JPH05295928A - Vibration control device for construction - Google Patents

Vibration control device for construction

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Publication number
JPH05295928A
JPH05295928A JP10428892A JP10428892A JPH05295928A JP H05295928 A JPH05295928 A JP H05295928A JP 10428892 A JP10428892 A JP 10428892A JP 10428892 A JP10428892 A JP 10428892A JP H05295928 A JPH05295928 A JP H05295928A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
damping
rotating body
moment
rotating
Prior art date
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Pending
Application number
JP10428892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Yamada
山田  正明
Shigehiro Sakamoto
成弘 坂本
Tomoki Oohashi
智樹 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taisei Corp filed Critical Taisei Corp
Priority to JP10428892A priority Critical patent/JPH05295928A/en
Publication of JPH05295928A publication Critical patent/JPH05295928A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make vibration control in three direction of two horizontal directions and torsional direction simultaneously by three vibration controlling gyro devices. CONSTITUTION:Three vibration controlling gyro devices J are positioned on a construction at specified locations so that their supporting shafts S are arranged radially with a specified position as a center. An electric motor 7 as a rotational drive means is connected to one supporting beam 4 of each gyro device J, and an inclinometer 9 is provided on the other supporting beam 4. Also three speedometers 10 which form a vibration detecting means are set up on the construction. Then a controller 8 obtains the angular velocity produced on a rotating body 1 of each gyro device J according to signals input from the three speedometers 10 and the inclinometers 9, and feeds drive signals for generating a rotational torque according to the angular velocity to each electric motor 7.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高層ビル,タワー等の
構造物に発生している振動を低減する振動制御装置に係
り、特にジャイロ機構の原理を用いて2方向の水平振動
と捩じれ振動とを低減する振動制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control device for reducing vibrations occurring in structures such as high-rise buildings and towers, and more particularly to a horizontal vibration and a torsional vibration in two directions using the principle of a gyro mechanism. The present invention relates to a vibration control device that reduces

【0002】[0002]

【従来の技術】構造物に対して風や地震等の外力が作用
して生じる振動を制振制御する装置としては、従来、例
えば特開平3−81476号公報等に記載されているジ
ャイロ機構の原理を利用した構造物の振動制御装置が知
られている。この装置は、一定の早さで高速回転する回
転体の回転軸をフレームが軸支し、そのフレームを、上
記回転体の回転軸に直交し且つ水平な方向の軸線を支持
軸として該支持軸周りに回転可能に,支持台を介して構
造物に支持されてなる制振用ジャイロ装置を使用したも
のである。
2. Description of the Related Art As a device for controlling the vibration generated by an external force such as a wind or an earthquake acting on a structure, a gyro mechanism disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-81476 is known. A vibration control device for structures utilizing the principle is known. In this device, a rotating shaft of a rotating body that rotates at a high speed at a constant speed is rotatably supported by a frame, and the frame is supported by an axis line in a horizontal direction orthogonal to the rotating shaft of the rotating body. It uses a vibration control gyro device that is rotatably supported by a structure via a support base.

【0003】この振動制御装置では、例えば構造物の水
平振動を制御するときには、予め上記回転体を水平面内
(傾斜角が零の位置)で高速回転させた状態の前記制振
用ジャイロ装置を構造物に設置しておく。そして、支持
軸の方向をX軸として、そのX軸方向から入力される外
力によって構造物,並びに回転体に所定の角速度の回転
変形が生じると、この角速度ベクトルと直交する方向,
即ちY軸方向(X軸周り)に所定のモーメントが発生す
る。このモーメントによって、回転体に対してX軸周
り,即ち支持軸周りに所定の角速度の回転動(歳差運
動)を生じて、その角速度と直交する方向,即ちY軸周
りに、上記角速度に比例した制振モーメントを上記構造
物に生じている回転変形とは逆方向に発生させ、その制
振モーメントが両支持台を介して構造物に入力され、構
造物に生じている回転変形を低減する。
In this vibration control device, for example, when controlling the horizontal vibration of a structure, the vibration control gyro device is structured such that the rotating body is rotated at a high speed in a horizontal plane (position where the tilt angle is zero) in advance. Place it on the object. Then, when the structure and the rotating body are rotationally deformed at a predetermined angular velocity by an external force input from the X-axis direction with the direction of the support axis as the X-axis, a direction orthogonal to the angular velocity vector,
That is, a predetermined moment is generated in the Y axis direction (around the X axis). This moment causes a rotational motion (precession motion) of a predetermined angular velocity around the X-axis, that is, the support axis with respect to the rotating body, and is proportional to the angular velocity in the direction orthogonal to the angular velocity, that is, around the Y-axis. The generated damping moment is generated in the direction opposite to the rotational deformation generated in the structure, and the damping moment is input to the structure via both support bases to reduce the rotational deformation generated in the structure. ..

【0004】この制振モーメントは、構造物に対して正
逆繰り返される回転変形に追従して発生し、もって構造
物に入力した振動を低減する。上記支持軸周りに発生す
る角速度は、構造物の回転変形による角速度に応じて決
まる受動的な変数であるから上記発生する制振モーメン
トの大きさは限定され、構造物に大きな外力が作用した
ときにはそれに対応するだけの大きさの制振モーメント
を発生することができない。
This damping moment is generated following the rotational deformation that is repeated in the normal and reverse directions with respect to the structure, thereby reducing the vibration input to the structure. Since the angular velocity generated around the support axis is a passive variable determined according to the angular velocity due to the rotational deformation of the structure, the magnitude of the damping moment generated is limited, and when a large external force acts on the structure. It is not possible to generate a vibration damping moment of a magnitude corresponding thereto.

【0005】これに対しては、本願発明者は、例えば特
願平2−283616号に記載されているように、回転
動駆動手段である駆動モータ等によって上記支持軸周り
の角速度を増幅することによって上記制振モーメントの
値を大きくする方法を開示している。しかしながら、上
記のような制振用ジャイロ装置の回転体の歳差運動によ
って発生する制振モーメントは、構造物に1対の支持台
を介して鉛直方向の力(偶力)として作用し制振力とな
るわけであるが、その偶力を構成する力は常に構造物に
対して鉛直方向に作用しているわけではなく、その時点
の回転体の水平面に対する傾斜角θによって一部は構造
物に捩じれ動を生じる水平力(捩じれモーメント)とな
る。
On the other hand, the inventor of the present application amplifies the angular velocity around the support shaft by a drive motor or the like which is a rotary drive means, as described in, for example, Japanese Patent Application No. 2-283616. Discloses a method of increasing the value of the damping moment. However, the damping moment generated by the precession movement of the rotating body of the damping gyro device as described above acts as a vertical force (couple force) on the structure via the pair of support bases to suppress the vibration. Although it is a force, the force forming the couple does not always act in the vertical direction on the structure, and part of it depends on the inclination angle θ of the rotating body with respect to the horizontal plane at that time. It is the horizontal force (torsion moment) that causes the twisting motion.

【0006】これを消去するために、従来の装置にあっ
ては、上記振動制御装置の半分の性能を有する制振用ジ
ャイロ装置を別に2台設置し、その2台の装置の回転体
を互いに逆方向に高速回転させておいて上記捩じれモー
メントを相殺させたり、同じ性能を有する別の振動制御
装置を上記装置と互いの支持軸を平行にして構造物に設
置すると共に、回転体を互いに逆方向に回転させてお
き、両装置の回転体に同じ角速度を発生させることで上
記捩じれモーメントを相殺し、水平方向の制振モーメン
トのみを構造物に付与するようにしている。
In order to eliminate this, in the conventional device, two vibration damping gyro devices having half the performance of the above vibration control device are installed separately, and the rotating bodies of the two devices are mutually installed. Rotate in the opposite direction at high speed to cancel the above-mentioned twisting moment, or install another vibration control device with the same performance on the structure with the support shafts of the above device and the mutual support shafts parallel to each other, and rotate the rotors in opposite directions. It is rotated in the same direction, and the same angular velocity is generated in the rotating bodies of both devices to cancel the twisting moment, so that only the vibration damping moment in the horizontal direction is applied to the structure.

【0007】また、構造物の捩じれ振動の制振制御に対
しては、回転体が鉛直面内で高速回転するように上記制
振用ジャイロ装置を構造物に設置して、構造物に発生し
ている捩じれモーメントによって回転体が上記と同様に
歳差運動をして、該歳差運動の角速度に比例した制振用
の捩じれモーメントを発生し、構造物の捩じれ振動を低
減している。
Further, for damping control of torsional vibrations of a structure, the vibration damping gyro device is installed in the structure so that the rotating body rotates at high speed in the vertical plane, and the vibration occurs in the structure. The rotating body precesses in the same manner as described above due to the twisting moment, and a torsional moment for damping that is proportional to the angular velocity of the precession is generated, and the torsional vibration of the structure is reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の振動制御装置にあっては、水平方向や捩じれ方向の
各振動を別々の制振用ジャイロ装置により単独で制御し
ようとしているため、1方向の水平振動を制振するため
に少なくとも2台の制振用ジャイロ装置を必要とし、ま
た、捩じれ振動を制振するために少なくとも1台の制振
用ジャイロ装置を必要とするため、水平2方向の水平振
動と上下方向を軸とした捩じれ振動を同時に制振しよう
とすると少なくとも5台の上記制振用ジャイロ装置を必
要とし、振動制御装置を構造物に設置するために専有す
るスペースが広くなるという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional vibration control device, each vibration in the horizontal direction and the twisting direction is independently controlled by the separate vibration control gyro devices, so that the vibration control device in one direction is controlled. At least two damping gyro devices are required to suppress horizontal vibrations, and at least one damping gyro device is required to suppress torsional vibrations. Attempting to simultaneously suppress horizontal vibration and torsional vibration about the vertical axis requires at least five vibration damping gyro devices, and the space dedicated for installing the vibration control device in a structure becomes wide. There's a problem.

【0009】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、3基の制振用ジャイロ装置によって水平2方向
及び捩じれ方向の3方向の振動制御を同時に実施できる
振動制御装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a vibration control device capable of simultaneously performing vibration control in two horizontal directions and three twisting directions by means of three damping gyro devices. The purpose is to

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構造物の振動制御装置は、高速回転する回
転体を,その回転軸に直交し且つ水平な支持軸の周りに
回転可能に支持してなる制振用ジャイロ装置を構造物に
設置して、上記回転体に支持軸周りの歳差運動を生じさ
せ、その歳差運動の角速度に比例して発生する制振モー
メントによって構造物の振動を低減する振動制御装置に
おいて、各回転体の回転軸の軸線が互いに平行にならな
いように配置される3基の上記制振用ジャイロ装置と、
その各制振用ジャイロ装置の回転体の水平面に対する傾
斜角をそれぞれ検出する角度検出手段と、上記各回転体
をそれぞれ支持軸周りに回転駆動する回転動駆動手段
と、構造物に発生している水平2方向の水平動及び上下
を軸とした捩じれ動を検出する振動検出手段と、上記角
度検出手段,回転動駆動手段,及び振動検出手段と接続
して、振動検出手段から入力した信号をもとに構造物に
発生している変形を求め、その変形を相殺するのに要す
る水平2方向の制振モーメント,及び捩じれモーメント
を算出すると共に、角度検出手段から各回転体の上記傾
斜角度に応じた信号を入力し、その各回転体の夫々の傾
斜角度,及び上記水平2方向に対する各回転体の支持軸
の夫々の傾き角度をもとに,上記算出した制振モーメン
トを発生するために各回転体に付与する角速度を算出
し、その算出した各角速度に対応した量の回転トルクで
各回転体を駆動する駆動指令を回転動駆動手段に供給す
るコントローラとを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a structure vibration control apparatus of the present invention rotates a rotating body rotating at high speed around a support shaft which is orthogonal to the rotating shaft and is horizontal. A gyro device for vibration damping that is supported as much as possible is installed in the structure to cause a precession motion around the support axis in the rotating body, and a damping moment generated in proportion to the angular velocity of the precession motion causes In a vibration control device for reducing the vibration of a structure, three vibration damping gyro devices arranged such that the axes of the rotating shafts of the respective rotating bodies are not parallel to each other,
Angle detection means for respectively detecting the inclination angle of the rotating body of each vibration control gyro device with respect to the horizontal plane, rotational drive means for rotationally driving each rotating body around the support axis, and the structure are generated in the structure. A vibration detecting means for detecting horizontal movement in two horizontal directions and a twisting movement about the vertical axis is connected to the angle detecting means, the rotation driving means, and the vibration detecting means, and a signal inputted from the vibration detecting means is also connected. In addition, the deformation occurring in the structure is calculated, and the vibration damping moments in two horizontal directions and the torsion moments required to cancel the deformations are calculated, and the angle detecting means determines the inclination angle of each rotating body. In order to generate the damping moment calculated above based on the respective tilt angles of the respective rotating bodies and the respective tilt angles of the support shafts of the respective rotating bodies with respect to the two horizontal directions. Calculating an angular velocity applied to the rotating body, it is characterized in that a supply controller to the rotary movement driving means drive command for driving the rotating body rotational torque of an amount corresponding to the angular velocity thereof calculated.

【0011】[0011]

【作用】一つの制振用ジャイロ装置において、高速回転
する回転体に対して支持軸周りに回転させる所定のトル
クを入力すると、回転体は、そのトルクに比例した,支
持軸を回転軸とする所定角速度の回転動(歳差運動)を
生じ、支持軸方向に対してその歳差運動の角速度に比例
した制振モーメントMを発生する。
In one vibration-damping gyro device, when a predetermined torque for rotating around the support shaft is input to the rotating body rotating at high speed, the rotating body uses the supporting shaft as a rotating shaft, which is proportional to the torque. A rotational motion (precession motion) having a predetermined angular velocity is generated, and a damping moment M proportional to the angular velocity of the precession motion is generated in the support axis direction.

【0012】この制振モーメントMは下記式で表され
る。 M=I・ω・Ω ここで、Ω :回転体の支持軸周りの角速度 I :回転体の回転軸周りの質量回転慣性モーメント ω :回転体の回転角速度 この制振モーメントMは、構造物に対して鉛直方向の力
(偶力)として作用し、構造物に生じる振動による変形
を低減する制振力となる。しかしながら、上記偶力を構
成する力は、常に構造物に対して鉛直方向に作用するわ
けでなく、上記制振モーメントMを生じる際、その時点
で回転体が水平面に対して所定の傾斜角θで傾いている
と、上記制振モーメントMは、下記に示すような支持軸
方向,即ち水平方向の制振モーメントMH と、構造物に
捩じれ動を生じる捩じれモーメントMτとに分力する。 MH =M・cosθ=I・ω・Ω・cosθ Mτ=M・sinθ=I・ω・Ω・sinθ さらに、制振する水平2方向をX軸及びY軸とすると、
水平方向の制振モーメントMH は、下式に示すように、
X軸周りの制振モーメントMX,とY軸周りの制振モーメ
ントMY とに分解できる。 MX =I・ω・Ω・cosθ・sinα MY =I・ω・Ω・cosθ・cosα ここで、X軸とY軸は直交座標とし、また、αは、X軸
からの支持軸の傾き角度を示しているとする。
This damping moment M is expressed by the following equation. M = IωΩ where Ω: angular velocity around the support axis of the rotary body I: mass moment of inertia of rotation about the rotary axis of the rotary body ω: rotational angular velocity of the rotary body This damping moment M depends on the structure. On the other hand, it acts as a vertical force (couple), and serves as a damping force that reduces deformation of the structure due to vibration. However, the force forming the couple does not always act in the vertical direction on the structure, and when the damping moment M is generated, the rotating body at that time has a predetermined inclination angle θ with respect to the horizontal plane. When tilted at, the vibration damping moment M is divided into a vibration damping moment M H in the support axis direction, that is, a horizontal direction, and a twisting moment Mτ that causes a twisting motion in the structure, as shown below. M H = M · cos θ = I · ω · Ω · cos θ Mτ = M · sin θ = I · ω · Ω · sin θ Further, assuming that the two horizontal directions of damping are the X axis and the Y axis,
The horizontal damping moment M H is calculated by the following equation.
It can be decomposed into a damping moment M X about the X axis and a damping moment M Y about the Y axis. M X = I · ω · Ω · cos θ · sin α M Y = I · ω · Ω · cos θ · cos α where X axis and Y axis are orthogonal coordinates, and α is the inclination of the support axis from the X axis Suppose that the angle is shown.

【0013】本発明においては、制振用ジャイロ装置を
3基設置しているので、上記水平2方向の制振モーメン
トMX,Y ,及び捩じれモーメントMτは、3基の制振
用ジャイロ装置から発生したモーメントの合力として下
記の式のように表される。 MX = I1 ・ω1 ・Ω1 ・cosθ1 ・sinα1 + I2 ・ω2 ・Ω2 ・cosθ2 ・sinα2 + I3 ・ω3 ・Ω3 ・cosθ3 ・sinα3 Y = I1 ・ω1 ・Ω1 ・cosθ1 ・cosα1 + I2 ・ω2 ・Ω2 ・cosθ2 ・cosα2 + I3 ・ω3 ・Ω3 ・cosθ3 ・cosα3 Mτ= I1 ・ω1 ・Ω1 ・sinθ1 + I2 ・ω2 ・Ω2 ・sinθ2 + I3 ・ω3 ・Ω3 ・sinθ3 ここで、I1 :第1の制振用ジャイロ装置における回転
体の質量回転慣性モーメント ω1 :第1の制振用ジャイロ装置における回転体の回転
角速度 Ω1 :第1の制振用ジャイロ装置における回転体の支持
軸周りの角速度 θ1 :第1の制振用ジャイロ装置における回転体の水平
面からの傾斜角 α1 :第1の制振用ジャイロ装置におけるX軸からの回
転体の回転軸の傾き I2 :第2の制振用ジャイロ装置における回転体の質量
回転慣性モーメント ω2 :第2の制振用ジャイロ装置における回転体の回転
角速度 Ω2 :第2の制振用ジャイロ装置における回転体の支持
軸周りの角速度 θ2 :第2の制振用ジャイロ装置における回転体の水平
面からの傾斜角 α2 :第2の制振用ジャイロ装置におけるX軸からの回
転体の回転軸の傾き I3 :第3の制振用ジャイロ装置における回転体の質量
回転慣性モーメント ω3 :第3の制振用ジャイロ装置における回転体の回転
角速度 Ω3 :第3の制振用ジャイロ装置における回転体の支持
軸周りの角速度 θ3 :第3の制振用ジャイロ装置における回転体の水平
面からの傾斜角 α3 :第3の制振用ジャイロ装置におけるX軸からの回
転体の回転軸の傾き を表している。
In the present invention, since three vibration damping gyro devices are installed, the vibration damping moments M X and M Y in the two horizontal directions and the twisting moment M τ have three vibration damping gyro devices. It is expressed as the following formula as the resultant force of the moment generated from. M X = I 1 · ω 1 · Ω 1 · cosθ 1 · sinα 1 + I 2 · ω 2 · Ω 2 · cosθ 2 · sinα 2 + I 3 · ω 3 · Ω 3 · cosθ 3 · sinα 3 M Y = I 1 · ω 1 · Ω 1 · cos θ 1 · cos α 1 + I 2 · ω 2 · Ω 2 · cos θ 2 · cos α 2 + I 3 · ω 3 · Ω 3 · cos θ 3 · cos α 3 Mτ = I 1 · ω 1 · Ω 1 · sin θ 1 + I 2 · ω 2 · Ω 2 · sin θ 2 + I 3 · ω 3 · Ω 3 · sin θ 3 where I 1 : mass of the rotating body in the first damping gyro device Rotational inertia moment ω 1 : Rotational angular velocity of the rotating body in the first damping gyro device Ω 1 : Angular velocity around the support axis of the rotating body in the first damping gyro device θ 1 : First damping gyro tilt angle from the horizontal plane of the rotating body in the device alpha 1: first vibration damping gyro rotating body from the X-axis in the apparatus rotation axis of inclination I 2: second Ja damping B mass of the rotating body in the device rotational inertia moment omega 2: Rotation of the rotational angular velocity Omega 2 of the second vibration damping gyro device: angular velocity about the support shaft of the rotating body in the second damping for the gyro device theta 2: Inclination angle α 2 of the rotating body from the horizontal plane in the second vibration control gyro device: inclination of the rotating shaft of the rotating body from the X axis in the second vibration control gyro device I 3 : third vibration control gyro Mass moment of inertia of rotation of the rotating body in the device ω 3 : Rotational angular velocity of the rotating body in the third damping gyro device Ω 3 : Angular velocity around the support axis of the rotating body in the third damping gyro device θ 3 : 3 of vibration damping gyro tilt angle from the horizontal plane of the rotating body in the device alpha 3: represents the inclination of the rotation axis of the rotating body from the X-axis in the third vibration damping gyro device.

【0014】上記3式から、3つの回転体を駆動する支
持軸周りの各角速度Ω1,Ω2,Ω3 を求めると下記3式に
なる。ここで、式を簡略化するために、一定の値である
各回転体の質量回転慣性モーメントI1,2,3,及び回
転角速度ω1,ω2,ω3,がそれぞれ同じ値になっているも
のとして、各回転体の質量回転慣性モーメントをIに、
回転角速度ωにしている。 Ω1 ={1/(I・ω・C)}・ {(cosθ2 ・cosα2 ・sinθ3 − cosθ3 ・cosα3 ・sinθ2 )・MX +(cosθ2 ・sinθ3 ・sinα2 − cosθ3 ・sinθ2 ・sinα3 )・MY + cosθ2 ・cosθ3 ・ (cosα3 ・sinα2 −cosα2 ・sinα3 )・Mτ} Ω2 ={1/(I・ω・C)}・ {(cosθ3 ・cosα3 ・sinθ1 − cosθ1 ・cosα1 ・sinθ3 )・MX +(cosθ1 ・sinθ3 ・sinα1 − cosθ3 ・sinθ1 ・sinα3 )・MY + cosθ1 ・cosθ3 ・ (cosα1 ・sinα3 −cosα3 ・sinα1 )・Mτ} Ω3 ={1/(I・ω・C)}・ {(cosθ2 ・cosα2 ・sinθ1 − cosθ1 ・cosα1 ・sinθ2 )・MX +(cosθ1 ・sinθ2 ・sinα1 − cosθ2 ・sinθ1 ・sinα2 )・MY + cosθ1 ・cosθ2 ・ (cosα1 ・sinα2 −cosα2 ・sinα1 )・Mτ} 但し、上記3式において、 C={cosθ3 ・cosα3 ・ (cosθ2 ・sinθ1 ・sinα2 −cosθ1 ・sinθ2 ・sinα1 ) +cosθ2 ・cosα2 ・ (cosθ1 ・sinθ3 ・sinα1 −cosθ3 ・sinθ1 ・sinα3 ) +cosθ1 ・cosα1 ・ (cosθ3 ・sinθ2 ・sinα3 −cosθ2 ・sinθ3 ・sinα2 ) である。
From the above three equations, the following three equations are obtained when the respective angular velocities Ω 1, Ω 2, Ω 3 around the support shaft that drives the three rotating bodies are obtained. Here, in order to simplify the formula, the mass rotational inertia moments I 1, I 2, I 3, and the rotational angular velocities ω 1, ω 2, ω 3, which are constant values, have the same value. Assuming that the mass moment of inertia of each rotor is I,
The rotation angular velocity is ω. Ω 1 = {1 / (I · ω · C)} · {(cosθ 2 · cosα 2 · sinθ 3 - cosθ 3 · cosα 3 · sinθ 2) · M X + (cosθ 2 · sinθ 3 · sinα 2 - cosθ 3 · sin θ 2 · sin α 3 ) · M Y + cos θ 2 · cos θ 3 · (cos α 3 · sin α 2 -cos α 2 · sin α 3 ) · M τ} Ω 2 = {1 / (I · ω · C)} · { (cosθ 3 · cosα 3 · sinθ 1 - cosθ 1 · cosα 1 · sinθ 3) · M X + (cosθ 1 · sinθ 3 · sinα 1 - cosθ 3 · sinθ 1 · sinα 3) · M Y + cosθ 1 · cosθ 3 · (cosα 1 · sinα 3 -cosα 3 · sinα 1) · Mτ} Ω 3 = {1 / (I · ω · C)} · {(cosθ 2 · cosα 2 · sinθ 1 - cosθ 1 · cosα 1 · sinθ 2) · M X + ( cosθ 1 · sinθ 2 · sinα 1 - co sθ 2 · sin θ 1 · sin α 2 ) · M Y + cos θ 1 · cos θ 2 · (cos α 1 · sin α 2 −cos α 2 · sin α 1 ) · M τ} However, in the above three expressions, C = {cos θ 3 · cos α 3 · (cosθ 2 · sinθ 1 · sinα 2 -cosθ 1 · sinθ 2 · sinα 1) + cosθ 2 · cosα 2 · (cosθ 1 · sinθ 3 · sinα 1 -cosθ 3 · sinθ 1 · sinα 3) + cosθ 1 · cosα 1 a · (cosθ 3 · sinθ 2 · sinα 3 -cosθ 2 · sinθ 3 · sinα 2).

【0015】上記式にあっては各回転体の回転慣性モー
メント,回転角速度,及び各回転体の支持軸のX軸から
の傾き角は、それぞれ一定であるので、発生すべき制振
モーメント,及び各回転体の水平面からの傾斜角が分か
れば、上記式から各回転体に発生するべき角速度が分か
る。上記原理をもとに、本発明では、構造物に風や地震
等による外力が入力されて構造物に水平2方向の水平動
や捩じれ動が発生すると、その水平動や捩じれ動が、構
造物に設置されている振動検出手段,例えば複数の速度
計や加速度計等からなるセンサによって検出され、その
検出値に応じた信号がコントローラに供給される。
In the above equation, since the rotational moment of inertia of each rotor, the rotational angular velocity, and the tilt angle of the support shaft of each rotor from the X axis are constant, the damping moment to be generated, and If the angle of inclination of each rotating body from the horizontal plane is known, the angular velocity to be generated in each rotating body can be known from the above formula. Based on the above principle, in the present invention, when an external force due to wind, an earthquake, or the like is input to a structure and horizontal movement or twisting movement in two horizontal directions occurs in the structure, the horizontal movement or twisting movement causes the structure to move. Is detected by a vibration detection means, such as a sensor including a plurality of speedometers and accelerometers, and a signal corresponding to the detected value is supplied to the controller.

【0016】コントローラは、その信号をもとにその時
点で構造物に発生している水平2方向の曲げモーメント
及び捩じれモーメントを算出し、その3つのモーメント
を相殺する曲げモーメントMX,Y ,及び捩じれモーメ
ントMτを発生するための,3つの回転体に発生させる
支持軸周りの角速度を上記式から求める。ここで、両回
転体の回転体の質量回転慣性モーメント及び回転角速度
は予め一定に決定されている値である。
Based on the signal, the controller calculates the bending moment and the torsion moment in the two horizontal directions generated in the structure at that time, and the bending moments M X, M Y , which cancel the three moments, are calculated. And the angular velocity around the support axis generated in the three rotating bodies for generating the twisting moment Mτ is obtained from the above formula. Here, the mass rotational moment of inertia and the rotational angular velocity of the rotating bodies of both rotating bodies are values that are previously determined to be constant.

【0017】なお、角度検出器は、常時、各回転体の水
平面に対する傾斜角をコントローラに供給している。さ
らに、コントローラは、上記算出した各角速度が生じる
ように支持軸を回転軸として回転体を回転動させる,所
定の回転トルクを発生する駆動指令を回転動駆動手段に
供給する。
The angle detector constantly supplies the controller with the inclination angle of each rotor with respect to the horizontal plane. Further, the controller supplies to the rotary motion drive means a drive command for rotating the rotary body with the support shaft as the rotary shaft so as to generate each of the calculated angular velocities, and for generating a predetermined rotary torque.

【0018】回転動駆動手段は、それぞれ回転体を支持
軸周りに所定トルクで回転駆動することで、各回転体に
違った角速度での歳差運動を発生させる。これにより、
必要な水平2方向の制振モーメント,及び捩じれ方向の
制振モーメントを同時に発生して、構造物に生じた振動
による、その時点での曲げモーメント及び捩じれモーメ
ントを低減する。
The rotary drive means causes each of the rotating bodies to perform a precession motion at different angular velocities by rotationally driving the rotating bodies around the support shaft with a predetermined torque. This allows
The necessary horizontal two-direction damping moment and the required torsional damping moment are simultaneously generated to reduce the bending moment and torsion moment at that time due to the vibration generated in the structure.

【0019】これが、振動による正逆繰り返して発生す
る曲げモーメント及び捩じれモーメントに対して行われ
て構造物の振動を低減する。
This is done for the bending moment and the twisting moment which are repeatedly generated in the normal and reverse directions due to the vibration, and reduces the vibration of the structure.

【0020】[0020]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本実施例の振動制御装置は、図1に示すように、構造物
の頂部等,所定の水平面上に3基の制振用ジャイロ装置
Jを設置して構成され、その3基の制振用ジャイロ装置
Jの各回転体1の支持軸Sは、所定位置を中心にして互
いに放射状になるように配置されて、互いの支持軸Sが
平行にならないようにしている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the vibration control device of the present embodiment is configured by installing three damping gyro devices J on a predetermined horizontal surface such as the top of a structure. The support shafts S of the respective rotating bodies 1 of the gyro device J are arranged so as to be radial with respect to a predetermined position so that the support shafts S are not parallel to each other.

【0021】上記構造物に設置される各振動制御装置の
主要部である制振用ジャイロ装置Jの構成を説明する
と、図2及び図3に示されるように、外周部分が内周部
分よりも肉厚に成形された円盤形状の回転体1が、回転
軸2を上下に向けた状態で配設され、その回転軸2の上
下両端側が、それぞれ偏平な紡錘円形上のフレーム3の
中心軸上の上部及び下部に回転自在に軸支されている。
そのフレーム3の外周には、回転体1の回転軸2と直交
し且つ水平な支持軸S方向の両端部側に、一対の支持ビ
ーム4がそれぞれ支持軸S方向に延びて設けられてい
る。この支持ビーム4は、それぞれ構造物に固定された
支持台5に回転可能に支持され、もって回転体1はフレ
ーム3及び支持ビーム4を介して支持軸S周りに回転可
能になっている。
Explaining the structure of the vibration-damping gyro device J, which is the main part of each vibration control device installed in the above-mentioned structure, as shown in FIGS. 2 and 3, the outer peripheral portion is larger than the inner peripheral portion. A thick disk-shaped rotating body 1 is arranged with a rotating shaft 2 facing up and down, and both upper and lower ends of the rotating shaft 2 are on the central axis of a flat spindle-shaped frame 3 respectively. Is rotatably supported on the upper and lower parts of the.
On the outer periphery of the frame 3, a pair of support beams 4 are provided so as to extend in the support axis S direction at both ends in the support shaft S direction which are orthogonal to the rotation axis 2 of the rotating body 1 and are horizontal. The support beams 4 are rotatably supported by a support table 5 fixed to the structure, respectively, so that the rotator 1 is rotatable about the support axis S via the frame 3 and the support beams 4.

【0022】なお、上記回転体1の回転軸2の一方に
は、回転体1を高速回転駆動する回転体駆動手段である
回転体駆動モータ6が連結して、該回転体1を一定の回
転角速度で高速回転駆動している。また、この制振用ジ
ャイロ装置Jの一方の支持ビーム4には、回転体1を支
持軸S周りに回転駆動する,回転動駆動手段である電動
モータ7が連結されている。その電動モータ7は、コン
トローラ8に接続されていて、該コントローラ8から供
給される指令により回転軸2を所定のトルクで回転駆動
し、上記トルクに比例した所定角速度Ωで回転体1を支
持軸S周りに回転動(歳差運動)させるようになってい
る。
A rotary body driving motor 6 which is a rotary body driving means for rotating the rotary body 1 at a high speed is connected to one of the rotary shafts 2 of the rotary body 1 to rotate the rotary body 1 at a constant speed. It is driven to rotate at high speed at angular velocity. Further, an electric motor 7 which is a rotary drive means for rotating the rotary body 1 around the support shaft S is connected to one of the support beams 4 of the vibration damping gyro device J. The electric motor 7 is connected to the controller 8 and rotationally drives the rotating shaft 2 with a predetermined torque according to a command supplied from the controller 8 to support the rotating body 1 at a predetermined angular velocity Ω proportional to the torque. It is designed to rotate around S (precession).

【0023】また、他方の支持ビーム4には、回転体1
の水平面に対する傾斜角度θを検出する角度検出手段と
して、例えば傾斜計9が取り付けてあり、その傾斜計9
は、コントローラ8に接続されて、検出した回転体1の
傾斜角θに応じた信号を常時コントローラ8に供給して
いる。上記のような構成の3基の制振用ジャイロ装置J
が、電動モータ7及び傾斜計9を備えて、図1に示すよ
うに、互いの支持軸Sの方向が平行にならないようにし
て構造物に配設されている。
On the other side of the support beam 4, the rotating body 1
An inclinometer 9 is attached as an angle detecting means for detecting the inclination angle θ of the inclinometer 9 with respect to the horizontal plane.
Is connected to the controller 8 and constantly supplies the controller 8 with a signal corresponding to the detected inclination angle θ of the rotating body 1. Three vibration damping gyroscopes J having the above structure
However, the electric motor 7 and the inclinometer 9 are provided, and as shown in FIG. 1, the electric motor 7 and the inclinometer 9 are arranged in the structure such that the directions of the support axes S thereof are not parallel.

【0024】この3基の制振用ジャイロ装置Jの各回転
体1は同じ質量回転慣性モーメントIを有して夫々同じ
回転角速度ωで高速回転している。ここで、水平方向の
制振する水平2方向を図1に示すように互いに直交する
X軸及びY軸とする。そして、3基の制振用ジャイロ装
置Jを挟み、且つX軸と平行な対称位置には、振動検出
手段を形成する1対の速度計10がそれぞれ構造物の設
置されていると共に、その1対の速度計10を結ぶ線と
直交する方向,即ちY軸方向に別の速度計10が設置さ
れている。その3つの速度計10は、コントローラ8に
接続されていて、振動によって発生している構造物の移
動速度を検出して該移動速度に応じた信号をコントロー
ラ8に供給している。
The rotating bodies 1 of the three vibration damping gyro devices J have the same mass rotational inertia moment I and rotate at the same rotational angular velocity ω at high speed. Here, the horizontal two directions in which the vibration is suppressed are the X axis and the Y axis which are orthogonal to each other as shown in FIG. A pair of speedometers 10 forming vibration detecting means are respectively installed at the structure at a symmetrical position sandwiching the three damping gyro devices J and parallel to the X axis. Another speedometer 10 is installed in the direction orthogonal to the line connecting the pair of speedometers 10, that is, in the Y-axis direction. The three speedometers 10 are connected to the controller 8, detect the moving speed of the structure generated by the vibration, and supply the controller 8 with a signal corresponding to the moving speed.

【0025】コントローラ8は、3つの速度計10から
入力した信号によって、その時点での構造物に発生して
いる水平2方向の曲げモーメント,及び上下方向を軸と
した捩じれモーメントを算出し、その各モーメントを相
殺する水平2方向の曲げモーメントMX,Y ,及び捩じ
れモーメントMτを求めると共に、常時,傾斜計9から
入力する各回転体1の水平面に対する傾斜角θに応じた
信号を入力し、下記3式から3基の制振用ジャイロ装置
Jの回転体1に発生させる角速度Ω1,Ω2 ,Ω3 を求
め、その角速度Ω1,Ω2 ,Ω3 に応じた回転トルクを発
生する駆動信号を夫々の各電動モータ7に供給する。
The controller 8 calculates the bending moments in the two horizontal directions and the torsional moments about the vertical direction, which are occurring in the structure at that time, based on the signals input from the three speedometers 10, and The bending moments M X, M Y in two horizontal directions that cancel each moment and the twisting moment M τ are obtained, and at the same time, a signal corresponding to the tilt angle θ of each rotating body 1 with respect to the horizontal plane, which is input from the inclinometer 9, is input. , The angular velocities Ω 1, Ω 2 , Ω 3 generated in the rotating body 1 of the three vibration damping gyroscopes J are obtained from the following three equations, and the rotational torques corresponding to the angular velocities Ω 1, Ω 2 , Ω 3 are generated. The drive signal to be supplied is supplied to each electric motor 7.

【0026】 Ω1 ={1/(I・ω・C)}・ {(cosθ2 ・cosα2 ・sinθ3 − cosθ3 ・cosα3 ・sinθ2 )・MX +(cosθ2 ・sinθ3 ・sinα2 − cosθ3 ・sinθ2 ・sinα3 )・MY + cosθ2 ・cosθ3 ・ (cosα3 ・sinα2 −cosα2 ・sinα3 )・Mτ} ・・・(1) Ω2 ={1/(I・ω・C)}・ {(cosθ3 ・cosα3 ・sinθ1 − cosθ1 ・cosα1 ・sinθ3 )・MX +(cosθ1 ・sinθ3 ・sinα1 − cosθ3 ・sinθ1 ・sinα3 )・MY + cosθ1 ・cosθ3 ・ (cosα1 ・sinα3 −cosα3 ・sinα1 )・Mτ} ・・・(2) Ω3 ={1/(I・ω・C)}・ {(cosθ2 ・cosα2 ・sinθ1 − cosθ1 ・cosα1 ・sinθ2 )・MX +(cosθ1 ・sinθ2 ・sinα1 − cosθ2 ・sinθ1 ・sinα2 )・MY + cosθ1 ・cosθ2 ・ (cosα1 ・sinα2 −cosα2 ・sinα1 )・Mτ} ・・・(3) 但し、上記式において、 C={cosθ3 ・cosα3 ・ (cosθ2 ・sinθ1 ・sinα2 −cosθ1 ・sinθ2 ・sinα1 ) +cosθ2 ・cosα2 ・ (cosθ1 ・sinθ3 ・sinα1 −cosθ3 ・sinθ1 ・sinα3 ) +cosθ1 ・cosα1 ・ (cosθ3 ・sinθ2 ・sinα3 −cosθ2 ・sinθ3 ・sinα2 ) ここで、ωは、3基の制振用ジャイロ装置Jにおける各
回転体1の回転軸2周りの角速度を表し、Iは、各回転
体1の質量回転慣性モーメントを表し、α1,α 2,α
3 は、3基の制振用ジャイロ装置Jの支持軸S方向のX
軸からの傾き角度をそれぞれ表していて、その角速度
ω,質量回転慣性モーメントI,及び支持軸Sの傾き角
度α1,α2,α3 は、予め決定している一定した値であ
る。また、θ1 ,θ2,及びθ3 は、それぞれ各回転体1
の水平面に対する傾斜角を表している上記のような振動
制御装置においては、図4に示すフローのように、通常
時,即ち風や地震等による所定以上の外力が構造物に入
力されていない状態では、角度検出手段である傾斜計9
から入力される各回転体1の傾斜角が零になるように電
動モータ7を介して回転体1をゆっくりと回転動させて
回転体1を水平状態に維持させておく(ステップ1)。
Ω1= {1 / (I ・ ω ・ C)} ・ {(cos θ2・ Cos α2・ Sin θ3 -Cos θ3・ Cos α3・ Sin θ2) ・ MX + (Cos θ2・ Sin θ3・ Sinα2 -Cos θ3・ Sin θ2・ Sinα3) ・ MY + Cos θ2・ Cos θ3・ (Cos α3・ Sinα2-Cosα2・ Sinα3) ・ Mτ} ・ ・ ・ (1) Ω2= {1 / (I ・ ω ・ C)} ・ {(cos θ3・ Cos α3・ Sin θ1 -Cos θ1・ Cos α1・ Sin θ3) ・ MX + (Cos θ1・ Sin θ3・ Sinα1 -Cos θ3・ Sin θ1・ Sinα3) ・ MY + Cos θ1・ Cos θ3・ (Cos α1・ Sinα3-Cosα3・ Sinα1) ・ Mτ} (2) Ω3= {1 / (I ・ ω ・ C)} ・ {(cos θ2・ Cos α2・ Sin θ1 -Cos θ1・ Cos α1・ Sin θ2) ・ MX + (Cos θ1・ Sin θ2・ Sinα1 -Cos θ2・ Sin θ1・ Sinα2) ・ MY + Cos θ1・ Cos θ2・ (Cos α1・ Sinα2-Cosα2・ Sinα1) · Mτ} (3) However, in the above formula, C = {cos θ3・ Cos α3・ (Cos θ2・ Sin θ1・ Sinα2 -Cos θ1・ Sin θ2・ Sinα1) + Cos θ2・ Cos α2・ (Cos θ1・ Sin θ3・ Sinα1 -Cos θ3・ Sin θ1・ Sinα3) + Cos θ1・ Cos α1・ (Cos θ3・ Sin θ2・ Sinα3 -Cos θ2・ Sin θ3・ Sinα2) Where ω is each of the three damping gyroscopes J
It represents the angular velocity around the rotation axis 2 of the rotating body 1, and I is each rotation.
Represents the mass rotational moment of inertia of the body 1, α1,α 2,α
3Is X in the direction of the support axis S of the three damping gyro devices J
It shows the angle of inclination from the axis, and its angular velocity
ω, mass rotation moment of inertia I, and tilt angle of support axis S
Degree α1,α2,α3Is a predetermined constant value
It Also, θ1, Θ2,And θ3Is each rotating body 1
The above-mentioned vibration that represents the inclination angle of the
In the control device, as in the flow shown in FIG.
Time, that is, external force exceeding a prescribed level due to wind, earthquake, etc., enters the structure.
In a state where no force is applied, an inclinometer 9 which is an angle detecting means
The electric power is input so that the inclination angle of each rotor 1 input from
Slowly rotate the rotating body 1 via the motion motor 7.
The rotating body 1 is kept horizontal (step 1).

【0027】これは、回転体1の傾斜角θが小さいほう
が構造物に与える水平方向の制振モーメントが大きくと
れると共に、制振制御時に回転体1の傾斜が過大になる
ことを防ぐためである。上記状態において、構造物に風
や地震等による所定以上の外力が入力すると、その外力
によって、構造物に支持軸S方向への水平振動及び上下
方向を軸とした捩じれ振動が生じる(ステップ2)。す
ると、本振動制御装置が設置してある位置での構造物の
移動速度が3台の速度計10によって計測されてコント
ローラ8に供給される(ステップ3)。
This is because the smaller the tilt angle θ of the rotating body 1 is, the larger the horizontal damping moment applied to the structure is, and the more the tilting of the rotating body 1 is prevented during the damping control. .. In the above state, when an external force more than a predetermined value due to wind, earthquake, etc. is input to the structure, the external force causes horizontal vibration in the support axis S direction and torsional vibration about the vertical axis in the structure (step 2). .. Then, the moving speed of the structure at the position where this vibration control device is installed is measured by the three speedometers 10 and supplied to the controller 8 (step 3).

【0028】コントローラ8は、3台の速度計10から
入力した信号をもとに構造物に発生しているその時点の
水平2方向の移動速度,及び軸を上下とした捩じれ速度
を求め,それによって、その時点における構造物に発生
している水平2方向の曲げ変形及び捩じれ変形を算出す
る(ステップ4)。次に、コントローラ8は、上記求め
た曲げ変形,及び捩じれ変形を相殺する水平2方向の制
振モーメントMX,Y,及び軸を上下とした捩じれ方向の
捩じれモーメントMτを算出して(ステップ5)、その
値を上記(1)式,(2)式,及び(3)式に代入し3
基の制振用ジャイロ装置Jの各回転体1に発生させる角
速度Ω1,Ω2 ,Ω3 を計算する(ステップ6)。
The controller 8 obtains the moving speeds in the two horizontal directions at that time, which are generated in the structure, and the twisting speed with the axis up and down, based on the signals input from the three speedometers 10. Then, the bending deformation and the twisting deformation in the two horizontal directions occurring in the structure at that time are calculated (step 4). Next, the controller 8 calculates the vibration damping moments M X and M Y in the two horizontal directions that cancel the bending deformation and the twisting deformation thus obtained, and the twisting moment M τ in the twisting direction with the axis vertically (step 5), and substitute that value into the above equations (1), (2), and (3) to obtain 3
The angular velocities Ω 1, Ω 2 , Ω 3 generated in each rotating body 1 of the base vibration-damping gyro device J are calculated (step 6).

【0029】ここで上記式における回転体1の質量回転
慣性モーメントI, 回転角速度ω,支持軸Sの傾斜角
は、予め決定されている値であり、また、各回転体1の
水平面に対する傾斜角度θ1,θ2 ,及びθ3 は角度検出
手段から常時入力している値である。次に、コントロー
ラ8は、上記求めた夫々の角速度Ω1,Ω2 ,Ω3 に対応
するトルクに応じた駆動信号を夫々の電動モータ7に個
々に供給する。
Here, the mass rotational inertia moment I , the rotational angular velocity ω , and the inclination angle of the support shaft S of the rotary body 1 in the above equation are predetermined values, and the tilt angle of each rotary body 1 with respect to the horizontal plane. θ 1, θ 2, and theta 3 is a value that is always inputted from the angle detecting means. Next, the controller 8 individually supplies the drive signals corresponding to the torques corresponding to the respective angular velocities Ω 1, Ω 2 , Ω 3 thus obtained to the respective electric motors 7.

【0030】電動モータ7は、上記供給された駆動信号
に見合うトルクで支持ビーム4を回転駆動し、フレーム
3を介して各回転体1が夫々の上記トルクに比例した違
う角速度Ω1,Ω2,Ω3 で回転動(歳差運動)する(ステ
ップ7)。この歳差運動によって3基の制振用ジャイロ
装置Jに与えられた角速度Ω1,Ω2 , Ω3 に応じたモー
メントが支持軸S方向に発生し、各制振用ジャイロ装置
Jの支持台5を介して構造物に対して鉛直方向の力(偶
力)が入力される。このとき、各回転体1が水平面に対
して夫々所定の傾斜角度θで傾斜しているために該偶力
は上記のように、上記式に応じた水平2方向の制振モー
メントMX,Y, 及び捩じれ方向の制振モーメントMτ
を発生して(ステップ8)、構造物に入力された外力に
よる,その時点での曲げモーメント,及び捩じれモーメ
ントを低減する。
The electric motor 7 rotationally drives the support beam 4 with a torque commensurate with the supplied drive signal, and each rotary body 1 via the frame 3 has different angular velocities Ω 1, Ω 2 which are proportional to the respective torques. , Rotate (precession) with Ω 3 (step 7). Due to this precession motion, moments corresponding to the angular velocities Ω 1, Ω 2, Ω 3 given to the three vibration damping gyroscopes J are generated in the support axis S direction, and the support bases of the respective vibration damping gyroscopes J are generated. A vertical force (couple) is input to the structure via 5. At this time, since each of the rotating bodies 1 is tilted at a predetermined tilt angle θ with respect to the horizontal plane, the couple force is, as described above, the damping moments M X, M in the two horizontal directions according to the above equation. Vibration damping moment Mτ in Y and twist direction
Is generated (step 8), and the bending moment and torsion moment at that time due to the external force input to the structure are reduced.

【0031】上記処理を、振動によって構造物に生じる
回転変形に応じて発生する正逆両方向の変形に対して、
所定値以下になる様な制振モーメントを加えることで
(ステップ9)、構造物に入力された振動を低減する。
また、上記制振処理の最中に傾斜計9によって計測され
ている回転体1の傾斜角θ1,θ2 が所定以上,例えば4
5度以上になったら、回転動手段である電動モータ7を
支持ビーム4から切離し、従来の制振処理である構造物
の回転変形によって発生する受動的な角速度による受動
的な制振処理をさせるようにする。
The above-mentioned processing is applied to the deformation in both the forward and reverse directions, which occurs in accordance with the rotational deformation of the structure caused by the vibration.
The vibration input to the structure is reduced by adding a damping moment such that the vibration becomes a predetermined value or less (step 9).
Further, the inclination angles θ 1 and θ 2 of the rotating body 1 measured by the inclinometer 9 during the vibration damping process are equal to or more than a predetermined value, for example, 4
When it becomes 5 degrees or more, the electric motor 7 which is a rotating motion means is separated from the support beam 4 to perform a passive vibration damping process which is a conventional vibration damping process by the passive angular velocity generated by the rotational deformation of the structure. To do so.

【0032】なお、上記実施例においては、電動モータ
7によって直接支持ビーム4を回転させて回転体1を支
持軸S周りに回転させているが、回転動駆動手段として
はこれに限られるものではなく、例えば、各フレーム3
外周の中心軸線,即ち回転軸2と同一平面上の下方の構
造物上に駆動モータを取り付け、この駆動モータとフレ
ーム3との間に互いに噛み合うギヤを設けて、該駆動モ
ータの回転駆動によってフレーム3を回転させること
で、回転体1を支持軸S周りに回転駆動させるような構
造など,他の公知の構造になっていてもよい。
In the above embodiment, the support beam 4 is directly rotated by the electric motor 7 to rotate the rotator 1 around the support axis S, but the rotary drive means is not limited to this. Without, for example, each frame 3
A drive motor is mounted on the central axis of the outer periphery, that is, on a lower structure on the same plane as the rotation shaft 2, and gears meshing with each other are provided between the drive motor and the frame 3, and the frame is driven by the rotation of the drive motor. Other known structures such as a structure in which the rotating body 1 is driven to rotate around the support axis S by rotating the rotating body 3 may be used.

【0033】また、上記実施例では、構造物の振動を測
定する振動検出手段として3台の速度計10を使用した
が、これに限るものではなく加速度計や変位計などを使
用してもよいし、水平方向の振動は上記速度計10で計
測し捩じれ動は捩じれ計で計測する等,他の公知のセン
サの組み合わせを使用してもよい。また、上記実施例に
おいては、2つの制振用ジャイロ装置Jの回転体1の質
量回転慣性モーメント及び回転角速度の大きさを同じ大
きさにして説明しているが、2つの制振用ジャイロ装置
Jの回転体1の各質量回転慣性モーメント及び回転角速
度を大きさは、必ずしも同じ値である必要はなく別の値
になるように設定してあっても構わない。
Further, in the above embodiment, the three speedometers 10 are used as the vibration detecting means for measuring the vibration of the structure. However, the invention is not limited to this, and an accelerometer or a displacement meter may be used. However, other known sensor combinations may be used, such as horizontal vibration is measured by the speedometer 10 and torsional movement is measured by a torsion meter. Further, in the above-described embodiment, the mass rotational inertia moment and the rotational angular velocity of the rotor 1 of the two damping gyro devices J are set to be the same, but the two damping gyro devices are described. The magnitudes of the mass rotational moments of inertia and the rotational angular velocities of the rotating body 1 of J do not necessarily have to be the same value, and may be set to different values.

【0034】また、回転動駆動手段として、支持軸Sに
直接トルクを与えるものとして電動モータ7を使用して
いるが、これに限られるものではなく、油圧機構など他
の機構を使用してもよい。さらに、上記実施例において
は、3基の制振用ジャイロ装置Jを両支持軸Sが互いに
任意の一点を中心として放射状に広がる状態に設置して
あるが、図5に示すように、3本の支持軸Sで三角形状
を構成するように配置してもよい。要は、3つの支持軸
Sが互いに平行にならないように配置されていればよ
い。
Further, although the electric motor 7 is used as a means for directly applying a torque to the support shaft S as the rotary driving means, it is not limited to this, and other mechanism such as a hydraulic mechanism may be used. Good. Further, in the above embodiment, the three damping gyro devices J are installed so that both support shafts S radially spread around one arbitrary point, but as shown in FIG. The supporting shaft S may be arranged so as to form a triangular shape. The point is that the three support axes S may be arranged so as not to be parallel to each other.

【0035】また、X軸方向の振動がY軸方向よりも強
くなることが設計上分かっているようであれば、図6に
示すように、3基の内の2基の支持軸Sの傾きをX軸に
近づけてY軸方向よりもX軸方向の制振モーメントMX
が大きく発生するようにしてもよいし、更に、Y軸方向
に比べてX軸方向の変形が大きいようであれば、3基と
もその支持軸Sの傾きをX軸に近づけて、3基の制振用
ジャイロの制振モーメントにおける水平方向分力がX軸
方向がY軸方向よりも大きくなるようにしてもよい。
If it is known from the design that the vibration in the X-axis direction becomes stronger than that in the Y-axis direction, as shown in FIG. 6, the inclination of two of the three support shafts S is tilted. To the X-axis and the damping moment M X in the X-axis direction rather than in the Y-axis direction
May be generated largely, and if the deformation in the X-axis direction is larger than that in the Y-axis direction, the inclination of the support shaft S of all three units may be made closer to the X-axis and The horizontal component of the damping moment of the damping gyro may be greater in the X-axis direction than in the Y-axis direction.

【0036】同様にY軸方向に制振モーメントを大きく
するときにも、図7及び図8のように配置するとよい。
Similarly, when increasing the damping moment in the Y-axis direction, it is preferable to arrange as shown in FIGS. 7 and 8.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の構造
物の振動制御装置では、3基の制振用ジャイロ装置だけ
で、水平2方向(水平2次元)と捩じれ方向の振動の制
振制御を同時に実施可能となる。このため、従来少なく
とも5台以上必要であった制振用ジャイロ装置が3基で
済むので、制振モーメントを発生させる制振用ジャイロ
装置の台数が低減して構造物に設置するために必要な振
動制御装置の占めるスペースが低減できるという効果が
得られる。
As described above, in the vibration control device for a structure of the present invention, vibration damping in two horizontal directions (two-dimensional horizontal direction) and a twisting direction is achieved by using only three vibration control gyro devices. The control can be performed simultaneously. Therefore, since at least five or more vibration damping gyro devices have been required in the past, only three vibration damping gyro devices are required. The effect that the space occupied by the vibration control device can be reduced is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る実施例の構造物の振動制御を示す
概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing vibration control of a structure according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る実施例の制振用ジャイロ装置を示
す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a vibration control gyro device according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2におけるD−D線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line DD in FIG.

【図4】本発明に係る実施例の振動制御装置の処理の流
れを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a processing flow of a vibration control device according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明に係る第2実施例の構造物の振動制御を
示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing vibration control of a structure according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明に係る第3実施例の構造物の振動制御を
示す概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing vibration control of a structure according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明に係る第4実施例の構造物の振動制御を
示す概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing vibration control of a structure according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明に係る第5実施例の構造物の振動制御を
示す概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing vibration control of a structure according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明に係る第6実施例の構造物の振動制御を
示す概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing vibration control of a structure according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転体 2 回転軸 3 フレーム 4 支持ビーム 5 支持台 7 電動モータ 8 コントローラ 9 傾斜計 10 速度計 J 制振用ジャイロ装置 S 支持軸 1 Rotating Body 2 Rotating Shaft 3 Frame 4 Support Beam 5 Support Stand 7 Electric Motor 8 Controller 9 Inclinometer 10 Speedometer J Gyro Device for Vibration S Support Shaft

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高速回転する回転体を,その回転軸に直
交し且つ水平な支持軸の周りに回転可能に支持してなる
制振用ジャイロ装置を構造物に設置して、上記回転体に
支持軸周りの歳差運動を生じさせ、その歳差運動の角速
度に比例して発生する制振モーメントによって構造物の
振動を低減する振動制御装置において、各回転体の回転
軸の軸線が互いに平行にならないように配置される3基
の上記制振用ジャイロ装置と、その各制振用ジャイロ装
置の回転体の水平面に対する傾斜角をそれぞれ検出する
角度検出手段と、上記各回転体をそれぞれ支持軸周りに
回転駆動する回転動駆動手段と、構造物に発生している
水平2方向の水平動及び上下を軸とした捩じれ動を検出
する振動検出手段と、上記角度検出手段,回転動駆動手
段,及び振動検出手段と接続して、振動検出手段から入
力した信号をもとに構造物に発生している変形を求め、
その変形を相殺するのに要する水平2方向の制振モーメ
ント,及び捩じれモーメントを算出すると共に、角度検
出手段から各回転体の上記傾斜角度に応じた信号を入力
し、その各回転体の夫々の傾斜角度,及び上記水平2方
向に対する各回転体の支持軸の夫々の傾き角度をもと
に,上記算出した制振モーメントを発生するために各回
転体に付与する角速度を算出し、その算出した各角速度
に対応した量の回転トルクで各回転体を駆動する駆動指
令を回転動駆動手段に供給するコントローラとを備えた
ことを特徴とする構造物の振動制御装置。
1. A vibration damping gyro device, which supports a rotating body rotating at a high speed rotatably around a horizontal support shaft orthogonal to the rotating shaft, is installed in a structure, and the rotating body is mounted on the rotating body. In a vibration control device that causes a precession motion around a support axis and reduces the vibration of a structure by a damping moment that is generated in proportion to the angular velocity of the precession motion, the axes of the rotating shafts of each rotor are parallel to each other. Of the three vibration damping gyro devices arranged so as not to become the above, angle detection means for respectively detecting the inclination angles of the rotating bodies of the respective vibration damping gyro devices with respect to the horizontal plane, and support shafts for the respective rotating bodies. A rotary motion driving means for rotationally driving around, a vibration detecting means for detecting horizontal motion in two horizontal directions occurring in the structure and a torsional motion about the vertical axis, the angle detecting means, the rotary motion driving means, And vibration detection hand Connected to the stage, the deformation generated in the structure is obtained based on the signal input from the vibration detection means,
The horizontal two-direction damping moment and the torsion moment required to cancel the deformation are calculated, and a signal corresponding to the tilt angle of each rotating body is input from the angle detecting means, so that each of the rotating bodies receives a signal. Based on the tilt angle and the respective tilt angles of the support shafts of the respective rotary bodies with respect to the two horizontal directions, the angular velocities given to the respective rotary bodies for generating the calculated damping moment are calculated, and the calculated A vibration control device for a structure, comprising: a controller that supplies a drive command for driving each rotating body with a rotation torque of an amount corresponding to each angular velocity to a rotary drive unit.
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