JP2723738B2 - Vibration control device for structures - Google Patents
Vibration control device for structuresInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高層ビル，タワー等の
構造物の振動制御装置に係り、特にジャイロ機構を用い
て水平振動と捩じれ振動とを同時に低減可能な振動制御
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control device for structures such as high-rise buildings and towers, and more particularly to a vibration control device capable of simultaneously reducing horizontal vibration and torsional vibration using a gyro mechanism.
【０００２】[0002]
【従来の技術】構造物に対して風や地震等の外力が作用
して生じる振動を制振制御する装置としては、従来、例
えば特開平３−８１４７６号公報等に記載されているジ
ャイロ機構の原理を利用した構造物の振動制御装置が知
られている。この装置は、一定の早さで高速回転する回
転体の回転軸をフレームが軸支し、そのフレームを、上
記回転体の回転軸に直交し且つ水平な方向の軸線を支持
軸として該支持軸周りに回転可能に，支持台を介して構
造物に支持されてなる制振用ジャイロ装置を使用したも
のである。2. Description of the Related Art As a device for controlling vibration generated by an external force such as a wind or an earthquake acting on a structure, a gyro mechanism described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-81476 is known. 2. Description of the Related Art A structural vibration control device using the principle is known. In this apparatus, a frame supports a rotating shaft of a rotating body that rotates at a high speed at a fixed speed, and the supporting shaft is supported by an axis in a direction perpendicular to and horizontal to the rotating axis of the rotating body. A gyro device for vibration suppression is used which is rotatably supported by a structure via a support base.
【０００３】この振動制御装置では、例えば構造物の水
平振動を制御するときには、予め上記回転体を水平面内
（傾斜角が零の位置）で高速回転させた状態で前記制振
用ジャイロ装置を構造物に設置しておき、支持軸の方向
をＸ軸とすると、Ｘ軸方向から入力される外力によって
構造物ならびに回転体に所定の角速度の回転変形が生じ
ると、この角速度ベクトルと直交する方向，即ちＹ軸方
向（Ｘ軸周り）に所定のモーメントが発生する。このモ
ーメントによって、回転体に対してＸ軸周り，即ち支持
軸周りに所定の角速度の回転動（歳差運動）を生じて、
その角速度と直交する方向，即ちＹ軸周りに、上記角速
度に比例した制振モーメントが上記構造物に生じている
回転変形と逆方向に発生させ、その制振モーメントが両
支持台を介して構造物に入力して、構造物に生じている
回転変形を低減する。In this vibration control apparatus, for example, when controlling horizontal vibration of a structure, the vibration gyro apparatus is constructed in a state where the rotating body is previously rotated at a high speed in a horizontal plane (a position where the inclination angle is zero). When the direction of the support shaft is set to the X axis and the external force input from the X axis direction causes a rotational deformation of the structure and the rotating body at a predetermined angular velocity, a direction orthogonal to the angular velocity vector is obtained. That is, a predetermined moment is generated in the Y-axis direction (around the X-axis). Due to this moment, a rotational motion (precession motion) of a predetermined angular velocity is generated around the X axis, that is, around the support axis with respect to the rotating body,
In the direction orthogonal to the angular velocity, that is, around the Y axis, a vibration damping moment proportional to the angular velocity is generated in a direction opposite to the rotational deformation occurring in the structure. Input to an object to reduce rotational deformation occurring in the structure.
【０００４】この制振モーメントは、振動によって構造
物に対して正逆繰り返される回転変形に追従して発生
し、もって構造物に入力した振動を低減する。上記支持
軸周りに発生する角速度は、構造物の回転変形による角
速度に応じて決まる受動的な変数であるから上記発生す
る制振モーメントの大きさは限定され、構造物に大きな
外力が作用したときにはそれに対応するだけの大きさの
制振モーメントを発生することができない。[0004] The vibration damping moment is generated by following the rotational deformation of the structure that is repeated in the forward and reverse directions due to the vibration, thereby reducing the vibration input to the structure. Since the angular velocity generated around the support axis is a passive variable determined according to the angular velocity due to the rotational deformation of the structure, the magnitude of the generated vibration damping moment is limited, and when a large external force acts on the structure. It is not possible to generate a damping moment of a magnitude corresponding thereto.
【０００５】これに対しては、本願発明者は、例えば特
願平２−２８３６１６号に記載されているように、回転
動駆動手段である駆動モータ等によって上記支持軸周り
の角速度を増幅することによって上記制振モーメントの
値を大きくする方法を開示している。しかしながら、上
記のような制振用ジャイロ装置の回転体の歳差運動によ
って発生する制振モーメントは、構造物に対して支持台
を介して鉛直方向の力（偶力）として作用して制振力と
なるわけであるが、その偶力を構成する力は常に構造物
に対して鉛直方向に作用しているわけではなく、その時
点の回転体の水平面に対する傾斜角θによって一部は構
造物に捩じれ動を生じる水平力（捩じれモーメント）と
なる。On the other hand, the inventor of the present invention amplifies the angular velocity around the support shaft by using a drive motor or the like as a rotary driving means as described in Japanese Patent Application No. 2-283616. Discloses a method of increasing the value of the vibration damping moment. However, the damping moment generated by the precession of the rotating body of the gyro device for damping as described above acts as a vertical force (couple) on the structure via the support base to dampen the vibration. Although the force that constitutes the couple is not always acting on the structure in the vertical direction, part of the structure depends on the inclination angle θ of the rotating body with respect to the horizontal plane at that time. Horizontal force (torsional moment) that causes torsional motion.
【０００６】これを消去するために、従来の装置にあっ
ては、上記振動制御装置の半分の性能を有する制振用ジ
ャイロ装置を別に２台設置し、その２台の装置の回転体
を互いに逆方向に高速回転させておいて上記捩じれモー
メントを相殺させしたり、同じ性能を有する別の振動制
御装置を上記装置と互いの支持軸を平行にして構造物に
設置すると共に、回転体を互いに逆方向に回転させてお
き、両装置の回転体に同じ角速度を発生させることで上
記捩じれモーメントを相殺し、水平方向の制振モーメン
トのみを構造物に付与するようにしている。In order to eliminate this, in the conventional apparatus, two separate vibration control gyro devices having half the performance of the above-mentioned vibration control device are installed separately, and the rotating bodies of the two devices are mutually connected. By rotating at high speed in the opposite direction to cancel the torsional moment, another vibration control device having the same performance is installed on a structure with the above device and the support shaft parallel to each other, and the rotating bodies are mutually By rotating in the opposite direction and generating the same angular velocity in the rotating bodies of both devices, the torsional moment is offset, and only the horizontal damping moment is applied to the structure.
【０００７】また、構造物の捩じれ振動の制振制御に対
しては、回転体が鉛直面内で高速回転するように上記制
振用ジャイロ装置を構造物に設置して、構造物に発生し
ている捩じれモーメントによって回転体が上記と同様に
歳差運動をして、該歳差運動の角速度に比例した制振用
の捩じれモーメントが発生し、構造物の捩じれ振動を低
減してる。In order to control torsional vibration of a structure, the gyro device for vibration suppression is installed on the structure so that the rotating body rotates at a high speed in a vertical plane. The rotating body precesses in the same manner as described above due to the torsional moment, and a torsional moment for damping is generated in proportion to the angular velocity of the precession, thereby reducing the torsional vibration of the structure.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の振動制御装置にあっては、個々の方向の振動を別々
の制振用ジャイロ装置により単独で制御しようとしてい
るため、水平振動を制振するために少なくとも２台の制
振用ジャイロ装置を必要とし、さらに捩じれ振動を制振
するために少なくとも１台の制振用ジャイロ装置を必要
とするため、水平振動と捩じれ振動を同時に制振しよう
とすると少なくとも３台の制振用ジャイロ装置を必要と
し、振動制御装置を構造物に設置するために広いスペー
スが必要であるという問題がある。However, in the above-described conventional vibration control device, vibrations in respective directions are individually controlled by separate vibration control gyro devices, so that horizontal vibration is controlled. Therefore, at least two vibration-control gyro devices are required, and at least one vibration-control gyro device is required to control torsional vibration. Then, there is a problem that at least three vibration control gyro devices are required, and a large space is required for installing the vibration control device on a structure.
【０００９】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、１対の制振用ジャイロ装置によって水平方向及
び捩じれ方向の両方向の振動制御を同時に実施できる振
動制御装置を提供することを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a vibration control device capable of simultaneously performing vibration control in both the horizontal direction and the torsion direction by a pair of vibration control gyro devices. The purpose is.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構造物の振動制御装置は、高速回転する回
転体を，その回転軸と直交し且つ水平な支持軸の周りに
回転可能に支持してなる制振用ジャイロ装置を構造物に
設置して、上記回転体に支持軸周りの歳差運動を生じさ
せ、その歳差運動の角速度に比例して発生する制振モー
メントによって、構造物の振動を低減する振動制御装置
において、互いの回転体が逆方向に回転し且つ互いの支
持軸を平行にして配置される一対の上記制振用ジャイロ
装置と、その両制振用ジャイロ装置の各回転体の水平面
に対する傾斜角を夫々検出する２つの角度検出手段と、
上記各回転体をそれぞれ支持軸周りに回転駆動する２つ
の回転動駆動手段と、構造物の水平動及び捩じれ動を検
出する振動検出手段と、上記角度検出手段，回転動駆動
手段，及び振動検出手段と接続して、角度検出手段から
各回転体の上記傾斜角度に応じた信号を入力しつつ、振
動検出手段から入力した信号をもとに構造物に発生して
いる変形モーメントを相殺するのに要する水平方向の制
振モーメント及び捩じれモーメントを算出し、さらに、
上記制振モーメントを発生するために各回転体に発生さ
せる角速度を算出する際に上記算出した捩じれモーメン
トを発生可能なだけ両回転体に発生させる角速度の値に
差を付与して該両回転体に発生させる各角速度を算出
し、その算出した夫々の角速度に対応した量の回転トル
クの駆動指令を各回転動駆動手段にそれぞれ供給するコ
ントローラとを備えたことを特徴としている。In order to achieve the above object, a vibration control apparatus for a structure according to the present invention rotates a rotating body rotating at a high speed around a support axis perpendicular to the rotation axis and horizontal. A gyro device for vibration suppression, which is supported as possible, is installed on a structure, causing a precession around the support axis on the rotating body, and a vibration suppression moment generated in proportion to the angular velocity of the precession. A vibration control device for reducing the vibration of a structure, comprising a pair of the above-mentioned gyroscopic devices for vibration suppression in which the rotating bodies rotate in opposite directions and the support shafts are arranged in parallel with each other; Two angle detecting means for respectively detecting the inclination angle of each rotating body of the gyro device with respect to the horizontal plane,
Two rotary driving means for driving each of the rotating bodies about a support axis, vibration detecting means for detecting horizontal and torsional movements of the structure, angle detecting means, rotary driving means, and vibration detecting means Connected to the means, inputting a signal corresponding to the tilt angle of each rotating body from the angle detecting means, and canceling out the deformation moment generated in the structure based on the signal input from the vibration detecting means. Calculate the horizontal damping moment and torsional moment required for
When calculating the angular velocities to be generated in each of the rotating bodies in order to generate the vibration damping moment, a difference is given to the values of the angular velocities to be generated in the two rotating bodies as much as possible to generate the calculated torsional moment. And a controller for calculating a rotational torque corresponding to each of the calculated angular velocities, and supplying a rotational torque driving command to each of the rotary driving means.
【００１１】また、高速回転する回転体を，その回転軸
と直交し且つ水平な支持軸の周りに回転可能に支持して
なる制振用ジャイロ装置を構造物に設置して、上記回転
体に支持軸周りの歳差運動を生じさせ、その歳差運動の
角速度に比例して発生する制振モーメントによって、構
造物の振動を低減する振動制御装置において、互いの回
転体が逆方向に回転し且つ互いの支持軸を平行にして配
置される一対の上記制振用ジャイロ装置と、その両制振
用ジャイロ装置の各回転体の水平面に対する傾斜角を夫
々検出する２つの角度検出手段と、上記各回転体をそれ
ぞれ支持軸周りに回転駆動する２つの回転動駆動手段
と、上記各回転体をそれぞれ回転軸周りに高速回転駆動
する２つの回転体駆動手段と、構造物の水平動及び捩じ
れ動を検出する振動検出手段と、上記角度検出手段，回
転動駆動手段，回転体駆動手段，及び振動検出手段と接
続して、角度検出手段から各回転体の上記傾斜角度に応
じた信号を入力しつつ、振動検出手段から入力した信号
をもとに構造物に発生している変形モーメントを相殺す
るのに要する水平方向の制振モーメント及び捩じれモー
メントを算出し、上記両モーメントを同時に発生するた
めに必要な両制振用ジャイロ装置における夫々の回転体
の回転角速度と支持軸周りの角速度との積値を求め、さ
らにその求めた各積の値になる各制振用ジャイロ装置の
回転体の回転角速度及び支持軸周りの角速度をそれぞれ
決定し、その算出した支持軸周りの各角速度に応じたト
ルク量の回転駆動指令を各回転動駆動手段にそれぞれ供
給すると共に、上記算出した回転角速度に各回転体の回
転角速度を変更する指令を各回転体駆動手段に供給する
コントローラとを備えたことを特徴とする構造物の振動
制御装置であってもよい。[0011] A gyro device for vibration suppression, which rotatably supports a rotating body rotating at a high speed about a horizontal support axis perpendicular to the rotating axis, is installed on a structure, and the rotating body is mounted on the rotating body. In a vibration control device that generates precession around the support axis and reduces the vibration of the structure due to the damping moment generated in proportion to the angular velocity of the precession, the rotating bodies rotate in opposite directions. A pair of the vibration suppression gyro devices arranged so that their support axes are parallel to each other, and two angle detection means for respectively detecting an inclination angle of each rotating body of the both vibration suppression gyro devices with respect to a horizontal plane; Two rotating drive means for rotating each rotating body around the support axis, two rotating body driving means for rotating each rotating body at a high speed around each rotating axis, horizontal movement and torsional movement of the structure Detecting vibration Output means, and the angle detecting means, the rotary driving means, the rotating body driving means, and the vibration detecting means. The vibration detecting means receives signals from the angle detecting means in accordance with the inclination angles of the rotating bodies. Calculate the horizontal damping moment and the torsional moment required to cancel the deformation moment generated in the structure based on the signal input from the The product value of the rotational angular velocity of each rotating body and the angular velocity around the support axis in the vibration gyro device is obtained, and further, the rotational angular velocity and the support shaft of the rotary body of each vibration control gyro device that become the value of each obtained product are obtained. The rotation angular velocity around the support shaft is determined, and a rotational drive command of a torque amount corresponding to the calculated angular velocity around the support shaft is supplied to each of the rotation driving means. It may be a vibration control device of a structure, wherein a command to change the rotation angular velocity of the rotating body and a controller for supplying to the respective rotary body drive means.
【００１２】[0012]
【作用】一つの制振用ジャイロ装置において、高速回転
する回転体に対して支持軸周りに回転させる所定のトル
クを入力すると、回転体は、そのトルクに比例する，支
持軸を回転軸とした所定の角速度の回転動（歳差運動）
を生じて、支持軸方向に対してその歳差運動の角速度に
比例した制振モーメントＭが発生する。In a vibration suppression gyro device, when a predetermined torque for rotating around a support shaft is input to a rotating body rotating at a high speed, the rotating body uses the supporting shaft as a rotating shaft in proportion to the torque. Rotational motion at a given angular velocity (precession)
Is generated, and a vibration damping moment M proportional to the angular velocity of the precession in the support axis direction is generated.
【００１３】この制振モーメントＭは下記式で表され
る。 Ｍ＝Ω・Ｉ・ω ここで、Ω ：回転体の支持軸周りの角速度 Ｉ ：回転体の回転軸周りの質量回転慣性モーメント ω ：回転体の回転角速度 この制振モーメントＭは、構造物に対して鉛直方向の力
（偶力）として作用し、構造物に生じる振動による変形
モーメントを低減する制振力となる。しかしながら、上
記偶力を構成する力は、常に構造物に対して鉛直方向に
作用するわけでなく、上記制振モーメントＭを生じる
際、その時点で回転体が水平面に対して所定の傾斜角θ
で傾いていると、上記制振モーメントＭは、下記に示す
ような支持軸方向，即ち水平方向の制振モーメントＭH
と構造物に捩じれ動を生じる捩じれモーメントＭτに分
けられる。 ＭH ＝Ｍ・ｃｏｓθ＝Ω・Ｉ・ω・ｃｏｓθ Ｍτ＝Ｍ・ｓｉｎθ＝Ω・Ｉ・ω・ｓｉｎθ 本発明においては、制振用ジャイロ装置を２台設置して
いるので、上記制振モーメントＭH ，及び捩じれモーメ
ントＭτは、両制振用ジャイロ装置から発生したモーメ
ントの合成として下記の式のように表される。 ＭH ＝Ω1 ・Ｉ1 ・ω1 ・ｃｏｓθ1 − Ω2 ・Ｉ2 ・ω2 ・ｃｏｓθ2 Ｍτ＝Ω1 ・Ｉ1 ・ω1 ・ｓｉｎθ1 ＋ Ω2 ・Ｉ2 ・ω2 ・ｓｉｎθ2 ここで、Ω1 ，Ｉ1 ，ω1 は、それぞれ１方の制振用ジ
ャイロ装置の回転体における支持軸周りの角速度，質量
回転慣性モーメント，及び回転角速度を表している。ま
た、Ω2 ，Ｉ2 ，ω2 は、それぞれ他方の制振用ジャイ
ロ装置の回転体における支持軸周りの角速度，質量回転
慣性モーメント，及び回転角速度を表している。The vibration damping moment M is represented by the following equation. M = Ω · I · ω where Ω: angular velocity around the support axis of the rotating body, I: mass rotational inertia moment around the rotating axis of the rotating body, ω: rotational angular velocity of the rotating body. On the other hand, it acts as a vertical force (couple), and serves as a vibration damping force for reducing a deformation moment due to vibration generated in the structure. However, the force constituting the couple does not always act on the structure in the vertical direction. When the vibration damping moment M is generated, the rotating body at that time has a predetermined inclination angle θ with respect to the horizontal plane.
, The damping moment M becomes the following damping moment M H in the direction of the support axis, that is, in the horizontal direction.
And a torsional moment Mτ causing a torsional motion in the structure. M H = M · cos θ = Ω · I · ω · cos θ Mτ = M · sin θ = Ω · I · ω · sin θ In the present invention, since two gyro devices for damping are installed, the above damping moment is obtained. The M H and the torsional moment Mτ are expressed as the following equations as a combination of the moments generated from both the vibration suppression gyro devices. M H = Ω 1 · I 1 · ω 1 · cos θ 1 −Ω 2 · I 2 · ω 2 · cos θ 2 Mτ = Ω 1 · I 1 · ω 1 · sin θ 1 + Ω 2 · I 2 · ω 2 · sin θ 2 Here, Ω 1 , I 1 , and ω 1 represent the angular velocity around the support axis, the mass rotational moment of inertia, and the rotational angular velocity, respectively, of the rotating body of the one gyro device for vibration suppression. Ω 2 , I 2 , and ω 2 represent the angular velocity around the support axis, the mass rotational inertia moment, and the rotational angular velocity, respectively, of the rotating body of the other vibration suppression gyro device.
【００１４】なお、両制振用ジャイロ装置の互いの回転
体は逆方向に回転しているために、ω1 とω2 とは符号
が反対になっている。従来においては、１対の制振用ジ
ャイロ装置の性能の各設定値を同じにしておき、両回転
体に発生させる角速度を同じ大きさにすることで発生す
る捩じれモーメントを相殺していたが、本発明において
は、両回転体に発生させる角速度に差を設け積極的に捩
じれモーメントを発生させ、振動によって構造物に生じ
る水平動（並進動）を低減すると共に構造物に発生して
いる捩じれ動も低減する捩じれモーメントを発生させ
る。Since the rotating bodies of the two gyro units are rotating in opposite directions, the signs of ω 1 and ω 2 are opposite. Conventionally, each set value of the performance of a pair of vibration suppression gyro devices is set to be the same, and the torsional moment generated by making the angular velocities generated in both rotating bodies the same magnitude is offset. In the present invention, a difference is generated in the angular velocities generated between the two rotating bodies to positively generate a torsional moment, thereby reducing horizontal movement (translational movement) generated in the structure due to vibration and torsional movement generated in the structure. Generates a torsional moment which also reduces.
【００１５】上記原理をもとに、本発明では、構造物に
風や地震等による外力が入力されて構造物に水平動や捩
じれ動が発生すると、その水平動や捩じれ動が、構造物
に設置されている振動検出手段，例えば一対の速度計や
加速度計等からなるセンサによって検出され、その検出
値に応じた信号がコントローラに供給される。コントロ
ーラは、その信号をもとにその時点で構造物に発生して
いる水平方向への曲げモーメント及び捩じれモーメント
を算出し、その両モーメントを相殺する曲げモーメント
ＭH ，及び捩じれモーメントＭτを発生するために両回
転体に発生させる支持軸周りの角速度を上記式から求め
る。Based on the above principle, in the present invention, when an external force such as a wind or an earthquake is input to a structure and horizontal or torsional motion occurs in the structure, the horizontal or torsional motion is applied to the structure. The vibration is detected by an installed vibration detecting means, for example, a sensor including a pair of a speedometer and an accelerometer, and a signal corresponding to the detected value is supplied to the controller. The controller calculates a horizontal bending moment and a torsional moment generated in the structure at that time based on the signal, and generates a bending moment M H and a torsional moment Mτ that cancel out the both moments. For this purpose, the angular velocities around the support shaft generated on both rotating bodies are obtained from the above equation.
【００１６】ここで、両回転体の回転体の質量回転慣性
モーメント及び回転角速度は予め一定になっている。な
お、角度検出器は、常時回転体の水平面に対する傾斜角
をコントローラに供給している。さらに、コントローラ
は、上記算出した各角速度が生じるように支持軸を回転
軸として回転体を回転動させる，所定の回転トルクを発
生する駆動指令を回転動駆動手段に指令を出す。Here, the mass rotational inertia moment and the rotational angular velocity of the rotating bodies of the two rotating bodies are fixed beforehand. The angle detector always supplies the controller with the inclination angle of the rotating body with respect to the horizontal plane. Further, the controller issues a drive command for generating a predetermined rotation torque to the rotation drive means for rotating the rotating body about the support shaft as a rotation axis so that the calculated angular velocities are generated.
【００１７】回転動駆動手段は、夫々回転体を支持軸周
りに所定トルクで回転駆動することで、各回転体に違っ
た角速度での歳差運動を発生させる。これにより、必要
な水平方向の制振モーメント及び捩じれ方向の制振モー
メントを同時に発生して、構造物に生じた振動による、
その時点での曲げモーメント及び捩じれモーメントを低
減する。The rotary drive means generates precessions at different angular velocities for each of the rotating bodies by rotating each of the rotating bodies around the support shaft at a predetermined torque. As a result, the necessary horizontal vibration damping moment and torsional vibration damping moment are simultaneously generated, and the vibration generated in the structure causes
The bending moment and the torsional moment at that time are reduced.
【００１８】これが、振動による正逆繰り返して発生す
る曲げモーメント及び捩じれモーメントに対して行われ
て構造物の振動を低減する。また、請求項２に記載され
ている装置にあっては、各制振用ジャイロ装置の回転体
の回転角速度と支持軸周りの角速度の積値Ω1 ・ω1 及
びΩ2 ・ω2 を夫々変数Ｓ1 ＝Ω1 ・ω1 、Ｓ2 ＝Ω2
・ω2 とみなすと、上記式は次にように表される。 ＭH ＝Ｓ1 ・Ｉ1 ・ｃｏｓθ1 − Ｓ2 ・Ｉ2 ・ｃｏｓθ2 Ｍτ＝Ｓ1 ・Ｉ1 ・ｓｉｎθ1 ＋ Ｓ2 ・Ｉ2 ・ｓｉｎθ2 この２式から上記両モーメントＭH,Ｍτを発生させるた
めの積値Ｓ1,及びＳ2が算出され、各積値毎にその積値
を適当に回転角速度と角速度に分割し、その値になるよ
うに各回転体の回転角速度を変更すると共に、上記算出
した角速度が発生可能なトルクで回転体を回転動させ
る。This is performed for the bending moment and the torsional moment which are repeatedly generated in the forward and reverse directions by the vibration to reduce the vibration of the structure. Further, in the device described in claim 2, the product values Ω 1 · ω 1 and Ω 2 · ω 2 of the rotational angular velocity of the rotating body and the angular velocity around the support axis of each gyro device for vibration damping are respectively determined. Variable S 1 = Ω 1 · ω 1 , S 2 = Ω 2
· Omega 2 and if it is assumed, the equation can be expressed then as. M H = S 1 · I 1 · cos θ 1 -S 2 · I 2 · cos θ 2 Mτ = S 1 · I 1 · sin θ 1 + S 2 · I 2 · sin θ 2 From these two equations, the above two moments M H and Mτ The product values S 1 and S 2 are calculated for generating, and the product value is appropriately divided into the rotational angular velocity and the angular velocity for each product value, and the rotational angular velocity of each rotating body is changed so as to become the value. At the same time, the rotating body is rotated with the torque capable of generating the calculated angular velocity.
【００１９】上記原理をもとに、請求項２の発明では、
コントローラは、振動検出手段からの信号をもとに上記
と同様に制振用の曲げモーメントＭH 及び捩じれモーメ
ントＭτを求め、さらに、上記式から積値Ｓ1,Ｓ2 の値
を求める。次に、コントローラは、その値Ｓ1,Ｓ2 をそ
れぞれの回転体の回転角速度及び支持軸周りの角速度に
分割し、各回転動駆動手段にその求めた角速度に応じた
トルクの駆動指令を伝達すると共に、各回転体駆動手段
に上記求めた回転角速度に各回転体の回転角速度を変更
する指令を出す。Based on the above principle, the invention of claim 2 provides:
The controller obtains a bending moment M H and a torsional moment Mτ for damping in the same manner as described above based on a signal from the vibration detecting means, and further obtains the product values S 1 and S 2 from the above equation. Next, the controller divides the values S 1 and S 2 into the rotational angular velocities of the respective rotating bodies and the angular velocities around the support shaft, and transmits a torque driving command corresponding to the obtained angular velocities to the respective rotary driving means. At the same time, a command to change the rotational angular velocity of each rotator to the rotational angular velocity determined above is issued to each rotator driving means.
【００２０】これにより各回転体に上記制振のために必
要な両モーメントを生じる回転体の回転角速度及び支持
軸周りの角速度が生じて、その時点での構造物の変形モ
ーメントを低減する。As a result, a rotational angular velocity of the rotating body and an angular velocity around the support axis are generated at each rotating body, which generate both moments required for the above-described vibration suppression, and the deformation moment of the structure at that time is reduced.
【００２１】[0021]
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この振動制御装置は、図１に示すように、構造物の頂部
など所定の位置に１対の制振用ジャイロ装置Ａ，Ｂが互
いに所定の間隔をあけて設置されてなる。上記構造物に
設置される各振動制御装置の主要部である制振用ジャイ
ロ装置Ａ，Ｂの構成を説明すると、図２及び図３に示さ
れるように、外周部分が内周部分よりも肉厚に成形され
た円盤形状の回転体１が回転軸２を上下に向けて配設さ
れ、その回転体１の回転軸２の上下両端側が、偏平な紡
錘円形上のフレーム３の中心軸上に回転可能に軸支され
ている。そのフレーム３の外周には、回転体１の回転軸
２と直交し且つ水平な支持軸Ｘ方向の両端部側に夫々支
持ビーム４が該支持軸Ｘ方向に延びて設けられ、この支
持ビーム４は、それぞれ構造物５に固定された支持台６
に回転可能に支持され、もって回転体１はフレーム３及
び支持ビーム４を介して支持軸Ｘ周りに回転可能になっ
ている。An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the vibration control device includes a pair of vibration control gyro devices A and B installed at a predetermined position such as a top of a structure at a predetermined interval. The configuration of the vibration control gyro devices A and B, which are the main components of each vibration control device installed in the above structure, will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, the outer peripheral portion is thicker than the inner peripheral portion. A thick disk-shaped rotating body 1 is disposed with the rotating shaft 2 facing up and down, and both upper and lower ends of the rotating shaft 2 of the rotating body 1 are positioned on the center axis of the flat spindle circular frame 3. It is rotatably supported. On the outer periphery of the frame 3, support beams 4 are provided extending in the direction of the support axis X at both ends in the direction of the support axis X, which are orthogonal to the rotation axis 2 of the rotating body 1 and are horizontal. Is a support 6 fixed to the structure 5
The rotating body 1 is rotatable around the support axis X via the frame 3 and the support beam 4.
【００２２】なお、上記回転体１の回転軸２の一方に
は、回転体１を高速回転駆動する回転体駆動手段である
回転体駆動モータ２０が連結して、該回転体１を一定の
回転角速度で高速回転駆動している。この制振用ジャイ
ロ装置Ａ，Ｂの一方の支持ビーム４には、回転体１を支
持軸Ｘ周りに回転駆動する，回転動駆動手段である電動
モータ８が連結している。その電動モータ８は、コント
ローラ９に接続されて、該コントローラ９から供給され
る指令により回転軸２を所定のトルクで回転駆動し、回
転体１を支持軸Ｘ周りに上記トルクに比例した所定角速
度Ωで回転動（歳差運動）させるようになっている。A rotating body driving motor 20, which is a rotating body driving means for rotating the rotating body 1 at a high speed, is connected to one of the rotating shafts 2 of the rotating body 1 so as to rotate the rotating body 1 at a constant speed. High-speed rotation drive at angular speed. An electric motor 8 is connected to one of the support beams 4 of the vibration control gyro devices A and B. The electric motor 8 is a rotary drive unit that drives the rotating body 1 to rotate around the support axis X. The electric motor 8 is connected to a controller 9 and drives the rotary shaft 2 to rotate at a predetermined torque according to a command supplied from the controller 9 to rotate the rotating body 1 around the support axis X at a predetermined angular velocity proportional to the torque. It is designed to rotate (precess) with Ω.
【００２３】また、他方の支持ビーム４には、回転体１
の水平面に対する傾斜角度θを検出する角度検出手段と
して、例えば傾斜計７が取り付けてあり、その傾斜計７
は、コントローラ９に接続されて、検出した回転体１の
傾斜角θに応じた信号を常時コントローラ９に供給して
いる。上記のような構成の一対制振用ジャイロ装置Ａ，
Ｂが、電動モータ８及び傾斜計７を備えて、図１に示す
ように、互いの支持軸Ｘの方向を同一軸線上になるよう
にして構造物５に配設されている。The other support beam 4 includes a rotating body 1
As an angle detecting means for detecting the inclination angle θ with respect to the horizontal plane, for example, an inclinometer 7 is attached.
Is connected to the controller 9 and constantly supplies a signal corresponding to the detected inclination angle θ of the rotating body 1 to the controller 9. The pair of vibration suppression gyro devices A configured as described above,
B includes an electric motor 8 and an inclinometer 7, and is disposed on the structure 5 such that the directions of the support axes X are on the same axis as shown in FIG.
【００２４】この１対の制振用ジャイロ装置Ａ，Ｂの両
回転体１は同じ質量回転慣性モーメントを有して夫々同
じ回転角速度で逆方向に一定の速度で高速回転してい
る。また、制振用ジャイロ装置Ａ，Ｂの支持軸Ｘ方向に
直交し且つその支持軸Ｘ方向，即ち制振用ジャイロ装置
Ａ，Ｂを中心とした対称位置には、振動検出手段を形成
する一対の速度計１０がそれぞれ構造物５に設置されて
いる。その一対の速度計１０はコントローラ９に接続さ
れていて、振動による構造物５の移動速度を検出して該
移動速度に応じた信号をコントローラ９に供給してい
る。The two rotating bodies 1 of the pair of vibration suppression gyro apparatuses A and B have the same mass rotational moment of inertia and rotate at a high speed at the same rotational angular velocity and at a constant speed in the opposite direction. Further, a pair of vibration detection means is provided at right angles to the support axis X direction of the vibration suppression gyro devices A and B, and at symmetrical positions around the support axis X direction, that is, the vibration control gyro devices A and B. Speedometers 10 are respectively installed on the structures 5. The pair of speedometers 10 is connected to the controller 9, detects the moving speed of the structure 5 due to vibration, and supplies a signal corresponding to the moving speed to the controller 9.
【００２５】コントローラ９は、一対の速度計１０から
入力した信号によって、その時点での構造物５に発生し
ている水平方向の曲げモーメント及び上下方向を軸とし
た捩じれモーメントを算出し、その両モーメントを相殺
する反対方向の水平方向の曲げモーメント及び捩じれモ
ーメントを求めると共に常時，傾斜計７から入力する各
回転体１の傾斜角θに応じた信号を入力し、下記２式か
ら両制振用ジャイロ装置Ａ，Ｂの回転体１に発生させる
角速度Ω1,Ω2 を求め、その角速度Ω1,Ω2 に応じた回
転トルクを発生する駆動信号を夫々の各電動モータ８に
供給する。 ＭH ＝Ｉ・ω（Ω1 ・ｃｏｓθ1 ＋ Ω2 ・ｃｏｓθ2 ）・・・（１） Ｍτ＝Ｉ・ω（Ω1 ・ｓｉｎθ1 − Ω2 ・ｓｉｎθ2 ）・・・（２） ここで、ωは両制振用ジャイロ装置Ａ，Ｂの回転体１の
回転軸２周りの角速度の絶対値を表し、Ｉは両回転体の
質量回転慣性モーメントを表し，また、θ1 及びθ
2 は、それぞれ両回転体１の水平面に対する傾斜角を表
している上記のような振動制御装置においては、図４に
示すフローのように、通常時，即ち風や地震等による所
定以上の外力が構造物５に入力されていない状態では、
角度検出手段である傾斜計７から入力される両回転体１
の傾斜角が零になるように電動モータ８を介して回転体
１をゆっくりと回転動させて回転体１を水平状態に維持
させておく（ステップ１）。The controller 9 calculates the horizontal bending moment and the vertical torsional moment generated in the structure 5 at that time based on the signals input from the pair of speedometers 10, and calculates both of them. The horizontal bending moment and the torsional moment in the opposite direction to cancel the moment are obtained, and a signal according to the inclination angle θ of each rotating body 1 inputted from the inclinometer 7 is always inputted. Angular velocities Ω 1 and Ω 2 generated in the rotating bodies 1 of the gyro devices A and B are obtained, and a drive signal for generating a rotational torque corresponding to the angular velocities Ω 1 and Ω 2 is supplied to each of the electric motors 8. M H = I · ω (Ω 1 · cos θ 1 + Ω 2 · cos θ 2 ) ··· (1) Mτ = I · ω (Ω 1 · sin θ 1 -Ω 2 · sin θ 2 ) ··· (2) Ω represents the absolute value of the angular velocity around the rotation axis 2 of the rotating body 1 of both the vibration suppression gyro devices A and B, I represents the mass rotational inertia moment of both rotating bodies, θ 1 and θ
In the vibration control device described above, each of which indicates the angle of inclination of both rotating bodies 1 with respect to the horizontal plane, as shown in the flow chart of FIG. In the state where it is not input to the structure 5,
Both rotating bodies 1 input from the inclinometer 7 as the angle detecting means
The rotating body 1 is slowly rotated via the electric motor 8 so that the inclination angle of the rotating body 1 becomes zero to keep the rotating body 1 in a horizontal state (step 1).
【００２６】これは、上記（１）式から分かるように傾
斜角θが小さいほうが構造物５に与える水平方向の制振
モーメントＭH が大きくとれると共に、制振制御時に回
転体１が４５度以上水平方向から傾斜してしまう恐れを
少なくするためである。上記状態で、構造物５に風や地
震等による所定以上の外力が入力すると、その外力によ
って、構造物５に支持軸Ｘ方向への水平振動及び上下方
向を軸とした捩じれ振動が生じる（ステップ２）。する
と、振動制御装置が設置してある位置での構造物５の移
動速度が１対の速度計１０によって計測されてコントロ
ーラ９に供給される（ステップ３）。As can be seen from the above equation (1), the smaller the inclination angle θ is, the larger the horizontal damping moment M H given to the structure 5 becomes, and the rotating body 1 becomes 45 degrees or more during the damping control. This is to reduce the risk of tilting from the horizontal direction. In the above state, when an external force exceeding a predetermined value due to a wind, an earthquake, or the like is input to the structure 5, the external force generates a horizontal vibration in the support axis X direction and a torsional vibration about the vertical direction in the structure 5 (step). 2). Then, the moving speed of the structure 5 at the position where the vibration control device is installed is measured by the pair of speedometers 10 and supplied to the controller 9 (step 3).
【００２７】コントローラ９は、１対の速度計１０から
入力した信号をもとに構造物５に発生しているその時点
の水平方向の移動速度，及び捩じれ速度を求め，それに
よって、その時点における構造物５に発生している水平
方向の曲げモーメント及び捩じれモーメントを算出する
（ステップ４）。なお、上記１対の速度計１０は制振用
ジャイロ装置Ａ，Ｂの支持軸Ｘを挟んで対称位置に設置
されているために、制振モーメントを発生する制振用ジ
ャイロ装置Ａ，Ｂの設置での構造物５に発生している水
平方向の曲げモーメント及び捩じれモーメントが、１対
の速度計１０から入力した移動速度の和及び移動速度の
差をもとに算出可能となっている。The controller 9 obtains the current horizontal moving speed and torsional speed generated in the structure 5 based on the signals input from the pair of speedometers 10, thereby obtaining the current speed. A horizontal bending moment and a torsional moment generated in the structure 5 are calculated (Step 4). Since the pair of speedometers 10 are installed symmetrically with respect to the support axis X of the gyro devices A and B, the gyro devices A and B for generating a damping moment are used. The horizontal bending moment and the torsional moment generated in the structure 5 at the time of installation can be calculated based on the sum of the moving speeds input from the pair of speedometers 10 and the difference in the moving speeds.
【００２８】次に、コントローラ９は、上記求めた曲げ
モーメント及び捩じれモーメントを相殺する反対方向の
水平方向の制振モーメントＭH 及び捩じれ方向の捩じれ
モーメントＭτを算出して（ステップ５）、その値を上
記（１）式及び（２）式に代入して両制振用ジャイロ装
置Ａ，Ｂの各回転体１に発生させる角速度Ω1,Ω2 を計
算する（ステップ６）。Next, the controller 9 calculates an opposite horizontal vibration damping moment M H and a torsional torsional moment Mτ that cancel out the bending moment and the torsional moment obtained above (step 5), and the values are calculated. Is substituted into the above equations (1) and (2) to calculate the angular velocities Ω 1, Ω 2 generated in each of the rotating bodies 1 of the gyro apparatus A, B for vibration suppression (step 6).
【００２９】ここで上記式における回転体１の質量回転
慣性モーメントＩ, 及び回転角速度ωは予め決定されて
いる値であり、また、各回転体１の水平面に対する傾斜
角度θ1,θ2 は角度検出手段から常時入力している値で
ある。次に、コントローラ９は、上記求めた夫々の角速
度Ω1,Ω2 に対応するトルクに応じた駆動信号を夫々の
電動モータ８に別々に供給する。[0029] Here, the value mass rotational moment of inertia I of the rotating body 1, and the rotational angular speed ω is predetermined in the above formula, The inclination angle theta 1 with respect to the horizontal plane of the rotating body 1, theta 2 is the angle This is a value that is constantly input from the detection means. Next, the controller 9 separately supplies a drive signal corresponding to the torque corresponding to each of the obtained angular velocities Ω 1 and Ω 2 to each electric motor 8.
【００３０】電動モータ８は、上記供給された駆動信号
に見合うトルクで支持ビーム４を回転駆動し、フレーム
３を介して各回転体１が夫々の上記トルクに比例した違
う角速度Ω1,Ω2 で回転動（歳差運動）する（ステップ
７）。この歳差運動によって両制振用ジャイロ装置Ａ,
Ｂに与えられた角速度Ω1,Ω 2 に応じたモーメントが支
持軸Ｘ方向に発生し、各制振用ジャイロ装置Ａ, Ｂの支
持台６を介して構造物５に対して鉛直方向の力（偶力）
が入力する。このとき、各回転体１が水平面に対して夫
々所定の傾斜角度θで傾斜しているために該偶力は上記
のように、上記式に応じた水平方向の制振モーメントＭ
H 及び捩じれ方向の制振モーメントＭτを発生して（ス
テップ８）、構造物５に入力された外力によるその時点
での曲げモーメント及び捩じれモーメントを低減する。The electric motor 8 receives the supplied drive signal.
The support beam 4 is rotationally driven with a torque corresponding to
3, each rotating body 1 has a difference proportional to the torque.
Angular velocity Ω1,ΩTwoTo rotate (precess)
7). By this precession, the gyro device A for both vibration control,
Angular velocity Ω given to B1,Ω TwoMoment
Gyro A for each vibration suppression generated in the X-axis direction,Branch of B
Vertical force (couple) on the structure 5 via the support 6
Enter. At this time, each rotating body 1
Because the couple is inclined at a predetermined inclination angle θ, the couple is
, The horizontal damping moment M according to the above equation
HAnd a torsional damping moment Mτ is generated
Step 8), the point due to the external force input to the structure 5
To reduce bending and torsional moments.
【００３１】上記発生させる両回転体１の角速度Ω1,Ω
2 は、従来であれば捩じれ方向の制振モーメントＭτが
小さく，望ましくは零になるように、両回転体１に発生
させる角速度が等しくなるように制御していたが、本実
施例では、逆に両回転体１に発生させる角速度Ω1,Ω2
に積極的に差を与えることで、その時点で構造物５に発
生している水平方向の曲げモーメントを低減すると共
に、該構造物５に発生している捩じれ振動も同時に低減
している。The angular velocities Ω 1, Ω of the two rotating bodies 1 generated above
The control 2 controls the angular velocities generated in the two rotating bodies 1 to be equal so that the vibration damping moment Mτ in the torsional direction is small and desirably zero in the prior art. Angular velocities Ω 1, Ω 2 generated by both rotating bodies 1
, The horizontal bending moment generated in the structure 5 at that time is reduced, and the torsional vibration generated in the structure 5 is also reduced at the same time.
【００３２】上記処理を振動によって構造物５に生じる
回転変形に応じて発生する正逆両方向の変形モーメント
に対して、所定以下になるまで上記処理が繰り返えされ
ることで（ステップ９）、構造物５に入力された振動を
低減する。上記処理によって構造物５の振動が所定値以
下になったら上記制振処理をやめ、各回転体１の傾斜角
度θ1,θ2 が零になるまでゆっくりと回転体１を支持軸
周りに回転させる。The above processing is repeated until the deformation moment in both the forward and reverse directions generated in accordance with the rotational deformation generated in the structure 5 by the vibration until it becomes equal to or less than a predetermined value (step 9). The vibration input to the object 5 is reduced. When the vibration of the structure 5 becomes equal to or less than the predetermined value by the above processing, the vibration damping processing is stopped, and the rotating body 1 is slowly rotated around the support axis until the inclination angles θ 1 and θ 2 of each rotating body 1 become zero. Let it.
【００３３】また、上記制振処理の最中に傾斜計７によ
って計測されている回転体１の傾斜角θ1,θ2 が所定以
上，例えば４５度以上になったら水平方向の制振モーメ
ントＭH が効果的に発生できなくなるので、上記処理を
やめる。このときには、回転動手段である電動モータ８
を支持ビーム４から切離し、従来の制振処理である構造
物５の回転変形によって発生する受動的な角速度による
受動的な制振処理をさせるようにする。When the inclination angles θ 1, θ 2 of the rotating body 1 measured by the inclinometer 7 during the above-mentioned vibration damping processing become a predetermined value or more, for example, 45 degrees or more, a horizontal vibration damping moment M is obtained. Since H cannot be generated effectively, the above processing is stopped. At this time, the electric motor 8 which is a rotating means is used.
Is separated from the support beam 4 to perform passive vibration damping processing by passive angular velocity generated by rotational deformation of the structure 5, which is a conventional vibration damping processing.
【００３４】なお、上記実施例においては、電動モータ
８によって直接支持ビーム４を回転させて回転体１を支
持軸周りに回転させているが、回転動駆動手段としては
これに限られるものではなく、例えば図５に示すように
構成してもよい。これは、各フレーム３外周の中心軸
線，即ち回転軸２と同一平面上の下方の構造物５上に駆
動モータ１２を取り付け、この駆動モータ１２とフレー
ム３との間に互いに噛み合うギヤ１３，１４を設けて、
該駆動モータ１２の回転駆動によってフレーム３を回転
させることで、回転体１を支持軸周りに回転駆動させる
ものである。このような構成の回転動駆動手段を採用す
ると、各制振用ジャイロ装置Ａ, Ｂの支持軸周りへ所望
のトルクを与えるのに必要な力が上記実施例よりも小さ
くなる。In the above-described embodiment, the rotary body 1 is rotated around the support axis by directly rotating the support beam 4 by the electric motor 8, but the rotary drive means is not limited to this. , For example, as shown in FIG. That is, the driving motor 12 is mounted on the center axis of the outer periphery of each frame 3, that is, on the lower structure 5 on the same plane as the rotating shaft 2, and the gears 13 and 14 meshing with each other between the driving motor 12 and the frame 3 With
By rotating the frame 3 by the rotation of the drive motor 12, the rotating body 1 is driven to rotate around the support shaft. When the rotary driving means having such a configuration is employed, the force required to apply a desired torque around the support shaft of each of the vibration control gyro devices A and B is smaller than in the above-described embodiment.
【００３５】また、上記実施例では、構造物５の振動を
測定する振動検出手段として１対の速度計１０を使用し
たが、これに限るものではなく加速度計や変位計などを
使用してもよいし、平行方向の振動は上記速度計で計測
し捩じれ動は捩じれ計で計測する等，他の公知のセンサ
の組み合わせを使用してもよい。また、上記実施例にお
いては、２つの制振用ジャイロ装置Ａ, Ｂの回転体１の
質量回転慣性モーメント及び回転角速度の大きさを同じ
大きさにして説明しているが、２つの制振用ジャイロ装
置Ａ，Ｂの回転体１の各質量回転慣性モーメント及び回
転角速度を大きさは、必ずしも同じ値である必要はなく
別の値になるように設定してあっても構わない。In the above embodiment, the pair of speedometers 10 is used as the vibration detecting means for measuring the vibration of the structure 5. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a combination of other known sensors may be used, such as measuring the vibration in the parallel direction with the above-mentioned speedometer and measuring the torsional motion with the torsion meter. Further, in the above embodiment, the description has been made with the magnitudes of the mass rotational inertia moment and the rotational angular velocity of the rotating bodies 1 of the two vibration suppression gyro devices A and B being the same. The magnitudes of the respective mass rotational inertia moments and rotational angular velocities of the rotating bodies 1 of the gyro apparatuses A and B do not necessarily have to be the same value, and may be set to different values.
【００３６】また、回転動駆動手段として、支持軸に直
接トルクを与えるものとして電動モータ８を使用してい
るが、これに限られるものではなく、油圧機構など他の
機構を使用してもよい。さらに、上記実施例において
は、２つの制振用ジャイロ装置を両支持軸が同一軸線上
に並ぶように配置しているが、これに限るものではなく
該２つの制振用ジャイロ装置に支持軸が相互に平行にな
るように配置されていればよい。Although the electric motor 8 is used as the rotary drive means for directly applying a torque to the support shaft, the present invention is not limited to this, and another mechanism such as a hydraulic mechanism may be used. . Further, in the above embodiment, the two vibration suppression gyro devices are arranged so that both support shafts are aligned on the same axis. However, the present invention is not limited to this. May be arranged so as to be parallel to each other.
【００３７】次に、第２実施例の振動制御装置を説明す
る。この第２実施例の振動制御装置は、図６に示すよう
に、各制振用ジャイロ装置Ａ，Ｂの回転体１を高速に回
転駆動する回転体駆動モータ２０とコントローラ９とを
接続して、該コントローラ９からの指令によって該回転
体駆動モータ２０による各回転体１の回転角速度も制御
可能にしたものである。他の構成は第１実施例と同様な
構成を備えている。Next, a vibration control device according to a second embodiment will be described. As shown in FIG. 6, the vibration control device according to the second embodiment connects a controller 9 with a rotating body drive motor 20 for rotating the rotating body 1 of each of the vibration suppression gyro devices A and B at a high speed. The rotation angular velocity of each rotating body 1 by the rotating body drive motor 20 can also be controlled by a command from the controller 9. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
【００３８】上記第１実施例においては、水平方向の制
振モーメントＭH を発生する際に両制振用ジャイロ装置
Ａ，Ｂの回転体１に発生させる角速度Ω1,Ω2 を変数と
して制御して捩じれ動に応じた捩じれモーメントＭτも
発生させているが、この第２実施例においては、両回転
体１に入力される回転角速度も変更して制振用の両制振
モーメントＭH,Ｍτを発生させるものである。In the first embodiment, the angular velocities Ω 1 and Ω 2 generated on the rotating bodies 1 of the gyro apparatus A and B for vibration suppression when the horizontal vibration suppression moment M H is generated are used as variables. To generate a torsional moment Mτ in accordance with the torsional movement. However, in the second embodiment, the rotational angular velocities input to the two rotating bodies 1 are also changed so that the two damping moments M H, Mτ is generated.
【００３９】即ち、コントローラ９は、一対の速度計等
のセンサ１０からなる振動検出手段からの信号をもと
に、その時点での構造物に生じている水平方向の曲げモ
ーメント及び上下軸周りの捩じれモーメントを求め、さ
らにはその両モーメントを相殺するための曲げモーメン
トＭH 及び捩じれモーメントＭτを算出する（ステップ
２０）。That is, based on signals from vibration detecting means including a pair of sensors 10 such as a speedometer, the controller 9 generates a horizontal bending moment and a vertical bending moment generated in the structure at that time. A torsional moment is determined, and a bending moment M H and a torsional moment Mτ for canceling the two moments are calculated (step 20).
【００４０】そして、コントローラ９は、下記の２式か
ら回転体１の回転角速度ω1,ω2 と支持軸周りの角速度
Ω1,Ω2 との積値であるＳ1 及びＳ2 を算出する（ステ
ップ２１）。 ＭH ＝Ｉ・（Ｓ1 ・ｃｏｓθ1 − Ｓ2 ・ｃｏｓθ2 ）・・・（３） Ｍτ＝Ｉ・（Ｓ1 ・ｓｉｎθ1 ＋ Ｓ2 ・ｓｉｎθ2 ）・・・（４） ここで、両制振用ジャイロ装置Ａ, Ｂの互いの回転体1
は逆方向に回転しているためにω1 とω2 とは符号が反
対になっているので、Ｓ1 とＳ2 の値も符号が逆になっ
ている。また、各回転体１の傾斜角θ1,θ2 の値は、傾
斜計７から常時供給されている値である。Then, the controller 9 calculates S 1 and S 2 which are product values of the rotational angular velocities ω 1 and ω 2 of the rotating body 1 and the angular velocities Ω 1 and Ω 2 around the support axis from the following two equations. (Step 21). M H = I · (S 1 · cos θ 1 −S 2 · cos θ 2 ) (3) Mτ = I · (S 1 · sin θ 1 + S 2 · sin θ 2 ) (4) Rotary body 1 of both gyro devices A and B for both damping
Since ω 1 is rotated in the opposite direction, the signs of ω 1 and ω 2 are opposite, so the signs of S 1 and S 2 are also opposite. The values of the inclination angles θ 1 and θ 2 of the rotating bodies 1 are values that are constantly supplied from the inclinometer 7.
【００４１】次に、コントローラ９は、上記算出した積
値Ｓ1,Ｓ2 をもとに個別に上記積値Ｓ1,Ｓ2 となる各回
転体１の回転角速度ω1,ω2 及び支持軸周りの角速度Ω
1,Ω 2 を決定する。ここで、Ｓ＝ω・Ωという関係にな
っているから、回転角速度ωを早くすれば角速度Ωは小
さい値となる。よって、例えば傾斜計７からの信号をも
とに回転体１の傾斜角θ1,θ2 が上限値に近いようであ
れば、回転角速度ωの方を大きく設定して角速度Ωの値
を小さく設定して回転体1 の傾斜角θ1,θ2 の変更を小
さくする等の処理が可能になる。Next, the controller 9 calculates the product calculated above.
Value S1,STwoProduct value S individually based on1,STwoEach time
Rotational angular velocity ω of rolling element 11,ωTwoAnd the angular velocity Ω around the support axis
1,Ω TwoTo determine. Here, S = ω · Ω.
Therefore, if the rotational angular velocity ω is increased, the angular velocity Ω will be smaller.
Value. Therefore, for example, the signal from the inclinometer 7
And the inclination angle θ of the rotating body 11,θTwoSeems to be close to the upper limit
If the rotation angular velocity ω is set higher, the value of the angular velocity Ω
Rotating body by setting small1Angle of inclination θ1,θTwoSmall changes
Processing such as shrinking becomes possible.
【００４２】次に、コントローラ９は、各回転体駆動装
置である回転体駆動モータ２０に上記算出した回転角速
度ω1,ω2 に変更する指令を出す（ステップ２３）と共
に、各回転動駆動手段である電動モータ８に上記算出し
た角速度Ω1,Ω2 に比例したトルクでの回転駆動の指令
を出す（ステップ２４）。これによって、各回転体駆動
モータ２０が各回転体１の回転角速度を上記算出した回
転角速度ω1 ，ω2 に変更すると共に、回転動駆動手段
である電動モータ８が、上記駆動信号に見合うトルクで
支持ビーム４を回転駆動して、各回転体１に夫々の上記
トルクに比例した角速度Ω1,Ω2 で回転動（歳差運動）
させる（ステップ２５）。Next, the controller 9, the rotational angular velocity omega 1 calculated above to the rotary body drive motor 20 which is the rotating-body driving device issues a command to change omega 2 (step 23), the rotational movement driving means A command to rotate the motor 8 with a torque proportional to the calculated angular speeds Ω 1 and Ω 2 is issued to the electric motor 8 (step 24). Thus, each rotating body drive motor 20 changes the rotating angular velocity of each rotating body 1 to the calculated rotating angular velocities ω 1 and ω 2 , and the electric motor 8 serving as the rotating drive means applies a torque corresponding to the drive signal. To rotate the supporting beam 4 to rotate the respective rotating bodies 1 at angular velocities Ω 1 and Ω 2 proportional to the respective torques (precession).
(Step 25).
【００４３】これによって、所望の水平方向の制振モー
メントＭH,及び捩じれモーメントＭτが制振用ジャイロ
装置Ａ，Ｂによって発生し、構造物５のその時点での変
形モーメントを低減する。なお、構造体の振動の制振が
終了したら、各回転体１の回転角速度ω1,ω2 は初期の
回転角速度の値に復帰させておく。As a result, desired horizontal damping moments M H and torsional moments Mτ are generated by the damping gyro devices A and B, and the deformation moment of the structure 5 at that time is reduced. When the vibration of the structure is completely damped, the rotational angular velocities ω 1 and ω 2 of each rotating body 1 are returned to the initial rotational angular velocities.
【００４４】他の作用及び効果は第１実施例と同様であ
る。Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の構造
物の振動制御装置では、一対の制振用ジャイロ装置だけ
で、水平方向と捩じれ方向の振動の制振制御を同時に実
施可能となる。このため、従来少なくとも３台必要であ
った制振用ジャイロ装置が２台で済むので、制振モーメ
ントを発生させる制振用ジャイロ装置の台数が低減して
構造物に設置するために必要な振動制御装置の占めるス
ペースが低減できるという効果が得られる。このとき、
請求項２に記載の発明を採用すると、一の制振用ジャイ
ロ装置に対し回転体の回転角速度及び支持軸周りの角速
度の２種類の変数で制振が可能となり、例えば、回転体
の傾斜角が上限値に近い場合に、上記回転角速度を大き
く且つ上記角速度の値を小さく設定するなどの処理がで
きるという効果がある。 As described above, in the vibration control apparatus for a structure according to the present invention, horizontal and torsional vibrations can be simultaneously controlled only by a pair of vibration control gyro devices. . For this reason, only two vibration-control gyro devices, which conventionally required at least three vibration-control devices, can be used. Therefore, the number of vibration-control gyro devices that generate a vibration-reducing moment is reduced, and vibration required for installation on a structure is reduced. The effect that the space occupied by the control device can be reduced is obtained. At this time,
According to the second aspect of the present invention, a dyke for vibration suppression is provided.
(B) The rotational angular velocity of the rotating body and the angular velocity around the support axis for the device
Vibration can be controlled by two kinds of variables, such as
When the inclination angle of the
Processing such as setting the value of the angular velocity small
There is an effect that can be cut.
【図１】本発明に係る第１実施例の構造物の振動制御装
置を構成を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a structure vibration control device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】制振用ジャイロ装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the gyro device for damping.
【図３】図２におけるＤ−Ｄ線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line DD in FIG. 2;
【図４】第１実施例の振動制御の処理の流れを示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing a flow of processing of vibration control of the first embodiment.
【図５】第１実施例の第２の回転動駆動手段を示す図で
ある。FIG. 5 is a view showing a second rotary driving means of the first embodiment.
【図６】本発明に係る第２実施例の構造物の振動制御装
置を構成を示す概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a structure vibration control device according to a second embodiment of the present invention.
【図７】第２実施例の振動制御の処理の流れを示す概略
図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a flow of a vibration control process according to a second embodiment.
１ 回転体 ２ 回転軸 ３ フレーム ４ 支持ビーム ５ 構造物 ６ 支持台 ７ 傾斜計 ８ 電動モータ ９ コントローラ ２０ 回転体駆動モータ １０ 速度計 Ａ，Ｂ 制振用ジャイロ装置 Ｘ 支持軸 θ, θ1,θ2 回転体の傾斜角 Ω, Ω1,Ω2 支持軸周りの角速度 ω, ω1,ω2 回転体の回転角速度 Ｓ1,Ｓ2 積値DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating body 2 Rotating axis 3 Frame 4 Support beam 5 Structure 6 Support base 7 Inclinometer 8 Electric motor 9 Controller 20 Rotating body drive motor 10 Speedometer A, B Gyro device for vibration suppression X Support axis θ , θ 1, θ inclination omega two rotating body, omega 1, the angular velocity omega around omega 2 support shaft, omega 1, the rotation angular velocity of omega second rotator S 1, S 2 product value
Claims (2)
交し且つ水平な支持軸の周りに回転可能に支持してなる
制振用ジャイロ装置を構造物に設置して、上記回転体に
支持軸周りの歳差運動を生じさせ、その歳差運動の角速
度に比例して発生する制振モーメントによって構造物の
振動を低減する振動制御装置において、互いの回転体が
逆方向に回転し且つ互いの支持軸を平行にして配置され
る一対の上記制振用ジャイロ装置と、その両制振用ジャ
イロ装置の各回転体の水平面に対する傾斜角を夫々検出
する２つの角度検出手段と、上記各回転体をそれぞれ支
持軸周りに回転駆動する２つの回転動駆動手段と、構造
物の水平動及び捩じれ動を検出する振動検出手段と、上
記角度検出手段，回転動駆動手段，及び振動検出手段と
接続して、角度検出手段から各回転体の上記傾斜角度に
応じた信号を入力しつつ、振動検出手段から入力した信
号をもとに求めた構造物に発生している変形モーメント
を相殺するのに要する，水平方向の制振モーメント及び
捩じれモーメントを算出し、さらに、上記制振モーメン
トを発生するために各回転体に発生させる角速度を算出
する際に上記算出した捩じれモーメントを発生可能なだ
け両回転体に発生させる角速度の値に差を付与して該両
回転体に発生させる各角速度を算出し、その算出した夫
々の角速度に対応した量の回転トルクの駆動指令を各回
転動駆動手段にそれぞれ供給するコントローラとを備え
たことを特徴とする構造物の振動制御装置。A gyro device for vibration suppression, wherein a rotator rotating at a high speed is supported rotatably about a horizontal support axis perpendicular to the rotation axis, is installed on a structure, and the rotator is mounted on the rotator. In a vibration control device that causes precession around a support axis and reduces vibration of a structure by a damping moment generated in proportion to the angular velocity of the precession, the rotating bodies of the two rotate in opposite directions and A pair of the vibration suppression gyro devices arranged so that their support axes are parallel to each other, two angle detection means for respectively detecting an inclination angle of each rotating body of the both vibration suppression gyro devices with respect to a horizontal plane, Two rotational driving means for driving the rotating body around the support shaft, vibration detecting means for detecting horizontal and torsional movements of the structure, the angle detecting means, rotational driving means, and vibration detecting means; Connect and detect angle Means for inputting a signal corresponding to the inclination angle of each rotating body from the means, and canceling the deformation moment generated in the structure obtained based on the signal input from the vibration detecting means. When calculating the damping moment and the torsional moment, and further calculating the angular velocity to be generated in each rotating body to generate the above-described vibration damping moment, the angular velocity generated in both rotating bodies as much as possible to generate the calculated torsional moment And a controller that calculates the respective angular velocities to be generated in the two rotating bodies by giving a difference to the values of the two rotating bodies, and supplies a driving command of the amount of the rotating torque corresponding to the calculated respective angular velocities to the respective rotary driving means. A vibration control device for a structure, comprising:
交し且つ水平な支持軸の周りに回転可能に支持してなる
制振用ジャイロ装置を構造物に設置して、上記回転体に
支持軸周りの歳差運動を生じさせ、その歳差運動の角速
度に比例して発生する制振モーメントによって構造物の
振動を低減する振動制御装置において、互いの回転体が
逆方向に回転し且つ互いの支持軸を平行にして配置され
る一対の上記制振用ジャイロ装置と、その両制振用ジャ
イロ装置の各回転体の水平面に対する傾斜角を夫々検出
する２つの角度検出手段と、上記各回転体をそれぞれ支
持軸周りに回転駆動する２つの回転動駆動手段と、上記
各回転体をそれぞれ回転軸周りに高速回転駆動する２つ
の回転体駆動手段と、構造物の水平動及び捩じれ動を検
出する振動検出手段と、上記角度検出手段，回転動駆動
手段，回転体駆動手段，及び振動検出手段と接続して、
角度検出手段から各回転体の上記傾斜角度に応じた信号
を入力しつつ、振動検出手段から入力した信号をもとに
求めた構造物に発生している変形モーメントを相殺する
のに要する，水平方向の制振モーメント及び捩じれモー
メントを算出し、上記両モーメントを同時に発生するた
めに必要な両制振用ジャイロ装置における回転体の回転
角速度と支持軸周りの角速度との積値を求め、さらにそ
の求めた各積値となる各制振用ジャイロ装置の回転体の
回転角速度及び支持軸周りの角速度をそれぞれ決定し、
その決定した支持軸周りの各角速度に応じたトルク量の
回転駆動指令を各回転動駆動手段にそれぞれ供給すると
共に、上記算出した回転角速度に各回転体の回転角速度
を変更する指令を各回転体駆動手段に供給するコントロ
ーラとを備えたことを特徴とする構造物の振動制御装
置。2. A vibration suppression gyro device, which supports a rotating body that rotates at a high speed so as to be rotatable about a horizontal support axis perpendicular to the rotating axis, is installed on a structure, and the rotating body is mounted on the rotating body. In a vibration control device that causes precession around a support axis and reduces vibration of a structure by a damping moment generated in proportion to the angular velocity of the precession, the rotating bodies of the two rotate in opposite directions and A pair of the vibration suppression gyro devices arranged so that their support axes are parallel to each other, two angle detection means for respectively detecting an inclination angle of each rotating body of the both vibration suppression gyro devices with respect to a horizontal plane, Two rotary driving means for rotating the rotating body around the support axis, two rotating body driving means for rotating each of the rotating bodies at high speed around the rotating axis, and horizontal movement and torsional movement of the structure. Vibration detection means to detect And the angle detecting means, the rotational driving means, the rotating body driving means, and the vibration detecting means,
A horizontal axis required to cancel the deformation moment generated in the structure obtained based on the signal input from the vibration detecting means while inputting a signal corresponding to the tilt angle of each rotating body from the angle detecting means, Calculate the vibration damping moment and torsional moment in the direction, and calculate the product value of the rotational angular velocity of the rotating body and the angular velocity around the support shaft in the gyro device for both vibration damping necessary to generate both the above moments at the same time. Determine the rotational angular velocity of the rotating body and the angular velocity around the support axis of the gyro device for each vibration suppression to be each obtained product value,
A rotation drive command of a torque amount according to each angular velocity around the determined support shaft is supplied to each rotation drive unit, and a command to change the rotation angular velocity of each rotary body to the calculated rotation angular velocity is given to each rotary body. A vibration control device for a structure, comprising: a controller for supplying to a driving unit.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4016999A JP2723738B2 (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Vibration control device for structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4016999A JP2723738B2 (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Vibration control device for structures |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH05214844A JPH05214844A (en) | 1993-08-24 |
| JP2723738B2 true JP2723738B2 (en) | 1998-03-09 |
Family
ID=11931712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4016999A Expired - Lifetime JP2723738B2 (en) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Vibration control device for structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH05187151A (en) * | 1992-01-16 | 1993-07-27 | Toshiba Corp | Vibration control device |
-
1992
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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