JPH07229324A - Vibration control device - Google Patents

Vibration control device

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Publication number
JPH07229324A
JPH07229324A JP1952094A JP1952094A JPH07229324A JP H07229324 A JPH07229324 A JP H07229324A JP 1952094 A JP1952094 A JP 1952094A JP 1952094 A JP1952094 A JP 1952094A JP H07229324 A JPH07229324 A JP H07229324A
Authority
JP
Japan
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building
temperature
vibration
control amount
detecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP1952094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuru Kageyama
満 蔭山
Tetsuo Suzuki
哲夫 鈴木
Takahide Kobayashi
隆英 小林
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.)
Obayashi Corp
Tokico Ltd
Original Assignee
Obayashi Corp
Tokico Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Obayashi Corp, Tokico Ltd filed Critical Obayashi Corp
Priority to JP1952094A priority Critical patent/JPH07229324A/en
Publication of JPH07229324A publication Critical patent/JPH07229324A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To calculate the control amount of an actuator on the basis of the outputs from the sensors for detecting the vibrational condition of a structure, and also to detect the temperatures of the structure for carrying out the temperature correction to the control amount. CONSTITUTION:In a vibration control device 1, a dynamic vibration damper 3 installed on the penthouse of a building 2 is operated by means of the control signal from a control circuit 4 for controlling the horizontal vibration of the building 2. The building 2 is provided with vibrational condition detecting sensors 14 (141 to 145) for detecting the displacement of the respective floors, and the structural members (steel structures) of the building 2 are provided with temperature sensors 15 (151 to 155) for detecting the temperatures of the respective structural members. A CPU 23 detects the displacements of the building 2 by the detection signals from the vibrational condition detecting sensors 14 (141 to 145), and calculates the control amount to the motor 8 of the dynamic vibration damper 3 for controlling the vibration of the building 2, and carries out the temperature correction of the control amount on the basis of the temperature detection signals from the temperature sensors 15 (151 to 155).

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は制振装置に係り、特に構
造物の振動状態を検出するセンサからの出力に基づいて
付加質量を駆動させて構造物の振動を制振する構成とし
た制振装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration damping device, and more particularly to a vibration damping device configured to damp the vibration of a structure by driving an additional mass based on an output from a sensor for detecting the vibration state of the structure. Regarding the shaking device.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えばビル等の構造物においては地震あ
るいは風圧等による振動を制振するための制振装置が設
けられている。この種の制振装置では、主にビルの質量
に応じた所定の重量を有する付加質量を、ビルの振動状
態に応じて変位させる動吸振器を動作させてビルで発生
した振動を制振するようになっている。
2. Description of the Related Art For example, a structure such as a building is provided with a vibration damping device for damping vibrations caused by an earthquake or wind pressure. In this type of vibration damping device, the vibration generated in the building is damped by operating a dynamic vibration absorber that displaces an additional mass having a predetermined weight mainly depending on the mass of the building according to the vibration state of the building. It is like this.

【0003】従来の制振装置としては、例えば付加質量
をリニアベアリング等により摺動自在に支持するととも
に、付加質量に螺合するボールネジ等の伝達機構をモー
タ等により駆動し、付加質量が水平方向に往復動される
よう構成された動吸振器を有する装置が考えられてい
る。
As a conventional vibration damping device, for example, an additional mass is slidably supported by a linear bearing or the like, and a transmission mechanism such as a ball screw that is screwed into the additional mass is driven by a motor or the like so that the additional mass is horizontal. Devices having a dynamic vibration absorber configured to be reciprocally moved have been considered.

【0004】そして、動吸振器はビルの変位及び速度な
どの振動状態を検出するセンサからの出力値の大きさに
応じた制御量を演算する制御装置からの駆動信号により
モータを駆動制御され、付加質量を移動させるようにな
っている。
Then, the dynamic vibration reducer drives and controls the motor by a drive signal from a control device that calculates a control amount according to the magnitude of an output value from a sensor that detects a vibration state such as displacement and speed of the building. It is designed to move the added mass.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかるに、ビルを構成
する鉄骨などの構造材は、例えば夏期のように気温が高
い季節にはばね定数又は減衰係数が小さくなり、逆に冬
期のように気温が低い季節にはばね定数又は減衰係数が
大きくなる。従って、動吸振器を動作させて制振する制
振装置において、構造材のばね定数,減衰係数を常温で
の値に対応させて状態フィードバックゲインベクトルを
固定して制御量を演算した場合、構造材の温度が上昇し
た場合、ばね定数,減衰係数が小さくなって制御量がビ
ルの振動を制振するのに必要な目標値以上になり、制振
できずに制御不能になってしまうといった課題がある。
However, in structural materials such as steel frames constituting a building, the spring constant or damping coefficient becomes small in seasons when the temperature is high, such as in the summer, and conversely, when the temperature is high in the winter. The spring constant or damping coefficient increases in the low season. Therefore, in a vibration damping device that operates a dynamic vibration absorber to suppress vibrations, when the state feedback gain vector is fixed and the control amount is calculated in correspondence with the spring constant and damping coefficient of the structural material at room temperature, When the temperature of the material rises, the spring constant and damping coefficient decrease, and the control amount exceeds the target value required for damping the building vibration. There is.

【0006】又、これとは逆に、構造材の温度が低下し
た場合、ばね定数,減衰係数が大きくなって制御量がビ
ルの振動を制振するのに必要な目標値以下になり、十分
な制振効果が得られない。
On the contrary, when the temperature of the structural material decreases, the spring constant and the damping coefficient increase, and the control amount becomes less than or equal to the target value necessary for damping the vibration of the building. Vibration control effect cannot be obtained.

【0007】そこで、本発明は上記課題を解決した制振
装置を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration damping device that solves the above problems.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、構造物の振動
状態を検出するセンサからの出力値に基づいて制御量を
演算する演算手段を有し、該演算手段から出力された制
御量によりアクチュエータを駆動して付加質量を移動さ
せ、該構造物の振動を制振する制振装置において、前記
構造物を構成する構造材の温度を検出する温度検出手段
と、該温度検出手段からの検出値に応じて前記演算手段
から出力される制御量を補正する温度補正手段と、を備
えてなることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has a calculating means for calculating a control amount based on an output value from a sensor for detecting a vibration state of a structure, and according to the control amount output from the calculating means. In a vibration damping device that drives an actuator to move an additional mass to damp the vibration of the structure, temperature detecting means for detecting the temperature of a structural material constituting the structure, and detection from the temperature detecting means Temperature correction means for correcting the control amount output from the calculation means according to the value.

【0009】[0009]

【作用】構造物を構成する構造材の温度を検出し、その
検出値に応じて付加質量を移動させるアクチュエータへ
の制御量を補正することにより、例えば季節の変化など
による構造材の温度が変動しても構造材のばね定数,減
衰係数に応じた制御量を算出して構造物の振動を制振す
ることができる。
By detecting the temperature of the structural material that constitutes the structure and correcting the control amount to the actuator that moves the additional mass according to the detected value, the temperature of the structural material fluctuates due to, for example, seasonal changes. Even so, it is possible to suppress the vibration of the structure by calculating the control amount according to the spring constant and the damping coefficient of the structural material.

【0010】[0010]

【実施例】図1乃至図4に本発明になる制振装置の一実
施例を示す。
1 to 4 show an embodiment of a vibration damping device according to the present invention.

【0011】各図中、制振装置1は、大略、構造物とし
てのビル2の屋上に設置された動吸振器3が制御回路4
からの制御信号により制振動作してビル2の水平方向の
振動を制振する。
In each of the drawings, the vibration damping device 1 includes a dynamic vibration reducer 3 installed on the roof of a building 2 as a structure.
The vibration is controlled by a control signal from the building 2 to suppress the horizontal vibration of the building 2.

【0012】動吸振器3は図2,図3に示す如くビル2
の屋上に設置された基台5上に付加質量6がX方向に摺
動する構成であり、付加質量6はビル2の総質量に対し
約0.5%程度の質量を有し、例えば5〜10t程度の
重量を有する。そのため、付加質量6は基台5上のリニ
アベアリング7により摺動自在を支持されている。
The dynamic vibration reducer 3 is a building 2 as shown in FIGS.
The additional mass 6 slides in the X direction on the base 5 installed on the rooftop of the building 2. The additional mass 6 has a mass of about 0.5% with respect to the total mass of the building 2, for example, 5 It has a weight of about 10 tons. Therefore, the additional mass 6 is slidably supported by the linear bearing 7 on the base 5.

【0013】又、基台5上にはアクチュエータとしての
ACサーボモータ(以下モータと言う)8、電磁ブレー
キ9が設けられており、モータ8の出力軸8aはカップ
リング10を介して軸受11,12に軸承されたボール
ねじ13に結合されている。ボールねじ13は付加質量
6に螺合して貫通している。従って、付加質量6はボー
ルねじ13の回転により基台5の凹部5a内を移動す
る。
An AC servomotor (hereinafter referred to as a motor) 8 serving as an actuator and an electromagnetic brake 9 are provided on the base 5, and an output shaft 8a of the motor 8 has a bearing 11 via a coupling 10. It is connected to a ball screw 13 which is supported by 12. The ball screw 13 is screwed into the additional mass 6 and penetrates it. Therefore, the additional mass 6 moves in the recess 5 a of the base 5 by the rotation of the ball screw 13.

【0014】風圧又は地震発生によりビル2が振動する
と、制御回路4は後述するように振動の大きさに応じた
制御量を演算して動吸振器3のモータ8へ駆動信号を出
力する。モータ8は駆動信号の供給によりボールねじ1
3を回転させ、付加質量6をX方向(振動方向)に移動
させる。このとき、発生する付加質量6の慣性力の反作
用によりビル2の振動が制振される。
When the building 2 vibrates due to wind pressure or an earthquake, the control circuit 4 calculates a control amount according to the magnitude of the vibration and outputs a drive signal to the motor 8 of the dynamic vibration absorber 3 as described later. The motor 8 supplies the drive signal to the ball screw 1
3 is rotated to move the additional mass 6 in the X direction (vibration direction). At this time, the reaction of the generated inertial force of the additional mass 6 suppresses the vibration of the building 2.

【0015】尚、電磁ブレーキ9は制振モード時オフ状
態であり、電源をオフにされた停止モード時にボールね
じ13を回転不可状態に制動する。
The electromagnetic brake 9 is in the off state in the vibration damping mode, and brakes the ball screw 13 in the non-rotatable state in the stop mode in which the power is turned off.

【0016】ビル2の例えば奇数階及び屋上には、地震
あるいは風圧による振動状態を変位、速度、あるいは加
速度により検出する複数の振動状態検出センサ141
14 5 が設置されている。尚、本実施例における振動状
態検出センサ141 〜145には、ビル2の変位を検出
する変位センサが使用されており、この変位センサによ
り検出された変位を一階微分又は二階微分することによ
り、ビル2の速度又は加速度を検出するようにしてい
る。
Earthquakes occur on, for example, the odd floors and the roof of Building 2.
Alternatively, the vibration state caused by wind pressure may be displaced, speeded, or applied.
A plurality of vibration state detection sensors 14 that detect by speed1~
14 FiveIs installed. Note that the vibration state
State detection sensor 141~ 14FiveDetects the displacement of building 2
Displacement sensor is used.
By first-order or second-order differentiation of the detected displacement.
The building 2 speed or acceleration is detected.
It

【0017】15(151 〜155 )は温度センサ(温
度検出手段)で、例えば奇数階及び屋上の構造材(鉄骨
等)16の温度を検出し、その検出温度に応じた検出信
号を出力する。各温度センサ15(151 〜155
は、例えば図4に示すように、外壁17aと内壁17b
との間に介在する構造材16に直接固着されている。
Reference numeral 15 (15 1 to 15 5 ) is a temperature sensor (temperature detecting means), which detects the temperature of, for example, an odd number of floors and a rooftop structural material (steel frame or the like) 16 and outputs a detection signal corresponding to the detected temperature. To do. Each temperature sensor 15 (15 1 to 15 5 )
Is, for example, as shown in FIG. 4, an outer wall 17a and an inner wall 17b.
It is directly fixed to the structural member 16 interposed between and.

【0018】又、動吸振器3には付加質量6の変位、速
度及び加速度を検出するセンサ18が設けられている。
各振動状態検出センサ14(141 〜145 ),温度セ
ンサ15(151 〜155 )及びセンサ18からの各検
出信号は増幅器191 〜19 5 ,201 〜205 ,21
により増幅されてA/D変換器22に入力される。
Further, the dynamic vibration absorber 3 has a displacement of the additional mass 6 and a high speed.
A sensor 18 for detecting degrees and accelerations is provided.
Each vibration state detection sensor 14 (141~ 14Five), Temperature
Sensor 15 (151~ 15Five) And each detection from the sensor 18
Output signal is amplifier 191~ 19 Five, 201~ 20Five, 21
Is amplified by and input to the A / D converter 22.

【0019】23はCPUで、上記A/D変換器22を
介して振動状態検出センサ14(141 〜145 ),温
度センサ15(151 〜155 )からの検出信号及びセ
ンサ18からの検出信号がデジタル信号に変換されて入
力されると、このセンサ信号に基づいて動吸振器3への
制御量を演算する。又、CPU23は、後述するよう
に、温度センサ15(151 〜155 )からの検出信号
に応じて付加質量6を移動させるモータ8の制御量を補
正する温度補正手段25を有する。
[0019] 23 by a CPU, a the A / D converter 22 via the vibration state detection sensor 14 (14 1 to 14 5), from the detection signal and the sensor 18 from the temperature sensor 15 (15 1 to 15 5) When the detection signal is converted into a digital signal and input, a control amount for the dynamic vibration reducer 3 is calculated based on this sensor signal. Further, CPU 23, as described later, has a temperature compensation means 25 for correcting the control amount of the motor 8 for moving the additional mass 6 in response to the detection signal from the temperature sensor 15 (15 1 to 15 5).

【0020】CPU23の演算結果は、D/A変換器2
4によりアナログ信号に変換されてモータ8のドライブ
回路25に供給され、ドライブ回路25はCPU23で
演算された制御量に応じた駆動信号を動吸振器3のモー
タ8に出力する。又、CPU23は、図5に示すよう
に、上記制御量を演算する演算回路23aと、各プログ
ラム及び各データを記憶する記憶回路23bとを有す
る。
The calculation result of the CPU 23 is the D / A converter 2
4 is converted into an analog signal and supplied to the drive circuit 25 of the motor 8, and the drive circuit 25 outputs a drive signal corresponding to the control amount calculated by the CPU 23 to the motor 8 of the dynamic vibration reducer 3. Further, as shown in FIG. 5, the CPU 23 has a calculation circuit 23a for calculating the control amount and a storage circuit 23b for storing each program and each data.

【0021】又、記憶回路23bには温度補正テーブル
23cが格納されており、温度補正テーブル23cには
図6に示す数学モデルに対応した各階のばね定数,減衰
係数について、上記構造材16の各温度においての値と
常温時とのオフセットを全階数で平均した値が予め登録
されている。従って、CPU23は、温度センサ15
(151 〜155 )により検出された構造材16の温度
検出値の平均値に基づいて、温度補正テーブル23cに
登録された構造材16のばね定数及び減衰係数を得るこ
とができる。
A temperature correction table 23c is stored in the memory circuit 23b, and the temperature correction table 23c stores the spring constant and damping coefficient of each floor corresponding to the mathematical model shown in FIG. A value obtained by averaging the offset between the temperature value and the normal temperature value in all floors is registered in advance. Therefore, the CPU 23 uses the temperature sensor 15
The spring constant and damping coefficient of the structural material 16 registered in the temperature correction table 23c can be obtained based on the average value of the temperature detection values of the structural material 16 detected by (15 1 to 15 5 ).

【0022】次に、図6を併せ参照して上記構成の制振
装置1の制御について説明する。
Next, the control of the vibration damping device 1 having the above structure will be described with reference to FIG.

【0023】同図中、ビル2は質量ms1〜msNと、ばね
要素Ks1〜KsNと、減衰要素Cs1〜CsNとより構成され
る数学モデルに置き換える。又、動吸振器3についても
同様に付加質量6をma ,モータ8の制御力をuの数学
モデルに置き換える。さらに、ビル2の各階の変位をy
s1〜ysN,付加質量6の変位をya ,地面の変位をZと
する。ビル2の各階の変位ys1〜ysNと地面の変位Zと
の差をとった相対変位を夫々xs1〜xsNとする。
In the figure, the building 2 is replaced with a mathematical model composed of masses m s1 to m sN , spring elements K s1 to K sN , and damping elements C s1 to C sN . Also, replacing the additional mass 6 Similarly, the dynamic vibration reducer 3 m a, the control force of the motor 8 to the mathematical model of the u. In addition, the displacement of each floor of Building 2 is y
s1 ~y sN, displace the y a of the additional mass 6, the displacement of the ground and Z. And each x s1 ~x sN relative displacement taking the difference between the displacement y s1 ~y sN and ground displacement Z of each floor of the building 2.

【0024】ここで、図6の数学モデルに対して状態方
程式をたてると次式のようになる。
Here, a state equation is created for the mathematical model shown in FIG.

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】但し、上記(1)式のX,A,Bは以下の
ようにベクトルを表し、uは後述する制御量を表すベク
トルである。
However, X, A and B in the above formula (1) represent vectors as follows, and u is a vector representing a control amount which will be described later.

【0027】[0027]

【数2】 [Equation 2]

【0028】[0028]

【数3】 [Equation 3]

【0029】[0029]

【数4】 [Equation 4]

【0030】[0030]

【数5】 [Equation 5]

【0031】この系に次式のような状態フィードバック
が施されるならば、制御量uは、 u=−FX …(8) と表される。そして、次の閉ループ系の状態方程式が得
られる。
If the state feedback as shown in the following equation is applied to this system, the controlled variable u is expressed by u = -FX (8). Then, the following equation of state of the closed loop system is obtained.

【0032】[0032]

【数6】 [Equation 6]

【0033】ここに、Fは状態フィードバックゲインベ
クトル、uは制御量である。このFは最適レギュレータ
理論を用いて次の手順で決定される。
Here, F is a state feedback gain vector, and u is a control amount. This F is determined by the following procedure using the optimal regulator theory.

【0034】まず、次式のような二次形式評価関数Jを
定義する。
First, a quadratic form evaluation function J as shown below is defined.

【0035】[0035]

【数7】 [Equation 7]

【0036】最適レギュレータ理論では、この二次形式
評価関数Jを最小にする状態フィードバックゲインベク
トルFを決定する。ここに、Q,Rは重み行列と呼ばれ
正定行列であり、Qを小さくすると応答性が向上し、R
を大きくすると制御量を小さくすることができる。
In the optimum regulator theory, the state feedback gain vector F that minimizes this quadratic form evaluation function J is determined. Here, Q and R are positive definite matrices called a weight matrix, and if Q is made smaller, the response is improved,
The control amount can be reduced by increasing.

【0037】上記状態フィードバックゲインベクトルF
を求めるには、次のリカッチ方程式 PA+AT P−PBR-1T P+Q=0 …(11) の正定な解Pを求めれば、状態フィードバックゲインベ
クトルFを次のように定めることによって評価関数Jを
最小にすることができる。
The above state feedback gain vector F
To seek, the by obtaining a positive definite solutions P of the following Riccati equation PA + A T P-PBR -1 B T P + Q = 0 ... (11), evaluated by determining the state feedback gain vector F as follows function J Can be minimized.

【0038】 F=R-1T P …(12) このときは、閉ループ系の漸次安定が保証されており、
安定化が図れる。
F = R −1 BT P (12) At this time, the gradual stability of the closed loop system is guaranteed,
Stabilization can be achieved.

【0039】CPU23は、以上のような制御理論によ
り算出された状態フィードバックゲインベクトルFと、
振動状態検出センサ14から得られるビル2の変位検出
信号Xに基づいて、制御量uを求める。
The CPU 23 has a state feedback gain vector F calculated by the above control theory,
The control amount u is obtained based on the displacement detection signal X of the building 2 obtained from the vibration state detection sensor 14.

【0040】図7にCPU23が実行する処理手順を示
す。
FIG. 7 shows a processing procedure executed by the CPU 23.

【0041】同図中、CPU23は、ステップS1(以
下「ステップ」を省略する)において、制振装置1のシ
ステムに異常がないかどうかをチェックする。このS1
で異常がないときは、S2に進みビル2の振動による各
階の相対変位などの状態量を前述した振動状態検出セン
サ14(141 〜145 )からの検出信号が入力され
る。
In the figure, the CPU 23 checks in step S1 (hereinafter "step" is omitted) whether or not the system of the vibration damping device 1 is abnormal. This S1
If there is no abnormality, the process proceeds to S2, and the detection signal from the vibration state detection sensor 14 (14 1 to 14 5 ) described above regarding the state amount such as the relative displacement of each floor due to the vibration of the building 2 is input.

【0042】そして、S3では入力された状態量と前述
した制御理論により算出した状態フィードバックゲイン
ベクトルFにより動吸振器3の制御量uを算出する。続
いてS4に進み、算出されたモータ8の制御量uを動吸
振器3に出力する。これにより、動吸振器3は付加質量
6を移動させて制振動作を行う。
Then, in S3, the control amount u of the dynamic vibration absorber 3 is calculated from the input state amount and the state feedback gain vector F calculated by the above-mentioned control theory. Then, in S4, the calculated control amount u of the motor 8 is output to the dynamic vibration reducer 3. As a result, the dynamic vibration reducer 3 moves the additional mass 6 to perform the vibration damping operation.

【0043】尚、S1において、システムの異常発生を
示す異常信号が入力されたときは、S5に進み、制御量
uを0としてS4でu=0を動吸振器3に出力する。そ
の場合、動吸振器3は制振動作をせず、停止する。
When an abnormal signal indicating the occurrence of a system abnormality is input in S1, the process proceeds to S5, the controlled variable u is set to 0, and u = 0 is output to the dynamic vibration absorber 3 in S4. In that case, the dynamic vibration reducer 3 does not perform the vibration damping operation and stops.

【0044】又、CPU23は、予め設定された所定時
間間隔(例えば5msごと)で上記S1〜S5の処理を実
行し、制御量uを出力する。
Further, the CPU 23 executes the processing of S1 to S5 at a preset predetermined time interval (for example, every 5 ms) and outputs the control amount u.

【0045】ここで、本発明の要部を構成する温度補正
処理について図8を併せ参照して説明する。
Here, the temperature correction processing which constitutes the main part of the present invention will be described with reference to FIG.

【0046】図8中、S11において、温度センサ15
(151 〜155 )により検出された構造材16の温度
を読み込む。続いて、前述した温度補正テーブル23c
から当該温度に対応したばね定数のオフセットKof及び
減衰係数のオフセットCofを読み出す(S12)。
In FIG. 8, in S11, the temperature sensor 15
The temperature of the structural material 16 detected by (15 1 to 15 5 ) is read. Then, the above-mentioned temperature correction table 23c
Reading the offset C of offset K of and damping coefficient of the spring constant corresponding to the temperature from (S12).

【0047】次のS13では、温度変化によりビル2の
数学モデルの各階のばね定数と減衰係数が同様に変化す
ると仮定して、構造材16が常温時での数学モデルの各
階のばね定数Kna1 〜KnaN ,減衰係数Cna1 〜CnaN
と、上記S12で得られたばね定数のオフセットKof
び減衰係数のオフセットCofから数学モデルの各階のば
ね定数Ks1〜KsN,減衰係数Cs1〜CsNを次のように求
める。
In the next step S13, assuming that the spring constant and damping coefficient of each floor of the mathematical model of the building 2 similarly change due to the temperature change, the spring constant K na1 of each floor of the mathematical model when the structural material 16 is at room temperature. ~ K naN , damping coefficient C na1 ~ C naN
If, obtains each floor spring constant K s1 ~K sN mathematical model from the offset C of offset K of and damping coefficient of the spring constant obtained above S12, the damping coefficient C s1 -C sN as follows.

【0048】 Ks1=Kna1 +Kofs1=Cna1 +Cofs2=Kna2 +Kofs2=Cna2 +Cof ↓ ↓ KsN=KnaN +KofsN=CnaN +Cof このように構造材16の温度に基づいて温度補正された
ばね定数Ks1〜KsN,減衰係数Cs1〜CsNから前述した
(6),(7)式によりKs マトリクス, sマトリク
スを求める。
K s1 = K na1 + K of C s1 = C na1 + C of K s2 = K na2 + K of C s2 = C na2 + C of ↓ ↓ K sN = K naN + K of C sN = C naN + C of From the spring constants K s1 to K sN and the damping coefficients C s1 to C sN that have been temperature-corrected based on the temperature of the structural material 16, the K s matrix and the C s matrix are obtained by the aforementioned equations (6) and (7).

【0049】そして、次のS14では、上記S13で得
られたKs マトリクス, s マトリクスから前述した
(3)式よりAマトリクスを求め、(11)式のリカッ
チ方程式より正定な解Pを求め、上記(12)式により
評価関数Jを最小にする状態フィードバックゲインベク
トルFを求める。
Then, in the next step S14, the A matrix is obtained from the K s matrix and the C s matrix obtained in the above step S13 by the equation (3), and the positive definite solution P is obtained by the Riccati equation of the equation (11). Then, the state feedback gain vector F that minimizes the evaluation function J is obtained by the above equation (12).

【0050】そして、CPU23は、以上のような制御
理論によりS14で得られた状態フィードバックゲイン
ベクトルFと、振動状態検出センサ14(141 〜14
5 )からのビル2の変位検出信号Xに基づいて、制御量
uを求める。
Then, the CPU 23 uses the control theory as described above to obtain the state feedback gain vector F obtained in S14 and the vibration state detection sensors 14 (14 1 to 14).
Based on the displacement detection signal X of the building 2 from 5 ), the control amount u is obtained.

【0051】このように、温度補正テーブル23cに登
録された当該温度に対応するばね定数のオフセットKof
及び減衰係数のオフセットCofに基づいて各階のばね定
数K s1〜KsN,減衰係数Cs1〜CsNを補正することによ
り、実際の構造材16のばね定数,減衰係数に応じた制
御量uを求めることができる。そのため、例えば構造材
16の温度が上昇した場合のように、ばね定数,減衰係
数が小さくなって制御量がビル2の振動を制振するのに
必要な目標値以上になり、制振できずに制御不能になっ
たり、あるいは構造材の温度が低下した場合のように、
ばね定数,減衰係数が大きくなって制御量がビルの振動
を制振するのに必要な目標値以下になり、十分な制振効
果が得られないといった不都合を解消することができ
る。
In this way, the temperature correction table 23c is registered.
Offset K of spring constant corresponding to the recorded temperatureof
And the offset C of the damping coefficientofBased on the spring constant of each floor
Number K s1~ KsN, Damping coefficient Cs1~ CsNBy correcting
Control according to the actual spring constant and damping coefficient of the structural material 16.
The amount u can be calculated. Therefore, for example, structural materials
As in the case of 16 temperature rise,
As the number becomes smaller and the control amount suppresses the vibration of the building 2,
The target value has been exceeded, and vibration cannot be controlled and control is lost.
Or when the temperature of the structural material drops,
The spring constant and damping coefficient increase, and the control amount vibrates the building.
Is less than the target value required to suppress
You can eliminate the inconvenience that you can not get the result
It

【0052】又、上記実施例の温度補正テーブル23c
は、構造材16の温度変化における構造物の数学モデル
の各階のばね定数,減衰係数の変化量を階数で平均して
登録するものであるが、これに限らず、例えば構造物の
数学モデルの全階数分のばね定数,減衰係数を登録する
ようにしても良い。
Further, the temperature correction table 23c of the above embodiment
Is for averaging the change amounts of the spring constant and damping coefficient of each floor of the mathematical model of the structure due to the temperature change of the structural material 16 by the number of floors, but is not limited to this, and for example, for the mathematical model of the structure, The spring constant and damping coefficient for all floors may be registered.

【0053】その場合、上記S13において、構造物の
数学モデルの各階で同様に変化しているものとしてばね
定数のオフセットKof及び減衰係数のオフセットCof
ら各階のばね定数Ks1〜KsN,減衰係数Cs1〜CsN,m
h を求めたのに対し、より正確なばね定数Ks1〜KsN
減衰係数Cs1〜CsNが得られ、そのときの温度環境に対
し適切な状態フィードバックゲインベクトルFが求ま
る。
In this case, in S13, the spring constants K s1 to K sN of the respective floors are calculated from the spring constant offset K of and the damping coefficient offset C of assuming that the floors of the mathematical model of the structure are similarly changed. Attenuation coefficient C s1 to C sN , m
While h was obtained, more accurate spring constants K s1 to K sN ,
The damping coefficients C s1 to C sN are obtained, and the state feedback gain vector F suitable for the temperature environment at that time is obtained.

【0054】又、上記実施例では、複数の温度センサ1
5(151 〜155 )からの検出信号の平均値に基づい
て温度補正を行ったが、これに限らず、各温度センサ1
5(151 〜155 )からの検出信号に基づいて各階毎
のばね定数Ks1〜KsN,減衰係数Cs1〜CsNを求めるよ
うにしても良い。
Further, in the above embodiment, a plurality of temperature sensors 1 are used.
The temperature correction was performed based on the average value of the detection signals from 5 (15 1 to 15 5 ), but the present invention is not limited to this.
5 (15 1 to 15 5) the spring constant K s1 of each floor based on the detection signal from ~K sN, it may be obtained damping coefficient C s1 -C sN.

【0055】その場合、図9に示すように、各階の構造
材16における構造物の数学モデルの各階でのばね定数
s1〜KsN,減衰係数Cs1〜CsNが登録された温度補正
テーブル24(241 〜24N )を各階数分用意してお
く。これにより、構造材16の温度やばね定数,減衰係
数が各階によって激しく変動するような構造物でも、よ
り正確なばね定数,減衰係数が得られ、ビル2の構造に
合った適切な状態フィードバックゲインベクトルFが求
まる。
In this case, as shown in FIG. 9, the temperature correction table in which the spring constants K s1 to K sN and the damping coefficients C s1 to C sN at each floor of the mathematical model of the structure in the structure material 16 at each floor are registered. Prepare 24 (24 1 to 24 N ) for each floor. As a result, a more accurate spring constant and damping coefficient can be obtained even in a structure in which the temperature, spring constant, and damping coefficient of the structural material 16 fluctuate significantly with each floor, and an appropriate state feedback gain suitable for the structure of the building 2 can be obtained. The vector F is obtained.

【0056】尚、上記実施例では、ビル2の制振を行う
制振装置を一例として挙げたが、これに限らず上記動吸
振器3をビル以外の構造物(例えば橋梁、鉄塔、高架建
築物、スタジアム等)にも適用できるのは勿論である。
In the above embodiment, the vibration damping device for damping the building 2 is given as an example. However, the invention is not limited to this, and the dynamic vibration absorber 3 is not limited to the structure (for example, a bridge, a tower, an elevated building). Of course, it can also be applied to objects, stadiums, etc.).

【0057】又、上記実施例では、ビル2の複数の階に
温度センサ15(151 〜155 )を設けるようにした
が、これに限らず、例えばビル2の中間の階あるいは最
上階にのみ1個の温度センサを設置するようにしても良
いし、あるいはビル2の南側と北側に1個ずつ温度セン
サを設置するようにしても良い。
[0057] Also, the above embodiment is acceptable to provide a temperature sensor 15 (15 1 to 15 5) to a plurality of floors of the building 2 is not limited to this, for example, of buildings 2 intermediate floors or on the top floor Only one temperature sensor may be installed, or one temperature sensor may be installed on each of the south side and the north side of the building 2.

【0058】又、上記実施例では、温度センサ15(1
1 〜155 )が鉄骨よりなる構造材に取り付けられる
ものとして説明したが、これに限らず、構造物の主要な
構成物となる部分、例えばコンクリート壁等に温度セン
サを取り付けるようにしても良い。
In the above embodiment, the temperature sensor 15 (1
5 1 to 15 5 ) have been described as being attached to a structural member made of steel frame, but the present invention is not limited to this, and even if a temperature sensor is attached to a portion that is a main constituent of the structure, for example, a concrete wall or the like. good.

【0059】又、上記実施例では、振動状態検出センサ
141 〜145 に変位センサを使用し、この変位センサ
によりビル2の変位,速度,加速度を検出しているが、
ビル2の変位,速度,加速度を検出するために変位セン
サ,速度センサ,加速度センサを設けてビル2の振動状
態を検出しても良い。
[0059] Further, in the above embodiment, using the displacement sensor in the vibration state detection sensor 14 1-14 5, the displacement of the building 2 by the displacement sensor, velocity, and detects the acceleration,
A displacement sensor, a speed sensor, and an acceleration sensor may be provided to detect the displacement, speed, and acceleration of the building 2 to detect the vibration state of the building 2.

【0060】[0060]

【発明の効果】上述の如く、本発明になる制振装置は、
構造物を構成する構造材の温度を検出し、その検出値に
応じて付加質量を移動させるアクチュエータへの制御量
を補正するため、例えば季節の変化などによる構造材の
温度が変動しても構造材のばね定数,減衰係数に応じた
制御量を算出して構造物の振動を制振することができ、
温度変化の激しい場所に建設された構造物においても温
度変化による影響を受けることなく、より制振効果が得
られるように付加質量を移動させることができる等の特
長を有する。
As described above, the damping device according to the present invention is
The temperature of the structural material that constitutes the structure is detected, and the control amount for the actuator that moves the additional mass is corrected according to the detected value. It is possible to suppress the vibration of the structure by calculating the control amount according to the spring constant and damping coefficient of the material.
Even in a structure constructed in a place where the temperature changes drastically, the additional mass can be moved so as to obtain a more damping effect without being affected by the temperature change.

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

【図1】本発明になる制振装置の一実施例の概略構成図
である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a vibration damping device according to the present invention.

【図2】動吸振器の正面図である。FIG. 2 is a front view of a dynamic vibration reducer.

【図3】動吸振器の縦断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of a dynamic vibration reducer.

【図4】温度センサの取り付け構造を説明するための縦
断面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional view for explaining a mounting structure of a temperature sensor.

【図5】CPU及び温度補正テーブルのブロック図であ
る。
FIG. 5 is a block diagram of a CPU and a temperature correction table.

【図6】ビル及び動吸振器の数学モデルを示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a mathematical model of a building and a dynamic vibration absorber.

【図7】制振装置のCPUが実行する処理を説明するた
めのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a process executed by the CPU of the vibration damping device.

【図8】制振装置のCPUが実行する温度補正処理を説
明するためのフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a temperature correction process executed by a CPU of the vibration damping device.

【図9】各階毎の温度補正テーブルを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a temperature correction table for each floor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制振装置 2 ビル 3 動吸振器 6 付加質量 8 ACサーボモータ 14(141 〜145 ) 振動状態検出センサ 15(151 〜155 ) 温度センサ 23 CPU 23c,24 温度補正テーブル1 damping device 2 Building 3 dynamic vibration absorber 6 additional mass 8 AC servomotor 14 (14 1 to 14 5) the vibration state detection sensor 15 (15 1 to 15 5) temperature sensor 23 CPU 23c, 24 temperature correction table

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 哲夫 東京都清瀬市下清戸4丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 小林 隆英 神奈川県川崎市川崎区富士見1丁目6番3 号 トキコ株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuo Suzuki 4-640 Shimoseido, Kiyose-shi, Tokyo Inside Obayashi Institute of Technology Co., Ltd. (72) Inventor Takahide Kobayashi 1-3-6 Fujimi, Kawasaki-ku, Kanagawa Prefecture Tokiko Within the corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 構造物の振動状態を検出するセンサから
の出力値に基づいて制御量を演算する演算手段を有し、
該演算手段から出力された制御量によりアクチュエータ
を駆動して付加質量を移動させ、該構造物の振動を制振
する制振装置において、 前記構造物を構成する構造材の温度を検出する温度検出
手段と、 該温度検出手段からの検出値に応じて前記演算手段から
出力される制御量を補正する温度補正手段と、 を備えてなることを特徴とする制振装置。
1. A calculation means for calculating a control amount based on an output value from a sensor for detecting a vibration state of a structure,
In a vibration damping device that damps an additional mass by driving an actuator according to a control amount output from the computing means, to detect the temperature of a structural material that constitutes the structure. A vibration damping device comprising: a temperature correction unit that corrects a control amount output from the calculation unit according to a detection value from the temperature detection unit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002161649A (en) * 2000-11-24 2002-06-04 Shimizu Corp Method and apparatus for controlling active base isolation

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