JPS60211516A - 振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、高架道路等の低周波振動を制御する振動制
御装置に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、高架道路は、第１図に示すような構造で地中深
く埋設された基礎上に橋脚（１）が固定されており、そ
の上に橋梁（２）を架持している。従来このような構成
の高架道路において、自動車等が上記橋梁（２）上を走
行すると、上記橋脚（１）及び上記橋梁（２）に、第１
図の点線で示すような振動が生じていた。この振動は低
周波振動であるため地面を通じ１周辺の建造物を振動さ
せるいわゆる低周波公害として大きな社会問題となって
いる。しかしながら、その対策として補強等が施こされ
ていたが。

振動系が多少変わるだけで根本的な対策とはなっていな
かった。

第２図は、従来、梁の振動を制御するいわゆるテンドン
方式の振動制御装置の実施例を示す。

図中、梁（２）は両端を支持台（３）で架持されている
。

（４）は、梁（２）の振動を検出する加速度剖、（５）
は上記加速度削（４）の加速度信号を速度信号に変換す
る積分器、（６）は電力増幅器、（７）はモータ等で代
表されるアクチュエータ、（８）はアーム、（９）は上
記アクチュエータ（７）の力を伝達する連接ロッドであ
る。以上の構成の振動制御装置において、外力により梁
（２）に振動が生じると、この梁（２）に取付けられた
加速度計（４）により撮動加速度が検出される。この加
速度信号は積分器（５）により、速度に変換されたのち
、電力増幅器（６）を経由して、アクチュエータ（７）
に送られる。このアクチュエータ（７）では、この振動
速度に比例した制御力Ｆ　を連接ロッド（９）に与え、
アーム（８）を介して、制御モーメントＭとして梁（２
）の振動の減衰を高めるように作用させて振動を止めて
いる。

このときの運動方程式はつぎのようになる。

Ｍｌｘｌ　＋に１ｘ１−Ｆｅｘ−Ｆｃ　”・（１）Ｆ−
Ｃｘ　・・・（２） ｃ　１１ ここに、Ｍｌ、に１はそれぞれ梁（２）の質量、バネ定
数である。Ｘ、は梁（２）の振動変位”　ｅＭは外力。

Ｆ　は制御力であり、Ｃ１は減衰を与えるゲイン定数で
ある。

今、この振動制御装置において、アクチュエータ（７）
から制御力を梁（２）に伝達する連接ロッド（９）は。

全くの剛体として考え、連接ロッド（９）自体、伸び縮
みなく力を伝達するものと考えたが、実際の連接ロッド
（９）の剛性は、梁（２）に比較すると数十分の１〜数
百分の１０オーダとなり連接ロッド（９）自体がバネを
もつ共振系を構成し、制御力を適格に伝達し得ない欠点
を有していた。

今、連接ロッド（９）の質量をＭ２．減衰定数を０２０
’バネ定数をＫ　、変位なｘ２として運動方程式を書く
と次のようになる。

（３） Ｍ１ｘ１＋に１ｘ１＋に２Ｃｘ、−Ｘ２）−Ｆ８Ｘ−［
３１Ｍ２”Ｌ！＋０２＋１ｘ２＋に２（ｘ２　”１）−
ＦＣ・・（１１Ｆ　−−Ｃｘ　・・・（５） １ すなわち、梁（２）の振動の減衰を高めて振動を制御す
る制御系の中に、連接ロッド（９）の質量Ｍ２とバネ定
数に２からなる共振系が存在することになり、梁の減衰
（Ｃ１で与えられる）を大きくしようとすると制御系が
不安定となる原因となる。この場合、制御系が安定に動
作する限界の減衰ｃ１は１次式で寿えられる。

すなわち、梁（２）の減衰ｃ１は、連接ロッド（９）の
より大きくできないことになる。

第（６）式を、梁（２）、連接ロッド（９）の減衰比と
共振周波数の形に書き直すと次のようになる。

ζ　；梁の減衰比（−Ｃ，／２Ｍ、ω、）ζ　；連接ロ
ッドの減衰比（＝Ｃ２ｏ／２Ｍ２ω２）０ 通常、ω／ω、は２〜１０程度の値であり、Ｃ２゜は、
０．０１以下の値であるので、梁（２）の減衰比ζ１と
して０．１以下の値しかとれず梁（２）の振動を減衰さ
せる効果は少なくなる。

〔発明の概要〕

この発明は１以上のような従来の欠点をなくすもので、
梁（２）の振動速量に比例した制御力の代わりに、連接
ロッド１９）の速度に比例した制御力を加えることによ
り、梁（２）の減衰効果を高めるとともに安定に制御で
きる振動制御装置を提供するものである。

〔発明の実施例〕

以下図面に従い説明する。

第３図は、この発明による一実施例を示す振動制御装置
の構成図で１図中（７）はアクチュエータであり、直流
モータを使用している。ＱＴＤは、直流モータ（７）に
直結されたタコジェネレータである。

タコジェネレータ０〔は、直流モータ（７）の回転速度
を検出するもので、直流モータ（７）の回転速度から連
接ロッド（９）の速度を検出し、連接ロッド（９）の速
度に比例した制＜ａＨ＋力を発生させるものである。

この発明の実施例によれば、アクチュエータ（７）の発
生する制御力Ｆ　は、連接ロッド（９）の速度に比例し
たカー０２　Ｘ　２となり、運動方程式は次式で与えら
れる。

Ｍ、ｘ１＋に１Ｘ１＋に２（ｘｌ−ｘ２）−Ｆ８ｘ・・
・（８）”２ｘ２＋Ｃ２０ｘ２＋に２（ｘ２−ｘｌ””
ＦＣ”””Ｆ、、−’−Ｃ２ｘ２　・・−００） この場合、梁（２）に与えられる減衰Ｃ１は１次式で与
えられる。

ここに ８　；ラプラス演算子 Ｃ２ニゲイン定数 第αυ式から、梁（２）に与えられる減衰Ｃ１は、連い
振動周波数範囲では１次式で近似できる。

ｃｌ：　Ｃ２ｏ−１−Ｃ２−・・（１２すなわち、連接
ロッド（９）の振動速度；２に比例した制御力−０２　
Ｘ　２を作用させることで、梁（２）に減衰を与えるこ
ととなる。

また、第（６）式のＣ１は０のため、制御系は安定に動
作することとなる。

なお上記は、この発明す実施例として、直流モータ（７
）及びタコジェネレータθ１を使用して説明したが、直
流モータ（７）の代わりにリニアモータ、タコジェネレ
ータ［１１の代わりにリニアモータに巻かれたムービイ
ングコイル等を使用してもこの発明が適用できることは
明らかである。

また、上記は−ｉ！！接ロッド（９）を梁（２）の２点
間に連結し、制御力を伝達したが、梁（２）と他の構造
物。

例えば地面との間に連結してもよい。

〔発明の効果〕　・ 以上のように、この発明によれば、ｙ（２）の振動速度
を検出する代わりに、制御力を伝達する〕＋１（接ロッ
ド（９）の速度をタコジェネレータ川で検出し。

連接ロッド（９）の速度に比例した制御力をアクチュエ
ータ（７）で発生させることにより、梁（２）の減衰を
高めるとともに制御系が安定な振動制御装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高架道路の斜視図、第２図は従来の振動制御
装置を示す図、第３図はこの発明の一実施例を示す図で
ある。 図中、（１）は橋脚、（２）は橋梁、（３）は支持台、
（４）は加速度計、（５）は積分器、（６）は電力増幅
器、（７）はアクチュエータ、（８）はアーム、（９）
は連接ロッド、　（ＩＩはタコジェネレータである。 なお１図中同一符号は同一、又は相゛当部分を示す。 代理人　大岩増雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高架道路等外力を受けて振動する振動体の２点間又は振
   動体と他の構造物とを連結する連接ロッドと、この連接
   ロンドに制御力を伝達し得るアクチュエータと上記連接
   ロンドの速度を検出する検出手段とを有する振動制御装
   置において、上記振動体に上記連接ロッドの速度に比例
   した制御力を上記アクチュエータで発生させ上記振動体
   に次式Ｓ　；２プラス演算子 Ｍ２　：連接ロッド質叶 に２　；連接ロッドバネ定数 Ｃ２−０１連接ロッド自体の減衰定数 Ｃ２；ゲイン定数 を与えるようにしたことを特徴とする振動制御装置。