JP2015094192A

JP2015094192A - Energy self-supply type active vibration control system

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Publication number: JP2015094192A
Application number: JP2013235743A
Authority: JP
Inventors: 奈々子三浦; Nanako Miura; 高橋　正樹; Masaki Takahashi; 正樹高橋
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2013-11-14
Filing date: 2013-11-14
Publication date: 2015-05-18
Anticipated expiration: 2033-11-14
Also published as: JP6308518B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an energy self-supply type active vibration control system which does not need external supply of electricity and satisfies excellent energy regeneration and high vibration control.SOLUTION: A control part 10 of an energy self-supply type active vibration control system 1 performs regenerative control for regenerating vibrational energy of a base substance 3 on a prescribed vibration control device 30 of a plurality of vibration control devices 30, 40, simultaneously performs vibration control for actively vibrating a vibration control object body 61 with respect to the base substance 3 by using the regenerated vibrational energy so that vibration of the vibration control object body 61 becomes smaller than vibration of the base substance 3 on the other vibration control device 40 other than the prescribed vibration control device, and makes the regenerated vibration energy larger than energy used in the prescribed vibration control device 30 and the other vibration control device 40 other than the prescribed vibration control device.

Description

本発明は、振動によるエネルギーを回生し、回生されたエネルギーを用いて、アクティブ振動制御を行うエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システムに関する。 The present invention relates to an energy self-supply type active vibration control system that regenerates energy by vibration and performs active vibration control using the regenerated energy.

従来より、地震等によって振動する建物を制振する技術が開示されている。近年では、電気エネルギーを用いてアクチュエータを駆動させて、いわゆるアクティブ振動制御を行う研究が行われている。 Conventionally, a technique for damping a building that vibrates due to an earthquake or the like has been disclosed. In recent years, research has been conducted on what is called active vibration control by driving an actuator using electrical energy.

しかし、アクティブ振動制御においては、振動制御を行うための消費エネルギーが問題となる。具体的には、振動制御を行うためにアクチュエータを駆動することにより消費される電気エネルギーが問題となる。地震の際の停電等により外部電源からアクチュエータへの電力供給が絶たれた場合に、安全性を確保できるか否かが問題となる。これらの問題が、アクティブ振動制御の実用化を阻害する原因となっていた。 However, in active vibration control, energy consumption for performing vibration control becomes a problem. Specifically, electric energy consumed by driving an actuator to perform vibration control becomes a problem. When power supply from an external power source to the actuator is cut off due to a power failure or the like during an earthquake, it becomes a problem whether safety can be ensured. These problems have been a cause of impeding the practical application of active vibration control.

これに対して、例えば、地震等による振動エネルギーを回生し、回生されたエネルギーを用いて、アクティブ振動制御を行う、いわゆるセルフパワード・アクティブ振動制御が提案されている（非特許文献１参照）。このセルフパワード・アクティブ振動制御では、自動車のサスペンションにおいて自動車の振動によるエネルギーを回生し、回生したエネルギーを用いて、自動車の振動制御を行う。 On the other hand, for example, so-called self-powered active vibration control is proposed in which vibration energy due to an earthquake or the like is regenerated and active vibration control is performed using the regenerated energy (see Non-Patent Document 1). In this self-powered active vibration control, energy from the vibration of the vehicle is regenerated in the suspension of the vehicle, and the vibration of the vehicle is controlled using the regenerated energy.

また、エネルギーの回生量が大きく、エネルギー消費の小さいエネルギー最適制御を行うことが提案されている（非特許文献２参照）。これにより、エネルギー回生による充電量が多くなり、アクティブ振動制御を行う際にアクチュエータを駆動する電力の全てを、回生したエネルギーによりまかなうことが可能である。 Further, it has been proposed to perform energy optimal control with a large amount of energy regeneration and low energy consumption (see Non-Patent Document 2). As a result, the amount of charge due to energy regeneration increases, and it is possible to cover all of the power for driving the actuator with the regenerated energy when performing active vibration control.

また、制振ダンパでのエネルギー変換を利用したアクティブ振動制御が提案されている（非特許文献３参照）。具体的には、パッシブ制振を行うための制振ダンパの部分で発電されたエネルギーを、蓄電装置に蓄電する。そして、蓄電装置に蓄電されたエネルギーを、他の場所に設けられたアクティブ振動制御を行う制振部において用いる。 In addition, active vibration control using energy conversion in a vibration damper is proposed (see Non-Patent Document 3). Specifically, the energy generated in the portion of the damping damper for performing passive damping is stored in the power storage device. Then, the energy stored in the power storage device is used in a vibration control unit that performs active vibration control provided elsewhere.

特開平９−３２４５５２号公報JP 9-324552 A 特開２００２−０６８０７９号公報JP 2002-068079 A 特開２００５−２１４３０４号公報JP 2005-214304 A

中野公彦，須田義大，中代重幸，“セルフパワード・アクティブ振動制御のエネルギ収支”，日本機械学会論文集Ｃ編，Ｖｏｌ．６７，Ｎｏ．６５８（２００１），ＰＰ．１７８５−１７９１Kimiko Nakano, Yoshihiro Suda, Shigeyuki Nakashiro, “Energy Balance of Self-Powered Active Vibration Control”, Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, C, Vol. 67, no. 658 (2001), PP. 1785-1791 福島直人，“制御対象のエネルギ収支に着目した機械力学系の最適制御”，日本機械学會論文集Ｃ編，Ｖｏｌ．７２，Ｎｏ．７２２（２００６），ｐｐ．３１０６−３１１４Naoto Fukushima, “Optimal Control of Mechanical Systems Focusing on Energy Balance of Controlled Objects”, Nippon Mechanics Journal, Volume C, Vol. 72, no. 722 (2006), pp. 3106-3114 丹羽直幹，“アクティブ制震システムの提案と装置エネルギースペクトルによる特性分析 : 制震ダンパでのエネルギー変換を利用したアクティブ制震その１”，日本建築学会構造系論文集，Ｎｏ．６００（２００６），ｐｐ．５１−５９Naoki Niwa, “Proposal of Active Seismic Control System and Characteristic Analysis Based on Device Energy Spectrum: Active Seismic Control Using Energy Conversion with Seismic Damping Part 1”, Architectural Institute of Japan, No. 600 (2006), pp. 51-59 三浦奈々子，高橋正樹，“エネルギー最適制御に基づく建物・設備連成系の振動制御”，第１３回運動と振動の制御シンポジウム（ＭｏＶｉＣ２０１３），Ｄ１５（２０１３），ｐｐ．１−１０Nanako Miura and Masaki Takahashi, “Vibration Control of Building-Equipment Coupled System Based on Optimal Energy Control”, 13th Symposium on Motion and Vibration Control (MoViC2013), D15 (2013), pp. 1-10 三浦奈々子，小檜山雅之，“地震時における建物機能維持を目的とした振動制御の二次形式評価関数の設計法”，日本建築学会構造系論文集，Ｖｏｌ．７８，ＮＯ．６８７（２０１３），ｐｐ．９２３−９２９Nanako Miura, Masayuki Kominatoyama, “Design method of quadratic evaluation function of vibration control for the purpose of building function maintenance in the event of an earthquake”, Architectural Institute of Japan, Vol. 78, NO. 687 (2013), pp. 923-929

しかし、非特許文献１に記載された発明では、エネルギーの効率について詳細に開示されておらず、どの程度のエネルギーを使ってどの程度の制御をするかについて具体的に開示されていない。従って、外部電源からの電力供給は必要である。 However, the invention described in Non-Patent Document 1 does not disclose the energy efficiency in detail, and does not specifically disclose how much energy is used and how much control is performed. Therefore, power supply from an external power source is necessary.

また、非特許文献２に記載された発明では、エネルギー最適制御を行っている。従って、アクチュエータを制御するためのエネルギーを、地震の振動により回生されたエネルギーでまかなうことが可能であるが、制振性は高くない。非特許文献３に記載された発明についても、同様に、優れたエネルギー回生と、高い制振性との両方を満たしてはいない。 In the invention described in Non-Patent Document 2, energy optimal control is performed. Accordingly, the energy for controlling the actuator can be supplied by the energy regenerated by the vibration of the earthquake, but the vibration damping property is not high. Similarly, the invention described in Non-Patent Document 3 does not satisfy both excellent energy regeneration and high vibration damping properties.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、外部からの電気の供給が不要で、優れたエネルギー回生と、高い制振性との両方を満たすエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and does not require external power supply, and is an energy self-supply type active vibration control system that satisfies both excellent energy regeneration and high vibration damping properties. The purpose is to provide.

本発明は、振動する基体に対して相対的に振動可能であり、被支持部材を支持可能な被制振体と、前記基体に対する前記被制振体の相対的な振動を許容する複数の制振装置と、前記複数の制振装置に対して制御を行う制御部と、前記制振装置において回生された振動エネルギーを電気エネルギーとして蓄電する蓄電装置と、を備え、前記制御部は、前記複数の制振装置のうちの所定の前記制振装置に対して、前記基体の振動エネルギーを回生するための回生制御を行うと同時に、前記所定の制振装置以外の他の前記制振装置に対して、前記基体の振動よりも前記被制振体の振動が小さくなるように、回生された振動エネルギーを用いて前記被制振体を前記基体に対して積極的に振動させる振動制御を行い、回生される振動エネルギーを、前記所定の制振装置、及び、前記所定の制振装置以外の他の前記制振装置において用いられるエネルギーよりも大きくする、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システムに関する。 The present invention is capable of vibrating relatively with respect to a vibrating base and capable of supporting a supported member, and a plurality of dampings that allow relative vibration of the driven body with respect to the base. A vibration control device, a control unit that controls the plurality of vibration control devices, and a power storage device that stores vibration energy regenerated in the vibration control device as electric energy, and the control unit includes the plurality of vibration control devices. Among the vibration control devices, the regenerative control for regenerating the vibration energy of the base is performed on the predetermined vibration control device, and at the same time the other vibration control devices other than the predetermined vibration control device Performing vibration control to vibrate the vibration-damped body positively with respect to the base body using the regenerated vibration energy so that the vibration of the vibration-damped body is smaller than the vibration of the base body, Regenerative vibration energy Constant of the damping device, and to be larger than the energy used in addition to the vibration damping device other than the predetermined damping device, an energy self-supplying type active vibration control system.

また、前記基体と前記被制振体との間に配置された中間体を備え、前記所定の制振装置は、前記基体と前記中間体とに接続され、前記基体に対する前記中間体の相対的な振体を前記中間体に対して積極的に振動させることが好ましい。 An intermediate body disposed between the base body and the vibration-damped body, wherein the predetermined vibration control device is connected to the base body and the intermediate body, and the intermediate body relative to the base body; It is preferable to vibrate a simple vibrator with respect to the intermediate.

又は、前記所定の制振装置及び前記他の制振装置は、前記基体と前記被制振体とに接続され、前記所定の制振装置は、前記基体に対する前記被制振体の相対的な振動を許容し、前記他の制振装置は、回生された振動エネルギーを用いて前記被制振体を前記基体に対して積極的に振動させることが好ましい。 Alternatively, the predetermined vibration damping device and the other vibration damping device are connected to the base body and the vibration-damped body, and the predetermined vibration damping device is relative to the base body with respect to the vibration-damped body. It is preferable that vibration is allowed and the other vibration damping device vibrates the vibration-damped body positively with respect to the base using the regenerated vibration energy.

また、前記回生制御では、エネルギー最適制御が用いられることが好ましい。 In the regenerative control, it is preferable to use energy optimum control.

また、前記エネルギー最適制御では、第１の設計変数をκとし、中間体の減衰係数をｃ_ｉｂとし、中間体の絶対速度を

とし、基体の絶対速度を

とし、制御入力をｕ_ｂとしたときに、以下の式（１）の評価関数が最小となるように制御を行うことが好ましい。

In the energy optimum control, the first design variable is κ, the intermediate attenuation coefficient is c _ib, and the absolute velocity of the intermediate is

And the absolute speed of the substrate

And then, when the control input to the u _b, it is preferable to perform control so the evaluation function of the following equation (1) is minimized.

具体的には、前記エネルギー最適制御では、以下の式（３）の評価関数が最小となるように制御を行うことにより、前記制御入力ｕ_ｂは、以下の式（２）により導出されることが好ましい。

Specifically, the energy optimizing control, by performing a control such evaluation function of the following equation (3) is minimized, the control input u _b, it is derived by the following equation (2) Is preferred.

また、前記振動制御では、最適レギュレータ制御が用いられることが好ましい。 In the vibration control, optimal regulator control is preferably used.

また、前記最適レギュレータ制御では、被制振体のせん断剛性をｋ_ｉｔとし、被制振体の減衰係数をｃ_ｉｔとし、絶対加速度の参照最大応答を

とし、相対変位の参照最大応答を

とし、第２の設計変数をｒとしたときに、以下の式（４）の評価関数が最小となるように制御を行うことが好ましい。

Further, in the optimal regulator control, the shear stiffness of the damping body and k _it, the damping coefficient of the damping body and c _it, the absolute acceleration of the reference maximum response

And the relative maximum reference displacement response

And when the second design variable is r, it is preferable to perform control so that the evaluation function of the following formula (4) is minimized.

具体的には、前記最適レギュレータ制御では、以下の式（５）の評価関数が最小となるように制御することが好ましい。

Specifically, in the optimal regulator control, it is preferable to perform control so that the evaluation function of the following formula (5) is minimized.

本発明によれば、外部からの電気の供給が不要で、優れたエネルギー回生と、高い制振性との両方を満たすエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an energy self-supplying type active vibration control system that does not require any external power supply and satisfies both excellent energy regeneration and high vibration damping.

本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１を示す概略図である。It is the schematic which shows the energy self-supply type active vibration control system 1 by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram showing an energy self-supply type active vibration control system 1 according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の振動制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the vibration control of the energy self-supply type active vibration control system 1 by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の実施例と比較例とのそれぞれの上床６１の変位を示すグラフである。It is a graph which shows the displacement of each upper floor 61 of the Example of the energy self-supply type active vibration control system 1 by 1st Embodiment of this invention, and a comparative example. 本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の実施例と比較例とのそれぞれの上床６１の絶対加速度を示すグラフである。It is a graph which shows the absolute acceleration of each upper floor 61 of the Example and comparative example of the energy self-supply type active vibration control system 1 by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の実施例と比較例とのそれぞれの制御力を示すグラフである。It is a graph which shows each control force of the Example and comparative example of the energy self-supply type active vibration control system 1 by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の実施例と比較例とのそれぞれの使用エネルギー量を示すグラフである。It is a graph which shows each usage energy amount of the Example of the energy self-supply type active vibration control system 1 by 1st Embodiment of this invention, and a comparative example. 本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａを示す概略図である。It is the schematic which shows 1 A of energy self-supply type active vibration control systems by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例と比較例１と比較例２とのそれぞれの上床６１の変位を示すグラフである。It is a graph which shows the displacement of each upper floor 61 of the Example of the energy self-supply type active vibration control system 1A by 2nd Embodiment of this invention, and the comparative example 1 and the comparative example 2. FIG. 本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例と比較例１と比較例２とのそれぞれの上床６１の絶対加速度を示すグラフである。It is a graph which shows the absolute acceleration of each upper floor 61 of the Example of the energy self-supply type active vibration control system 1A by 2nd Embodiment of this invention, and the comparative example 1 and the comparative example 2. FIG. 本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例と比較例１と比較例２とのそれぞれの制御力を示すグラフである。It is a graph which shows each control force of the Example of the energy self-supply type active vibration control system 1A by the 2nd Embodiment of this invention, and the comparative example 1 and the comparative example 2. FIG. 本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例と比較例１と比較例２とのそれぞれの使用エネルギー量を示すグラフである。It is a graph which shows the usage-amount of each of the Example of the energy self-supply type active vibration control system 1A by the 2nd Embodiment of this invention, and the comparative example 1 and the comparative example 2. FIG. 本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例におけるＥＯ制御、ＬＱＲ制御それぞれについての、制御力及び絶対速度を示すグラフである。It is a graph which shows the control force and absolute speed about each of EO control and LQR control in the Example of the energy self-supply type active vibration control system 1A by 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システムについて、図１〜図３を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１を示す概略図である。図２は、本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１を示す概略ブロック図である。図３は、本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の振動制御を示すフローチャートである。 Hereinafter, an energy self-supply type active vibration control system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing an energy self-supply type active vibration control system 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic block diagram showing the energy self-supply type active vibration control system 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart showing vibration control of the energy self-supply type active vibration control system 1 according to the first embodiment of the present invention.

図１、図２に示すように、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１は、制御部１０と、振動センサ２０と、制御装置としての回生用アクチュエータ３０と、制御装置としての制振用アクチュエータ４０と、中床６２と、上床６１と、を有する。エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１は、地面に建つビル等の建物の床３と、建物内に配置される被支持部材としての積載物２との間に配置され、地震の際に、積載物２が振動することを抑えるために用いられる。積載物２としては、具体的には、例えば、データサーバや美術品等の、振動に対して弱いものである。 As shown in FIGS. 1 and 2, an energy self-supply type active vibration control system 1 includes a control unit 10, a vibration sensor 20, a regeneration actuator 30 as a control device, and a vibration suppression actuator 40 as a control device. And an intermediate floor 62 and an upper floor 61. The energy self-supply type active vibration control system 1 is arranged between a floor 3 of a building such as a building built on the ground and a load 2 as a supported member arranged in the building. Used to suppress the thing 2 from vibrating. Specifically, the load 2 is weak against vibration, such as a data server or a work of art.

建物は、基体としての床３を有している。床３と、被制振体としての上床６１と、床３と上床６１との間に配置された中間体としての中床６２とで、３層の床構造を構成している。床３は、建物の床面である。中床６２は、床３に対して床３の上面に平行に振動可能である。上床６１は、床３の上面に平行に、即ち水平方向に、床３及び中床６２に対して振動可能である。従って上床６１は、地震の際に、振動する床３に対して相対的に振動可能である。上床６１は、積載物２を支持可能であり、上床６１には、積載物２が載置される。床３の上面に平行の方向において、中床６２は、上床６１よりも大きく振動可能であるように、中床６２の端縁から、鉛直上方へ床３から立ち上がる壁面までの距離は、上床６１の端縁から、鉛直上方へ床３から立ち上がる壁面までの距離よりも大きく確保されている。 The building has a floor 3 as a base. The floor 3, the upper floor 61 as a controlled body, and the middle floor 62 as an intermediate body disposed between the floor 3 and the upper floor 61 constitute a three-layer floor structure. The floor 3 is a floor surface of the building. The middle floor 62 can vibrate parallel to the upper surface of the floor 3 with respect to the floor 3. The upper floor 61 can vibrate relative to the floor 3 and the middle floor 62 in parallel to the upper surface of the floor 3, that is, in the horizontal direction. Therefore, the upper floor 61 can vibrate relative to the vibrating floor 3 in the event of an earthquake. The upper floor 61 can support the load 2, and the load 2 is placed on the upper floor 61. In the direction parallel to the upper surface of the floor 3, the distance from the edge of the middle floor 62 to the wall surface that rises vertically upward from the floor 3 is such that the middle floor 62 can vibrate more than the upper floor 61. It is ensured larger than the distance from the edge to the wall surface that rises vertically upward from the floor 3.

振動センサ２０は、建物の床３の加速度を検出可能な加速度センサ等により構成される振動センサ２０であり、地震の揺れを検出値として検知可能である。図２に示すように、振動センサ２０は、制御部１０に電気的に接続されており、地震の揺れの検出値を電気信号として制御部１０へ出力可能である。制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等（図示せず）を有しており、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０に、電気的に接続されている。制御部１０は、振動センサ２０からの電気信号を受信し、地震の振動に応じて、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０に対して、これらの駆動を制御する。 The vibration sensor 20 is a vibration sensor 20 configured by an acceleration sensor or the like that can detect the acceleration of the floor 3 of the building, and can detect an earthquake shake as a detection value. As shown in FIG. 2, the vibration sensor 20 is electrically connected to the control unit 10, and can output the detected value of the shaking of the earthquake to the control unit 10 as an electrical signal. The control unit 10 includes a CPU, a RAM, a ROM, and the like (not shown), and is electrically connected to the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40. The control unit 10 receives an electrical signal from the vibration sensor 20, and controls the driving of the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 in accordance with earthquake vibration.

回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０は、蓄電装置５０に電気的に接続されている。蓄電装置５０から回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０へ電気を供給可能である。また、回生用アクチュエータ３０は、振動エネルギーを回生して電気を発生する。蓄電装置５０は、回生用アクチュエータ３０において発生した電気を充電可能である。 The regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 are electrically connected to the power storage device 50. Electricity can be supplied from the power storage device 50 to the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40. The regeneration actuator 30 regenerates vibration energy and generates electricity. The power storage device 50 can be charged with electricity generated in the regeneration actuator 30.

図１に示すように、回生用アクチュエータ３０、制振用アクチュエータ４０は、それぞれ本体３１、４１と、本体３１、４１に対して駆動する駆動部３２、４２とを有している。回生用アクチュエータ３０の本体３１は、建物の床３に接続されて固定されており、回生用アクチュエータ３０の駆動部３２は、中床６２に接続されて固定されている。これにより、回生用アクチュエータ３０は、床３に対する中床６２の相対的な振動を許容する。制振用アクチュエータ４０の本体４１は、中床６２に接続されて固定されており、制振用アクチュエータ４０の駆動部４２は、上床６１に接続されて固定されている。制振用アクチュエータ４０は、回生用アクチュエータ３０において回生された振動エネルギーを用いて、上床６１を中床６２に対して積極的に振動可能である。この構成により、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０は、床３に対する上床６１の相対的な振動を許容する。 As shown in FIG. 1, the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 have main bodies 31 and 41 and drive units 32 and 42 that drive the main bodies 31 and 41, respectively. The main body 31 of the regeneration actuator 30 is connected and fixed to the floor 3 of the building, and the drive unit 32 of the regeneration actuator 30 is connected to and fixed to the middle floor 62. Thereby, the regeneration actuator 30 allows relative vibration of the intermediate floor 62 with respect to the floor 3. The main body 41 of the vibration control actuator 40 is connected and fixed to the middle floor 62, and the drive unit 42 of the vibration control actuator 40 is connected and fixed to the upper floor 61. The vibration damping actuator 40 can vibrate the upper floor 61 with respect to the middle floor 62 positively using the vibration energy regenerated by the regenerative actuator 30. With this configuration, the regeneration actuator 30 and the vibration damping actuator 40 allow relative vibration of the upper floor 61 with respect to the floor 3.

次に、図１及び図２に示すエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１における、制御部１０による、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０の制御について説明する。 Next, the control of the regenerative actuator 30 and the damping actuator 40 by the control unit 10 in the energy self-supply type active vibration control system 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described.

制御部１０は、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０に対して、同時に駆動の制御を行う。回生用アクチュエータ３０に対しては、地震による中床６２の振動エネルギーを回生するための回生制御を行う。回生制御としては、エネルギー最適制御（以下「ＥＯ制御」と言う。）が用いられる。このＥＯ制御と同時に、制振用アクチュエータ４０に対しては、床３の振動よりも上床６１の振動が小さくなるように、回生用アクチュエータ３０において回生された振動エネルギーを用いて、上床６１を中床６２に対して積極的に振動させることにより、上床６１を床３に対して積極的に振動させる振動制御を行う。振動制御としては、最適レギュレータ制御（以下「ＬＱＲ制御」と言う。）が用いられる。このように、ＥＯ制御とＬＱＲ制御とを別個のアクチュエータに対して同時に行うことにより、回生用アクチュエータ３０において回生される振動エネルギーを、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０において用いられるエネルギーよりも大きくする。 The control unit 10 controls the driving of the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 at the same time. Regenerative control is performed on the regenerative actuator 30 to regenerate vibration energy of the middle floor 62 caused by the earthquake. As the regeneration control, energy optimum control (hereinafter referred to as “EO control”) is used. Simultaneously with this EO control, the upper floor 61 is moved into the middle by using the vibration energy regenerated in the regenerative actuator 30 so that the vibration of the upper floor 61 is smaller than the vibration of the floor 3 with respect to the vibration damping actuator 40. By vigorously vibrating the floor 62, vibration control is performed to vibrate the upper floor 61 with respect to the floor 3. As the vibration control, optimum regulator control (hereinafter referred to as “LQR control”) is used. In this way, by performing EO control and LQR control simultaneously on separate actuators, the vibration energy regenerated in the regeneration actuator 30 is made to be greater than the energy used in the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40. Enlarge.

具体的には、図３のフローチャートに示すように、先ず、振動センサ２０が地震の揺れを検出する（ステップＳ１１）。すると、回生用アクチュエータ３０において回生された振動エネルギーにより電気が発生し、この電気は、蓄電装置５０に充電される。そして、制御部１０は、セルフパワード・アクティブ振動制御、即ち、回生用アクチュエータ３０において回生された振動エネルギーにより発生した電気を用いて、制振用アクチュエータ４０及び回生用アクチュエータ３０を駆動制御する、振動制御を開始する（ステップＳ１２）。振動センサ２０が地震の揺れを検出しなくなると（ステップＳ１３）、セルフパワード・アクティブ振動制御を終了する。 Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 3, first, the vibration sensor 20 detects an earthquake shake (step S11). Then, electricity is generated by the vibration energy regenerated by the regeneration actuator 30, and this electricity is charged in the power storage device 50. Then, the control unit 10 drives and controls the vibration damping actuator 40 and the regeneration actuator 30 using self-powered active vibration control, that is, electricity generated by the vibration energy regenerated in the regeneration actuator 30. Control is started (step S12). When the vibration sensor 20 no longer detects an earthquake shake (step S13), the self-powered active vibration control is terminated.

以下、地震における床３の揺れを一次元方向とした場合の、制御部１０における制御のモデルについて説明する。上述のような構成において、ＥＯ制御による制御入力をｕ_ｂとし、ＬＱＲ制御による制御入力をｕ_ｔとする。運動方程式は、以下のとおりである。

この式において、それぞれ、

である。 Hereinafter, a control model in the control unit 10 when the shaking of the floor 3 in an earthquake is set to a one-dimensional direction will be described. In the above-described configuration, the control input by the EO control and _{u b,} and _{u t} a control input by the LQR control. The equation of motion is as follows.

In this formula, respectively

It is.

ここでｘ_ｉ、ｘ_ｆは、それぞれ中床６２、上床６１についての床３からの相対変位、

は外乱（床３の絶対加速度）、ｍ_ｉは、中床６２及び上床６１の質量、ｍ_ｅは、積載物２の質量の和、ｃ_ｉｂは、中床６２の減衰係数、ｃ_ｉｔは、上床６１の減衰係数、ｋ_ｉｂは、中床６２のせん断剛性、ｋ_ｉｔは、上床６１のせん断剛性である。 Here, x _i and x _f are relative displacements from the floor 3 with respect to the middle floor 62 and the upper floor 61, respectively.

(Absolute acceleration floor 3), _{m i} is the mass of the middle floor 62 and top floor 61, _{m e} is the sum of the mass cargo _{2, c ib,} the attenuation coefficient of the medium bed _{62, c it} is a disturbance, top floor 61 of the damping _{coefficient, k ib} is the shear stiffness of the middle floor _{62, k it} is the shear stiffness of the top floor 61.

次に、ｕ_ｂを求める。図１における回生用アクチュエータ３０より上の部分を剛体として、１質点のせん断モデルとして運動方程式を記述すると、次のとおりである。

回生エネルギーを得ることのみを制御目的とし，非特許文献４を参考にして設計変数κを用いて、評価関数を次のように置き、この評価関数が最小となるようにする。

ここで、

は、中床６２の絶対速度である。このとき、エネルギー最適制御による制御入力は次式となる。

Next, find a _{u b.} The equation of motion is described as a one-mass point shear model with the portion above the regenerative actuator 30 in FIG. 1 as a rigid body.

For the purpose of control only to obtain regenerative energy, the evaluation function is set as follows using the design variable κ with reference to Non-Patent Document 4, and this evaluation function is minimized.

here,

Is the absolute velocity of the mid-floor 62. At this time, the control input by the energy optimum control is as follows.

次に、ｕ_ｔを求める。制御入力ｕ_ｔを決定するために運動方程式を次のように記述する。

ここで，状態ベクトルを

とすると，上床６１の絶対加速度

、相対変位ｘ_ｆは、次式のように書くことができる。ここで、分散制御で定式化を行うため、

とする。

Next, u _t is obtained. In order to determine the control input u _t , the equation of motion is described as follows:

Where the state vector is

Then, the absolute acceleration of the upper floor 61

The relative displacement x _f can be written as: Here, in order to formulate with distributed control,

And

上床６１の絶対加速度と相対変位を制御目的とし、絶対加速度の参照最大応答

と、相対変位の参照最大応答

と、制御力の基準値

とを用いて無次元化評価関数を次のように定義した。

ここで、ｒは第２の設計変数である。以上よりｕ_ｔが求まる。 Reference absolute response of absolute acceleration for the purpose of controlling absolute acceleration and relative displacement of upper floor 61

And the relative maximum reference displacement response

And the standard value of control force

The dimensionless evaluation function is defined as follows using

Here, r is a second design variable. More than _{u t} is obtained.

次に、各物性値をそれぞれ以下のように定義して実施例を構成し、シミュレーションを行い、上床６１の変位（＝免震層変位）、上床６１の絶対加速度（＝免震床絶対加速度）、制御力、及び、使用エネルギーの評価を行った。各評価においては、振動制御を行わない場合を比較例として比較を行った。評価結果は、図４〜図７に示すとおりである。図４は、本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の実施例と比較例とのそれぞれの上床６１の変位を示すグラフである。図５は、本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の実施例と比較例とのそれぞれの上床６１の絶対加速度を示すグラフである。図６は、本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の実施例と比較例とのそれぞれの制御力を示すグラフである。図７は、本発明の第１実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１の実施例と比較例とのそれぞれの使用エネルギー量を示すグラフである。

上床６１の固有周期

中床６２の固有周期

上床６１の減衰定数

中床６２の減衰定数

Next, each physical property value is defined as follows, and the embodiment is configured, and a simulation is performed. The displacement of the upper floor 61 (= displacement of the seismic isolation layer) and the absolute acceleration of the upper floor 61 (= absolute acceleration of the seismic isolation floor) The control power and energy used were evaluated. In each evaluation, the comparison was performed using a case where vibration control was not performed as a comparative example. The evaluation results are as shown in FIGS. FIG. 4 is a graph showing displacement of the upper floor 61 in each of the example and the comparative example of the energy self-supply type active vibration control system 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a graph showing the absolute acceleration of the upper floor 61 in each of the example and the comparative example of the energy self-supply type active vibration control system 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a graph showing respective control forces of the example and the comparative example of the energy self-supply type active vibration control system 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a graph showing the amounts of energy used in the example and the comparative example of the energy self-supply type active vibration control system 1 according to the first embodiment of the present invention.

Natural period of upper floor 61

Natural period of the middle floor 62

Damping constant of upper floor 61

Decay constant of the middle floor 62

上床６１の変位についての評価結果は、図４のグラフに示すとおりである。図４に示すように、実施例では、比較例と比較して、変位が小さくなっていることが分かる。比較例における上床６１の変位の絶対値の最大値は、１．０２ｍであるのに対して、実施例における上床６１の変位の絶対値の最大値は、０．８３ｍであり、略２０％も値が小さく抑えられている。特に、図４のグラフから分かるように、比較例において変位の絶対値が大きくなっている部分に対応する実施例の部分では、変位の絶対値が効果的に抑えられていることが分かる。また、比較例におけるＲＭＳ値（平均二乗偏差の値）は、０．３７０であるのに対して実施例におけるＲＭＳ値は、０．２９８と小さい値になっている。 The evaluation results for the displacement of the upper floor 61 are as shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 4, it can be seen that the displacement is smaller in the embodiment than in the comparative example. The maximum absolute value of the displacement of the upper floor 61 in the comparative example is 1.02 m, whereas the maximum absolute value of the displacement of the upper floor 61 in the embodiment is 0.83 m, which is approximately 20%. The value is kept small. In particular, as can be seen from the graph of FIG. 4, it can be seen that the absolute value of the displacement is effectively suppressed in the portion of the example corresponding to the portion where the absolute value of the displacement is large in the comparative example. Further, the RMS value (mean square deviation value) in the comparative example is 0.370, whereas the RMS value in the example is as small as 0.298.

上床６１の絶対加速度についての評価結果は、図５のグラフに示すとおりである。図５に示すように、実施例では、比較例と比較して、絶対加速度が小さくなっていることが分かる。比較例における絶対加速度の絶対値の最大値は、１．４２ｍ／ｓ^２であるのに対して、実施例における絶対加速度の絶対値の最大値は、１．２１ｍ／ｓ^２であり、略１５％も値が小さく抑えられている。また、比較例におけるＲＭＳ値（平均二乗偏差の値）は、０．５１２であるのに対して実施例におけるＲＭＳ値は、０．４２４と小さい値になっている。特に、グラフから分かるように、比較例において絶対加速度の絶対値が大きくなっている部分に対応する実施例の部分では、絶対加速度の絶対値が効果的に抑えられていることが分かる。 The evaluation results for the absolute acceleration of the upper floor 61 are as shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 5, it can be seen that the absolute acceleration is smaller in the embodiment than in the comparative example. The maximum absolute value of the absolute acceleration in the comparative example is 1.42 m / s ² , while the maximum absolute value of the absolute acceleration in the example is 1.21 m / s ^2, which is about 15 % Is also kept small. The RMS value (mean square deviation value) in the comparative example is 0.512, whereas the RMS value in the example is a small value of 0.424. In particular, as can be seen from the graph, the absolute value of the absolute acceleration is effectively suppressed in the portion of the example corresponding to the portion where the absolute value of the absolute acceleration is large in the comparative example.

制御力についての評価結果は、図６のグラフに示すとおりである。実施例における制振用アクチュエータ４０（ＵｎｉｔＴ）による制御力の絶対値の最大値は、１００Ｎである。また、実施例における回生用アクチュエータ３０（ＵｎｉｔＢ）による制御力の絶対値の最大値は、３１２Ｎである。また、実施例における制振用アクチュエータ４０（ＵｎｉｔＴ）による制御力のＲＭＳ値は、３５であり、実施例における回生用アクチュエータ３０（ＵｎｉｔＢ）による制御力のＲＭＳ値は、１１３である。 The evaluation results for the control force are as shown in the graph of FIG. The maximum value of the absolute value of the control force by the vibration damping actuator 40 (Unit T) in the embodiment is 100N. Further, the maximum absolute value of the control force by the regeneration actuator 30 (Unit B) in the embodiment is 312N. Further, the RMS value of the control force by the vibration damping actuator 40 (Unit T) in the embodiment is 35, and the RMS value of the control force by the regeneration actuator 30 (Unit B) in the embodiment is 113.

また、使用エネルギーの評価においては、電力の回生における損失を考慮し、回生率を

として、回生用アクチュエータ３０、制振用アクチュエータ４０における、使用エネルギーを評価した。回生用アクチュエータ３０における消費エネルギー及び回生エネルギーは以下の通りである。

Also, in the evaluation of energy used, the regeneration rate is calculated by taking into account the loss in power regeneration.

As a result, the energy used in the regeneration actuator 30 and the vibration damping actuator 40 was evaluated. The consumed energy and regenerative energy in the regeneration actuator 30 are as follows.

また、制振用アクチュエータ４０における消費エネルギーは以下の通りである。

したがって、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１全体でのエネルギー収支は次式となる。

以上に基づき、使用エネルギーの評価結果をグラフに表すと、図７のとおりである。 Further, the energy consumption in the vibration damping actuator 40 is as follows.

Therefore, the energy balance of the energy self-supply type active vibration control system 1 as a whole is expressed by the following equation.

Based on the above, the evaluation results of the energy used are shown in a graph in FIG.

図７において、実施例（ＵｎｉｔＴ及びＵｎｉｔＢ）で使用されるエネルギーは、制振用アクチュエータ４０（ＵｎｉｔＴ）において使用されるエネルギーと、回生用アクチュエータ３０（ＵｎｉｔＢ）において使用されるエネルギーとの和である。図７のグラフでは、上述のような積分により求められた値を図示されているため、各時刻に得られたエネルギーの累積値を、縦軸上の値として図示している。実施例で使用されるエネルギーは、図７のグラフにおいて負の値の領域にあり、回生用アクチュエータ３０において回生したエネルギーが、制振用アクチュエータ４０及び回生用アクチュエータ３０において使用されるエネルギーを上回っていることが分かる。 In FIG. 7, the energy used in the embodiment (Unit T and Unit B) is the energy used in the damping actuator 40 (Unit T) and the energy used in the regeneration actuator 30 (Unit B). Is the sum of In the graph of FIG. 7, since the values obtained by the integration as described above are shown, the accumulated value of energy obtained at each time is shown as a value on the vertical axis. The energy used in the embodiment is in the negative value region in the graph of FIG. 7, and the energy regenerated in the regeneration actuator 30 exceeds the energy used in the vibration suppression actuator 40 and the regeneration actuator 30. I understand that.

上記構成の実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１によれば、以下のような効果を得ることができる。 According to the energy self-supply type active vibration control system 1 according to the embodiment having the above-described configuration, the following effects can be obtained.

エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１は、振動する基体としての床３に対して相対的に振動可能であり、被支持部材としての積載物２を支持可能な被制振体としての上床６１と、床３に対する上床６１の相対的な振動を許容する複数の制振装置としての回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０と、複数のアクチュエータに対して制御を行う制御部１０と、回生用アクチュエータ３０において回生された振動エネルギーを電気エネルギーとして蓄電する蓄電装置５０と、を備える。制御部１０は、複数のアクチュエータのうちの所定の制振装置としての回生用アクチュエータ３０に対して、床３の振動エネルギーを回生するための回生制御を行うと同時に、所定の制振装置以外の他の制振装置としての制振用アクチュエータ４０に対して、床３の振動よりも上床６１の振動が小さくなるように、回生された振動エネルギーを用いて上床６１を床３に対して積極的に振動させる振動制御を行う。 The energy self-supply type active vibration control system 1 is capable of vibrating relatively with respect to the floor 3 as a vibrating base, and an upper floor 61 as a vibration control body capable of supporting a load 2 as a supported member. The regenerative actuator 30 and the vibration control actuator 40 as a plurality of vibration control devices that allow the relative vibration of the upper floor 61 with respect to the floor 3, the control unit 10 that controls the plurality of actuators, and the regenerative actuator And a power storage device 50 that stores the vibration energy regenerated at 30 as electrical energy. The control unit 10 performs regenerative control for regenerating the vibration energy of the floor 3 with respect to the regenerative actuator 30 as a predetermined vibration damping device among the plurality of actuators, and at the same time other than the predetermined vibration damping device. With respect to the vibration control actuator 40 as another vibration control device, the upper floor 61 is positively moved with respect to the floor 3 by using the regenerated vibration energy so that the vibration of the upper floor 61 becomes smaller than the vibration of the floor 3. Vibration control is performed.

この構成により、回生用アクチュエータ３０により回生される振動エネルギーを、制振用アクチュエータ４０及び回生用アクチュエータ３０において用いられるエネルギーよりも大きくすることが可能となる。これのみならずこれに加えて、十分に効果的な振動制御を行うことができる。このため、効果的な振動制御を行うにもかかわらず、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１に対して外部からの電気の供給を不要とすることができる。従って、地震の際に停電した場合であっても、確実に効果的な振動制御を行うことができる。 With this configuration, the vibration energy regenerated by the regeneration actuator 30 can be made larger than the energy used in the vibration suppression actuator 40 and the regeneration actuator 30. In addition to this, in addition to this, sufficiently effective vibration control can be performed. For this reason, it is not necessary to supply electricity from the outside to the energy self-supply type active vibration control system 1 in spite of performing effective vibration control. Therefore, even when a power failure occurs during an earthquake, it is possible to reliably perform effective vibration control.

また、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１は、基体としての床３と被制振体としての上床６１の間に配置された中間体としての中床６２を備え、所定の制振装置としての回生用アクチュエータ３０は、床３と中床６２とに接続され、床３に対する中床６２の相対的な振動を許容する。他の制振装置としての制振用アクチュエータ４０は、中床６２と被制振体としての上床６１とに接続され、回生された振動エネルギーを用いて上床６１を中床６２に対して積極的に振動させる。 Moreover, the energy self-supply type active vibration control system 1 includes an intermediate floor 62 as an intermediate body disposed between a floor 3 as a base and an upper floor 61 as a vibration control body, and serves as a predetermined vibration control device. The regeneration actuator 30 is connected to the floor 3 and the intermediate floor 62 and allows relative vibration of the intermediate floor 62 with respect to the floor 3. The vibration damping actuator 40 as another vibration damping device is connected to the middle floor 62 and the upper floor 61 as a vibration-damped body, and uses the regenerated vibration energy to positively move the upper floor 61 against the middle floor 62. Vibrate.

この構成により、基体としての床３と、中間体としての中床６２との間に回生用アクチュエータ３０を配置させ、中床６２と、被制振体としての上床６１との間に制振用アクチュエータ４０を配置させた構成とすることができる。このため、制振の効果が大きい制振用アクチュエータ４０を積載物２により近い位置に配置させることができ、より効果的な振動制御を行うことができる。 With this configuration, the regenerative actuator 30 is disposed between the floor 3 as the base and the intermediate floor 62 as the intermediate, and is used for vibration suppression between the intermediate floor 62 and the upper floor 61 as the vibration control body. It can be set as the structure which has arrange | positioned the actuator 40. FIG. For this reason, the damping actuator 40 having a large damping effect can be disposed at a position closer to the load 2, and more effective vibration control can be performed.

また、回生制御では、エネルギー最適制御が用いられる。この構成により、効果的な振動制御と、回生用アクチュエータ３０により回生される振動エネルギーを、制振用アクチュエータ４０及び回生用アクチュエータ３０において用いられるエネルギーよりも大きくすることと、の両立を図ることができる。 In regenerative control, energy optimal control is used. With this configuration, it is possible to achieve both effective vibration control and making the vibration energy regenerated by the regeneration actuator 30 larger than the energy used in the vibration suppression actuator 40 and the regeneration actuator 30. it can.

具体的には、エネルギー最適制御では、第１の設計変数をκとし、中間体の減衰係数をｃ_ｉｂとし、中間体の絶対速度を

とし、基体の絶対速度を

とし、制御入力をｕ_ｂとしたときに、以下の式（１）の評価関数が最小となるように制御を行う。

Specifically, in the energy optimum control, the first design variable is κ, the intermediate attenuation coefficient is c _ib, and the absolute velocity of the intermediate is

And the absolute speed of the substrate

And then, when the control input to the u _b, performs control so the evaluation function of the following equation (1) is minimized.

より具体的には、エネルギー最適制御では、以下の式（３）の評価関数が最小となるように制御を行うことにより、前記制御入力ｕ_ｂは、以下の式（２）により導出される。

More specifically, the energy optimal control, by performing a control such evaluation function of the following equation (3) is minimized, the control input u _b is derived by the following equation (2).

この構成により、より効果的な振動制御を行い、且つ、より多くの振動エネルギーを回生することができる。 With this configuration, more effective vibration control can be performed, and more vibration energy can be regenerated.

また、振動制御では、最適レギュレータ制御が用いられる。この構成により、効果的な振動制御と、回生用アクチュエータ３０により回生される振動エネルギーを、制振用アクチュエータ４０及び回生用アクチュエータ３０において用いられるエネルギーよりも大きくすることと、の両立を図ることができる。 In the vibration control, optimal regulator control is used. With this configuration, it is possible to achieve both effective vibration control and making the vibration energy regenerated by the regeneration actuator 30 larger than the energy used in the vibration suppression actuator 40 and the regeneration actuator 30. it can.

具体的には、最適レギュレータ制御では、被制振体のせん断剛性をｋ_ｉｔとし、被制振体の減衰係数をｃ_ｉｔとし、非特許文献５に記載の絶対加速度の参照最大応答を

とし、非特許文献５に記載の相対変位の参照最大応答を

とし、第２の設計変数をｒとしたときに、以下の式（４）の評価関数が最小となるように制御を行う。

Specifically, the optimal regulator control, the shear stiffness of the damping body and k _it, the damping coefficient of the damping body and c _it, the absolute acceleration of the reference maximum response described in Non-Patent Document 5

And the reference maximum response of the relative displacement described in Non-Patent Document 5

When the second design variable is r, control is performed so that the evaluation function of the following expression (4) is minimized.

より具体的には、最適レギュレータ制御では、以下の式（５）の評価関数が最小となるように制御する。

More specifically, in the optimal regulator control, control is performed so that the evaluation function of the following expression (5) is minimized.

次に、本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システムについて、図８を参照しながら説明する。図８は、本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａを示す概略図である。 Next, an energy self-supply type active vibration control system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing an energy self-supply type active vibration control system 1A according to a second embodiment of the present invention.

第２実施形態においては、中床６２が設けられていない点において、第１実施形態とは異なる。これに伴い、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０が設けられている位置が、第１実施形態における回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０が設けられている位置とは異なり、それに応じた振動制御が行われる。これ以外は第１実施形態と同一であるため、同様の部材については同一の符号を付し、説明を省略する。 The second embodiment is different from the first embodiment in that the intermediate floor 62 is not provided. Accordingly, the position where the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 are provided is different from the position where the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 are provided in the first embodiment. Vibration control is performed. Since other than this is the same as that of the first embodiment, the same members are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

建物は、基体としての床３と、被制振体としての上床６１と、を有する２層の床構造を有している。上床６１は、床３の上面に平行に、即ち水平方向に、床３に対して振動可能である。従って上床６１は、地震の際に、振動する床３に対して相対的に振動可能である。上床６１は、積載物２を支持可能であり、上床６１には、積載物２が載置される。 The building has a two-layer floor structure having a floor 3 as a base and an upper floor 61 as a vibration-damped body. The upper floor 61 can vibrate relative to the floor 3 in parallel to the upper surface of the floor 3, that is, in the horizontal direction. Therefore, the upper floor 61 can vibrate relative to the vibrating floor 3 in the event of an earthquake. The upper floor 61 can support the load 2, and the load 2 is placed on the upper floor 61.

図８に示すように、回生用アクチュエータ３０の本体３１は、基体としての建物の床３に接続されて固定されており、回生用アクチュエータ３０の駆動部３２は、被制振体としての上床６１に接続されて固定されている。これにより、回生用アクチュエータ３０は、床３に対する上床６１の相対的な振動を許容する。同様に、制振用アクチュエータ４０の本体４１は、床３に接続されて固定されており、制振用アクチュエータ４０の駆動部４２は、上床６１に接続されて固定されている。制振用アクチュエータ４０は、回生用アクチュエータ３０において回生された振動エネルギーを用いて、上床６１を床３に対して積極的に振動可能である。回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０は、床３に対する上床６１の相対的な振動を許容する。 As shown in FIG. 8, the main body 31 of the regenerative actuator 30 is connected and fixed to the floor 3 of the building as a base, and the drive unit 32 of the regenerative actuator 30 is an upper floor 61 as a vibration-damped body. Connected and fixed. Accordingly, the regeneration actuator 30 allows relative vibration of the upper floor 61 with respect to the floor 3. Similarly, the main body 41 of the vibration control actuator 40 is connected and fixed to the floor 3, and the drive unit 42 of the vibration control actuator 40 is connected and fixed to the upper floor 61. The vibration control actuator 40 can vibrate the upper floor 61 with respect to the floor 3 positively using the vibration energy regenerated by the regenerative actuator 30. The regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 allow relative vibration of the upper floor 61 with respect to the floor 3.

次に、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａにおける、制御部１０による、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０の制御について説明する。 Next, control of the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 by the control unit 10 in the energy self-supply type active vibration control system 1A will be described.

制御部１０は、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０に対して、同時に駆動の制御を行う。回生用アクチュエータ３０に対しては、地震による上床６１の振動エネルギーを回生するための回生制御を行う。回生制御としては、ＥＯ制御が用いられる。このＥＯ制御と同時に、制振用アクチュエータ４０に対しては、床３の振動よりも上床６１の振動が小さくなるように、回生用アクチュエータ３０において回生された振動エネルギーを用いて、上床６１を床３に対して積極的に振動させる振動制御を行う。振動制御としては、ＬＱＲ制御が用いられる。このように、ＥＯ制御とＬＱＲ制御とを別個のアクチュエータに対して同時に行うことにより、回生用アクチュエータ３０において回生される振動エネルギーを、回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０において用いられるエネルギーよりも大きくする。 The control unit 10 controls the driving of the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 at the same time. Regenerative control is performed on the regeneration actuator 30 to regenerate vibration energy of the upper floor 61 due to the earthquake. EO control is used as the regeneration control. Simultaneously with this EO control, the upper floor 61 is moved to the floor by using the vibration energy regenerated by the regenerative actuator 30 so that the vibration of the upper floor 61 is smaller than the vibration of the floor 3 with respect to the vibration damping actuator 40. 3 is controlled to vibrate actively. As the vibration control, LQR control is used. In this way, by performing EO control and LQR control simultaneously on separate actuators, the vibration energy regenerated in the regeneration actuator 30 is made to be greater than the energy used in the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40. Enlarge.

以下、地震における床３の揺れを一次元方向とした場合の、制御部１０における制御のモデルについて説明する。回生用アクチュエータ３０における、回生エネルギーを得るためのエネルギー最適制御に基づく制御力の入力をｕ_１とする。また、制振用アクチュエータ４０における、応答の低減を行うための最適レギュレータに基づく制御力の入力をｕ_２とする。回生用アクチュエータ３０及び制振用アクチュエータ４０の制御系設計においては、分散制御として定式化を行う。運動方程式は次のように表される。

ここでｘ_ｆは、上床６１の端縁から、床３から立ち上がる壁までの相対変位、

は、外乱（床３の絶対加速度）、ｍ_ｉは、床３の質量、ｍ_ｅは、積載物２の質量の和、ｃ_ｉは、上床６１の減衰係数、ｋ_ｉは、上床６１のせん断剛性である。 Hereinafter, a control model in the control unit 10 when the shaking of the floor 3 in an earthquake is set to a one-dimensional direction will be described. The input of the control force based on the optimum energy control for obtaining the regenerative energy in the regenerative actuator 30 is represented by u ₁ . Further, the damping actuator 40, an input of control force based on the optimal regulator for performing reduction of the response to u _2. In the control system design of the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40, formulation is performed as distributed control. The equation of motion is expressed as follows:

Where x _f from the edge of the top floor 61, the relative displacement to the wall which rises from the floor 3,

The disturbance (absolute acceleration of the floor 3), _{m i} is the mass of the bed 3, _{m e} is the sum of the mass cargo 2, _{c i} is the attenuation coefficient of the top floor 61, _{k i} is top floor 61 shear It is rigid.

先ず、ｕ_１の設計を行う。回生エネルギーを得ることのみを制御目的とし、非特許文献４に記載の免震床に対するエネルギー最適制御理論を参考に設計変数κを用いて、評価関数を次のようにおく。

ここで、

、

はそれぞれ上床６１の絶対速度、床３の絶対速度である。このとき，エネルギー最適制御による制御入力は次式となる。

First, u ₁ is designed. The evaluation function is set as follows using the design variable κ with reference to the energy optimal control theory for the base-isolated floor described in Non-Patent Document 4 only for obtaining regenerative energy.

here,

,

Are the absolute velocity of the upper floor 61 and the absolute velocity of the floor 3, respectively. At this time, the control input by energy optimum control is as follows.

次に、ｕ_２の設計を行う。状態ベクトルを

とすると、上床６１の絶対加速度

、相対変位ｘ_ｆは、それぞれ次式のように書くことができる。ここで、分散制御で定式化を行うため

としている。

Next, u ₂ is designed. State vector

Then, the absolute acceleration of the upper floor 61

, Relative displacement x _f can be written as: Here, to formulate with distributed control

It is said.

上床６１の絶対加速度と相対変位を制御目的とし、非特許文献５に記載の、絶対加速度の参照最大応答

と、相対変位の参照最大応答

と、制御力の基準値

を用いて無次元化評価関数を次のようにおく。

ここで、ｒは第２の設計変数である。以上よりｕ_ｔが求まる。 Reference maximum response of absolute acceleration described in Non-Patent Document 5 for the purpose of controlling the absolute acceleration and relative displacement of the upper floor 61.

And the relative maximum reference displacement response

And the standard value of control force

The dimensionless evaluation function is set as follows using

Here, r is a second design variable. More than _{u t} is obtained.

次に、各物性値をそれぞれ以下の値として実施例を構成し、シミュレーションを行い、上床６１の変位（＝免震層変位）、上床６１の絶対加速度（＝免震床絶対加速度）、制御力、及び、使用エネルギーの評価を行った。各評価においては、振動制御を行わない場合を比較例１として、また、ＥＯ制御を行わずにＬＱＲ制御のみを行う場合を比較例２として比較を行った。評価結果は、図９〜図１３に示すとおりである。図９は、本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例と比較例１と比較例２とのそれぞれの上床６１の変位を示すグラフである。図１０は、本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例と比較例１と比較例２とのそれぞれの上床６１の絶対加速度を示すグラフである。図１１は、本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例と比較例１と比較例２とのそれぞれの制御力を示すグラフである。図１２は、本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例と比較例１と比較例２とのそれぞれの使用エネルギー量を示すグラフである。図１３は、本発明の第２実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの実施例におけるＥＯ制御、ＬＱＲ制御それぞれについての、制御力及び絶対速度を示すグラフである。
積載荷重

上床６１の質量

上床６１のせん断剛性

上床６１の減衰係数

上床６１の固有周期

上床６１の減衰定数

Next, each physical property value is set to the following values, and the simulation is performed. The displacement of the upper floor 61 (= displacement of the seismic isolation layer), the absolute acceleration of the upper floor 61 (= absolute acceleration of the seismic isolation floor), the control force And, the energy used was evaluated. In each evaluation, the case where vibration control was not performed was compared as Comparative Example 1, and the case where only LQR control was performed without performing EO control was compared as Comparative Example 2. The evaluation results are as shown in FIGS. FIG. 9 is a graph showing displacement of the upper floor 61 in each of the example of the energy self-supply type active vibration control system 1A according to the second embodiment of the present invention, the comparative example 1, and the comparative example 2. FIG. 10 is a graph showing the absolute acceleration of the upper floor 61 in each of the example, comparative example 1 and comparative example 2 of the energy self-supply type active vibration control system 1A according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a graph showing respective control forces of the example, comparative example 1 and comparative example 2 of the energy self-supply type active vibration control system 1A according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a graph showing the amounts of energy used in the example, comparative example 1, and comparative example 2 of the energy self-supply type active vibration control system 1A according to the second embodiment of the present invention. FIG. 13 is a graph showing the control force and the absolute speed for each of the EO control and the LQR control in the example of the energy self-supply type active vibration control system 1A according to the second embodiment of the present invention.
Movable load

Mass of upper floor 61

Shear rigidity of upper floor 61

Damping coefficient of upper floor 61

Natural period of upper floor 61

Damping constant of upper floor 61

上床６１の変位についての評価結果は、図９のグラフに示すとおりである。図９に示すように、実施例は、比較例１と比較して、大幅に変位が小さくなっていることが分かる。比較例１における上床６１の変位の絶対値の最大値は、０．７５ｍであるのに対して、実施例における上床６１の変位の絶対値の最大値は、０．３７ｍであり、略５０％も値が小さく抑えられている。特に、グラフから分かるように、比較例１において変位の絶対値が大きくなっている部分に対応する実施例の部分では、変位の絶対値が効果的に抑えられていることが分かる。また、比較例１におけるＲＭＳ値（平均二乗偏差の値）は、０．２６２であるのに対して実施例におけるＲＭＳ値は、０．１２２と小さい値になっている。 The evaluation results for the displacement of the upper floor 61 are as shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 9, it can be seen that the displacement of the example is significantly smaller than that of the comparative example 1. The maximum absolute value of the displacement of the upper floor 61 in the comparative example 1 is 0.75 m, whereas the maximum absolute value of the displacement of the upper floor 61 in the embodiment is 0.37 m, which is approximately 50%. The value is also kept small. In particular, as can be seen from the graph, the absolute value of the displacement is effectively suppressed in the portion of the example corresponding to the portion where the absolute value of the displacement is large in Comparative Example 1. Further, the RMS value (value of mean square deviation) in Comparative Example 1 is 0.262, whereas the RMS value in Example is as small as 0.122.

また、実施例においては、比較例２と同等の変位の値となっていることが分かる。即ち、実施例では、後述のように、回生したエネルギーよりも、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａ全体で使用するエネルギーの方が小さいにもかかわらず、比較例２と同等の変位の値となるような振動制御が行われていることが分かる。 Moreover, in the Example, it turns out that it is the value of the displacement equivalent to the comparative example 2. That is, in the embodiment, as will be described later, although the energy used in the entire energy self-supply type active vibration control system 1A is smaller than the regenerated energy, It can be seen that such vibration control is performed.

上床６１の絶対加速度についての評価結果は、図１０のグラフに示すとおりである。図１０に示すように、実施例では、比較例１と比較して、絶対加速度が小さくなっていることが分かる。比較例１における絶対加速度の絶対値の最大値は、２．００ｍ／ｓ^２であるのに対して、実施例における絶対加速度の絶対値の最大値は、１．１７ｍ／ｓ^２であり、略４０％も値が小さく抑えられている。特に、グラフから分かるように、比較例１において絶対加速度の絶対値が大きくなっている部分に対応する実施例の部分では、絶対加速度の絶対値が効果的に抑えられていることが分かる。また、比較例１におけるＲＭＳ値（平均二乗偏差の値）は、０．６９１であるのに対して実施例におけるＲＭＳ値は、０．３９０と小さい値になっている。 The evaluation results for the absolute acceleration of the upper floor 61 are as shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 10, it can be seen that the absolute acceleration is smaller in the embodiment than in the first comparative example. The maximum absolute value of the absolute acceleration in Comparative Example 1 is 2.00 m / s ² , whereas the maximum absolute value of the absolute acceleration in the example is 1.17 m / s ^2, which is approximately The value is kept as small as 40%. In particular, as can be seen from the graph, it can be seen that the absolute value of the absolute acceleration is effectively suppressed in the portion of the example corresponding to the portion where the absolute value of the absolute acceleration is large in Comparative Example 1. Further, the RMS value (mean square deviation value) in Comparative Example 1 is 0.691, whereas the RMS value in Example is as small as 0.390.

また、実施例においては、比較例２と同等の絶対加速度の値となっていることが分かる。即ち、実施例では、後述のように、回生したエネルギーよりも、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａ全体で使用するエネルギーの方が小さいにもかかわらず、比較例２と同等の絶対加速度の値となるような振動制御が行われていることが分かる。 In the example, it can be seen that the absolute acceleration value is the same as in Comparative Example 2. That is, in the embodiment, as will be described later, the absolute acceleration value equivalent to that of the comparative example 2 is used although the energy used in the entire energy self-supply type active vibration control system 1A is smaller than the regenerated energy. It can be seen that vibration control is performed as follows.

制御力についての評価結果は、図１１のグラフに示すとおりである。実施例における制御力の絶対値の最大値は、４８９Ｎである。この値は、比較例２における制御力の値の５４５Ｎに近い値である。また、実施例における制御力のＲＭＳ値は、１６５である。この値は、比較例２における制御力のＲＭＳ値の１６９Ｎに非常に近い値である。 The evaluation results for the control force are as shown in the graph of FIG. The maximum absolute value of the control force in the embodiment is 489N. This value is a value close to 545N of the control force value in Comparative Example 2. Further, the RMS value of the control force in the example is 165. This value is very close to the 169N RMS value of the control force in Comparative Example 2.

このことから、実施例においては、比較例２と同等の制御力の値となっていることが分かる。即ち、実施例では、後述のように、回生したエネルギーよりもエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａ全体で使用するエネルギーの方が小さいにもかかわらず、比較例２と同等の制御力の値となるような振動制御が行われていることが分かる。 From this, it can be seen that in the example, the value of the control force is the same as in Comparative Example 2. That is, in the embodiment, as will be described later, although the energy used in the entire energy self-supply type active vibration control system 1A is smaller than the regenerated energy, It can be seen that such vibration control is performed.

したがって，エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａ全体でのエネルギー収支は次式となる。

以上に基づき、使用エネルギーの評価結果をグラフに表すと、図１２、図１３に示すとおりである。図１２のグラフでは、上述のような積分により求められた値を図示されているため、各時刻に得られたエネルギーの累積値を、縦軸上の値として図示している。 Also, in the evaluation of energy used, the regeneration rate is calculated by taking into account the loss in power regeneration.

Therefore, the energy balance of the energy self-supply type active vibration control system 1A as a whole is expressed by the following equation.

Based on the above, the evaluation results of the energy used are shown in graphs as shown in FIGS. In the graph of FIG. 12, since the value obtained by the integration as described above is illustrated, the cumulative value of energy obtained at each time is illustrated as a value on the vertical axis.

実施例で使用されるエネルギーは、図１２のグラフにおいて負の値の領域にあり、回生用アクチュエータ３０において回生したエネルギーが、制振用アクチュエータ４０及び回生用アクチュエータ３０において使用されるエネルギーを上回っていることが分かる。これに対して、比較例２を見ると分かるように、ＬＱＲ制御においては、大きな電気エネルギーを使用することが分かる。 The energy used in the embodiment is in a negative value region in the graph of FIG. 12, and the energy regenerated in the regeneration actuator 30 exceeds the energy used in the vibration suppression actuator 40 and the regeneration actuator 30. I understand that. On the other hand, as can be seen from Comparative Example 2, it can be seen that large electrical energy is used in the LQR control.

また、図１３のグラフに示すように、「ＥＯの占める部分」で示すＥＯ制御によるグラフは、そのほとんどが第２象限と第４象限とに分布しており、振動エネルギーの回生が大きいことが分かる。一方、「ＬＱＲの占める部分」で示すＬＱＲ制御によるグラフは、原点を中心として略円形状をなしており、エネルギーを消費する第１象限と第３象限を多く含み、エネルギー消費が大きいことが分かる。この消費されるエネルギーとしては、前記ＥＯ制御により回生されたエネルギーが用いられる。 Moreover, as shown in the graph of FIG. 13, most of the graphs by EO control indicated by “the portion occupied by EO” are distributed in the second quadrant and the fourth quadrant, and the regeneration of vibration energy is large. I understand. On the other hand, the graph by the LQR control shown as “portion occupied by the LQR” has a substantially circular shape centered on the origin, and includes a large number of first and third quadrants that consume energy, and it can be seen that energy consumption is large. . As this consumed energy, the energy regenerated by the EO control is used.

上記構成の実施形態によるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａによれば、以下のような効果を得ることができる。 According to the energy self-supply type active vibration control system 1A according to the embodiment having the above-described configuration, the following effects can be obtained.

所定の制振装置としての回生用アクチュエータ３０、及び、他の制振装置としての制振用アクチュエータ４０は、基体としての床３と被制振体としての上床６１とに接続されている。回生用アクチュエータ３０は、床３に対する上床６１の相対的な振動を許容する。制振用アクチュエータ４０は、回生された振動エネルギーを用いて上床６１を床３に対して積極的に振動させる。 The regenerative actuator 30 as a predetermined damping device and the damping actuator 40 as another damping device are connected to the floor 3 as a base and the upper floor 61 as a damping body. The regenerative actuator 30 allows relative vibration of the upper floor 61 with respect to the floor 3. The vibration damping actuator 40 actively vibrates the upper floor 61 with respect to the floor 3 using the regenerated vibration energy.

この構成により、中床６２を不要とすることができ、また、水平方向において、回生用アクチュエータ３０と制振用アクチュエータ４０とを配置させることができる。このため、鉛直方向におけるエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１Ａの占めるスペースを小さくすることができ、上床６１よりも上において、鉛直方向のスペースをより広く確保することができる。 With this configuration, the intermediate floor 62 can be omitted, and the regeneration actuator 30 and the vibration suppression actuator 40 can be arranged in the horizontal direction. For this reason, the space occupied by the energy self-supply type active vibration control system 1A in the vertical direction can be reduced, and a wider vertical space can be secured above the upper floor 61.

本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的範囲において変形が可能である。例えば、第１実施形態においては、中間体として中床６２が設けられていたが、中床６２に限定されない。同様に、基体は床３により構成されていたが、床３に限定されない。例えば、中床６２に変えて、建物としてのビルの所定のフロア、例えば、３階〜５階の部分が、中間体を構成してもよい。また、第１実施形態においては、床３よりも上の部分は中床６２と上床６１との２層の構造を有していたが、２層に限られず、多数層の構成を有していてもよい。同様に、中間体は１層の中床６２により構成されていたが、複数層の中床６２により構成されていてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified within the technical scope described in the claims. For example, in the first embodiment, the intermediate floor 62 is provided as an intermediate, but is not limited to the intermediate floor 62. Similarly, the base body is constituted by the floor 3, but is not limited to the floor 3. For example, instead of the middle floor 62, a predetermined floor of a building as a building, for example, a portion of the third to fifth floors may constitute an intermediate. Further, in the first embodiment, the portion above the floor 3 has a two-layer structure of the middle floor 62 and the upper floor 61, but is not limited to two layers, and has a multi-layer structure. May be. Similarly, the intermediate body is configured by the single-layer middle floor 62, but may be configured by a plurality of layers of the middle floor 62.

また、第１実施形態では、回生用アクチュエータ３０の本体３１は、建物の床３に接続されて固定され、回生用アクチュエータ３０の駆動部３２は、中床６２に接続されて固定されて、制振用アクチュエータ４０の本体４１は、中床６２に接続されて固定され、制振用アクチュエータ４０の駆動部４２は、上床６１に接続されて固定されていたが、この構成に限定されない。例えば、制振用アクチュエータ４０の本体４１は、建物の床３に接続されて固定され、制振用アクチュエータ４０の駆動部４２は、中床６２に接続されて固定され、回生用アクチュエータ３０の本体３１は、中床６２に接続されて固定され、回生用アクチュエータ３０の駆動部３２は、上床６１に接続されて固定されていてもよい。 In the first embodiment, the main body 31 of the regenerative actuator 30 is connected and fixed to the floor 3 of the building, and the drive unit 32 of the regenerative actuator 30 is connected and fixed to the mid-floor 62 to control. The main body 41 of the vibration actuator 40 is connected and fixed to the middle floor 62, and the drive unit 42 of the vibration control actuator 40 is connected and fixed to the upper floor 61, but is not limited to this configuration. For example, the main body 41 of the damping actuator 40 is connected and fixed to the floor 3 of the building, and the drive unit 42 of the damping actuator 40 is connected and fixed to the middle floor 62, and the main body of the regeneration actuator 30. 31 may be connected and fixed to the middle floor 62, and the drive unit 32 of the regeneration actuator 30 may be connected and fixed to the upper floor 61.

また、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム１、１Ａは、地面に建つビル等の建物に設けられたが、これに限定されない。また、地震の揺れに対する振動制御を行うことに限られない。例えば、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システムは、トラックに設けられてもよい。この場合には、エネルギー自己供給型アクティブ振動制御システムは、例えば、トラックの荷室の床と、荷室内に収容される積載物２との間に配置され、トラックが走行しているときに生ずる振動により、積載物２が振動することを抑えるために用いられる。 Moreover, although the energy self-supply type active vibration control system 1, 1 </ b> A is provided in a building such as a building built on the ground, it is not limited thereto. Moreover, it is not restricted to performing the vibration control with respect to the shaking of the earthquake. For example, an energy self-supplying active vibration control system may be provided on a truck. In this case, the energy self-supply type active vibration control system is disposed, for example, between the floor of the truck's cargo compartment and the load 2 accommodated in the cargo compartment, and occurs when the truck is traveling. It is used to suppress the load 2 from vibrating due to vibration.

また、上述した実施形態では、制御部１０は、制振用アクチュエータ４０に対してＬＱＲ制御を行ったがＬＱＲ制御に限定されない。また、回生用アクチュエータ３０の数、及び、制振用アクチュエータ４０の数は、それぞれ１つ以上であればよく、個数は限定されない。上述の実施形態では、説明の便宜上、地震における床３の揺れを一次元方向とした場合の、制御部１０における制御のモデルについて説明したが、一次元方向に限定されない。実際には、地震における床３の揺れを三次元方向の揺れとして考えればよい。 In the above-described embodiment, the control unit 10 performs LQR control on the vibration control actuator 40, but is not limited to LQR control. Further, the number of regenerative actuators 30 and the number of damping actuators 40 may be one or more, respectively, and the number is not limited. In the above-described embodiment, for the sake of convenience of explanation, the control model in the control unit 10 in the case where the shaking of the floor 3 in an earthquake is set to the one-dimensional direction has been described, but the model is not limited to the one-dimensional direction. Actually, the shaking of the floor 3 in an earthquake may be considered as a three-dimensional shaking.

１、１Ａエネルギー自己供給型アクティブ振動制御システム
２積載物
３床（基体）
１０制御部
３０回生用アクチュエータ（所定の前記制振装置）
４０制振用アクチュエータ（前記所定の制振装置以外の他の前記制振装置）
５０蓄電装置
６１上床（被制振体）
６２中床（中間体） 1, 1A Energy self-supply type active vibration control system 2 Load 3 Floor (base)
10 Control unit 30 Regenerative actuator (predetermined vibration damping device)
40 Damping actuator (the damping device other than the predetermined damping device)
50 Power storage device 61 Upper floor (vibrated body)
62 Middle floor (intermediate)

Claims

A vibration-damped body that can vibrate relative to a vibrating base and can support a supported member;
A plurality of vibration damping devices that allow relative vibration of the vibration-damped body with respect to the base;
A control unit that controls the plurality of vibration control devices;
A power storage device that stores vibration energy regenerated in the vibration damping device as electrical energy, and
The control unit performs regenerative control for regenerating vibration energy of the base with respect to a predetermined vibration control device of the plurality of vibration control devices, and at the same time other than the predetermined vibration control device. The vibration-damping device is positively moved with respect to the base body using the regenerated vibration energy so that the vibration of the vibration-damped body is smaller than the vibration of the base body. An energy self-supply type that performs vibration control to vibrate and makes regenerative vibration energy larger than energy used in the predetermined vibration control device and the other vibration control devices other than the predetermined vibration control device Active vibration control system.

An intermediate body disposed between the base body and the vibration-damped body;
The predetermined damping device is connected to the base body and the intermediate body, and allows relative vibration of the intermediate body with respect to the base body;
The other vibration damping device is connected to the intermediate body and the vibration-damped body, and actively vibrates the vibration-damped body with respect to the intermediate body using regenerated vibration energy. The energy self-supply type active vibration control system described in 1.

The predetermined vibration damping device and the other vibration damping device are connected to the base body and the vibration-damped body,
The predetermined vibration damping device allows relative vibration of the vibration-damped body with respect to the base;
2. The energy self-supply type active vibration control system according to claim 1, wherein the other vibration damping device vibrates the vibration-damped body positively with respect to the base body using the regenerated vibration energy.

The energy self-supply type active vibration control system according to any one of claims 1 to 3, wherein an optimum energy control is used in the regenerative control.

In the energy optimal control, the first design variable is κ, the intermediate damping coefficient is c _ib, and the absolute velocity of the intermediate is

And the absolute speed of the substrate

And then, when the control input to the u _b, energy self-supplying type active vibration control system of claim 4 which performs control such evaluation function of the following equation (1) is minimized.

Wherein the energy optimal control, by performing a control such evaluation function of the following equation (3) is minimized, the control input u _b are as defined in claim 5 which is derived by the following equation (2) Energy self-supply type active vibration control system.

The energy self-supply type active vibration control system according to any one of claims 1 to 6, wherein an optimum regulator control is used in the vibration control.

In the optimal regulator control, the shear stiffness of the damping body and k _it, the damping coefficient of the damping body and c _it, the absolute acceleration of the reference maximum response

And the relative maximum reference displacement response

The energy self-supply type active vibration control system according to claim 7, wherein control is performed so that an evaluation function of the following expression (4) is minimized when r is a second design variable.

9. The energy self-supply type active vibration control system according to claim 8, wherein the optimum regulator control is performed such that an evaluation function of the following expression (5) is minimized.