JPH0819781B2 - Vibration control method and device - Google Patents

Vibration control method and device

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JPH0819781B2
JPH0819781B2 JP19610088A JP19610088A JPH0819781B2 JP H0819781 B2 JPH0819781 B2 JP H0819781B2 JP 19610088 A JP19610088 A JP 19610088A JP 19610088 A JP19610088 A JP 19610088A JP H0819781 B2 JPH0819781 B2 JP H0819781B2
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power
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彰 寺村
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寿一 武田
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太郎 関松
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  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、アクチュエータ等の動力手段から加えられ
る制振力で長周期性構造物を制振するに際して、地震並
びに動力手段からの入力による構造物の応答を検出し、
この構造物の応答に基づいて動力手段の伸縮変位量をフ
ィードバック制御するようにした制振方法及びその装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION << Industrial Application Field >> The present invention relates to an earthquake and a structure based on input from a power means when damping a long-periodic structure by a vibration damping force applied from a power means such as an actuator. Detect the response of the object,
The present invention relates to a vibration damping method and device for feedback controlling the expansion / contraction displacement amount of a power unit based on the response of the structure.

《従来の技術》 地震動などに対して構造物の揺れを規制するための制
振手法としては、様々なものが案出されている。例え
ば、地盤上に積層ゴム等でなるアイソレータやローラ等
で構成した滑り支承材などの長周期化手段を介して支持
した構造物と地盤との間に地動方向に伸縮駆動されるア
クチュエータ等の動力手段を設け、この動力手段に地震
動と逆方向の制振力を発生させるようにして、移動する
地盤に対して構造物を絶縁し且つ構造物をできる限り一
定位置に維持するように考えられた制振機構などが知ら
れている(日本建築学会大会学術講演梗概集(近畿)
(昭和62年10月)p.905−906等がある)。
<< Conventional Technology >> Various vibration control methods have been devised for controlling the shaking of structures against earthquake motions and the like. For example, the power of an actuator or the like that expands and contracts in the direction of ground motion between the structure and the ground supported through a lengthening means such as an isolator made of laminated rubber on the ground or a sliding bearing composed of rollers. It was thought to provide a means to this means for generating a damping force in the direction opposite to the seismic motion, to insulate the structure from the moving ground and to keep the structure at a constant position as much as possible. Vibration control mechanism is known (Abstracts of Scientific Lectures at Architectural Institute of Japan (Kinki)
(October 1987) p.905-906 etc.).

ここに本出願人は、このような制振機構における動力
手段と構造物または地盤との結合構造に関し、伝達され
る制御信号に対する動力手段の作動遅れやフィードバッ
ク制御を採用した場合の制御系の発振などを考慮して、
動力手段に、その力伝達方向に弾発する弾発手段を取付
けて制振装置を構成することを考えている。
Here, the applicant of the present invention relates to the coupling structure between the power means and the structure or the ground in the vibration control mechanism, and the oscillation of the control system when the operation delay of the power means with respect to the transmitted control signal or the feedback control is adopted. Etc.,
It is considered that a vibration damping device is constructed by attaching elastic means to the power means in the power transmission direction.

すなわち、動力手段は伝達される制御信号、特に信号
中の高周波成分に対して極端な作動遅れを生ずるが、動
力手段と構造物とを直接結合して構成した場合、作動が
遅れる動力手段の挙動が制振ではなく、反対に構造物の
揺れを増幅させてしまうおそれがある。これに対し弾発
手段を取付けた場合には、高周波成分に対応する動力手
段の挙動は弾発手段によってカットでき、動力手段が制
振とは反対に作用してもその挙動を弾発手段で抑制して
動力手段の作動遅れによる悪影響を取り除くことができ
る。
That is, the power means causes an extreme operation delay with respect to the transmitted control signal, particularly the high frequency component in the signal, but when the power means and the structure are directly coupled, the operation of the power means is delayed. Is not damping, but on the contrary there is a risk of amplifying the shaking of the structure. On the other hand, when the elastic means is attached, the behavior of the power means corresponding to the high frequency component can be cut by the elastic means, and even if the power means acts in the opposite direction to the vibration suppression, the behavior of the elastic means can be controlled by the elastic means. It is possible to suppress the adverse effect of the operation delay of the power means.

またフィードバック制御においては、構造物から検出
され制御に利用されるフィードバック信号に高周波成分
が含まれていると制御系の発振の原因となるが、弾発手
段の介在により、構造物で検出される信号から高周波成
分をカットでき、制御の安定性を向上して動力手段に充
分な制振作用を発揮させることができる。
Further, in the feedback control, if the feedback signal detected from the structure and used for the control contains a high frequency component, it causes oscillation of the control system, but it is detected in the structure by the intervention of the elastic means. It is possible to cut high-frequency components from the signal, improve control stability, and allow the power means to exert a sufficient damping effect.

このように弾発手段を備えることにより、制御信号に
含まれる高周波成分に動力手段が応動して制振力を付与
すべき動力手段によって構造物の揺れが増幅されたり、
制御系の発振によって動力手段が充分な制振作用を発揮
できなくなるのを防止することができる制振機構を考え
ている。
By providing the elastic means in this way, the vibration of the structure is amplified by the power means which should respond to the high-frequency component contained in the control signal and impart the damping force,
We are considering a vibration damping mechanism that can prevent the power unit from failing to exert a sufficient vibration damping action due to the oscillation of the control system.

《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、このように地震力及び制振力が相互に
作用する動力手段の力伝達系に弾発手段を介設した振動
系では、弾発手段を備えていない振動系と異なり、弾発
手段の存在を加味した上での動力手段の適切な制御を行
なわないと好ましい制振効果を得ることができない。こ
のため、このような弾発手段を備えた振動系における適
当な制振制御方法並びにその装置の案出が望まれてい
る。
<< Problems to be Solved by the Invention >> However, in the vibration system in which the elastic transmission means is interposed in the force transmission system of the power means in which the seismic force and the damping force interact with each other in this manner, the elastic transmission means is not provided. Unlike the vibration system, a preferable vibration damping effect cannot be obtained unless the power means is properly controlled in consideration of the presence of the elastic means. For this reason, it is desired to devise an appropriate vibration damping control method and its device in a vibration system including such elastic means.

本発明の目的は、地震力及び制振力が相互に作用する
動力手段の力伝達系に弾発手段を備えて、動力手段から
加えられる制振力で長周期性構造物を制振するに際し
て、弾発手段を含む振動系に対して好適な制振制御方法
並びにその装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a force transmission system of a power means with which a seismic force and a vibration damping force interact with each other, so as to suppress a long-period structure with a vibration damping force applied from the power means. Another object of the present invention is to provide a vibration damping control method and apparatus suitable for a vibration system including an elastic means.

《課題を解決するための手段と作用》 本発明は、地盤上に長周期化手段を介して支持された
構造物を、その力伝達方向に弾発する弾発手段を有し
て、互いに相対変位するこれら構造物と地盤との間で伸
縮駆動されて構造物に制振力を伝達する動力手段によっ
て制振するに際し、地震動並びに動力手段からの入力に
よる構造物の応答を検出し、この構造物の応答に従って
動力手段の伸縮変位量をフィードバック制御するように
なっている。
<< Means and Actions for Solving the Problem >> The present invention has a resilient means that resiliently pushes a structure supported on the ground through a lengthening means in the force transmission direction, and relatively displaces each other. When vibration is controlled by power means that is driven to expand and contract between these structures and the ground to transmit damping force to the structure, the response of the structure due to seismic motion and input from the power means is detected, and this structure is detected. The expansion / contraction displacement amount of the power means is feedback-controlled according to the response of.

そして、弾発手段の存在を加味した上で動力手段の伸
縮変位量をフィードバック制御で制御することにより、
弾発手段の機能を活かした制振制御を行なうようになっ
ている。
Then, by controlling the expansion / contraction displacement amount of the power means by feedback control after considering the presence of the elastic means,
Vibration suppression control is made to take advantage of the function of the elastic means.

また本発明は、地盤と地盤上に長周期化手段を介して
支持された構造物との間に設けられ、これら互いに相対
変位する地盤と構造物との間で伸縮駆動されて構造物に
制振力を伝達する動力手段と、動力手段に取付けられそ
の力伝達方向に弾発する弾発手段と、地震動並びに動力
手段からの入力による構造物の応答を検出する検出手段
と、検出手段からの検出信号に応じて動力手段の伸縮変
位量をフィードバック制御する制御手段とを備えて構成
され、弾発手段の機能を活かしつつ構造物の応答に基づ
き動力手段の伸縮変位を制御対象として制振制御を行な
うようになっている。
Further, the present invention is provided between the ground and a structure supported on the ground through a lengthening means, and the structure is controlled by expanding and contracting between the ground and the structure which are displaced relative to each other. Power means for transmitting vibrational force, elastic means attached to the power means and elastically in the direction of force transmission, detection means for detecting seismic motion and response of the structure due to input from the power means, and detection from the detection means It is configured with a control means for feedback-controlling the expansion / contraction displacement amount of the power means in response to a signal, and while utilizing the function of the elastic means, the vibration suppression control is performed by controlling the expansion / contraction displacement of the power means based on the response of the structure. I am supposed to do it.

《実施例》 以下に、本発明の好適実施例を添付図面に従って詳述
する。
<< Examples >> Hereinafter, preferred examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図に示すように、凹部1が区画形成された地盤2上に
は、その凹部1内に長周期化手段3を介して支持されて
構造物4が連設され、この構造物4は長周期化手段3に
よって長周期化されて構成される。本実施例にあっては
長周期化手段3として、適当な高さを有し且つ凹部1内
に間隔を隔てて配設された複数の積層ゴムが例示されて
いる。なお、長周期化手段3としては、積層ゴムに限ら
ず、滑り支承材,ベアリング,ソフトストリ,磁気浮上
手段などを採用してもよい。
As shown in the figure, on the ground 2 in which the recesses 1 are formed, the structures 4 are continuously provided in the recesses 1 by being supported via the lengthening means 3 and the structures 4 have a long cycle. The conversion means 3 lengthens the period. In the present embodiment, as the lengthening means 3, a plurality of laminated rubbers having an appropriate height and arranged in the recess 1 at intervals are illustrated. The lengthening means 3 is not limited to the laminated rubber, and a sliding support material, a bearing, a soft strip, a magnetic levitation means, etc. may be adopted.

このように構成された構造物4と地盤2との間には、
地震時において互いに相対変位するこれら構造物4と地
盤2との間で伸縮駆動されて構造物4に制振力を伝達作
用させる油圧シリンダなどの動力手段5が設けられる。
具体的には動力手段5は、互いに相対変位する地盤2側
の凹部1の垂直壁1aと、これに相対向する構造物4の下
層部分との間に、ほぼ水平に設けられる。またこの動力
手段5は、構造物4の周囲に間隔を隔てて複数配設さ
れ、様々な方向性の地震に対応できるようになってい
る。
Between the structure 4 and the ground 2 configured in this way,
A power unit 5 such as a hydraulic cylinder is provided which is driven to expand and contract between the structure 4 and the ground 2 which are displaced relative to each other in the event of an earthquake to transmit a damping force to the structure 4.
Specifically, the power means 5 is provided substantially horizontally between the vertical wall 1a of the concave portion 1 on the ground 2 side which is relatively displaced and the lower layer portion of the structure 4 facing the vertical wall 1a. Further, a plurality of the power means 5 are arranged around the structure 4 with a space therebetween so as to cope with earthquakes of various directions.

そしてこの動力手段5には、その力伝達方向に弾発す
るスプリングなどの弾発手段6が取付けられる。図示例
にあっては弾発手段6は、動力手段5と構造物4との間
に取付けられているが、力の伝達方向であれば、動力手
段5と地盤2側の凹部垂直壁1aとの間であっても良い。
そしてこの弾発手段6は、制御信号に含まれる高周波成
分に動力手段5が応動して制振力を付与すべき動力手段
5によって構造物4の揺れが増幅されたり、制御系の発
振によって動力手段5が充分な制振作用を発揮できなく
なるのを防止するように機能する。
The power means 5 is fitted with a resilient means 6 such as a spring that resiliently moves in the force transmitting direction. In the illustrated example, the elastic means 6 is mounted between the power means 5 and the structure 4, but if it is in the force transmission direction, the power means 5 and the recess vertical wall 1a on the ground 2 side May be between.
The elastic means 6 is driven by the power means 5 in response to the high frequency component contained in the control signal so that the vibration of the structure 4 is amplified by the power means 5 which should give a damping force, or by the oscillation of the control system. It serves to prevent the means 5 from failing to exert sufficient damping action.

他方構造物4内には、地震動並びに動力手段5からの
入力による構造物4の応答を検出する検出手段7が配置
される。そしてこの検出手段7には、検出信号を増幅す
るための増幅器8を介してコンピュータなどの制御手段
9が接続される。またこの制御手段9は動力手段5に接
続され、検出手段7からの検出信号に応じて動力手段5
の伸縮変位量をフィードバック制御する機能を有する。
すなわち、地震動の作用及び動力手段5の作用による構
造物4の応答が検出手段7によって常に検出され、この
検出量が制御手段9で処理されてその制御信号が動力手
段5に常に帰還されるようになっている。なお、増幅器
8並びに制御手段9の設置位置は、図示のように構造物
4内であっても、地盤2側であっても良い。
On the other hand, in the structure 4, a detecting means 7 for detecting a response of the structure 4 due to an earthquake motion and an input from the power means 5 is arranged. A control means 9 such as a computer is connected to the detection means 7 via an amplifier 8 for amplifying the detection signal. The control means 9 is connected to the power means 5, and the power means 5 is responsive to the detection signal from the detection means 7.
It has a function of feedback controlling the expansion and contraction displacement amount of.
That is, the response of the structure 4 due to the action of the earthquake motion and the action of the power means 5 is always detected by the detection means 7, the detected amount is processed by the control means 9, and the control signal is always returned to the power means 5. It has become. The amplifier 8 and the control means 9 may be installed in the structure 4 as shown in the drawing or on the ground 2 side.

ここで、本発明の制振手法の概念、制御手段9の
制御量として動力手段5の伸縮変位量を採用した点、並
びにフィードバック制御を採用した点にについて説明
する。
Here, the concept of the damping method of the present invention, the point that the expansion and contraction displacement amount of the power means 5 is adopted as the control amount of the control means 9, and the point that the feedback control is adopted will be described.

について 本発明は、弾発手段6を備えた制振系に対応する特有
の制御関数を制御手段9内に設定し、この制御関数に基
づいて動力手段5の伸縮変位量を制御して制振を達成す
るようになっている。
With regard to the present invention, a peculiar control function corresponding to the damping system including the elastic means 6 is set in the control means 9, and the expansion and contraction displacement amount of the power means 5 is controlled based on this control function to suppress the vibration. To achieve.

長周期化手段3によって支持された構造物4に動力手
段5の制御力を作用させることによって、地震時の地動
による構造物4の揺れを抑制する場合の基本的な振動方
程式は、次のように表現される。
The basic vibration equation in the case of suppressing the sway of the structure 4 by the ground motion at the time of an earthquake by applying the control force of the power means 5 to the structure 4 supported by the lengthening means 3 is as follows. Expressed in.

m+c+kx=−m+F …(1) m:構造物4固有の質量 c:構造物4固有の減衰係数 k:長周期化手段3の弾発係数 :構造物4の地盤2に対する相対加速度 :構造物4の地盤2に対する相対速度 x:構造物4の地盤2に対する相対変位 :地動加速度 F:動力手段5の制御力 ここに地震動の作用並びに動力手段5からの入力によ
る構造物4の応答量としてはその変位x,速度,加速度
がある。また上記振動系を考慮した場合、構造物4の
振動特性を変更できる諸量としては構造物4固有の質量
m,構造物4固有の減衰係数c及び長周期化手段3の弾発
係数kがある。そして本発明にあっては、構造物4の応
答を検出してこれら検出量を制御系で処理するにあた
り、適当な制御関数を設定してこれら振動特性を変更で
きる諸量を制御系において適当に変更することにより、
構造物4の振動特性を変化させて制振させるようになっ
ている。ここでは、(I)構造物4の応答速度を用い
て振動系の減衰力を変更する場合、(II)構造物4の応
答変位xを用いて振動系の弾発力を変更させる場合、及
び(III)構造物4の応答加速度を用いて振動系の質
量を変更する場合について説明する。
m + c + kx = -m + F (1) m: mass peculiar to the structure 4 c: damping coefficient peculiar to the structure 4 k: elastic coefficient of the lengthening means 3: relative acceleration of the structure 4 to the ground 2: structure 4 Relative velocity of the structure 4 with respect to the ground 2: Relative displacement of the structure 4 with respect to the ground 2: Ground acceleration F: Control force of the power means 5 Here, as the response amount of the structure 4 by the action of the earthquake motion and the input from the power means 5, There are displacement x, velocity, and acceleration. Further, in consideration of the above-mentioned vibration system, there are various quantities that can change the vibration characteristics of the structure 4 such as the mass specific to the structure 4.
m, the damping coefficient c peculiar to the structure 4, and the elastic coefficient k of the lengthening means 3. In the present invention, when the response of the structure 4 is detected and these detected amounts are processed by the control system, various amounts capable of changing these vibration characteristics by setting an appropriate control function are appropriately set in the control system. By changing
The vibration characteristics of the structure 4 are changed to suppress the vibration. Here, (I) when changing the damping force of the vibration system using the response speed of the structure 4, (II) when changing the elastic force of the vibration system using the response displacement x of the structure 4, and (III) A case where the mass of the vibration system is changed by using the response acceleration of the structure 4 will be described.

まず上述の構造を検討すると、動力手段5の力伝達系
には弾発手段6が介設されているので、(1)式の動力
手段5の制御力Fの内容は次のように書き直すことがで
きる。
First, considering the above-mentioned structure, since the elastic means 6 is provided in the force transmission system of the power means 5, the content of the control force F of the power means 5 of the formula (1) should be rewritten as follows. You can

F=ka(z−x) …(2) ka:弾発手段の弾発係数 z:動力手段の伸縮変位量 ここで(2)式を(1)式に代入する。この際、地動
変位yと構造物4の地盤2に対する相対変位xとを重ね
合わせた静止系(絶対系)に対する構造物4の絶対応答
変位(x+y),絶対応答速度(+)等で整理する
と、次のようになる。
F = ka (z−x) (2) ka: elastic coefficient of elastic means z: expansion / contraction displacement of power means Here, the expression (2) is substituted into the expression (1). At this time, if the ground motion displacement y and the relative displacement x of the structure 4 with respect to the ground 2 are superposed, the absolute response displacement (x + y) and the absolute response speed (+) of the structure 4 with respect to the stationary system (absolute system) are arranged. , Like this:

m(+)+c(+) +(k+ka)(x+y)= c+(k+ka)y+kaz …(3) このように表現された(3)式において、外力の項で
ある右辺のkazは弾発手段6を設置したことによる効果
である。ここに、(I)に対応させてkazで与えられた
力の項に関し、この力の項を振動系の減衰力を変更させ
るための制御量として与える場合を考えると、構造物4
の絶対応答速度を用いて次のように表現することができ
る。
m (+) + c (+) + (k + ka) (x + y) = c + (k + ka) y + kaz (3) In the expression (3) thus expressed, kaz on the right side, which is the term of the external force, is the elastic means 6. Is the effect of installing. Here, regarding the term of the force given by kaz corresponding to (I), considering the case where the term of this force is given as a control amount for changing the damping force of the vibration system, the structure 4
It can be expressed as follows using the absolute response speed of.

kaz=−ca(+) ca:制御手段9で与えられる減衰係数 この(4)式を上記(3)式に代入して整理すると次
のように表現され、(3)式と比較すると構造物4の振
動特性が変更された効果が与えられる。
kaz = −ca (+) ca: damping coefficient given by control means 9 When this equation (4) is substituted into the above equation (3) and rearranged, it is expressed as follows. Compared with the equation (3), the effect that the vibration characteristic of the structure 4 is changed is given.

m(+)+(c+ca)(+) +(k+ka)(x+y)= c+(k+ka)y …(5) 同様に、(II)に対応させてkazで与えられた力の項
に関し、この力の項を振動系の弾発力を変更させるため
の制御量として与える場合を考えると、構造物4の絶対
応答変位を用いて次のように表現することができる。
m (+) + (c + ca) (+) + (k + ka) (x + y) = c + (k + ka) y (5) Similarly, with respect to the force term given by kaz in correspondence with (II), this force Considering the case in which the term is given as a control amount for changing the elastic force of the vibration system, it can be expressed as follows using the absolute response displacement of the structure 4.

kaz=−kb(x+y) kb:制御手段9で与えられる弾発係数 この(6)式を上記(3)式に代入して整理すると次
のように表現され、(3)式と比較すると構造物4の振
動特性が変更された効果が与えられる。
kaz = -kb (x + y) kb: Repulsion coefficient given by the control means 9. When this equation (6) is substituted into the above equation (3) and rearranged, it is expressed as follows. Compared with the equation (3), the effect that the vibration characteristic of the structure 4 is changed is given.

m(+)+c(+) +(k+ka+kb)(x+y)= c+(k+ka)y …(7) また同様に、(III)に対応させてkazの力の項を振動
系の質量を変更するための制御量として与える場合を考
えると、構造物4の絶対応答加速度を用いて次のように
表現することができる。
m (+) + c (+) + (k + ka + kb) (x + y) = c + (k + ka) y (7) Similarly, in order to change the force term of kaz corresponding to (III) to change the mass of the vibration system. Considering the case of being given as the control amount of, the absolute response acceleration of the structure 4 can be expressed as follows.

kaz=−ma(+) ma:制御手段9で与えられる質量 この(8)式を上記(3)式に代入して整理すると次
のように表現され、(3)式と比較すると構造物4の振
動特性が変更された効果が与えられる。
kaz = −ma (+) ma: mass given by the control means 9 By substituting this equation (8) into the above equation (3) and rearranging it, the following expression is obtained. Compared with the equation (3), the effect that the vibration characteristic of the structure 4 is changed is given.

(m+ma)(+)+c(+) +(k+ka)(x+y)= c+(k+ka)y …(9) このように力の項であるkazに対応させて(4),
(6),(8)式に示したような制御関数を制御系に導
入することにより、(5),(7),(9)式に示した
ような振動系の変更を確保してこの振動系の変更という
面から制振効果を発揮させることができる。特に、
(5)式は構造物4に新たにダンパを付加して共振動幅
を抑える効果を発揮するものであり、また(7),
(9)式は振動系の固有周期を変化させて構造物4の周
期を特定の周期帯からシフトさせる効果を発揮する。
(M + ma) (+) + c (+) + (k + ka) (x + y) = c + (k + ka) y (9) In this way, corresponding to the force term kaz (4),
By introducing the control function shown in the equations (6) and (8) into the control system, the change of the vibration system shown in the equations (5), (7) and (9) is ensured. It is possible to exert a damping effect from the aspect of changing the vibration system. In particular,
Equation (5) is to add a damper to the structure 4 to exert the effect of suppressing the co-vibration width, and (7),
Expression (9) exerts the effect of changing the natural period of the vibration system to shift the period of the structure 4 from a specific period band.

また必要な場合には、これら(4),(6),(8)
式を適当に組合せて制御系を構成しても良いことはもち
ろんである。
If necessary, these (4), (6), (8)
It goes without saying that the control system may be configured by appropriately combining the expressions.

また更に構造物4の応答を検出すると共に、制御系に
特有の制御関数を与えて制振させる手法として、次のよ
うにしても良い。すなわち上述の式(3)においては、
左辺が上述の構造の絶対系での振動特性を、右辺が外力
の内容となっている。そして上記の構造物4の絶対応答
が零となるためには、右辺の内容、すなわち外力の項が
零となれば良い。そこで(3)式を右辺=0として、動
力手段5の伸縮変位量zで整理すると、次のように表わ
される。
Further, as a method of detecting the response of the structure 4 and giving a control function peculiar to the control system to suppress the vibration, the following may be performed. That is, in the above equation (3),
The left side shows the vibration characteristics in the absolute system of the above structure, and the right side shows the content of the external force. Then, in order for the absolute response of the structure 4 to become zero, the content of the right side, that is, the term of the external force, should be zero. Therefore, when the equation (3) is set to the right side = 0, and is arranged by the expansion / contraction displacement amount z of the power unit 5, it is expressed as follows.

これは構造物4を、絶対系に対して静止させることが
できる制御量である。そしてこの値zと構造物4の絶対
応答とが等しい値となれば、そのときの動力手段5の伸
縮変位量zは構造物4を地動に拘らず一定位置に維持で
きている(絶対制振状態)ことになる。実際の制御にお
いては、フィードバック制御が行なわれるので、このz
という値は現在における実際の動力手段5の伸縮変位量
として制御に導入され、これら値zと構造物4の応答量
とに基づいて制御が行なわれることになる。そこで実際
の制御のためにこの値zをzaとし、これを上記(3)式
に代入して制御関数を整理すると次のようになる。
This is a controlled variable that can make the structure 4 stand still with respect to the absolute system. If this value z is equal to the absolute response of the structure 4, the expansion / contraction displacement amount z of the power means 5 at that time can maintain the structure 4 at a constant position regardless of ground motion (absolute vibration suppression). State). Since feedback control is performed in the actual control, this z
Is introduced into the control as the actual expansion / contraction displacement amount of the power means 5, and the control is performed based on these values z and the response amount of the structure 4. Therefore, this value z is set to za for actual control, and this is substituted into the above equation (3) to arrange the control function as follows.

m(+)+c(+) +(k+ka)(x+y)= −kaza+kaz z=za+Gf(x+y) …(11) f(x+y):m(+)+c(+) +(k+ka)(x+y) G:フィードバックゲイン(G=1/ka) この制御は、構造物4の応答量に基づきながらも、地
震動の入力に対して直接応答して構造物4を制振しよう
とするものである。
m (+) + c (+) + (k + ka) (x + y) = − kaza + kaz z = za + Gf (x + y) (11) f (x + y): m (+) + c (+) + (k + ka) (x + y) G: Feedback gain (G = 1 / ka) This control is intended to suppress the structure 4 by directly responding to the input of the earthquake motion, based on the response amount of the structure 4.

また更に、ここで得られた制御関数(11)は、必要に
応じて上記(5),(7),(9)式の制御関数と組合
せても良い。これは(11)式で与えられた絶対制振の制
御では、制御手段9から出力される制御信号に対して動
力手段5が迅速に作動する必要がある。しかしながら動
力手段5には相当の作動遅れがあり、信号に対応できな
い場合がある。ここに、(11)式の制御に重ねて
(5),(7),(9)式の制御関数と組合せ、振動系
の変更という観点からの補正を行なうことにより、絶対
制振の制御における動力手段5の作動遅れなどの悪影響
を廃除して優れた制振制御を行なうことができる。
Furthermore, the control function (11) obtained here may be combined with the control functions of the above formulas (5), (7), and (9), if necessary. This means that in the control of absolute vibration damping given by the equation (11), the power means 5 needs to operate promptly with respect to the control signal output from the control means 9. However, the power means 5 has a considerable operation delay and may not be able to respond to the signal. In addition to the control of the equation (11), by combining it with the control functions of the equations (5), (7), and (9), and performing correction from the viewpoint of changing the vibration system, the absolute damping control can be performed. Excellent damping control can be performed by eliminating adverse effects such as a delay in the operation of the power unit 5.

このようにして、地震力及び制振力が相互に作用する
動力手段5の力伝達系に弾発手段6を新設した振動系に
おいて、新たに導出された上記各式を制御手段9の制御
関数とし、検出手段7の検出量として構造物4の応答を
採用して動力手段5の伸縮変位量zの制御を行なうこと
により、弾発手段6の存在を加味した上で、弾発手段6
にその機能を発揮させつつ動力手段5に適切な制振制御
信号を出力することができ、優れた制振効果を得ること
ができる。
In this way, in the vibrating system in which the elastic means 6 is newly provided in the force transmission system of the power means 5 in which the seismic force and the damping force interact, the newly derived above equations are used as the control function of the control means 9. Then, by using the response of the structure 4 as the detection amount of the detection means 7 to control the expansion / contraction displacement amount z of the power means 5, the presence of the elastic means 6 is taken into consideration, and then the elastic means 6 is added.
Further, it is possible to output an appropriate vibration damping control signal to the power means 5 while exerting its function, and it is possible to obtain an excellent vibration damping effect.

また構造物4の絶対応答量を検出するに際しては、図
示のように構造物4に設置した検出手段7で構造物4独
自で静止系に対するその絶対加速度,絶対速度,絶対変
位を検出しても良いし、他方地動の加速度,速度,変位
並びに地盤2に対する構造物4の相対的な加速度,速
度,変位をそれぞれ別個のセンサで検出して上記算式の
ようにこれらを重ね合わせて用いるようにしても良い。
更に、加速度,速度,変位の相互間については、例えば
検出された速度を微分,積分する等して得るようにして
も良い。
Further, in detecting the absolute response amount of the structure 4, even if the detecting means 7 installed in the structure 4 as shown in the figure detects the absolute acceleration, absolute velocity, and absolute displacement of the structure 4 independently of the stationary system. On the other hand, the acceleration, velocity, and displacement of the ground motion and the relative acceleration, velocity, and displacement of the structure 4 with respect to the ground 2 are detected by separate sensors, respectively, and these are superposed and used as in the above formula. Is also good.
Further, the acceleration, the velocity, and the displacement may be obtained by differentiating or integrating the detected velocity, for example.

について 次に、制御手段9の制御量として動力手段5の伸縮変
位量zを採用した点について説明すると、油圧シリンダ
等の動力手段5を制御する場合の制御量としては、その
変位量,変位速度,変位加速度がある。また他方、ロー
ドセル等を動力手段5と構造物4との間に設置して動力
手段5の発生する作用力を制御する方法もある。ここに
動力手段5として例えば油圧シリンダを採用した場合に
は、その作動はバルブを制御することで行なわれる。こ
のバルブ制御はオイルの流入量を調整するもので、その
流入量は油圧シリンダの変位速度に対応するから、この
バルブ制御は油圧シリンダの変位速度制御を行なってい
ることになる。従ってこのような場合には、制御手段9
による制御量を動力手段5の変位速度とすることが最も
直接的且つ簡単であり、一般的にはこの速度制御が行な
われている。しかしながら制御系の一般的な考え方とし
て、変位制御が制御系の発振を起こしにくく最も安定性
の高いものである。すなわち、速度制御を基準に考える
と、加速度制御は速度制御に対して微分制御の関係にあ
り、動力手段5が素早く反応することができれば優れた
追従性を発揮するが、安定性に劣り発振を起こしやすい
制御系である。また力制御の制御系は、加速度制御と同
様に発振を起こし易く、不安定なものである。これらに
対して変位制御は速度制御に対して積分制御の関係にあ
り、安定性に優れ発振も起こし難いものである。
With respect to the fact that the expansion / contraction displacement amount z of the power unit 5 is adopted as the control amount of the control unit 9, the control amount when controlling the power unit 5 such as a hydraulic cylinder is the displacement amount and the displacement speed. , There is displacement acceleration. On the other hand, there is also a method of installing a load cell or the like between the power unit 5 and the structure 4 to control the acting force generated by the power unit 5. When a hydraulic cylinder, for example, is adopted as the power means 5, the operation is performed by controlling the valve. This valve control is for adjusting the inflow amount of oil, and since the inflow amount corresponds to the displacement speed of the hydraulic cylinder, this valve control is performing displacement speed control of the hydraulic cylinder. Therefore, in such a case, the control means 9
It is the most direct and simple to set the controlled variable by the displacement speed of the power means 5, and this speed control is generally performed. However, as a general idea of the control system, the displacement control is the most stable because it hardly causes oscillation of the control system. That is, considering the speed control as a reference, the acceleration control has a differential control relationship with the speed control, and if the power means 5 can react quickly, excellent followability is exhibited, but stability is poor and oscillation is generated. It is a control system that is easy to cause. Further, the control system for force control is unstable because it easily oscillates like the acceleration control. On the other hand, the displacement control has an integral control relationship with the speed control, and is excellent in stability and hardly causes oscillation.

そして本制振制御にあっては、上述した新しい制御関
数の導出にあたり動力手段5の伸縮変位量zを制御式に
導入したことにより、この変位制御で動力手段5の制御
を達成することができ、この安定性の高い変位制御を上
述の制振方法に採用することで更に優れた制振を達成す
ることができる。
In this damping control, by introducing the expansion / contraction displacement amount z of the power means 5 into the control formula in deriving the new control function described above, the control of the power means 5 can be achieved by this displacement control. By adopting this highly stable displacement control in the vibration damping method described above, it is possible to achieve even more excellent vibration damping.

について また更に本制振方法及び装置にあっては、構造物4が
地震動によって揺れ始める前の地動を予め検出して行な
われるフィードフォワード制御ではなく、フィードバッ
ク制御を採用している。これはフィードフォワード制御
では予測制御となるため、構造物4の振動特性やその非
線形性を事前に把握しこれらを反映した制御回路が必要
となるのに対し、フィードバック制御ではこのような必
要がなく、また構造物4の非線形性に対しても追従する
ことが可能だからである。
With regard to the vibration damping method and apparatus, feedback control is employed instead of feedforward control which is performed by previously detecting ground motion before the structure 4 starts shaking due to earthquake motion. Since this is a predictive control in the feedforward control, a control circuit that grasps the vibration characteristics of the structure 4 and its nonlinearity in advance and reflects them is required, whereas the feedback control does not require such a control. It is also possible to follow the nonlinearity of the structure 4.

そして上述したような、地盤2上に長周期化手段3を
介して支持された構造物4を、その力伝達方向に弾発す
る弾発手段6を有して、互いに相対変位するこれら構造
物4と地盤2との間で伸縮駆動されて構造物4に制振力
を伝達する動力手段5によって制振するに際し、本発明
の制振方法にあっては、地震動並びに動力手段5からの
入力による構造物4の応答を検出し、この構造物4の応
答に応じ上述した種々の制御関数に基づいて動力手段5
の伸縮変位量zをフィードバック制御するようになって
いる。
Then, as described above, the structure 4 supported on the ground 2 through the lengthening means 3 has elastic means 6 for elastically moving in the force transmitting direction, and these structures 4 are displaced relative to each other. When the vibration is suppressed by the power means 5 that is driven to expand and contract between the ground and the ground 2 and transmits the vibration damping force to the structure 4, in the vibration damping method of the present invention, the earthquake motion and the input from the power means 5 are used. The response of the structure 4 is detected, and the power means 5 is based on the various control functions described above according to the response of the structure 4.
The amount of expansion and contraction displacement z is feedback-controlled.

《発明の効果》 以上要するに本発明に係る制振方法及びその装置によ
れば、地震力及び制振力が相互に作用する動力手段の力
伝達系に弾発手段を新設した振動系において、弾発手段
の弾発係数を含んだ形で新たに導出された振動方程式を
制御手段の制御関数とし、検出手段の検出量として構造
物の応答を採用して動力手段の伸縮変位量の制御を行な
うことにより、弾発手段の存在を加味した上で、弾発手
段にその機能を発揮させつつ動力手段に適切な制振制御
信号を出力することができ、優れた制振効果を得ること
ができる。
<< Effects of the Invention >> In short, according to the vibration damping method and the device thereof related to the present invention, in the vibration system in which the elastic means is newly provided in the force transmission system of the power means in which the seismic force and the vibration damping force interact, The vibration equation newly derived including the elastic coefficient of the generating means is used as the control function of the control means, and the response of the structure is adopted as the detection amount of the detecting means to control the expansion / contraction displacement amount of the power means. Thus, in consideration of the presence of the elastic means, it is possible to output an appropriate damping control signal to the power means while allowing the elastic means to exert its function, and it is possible to obtain an excellent damping effect. .

また上述した新しい制御関数の導出にあたり動力手段
の変位量を制御式に導入したことにより、この変位制御
で動力手段の制御を達成することができ、この安定性の
高い変位制御を制振制御に採用することで更に優れた制
振を達成することができる。
In addition, by introducing the displacement amount of the power means into the control formula in deriving the new control function described above, the control of the power means can be achieved by this displacement control, and this highly stable displacement control can be used as the vibration suppression control. By adopting it, it is possible to achieve even more excellent vibration suppression.

また更にフィードバック制御を採用しているので、構
造物の振動特性やその非線形性を事前に把握しこれらを
反映した制御回路とする必要がなく、的確な制振制御を
達成することができる。
Further, since the feedback control is adopted, it is not necessary to grasp the vibration characteristics and non-linearity of the structure in advance and use a control circuit that reflects them, and it is possible to achieve appropriate vibration suppression control.

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

図は本発明に係る制振装置の好適実施例を示す概略図で
ある。 2…地盤、3…長周期化手段 4…構造物、5…動力手段 6…弾発手段、7…検出手段 9…制御手段
FIG. 1 is a schematic diagram showing a preferred embodiment of a vibration damping device according to the present invention. 2 ... Ground, 3 ... Lengthening means, 4 ... Structure, 5 ... Power means, 6 ... Repulsion means, 7 ... Detection means, 9 ... Control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 寿一 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 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 関松 太郎 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshikazu Takeda 4-640 Shimoseido, Kiyose-shi, Tokyo Inside Obayashi Technical Research Institute, Inc. (72) Inventor Tetsuo Suzuki 4-640 Shimoseido, Kiyose-shi, Tokyo Obayashi Engineering Research In-house (72) Inventor Taro Sekimatsu 4-640 Shimoseido, Kiyose-shi, Tokyo Inside Obayashi Technical Research Institute Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】地盤上に長周期化手段を介して支持された
構造物を、その力伝達方向に弾発する弾発手段を有し
て、互いに相対変位するこれら構造物と地盤との間で伸
縮駆動されて構造物に制振力を伝達する動力手段によっ
て制振するに際し、地震動並びに上記動力手段からの入
力による構造物の応答を検出し、この構造物の応答に従
って該動力手段の伸縮変位量をフィードバック制御する
ようにしたことを特徴とする制振方法。
Claim: What is claimed is: 1. A structure, which is supported on the ground through a lengthening means, has elastic means for elastically moving in the force transmitting direction, and the structure and the ground are displaced relative to each other. When damping is performed by power means that is driven to extend and contract and transmits damping force to the structure, the response of the structure due to the earthquake motion and the input from the power means is detected, and the expansion and contraction displacement of the power means is performed according to the response of the structure. A vibration damping method characterized in that the quantity is feedback controlled.
【請求項2】地盤と該地盤上に長周期化手段を介して支
持された構造物との間に設けられ、これら互いに相対変
位する該地盤と該構造物との間で伸縮駆動されて上記構
造物に制振力を伝達する動力手段と、該動力手段に取付
けられその力伝達方向に弾発する弾発手段と、地震動並
びに上記動力手段からの入力による構造物の応答を検出
する検出手段と、該検出手段からの検出信号に応じて上
記動力手段の伸縮変位量をフィードバック制御する制御
手段とを備えたことを特徴とする制振装置。
2. The ground is provided between the ground and a structure supported on the ground through a lengthening means, and the ground and the structure which are displaced relative to each other are driven to expand and contract. Power means for transmitting damping force to the structure, elastic means attached to the power means and elastically in the force transmitting direction, and detecting means for detecting the response of the structure due to seismic motion and input from the power means. And a control means for feedback-controlling the expansion / contraction displacement amount of the power means according to a detection signal from the detection means.
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