JPH0819783B2 - Vibration control method and device - Google Patents

Vibration control method and device

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JPH0819783B2
JPH0819783B2 JP19878488A JP19878488A JPH0819783B2 JP H0819783 B2 JPH0819783 B2 JP H0819783B2 JP 19878488 A JP19878488 A JP 19878488A JP 19878488 A JP19878488 A JP 19878488A JP H0819783 B2 JPH0819783 B2 JP H0819783B2
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power
vibration
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彰 寺村
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寿一 武田
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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、上記構
造物に入力される地震動または地震動及び上記動力手段
からの入力による構造物の応答を検出し、この検出値に
基づいて動力手段の伸縮変位量を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 a seismic motion input to the structure when damping a long-periodic structure with a damping force applied from a power means such as an actuator. The present invention relates to a vibration damping method and apparatus for detecting a response of a structure caused by an earthquake motion and an input from the power means, and controlling an expansion / contraction displacement amount of the power means based on the detected value.

《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地動しに拘らず構造物
をできる限り一定位置に維持する(絶対制振状態)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 is expanded and contracted in the direction of ground motion between the structure and the ground supported by a lengthening means such as an isolator made of laminated rubber on the ground, a sliding bearing composed of rollers, etc., and the like. A means is provided to generate a damping force in the direction opposite to the seismic motion in the power means, to insulate the structure from the moving ground and maintain the structure at a constant position as much as possible regardless of ground motion. It is known that the damping mechanism is considered to be (absolute damping state) (Abstracts of Scientific Lectures of the Japan Institute of Architecture (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
る制振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 of the power means and the structure or the ground in such a vibration control mechanism, in the control system in the case where the operation delay or feedback control of the power means with respect to the transmitted vibration control signal is adopted. Considering oscillation 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震ではなく、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 a seismic control, 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
された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。
In feedback control, if a high-frequency component is included in the feedback signal used for control detected from the structure, it will cause oscillation of the control system, but it will be detected by the structure due to the intervention of the elastic means. The high-frequency component can be cut from the signal that is generated, the stability of control can be improved, and the power means can exhibit 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.

また上述した制振機構における絶対制振を実現するに
あたっては、次の点に留意する必要がある。すなわち絶
対制振は、動力手段の制振力により地動変位に対して構
造物を一定位置に維持する制御を行なう関係上、地動に
拘らず構造物が空間に静止することとなり、構造物内部
の機器等の安全は確保されるが、発生する地動変位が大
きい長周期の大振幅成分(例えば、振幅100cm以上,周
期数10秒以上)を含む巨大地震等の場合には、互いに相
対変位する構造物と地盤との間を絶縁するアイソレータ
が大変形して破壊されてしまうおそれがあるという問題
があった。
Further, in realizing the absolute vibration suppression in the above-described vibration damping mechanism, the following points need to be noted. In other words, the absolute damping means that the structure remains stationary in the space regardless of the ground motion because it controls the structure to keep the structure at a constant position against the ground motion displacement by the damping force of the power means. Although the safety of equipment etc. is ensured, in the case of a huge earthquake including a long period large amplitude component (for example, an amplitude of 100 cm or more and a number of cycles of 10 seconds or more) that causes a large ground motion displacement, the structure will be displaced relative to each other There is a problem that the isolator that insulates the object from the ground may be largely deformed and destroyed.

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であって且つ可
能な範囲で絶対制振を実現することができる制振制御方
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. An object of the present invention is to provide a vibration damping control method and an apparatus thereof that are suitable for a vibration system including an elastic means and can realize absolute vibration damping within a possible range.

《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、構造物に入力される地震動または地
震動及び動力手段からの入力による構造物の応答を検出
し、検出値から長周期の大振幅成分を除去した後、長周
期の大振幅成分が除去された検出値に従って動力手段の
伸縮変位量を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 and transmits damping force to the structure, seismic motion or seismic motion input to the structure and the structure due to input from the power means After detecting the response and removing the long-period large-amplitude component from the detected value, the expansion / contraction displacement amount of the power means is controlled according to the detected value from which the long-period large-amplitude component is removed.

そして、検出対象である構造物に入力される地震動ま
たは地震動及び動力手段からの入力による構造物の応答
から長周期の大振幅成分を除去した上で動力手段を制御
することにより、長周期化手段の過度の変形等そのクリ
ティカルな状態の発生を抑制しつつ、弾発手段の存在を
加味した上で動力手段の伸縮変位量の制御を施すことに
より、弾発手段の機能を活かしつつできる限りの範囲で
絶対制振制御を達成するようになっている。
Then, by removing the large-amplitude component of a long cycle from the response of the structure due to the seismic motion or the seismic motion and the input from the power means input to the structure to be detected, and controlling the power means While suppressing the occurrence of its critical state such as excessive deformation, by controlling the expansion and contraction displacement amount of the power means in consideration of the presence of the elastic means, as much as possible while utilizing the function of the elastic means. Absolute damping control is achieved within the range.

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、構造物に入力され
る地震動または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、検出手段の検出信
号中から長周期の大振幅成分を除去するフィルタと、フ
ィルタから出力される出力信号に応じて動力手段の伸縮
変位量を制御する制御手段とを備えて構成され、長周期
化手段にとって過大な負荷となる長周期の大振幅成分を
フィルタによって除去した上で、弾発手段の機能を活か
しつつ構造物に入力される地震動または地震動並びに動
力手段からの入力による構造物の応答に基づき動力手段
の伸縮変化を制御対象として可能な範囲で絶対制振制御
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 force transmitting direction, and detection for detecting a seismic motion or seismic motion input to the structure and the response of the structure due to input from the power means Means, a filter for removing a large-amplitude component of a long cycle from the detection signal of the detection means, and a control means for controlling the expansion and contraction displacement amount of the power means according to the output signal output from the filter, After removing a long-period large-amplitude component that becomes an excessive load for the long-period increasing means by a filter, it can be applied to the seismic motion or the seismic motion and power input to the structure while making the most of the function of the elastic means. Thereby performing the absolute damping control to the extent possible the expansion changes as the control target of the power means on the basis of the response of that structure.

《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が建設され、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, a structure 4 is constructed on the ground 2 in which the recesses 1 are defined by being supported by the lengthening means 3 in the recesses 1. The means 3 makes the period longer. 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,
The power means 5 such as a hydraulic cylinder, which is driven to expand and contract between the structure 4 and the ground 2 which are relatively displaced in the event of an earthquake to transmit a damping force to the structure 4, is provided on the side of the ground 2 which is relatively displaced. It is provided substantially horizontally between the vertical wall 1a of the recess 1 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 attached between the power means 5 and the structure, but in the force transmission direction, the power means 5 and the recess vertical wall 1a on the ground 2 side are connected. It may be between. Then, the elastic means 6 has a power means 5 to which the power means 5 responds to a high-frequency component contained in the control signal to impart a damping force.
This functions to prevent the vibration of the structure 4 from being amplified or to prevent the power means 5 from failing to exert a sufficient vibration damping effect due to the oscillation of the control system.

他方本装置には、構造物4に入力される地震動または
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が備えられる。検出対象として
構造物4に入力される地震動を採用する場合には、地震
時に構造物4に入力される地震動(地盤の地動変位及び
地動速度等)を予め検出できるように検出手段7が地盤
2側に設置される。また検出対象として地震動並びに動
力手段5からの入力によって構造物4の応答を採用する
場合には、地震時の地震動並びに動力手段5からの入力
による構造物4の応答を検出できるように検出手段7が
構造物4内に設置される。そして検出手段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。この制御手段9は動力手
段5に接続され、これら検出手段7からの検出信号に応
じて動力手段5の伸縮変位量を、入力される地震動に応
じたフィードフォワード制御または構造物4の応答に従
うフィードバック制御する機能を有する。フィードバッ
ク制御は、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, the present apparatus is provided with detection means 7 for detecting a seismic motion or a seismic motion input to the structure 4, and a response of the structure 4 due to an input from the power means 5. When the seismic motion input to the structure 4 is adopted as a detection target, the detecting means 7 is used to detect the seismic motion (ground displacement of ground, ground velocity, etc.) input to the structure 4 during an earthquake in advance. Installed on the side. Further, when the response of the structure 4 is adopted as the detection target by the earthquake motion and the input from the power means 5, the detecting means 7 is provided so as to detect the earthquake motion at the time of the earthquake and the response of the structure 4 by the input from the power means 5. Are installed in the structure 4. 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 expansion / contraction displacement amount of the power means 5 is fed back in accordance with the detection signal from the detection means 7 or is fed back according to the response of the structure 4 according to the input seismic motion. It has a control function. In the feedback control, the response of the structure 4 due to the action of the seismic 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 fed back to the power means 5. It has become so. 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.

そして特に本発明にあっては、諸検出対象を検出する検
出手段7と制御手段9との間に、検出手段7の検出信号
中から長周期の大振幅成分を除去するフィルタ10が設け
られる。この結果上記制御手段9は、検出信号中から長
周期の大振幅成分が除去されてフィルタ10から出力され
る出力信号に応じて動力手段5の伸縮変位量を制御する
ようになっている。
Further, particularly in the present invention, a filter 10 for removing a large-amplitude component having a long period from the detection signal of the detecting means 7 is provided between the detecting means 7 for detecting various detection targets and the control means 9. As a result, the control means 9 controls the expansion / contraction displacement amount of the power means 5 in accordance with the output signal output from the filter 10 by removing the large-amplitude component having a long cycle from the detection signal.

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
びにフィルタの機能について説明する。
Here, the concept of the damping method of the present invention, the point that the expansion / contraction displacement amount of the power unit 5 is adopted as the control amount of the control unit 9, and the function of the filter 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.

まず、構造物4に入力される地震動を予め検出し、動
力手段5の伸縮変位量を、入力される地震動でフィード
フォワード制御することについて説明する。
First, a description will be given of detecting the seismic motion input to the structure 4 in advance and performing feedforward control of the expansion / contraction displacement amount of the power means 5 by the input seismic motion.

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。
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 with respect to the ground 2: structure 4 Relative velocity of the structure 4 with respect to the ground x: Relative displacement of the structure 4 with respect to the ground 2: Ground acceleration F: Control force of the power means 5 Since the force transmission system of the power means 5 is provided with the elastic means 6, , The contents of the control force F of the power means 5 of the formula (1) can be rewritten as follows.

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
合せた静止系(絶対系)に対する絶対応答変位,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, when 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 and absolute response speed with respect to the stationary system (absolute system) are arranged as follows.

m(+)+c(+) +(k+ka)(x+y)= c+(k+ka)y+kaz …(3) このように表現された(3)式は、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。
換言すれば、外力の項が0となれば、構造物4の絶対応
答は0となる。
m (+) + c (+) + (k + ka) (x + y) = c + (k + ka) y + kaz (3) In the expression (3) expressed as above, the left side shows the vibration characteristic in the absolute system having the above-mentioned structure. , The right side is the content of 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.
In other words, if the external force term becomes 0, the absolute response of the structure 4 becomes 0.

そこで(3)式を右辺=0として、動力手段5の伸縮
変位量zで式を整理すると、次のように表わされる。
Therefore, when the equation (3) is set to the right side = 0 and the equation is rearranged 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。
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 z of the power means 5 at that time can maintain the structure 4 at a constant position regardless of ground motion (absolute damping state). ) It will be.

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(4)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に入力
される地震動、すなわち地動変位y及び地動速度を採
用して動力手段5の伸縮変位量zのフィードフォワード
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 vibration system in which the elastic means 6 is newly provided in the force transmission system of the power means 5 on which the seismic force and the damping force interact, the newly derived equation (4) is applied to the control means 9. The seismic motion input to the structure as the detection amount of the detection unit 7, that is, the ground displacement y and the ground velocity is used as the control function to perform the feedforward control of the expansion / contraction displacement amount z of the power unit 5, thereby generating the elastic unit. 6 is taken into consideration, and the motive means 5 is made to have the elastic means 6 exert its function.
It is possible to output an appropriate vibration suppression control signal, and an excellent vibration suppression effect can be obtained.

なお、上記(4)式に関し、構造物4固有の減衰係数
cが弾発手段6の弾性係数kaに比較して極めて小さい場
合には、c/kaの値は無視できるので、制御上は省略
しても良い。
With regard to the above equation (4), when the damping coefficient c peculiar to the structure 4 is extremely smaller than the elastic coefficient ka of the elastic means 6, the value of c / ka can be ignored, and therefore it is omitted from the control. You may.

また地動変位y及び地動速度を検出する検出手段と
しては、これら値を各別独立に検出する変位計及び速度
計で構成しても良いし、単一の速度計を設置し、この速
度計の検出地動速度を積分して地動変位yを検出する
ようにしても良い。
Further, the detecting means for detecting the ground motion displacement y and the ground motion speed may be composed of a displacement meter and a speedometer that detect these values independently of each other, or a single speedometer may be installed and the speedometer of this speedometer may be installed. The ground motion displacement y may be detected by integrating the detected ground motion velocity.

次に、地震動及び動力手段5からの入力による構造物
4の応答を検出し、動力手段5の伸縮変位量を、その構
造物4の応答でフィードバック制御することについて説
明する。
Next, it will be described that the response of the structure 4 due to the earthquake motion and the input from the power means 5 is detected, and the expansion / contraction displacement amount of the power means 5 is feedback-controlled by the response of the structure 4.

上述した絶対制振の制御関数を示す(4)式は、構造
物4の応答を利用して次のように表現しても良い。すな
わち上述の式(4)において、zという値を現在におけ
る実際の動力手段5の伸縮変位量として制御に導入し、
これら値zと構造物4の応答量とに基づいて制御を行な
うことになる。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。
Equation (4) indicating the control function of the above-described absolute vibration suppression may be expressed as follows by using the response of the structure 4. That is, in the above formula (4), the value z is introduced into the control as the actual amount of expansion / contraction displacement of the power means 5 at present,
Control is performed based on these values z and the response amount of the structure 4. Therefore, for actual control, this value z is za
Then, by substituting this into the equation (3) and rearranging the control function, the following is obtained.

m(+)+c(+) +(k+ka)(x+y)= −kaza+kaz z=za+Gf(x+y) …(5) 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) (5) 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.

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(5)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のフィードバック
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 vibration system in which the elastic means 6 is newly provided in the force transmission system of the power means 5 where the seismic force and the damping force interact, the newly derived equation (5) is applied to the control means 9. By using the response of the structure 4 as the detection amount of the detection means 7 as a control function and performing feedback control of the expansion / contraction displacement amount z of the power means 5, the presence of the elastic means 6 is taken into account and the elastic force is released. Power means 5 while allowing means 6 to exert its function
It is possible to output an appropriate vibration suppression control signal, and an excellent vibration suppression effect can be obtained.

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 superimposed 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 検出手段7の検出信号中から長周期の大振幅成分を除
去するフィルタ10は、次のように機能する。すなわち、
絶対制振の制御にあっては、上述したように地盤2の変
位量にかかわらず構造物4を一定の位置に維持すること
が前提となるため、地盤2と構造物4との間に介在され
る長周期化手段3は、これら地盤2と構造物4との相対
変位量を吸収することが要求される。特に、地震動に含
まれる振動成分のうち長周期成分には、極めて振幅の大
きい振動成分が含まれており、このような長周期の大振
幅の振動成分で構造物4が揺れている場合に、これを絶
対制振させるべく動力手段5を作動制御すると、長周期
化手段3は大きな相対変位を吸収しなければならず大変
形して破損されてしまうおそれがある。
The filter 10 that removes a long-period large-amplitude component from the detection signal of the detection means 7 functions as follows. That is,
In the control of absolute vibration damping, it is premised that the structure 4 is maintained at a constant position regardless of the displacement amount of the ground 2 as described above. Therefore, the structure is interposed between the ground 2 and the structure 4. The lengthening means 3 is required to absorb the relative displacement between the ground 2 and the structure 4. In particular, the long-period component of the vibration component included in the seismic motion includes a vibration component having an extremely large amplitude, and when the structure 4 is shaken by such a long-period large-amplitude vibration component, When the power means 5 is controlled to be absolutely damped, the lengthening means 3 has to absorb a large relative displacement and may be largely deformed and damaged.

ここにフィルタ10は、検出手段7で検出され制御手段
9で処理されて動力手段5の制御信号となる検出信号中
から、長周期化手段3にそのような大変形を生じさせる
おそれのある長周期成分中の大振幅成分を除去するよう
になっている。そして長周期の大振幅成分を除去した信
号を制御手段9へ出力することにより、大振幅成分に対
する絶対制振制御を除外し、長周期化手段3に大変形を
生じさせて破損させる制振制御を回避するようになって
いる。反対にこのような大振幅成分を含む長周期成分に
対しては、これを長周期化手段3に受け持たせることに
より、長周期化手段3にその本来の機能を発揮させて良
好に免震させることができる。
Here, the filter 10 has a length that may cause such a large deformation in the lengthening means 3 from the detection signal which is detected by the detection means 7 and processed by the control means 9 and becomes the control signal of the power means 5. The large amplitude component in the periodic component is removed. Then, by outputting the signal from which the long-period large-amplitude component is removed to the control means 9, the absolute vibration-damping control for the large-amplitude component is excluded, and the long-period increasing means 3 is largely deformed and damped. To avoid. On the contrary, with respect to the long period component including such a large amplitude component, the long period increasing means 3 takes charge of the long period component so that the long period increasing means 3 exerts its original function and the seismic isolation is satisfactorily performed. Can be made.

実際のフィルタ10の回路構成としては、このような大
振幅成分を含むおそれのある長周期成分の振動数を予め
回路内に設定しておき、そのような振動が検出信号とし
て入力された場合に、その振動数以下の振動成分を除去
するハイパスフィルタとして構成される。
As the actual circuit configuration of the filter 10, the frequency of a long-period component that may include such a large amplitude component is set in the circuit in advance, and when such a vibration is input as a detection signal. , Which is configured as a high-pass filter that removes vibration components below the frequency.

さらにフィルタ10の回路構成としては、次のようにす
ることが好ましい。検出手段と制御手段9との間にフィ
ルタ10を設置すると、フィルタ10の介在による位相遅れ
のためにフィルタ10からの出力信号でそのまま動力手段
5を制御するとある振動数に対する制御タイミングがズ
レてしまい、制振効果が薄れたり、逆に揺れを増幅する
おそれが出てくる。その影響を抑えるには、発生確立の
少ない振動数でこの位相遅れが現れるようにフィルタ10
の特性を設定しておくと良い。このような観点から、発
生確立の少ない振動数で位相遅れが出るように、現実の
地震時の振動の周波数成分を感知させて上述した除去す
べき設定振動数を随時変更するように回路構成すること
が好ましい。
Further, the circuit configuration of the filter 10 is preferably as follows. If the filter 10 is installed between the detection means and the control means 9, the power timing of the power means 5 is directly controlled by the output signal from the filter 10 due to the phase delay due to the interposition of the filter 10, and the control timing for a certain frequency is deviated. However, there is a possibility that the damping effect will be weakened, or conversely the vibration will be amplified. In order to suppress the effect, filter 10 is used so that this phase lag appears at frequencies that are not likely to occur.
It is good to set the characteristics of. From this point of view, the circuit is configured so that the frequency component of the vibration during the actual earthquake is sensed and the above-mentioned set frequency to be removed is changed at any time so that the phase delay occurs at the frequency of which the probability of occurrence is small. It is preferable.

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、検出手段7により構造物4に入
力される地震動または地震動及び動力手段5からの入力
による構造物4の応答を検出し、フィルタ10によって検
出値から長周期の大振幅成分を除去した後、制御手段9
で長周期の大振幅成分が除去された検出値に従って動力
手段5の伸縮変位量zを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 which is driven to expand and contract between the ground and the ground 2 to transmit the vibration damping force to the structure 4, in the vibration damping method of the present invention, the detection means 7 inputs the vibration to the structure 4. The response of the structure 4 due to the seismic motion or the seismic motion and the input from the power means 5 is detected, the filter 10 removes a large amplitude component of a long period from the detected value, and then the control means 9
The expansion / contraction displacement amount z of the power means 5 is controlled in accordance with the detection value obtained by removing the large-amplitude component having a long period.

《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、地震力およ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
造物に入力される地震動または地震動及び動力手段から
の入力による構造物の応答を採用して動力手段の伸縮変
化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 therefor of 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, A structure derived from the seismic motion or the seismic motion and power input to the structure as the detection amount of the detection means, using the newly derived vibration equation including the elastic coefficient of the generation means as the control function of the control means. By controlling the expansion and contraction change amount of the power means by adopting the response of, the presence of the elastic means is taken into account, and the vibration control signal suitable for the power means is given to the elastic means while exerting its function. It can be output, and an excellent vibration damping effect can be obtained.

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、検出手段で検出され制御手段で処理されて
動力手段の制御信号となる検出信号中から、長周期化手
段に大変形を生じさせるおそれのある長周期成分中の大
振幅成分をフィルタによって除去するようにしたので、
長周期化手段が大変形して破損されるのを防止した上
で、的確な絶対制振の制御を達成することができる。
Furthermore, from the detection signal detected by the detection means and processed by the control means to be the control signal of the power means, a large amplitude component in the long period component that may cause large deformation in the lengthening means is filtered. I decided to remove it,
Accurate control of absolute vibration damping can be achieved while preventing the long period increasing means from being greatly deformed and damaged.

【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、10…フィルタ
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, 10 ... Filter

───────────────────────────────────────────────────── 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、上記構造物に入力される地震動また
は地震動及び上記動力手段からの入力による構造物の応
答を検出し、該検出値から長周期の大振幅成分を除去し
た後、大振幅成分が除去された検出値に従って上記動力
手段の伸縮変位量を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 expand and contract and transmits damping force to the structure, the seismic motion or the seismic motion input to the structure and the response of the structure due to the input from the power means are detected, and the detected value After removing a large-amplitude component of a long period from the above, the amount of expansion and contraction displacement of the power means is controlled according to the detected value from which the large-amplitude component is removed.
【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、上記構造
物に入力される地震動または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、
該検出手段の検出信号中から長周期の大振幅成分を除去
するフィルタと、該フィルタから出力される出力信号に
応じて上記動力手段の伸縮変位量を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 a vibration damping force to a structure, elastic means attached to the power means and elastically in the force transmitting direction, and a seismic motion or seismic motion input to the structure and a structure based on input from the power means Detection means for detecting the response of the object,
A filter for removing a large-amplitude component having a long period from the detection signal of the detection means, and a control means for controlling the expansion / contraction displacement amount of the power means according to an output signal output from the filter are provided. Vibration control device.
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