JPH07224887A - Active dynamic vibration absorber - Google Patents
Active dynamic vibration absorberInfo
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- JPH07224887A JPH07224887A JP1913794A JP1913794A JPH07224887A JP H07224887 A JPH07224887 A JP H07224887A JP 1913794 A JP1913794 A JP 1913794A JP 1913794 A JP1913794 A JP 1913794A JP H07224887 A JPH07224887 A JP H07224887A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、振動体の振動を調節す
る能動的動吸振器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active dynamic vibration reducer for adjusting vibration of a vibrating body.
【０００２】[0002]
【従来の技術】受動的な動吸振器は、振動体の減衰効果
を増加して共振ピークを低減する効果的な制振装置であ
る(例えば、振動工学におけるコンピュータアナリシ
ス，pp.131〜142，コロナ社(1987)）。しかし、受動的
動吸振器は、最適状態への調整が難しく、また、動吸振
器や振動体の動特性に変動が生じた場合、制振装置とし
ての役目を果たさなくなる、いわゆる、ロバスト性が少
ない制振装置である。近年、能動的動吸振器は、受動的
動吸振器のロバスト性を補い、より大きな制振効果をも
たらすために研究が盛んであり、その制御則は、多く提
案されている（例えば、日本機械学会論文集(Ｃ編)，N
o.57，vol.534，pp.345〜354(1991−2)）。2. Description of the Related Art A passive dynamic vibration reducer is an effective vibration damping device that increases the damping effect of a vibrating body and reduces the resonance peak (for example, computer analysis in vibration engineering, pp.131-142, Corona (1987)). However, it is difficult to adjust the passive dynamic vibration absorber to the optimum state, and when the dynamic characteristics of the dynamic vibration absorber or the vibration body fluctuate, the dynamic vibration absorber does not serve as a vibration damping device, so-called robustness. It is a low vibration damping device. In recent years, active dynamic vibration absorbers have been extensively researched in order to supplement the robustness of passive dynamic vibration absorbers and to bring about a greater damping effect, and many control laws have been proposed (for example, Japanese Machinery). Conference Papers (C), N
o.57, vol.534, pp.345-354 (1991-2)).
【０００３】ＬＱ制御を適用した能動的動吸振器に関す
る記載が特開昭64−29585 号公報にある。多自由度振動
体に適用できる制御則を用いた能動的動吸振器に関する
記載が特開平2−221568 号公報にある。他、地震・強風
等で生じる高層建築物や長大橋などの振動低減を狙った
ものが多く、受動的動吸振器と能動的動吸振器の性能を
合わせ持つ複合形動吸振器の記載が特開平4−64743号公
報にある。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 64-29585 discloses an active dynamic vibration reducer to which LQ control is applied. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-221568 describes an active dynamic vibration absorber using a control law applicable to a multi-degree-of-freedom vibrator. In addition, many of them are aimed at reducing the vibration of high-rise buildings and long bridges caused by earthquakes and strong winds, etc., and the description of a composite dynamic vibration absorber that combines the performance of a passive dynamic vibration absorber and an active dynamic vibration absorber is special. It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-64743.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、加加速度信号を制御入力とする能動的動吸振器を提
供することにある。従来、能動的動吸振器に用いられる
制御入力信号に加加速度信号は含まれていない。主な理
由は、加加速度を直接検出する装置がなかったためであ
り、加加速度の成形には、加速度，速度あるいは変位を
微分して用いるしかなく、これが制御入力信号の時間遅
れを引き起こすためであった。しかし、特願平4−29158
号公報によれば、加速度，速度、あるいは変位を微分す
ることなく、直接加加速度を、時間遅れなく検出するこ
とが可能である。加加速度は加速度の変化量であるた
め、振動体の動的変化を敏感に反映する物理量であり、
制振制御において、加加速度信号を用いることは非常に
有効となる。さらに本発明の一つの目的は、振動体の変
位と速度を状態量とした状態方程式を用いる制御回路に
おいて、加速度と加加速度を制御回路に組み込んだ制振
制御技術を提供することにある。従来、状態方程式の状
態量として変位と速度を選定した場合、制御回路には状
態変数である変位と速度のみが用いられ、加速度，加加
速度信号が利用されることはなかった。これは、振動現
象が過去の状態に依存し、未来の状態には影響されな
い、いわゆる、因果律が成立するためである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an active dynamic vibration reducer having a jerk signal as a control input. Conventionally, the jerk signal is not included in the control input signal used in the active dynamic vibration absorber. The main reason is that there was no device that directly detects jerk, and the only way to form jerk is to differentiate the acceleration, velocity, or displacement, which causes a time delay in the control input signal. It was However, Japanese Patent Application No. 4-29158
According to the publication, it is possible to directly detect jerk without time delay without differentiating acceleration, velocity, or displacement. Since jerk is the amount of change in acceleration, it is a physical quantity that sensitively reflects dynamic changes in the vibrating body.
It is very effective to use the jerk signal in the vibration suppression control. Another object of the present invention is to provide a damping control technique in which acceleration and jerk are incorporated in a control circuit in a control circuit that uses a state equation in which the displacement and velocity of a vibrating body are state quantities. Conventionally, when displacement and velocity are selected as the state quantities of the state equation, only the displacement and velocity, which are state variables, are used in the control circuit, and acceleration and jerk signals are not used. This is because the vibration phenomenon depends on the past state and is not affected by the future state, so-called causality is established.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】加加速度を変位あるいは
速度あるいは加速度信号をもとに成形せずに、直接測定
できる加加速度センサを用いた能動的動吸振器におい
て、能動的動吸振器可動部質量の能動的動吸振器設置面
に対する加加速度あるいは加加速度と変位あるいは速度
あるいは加速度を組み合わせて制御入力信号とする制御
回路を、振動体の変位及び速度を状態変数とする状態方
程式により構成する制御回路に組み込んで、振動体の振
動を低減させる制御回路を構成することを特徴とした能
動的動吸振器を提供する。An active dynamic vibration absorber using an jerk sensor capable of directly measuring jerk without shaping based on displacement, velocity, or acceleration signals. Control that configures a control circuit that uses a jerk or jerk with respect to the active dynamic vibration absorber installation surface and a combination of jerk and displacement or velocity or acceleration as a control input signal by a state equation using the displacement and velocity of a vibrating body as state variables Provided is an active dynamic vibration absorber, which is characterized in that it is incorporated into a circuit to form a control circuit for reducing vibration of a vibrating body.
【０００６】[0006]
【作用】時間遅れなく検出できる加加速度センサを用い
て、能動的動吸振器の制御入力信号に加加速度を用いる
ことができる。また、状態変数として変位と速度を用い
た状態方程式の制御回路に、加速度と加加速度を利用で
きる。The jerk can be used for the control input signal of the active dynamic vibration absorber by using the jerk sensor which can detect without delay. In addition, acceleration and jerk can be used in a control circuit for a state equation using displacement and velocity as state variables.
【０００７】[0007]
【実施例】本発明の第一の実施例を図１，図２を用いて
説明する。図１に全体の説明図を示す。能動的動吸振器
４０は、アクチュエータ１，可動部質量２及び振動体５
０との設置による剛性成分３，減衰成分４から構成す
る。振動体５０は質量１２，剛性成分１３及び減衰成分
１４から構成する。振動体５０の加振外乱は、例えば、
振動体５０の設置面１１に与える。図２にアクチュエー
タの一例として油圧サーボアクチュエータを用いた場合
の、能動的動吸振器４０の制御回路を示す。能動的動吸
振器４０の可動部質量２と振動体５０の設置面３６との
相対加加速度あるいは相対加加速度と相対変位あるいは
相対速度あるいは相対加速度を組み合わせた各信号は、
制御用コントローラ３１に入力される。制御用コントロ
ーラ３１は、能動的動吸振器可動部質量２から得られる
各信号の他に、振動体５０の質量１２の変位と速度を検
出し、これらの各信号をもとに制御入力電圧３３を出力
する。能動的動吸振器４０は、制御用コントローラ３１
から出力された制御入力電圧３３を、アンプ３４を介し
てサーボ弁３５に入力し、油圧を調節することにより可
動部質量２を駆動する。制御入力電圧３３の決定は、以
下に従う。能動的動吸振器４０の可動部質量２をｍa 、
剛性成分をｋa 及び減衰成分をｃa とする。振動体の質
量１２をｍ、剛性成分ｋ及び減衰成分ｃとする。図１よ
り、能動的動吸振器可動部質量２の絶対変位ｙa 、振動
体質量の絶対変位ｙ及び振動体５０の設置面１１の絶対
変位をｚとする。振動体質量１２の相対変位ｘ、能動的
動吸振器可動部質量２の相対変位ｘa は、DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an overall explanatory view. Active dynamic vibration absorber
40 is an actuator 1 , a movable part mass 2 and a vibrating body 5.
It is composed of a stiffness component 3 and a damping component 4 depending on the setting of 0 . The vibrating body 50 includes a mass 12, a rigidity component 13, and a damping component 14. The vibration disturbance of the vibrating body 50 is, for example,
It is given to the installation surface 11 of the vibrating body 50 . FIG. 2 shows a control circuit of the active dynamic vibration reducer 40 when a hydraulic servo actuator is used as an example of the actuator. Each signal in which the relative jerk between the movable part mass 2 of the active dynamic vibration absorber 40 and the installation surface 36 of the vibrating body 50 or the relative jerk and the relative displacement or the relative velocity or the relative acceleration is combined is
It is input to the controller 31 for control. The control controller 31 detects the displacement and speed of the mass 12 of the vibrating body 50 in addition to the signals obtained from the active dynamic vibration absorber moving part mass 2, and based on these signals, the control input voltage 33. Is output. The active dynamic vibration reducer 40 includes a controller 31 for control.
The control input voltage 33 output from the above is input to the servo valve 35 via the amplifier 34, and the movable portion mass 2 is driven by adjusting the hydraulic pressure. The determination of control input voltage 33 follows. The movable part mass 2 active Tekido vibration reducer 40 m a,
The stiffness component is k a and the damping component is c a . The mass 12 of the vibrating body is m, the stiffness component k and the damping component c. From 1 to absolute displacement y a of the active Tekido absorber movable portion mass 2, the absolute displacement of the mounting surface 11 of the absolute displacement y and the vibrating body 50 of the vibrating mass and z. Relative displacement x of the vibration mass 12, the active Tekido vibration reducer relative displacement x a of the movable part mass 2,
【０００８】[0008]
【数１】 ｘ＝ｙ−ｚ …（数１）## EQU00001 ## x = yz ... (Equation 1)
【０００９】[0009]
【数２】 ｘa＝ｙa−ｚ …（数２） で定義する。サーボ油圧アクチュエータにおいて、負荷
圧力をＰm とし、受圧面積をＡ、相対変位，相対速度，
相対加速度及び相対加加速度のフィードバックゲインを
各々Ｋs，Ｋv，Ｋa及びＫjとする。サーボ油圧アクチュ
エータの特性より決定される定数としてβ1，β2，β3
とする。すると、加速度，加加速度を取り込んだ運動方
程式は[Number 2] is defined by x a = y a -z ... (number 2). In the servo hydraulic actuator, load pressure is P m , pressure receiving area is A, relative displacement, relative velocity,
The feedback gains of the relative acceleration and the relative jerk are K s , K v , K a, and K j , respectively. As constants determined from the characteristics of the servo hydraulic actuator, β 1 , β 2 , and β 3
And Then, the equation of motion incorporating the acceleration and jerk is
【００１０】[0010]
【数３】 [Equation 3]
【００１１】[0011]
【数４】 [Equation 4]
【００１２】となる。ここで、状態変数｛Ｘ｝を[0012] Where the state variable {X} is
【００１３】[0013]
【数５】 [Equation 5]
【００１４】と定義して、運動方程式数３，数４を相対
変位，相対速度及び負荷圧力を用いた状態方程式に書き
直す。この状態方程式を用いて、ＬＱ制御や極配置法な
どを用いて制御回路全体を設計し、制御入力電圧３３を
決定する。アクチュエータとしては、他にリニアモータ
やＡＣサーボモータを用いることもできる。[Mathematical formula-see original document] The equations (3) and (4) of motion are rewritten as a state equation using relative displacement, relative velocity and load pressure. Using this equation of state, the entire control circuit is designed using LQ control, pole placement method, etc., and the control input voltage 33 is determined. Alternatively, a linear motor or an AC servomotor may be used as the actuator.
【００１５】本発明の第二の実施例を図３を用いて説明
する。能動的動吸振器４０は、制御用アクチュエータ
１，可動部質量２及び振動体５０との設置による剛性成
分３，減衰成分４から構成する。制御用アクチュエータ
１には、油圧サーボアクチュエータ，リニアモータ，Ａ
Ｃサーボモータ等が使用できる。振動体５０は質量１
２，剛性成分１３及び減衰成分１４から構成する。振動
体５０の加振外乱源２０は、振動体５０に設置されてお
り、加振用アクチュエータ２１，可動部質量２２及び振
動体５０との設置による剛性成分２３，減衰成分２４か
ら構成する。加振用アクチュエータ２１は、加振用アク
チュエータコントローラ２６により調整される。能動的
動吸振器４０の可動部質量２と振動体５０の設置面３６
との相対加加速度あるいは相対加加速度と相対変位ある
いは相対速度あるいは相対加速度を組み合わせた各信号
は、能動的動吸振器に設置された検出器５によって検出
され、制御用コントローラ３１に入力される。制御用コ
ントローラ３１は、能動的動吸振器可動部質量２から得
られる各信号の他に、振動体５０の質量１２の変位と速
度を検出器１５によって検出し、加振外乱源２０の可動
部質量２２の変位と速度を検出器２５によって検出し、
これらの各信号をもとに制御入力電圧３３を出力する。
能動的動吸振器４０は、制御用コントローラ３１から出
力された制御入力電圧３３をもとに可動部質量２を駆動
する。A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The active dynamic vibration reducer 40 is a control actuator.
1 , a rigid component 3 and a damping component 4 due to installation of the movable part mass 2 and the vibrating body 50 . Control actuator
1 , the hydraulic servo actuator, linear motor, A
C servo motor etc. can be used. The vibrating body 50 has a mass of 1
2, composed of a stiffness component 13 and a damping component 14. Pressurized Fugairan source 20 of the vibrator 50 is installed to the vibrating body 50, vibration generating actuator 21, the rigidity component 23 by the installation of a movable part mass 22 and the vibrating body 50, constructed from decay component 24. The vibration actuator 21 is adjusted by the vibration actuator controller 26. The movable part mass 2 of the active dynamic vibration absorber 40 and the installation surface 36 of the vibrating body 50
The relative jerk or the relative jerk and each signal in which the relative displacement or the relative velocity or the relative acceleration is combined are detected by the detector 5 installed in the active dynamic vibration absorber and input to the control controller 31. The controller 31 for control detects the displacement and speed of the mass 12 of the vibrating body 50 by the detector 15 in addition to the signals obtained from the mass 2 of the active dynamic vibration absorber moving part 2, and detects the moving part of the vibration disturbance source 20 . The displacement and speed of the mass 22 are detected by the detector 25,
The control input voltage 33 is output based on each of these signals.
The active dynamic vibration reducer 40 drives the movable part mass 2 based on the control input voltage 33 output from the control controller 31.
【００１６】本発明の第三の実施例を図１，図２を用い
て説明する。能動的動吸振器４０は、アクチュエータ
１，可動部質量２及び振動体５０との設置による剛性成
分３，減衰成分４から構成する。振動体５０は質量１
２，剛性成分１３及び減衰成分１４から構成する。振動
体５０の加振外乱は、例えば、振動体５０の設置面１１
に与える能動的動吸振器４０の可動部質量２と振動体５
０の設置面３６との相対加加速度あるいは相対加加速度
と相対変位あるいは相対速度あるいは相対加速度を組み
合わせた各信号は、制御用コントローラ３１に入力され
る。制御用コントローラ３１は、能動的動吸振器可動部
質量２から得られる各信号の他に、振動体５０の質量１
２の変位あるいは速度あるいは加速度あるいは、変位，
速度及び加速度を組み合わせた信号を検出し、これらの
各信号をもとに制御入力電圧３３を出力する。能動的動
吸振器４０は、制御用コントローラ３１から出力された
制御入力電圧３３をもとに可動部質量２を駆動する。A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The active dynamic vibration reducer 40 includes a rigidity component 3 and a damping component 4 depending on the installation of the actuator 1, the movable part mass 2 and the vibrating body 50 . The vibrating body 50 has a mass of 1
2, composed of a stiffness component 13 and a damping component 14. Pressurizing Fugairan of the vibrator 50 is, for example, mounting surface 11 of the vibrating body 50
The moving part mass 2 and the vibrating body 5 of the active dynamic vibration absorber 40
Each signal of a relative jerk with respect to the installation surface 36 of 0 or a combination of a relative jerk and a relative displacement or relative velocity or relative acceleration is input to the controller 31 for control. In addition to the signals obtained from the active dynamic vibration absorber moving part mass 2, the controller 31 for control controls the mass 1 of the vibrating body 50 .
2 displacement or velocity or acceleration or displacement,
A signal that combines velocity and acceleration is detected, and the control input voltage 33 is output based on each of these signals. The active dynamic vibration reducer 40 drives the movable part mass 2 based on the control input voltage 33 output from the control controller 31.
【００１７】本発明の第四の実施例を図３を用いて説明
する。能動的動吸振器４０は、制御用アクチュエータ
１，可動部質量２及び振動体５０との設置による剛性成
分３，減衰成分４から構成する。制御用アクチュエータ
１には、油圧サーボアクチュエータ，リニアモータ，Ａ
Ｃサーボモータ等が使用できる。振動体５０は質量１
２，剛性成分１３及び減衰成分１４から構成する。振動
体５０の加振外乱源２０は、振動体５０に設置されてお
り、加振用アクチュエータ２１，可動部質量２２及び振
動体５０との設置による剛性成分２３，減衰成分２４か
ら構成する。加振用アクチュエータ２１は、加振用アク
チュエータコントローラ２６により調整される。能動的
動吸振器４０の可動部質量２と振動体５０の設置面３６
との相対加加速度あるいは相対加加速度と相対変位ある
いは相対速度あるいは相対加速度を組み合わせた各信号
は、能動的動吸振器に設置された検出器５によって検出
され、制御用コントローラ３１に入力される。制御用コ
ントローラ３１は、能動的動吸振器可動部質量２から得
られる各信号の他に、振動体５０の質量１２の変位ある
いは速度あるいは加速度あるいは変位，速度及び加速度
を組み合わせた信号を検出器１５によって検出し、加振
外乱源２０の可動部質量２２の変位あるいは速度あるい
は加速度あるいは変位，速度及び加速度を組み合わせた
信号を検出器２５によって検出し、これらの各信号をも
とに制御入力電圧３３を出力する。能動的動吸振器４０
は、制御用コントローラ３１から出力された制御入力電
圧３３をもとに可動部質量２を駆動する。A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The active dynamic vibration absorber 40 is composed of a rigidity component 3 and a damping component 4 due to the installation of the control actuator 1, the movable part mass 2 and the vibrating body 50. Control actuator
1 , the hydraulic servo actuator, linear motor, A
C servo motor etc. can be used. The vibrating body 50 has a mass of 1
2, composed of a stiffness component 13 and a damping component 14. Pressurized Fugairan source 20 of the vibrator 50 is installed to the vibrating body 50, vibration generating actuator 21, the rigidity component 23 by the installation of a movable part mass 22 and the vibrating body 50, constructed from decay component 24. The vibration actuator 21 is adjusted by the vibration actuator controller 26. The movable part mass 2 of the active dynamic vibration absorber 40 and the installation surface 36 of the vibrating body 50
The relative jerk or the relative jerk and each signal in which the relative displacement or the relative velocity or the relative acceleration is combined are detected by the detector 5 installed in the active dynamic vibration absorber and input to the control controller 31. The controller 31 for control detects, in addition to the respective signals obtained from the active dynamic vibration absorber movable portion mass 2, the displacement or velocity or acceleration of the mass 12 of the vibrating body 50 or a signal obtained by combining displacement, velocity and acceleration. Is detected by the detector 25, and the displacement or velocity or acceleration of the movable part mass 22 of the vibration disturbance source 20 or the combined signal of the displacement, velocity and acceleration is detected by the detector 25, and the control input voltage 33 is based on each of these signals. Is output. Active dynamic vibration absorber 40
Drives the movable part mass 2 based on the control input voltage 33 output from the control controller 31.
【００１８】[0018]
【発明の効果】時間遅れなく検出できる加加速度センサ
により検出した加加速度信号を制御入力信号とした能動
的動吸振器を用いることにより、振動体の制御回路に振
動体の動的変化を最も敏感に反映する物理量である加加
速度信号を用いることができるため、振動体の振動調節
手段として有効である。By using an active dynamic vibration absorber with a jerk signal detected by a jerk sensor that can be detected without time delay as a control input signal, the control circuit of the vibrating body is most sensitive to dynamic changes of the vibrating body. Since it is possible to use a jerk signal which is a physical quantity reflected in, it is effective as a vibration adjusting means of a vibrating body.
【図１】本発明の実施例１，３の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of Embodiments 1 and 3 of the present invention.
【図２】本発明の実施例１，３の能動的動吸振器のブロ
ック図。FIG. 2 is a block diagram of an active dynamic vibration reducer according to first and third embodiments of the present invention.
【図３】本発明の実施例２，４の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of Embodiments 2 and 4 of the present invention.
１…アクチュエータ、２…可動部質量、３…剛性成分、
３１…制御アクチュエータ用コントローラ、３３…制御
入力電圧、３４…アンプ、３５…サーボ弁、３６…能動
的動吸振器の振動体への設置面、４０…能動的動吸振
器、５０…振動体。1 ... actuator, 2 ... movable part mass, 3 ... rigid component,
31 ... Controller for control actuator, 33 ... Control input voltage, 34 ... Amplifier, 35 ... Servo valve, 36 ... Installation surface of active dynamic vibration absorber on vibration body, 40 ... Active dynamic vibration absorber, 50 ... Vibration body.
Claims (1)
変位あるいは速度あるいは加速度を組み合わせて制御入
力信号とし、前記振動体の振動を調節することを特徴と
する能動的動吸振器。1. An active dynamic vibration absorber, wherein a jerk of a vibrating body or a combination of the jerk and a displacement, a velocity or an acceleration is used as a control input signal to adjust the vibration of the vibrating body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1913794A JPH07224887A (en) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | Active dynamic vibration absorber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1913794A JPH07224887A (en) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | Active dynamic vibration absorber |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07224887A true JPH07224887A (en) | 1995-08-22 |
Family
ID=11991076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1913794A Pending JPH07224887A (en) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | Active dynamic vibration absorber |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07224887A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11116166A (en) * | 1997-10-15 | 1999-04-27 | Toshiba Corp | Vibration control device of elevator |
-
1994
- 1994-02-16 JP JP1913794A patent/JPH07224887A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11116166A (en) * | 1997-10-15 | 1999-04-27 | Toshiba Corp | Vibration control device of elevator |
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