JP2016094795A - Vibration suppressing device for structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、支持体に立設された構造物の振動を抑制する構造物の振動抑制装置に関する。 The present invention relates to a vibration suppressing device for a structure that suppresses vibration of a structure standing on a support.
従来、この種の構造物の振動抑制装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この振動抑制装置は、高層の建物に適用されたものであり、建物の周囲に立設された軸力部材と、軸力部材の上端部と建物の上端部に連結されたマスダンパを備えている。これらの軸力部材及びマスダンパは付加振動系を構成しており、軸力部材の剛性及びマスダンパの慣性質量は、付加振動系の固有振動数が建物の1次固有振動数に同調するように、設定されている。以上により、従来の振動抑制装置では、建物の1次モードの振動を付加振動系で吸収することによって、建物の振動を抑制するようにしている。
Conventionally, for example, a device disclosed in
上述したように、従来の振動抑制装置では、マスダンパは、いわゆるパッシブダンパであり、マスダンパの慣性質量などの諸元を、建物の1次固有振動数に応じて、あらかじめ設定しているにすぎない。このため、建物の振動に伴ってマスダンパに伝達される変位がある程度、大きくならない限り、付加振動系による振動吸収効果が十分に得られないので、建物の振動を迅速に抑制することができない。 As described above, in the conventional vibration suppression device, the mass damper is a so-called passive damper, and the specifications such as the inertial mass of the mass damper are only set in advance according to the primary natural frequency of the building. . For this reason, unless the displacement transmitted to the mass damper due to the vibration of the building is increased to some extent, the vibration absorption effect by the additional vibration system cannot be sufficiently obtained, so that the vibration of the building cannot be suppressed quickly.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、構造物の所定の振動モードの振動を迅速かつ適切に抑制することができる構造物の振動抑制装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a vibration suppressing device for a structure that can quickly and appropriately suppress vibrations in a predetermined vibration mode of the structure. Objective.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、支持体に立設された構造物の振動を抑制する構造物の振動抑制装置であって、構造物の振動を抑制するための制振力を制御可能に構成され、支持体及び構造物を含む系内の所定の第1部位及び第2部位に連結されたアクティブダンパと、支持体の変位を表す支持体変位パラメータを検出する支持体変位パラメータ検出手段と、構造物の振動に対する構造物の所定の振動モードの寄与度合いを表す寄与度合いパラメータを取得する寄与度合いパラメータ取得手段と、検出された支持体変位パラメータ、及び、取得された寄与度合いパラメータに応じて、構造物の所定の振動モードの振動に伴って構造物に作用する外力がアクティブダンパの制振力によって打ち消されるように、アクティブダンパの制振力を制御するための制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
この構成によれば、構造物の振動を抑制するための制振力を制御可能に構成されたアクティブダンパが、支持体及び構造物を含む系内の第1部位及び第2部位に連結されている。また、支持体の変位を表す支持体変位パラメータが、支持体変位パラメータ検出手段によって検出されるとともに、検出された支持体変位パラメータに応じて、アクティブダンパの制振力を制御するための制御パラメータが、制御パラメータ算出手段によって算出される。これにより、前述した従来の振動抑制装置と異なり、地震などに伴って支持体が変位した時点ですぐに、支持体の変位に応じて、アクティブダンパの制振力を発生させることができる。 According to this configuration, the active damper configured to be able to control the damping force for suppressing the vibration of the structure is connected to the first part and the second part in the system including the support and the structure. Yes. In addition, a support displacement parameter representing the displacement of the support is detected by the support displacement parameter detecting means, and a control parameter for controlling the damping force of the active damper according to the detected support displacement parameter. Is calculated by the control parameter calculation means. Thereby, unlike the above-described conventional vibration suppression device, the damping force of the active damper can be generated according to the displacement of the support immediately after the support is displaced due to an earthquake or the like.
また、上述した構成によれば、構造物の振動に対する所定の振動モードの寄与度合いを表す寄与度合いパラメータが、寄与度合いパラメータ取得手段によって取得されるとともに、取得された寄与度合いパラメータにさらに応じて、制御パラメータが、構造物の所定の振動モードの振動に伴って構造物に作用する外力がアクティブダンパの制振力によって打ち消されるように、算出される。これにより、アクティブダンパの制振力を、所定の振動モードの振動に伴って構造物に作用する外力を打ち消すように適切に発生させられるので、構造物の所定の振動モードの振動を適切に抑制することができる。以上のように、本発明によれば、構造物の所定の振動モードの振動を迅速かつ適切に抑制することができる。 Further, according to the configuration described above, the contribution degree parameter indicating the contribution degree of the predetermined vibration mode to the vibration of the structure is acquired by the contribution degree parameter acquisition unit, and further according to the acquired contribution degree parameter, The control parameter is calculated so that the external force acting on the structure accompanying the vibration of the predetermined vibration mode of the structure is canceled out by the damping force of the active damper. As a result, the damping force of the active damper can be appropriately generated so as to cancel out the external force acting on the structure with the vibration of the predetermined vibration mode, so that the vibration of the predetermined vibration mode of the structure is appropriately suppressed. can do. As described above, according to the present invention, vibration in a predetermined vibration mode of a structure can be quickly and appropriately suppressed.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の構造物の振動抑制装置において、第1部位は第2部位よりも上側に位置しており、第1部位の絶対変位を表す絶対変位パラメータを検出する絶対変位パラメータ検出手段をさらに備え、制御パラメータ算出手段は、検出された絶対変位パラメータに応じて、絶対変位パラメータで表される第1部位の絶対変位が0になるように、フィードバック制御項を算出するとともに、算出されたフィードバック制御項にさらに応じて、制御パラメータを算出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the vibration suppressing device for a structure according to the first aspect, the first part is located above the second part, and an absolute displacement parameter representing the absolute displacement of the first part is set. An absolute displacement parameter detecting means for detecting is further provided, and the control parameter calculating means provides a feedback control term so that the absolute displacement of the first part represented by the absolute displacement parameter becomes zero according to the detected absolute displacement parameter. And a control parameter is further calculated according to the calculated feedback control term.
この構成によれば、第2部位よりも上側に位置する第1部位の絶対変位(静止状態の支持体を基準とした第1部位の変位)を表す絶対変位パラメータが、絶対変位パラメータ検出手段によって検出される。また、検出された絶対変位パラメータに応じて、絶対変位パラメータで表される第1部位の絶対変位が0になるように、フィードバック制御項が算出されるとともに、算出されたフィードバック制御項にさらに応じて、アクティブダンパを制御するための制御パラメータが算出される。これにより、アクティブダンパの制振力を、第1部位の絶対変位が0になるように発生させることができるので、構造物の所定の振動モード以外の振動モードの振動を抑制でき、ひいては、構造物の振動をより適切に抑制することができる。 According to this configuration, the absolute displacement parameter indicating the absolute displacement (displacement of the first part with respect to the stationary support as a reference) of the first part located above the second part is detected by the absolute displacement parameter detecting means. Detected. Further, according to the detected absolute displacement parameter, the feedback control term is calculated so that the absolute displacement of the first part represented by the absolute displacement parameter becomes 0, and further according to the calculated feedback control term. Thus, a control parameter for controlling the active damper is calculated. As a result, the vibration damping force of the active damper can be generated so that the absolute displacement of the first part becomes zero, so that vibrations in vibration modes other than the predetermined vibration mode of the structure can be suppressed, and thus the structure The vibration of the object can be suppressed more appropriately.
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の構造物の振動抑制装置において、所定の振動モードは、所定の複数の振動モードで構成されており、寄与度合いパラメータ取得手段は、寄与度合いパラメータとして、構造物の振動に対する所定の複数の振動モードの寄与度合いをそれぞれ表す複数の寄与度合いパラメータを取得することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the vibration suppressing device for a structure according to the first or second aspect, the predetermined vibration mode includes a plurality of predetermined vibration modes, and the contribution degree parameter acquisition means As the degree parameter, a plurality of contribution degree parameters each representing the degree of contribution of a predetermined plurality of vibration modes to the vibration of the structure are obtained.
この構成によれば、所定の振動モードが複数の振動モードで構成されており、構造物の振動に対する所定の複数の振動モードの寄与度合いをそれぞれ表す複数の寄与度合いパラメータが取得される。また、取得された複数の寄与度合いパラメータに応じて、構造物の所定の複数の振動モードの振動に伴って構造物に作用する外力がアクティブダンパの制振力によって打ち消されるように、制御パラメータが算出される。したがって、所定の複数の振動モードの振動を迅速かつ適切に抑制することができる。 According to this configuration, the predetermined vibration mode is composed of a plurality of vibration modes, and a plurality of contribution degree parameters each representing the degree of contribution of the predetermined plurality of vibration modes to the vibration of the structure are acquired. Further, according to the plurality of contribution degree parameters acquired, the control parameter is set so that the external force acting on the structure accompanying the vibration of the predetermined plurality of vibration modes of the structure is canceled by the damping force of the active damper. Calculated. Therefore, vibrations in a predetermined plurality of vibration modes can be quickly and appropriately suppressed.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態による振動抑制装置を、これを適用した建物Bとともに概略的に示している。建物Bは、基礎Fに立設された高層のビルであり、その左右の壁面には、上端部から下端部にわたって、複数の滑車PU、PU、…が、上下方向にほぼ等間隔に左右対称に取り付けられている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 schematically shows a vibration suppressing device according to a first embodiment of the present invention together with a building B to which the vibration suppressing device is applied. Building B is a high-rise building erected on foundation F, and on its left and right walls, a plurality of pulleys PU, PU,... Are symmetrical at equal intervals in the vertical direction from the upper end to the lower end. Is attached.
振動抑制装置は、制振力を制御可能な左右のアクティブダンパ2、2と、両者2、2の制振力を制御するための制御装置3と、建物Bの振動に伴う変位をアクティブダンパ2、2にそれぞれ伝達するための左右の伝達部材4、4を備えている。
The vibration suppressing device includes left and right
左右のアクティブダンパ2、2は、互いに同様に構成されているので、以下、両者2、2を代表して、左側のアクティブダンパ2について詳細に説明する。図2に示すように、アクティブダンパ2は、円筒状の本体部11と、本体部11に、軸線方向に移動可能に部分的に収容されたロッド12と、本体部11内に摺動可能に、かつロッド12の軸線方向の中央部に一体に設けられたピストン13を有している。
Since the left and right
本体部11は、互いに対向する一対の端壁11a及び端壁11bと、両者11a、11bの間に一体に設けられた周壁11cなどで構成されている。これらの端壁11a、11b及び周壁11cによって画成された油室は、ピストン13によって端壁11a側の第1油室11dと端壁11b側の第2油室11eに区画されており、両油室11d、11eには、シリコンオイルで構成された作動油HFが充填されている。
The
また、一対の端壁11a、11bの各々の径方向の中央には、軸線方向に貫通するロッド案内孔11fが形成されており、ロッド案内孔11fには、シール14が設けられている。さらに、端壁11aには、軸線方向に突出する凸部11gが一体に設けられており、凸部11gの内側には、収容部11hが画成されている。さらに、凸部11gには、自在継手を介して、第1取付具FL1が設けられている。
Further, a
前記ロッド12は、上記のロッド案内孔11f、11fに、シール14を介して挿入され、軸線方向に延びており、本体部11に対して軸線方向に移動可能である。また、ロッド12は、その一端部が上記の収容部11hに収容され、一端部以外の大部分が第1及び第2油室11d、11eに収容されており、他端部が本体部11から突出している。また、ロッド12の他端部には、自在継手を介して、第2取付具FL2が設けられている。
The
前記ピストン13は、円柱状に形成されており、その周面には、シール15が設けられている。また、ピストン13の径方向の外端部には、軸線方向に貫通する複数の孔が形成されており(2つのみ図示)、これらの孔には、第1リリーフ弁16及び第2リリーフ弁17が設けられている。第1リリーフ弁16は、弁体16aと、これを閉弁側に付勢するばね16bで構成されており、第1油室11d内の作動油HFの圧力が所定の上限値に達したときに開弁する。これにより、第1及び第2油室11d、11eが互いに連通されることによって、第1油室11d内の作動油HFの圧力の過大化が防止される。第2リリーフ弁17は、第1リリーフ弁16と同様、弁体17aと、これを閉弁側に付勢するばね17bで構成されており、第2油室11e内の作動油HFの圧力が上記の上限値に達したときに開弁する。これにより、第1及び第2油室11d、11eが互いに連通されることによって、第2油室11e内の作動油HFの圧力の過大化が防止される。
The
また、アクティブダンパ2は、第1及び第2油室11d、11eに、ピストン13をバイパスするように接続された連通路18と、連通路18の途中に設けられた歯車モータ19と、歯車モータ19に連結された回転マス25と、回転マス25に連結された電気モータ26(図3参照)をさらに有している。なお、図1では、便宜上、これらの連通路18などを省略している。図2及び図3に示すように、歯車モータ19は、外接歯車型のものであり、ケーシング20と、ケーシング20に収容された第1ギヤ21及び第2ギヤ22などで構成されている。ケーシング20は、連通路18の中央部に一体に設けられており、その内部が互いに対向する2つの出入口20a、20aを介して、連通路18に連通している。
The
また、第1ギヤ21は、スパーギヤで構成され、第1回転軸23に一体に設けられている。第1回転軸23は、連通路18に直交する方向に水平に延び、ケーシング20に回転可能に支持されており、ケーシング20の外部に若干、突出している(図3参照)。第2ギヤ22は、第1ギヤ21と同様、スパーギヤで構成され、第2回転軸24に一体に設けられており、第1ギヤ21と噛み合っている。第2回転軸24は、第1回転軸23と平行に延び、ケーシング20に回転可能に支持されている。また、第1及び第2ギヤ21、22の互いの噛合い部分は、ケーシング20の出入口20a、20aに臨んでいる。
The
回転マス25は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄から成る円板で構成されている。また、回転マス25は、第1回転軸23に同軸状に固定されており、第1ギヤ21及び第1回転軸23と一体に回転可能である。電気モータ26は、例えば、発電可能なブラシレスDCモータで構成されており、そのロータ(図示せず)が第1回転軸23に同軸状に連結されている。
The
アクティブダンパ2では、振動による外力は本体部11及びロッド12に伝達され、この外力に抗するように制振力が発生する。また、制振力を制御するための制御モードとして、第1〜第3制御モードが設定されている。これらの第1及び第2制御モードでは、電気モータ26に電力を供給し、電気モータ26で第1ギヤ21を回転させることにより、連通路18内の作動油HFに流動を生じさせることによって、アクティブダンパ2の制振力が制御される。
In the
より具体的には、第1制御モードでは、振動による外力がロッド12及びピストン13に伝達されたときに、電気モータ26による第1ギヤ21の駆動により生じる作動油HFの流動方向(以下「モータ駆動流動方向」という)が、振動による外力によりピストン13が移動することで生じる作動油HFの流動方向(以下「振動流動方向」という)と反対方向になるように、電気モータ26の回転方向が制御される。これにより、アクティブダンパ2のより大きな制振力が発生する。この場合、電気モータ26の回転数を調整することによって、アクティブダンパ2の制振力が制御され、電気モータ26の回転数が高いほど、制振力はより大きくなる。
More specifically, in the first control mode, when an external force due to vibration is transmitted to the
第2制御モードでは、振動による外力がロッド12及びピストン13に伝達されたときに、モータ駆動流動方向が振動流動方向と同方向になるように、電気モータ26の回転方向が制御される。これにより、アクティブダンパ2のより小さな制振力が発生する。この場合にも、電気モータ26の回転数を調整することによって、アクティブダンパ2の制振力が制御され、第1制御モードの場合と異なり、電気モータ26の回転数が高いほど、制振力はより小さくなる。
In the second control mode, the rotation direction of the
上記の第3制御モードでは、振動による外力によりピストン13が移動することで発生した作動油HFの流動を用いて電気モータ26で発電を行うとともに、その発電電力を調整することによって、アクティブダンパ2の制振力が制御される。この場合、作動油HFの流動が、第1ギヤ21により回転運動に変換され、さらに電気モータ26で電気エネルギに変換(発電)される。第3制御モードにおけるアクティブダンパ2の制振力は、電気モータ26の発電電力が大きいほど、作動油HFが流れにくくなるため、より大きくなる。第1〜第3制御モードの各々で得られる制振力の大小関係は、第1制御モード>第3制御モード>第2制御モードの順になっている。なお、制御モードとして、第1〜第3制御モードのうちの1つ又は2つの制御モードを設定してもよい。
In the third control mode, the
以上の構成の左側のアクティブダンパ2は、その第1取付具FL1が基礎Fに連結され、上下方向に延びており、建物Bの下端部の左側の壁面付近に配置されている。右側のアクティブダンパ2は、建物Bを中心として、左側のアクティブダンパ2と左右対称に設けられており、その第1取付具FL1が基礎Fに連結され、上下方向に延びており、建物Bの下端部の右側の壁面付近に配置されている。
The left
前記制御装置3は、コンバータや、CPU、RAM、ROM、I/Oインターフェースなどの組み合わせで構成されており、図4に示すように、電気モータ26及び直流式の電源27に電気的に接続されている。制御装置3及び電源27は、建物B内に設けられている。なお、電源27は交流式のものでもよい。制御装置3は、前述した第1〜第3制御モードのうちの1つによってアクティブダンパ2、2の制振力を制御する。各制御モードにおいて、電源27から電気モータ26への供給電力と、電気モータ26の発電電力は、制御装置3による後述する制御信号Z0に基づいて調整され、ひいては、アクティブダンパ2の制振力が制御される。なお、電気モータ26の発電電力は、電源27に充電可能である。
The
前記左右の伝達部材4、4の各々は、鋼線から成るケーブルで構成されている。左側の伝達部材4の一端部は、建物Bの上端部の左端部に連結されており、他端部は、左側のアクティブダンパ2の第2取付具FL2に連結され、鉛直に延びている。また、左側の伝達部材4は、その途中で、建物Bの左側の壁面に取り付けられた複数の滑車PU、PU、…のうちの最上位の滑車PUと最下位の滑車PUに折り返された状態で巻き回されるとともに、他の滑車PU、…に案内されている。
Each of the left and
右側の伝達部材4は、左側の伝達部材4と左右対称に設けられていて、その一端部が、建物Bの上端部の右端部に連結されるとともに、他端部が、右側のアクティブダンパ2の第2取付具FL2に連結されており、鉛直に延びている。また、右側の伝達部材4は、左側の伝達部材4と同様、その途中で、建物Bの右側の壁面に取り付けられた複数の滑車PU、PU、…のうちの最上位の滑車PUと最下位の滑車PUに折り返された状態で巻き回されるとともに、他の滑車PU、…に案内されている。
The
以上のように、アクティブダンパ2の本体部11は、基礎Fに連結されており、ロッド12は、伝達部材4を介して建物Bの上端部に連結されている。
As described above, the
また、振動抑制装置は、地震などに伴って発生した基礎Fの振動による加速度(以下「基礎振動加速度」という)を検出する第1加速度センサ31と、地震などに伴って発生した建物Bの上端部の振動による加速度(以下「上端部振動加速度」という)を検出する第2加速度センサ32を備えている。第1及び第2加速度センサ31、32は、例えば半導体式のものであり、前者31は基礎Fに、後者32は建物Bの屋上に、それぞれ設けられており、両センサ31、32の検出信号は、制御装置3に入力される(図4参照)。
In addition, the vibration suppressing device includes a
以上の構成の振動抑制装置では、建物Bが静止しているときには、アクティブダンパ2のピストン13は、図2に示す中立位置にある。地震などにより建物Bが振動すると、建物Bの振動による外力が、伝達部材4を介してアクティブダンパ2に伝達され、ピストン13を本体部11に対して移動させるように作用する。制御装置3は、この振動による外力を打ち消すように、また、建物Bの上端部の変位が0になるように、アクティブダンパ2の制振力を制御する。
In the vibration suppression device having the above configuration, when the building B is stationary, the
具体的には、制御装置3は、上述した各種のセンサ31、32の検出信号に応じ、そのROMに記憶された制御プログラムに従い、図5に示すアクティブダンパ制御処理を実行することによって、アクティブダンパ2の制振力を制御する。以下、このアクティブダンパ制御処理について説明する。本処理は、所定周期(例えば10msec)で繰り返し実行される。
Specifically, the
まず、図5のステップ1(「S1」と図示。以下同じ)では、アクティブダンパ2、2の制振力の制御に必要な各種のパラメータをROMから読み出す。各種のパラメータには、次のパラメータが含まれる。
k(1):建物Bを1質点系とみなした場合において建物Bの上端部を基準としたときの建物Bの1次モードの等価剛性(以下「建物1次等価剛性」という)
c(1):建物Bを1質点系とみなした場合において建物Bの上端部を基準としたときの建物Bの1次モードの等価減衰(以下「建物1次等価減衰」という)
k(2):建物Bを1質点系とみなした場合において建物Bの上端部を基準としたときの建物Bの2次モードの等価剛性(以下「建物2次等価剛性」という)
c(2):建物Bを1質点系とみなした場合において建物Bの上端部を基準としたときの建物Bの2次モードの等価減衰(以下「建物2次等価減衰」という)
k(3):建物Bを1質点系とみなした場合において建物Bの上端部を基準としたときの建物Bの3次モードの等価剛性(以下「建物3次等価剛性」という)
c(3):建物Bを1質点系とみなした場合において建物Bの上端部を基準としたときの建物Bの3次モードの等価減衰(以下「建物3次等価減衰」という)
βU(1):建物Bの上端部の1次モードの刺激関数(以下「1次刺激関数」という)
βU(2):建物Bの上端部の2次モードの刺激関数(以下「2次刺激関数」という)
βU(3):建物Bの上端部の3次モードの刺激関数(以下「3次刺激関数」という)
ここで、刺激関数とは、対応する振動モードの刺激係数に、対応する振動モードの固有ベクトルを乗算した値である。
ks:伝達部材4の剛性を、建物Bの等価剛性の評価方向(第1実施形態では左右方向)に換算したもの(以下「伝達部材剛性」という)
First, in
k (1): When the building B is regarded as a one-mass point system, the equivalent stiffness of the first mode of the building B with the upper end of the building B as a reference (hereinafter referred to as “building primary equivalent stiffness”)
c (1): When the building B is regarded as a one-mass system, the equivalent attenuation of the first-order mode of the building B with the upper end of the building B as a reference (hereinafter referred to as “building primary equivalent attenuation”)
k (2): When the building B is regarded as a one-mass system, the equivalent stiffness of the secondary mode of the building B when the upper end of the building B is used as a reference (hereinafter referred to as “building secondary equivalent stiffness”)
c (2): The equivalent attenuation of the secondary mode of the building B when the building B is regarded as a one-mass point system with the upper end of the building B as a reference (hereinafter referred to as “building secondary equivalent attenuation”)
k (3): In the case where the building B is regarded as a one-mass system, the equivalent stiffness of the third-order mode of the building B with the upper end of the building B as a reference (hereinafter referred to as “building third-order equivalent stiffness”)
c (3): When the building B is regarded as a one-mass system, the equivalent attenuation of the third-order mode of the building B using the upper end of the building B as a reference (hereinafter referred to as “building third-order equivalent attenuation”)
βU (1): Stimulus function of the first mode of the upper end of the building B (hereinafter referred to as “primary stimulus function”)
βU (2): Stimulus function of the secondary mode at the upper end of the building B (hereinafter referred to as “secondary stimulus function”)
βU (3): Stimulation function of the third-order mode at the upper end of the building B (hereinafter referred to as “third-order stimulation function”)
Here, the stimulus function is a value obtained by multiplying the stimulus coefficient of the corresponding vibration mode by the eigenvector of the corresponding vibration mode.
ks: the rigidity of the
上記の各種のパラメータは、建物Bの固有値解析などを行うことによって算出され、ROMにあらかじめ記憶される。周知のように、刺激係数は、建物Bの振動に対する、対応する振動モードの寄与度合いを表すパラメータである。また、刺激関数は、対応する振動モードの振動による相対変位と密接な相関関係を有することから明らかなように、建物Bの振動に対する、対応する振動モードの寄与度合いをより良好に表す。 The various parameters described above are calculated by performing eigenvalue analysis for the building B and stored in advance in the ROM. As is well known, the stimulation coefficient is a parameter representing the degree of contribution of the corresponding vibration mode to the vibration of the building B. Further, as is apparent from the fact that the stimulation function has a close correlation with the relative displacement caused by the vibration of the corresponding vibration mode, the stimulation function better represents the degree of contribution of the corresponding vibration mode to the vibration of the building B.
上記ステップ1に続くステップ2では、前記第1加速度センサ31で検出された基礎振動加速度を積分することによって、地震などに伴う基礎Fの振動による速度(以下「基礎振動速度」という)dy/dtを算出する。次いで、算出された基礎振動速度dy/dtを積分することによって、地震などに伴う基礎Fの振動による変位(以下「基礎振動変位」という)yを算出する(ステップ3)。
In
次に、前記ステップ1で読み出された建物1次等価剛性k(1)、建物1次等価減衰c(1)、1次刺激関数βU(1)、及び伝達部材剛性ks、ならびに、上記ステップ2及び3でそれぞれ算出された基礎振動速度dy/dt及び基礎振動変位yを用い、次式(1)によって、第1フィードフォワード制御項zf1を算出する(ステップ4)。
zf1={−[(k(1)+ks)/ks]y−[c(1)/ks]dy/dt}
・[βU(1)/(βU(1)+βU(2)+βU(3))] ……(1)
この第1フィードフォワード制御項zf1は、建物Bの1次モードの振動による外力を打ち消すようにアクティブダンパ2、2の制振力を制御するための制御項である。
Next, the building primary equivalent stiffness k (1), the building primary equivalent damping c (1), the primary stimulus function βU (1), and the transmission member stiffness ks read in
zf1 = {− [(k (1) + ks) / ks] y− [c (1) / ks] dy / dt}
[[ΒU (1) / (βU (1) + βU (2) + βU (3))] (1)
The first feedforward control term zf1 is a control term for controlling the damping force of the
次いで、前記ステップ1で読み出された建物2次等価剛性k(2)、建物2次等価減衰c(2)、2次刺激関数βU(2)、及び伝達部材剛性ks、ならびに、算出された基礎振動速度dy/dt及び基礎振動変位yを用い、次式(2)によって、第2フィードフォワード制御項zf2を算出する(ステップ5)。
zf2={−[(k(2)+ks)/ks]y−[c(2)/ks]dy/dt}
・[βU(2)/(βU(1)+βU(2)+βU(3))] ……(2)
この第2フィードフォワード制御項zf2は、建物Bの2次モードの振動による外力を打ち消すようにアクティブダンパ2、2の制振力を制御するための制御項である。
Next, the building secondary equivalent stiffness k (2), the building secondary equivalent damping c (2), the secondary stimulus function βU (2), and the transmission member stiffness ks read in
zf2 = {− [(k (2) + ks) / ks] y− [c (2) / ks] dy / dt}
[[ΒU (2) / (βU (1) + βU (2) + βU (3))] (2)
The second feedforward control term zf2 is a control term for controlling the damping force of the
次に、前記ステップ1で読み出された建物3次等価剛性k(3)、建物3次等価減衰c(3)、3次刺激関数βU(3)、及び伝達部材剛性ks、ならびに、算出された基礎振動速度dy/dt及び基礎振動変位yを用い、次式(3)によって、第3フィードフォワード制御項zf3を算出する(ステップ6)。
zf3={−[(k(3)+ks)/ks]y−[c(3)/ks]dy/dt}
・[βU(3)/(βU(1)+βU(2)+βU(3))] ……(3)
この第3フィードフォワード制御項zf3は、建物Bの3次モードの振動による外力を打ち消すようにアクティブダンパ2、2の制振力を制御するための制御項である。
Next, the building tertiary equivalent stiffness k (3), the building tertiary equivalent damping c (3), the tertiary stimulus function βU (3), and the transmission member stiffness ks read in
zf3 = {− [(k (3) + ks) / ks] y− [c (3) / ks] dy / dt}
[[ΒU (3) / (βU (1) + βU (2) + βU (3))] (3)
The third feedforward control term zf3 is a control term for controlling the damping force of the
なお、式(1)において、第1フィードフォワード制御項zf1の算出に、1次刺激関数βU(1)〜3次刺激関数βU(3)の総和に対する1次刺激関数βU(1)の比(βU(1)/(βU(1)+βU(2)+βU(3))を乗算項として用いているが、これに代えて、1次刺激関数βU(1)を乗算項として用いてもよい。このことは、第2及び第3フィードフォワード制御項zf2、zf3の算出についても、同様に当てはまる。すなわち、1次刺激関数βU(1)〜3次刺激関数βU(3)の総和に対する2次刺激関数βU(2)の比及び3次刺激関数βU(3)の比に代えて、2次刺激関数βU(2)及び3次刺激関数βU(3)を乗算項としてそれぞれ用いてもよい。 In the expression (1), the ratio of the primary stimulation function βU (1) to the total sum of the primary stimulation functions βU (1) to βU (3) is calculated for the calculation of the first feedforward control term zf1 ( Although βU (1) / (βU (1) + βU (2) + βU (3)) is used as the multiplication term, the primary stimulation function βU (1) may be used as the multiplication term instead. The same applies to the calculation of the second and third feedforward control terms zf2 and zf3, that is, the secondary stimulation with respect to the sum of the primary stimulation function βU (1) to the tertiary stimulation function βU (3). Instead of the ratio of the function βU (2) and the ratio of the tertiary stimulation function βU (3), the secondary stimulation function βU (2) and the tertiary stimulation function βU (3) may be used as multiplication terms, respectively.
次いで、第2加速度センサ32で検出された上端部振動加速度を積分することによって、地震などに伴って発生した建物Bの上端部の振動による絶対速度(以下「上端部振動絶対速度」という)(dx/dt+dy/dt)を算出する(ステップ7)。上端部振動絶対速度(dx/dt+dy/dt)は、静止状態の基礎Fを基準とした建物Bの上端部の振動による速度である。
Next, by integrating the upper end vibration acceleration detected by the
次に、読み出された伝達部材剛性ks及び上記ステップ7で算出された上端部振動絶対速度(dx/dt+dy/dt)を用い、次式(4)によって、フィードバック制御項zbを算出する(ステップ8)。
zb=−(cs/ks)(dx/dt+dy/dt) ……(4)
ここで、csは、所定のフィードバック粘性係数(ゲイン)であり、例えば、アクティブダンパ2の制振能力に応じて設定される。このフィードバック制御項zbは、建物Bの上端部の絶対速度すなわち絶対変位が0になるようにアクティブダンパ2、2の制振力を制御するための制御項である。
Next, using the read transmission member stiffness ks and the upper end vibration absolute velocity (dx / dt + dy / dt) calculated in step 7, the feedback control term zb is calculated by the following equation (4) (step) 8).
zb =-(cs / ks) (dx / dt + dy / dt) (4)
Here, cs is a predetermined feedback viscosity coefficient (gain), and is set according to, for example, the vibration damping capability of the
次いで、ステップ9において、前記ステップ4〜6でそれぞれ算出された第1〜第3フィードフォワード制御項zf1〜zf3と、ステップ8で算出されたフィードバック制御項zbの総和(zf1+zf2+zf3+zb)を、アクティブダンパ2、2の制振力を制御するための制御信号Z0として算出し、本処理を終了する。
Next, in
この制御信号Z0は、各アクティブダンパ2のピストン13の本体部11に対する変位の目標値に相当する。上述したように制御信号Z0が算出されると、この制御信号Z0に基づいて、前述した第1〜第3制御モードのいずれかが選択されるとともに、ROMに記憶された所定のマップ(図示せず)を検索することにより、電気モータ26への供給電力又は発電電力の指令値が算出される。そして、算出された指令値に基づいて電気モータ26への供給電力又は発電電力が制御されることにより、ピストン13の変位が制御信号Z0で表される目標値に調整されることによって、アクティブダンパ2の制振力が制御される。
This control signal Z0 corresponds to a target value of displacement of each
また、図6は、第1実施形態による振動抑制装置を、固有周期が互いに異なる複数の高層の建物に適用した場合(例えば5s以上)における各建物の固有周期と各建物の上端部の最大応答変位との関係(実線)を、比較例(一点鎖線)とともに示している。より具体的には、各建物を1質点系モデルに置換するとともに、入力地震波として、図7に示す告示波(乱数位相)のレベル2を用いた場合における各建物の固有周期と各建物の上端部の最大応答変位(基礎Fと建物Bの上端部との最大相対応答変位)との関係を、比較例とともに示している。この比較例は、第1実施形態による振動抑制装置に代えて、一般的なパッシブタイプの粘性ダンパ(減衰定数=3%)が各建物の層間に設けられた場合の例である。
FIG. 6 shows the natural period of each building and the maximum response of the upper end of each building when the vibration suppression device according to the first embodiment is applied to a plurality of high-rise buildings having different natural periods (for example, 5 s or more). The relationship with the displacement (solid line) is shown together with a comparative example (dashed line). More specifically, each building is replaced with a one-mass system model, and the natural period of each building and the upper end of each building when the
図7に示すように、地震による地動の変位の最大値(以下「最大地動変位」という)は、DMAXになっている。図6に実線で示すように、振動抑制装置を適用した複数の建物ではいずれも、最大応答変位がこの最大地動変位と等しくなっている(=DMAX)ことが分かる。ここで、1質点系モデルに置換した建物の上端部の応答変位と地動の変位は、図8のように表される。以上から明らかなように、振動抑制装置を適用した複数の建物ではいずれも、地面と建物の上端部との変位差が地動の変位と等しくなっており、各建物の上端部が絶対静止していることが分かる。 As shown in FIG. 7, the maximum value of ground motion displacement due to an earthquake (hereinafter referred to as “maximum ground motion displacement”) is DMAX. As shown by a solid line in FIG. 6, it can be understood that the maximum response displacement is equal to the maximum ground motion displacement (= DMAX) in any of the plurality of buildings to which the vibration suppressing device is applied. Here, the response displacement and the ground motion displacement of the upper end portion of the building replaced with the one mass point system model are expressed as shown in FIG. As is clear from the above, in all the buildings to which the vibration suppression device is applied, the displacement difference between the ground and the upper end of the building is equal to the ground motion displacement, and the upper end of each building is absolutely stationary. I understand that.
これに対して、図6に一点鎖線で示す比較例では、各建物の上端部の最大応答変位は、DMAXである最大地動変位よりも大きくなっており、建物の固有周期が大きいほど、より大きくなっている。 On the other hand, in the comparative example shown by the alternate long and short dash line in FIG. 6, the maximum response displacement at the upper end of each building is larger than the maximum ground motion displacement that is DMAX. It has become.
また、第1実施形態における各種の要素と、本発明における各種の要素との対応関係は、次のとおりである。すなわち、第1実施形態における建物B及び基礎Fが、本発明における構造物及び支持体にそれぞれ相当し、第1実施形態における制御装置3及び第1加速度センサ31が、本発明における支持体変位パラメータ検出手段に相当するとともに、第1実施形態における制御装置3及び第2加速度センサ32が、本発明における絶対変位パラメータ検出手段に相当する。また、第1実施形態における制御装置3が、本発明における寄与度合いパラメータ取得手段及び制御パラメータ算出手段に相当する。
Moreover, the correspondence between the various elements in the first embodiment and the various elements in the present invention is as follows. That is, the building B and the foundation F in the first embodiment correspond to the structure and the support in the present invention, respectively, and the
以上のように、第1実施形態によれば、建物Bの振動を抑制するための制振力を制御可能に構成されたアクティブダンパ2、2が、建物Bの上端部と基礎Fに連結されている。また、基礎振動速度dy/dt(地震などに伴う基礎Fの振動による速度)及び基礎振動変位y(地震などに伴う基礎Fの振動による変位)が算出される(ステップ2、3)とともに、算出された基礎振動速度dy/dt及び基礎振動変位yに応じて、アクティブダンパ2、2の制振力を制御するための制御信号Z0が算出される(ステップ4〜6、9)。これにより、前述した従来の振動抑制装置と異なり、地震などに伴って基礎Fが変位した時点ですぐに、基礎Fの変位に応じて、アクティブダンパ2、2の制振力を発生させることができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、建物Bの振動に対する1次〜3次モードの寄与度合いをそれぞれ良好に表す1次〜3次刺激関数βU(1)〜βU(3)が、あらかじめ算出され、制御装置3のROMに記憶されている。さらに、これらの1次〜3次刺激関数βU(1)〜βU(3)が、ROMから読み出される(ステップ1)とともに、読み出された1次〜3次刺激関数βU(1)〜βU(3)にさらに応じて、制御信号Z0が、建物Bの1次〜3次モードの振動に伴って建物Bに作用する外力がアクティブダンパ2、2の制振力によって打ち消されるように、算出される(ステップ4〜6、9)。これにより、アクティブダンパ2、2の制振力を、1次〜3次モードの振動に伴って建物Bに作用する外力を打ち消すように適切に発生させられるので、建物Bの1次〜3次モードの振動を適切に抑制することができる。以上のように、第1実施形態によれば、建物Bの1次〜3次モードの振動を迅速かつ適切に抑制することができる。
In addition, primary to tertiary stimulation functions βU (1) to βU (3) each representing the degree of contribution of the primary to tertiary modes to the vibration of the building B are calculated in advance and stored in the ROM of the
また、上端部振動絶対速度(dx/dt+dy/dt)(地震などに伴って発生した建物Bの上端部の振動による絶対速度)が算出される。さらに、算出された上端部振動絶対速度(dx/dt+dy/dt)に応じて、建物Bの上端部の絶対変位が0になるように、フィードバック制御項zbが算出される(ステップ8)とともに、算出されたフィードバック制御項zbにさらに応じて、制御信号Z0が算出される(ステップ9)。これにより、アクティブダンパ2、2の制振力を、建物Bの上端部の絶対変位が0になるように発生させることができるので、建物Bの1次〜3次モード以外のより高次の振動モードの振動を抑制でき、ひいては、建物Bの振動をより適切に抑制することができる。
Also, the upper end vibration absolute velocity (dx / dt + dy / dt) (absolute velocity due to the vibration of the upper end portion of the building B generated by an earthquake or the like) is calculated. Further, according to the calculated upper end vibration absolute velocity (dx / dt + dy / dt), the feedback control term zb is calculated so that the absolute displacement of the upper end of the building B becomes 0 (step 8). A control signal Z0 is further calculated in accordance with the calculated feedback control term zb (step 9). As a result, the vibration damping force of the
さらに、前述したように、アクティブダンパ2、2を制御することによって、建物Bの1次〜3次モードの振動を適切に抑制できるため、振動を抑制する対象となる複数の振動モードごとにダンパを設けなくても済むので、振動抑制装置全体としての小型化及び製造コストの削減を図ることが可能になる。
Furthermore, as described above, by controlling the
次に、図9及び図10を参照しながら、本発明の第2実施形態による振動抑制装置について説明する。この振動抑制装置は、第1実施形態と比較して、アクティブダンパ41の構成が主に異なっている。図9及び図10において、第1実施形態と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Next, a vibration suppressing device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. This vibration suppression device is mainly different from the first embodiment in the configuration of the
第2実施形態では、アクティブダンパ41は、第1実施形態と異なり、単一のアクティブダンパで構成されており、建物Bの屋上に設けられている。また、アクティブダンパ41は、第1実施形態のアクティブダンパ2と比較して、本体部42の構成と、ロッド12を有していない点のみが異なっている。
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the
図10に示すように、本体部42は、第1実施形態の本体部11と同様に、端壁42a、42b及び周壁42cを有するものの、第1実施形態と異なり、凸部11g及び収容部11hを有しておらず、建物Bの屋上に取り付けられている。本体部42内には、ピストン13が摺動可能に設けられており、端壁42a、42b及び周壁42cによって画成された油室は、ピストン13によって端壁42a側の第1油室42dと端壁42b側の第2油室42eに区画されている。両油室42d、42eには、作動油HFが充填されている。また、ピストン13には、前述した第1及び第2リリーフ弁16、17が設けられている。さらに、端壁42a、42bの各々の径方向の中央には、軸線方向に貫通するケーブル案内孔42fが形成されており、ケーブル案内孔42fには、シール43が設けられている。
As shown in FIG. 10, the
また、アクティブダンパ41は、第1実施形態のアクティブダンパ2と同様、第1及び第2油室42d、42eに接続された連通路18と、連通路18の途中に設けられた歯車モータ19と、歯車モータ19に連結された回転マス25と、回転マス25に連結された電気モータ26(図3参照)をさらに有している。なお、図9では、便宜上、連通路18などを省略している。
Similarly to the
左側の伝達部材4は、その一端部がピストン13の左端部に取り付けられており、ピストン13から左方に延び、端壁42aのケーブル案内孔42fに、シール43を介して挿入されている。また、左側の伝達部材4は、端壁42aから左方に延び、建物Bの上端部の左端部に取り付けられた滑車PUに巻き掛けられ、下方に鉛直に延びており、その他端部が、基礎Fにおける建物Bの左壁面の付近の部位に取り付けられている。さらに、左側の伝達部材4は、その途中で、この上端部の滑車PUと建物Bの左壁面の下端部に取り付けられた滑車PUとに折り返された状態で巻き回されており、両滑車PU、PUの間に設けられた他の滑車PU、…に案内されている。
One end of the
右側の伝達部材4は、ピストン13を中心として、左側の伝達部材4と左右対称に設けられており、その一端部がピストン13の右端部に取り付けられ、ピストン13から右方に延び、端壁42bのケーブル案内孔42fに、シール43を介して挿入されている。また、右側の伝達部材4は、端壁42bから右方に延び、建物Bの上端部の右端部に取り付けられた滑車PUに巻き掛けられ、下方に鉛直に延びており、その他端部が、基礎Fにおける建物Bの右壁面の付近の部位に取り付けられている。さらに、右側の伝達部材4は、その途中で、この上端部の滑車PUと建物Bの右壁面の下端部に取り付けられた滑車PUとに折り返された状態で巻き回されており、両滑車PU、PUの間に設けられた他の滑車PU、…に案内されている。
The
以上のように、アクティブダンパ41の本体部42は、建物Bの屋上(上端部)に連結されており、ピストン13は、伝達部材4、4を介して基礎Fに連結されている。
As described above, the
以上の構成の第2実施形態による振動抑制装置では、建物Bが静止しているときには、アクティブダンパ41のピストン13は、図10に示す中立位置にある。地震などにより建物Bが振動すると、建物Bの振動による外力が、伝達部材4、4を介してアクティブダンパ41に伝達され、ピストン13を本体部42に対して移動させるように作用する。また、第1実施形態と同様、制御装置3によって、前述したアクティブダンパ制御処理(図5)が実行される。
In the vibration suppression device according to the second embodiment having the above configuration, when the building B is stationary, the
以上により、第2実施形態によれば、第1実施形態による効果を同様に得ることができる。 As described above, according to the second embodiment, the effect of the first embodiment can be obtained similarly.
なお、本発明は、説明した第1及び第2実施形態(以下、総称する場合「実施形態」という)に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第1及び第2実施形態では、伝達部材4、4を、鉛直に延びるように設けているが、図11及び図12に示すように、斜めに延びるように設けてもよい。この場合、各伝達部材4と建物Bの最上面が成す角度をθとすると、前記式(1)〜(4)において、伝達部材剛性ks(伝達部材の剛性を建物の等価剛性の評価方向(例えば水平方向)に換算したもの)は、伝達部材の軸方向の剛性をkdとすると、ks=kd・cos2θとなることがわかる。
The present invention is not limited to the first and second embodiments described below (hereinafter collectively referred to as “embodiments”), and can be implemented in various modes. For example, in the first and second embodiments, the
また、第1実施形態におけるアクティブダンパ2に代えて、本出願人による特許第5337320号の図9などに記載された慣性質量ダンパ3と、その第1及び第2バイパス通路6、7に設けられた歯車モータ19及び第1実施形態の電気モータ26とを備えるアクティブダンパを用いてもよい。この場合にも、図11及び図12に示す場合と同様に、左右の伝達部材4、4を斜めに延びるように設けてもよい。さらに、実施形態では、アクティブダンパ2に回転マス25を設けているが、これを省略してもよい。
Further, in place of the
また、実施形態では、アクティブダンパ2、41の制振力を変化させるアクチュエータとして、歯車モータ19及び電気モータ26を組み合わせたものを用いているが、本出願人による特許第5191579号の図2及び図5などに記載されたスクリュー機構16と、第1実施形態の電気モータ26とを組み合わせたものを用いてもよい。あるいは、本出願人による特許第5161395号の図2などに記載されたねじ軸15及び第2ピストン16と、第1実施形態の電気モータ26とを組み合わせたものを用いてもよい。
In the embodiment, a combination of the
さらに、実施形態におけるアクティブダンパ2、41に代えて、油圧(空気圧)ポンプやシリンダの組み合わせで構成されたアクティブダンパや、電磁アクチュエータで制振力を発生させるアクティブダンパなどを用いてもよい。また、実施形態では、本発明における支持体変位パラメータとして、基礎振動速度dy/dt及び基礎振動変位yの双方を用いているが、両者dy/dt、yの一方を用いてもよい。この場合、第1〜第3フィードフォワード制御項zf1〜zf3を算出するに当たり、前記式(1)〜(3)における基礎振動速度dy/dt及び基礎振動変位yの他方に関する項、すなわち、−[c(x)/ks](dy/dt)又は−[(k(x)+ks)/ks]yが省略される。
Furthermore, instead of the
さらに、実施形態では、本発明における寄与度合いパラメータとして、1次〜3次刺激関数βU(1)〜βU(3)を用いているが、構造物の振動に対する所定の振動モードの寄与度合いを表す他の適当なパラメータ、例えば刺激係数を用いてもよい。また、実施形態では、本発明における絶対変位パラメータとして、上端部振動絶対速度(dx/dt+dy/dt)を用いているが、これを積分することによって算出した建物Bの上端部の絶対変位を用いてもよい。さらに、実施形態では、制御信号Z0の算出に、フィードバック制御項zbを用いているが、これを省略してもよい。 Furthermore, in the embodiment, primary to tertiary stimulation functions βU (1) to βU (3) are used as the contribution degree parameters in the present invention, and represent the contribution degree of a predetermined vibration mode to the vibration of the structure. Other suitable parameters may be used, such as stimulation factors. In the embodiment, the upper end vibration absolute velocity (dx / dt + dy / dt) is used as the absolute displacement parameter in the present invention. The absolute displacement of the upper end of the building B calculated by integrating this is used. May be. Furthermore, in the embodiment, the feedback control term zb is used to calculate the control signal Z0, but this may be omitted.
また、実施形態では、第1加速度センサ31で検出された基礎振動加速度を積分することによって、基礎振動速度dy/dtを算出するとともに、算出された基礎振動速度dy/dtをさらに積分することによって、基礎振動変位yを算出しているが、これらのパラメータdy/dt、yを、加速度センサと積分器の組み合わせで構成されたセンサによってそれぞれ検出してもよい。さらに、実施形態では、上端部振動絶対速度(dx/dt+dy/dt)を、第2加速度センサ32で検出された上端部振動加速度を積分することによって、算出しているが、加速度センサと積分器の組み合わせで構成されたセンサによって検出してもよい。
In the embodiment, the basic vibration speed dy / dt is calculated by integrating the basic vibration acceleration detected by the
また、実施形態では、本発明における所定の振動モードとして、1次〜3次モードを用いているが、これらのうちの1つ又は2つを含む所定の複数の振動モードを用いてもよく、あるいは、1次〜n次モード(n≧2)のうちの所定の1つの振動モードを用いてもよい。さらに、実施形態では、本発明における第1部位及び第2部位として、建物Bの上端部及び基礎Fを用いているが、他の適当な部位を用いてもよい。 In the embodiment, the primary to tertiary modes are used as the predetermined vibration mode in the present invention, but a plurality of predetermined vibration modes including one or two of them may be used. Alternatively, one predetermined vibration mode among primary to n-th modes (n ≧ 2) may be used. Furthermore, in the embodiment, the upper end portion and the foundation F of the building B are used as the first part and the second part in the present invention, but other appropriate parts may be used.
また、第1実施形態では、左右の伝達部材4、4を、鋼線から成るケーブルで構成しているが、柱材で構成してもよい。このことは、前述したように特許第5337320号の慣性質量ダンパ3などによりアクティブダンパを構成した場合にも、同様に当てはまる。さらに、第1実施形態では、アクティブダンパ2、2及び伝達部材4、4を、建物Bの左右の両側に配置しているが、建物の前後の両側に配置してもよい。このことは、第2実施形態の伝達部材4、4についても同様に当てはまる。また、実施形態では、建物Bに振動抑制装置のみを設けているが、建物の中間階の応答が大きくなるような場合には、振動抑制装置に加え、この中間階などに適当なダンパを設けてもよい。以上の実施形態に関するバリエーションを適宜、組み合わせて採用してもよいことは、もちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
In the first embodiment, the left and
B 建物(構造物)
F 基礎(支持体)
2 アクティブダンパ
3 制御装置(支持体変位パラメータ検出手段、寄与度合いパラメータ取得 手段、制御パラメータ算出手段、絶対変位パラメータ検出手段)
31 第1加速度センサ(支持体変位パラメータ検出手段)
32 第2加速度センサ(絶対変位パラメータ検出手段)
41 アクティブダンパ
βU(1) 1次刺激関数(寄与度合いパラメータ)
βU(2) 2次刺激関数(寄与度合いパラメータ)
βU(3) 3次刺激関数(寄与度合いパラメータ)
dy/dt 基礎振動速度(支持体変位パラメータ)
y 基礎振動変位(支持体変位パラメータ)
(dx/dt+dy/dt) 上端部振動絶対速度(絶対変位パラメータ)
zb フィードバック制御項
Z0 制御信号(制御パラメータ)
B Building (structure)
F foundation (support)
2 Active damper
3 Control device (support displacement parameter detection means, contribution degree parameter acquisition means, control parameter calculation means, absolute displacement parameter detection means)
31 1st acceleration sensor (support body displacement parameter detection means)
32 Second acceleration sensor (absolute displacement parameter detection means)
41 Active damper βU (1) Primary stimulus function (contribution degree parameter)
βU (2) secondary stimulus function (contribution degree parameter)
βU (3) cubic stimulus function (contribution degree parameter)
dy / dt Basic vibration velocity (support displacement parameter)
y Basic vibration displacement (support displacement parameter)
(dx / dt + dy / dt) Absolute velocity at the top edge (absolute displacement parameter)
zb Feedback control term
Z0 control signal (control parameter)
Claims (3)
前記構造物の振動を抑制するための制振力を制御可能に構成され、前記支持体及び前記構造物を含む系内の所定の第1部位及び第2部位に連結されたアクティブダンパと、
前記支持体の変位を表す支持体変位パラメータを検出する支持体変位パラメータ検出手段と、
前記構造物の振動に対する当該構造物の所定の振動モードの寄与度合いを表す寄与度合いパラメータを取得する寄与度合いパラメータ取得手段と、
前記検出された支持体変位パラメータ、及び、前記取得された寄与度合いパラメータに応じて、前記構造物の前記所定の振動モードの振動に伴って当該構造物に作用する外力が前記アクティブダンパの制振力によって打ち消されるように、当該アクティブダンパの制振力を制御するための制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、
を備えることを特徴とする構造物の振動抑制装置。 A vibration suppressing device for a structure that suppresses vibration of a structure erected on a support,
An active damper configured to be able to control a damping force for suppressing vibration of the structure, and connected to a predetermined first part and a second part in a system including the support and the structure;
A support displacement parameter detecting means for detecting a support displacement parameter representing displacement of the support;
Contribution degree parameter obtaining means for obtaining a contribution degree parameter representing a contribution degree of a predetermined vibration mode of the structure to the vibration of the structure;
According to the detected support displacement parameter and the acquired contribution degree parameter, an external force acting on the structure accompanying the vibration in the predetermined vibration mode of the structure causes vibration suppression of the active damper. Control parameter calculating means for calculating a control parameter for controlling the vibration damping force of the active damper so as to be canceled by the force;
A vibration suppressing device for a structure, comprising:
前記第1部位の絶対変位を表す絶対変位パラメータを検出する絶対変位パラメータ検出手段をさらに備え、
前記制御パラメータ算出手段は、前記検出された絶対変位パラメータに応じて、当該絶対変位パラメータで表される前記第1部位の絶対変位が0になるように、フィードバック制御項を算出するとともに、当該算出されたフィードバック制御項にさらに応じて、前記制御パラメータを算出することを特徴とする、請求項1に記載の構造物の振動抑制装置。 The first part is located above the second part;
An absolute displacement parameter detecting means for detecting an absolute displacement parameter representing the absolute displacement of the first part;
The control parameter calculation means calculates a feedback control term according to the detected absolute displacement parameter so that the absolute displacement of the first part represented by the absolute displacement parameter becomes 0, and the calculation The apparatus for suppressing vibration of a structure according to claim 1, wherein the control parameter is calculated further according to the feedback control term.
前記寄与度合いパラメータ取得手段は、前記寄与度合いパラメータとして、前記構造物の振動に対する前記所定の複数の振動モードの寄与度合いをそれぞれ表す複数の寄与度合いパラメータを取得することを特徴とする、請求項1又は2に記載の構造物の振動抑制装置。 The predetermined vibration mode includes a plurality of predetermined vibration modes,
2. The contribution degree parameter obtaining unit obtains, as the contribution degree parameter, a plurality of contribution degree parameters each representing a degree of contribution of the predetermined plurality of vibration modes to the vibration of the structure. Or the vibration suppression apparatus of the structure of 2.
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