JP3040303B2 - 構造物の振動制御システム - Google Patents

構造物の振動制御システム

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JP3040303B2
JP3040303B2 JP6055629A JP5562994A JP3040303B2 JP 3040303 B2 JP3040303 B2 JP 3040303B2 JP 6055629 A JP6055629 A JP 6055629A JP 5562994 A JP5562994 A JP 5562994A JP 3040303 B2 JP3040303 B2 JP 3040303B2
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JP
Japan
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vibration
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additional mass
actuator
sensor
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剛生 有壁
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、橋梁,高層ビル等の構
造物の振動制御システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】橋梁,高層ビル等に風,地震によって発
生する振動を抑制する装置として、質量付加型の制振装
置(AMD,ATMD等)(図1参照)が用いられてい
る。これらの能動型制振装置のコントロ−ラには、図2
に示すようにDVFB(Direct Velocity Feedback)や
図3に示すように最適レギュレ−タ等の線形コントロ−
ラが用いられることが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
線形のコントロ−ラでは、強風時または大地震時用にフ
ィ−ドバックゲインを設定した場合、弱風や小地震の時
には、装置は小さな制御力しか発生せず、制振効果が低
い。また、弱風,小地震時用にフィ−ドバックゲインを
設定した場合、強風,大地震時に制振装置が振り切れて
しまう、という問題が生じていた。
【0004】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
橋梁,高層ビル等の構造物の制振装置の性能向上を目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る構造物の振
動制御システムは、構造物の振動方向に運動可能な付加
質量と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動する
アクチュエータと、構造物の振動を検出するセンサー
と、付加質量を介して構造物の振動を吸収するようにア
クチュエータを作動させるコントローラとを備えた質量
付加型制振装置において、このコントローラが、前記セ
ンサーで検出された構造物の振動量の検出値をA/D変
換するA/D変換器と、このA/D変換器によりディジ
タル値に変換された検出値を積分することにより積分値
に変換する積分器と、この積分値を時刻に対応して格納
する読み出し可能なメモリと、このメモリから逐次積分
値を読み出して構造物振動RMS値を算出し、前記積分
器により変換された積分値にゲインGを掛け、前記構造
物振動RMS値で除するという演算を行なう演算器と、
この演算器で演算された演算結果をD/A変換するD/
A変換器と、このD/A変換器によりアナログ値に変換
された前記演算結果に比例した量で前記アクチュエータ
を駆動するドライバーとからなることを特徴とする。ま
た、構造物の振動方向に運動可能な付加質量と、構造物
に取り付けられこの付加質量を駆動するアクチュエータ
と、構造物の振動を検出するセンサーと、付加質量を介
して構造物の振動を吸収するようにアクチュエータを作
動させるコントローラとを備えた質量付加型制振装置に
おいて、このコントローラが、前記センサーで検出され
た構造物の振動量の検出値をA/D変換するA/D変換
器と、このA/D変換器によりディジタル値に変換され
た検出値を時刻に対応して格納する読み出し可能なメモ
リと、このメモリから逐次検出値を読み出して構造物振
動RMS値を算出し、ディジタル値に変換された検出値
にゲインGを掛け、前記構造物振動RMS値で除すると
いう演算を行なう演算器と、この演算器で演算された演
算結果をD/A変換するD/A変換器と、このD/A変
換器によりアナログ値に変換された前記演算結果に比例
した量で前記アクチュエータを駆動するドライバーとか
らなることを特徴とする。また、構造物の振動方向に運
動可能な付加質量と、構造物に取り付けられこの付加質
量を駆動するアクチュエータと、構造物の振動を検出す
るセンサーと、付加質量を介して構造物の振動を吸収す
るようにアクチュエータを作動させるコントローラとを
備えた質量付加型制振装置において、このコントローラ
が、前記センサーで検出された構造物の加速度の検出値
をA/D変換するA/D変換器と、このA/D変換器に
よりディジタル値に変換された加速度を2度積分するこ
とにより変位に変換する積分器と、この変位を時刻に対
応して格納する読み出し可能なメモリと、このメモリか
ら逐次変位を読み出して構造物変位RMS値を算出し、
前記積分器により変換された変位にゲインGを掛け、前
記構造物変位RMS値で除するという演算を行なう演算
器と、この演算器で演算された演算結果をD/A変換す
るD/A変換器と、このD/A変換器によりアナログ値
に変換された前記演算結果に比例した速度で前記アクチ
ュエータを駆動するドライバーとからなることを特徴と
する。また、構造物の振動方向に運動可能な付加質量
と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動するアク
チュエータと、構造物の振動を検出するセンサーと、付
加質量を介して構造物の振動を吸収するようにアクチュ
エータを作動させるコントローラとを備えた質量付加型
制振装置において、このコントローラが、前記センサー
で検出された構造物の振動量の検出値を積分することに
より積分値に変換する積分器と、この積分器から積分値
を読み出して構造物振動RMS値を算出し、前記積分器
により変換された積分値にゲインGを掛け、前記構造物
振動RMS値で除するという演算を行なう演算器と、こ
の演算器で演算された演算結果に比例した量で前記アク
チュエータを駆動するドライバーとからなることを特徴
とする。また、構造物の振動方向に運動可能な付加質量
と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動するアク
チュエータと、構造物の振動を検出するセンサーと、付
加質量を介して構造物の振動を吸収するようにアクチュ
エータを作動させるコントローラとを備えた質量付加型
制振装置において、このコントローラが、前記センサー
で検出された構造物の振動量の検出値を読み出して構造
物振動RMS値を算出し、前記検出値にゲインGを掛
け、前記構造物振動RMS値で除するという演算を行な
う演算器と、この演算器で演算された演算結果に比例し
た量で前記アクチュエータを駆動するドライバーとから
なることを特徴とする。また、構造物の振動方向に運動
可能な付加質量と、構造物に取り付けられこの付加質量
を駆動するアクチュエータと、構造物の振動を検出する
センサーと、付加質量を介して構造物の振動を吸収する
ようにアクチュエータを作動させるコントローラとを備
えた質量付加型制振装置において、このコントローラ
が、前記センサーで検出された構造物の加速度の検出値
を2度積分することにより変位に変換する積分器と、こ
の積分器から変位を読み出して構造物変位RMS値を算
出し、前記積分器により変換された変位にゲインGを掛
け、前記構造物変位RMS値で除するという演算を行な
う演算器と、この演算器で演算された演算結果に比例し
た速度で前記アクチュエータを駆動するドライバーとか
らなることを特徴とする。
【0006】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1に本発明の全体構成図を示す。
【0007】構造物1の上部に質量付加型制振装置が取
り付けられている。質量付加型制振装置には、構造物の
振動方向に運動可能な付加質量2が備えられている。ま
た、構造物1には、構造物の振動量として、加速度を測
定するセンサ−3が取り付けられている。センサ−3の
出力はコントロ−ラ4に入力され、演算を行なった後ド
ライバ−5に入力される。ドライバ−5は制振装置内部
に組み込まれたアクチュエ−タ6につながれ、これを駆
動する。
【0008】コントロ−ラ4内部はA/D変換器7、積
分器8、演算器9、メモリ10及びD/A変換器11に
より構成されている(図4)。
【0009】センサ−3で検出された構造物1の加速度
(d2X/dt2)は、A/D変換器7を介してコントロ−
ラ4内に取り込まれる。積分器8を2度通して変位Xに
変換した後、演算器9内でゲインGを掛け、別途演算し
て求めた構造物変位RMS値XRMS で除する。ここで、
構造物変位RMS値は、変位についての構造物振動RM
S値である。この答え(dXa/dt)=G・X/XRMSを
D/A変換器11を介して、ドライバ−5に入力する。
また変位Xはメモリ10に格納され、構造物変位RMS
値XRMS を算出するのに使われる。なお、この実施例で
は、センサ−で構造物の振動量として加速度を検出し、
変位の値を演算器で演算するものであるので、積分器に
より2度積分をしてやる必要があるが、センサ−で変位
を検出し、その変位の値をそのまま演算するのであれ
ば、積分器は不要であり、A/D変位器によりディジタ
ル値に変換された変位を直接演算器に入力してやればよ
い。
【0010】XRMS は次式(1)により計算される。
【0011】
【数1】
【0012】ドライバ−5は入力された演算結果(dXa
/dt)に比例した量として、速度でアクチュエ−タ6を
駆動する。アクチュエ−タ6は制振装置2の質量を動か
し、−Ma(d2Xa/dt2)の制振力を構造物1に与え
る。構造物1を1自由度と仮定すると運動方程式は次式
(2)となる。
【0013】
【数2】
【0014】G>0とすると、式(2)の左辺第2項のカ
ッコ内は正となるので、構造物1の減衰が増加すること
となり、このことは制振装置が働き、所期の目的を達成
することを意味する。
【0015】
【効果】この制振システムでは、制振装置のコントロ−
ラのフィ−ドバックゲインを構造物の過去の状態(変
位,加速度等のRMS値)により調整させるので、構造
物の振動の大小(言い換えれば風,地震等の外乱の大
小)によらず、常に制振装置の付加質量は、ほぼ一定の
振幅で作動する。このことは、制振装置の能力を常にフ
ルに用いた制振を行なっていることになり、線形のコン
トロ−ラを用いた場合よりも制振性能が向上することと
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体構成図を示す。
【図2】DVFBコントロ−ラのブロック図。
【図3】最適レギュレ−タコントロ−ラのブロック図。
【図4】本発明のコントロ−ラのブロック図。
【符号の説明】
1 構造物 2 付加質量 3 センサ− 4 コントロ−ラ 5 ドライバ− 6 アクチュエ−タ 7 A/D変換器 8 積分器 9 演算器 10 メモリ 11 D/A変換器

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物の振動方向に運動可能な付加質量
    と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動するアク
    チュエータと、構造物の振動を検出するセンサーと、付
    加質量を介して構造物の振動を吸収するようにアクチュ
    エータを作動させるコントローラとを備えた質量付加型
    制振装置において、このコントローラが、前記センサー
    で検出された構造物の振動量の検出値をA/D変換する
    A/D変換器と、このA/D変換器によりディジタル値
    に変換された検出値を積分することにより積分値に変換
    する積分器と、この積分値を時刻に対応して格納する読
    み出し可能なメモリと、このメモリから逐次積分値を読
    み出して構造物振動RMS値を算出し、前記積分器によ
    り変換された積分値にゲインGを掛け、前記構造物振動
    RMS値で除するという演算を行なう演算器と、この演
    算器で演算された演算結果をD/A変換するD/A変換
    器と、このD/A変換器によりアナログ値に変換された
    前記演算結果に比例した量で前記アクチュエータを駆動
    するドライバーとからなることを特徴とする構造物の振
    動制御システム。
  2. 【請求項2】 構造物の振動方向に運動可能な付加質量
    と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動するアク
    チュエータと、構造物の振動を検出するセンサーと、付
    加質量を介して構造物の振動を吸収するようにアクチュ
    エータを作動させるコントローラとを備えた質量付加型
    制振装置において、このコントローラが、前記センサー
    で検出された構造物の振動量の検出値をA/D変換する
    A/D変換器と、このA/D変換器によりディジタル値
    に変換された検出値を時刻に対応して格納する読み出し
    可能なメモリと、このメモリから逐次検出値を読み出し
    て構造物振動RMS値を算出し、ディジタル値に変換さ
    れた検出値にゲインGを掛け、前記構造物振動RMS値
    で除するという演算を行なう演算器と、この演算器で演
    算された演算結果をD/A変換するD/A変換器と、こ
    のD/A変換器によりアナログ値に変換された前記演算
    結果に比例した量で前記アクチュエータを駆動するドラ
    イバーとからなることを特徴とする構造物の振動制御シ
    ステム。
  3. 【請求項3】 構造物の振動方向に運動可能な付加質量
    と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動するアク
    チュエータと、構造物の振動を検出するセンサーと、付
    加質量を介して構造物の振動を吸収するようにアクチュ
    エータを作動させるコントローラとを備えた質量付加型
    制振装置において、このコントローラが、前記センサー
    で検出された構造物の加速度の検出値をA/D変換する
    A/D変換器と、このA/D変換器によりディジタル値
    に変換された加速度を2度積分することにより変位に変
    換する積分器と、この変位を時刻に対応して格納する読
    み出し可能なメモリと、このメモリから逐次変位を読み
    出して構造物変位RMS値を算出し、前記積分器により
    変換された変位にゲインGを掛け、前記構造物変位RM
    S値で除するという演算を行なう演算器と、この演算器
    で演算された演算結果をD/A変換するD/A変換器
    と、このD/A変換器によりアナログ値に変換された前
    記演算結果に比例した速度で前記アクチュエータを駆動
    するドライバーとからなることを特徴とする構造物の振
    動制御システム。
  4. 【請求項4】 構造物の振動方向に運動可能な付加質量
    と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動するアク
    チュエータと、構造物の振動を検出するセンサーと、付
    加質量を介して構造物の振動を吸収するようにアクチュ
    エータを作動させるコントローラとを備えた質量付加型
    制振装置において、このコントローラが、前記センサー
    で検出された構造物の振動量の検出値を積分することに
    より積分値に変換する積分器と、この積分器から積分値
    を読み出して構造物振動RMS値を算出し、前記積分器
    により変換された積分値にゲインGを掛け、前記構造物
    振動RMS値で除するという演算を行なう演算器と、こ
    の演算器で演算された演算結果に比例した量で前記アク
    チュエータを駆動するドライバーとからなることを特徴
    とする構造物の振動制御システム。
  5. 【請求項5】 構造物の振動方向に運動可能な付加質量
    と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動するアク
    チュエータと、構造物の振動を検出するセンサーと、付
    加質量を介して構造物の振動を吸収するようにアクチュ
    エータを作動させるコントローラとを備えた質量付加型
    制振装置において、このコントローラが、前記センサー
    で検出された構造物の振動量の検出値を読み出して構造
    物振動RMS値を算出し、前記検出値にゲインGを掛
    け、前記構造物振動RMS値で除するという演算を行な
    う演算器と、この演算器で演算された演算結果に比例し
    た量で前記アクチュエータを駆動するドライバーとから
    なることを特徴とする構造物の振動制御システム。
  6. 【請求項6】 構造物の振動方向に運動可能な付加質量
    と、構造物に取り付けられこの付加質量を駆動するアク
    チュエータと、構造物の振動を検出するセンサーと、付
    加質量を介して構造物の振動を吸収するようにアクチュ
    エータを作動させるコントローラとを備えた質量付加型
    制振装置において、このコントローラが、前記センサー
    で検出された構造物の加速度の検出値を2度積分するこ
    とにより変位に変換する積分器と、この積分器から変位
    を読み出して構造物変位RMS値を算出し、前記積分器
    により変換された変位にゲインGを掛け、前記構造物変
    位RMS値で除するという演算を行なう演算器と、この
    演算器で演算された演算結果に比例した速度で前記アク
    チュエータを駆動するドライバーとからなることを特徴
    とする構造物の振動制御システム。
JP6055629A 1994-03-25 1994-03-25 構造物の振動制御システム Expired - Lifetime JP3040303B2 (ja)

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JPH07259924A JPH07259924A (ja) 1995-10-13
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017214946A (ja) * 2016-05-30 2017-12-07 住友理工株式会社 能動型制振装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017214946A (ja) * 2016-05-30 2017-12-07 住友理工株式会社 能動型制振装置

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JPH07259924A (ja) 1995-10-13

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