンパの力（−Ｃａ・Ｘｓ’）
は、構造物１２の速度（Ｘｓ’）に制御ゲイン−Ｇａ
（＝−Ｃａ）を掛けてモータ１８に加速度駆動信号を与
えれば制御できる。

【００２９】このように構成された制振装置１１では、
付加質量１６が移動できる動作範囲は限定されているた
め、付加質量１６の限られた動作範囲内で最大の制振効
果を上げるには、制御ゲインを構造物１２の振動を検出
するセンサ２１の検出信号の大きさに応じて変更するこ
とが望ましい。

【００３０】ここで、制御装置１４の演算装置２６が実
行する制御処理について説明する。図３は制御装置１４
の演算装置２６が実行する制御処理のフローチャートで
ある。

【００３１】図３に示されるように、演算装置２６は、
ステップＳ１１（以下「ステップ」を省略する）で電源
スイッチ（図示せず）がオンになると、Ｓ１２に進み、
付加質量１６を駆動させる制御系の制御ゲインをゼロに
設定する。

【００３２】続いて、Ｓ１３に進み、構造物２１に入力
された振動レベルを監視する。すなわち、Ｓ１３におい
て、センサ２１により検出された加速度検出値から得ら
れた構造物１２の屋上変位Ｌが所定値ａ以上かどうかを
チェックする。この所定値Ｌは、構造物１２の構造や立
地条件、入力される振動の大きさなどに応じて任意の値
に設定される。

【００３３】Ｓ１３において、構造物１２の屋上変位Ｌ
が所定値ａ以上でないときは、構造物２１に入力された
振動レベルが小さいので、Ｓ１２に戻り、付加質量１６
を駆動させる制御系の制御ゲインをゼロに設定する。

【００３４】また、Ｓ１３において、構造物１２の屋上
変位Ｌが所定値ａ以上であるときは、構造物２１に入力
された振動レベルが体感できる程度の振動レベルに達し
ているので、Ｓ１４に進み、付加質量１６を駆動させる
制御系の制御ゲインを調整する。尚、制御ゲインの調整
方法については、後述する。

【００３５】次のＳ１５では、制御ゲインをゼロより大
きい値に変更された後に所定時間の構造物の振動状態の
積算値が所定値未満かどうかをチェックする。すなわ
ち、Ｓ１５において、構造物１２の２次以上の振動モー
ドをカットするＬＰＦ（ローパスフィルタ）通過後の屋
上加速度のＲＭＳ（Root Mean Square：２乗平均平方
根）が一定時間の間で０．２（Ｇａｌ）以下かどうかを
判断する。この０．２（Ｇａｌ）は、構造物１２の中に
いる人がかすかに体感できる最小値として設定される。
尚、体感される振動の最小値は、個人差があるので、本
実施例では、所定時間が経過するまでの構造物の振動状
態の積算値によって構造物１２の振動状態を判定するよ
うになっている。

【００３６】上記では、積算値としてＲＭＳを用いてい
るが、このＲＭＳは積算値（単純に足し算した値）その
ものとは異なるが、結果的に積算値と同様の変化するの
で用いており、本発明でいう積算値とは、結果的にある
幅をもった時間（所定時間）に出力される信号の積算さ
れた値と類似した信号を得られるものであればよく、他
にも、加速度センサの出力を時定数の長いローパスフィ
ルタ通し、その出力を所定時間の積算値としてもよい。

【００３７】Ｓ１５で制御ゲインをゼロより大きい値に
変更された後に所定時間の構造物１２の振動状態の積算
値が所定値未満であるときは、Ｓ１６に進み、電源スイ
ッチ（図示せず）がオフかどうかをチェックする。Ｓ１
６において、電源スイッチ（図示せず）がオフのとき
は、今回の処理を終了する。

【００３８】また、Ｓ１６において、電源スイッチ（図
示せず）がオンであるときは、上記Ｓ１２に戻り、付加
質量１６を駆動させる制御系の制御ゲインをゼロに設定
すると共に、Ｓ１２以降の処理を再度実行する。これに
より、構造物１２の振動状態が極めて小さい２次振動以
上の場合には制御ゲインをゼロにして制振動作を停止さ
せて、構造物１２を加振してしまうことを防止すると共
に、体感できない程度の小さい振動を制振させるのにモ
ータ１８を駆動させると、動作音が気になるといった問
題も解消することが可能になる。

【００３９】特に、制振装置が建物を加振してしまうと
きに問題となる２次以上の振動は、一旦制振装置が停止
すれば、制御周期程度の短時間で直ぐにおさまる。

【００４０】また、上記Ｓ１５において、制御ゲインを
ゼロより大きい値に変更された後に所定時間の構造物１
２の振動状態の積算値が所定値以上であるときは、Ｓ１
４に戻り、再度、付加質量１６を駆動させる制御系の制
御ゲインを調整する。従って、構造物１２の振動状態の
積算値が所定値以上であるときは、制御ゲインの調整処
理が繰り返される。これにより、構造物１２の振動状態
が大きい場合には構造物の振動状態に合わせて制御量を
自動的に調整して構造物が２次振動以上の振動周波数で
発振することを防止すると共に、構造物の制振効果をよ
り一層高めることができる。

【００４１】次に、上記Ｓ１４において、制御装置１４
の演算装置２６が実行するゲイン調整処理を演算につい
て説明する。図４は演算装置２６が実行するゲイン調整
処理の第１実施例を示すＰＡＤ図である。

【００４２】図４に示されるように、演算装置２６は、
以下に示す方法で求められた制御ゲインを用いてスカイ
フック制御則により制振装置１１を制御する。

【００４３】Ｓ２１において、センサ２１により検出さ
れた構造物１２の振動に対して付加質量１６の変位が大
きくなりストロークに余裕がない場合には、Ｓ３１の処
理を行う。逆に、付加質量１６のストロークに余裕があ
る場合にはＳ３２の処理を行う。その後、Ｓ２２の処理
を実行する。

【００４４】また、Ｓ２１において付加質量１６のスト
ロークに余裕がない場合には、付加質量１６がストロー
クエンドのストッパ（図示せず）に接近しているので、
Ｓ３１ではボリュームを急激（瞬時）に小さくする。こ
こで、ボリュームは、ゲインを調整するための定数であ
り、０〜１００％を示す値である。

【００４５】また、Ｓ２１において、センサ２１により
検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６の変
位が小さく付加質量１６が移動するストロークに余裕が
ある場合には、Ｓ３２でボリュームの値を徐々に大きく
することにより付加質量１６の移動距離を延長して制振
効果を高める。ここで、ボリュームの最大値は、１００
％とする。

【００４６】Ｓ２２において、センサ２１により検出さ
れた構造物１２の振動に対して付加質量１６を駆動する
トルクが大きくなり、ストロークに余裕がない場合、ま
たはＳ３１において、ボリュームの値が小さく変更さ
れ、１００％未満の場合にはＳ４１の処理を行う。逆
に、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対
して付加質量１６を駆動するトルクが小さくモータ１８
のトルクに余裕があり、ボリュームが１００％の場合に
は、Ｓ４２の処理を行う。その後、Ｓ２３の処理を行
う。

【００４７】また、Ｓ２２において、センサ２１により
検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６を駆
動するトルクに余裕がない場合、またはボリュームが１
００％未満の場合には、Ｓ４１で制御ゲインを徐々（段
階的）に小さく変更する。尚、モータ１８は、ある回転
数に達すると、最大トルクを発生するため、回転数を必
要以上に上げてもトルク増にならない。そのため、モー
タ１８のトルクに余裕がない状態でゲインを上げても付
加質量１６の加速度を増加させることはできないので、
ゲインを下げることになる。

【００４８】また、Ｓ２２において、モータ１８のトル
クに余裕があり、ボリュームが１００％の場合には、Ｓ
４２で制御ゲインを徐々（段階的）に大きく変更する。
これにより、モータ１８のトルクが増大して付加質量１
６の動作による制振効果が増大する。

【００４９】Ｓ２３では、上記Ｓ４１またはＳ４２で変
更した制御ゲインと、Ｓ３１またはＳ３２で変更したボ
リューム値を掛け合わせて制御ゲインを求める。

【００５０】ここで、上記Ｓ３１,Ｓ３２,Ｓ４１,Ｓ４
２において、ボリュームおよび制御ゲインを急激に変化
させると、付加質量１６の加速度変化が大きくなり、構
造物１２を加振したり、あるいは異音が発生したりする
可能性がある。これとは逆にボリュームおよび制御ゲイ
ンをゆっくり変化させると、制振装置１１の能力を越え
る可能性がある。

【００５１】そこで、本実施例では、上記Ｓ３１,Ｓ３
２,Ｓ４１,Ｓ４２において、例えば、ボリュームおよび
制御ゲインを変更する速さをそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの
４段階とし、Ａが最も急激に変更することとし、それぞ
れの関係をＡ＞Ｂ、Ａ＞Ｃ＞Ｄとすると良い。例えば、
Ａは１ｍｓ毎に１％づつ変化させ、Ｂは１０ｍｓ毎に１
％づつ変化させ、Ｃは１０ｍｓ毎に１％づつ変化させ、
Ｄは１０秒毎に１％づつ変化させる。

【００５２】これにより、付加質量１６は動作範囲を越
えることなく、付加質量１６の制振動作に余裕があれば
モータ１８は最大トルク付近で動作するようになる。

【００５３】従って、自動的に制御ゲインの大きさを変
更し、常に制振装置１１の性能内でできるだけ大きい制
御ゲインを設定することができるため、取付初期におい
て、適当なゲインを記憶しておけばよく、各構造物１２
に個別のゲイン調整作業が不要である。また、住宅の質
量変化や経年変化により、住宅の振動伝達特性が変化し
てもゲイン調整不要であり、しかも時間帯によって揺れ
が変化するような交通振動が入力される住宅においても
常に最大の制振効果が得られる。

【００５４】さらに、付加質量１６が動作範囲を超える
ことがないので、付加質量１６が動吸振器１３のストッ
パ（図示せず）に衝突するときの異音や振動の発生を防
止できる。また、モータ１８が発生できるトルク内で動
作するので、モータ１８の異常な発熱や故障の発生を防
止できる。

【００５５】尚、上記実施例では、ドライブ回路２９か
らのトルク信号に基づいて付加質量１６を駆動するモー
タ１８のトルクを求めているが、これに限らず、例えば
モータ１８のトルクを検出するセンサを設けるようにし
ても良いし、あるいは動吸振器１３の設置面あるいは付
加質量１６を支持する基台１５の支持面に付加質量１６
を駆動する力を検出するセンサを設けても良い。

【００５６】次にゲイン調整処理の第２実施例について
説明する。図５は第２実施例の演算装置２６が実行する
ゲイン調整処理を説明するためのフローチャートであ
る。

【００５７】図５に示されるように、演算装置２６は、
Ｓ５１で動吸振器１３を加振器として作動させる。例え
ば、動吸振器１３の付加質量１６を構造物１２の加振方
向に２Ｈｚ〜５Ｈｚの間で一定間隔（例えば、０．１Ｈ
ｚ〜０．２Ｈｚの間隔）の周波数で駆動する。

【００５８】次のＳ５２では、上記Ｓ３１で加振された
周波数における応答加速度あるいは振幅が最大となる周
波数を探す。すなわち、２Ｈｚ〜５Ｈｚの周波数で構造
物１２の応答加速度あるいは振幅が最大となる固有振動
数を検出する。また、加速度の応答レベルから構造物１
２の１次モード有効質量を推定する。

【００５９】続いて、Ｓ５３では、予め記憶装置２７に
記憶させたゲインマップ（図示せず）からその固有振動
数と構造物１２の１次モード有効質量に対応したゲイン
を選定する。尚、ゲインマップは、横軸が周波数、縦軸
が応答レベルからなり、制振装置１１の設置時あるいは
年に１回程度ゲイン調整を行う。

【００６０】次のＳ５４では、上記Ｓ５３で選定された
制御ゲインを用いて付加質量１６の制振制御を開始す
る。そして、Ｓ５５に進み、付加質量１６の移動距離が
有効ストローク内かどうかをチェックする。

【００６１】Ｓ５５において、付加質量１６の移動距離
が有効ストローク内に入っていないときは、Ｓ５６進
み、制御ゲインを１段階小さい値に変更する。その後、
Ｓ５４に戻り、１段階小さく変更された制御ゲインを用
いて付加質量１６の制振制御を行う。

【００６２】また、Ｓ５５において、付加質量１６の移
動距離が有効ストローク内に入っているときは、Ｓ５７
進み、付加質量１６の移動距離が有効ストロークの一定
閾値以内で一定時間以上継続しているかどうかをチェッ
クする。このＳ５７において、付加質量１６の移動距離
が有効ストロークの一定閾値以内で一定時間以上継続し
ていないときは、そのまま制御ゲインを変更せずに上記
Ｓ５４に戻り、前回と同じ制御ゲインを用いて付加質量
１６の制振制御を行う。

【００６３】しかしながら、Ｓ５７において、付加質量
１６の移動距離が有効ストロークの一定閾値以内で一定
時間以上継続しているときは、Ｓ５８に進み、制御ゲイ
ンを１段階大きい値に変更する。その後、上記Ｓ５４に
戻り、１段階大きく変更された制御ゲインを用いて付加
質量１６の制振制御を行う。

【００６４】このように、付加質量１６の移動距離が有
効ストローク内に入っていないときは、制御ゲインを１
段階小さい値に変更し、付加質量１６の移動距離が有効
ストロークの一定閾値以内で一定時間以上継続している
ときは、制御ゲインを１段階大きい値に変更することに
より、その構造物１２が有する固有振動数と当該構造物
１２の質量に適した制御ゲインに調整することができる
ので、付加質量１６の制振動作（振幅や加速度）を最適
な状態で駆動することが可能になる。

【００６５】従って、自動的に制御ゲインの大きさを変
更し、常に制振装置１１の性能内でできるだけ大きい制
御ゲインを設定することができるため、各構造物別のゲ
イン調整作業が不要である。また、住宅の質量変化や経
年変化により、住宅の振動伝達特性が変化してもゲイン
調整不要であり、しかも時間帯によって揺れが変化する
ような交通振動が入力される住宅においても常に最大の
制振効果が得られる。

【００６６】なお、上記Ｓ１３では、構造物１２の変位
Ｌを用いて、構造物の振動を判断しているが、これに限
らず、このＳ１３では、構造物が体感振動を起している
かを判断できればよいので、建物に設けられた加速度、
速度計等でもよく、間接的な測定として、庭等の地面の
振動を測定し、建物の振動を推定してもよい。但し、こ
のＳ１３の判断は、Ｓ１５と異なり、振動に関する瞬時
値が所定を越えた場合とすることが望ましい。

【００６７】また、上記Ｓ１５において、ゲイン調整後
に構造物１２の振動状態を判定する方法以外の方法とし
ては、例えば、次のような判定方法の変形例がある。 （１）建物の1次以下の振動モードをカットするハイパ
スフィルタ通過後（２次以上の振動モード）の屋上加速
度のＲＭＳが一定時間の間０．２Ｇａｌ以上かを判断
し、Ｙｅｓの場合は、図３と同様にＳ１２でゲインを０
に設定するようにしてもよい。この「２次以上の振動モ
ードの屋上加速度のＲＭＳが一定時間の間０．２Ｇａｌ
以上」の状態は、制振装置が建物を加振している状態で
あるので、このとき制御を一旦中止し、加振を治める。

【００６８】この場合、１次振動も発生している場合も
含んでしまうが、Ｓ１３で直ぐにゲインを通常ゲインに
戻し制御を開始するので、構築物によっては、十分な制
振効果が得られる。

【００６９】なお、この例の場合であっても、積算値と
してＲＭＳを用いているが、前記の実施の形態同様にロ
ーパスフィルターなどを用いてもよい。 （２）建物の１次振動に影響する周波数成分（建物によ
って異なる）のみ通過するフィルタを通過した後のモー
ターの回転速度信号やアクチュエータへの出力信号のＲ
ＭＳが一定時間の間、一定値以下であるかを判断し、Ｙ
ｅｓの場合は、図３と同様にＳ１２でゲインを０に設定
するようにしてもよい。これは、建築物の１次振動の状
態をモータの出力から想定するもので、モーターの回転
速度信号やアクチュエータの出力という実際に構造物が
加振される原因となる信号により制御するので、構造物
の実振動を測定するより早く制御することができる。

【００７０】

【発明の効果】上述の如く、上記請求項１記載の発明に
よれば、構造物の振動状態を検出する振動状態検出用セ
ンサと、振動状態検出用センサからの検出値に制御ゲイ
ンを乗じた値に基づいて制御量を演算する演算手段と、
演算手段からの制御量に応じて駆動されるアクチュエー
タと、アクチュエータに駆動されて前記構造物の振動を
制振する付加質量と、を備えてなる制振装置において、
振動状態検出用センサから得られる信号が所定レベル以
上のとき、制御ゲインをゼロより大きい値の通常ゲイン
に変更する通常ゲイン設定手段と、通常ゲイン設定手段
によりゲインが通常ゲインに設定された後に所定時間の
振動状態検出手段から得られる信号の積算値が所定値未
満の時に制御ゲインをゼロに設定するゼロゲイン設定手
段と、を備えており、構造物の振動状態が極めて小さ
い、例えば、２次振動以上の場合には制御ゲインをゼロ
にして制振動作を停止させて構造物を加振したり、付加
質量を動作させる動作音の発生を防止し、構造物の振動
状態が大きい場合には構造物の振動状態に合わせて構造
物の制振を行うことができる。

【００７１】また、請求項２記載の発明にあっては、前
記ゼロゲイン設定手段の前記振動状態検出手段から得ら
れる信号を、前記振動状態検出手段からの出力から２次
以上の振動モードをカットした信号としたことにより、
1次の振動が小さい状態で制御ゲインをゼロにするので
より正確に制振装置による構造物の加振を防ぐことがで
きる。

【００７２】さらに、請求項３の発明にあっては振動状
態検出用センサから得られる信号が所定レベル以上のと
き、前記制御ゲインをゼロより大きい値の通常ゲインに
変更する通常ゲイン設定手段と、前記通常ゲイン設定手
段により前記ゲインが通常ゲインに設定された後に所定
時間の前記振動状態検出手段から得られる信号の２次以
上の振動モードの積算値が所定値以上の時に前記制御ゲ
インをゼロに設定するゼロゲイン設定手段とを備えてお
り、２次以上の振動モードが大きい時、一旦制御ゲイン
をゼロとすることにより、制振作用による構造物の加振
を効果的に抑えることができる。

【００７３】また、請求項４の発明にあっては、前記振
動状態検出用センサから得られる信号が所定レベル以上
のとき、前記制御ゲインをゼロより大きい値の通常ゲイ
ンに変更する通常ゲイン設定手段と、前記通常ゲイン設
定手段により前記ゲインが通常ゲインに設定された後に
所定時間の前記アクチュエータのへの信号出力の積算値
が所定値以下の時に前記制御ゲインをゼロに設定するゼ
ロゲイン設定手段とを備えており、アクチュエータの出
力という実際に構造物が加振される原因となる信号によ
り制御するので、構造物の実振動を測定するより早く制
御することができる。

【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】制御装置１４の構成を示すブロック図である。

【図３】制御装置１４の演算装置２６が実行する制御処
理のフローチャートである。

【図４】制御装置１４の演算装置２６が実行するゲイン
調整処理のＰＡＤ図である。

【図５】第２実施例の演算装置２６が実行するゲイン調
整処理を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１１ 制振装置 １２ 構造物 １３ 動吸振器 １４ 制御装置 １５ 基台 １６ 付加質量 １８ ＡＣサーボモータ １９ エンコーダ ２１ 振動状態検出センサ ２３ ボールねじ ２４ 増幅器 ２５ Ａ／Ｄ変換器 ２６ 演算装置 ２７ 記憶装置 ２８ Ｄ／Ａ変換器 ２９ ドライブ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AB01 AB07 AD07 BF12 CB18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物の振動状態を検出する振動状態検
   出用センサと、 該振動状態検出用センサからの検出値に制御ゲインを乗
   じた値に基づいて制御量を演算する演算手段と、 該演算手段からの制御量に応じて駆動されるアクチュエ
   ータと、 該アクチュエータに駆動されて前記構造物の振動を制振
   する付加質量と、 を備えてなる制振装置において、 前記振動状態検出用センサから得られる信号が所定レベ
   ル以上のとき、前記制御ゲインをゼロより大きい値の通
   常ゲインに変更する通常ゲイン設定手段と、 前記通常ゲイン設定手段により前記ゲインが通常ゲイン
   に設定された後に所定時間の前記振動状態検出手段から
   得られる信号の積算値が所定値未満の時に前記制御ゲイ
   ンをゼロに設定するゼロゲイン設定手段と、 を備えてなることを特徴とする制振装置。
2. 【請求項２】 前記ゼロゲイン設定手段の前記振動状態
   検出手段から得られる信号を、前記振動状態検出手段か
   らの出力から２次以上の振動モードをカットした信号と
   したことを特徴とする請求項１記載の制振装置。
3. 【請求項３】 構造物の振動状態を検出する振動状態検
   出用センサと、 該振動状態検出用センサからの検出値に制御ゲインを乗
   じた値に基づいて制御量を演算する演算手段と、 該演算手段からの制御量に応じて駆動されるアクチュエ
   ータと、 該アクチュエータに駆動されて前記構造物の振動を制振
   する付加質量と、 を備えてなる制振装置において、 前記振動状態検出用センサから得られる信号が所定レベ
   ル以上のとき、前記制御ゲインをゼロより大きい値の通
   常ゲインに変更する通常ゲイン設定手段と、 前記通常ゲイン設定手段により前記ゲインが通常ゲイン
   に設定された後に所定時間の前記振動状態検出手段から
   得られる信号の２次以上の振動モードの積算値が所定値
   以上の時に前記制御ゲインをゼロに設定するゼロゲイン
   設定手段と、 を備えてなることを特徴とする制振装置。
4. 【請求項４】 構造物の振動状態を検出する振動状態検
   出用センサと、 該振動状態検出用センサからの検出値に制御ゲインを乗
   じた値に基づいて制御量を演算する演算手段と、 該演算手段からの制御量に応じて駆動されるアクチュエ
   ータと、 該アクチュエータに駆動されて前記構造物の振動を制振
   する付加質量と、 を備えてなる制振装置において、 前記振動状態検出用センサから得られる信号が所定レベ
   ル以上のとき、前記制御ゲインをゼロより大きい値の通
   常ゲインに変更する通常ゲイン設定手段と、 前記通常ゲイン設定手段により前記ゲインが通常ゲイン
   に設定された後に所定時間の前記アクチュエータのへの
   信号出力の積算値が所定値以下の時に前記制御ゲインを
   ゼロに設定するゼロゲイン設定手段と、 を備えてなることを特徴とする制振装置。