JP4855378B2 - Damping device, damping method and damping program - Google Patents

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Description

本発明は制振装置、制振方法及び制振プログラムに係り、特に、基準物体との間にばね及びダンパが介在された制振対象物体の振動を抑制する制振装置、該制振装置に適用可能な制振方法、及び、コンピュータを前記制振装置として機能させるための制振プログラムに関する。   The present invention relates to a vibration damping device, a vibration damping method, and a vibration damping program, and in particular, a vibration damping device that suppresses vibration of a vibration damping target object having a spring and a damper interposed between the vibration damping device and a reference object, and the vibration damping device. The present invention relates to an applicable vibration damping method and a vibration damping program for causing a computer to function as the vibration damping device.

物体を振動させる外力の入力に伴う制振対象物体の振動を抑制する制振システムの構成の一例を図10に示す。この制振システムは、基準物体と制振対象物体との間に介在されたばね300、ダンパ302及び制振用アクチュエータ304と、制振対象物体に取り付けられた振動センサ306と、振動センサ306によって検出された制振対象物体の振動に基づき制振用アクチュエータ304の変位を制御する制御部308を含んで構成されている。図10に示すような構成の制振システムは、共振振動数域を中心とする比較的振動数の低い特定振動数域の振動を制振用アクチュエータ304による能動的な除振(アクティブ制御)によって抑制する一方、高周波域の振動はばね300による受動的な除振(パッシブ制御)によって抑制しており、上記の制振システムにおける運動方程式は次の(4)式で表される。
11+C1(V1−V0)+K2(X1−X0)=−Fd+Fm …(4)
但し、(4)式において、X0は基準物体の変位、V0は速度、X1は制振対象物体の変位、V1は速度、A1は加速度、M1は質量、Fmは制振対象物体に加わる外力、K1はばね300のばね定数、C1はダンパ302の減衰定数、Fdは制振用アクチュエータ304で発生させる加振力である。
FIG. 10 shows an example of the configuration of a vibration suppression system that suppresses the vibration of the vibration suppression target object accompanying the input of an external force that vibrates the object. This vibration suppression system is detected by a spring 300, a damper 302 and a vibration suppression actuator 304 interposed between a reference object and a vibration suppression target object, a vibration sensor 306 attached to the vibration suppression target object, and a vibration sensor 306. The control unit 308 is configured to control the displacement of the vibration suppression actuator 304 based on the vibration of the vibration suppression target object. In the vibration damping system having the configuration shown in FIG. 10, vibrations in a specific frequency range having a relatively low frequency centering on the resonance frequency range are obtained by active vibration isolation (active control) by the vibration suppression actuator 304. On the other hand, vibration in the high frequency range is suppressed by passive vibration isolation (passive control) by the spring 300, and the equation of motion in the above vibration suppression system is expressed by the following equation (4).
M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 2 (X 1 −X 0 ) = − Fd + Fm (4)
In Equation (4), X 0 is the displacement of the reference object, V 0 is the velocity, X 1 is the displacement of the object to be controlled, V 1 is the velocity, A 1 is the acceleration, M 1 is the mass, and Fm is the vibration suppression. An external force applied to the target object, K 1 is a spring constant of the spring 300, C 1 is a damping constant of the damper 302, and Fd is an excitation force generated by the damping actuator 304.

しかし、上記の制振システムでは、アクティブ制御によって除振すべき振動の振動数域が比較的高い場合、制振対象物体に質量を付加する必要があり、制振対象物体の大型化を招くという欠点があり、本願発明者等は、制振対象物体の大型化を回避できる制振システムを提案している(特許文献1参照)。特許文献1に開示されている第1の制振システムは、図11に示すように、制振対象物体に仮想質量M1を付加して制振対象物体の質量を見かけ上増大させた(M1→M1+M2)ことに相当する制御を行うものである。制振対象物体に仮想質量M2を付加した場合の運動方程式は次の(5)式で表され、
(M1+M2)A1+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=−Fd+Fm …(5)
この(5)式を変形すると次の(6)式が得られる。
21+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=−{Fd+M11}+Fm …(6)
従って上記の制御は、図10の制振システムにおける加振力「−Fd」を基準として、制振用アクチュエータ304で発生させる加振力を−{Fd+M11}とすることにより実現できる。
However, in the above vibration suppression system, if the frequency range of vibration to be vibration-isolated by the active control is relatively high, it is necessary to add mass to the vibration suppression target object, resulting in an increase in the size of the vibration suppression target object. There are drawbacks, and the inventors of the present application have proposed a vibration suppression system that can avoid an increase in size of the vibration suppression target object (see Patent Document 1). As shown in FIG. 11, the first vibration suppression system disclosed in Patent Document 1 adds a virtual mass M 1 to a vibration suppression target object to apparently increase the mass of the vibration suppression target object (M 1 → M 1 + M 2 ). The equation of motion when the virtual mass M 2 is added to the object to be controlled is expressed by the following equation (5):
(M 1 + M 2 ) A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) = − Fd + Fm (5)
When the equation (5) is modified, the following equation (6) is obtained.
M 2 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) = − {Fd + M 1 A 1 } + Fm (6)
Therefore, the above control can be realized by setting the excitation force generated by the vibration suppression actuator 304 to − {Fd + M 1 A 1 } on the basis of the excitation force “−Fd” in the vibration suppression system of FIG.

また、特許文献1に開示されている第2の制振システムは、図12に示すように、仮想質量M2と、仮想質量M2と制振対象物体との間に設けられた仮想ばね310及び仮想ダンパ312から成る仮想の動吸収器(TMD:Tuned Mass Damper)を設けたことに相当する制御を行うものである。仮想ばね310のばね定数をK2、仮想ダンパ312の減衰定数をC2、仮想質量M2の変位をX2、速度をV2、加速度をA2とすると、仮想の動吸収器の運動方程式は次の(7)式で表され、
22+C2(V2−V1)+K2(X2−X1)=0 …(7)
この(7)式より、制振対象物体の運動方程式は次の(8)式で表される。
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=−{Fd−C2(V2−V1)−K2(X2−X1)}+Fm
…(8)
従って、上記の制御は制振用アクチュエータ304で発生させる加振力を−{Fd−C2(V2−V1)−K2(X2−X1)}とすることによって実現できる。
特開平5−248489号公報
The second damping system disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 12, the virtual mass M 2, virtual mass M 2 and the virtual spring 310 provided between the damping object In addition, control equivalent to the provision of a virtual dynamic absorber (TMD) including the virtual damper 312 is performed. If the spring constant of the virtual spring 310 is K 2 , the damping constant of the virtual damper 312 is C 2 , the displacement of the virtual mass M 2 is X 2 , the velocity is V 2 , and the acceleration is A 2 , the equation of motion of the virtual dynamic absorber Is expressed by the following equation (7):
M 2 A 2 + C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) = 0 (7)
From this equation (7), the equation of motion of the object to be controlled is expressed by the following equation (8).
M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) = − {Fd−C 2 (V 2 −V 1 ) −K 2 (X 2 −X 1 )} + Fm
... (8)
Therefore, the above control can be realized by setting the excitation force generated by the vibration suppression actuator 304 to − {Fd−C 2 (V 2 −V 1 ) −K 2 (X 2 −X 1 )}.
JP-A-5-2448489

特許文献1に開示されている第2の制振システムは、例えば制振対象物体にモータ等の回転機器が取り付けられ、この回転機器が制振対象物体に加わる外力の発生源の1つになっている等の理由で、制振対象物体の振動に、一定振動数でかつ正弦波状等の波形の振動成分が比較的大きく含まれており、この一定振動数の振動成分をアクティブ制御による除振対象とする場合に、特許文献1に開示されている第1の制振システムよりも効果的に除振することが可能である。   In the second vibration damping system disclosed in Patent Document 1, for example, a rotating device such as a motor is attached to a vibration target object, and this rotating device becomes one of the sources of external force applied to the vibration target object. For example, the vibration of the object to be controlled includes a relatively large vibration component with a constant frequency and a sinusoidal waveform, and the vibration component with the constant frequency is vibration-isolated by active control. In the case of a target, vibration isolation can be performed more effectively than the first vibration suppression system disclosed in Patent Document 1.

しかしながら、制振対象物体に低振動数の地震動X0が入力されたり、対象構造物に直接作用する風等に起因する低振動数の外力Fwが入力されると、振動センサによって検出される振動(変位X2)は、アクティブ制御による除振対象の振動Ymに地震動X0や外力Fwによる低振動数の振動Ywが加わった振動となるが、この地震動X0や外力Fwが比較的大きい場合、振動センサによって検出される振動に含まれる低振動数の振動Ywの振幅が相対的に大きくなる(例として図13も参照)。そして、上記の第2の制振システムを利用して制振対象物体の振動Ymに含まれる特定振動数の振動成分をアクティブ制御によって除振する際に、上記のように振動センサによって検出される振動に含まれる低振動数の振動Ywの振幅が相対的に大きくなった場合、振動Ywの影響を受けて制振用アクチュエータに無駄な加振力を発生させてしまうので、制振用アクチュエータとして必要以上にストロークの大きなアクチュエータを用意する必要があり、制振装置の構成が複雑になる等の問題があった。 However, if a low-frequency seismic motion X 0 is input to the object to be controlled, or an external force Fw having a low frequency caused by wind or the like directly acting on the target structure is input, the vibration detected by the vibration sensor. The (displacement X 2 ) is a vibration obtained by adding the vibration Ym of the low frequency due to the ground motion X 0 or the external force Fw to the vibration Ym of the vibration isolation target by the active control, but when this ground motion X 0 or the external force Fw is relatively large The amplitude of the low-frequency vibration Yw included in the vibration detected by the vibration sensor is relatively large (see also FIG. 13 as an example). Then, when the vibration component of the specific frequency included in the vibration Ym of the vibration suppression target object is vibration-isolated by the active control using the second vibration suppression system, it is detected by the vibration sensor as described above. When the amplitude of the low-frequency vibration Yw included in the vibration becomes relatively large, the vibration actuator generates a useless excitation force due to the influence of the vibration Yw. It is necessary to prepare an actuator with a stroke larger than necessary, and there is a problem that the structure of the vibration damping device is complicated.

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、制振対象物体に、除振対象の振動に加えてより低振動数の振動が生じている場合にも、構成の複雑化等を招くことなく除振対象の振動を抑制できる制振装置、制振方法及び制振プログラムを得ることが目的である。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned facts, and even when the vibration suppression target object has a vibration with a lower frequency in addition to the vibration of the vibration isolation target, the configuration is complicated. An object of the present invention is to obtain a vibration damping device, a vibration damping method, and a vibration damping program that can suppress vibration of a vibration isolation target without any vibration.

特許文献1に開示されている第2の制振システム(以下、従来方式という)のように仮想の動吸収器を用いたアクティブ制御では、仮想の動吸収器の運動方程式を表す前出の (7)式における左辺第1項の"M22"により、除振対象の中心振動数よりも高い振動数領域における制御の感度(入力に対して制御出力を増幅又は減衰させる度合い)が主に規定され、(7)式における左辺第2項の"C2(V2−V1)"により、除振対象の中心振動数付近の振動数領域における制御の感度が主に規定され、(7)式における左辺第3項の"K2(X2−X1)"により、除振対象の中心振動数よりも低い振動数領域における制御の感度が主に規定される。本願発明者は、上記に基づき、仮想の動吸収器が、(7)式における左辺第3項によって主に規定される除振対象の中心振動数よりも低い振動数領域の振動に反応しない(当該振動数領域の振動を反射する)挙動を示すように(7)式の運動方程式を書き換え、書き換えた運動方程式を用いて制振用アクチュエータの制御を行うようにすれば、制振対象物体における除振対象外の低振動数域の振動の影響で無駄な加振力を発生させることを防止できることに想到し、本発明を成すに至った。 In the active control using a virtual dynamic absorber such as the second vibration damping system disclosed in Patent Document 1 (hereinafter referred to as the conventional method), the above-described (9) represents the equation of motion of the virtual dynamic absorber. The sensitivity of control in the frequency range higher than the center frequency of the vibration isolation target (the degree to which the control output is amplified or attenuated) is mainly determined by “M 2 A 2 ” in the first term on the left side of Equation 7). The control sensitivity in the frequency region near the center frequency of the vibration isolation target is mainly defined by “C 2 (V 2 −V 1 )” in the second term on the left side of equation (7). The sensitivity of control in the frequency region lower than the center frequency of the vibration isolation target is mainly defined by “K 2 (X 2 −X 1 )” in the third term on the left side of the equation (7). Based on the above, the inventor of the present application does not react to the vibration in the frequency range lower than the center frequency of the vibration isolation target mainly defined by the third term on the left side of the equation (7) ( If the equation of motion (7) is rewritten so as to show the behavior of reflecting the vibration in the frequency region, and the vibration control actuator is controlled using the rewritten equation of motion, The inventors have conceived that it is possible to prevent generation of useless excitation force due to the influence of vibrations in a low frequency range that is not subject to vibration isolation, and the present invention has been achieved.

上記に基づき請求項1記載の発明に係る制振装置は、基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが介在された質量M1の制振対象物体の振動を検出する検出手段と、前記制振対象物体の振動を抑制する加振力を前記制振対象物体に加えることが可能な制振用アクチュエータと、前記検出手段によって検出された前記制振対象物体の振動に基づいて、質量M2の仮想質量と、当該仮想質量と前記制振対象物体との間に介在されたばね定数K2の仮想ばね及び減衰定数C2の仮想ダンパから成り、前記制振対象物体の変位をX1、速度をV1、前記仮想質量の変位をX2、速度をV2、加速度をA2としたときに、
22+C2(V2−V1)+K2(X2−X1)=−KgX1 …(1)
(但しKgは0<Kg/K2<1.0となる定数)で表される挙動を示す動吸収器が前記制振対象物体に仮想的に付加されることで、前記制振対象物体の加速度をA1、基準物体の変位をX0、速度をV0、前記制振対象物体に制振対象の振動を発生させる外力をFm、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える基準加振力をFd(但しFd=CdV1+KdX1であり、Cd, Kdはフィードバック係数)としたときに、前記制振対象物体が
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=
−{KgX1+Fd−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)}+Fm …(2)
で表される挙動を示すように、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える加振力を制御する制御手段と、を含んで構成されている。
Based on the above, the vibration damping device according to the first aspect of the present invention is configured to reduce the vibration of the vibration suppression target object having the mass M 1 in which the spring having the spring constant K 1 and the damper having the damping constant C 1 are interposed between the reference object and the reference object. Detecting means for detecting, a vibration-controlling actuator capable of applying an excitation force for suppressing vibration of the vibration-suppressing object to the vibration-controlling object, and the vibration-controlling object detected by the detecting means Based on the vibration, it comprises a virtual mass of mass M 2, a virtual spring of spring constant K 2 and a virtual damper of damping constant C 2 interposed between the virtual mass and the object of vibration suppression, and the object of vibration suppression the displacement of the object X 1, the speed V 1, X 2 a displacement of the virtual mass, a velocity V 2, the acceleration when the a 2,
M 2 A 2 + C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) = − KgX 1 (1)
(Where Kg is a constant satisfying 0 <Kg / K 2 <1.0), a dynamic absorber showing a behavior represented by a virtual is added to the object to be controlled, so that the acceleration of the object to be controlled is reduced. A 1 , displacement of the reference object X 0 , velocity V 0 , Fm an external force that generates vibration of the vibration control target on the vibration control object, and reference vibration applied by the vibration control actuator to the vibration control object When the force is Fd (where Fd = CdV 1 + KdX 1 and Cd and Kd are feedback coefficients), the object to be controlled is M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) =
- {KgX 1 + Fd-C 2 (V 2 -V 1) + K 2 (X 2 -X 1)} + Fm ... (2)
Control means for controlling the excitation force applied to the object to be controlled by the vibration suppression actuator.

請求項1記載の発明では、基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが介在された質量M1の制振対象物体の振動が検出手段によって検出される。なお、請求項1記載の発明は、制振対象物体と基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが明示的に存在していることに限られるものではなく、制振対象物体と基準物体との間に何らかの物体(例えば構造物等)が介在しており、この物体をばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパでモデル化できる構成であってもよい。また、請求項1記載の発明では、制振対象物体の振動を抑制する加振力を制振対象物体に加えることが可能な制振用アクチュエータが設けられている。この制振用アクチュエータとしては、或る程度の質量の物体を移動させることで加振力を発生させる構成を採用することができる。 According to the first aspect of the present invention, the vibration of the damping target object having the mass M 1 in which the spring having the spring constant K 1 and the damper having the damping constant C 1 are interposed between the reference object and the reference object is detected by the detecting means. The invention described in claim 1 is not limited to the fact that a spring having a spring constant K 1 and a damper having a damping constant C 1 are explicitly present between the vibration suppression target object and the reference object. Even if a certain object (for example, a structure or the like) is interposed between the vibration suppression target object and the reference object, and this object can be modeled by a spring having a spring constant K 1 and a damper having a damping constant C 1. Good. According to the first aspect of the present invention, there is provided a vibration damping actuator capable of applying a vibration force that suppresses vibration of the vibration target object to the vibration target object. As this vibration control actuator, it is possible to adopt a configuration in which an excitation force is generated by moving an object having a certain mass.

ここで、請求項1記載の発明に係る制御手段は、検出手段によって検出された制振対象物体の振動に基づいて、質量M2の仮想質量と、当該仮想質量と制振対象物体との間に介在されたばね定数K2の仮想ばね及び減衰定数C2の仮想ダンパから成る動吸収器を制振対象物体に仮想的に付加しているが、当該動吸収器の挙動を表す運動方程式として前出の(1)式を適用している。この(1)式は、仮想の動吸収器が、先の(7)式における左辺第3項によって主に規定される除振対象の中心振動数よりも低い振動数領域の振動に反応しない挙動を示すように(7)式を書き換えたものである。そして請求項1記載の発明に係る制御手段は、上記挙動を示す仮想の動吸収器が制振対象物体に付加されることで、制振対象物体が前出の(2)式で表される挙動を示すように、制振用アクチュエータが制振対象物体に加える加振力を制御する。 Here, the control means according to the first aspect of the present invention provides a virtual mass of the mass M 2 between the virtual mass and the vibration suppression target object based on the vibration of the vibration suppression target object detected by the detection means. A dynamic absorber comprising a virtual spring having a spring constant K 2 and a virtual damper having a damping constant C 2 interposed between the two is virtually added to the object to be controlled. The above formula (1) is applied. This equation (1) indicates that the virtual dynamic absorber does not react to vibrations in the frequency region lower than the center frequency of the vibration isolation target mainly defined by the third term on the left side of equation (7). (7) is rewritten so that In the control means according to the first aspect of the invention, the virtual vibration absorber exhibiting the above behavior is added to the vibration suppression target object, so that the vibration suppression target object is expressed by the above equation (2). As shown in the behavior, the excitation force applied to the object to be controlled by the vibration control actuator is controlled.

上記制御により、制振用アクチュエータが制振対象物体に加える加振力は−{KgX1+Fd−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)}となる。これにより、制振対象物体に、除振対象の振動に加えてより低振動数の振動が生じており、除振対象の振動により低振動数の振動が重畳された振動が検出手段によって検出された場合にも、制振対象物体に仮想的に付加されている動吸収器が、先の(1)式に示すように除振対象外のより低振動数の振動に反応しない挙動を示すことになる。これは、制振用アクチュエータに、除振対象の振動を除振するための加振力を発生させる一方で、除振対象外のより低振動数の振動に対応する無駄な加振力は発生させないことに相当する。従って、請求項1記載の発明によれば、除振対象外のより低振動数の振動に対応する無駄な加振力を発生させてしまうことで、制振用アクチュエータとして必要以上にストロークの大きなアクチュエータを用意する必要が無くなり、制振用アクチュエータのストロークを増大させることによる構成の複雑化等を招くことなく除振対象の振動を抑制することができる。 By the above control, the excitation force applied to the object to be controlled by the vibration control actuator is − {KgX 1 + Fd−C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 )}. As a result, a vibration having a lower frequency is generated in the vibration suppression target object in addition to the vibration of the vibration isolation target, and the vibration in which the low frequency vibration is superimposed by the vibration of the vibration isolation target is detected by the detection means. In this case, the dynamic absorber that is virtually added to the vibration suppression target object should behave in a manner that does not respond to vibrations at lower frequencies outside the vibration isolation target, as shown in equation (1) above. become. This causes the vibration damping actuator to generate an excitation force for isolating the vibration of the vibration isolation target, while generating a useless excitation force corresponding to a lower frequency vibration outside the vibration isolation target. It is equivalent to not letting it. Therefore, according to the first aspect of the present invention, a wasteful excitation force corresponding to a vibration having a lower frequency that is not subject to vibration isolation is generated, so that the stroke of the vibration control actuator is larger than necessary. There is no need to prepare an actuator, and the vibration of the vibration isolation target can be suppressed without increasing the complexity of the configuration by increasing the stroke of the vibration control actuator.

なお、請求項1記載の発明において、制御手段が、制振対象物体が前記(2)式で表される挙動を示すように制御することは、例えば請求項2に記載したように、検出手段によって検出された制振対象物体の振動に基づき、制振用アクチュエータが制振対象物体に加える加振力を、   In the first aspect of the invention, the control means controls the vibration target object so as to exhibit the behavior represented by the expression (2). For example, as described in claim 2, the detection means Based on the vibration of the vibration suppression target object detected by, the excitation force applied to the vibration suppression target object by the vibration suppression actuator is

Figure 0004855378
Figure 0004855378

なる伝達関数H1(s)に従って制御することで実現できる。 This can be realized by controlling according to the transfer function H 1 (s).

上記の(3)式は、先の(1)式に基づき、仮想の動吸収器の変位X2と制振対象物体の変位X1との比(伝達関数H1(s))をラプラス変換によって求めたものである。(3)式で表される伝達関数H1(s)において、ω=10π(rad/sec)、h=0.05、Kg/K=0.9とした場合の特性を図1に示す。また先の(7)式に基づき、従来方式における伝達関数H2(s)を求めると、次の(9)式が得られる。 The above equation (3) is based on the previous equation (1) and obtains the ratio (transfer function H 1 (s)) between the displacement X2 of the virtual dynamic absorber and the displacement X1 of the object to be controlled by Laplace transform. It is a thing. FIG. 1 shows the characteristics when ω 0 = 10π (rad / sec), h = 0.05, and Kg / K 1 = 0.9 in the transfer function H 1 (s) expressed by equation (3). Further, when the transfer function H 2 (s) in the conventional method is obtained based on the previous equation (7), the following equation (9) is obtained.

Figure 0004855378
Figure 0004855378

また図1には、(9)式で表される伝達関数H2(s)において、ω=10π(rad/sec)、h=0.05、Kg/K=0.9とした場合の特性も併せて示す。なお、伝達関数H1(s), H2(s)は制御の感度を意味し、伝達関数H1(s), H2(s)>1.00の範囲は入力に対して制御出力を増幅させ、伝達関数H1(s), H2(s)<1.00の範囲は入力に対して制御出力を減衰させることを表している。図1に示す伝達関数H1(s)の特性を伝達関数H2(s)の特性と比較しても明らかなように、本発明によって得られる伝達関数H1(s)は、ω=10π付近の振動数領域の入力に対する感度が低下することなく、他の振動数領域の入力に対する感度は大幅に低下している特性となっており、特に9π以下の振動数領域の入力に対して制御出力を減衰させる特性となっていることで、除振対象外のより低振動数の振動に対応する無駄な加振力を発生させてしまうことを防止できることが理解できる。 FIG. 1 also shows the characteristics in the case where ω 0 = 10π (rad / sec), h = 0.05, and Kg / K 1 = 0.9 in the transfer function H 2 (s) expressed by equation (9). Show. The transfer functions H 1 (s) and H 2 (s) mean the sensitivity of control, and the range of transfer functions H 1 (s) and H 2 (s)> 1.00 amplifies the control output with respect to the input. The range of the transfer functions H 1 (s), H 2 (s) <1.00 represents that the control output is attenuated with respect to the input. As is clear from the comparison of the characteristics of the transfer function H 1 (s) shown in FIG. 1 with the characteristics of the transfer function H 2 (s), the transfer function H 1 (s) obtained by the present invention is given by ω 0 = The sensitivity to the input in the frequency region near 10π does not decrease, and the sensitivity to the input in the other frequency region is greatly decreased. It can be understood that it is possible to prevent generation of useless excitation force corresponding to vibrations having a lower frequency that are not subjected to vibration isolation because of the characteristic that attenuates the control output.

具体的には、本発明方式及び従来方式において、振動センサによって図13に示す波形の振動(除振対象の振動Ymに地震動X0や外力Fwによる低振動数の振動Ywが加わった振動)が検出された場合の、仮想の動吸収器の応答(変位X2:制振用アクチュエータに入力される制御信号)の一例を図2に、アクチュエータの変位を図3に各々示す。従来方式では、図2(A)に示す仮想の動吸収器の振動に、低振動数の振動Ywに応じた成分が加わっており、この影響で図3(A)に示すアクチュエータの最大変位量(=ストローク)が大きくなっているのに対し、本発明方式では、図2(B)に示す仮想の動吸収器の振動から低振動数の振動Ywに応じた成分が除去されており、この影響で図3(B)に示すアクチュエータの変位も一定かつ小さな振幅に抑制されている。従って、本発明方式によれば、制振用アクチュエータのストロークを増大させることによる構成の複雑化等を招くことなく除振対象の振動を抑制できることが明らかである。 Specifically, in the method of the present invention and the conventional method, the vibration of the waveform shown in FIG. 13 (vibration obtained by adding the vibration Ym having a low frequency due to the seismic motion X 0 or the external force Fw to the vibration Ym to be isolated) by the vibration sensor FIG. 2 shows an example of the response (displacement X 2 : control signal input to the vibration control actuator) of the virtual dynamic absorber when detected, and FIG. 3 shows the displacement of the actuator. In the conventional method, a component corresponding to the vibration Yw having a low frequency is added to the vibration of the virtual dynamic absorber shown in FIG. 2A. Due to this, the maximum displacement of the actuator shown in FIG. On the other hand, in the method of the present invention, the component corresponding to the low-frequency vibration Yw is removed from the vibration of the virtual dynamic absorber shown in FIG. Due to the influence, the displacement of the actuator shown in FIG. 3B is also suppressed to a constant and small amplitude. Therefore, according to the method of the present invention, it is clear that the vibration of the vibration isolation target can be suppressed without increasing the complexity of the configuration by increasing the stroke of the vibration damping actuator.

なお、請求項2記載の発明において、除振対象の振動の振動数が変化する等の場合には、例えば請求項3に記載したように、制御手段を、検出手段によって検出された制振対象物体の振動に基づき、制振対象物体の振動における除振対象の中心振動数ωを求め、求めた中心振動数ωを固有振動数ωとして設定した前記(3)式に従って、制振用アクチュエータが制振対象物体に加える加振力を制御することを周期的に繰り返すように構成することが好ましい。これにより、除振対象の振動の振動数が変化する等の場合にも、除振対象の振動の振動数の変化に追従して、制振用アクチュエータによって抑制される振動数域の中心振動数(図1において伝達関数H1(s)が極大となっている振動数)が変更されることになり、除振対象の振動の振動数の変化に拘わらず、除振対象の振動を精度良く抑制することができる。 In the second aspect of the invention, when the frequency of the vibration of the vibration isolation object changes, for example, as described in claim 3, the control means detects the vibration suppression object detected by the detection means. Based on the vibration of the object, the center frequency ω of the vibration isolation object in the vibration of the object to be controlled is obtained, and the vibration control actuator is set according to the above equation (3) in which the obtained center frequency ω is set as the natural frequency ω 0. Is preferably configured to periodically repeat the control of the excitation force applied to the object to be controlled. As a result, even when the vibration frequency of the vibration isolation target changes, the center frequency in the frequency range that is suppressed by the vibration damping actuator following the change in the vibration frequency of the vibration isolation target vibration. (The frequency at which the transfer function H 1 (s) is maximized in FIG. 1) is changed, and the vibration of the vibration isolation target is accurately detected regardless of the change in the vibration frequency of the vibration isolation target. Can be suppressed.

また、請求項3記載の発明において、制振用アクチュエータとしては、制振対象物体の振動を抑制する加振力を制振対象物体に加えることが可能なものであれば任意の構成を採用可能であるが、例えば請求項4に記載したように、制振用アクチュエータを、主質量部と、主質量部に対して変位可能な補助質量部と、補助質量部を主質量部に対して変位させるアクチュエータと、主質量部と少なくとも制振対象物体との間に介在され剛性を変更可能な可変剛性ばねを含んで構成し、制御手段を、求めた中心振動数ωを固有振動数ωとして設定した (3)式に従って、アクチュエータによる補助質量部の変位を制御すると共に、求めた中心振動数ωに対する制振用アクチュエータの共振振動数の偏差が最小となるように、可変剛性ばねの剛性を変化させるように構成することが好ましい。 In the invention described in claim 3, any configuration can be adopted as the vibration control actuator as long as it can apply an excitation force for suppressing vibration of the vibration control object to the vibration control object. However, as described in claim 4, for example, the vibration control actuator includes a main mass portion, an auxiliary mass portion that can be displaced with respect to the main mass portion, and a displacement of the auxiliary mass portion with respect to the main mass portion. And a variable stiffness spring that is interposed between the main mass portion and at least the object to be damped and capable of changing the stiffness, and the control means sets the obtained center frequency ω as the natural frequency ω 0. In accordance with the set equation (3), the displacement of the auxiliary mass section by the actuator is controlled, and the stiffness of the variable stiffness spring is set so that the deviation of the resonance frequency of the damping actuator from the calculated center frequency ω is minimized. change It is preferable to constitute so as to be.

これにより、アクチュエータが補助質量部を変位させることで発生される加振力が、主質量部及び可変剛性ばねを含む制振用アクチュエータの共振によって増幅されるので、主質量部自体を変位させるアクチュエータを設けて主質量部を変位させる等の態様と比較して、加振力を発生させるために必要なエネルギーを節減することができる。また、除振対象の振動の振動数が変化した場合にも制振用アクチュエータの共振状態が維持されるように可変剛性ばねの剛性が変化されることで、除振対象の振動の振動数の変化に拘わらず除振対象の振動を抑制する精度を維持することができる。   As a result, the excitation force generated when the actuator displaces the auxiliary mass portion is amplified by the resonance of the vibration control actuator including the main mass portion and the variable stiffness spring, so that the actuator that displaces the main mass portion itself Compared with a mode in which the main mass part is displaced by providing the energy, it is possible to reduce energy required to generate the excitation force. In addition, when the vibration frequency of the vibration isolation target is changed, the rigidity of the variable stiffness spring is changed so that the resonance state of the vibration damping actuator is maintained. Regardless of the change, it is possible to maintain the accuracy of suppressing the vibration of the vibration isolation target.

また、請求項4記載の発明において、例えば請求項5に記載したように、可変剛性ばねを、直列に配置された複数のばねと、複数のばねのうちの少なくとも1つのばねの変位を阻止可能な変位阻止手段を含んで構成し、制御手段を、変位阻止手段によって少なくとも1つのばねの変位を阻止させるか否かを切り替えることで、可変剛性ばねの剛性を変化させるように構成することが好ましい。また、請求項5記載の発明において、変位阻止手段は、例えば請求項6に記載したように、対応するばねの一端に取り付けられMR流体を収容する収容部とばねの他端に取り付けられMR流体に浸漬された凸部から成る伸縮部と、MR流体に作用させる磁界を発生する磁界発生手段を含んで構成することができ、この場合、制御手段は、磁界発生手段によって磁界を発生させるか否かを切り替えることで、ばねの変位を阻止させるか否かを切り替えるように構成することが好ましい。   Further, in the invention described in claim 4, for example, as described in claim 5, the variable stiffness spring can prevent displacement of a plurality of springs arranged in series and at least one of the plurality of springs. Preferably, the control means is configured to change the rigidity of the variable stiffness spring by switching whether or not the displacement of the at least one spring is blocked by the displacement prevention means. . Further, in the invention according to claim 5, the displacement prevention means is attached to one end of the corresponding spring and accommodates the MR fluid and the other end of the spring, as described in claim 6, for example. And a magnetic field generating means for generating a magnetic field that acts on the MR fluid. In this case, the control means determines whether the magnetic field generating means generates a magnetic field. It is preferable that the switch is made to switch whether or not to prevent the displacement of the spring.

可変剛性ばねとしては種々の構成が考えられるが、請求項5に記載したように、直列に配置された複数のばねのうちの少なくとも1つのばねの変位を阻止するか否かを切り替えることでばねの剛性を変化させる構成を採用した場合、例えば空気圧を利用する等の態様と比較して短時間でばねの剛性を変化させることができる。特に、請求項6に記載したように、MR流体を利用してばねの変位を阻止させる構成であれば、非常に短い時間でばねの変位を阻止するか否かを切り替えることができ、非常に短い時間でばねの剛性を変化させることができる。従って、除振対象の振動の振動数が変化した場合にも可変剛性ばねの剛性を短時間で追従変化させることができ、制振用アクチュエータの共振状態を精度良く維持することができる。   Various configurations are conceivable as the variable stiffness spring. As described in claim 5, the spring can be switched by switching whether to prevent displacement of at least one of the plurality of springs arranged in series. When the configuration for changing the stiffness of the spring is adopted, the stiffness of the spring can be changed in a short time compared to, for example, an embodiment using air pressure. In particular, as described in claim 6, if the configuration is such that the displacement of the spring is prevented using the MR fluid, it can be switched whether or not the displacement of the spring is prevented in a very short time. The rigidity of the spring can be changed in a short time. Therefore, even when the vibration frequency of the vibration isolation target changes, the rigidity of the variable stiffness spring can be changed in a short time, and the resonance state of the vibration damping actuator can be maintained with high accuracy.

請求項7記載の発明に係る制振方法は、基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが介在された質量M1の制振対象物体の振動を検出し、前記検出した前記制振対象物体の振動に基づいて、質量M2の仮想質量と、当該仮想質量と前記制振対象物体との間に介在されたばね定数K2の仮想ばね及び減衰定数C2の仮想ダンパから成り、前記制振対象物体の変位をX1、速度をV1、前記仮想質量の変位をX2、速度をV2、加速度をA2としたときに、
22+C2(V2−V1)+K2(X2−X1)=−KgX1 …(1)
(但しKgは0<Kg/K2<1.0となる定数)で表される挙動を示す動吸収器が前記制振対象物体に仮想的に付加されることで、前記制振対象物体の加速度をA1、基準物体の変位をX0、速度をV0、前記制振対象物体に制振対象の振動を発生させる外力をFm、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える基準加振力をFd(但しFd=CdV1+KdX1であり、Cd, Kdはフィードバック係数)としたときに、前記制振対象物体が
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=
−{KgX1+Fd−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)}+Fm …(2)
で表される挙動を示すように、前記制振対象物体の振動を抑制する加振力を前記制振対象物体に加えることが可能な制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える加振力を制御するので、請求項1記載の発明と同様に、制振対象物体に、除振対象の振動に加えてより低振動数の振動が生じている場合にも、構成の複雑化等を招くことなく除振対象の振動を抑制できる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a vibration damping method for detecting vibration of a vibration damping target object having a mass M 1 in which a spring having a spring constant K 1 and a damper having a damping constant C 1 are interposed between the reference object and the reference object, Based on the detected vibration of the damping object, the virtual mass of mass M 2 , the virtual spring of spring constant K 2 interposed between the virtual mass and the damping object, and the damping constant C 2 When the displacement of the object to be controlled is X 1 , the velocity is V 1 , the displacement of the virtual mass is X 2 , the velocity is V 2 , and the acceleration is A 2 .
M 2 A 2 + C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) = − KgX 1 (1)
(Where Kg is a constant satisfying 0 <Kg / K 2 <1.0), a dynamic absorber showing a behavior represented by a virtual is added to the object to be controlled, so that the acceleration of the object to be controlled is reduced. A 1 , displacement of the reference object X 0 , velocity V 0 , Fm an external force that generates vibration of the vibration control target on the vibration control object, and reference vibration applied by the vibration control actuator to the vibration control object When the force is Fd (where Fd = CdV 1 + KdX 1 and Cd and Kd are feedback coefficients), the object to be controlled is M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) =
- {KgX 1 + Fd-C 2 (V 2 -V 1) + K 2 (X 2 -X 1)} + Fm ... (2)
The excitation force applied to the vibration suppression target object by the vibration suppression actuator capable of applying an excitation force that suppresses vibration of the vibration suppression target object to the vibration suppression target object, as shown in FIG. Therefore, in the same manner as the first aspect of the invention, even when the vibration suppression target object is subjected to vibration at a lower frequency in addition to the vibration of the vibration isolation target, the configuration is complicated. Therefore, the vibration of the vibration isolation target can be suppressed.

請求項8記載の発明に係る制振プログラムは、基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが介在された質量M1の制振対象物体の振動を検出する検出手段、及び、前記制振対象物体の振動を抑制する加振力を前記制振対象物体に加えることが可能な制振用アクチュエータと接続されたコンピュータを、前記検出手段によって検出された前記制振対象物体の振動に基づいて、質量M2の仮想質量と、当該仮想質量と前記制振対象物体との間に介在されたばね定数K2の仮想ばね及び減衰定数C2の仮想ダンパから成り、前記制振対象物体の変位をX1、速度をV1、前記仮想質量の変位をX2、速度をV2、加速度をA2としたときに、
22+C2(V2−V1)+K2(X2−X1)=−KgX1 …(1)
(但しKgは0<Kg/K2<1.0となる定数)で表される挙動を示す動吸収器が前記制振対象物体に仮想的に付加されることで、前記制振対象物体の加速度をA1、基準物体の変位をX0、速度をV0、前記制振対象物体に制振対象の振動を発生させる外力をFm、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える基準加振力をFd(但しFd=CdV1+KdX1であり、Cd, Kdはフィードバック係数)としたときに、前記制振対象物体が
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=
−{KgX1+Fd−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)}+Fm …(2)
で表される挙動を示すように、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える加振力を制御する制御手段として機能させる。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a vibration control program for detecting vibration of a vibration control target object having a mass M 1 in which a spring having a spring constant K 1 and a damper having a damping constant C 1 are interposed between the reference object and the reference object. And a computer connected to a vibration control actuator capable of applying a vibration force for suppressing vibration of the vibration control object to the vibration control object, the vibration control detected by the detection means Based on the vibration of the target object, it comprises a virtual mass of mass M 2, a virtual spring of spring constant K 2 and a virtual damper of damping constant C 2 interposed between the virtual mass and the vibration suppression target object, When the displacement of the object to be controlled is X 1 , the speed is V 1 , the displacement of the virtual mass is X 2 , the speed is V 2 , and the acceleration is A 2 ,
M 2 A 2 + C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) = − KgX 1 (1)
(Where Kg is a constant satisfying 0 <Kg / K 2 <1.0), a dynamic absorber showing a behavior represented by a virtual is added to the object to be controlled, so that the acceleration of the object to be controlled is reduced. A 1 , displacement of the reference object X 0 , velocity V 0 , Fm an external force that generates vibration of the vibration control target on the vibration control object, and reference vibration applied by the vibration control actuator to the vibration control object When the force is Fd (where Fd = CdV 1 + KdX 1 and Cd and Kd are feedback coefficients), the object to be controlled is M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) =
- {KgX 1 + Fd-C 2 (V 2 -V 1) + K 2 (X 2 -X 1)} + Fm ... (2)
The vibration control actuator functions as a control means for controlling the vibration force applied to the vibration target object.

請求項8記載の発明に係る制振プログラムは、上記の検出手段及び制振用アクチュエータと接続されたコンピュータを上記の制御手段として機能させるためのプログラムであるので、上記のコンピュータが請求項8記載の発明に係る制振プログラムを実行することにより、コンピュータが請求項1に記載の制振装置として機能することになり、請求項1記載の発明と同様に、制振対象物体に、除振対象の振動に加えてより低振動数の振動が生じている場合にも、構成の複雑化等を招くことなく除振対象の振動を抑制できる。   The vibration control program according to the invention described in claim 8 is a program for causing a computer connected to the detection means and the vibration control actuator to function as the control means. By executing the vibration control program according to the present invention, the computer functions as the vibration control device according to claim 1, and, similarly to the invention according to claim 1, the object to be vibration-damped Even in the case where a vibration having a lower frequency is generated in addition to the vibration of the vibration, it is possible to suppress the vibration of the vibration isolation target without causing the configuration to be complicated.

以上説明したように本発明は、基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが介在された質量M1の制振対象物体の振動を検出手段によって検出し、検出した制振対象物体の振動に基づいて、質量M2の仮想質量と、仮想質量と制振対象物体との間に介在されたばね定数K2の仮想ばね及び減衰定数C2の仮想ダンパから成り、制振対象物体の変位をX1、速度をV1、前記仮想質量の変位をX2、速度をV2、加速度をA2としたときに、
22+C2(V2−V1)+K2(X2−X1)=−KgX1 …(1)
(但しKgは0<Kg/K2<1.0となる定数)で表される挙動を示す動吸収器が制振対象物体に仮想的に付加されることで、制振対象物体の加速度をA1、基準物体の変位をX0、速度をV0、制振対象物体に制振対象の振動を発生させる外力をFm、制振対象物体の振動を抑制する加振力を前記制振対象物体に加えることが可能な制振用アクチュエータが制振対象物体に加える基準加振力をFdとしたときに、制振対象物体が
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=
−{KgX1+Fd−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)}+Fm …(2)
で表される挙動を示すように、制振用アクチュエータが制振対象物体に加える加振力を制御するようにしたので、制振対象物体に、除振対象の振動に加えてより低振動数の振動が生じている場合にも、構成の複雑化等を招くことなく除振対象の振動を抑制できる、という優れた効果を有する。
As described above, according to the present invention, the vibration of the vibration suppression target object having the mass M 1 in which the spring having the spring constant K 1 and the damper having the damping constant C 1 are interposed between the reference object and the reference object is detected by the detection means. A virtual mass of mass M 2, a virtual spring of spring constant K 2 and a virtual damper of damping constant C 2 interposed between the virtual mass and the vibration target object, based on the vibration of the vibration suppression target object. When the displacement of the object to be controlled is X 1 , the speed is V 1 , the displacement of the virtual mass is X 2 , the speed is V 2 , and the acceleration is A 2 ,
M 2 A 2 + C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) = − KgX 1 (1)
(Where Kg is a constant satisfying 0 <Kg / K 2 <1.0), a dynamic absorber that exhibits a behavior represented by the following is virtually added to the object to be controlled, so that the acceleration of the object to be controlled is A 1. , The displacement of the reference object is X 0 , the speed is V 0 , the external force that generates vibration of the vibration suppression target in the vibration suppression target object is Fm, and the excitation force that suppresses the vibration of the vibration suppression target object is applied to the vibration suppression target object. When the reference excitation force applied to the object to be controlled by the vibration control actuator that can be applied is Fd, the object to be controlled is M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) =
- {KgX 1 + Fd-C 2 (V 2 -V 1) + K 2 (X 2 -X 1)} + Fm ... (2)
In order to control the excitation force applied to the vibration suppression target object by the vibration suppression actuator, the vibration control object has a lower frequency in addition to the vibration of the vibration isolation target. Even when the vibration is generated, the vibration of the vibration isolation target can be suppressed without causing the configuration to be complicated.

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図4には本実施形態に係る構造物(建物)10が示されている。構造物10は、地盤22に対して鉛直方向にコンクリート等から成る杭12が形成され、杭12上にH鋼から成る複数の柱14と複数の梁16が組み上げられ固定されることで地面20上に構築されている。また構造物10には、大人数を収容可能なホール24が最上階に設けられている。ホール24には、ホール24の床部18で発生した、ホール24を含む上部構造体の振動(の振幅及び振動数)を検出する振動センサ26が設けられている。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 shows a structure (building) 10 according to the present embodiment. In the structure 10, a pile 12 made of concrete or the like is formed in a vertical direction with respect to the ground 22, and a plurality of pillars 14 made of H steel and a plurality of beams 16 are assembled and fixed on the pile 12 so that the ground 20 Built on top. The structure 10 has a hall 24 on the top floor that can accommodate a large number of people. The hole 24 is provided with a vibration sensor 26 that detects vibration (amplitude and vibration frequency) of the upper structure including the hole 24 generated on the floor 18 of the hole 24.

一方、ホール24直下の複数の柱14Aの中央部14Bには、ホール24の床部18で発生した上部構造体の振動(図4の矢印A参照)を打ち消す振動(図4の矢印B参照)を発生可能な制振装置100が取付けられている。ホール24の下の階には、振動センサ26によって検出された振動の振幅及び振動数に基づいて、制振装置100で発生させる振動を制御する制御装置30が設置されている。制御装置30と振動センサ26はケーブル28で接続されており、より詳しくは、図7に示すように、制御装置30の増幅器84及びA/D変換器86を介してコンピュータ88に接続されている。従って、振動センサ26から出力された振動検出信号は、増幅器84で増幅され、A/D変換器86でデジタルの振動検出データへ変換された後にコンピュータ88へ入力される。また制御装置30と制振装置100はケーブル32で接続されている。制御装置30は図示しない電源を内蔵しており、制振装置100を作動させるための電力は制御装置30からケーブル32を介して制振装置100へ供給される。   On the other hand, in the central portion 14B of the plurality of pillars 14A immediately below the hole 24, vibration (see arrow B in FIG. 4) that cancels the vibration of the upper structure (see arrow A in FIG. 4) generated on the floor 18 of the hole 24. A vibration damping device 100 capable of generating the above is attached. On the lower floor of the hall 24, a control device 30 that controls vibration generated by the vibration control device 100 based on the amplitude and frequency of vibration detected by the vibration sensor 26 is installed. The control device 30 and the vibration sensor 26 are connected by a cable 28. More specifically, as shown in FIG. 7, the control device 30 and the vibration sensor 26 are connected to a computer 88 via an amplifier 84 and an A / D converter 86 of the control device 30. . Therefore, the vibration detection signal output from the vibration sensor 26 is amplified by the amplifier 84, converted into digital vibration detection data by the A / D converter 86, and then input to the computer 88. The control device 30 and the vibration control device 100 are connected by a cable 32. The control device 30 has a built-in power supply (not shown), and electric power for operating the vibration control device 100 is supplied from the control device 30 to the vibration control device 100 via the cable 32.

なお、本実施形態に係る構造物10のうち、制振装置100が取付けられている部分よりも下方の部分(下部構造体)と、制振装置100が取付けられている部分よりも上方の部分(ホール24を含む上部構造体)との間には、制振装置100以外にも柱や梁等の支持部材が設けられているが、これらの支持部材を下部構造体と上部構造体との間の振動の伝達に関してモデル化したとすると、上記の支持部材は図a,図b等に示すようなばねとダンパで表すことができる。従って、本実施形態に係る構造物10のうち、下部構造体は本発明に係る基準物体に、上部構造体は本発明に係る制振対象物体に、上記の支持部材は本発明に係る「基準物体と制振対象物体の間に介在されたばね及びダンパ」に各々対応している。また、制振装置100は本発明に係る制振用アクチュエータに、振動センサ26は本発明に係る検出手段に各々対応している。   In addition, in the structure 10 according to the present embodiment, a portion (lower structure) below the portion where the vibration damping device 100 is attached and a portion above the portion where the vibration damping device 100 is attached. Support members such as columns and beams are provided in addition to the vibration damping device 100 between the (the upper structure including the hole 24), and these support members are connected to the lower structure and the upper structure. Assuming that the transmission of vibration is modeled, the above support member can be represented by a spring and a damper as shown in FIGS. Therefore, in the structure 10 according to the present embodiment, the lower structure is the reference object according to the present invention, the upper structure is the object to be controlled according to the present invention, and the above support member is the “reference object according to the present invention. This corresponds to the spring and damper interposed between the object and the object to be controlled. The vibration control device 100 corresponds to the vibration control actuator according to the present invention, and the vibration sensor 26 corresponds to the detection means according to the present invention.

図5(A)に示すように、制振装置100は、鋼板から成り柱14Aの中央部14Bのフランジの間に水平に配置され、中央部14Bのフランジに溶接された天井壁104及び底壁106を備え、中央部14Bのウェブの両側には、天井壁104と底壁106で囲まれた収納部107A,107Bが各々形成されており、収納部107A,107Bには各々制振装置100が収容されている。なお、収納部107A,107Bに収容されている制振装置100は同一構成のため、以下では収納部107Aに収容されている制振装置100について説明する。   As shown in FIG. 5A, the vibration damping device 100 is made of a steel plate and is horizontally disposed between the flanges of the central portion 14B of the column 14A and welded to the flanges of the central portion 14B. 106, and storage portions 107A and 107B surrounded by the ceiling wall 104 and the bottom wall 106 are respectively formed on both sides of the web of the central portion 14B. The vibration control devices 100 are respectively provided in the storage portions 107A and 107B. Contained. In addition, since the damping device 100 accommodated in storage part 107A, 107B is the same structure, below, the damping device 100 accommodated in storage part 107A is demonstrated.

図5(A),(B)に示すように、制振装置100は、振動を発生させる加振部108と、加振部108で発生された振動数を増幅して天井壁104及び底壁106へ伝達する振動増幅部110に大別される。   As shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B), the vibration damping device 100 amplifies the vibration unit 108 that generates vibrations and the vibration frequency generated by the vibration unit 108 to ceiling wall 104 and bottom wall. It is roughly divided into a vibration amplifying unit 110 that transmits to 106.

加振部108は、コ字状の断面の各々の開口部が隙間部121を形成しつつ対向するように一対のチャンネル型鋼140が底板118上に立設されて成る支柱120と、支柱120の両側に立設された2本の補助支柱126と、中空筒状で支柱120を取り囲むように設けられた可動部122と、支柱120及び補助支柱126で支持される天板116とを備えている。可動部122の外面には、鋼板から成るウェイト124が図示しないボルト及びナット等の固定手段で交換可能に固定されている。可動部122全体の重量は、可動部122の外面に固定するウェイト124の重量を変えることで変更可能されている。   The vibration unit 108 includes a column 120 in which a pair of channel steels 140 are erected on the bottom plate 118 so that each opening of a U-shaped cross section is opposed to each other while forming a gap 121. Two auxiliary columns 126 standing on both sides, a movable portion 122 provided in a hollow cylindrical shape so as to surround the column 120, and a top plate 116 supported by the column 120 and the auxiliary columns 126 are provided. . A weight 124 made of a steel plate is fixed to the outer surface of the movable portion 122 in a replaceable manner by fixing means such as bolts and nuts (not shown). The weight of the entire movable portion 122 can be changed by changing the weight of the weight 124 fixed to the outer surface of the movable portion 122.

支柱120を構成するチャンネル型鋼140の内側(ウェブ)には、複数の永久磁石142が鉛直方向に沿って配列されている。また支柱120内(一対のチャンネル型鋼140の開口部によって形成される中空部内)には、図示しない芯金に巻き掛けられた電磁コイル130が配置されており、この電磁コイル130は、隙間部121を通って延びる支持部材128を介して可動部122と連結されている。従って、電磁コイル130、可動部122及びウェイト124は、一体となって支柱120に沿って鉛直方向に移動可能とされている。また電磁コイル130は、鉛直方向の位置に拘わらず永久磁石142との間隔がおよそ一定に維持される。なお、電磁コイル130、可動部122及びウェイト124は請求項4に記載の補助質量部に対応しており、これらを必要に応じて「補助質量部」と称する。   A plurality of permanent magnets 142 are arranged along the vertical direction on the inner side (web) of the channel steel 140 constituting the support column 120. In addition, an electromagnetic coil 130 wound around a core metal (not shown) is disposed in the support column 120 (in a hollow portion formed by the opening of the pair of channel steels 140). It is connected to the movable part 122 through a support member 128 extending therethrough. Therefore, the electromagnetic coil 130, the movable portion 122, and the weight 124 are integrally movable along the support column 120 in the vertical direction. Further, the distance between the electromagnetic coil 130 and the permanent magnet 142 is maintained approximately constant regardless of the position in the vertical direction. The electromagnetic coil 130, the movable part 122, and the weight 124 correspond to the auxiliary mass part described in claim 4, and are referred to as “auxiliary mass part” as necessary.

電磁コイル130はケーブル132を介して制御装置30に各々接続されており、詳しくは図7に示すように、制御装置30の電磁コイル駆動回路90を介してコンピュータ88に接続されている。電磁コイル駆動回路90は電磁コイル130に駆動電流を供給し、コンピュータ88は、電磁コイル130及び複数の永久磁石142が電磁アクチュエータとして機能し、電磁コイル130、可動部122及びウェイト124から成る補助質量部が、振動センサ26によって検出された振動のうち除振対象の振動数域の振動成分に応じた周期・振幅で上下方向(図5(B)の矢印Fの方向)に移動するように、電磁コイル駆動回路90によって電磁コイル130に供給される駆動電流の向き及び大きさを制御する。この電磁コイル130、可動部122及びウェイト124から成る補助質量部の上下方向の移動(変位)により、加振部108で加振力(除振対象の振動成分を打ち消すための振動を発生させる加振力)が発生する。   Each of the electromagnetic coils 130 is connected to the control device 30 via a cable 132. Specifically, as shown in FIG. 7, the electromagnetic coil 130 is connected to a computer 88 via an electromagnetic coil drive circuit 90 of the control device 30. The electromagnetic coil drive circuit 90 supplies a drive current to the electromagnetic coil 130, and the computer 88 functions as an electromagnetic actuator in which the electromagnetic coil 130 and the plurality of permanent magnets 142 function as an auxiliary mass including the electromagnetic coil 130, the movable portion 122, and the weight 124. The unit moves in the vertical direction (in the direction of arrow F in FIG. 5B) with a period and amplitude according to the vibration component in the vibration frequency range of the vibration isolation object among the vibrations detected by the vibration sensor 26. The direction and magnitude of the drive current supplied to the electromagnetic coil 130 by the electromagnetic coil drive circuit 90 is controlled. Due to the vertical movement (displacement) of the auxiliary mass part composed of the electromagnetic coil 130, the movable part 122, and the weight 124, the vibration excitation part 108 generates an excitation force (vibration for canceling the vibration component to be isolated). Vibration force).

一方、振動増幅部110は、所定のばね定数(固有の剛性)のコイルばね112と、外部からばね定数(剛性)を変更可能な可変剛性ばね40を備えている。コイルばね112及び可変剛性ばね40は、天井壁104と天板116の間及び底壁106と底板118の間に各々設けられており、個々のコイルばね112及び可変剛性ばね40は、一端が天井壁104又は底壁106に固定され、他端が天板116又は底板118に固定されている。以下では、天井壁104と天板116の間に設けられた可変剛性ばね40を例にその構成を説明するが、底壁106と底板118の間に設けられた可変剛性ばね40も同一の構成である。   On the other hand, the vibration amplifying unit 110 includes a coil spring 112 having a predetermined spring constant (inherent rigidity) and a variable rigidity spring 40 capable of changing the spring constant (rigidity) from the outside. The coil spring 112 and the variable stiffness spring 40 are respectively provided between the ceiling wall 104 and the top plate 116 and between the bottom wall 106 and the bottom plate 118, and each coil spring 112 and variable stiffness spring 40 has one end on the ceiling. The other end is fixed to the top plate 116 or the bottom plate 118. Hereinafter, the configuration of the variable rigid spring 40 provided between the ceiling wall 104 and the top plate 116 will be described as an example, but the variable rigid spring 40 provided between the bottom wall 106 and the bottom plate 118 is also configured in the same manner. It is.

図6(A)に示すように、可変剛性ばね40は、変位ロック機能を備えた3個の可変ばねユニット42、44、46が、鉛直方向に沿って直列に連結されて構成されている。可変ばねユニット42は、略平板状の下取付部材54と、下取付部材54の上方に間隔を空けて配置された略平板状の上取付部材52を備えている。下取付部材54と上取付部材52の間には金属製のコイルばね50が配置されており、コイルばね50は上端が上取付部材52に、下端が下取付部材54に、接着等によって各々固定されている。従って、可変ばねユニット42は、コイルばね50によって上取付部材52と下取付部材54との間隔が空いている状態が維持されると共に、可変ばねユニット42を上下方向に変位させる(上取付部材と下取付部材との間隔を変化させる)外力が加わると、コイルばね50が伸縮することでコイルばね50のばね定数に反比例する変位(前記間隔が変化する変位)が生ずる。   As shown in FIG. 6A, the variable rigid spring 40 is configured by connecting three variable spring units 42, 44, 46 having a displacement locking function in series along the vertical direction. The variable spring unit 42 includes a substantially flat lower attachment member 54 and a substantially flat upper attachment member 52 disposed above the lower attachment member 54 with a space therebetween. A metal coil spring 50 is disposed between the lower mounting member 54 and the upper mounting member 52. The coil spring 50 is fixed to the upper mounting member 52 at the upper end and to the lower mounting member 54 at the lower end by bonding or the like. Has been. Therefore, in the variable spring unit 42, the state in which the space between the upper mounting member 52 and the lower mounting member 54 is maintained by the coil spring 50 and the variable spring unit 42 is displaced in the vertical direction (the upper mounting member and When an external force (which changes the distance to the lower mounting member) is applied, the coil spring 50 expands and contracts to cause a displacement that is inversely proportional to the spring constant of the coil spring 50 (a displacement that changes the distance).

また同様に、可変ばねユニット44は下取付部材66、上取付部材64及び金属製のコイルばね62を備え、可変ばねユニット44を上下方向に変位させる外力が加わると、コイルばね62が伸縮することでコイルばね62のばね定数に反比例する変位(上取付部材と下取付部材との間隔が変化する変位)が生じるように構成されており、可変ばねユニット46は下取付部材76、上取付部材74及び金属製のコイルばね72を備え、可変ばねユニット46を上下方向に変位させる外力が加わると、コイルばね72が伸縮することでコイルばね72のばね定数に反比例する変位(上取付部材と下取付部材との間隔が変化する変位)が生じるように構成されている。なお、可変ばねユニット42、44、46のコイルばね50、62、72はばね定数が互いに同一であってもよいが、ばね定数が互いに相違していることが望ましい。   Similarly, the variable spring unit 44 includes a lower mounting member 66, an upper mounting member 64, and a metal coil spring 62. When an external force that displaces the variable spring unit 44 in the vertical direction is applied, the coil spring 62 expands and contracts. Thus, a displacement that is inversely proportional to the spring constant of the coil spring 62 (a displacement in which the interval between the upper mounting member and the lower mounting member changes) is generated. The variable spring unit 46 includes a lower mounting member 76 and an upper mounting member 74. And a metal coil spring 72, and when an external force is applied to displace the variable spring unit 46 in the vertical direction, the coil spring 72 expands and contracts to cause a displacement inversely proportional to the spring constant of the coil spring 72 (upper mounting member and lower mounting (Displacement in which the distance from the member changes) occurs. The coil springs 50, 62, and 72 of the variable spring units 42, 44, and 46 may have the same spring constant, but preferably have different spring constants.

また、可変ばねユニット42の下取付部材54には、下面略中央から下方へ突出する突出部54Aが形成されており、可変ばねユニット44の上取付部材64には、上面略中央に突出部54Aの外径と略等しい内径を有する孔64Aが形成されている。突出部54Aは孔64Aに嵌合しており、これにより可変ばねユニット42、44の左右方向への相対移動が阻止される。同様に、可変ばねユニット44の下取付部材66には、下面略中央から下方へ突出する突出部66Aが形成されており、可変ばねユニット46の上取付部材74には、上面略中央に突出部66Aの外径と略等しい内径を有する孔74Aが形成されている。突出部66Aは孔74Aに嵌合しており、これにより可変ばねユニット44、46の左右方向への相対移動が阻止される。また、可変ばねユニット42の上取付部材52は、接着又はボルト、ナット等の締結による固定手段によって天井壁104に取付けられており、可変ばねユニット42の下取付部材54と可変ばねユニット44の上取付部材64、可変ばねユニット44の下取付部材66と可変ばねユニット46の上取付部材74、及び、可変ばねユニット44の下取付部材76と天板116、についても、同様の固定手段によって固定されている。   The lower mounting member 54 of the variable spring unit 42 is formed with a protruding portion 54A that protrudes downward from substantially the center of the lower surface. The upper mounting member 64 of the variable spring unit 44 has a protruding portion 54A that is approximately centered on the upper surface. A hole 64 </ b> A having an inner diameter substantially equal to the outer diameter is formed. The protruding portion 54A is fitted in the hole 64A, thereby preventing the relative movement of the variable spring units 42 and 44 in the left-right direction. Similarly, the lower mounting member 66 of the variable spring unit 44 is formed with a protruding portion 66A that protrudes downward from substantially the center of the lower surface, and the upper mounting member 74 of the variable spring unit 46 protrudes at the approximately center of the upper surface. A hole 74A having an inner diameter substantially equal to the outer diameter of 66A is formed. The protrusion 66A is fitted in the hole 74A, thereby preventing the relative movement of the variable spring units 44 and 46 in the left-right direction. The upper attachment member 52 of the variable spring unit 42 is attached to the ceiling wall 104 by fixing means such as adhesion or fastening of bolts, nuts, etc., and the upper attachment member 54 of the variable spring unit 42 and the upper part of the variable spring unit 44 are fixed. The attachment member 64, the lower attachment member 66 of the variable spring unit 44 and the upper attachment member 74 of the variable spring unit 46, and the lower attachment member 76 and the top plate 116 of the variable spring unit 44 are also fixed by the same fixing means. ing.

可変ばねユニット42の下取付部材54の上面には、上部に開口部が形成された略円筒状の収容ケース58が取付けられており、収容ケース58内には、粒状磁性体Gが分散混入されたシリコンオイルから成るMR(Magneto-Rheological)流体56が収容されている。また、可変ばねユニット42の上取付部材52の下面側でコイルばね50の内側には、収容ケース58の開口部に挿入され、MR流体56へ浸漬される凸部60が設けられている。同様に、可変ばねユニット44の下取付部材66の上面にはMR流体56を収容する収容ケース68が取付けられており、可変ばねユニット44の上取付部材64の下面側でコイルばね62の内側には、収容ケース68の開口部に挿入されMR流体56へ浸漬される凸部70が設けられている。更に、可変ばねユニット46の下取付部材76の上面にはMR流体56を収容する収容ケース78が取付けられており、可変ばねユニット46の上取付部材74の下面側でコイルばね72の内側には、収容ケース78の開口部に挿入されMR流体56へ浸漬される凸部80が設けられている。   On the upper surface of the lower mounting member 54 of the variable spring unit 42, a substantially cylindrical storage case 58 with an opening formed in the upper portion is mounted. In the storage case 58, the granular magnetic material G is dispersed and mixed. An MR (Magneto-Rheological) fluid 56 made of silicone oil is contained. Further, on the lower surface side of the upper mounting member 52 of the variable spring unit 42, on the inner side of the coil spring 50, a convex portion 60 that is inserted into the opening of the housing case 58 and immersed in the MR fluid 56 is provided. Similarly, an accommodation case 68 for accommodating the MR fluid 56 is attached to the upper surface of the lower attachment member 66 of the variable spring unit 44, and inside the coil spring 62 on the lower surface side of the upper attachment member 64 of the variable spring unit 44. Is provided with a convex portion 70 which is inserted into the opening of the housing case 68 and immersed in the MR fluid 56. Further, a housing case 78 for housing the MR fluid 56 is attached to the upper surface of the lower mounting member 76 of the variable spring unit 46, and on the lower surface side of the upper mounting member 74 of the variable spring unit 46 inside the coil spring 72. A convex portion 80 that is inserted into the opening of the housing case 78 and immersed in the MR fluid 56 is provided.

個々の可変ばねユニット42、44、46の収容ケース58、68、78に各々収容されているMR流体56は、磁界(磁場)が作用していないときには粒状磁性体Gが流体中に分散している(図6(A)に示す状態)ことで、流動性を有する液体状となっているが、図6(B)に示すように磁界Mが作用すると、粒状磁性体Gが流体中で集合し磁力線に沿って並ぶことでクラスタを形成し、降伏応力をもつ固体状になる。なお、図6(B)では、可変ばねユニット46のMR流体56に磁界Mが作用した状態を示しているが、他の可変ばねユニット42、44についても同様である。そして、個々のバネユニットは、MR流体56に磁界Mが作用し、MR流体56中の粒状磁性体Gがクラスタを形成すると、当該可変ばねユニットを上下方向に変位させる(上取付部材と下取付部材との間隔を変化させる)外力が加わってもこの外力に抗して上記の変位が阻止(ロック)された状態となる。   In the MR fluid 56 accommodated in the accommodating cases 58, 68, 78 of the individual variable spring units 42, 44, 46, the granular magnetic material G is dispersed in the fluid when the magnetic field (magnetic field) is not acting. (In the state shown in FIG. 6 (A)), the liquid form has fluidity, but when the magnetic field M acts as shown in FIG. 6 (B), the granular magnetic bodies G gather in the fluid. By forming a cluster along the lines of magnetic force, a cluster is formed and a solid with a yield stress is formed. 6B shows a state in which the magnetic field M acts on the MR fluid 56 of the variable spring unit 46, the same applies to the other variable spring units 42 and 44. FIG. Then, when the magnetic field M acts on the MR fluid 56 and the granular magnetic bodies G in the MR fluid 56 form clusters, the individual spring units displace the variable spring unit in the vertical direction (the upper mounting member and the lower mounting member). Even if an external force is applied (which changes the distance from the member), the displacement is blocked (locked) against the external force.

なお、コイルばね50のばね定数をK1、コイルばね62のばね定数をK2、コイルばね72のばね定数をK3、可変剛性ばね40のばね定数をKとした場合、ばね定数Kは、変位がロックされている可変ばねユニットの数が0個であれば、
K=1/(1/K1+1/K2+1/K3)
となり、コイルばね50を備えた可変ばねユニット42の変位がロックされた場合は、
K=1/(1/K2+1/K3)
となり、コイルばね62を備えた可変ばねユニット44の変位がロックされた場合は、
K=1/(1/K1+1/K3)
となり、コイルばね72を備えた可変ばねユニット46の変位がロックされた場合は、
K=1/(1/K1+1/K2)
となり、可変ばねユニット42、44の変位がロックされた場合はK=K3、可変ばねユニット42、46の変位がロックされた場合はK=K2、可変ばねユニット44、46の変位がロックされた場合はK=K1、全ての可変ばねユニットの変位がロックされた場合はK=∞となる。そして、制振装置100全体の共振振動数ωMは可変剛性ばね40のばね定数Kに応じて変化する。
When the spring constant of the coil spring 50 is K1, the spring constant of the coil spring 62 is K2, the spring constant of the coil spring 72 is K3, and the spring constant of the variable stiffness spring 40 is K, the spring constant K has a displacement locked. If the number of variable spring units is 0,
K = 1 / (1 / K1 + 1 / K2 + 1 / K3)
When the displacement of the variable spring unit 42 including the coil spring 50 is locked,
K = 1 / (1 / K2 + 1 / K3)
When the displacement of the variable spring unit 44 including the coil spring 62 is locked,
K = 1 / (1 / K1 + 1 / K3)
When the displacement of the variable spring unit 46 including the coil spring 72 is locked,
K = 1 / (1 / K1 + 1 / K2)
When the displacement of the variable spring units 42, 44 is locked, K = K3. When the displacement of the variable spring units 42, 46 is locked, K = K2, and the displacement of the variable spring units 44, 46 is locked. K = K1 in the case, and K = ∞ when the displacements of all the variable spring units are locked. The resonance frequency ω M of the entire vibration damping device 100 changes according to the spring constant K of the variable stiffness spring 40.

図6(A)に示すように、個々の可変ばねユニット42、44、46のコイルばね50、62、72は、ケーブル82を介し、上側端部及び下側端部が、制御装置30の一部を構成する選択駆動回路92に各々接続されており、図7に示すように、選択駆動回路92はコンピュータ88に接続されている。選択駆動回路92は、コイルばね50、62、72に対して各々独立に駆動電流を供給可能とされており、コンピュータ88によって電流供給対象のコイルばねが指示されると、指示されたコイルばねに駆動電流を供給する。コイルばねに駆動電流が供給された可変ばねユニットでは、コイルばねに駆動電流が流れることで磁界Mが発生し、MR流体56中の粒状磁性体Gがクラスタを形成することで、上記のように変位がロックされた状態となる。詳細は後述するが、コンピュータ88は、振動センサ26によって検出された振動に基づき、制振装置100全体の共振振動数ωMが、検出された振動のうち除振対象の振動成分の中心振動数(すなわち加振部108で発生される加振力の振動数)になるべく近くなるように、コイルばねに駆動電流を供給させて変位をロックさせる可変ばねユニットを0〜3個選択する。これにより、制振装置100全体の共振振動数ωMが加振部108で発生される加振力の振動数に同調するように制御され、加振部108で発生された加振力が振動増幅部110を含む制振装置100全体によって増幅される。 As shown in FIG. 6 (A), the coil springs 50, 62, 72 of the individual variable spring units 42, 44, 46 are connected via a cable 82, and the upper end portion and the lower end portion thereof are The selection drive circuit 92 is connected to a computer 88 as shown in FIG. The selection drive circuit 92 can supply drive currents independently to the coil springs 50, 62, 72. When the coil spring to be supplied with current is instructed by the computer 88, the selected drive circuit 92 Supply drive current. In the variable spring unit in which the drive current is supplied to the coil spring, the magnetic field M is generated by the drive current flowing through the coil spring, and the granular magnetic bodies G in the MR fluid 56 form clusters, as described above. The displacement is locked. Although details will be described later, the computer 88 determines that the resonance frequency ω M of the vibration damping device 100 as a whole is based on the vibration detected by the vibration sensor 26, and the center frequency of the vibration component to be vibration-isolated among the detected vibrations. 0 to 3 variable spring units that lock the displacement by supplying a drive current to the coil spring are selected so as to be as close as possible (that is, the frequency of the excitation force generated by the excitation unit 108). As a result, the resonance frequency ω M of the vibration damping device 100 as a whole is controlled so as to be synchronized with the frequency of the excitation force generated by the excitation unit 108, and the excitation force generated by the excitation unit 108 vibrates. Amplified by the entire vibration damping device 100 including the amplification unit 110.

また図7に示すように、制御装置30のコンピュータ88はCPU88A、RAM等から成るメモリ88B、HDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリ等から成る不揮発性の記憶部88Cを備えており、記憶部88Cには、CPU88Aによって後述する制振制御処理を行うための制振制御プログラムがインストールされている。この制振制御プログラムは本発明に係る制振プログラムに対応しており、CPU88Aが制振制御プログラムを実行することで、コンピュータ88が本発明に係る制御手段として機能し、制御装置30及び制振装置100が本発明に係る制振装置として機能することになる。また記憶部88Cには、電磁コイル130を含む電磁アクチュエータ(この電磁アクチュエータは請求項4に記載のアクチュエータに対応している)によって加振部108で発生させるべき加振力を振動検出データから演算するためのアクチュエータ制御演算式が記憶されている。本実施形態ではアクチュエータ制御演算式として先の(3)式(伝達関数H1(s)の演算式)を用いている。 As shown in FIG. 7, the computer 88 of the control device 30 includes a CPU 88A, a memory 88B including a RAM, and a non-volatile storage unit 88C including an HDD (Hard Disk Drive), a flash memory, and the like. Is installed with a vibration suppression control program for performing a vibration suppression control process to be described later by the CPU 88A. This vibration suppression control program corresponds to the vibration suppression program according to the present invention. When the CPU 88A executes the vibration suppression control program, the computer 88 functions as the control means according to the present invention, and the control device 30 and the vibration suppression control program are executed. The device 100 functions as a vibration damping device according to the present invention. The storage unit 88C calculates an excitation force to be generated by the excitation unit 108 from the vibration detection data by an electromagnetic actuator including the electromagnetic coil 130 (this electromagnetic actuator corresponds to the actuator described in claim 4). Actuator control arithmetic expressions for storing are stored. In the present embodiment, the above equation (3) (the equation for the transfer function H 1 (s)) is used as the actuator control equation.

また本実施形態のように、可変剛性ばね40が3個の可変ばねユニット42、44、46が直列に連結された構成であり、個々の可変ばねユニット42、44、46のコイルばね50、62、72のばね定数が互いに相違している場合、個々の可変ばねユニット42、44、46を単位として変位のロックの有無を切り替えることで、先にも説明したように、可変剛性ばね40のばね定数Kは23=8通りに変化し、これに伴い制振装置100全体の共振振動数ωMも8通りに変化する。本実施形態では、個々の可変ばねユニット42、44、46の変位のロックの有無を切り替えて可変剛性ばね40のばね定数Kを8通りに変化させたときの制振装置100全体の共振振動数ωMが、演算又は測定によって予め求められており、この8通りの共振振動数ωMと、共振振動数ωMが各値になるときの個々の可変ばねユニット42、44、46の変位のロックの有無を表す情報を対応付けたロックユニット−共振周波数テーブルも記憶部88Cに記憶されている。 Further, as in the present embodiment, the variable rigid spring 40 has a configuration in which three variable spring units 42, 44, 46 are connected in series, and the coil springs 50, 62 of the individual variable spring units 42, 44, 46. 72, the spring constants of the variable stiffness spring 40 are changed as described above by switching the lock of the displacement in units of the individual variable spring units 42, 44, 46. The constant K changes in 2 3 = 8, and accordingly, the resonance frequency ω M of the entire vibration damping device 100 also changes in 8 ways. In the present embodiment, the resonance frequency of the vibration damping device 100 as a whole when changing the spring constant K of the variable rigid spring 40 by switching whether or not each variable spring unit 42, 44, 46 is locked is changed. ω M is obtained in advance by calculation or measurement, and the eight resonance frequencies ω M and the displacements of the individual variable spring units 42, 44, 46 when the resonance frequencies ω M are each value. A lock unit-resonance frequency table associated with information indicating the presence / absence of lock is also stored in the storage unit 88C.

次に本実施形態の作用を説明する。本実施形態に係る構造物10のホール24でコンサート等が行われ、演奏されている曲のリズムに合わせて聴衆が集団で跳躍した場合、ホール24の床部18が上下方向に振動し、これに伴ってホール24を含む上部構造体全体が上下方向に振動する。この上部構造体の振動は、通常の構造物であれば、柱等を経由して構造物の下部へ一旦伝播した後に、基礎や地盤を経由して周辺の建物に伝播し、周辺の建物において、不快と感じられる可能性の高い上下の振動が誘発されることになる。本実施形態に係る制振装置100は、上記のように聴衆が集団で跳躍した等の事象を原因としてホール24の床部18で発生する上部構造体の振動を抑制し、構造物10のうちの下部構造体や周辺の建物に伝播する振動を抑制する目的で設けられており、本実施形態に係る制御装置30のコンピュータ88は、制御装置30の電源が投入されると、CPU88Aが記憶部88Cから制振制御プログラムを読み出して実行することで、制御装置30が稼働している間、制振制御処理を常時実行している。以下、図8を参照して制振制御処理について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described. When a concert or the like is performed in the hall 24 of the structure 10 according to the present embodiment and the audience jumps together in accordance with the rhythm of the music being played, the floor 18 of the hall 24 vibrates in the vertical direction. As a result, the entire upper structure including the hole 24 vibrates in the vertical direction. In the case of a normal structure, the vibration of the upper structure propagates once to the lower part of the structure via a pillar, etc., and then propagates to the surrounding building via the foundation and ground. Up and down vibrations that are likely to be uncomfortable will be induced. The vibration damping device 100 according to the present embodiment suppresses the vibration of the upper structure generated in the floor 18 of the hall 24 due to an event such as the audience jumping as a group as described above, and the structure 10 The computer 88 of the control device 30 according to the present embodiment is configured so that the CPU 88A stores the storage unit when the control device 30 is powered on. By reading and executing the vibration suppression control program from 88C, the vibration suppression control process is always executed while the control device 30 is operating. Hereinafter, the vibration suppression control process will be described with reference to FIG.

制振制御処理では、まずステップ200でフラグFLGに1を設定する。このフラグFLGは、除振対象の振動成分の中心振動数ω0の検出が開始される迄の間、1が設定される。またステップ202では中心振動数ω0として予め定められた所定値を設定する。次のステップ204では、振動センサ26によって上部構造体の振動が検出された結果を取り込むタイミング(サンプリング周期T0)が到来したか否か判定し、判定が肯定される迄ステップ204を繰り返す。ステップ204の判定が肯定されるとステップ206へ移行し、振動センサ26から増幅器84、A/D変換器86を経由して入力される振動検出データを取得し、取得した振動検出データをメモリ88Bに記憶させる。 In the vibration suppression control process, first, in step 200, 1 is set to the flag FLG. This flag FLG is set to 1 until the detection of the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated is started. In step 202, a predetermined value is set in advance as the center frequency ω 0 . In the next step 204, it is determined whether or not the timing (sampling period T 0 ) for taking in the result of detection of the vibration of the upper structure by the vibration sensor 26 has arrived, and step 204 is repeated until the determination is affirmed. If the determination in step 204 is affirmed, the process proceeds to step 206, where vibration detection data input from the vibration sensor 26 via the amplifier 84 and the A / D converter 86 is acquired, and the acquired vibration detection data is stored in the memory 88B. Remember me.

次のステップ208〜ステップ218では除振対象の振動の中心振動数ω0を検出するための処理を行う。すなわち、ステップ208では取得した振動検出データから除振対象の振動数域の振動成分をバンドパスフィルタを用いて抽出する。先にも説明したように、本実施形態では聴衆が集団で跳躍した等の事象を原因として発生するホール24を含む上部構造体の振動を除振対象としているので、除振対象の振動は一定の振動数域内に収まっている。一方、ホール24を含む上部構造体に低振動数の地震動X0が入力されたり、前記上部構造体に直接作用する風等に起因する低振動数の外力Fwが前記上部構造体に入力された場合、振動センサ26によって検出される上部構造体の振動は、除振対象の振動(成分)に地震動X0や外力Fwによる低振動数の振動成分が重畳された振動となる。上記のように、ステップ208ではバンドパスフィルタを用いることで、振動検出データが表す上部構造体の振動に除振対象の振動成分以外の低周波の振動成分も含まれていたとしても、この低周波の振動成分をおおよそ除去することができる。 In the next step 208 to step 218, a process for detecting the center frequency ω 0 of the vibration subject to vibration isolation is performed. That is, in step 208, vibration components in the frequency range to be vibration-isolated are extracted from the acquired vibration detection data using a bandpass filter. As described above, in the present embodiment, the vibration of the upper structure including the hole 24 generated due to an event such as the audience jumping in a group is targeted for vibration isolation. It is within the frequency range of. On the other hand, a low-frequency seismic motion X 0 is input to the upper structure including the hole 24, or a low-frequency external force Fw caused by a wind or the like acting directly on the upper structure is input to the upper structure. In this case, the vibration of the upper structure detected by the vibration sensor 26 is a vibration in which a vibration component having a low frequency due to the seismic motion X 0 or the external force Fw is superimposed on the vibration (component) to be subjected to vibration isolation. As described above, by using a bandpass filter in step 208, even if the vibration of the superstructure represented by the vibration detection data includes a low-frequency vibration component other than the vibration component to be isolated, The vibration component of the frequency can be roughly removed.

ステップ210では、振動検出データからバンドパスフィルタによって抽出した除振対象の振動数域の振動成分の振幅値Xiを検知し、検知した振幅値Xiをメモリ88Bに記憶させると共に、前回のサンプリング周期で検知して記憶した振幅値Xi-1をメモリ88Bから読み出し、振幅値Xiの振幅値Xi-1の積が0以下か否か等に基づいて、今回のサンプリング周期での除振対象の振動数域の振動成分の振幅値Xiの符号が、前回のサンプリング周期での除振対象の振動数域の振動成分の振幅値Xi-1の符号と相違しているか否か判定する。 In step 210, the amplitude value X i of the vibration component in the vibration frequency range to be isolated extracted from the vibration detection data by the bandpass filter is detected, and the detected amplitude value X i is stored in the memory 88B and the previous sampling is performed. the amplitude value X i-1 stored is detected by periodically read from the memory 88B, the product of the amplitude value X i-1 of the amplitude value X i is based on 0 below whether such, divided at the current sampling period the sign of the amplitude value X i of the vibration component of the vibration speed range of damping subject is, whether or not different from the amplitude value X i-1 of the sign of the vibration damping vibration component of the vibration speed range of the target in the previous sampling period judge.

この判定が否定された場合はステップ216へ移行し、カウント値iを1だけインクリメントしてステップ220へ移行する。また、ステップ210の判定が肯定された場合はステップ212へ移行し、フラグFLGが0か否か判定する。この判定が否定された場合はステップ218へ移行し、フラグFLGに0を設定すると共にカウント値iを0にリセットしてステップ220へ移行する。 また、ステップ210、ステップ212の判定が各々肯定された場合はステップ214へ移行し、現在のカウント値iを読み出し、次の(10)式に従って除振対象の振動の中心振動数ω0を演算し、算出された中心振動数ω0を除振対象の振動成分の中心振動数ω0として設定する。
ω0=1/(2(i+1)T0) …(10)
そして、次のステップ215でカウント値iを0にリセットした後にステップ220へ移行する。
If this determination is negative, the routine proceeds to step 216, the count value i is incremented by 1, and the routine proceeds to step 220. If the determination at step 210 is affirmative, the routine proceeds to step 212 where it is determined whether or not the flag FLG is zero. If this determination is negative, the routine proceeds to step 218, the flag FLG is set to 0, the count value i is reset to 0, and the routine proceeds to step 220. If the determinations in steps 210 and 212 are affirmed, the process proceeds to step 214, where the current count value i is read, and the center frequency ω 0 of the vibration to be isolated is calculated according to the following equation (10). and sets the center frequency [omega 0 calculated as the oscillation center number omega 0 of the vibration component of the vibration damping target.
ω 0 = 1 / (2 (i + 1) T 0 ) (10)
Then, after the count value i is reset to 0 in the next step 215, the process proceeds to step 220.

除振対象の振動成分の波形の一例を図9に示す。上述したステップ208〜ステップ218は、サンプリング周期T0が到来してステップ204が判定される毎に繰り返し実行されるので、このうちのステップ210により、除振対象の振動成分の振幅値の符号が変化したか否か、すなわち除振対象の振動成分の波形が時間軸と交差したか否か(図9では時間軸との交差位置を「符号が変化」と表記して示す)が、サンプリング周期T0毎に判定される。またカウント値iは、ステップ210の判定が否定されている間はサンプリング周期T0が到来する毎にステップ216で1ずつインクリメントされ、ステップ210の判定が肯定されるとステップ218又はステップ215で0にリセットされるので、0にリセットされる時点での値が除振対象の振動成分の中心振動数ω0の半周期の長さ(図9に示すTも参照)を表している。 An example of the vibration component waveform of the vibration isolation target is shown in FIG. Steps 208 to 218 described above are repeatedly executed every time the sampling period T 0 arrives and step 204 is determined, and therefore, step 210 of these results in the sign of the amplitude value of the vibration component to be isolated. Whether or not there is a change, that is, whether or not the waveform of the vibration component to be isolated crosses the time axis (in FIG. 9, the crossing position with the time axis is indicated as “change in sign”) is a sampling cycle. It is determined every T 0 . The count value i is incremented by 1 at step 216 every time the sampling period T 0 arrives while the determination at step 210 is negative, and is 0 at step 218 or 215 when the determination at step 210 is affirmed. Therefore, the value at the time of resetting to 0 represents the length of the half cycle of the center frequency ω0 of the vibration component to be isolated (see also T shown in FIG. 9).

そして、ステップ210の判定が最初に肯定されたときに、ステップ212の判定が否定されてフラグFLGに0を設定されることで中心振動数ω0の検出が開始され、以降にステップ210の判定が再度肯定される毎に、ステップ214で(10)式の演算を行うことで中心振動数ω0が検出されることになる。従って、例えばホール24で演奏されている曲のリズムが変わった等の理由で除振対象の振動成分の中心振動数ω0が変化した場合にも、変化した後の中心振動数ω0が直ちに検出されることになる。 Then, when the determination at step 210 is first affirmed, the determination at step 212 is denied and the flag FLG is set to 0, so that the detection of the center frequency ω 0 is started. Is affirmed again, the center frequency ω 0 is detected by performing the calculation of equation (10) in step 214. Therefore, even when the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated is changed due to, for example, the rhythm of the song being played in the hall 24 changed, the changed center frequency ω 0 is immediately Will be detected.

次のステップ220〜ステップ228では、振動センサ26によって検出されたホール24を含む上部構造体の振動のうち、除振対象の振動成分を打ち消すための振動(加振力)が加振部108で発生するように制御する処理を行う。すなわち、まずステップ220では、予め記憶部88Cに記憶されているアクチュエータ制御演算式((3)式の伝達関数H1(s)の演算式)を読み出す。次のステップ222では、ステップ220で読み出したアクチュエータ制御演算式のうちの固有振動数ω0として、先のステップ214で演算・設定した除振対象の振動成分の中心振動数ω0を設定する。なお、アクチュエータ制御演算式((3)式)のうちの他の定数(減衰定数hやKg/K2)については、演算式に予め設定された状態で記憶部88Cに記憶されているので設定する必要はない。また、減衰定数hとしては例えばh=0.05程度の値が用いられ、Kg/K2=としては0<Kg/K2<1.0、例えばKg/K2=0.9程度の値が用いられる。 In the next step 220 to step 228, vibration (excitation force) for canceling out the vibration component of the vibration isolation object among vibrations of the upper structure including the hole 24 detected by the vibration sensor 26 is generated by the excitation unit 108. A process of controlling to occur is performed. That is, first, at step 220, the actuator control arithmetic expression (the arithmetic expression of the transfer function H 1 (s) in Expression (3)) stored in advance in the storage unit 88C is read. In the next step 222, the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated and calculated and set in the previous step 214 is set as the natural frequency ω 0 in the actuator control arithmetic expression read in step 220. Note that other constants (attenuation constant h and Kg / K 2 ) in the actuator control arithmetic expression (expression (3)) are set in the storage unit 88C in a state preset in the arithmetic expression. do not have to. Furthermore, the damping constant h as is used a value of, for example, about h = 0.05, Kg / K 2 = The 0 <Kg / K 2 <1.0 , e.g. Kg / K 2 = 0.9 degree value is used.

ステップ224では、先のステップ206でメモリ88Bに記憶された振動検出データを読み出す。次のステップ226では、ステップ224で読み出した振動検出データに基づいて、まずホール24を含む上部構造体の変位を演算し、次に演算した変位からホール24を含む上部構造体の速度及び加速度を演算し、演算した上部構造体の速度を制振対象物体の速度V1、上部構造体の加速度を制振対象物体の加速度A1として用いると共に、先のステップ220で読み出して先のステップ222で除振対象の振動成分の中心振動数ω0を設定したアクチュエータ制御演算式を用いることで、電磁コイル130を含む電磁アクチュエータに対する制御量を演算する。 In step 224, the vibration detection data stored in the memory 88B in the previous step 206 is read. In the next step 226, based on the vibration detection data read in step 224, first, the displacement of the upper structure including the hole 24 is calculated, and then the speed and acceleration of the upper structure including the hole 24 are calculated from the calculated displacement. The calculated speed of the upper structure is used as the speed V 1 of the vibration target object, and the acceleration of the upper structure is used as the acceleration A 1 of the vibration target object, and is read out in the previous step 220 and read in the previous step 222. The control amount for the electromagnetic actuator including the electromagnetic coil 130 is calculated by using an actuator control calculation formula in which the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated is set.

具体的には、前出の(2)式の右辺のうちの「−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)+KgX1」は、仮想質量の質量M2と加速度をA2、の積「M22」に相当し、また(3)式で規定される伝達関数H1(s)には、次の(11)式に示すように、
1(s)=X2/X1=V2/V1 =A2/A1 …(11)
なる関係があるので、次の(12)式のように、
22=M21(s)A1 …(12)
なる関係が成り立つ。このため、前出の(2)式は次の(13)式のように書き換えることができる。
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)
=−{Fd−M21(s)A1}+Fm
=−{CdV1+KdX1−M21(s)A1}+Fm …(13)
この(13)式の右辺のうちの「CdV1+KdX1−M21(s)A1」が電磁アクチュエータに対する制御量に相当し、結局は制振対象物体の速度V1及び加速度A1を用いると共に、アクチュエータ制御演算式((3)式の伝達関数H1(s)の演算式)を用いることで上記の制御量を算出することができる。
Specifically, “−C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) + KgX 1 ” in the right side of the above equation (2) is the mass M 2 and acceleration of the virtual mass. the a 2, the equivalent to the product "M 2 a 2", and (3) the transfer function H 1 (s) defined by the equation, as shown in the following equation (11),
H 1 (s) = X 2 / X 1 = V 2 / V 1 = A 2 / A 1 (11)
As shown in the following equation (12),
M 2 A 2 = M 2 H 1 (s) A 1 (12)
The relationship becomes true. Therefore, the above equation (2) can be rewritten as the following equation (13).
M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 )
= - {Fd-M 2 H 1 (s) A 1} + Fm
=-{CdV 1 + KdX 1 -M 2 H 1 (s) A 1 } + Fm (13)
“CdV 1 + KdX 1 −M 2 H 1 (s) A 1 ” in the right side of the equation (13) corresponds to the control amount for the electromagnetic actuator, and eventually the velocity V 1 and acceleration A 1 of the object to be damped. And using the actuator control calculation formula (the calculation formula of the transfer function H 1 (s) in the formula (3)), the control amount can be calculated.

そしてステップ228では、電磁コイル130、可動部122及びウェイト124から成る補助質量部が、ステップ226で算出されたアクチュエータ制御量(仮想質量の変位X2)に応じて、上部構造体の変位と逆位相に変位するように、電磁コイル駆動回路90によって電磁コイル130へ供給される駆動電流の向き及び大きさを制御する。 In step 228, the auxiliary mass unit including the electromagnetic coil 130, the movable unit 122, and the weight 124 is opposite to the displacement of the upper structure according to the actuator control amount (virtual mass displacement X 2 ) calculated in step 226. The direction and magnitude of the drive current supplied to the electromagnetic coil 130 by the electromagnetic coil drive circuit 90 is controlled so as to shift to the phase.

次のステップ230、232では、制振装置100全体の共振振動数ωMが除振対象の振動成分の中心周波数ω0に近づくように制御する処理を行う。すなわち、ステップ230では記憶部88Cに記憶されているロックユニット−共振振動数テーブルを参照し、当該テーブルに記憶されている制振装置100全体の共振振動数ωの複数の値のうち、先のステップ214で演算・設定した除振対象の振動成分の中心振動数ω0に最も近い値を認識し、認識した共振振動数ωの値と対応付けて記憶されている可変ばねユニットのロックの組み合わせを読み出すことで、制振装置100全体の共振振動数ωが、除振対象の振動成分の中心振動数ω0に最も近い値となる可変ばねユニットのロックの組み合わせを認識する。 In the next steps 230 and 232, processing is performed to control the resonance frequency ω M of the entire vibration damping device 100 so as to approach the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated. That is, in step 230, the lock unit-resonance frequency table stored in the storage unit 88C is referred to, and among the plurality of values of the resonance frequency ω M of the entire vibration damping device 100 stored in the table, the first one The variable spring unit lock that recognizes the value closest to the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated and calculated and set in step 214 and stores it in association with the recognized value of the resonance frequency ω M. Is read, the lock combination of the variable spring unit is recognized in which the resonance frequency ω M of the vibration damping device 100 as a whole is the closest value to the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated.

そしてステップ232では、可変剛性ばね40のうち、認識したロックの組み合わせに対応する個々の可変ばねユニットのコイルばねへ各々駆動電流が供給されるように選択駆動回路92を制御する。これにより、認識したロックの組み合わせに対応する個々の可変ばねユニットにおいて、コイルばねを流れる駆動電流によって磁界が発生し、発生した磁界が作用したMR流体56中の粒状磁性体Gがクラスタを形成することで、変位がロックされた状態となる。これにより、制振装置100全体の共振振動数ωが、除振対象の振動成分の中心振動数ω0に最も近い値となる。ステップ232の処理を完了するとステップ204に戻り、ステップ204の判定が肯定される毎(サンプリング周期T0が到来する毎)にステップ206〜ステップ232が繰り返される。 In step 232, the selection drive circuit 92 is controlled so that the drive current is supplied to the coil springs of the individual variable spring units corresponding to the recognized combination of locks in the variable rigid spring 40. Thereby, in each variable spring unit corresponding to the recognized combination of locks, a magnetic field is generated by the drive current flowing through the coil spring, and the granular magnetic bodies G in the MR fluid 56 to which the generated magnetic field acts form clusters. As a result, the displacement is locked. As a result, the resonance frequency ω M of the vibration damping device 100 as a whole becomes a value closest to the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated. After completing the process of step 232 returns to step 204, step 206 to step 232 is repeated every time the determination of step 204 is affirmative (every sampling period T 0 is reached).

制御装置30が稼働している間、コンピュータ88によって上述した制振制御処理が常時実行されることで、電磁コイル130、可動部122及びウェイト124から成る補助質量部は、ホール24を含む上部構造体の振動のうち除振対象の振動成分を打ち消すための振動(加振力)が発生するように上下方向に振動される。ここで、本実施形態では、振動センサ26によって検出されたホール24を含む上部構造体の振動に基づき、アクチュエータ制御演算式(伝達関数H1(s)の演算式:(3)式)に従って電磁コイル130を含む電磁アクチュエータの駆動を制御することで、制振装置100がホール24を含む上部構造体に加える加振力を制御しているので、ホール24を含む上部構造体は、(2)式で表される挙動、すなわち(1)式で表される挙動を示す仮想の動吸収器が付加されたことに相当する挙動を示すことになる。 While the control device 30 is in operation, the above-described vibration suppression control process is always executed by the computer 88, so that the auxiliary mass unit including the electromagnetic coil 130, the movable unit 122, and the weight 124 includes the upper structure including the hole 24. The body is vibrated in the vertical direction so as to generate a vibration (vibration force) for canceling out the vibration component of the vibration isolation object. Here, in this embodiment, based on the vibration of the upper structure including the hole 24 detected by the vibration sensor 26, the electromagnetic control is performed according to the actuator control calculation formula (the calculation formula of the transfer function H 1 (s): Formula (3)). By controlling the driving of the electromagnetic actuator including the coil 130, the vibration damping device 100 controls the excitation force applied to the upper structure including the hole 24. Therefore, the upper structure including the hole 24 is (2) The behavior corresponding to the addition of the virtual dynamic absorber indicating the behavior represented by the equation, that is, the behavior represented by the equation (1) is shown.

本発明に係る(1)式は、仮想の動吸収器が、除振対象の振動成分の中心振動数ωよりも低い振動数領域の振動に反応しない挙動を示すように定めたものであり、また図1に示す伝達関数H1(s)を従来方式における伝達関数H2(s)と比較しても明らかなように、(3)式に従って電磁アクチュエータの駆動を制御した場合、その制御特性は、除振対象の振動成分の中心振動数ω付近の振動数領域の入力に対する感度が低下することなく、他の振動数領域の入力に対する感度が大幅に低下する特性となる(なお、振動センサ26によって検出された振動に対しバンドパスフィルタを用いて所望の振動数領域を抽出して電磁アクチュエータの駆動を制御した場合は、先の伝達関数H2(s)として示すような望ましくない制御特性となる)。従って、振動センサ26によって検出された上部構造体の振動に、地震動X0や外力Fwによる低振動数の振動成分が重畳されている場合にも、この低周波の振動成分に応答してアクチュエータを駆動させることで、無駄な加振力を発生させてしまうことはなく、除振対象の振動成分のみに応答してアクチュエータが駆動されることで、除振対象の振動成分のみを精度良く抑制することができる。これにより、図3(B)を図3(A)と比較しても明らかなように、アクチュエータの最大変位量(=ストローク)を抑制することができ、除振対象の振動成分を除振する性能の向上と、制振装置100の小型化及び構成の簡略化を両立することができる。 The expression (1) according to the present invention is determined so that the virtual dynamic absorber exhibits a behavior that does not react to vibrations in a frequency region lower than the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated. , and as the transfer function H 1 as shown in FIG. 1 (s) is also apparent when compared transfer function between H 2 (s) in the conventional method, when controlling the drive of the electromagnetic actuator according to (3), the control The characteristic is a characteristic in which the sensitivity to the input in the other frequency region is greatly reduced without decreasing the sensitivity to the input in the frequency region near the central frequency ω 0 of the vibration component to be isolated (note that When a desired frequency region is extracted with respect to the vibration detected by the vibration sensor 26 using a band-pass filter to control the driving of the electromagnetic actuator, it is not desirable as shown by the transfer function H 2 (s). Control characteristics). Therefore, even when a vibration component having a low frequency due to the seismic motion X 0 or the external force Fw is superimposed on the vibration of the superstructure detected by the vibration sensor 26, the actuator is operated in response to the low-frequency vibration component. By driving, unnecessary vibration force is not generated, and the actuator is driven in response to only the vibration component to be vibration-isolated, so that only the vibration component to be vibration-isolated is accurately suppressed. be able to. As a result, as is clear from comparing FIG. 3B with FIG. 3A, the maximum displacement amount (= stroke) of the actuator can be suppressed, and the vibration component to be isolated is isolated. It is possible to achieve both improvement in performance and size reduction and simplification of the vibration damping device 100.

また、本実施形態に係る制振制御処理では、除振対象の振動成分の中心振動数ω0を常時検出し、検出した中心振動数ω0を代入したアクチュエータ制御演算式を用いて電磁アクチュエータの駆動を制御しているので、例えばホール24で演奏されている曲のリズムが変わった等の理由で除振対象の振動成分の中心振動数ω0が変化した場合にも、中心振動数ω0の変化に追従し、図1に示す制御感度のピーク位置が変化後の中心振動数ω0に一致するようにアクチュエータ制御量が演算されることになり、除振対象の振動成分の中心振動数ω0の変化に拘わらず除振対象の振動成分を精度良く除振(制振)することができる。 Further, in the vibration suppression control processing according to the present embodiment, the center frequency ω 0 of the vibration component to be vibration-isolated is always detected, and the actuator control arithmetic expression using the detected center frequency ω 0 is used to calculate the electromagnetic actuator. since controlling the drive, for example, when the center frequency [omega 0 of the oscillating components of the target vibration damping for reasons such as changed rhythm of the song being played by the hole 24 is also changed, the central frequency [omega 0 1, the actuator control amount is calculated so that the peak position of the control sensitivity shown in FIG. 1 coincides with the changed center frequency ω 0, and the center frequency of the vibration component to be vibration-isolated is calculated. Regardless of the change in ω 0 , the vibration component to be vibration-isolated can be vibration-isolated (damped) with high accuracy.

また本実施形態では、電磁アクチュエータを駆動して補助質量部を振動させると同時に、除振対象の振動成分の中心振動数ω0に対する制振装置100全体の共振振動数ωMの偏差が最小となるように、可変剛性ばね40の0個〜3個の可変ばねユニットの変位をロックしているので、制振装置100全体が補助質量部の変位に共振して変位することで、補助質量部の変位によって加振部108で発生した加振力が、制振装置100全体によって高倍率(例えば10〜20倍)で増幅された後にホール24を含む上部構造体に加えられることになる。これにより、上部構造体の振動に含まれる除振対象の振動成分の大きさに比して、アクチュエータが変位させる物体(補助質量部)の質量を小さくすることができ、制振装置100の一層の小型化、構成の簡略化、アクチュエータの消費電力の節減を実現することができる。また、制振装置100全体の共振振動数ωMについても除振対象の振動成分の中心振動数ω0の変化に追従させて変化させるので、除振対象の振動成分の中心振動数ω0の変化に拘わらず、加振部108で発生した加振力を高倍率で増幅した後にホール24を含む上部構造体に加える状態を維持することができる。 Further, in the present embodiment, the electromagnetic actuator is driven to vibrate the auxiliary mass unit, and at the same time, the deviation of the resonance frequency ω M of the entire vibration damping device 100 from the center frequency ω 0 of the vibration component to be isolated is minimized. Thus, since the displacement of 0 to 3 variable spring units of the variable rigid spring 40 is locked, the vibration damping device 100 as a whole resonates and displaces with the displacement of the auxiliary mass unit, so that the auxiliary mass unit The excitation force generated by the excitation unit 108 due to this displacement is amplified by the entire damping device 100 at a high magnification (for example, 10 to 20 times) and then applied to the upper structure including the hole 24. As a result, the mass of the object (auxiliary mass part) displaced by the actuator can be reduced as compared with the magnitude of the vibration component to be isolated included in the vibration of the upper structure. Can be reduced, the configuration can be simplified, and the power consumption of the actuator can be reduced. Further, since the changing is also to follow the change in the center frequency [omega 0 of the vibration component of the vibration damping subject the resonance frequency [omega M of the whole vibration damping device 100, the vibration isolation of the vibration components of the target center frequency [omega 0 of Regardless of the change, it is possible to maintain a state in which the excitation force generated by the excitation unit 108 is applied to the upper structure including the hole 24 after being amplified at a high magnification.

なお、上記では伝達関数H1(s)を規定する(3)式を用いてアクチュエータ制御量を演算する態様を説明したが、これに限定されるものではなく、請求項1に記載した(1),(2)式を用いてアクチュエータ制御量を演算することも可能である。 Although described aspects in the above for calculating the actuator control amount using the transfer function H 1 defines the (s) (3) wherein the present invention is not limited thereto, and according to claim 1 (1 It is also possible to calculate the actuator control amount using the equations (2) and (2).

また、上記では可変ばねユニットのコイルばねに駆動電流を流すことで、MR流体56に作用させる磁界を発生させる構成を説明したが、これに限定されるものではなく、コイルばねと別に設けた電磁コイル等によって磁界を発生させるようにしてもよい。また、可変剛性ばねについても、MR流体を利用して剛性(ばね定数)を変化させる構成に限られるものではなく、例えば空気圧を利用して剛性(ばね定数)を変化させる構成等、公知の他の構成の可変剛性ばねを用いてもよい。   In the above description, the configuration in which the magnetic field acting on the MR fluid 56 is generated by flowing a drive current through the coil spring of the variable spring unit has been described. However, the present invention is not limited to this, and an electromagnetic wave provided separately from the coil spring. A magnetic field may be generated by a coil or the like. Further, the variable stiffness spring is not limited to the configuration in which the stiffness (spring constant) is changed using the MR fluid, and other known configurations such as a configuration in which the stiffness (spring constant) is changed using the air pressure. You may use the variable rigidity spring of the structure.

また、上記では本発明に係る制振装置100を構造物の柱の途中に設けた例を説明したが、これに限定されるものではなく、制振対象物体が構造物のうちの下層側に存在している等の場合には、本発明に係る制振装置を構造物の杭等に設けてもよい。   Moreover, although the example which provided the damping device 100 which concerns on this invention in the middle of the pillar of the structure was demonstrated above, it is not limited to this, A damping target object is in the lower layer side of a structure. In the case where it exists, the vibration damping device according to the present invention may be provided on a pile of a structure or the like.

更に、上記では除振対象の振動の中心振動数ω0を常時検出し、アクチュエータの制御や制振装置全体の共振周波数を中心振動数ω0の変化に追従させる態様を説明したが、これに限定されるものではなく、除振対象の振動の中心振動数ω0が一定、或いは変化量が微小である等の場合には、中心振動数ω0の検出を省略し、中心振動数ω0が一定であることを前提としてアクチュエータの制御や制振装置全体の共振周波数の制御を行うようにしてもよい。 Furthermore, in the above description, the center frequency ω 0 of the vibration subject to vibration isolation is constantly detected, and the control of the actuator and the resonance frequency of the entire vibration damping device have been explained to follow the change in the center frequency ω 0. is not limited, constant center frequency [omega 0 of the vibration of the target anti-vibration, or if the change amount is equal is very small omits the detection of the center frequency [omega 0, the center angular frequency omega 0 It is also possible to perform control of the actuator and control of the resonance frequency of the entire vibration damping device on the assumption that is constant.

また、上記では制振対象物体における除振対象の振動が上下方向(鉛直方向)の振動である場合を説明したが、これに限定されるものではなく、除振対象の振動は左右方向(水平方向)の振動であってもよいし、振動の方向が不定であってもよい。振動の方向が不定である場合にも、上下方向の振動を抑制する制振装置と左右方向の振動を抑制する制振装置を各々設け、除振対象の振動を上下方向と左右方向に分解して検出し、検出した各方向の振動に基づいて抑制する振動の方向が異なる制振装置の作動を各々制御するようにすればよい。   In the above description, the vibration of the vibration isolation target in the vibration suppression target object is the vertical vibration (vertical direction). However, the present invention is not limited to this, and the vibration of the vibration isolation target is horizontal (horizontal). Direction) or the direction of vibration may be indefinite. Even when the direction of vibration is indefinite, a vibration damping device that suppresses vibration in the vertical direction and a vibration suppression device that suppresses vibration in the left-right direction are provided, and the vibration to be isolated is decomposed in the vertical direction and the left-right direction. It is only necessary to control the operation of the vibration damping device having different vibration directions to be detected based on the detected vibrations in the respective directions.

また、上記では制振対象物体が構造物(建物)の一部分である場合を説明したが、これに限定されるものではなく、例えばモータを備えた電気・電子機器において、モータで発生される振動が周囲へ伝播することを抑制したい等の場合に本発明を適用することも可能である。   In the above description, the case where the vibration suppression target object is a part of a structure (building) has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, in an electric / electronic device including a motor, vibration generated by the motor It is also possible to apply the present invention to the case where it is desired to suppress the propagation to the surroundings.

また、上記では本発明に係る制振プログラムに対応する制振制御プログラムがコンピュータ88の記憶部88Cに予め記憶(インストール)されている態様を説明したが、本発明に係る制振プログラムは、CD−ROMやDVD−ROM等の記録媒体に記録されている形態で提供することも可能である。   In the above description, the vibration control program corresponding to the vibration suppression program according to the present invention has been previously stored (installed) in the storage unit 88C of the computer 88. However, the vibration suppression program according to the present invention is a CD -It is also possible to provide in the form recorded on recording media, such as ROM and DVD-ROM.

本発明方式及び従来方式における伝達関数を各々示す線図である。It is a diagram which shows each the transfer function in this invention system and a conventional system. 本発明方式及び従来方式における仮想の動吸収器の応答を各々示す線図である。It is a diagram which shows each response of the virtual dynamic absorber in this invention system and a conventional system. 本発明方式及び従来方式における制振用アクチュエータの変位を各々示す線図である。It is a diagram which shows each displacement of the actuator for vibration suppression in this invention system and a conventional system. 本実施形態に係る制振装置が取付けられた構造物の全体図である。It is a general view of the structure to which the vibration damping device concerning this embodiment was attached. (A)は制振装置の斜視図、(B)は(A)のD−D'断面に沿った制振装置の断面図である。(A) is a perspective view of the vibration damping device, and (B) is a cross-sectional view of the vibration damping device along the section DD ′ of (A). (A)は可変剛性ばねの概略構成図、(B)は変位ロック機能を備えた可変ばねユニットにおける磁界発生状態を示す説明図である。(A) is a schematic block diagram of a variable rigid spring, (B) is explanatory drawing which shows the magnetic field generation state in the variable spring unit provided with the displacement lock function. 制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of a control apparatus. 制御装置のコンピュータで行われる制振制御処理の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the vibration suppression control processing performed with the computer of a control apparatus. 除振対象の振動の中心振動数ω0の検出を説明するための線図である。It is a diagram for explaining detection of the center frequency ω0 of the vibration of the vibration isolation target. 従来の制振システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional vibration suppression system. 従来の制振システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional vibration suppression system. 従来の制振システムを示す概略図である。It is the schematic which shows the conventional vibration suppression system. 従来の制振システムにおける問題を説明するための線図である。It is a diagram for demonstrating the problem in the conventional vibration suppression system.

符号の説明Explanation of symbols

10 構造物
24 ホール
26 振動センサ
30 制御装置
56 MR流体
88 コンピュータ
90 電磁コイル駆動回路
92 選択駆動回路
100 制振装置
108 加振部
110 振動増幅部
122 可動部
124 ウェイト
128 支持部材
130 電磁コイル
142 永久磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Structure 24 Hall 26 Vibration sensor 30 Control apparatus 56 MR fluid 88 Computer 90 Electromagnetic coil drive circuit 92 Selective drive circuit 100 Damping apparatus 108 Excitation part 110 Vibration amplification part 122 Movable part 124 Weight 128 Support member 130 Electromagnetic coil 142 Permanent magnet

Claims (8)

基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが介在された質量M1の制振対象物体の振動を検出する検出手段と、
前記制振対象物体の振動を抑制する加振力を前記制振対象物体に加えることが可能な制振用アクチュエータと、
前記検出手段によって検出された前記制振対象物体の振動に基づいて、質量M2の仮想質量と、当該仮想質量と前記制振対象物体との間に介在されたばね定数K2の仮想ばね及び減衰定数C2の仮想ダンパから成り、前記制振対象物体の変位をX1、速度をV1、前記仮想質量の変位をX2、速度をV2、加速度をA2としたときに、
22+C2(V2−V1)+K2(X2−X1)=−KgX1 …(1)
(但しKgは0<Kg/K2<1.0となる定数)で表される挙動を示す動吸収器が前記制振対象物体に仮想的に付加されることで、前記制振対象物体の加速度をA1、基準物体の変位をX0、速度をV0、前記制振対象物体に制振対象の振動を発生させる外力をFm、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える基準加振力をFd(但しFd=CdV1+KdX1であり、Cd, Kdはフィードバック係数)としたときに、前記制振対象物体が
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=
−{KgX1+Fd−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)}+Fm …(2)
で表される挙動を示すように、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える加振力を制御する制御手段と、
を含む制振装置。
Detecting means for detecting the vibration of the object to be controlled of mass M 1 in which a spring having a spring constant K 1 and a damper having a damping constant C 1 are interposed between the reference object and a reference object;
A vibration control actuator capable of applying an excitation force to the vibration target object to suppress vibration of the vibration target object;
Based on the vibration of the damping target object detected by the detection means, a virtual mass of mass M 2, a virtual spring of spring constant K 2 interposed between the virtual mass and the damping target object, and damping consists virtual damper constant C 2, the displacement of the vibration damping target object X 1, the speed V 1, X 2 a displacement of the virtual mass, a velocity V 2, the acceleration when the a 2,
M 2 A 2 + C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) = − KgX 1 (1)
(Where Kg is a constant satisfying 0 <Kg / K 2 <1.0), a dynamic absorber showing a behavior represented by a virtual is added to the object to be controlled, so that the acceleration of the object to be controlled is reduced. A 1 , displacement of the reference object X 0 , velocity V 0 , Fm an external force that generates vibration of the vibration control target on the vibration control object, and reference vibration applied by the vibration control actuator to the vibration control object When the force is Fd (where Fd = CdV 1 + KdX 1 and Cd and Kd are feedback coefficients), the object to be controlled is M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) =
- {KgX 1 + Fd-C 2 (V 2 -V 1) + K 2 (X 2 -X 1)} + Fm ... (2)
Control means for controlling the excitation force applied to the vibration target object by the vibration suppression actuator, so as to show the behavior represented by:
Damping device including.
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記制振対象物体の振動に基づき、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える加振力を、
Figure 0004855378
なる伝達関数H1(s)に従って制御することで、前記制振対象物体が前記(2)式で表される挙動を示すように制御することを特徴とする請求項1記載の制振装置。
The control means, based on the vibration of the vibration suppression target object detected by the detection means, the excitation force applied to the vibration suppression target object by the vibration suppression actuator,
Figure 0004855378
2. The vibration damping device according to claim 1, wherein the vibration control object is controlled so as to exhibit a behavior represented by the expression (2) by controlling according to a transfer function H 1 (s).
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された前記制振対象物体の振動に基づき、前記制振対象物体の振動における除振対象の中心振動数ωを求め、求めた中心振動数ωを固有振動数ωとして設定した前記(3)式に従って、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える加振力を制御することを周期的に繰り返すことを特徴とする請求項2記載の制振装置。 The control means obtains the center frequency ω of the vibration isolation target in the vibration of the vibration suppression target object based on the vibration of the vibration suppression target object detected by the detection means, and the obtained center frequency ω is the natural vibration. 3. The vibration damping according to claim 2, wherein, according to the equation (3) set as the number ω 0 , the vibration damping actuator periodically controls the excitation force applied to the vibration suppression target object. apparatus. 前記制振用アクチュエータは、主質量部と、該主質量部に対して変位可能な補助質量部と、該補助質量部を前記主質量部に対して変位させるアクチュエータと、前記主質量部と少なくとも前記制振対象物体との間に介在され剛性を変更可能な可変剛性ばねを含んで構成されており、
前記制御手段は、前記求めた中心振動数ωを固有振動数ωとして設定した前記(3)式に従って、前記アクチュエータによる前記補助質量部の変位を制御すると共に、前記求めた中心振動数ωに対する前記制振用アクチュエータの共振振動数の偏差が最小となるように、前記可変剛性ばねの剛性を変化させることを特徴とする請求項3記載の制振装置。
The vibration control actuator includes a main mass part, an auxiliary mass part that is displaceable with respect to the main mass part, an actuator that displaces the auxiliary mass part with respect to the main mass part, the main mass part, and at least It is configured to include a variable stiffness spring that is interposed between the vibration suppression target object and can change the stiffness,
The control means controls the displacement of the auxiliary mass portion by the actuator according to the equation (3) in which the obtained center frequency ω is set as the natural frequency ω 0 , while 4. The vibration damping device according to claim 3, wherein the rigidity of the variable stiffness spring is changed so that a deviation in resonance frequency of the vibration damping actuator is minimized.
前記可変剛性ばねは、直列に配置された複数のばねと、前記複数のばねのうちの少なくとも1つのばねの変位を阻止可能な変位阻止手段を含んで構成されており、
前記制御手段は、前記変位阻止手段によって少なくとも1つのばねの変位を阻止させるか否かを切り替えることで、前記可変剛性ばねの剛性を変化させることを特徴とする請求項4記載の制振装置。
The variable stiffness spring includes a plurality of springs arranged in series and a displacement prevention means capable of preventing displacement of at least one of the plurality of springs.
5. The vibration damping device according to claim 4, wherein the control means changes the rigidity of the variable stiffness spring by switching whether or not the displacement prevention means prevents the displacement of at least one spring.
前記変位阻止手段は、
対応するばねの一端に取り付けられMR流体を収容する収容部と前記ばねの他端に取り付けられ前記MR流体に浸漬された凸部から成る伸縮部と、
前記MR流体に作用させる磁界を発生する磁界発生手段を含んで構成されており、
前記制御手段は、前記磁界発生手段によって前記磁界を発生させるか否かを切り替えることで、ばねの変位を阻止させるか否かを切り替えることを特徴とする請求項5記載の制振装置。
The displacement preventing means includes
An accommodating portion that is attached to one end of the corresponding spring and accommodates the MR fluid; and a telescopic portion that is attached to the other end of the spring and is a convex portion that is immersed in the MR fluid;
Comprising magnetic field generating means for generating a magnetic field that acts on the MR fluid;
The vibration control device according to claim 5, wherein the control unit switches whether to prevent displacement of the spring by switching whether the magnetic field generation unit generates the magnetic field.
基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが介在された質量M1の制振対象物体の振動を検出し、
前記検出した前記制振対象物体の振動に基づいて、質量M2の仮想質量と、当該仮想質量と前記制振対象物体との間に介在されたばね定数K2の仮想ばね及び減衰定数C2の仮想ダンパから成り、前記制振対象物体の変位をX1、速度をV1、前記仮想質量の変位をX2、速度をV2、加速度をA2としたときに、
22+C2(V2−V1)+K2(X2−X1)=−KgX1 …(1)
(但しKgは0<Kg/K2<1.0となる定数)で表される挙動を示す動吸収器が前記制振対象物体に仮想的に付加されることで、前記制振対象物体の加速度をA1、基準物体の変位をX0、速度をV0、前記制振対象物体に制振対象の振動を発生させる外力をFm、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える基準加振力をFd(但しFd=CdV1+KdX1であり、Cd, Kdはフィードバック係数)としたときに、前記制振対象物体が
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=
−{KgX1+Fd−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)}+Fm …(2)
で表される挙動を示すように、前記制振対象物体の振動を抑制する加振力を前記制振対象物体に加えることが可能な制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える加振力を制御する制振方法。
Detecting a vibration of an object to be controlled having a mass M 1 in which a spring having a spring constant K 1 and a damper having a damping constant C 1 are interposed between the reference object and a reference object;
Based on the detected vibration of the damping object, the virtual mass of mass M 2 , the virtual spring of spring constant K 2 interposed between the virtual mass and the damping object, and the damping constant C 2 When the displacement of the object to be controlled is X 1 , the velocity is V 1 , the displacement of the virtual mass is X 2 , the velocity is V 2 , and the acceleration is A 2 .
M 2 A 2 + C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) = − KgX 1 (1)
(Where Kg is a constant satisfying 0 <Kg / K 2 <1.0), a dynamic absorber showing a behavior represented by a virtual is added to the object to be controlled, so that the acceleration of the object to be controlled is reduced. A 1 , displacement of the reference object X 0 , velocity V 0 , Fm an external force that generates vibration of the vibration control target on the vibration control object, and reference vibration applied by the vibration control actuator to the vibration control object When the force is Fd (where Fd = CdV 1 + KdX 1 and Cd and Kd are feedback coefficients), the object to be controlled is M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) =
- {KgX 1 + Fd-C 2 (V 2 -V 1) + K 2 (X 2 -X 1)} + Fm ... (2)
The excitation force applied to the vibration suppression target object by the vibration suppression actuator capable of applying an excitation force that suppresses vibration of the vibration suppression target object to the vibration suppression target object, as shown in FIG. Damping method to control.
基準物体との間にばね定数K1のばね及び減衰定数C1のダンパが介在された質量M1の制振対象物体の振動を検出する検出手段、及び、前記制振対象物体の振動を抑制する加振力を前記制振対象物体に加えることが可能な制振用アクチュエータと接続されたコンピュータを、
前記検出手段によって検出された前記制振対象物体の振動に基づいて、質量M2の仮想質量と、当該仮想質量と前記制振対象物体との間に介在されたばね定数K2の仮想ばね及び減衰定数C2の仮想ダンパから成り、前記制振対象物体の変位をX1、速度をV1、前記仮想質量の変位をX2、速度をV2、加速度をA2としたときに、
22+C2(V2−V1)+K2(X2−X1)=−KgX1 …(1)
(但しKgは0<Kg/K2<1.0となる定数)で表される挙動を示す動吸収器が前記制振対象物体に仮想的に付加されることで、前記制振対象物体の加速度をA1、基準物体の変位をX0、速度をV0、前記制振対象物体に制振対象の振動を発生させる外力をFm、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える基準加振力をFd(但しFd=CdV1+KdX1であり、Cd, Kdはフィードバック係数)としたときに、前記制振対象物体が
11+C1(V1−V0)+K1(X1−X0)=
−{KgX1+Fd−C2(V2−V1)+K2(X2−X1)}+Fm …(2)
で表される挙動を示すように、前記制振用アクチュエータが前記制振対象物体に加える加振力を制御する制御手段として機能させるための制振プログラム。
Detection means for detecting the vibration of the vibration suppression target object of mass M 1 in which a spring having a spring constant K 1 and a damper having a damping constant C 1 are interposed between the reference object and the vibration of the vibration suppression target object A computer connected to a vibration damping actuator capable of applying a vibration force to the vibration target object;
Based on the vibration of the damping target object detected by the detection means, a virtual mass of mass M 2, a virtual spring of spring constant K 2 interposed between the virtual mass and the damping target object, and damping consists virtual damper constant C 2, the displacement of the vibration damping target object X 1, the speed V 1, X 2 a displacement of the virtual mass, a velocity V 2, the acceleration when the a 2,
M 2 A 2 + C 2 (V 2 −V 1 ) + K 2 (X 2 −X 1 ) = − KgX 1 (1)
(Where Kg is a constant satisfying 0 <Kg / K 2 <1.0), a dynamic absorber showing a behavior represented by a virtual is added to the object to be controlled, so that the acceleration of the object to be controlled is reduced. A 1 , displacement of the reference object X 0 , velocity V 0 , Fm an external force that generates vibration of the vibration control target on the vibration control object, and reference vibration applied by the vibration control actuator to the vibration control object When the force is Fd (where Fd = CdV 1 + KdX 1 and Cd and Kd are feedback coefficients), the object to be controlled is M 1 A 1 + C 1 (V 1 −V 0 ) + K 1 (X 1 −X 0 ) =
- {KgX 1 + Fd-C 2 (V 2 -V 1) + K 2 (X 2 -X 1)} + Fm ... (2)
A damping program for causing the damping actuator to function as a control unit that controls the excitation force applied to the damping target object so as to show the behavior represented by
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