JP4616520B2

JP4616520B2 - Vibration control device

Info

Publication number: JP4616520B2
Application number: JP2001199138A
Authority: JP
Inventors: 宏治福井; 隆英小林
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2021-06-29
Also published as: JP2003014034A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は制振装置に係り、特に構造物の振動状態に基づいてアクチュエータの制御量を演算し、この制御量に応じてアクチュエータが付加質量を駆動して構造物の振動を制振する構成とした制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば住宅等の構造物においては交通振動などのような微小な揺れを低減するための制振装置が開発されている。この種の制振装置では、構造物の振動状態に応じて主に構造物の質量に応じた重量を有する付加質量を変位させて構造物で発生した振動を制振するようになっている。そのため、構造物には、例えば変位センサ、速度センサ又は加速度センサ等の振動状態を検出するセンサが設置されている。
【０００３】
また、付加質量を変位させる機構としては、例えば付加質量をリニアベアリング等により摺動自在に支持するとともに、付加質量に螺合するボールネジ等の伝達機構をモータ等により駆動し、付加質量が水平方向に往復動されるよう構成された動吸振器を有する装置がある。そして、動吸振器は、ビルの各階毎の変位又は速度などの振動状態を検出する各センサからの出力値の大きさに応じた制御量を演算する制御装置からの駆動信号によりモータが駆動制御されて付加質量を移動させ、その反力で構造物の振動を制振するようになっている。
【０００４】
この種のアクティブ制御システムでは、構造物の振動伝達特性を正確に把握し、これを制御ゲインに反映する必要がある。しかしながら、一般住宅の交通振動を制振するのにアクティブ制御システムを用いる場合、住宅の構造が夫々異なり、各住宅ごとの振動伝達特性を正確に求めることは難しい。
【０００５】
そのため、住宅の振動をアクティブ制御システムで制振する制振装置においては、制御対象の振動伝達特性が不明でも制御可能なスカイフック制御を用いた制御システムを適用している。
【０００６】
この住宅用アクティブ制御システムにおいては、例えばあらかじめ複数のゲインを記憶装置に記憶しておき、センサによる構造物の振動伝達特性が変化した時は、演算装置に接続された記憶装置に記憶している複数のゲインの中から構造物の振動に対応するゲインを選択し、また付加質量の変位がある値以上の時は現在用いているゲインより弱いゲインを選択し、弱いゲインを目標となる制御ゲインとし、現在用いているゲインから目標ゲインに切替えて制御量の生成を行っていた。
【０００７】
その後、構造物の振動が小さくなった場合には、現在用いている制御ゲインより強い基のゲイン等を目標ゲインとし、目標ゲインに切替わるようになっており、付加質量の動作は、大きくなり制振効果が向上するようになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
１〜３階の低層構造物からなる一般住宅では、通常発生する振動が地面から伝播する振動の場合、その殆どが１次振動であり、周波数が３．０〜５．０Ｈｚ程度である。このような低層一般住宅向けの制振装置においては、この１次振動が最も不快な振動であるため、１次振動を抑えるように制御している。このため、周波数が９〜１５Ｈｚ程度の２次振動以上の振動が発生した場合、充分な制振効果が得られず、条件によっては、制振装置が建物を加振してしまう場合も考えられる。
【０００９】
このような問題の対策として、高層ビル用など高度な制振装置のように振動センサを多数設けたり、センサの信号処理を高速のコンピュータを用いて高度化するなどにより２次振動以上の振動を制御することも可能ではあるが、低層一般住宅に用いられるシステムでは、安価かつ汎用的なシステムであることが要求されている。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題を安価な方法で解決した制振装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
【００１２】
上記請求項１記載の発明は、振動状態検出用センサにより検出された振動のうち２次振動以上の振動周波数の検出信号を通過させるフィルタ手段と、フィルタ手段を通過した検出信号が規定値以上であるとき、または、付加質量の変位が大きくなりストロークに余裕がないときに、モータを駆動する制御量を小さい値に変更する調整手段とを備えており、低層構造物の振動状態に合わせて制御量を自動的に調整して構造物が２次振動以上の振動周波数で発振することを防止すると共に、低層構造物の制振効果をより一層高めることができる。
【００１３】
また、請求項２記載の発明は、フィルタ手段が、少なくとも２次振動の周波数を含むバンドパスフィルタであり、特に問題となる二次振動モードを比較的簡単な構成で正確に検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
図１は本発明になる制振装置の第１実施例の概略構成図である。
図１に示されるように、制振装置１１は、例えば一般住宅などからなる構造物１２の屋上に設置された動吸振器１３が制御装置１４からの制御信号により制振動作して構造物１２の水平方向（Ｘ方向）の振動を制振する。
【００１５】
動吸振器１３は、構造物１２の屋上に設置された基台１５上の付加質量１６がＸ方向に摺動する構成であり、付加質量１６は構造物１２の総質量に対し約０．５％程度の質量を有する。そのため、付加質量１６は基台１５上のリニアベアリング１７により摺動自在に支持されている。
【００１６】
また、基台１５上にはアクチュエータとしてのＡＣサーボモータ（以下「モータ」と言う）１８、モータ１８の回転量を検出するエンコーダ１９が設けられており、モータ１８の出力軸１８ａはカップリング２０を介してボールねじ２３に結合されている。ボールねじ２３は付加質量１６に螺合して貫通している。従って、付加質量１６はボールねじ２３の回転により基台１５の凹部１５ａ内を移動する。
【００１７】
また、構造物１２の屋上には、振動状態（振幅、速度、加速度のいずれか）を検出する振動状態検出センサ（以下「センサ」と言う）２１が設置されている。このセンサ２１は、交通振動や地震等の振動が構造物１２に伝播すると、そのとき検出された変位（振幅）、あるいは速度、あるいは加速度の検出信号を制振装置１４に出力する。
【００１８】
制御装置１４は、後述するようにセンサ２１からの検出信号が入力されると、そのときの振動の大きさに応じた制御量を演算して動吸振器１３のモータ１８へ駆動信号を出力する。モータ１８は駆動信号の供給によりボールねじ２３を回転させ、付加質量１６をＸ方向（振動方向）に移動させる。このとき、発生する付加質量１６の慣性力の反作用により構造物１２の振動が制振される。
【００１９】
ここで、制御装置１４の構成について説明する。
図２は制御装置１４の構成を示すブロック図である。
図２に示されるように、制御装置１４は、センサ２１からの検出信号（センサ信号）を増幅する増幅器２４と、増幅器２４で増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２５と、Ａ／Ｄ変換器２５から入力された信号に基づいて制御量を演算する演算装置２６と、演算に必要なデータを記憶する記憶装置２７と、演算装置２６から出力された制御信号（デジタル信号）をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器２８と、Ｄ／Ａ変換器２８から入力された駆動信号をモータ１８へ出力するドライブ回路２９とからなる。
【００２０】
ドライブ回路２９は、エンコーダ１９の検出信号をデジタル信号に変換し、演算装置２６に出力する。演算装置２６は、後述するように二次振動モードとなる９〜１５Ｈｚの振動周波数を通過させるバンドパスフィルタ（フィルタ手段）を備えており、構造物１２が２次振動状態になると加速度が規定値以上になるため制御ゲインを小さい値に変更し、加速度信号が規定値以下であるとき、制御ゲインを大きい値に変更する制御プログラム（ゲイン調整手段）が格納されている。
【００２１】
また、演算装置２６は、入力されたエンコーダ１９の信号から付加質量１６の位置を演算し、付加質量１６の位置およびセンサ２１のデジタル信号に基づいて、後述するような演算を行う。演算装置２６の演算結果は、Ｄ／A変換器２８に入力され、アナログ信号に変換した後、ドライブ回路２９に入力される。
【００２２】
ドライブ回路２９は、モータ１８を駆動するための回路でＤ／A変換器２８からのアナログ信号およびエンコーダ１９からの検出信号に基づいて駆動信号（トルク信号）を生成し、構造物１２の振動に応じたトルクでモータ１８を回転駆動させる。また、ドライブ回路２９から出力されたトルク信号は、Ａ／Ｄ変換器２５を介して演算装置２６に入力される。そして、演算装置２６は、このトルク信号とセンサ２１からの検出信号（センサ信号）、または付加質量１６の変位を示すエンコーダ１９からの検出信号（エンコーダ信号）に応じてゲインを調整しながら付加質量１６を駆動させるための制御信号を生成する。
【００２３】
演算装置２６では、スカイフック制御理論を用いて制御し、制御ゲインとセンサ２１により検出された構造物１２の応答に基づいて制御量を演算する。
【００２４】
スカイフック制御は、構造物１２が振動している場合に仮想の絶対静止座標を想定し、これと構造物１２との間に仮想ダンパを設けることで構造物１２を制振するという考え方であり、交通振動等により構造物１２が振動したときの構造物１２の上部の変位をＸｓ、仮想ダンパの減衰係数をCａとして運動方程式に表すと、次式のように表せる。
【００２５】
Ｍｓ・Ｘｓ"＋Ｃｓ・Ｘｓ’＋Ｋｓ・Ｘｓ＝−Ｃａ・Ｘｓ’…（１）
となる。ここで、Ｍｓは構造物の質量、Ｃｓは構造物の減衰係数、Ｋｓは構造物１２のばね定数である。尚、上記（１）式において、Ｘ"は２回微分、Ｘ’は１回微分を示す。
【００２６】
制振装置１１は、モータ１８が付加質量１６を動かすとき、構造物１２に及ぼす反力により構造物１２を制振する。付加質量１６の質量をｍａ、付加質量１６の加速度をＸ"ａとして運動方程式に表すと、次式のようになる。
Ｍｓ・Ｘｓ"＋Ｃｓ・Ｘｓ’＋Ｋｓ・Ｘｓ＝−ｍａ・Ｘａ’…（２）
スカイフック制御の仮想ダンパの力（−Ｃａ・Ｘｓ’）は、構造物１２の速度（Ｘｓ’）に制御ゲイン−Ｇａ（＝−Ｃａ）を掛けてモータ１８に加速度駆動信号を与えれば制御できる。
【００２７】
このように構成された制振装置１１では、付加質量１６が移動できる動作範囲は限定されているため、付加質量１６の限られた動作範囲内で最大の制振効果を上げるには、制御ゲインを構造物１２の振動を検出するセンサ２１の検出信号の大きさに応じて変更することが望ましい。
【００２８】
次に、制御装置１４が実行するゲイン調整処理について説明する。
図３は制御装置１４の演算装置２６が実行するゲイン調整処理の第１実施例を示すＰＡＤ図である。
図３に示されるように、演算装置２６は、以下に示す方法で求められた制御ゲインを用いてスカイフック制御則により制振装置１１を制御する。
【００２９】
Ｓ１において、バンドパスフィルタ演算を行う。すなわち、Ｓ２でセンサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６の変位が大きくなりストロークに余裕がない場合、またはバンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以上の場合には、Ｓ１１の処理を行う。逆に、付加質量１６のストロークに余裕があり、バンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以下の場合にはＳ１２の処理を行う。その後、Ｓ３の処理を実行する。
【００３０】
また、Ｓ２において付加質量１６のストロークに余裕がない場合、またはバンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以上の場合には、付加質量１６がストロークエンドのストッパ（図示せず）に接近しているので、Ｓ１１ではボリュームを急激（例えば、０．１秒間）に小さくする。ここで、ボリュームは、ゲインを調整するための定数であり、０〜１００％を示す値である。
【００３１】
このように、バンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以上の場合には、制振装置１１により振動を抑えることができないので、Ｓ１１においてボリュームを急激に小さくして付加質量１６の変位を小さくすることにより構造物１２が発振することを防止する。
【００３２】
また、Ｓ２において、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６の変位が小さく付加質量１６が移動するストロークに余裕がある場合、またはバンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以下の場合には、Ｓ１２でボリュームの値を徐々（例えば、１秒間）に大きくすることにより付加質量１６の移動距離を延長して制振効果を高める。ここで、ボリュームの最大値は、１００％とする。
【００３３】
次のＳ３において、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６を駆動するトルクが大きくなり、ストロークやモータの能力に余裕がない場合、またはＳ１１において、ボリュームの値が小さく変更され、１００％未満の場合にはＳ１３の処理を行う。逆に、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６を駆動するトルクが小さくモータ１８のトルクに余裕があり、ボリュームが１００％の場合には、Ｓ１４の処理を行う。その後、Ｓ４の処理を行う。
【００３４】
また、Ｓ３において、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６を駆動するトルクに余裕がない場合、またはボリュームが１００％未満の場合には、Ｓ１３で制御ゲインを徐々（例えば、３秒間）に小さく変更する。尚、モータ１８は、ある回転数に達すると、最大トルクを発生するため、回転数を必要以上に上げてもトルク増にならない。そのため、モータ１８のトルクに余裕がない状態でゲインを上げても付加質量１６の加速度を増加させることはできないので、ゲインを下げることになる。
【００３５】
また、Ｓ３において、モータ１８のトルクに余裕があり、ボリュームが１００％の場合には、Ｓ１４で制御ゲインを徐々（例えば、１００秒間）に大きく変更する。これにより、モータ１８のトルクが増大して付加質量１６の動作による制振効果が増大する。
【００３６】
Ｓ４では、上記Ｓ１３またはＳ１４で変更した制御ゲインと、Ｓ１１またはＳ１２で変更したボリューム値を掛け合わせて制御ゲインを求める。
【００３７】
ここで、上記Ｓ１１,Ｓ１２,Ｓ２１,Ｓ２２において、ボリュームおよび制御ゲインを急激に変化させると、付加質量１６の加速度変化が大きくなり、構造物１２を加振したり、あるいは異音が発生したりする可能性がある。これとは逆にボリュームおよび制御ゲインをゆっくり変化させると、制振装置１１の能力を越える可能性がある。
【００３８】
そこで、本実施例では、上記Ｓ１１〜Ｓ１４において、例えば、ボリュームおよび制御ゲインを変更する速さをそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４段階とし、Ａが最も急激に変更することとし、それぞれの関係をＡ＞Ｂ、Ａ＞Ｃ＞Ｄとすると良い。例えば、Ａは１ｍｓ毎に１％づつ変化させ、Ｂは１０ｍｓ毎に１％づつ変化させ、Ｃは１０ｍｓ毎に１％づつ変化させ、Ｄは１０秒毎に１％づつ変化させる。
【００３９】
これにより、付加質量１６は動作範囲を越えることなく、付加質量１６の制振動作に余裕があればモータ１８は最大トルク付近で動作するようになる。
【００４０】
従って、自動的に制御ゲインの大きさを変更し、常に制振装置１１の性能内でできるだけ大きい制御ゲインを設定することができるため、取付初期において、適当なゲインを記憶しておけばよく、各構造物１２に個別のゲイン調整作業が不要である。また、住宅の質量変化や経年変化により、住宅の振動伝達特性が変化してもゲイン調整不要であり、しかも時間帯によって揺れが変化するような交通振動が入力される住宅においても常に最大の制振効果が得られる。
【００４１】
さらに、付加質量１６が動作範囲を超えることがないので、付加質量１６が動吸振器１３のストッパ（図示せず）に衝突するときの異音や振動の発生を防止できる。また、モータ１８が発生できるトルク内で動作するので、モータ１８の異常な発熱や故障の発生を防止できる。
【００４２】
尚、上記第1実施例では、バンドパスフィルタを用いて２次振動周波数の信号を抽出する場合を一例として挙げたが、これに限らず、１次振動周波数より高い周波数（例えば、５Ｈｚ以上）の振動周波数を通過させるハイパスフィルタを用いるようにすることも可能である。
【００４３】
次に本発明の第２実施例について説明する。
図４は制御装置１４の演算装置２６が実行するゲイン調整処理の第２実施例を示すＰＡＤ図である。
図４に示されるように、演算装置２６は、Ｓ２１でセンサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６の変位が大きくなりストロークに余裕がない場合には、Ｓ３１の処理を行う。逆に、付加質量１６のストロークに余裕がある場合には、Ｓ３２の処理を行う。その後、Ｓ２２の処理を実行する。
【００４４】
また、Ｓ２１において付加質量１６のストロークに余裕がない場合には、付加質量１６がストロークエンドのストッパ（図示せず）に接近しているので、Ｓ３１ではボリュームを急激（例えば、０．１秒間）に小さくする。
【００４５】
また、Ｓ３２において、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６の変位が小さく付加質量１６が移動するストロークに余裕がある場合には、Ｓ３２でボリュームの値を徐々（例えば、１秒間）に大きくすることにより付加質量１６の移動距離を延長して制振効果を高める。
【００４６】
次のＳ２２では、バンドパスフィルタ演算を行う。
Ｓ２３において、バンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以上の場合には、Ｓ３３の処理を行う。また、Ｓ２３において、バンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以下の場合には、Ｓ３４の処理を行う。
【００４７】
Ｓ２３で、バンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以上の場合には、Ｓ３３で制御ゲインを急激に小さくして付加質量１６の変位を小さくすることにより構造物１２が発振することを防止する。
【００４８】
このように、バンドパスフィルタにより抽出された２次振動周波数の加速度信号（検出信号）が規定値以上の場合には、制振装置１１により振動を抑えることができないので、Ｓ３３において制御ゲインを急激に小さくして付加質量１６の変位を小さくすることにより構造物１２が発振することを防止する。
【００４９】
次のＳ３４において、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６を駆動するトルクが大きくなり、ストロークまたはモータの能力に余裕がない場合、またはボリュームの値が小さく変更され、ボリュームが１００％未満の場合にはＳ３５の処理を行う。逆に、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６を駆動するトルクが小さくモータ１８のトルクに余裕があり、ボリュームが１００％の場合には、Ｓ３６の処理を行う。その後、Ｓ２４の処理を行う。
【００５０】
また、Ｓ２３において、センサ２１により検出された構造物１２の振動に対して付加質量１６を駆動するトルクに余裕がない場合、またはボリュームが１００％未満の場合には、Ｓ３５で制御ゲインを徐々（例えば、３秒間）に小さく変更する。尚、モータ１８は、ある回転数に達すると、最大トルクを発生するため、回転数を必要以上に上げてもトルク増にならない。そのため、モータ１８のトルクに余裕がない状態でゲインを上げても付加質量１６の加速度を増加させることはできないので、ゲインを下げることになる。
【００５１】
また、Ｓ３４において、モータ１８のトルクに余裕がある場合、またはボリュームが１００％未満の場合には、Ｓ３６で制御ゲインを徐々（例えば、１００秒間）に大きく変更する。これにより、モータ１８のトルクが増大して付加質量１６の動作による制振効果が増大する。
【００５２】
Ｓ２４では、上記Ｓ３５またはＳ３６で変更した制御ゲインと、Ｓ３１またはＳ３２で変更したボリューム値を掛け合わせて制御ゲインを求める。
【００５３】
次に本発明の第３実施例について説明する。
図５は第３実施例の演算装置２６が実行するゲイン調整処理を説明するためのフローチャートである。
図５に示されるように、演算装置２６は、電源スイッチ（図示せず）がオンに操作されると、Ｓ４１でセンサ２１から出力された検出信号（加速度信号）を読み込み、Ｓ４２において、読み込まれた検出信号の周波数が1次振動モード（５Ｈｚ以下）かどうかをチェックする（フィルタ手段）。
【００５４】
Ｓ４２において、読み込まれた検出信号の周波数が２次振動モード（５Ｈｚ以上）であるときは、Ｓ４３に進み、モータ１８の駆動を停止させ、付加質量１６の制振動作を止める。そして、Ｓ４１に戻り、再度Ｓ４１以降の処理を実行する。従って、構造物１２の振動周波数が２次振動モードであるときは、制御ゲインをゼロに設定して付加質量１６を停止させた状態に維持して構造物１２を加振しないようにすると共に、構造物１２の振動が減衰するのを待って制振制御を行うことにより、構造物１２が発振することを防止できる。
【００５５】
また、Ｓ４２において、振動周波数が1次モードのときは、Ｓ４４に進み、メモリ（図示せず）に格納された制御ゲインを読み込む。続いて、Ｓ４５に進み、モータ１８を駆動して付加質量１６を制振動作させる。
【００５６】
次のＳ４６では、付加質量１６の移動距離が有効ストローク内かどうかをチェックする。Ｓ４６において、付加質量１６の移動距離が有効ストローク内に入っていないときは、Ｓ４７に進み、制御ゲインを１段階小さい値に変更すると共に、メモリに変更した制御ゲインの値を格納する。その後、Ｓ４５に戻り、１段階小さく変更された制御ゲインを用いて付加質量１６の制振制御を行う。
【００５７】
また、Ｓ４６において、付加質量１６の移動距離が有効ストローク内に入っているときは、Ｓ４８進み、付加質量１６の移動距離が有効ストロークの一定閾値以内で一定時間以上継続しているかどうかをチェックする。このＳ４８において、付加質量１６の移動距離が有効ストロークの一定閾値以内で一定時間以上継続していないときは、そのまま制御ゲインを変更せずに上記Ｓ４５に戻り、前回と同じ制御ゲインを用いて付加質量１６の制振制御を行う。
【００５８】
しかしながら、Ｓ４８において、付加質量１６の移動距離が有効ストロークの一定閾値以内で一定時間以上継続しているときは、Ｓ４９に進み、制御ゲインを１段階大きい値に変更すると共に、メモリに変更した制御ゲインの値を格納する。その後、Ｓ５０において、制振終了でないときは、上記Ｓ４１に戻り、再度、センサ２１から出力された検出信号（加速度信号）を読み込み、Ｓ４１以降の処理を実行する。そして、Ｓ４４では、Ｓ４７またはＳ４９で変更された制御ゲインを読み込んで付加質量１６を制振動作させる。
【００５９】
また、Ｓ５０において、電源スイッチがオフに操作されて制振終了であるときは、今回の制振制御を終了する。
【００６０】
このように、第３実施例では、構造物１２の振動周波数が２次振動モードであるときは制御ゲインをゼロに変更することで、構造物１２が発振することを防止すると共に、構造物１２の振動周波数が１次振動モードであるときは、制御ゲインを調整しながら付加質量１６を制振動作させて構造物１２の振動を効果的に減衰させることができる。
【００６１】
また、付加質量１６の移動距離が有効ストローク内に入っていないときは、制御ゲインを１段階小さい値に変更し、付加質量１６の移動距離が有効ストロークの一定閾値以内で一定時間以上継続しているときは、制御ゲインを１段階大きい値に変更することにより、その構造物１２が有する固有振動数と当該構造物１２の質量に適した制御ゲインに調整することができるので、付加質量１６の制振動作（振幅や加速度）を最適な状態で駆動することが可能になる。
【００６２】
また、住宅の質量変化や経年変化により、住宅の振動伝達特性が変化してもゲイン調整不要であり、しかも時間帯によって揺れが変化するような交通振動が入力される住宅においても常に最大の制振効果が得られる。
【００６３】
上記各実施の形態においては、Ｘ方向の振動を抑える制振装置について説明したが、通常はＹ方向に移動する付加質量からなる動吸振器をもう１つ設ける構成とすることもできる。このような制振装置にあっては、ＸＹ方向に各１個ずつ（ＸＹで１個にまとめたセンサが通常用いられる）の振動センサ（加速度センサ）を天井裏などの動吸振器や制御装置の近傍に設けるのみで、発振を抑えつつ充分な制振効果を得ることができるので、安価でかつ取付性が良い。
【００６４】
また、上記実施の形態では、２次振動の加速度信号が規定値以下の場合、ゲインやボリュームを戻すようにしているが、これに限らず、例えば、所定時間経過後にゲインやボリュームを戻しても良い。
【００６５】
また、上記基準値は、制御量を小さくする場合と大きくする場合とで異なる値（ヒステリシス）にしても良い。特に制御量を小さくする基準値より、制御量を大きくする場合（戻す場合）の基準値を小さい値にすることにより、再発振状態になることを防止できる。
【００６６】
また、発振状態で、ゲインやボリュームを小さくするのではなく、制御を停止し、所定時間経過後、再度制御を復帰させるものであっても良い。
【００６７】
また、上記実施の形態では、２次振動以上の信号をフィルタにより抽出し、その出力値（振幅）が規定値以上である場合に、発振状態であると判断していたが、これに限らず、出力値の微分値が所定値以上の場合（２次振幅が増加傾向であることを判断）や出力値を所定時間（例えば、数秒という短時間）積算し、積算値が所定値を越えた場合など、２次以上の振動が大きくなっていることを判断できれば、上記実施例以外のどのような方法であっても良い。
【００６８】
【発明の効果】
上述の如く、上記請求項１記載の発明によれば、振動状態検出用センサにより検出された振動のうち２次振動以上の振動周波数の検出信号を通過させるフィルタ手段と、フィルタ手段を通過した検出信号が規定値以上であるとき、または、付加質量の変位が大きくなりストロークに余裕がないときに、モータを駆動する制御量を小さい値に変更する調整手段とを備えてなるため、低層構造物が２次振動以上の振動周波数で発振することを防止すると共に、低層構造物の制振効果をより一層高めることができる。
【００６９】
また、請求項２記載の発明によれば、フィルタ手段が、少なくとも２次振動の周波数を含むバンドパスフィルタであり、特に問題となる二次振動モードを比較的簡単な構成で正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる制振装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】制御装置１４の構成を示すブロック図である。
【図３】制御装置１４の演算装置２６が実行するゲイン調整処理の第１実施例を示すＰＡＤ図である。
【図４】制御装置１４の演算装置２６が実行するゲイン調整処理の第２実施例を示すＰＡＤ図である。
【図５】第３実施例の演算装置２６が実行するゲイン調整処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１１制振装置
１２構造物
１３動吸振器
１４制御装置
１５基台
１６付加質量
１８ＡＣサーボモータ
１９エンコーダ
２１振動状態検出センサ
２３ボールねじ
２４増幅器
２５Ａ／Ｄ変換器
２６演算装置
２７記憶装置
２８Ｄ／Ａ変換器
２９ドライブ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration damping device, and in particular, calculates a control amount of an actuator based on a vibration state of a structure, and a configuration in which the actuator drives an additional mass according to the control amount to control vibration of the structure. Related to the vibration damping device.
[0002]
[Prior art]
For example, in a structure such as a house, a vibration control device has been developed to reduce minute vibration such as traffic vibration. In this type of vibration damping device, vibration generated in the structure is damped by displacing an additional mass having a weight corresponding to the mass of the structure mainly in accordance with the vibration state of the structure. Therefore, a sensor for detecting a vibration state, such as a displacement sensor, a speed sensor, or an acceleration sensor, is installed in the structure.
[0003]
As a mechanism for displacing the additional mass, for example, the additional mass is slidably supported by a linear bearing or the like, and a transmission mechanism such as a ball screw that is screwed to the additional mass is driven by a motor or the like, so that the additional mass is horizontal. There is a device having a dynamic vibration absorber configured to be reciprocated. In the dynamic vibration absorber, the motor is driven and controlled by a drive signal from a control device that calculates a control amount according to the magnitude of an output value from each sensor that detects a vibration state such as a displacement or speed for each floor of the building. Then, the additional mass is moved, and the reaction force suppresses the vibration of the structure.
[0004]
In this type of active control system, it is necessary to accurately grasp the vibration transfer characteristics of the structure and reflect this in the control gain. However, when an active control system is used to control traffic vibration of a general house, the structure of the house is different, and it is difficult to accurately obtain the vibration transmission characteristics of each house.
[0005]
For this reason, a control system using skyhook control that can be controlled even if the vibration transmission characteristics of the controlled object is unknown is applied to a vibration control device that controls vibration of a house with an active control system.
[0006]
In this residential active control system, for example, a plurality of gains are stored in advance in a storage device, and when the vibration transfer characteristics of the structure by the sensor change, they are stored in a storage device connected to the arithmetic unit. Select a gain corresponding to the vibration of the structure from multiple gains, and if the displacement of the added mass exceeds a certain value, select a gain that is weaker than the currently used gain, and set the weak gain as the target control gain. The control amount is generated by switching from the currently used gain to the target gain.
[0007]
After that, when the vibration of the structure is reduced, the target gain is set to a base gain that is stronger than the currently used control gain, and the target gain is switched. The vibration control effect is improved.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In ordinary houses composed of low-rise structures on the 1st to 3rd floors, the vibrations that are normally generated are those that propagate from the ground, most of which are primary vibrations with a frequency of about 3.0 to 5.0 Hz. In such a vibration control device for low-rise ordinary houses, since the primary vibration is the most unpleasant vibration, control is performed to suppress the primary vibration. For this reason, when the vibration more than the secondary vibration with a frequency of about 9-15Hz generate | occur | produces, sufficient damping effect cannot be acquired, and depending on conditions, the case where a damping device vibrates a building is also considered. .
[0009]
As measures against such problems, many vibration sensors are installed like advanced vibration control devices for high-rise buildings, etc., or the sensor signal processing is advanced using a high-speed computer. Although it is possible to control the system, it is required that the system used for a low-rise general house is an inexpensive and general-purpose system.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vibration damping device that solves the above-described problems by an inexpensive method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[0012]
According to the first aspect of the present invention, the filter means that passes a detection signal having a vibration frequency equal to or higher than the secondary vibration among the vibrations detected by the vibration state detection sensor, and the detection signal that has passed through the filter means is a specified value or more. When there is a large displacement of the additional mass motor And an adjustment means for changing the control amount for driving to a small value, and the control amount is automatically adjusted in accordance with the vibration state of the low-rise structure so that the structure oscillates at a vibration frequency equal to or higher than the secondary vibration. In addition to preventing this, the vibration damping effect of the low-rise structure can be further enhanced.
[0013]
Further, the invention according to claim 2 is a band-pass filter in which the filter means includes at least the frequency of the secondary vibration, and the secondary vibration mode which is particularly problematic can be accurately detected with a relatively simple configuration. .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a vibration damping device according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the vibration damping device 11 includes a structure 12 in which a dynamic vibration absorber 13 installed on the roof of a structure 12 made of, for example, a general house performs vibration damping operation according to a control signal from the control device 14. The vibration in the horizontal direction (X direction) is suppressed.
[0015]
The dynamic vibration absorber 13 is configured such that the additional mass 16 on the base 15 installed on the roof of the structure 12 slides in the X direction, and the additional mass 16 is about 0.5 with respect to the total mass of the structure 12. % Mass. Therefore, the additional mass 16 is slidably supported by the linear bearing 17 on the base 15.
[0016]
Further, an AC servo motor (hereinafter referred to as “motor”) 18 as an actuator and an encoder 19 for detecting the rotation amount of the motor 18 are provided on the base 15, and an output shaft 18 a of the motor 18 is coupled to the coupling 20. It is connected to the ball screw 23 via. The ball screw 23 is threaded into the additional mass 16 and passes therethrough. Therefore, the additional mass 16 moves in the recess 15 a of the base 15 by the rotation of the ball screw 23.
[0017]
On the roof of the structure 12, a vibration state detection sensor (hereinafter referred to as “sensor”) 21 that detects a vibration state (any of amplitude, speed, and acceleration) is installed. When vibration such as traffic vibration or earthquake propagates to the structure 12, the sensor 21 outputs a displacement (amplitude), speed, or acceleration detection signal detected at that time to the vibration damping device 14.
[0018]
As will be described later, when a detection signal from the sensor 21 is input, the control device 14 calculates a control amount corresponding to the magnitude of the vibration at that time and outputs a drive signal to the motor 18 of the dynamic vibration absorber 13. . The motor 18 rotates the ball screw 23 by supplying the drive signal, and moves the additional mass 16 in the X direction (vibration direction). At this time, the vibration of the structure 12 is damped by the reaction of the generated inertial force of the additional mass 16.
[0019]
Here, the configuration of the control device 14 will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control device 14.
As shown in FIG. 2, the control device 14 includes an amplifier 24 that amplifies a detection signal (sensor signal) from the sensor 21, and an A / D converter 25 that converts the analog signal amplified by the amplifier 24 into a digital signal. A computing device 26 that computes a control amount based on a signal input from the A / D converter 25, a storage device 27 that stores data necessary for the computation, and a control signal (digital) output from the computing device 26 Signal) is converted to an analog signal, and a drive circuit 29 outputs a drive signal input from the D / A converter 28 to the motor 18.
[0020]
The drive circuit 29 converts the detection signal of the encoder 19 into a digital signal and outputs it to the arithmetic device 26. As will be described later, the arithmetic unit 26 includes a band-pass filter (filter means) that passes a vibration frequency of 9 to 15 Hz that is a secondary vibration mode. When the structure 12 enters a secondary vibration state, the acceleration is a specified value. For this reason, a control program (gain adjusting means) for changing the control gain to a small value and changing the control gain to a large value when the acceleration signal is equal to or less than a specified value is stored.
[0021]
In addition, the arithmetic unit 26 calculates the position of the additional mass 16 from the input signal of the encoder 19, and performs the calculation described later based on the position of the additional mass 16 and the digital signal of the sensor 21. The calculation result of the calculation device 26 is input to the D / A converter 28, converted into an analog signal, and then input to the drive circuit 29.
[0022]
The drive circuit 29 is a circuit for driving the motor 18, generates a drive signal (torque signal) based on the analog signal from the D / A converter 28 and the detection signal from the encoder 19, and causes vibration of the structure 12. The motor 18 is rotationally driven with a corresponding torque. The torque signal output from the drive circuit 29 is input to the arithmetic device 26 via the A / D converter 25. The arithmetic unit 26 adjusts the gain according to the torque signal and the detection signal (sensor signal) from the sensor 21 or the detection signal (encoder signal) from the encoder 19 indicating the displacement of the additional mass 16 while adjusting the gain. A control signal for driving 16 is generated.
[0023]
The arithmetic device 26 performs control using the skyhook control theory, and calculates a control amount based on the control gain and the response of the structure 12 detected by the sensor 21.
[0024]
Skyhook control is an idea that a virtual absolute stationary coordinate is assumed when the structure 12 is vibrating, and the structure 12 is damped by providing a virtual damper between the coordinate and the structure 12. When the displacement of the upper portion of the structure 12 when the structure 12 vibrates due to traffic vibration or the like is expressed in the equation of motion as Xs and the damping coefficient of the virtual damper as Ca, it can be expressed as the following equation.
[0025]
Ms · Xs ″ + Cs · Xs ′ + Ks · Xs = −Ca · Xs ′ (1)
It becomes. Here, Ms is the mass of the structure, Cs is the damping coefficient of the structure, and Ks is the spring constant of the structure 12. In the above equation (1), X ″ represents a second differentiation, and X ′ represents a first differentiation.
[0026]
The vibration damping device 11 dampens the structure 12 by a reaction force exerted on the structure 12 when the motor 18 moves the additional mass 16. When the mass of the additional mass 16 is represented by ma and the acceleration of the additional mass 16 is represented by X ″ a in the equation of motion, the following equation is obtained.
Ms · Xs ″ + Cs · Xs ′ + Ks · Xs = −ma · Xa ′ (2)
The force (−Ca · Xs ′) of the virtual damper for skyhook control can be controlled by applying an acceleration drive signal to the motor 18 by multiplying the speed (Xs ′) of the structure 12 by the control gain −Ga (= −Ca). .
[0027]
In the vibration damping device 11 configured as described above, the operating range in which the additional mass 16 can move is limited. Therefore, in order to increase the maximum damping effect within the limited operating range of the additional mass 16, a control gain It is desirable to change according to the magnitude of the detection signal of the sensor 21 that detects the vibration of the structure 12.
[0028]
Next, gain adjustment processing executed by the control device 14 will be described.
FIG. 3 is a PAD showing a first embodiment of gain adjustment processing executed by the arithmetic unit 26 of the control device 14.
As shown in FIG. 3, the arithmetic unit 26 controls the vibration damping device 11 by the Skyhook control law using the control gain obtained by the following method.
[0029]
In S1, a band pass filter operation is performed. That is, when the displacement of the additional mass 16 becomes large with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21 in S2 and there is no stroke, or the acceleration signal (detection of the secondary vibration frequency extracted by the bandpass filter). If the signal is equal to or greater than the specified value, the process of S11 is performed. Conversely, there is a margin in the stroke of the additional mass 16 The When the acceleration signal (detection signal) of the secondary vibration frequency extracted by the bandpass filter is equal to or less than the specified value, the process of S12 is performed. Thereafter, the process of S3 is executed.
[0030]
In addition, when there is no margin in the stroke of the additional mass 16 in S2, or when the acceleration signal (detection signal) of the secondary vibration frequency extracted by the band pass filter is equal to or higher than the specified value, the additional mass 16 is at the stroke end. Since it is approaching a stopper (not shown), the volume is suddenly reduced (for example, 0.1 second) in S11. Here, the volume is a constant for adjusting the gain, and is a value indicating 0 to 100%.
[0031]
As described above, when the acceleration signal (detection signal) of the secondary vibration frequency extracted by the bandpass filter is equal to or higher than the predetermined value, the vibration cannot be suppressed by the vibration control device 11, and the volume is rapidly increased in S11. The structure 12 is prevented from oscillating by reducing the displacement of the additional mass 16 by reducing the displacement.
[0032]
Further, in S2, when the displacement of the additional mass 16 is small relative to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21, there is a sufficient stroke for the additional mass 16 to move, or the secondary vibration extracted by the band-pass filter. If the acceleration signal (detection signal) of the frequency is less than or equal to the specified value, in S12, the volume value is gradually increased (for example, for 1 second) to extend the moving distance of the additional mass 16 and enhance the vibration damping effect. . Here, the maximum value of the volume is 100%.
[0033]
In the next S3, the torque for driving the additional mass 16 increases with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21, and there is no allowance for the stroke or motor capacity, or the volume value is decreased in S11. If changed and less than 100%, the process of S13 is performed. On the other hand, when the torque for driving the additional mass 16 is small with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21 and the torque of the motor 18 is sufficient and the volume is 100%, the process of S14 is performed. Thereafter, the process of S4 is performed.
[0034]
In S3, if there is no allowance for the torque for driving the additional mass 16 with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21, or if the volume is less than 100%, the control gain is gradually increased in S13 ( For example, it is changed small to 3 seconds). Since the motor 18 generates a maximum torque when it reaches a certain number of rotations, the torque does not increase even if the number of rotations is increased more than necessary. Therefore, even if the gain is increased in a state where there is no margin in the torque of the motor 18, the acceleration of the additional mass 16 cannot be increased, so the gain is decreased.
[0035]
In S3, when there is a margin in the torque of the motor 18 and the volume is 100%, the control gain is gradually increased (for example, 100 seconds) in S14. As a result, the torque of the motor 18 increases and the vibration damping effect due to the operation of the additional mass 16 increases.
[0036]
In S4, a control gain is obtained by multiplying the control gain changed in S13 or S14 and the volume value changed in S11 or S12.
[0037]
Here, in S11, S12, S21, and S22, if the volume and the control gain are suddenly changed, the acceleration change of the additional mass 16 increases, and the structure 12 is vibrated or abnormal noise is generated. there's a possibility that. On the contrary, if the volume and the control gain are changed slowly, the capacity of the vibration control device 11 may be exceeded.
[0038]
Therefore, in the present embodiment, in S11 to S14, for example, the speed of changing the volume and the control gain is set to 4 stages of A, B, C, and D, respectively, and A is changed most rapidly. The relationship is preferably A> B and A>C> D. For example, A is changed by 1% every 1 ms, B is changed by 1% every 10 ms, C is changed by 1% every 10 ms, and D is changed by 1% every 10 seconds.
[0039]
As a result, the additional mass 16 does not exceed the operating range, and the motor 18 operates near the maximum torque if there is a margin in the vibration control operation of the additional mass 16.
[0040]
Therefore, since the magnitude of the control gain can be automatically changed and the control gain as large as possible can always be set within the performance of the vibration control device 11, it is sufficient to store an appropriate gain at the initial stage of installation. Individual gain adjustment work is not required for each structure 12. In addition, gain adjustment is not required even if the vibration transfer characteristics of the house change due to changes in the mass of the house or changes over time, and the maximum control is always required even in a house where traffic vibration is input that varies with time. A vibration effect is obtained.
[0041]
Furthermore, since the additional mass 16 does not exceed the operating range, it is possible to prevent the generation of abnormal noise and vibration when the additional mass 16 collides with a stopper (not shown) of the dynamic vibration absorber 13. Further, since the motor 18 operates within the torque that can be generated, it is possible to prevent the motor 18 from generating abnormal heat and failure.
[0042]
In the first embodiment, the case where the signal of the secondary vibration frequency is extracted using a bandpass filter is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and a frequency higher than the primary vibration frequency (for example, 5 Hz or more). It is also possible to use a high-pass filter that passes the vibration frequency.
[0043]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4 is a PAD showing a second embodiment of the gain adjustment process executed by the arithmetic unit 26 of the control device 14.
As shown in FIG. 4, when the displacement of the additional mass 16 becomes large with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21 in S21 and there is no allowance for the stroke, the arithmetic unit 26 performs the process of S31. Do. On the contrary, when there is a margin in the stroke of the additional mass 16, the process of S32 is performed. Thereafter, the process of S22 is executed.
[0044]
In addition, when there is no margin in the stroke of the additional mass 16 in S21, the additional mass 16 is approaching a stopper (not shown) at the stroke end, so the volume is suddenly increased (for example, 0.1 second) in S31. Make it smaller.
[0045]
In S32, if the displacement of the additional mass 16 is small with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21 and there is a margin for the additional mass 16 to move, the volume value is gradually increased in S32 (for example, By increasing it to 1 second, the moving distance of the additional mass 16 is extended and the vibration damping effect is enhanced.
[0046]
In the next S22, band pass filter calculation is performed.
In S23, when the acceleration signal (detection signal) of the secondary vibration frequency extracted by the bandpass filter is equal to or greater than the specified value, the process of S33 is performed. In S23, when the acceleration signal (detection signal) of the secondary vibration frequency extracted by the bandpass filter is equal to or less than the specified value, the process of S34 is performed.
[0047]
If the acceleration signal (detection signal) of the secondary vibration frequency extracted by the bandpass filter in S23 is equal to or greater than the specified value, the control gain is sharply reduced in S33 to reduce the displacement of the additional mass 16 The structure 12 is prevented from oscillating.
[0048]
As described above, when the acceleration signal (detection signal) of the secondary vibration frequency extracted by the bandpass filter is equal to or higher than the specified value, the vibration cannot be suppressed by the vibration control device 11, and the control gain is suddenly increased in S33. By reducing the displacement of the additional mass 16 to a small value, the structure 12 is prevented from oscillating.
[0049]
In the next S34, the torque for driving the additional mass 16 with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21 increases, and when the stroke or motor capacity is not sufficient, or the volume value is changed to a small value. If the volume is less than 100%, the process of S35 is performed. On the other hand, when the torque for driving the additional mass 16 is small with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21 and the torque of the motor 18 is sufficient and the volume is 100%, the process of S36 is performed. Thereafter, the process of S24 is performed.
[0050]
In S23, if there is no allowance for the torque for driving the additional mass 16 with respect to the vibration of the structure 12 detected by the sensor 21, or if the volume is less than 100%, the control gain is gradually increased in S35 ( For example, it is changed small to 3 seconds). Since the motor 18 generates a maximum torque when it reaches a certain number of rotations, the torque does not increase even if the number of rotations is increased more than necessary. Therefore, even if the gain is increased in a state where there is no margin in the torque of the motor 18, the acceleration of the additional mass 16 cannot be increased, so the gain is decreased.
[0051]
In S34, when there is a margin in the torque of the motor 18, or the volume is 100%. Less than In this case, the control gain is gradually changed greatly (for example, for 100 seconds) in S36. As a result, the torque of the motor 18 increases and the vibration damping effect due to the operation of the additional mass 16 increases.
[0052]
In S24, a control gain is obtained by multiplying the control gain changed in S35 or S36 by the volume value changed in S31 or S32.
[0053]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the gain adjustment processing executed by the arithmetic unit 26 of the third embodiment.
As shown in FIG. 5, when the power switch (not shown) is turned on, the arithmetic unit 26 reads the detection signal (acceleration signal) output from the sensor 21 in S41, and is read in S42. It is checked whether the frequency of the detected signal is in the primary vibration mode (5 Hz or less) (filter means).
[0054]
In S42, when the frequency of the read detection signal is the secondary vibration mode (5 Hz or more), the process proceeds to S43, the drive of the motor 18 is stopped, and the vibration control operation of the additional mass 16 is stopped. And it returns to S41 and performs the process after S41 again. Therefore, when the vibration frequency of the structure 12 is in the secondary vibration mode, the control gain is set to zero and the additional mass 16 is kept stopped to prevent the structure 12 from being vibrated, It is possible to prevent the structure 12 from oscillating by performing the vibration suppression control after the vibration of the structure 12 is attenuated.
[0055]
In S42, when the vibration frequency is in the primary mode, the process proceeds to S44, and the control gain stored in the memory (not shown) is read. Subsequently, the process proceeds to S45, where the motor 18 is driven and the additional mass 16 is subjected to a vibration control operation.
[0056]
In next S46, it is checked whether or not the moving distance of the additional mass 16 is within the effective stroke. In S46, when the moving distance of the additional mass 16 is not within the effective stroke, the process proceeds to S47, where the control gain is changed to a value smaller by one step, and the changed control gain value is stored in the memory. Thereafter, the process returns to S45, and the damping control of the additional mass 16 is performed using the control gain changed by one step.
[0057]
In S46, when the movement distance of the additional mass 16 is within the effective stroke, the process proceeds to S48, and it is checked whether the movement distance of the additional mass 16 continues within a certain threshold of the effective stroke for a certain time or more. . In S48, when the movement distance of the additional mass 16 does not continue for a certain time within a certain threshold of the effective stroke, the process returns to S45 without changing the control gain as it is, and is added using the same control gain as the previous time. Damping control of mass 16 is performed.
[0058]
However, if the movement distance of the additional mass 16 continues within a certain threshold of the effective stroke within a certain time in S48, the process proceeds to S49, where the control gain is changed to a value larger by one step and the control changed to the memory is performed. Stores the gain value. Thereafter, if the vibration suppression is not finished in S50, the process returns to S41, and the detection signal (acceleration signal) output from the sensor 21 is read again, and the processes after S41 are executed. In S44, the control gain changed in S47 or S49 is read and the additional mass 16 is subjected to a vibration control operation.
[0059]
In S50, when the power switch is turned off and the vibration suppression ends, the current vibration suppression control ends.
[0060]
Thus, in the third embodiment, when the vibration frequency of the structure 12 is in the secondary vibration mode, the control gain is changed to zero, thereby preventing the structure 12 from oscillating and the structure 12. When the vibration frequency is in the primary vibration mode, the vibration of the structure 12 can be effectively damped by controlling the additional mass 16 while adjusting the control gain.
[0061]
If the movement distance of the additional mass 16 is not within the effective stroke, the control gain is changed to a value smaller by one step, and the movement distance of the additional mass 16 continues within a certain threshold of the effective stroke for a certain time or longer. If the control gain is changed to a value that is larger by one step, the control gain can be adjusted to the natural frequency of the structure 12 and the control gain suitable for the mass of the structure 12. It becomes possible to drive the vibration control operation (amplitude and acceleration) in an optimum state.
[0062]
In addition, gain adjustment is not required even if the vibration transfer characteristics of the house change due to changes in the mass of the house or changes over time, and the maximum control is always required even in a house where traffic vibration is input that varies with time. A vibration effect is obtained.
[0063]
In each of the above-described embodiments, the vibration damping device that suppresses vibration in the X direction has been described. However, it is also possible to provide another dynamic vibration absorber having an additional mass that normally moves in the Y direction. In such a vibration damping device, one vibration sensor (acceleration sensor) in each of the XY directions (sensors integrated into one in XY are usually used) is a dynamic vibration absorber such as a ceiling or a control device. Since it is possible to obtain a sufficient damping effect while suppressing oscillation only by providing it in the vicinity of the, it is inexpensive and has good mounting properties.
[0064]
In the above embodiment, the gain and volume are returned when the acceleration signal of the secondary vibration is not more than the specified value. However, the present invention is not limited to this. For example, even if the gain or volume is returned after a predetermined time has elapsed. good.
[0065]
The reference value may be a different value (hysteresis) depending on whether the control amount is small or large. In particular, it is possible to prevent a re-oscillation state by reducing the reference value when increasing (returning) the control amount to a reference value that decreases the control amount.
[0066]
Further, instead of reducing the gain and volume in the oscillation state, the control may be stopped and the control may be resumed after a predetermined time has elapsed.
[0067]
In the above-described embodiment, a signal having a secondary vibration or higher is extracted by a filter, and the output value (amplitude) is determined to be in the oscillation state when the output value (amplitude) is equal to or greater than a specified value. When the differential value of the output value is greater than or equal to the predetermined value (determining that the secondary amplitude tends to increase), the output value is integrated for a predetermined time (for example, a short time of several seconds), and the integrated value exceeds the predetermined value In any case, any method other than the above embodiment may be used as long as it can be determined that the second-order or higher vibration is increasing.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the filter means for passing the detection signal having the vibration frequency equal to or higher than the secondary vibration among the vibrations detected by the vibration state detection sensor, and the detection passing through the filter means. When the signal is over the specified value, or when the displacement of the added mass is large and there is no margin for the stroke, motor And an adjusting means for changing the control amount for driving to a small value, so that the low-layer structure is prevented from oscillating at a vibration frequency higher than the secondary vibration, and the damping effect of the low-layer structure is further increased. Can be increased.
[0069]
According to the invention described in claim 2, the filter means is a band-pass filter including at least the frequency of the secondary vibration, and the secondary vibration mode in particular can be accurately detected with a relatively simple configuration. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a vibration damping device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device 14;
FIG. 3 is a PAD showing a first embodiment of gain adjustment processing executed by the arithmetic device 26 of the control device 14;
FIG. 4 is a PAD showing a second embodiment of gain adjustment processing executed by the arithmetic unit 26 of the control device 14;
FIG. 5 is a flowchart for explaining a gain adjustment process executed by a calculation device 26 according to the third embodiment;
[Explanation of symbols]
11 Vibration control device
12 Structure
13 Dynamic vibration absorber
14 Control device
15 base
16 Additional mass
18 AC servo motor
19 Encoder
21 Vibration state detection sensor
23 Ball screw
24 Amplifier
25 A / D converter
26 Arithmetic unit
27 Storage device
28 D / A converter
29 Drive circuit

Claims

A vibration state detection sensor for detecting the vibration state of the low-rise structure;
A calculation means for calculating a control amount based on a detection value from the vibration state detection sensor;
A motor driven in accordance with a control amount from the computing means;
An additional mass that is driven by the motor and is displaced within a predetermined stroke range to control the vibration of the low-rise structure;
In a vibration damping device for damping primary vibrations of the low-rise structure,
Filter means for passing a detection signal having a vibration frequency equal to or higher than a secondary vibration among vibrations detected by the vibration state detection sensor;
Adjusting means for changing a control amount for driving the motor to a small value when a detection signal passing through the filter means is equal to or greater than a predetermined value, or when the displacement of the additional mass is large and there is no allowance for a stroke; ,
A vibration damping device comprising:

2. The vibration damping device according to claim 1, wherein the filter means is a band-pass filter including at least a secondary vibration frequency.