JP2723738B2 - 構造物の振動制御装置 - Google Patents
構造物の振動制御装置Info
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Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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。
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。
【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。
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。
【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）。
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）。
【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。
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。
【００４４】他の作用及び効果は第１実施例と同様であ
る。
る。
【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。
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。
【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。
置を構成を示す概略構成図である。
【図２】制振用ジャイロ装置の平面図である。
【図３】図２におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【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。
ある。
【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。
ある。
【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。
置を構成を示す概略構成図である。
【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。
図である。
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
Claims (2)
- 【請求項１】 高速回転する回転体を，その回転軸に直
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。 - 【請求項２】 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
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4016999A JP2723738B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 構造物の振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4016999A JP2723738B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 構造物の振動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05214844A JPH05214844A (ja) | 1993-08-24 |
| JP2723738B2 true JP2723738B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=11931712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4016999A Expired - Lifetime JP2723738B2 (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 構造物の振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723738B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4925740B2 (ja) * | 2006-06-22 | 2012-05-09 | 辰治 石丸 | 回転慣性質量付きトグル型制震装置 |
| JP4915246B2 (ja) * | 2007-01-26 | 2012-04-11 | セイコーエプソン株式会社 | ジャイロモジュール |
| JP5131491B2 (ja) * | 2010-02-24 | 2013-01-30 | セイコーエプソン株式会社 | ジャイロモジュール |
| JP6930901B2 (ja) * | 2017-11-09 | 2021-09-01 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | 制振制御システム、制振制御方法、振動解析装置及び振動解析方法 |
| CN114718208B (zh) * | 2022-03-29 | 2024-06-14 | 武汉工程大学 | 一种基于控制力矩陀螺仪的抗震***及方法 |
| CN115421411A (zh) * | 2022-08-15 | 2022-12-02 | 沈阳工业大学 | 一种基于回转原理的主动力矩驱动控制*** |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01244001A (ja) * | 1988-03-23 | 1989-09-28 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 高層建造物の制振方法及びその装置、並びにこの装置を制御する方法 |
| JPH05187151A (ja) * | 1992-01-16 | 1993-07-27 | Toshiba Corp | 制振装置 |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4016999A patent/JP2723738B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05214844A (ja) | 1993-08-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040511 |