JP3136325B2 - Hybrid dynamic vibration absorber - Google Patents
Hybrid dynamic vibration absorberInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、地震や風外乱等による構造物の振動を抑制
するハイブリッド動吸振器に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hybrid dynamic vibration absorber that suppresses vibration of a structure due to an earthquake, wind disturbance, or the like.
［従来の技術］ 従来より、構造物の振動を抑制するための動吸振器と
しては、次に挙げる２種類の装置が一般に知られてい
る。[Prior Art] Conventionally, the following two types of devices are generally known as dynamic vibration absorbers for suppressing vibration of a structure.
その一つは、制振すべき構造物の所定の位置に、移動
可能な付加マスと、この付加マスと構造物との間に設置
され、この付加マスを水平方向に移動可能に支持するア
クチュエータとを具備するいわゆる能動的な動吸振器で
ある。One of them is a movable additional mass at a predetermined position of a structure to be damped, and an actuator installed between the additional mass and the structure and supporting the additional mass movably in a horizontal direction. This is a so-called active dynamic vibration absorber having:
また、他の一つは、前記移動可能な付加マスに所定の
バネとダンパーを結合して、構造物の特定の振動モード
の振幅を低減させるいわゆる受動的な動吸振器である。The other is a so-called passive dynamic vibration absorber that reduces the amplitude of a specific vibration mode of a structure by coupling a predetermined spring and a damper to the movable additional mass.
［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の動吸振器には、次に述べるような欠
点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional dynamic vibration absorber has the following disadvantages.
すなわち、前記のような能動的な動吸振器にあって
は、構造物の振動に応じてこの振動を制御するので、振
動を吸収するのに必要なエネルギーを、すべて外部より
供給する必要があるという点である。したがって、高層
構造物などの大重量の構造物にこの動吸振器を適用した
場合には、莫大なエネルギーの供給が必要となり、現在
の技術レベルでは、比較的重量の軽い構造物にしか適用
することができないのが実状である。That is, in the above-described active dynamic vibration absorber, since the vibration is controlled according to the vibration of the structure, it is necessary to supply all the energy necessary for absorbing the vibration from outside. That is the point. Therefore, when this dynamic vibration absorber is applied to a heavy structure such as a high-rise structure, an enormous amount of energy needs to be supplied, and at the current technical level, it is applied only to a relatively light structure. The reality is that you cannot do that.
また、前記のような受動的な動吸振器にあっては、構
造物の特定の振動モードの振幅を低減させるので、振動
を吸収するのに必要なエネルギーを外部から供給する必
要はないが、特定の振動モード、すなわち振動数範囲に
しか効果がない。したがって、地震のように広い振動数
帯域に亙る振動モードが励起されるような場合には、そ
の振動の低減効果はあまり期待できない。In the passive dynamic vibration absorber as described above, since the amplitude of a specific vibration mode of the structure is reduced, it is not necessary to externally supply energy necessary for absorbing vibration, It has an effect only on a specific vibration mode, that is, a frequency range. Therefore, when a vibration mode over a wide frequency band is excited like an earthquake, the effect of reducing the vibration cannot be expected so much.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、
広い振動数範囲に亙って振動抑制効果が見られ、しかも
外部からのエネルギーの供給量を大幅に低減させること
のできるハイブリッド動吸振器を提供することを目的と
している。The present invention has been made in view of the above circumstances,
It is an object of the present invention to provide a hybrid dynamic vibration absorber that has a vibration suppression effect over a wide frequency range and can significantly reduce the amount of external energy supplied.
［課題を解決するための手段］ 本発明は、振動を低減すべき構造物の所定の位置に、
付加マスを移動自在に設け、該付加マスと前記構造物と
の間には、バネおよび固定ダンパーを設けて、それら付
加マス、バネ、固定ダンパーとにより受動的動吸振器を
構成する一方、前記付加マスと前記構造物との間に、可
変ダンパーとそれに並列に設けられたアクチュエータを
設置して、それら可変ダンパーとアクチュエータおよび
前記付加マスとにより能動的動吸振器を構成し、構造物
および付加マスの状態量に応じて決定される制振に必要
な制御力を該可変ダンパーおよびアクチュエータによっ
て発生させ、この制御力によって、構造物の振動を制御
するようにしたことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a method for reducing vibration at a predetermined position on a structure to be reduced.
The additional mass is movably provided, a spring and a fixed damper are provided between the additional mass and the structure, and the passive mass damper is configured by the additional mass, the spring, and the fixed damper. A variable damper and an actuator provided in parallel with the additional mass are installed between the additional mass and the structure, and an active dynamic vibration absorber is configured by the variable damper, the actuator, and the additional mass. The variable damper and the actuator generate a control force necessary for damping determined according to the state quantity of the mass, and the vibration of the structure is controlled by the control force. .
また、請求項２では、前記可変ダンパーによって制御
力を発生する場合に比べて、前記アクチュエータによっ
て制御力を発生する場合のゲインを小さく設定するよう
にしたことを解決手段とした。According to a second aspect of the present invention, a gain is set to be smaller when a control force is generated by the actuator than when a control force is generated by the variable damper.
［作用］ 本発明のハイブリッド動吸振器によれば、付加マスと
構造物の間には、アクチュエータが設置されてなる能動
的な動吸振器としての構成を有しているので、広い振動
数範囲に亙って振動抑制効果を発現することが可能であ
る。また同時に、移動可能に設けられた付加マスと構造
物との間には、バネおよび固定ダンパーが設けられてな
る受動的な動吸振器としての構成を有しており、構造物
に発生した振動エネルギーの一部を、これらの付加マス
およびダンパーが吸収して水平方向の振動を制御するべ
く作用する。したがって、前記アクチュエータの駆動に
必要なエネルギーの外部からの供給量を低減することが
できる。[Operation] According to the hybrid dynamic vibration absorber of the present invention, since the active dynamic vibration absorber in which the actuator is installed is provided between the additional mass and the structure, a wide frequency range is provided. It is possible to exhibit a vibration suppressing effect over a range of At the same time, a structure as a passive dynamic vibration absorber having a spring and a fixed damper is provided between the movable mass and the structure, and the vibration generated in the structure is Some of the energy is absorbed by these additional masses and dampers and serves to control horizontal vibrations. Therefore, it is possible to reduce an external supply amount of energy required for driving the actuator.
また、本発明のハイブリッド動吸振器にあっては、前
記アクチュエータに対して並列に可変ダンパーを設け
て、地震や風等の外力により構造物に振動が励起された
場合、この構造物や付加マスの状態量などから、所定の
制御則に基づいて、可変ダンパーおよびアクチュエータ
が作用し、振動の低減に必要な制御力を決定する。そし
て、構造物と付加マスの相対速度と、必要な制御力の符
号との関係から、可変ダンパーがこの制御力を発生し得
るか否かを判断し、可能な場合には可変ダンパーによっ
て必要な制御力を発生させる。また不可能な場合には、
アクチュエータによって制御力を供給する。可変ダンパ
ーのコントロールに必要なエネルギーはアクチュエータ
の駆動に必要なエネルギーに比べて小さくて済むので、
アクチュエータにより制御力のすべてを発生する場合に
比べて、外部からこのハイブリッド動吸振器に供給する
べきエネルギーを大幅に低減することができる。Further, in the hybrid dynamic vibration absorber of the present invention, a variable damper is provided in parallel with the actuator, and when vibration is excited in a structure by an external force such as an earthquake or wind, the structure and the additional mass are provided. The variable damper and the actuator act on the basis of a predetermined control law based on the state quantity of the vehicle to determine the control force required for reducing the vibration. Then, from the relationship between the relative speed of the structure and the additional mass and the sign of the required control force, it is determined whether or not the variable damper can generate this control force. Generate control force. If not possible,
The control force is supplied by an actuator. Since the energy required to control the variable damper is smaller than the energy required to drive the actuator,
The energy to be supplied to the hybrid dynamic vibration absorber from the outside can be greatly reduced as compared with the case where all of the control force is generated by the actuator.
特に、請求項２に記載したように、可変ダンパーが制
御力を発生する場合に比べて、アクチュエータが制御力
を発生する場合のゲインを小さく設定することによっ
て、外部からのエネルギーの供給量をさらに低減するこ
とが可能となる。In particular, by setting the gain when the actuator generates the control force smaller than when the variable damper generates the control force as described in claim 2, the external energy supply amount can be further increased. It becomes possible to reduce.
［実施例］ 以下、実施例を示して、図面に基づき、本発明を詳し
く説明する。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings by showing examples.
第１図は、本発明のハイブリッド動吸振器の一実施例
を示すもので、構造物Ｂの頂部にこのハイブリッド動吸
振器Ａが取り付けられた状態を示している。FIG. 1 shows an embodiment of the hybrid dynamic vibration absorber of the present invention, in which the hybrid dynamic vibration absorber A is mounted on the top of a structure B.
ハイブリッド動吸振器Ａは、構造物Ｂの頂部に垂直上
方に突出する２つの支柱8,9の間に移動可能に設けられ
た付加マス１と、前記支柱８と付加マス１との間に、こ
れらを連結するべく設けられたバネ２および固定ダンパ
ー３と、支柱９と付加マス１との間に、これらを連結す
るべく並列に設けられた可変ダンパー４およびアクチュ
エータ５と、前記支柱８の上端部および付加マス１の上
端部に設けられて、それぞれ、構造物Ｂおよびハイブリ
ッド動吸振器Ａの速度および変位を検知するセンサー6,
7とを主体として、略構成されている。The hybrid dynamic vibration absorber A is provided with an additional mass 1 movably provided between two columns 8, 9 projecting vertically upward at the top of the structure B, and between the column 8 and the additional mass 1, A spring 2 and a fixed damper 3 provided to connect them, a variable damper 4 and an actuator 5 provided in parallel between the column 9 and the additional mass 1 to connect them, and an upper end of the column 8 Sensors provided at the upper end of the section and the additional mass 1 to detect the speed and displacement of the structure B and the hybrid dynamic vibration absorber A, respectively.
7 and the main configuration.
前記バネ２および固定ダンパー３は、構造物Ｂの固有
振動数近辺において受動的動吸振器となるような所定の
定数を持つものである。また、前記可変ダンパー４およ
びアクチュエータ５は能動的動吸振器を構成するもので
ある。すなわち、このハイブリッド動吸振器Ａは、付加
マス１を共有する受動的動吸振器と能動的動吸振器とが
互いに並列な関係で設けられたものとなっている。The spring 2 and the fixed damper 3 have predetermined constants so as to be a passive dynamic vibration absorber near the natural frequency of the structure B. The variable damper 4 and the actuator 5 constitute an active dynamic vibration absorber. That is, in the hybrid dynamic vibration absorber A, the passive dynamic vibration absorber and the active dynamic vibration absorber that share the additional mass 1 are provided in a parallel relationship with each other.
このハイブリッド動吸振器Ａの制御則としては、構造
物Ｂおよびハイブリッド動吸振器Ａの速度および変位を
センサー6,7が検知し、最適制御理論に基づいて、構造
物Ｂに加えられるべき制御力を決定するフィードバック
方式を採用する。そして、この制御力を、付加マス１を
反力として、アクチュエータ５あるいは可変ダンパー４
により構造物Ｂに供給する。As a control law of the hybrid dynamic vibration absorber A, the sensors 6 and 7 detect the speed and displacement of the structure B and the hybrid dynamic vibration absorber A, and the control force to be applied to the structure B based on the optimal control theory. Is adopted to determine the feedback. Then, the control force is used as the reaction force of the additional mass 1 and the actuator 5 or the
To the structure B.
次に、第２図に示すように、１つの質点からなる建物
の頂部に動吸振器を設置したモデルを考えて、その作用
について説明する。Next, as shown in FIG. 2, a model in which a dynamic vibration absorber is installed on the top of a building made up of one mass point will be considered and its operation will be described.
第２図中、符号10は第１の質点であり、固定壁に対し
て、第１のバネ11および第１の固定ダンパー12により移
動可能に連結されており、これによって、該第１の質点
10からなる建物に、地震、風等の外力による振動が励起
される状態を示している。また、該第１の質点10の頂部
に垂直上方へ突設された２つの支柱20,21の間には、第
２の質点13が移動可能に設けられ、該第２の質点13と支
柱20の間には、第２のバネ14と第２の固定ダンパー15が
設けられ、また第２の質点13と支柱21の間には、可変ダ
ンパー16およびそれに並列なアクチュエータ17が設けら
れており、これによって、前記第１の質点10に動吸振器
が設置されたモデルを示している。In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a first mass point, which is movably connected to a fixed wall by a first spring 11 and a first fixed damper 12, whereby the first mass point is obtained.
This shows a state in which vibrations due to external forces such as earthquakes and winds are excited in a building composed of ten. In addition, a second mass 13 is movably provided between the two columns 20, 21 protruding vertically upward from the top of the first mass 10, and the second mass 13 and the column 20 are provided. In between, a second spring 14 and a second fixed damper 15 are provided, and between the second mass 13 and the support column 21, a variable damper 16 and an actuator 17 parallel thereto are provided, Thus, a model in which a dynamic vibration absorber is installed at the first mass point 10 is shown.
このモデルに、風による外力Ｆが加えられた場合、本
モデルの運動方程式は、以下の式で表される。When an external force F due to wind is applied to this model, the equation of motion of this model is represented by the following equation.
前記式において、m1,m2は、それぞれ建物（第１の質
点10）および付加マス（第２の質点13）の質量、c1,k1
は、それぞれ建物（第１の質点10）の減衰、ばね定数で
ある。同様に、c2,k2は、建物（第１の質点10）と動吸
振器（第２の質点13）を接続する減衰、ばね定数であ
る。ｕは、アクチュエータ17あるいは可変ダンパー16に
よって発生させられる制御力であって、フィードバック
制御の場合には、一般に次式で与えられる。 In the above equation, m 1 and m 2 are the masses of the building (first mass point 10) and the additional mass (second mass point 13, respectively), c 1 and k 1
Are the damping and the spring constant of the building (first mass point 10), respectively. Similarly, c 2 and k 2 are a damping and a spring constant connecting the building (first mass point 10) and the dynamic vibration absorber (second mass point 13). u is a control force generated by the actuator 17 or the variable damper 16, and is generally given by the following equation in the case of feedback control.
ここで、フィードバックゲインgv1,gv2,gd1,gd2は、
たとえば最適制御則によって決定されるものである。通
常は、この制御力をアクチュエータ17のみによって実現
することになるが、本発明では、可変ダンパー16による
制御力udとアクチュエータ17による制御力uaとの両方で
実現する。それぞれの制御力は、次式で与えられる。 Here, the feedback gains gv 1 , gv 2 , gd 1 , gd 2 are
For example, it is determined by an optimal control law. Normally, this control force is realized only by the actuator 17, but in the present invention, it is realized by both the control force ud by the variable damper 16 and the control force ua by the actuator 17. Each control force is given by the following equation.
前記式において、αは、アクチュエータ17に対する低
減係数（０≦α≦１）であって、この値を小さくすれ
ば、外部から供給するべき必要なエネルギーが低減され
る。ただし、振動抑制効果は低下するので、これは、ア
クチュエータ17の能力と本動吸振器に対する必要性能の
バランスから決定されるものである。このように、制御
力の発生に可変ダンパー16を主に利用することによっ
て、大幅に必要エネルギーを低減することが可能とな
る。 In the above equation, α is a reduction coefficient (0 ≦ α ≦ 1) for the actuator 17, and if this value is reduced, the necessary energy to be supplied from the outside is reduced. However, since the vibration suppression effect is reduced, this is determined from the balance between the capability of the actuator 17 and the required performance for the main vibration absorber. As described above, by mainly using the variable damper 16 to generate the control force, it is possible to greatly reduce the required energy.
次に、本発明の効果を実証するために本発明者等が行
ったシミュレーション解析の結果について説明する。解
析に用いた定数は、以下の通りである。Next, results of a simulation analysis performed by the present inventors to verify the effects of the present invention will be described. The constants used for the analysis are as follows.
構造物 ハイブリッド動吸振器 （周期３秒） （周期3.289秒） m1＝25.51ton/cm/sec2 m2＝0.5102ton/cm/sec2 c1＝1.07ton/cm/sec c2＝0.1368ton/cm/sec k1＝111.90ton/cm k2＝1.862ton/cm また、風外力は、以下の式によって与えられるものと
した。Structure Hybrid dynamic vibration absorber (period 3 seconds) (period 3.289 seconds) m 1 = 25.51 ton / cm / sec 2 m 2 = 0.5102 ton / cm / sec 2 c 1 = 1.07 ton / cm / sec c 2 = 0.1368 ton / cm / sec k 1 = 111.90 ton / cm k 2 = 1.862 ton / cm The external wind force was given by the following equation.
Ｆ＝3p sin（ωｔ）＋7p sin（２ωｔ） ＋5p sin（３ωｔ）＋4p sin（４ωｔ） …（６） ここで、ｐは、最大外力が2.551ton（つまり、Fmax/m
1＝100cm/sec2）となるように定めた。また、ωが、建
物の固有振動数であり、このモデルの場合には2.09rad/
secである。第３図には、入力波形の時刻歴を示す。制
御力ｕは、以下の式によって与えられるものとした。F = 3p sin (ωt) + 7p sin (2ωt) + 5p sin (3ωt) + 4p sin (4ωt) (6) where p is a maximum external force of 2.551 ton (that is, Fmax / m
1 = 100 cm / sec 2 ). Ω is the natural frequency of the building. In this model, ω is 2.09 rad /
sec. FIG. 3 shows the time history of the input waveform. The control force u was given by the following equation.
アクチュエータ17により制御力uaに対する低減係数α
は、0.1,0.5,1.0の３種類に対して算出した。 Reduction factor α for control force ua by actuator 17
Was calculated for three types of 0.1, 0.5, and 1.0.
第４図に、α＝0.1の場合について、上から第１の質
点10の変位（cm）、第１の質点10の加速度（cm/se
c2）、制御力ua＋ud（ton）、制御力ua（ton）、制御力
uaを発生させるのに必要なパワー（watt）の順に示す。FIG. 4 shows the displacement (cm) of the first mass point 10 and the acceleration (cm / se) of the first mass point 10 when α = 0.1.
c 2), the control force ua + ud (ton), the control force ua (ton), the control force
The power (watt) required to generate ua is shown in order.
同様にして、第５図にはα＝0.5の場合、第６図に
は、α＝1.0の場合について示す。ただし、第６図につ
いては、ua＝ｕとし、すべてアクチュエータ17によって
制御力を供給するものとした。ちなみに制御のない場合
には、建物の最大応答加速度は、1000cm/sec2近くとな
る。Similarly, FIG. 5 shows a case where α = 0.5, and FIG. 6 shows a case where α = 1.0. In FIG. 6, however, it is assumed that ua = u and the control force is supplied by the actuator 17 in all cases. Incidentally, when there is no control, the maximum response acceleration of the building is close to 1000 cm / sec 2 .
これらの図から明らかなように、低減係数を小さくす
れば、振動抑制効果をさほど低下させることなく、アク
チュエータ17を駆動するためのパワーを低減できること
がわかる。可変ダンパー16のコントロールに必要なエネ
ルギーは、アクチュエータ17に比べれば、ごく小さなも
のであるので、本発明による動吸振器は、必要なエネル
ギーを大幅に低減することを可能とする装置であること
がわかる。As is clear from these figures, it is understood that the power for driving the actuator 17 can be reduced without significantly reducing the vibration suppression effect by reducing the reduction coefficient. Since the energy required for controlling the variable damper 16 is very small as compared with the actuator 17, the dynamic vibration absorber according to the present invention may be a device capable of greatly reducing the required energy. Understand.
以上説明したように、本実施例のハイブリッド動吸振
器Ａによれば、移動可能に設けられた付加マス１と構造
物Ｂの間には、アクチュエータ５が設置されるととも
に、バネ２および固定ダンパー３が設けられているの
で、能動的な動吸振器としての構成と受動的な動吸振器
としての構成の両方を有している。したがって、広い振
動数範囲に亙って振動抑制効果を発現することが可能で
あると同時に、構造物Ｂに発生した振動エネルギーの一
部を、前記付加マス１および固定ダンパー３が吸収して
水平方向の振動を制御するべく作用することから、前記
アクチュエータ５の駆動に必要なエネルギーの供給量を
低減することができる。よって、地震や強風等の外力に
より構造物に引き起こされる全振動数帯域の振動を効果
的に制御することができ、また、高層建物などの大重量
の構造物への適用も可能となり、地震時や強風時の安全
対策に万全を期すことが可能となる。As described above, according to the hybrid dynamic vibration absorber A of the present embodiment, the actuator 5 is provided between the movable mass 1 and the structure B, and the spring 2 and the fixed damper are provided. Since the device 3 is provided, it has both a configuration as an active dynamic vibration absorber and a configuration as a passive dynamic vibration absorber. Therefore, it is possible to exhibit the vibration suppressing effect over a wide frequency range, and at the same time, the additional mass 1 and the fixed damper 3 absorb a part of the vibration energy generated in the structure B, and Acting to control the vibration in the direction, it is possible to reduce the amount of energy supply required for driving the actuator 5. Therefore, it is possible to effectively control the vibration of the entire frequency band caused by the external force such as an earthquake or a strong wind, and to apply to a heavy structure such as a high-rise building. It is possible to ensure the safety measures in the event of high winds.
また、また、アクチュエータ５に並列に可変ダンパー
４を設けた構成であるので、地震や風等により外力によ
り構造物Ａに振動が励起された場合には、構造物Ａや付
加マス１の状態量、あるいは外力ベクトルなどから、所
定の制御則に基づいて、可変ダンパー４およびアクチュ
エータ５が作用して、振動の低減に必要な制御力を決定
する。そして、構造物Ａと付加マス１の相対速度と、必
要な制御力の符号との関係から、可変ダンパー４がこの
制御力を発生し得るか否かを判断し、可能な場合には可
変ダンパー４によって必要な制御力を発生させる。また
不可能な場合には、アクチュエータ５によって制御力を
供給する。可変ダンパー４のコントロールに必要なエネ
ルギーはアクチュエータ５の駆動に必要なエネルギーに
比べて小さくて済むので、アクチュエータ５により制御
力のすべてを発生する場合に比べて、その振動抑制効果
は維持したまま、外部からこのハイブリッド動吸振器Ａ
に供給するべきエネルギーを大幅に低減することができ
る。Further, since the variable damper 4 is provided in parallel with the actuator 5, when vibration is excited in the structure A by an external force due to an earthquake, wind, or the like, the state quantity of the structure A or the additional mass 1 is changed. Alternatively, the variable damper 4 and the actuator 5 act on the basis of a predetermined control law from an external force vector or the like to determine a control force required for reducing vibration. Then, based on the relationship between the relative speed between the structure A and the additional mass 1 and the sign of the required control force, it is determined whether or not the variable damper 4 can generate this control force. 4 generates the necessary control force. If it is not possible, the actuator 5 supplies a control force. Since the energy required for controlling the variable damper 4 can be smaller than the energy required for driving the actuator 5, compared to a case where all of the control force is generated by the actuator 5, its vibration suppressing effect is maintained. Externally this hybrid dynamic vibration absorber A
Energy to be supplied to the vehicle can be greatly reduced.
特に、請求項２に記載したように、可変ダンパー４が
制御力を発生する場合に比べて、アクチュエータ５が制
御力を発生する場合のゲインを小さく設定すれば、前記
シミュレーション解析の結果からも明らかなように、外
部からのエネルギーの供給量をさらに低減することが可
能となる。したがって、高層建物などの大重量の構造物
への適用も可能となり、経済的にも非常に有利な振動制
御を施すことができる。In particular, if the gain in the case where the actuator 5 generates the control force is set to be smaller than that in the case where the variable damper 4 generates the control force, it is clear from the result of the simulation analysis. In this way, it is possible to further reduce the amount of external energy supply. Therefore, the present invention can be applied to a heavy structure such as a high-rise building, and a very economically advantageous vibration control can be performed.
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のハイブリッド動吸振器
によれば、付加マスと構造物との間にバネおよび固定ダ
ンパーを設けて受動的動吸振器を構成する一方、付加マ
スと構造物との間に可変ダンパーとそれに並列なアクチ
ュエータを設けることで上記の受動的動吸振器とは付加
マスを共有する能動的動吸振器を構成しているので、受
動的な動吸振器の特性と能動的な動吸振器の特性の両方
を合わせ持った、いわゆるハイブリッド型の動吸振器と
しての機能を有する。すなわち、広い振動数範囲に亙っ
て振動抑制効果を発現することが可能であると同時に、
前記アクチュエータの駆動に必要なエネルギーの供給量
を低減することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the hybrid dynamic vibration absorber of the present invention, a passive dynamic vibration absorber is provided by providing a spring and a fixed damper between the additional mass and the structure, while the additional mass Since the passive dynamic vibration absorber described above constitutes an active dynamic vibration absorber sharing an additional mass by providing a variable damper and an actuator in parallel with the structure between the passive dynamic vibration absorber and the passive dynamic vibration absorber It has a function as a so-called hybrid type dynamic vibration absorber that has both the characteristics of a dynamic vibration absorber and the characteristics of an active dynamic vibration absorber. That is, it is possible to exhibit the vibration suppression effect over a wide frequency range,
The amount of energy supply required for driving the actuator can be reduced.
また、本発明のハイブリッド動吸振器によれば、前記
アクチュエータに可変ダンパーを並列に設けているの
で、振動を制御する制御力を可変ダンパーおよびアクチ
ュエータによって発生させるようになる。可変ダンパー
のコントロールに必要なエネルギーは、アクチュエータ
の駆動に必要なエネルギーに比べて極めて小さいので、
すべての制御力をアクチュエータによって発生させる場
合に比べ、その振動抑制効果は維持したまま、外部から
のエネルギー供給量を低減することができる。Further, according to the hybrid dynamic vibration absorber of the present invention, since the variable damper is provided in parallel with the actuator, a control force for controlling vibration is generated by the variable damper and the actuator. The energy required to control the variable damper is extremely small compared to the energy required to drive the actuator,
Compared to the case where all control forces are generated by the actuator, the amount of external energy supply can be reduced while maintaining the vibration suppression effect.
特に、請求項２に記載したように、可変ダンパーが制
御力を発生する場合に比べて、アクチュエータが制御力
を発生する場合のゲインを小さく設定すれば、外部から
のエネルギーの供給量をさらに低減することが可能とな
る。したがって、非常に経済的に有利な振動抑制を行う
ことができ、高層建物などの大重量の構造物への適用も
可能となる。In particular, if the gain when the actuator generates the control force is set to be smaller than when the variable damper generates the control force, the amount of external energy supply is further reduced. It is possible to do. Therefore, vibration can be suppressed very economically, and the invention can be applied to a heavy structure such as a high-rise building.
第１図ないし第６図は、本発明のハイブリッド動吸振器
の一実施例を示すものであって、第１図はハイブリッド
動吸振器の概略説明図、第２図は振動モデルの図、第３
図は入力波形の時刻歴を示す図、第４図ないし第６図
は、それぞれ低減係数を変化させた時の各特性を示すグ
ラフであって、第４図（イ）、第５図（イ）、第６図
（イ）はいずれも低減係数を変化させた時の応答変位を
示すグラフ、第４図（ロ）、第５図（ロ）、第６図
（ロ）はいずれも低減係数を変化させた時の応答加速度
を示すグラフ、第４図（ハ）（ニ）、第５図（ハ）
（ニ）、第６図（ハ）（ニ）はいずれも低減係数を変化
させた時の制御力、第４図（ホ）、第５図（ホ）、第６
図（ホ）はいずれも低減係数を変化させた時のアクチュ
エータパワーを示すグラフである。 Ａ……ハイブリッド動吸振器、 Ｂ……構造物、 １……付加マス、 ２……バネ、２……固定ダンパー、 ４……可変ダンパー、５……アクチュエータ、1 to 6 show an embodiment of the hybrid dynamic vibration absorber of the present invention. FIG. 1 is a schematic explanatory view of the hybrid dynamic vibration absorber, FIG. 2 is a diagram of a vibration model, FIG. 3
FIGS. 4A to 4C are graphs showing the time histories of the input waveforms, and FIGS. 4 to 6 are graphs showing the characteristics when the reduction coefficient is changed. ) And FIG. 6 (a) are graphs showing response displacement when the reduction coefficient is changed, and FIGS. 4 (b), 5 (b) and 6 (b) are reduction coefficients. FIG. 4 (c), (d), and FIG. 5 (c) showing the response accelerations when the pressure is changed.
(D), FIGS. 6 (c) and 6 (d) show the control force when the reduction coefficient is changed, FIGS. 4 (e), 5 (e) and 6 (c).
FIG. 7E is a graph showing the actuator power when the reduction coefficient is changed. A: hybrid dynamic vibration absorber, B: structure, 1 ... additional mass, 2 ... spring, 2 ... fixed damper, 4 ... variable damper, 5 ... actuator
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−156171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5331（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−57029（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−190718（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−113040（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16F 15/02 E04H 9/02 341 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-156171 (JP, A) JP-A-63-5331 (JP, A) JP-A-60-57029 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F16F 15/02 E04H 9/02 341
Claims (2)
付加マスを移動自在に設け、該付加マスと前記構造物と
の間には、バネおよび固定ダンパーを設けて、それら付
加マス、バネ、固定ダンパーとにより受動的動吸振器を
構成する一方、前記付加マスと前記構造物との間に、可
変ダンパーとそれに並列に設けられたアクチュエータを
設置して、それら可変ダンパーとアクチュエータおよび
前記付加マスとにより能動的動吸振器を構成し、構造物
および付加マスの状態量に応じて決定される制振に必要
な制御力を該可変ダンパーおよびアクチュエータによっ
て発生させ、この制御力によって、構造物の振動を制御
するようにしたことを特徴とするハイブリッド動吸振
器。1. A method according to claim 1, further comprising the steps of:
An additional mass is movably provided, a spring and a fixed damper are provided between the additional mass and the structure, and a passive dynamic vibration absorber is configured by the additional mass, the spring, and the fixed damper. A variable damper and an actuator provided in parallel with the additional mass are installed between the additional mass and the structure, and an active dynamic vibration absorber is configured by the variable damper, the actuator, and the additional mass. A hybrid dynamic vibration absorber characterized in that the variable damper and the actuator generate a control force required for damping determined according to the state quantity of the mass, and the vibration of the structure is controlled by the control force. vessel.
る場合に比べて、前記アクチュエータによって制御力を
発生する場合のゲインを小さく設定するようにしたこと
を特徴とする請求項１に記載のハイブリッド動吸振器。2. The hybrid system according to claim 1, wherein a gain when the control force is generated by the actuator is set smaller than a case where the control force is generated by the variable damper. Vibration absorber.
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|---|---|---|---|
| JP02176965A JP3136325B2 (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Hybrid dynamic vibration absorber |
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|---|---|---|---|
| JP02176965A JP3136325B2 (en) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | Hybrid dynamic vibration absorber |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH0464743A JPH0464743A (en) | 1992-02-28 |
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ID=16022807
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- 1990-07-04 JP JP02176965A patent/JP3136325B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0464743A (en) | 1992-02-28 |
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