JP2513296B2 - Active damping system with variable stiffness and variable damping mechanism - Google Patents
Active damping system with variable stiffness and variable damping mechanismInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は構造物の架構内に架構本体と可変剛性要素、
または架構内に設けた可変剛性要素どうしを連結する可
変減衰装置を設け、地震や風などの振動外力あるいは外
乱に対し、コンピューターにより構造物の振動に応じた
制御を行い、構造物の応答量を低減させる能動型制震シ
ステムに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a frame main body and a variable rigidity element in a frame of a structure,
Alternatively, a variable damping device that connects variable rigidity elements installed in the frame is installed, and the computer controls the vibration external force or disturbance such as earthquake or wind according to the vibration of the structure to determine the response amount of the structure. The present invention relates to an active vibration control system that reduces the vibration.
出願人は構造物の柱梁架構内に、ブレースや壁などの
形で可変剛性要素を組み込み、可変剛性要素自体の剛
性、あるいは架構本体と可変剛性要素との連結状態を可
変とし、地震や風などの振動外力に対し、振動外力の特
性をコンピューターにより解析して、非共振となるよう
構造物の剛性を変化させて構造物の安全を図る能動的制
震システムおよび可変剛性構造を種々提案している（例
えば特開昭62-268479号、特開昭63-114770号、特開昭63
-114771号など）。The applicant has incorporated variable stiffness elements in the form of braces or walls into the column beam structure of the structure to make the stiffness of the variable stiffness element itself or the connection state between the frame body and the variable stiffness element variable, and We have proposed various active vibration control systems and variable rigidity structures that analyze the characteristics of the vibration external force with a computer and change the rigidity of the structure so that it does not resonate, thereby ensuring the safety of the structure. (For example, JP-A-62-268479, JP-A-63-114770 and JP-A-63
-114771).
ところで、従来の能動的制震システムは、主として地
震動などの卓越周期と、構造物の固有振動数（通常、１
次の固有振動数が問題となる場合が多い）との関係に着
目し、卓越周期に対し、構造物の固有振動数を能動的に
ずらすことにより、共振現象を避け、応答量の低減を図
っている。By the way, the conventional active seismic control system mainly uses the dominant period such as earthquake motion and the natural frequency of the structure (normally 1
The next natural frequency is often a problem.) By actively shifting the natural frequency of the structure with respect to the predominant period, the resonance phenomenon is avoided and the response amount is reduced. ing.
しかし、特に地震動などの場合、非定常振動であるこ
とから、例えば卓越周期がはっきりしない場合や卓越周
期が複数ある場合など、必ずしも最適な制御とならない
場合も考えられる。However, especially in the case of earthquake motion or the like, since it is unsteady vibration, it may be considered that the optimal control is not necessarily performed, for example, when the prominent period is not clear or when there are plural prominent periods.
本発明では架構本体と可変剛性要素との間に介在させ
る連結装置の減衰係数を可変とし、構造物の共振性と減
衰性を複合的に評価し、制御することにより、構造物の
応答量を低減し、構造物の安全性を確保するとともに、
快適な居住空間を実現することを目的としている。In the present invention, the damping coefficient of the coupling device interposed between the frame main body and the variable rigidity element is made variable, and the resonance and damping properties of the structure are evaluated in a composite manner and controlled to determine the response amount of the structure. Reduce the safety of the structure,
The purpose is to create a comfortable living space.
本発明では従来の能動的制震装置が主として非共振性
に着目していたのに対し、架構本体と可変剛性要素との
間または可変剛性要素内に減衰係数を可変として連結装
置を介在させ、この連結装置による連結状態を変化させ
ることにより、非共振性と減衰性を複合的に判断して構
造物の振動制御を行うようにしている。In the present invention, the conventional active vibration control device mainly focused on the non-resonance property, while interposing the coupling device between the frame main body and the variable stiffness element or in the variable stiffness element by varying the damping coefficient, By changing the connection state by this connection device, the non-resonance property and the damping property are combinedly determined to control the vibration of the structure.
このような減衰係数が可変な連結装置としては、例え
ばシリンダーがブレースなどの可変剛性要素側に連結さ
れ、該シリンダー内で往復動する両ロッド形式のピスト
ンロッドが架構本体側に連結される連結装置（以下、ロ
ックシリンダーと呼ぶ）が考えられる。このロックシリ
ンダーには、第３図に示すように、ピストン12aの両側
の油圧室13を連結する油路14に開閉弁15が設けられ、こ
の開閉弁15の開度を調整することにより、開度の大きい
フリー側の小さい減衰係数から、開度の小さいロック側
の大きい減衰係数まで多段階にまたは無段階で連続的に
調整が行われる。開度を多段階に制御する方法として
は、制御用コンピューターと高速で開閉する開閉弁15の
間にパルスジェネレーターを介在させ、開閉弁15の開閉
をパルス信号により制御し、第４図（ａ）〜（ｃ）に示
すように弁が開いている時間を変化させる方法などが考
えられる。すなわち、第４図（ａ）、第４図（ｂ）、第
４図（ｃ）の順番で弁が閉じている時間が長くなり、各
状態における減衰係数c1，c2，c3の大小関係は、 c1＜c2＜c3 となる。Such a coupling device having a variable damping coefficient is, for example, a coupling device in which a cylinder is coupled to a variable rigidity element side such as a brace, and a double rod type piston rod reciprocating in the cylinder is coupled to a frame body side. (Hereinafter, it is called a lock cylinder). As shown in FIG. 3, the lock cylinder is provided with an opening / closing valve 15 in an oil passage 14 connecting the hydraulic chambers 13 on both sides of the piston 12a, and the opening / closing valve 15 is adjusted to open the opening / closing valve 15. Adjustment is performed in multiple steps or continuously in a stepless manner from a small damping coefficient on the free side having a large degree to a large damping coefficient on the lock side having a small opening degree. As a method of controlling the opening in multiple stages, a pulse generator is interposed between the control computer and the opening / closing valve 15 that opens and closes at high speed, and the opening / closing of the opening / closing valve 15 is controlled by a pulse signal. As shown in (c), a method of changing the time during which the valve is open can be considered. That is, the valve closing time becomes longer in the order of FIG. 4 (a), FIG. 4 (b), and FIG. 4 (c), and the magnitudes of the damping coefficients c 1 , c 2 , and c 3 in each state are increased. The relationship is c 1 <c 2 <c 3 .
その他、何らかの機械的構成により、開度を調整して
もよい。Alternatively, the opening degree may be adjusted by some mechanical configuration.
シリンダー11が架構本体側に連結され、ピストンロッ
ド12が可変剛性要素側に連結される場合も同様である。The same applies when the cylinder 11 is connected to the frame body side and the piston rod 12 is connected to the variable rigidity element side.
この油圧を利用したロックシリンダー10において、架
構本体に対する減衰力はシリンダー11とピストンロッド
12の相対速度の２乗に比例する抵抗力として与えられ、
この場合の架構特性は第５図および第６図に示すように
なる。すなわち、ロックシリンダーを用いた架構は、振
動の大きさ（例えば、振幅）により、違った特性を示
す。第５図および第６図のグラフは層間振幅が数cm程度
の大振動から層間振幅が数mm程度の小振動までの５種類
の振動レベルにおける架構特性を示しており、各振動レ
ベルにおいて、架構の減衰定数ｈが最大となる減衰係数
の値c1，c2，c3，c4，c5付近で、架構の固有周期（１次
の固有周期）も長い固有周期T1から短い固有周期T2に変
化する。また、これらのグラフからも明らかなように、
振動が大きくなるに従って、最大の減衰効果を与える連
結装置の減衰係数は小さなものとなる。In the lock cylinder 10 that uses this hydraulic pressure, the damping force to the frame body is the cylinder 11 and the piston rod.
Given as a resistance force proportional to the square of the relative speed of 12,
The frame characteristics in this case are as shown in FIGS. 5 and 6. That is, the frame using the lock cylinder exhibits different characteristics depending on the magnitude of vibration (for example, amplitude). The graphs in Fig. 5 and Fig. 6 show the frame characteristics at five different vibration levels, from large vibration with an inter-layer amplitude of several cm to small vibration with an inter-layer amplitude of several mm. In the vicinity of the damping coefficient values c 1 , c 2 , c 3 , c 4 and c 5 where the damping constant h of the frame is the maximum, the natural period (first-order natural period) of the frame is also from the long natural period T 1 to the short natural period. Change to T 2 . Also, as is clear from these graphs,
As the vibration increases, the damping coefficient of the coupling device that gives the maximum damping effect becomes smaller.
仮にある振動レベルにおいて架構の減衰定数ｈを最大
とする減衰係数がciであるとすると、第５図から明らか
なように、減衰係数ciよりある程度小さい減衰係数ci1
＝ci−ａ（ａ＞０）では、架構の固有周期は長い方のT1
となり、減衰係数ciよりある程度大きい減衰係数ci2＝c
i−ｂ（ｂ＞０）では、架構の固有周期は短い方の周期T
2となる。これを連結装置の減衰係数ｃと架構の減衰定
数ｈとの関係を示す第６図と照らし合わせ、固有周期
T1，T2のいずれか架構に対し、非共振性の面で有利な固
有周期を実現でき、かつ架構の減衰効果ができる限り大
きくなるような減衰係数を選定する（固有周期の条件を
満たす範囲内で、上記ａまたはｂをできるだけ小さくと
る）ことにより、非共振化と減衰効果の両面から構造物
の応答を低減させることができる。ただし、地震動の卓
越周期がはっきりしない場合など、非共振性の効果があ
まり期待できない場合には、連結装置の減衰係数とし
て、架構の減衰定数ｈを最大とする減衰係数がciを選定
することにより、大きな減衰効果を期待することができ
る。Supposing there damping coefficient to maximize the damping constant h of Frames in the vibration level is assumed to be c i, as is clear from FIG. 5, somewhat smaller attenuation coefficient than the damping coefficient c i c i1
= C i −a (a> 0), the long natural period of the frame is T 1
And the damping coefficient c i2 = c which is somewhat larger than the damping coefficient c i
In i- b (b> 0), the natural period of the frame is the shorter period T
It becomes 2 . This is compared with FIG. 6 showing the relationship between the damping coefficient c of the coupling device and the damping constant h of the frame, and the natural period
For either T 1 or T 2 , select a damping coefficient that can realize a natural period that is advantageous in terms of non-resonance and that maximizes the damping effect of the frame. By setting a or b as small as possible within the range), it is possible to reduce the response of the structure in terms of both non-resonance and damping effect. However, if the effect of non-resonance cannot be expected, such as when the predominant period of seismic motion is not clear, select the damping coefficient c i that maximizes the damping coefficient h of the frame as the damping coefficient of the connecting device. Therefore, a large damping effect can be expected.
なお、多段階または無段階の減衰係数を与える連結装
置は上述のロックシリンダーに限定されず、相対速度の
２乗に比例するような減衰力を与えるものであればよ
い。The coupling device that gives a multi-step or stepless damping coefficient is not limited to the lock cylinder described above, and may be any device that gives a damping force proportional to the square of the relative speed.
本発明の能動型制震システムは、上述のように減衰係
数が可変であり、架構本体と可変剛性要素との間または
可変剛性要素内に介在させた可変減衰の連結装置と、周
波数特性分析手段、応答量計測手段、非共振性評価手
段、減衰性評価手段、減衰係数選定手段および制御指令
発生手段とから構成される。The active damping system of the present invention has a variable damping coefficient as described above, and a variable damping coupling device interposed between the frame body and the variable stiffness element or within the variable stiffness element, and frequency characteristic analysis means. , Response amount measurement means, non-resonance evaluation means, damping property evaluation means, damping coefficient selection means, and control command generation means.
構造物に入力される振動外力は構造物内あるいは外部
のセンサーなどにより感知され、コンピュータープログ
ラム内の周波数特性分析手段により、卓越周期その他の
周波数特性が解析される。一方、構造物あるいは架構本
体の実際の応答量が応答量計測手段としての加速度計、
速度計あるいは変位計などのセンサーにより感知され、
これら周波数特性と応答量について、コンピュータープ
ログラム内の非共振性評価手段および減衰性評価手段に
より、非共振性と架構本体の減衰性を評価し、これらを
複合的に判断することにより、構造物の応答を効果的に
低減させる減衰係数が選定される。例えば、連結装置に
より架構本体に与えられる２種類の固有周期T1，T2につ
いて非共振性を評価し、いずれかの固有周期による非共
振性の効果が大きいと判断された場合には、そのときの
応答量すなわち振動レベルにおいて、できるだけ大きな
減衰性を与える範囲で、選ばれた固有周期を実現するた
めの減衰係数が選定される。卓越周期がはっきりせず、
非共振化できない場合などは、減衰性のみ考慮し、構造
物に最大の減衰を与える減衰係数を選択する。選定され
た減衰係数は制御指令発生手段より、制御指令を前述の
連結装置に与えることにより実現される。The vibration external force input to the structure is sensed by a sensor inside or outside the structure, and the frequency characteristic analysis means in the computer program analyzes the dominant period and other frequency characteristics. On the other hand, the actual response amount of the structure or frame body is the accelerometer as the response amount measuring means,
Detected by sensors such as speedometer or displacement meter,
With regard to these frequency characteristics and response amount, the non-resonance evaluation means and the attenuation property evaluation means in the computer program are used to evaluate the non-resonance property and the damping property of the frame body, and by judging these compositely, the structure A damping factor is selected that effectively reduces the response. For example, when the non-resonance is evaluated for two types of natural periods T 1 and T 2 given to the frame body by the coupling device, and it is determined that the effect of the non-resonance due to one of the natural periods is large, The damping coefficient for realizing the selected natural period is selected within a range that provides as large a damping property as possible in the response amount, that is, the vibration level. The prominent cycle is not clear,
When it is not possible to make it non-resonant, only the damping property is considered and the damping coefficient that gives the maximum damping to the structure is selected. The selected damping coefficient is realized by giving a control command to the above-mentioned connecting device from the control command generating means.
次に、実施例として制御システムの具体例について説
明する。Next, a specific example of the control system will be described as an example.
第１図は本発明の能動的制震システムの構成の概要を
示したもので、柱３と梁４からなる架構本体２と、各層
の架構本体２内に組み込んだ可変剛性要素としての逆Ｖ
型ブレース５との間に連結装置１（例えば前述のロック
シリンダー）を介在させている。入力地震動および構造
物の応答（振幅、速度、加速度）をそれぞれ入力センサ
ー６および応答センサー７でセンシングし、地震動特性
（卓越周期）と応答状態に応じた連結装置１の減衰係数
をコンピューター８で求め、制御指令を出す。第２図は
そのときのフローを示したものである。FIG. 1 shows an outline of the structure of the active vibration control system of the present invention. A frame body 2 composed of columns 3 and beams 4 and an inverse V as a variable rigidity element incorporated in the frame body 2 of each layer.
The coupling device 1 (for example, the lock cylinder described above) is interposed between the mold brace 5 and the mold brace 5. The input seismic motion and the response of the structure (amplitude, velocity, acceleration) are respectively sensed by the input sensor 6 and the response sensor 7, and the computer 8 calculates the damping coefficient of the coupling device 1 according to the seismic motion characteristic (predominant period) and the response state. , Issue a control command. FIG. 2 shows the flow at that time.
制御はより具体的には以下のように行われる。 More specifically, the control is performed as follows.
まず、構造物の振動の大きさ（振幅、速度、加速度
など）、連結装置の減衰係数ｃ、架構の減衰効果ｈ、周
期Ｔとの関係を把握する。First, the relationship between the magnitude of the vibration of the structure (amplitude, velocity, acceleration, etc.), the damping coefficient c of the connecting device, the damping effect h of the frame, and the period T is understood.
これは、例えば前述の第５図および第６図に示した架
構特性を多数の振動レベルについて把握し、大振動レベ
ルL1から小振動レベルLnについて、当該構造物または架
構に対し最大の減衰係数ｈを与える減衰係数c1，……，
cnなどを求めておくことに相当する。This is because, for example, the frame characteristics shown in FIGS. 5 and 6 are grasped for a large number of vibration levels, and the maximum vibration level L 1 to the small vibration level L n is the maximum damping for the structure or frame. Damping coefficient c 1 , which gives coefficient h, ……,
It is equivalent to finding c n and so on.
上記特性をもとに、構造物の振動を最小とするよう
連結装置の減衰係数ｃを、コンピューターにより時々刻
々計算させ、連結装置を制御する。Based on the above characteristics, the damping coefficient c of the connecting device is calculated every moment by a computer so as to minimize the vibration of the structure, and the connecting device is controlled.
連結装置の減衰係数ｃの選定は下記の３点に基づい
て行う。The selection of the damping coefficient c of the coupling device is based on the following three points.
i.地震動に対して、構造物の非共振化を実現する（フィ
ードフォワード制御）。地震動の周波数分析をもとに、
構造物の応答がより小さくなる固有周期を実現できる減
衰係数ｃを選定する。i. Realize the non-resonance of the structure against the earthquake motion (feedforward control). Based on frequency analysis of seismic motion,
A damping coefficient c is selected that can realize a natural period with which the response of the structure becomes smaller.
ii.構造物の振動状態に応じて、架構本体の減衰効果が
できる限り大きな減衰係数ｃを選定する（フィードバッ
ク制御）。ただし、ｉで設定した固有周期を実現する範
囲とする。ii. According to the vibration state of the structure, select a damping coefficient c as large as possible for the damping effect of the frame body (feedback control). However, the range is set so as to realize the natural period set by i.
iii.非共振性による効果が少ないときは、架構本体の減
衰効果が最大となる減衰係数ｃを選定する。iii. If the effect due to non-resonance is small, select the damping coefficient c that maximizes the damping effect of the frame body.
表−１は、前述した第５図および第６図の架構特性に
対応する制御例をまとめたものである。Table 1 is a summary of control examples corresponding to the frame characteristics of FIGS. 5 and 6 described above.
表−１において、振動の大きさの欄の括弧内の数字は
第５図および第６図における振動レベルを小さい順に表
したものであり、線の種類は図中の線を指す。また、地
震動特性は、連結装置により与えられる２種類の固有周
期のうち、応答スペクトルが小さい方の固有周期を示
す。 In Table 1, the numbers in parentheses in the vibration magnitude column represent the vibration levels in FIGS. 5 and 6 in ascending order, and the type of line indicates the line in the diagram. Moreover, the seismic-motion characteristic indicates the natural period of the smaller response spectrum of the two types of natural periods provided by the coupling device.
すなわち、表−１において振動レベルが大きく
（１）、地震動特性として、0.4秒の周期成分が多い場
合には、第５図および第６図における減衰係数c1-1を選
び、1.0秒の周期成分が多い場合には、減衰係数c1-2を
選ぶ。同様に、振動レベルが小さく（４）、地震動特性
として、0.4秒の周期成分が多い場合には、減衰係数c
4-1を選び、1.0秒の周期成分が多い場合には、減衰係数
c4-2を選ぶ。表中の最下段は地震動特性として、架構の
２種類の固有周期0.4秒と1.0秒について、応答スペクト
ルにほとんど差がない場合であり、この場合には、架構
に最大の減衰性を与える減衰係数c2を選んでいる。That is, large vibration level in Table 1 (1), as ground motion characteristics, in many cases periodic component of 0.4 seconds, select the damping coefficient c 1-1 in FIG. 5 and FIG. 6, 1.0 second period of If there are many components, select the attenuation coefficient c 1-2 . Similarly, when the vibration level is low (4) and the seismic motion characteristics have many 0.4-second periodic components, the damping coefficient c
If 4-1 is selected and there are many 1.0-second periodic components, the attenuation coefficient
c Select 4-2 . The bottom row in the table shows the seismic ground motion characteristics when there is almost no difference in the response spectra between the two types of natural period 0.4 seconds and 1.0 seconds of the frame. In this case, the damping coefficient that gives the maximum damping property to the frame c 2 is selected.
第７図〜第14図は本発明における可変減衰機構を有す
る連結装置の構造物架構に対する適用位置の例を示した
ものである。FIGS. 7 to 14 show examples of application positions of the connecting device having the variable damping mechanism in the present invention to the structure frame.
第７図の例では架構本体２としての柱梁架構と、可変
剛性要素としての逆Ｖ型ブレース５の間に連結装置１を
介在させている。In the example of FIG. 7, the connecting device 1 is interposed between the column beam frame as the frame body 2 and the inverted V-shaped brace 5 as the variable rigidity element.
第８図の例は架構本体２としての柱梁架構と、上下の
梁４より立設したまたは垂下させたフレーム21どうしの
間に連結装置１を介在させて、可変剛性要素としてのモ
ーメント抵抗フレームを構成した場合である。The example of FIG. 8 is a moment-resisting frame as a variable stiffness element with a coupling device 1 interposed between a column-beam frame as the frame body 2 and frames 21 standing or hanging from the upper and lower beams 4. Is the case of configuring.
第９図の例では架構本体２としての柱梁架構と、可変
剛性要素としてのRC耐震壁22との間に連結装置１を介在
させている。In the example of FIG. 9, the coupling device 1 is interposed between the column beam frame as the frame body 2 and the RC seismic wall 22 as the variable rigidity element.
第10図の例は、免震構造物の基部に積層ゴムなどの免震
ゴム23と併用して連結装置１を設けた場合の例であり、
連結装置１が免震構造におけるダンパーの役割を果たし
ている。この場合の可変剛性要素は構造物の基礎と考え
ることができる。The example of FIG. 10 is an example of the case where the coupling device 1 is provided in combination with a base isolation rubber 23 such as laminated rubber at the base of the base isolation structure.
The coupling device 1 plays the role of a damper in the seismic isolation structure. The variable stiffness element in this case can be considered the basis of the structure.
第11図の例では架構本体２としての柱梁架構内に設け
たＸ型ブレース24を可変剛性要素としており、Ｘ型の中
央に連結装置１を横向き（横型）に介在させてある。In the example shown in FIG. 11, an X-type brace 24 provided in a column-beam frame as the frame body 2 is used as a variable rigidity element, and a connecting device 1 is laterally (horizontally) interposed in the center of the X-type.
第12図の例は第11図の例と同様Ｘ型ブレース25に適用
した例であり、第11図の例が連結装置１を横向きに設け
た横型だったのに対し、本例では連結装置を縦向きに設
け、縦型としている。The example of FIG. 12 is an example applied to the X-type brace 25 similarly to the example of FIG. 11, and the example of FIG. 11 is the horizontal type in which the connecting device 1 is provided sideways, whereas this example is the connecting device. Is installed vertically to make it vertical.
第13図の例は第９図の例と同様、架構本体２としての
柱梁架構と、可変剛性要素としてのRC耐震壁26との間に
連結装置１を介在させたものであるが、連結装置１を出
入口などの開口部27の上方に設けた点に特徴を有してい
る。Similar to the example of FIG. 9, the example of FIG. 13 is one in which the connecting device 1 is interposed between the column beam frame as the frame main body 2 and the RC seismic wall 26 as the variable rigidity element. It is characterized in that the device 1 is provided above an opening 27 such as a doorway.
第14図の例は、大架構におけるＸ型ブレース28の中央
に連結装置１を介在させたもので、中間の大梁29とブレ
ース28は分離されている。In the example of FIG. 14, the connecting device 1 is interposed in the center of the X-shaped brace 28 in the large frame, and the middle girder 29 and the brace 28 are separated.
本発明の能動型制震システムでは、地震動などの外乱
に対し、非共振性だけでなく、構造物の減衰性も考慮し
て制御を行うため、非共振による振動低減効果が少ない
場合にも、構造物の応答をより合理的に制御することが
できる。In the active damping system of the present invention, for disturbances such as earthquake motion, because control is performed in consideration of not only the non-resonance property but also the damping property of the structure, even when the vibration reduction effect due to the non-resonance is small, The response of the structure can be controlled more reasonably.
すなわち、連結装置の減衰係数を可変とし、入力され
る外乱と構造物の応答に対し、構造物の共振性と減衰性
を複合的に評価、制御することにより、構造物の応答量
を低減し、安全性を確保するとともに、快適な居住空間
を実現することができる。That is, the damping coefficient of the coupling device is made variable, and the response amount of the structure is reduced by compositely evaluating and controlling the resonance and damping properties of the structure with respect to the input disturbance and the response of the structure. As well as ensuring safety, a comfortable living space can be realized.
第１図は本発明の能動的制震システムの構成の概要図、
第２図は本発明のシステムによる制御のフローチャー
ト、第３図は本発明の能動的制震システムに使用される
可変減衰機構を有するロックシリンダーの概念図、第４
図（ａ）〜（ｃ）は開閉弁の開度の調整をパルス信号に
より行い、弁の開いている時間で制御する場合のパルス
信号と連結装置の減衰係数の関係を示す説明図、第５図
および第６図は本発明のシステムにおける架構の特性を
説明するためのグラフ、第７図〜第14図は本発明におけ
る可変減衰機構を有する連結装置の構造物架構に対する
適用位置の例を示す概要図である。 １……連結装置、２……架構本体、３……柱、４……
梁、５……ブレース、６……入力センサー、７……応答
センサー、８……制御用コンピューター、10……ロック
シリンダー、11……ピストン、12……ピストンロッド、
13……油圧室、14……油路、15……開閉弁FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of the active vibration control system of the present invention,
FIG. 2 is a flow chart of control by the system of the present invention, FIG. 3 is a conceptual diagram of a lock cylinder having a variable damping mechanism used in the active vibration control system of the present invention, and FIG.
FIGS. 5A to 5C are explanatory diagrams showing the relationship between the pulse signal and the damping coefficient of the coupling device when the opening degree of the on-off valve is adjusted by a pulse signal and the opening time of the valve is controlled. FIGS. 6 and 6 are graphs for explaining the characteristics of the frame in the system of the present invention, and FIGS. 7 to 14 show examples of application positions of the coupling device having the variable damping mechanism of the present invention to the structure frame. FIG. 1 ... Connection device, 2 ... Frame body, 3 ... Pillar, 4 ...
Beam, 5 ... Brace, 6 ... Input sensor, 7 ... Response sensor, 8 ... Control computer, 10 ... Lock cylinder, 11 ... Piston, 12 ... Piston rod,
13 …… hydraulic chamber, 14 …… oil passage, 15 …… open / close valve
Claims (4)
構本体内に設けた可変剛性要素内に介在し、減衰係数が
多段階にまたは無段階で連続的に可変であり、前記減衰
係数および架構本体の振動レベルに応じて、前記架構本
体に第１の固有周期T1および前記第１の固有周期T1より
短い第２の固有周期T2を与えることが可能な連結装置
と、 構造物に入力される振動外力の周波数特性を分析する周
波数特性分析手段と、 構造物への振動外力の入力による架構本体の応答量を計
測する応答量計測手段と、 前記周波数特性分析手段による振動外力の特性により、
前記２種類の固有周期T1、T2について、架構本体の非共
振性を評価する非共振性評価手段と、 前記応答量計測手段により得られた応答量により、架構
本体の減衰性を評価する減衰性評価手段と、 前記非共振性評価手段による架構本体の非共振性と前記
減衰性評価手段による架構本体の減衰性を複合的に判断
することにより、前記連結装置の減衰係数を選定する減
衰係数選定手段と、 前記連結装置を前記減衰係数選定手段により選定された
減衰係数に対応する状態に制御する制御指令発生手段 とからなる可変剛性・可変減衰機構を有する能動型制震
システム。1. A damping coefficient, which is interposed between a frame main body and a variable rigidity element or in a variable rigidity element provided in the frame main body, and whose damping coefficient is continuously variable in multiple steps or steplessly. And a coupling device capable of giving the frame body a first natural period T 1 and a second natural period T 2 shorter than the first natural period T 1 according to a vibration level of the frame body, A frequency characteristic analysis means for analyzing the frequency characteristic of the vibration external force input to the object, a response amount measuring means for measuring the response amount of the frame body due to the input of the vibration external force to the structure, and the vibration external force by the frequency characteristic analysis means. Due to the characteristics of
For the two types of natural periods T 1 and T 2 , the non-resonance evaluation means for evaluating the non-resonance of the frame body and the response amount obtained by the response amount measuring means evaluate the damping property of the frame body. A damping for selecting the damping coefficient of the coupling device by compositely judging the non-resonance of the frame body by the non-resonance evaluating means and the non-resonance of the frame main body by the non-resonance evaluating means. An active seismic damping system having a variable rigidity / variable damping mechanism, comprising coefficient selecting means and control command generating means for controlling the connecting device to a state corresponding to the damping coefficient selected by the damping coefficient selecting means.
のときの応答量に応じた最大の減衰力を与える連結装置
の減衰係数ciを与え、前記減衰係数選定手段は前記連結
装置の減衰係数として、前記非共振性評価手段により、
第１の固有周期T1による非共振性効果が大きいと判断し
た場合には、前記減衰係数ciより小さい減衰係数ci1を
選択し、第２の固有周期T2による非共振性効果が大きい
と判断した場合には、前記減衰係数ciより大きい減衰係
数ci2を選択し、それ以外の場合には前記減衰係数ciを
選択するよう構成されている請求項１記載の可変剛性・
可変減衰機構を有する能動型制震システム。2. The damping property evaluation means provides the frame body with a damping coefficient c i of a connecting device that gives a maximum damping force according to a response amount at that time, and the damping coefficient selecting means provides the damping coefficient of the connecting device. As the damping coefficient, the non-resonance evaluation means,
If it is determined that the non-resonant effects of the first natural period T 1 is large, and selects the damping coefficient c i is less than the damping coefficient c i1, a large non-resonant effect of the second natural period T 2 and when it is determined, the select the damping coefficient c i is greater than the damping coefficient c i2, variable stiffness of claim 1, wherein being configured to select the damping coefficient c i in other cases,
Active damping system with variable damping mechanism.
素の一方に連結されるシリンダーと、架構本体または可
変剛性要素の他方に連結され、前記シリンダー内で往復
動する両ロッド形式のピストンロッドと、ピストンの両
側の油圧室を連結する油路と、該油路に設けた開閉弁と
からなり、該開閉弁は開度を多段階または無段階に調整
可能としてある請求項１または２記載の可変剛性・可変
減衰機構を有する能動型制震システム。3. The connecting device comprises a cylinder connected to one of a frame body and a variable rigidity element, and a double rod type piston rod connected to the other of the frame body and the variable rigidity element and reciprocating in the cylinder. 3. An oil passage for connecting hydraulic chambers on both sides of a piston, and an opening / closing valve provided in the oil passage, wherein the opening / closing valve is capable of adjusting the opening degree in multiple steps or infinitely. Active damping system with variable stiffness and variable damping mechanism.
ている時間を調整することにより、開度を調整するよう
になっている請求項３記載の可変剛性・可変減衰機構を
有する能動型制震システム。4. An active type having a variable rigidity / variable damping mechanism according to claim 3, wherein the opening / closing valve is adapted to adjust the opening degree by adjusting the opening time of the valve by a pulse signal. Vibration control system.
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|---|---|---|---|
| JP2790489A JP2513296B2 (en) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | Active damping system with variable stiffness and variable damping mechanism |
| US07/475,818 US5036633A (en) | 1989-02-07 | 1990-02-06 | Variable damping and stiffness structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2790489A JP2513296B2 (en) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | Active damping system with variable stiffness and variable damping mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02209570A JPH02209570A (en) | 1990-08-21 |
| JP2513296B2 true JP2513296B2 (en) | 1996-07-03 |
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ID=12233877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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| JP (1) | JP2513296B2 (en) |
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-
1989
- 1989-02-07 JP JP2790489A patent/JP2513296B2/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
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| JPH02209570A (en) | 1990-08-21 |
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