JP3136325B2 - ハイブリッド動吸振器 - Google Patents
ハイブリッド動吸振器Info
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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、地震や風外乱等による構造物の振動を抑制
するハイブリッド動吸振器に関するものである。
するハイブリッド動吸振器に関するものである。
［従来の技術］ 従来より、構造物の振動を抑制するための動吸振器と
しては、次に挙げる２種類の装置が一般に知られてい
る。
しては、次に挙げる２種類の装置が一般に知られてい
る。
その一つは、制振すべき構造物の所定の位置に、移動
可能な付加マスと、この付加マスと構造物との間に設置
され、この付加マスを水平方向に移動可能に支持するア
クチュエータとを具備するいわゆる能動的な動吸振器で
ある。
可能な付加マスと、この付加マスと構造物との間に設置
され、この付加マスを水平方向に移動可能に支持するア
クチュエータとを具備するいわゆる能動的な動吸振器で
ある。
また、他の一つは、前記移動可能な付加マスに所定の
バネとダンパーを結合して、構造物の特定の振動モード
の振幅を低減させるいわゆる受動的な動吸振器である。
バネとダンパーを結合して、構造物の特定の振動モード
の振幅を低減させるいわゆる受動的な動吸振器である。
［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来の動吸振器には、次に述べるような欠
点があった。
点があった。
すなわち、前記のような能動的な動吸振器にあって
は、構造物の振動に応じてこの振動を制御するので、振
動を吸収するのに必要なエネルギーを、すべて外部より
供給する必要があるという点である。したがって、高層
構造物などの大重量の構造物にこの動吸振器を適用した
場合には、莫大なエネルギーの供給が必要となり、現在
の技術レベルでは、比較的重量の軽い構造物にしか適用
することができないのが実状である。
は、構造物の振動に応じてこの振動を制御するので、振
動を吸収するのに必要なエネルギーを、すべて外部より
供給する必要があるという点である。したがって、高層
構造物などの大重量の構造物にこの動吸振器を適用した
場合には、莫大なエネルギーの供給が必要となり、現在
の技術レベルでは、比較的重量の軽い構造物にしか適用
することができないのが実状である。
また、前記のような受動的な動吸振器にあっては、構
造物の特定の振動モードの振幅を低減させるので、振動
を吸収するのに必要なエネルギーを外部から供給する必
要はないが、特定の振動モード、すなわち振動数範囲に
しか効果がない。したがって、地震のように広い振動数
帯域に亙る振動モードが励起されるような場合には、そ
の振動の低減効果はあまり期待できない。
造物の特定の振動モードの振幅を低減させるので、振動
を吸収するのに必要なエネルギーを外部から供給する必
要はないが、特定の振動モード、すなわち振動数範囲に
しか効果がない。したがって、地震のように広い振動数
帯域に亙る振動モードが励起されるような場合には、そ
の振動の低減効果はあまり期待できない。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、
広い振動数範囲に亙って振動抑制効果が見られ、しかも
外部からのエネルギーの供給量を大幅に低減させること
のできるハイブリッド動吸振器を提供することを目的と
している。
広い振動数範囲に亙って振動抑制効果が見られ、しかも
外部からのエネルギーの供給量を大幅に低減させること
のできるハイブリッド動吸振器を提供することを目的と
している。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、振動を低減すべき構造物の所定の位置に、
付加マスを移動自在に設け、該付加マスと前記構造物と
の間には、バネおよび固定ダンパーを設けて、それら付
加マス、バネ、固定ダンパーとにより受動的動吸振器を
構成する一方、前記付加マスと前記構造物との間に、可
変ダンパーとそれに並列に設けられたアクチュエータを
設置して、それら可変ダンパーとアクチュエータおよび
前記付加マスとにより能動的動吸振器を構成し、構造物
および付加マスの状態量に応じて決定される制振に必要
な制御力を該可変ダンパーおよびアクチュエータによっ
て発生させ、この制御力によって、構造物の振動を制御
するようにしたことを特徴とするものである。
付加マスを移動自在に設け、該付加マスと前記構造物と
の間には、バネおよび固定ダンパーを設けて、それら付
加マス、バネ、固定ダンパーとにより受動的動吸振器を
構成する一方、前記付加マスと前記構造物との間に、可
変ダンパーとそれに並列に設けられたアクチュエータを
設置して、それら可変ダンパーとアクチュエータおよび
前記付加マスとにより能動的動吸振器を構成し、構造物
および付加マスの状態量に応じて決定される制振に必要
な制御力を該可変ダンパーおよびアクチュエータによっ
て発生させ、この制御力によって、構造物の振動を制御
するようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項２では、前記可変ダンパーによって制御
力を発生する場合に比べて、前記アクチュエータによっ
て制御力を発生する場合のゲインを小さく設定するよう
にしたことを解決手段とした。
力を発生する場合に比べて、前記アクチュエータによっ
て制御力を発生する場合のゲインを小さく設定するよう
にしたことを解決手段とした。
［作用］ 本発明のハイブリッド動吸振器によれば、付加マスと
構造物の間には、アクチュエータが設置されてなる能動
的な動吸振器としての構成を有しているので、広い振動
数範囲に亙って振動抑制効果を発現することが可能であ
る。また同時に、移動可能に設けられた付加マスと構造
物との間には、バネおよび固定ダンパーが設けられてな
る受動的な動吸振器としての構成を有しており、構造物
に発生した振動エネルギーの一部を、これらの付加マス
およびダンパーが吸収して水平方向の振動を制御するべ
く作用する。したがって、前記アクチュエータの駆動に
必要なエネルギーの外部からの供給量を低減することが
できる。
構造物の間には、アクチュエータが設置されてなる能動
的な動吸振器としての構成を有しているので、広い振動
数範囲に亙って振動抑制効果を発現することが可能であ
る。また同時に、移動可能に設けられた付加マスと構造
物との間には、バネおよび固定ダンパーが設けられてな
る受動的な動吸振器としての構成を有しており、構造物
に発生した振動エネルギーの一部を、これらの付加マス
およびダンパーが吸収して水平方向の振動を制御するべ
く作用する。したがって、前記アクチュエータの駆動に
必要なエネルギーの外部からの供給量を低減することが
できる。
また、本発明のハイブリッド動吸振器にあっては、前
記アクチュエータに対して並列に可変ダンパーを設け
て、地震や風等の外力により構造物に振動が励起された
場合、この構造物や付加マスの状態量などから、所定の
制御則に基づいて、可変ダンパーおよびアクチュエータ
が作用し、振動の低減に必要な制御力を決定する。そし
て、構造物と付加マスの相対速度と、必要な制御力の符
号との関係から、可変ダンパーがこの制御力を発生し得
るか否かを判断し、可能な場合には可変ダンパーによっ
て必要な制御力を発生させる。また不可能な場合には、
アクチュエータによって制御力を供給する。可変ダンパ
ーのコントロールに必要なエネルギーはアクチュエータ
の駆動に必要なエネルギーに比べて小さくて済むので、
アクチュエータにより制御力のすべてを発生する場合に
比べて、外部からこのハイブリッド動吸振器に供給する
べきエネルギーを大幅に低減することができる。
記アクチュエータに対して並列に可変ダンパーを設け
て、地震や風等の外力により構造物に振動が励起された
場合、この構造物や付加マスの状態量などから、所定の
制御則に基づいて、可変ダンパーおよびアクチュエータ
が作用し、振動の低減に必要な制御力を決定する。そし
て、構造物と付加マスの相対速度と、必要な制御力の符
号との関係から、可変ダンパーがこの制御力を発生し得
るか否かを判断し、可能な場合には可変ダンパーによっ
て必要な制御力を発生させる。また不可能な場合には、
アクチュエータによって制御力を供給する。可変ダンパ
ーのコントロールに必要なエネルギーはアクチュエータ
の駆動に必要なエネルギーに比べて小さくて済むので、
アクチュエータにより制御力のすべてを発生する場合に
比べて、外部からこのハイブリッド動吸振器に供給する
べきエネルギーを大幅に低減することができる。
特に、請求項２に記載したように、可変ダンパーが制
御力を発生する場合に比べて、アクチュエータが制御力
を発生する場合のゲインを小さく設定することによっ
て、外部からのエネルギーの供給量をさらに低減するこ
とが可能となる。
御力を発生する場合に比べて、アクチュエータが制御力
を発生する場合のゲインを小さく設定することによっ
て、外部からのエネルギーの供給量をさらに低減するこ
とが可能となる。
［実施例］ 以下、実施例を示して、図面に基づき、本発明を詳し
く説明する。
く説明する。
第１図は、本発明のハイブリッド動吸振器の一実施例
を示すもので、構造物Ｂの頂部にこのハイブリッド動吸
振器Ａが取り付けられた状態を示している。
を示すもので、構造物Ｂの頂部にこのハイブリッド動吸
振器Ａが取り付けられた状態を示している。
ハイブリッド動吸振器Ａは、構造物Ｂの頂部に垂直上
方に突出する２つの支柱8,9の間に移動可能に設けられ
た付加マス１と、前記支柱８と付加マス１との間に、こ
れらを連結するべく設けられたバネ２および固定ダンパ
ー３と、支柱９と付加マス１との間に、これらを連結す
るべく並列に設けられた可変ダンパー４およびアクチュ
エータ５と、前記支柱８の上端部および付加マス１の上
端部に設けられて、それぞれ、構造物Ｂおよびハイブリ
ッド動吸振器Ａの速度および変位を検知するセンサー6,
7とを主体として、略構成されている。
方に突出する２つの支柱8,9の間に移動可能に設けられ
た付加マス１と、前記支柱８と付加マス１との間に、こ
れらを連結するべく設けられたバネ２および固定ダンパ
ー３と、支柱９と付加マス１との間に、これらを連結す
るべく並列に設けられた可変ダンパー４およびアクチュ
エータ５と、前記支柱８の上端部および付加マス１の上
端部に設けられて、それぞれ、構造物Ｂおよびハイブリ
ッド動吸振器Ａの速度および変位を検知するセンサー6,
7とを主体として、略構成されている。
前記バネ２および固定ダンパー３は、構造物Ｂの固有
振動数近辺において受動的動吸振器となるような所定の
定数を持つものである。また、前記可変ダンパー４およ
びアクチュエータ５は能動的動吸振器を構成するもので
ある。すなわち、このハイブリッド動吸振器Ａは、付加
マス１を共有する受動的動吸振器と能動的動吸振器とが
互いに並列な関係で設けられたものとなっている。
振動数近辺において受動的動吸振器となるような所定の
定数を持つものである。また、前記可変ダンパー４およ
びアクチュエータ５は能動的動吸振器を構成するもので
ある。すなわち、このハイブリッド動吸振器Ａは、付加
マス１を共有する受動的動吸振器と能動的動吸振器とが
互いに並列な関係で設けられたものとなっている。
このハイブリッド動吸振器Ａの制御則としては、構造
物Ｂおよびハイブリッド動吸振器Ａの速度および変位を
センサー6,7が検知し、最適制御理論に基づいて、構造
物Ｂに加えられるべき制御力を決定するフィードバック
方式を採用する。そして、この制御力を、付加マス１を
反力として、アクチュエータ５あるいは可変ダンパー４
により構造物Ｂに供給する。
物Ｂおよびハイブリッド動吸振器Ａの速度および変位を
センサー6,7が検知し、最適制御理論に基づいて、構造
物Ｂに加えられるべき制御力を決定するフィードバック
方式を採用する。そして、この制御力を、付加マス１を
反力として、アクチュエータ５あるいは可変ダンパー４
により構造物Ｂに供給する。
次に、第２図に示すように、１つの質点からなる建物
の頂部に動吸振器を設置したモデルを考えて、その作用
について説明する。
の頂部に動吸振器を設置したモデルを考えて、その作用
について説明する。
第２図中、符号10は第１の質点であり、固定壁に対し
て、第１のバネ11および第１の固定ダンパー12により移
動可能に連結されており、これによって、該第１の質点
10からなる建物に、地震、風等の外力による振動が励起
される状態を示している。また、該第１の質点10の頂部
に垂直上方へ突設された２つの支柱20,21の間には、第
２の質点13が移動可能に設けられ、該第２の質点13と支
柱20の間には、第２のバネ14と第２の固定ダンパー15が
設けられ、また第２の質点13と支柱21の間には、可変ダ
ンパー16およびそれに並列なアクチュエータ17が設けら
れており、これによって、前記第１の質点10に動吸振器
が設置されたモデルを示している。
て、第１のバネ11および第１の固定ダンパー12により移
動可能に連結されており、これによって、該第１の質点
10からなる建物に、地震、風等の外力による振動が励起
される状態を示している。また、該第１の質点10の頂部
に垂直上方へ突設された２つの支柱20,21の間には、第
２の質点13が移動可能に設けられ、該第２の質点13と支
柱20の間には、第２のバネ14と第２の固定ダンパー15が
設けられ、また第２の質点13と支柱21の間には、可変ダ
ンパー16およびそれに並列なアクチュエータ17が設けら
れており、これによって、前記第１の質点10に動吸振器
が設置されたモデルを示している。
このモデルに、風による外力Ｆが加えられた場合、本
モデルの運動方程式は、以下の式で表される。
モデルの運動方程式は、以下の式で表される。
前記式において、m1,m2は、それぞれ建物（第１の質
点10）および付加マス（第２の質点13）の質量、c1,k1
は、それぞれ建物（第１の質点10）の減衰、ばね定数で
ある。同様に、c2,k2は、建物（第１の質点10）と動吸
振器（第２の質点13）を接続する減衰、ばね定数であ
る。ｕは、アクチュエータ17あるいは可変ダンパー16に
よって発生させられる制御力であって、フィードバック
制御の場合には、一般に次式で与えられる。
点10）および付加マス（第２の質点13）の質量、c1,k1
は、それぞれ建物（第１の質点10）の減衰、ばね定数で
ある。同様に、c2,k2は、建物（第１の質点10）と動吸
振器（第２の質点13）を接続する減衰、ばね定数であ
る。ｕは、アクチュエータ17あるいは可変ダンパー16に
よって発生させられる制御力であって、フィードバック
制御の場合には、一般に次式で与えられる。
ここで、フィードバックゲインgv1,gv2,gd1,gd2は、
たとえば最適制御則によって決定されるものである。通
常は、この制御力をアクチュエータ17のみによって実現
することになるが、本発明では、可変ダンパー16による
制御力udとアクチュエータ17による制御力uaとの両方で
実現する。それぞれの制御力は、次式で与えられる。
たとえば最適制御則によって決定されるものである。通
常は、この制御力をアクチュエータ17のみによって実現
することになるが、本発明では、可変ダンパー16による
制御力udとアクチュエータ17による制御力uaとの両方で
実現する。それぞれの制御力は、次式で与えられる。
前記式において、αは、アクチュエータ17に対する低
減係数（０≦α≦１）であって、この値を小さくすれ
ば、外部から供給するべき必要なエネルギーが低減され
る。ただし、振動抑制効果は低下するので、これは、ア
クチュエータ17の能力と本動吸振器に対する必要性能の
バランスから決定されるものである。このように、制御
力の発生に可変ダンパー16を主に利用することによっ
て、大幅に必要エネルギーを低減することが可能とな
る。
減係数（０≦α≦１）であって、この値を小さくすれ
ば、外部から供給するべき必要なエネルギーが低減され
る。ただし、振動抑制効果は低下するので、これは、ア
クチュエータ17の能力と本動吸振器に対する必要性能の
バランスから決定されるものである。このように、制御
力の発生に可変ダンパー16を主に利用することによっ
て、大幅に必要エネルギーを低減することが可能とな
る。
次に、本発明の効果を実証するために本発明者等が行
ったシミュレーション解析の結果について説明する。解
析に用いた定数は、以下の通りである。
ったシミュレーション解析の結果について説明する。解
析に用いた定数は、以下の通りである。
構造物 ハイブリッド動吸振器 （周期３秒） （周期3.289秒） m1＝25.51ton/cm/sec2 m2＝0.5102ton/cm/sec2 c1＝1.07ton/cm/sec c2＝0.1368ton/cm/sec k1＝111.90ton/cm k2＝1.862ton/cm また、風外力は、以下の式によって与えられるものと
した。
した。
Ｆ＝3p sin（ωｔ）＋7p sin（２ωｔ） ＋5p sin（３ωｔ）＋4p sin（４ωｔ） …（６） ここで、ｐは、最大外力が2.551ton（つまり、Fmax/m
1＝100cm/sec2）となるように定めた。また、ωが、建
物の固有振動数であり、このモデルの場合には2.09rad/
secである。第３図には、入力波形の時刻歴を示す。制
御力ｕは、以下の式によって与えられるものとした。
1＝100cm/sec2）となるように定めた。また、ωが、建
物の固有振動数であり、このモデルの場合には2.09rad/
secである。第３図には、入力波形の時刻歴を示す。制
御力ｕは、以下の式によって与えられるものとした。
アクチュエータ17により制御力uaに対する低減係数α
は、0.1,0.5,1.0の３種類に対して算出した。
は、0.1,0.5,1.0の３種類に対して算出した。
第４図に、α＝0.1の場合について、上から第１の質
点10の変位（cm）、第１の質点10の加速度（cm/se
c2）、制御力ua＋ud（ton）、制御力ua（ton）、制御力
uaを発生させるのに必要なパワー（watt）の順に示す。
点10の変位（cm）、第１の質点10の加速度（cm/se
c2）、制御力ua＋ud（ton）、制御力ua（ton）、制御力
uaを発生させるのに必要なパワー（watt）の順に示す。
同様にして、第５図にはα＝0.5の場合、第６図に
は、α＝1.0の場合について示す。ただし、第６図につ
いては、ua＝ｕとし、すべてアクチュエータ17によって
制御力を供給するものとした。ちなみに制御のない場合
には、建物の最大応答加速度は、1000cm/sec2近くとな
る。
は、α＝1.0の場合について示す。ただし、第６図につ
いては、ua＝ｕとし、すべてアクチュエータ17によって
制御力を供給するものとした。ちなみに制御のない場合
には、建物の最大応答加速度は、1000cm/sec2近くとな
る。
これらの図から明らかなように、低減係数を小さくす
れば、振動抑制効果をさほど低下させることなく、アク
チュエータ17を駆動するためのパワーを低減できること
がわかる。可変ダンパー16のコントロールに必要なエネ
ルギーは、アクチュエータ17に比べれば、ごく小さなも
のであるので、本発明による動吸振器は、必要なエネル
ギーを大幅に低減することを可能とする装置であること
がわかる。
れば、振動抑制効果をさほど低下させることなく、アク
チュエータ17を駆動するためのパワーを低減できること
がわかる。可変ダンパー16のコントロールに必要なエネ
ルギーは、アクチュエータ17に比べれば、ごく小さなも
のであるので、本発明による動吸振器は、必要なエネル
ギーを大幅に低減することを可能とする装置であること
がわかる。
以上説明したように、本実施例のハイブリッド動吸振
器Ａによれば、移動可能に設けられた付加マス１と構造
物Ｂの間には、アクチュエータ５が設置されるととも
に、バネ２および固定ダンパー３が設けられているの
で、能動的な動吸振器としての構成と受動的な動吸振器
としての構成の両方を有している。したがって、広い振
動数範囲に亙って振動抑制効果を発現することが可能で
あると同時に、構造物Ｂに発生した振動エネルギーの一
部を、前記付加マス１および固定ダンパー３が吸収して
水平方向の振動を制御するべく作用することから、前記
アクチュエータ５の駆動に必要なエネルギーの供給量を
低減することができる。よって、地震や強風等の外力に
より構造物に引き起こされる全振動数帯域の振動を効果
的に制御することができ、また、高層建物などの大重量
の構造物への適用も可能となり、地震時や強風時の安全
対策に万全を期すことが可能となる。
器Ａによれば、移動可能に設けられた付加マス１と構造
物Ｂの間には、アクチュエータ５が設置されるととも
に、バネ２および固定ダンパー３が設けられているの
で、能動的な動吸振器としての構成と受動的な動吸振器
としての構成の両方を有している。したがって、広い振
動数範囲に亙って振動抑制効果を発現することが可能で
あると同時に、構造物Ｂに発生した振動エネルギーの一
部を、前記付加マス１および固定ダンパー３が吸収して
水平方向の振動を制御するべく作用することから、前記
アクチュエータ５の駆動に必要なエネルギーの供給量を
低減することができる。よって、地震や強風等の外力に
より構造物に引き起こされる全振動数帯域の振動を効果
的に制御することができ、また、高層建物などの大重量
の構造物への適用も可能となり、地震時や強風時の安全
対策に万全を期すことが可能となる。
また、また、アクチュエータ５に並列に可変ダンパー
４を設けた構成であるので、地震や風等により外力によ
り構造物Ａに振動が励起された場合には、構造物Ａや付
加マス１の状態量、あるいは外力ベクトルなどから、所
定の制御則に基づいて、可変ダンパー４およびアクチュ
エータ５が作用して、振動の低減に必要な制御力を決定
する。そして、構造物Ａと付加マス１の相対速度と、必
要な制御力の符号との関係から、可変ダンパー４がこの
制御力を発生し得るか否かを判断し、可能な場合には可
変ダンパー４によって必要な制御力を発生させる。また
不可能な場合には、アクチュエータ５によって制御力を
供給する。可変ダンパー４のコントロールに必要なエネ
ルギーはアクチュエータ５の駆動に必要なエネルギーに
比べて小さくて済むので、アクチュエータ５により制御
力のすべてを発生する場合に比べて、その振動抑制効果
は維持したまま、外部からこのハイブリッド動吸振器Ａ
に供給するべきエネルギーを大幅に低減することができ
る。
４を設けた構成であるので、地震や風等により外力によ
り構造物Ａに振動が励起された場合には、構造物Ａや付
加マス１の状態量、あるいは外力ベクトルなどから、所
定の制御則に基づいて、可変ダンパー４およびアクチュ
エータ５が作用して、振動の低減に必要な制御力を決定
する。そして、構造物Ａと付加マス１の相対速度と、必
要な制御力の符号との関係から、可変ダンパー４がこの
制御力を発生し得るか否かを判断し、可能な場合には可
変ダンパー４によって必要な制御力を発生させる。また
不可能な場合には、アクチュエータ５によって制御力を
供給する。可変ダンパー４のコントロールに必要なエネ
ルギーはアクチュエータ５の駆動に必要なエネルギーに
比べて小さくて済むので、アクチュエータ５により制御
力のすべてを発生する場合に比べて、その振動抑制効果
は維持したまま、外部からこのハイブリッド動吸振器Ａ
に供給するべきエネルギーを大幅に低減することができ
る。
特に、請求項２に記載したように、可変ダンパー４が
制御力を発生する場合に比べて、アクチュエータ５が制
御力を発生する場合のゲインを小さく設定すれば、前記
シミュレーション解析の結果からも明らかなように、外
部からのエネルギーの供給量をさらに低減することが可
能となる。したがって、高層建物などの大重量の構造物
への適用も可能となり、経済的にも非常に有利な振動制
御を施すことができる。
制御力を発生する場合に比べて、アクチュエータ５が制
御力を発生する場合のゲインを小さく設定すれば、前記
シミュレーション解析の結果からも明らかなように、外
部からのエネルギーの供給量をさらに低減することが可
能となる。したがって、高層建物などの大重量の構造物
への適用も可能となり、経済的にも非常に有利な振動制
御を施すことができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のハイブリッド動吸振器
によれば、付加マスと構造物との間にバネおよび固定ダ
ンパーを設けて受動的動吸振器を構成する一方、付加マ
スと構造物との間に可変ダンパーとそれに並列なアクチ
ュエータを設けることで上記の受動的動吸振器とは付加
マスを共有する能動的動吸振器を構成しているので、受
動的な動吸振器の特性と能動的な動吸振器の特性の両方
を合わせ持った、いわゆるハイブリッド型の動吸振器と
しての機能を有する。すなわち、広い振動数範囲に亙っ
て振動抑制効果を発現することが可能であると同時に、
前記アクチュエータの駆動に必要なエネルギーの供給量
を低減することができる。
によれば、付加マスと構造物との間にバネおよび固定ダ
ンパーを設けて受動的動吸振器を構成する一方、付加マ
スと構造物との間に可変ダンパーとそれに並列なアクチ
ュエータを設けることで上記の受動的動吸振器とは付加
マスを共有する能動的動吸振器を構成しているので、受
動的な動吸振器の特性と能動的な動吸振器の特性の両方
を合わせ持った、いわゆるハイブリッド型の動吸振器と
しての機能を有する。すなわち、広い振動数範囲に亙っ
て振動抑制効果を発現することが可能であると同時に、
前記アクチュエータの駆動に必要なエネルギーの供給量
を低減することができる。
また、本発明のハイブリッド動吸振器によれば、前記
アクチュエータに可変ダンパーを並列に設けているの
で、振動を制御する制御力を可変ダンパーおよびアクチ
ュエータによって発生させるようになる。可変ダンパー
のコントロールに必要なエネルギーは、アクチュエータ
の駆動に必要なエネルギーに比べて極めて小さいので、
すべての制御力をアクチュエータによって発生させる場
合に比べ、その振動抑制効果は維持したまま、外部から
のエネルギー供給量を低減することができる。
アクチュエータに可変ダンパーを並列に設けているの
で、振動を制御する制御力を可変ダンパーおよびアクチ
ュエータによって発生させるようになる。可変ダンパー
のコントロールに必要なエネルギーは、アクチュエータ
の駆動に必要なエネルギーに比べて極めて小さいので、
すべての制御力をアクチュエータによって発生させる場
合に比べ、その振動抑制効果は維持したまま、外部から
のエネルギー供給量を低減することができる。
特に、請求項２に記載したように、可変ダンパーが制
御力を発生する場合に比べて、アクチュエータが制御力
を発生する場合のゲインを小さく設定すれば、外部から
のエネルギーの供給量をさらに低減することが可能とな
る。したがって、非常に経済的に有利な振動抑制を行う
ことができ、高層建物などの大重量の構造物への適用も
可能となる。
御力を発生する場合に比べて、アクチュエータが制御力
を発生する場合のゲインを小さく設定すれば、外部から
のエネルギーの供給量をさらに低減することが可能とな
る。したがって、非常に経済的に有利な振動抑制を行う
ことができ、高層建物などの大重量の構造物への適用も
可能となる。
第１図ないし第６図は、本発明のハイブリッド動吸振器
の一実施例を示すものであって、第１図はハイブリッド
動吸振器の概略説明図、第２図は振動モデルの図、第３
図は入力波形の時刻歴を示す図、第４図ないし第６図
は、それぞれ低減係数を変化させた時の各特性を示すグ
ラフであって、第４図（イ）、第５図（イ）、第６図
（イ）はいずれも低減係数を変化させた時の応答変位を
示すグラフ、第４図（ロ）、第５図（ロ）、第６図
（ロ）はいずれも低減係数を変化させた時の応答加速度
を示すグラフ、第４図（ハ）（ニ）、第５図（ハ）
（ニ）、第６図（ハ）（ニ）はいずれも低減係数を変化
させた時の制御力、第４図（ホ）、第５図（ホ）、第６
図（ホ）はいずれも低減係数を変化させた時のアクチュ
エータパワーを示すグラフである。 Ａ……ハイブリッド動吸振器、 Ｂ……構造物、 １……付加マス、 ２……バネ、２……固定ダンパー、 ４……可変ダンパー、５……アクチュエータ、
の一実施例を示すものであって、第１図はハイブリッド
動吸振器の概略説明図、第２図は振動モデルの図、第３
図は入力波形の時刻歴を示す図、第４図ないし第６図
は、それぞれ低減係数を変化させた時の各特性を示すグ
ラフであって、第４図（イ）、第５図（イ）、第６図
（イ）はいずれも低減係数を変化させた時の応答変位を
示すグラフ、第４図（ロ）、第５図（ロ）、第６図
（ロ）はいずれも低減係数を変化させた時の応答加速度
を示すグラフ、第４図（ハ）（ニ）、第５図（ハ）
（ニ）、第６図（ハ）（ニ）はいずれも低減係数を変化
させた時の制御力、第４図（ホ）、第５図（ホ）、第６
図（ホ）はいずれも低減係数を変化させた時のアクチュ
エータパワーを示すグラフである。 Ａ……ハイブリッド動吸振器、 Ｂ……構造物、 １……付加マス、 ２……バネ、２……固定ダンパー、 ４……可変ダンパー、５……アクチュエータ、
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−156171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−5331（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−57029（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−190718（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−113040（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16F 15/02 E04H 9/02 341
Claims (2)
- 【請求項１】振動を低減すべき構造物の所定の位置に、
付加マスを移動自在に設け、該付加マスと前記構造物と
の間には、バネおよび固定ダンパーを設けて、それら付
加マス、バネ、固定ダンパーとにより受動的動吸振器を
構成する一方、前記付加マスと前記構造物との間に、可
変ダンパーとそれに並列に設けられたアクチュエータを
設置して、それら可変ダンパーとアクチュエータおよび
前記付加マスとにより能動的動吸振器を構成し、構造物
および付加マスの状態量に応じて決定される制振に必要
な制御力を該可変ダンパーおよびアクチュエータによっ
て発生させ、この制御力によって、構造物の振動を制御
するようにしたことを特徴とするハイブリッド動吸振
器。 - 【請求項２】前記可変ダンパーによって制御力を発生す
る場合に比べて、前記アクチュエータによって制御力を
発生する場合のゲインを小さく設定するようにしたこと
を特徴とする請求項１に記載のハイブリッド動吸振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02176965A JP3136325B2 (ja) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | ハイブリッド動吸振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02176965A JP3136325B2 (ja) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | ハイブリッド動吸振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0464743A JPH0464743A (ja) | 1992-02-28 |
| JP3136325B2 true JP3136325B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=16022807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02176965A Expired - Fee Related JP3136325B2 (ja) | 1990-07-04 | 1990-07-04 | ハイブリッド動吸振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3136325B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0734722A (ja) * | 1993-07-26 | 1995-02-03 | Kajima Corp | 可変減衰装置を利用したアクティブ制震構造 |
| CA2187890A1 (en) * | 1994-04-18 | 1995-10-26 | Ming-Lai Lai | Tuned mass damper |
| US5915508A (en) * | 1994-04-18 | 1999-06-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Tuned mass damper |
| US5558191A (en) * | 1994-04-18 | 1996-09-24 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Tuned mass damper |
| JP3051636B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2000-06-12 | 三菱重工業株式会社 | ハイブリッド型制振装置 |
-
1990
- 1990-07-04 JP JP02176965A patent/JP3136325B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0464743A (ja) | 1992-02-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |