JP2015190478A - vibration control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify control of an actuator.SOLUTION: A vibration control device 10 comprises: a vibration amplitude amplifying mechanism 14 including an elastic body 16 and a movable mass 18 supported by a vibrator V through the elastic body 16; an actuator 20 for vibrating the movable mass 18; a detector 34 for detecting vibration of the vibrator; a controller 32 for outputting a control signal for controlling the actuator 20 on the basis of vibration information of the vibrator V detected by the detector; and a correcting filter 36 for correcting to a control signal less than 180°, at least a control signal having a phase difference between the vibrator V and the vibration amplification mechanism 14 being 180° or more out of the control signals output from the controller 32.

Description

本発明は、制振装置に関する。   The present invention relates to a vibration damping device.

設備機械や建物等の振動体の振動を低減するハイブリッド・マス・ダンパ(以下、「HMD」という)が知られている(例えば、特許文献1参照)。   There is known a hybrid mass damper (hereinafter referred to as “HMD”) that reduces vibration of a vibrating body such as an equipment machine or a building (see, for example, Patent Document 1).

この種のHMDは、例えば、1自由度または多自由度の振動系の構成する可動マス及び弾性体を備えた振動増幅機構と、可動マスを加振するアクチュエータと、可動マスが振動体とは逆位相で振動するようにアクチュエータを制御するコントローラとを備えている。   This type of HMD includes, for example, a vibration amplifying mechanism including a movable mass and an elastic body constituting a vibration system with one degree of freedom or multiple degrees of freedom, an actuator for exciting the movable mass, and the movable mass as a vibrating body. And a controller for controlling the actuator so as to vibrate in the opposite phase.

特開2013−029137号公報JP 2013-029137 A

ところで、振動体の振動を低減可能な振動数領域(以下、「制振対象振動数領域」という)を広げたいとの要望がある。しかしながら、制振対象振動数領域を広げると、振動体と振動増幅機構との位相差が180度以上になる場合があり、アクチュエータの制御が複雑化する可能性がある。   By the way, there is a demand for expanding a frequency range (hereinafter referred to as “vibration target frequency range”) in which vibration of the vibrating body can be reduced. However, if the vibration control target frequency region is widened, the phase difference between the vibrating body and the vibration amplification mechanism may be 180 degrees or more, which may complicate the control of the actuator.

本発明は、上記の事実を考慮し、アクチュエータの制御を単純化することを目的とする。   The present invention aims to simplify the control of the actuator in consideration of the above facts.

請求項1に記載の制振装置は、弾性体と、前記弾性体を介して振動体に支持される可動マスと、を有する振動増幅機構と、前記可動マスを加振するアクチュエータと、前記振動体の振動を検出する検出部と、前記検出部で検出された前記振動体の振動情報に基づいて、前記アクチュエータを制御する制御信号を出力するコントローラと、前記コントローラから出力される制御信号のうち、少なくとも前記振動体と前記振動増幅機構との位相差が180度以上の制御信号を180度未満の制御信号に補正する補正フィルタと、を備える。   The vibration damping device according to claim 1 includes a vibration amplifying mechanism having an elastic body, a movable mass supported by the vibrating body via the elastic body, an actuator for exciting the movable mass, and the vibration. A detection unit for detecting body vibration, a controller for outputting a control signal for controlling the actuator based on vibration information of the vibration body detected by the detection unit, and a control signal output from the controller A correction filter that corrects a control signal having a phase difference of 180 degrees or more between the vibrating body and the vibration amplification mechanism to a control signal of less than 180 degrees.

請求項1に係る制振装置によれば、可動マスを加振するアクチュエータは、コントローラによって制御される。このコントローラは、検出部で検出された振動体の振動情報に基づいて、例えば、振動増幅機構(可動マス)の振動によって振動体の振動が打ち消されるように、アクチュエータを制御する制御信号を出力する。   According to the vibration damping device of the first aspect, the actuator that vibrates the movable mass is controlled by the controller. For example, the controller outputs a control signal for controlling the actuator so that the vibration of the vibrating body is canceled by the vibration of the vibration amplification mechanism (movable mass) based on the vibration information of the vibrating body detected by the detection unit. .

ここで、振動体と振動増幅機構との位相差が180度以上になると、振動増幅機構が振動体とは逆位相で振動する。したがって、振動体と振動増幅機構との位相差が180度以上の場合に、位相差が180度未満の場合と同様にコントローラでアクチュエータを制御すると、振動体の振動が大きくなる恐れがある。   Here, when the phase difference between the vibrating body and the vibration amplifying mechanism becomes 180 degrees or more, the vibration amplifying mechanism vibrates in a phase opposite to that of the vibrating body. Therefore, when the phase difference between the vibrating body and the vibration amplification mechanism is 180 degrees or more, if the actuator is controlled by the controller as in the case where the phase difference is less than 180 degrees, the vibration of the vibrating body may increase.

これに対して本発明では、コントローラが出力する制御信号のうち、少なくとも振動体と振動増幅機構との位相差が180度以上の制御信号を、補正フィルタによって180度未満の制御信号に補正する。そのため、コントローラは、振動体と振動増幅機構との位相差が180度以上の場合を考慮せずに、アクチュエータを制御することができる。したがって、アクチュエータの制御を単純化することができる。   On the other hand, in the present invention, among the control signals output from the controller, at least a control signal having a phase difference of 180 degrees or more between the vibrating body and the vibration amplification mechanism is corrected to a control signal of less than 180 degrees by the correction filter. Therefore, the controller can control the actuator without considering the case where the phase difference between the vibrating body and the vibration amplification mechanism is 180 degrees or more. Therefore, the control of the actuator can be simplified.

請求項2に記載の制振装置は、請求項1に記載の制振装置において、前記振動増幅機構は、複数積層され、前記アクチュエータは、前記振動体と前記可動マス、隣接する前記可動マス、または最上層の前記可動マスに連結される。   The vibration damping device according to claim 2 is the vibration damping device according to claim 1, wherein a plurality of the vibration amplification mechanisms are stacked, and the actuator includes the vibration body and the movable mass, the adjacent movable mass, Or it is connected to the movable mass in the uppermost layer.

請求項2に係る制振装置によれば、振動増幅機構が複数積層されている。これにより、多自由度多質点の振動系が構成されている。このような多自由度多質点の振動系では、固有振動数(1次固有振動数、2次固有振動数など)の増加に伴って振動増幅機構の振動が増幅される振動増幅領域が拡大するため、制振対象振動数領域を拡大し易くなる。その一方で、多自由度多質点の振動系では、振動体と振動増幅機構との位相差が180度以上になり易くなるため、コントローラによるアクチュエータの制御がより複雑化する。   According to the vibration damping device of the second aspect, a plurality of vibration amplification mechanisms are stacked. Thereby, a multi-degree-of-freedom multi-mass point vibration system is configured. In such a multi-degree-of-freedom multi-mass point vibration system, the vibration amplification region in which the vibration of the vibration amplification mechanism is amplified increases as the natural frequency (primary natural frequency, secondary natural frequency, etc.) increases. Therefore, it becomes easy to expand the vibration suppression target frequency region. On the other hand, in a multi-degree-of-freedom multi-mass point vibration system, the phase difference between the vibrating body and the vibration amplification mechanism is likely to be 180 degrees or more, so that the control of the actuator by the controller becomes more complicated.

このような多自由度多質点の振動系を構成する振動増幅機構に対して本発明は特に有効であり、本発明を適用することによりアクチュエータの制御を単純化することができる。   The present invention is particularly effective for the vibration amplifying mechanism constituting such a multi-degree-of-freedom multi-mass point vibration system, and the control of the actuator can be simplified by applying the present invention.

以上説明したように、本発明に係る制振装置によれば、アクチュエータの制御を単純化することができる。   As described above, according to the vibration damping device of the present invention, the control of the actuator can be simplified.

本発明の第1実施形態に係る制振装置を示す振動モデル図である。It is a vibration model figure which shows the damping device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示される制御部を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control part shown by FIG. (A)及び(B)は、本発明の第1実施形態における補正フィルタが適用された振動増幅機構の振動特性の一例を示すグラフである。(A) And (B) is a graph which shows an example of the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism to which the correction filter in 1st Embodiment of this invention was applied. 本発明の第2実施形態に係る制振装置を示す振動モデル図である。It is a vibration model figure which shows the damping device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. (A)及び(B)は、本発明の第2実施形態における補正フィルタが適用された振動増幅機構の振動特性の一例を示すグラフである。(A) And (B) is a graph which shows an example of the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism to which the correction filter in 2nd Embodiment of this invention was applied. (A)〜(C)は、本発明の第3実施形態に係る制振装置を示す振動モデル図である。(A)-(C) is a vibration model figure showing a damping device concerning a 3rd embodiment of the present invention. (A)及び(B)は、一般的な多自由度多質点の振動系の振動増幅機構の振動特性の一例を示すグラフである。(A) And (B) is a graph which shows an example of the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism of the vibration system of a general multi-degree-of-freedom multi-mass point. (A)及び(B)は、本発明の第3実施形態における補正フィルタが適用された振動増幅機構の振動特性の一例を示すグラフである。(A) And (B) is a graph which shows an example of the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism to which the correction filter in 3rd Embodiment of this invention was applied. (A)及び(B)は、本発明の第3実施形態における補正フィルタが適用された振動増幅機構の振動特性の一例を示すグラフである。(A) And (B) is a graph which shows an example of the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism to which the correction filter in 3rd Embodiment of this invention was applied. (A)及び(B)は、本発明の第3実施形態における補正フィルタが適用された振動増幅機構の振動特性の一例を示すグラフである。(A) And (B) is a graph which shows an example of the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism to which the correction filter in 3rd Embodiment of this invention was applied. (A)及び(B)は、本発明の変形例における補正フィルタが適用された振動増幅機構の振動特性の一例を示すグラフである。(A) And (B) is a graph which shows an example of the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism to which the correction filter in the modification of this invention was applied.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る制振装置について説明する。   Hereinafter, a vibration damping device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

先ず、第1実施形態について説明する。   First, the first embodiment will be described.

図1には、第1実施形態に係る制振装置10の振動モデルが示されている。この制振装置10は、いわゆるHMD(ハイブリッド・マス・ダンパ)と同様の原理により振動体Vの振動を低減(制振)するものである。   FIG. 1 shows a vibration model of the vibration damping device 10 according to the first embodiment. The vibration damping device 10 reduces (vibrates) the vibration of the vibrating body V based on the same principle as a so-called HMD (hybrid mass damper).

なお、振動体Vとしては、例えば、地震等の外力によって振動する建物の建材(例えば、床、天井、壁等)や、モータ、ポンプ等の振動源を有する設備機械等が挙げられる。   Examples of the vibrating body V include building materials (for example, floors, ceilings, walls, etc.) that vibrate due to an external force such as an earthquake, and equipment machines having a vibration source such as a motor and a pump.

制振装置10は、振動増幅機構14と、アクチュエータ20と、制御部30と、検出部34とを備えている。振動増幅機構14は、弾性体16と、弾性体16を介して振動体Vに支持される可動マス18とを有し、1自由度1質点の振動系を構成している。   The vibration damping device 10 includes a vibration amplification mechanism 14, an actuator 20, a control unit 30, and a detection unit 34. The vibration amplification mechanism 14 includes an elastic body 16 and a movable mass 18 supported by the vibration body V via the elastic body 16, and forms a vibration system with one degree of freedom and one mass.

弾性体16は、例えば、コイルばね、天然ゴム、合成ゴム、シリコン等の弾性体で構成され、伸縮方向を振動体Vの振動方向(矢印Z方向)にして振動体Vと可動マス18との間に配置されている。この弾性体16によって、振動体Vと可動マス18とが連結されると共に、可動マス18が振動体Vの振動方向に振動可能に支持されている。なお、図1には、弾性体16のバネ定数k及び減衰係数cと、可動マス18の質量mが模式的に示されている。   The elastic body 16 is composed of, for example, an elastic body such as a coil spring, natural rubber, synthetic rubber, or silicon, and the expansion / contraction direction is the vibration direction of the vibration body V (the arrow Z direction). Arranged between. The elastic body 16 couples the vibrating body V and the movable mass 18 and supports the movable mass 18 so as to vibrate in the vibration direction of the vibrating body V. FIG. 1 schematically shows the spring constant k and the damping coefficient c of the elastic body 16 and the mass m of the movable mass 18.

可動マス18には、アクチュエータ20が連結されている。アクチュエータ20は、例えば、リニアモータ、ピエゾアクチュエータ、サーボモータ等で構成されており、可動マス18の上に配置されている。このアクチュエータ20は、可動マス18を振動方向(矢印Z方向)に加振(制御力fを付与)する。なお、アクチュエータ20は、可動マス18を加振する際に反力を得るための反力マス20Aを有している。なお、本実施形態では、可動マス18が最上層の可動マスに相当する。   An actuator 20 is connected to the movable mass 18. The actuator 20 is composed of, for example, a linear motor, a piezo actuator, a servo motor, and the like, and is disposed on the movable mass 18. The actuator 20 vibrates the movable mass 18 in the vibration direction (arrow Z direction) (applies a control force f). The actuator 20 has a reaction mass 20A for obtaining a reaction force when the movable mass 18 is vibrated. In the present embodiment, the movable mass 18 corresponds to the uppermost movable mass.

アクチュエータ20には、制御部30が電気的に接合されており、この制御部30によって可動マス18に付与する制御力fが制御される。制御部30は、例えば、DSP(Digital Signal Processor)等で構成される。   A control unit 30 is electrically joined to the actuator 20, and a control force f applied to the movable mass 18 is controlled by the control unit 30. The control unit 30 is configured by, for example, a DSP (Digital Signal Processor).

図2に示されるように、制御部30は、振動増幅機構14の振動(制振力F)によって振動体Vの振動が打ち消されるようにアクチュエータ20を制御するコントローラ32と、コントローラ32から出力される制御信号を補正する補正フィルタ36とを有している。   As shown in FIG. 2, the control unit 30 outputs a controller 32 that controls the actuator 20 so that the vibration of the vibrating body V is canceled by the vibration (damping force F) of the vibration amplification mechanism 14, and is output from the controller 32. And a correction filter 36 for correcting the control signal.

コントローラ32には、検出部34が電気的に接続されている。検出部34は、例えば、振動体Vに設けられた加速度センサ、速度センサ、変位センサ等であり、振動体Vの加速度、速度、変位等の振動情報を検出してコントローラ32に出力する。   A detection unit 34 is electrically connected to the controller 32. The detection unit 34 is, for example, an acceleration sensor, a speed sensor, a displacement sensor, or the like provided in the vibrating body V, and detects vibration information such as acceleration, speed, and displacement of the vibrating body V and outputs the vibration information to the controller 32.

コントローラ32は、例えば、フィードバック回路を有し、検出部34で検出された振動体Vの振動情報に基づいて、振動増幅機構14(可動マス18)が振動体Vとは逆位相で振動するようにアクチュエータ20をフィードバック制御する制御信号を生成する。この制御信号には、アクチュエータ20の制御量が含まれており、この制御量に応じてアクチュエータ20が制御力fを発生するようになっている。   The controller 32 has a feedback circuit, for example, so that the vibration amplifying mechanism 14 (movable mass 18) vibrates in a phase opposite to that of the vibrating body V based on the vibration information of the vibrating body V detected by the detection unit 34. A control signal for feedback control of the actuator 20 is generated. This control signal includes a control amount of the actuator 20, and the actuator 20 generates a control force f in accordance with this control amount.

なお、ここでいう「逆位相」とは、振動増幅機構14が振動体Vと位相差180度で振動する場合だけでなく、振動増幅機構14が振動体Vと位相差180度付近(概ね逆位相)で振動する場合も含む概念である。また、アクチュエータ20の制御方法としては、例えば、古典的なPID制御や周波数整形フィルタ、あるいはH制御(H-infinity Control)などの現代制御理論等を用いることができる。 The term “reverse phase” here refers not only to the case where the vibration amplification mechanism 14 vibrates with the vibration body V with a phase difference of 180 degrees, but also the vibration amplification mechanism 14 and the vibration body V with a phase difference of about 180 degrees (generally reversed). It is a concept that includes the case of vibration in phase. Further, as a method of controlling the actuator 20, for example, it can be used like the modern control theory, such as the classic PID control and frequency shaping filter or H control, (H-infinity Control).

ここで、図3(A)及び図3(B)には、振動増幅機構14の振動特性の一例が示されている。なお、図3(A)の縦軸は、振動体Vの加振力Fに対する振動増幅機構14の制振力Fの増幅倍率である。 Here, FIGS. 3A and 3B show an example of the vibration characteristics of the vibration amplification mechanism 14. Note that the vertical axis of FIG. 3A represents the amplification factor of the damping force F of the vibration amplifying mechanism 14 with respect to the exciting force F V of the vibrating body V.

図3(A)に示されるように、この例では、共振により振動数10Hz(共振振動数)付近で振動増幅機構14の増幅倍率が大きくなっており、振動増幅機構14の制振力Fが増幅されることが分かる。そのため、一般的なHMDでは、制振対象振動数領域が共振振動数付近に設定される。その一方で、振動体Vの振動には種々の振動数が含まれるため、制振対象振動数領域を広げたいとの要望がある。   As shown in FIG. 3A, in this example, the amplification factor of the vibration amplifying mechanism 14 is increased near the frequency of 10 Hz (resonant frequency) due to resonance, and the damping force F of the vibration amplifying mechanism 14 is It can be seen that it is amplified. For this reason, in a typical HMD, the vibration suppression target frequency region is set near the resonance frequency. On the other hand, since the vibration of the vibrating body V includes various frequencies, there is a demand for expanding the vibration control target frequency region.

ところが、制振対象振動数領域を広げると、振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度未満の振動数領域と、180度以上の振動数領域とが混在することなり、コントローラ32によるアクチュエータ20の制御が複雑化する。具体的には、図3(B)に示されるように、共振振動数(10Hz)では、振動体Vと振動増幅機構14との位相差が略90度になっている。一方、共振振動数よりも僅かに振動数が高くなると、振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度以上になっている。   However, if the vibration target frequency range is expanded, a frequency range where the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplification mechanism 14 is less than 180 degrees and a frequency range where the phase difference is 180 degrees or more are mixed, and the controller 32. Therefore, the control of the actuator 20 is complicated. Specifically, as shown in FIG. 3B, at the resonance frequency (10 Hz), the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14 is approximately 90 degrees. On the other hand, when the frequency is slightly higher than the resonance frequency, the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14 is 180 degrees or more.

このように振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度以上になると、振動増幅機構14(可動マス18)が振動体Vとは逆位相で振動する。この場合、位相差が180度未満のときと同じように、振動増幅機構14(可動マス18)が振動体Vとは逆位相で振動するように、コントローラ32でアクチュエータ20を制御すると、振動体Vの振動が大きくなる恐れがある。したがって、制振対象振動数領域を広げた場合には、振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度以上の場合を考慮してアクチュエータ20を制御する必要があるため、コントローラ32の設計が複雑化する。   As described above, when the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14 is 180 degrees or more, the vibration amplifying mechanism 14 (movable mass 18) vibrates in a phase opposite to that of the vibrating body V. In this case, when the actuator 20 is controlled by the controller 32 so that the vibration amplifying mechanism 14 (movable mass 18) vibrates in a phase opposite to that of the vibrating body V as in the case where the phase difference is less than 180 degrees, the vibrating body The vibration of V may be increased. Therefore, when the vibration control target frequency region is expanded, it is necessary to control the actuator 20 in consideration of the case where the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplification mechanism 14 is 180 degrees or more. The design becomes complicated.

この対策として本実施形態では、コントローラ32から出力された制御信号を下記式(1)の補正フィルタ36によって補正する。

ただし、
m :可動マスの質量
s :複素円振動数(=虚数i×振動体の円振動数ω)
c :弾性体の減衰係数
k :弾性体の剛性
:制振対象振動数の上限値
である。
As a countermeasure, in the present embodiment, the control signal output from the controller 32 is corrected by the correction filter 36 of the following equation (1).

However,
m: mass of movable mass s: complex circular frequency (= imaginary number i × circular frequency ω of vibrating body)
c: damping coefficient of the elastic member k: stiffness of the elastic body f H: is the upper limit value of the damping target frequency.

この補正フィルタ36は、例えば、コントローラ32から出力された制御信号のうち、少なくとも振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度以上の制御信号(制御量u)を180度未満の制御信号(制御量u)に補正する。具体的には、補正フィルタ36は、図3(B)に二点鎖線で示されるように、振動体Vと振動増幅機構14との位相差がなくなるように、振動体Vに対する振動増幅機構14の位相遅れを補正する。 For example, the correction filter 36 controls a control signal (control amount u) in which a phase difference between at least the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14 is 180 degrees or less among control signals output from the controller 32. The signal (control amount u 1 ) is corrected. Specifically, the correction filter 36 has a vibration amplifying mechanism 14 for the vibrating body V so that the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14 is eliminated, as indicated by a two-dot chain line in FIG. Correct the phase delay.

なお、補正フィルタ36を適用した場合の振動増幅機構14の見かけ上の増幅倍率は、図3(A)の二点鎖線のようになる。また、図3(A)及び図3(B)では、補正フィルタ36の特性が破線で示されている。さらに、図3(A)及び図3(B)では、振動増幅機構14の固有振動数が10Hz、減衰係数cが5%、制振対象振動数の上限値fが100Hzに設定されている。 Note that the apparent amplification magnification of the vibration amplification mechanism 14 when the correction filter 36 is applied is as shown by a two-dot chain line in FIG. 3A and 3B, the characteristics of the correction filter 36 are indicated by broken lines. Further, in FIGS. 3A and 3B, the natural frequency of the vibration amplification mechanism 14 is set to 10 Hz, the damping coefficient c is set to 5%, and the upper limit value f H of the vibration control target frequency is set to 100 Hz. .

ここで、補正フィルタ36について補足すると、本実施形態における振動増幅機構14の振動特性は、下記式(2)によって表される。この場合、振動体Vと振動増幅機構14との位相差を補正する補正フィルタとしては、式(2)の逆数(逆フィルタ)である下記式(3)が理想的であるが、この式(3)は安定しない。そこで、本実施形態では、式(3)の分母に「s」の項を追加することにより、補正フィルタ36(式(1))を安定化させている。 Here, supplementing the correction filter 36, the vibration characteristic of the vibration amplifying mechanism 14 in the present embodiment is expressed by the following equation (2). In this case, as a correction filter for correcting the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14, the following equation (3) which is the reciprocal (inverse filter) of equation (2) is ideal. 3) is not stable. Therefore, in the present embodiment, the correction filter 36 (formula (1)) is stabilized by adding the term “s 2 ” to the denominator of formula (3).

次に、第1実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of the first embodiment will be described.

本実施形態に係る制振装置10によれば、コントローラ32は、検出部34で検出された振動体Vの振動情報に基づいて、振動増幅機構14の制振力Fによって振動体Vの加振力Fが打ち消されるようにアクチュエータ20を制御する制御信号を生成する。より具体的には、コントローラ32は、検出部34で検出された振動体Vの振動情報に基づいて、振動増幅機構14が振動体Vとは逆位相で振動するようにアクチュエータ20を制御する制御信号を生成する。 According to the vibration damping device 10 according to the present embodiment, the controller 32 vibrates the vibrating body V by the damping force F of the vibration amplification mechanism 14 based on the vibration information of the vibrating body V detected by the detection unit 34. generating a control signal for controlling the actuator 20 such that a force F V is canceled. More specifically, the controller 32 controls the actuator 20 so that the vibration amplification mechanism 14 vibrates in a phase opposite to that of the vibration body V based on the vibration information of the vibration body V detected by the detection unit 34. Generate a signal.

ここで、前述したように制振対象振動数領域を広げると、振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度未満の振動数領域と、180度以上の振動数領域とが混在することなり、コントローラ32によるアクチュエータ20の制御が複雑化する。   Here, as described above, when the vibration target frequency range is expanded, a frequency range where the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplification mechanism 14 is less than 180 degrees and a frequency range where the phase difference is 180 degrees or more are mixed. The control of the actuator 20 by the controller 32 is complicated.

これに対して本実施形態では、コントローラ32が出力する制御信号のうち、少なくとも振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度以上の制御信号(制御量u)は、補正フィルタ36(式(1))によって180度未満の制御信号(制御量u)に補正されてアクチュエータ20へ出力される。 In contrast, in the present embodiment, among the control signals output from the controller 32, a control signal (control amount u) having a phase difference of at least 180 degrees between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14 is the correction filter 36 ( The control signal is corrected to a control signal (control amount u 1 ) of less than 180 degrees according to equation (1)) and output to the actuator 20.

そのため、振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度以上の場合を考慮せずに、アクチュエータ20を制御することができる。したがって、制振対象振動数領域を広げつつ、コントローラ32の設計を単純化することができる。   Therefore, the actuator 20 can be controlled without considering the case where the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplification mechanism 14 is 180 degrees or more. Therefore, the design of the controller 32 can be simplified while expanding the vibration control target frequency region.

次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同じ構成ものには同符号を付して説明を省略する。   Next, a second embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.

図4には、第2実施形態に係る制振装置40の振動モデルが示されている。この制振装置40は、第1実施形態に係る制振装置10と異なり、アクチュエータ20が振動体Vと可動マス18との間に設置されており、これらの振動体Vと可動マス18とを連結している。なお、本実施形態に係るアクチュエータ20は、反力マス20Aを有していない。   FIG. 4 shows a vibration model of the vibration damping device 40 according to the second embodiment. In the vibration damping device 40, unlike the vibration damping device 10 according to the first embodiment, the actuator 20 is installed between the vibrating body V and the movable mass 18, and the vibrating body V and the movable mass 18 are connected to each other. It is connected. Note that the actuator 20 according to the present embodiment does not have the reaction mass 20A.

この制振装置40では、コントローラ32から出力された制御信号を下記式(2)で表される補正フィルタ36によって補正する。

ただし、
m :可動マスの質量
s :複素円振動数(=虚数i×振動体の円振動数ω)
c :弾性体の減衰係数
k :弾性体の剛性
:制振対象振動数の下限値
h :下限値fでの増幅を調整するパラメータ
である。
In the vibration damping device 40, the control signal output from the controller 32 is corrected by the correction filter 36 represented by the following equation (2).

However,
m: mass of movable mass s: complex circular frequency (= imaginary number i × circular frequency ω of vibrating body)
c: Damping coefficient k of elastic body k: Stiffness f L of elastic body: Lower limit value h of vibration control target frequency h: Parameter for adjusting amplification at lower limit value f L.

補正フィルタ36は、第1実施形態と同様に、コントローラ32から出力された制御信号のうち、少なくとも振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度以上の制御信号(制御量u)を180度未満の制御信号(制御量u)に補正する。 Similarly to the first embodiment, the correction filter 36 outputs a control signal (control amount u) having a phase difference of at least 180 degrees between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14 among the control signals output from the controller 32. Correction is made to a control signal (control amount u 1 ) of less than 180 degrees.

具体的には、補正フィルタ36は、図5(B)に二点鎖線で示されるように、低振動数領域において、振動体Vと振動増幅機構14との位相差がなくなるように振動体Vに対する振動増幅機構14の位相遅れを補正する。   Specifically, the correction filter 36 has a vibrating body V so that the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14 is eliminated in the low frequency region as indicated by a two-dot chain line in FIG. The phase delay of the vibration amplifying mechanism 14 with respect to is corrected.

なお、補正フィルタ36を適用した場合の振動増幅機構14の見かけ上の増幅倍率は、図5(A)の二点鎖線のようになる。また、図5(A)及び図5(B)では、振動増幅機構14の固有振動数が10Hz、減衰係数cが5%、制振対象振動数の下限値fが1Hz、パラメータhが0.2に設定されている。なお、パラメータhを大きくすると、図5(A)において振動数10Hz付近での増幅倍率が大きくなり、パラメータhを小さくすると、振動数10Hz付近での増幅倍率が小さくなる。 The apparent amplification magnification of the vibration amplifying mechanism 14 when the correction filter 36 is applied is as shown by a two-dot chain line in FIG. 5A and 5B, the natural frequency of the vibration amplification mechanism 14 is 10 Hz, the damping coefficient c is 5%, the lower limit value f L of the vibration control target frequency is 1 Hz, and the parameter h is 0. .2 is set. Incidentally, increasing the parameter h, FIG. 5 (A) amplification factor in the vicinity vibration number 10 0 Hz increases in, reducing the parameter h, the amplification factor in the vicinity vibration number 10 0 Hz decreases.

ここで、補正フィルタ36について補足すると、本実施形態における振動増幅機構14の振動特性は、下記式(5)によって表される。この場合、振動体Vと振動増幅機構14との位相差を補正する補正フィルタとしては、式(5)の逆数(逆フィルタ)である下記式(6)が理想的であるが、この式(6)は安定しない。そこで、本実施形態では、式(6)の分母に「s」及び「s」の項を追加することにより、補正フィルタ36(式(4))を安定化させている。
Here, supplementing the correction filter 36, the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism 14 in the present embodiment is represented by the following equation (5). In this case, as a correction filter for correcting the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 14, the following equation (6) which is the reciprocal (inverse filter) of equation (5) is ideal. 6) is not stable. Therefore, in the present embodiment, the correction filter 36 (equation (4)) is stabilized by adding the terms “s 1 ” and “s 0 ” to the denominator of equation (6).

次に、第2実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of the second embodiment will be described.

本実施形態に係る制振装置40によれば、コントローラ32は、検出部34で検出された振動体Vの振動情報に基づいて、振動増幅機構14の制振力Fによって振動体Vの加振力Fが打ち消されるようにアクチュエータ20を制御する制御信号を生成する。より具体的には、コントローラ32は、検出部34で検出された振動体Vの振動情報に基づいて、振動増幅機構14が振動体Vとは逆位相で振動するようにアクチュエータ20を制御する制御信号を生成する。 According to the vibration damping device 40 according to the present embodiment, the controller 32 vibrates the vibrating body V by the damping force F of the vibration amplification mechanism 14 based on the vibration information of the vibrating body V detected by the detection unit 34. generating a control signal for controlling the actuator 20 such that a force F V is canceled. More specifically, the controller 32 controls the actuator 20 so that the vibration amplification mechanism 14 vibrates in a phase opposite to that of the vibration body V based on the vibration information of the vibration body V detected by the detection unit 34. Generate a signal.

この制御信号のうち、少なくとも振動体Vと振動増幅機構14との位相差が180度以上の制御信号(制御量u)は、補正フィルタ36(式(4))により180度未満の制御信号(制御量u)に補正されてアクチュエータ20へ出力される。したがって、上記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。 Among these control signals, at least a control signal (control amount u) having a phase difference of 180 degrees or more between the vibrating body V and the vibration amplification mechanism 14 is controlled by a correction filter 36 (Equation (4)). It is corrected to the control amount u 1 ) and output to the actuator 20. Therefore, the same effect as the first embodiment can be obtained.

次に、第3実施形態について説明する。なお、第1,第2実施形態と同じ構成ものには同符号を付して説明を省略する。   Next, a third embodiment will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st, 2nd embodiment, and description is abbreviate | omitted.

図6(A)〜図6(C)には、第3実施形態に係る制振装置50A,50B,50Cの振動モデルが示されている。各制振装置50A,50B,50Cは、2自由度2質点の振動系を構成する振動増幅機構52A,52B,52Cをそれぞれ備えている。各振動増幅機構52A,52B,52Cは、2つの第1振動増幅機構14A及び第2振動増幅機構14Bを積層して形成されている。なお、振動増幅機構52A,52B,52Cでは、アクチュエータ20の位置がそれぞれ異なっている。   6A to 6C show vibration models of the vibration damping devices 50A, 50B, and 50C according to the third embodiment. Each of the vibration control devices 50A, 50B, and 50C includes vibration amplification mechanisms 52A, 52B, and 52C that constitute a vibration system having two mass degrees of freedom and two masses, respectively. Each vibration amplification mechanism 52A, 52B, 52C is formed by laminating two first vibration amplification mechanisms 14A and second vibration amplification mechanisms 14B. In the vibration amplifying mechanisms 52A, 52B, and 52C, the position of the actuator 20 is different.

具体的には、第1振動増幅機構14Aは、第1弾性体16Aと、第1弾性体16Aを介して振動体Vに支持された第1可動マス18Aとを有している。また、第2振動増幅機構14Bは、第2弾性体16Bと、第2弾性体16Bを介して第1可動マス18Aに支持された第2可動マス18Bとを有している。隣接する第1可動マス18A及び第2可動マス18Bは、第2弾性体16Bを介して直列に連結されており、振動方向(矢印Z方向)にそれぞれ振動可能になっている。   Specifically, the first vibration amplification mechanism 14A includes a first elastic body 16A and a first movable mass 18A supported by the vibration body V via the first elastic body 16A. The second vibration amplification mechanism 14B includes a second elastic body 16B and a second movable mass 18B supported by the first movable mass 18A via the second elastic body 16B. The adjacent first movable mass 18A and second movable mass 18B are connected in series via the second elastic body 16B, and can vibrate in the vibration direction (arrow Z direction).

また、図6(A)に示される制振装置50Aでは、アクチュエータ20が第2可動マス18Bの上に配置されており、最上層の第2可動マス18Bにのみ連結されている。また、図6(B)に示される制振装置50Bでは、アクチュエータ20が第1可動マス18Aと第2可動マス18Bとの間に配置されており、隣接する第1可動マス18Aと第2可動マス18Bとに連結されている。さらに、図6(C)に示される制振装置50Cでは、アクチュエータ20が振動体Vと第1可動マス18Aとの間に配置されており、振動体Vと第1可動マス18Aとに連結されている。   Further, in the vibration damping device 50A shown in FIG. 6A, the actuator 20 is disposed on the second movable mass 18B, and is connected only to the uppermost second movable mass 18B. In the vibration damping device 50B shown in FIG. 6B, the actuator 20 is disposed between the first movable mass 18A and the second movable mass 18B, and the adjacent first movable mass 18A and the second movable mass 18B. It is connected to the mass 18B. Further, in the vibration damping device 50C shown in FIG. 6C, the actuator 20 is disposed between the vibrating body V and the first movable mass 18A, and is connected to the vibrating body V and the first movable mass 18A. ing.

なお、図6(A)〜図6(C)には、第1弾性体16A及び第2弾性体16Bのバネ定数k,k及び減衰係数c1,と、第1可動マス18A及び第2可動マス18Bの質量m,mがそれぞれ模式的に示されている。 6A to 6C show the spring constants k 1 and k 2 and the damping coefficients c 1 and c 2 of the first elastic body 16A and the second elastic body 16B, and the first movable mass 18A. The masses m 1 and m 2 of the second movable mass 18B are schematically shown.

ここで、多自由度多質点の振動系の振動増幅機構の振動特性について説明する。図7(A)及び図7(B)には、1自由度1質点(1自由度系)、2自由度2質点(2自由度系)、及び3自由度3質点(3自由度系)の振動増幅機構の振動特性がそれぞれ示されている。   Here, the vibration characteristics of the vibration amplification mechanism of the multi-degree-of-freedom multi-mass point vibration system will be described. 7 (A) and 7 (B), one degree of freedom, one mass point (one degree of freedom system), two degrees of freedom, two mass points (two degree of freedom system), and three degrees of freedom, three mass points (three degree of freedom system). The vibration characteristics of the vibration amplification mechanism are shown.

図7(A)に示されるように、2自由度系及び3自由度系の振動増幅機構では、共振振動数(1次固有振動数、2次固有振動数など)の増加に伴って、振動増幅機構の振動が増幅される振動増幅領域が拡大するため、制振対象振動数領域を拡大し易くなる。   As shown in FIG. 7A, in the two-degree-of-freedom system and the three-degree-of-freedom system vibration amplification mechanism, vibration increases as the resonance frequency (primary natural frequency, secondary natural frequency, etc.) increases. Since the vibration amplification region where the vibration of the amplification mechanism is amplified is expanded, it is easy to expand the vibration suppression target frequency region.

その一方で、図7(B)に示されるように、2自由度2質点の振動増幅機構では、振動体と振動増幅機構との位相差が略180度となり、3自由度3質点の振動増幅機構では、振動体と振動増幅機構との位相差が略270度となる。つまり、多自由度多質点の振動増幅機構では、振動増幅領域を拡大することができる一方で、コントローラによるアクチュエータの制御がより複雑化する。   On the other hand, as shown in FIG. 7B, in the two-degree-of-freedom two-mass-point vibration amplification mechanism, the phase difference between the vibrating body and the vibration amplification mechanism is approximately 180 degrees, and the three-degree-of-freedom three-mass point vibration amplification In the mechanism, the phase difference between the vibrating body and the vibration amplification mechanism is approximately 270 degrees. That is, in the multi-degree-of-freedom multi-mass point vibration amplification mechanism, the vibration amplification region can be expanded, but the control of the actuator by the controller becomes more complicated.

また、振動体と多自由度多質点の振動増幅機構との位相差を補正する補正フィルタとしては、振動増幅機構の振動特性式の逆数(逆フィルタ)が理想的であるが、この逆フィルタは上記第1,第2実施形態と同様に安定しない。   In addition, as a correction filter for correcting the phase difference between the vibrating body and the vibration amplification mechanism of a multi-degree-of-freedom multi-mass point, the reciprocal (inverse filter) of the vibration characteristic equation of the vibration amplification mechanism is ideal, but this inverse filter is As in the first and second embodiments, it is not stable.

そこで、本実施形態では、2自由度2質点の各振動増幅機構52A,52B,52Cの補正フィルタ36を、安定である上記第1,第2実施形態に係る式(1)と式(2)との組み合わせにより形成している。以下、図6(A)〜図6(C)に示される制振装置50A,50B,50Cの補正フィルタ36について具体的に説明する。   Therefore, in the present embodiment, the correction filters 36 of the vibration amplifying mechanisms 52A, 52B, and 52C having two degrees of freedom and two mass points are represented by the equations (1) and (2) according to the first and second embodiments that are stable. It is formed by the combination. Hereinafter, the correction filter 36 of the vibration damping devices 50A, 50B, and 50C shown in FIGS. 6A to 6C will be described in detail.

先ず、図6(A)に示される制振装置50Aの補正フィルタ36について説明する。制振装置50Aでは、第1振動増幅機構14Aから第2振動増幅機構14Bを見ると、第2振動増幅機構14Bは第1振動増幅機構14Aを加振するアクチュエータと捉えることができる。したがって、振動体Vと第1振動増幅機構14Aとの位相差を補正する補正フィルタは、上記第1実施形態の式(1)における変数k,c,mに第1振動増幅機構14Aの諸元[k,c,m]を代入して得られる。以下、この補正フィルタを式(1)[k,c,m]と表す。 First, the correction filter 36 of the vibration damping device 50A shown in FIG. In the vibration damping device 50A, when viewing the second vibration amplification mechanism 14B from the first vibration amplification mechanism 14A, the second vibration amplification mechanism 14B can be regarded as an actuator that vibrates the first vibration amplification mechanism 14A. Therefore, the correction filter that corrects the phase difference between the vibrating body V and the first vibration amplifying mechanism 14A has specifications of the first vibration amplifying mechanism 14A as variables k, c, and m in the equation (1) of the first embodiment. It is obtained by substituting [k 1 , c 1 , m 1 ]. Hereinafter, this correction filter is represented by Expression (1) [k 1 , c 1 , m 1 ].

これと同様に、第1振動増幅機構14Aと第2振動増幅機構14Bとの位相差を補正する補正フィルタは、上記第1実施形態の式(1)におけるk,c,mに第2振動増幅機構14Bの諸元[k,c,m]を代入して得られる。以下、補正フィルタを式(1)[k,c,m]と表す。 Similarly, the correction filter that corrects the phase difference between the first vibration amplification mechanism 14A and the second vibration amplification mechanism 14B uses the second vibration amplification for k, c, and m in the expression (1) of the first embodiment. It is obtained by substituting the specifications [k 2 , c 2 , m 2 ] of the mechanism 14B. Hereinafter, the correction filter is represented by Expression (1) [k 2 , c 2 , m 2 ].

そして、振動増幅機構52A全体の補正フィルタ36は、式(1)[k,c,m]と式(1)[k,c,m]との積で得られる(式(1)[k,c,m]×式(1)[k,c,m])。この補正フィルタ36は、図8(B)に二点鎖線で示されるように、振動体Vと振動増幅機構52Aとの位相差がなくなるように、振動体Vに対する振動増幅機構52Aの位相遅れを補正する。 Then, the correction filter 36 of the vibration amplifying mechanism 52A as a whole is obtained by the product of the formula (1) [k 1 , c 1 , m 1 ] and the formula (1) [k 2 , c 2 , m 2 ] (formula (1) [k 1 , c 1 , m 1 ] × Equation (1) [k 2 , c 2 , m 2 ]). As indicated by a two-dot chain line in FIG. 8B, the correction filter 36 reduces the phase delay of the vibration amplification mechanism 52A with respect to the vibration body V so that the phase difference between the vibration body V and the vibration amplification mechanism 52A disappears. to correct.

なお、補正フィルタ36を適用した場合の振動増幅機構52Aの見かけ上の増幅倍率は、図8(A)の二点鎖線のようになる。また、図8(A)及び図8(B)では、第1振動増幅機構14A及び第2振動増幅機構14Bの固有振動数が10Hz、減衰係数c,cが5%、制振対象振動数の上限値fが100Hzにそれぞれ設定されている。 It should be noted that the apparent amplification magnification of the vibration amplification mechanism 52A when the correction filter 36 is applied is as shown by a two-dot chain line in FIG. In FIGS. 8A and 8B, the natural frequency of the first vibration amplifying mechanism 14A and the second vibration amplifying mechanism 14B is 10 Hz, the damping coefficients c 1 and c 2 are 5%, and the vibrations to be controlled. the number of the upper limit value f H is set to the 100 Hz.

次に、図6(B)に示される制振装置50Bについて説明する。この制振装置50Bでは、第1振動増幅機構14Aから第2振動増幅機構14Bを見ると、第2振動増幅機構14Bは第1振動増幅機構14Aを加振するアクチュエータと捉えることができる。したがって、振動体Vと第1振動増幅機構14Aとの位相差を補正する補正フィルタは、式(1)[k,c,m]で得られる。 Next, the vibration damping device 50B shown in FIG. 6B will be described. In the vibration damping device 50B, when viewing the second vibration amplification mechanism 14B from the first vibration amplification mechanism 14A, the second vibration amplification mechanism 14B can be regarded as an actuator that vibrates the first vibration amplification mechanism 14A. Therefore, a correction filter that corrects the phase difference between the vibrating body V and the first vibration amplification mechanism 14A is obtained by Expression (1) [k 1 , c 1 , m 1 ].

一方、第2振動増幅機構14Bから第1振動増幅機構14Aを見ると、第1振動増幅機構14Aはアクチュエータ20によって連結された振動体と捉えることができる。したがって、第1振動増幅機構14Aと第2振動増幅機構14Bの位相差を補正する補正フィルタは、上記第2実施形態の式(2)におけるk,c,mに第2振動増幅機構14Bの諸元[k,c,m]を代入して得られる。以下、補正フィルタを式(2)[k,c,m]と表す。 On the other hand, when the first vibration amplification mechanism 14A is viewed from the second vibration amplification mechanism 14B, the first vibration amplification mechanism 14A can be regarded as a vibration body connected by the actuator 20. Therefore, the correction filter for correcting the phase difference between the first vibration amplifying mechanism 14A and the second vibration amplifying mechanism 14B has various characteristics of the second vibration amplifying mechanism 14B in k, c, m in the expression (2) of the second embodiment. It is obtained by substituting the element [k 2 , c 2 , m 2 ]. Hereinafter, the correction filter is represented by Expression (2) [k 2 , c 2 , m 2 ].

そして、振動増幅機構52B全体の補正フィルタ36は、式(1)[k,c,m]と式(2)[k,c,m]との積で得られる(式(1)[k,c,m]×式(2)[k,c,m])。この補正フィルタ36は、図9(B)に二点鎖線で示されるように、振動体Vと振動増幅機構52Bとの位相差がなくなるように、振動体Vに対する振動増幅機構52Bの位相遅れを補正する。 The correction filter 36 of the entire vibration amplification mechanism 52B is obtained by the product of the equation (1) [k 1 , c 1 , m 1 ] and the equation (2) [k 2 , c 2 , m 2 ] (formula (1) [k 1 , c 1 , m 1 ] × Equation (2) [k 2 , c 2 , m 2 ]). As indicated by a two-dot chain line in FIG. 9B, the correction filter 36 reduces the phase delay of the vibration amplifying mechanism 52B with respect to the vibrating body V so that the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 52B is eliminated. to correct.

なお、補正フィルタ36を適用した場合の振動増幅機構52Bの見かけ上の増幅倍率は、図9(A)の二点鎖線のようになる。また、図9(A)及び図9(B)では、第1振動増幅機構14A及び第2振動増幅機構14Bの固有振動数が10Hz、減衰係数c,cが5%、制振対象振動数の上限値fが100Hz、制振対象振動数の下限値fが1Hz、パラメータhが0.2にそれぞれ設定されている。 It should be noted that the apparent amplification magnification of the vibration amplification mechanism 52B when the correction filter 36 is applied is as shown by a two-dot chain line in FIG. 9A and 9B, the natural frequency of the first vibration amplifying mechanism 14A and the second vibration amplifying mechanism 14B is 10 Hz, the damping coefficients c 1 and c 2 are 5%, and the vibration to be controlled. the number of the upper limit value f H is 100 Hz, the lower limit f L of the damping target frequency is 1 Hz, the parameter h is set to the 0.2.

次に、図6(C)に示される制振装置50Cについて説明する。この制振装置50Cでは、一般に、第1可動マス18Aよりも第2可動マス18Bの重量が大きくなる。そこで、本実施形態では、振動増幅機構52Cを第2弾性体16B及び第2可動マス18Bで形成された1自由度1質点の振動増幅機構と見なした。そうすると、振動体Vと振動増幅機構52Cとの位相差を補正する補正フィルタ36は、式(2)[k,c,m]で得られる。 Next, the vibration damping device 50C shown in FIG. 6C will be described. In the vibration damping device 50C, generally, the weight of the second movable mass 18B is larger than that of the first movable mass 18A. Therefore, in this embodiment, the vibration amplification mechanism 52C is regarded as a one-degree-of-freedom one-mass-point vibration amplification mechanism formed by the second elastic body 16B and the second movable mass 18B. Then, the correction filter 36 that corrects the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplification mechanism 52C is obtained by Expression (2) [k 2 , c 2 , m 2 ].

この補正フィルタ36は、図10(B)に二点鎖線で示されるように、振動体Vと振動増幅機構52Cとの位相差がなくなるように、振動体Vに対する振動増幅機構52Cの位相遅れを補正する。   The correction filter 36 reduces the phase delay of the vibration amplifying mechanism 52C with respect to the vibrating body V so that the phase difference between the vibrating body V and the vibration amplifying mechanism 52C disappears, as indicated by a two-dot chain line in FIG. to correct.

なお、補正フィルタ36を適用した場合の振動増幅機構52Cの見かけ上の増幅倍率は、図10(A)の二点鎖線のようになる。また、図10(A)及び図10(B)では、第1振動増幅機構14A及び第2振動増幅機構14Bの固有振動数が10Hz、減衰係数c,cが5%、制振対象振動数の下限値fが1Hz、パラメータhが0.2にそれぞれ設定されている。 Note that the apparent amplification magnification of the vibration amplifying mechanism 52C when the correction filter 36 is applied is as shown by a two-dot chain line in FIG. In FIGS. 10A and 10B, the natural frequency of the first vibration amplifying mechanism 14A and the second vibration amplifying mechanism 14B is 10 Hz, the damping coefficients c 1 and c 2 are 5%, and the vibration to be controlled. The numerical lower limit value f L is set to 1 Hz, and the parameter h is set to 0.2.

次に、第3実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of the third embodiment will be described.

本実施形態では、2自由度2質点の振動増幅機構52A,52B,52Cと振動体Vとの位相差を補正する補正フィルタ36を、安定である上記第1,第2実施形態に係る式(1)と式(2)との組み合わせにより形成する。これにより、上記第1,第2実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the correction filter 36 that corrects the phase difference between the two-degree-of-freedom two-mass point vibration amplification mechanisms 52A, 52B, and 52C and the vibrating body V is represented by the equations (1) and (2) that are stable. It is formed by a combination of 1) and formula (2). Thereby, the effect similar to the said 1st, 2nd embodiment can be acquired.

なお、本実施形態では、図8(B)、図9(B)、及び図10(B)に示されるように、2自由度2質点の振動増幅機構52A,52B,52Cと振動体Vとの位相差が可能な限りなくなるように、すなわち、振動増幅機構52A,52B,52Cの振動特性がフラットになるように、補正フィルタ36を形成したが、これに限らない。   In this embodiment, as shown in FIG. 8B, FIG. 9B, and FIG. 10B, the two-degree-of-freedom two-mass-point vibration amplification mechanisms 52A, 52B, 52C, and the vibrating body V Although the correction filter 36 is formed so that the phase difference between the vibration amplification mechanisms 52A, 52B, and 52C becomes flat as much as possible, that is, the vibration characteristics of the vibration amplification mechanisms 52A, 52B, and 52C become flat.

例えば、従来の1自由1質点の振動増幅機構では、共振振動数で振動体と振動増幅機構との間に所定の位相差が生じるが、従来のコントローラはこのような位相差を考慮して設計されている。したがって、例えば、2自由度2質点の振動増幅機構52A,52B,52Cの振動特性を、従来からある1自由度1質系の振動増幅機構の振動特性に補正することにより、従来のコントローラでも前述した制振装置50A,50B,50Cを制御可能になる。   For example, in a conventional one-free one-mass vibration amplifying mechanism, a predetermined phase difference occurs between the vibrating body and the vibration amplifying mechanism at the resonance frequency, but a conventional controller is designed in consideration of such a phase difference. Has been. Therefore, for example, by correcting the vibration characteristics of the two-degree-of-freedom two-mass-point vibration amplification mechanisms 52A, 52B, and 52C to the vibration characteristics of the conventional one-degree-of-freedom one-material vibration amplification mechanism, the conventional controller also described above. It becomes possible to control the vibration damping devices 50A, 50B, and 50C.

具体的には、図11(A)及び図11(B)に示されるように、制振装置50Bの振動増幅機構52Bに対して式(1)[k,c,m]で表される補正フィルタ36を適用すると、振動増幅機構52Bの振動特性が1自由度1質点の振動増幅機構と同等の振動特性に補正される。これにより、従来のコントローラで制振装置50Bのアクチュエータ20を制御可能になる。したがって、コントローラの設計が容易となる。 Specifically, as shown in FIGS. 11A and 11B, the vibration amplifying mechanism 52B of the vibration damping device 50B is expressed by the equation (1) [k 1 , c 1 , m 1 ]. When the correction filter 36 is applied, the vibration characteristic of the vibration amplification mechanism 52B is corrected to the vibration characteristic equivalent to that of the one-degree-of-freedom one-mass-point vibration amplification mechanism. Thereby, the actuator 20 of the vibration damping device 50B can be controlled by the conventional controller. Therefore, the controller can be easily designed.

なお、本実施形態では、2自由度2質点の振動増幅機構52A,52B,52Cを例に説明したが、本実施形態は、多自由度多質点(3自由度以上3質点以上)の振動増幅機構にも適宜適用可能である。   In this embodiment, the two-degree-of-freedom two-mass point vibration amplification mechanism 52A, 52B, 52C has been described as an example. Applicable to the mechanism as appropriate.

次に、上記第1〜第3実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、第1実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は第2,第3実施形態にも適宜適用可能である。   Next, modified examples of the first to third embodiments will be described. In the following, various modified examples will be described by taking the first embodiment as an example, but these modified examples are also applicable to the second and third embodiments as appropriate.

上記第1実施形態では、振動体Vの上に制振装置10を設置した例を示したが、これに限らない。制振装置10は、例えば、床スラブ等の振動体の下面から吊り下げた状態で設置しても良い。   Although the example which installed the damping device 10 on the vibrating body V was shown in the said 1st Embodiment, it is not restricted to this. The damping device 10 may be installed in a state of being suspended from the lower surface of a vibrating body such as a floor slab, for example.

また、上記第1実施形態では、上下方向(矢印Z方向)に振動する振動体Vに制振装置10を適用した例を示したが、これに限らない。制振装置10は、例えば、水平方向に振動する振動体Vにも適用可能である。   Moreover, in the said 1st Embodiment, although the example which applied the damping device 10 to the vibrating body V which vibrates in an up-down direction (arrow Z direction) was shown, it does not restrict to this. The damping device 10 is applicable to the vibrating body V that vibrates in the horizontal direction, for example.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although one embodiment of the present invention was described, the present invention is not limited to such an embodiment, and one embodiment and various modifications may be used in combination as appropriate, and the gist of the present invention will be described. Of course, various embodiments can be implemented without departing from the scope.

10 制振装置
14 振動増幅機構
14A 第1振動増幅機構
14B 第2振動増幅機構
16 弾性体
16A 第1弾性体
16B 第2弾性体
18 可動マス
18A 第1可動マス
18B 第2可動マス
20 アクチュエータ
32 コントローラ
34 検出部
36 補正フィルタ
40 制振装置
50A 制振装置
50B 制振装置
50C 制振装置
52 振動増幅機構
V 振動体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Damping apparatus 14 Vibration amplification mechanism 14A First vibration amplification mechanism 14B Second vibration amplification mechanism 16 Elastic body 16A First elastic body 16B Second elastic body 18 Movable mass 18A First movable mass 18B Second movable mass 20 Actuator 32 Controller 34 detector 36 correction filter 40 damping device 50A damping device 50B damping device 50C damping device 52 vibration amplifying mechanism V vibrating body

Claims (2)

弾性体と、前記弾性体を介して振動体に支持される可動マスと、を有する振動増幅機構と、
前記可動マスを加振するアクチュエータと、
前記振動体の振動を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記振動体の振動情報に基づいて、前記アクチュエータを制御する制御信号を出力するコントローラと、
前記コントローラから出力される制御信号のうち、少なくとも前記振動体と前記振動増幅機構との位相差が180度以上の制御信号を180度未満の制御信号に補正する補正フィルタと、
を備える制振装置。
A vibration amplifying mechanism having an elastic body and a movable mass supported by the vibrating body via the elastic body;
An actuator for exciting the movable mass;
A detection unit for detecting vibration of the vibrating body;
A controller that outputs a control signal for controlling the actuator based on vibration information of the vibrating body detected by the detection unit;
Among the control signals output from the controller, a correction filter that corrects at least a control signal having a phase difference of 180 degrees or more between the vibrating body and the vibration amplification mechanism to a control signal of less than 180 degrees;
A vibration damping device comprising:
前記振動増幅機構は、複数積層され、
前記アクチュエータは、前記振動体と前記可動マス、隣接する前記可動マス、または最上層の前記可動マスに連結される、
請求項1に記載の制振装置。
A plurality of the vibration amplification mechanisms are stacked,
The actuator is coupled to the vibrating body and the movable mass, the adjacent movable mass, or the uppermost movable mass.
The vibration damping device according to claim 1.
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WO2011033763A1 (en) * 2009-09-17 2011-03-24 三菱電機株式会社 Damping device and disk drive equipped with damping device

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