JP4857829B2 - Active vibration damping method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、ビルや吊橋のタワー等の地上構造物、あるいは、船舶やバージ、その他浮体等の海洋構造物等の制振対象構造物に設置して、該制振対象構造物の揺れに応じて可動マスを所要のアクチュエータで往復駆動することにより上記制振対象構造物の制振を行う能動型制振方法及び装置に関するものである。   The present invention is installed in a structure to be damped such as a ground structure such as a tower of a building or a suspension bridge, or a marine structure such as a ship, barge, or other floating body, and responds to the vibration of the structure to be damped. The present invention also relates to an active vibration damping method and apparatus for damping the structure to be dampened by reciprocating a movable mass with a required actuator.

上記各種地上構造物が風荷重や地震により揺れを生じたときに、その振幅、振動を速やかに減衰させるための制振装置、あるいは、上記各種海洋構造物の風波による揺動を抑えるための制振装置（減揺装置）として従来提案されているものの一つに、マス・ダンパ形式の制振装置がある。   When the above-mentioned various ground structures are shaken by wind load or earthquake, the vibration control device for quickly attenuating the amplitude and vibration, or the control for suppressing the fluctuation of the above various offshore structures by wind waves. One of the conventionally proposed vibration damping devices (anti-vibration devices) is a mass damper type damping device.

上記マス・ダンパ形式の制振装置は、上記各種地上構造物や各種海洋構造物の如き制振対象構造物の上部に、所要質量の可動マスを、制振を望む方向に沿って往復移動可能に設けてなる構成として、該可動マスを、制振対象構造物の揺れに応じて往復移動させることにより該制振対象構造物の制振を行うようにしてあるものであり、上記可動マスの往復移動を、制振対象構造物との力学的バランスを利用して自然に行わせるようにしてある受動型（パッシブ式）のものと、外部からの供給エネルギーを利用して可動マスを往復駆動する能動型のものがある。   The mass damper type damping device can move the movable mass of the required mass back and forth along the desired direction of damping on the structure to be damped such as the above-mentioned various ground structures and various marine structures. As a configuration provided in the structure, the movable mass is reciprocated according to the vibration of the structure to be damped, so that the structure to be damped is controlled. A reciprocating movement is naturally performed by utilizing a mechanical balance with the structure to be controlled, and a passive type (passive type) that makes it move naturally, and a movable mass is reciprocated using externally supplied energy. There is an active type.

上記受動型（パッシブ式）制振装置は、図７にその装置構成の概念図を示す如く、制振対象構造物１上に、該制振対象構造物１が揺れる方向と平行にガイドレール２を敷設し、所要質量の錘である可動マス（制振体）３を、上記ガイドレール２に沿って水平方向に往復移動できるように、たとえば、車輪４を介して載置する。又、上記可動マス３の移動方向の一端側の制振対象構造物１上に設置した支持フレーム５と上記可動マス３との間に、ばね６を介装するよう設けて、該ばね６により設定される所要の固有振動数で上記可動マス３が往復移動できるようにする。更に、上記可動マス３の運動エネルギーを減衰させるためのダンパ７を、上記支持フレーム５と可動マス３との間に介装させて設けてなる構成としてある。これにより、制振対象構造物１に揺れが発生すると、上記可動マス３が上記制振対象構造物１の揺れに対して９０度の位相遅れで反復的に往復移動させられるようになり、該制振対象構造物１の揺れが抑えられるようになる。   As shown in the conceptual diagram of the device configuration in FIG. 7, the passive type (passive type) damping device has a guide rail 2 on the damping target structure 1 in parallel with the direction in which the damping target structure 1 swings. And a movable mass (damping body) 3 that is a weight of a required mass is placed via, for example, wheels 4 so that it can reciprocate in the horizontal direction along the guide rail 2. In addition, a spring 6 is provided between the support frame 5 installed on the vibration suppression target structure 1 on one end side in the moving direction of the movable mass 3 and the movable mass 3. The movable mass 3 is allowed to reciprocate at a required natural frequency that is set. Further, a damper 7 for attenuating the kinetic energy of the movable mass 3 is provided between the support frame 5 and the movable mass 3. Thereby, when a vibration occurs in the vibration control target structure 1, the movable mass 3 is reciprocated repeatedly with a phase delay of 90 degrees with respect to the vibration of the vibration control target structure 1, The vibration of the structure 1 to be controlled is suppressed.

一方、上記能動型の制振装置としては、アクティブ式とハイブリッド式のものが知られている。このうちアクティブ式制振装置は、図８にその装置構成の概念図を示す如く、上記図７に示したパッシブ式制振装置と同様の構成において、制振対象構造物１上の支持フレーム５と可動マス３との間に、ばね６とダンパ７とを介装して設けてなる構成に代えて、上記支持フレーム５と可動マス３との間に、電動あるいは油圧のモータやシリンダ等により駆動される所要のアクチュエータ８を介装するよう設ける。更に、上記制振対象構造物１の揺れを検知するための揺れ検知センサ９と、該揺れ検知センサ９からの入力信号に基づいて上記アクチュエータ８へ駆動指令を与える制御装置１０とを備えてなる構成としてある。これにより、上記揺れ検知センサにて制振対象構造物１に揺れが検知されると、制御装置１０より上記アクチュエータ８へ直ちに駆動指令を発して、該アクチュエータ８により上記可動マス３を制振対象構造物１の揺れに対して９０度の位相遅れで速やかに往復駆動することによって、該可動マス３の慣性力を上記制振対象構造物１へ作用させて該制振対象構造物１の揺れを抑えるようにしてある。   On the other hand, active type and hybrid type are known as the active vibration damping device. Among them, the active vibration damping device has the same structure as the passive vibration damping device shown in FIG. 7 as shown in FIG. Instead of a configuration in which a spring 6 and a damper 7 are interposed between the movable mass 3 and the movable mass 3, an electric or hydraulic motor or cylinder is provided between the support frame 5 and the movable mass 3. A required actuator 8 to be driven is interposed. Furthermore, a vibration detection sensor 9 for detecting the vibration of the vibration control target structure 1 and a control device 10 for giving a drive command to the actuator 8 based on an input signal from the vibration detection sensor 9 are provided. As a configuration. As a result, when a vibration is detected in the vibration suppression target structure 1 by the vibration detection sensor, a drive command is immediately issued from the control device 10 to the actuator 8, and the movable mass 3 is controlled by the actuator 8. By rapidly reciprocating with a phase delay of 90 degrees with respect to the shaking of the structure 1, the inertial force of the movable mass 3 is applied to the damping object structure 1 and the shaking of the damping object structure 1 is performed. It is trying to suppress.

又、上記ハイブリッド式制振装置は、図９にその装置構成の概念図を示す如く、図７に示したパッシブ式制振装置と同様の構成において、上記支持フレーム５と可動マス３との間に、ばね６とダンパ７に加えて、図８に示したアクチュエータ８と同様に可動マス３を往復駆動するアクチュエータ８を設け、更に、制振対象構造物１の揺れ検知センサ９と、該揺れ検知センサ９からの入力信号に基づいて上記アクチュエータ８へ駆動指令を与える制御装置１０を備えてなる構成としたものである。これにより、上記ハイブリッド式制振装置によれば、制振対象構造物１に揺れが発生するときに、上記アクチュエータ８により可動マス３を能動的に往復駆動させることで、アクティブ方式と同等の制振装置が得られる機能に加えて、パッシブ式制振装置を組み合わせたことで供給エネルギーを低減できるとされている。   Further, as shown in the conceptual diagram of the device configuration in FIG. 9, the hybrid vibration damping device has the same configuration as that of the passive vibration damping device shown in FIG. 7, and is arranged between the support frame 5 and the movable mass 3. In addition to the spring 6 and the damper 7, an actuator 8 that reciprocates the movable mass 3 is provided in the same manner as the actuator 8 shown in FIG. 8, and the vibration detection sensor 9 of the structure 1 to be damped, and the vibration The controller 10 is configured to provide a drive command to the actuator 8 based on an input signal from the detection sensor 9. Thus, according to the hybrid vibration damping device, when the vibration target structure 1 is shaken, the movable mass 3 is actively reciprocated by the actuator 8 so that the vibration damping device is equivalent to the active method. In addition to the function to obtain a vibration device, it is said that the supply energy can be reduced by combining a passive vibration damping device.

なお、上記図７に示したパッシブ式制振装置及び図９に示したハイブリッド式制振装置においては、制振対象構造物１の揺れエネルギーを利用して可動マス３を往復移動できるようにするための別の構成として、機械的なばね６の制約を受けることなく可動マス３の固有振動数を設定できるようにするために、たとえば、ガイドレール２を所要の曲率半径の円弧状に形成して、該ガイドレール２上に可動マス３を走行自在に載置したり、可動マス３の底面を所要の曲率半径の円弧状に形成して、制振対象構造物１上に離隔させて設置した２つの支持ローラ上に揺動自在に載置したり、可動マス３の底面を所要角度のＶ字状に形成して、制振対象構造物１上に離隔させて設置した２つの支持ローラ上に揺動自在に載置したり、可動マス３を所要の支持フレームより吊り下げる構成として、可動マス３を振り子のように単弦振動させるようにすることも考えられてきている。   In the passive vibration damping device shown in FIG. 7 and the hybrid vibration damping device shown in FIG. 9, the movable mass 3 can be reciprocated using the vibration energy of the structure 1 to be controlled. As another configuration for this purpose, in order to be able to set the natural frequency of the movable mass 3 without being restricted by the mechanical spring 6, for example, the guide rail 2 is formed in an arc shape with a required radius of curvature. Then, the movable mass 3 is placed on the guide rail 2 so that it can run freely, or the bottom surface of the movable mass 3 is formed in an arc shape with a required radius of curvature, and is separated from the structure 1 to be controlled. Two support rollers which are placed on the two support rollers so as to be swingable, or the bottom surface of the movable mass 3 is formed in a V shape with a required angle and is separated from the structure 1 to be controlled. It can be placed on top of it so that it can swing freely. A structure hanging from the support frame, and a movable mass 3 has also been thought that the cause is Tantsuru vibrate like a pendulum.

ところで、上述したアクティブ式やハイブリッド式のような能動型制振装置にて、制振対象構造物１の揺れに応じてアクチュエータ８により可動マス３を能動的に往復駆動させるときの制御系の設計は、力学的観点から運動方程式を用いて、アクチュエータ８により可動マス３を制御する力を求めることが一般に行われている（たとえば、特許文献１参照）。   By the way, the design of the control system when the movable mass 3 is actively reciprocated by the actuator 8 according to the vibration of the structure 1 to be controlled in the active type vibration control device such as the active type or the hybrid type described above. In general, obtaining a force for controlling the movable mass 3 by the actuator 8 using an equation of motion from a mechanical point of view (see, for example, Patent Document 1).

又、本発明者と共同研究者等は、能動型制振装置であるハイブリッド式制振装置において、可動マス３の制振対象構造物１に対する相対変位を基に、所要の制御則に基づいて可動マスの位置制御（変位制御）を行うことにより、制振対象構造物１の制振を行うことについての発表を行っている（たとえば、非特許文献１参照）。   In addition, the present inventor and collaborators, based on the required control law, based on the relative displacement of the movable mass 3 relative to the vibration damping target structure 1 in the hybrid type vibration damping device which is an active vibration damping device. An announcement has been made that vibration control of the structure 1 to be controlled is performed by performing position control (displacement control) of the movable mass (see, for example, Non-Patent Document 1).

特許２８４１４８８号公報Japanese Patent No. 2841488 谷田、小池、牟田口、宇野，「アクティブとパッシブを組合せたハイブリッド式制振装置の開発」，日本機会学会論文集，平成３年２月，５７巻，５３４号，Ｃ編，ｐ．１４３−１４４Yada, Koike, Hamadaguchi, Uno, “Development of hybrid vibration control device combining active and passive”, Proceedings of the Japan Opportunity Society, February 1991, Vol. 57, No. 534, Part C, p. 143-144

ところが、上述したように、能動型制振装置におけるアクチュエータ８の制御系の設計は、力学的観点から運動方程式を用いているためにアクチュエータ８の可動マス３に対する作用は制御力によって表現されている。そのため、従来は、実際のアクチュエータ８の制御においても力を指令値で与える力制御、若しくは、アクチュエータ８がモータの場合には、該モータにて発生させるトルクを制御するトルク制御が用いられてきている。   However, as described above, the design of the control system of the actuator 8 in the active vibration damping device uses the equation of motion from a mechanical point of view, so the action of the actuator 8 on the movable mass 3 is expressed by the control force. . For this reason, conventionally, in actual control of the actuator 8, force control for giving force as a command value, or when the actuator 8 is a motor, torque control for controlling the torque generated by the motor has been used. Yes.

ところで、上記可動マス３を用いた制振装置では、該可動マス３の移動をガイドするガイドレール２の両端付近に図示しないストッパ（バッファ）を設ける等して、可動マス３を往復駆動する際の許容ストロークに自ずから制限があるため、大地震のような大入力時には、最低限の性能は発揮しつつも、ストッパ（バッファ）に衝突しないように、可動マス３が往復移動するときのストロークを上記許容ストロークに比して過大とならないように抑えることが求められる。   By the way, in the vibration damping device using the movable mass 3, when the movable mass 3 is driven to reciprocate by providing stoppers (buffers) (not shown) near both ends of the guide rail 2 that guides the movement of the movable mass 3. Since the allowable stroke is naturally limited, the stroke when the movable mass 3 reciprocates so that it does not collide with the stopper (buffer) while exhibiting the minimum performance at the time of a large input such as a large earthquake. It is required to suppress it from becoming excessive as compared with the allowable stroke.

しかし、上述したように、能動型制振装置におけるアクチュエータ８の制御を、力制御やトルク制御で行う場合には、可動マス３の往復駆動時のストロークの緻密な管理が行うことが困難であることから、上記大地震のような大入力時に可動マス３が許容ストロークの上限に達して、ストッパに当たる虞が懸念される。そのため、このような大入力時には、制振装置を停止させるか、ハイブリッド式の場合には上記可動マス３を制振対象構造物１の揺れに応じて受動的に往復移動させるパッシブ方式に切り換えるのが一般的であった。   However, as described above, when the control of the actuator 8 in the active vibration damping device is performed by force control or torque control, it is difficult to perform precise management of the stroke when the movable mass 3 is reciprocally driven. For this reason, there is a concern that the movable mass 3 may reach the upper limit of the allowable stroke at the time of a large input such as the large earthquake and hit the stopper. Therefore, at the time of such a large input, the vibration damping device is stopped, or in the case of a hybrid type, the movable mass 3 is switched to a passive method that passively reciprocates according to the vibration of the structure 1 to be controlled. Was common.

なお、特許文献１には、制振対象構造物１に設置する揺れ検知センサ９を加速度センサとして、該揺れ検知センサ９にて検出される加速度を２回積分して算出される制振対象構造物１の変位量に依存する信号を作るようにし、該制振対象構造物１の変位信号に基づいて位相制御された駆動指令が上記アクチュエータ８へ与えられるようにして、該アクチュエータ８により可動マス３を所要の位相で往復駆動させるようにすることが記載されている。又、上記揺れ検知センサ９にて検出される制振対象構造物１の加速度を１回積分して速度信号を作り、この速度信号を反転信号として可動マス３の変位信号とすることについての記載もある。しかし、上記可動マス３を往復駆動する際に、可動マス３自体の変位量（制振対象構造物１に対する相対変位量）を常時検出して、この変位量を考慮した制振制御を行うことについての記載はない。   In Patent Document 1, the vibration detection target structure calculated by integrating the acceleration detected by the vibration detection sensor 9 twice using the vibration detection sensor 9 installed in the vibration suppression target structure 1 as an acceleration sensor. A signal that depends on the amount of displacement of the object 1 is generated, and a drive command that is phase-controlled based on the displacement signal of the structure 1 to be damped is given to the actuator 8 so that the actuator 8 can move the movable mass. 3 is driven to reciprocate at a required phase. In addition, a description is given of integrating the acceleration of the vibration control target structure 1 detected by the vibration detection sensor 9 once to create a speed signal, and using this speed signal as an inversion signal as a displacement signal of the movable mass 3. There is also. However, when the movable mass 3 is driven to reciprocate, the displacement amount of the movable mass 3 itself (relative displacement amount with respect to the structure 1 to be controlled) is always detected, and vibration suppression control is performed in consideration of this displacement amount. There is no description about.

又、非特許文献１では、上述したように、可動マス３の制振対象構造物１に対する相対変位を基に、所要の制御則に基づいて可動マスの位置制御（変位制御）を行うことにより、制振対象構造物１の制振を行う考えは示されているが、可動マス３を許容ストロークの範囲内で往復駆動して制振対象構造物１の制振を行うことについての具体的な考えは示されていない。   In Non-Patent Document 1, as described above, the position of the movable mass (displacement control) is controlled based on the required control law based on the relative displacement of the movable mass 3 with respect to the vibration suppression target structure 1. Although the idea of damping the damping target structure 1 is shown, a specific example of damping the damping target structure 1 by reciprocating the movable mass 3 within the allowable stroke range is shown. The idea is not shown.

そこで、本発明は、上記非特許文献１に記載してある如き可動マスの変位制御の考えを更に進めて、大入力時にも可動マスを許容ストローク範囲内で往復移動させて制振対象構造物を制振できるようにするための能動型制振方法及び装置を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention further advances the idea of displacement control of the movable mass as described in Non-Patent Document 1 above, and reciprocates the movable mass within the allowable stroke range even when a large input is applied. It is an object of the present invention to provide an active vibration suppression method and apparatus for enabling vibration suppression.

本発明は、上記課題を解決するために、制振対象構造物の揺れに応じて該制振対象構造物に設けた可動マスをアクチュエータにて所要の位相で往復駆動させることにより上記制振対象構造物の揺れを減衰させるようにしてある能動型制振方法において、上記制振対象構造物の揺れを検知する揺れ検出センサから出力される信号と、上記可動マスの変位を検知する可動マス変位センサから出力される信号とから変位の制御指令を求めて、該変位の制御指令に対して可変ゲイン制御と過渡的な大入力時においても上記可動マスが許容ストロークを振り切らないようにするためのリミッタ制御とを行って変位指令を求め、該変位指令と、上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位が一致するようにフィードバック制御を行うと共に、該フィードバック制御が行われた後の変位指令に基づいて求められる速度指令と、上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位を微分することにより求められる可動マスの実速度が一致するようにフィードバック制御を行い、該フィードバック制御が行われた後の速度指令に基づいて上記アクチュエータを駆動させることにより上記可動マスを往復駆動させるようにする能動型制振方法、及び、制振対象構造物上に往復移動可能に設けた可動マスと、該可動マスを往復駆動するためのアクチュエータと、制振対象構造物の揺れを検知する揺れ検知センサと、上記可動マスの変位を検知する可動マス変位センサと、上記揺れ検出センサより入力される信号と上記可動マス変位センサより入力される信号に基づいて変位の制御指令を求めて該変位の制御指令に対して可変ゲイン制御と過渡的な大入力時においても上記可動マスが許容ストロークを振り切らないようにするためのリミッタ制御とを行って変位指令を求める制振制御部と、該制振制御部より発せられる変位指令に基づいて速度指令を求めた後に該速度指令に基づいてアクチュエータへの力指令を求めて該力指令に基づいて上記アクチュエータを駆動させる機能及び上記制振制御部より発せられる変位指令と上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位が一致するようにフィードバック制御を行うと共に該フィードバック制御が行われた後の変位指令に基づいて求められる上記速度指令と上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位を微分することにより求められる可動マスの実速度が一致するようにフィードバック制御を行う機能を有する変位制御系と、を備えてなる能動型制振装置とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a vibration suppression target by reciprocally driving a movable mass provided in the vibration suppression target structure with a required phase in response to the vibration of the vibration suppression target structure. In an active vibration control method that attenuates the vibration of a structure, a signal output from a vibration detection sensor that detects the vibration of the structure to be controlled and a movable mass displacement that detects a displacement of the movable mass A displacement control command is obtained from the signal output from the sensor, and the movable mass is prevented from swinging the allowable stroke even when a variable gain control and a transient large input are performed with respect to the displacement control command. obtains the displacement command performs a limiter control, a displacement command, performs a feedback control so that the actual displacement of the movable mass to be driven by the actuator matches, the A speed command is determined based on the displacement command after the fed back control is performed, the feedback control such that the actual speed of the movable mass is determined by differentiating the actual displacement of the moving mass which is driven by the actuator matches Active vibration control method for reciprocating the movable mass by driving the actuator based on a speed command after the feedback control is performed , and reciprocating movement on the structure to be controlled A movable mass provided as possible, an actuator for reciprocating the movable mass, a shake detection sensor for detecting a shake of a structure to be controlled, a movable mass displacement sensor for detecting a displacement of the movable mass, and A displacement control command is obtained based on the signal input from the shake detection sensor and the signal input from the movable mass displacement sensor. A damping control unit for obtaining a displacement command by performing variable gain control and a limiter control for preventing the movable mass from swinging a permissible stroke even during a transient large input with respect to the displacement control command; function and the vibration damping driving the actuator based on the force command seeking force command to the actuator on the basis of the speed command after obtaining a speed command based on the displacement command outputted from該制vibration control unit the feedback control is determined based on the displacement command after performing the speed command and the upper together with the actual displacement of the moving mass which is driven by the displacement command and the actuator emitted from the control unit performs feedback control to match The actual speed of the movable mass that is obtained by differentiating the actual displacement of the movable mass driven by the actuator matches. A displacement control system having the ability to perform urchin feedback control, the active damping device including a.

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）制振対象構造物の揺れに応じて該制振対象構造物に設けた可動マスをアクチュエータにて所要の位相で往復駆動させることにより上記制振対象構造物の揺れを減衰させるようにしてある能動型制振方法において、上記制振対象構造物の揺れを検知する揺れ検出センサから出力される信号と、上記可動マスの変位を検知する可動マス変位センサから出力される信号とから変位の制御指令を求めて、該変位の制御指令に対して可変ゲイン制御と過渡的な大入力時においても上記可動マスが許容ストロークを振り切らないようにするためのリミッタ制御とを行って変位指令を求め、該変位指令と、上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位が一致するようにフィードバック制御を行うと共に、該フィードバック制御が行われた後の変位指令に基づいて求められる速度指令と、上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位を微分することにより求められる可動マスの実速度が一致するようにフィードバック制御を行い、該フィードバック制御が行われた後の速度指令に基づいて上記アクチュエータを駆動させることにより上記可動マスを往復駆動させるようにする能動型制振方法、及び、制振対象構造物上に往復移動可能に設けた可動マスと、該可動マスを往復駆動するためのアクチュエータと、制振対象構造物の揺れを検知する揺れ検知センサと、上記可動マスの変位を検知する可動マス変位センサと、上記揺れ検出センサより入力される信号と上記可動マス変位センサより入力される信号に基づいて変位の制御指令を求めて該変位の制御指令に対して可変ゲイン制御と過渡的な大入力時においても上記可動マスが許容ストロークを振り切らないようにするためのリミッタ制御とを行って変位指令を求める制振制御部と、該制振制御部より発せられる変位指令に基づいて速度指令を求めた後に該速度指令に基づいてアクチュエータへの力指令を求めて該力指令に基づいて上記アクチュエータを駆動させる機能及び上記制振制御部より発せられる変位指令と上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位が一致するようにフィードバック制御を行うと共に該フィードバック制御が行われた後の変位指令に基づいて求められる上記速度指令と上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位を微分することにより求められる可動マスの実速度が一致するようにフィードバック制御を行う機能を有する変位制御系と、を備えてなる能動型制振装置としてあるので、アクチュエータにより可動マスを往復駆動する際、該可動マスの変位についての指令を与える変位制御を行うことができるため、可動マスのストロークの緻密な管理を容易に行うことができる。
（２）又、地上構造物では大地震のような大入力時、海洋構造物では突発的な大波のような大入力時においても、該可動マスを確実に有効ストロークの範囲内で移動させることが可能になる。
（３）更に、変位指令と、アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位が一致するようにフィードバック制御を行うと共に、上記変位指令に基づいて求められる速度指令と、上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位を微分することにより求められる可動マスの実速度が一致するようにフィードバック制御を行い、上記速度指令に基づいて上記アクチュエータを駆動させるようにしてあるので、アクチュエータによる可動マスの往復駆動に伴う制振対象構造物の制振効果を確実に得ることができる。
（４）以上により、大入力時においても、停止させることなく、常に能動型制振装置としての機能を最大限に発揮させることができて、制振対象構造物の制振を効率よく実施することができる。 According to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) According to the vibration of the structure to be damped, the movable mass provided on the structure to be damped is reciprocated at a required phase by an actuator to attenuate the vibration of the structure to be damped. In the active vibration suppression method, the displacement is detected from the signal output from the vibration detection sensor that detects the vibration of the structure to be controlled and the signal output from the movable mass displacement sensor that detects the displacement of the movable mass. A control command for the displacement is obtained, and a variable gain control and a limiter control for preventing the movable mass from swinging the allowable stroke even when a transient large input is applied to the displacement control command. determined, a displacement command, performs a feedback control so that the actual displacement of the movable mass to be driven by the actuator matches, then the feedback control is performed A speed command is determined based on the displacement command, performs feedback control such that the actual speed of the movable mass is determined by differentiating the actual displacement of the moving mass which is driven by the actuator matches, the feedback control is performed the active damping way to reciprocally drive the moving mass by driving the actuator based on the speed command of the after, and a movable mass which is provided for reciprocal movement on the damped structure, An actuator for reciprocating the movable mass, a vibration detection sensor for detecting the vibration of the structure to be controlled, a movable mass displacement sensor for detecting the displacement of the movable mass, and a signal input from the vibration detection sensor And a displacement control command based on a signal input from the movable mass displacement sensor and variable with respect to the displacement control command. A vibration suppression control unit that obtains a displacement command by performing in-control and limiter control for preventing the movable mass from swinging the allowable stroke even during a transient large input, and a displacement generated by the vibration suppression control unit displacement command and the emitted from the function and the vibration damping control section drives the actuator based on the force command seeking force command to the actuator on the basis of the speed command after obtaining a speed command based on the command with the actual displacement of the moving mass which is driven by an actuator performs feedback control to match the moving mass which is driven by the speed command and the upper Symbol actuator determined based on the displacement command after the feedback control is performed A machine that performs feedback control so that the actual speed of the movable mass obtained by differentiating the actual displacement matches. A displacement control system having the ability, since the active damping device including a time of reciprocating the moving mass by the actuator, it is possible to perform the displacement control of giving a command for displacement of the movable mass, Detailed management of the stroke of the movable mass can be easily performed.
(2) In addition, the movable mass is surely moved within the effective stroke range when the ground structure is subjected to a large input such as a large earthquake and when the ocean structure is subjected to a large input such as a sudden large wave. Is possible.
(3) Further, feedback control is performed so that the displacement command and the actual displacement of the movable mass driven by the actuator coincide with each other, the speed command obtained based on the displacement command, and the movable mass driven by the actuator. Since the feedback control is performed so that the actual speed of the movable mass obtained by differentiating the actual displacement of the actuator matches, and the actuator is driven based on the speed command , the actuator reciprocates the movable mass. Therefore, it is possible to reliably obtain the vibration control effect of the structure subject to vibration control.
(4) As described above, even when there is a large input, the function as an active vibration control device can always be exhibited to the maximum without stopping, and the vibration control target structure can be efficiently controlled. be able to.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１乃至図３は本発明の能動型制振方法及び装置の実施の一形態として、アクティブ式制振装置とする場合を示すもので、図１に示す如く、制振対象構造物としての地上構造物１ａの上部に、図８に示したものと同様に、該地上構造物１ａの制振を望む方向に沿ってガイドレール２設けて、所要の質量を有する可動マス３を、車輪４を介して往復移動可能に載置する。且つ該可動マス３の移動方向の一端側の地上構造物１ａ上に設けた支持フレーム５と、上記可動マス３との間に、アクチュエータ８を介装するよう設ける。   FIG. 1 to FIG. 3 show an active vibration damping device as an embodiment of the active vibration damping method and device of the present invention. As shown in FIG. As in the case shown in FIG. 8, the guide rail 2 is provided on the upper portion of the structure 1 a along the direction in which the vibration of the ground structure 1 a is desired, and the movable mass 3 having the required mass is attached to the wheel 4. It is mounted so as to be able to reciprocate through. The actuator 8 is provided between the support frame 5 provided on the ground structure 1 a on one end side in the moving direction of the movable mass 3 and the movable mass 3.

上記地上構造物１ａには、揺れ検知センサとしての加速度センサ９ａを設ける。又、上記可動マス３の変位を検出するために、たとえば、上記アクチュエータ８に、可動マス変位検出センサ１１を設けて、該アクチュエータ８の作動量から上記可動マス３の変位を検出できるようにする。   The ground structure 1a is provided with an acceleration sensor 9a as a shake detection sensor. In order to detect the displacement of the movable mass 3, for example, the movable mass displacement detection sensor 11 is provided in the actuator 8 so that the displacement of the movable mass 3 can be detected from the operation amount of the actuator 8. .

更に、上記加速度センサ９ａより入力される信号ａと、上記可動マス変位センサ１１より入力される信号を基に、上記可動マス３の上記地上構造物１ａに対する相対変位についての指令（以下、変位指令という）ｃを求める制振制御部１２を備える。更に又、上記制振制御部１２より発せられる変位指令ｃ、及び、上記可動マス変位センサ１１からの入力を基に、上記アクチュエータ８ヘ可動マス３の駆動指令を発する変位制御系１３を備えた構成とする。   Further, based on the signal a input from the acceleration sensor 9a and the signal input from the movable mass displacement sensor 11, a command for relative displacement of the movable mass 3 with respect to the ground structure 1a (hereinafter referred to as a displacement command). A vibration control unit 12 for obtaining c). Furthermore, a displacement control system 13 for issuing a drive command for the movable mass 3 to the actuator 8 based on the displacement command c issued from the vibration damping control unit 12 and the input from the movable mass displacement sensor 11 is provided. The configuration.

詳述すると、上記制振制御部１２は、図２に示す如く、上記加速度センサ９ａより上記地上構造物１ａの揺れに伴って生じる加速度ａが入力されると、該加速度ａを１回積分してなる構造物速度にゲインｋ２を乗じた信号と、２回積分してなる地上構造物１ａの構造物変位にゲインｋ１を乗じた信号と、たとえば、上記可動マス変位センサ１１により検出される可動マス３の上記地上構造物１ａに対する相対変位にゲインｋ３を乗じた信号と、該相対変位より導かれる可動マス３の地上構造物１ａに対する相対速度にゲインｋ４を乗じた信号とを基に、演算部１４にて、非特許文献１に示したと同様の制御則において、可動マス３をアクチュエータ８のみで直接駆動する場合の可動マス３に望む変位の制御指令ｃ０を求める。次に、可変ゲイン制御部１５にて、上記制御指令ｃ０の大きさに応じて、１以下の適宜選定される数値との積を求める可変ゲイン制御を行うことにより、最終的に発せられる可動マス３の変位指令ｃが該可動マス３の許容ストローク範囲内に収まるように、上記変位指令ｃの値を小さくして固定に近づけることができるようにする。次いで、リミッタ制御部１６にて、上記可変ゲイン制御部１５にて可変ゲイン制御された後の制御指令ｃ１について、過渡的な大入力時においても可動マス３が設計上の許容ストロークに対して振り切れる虞を防止できるよう該可動マス３の変位量に上限を設けるリミッタ制御を行い、これにより、変位制御系１３へ発する最終段の変位指令ｃを導くようにしてある。 More specifically, as shown in FIG. 2, when the acceleration a generated due to the shaking of the ground structure 1a is input from the acceleration sensor 9a, the vibration suppression control unit 12 integrates the acceleration a once. A signal obtained by multiplying the structure speed by gain k 2 , a signal obtained by multiplying the structure displacement of the ground structure 1 a obtained by integrating twice and gain k 1 , for example, detected by the movable mass displacement sensor 11. a signal obtained by multiplying the gain k 3 to a relative displacement with respect to the ground structure 1a of the movable mass 3 that, a signal obtained by multiplying the relative velocity gain k 4 against the ground structure 1a of the movable mass 3 derived from said relative displacement Based on the control rule similar to that shown in Non-Patent Document 1, the calculation unit 14 obtains a displacement control command c 0 desired for the movable mass 3 when the movable mass 3 is directly driven only by the actuator 8. Next, the variable gain control unit 15 performs the variable gain control for obtaining the product of a numerical value appropriately selected below 1 in accordance with the magnitude of the control command c 0 , so that the movable motion finally generated In order that the displacement command c of the mass 3 falls within the allowable stroke range of the movable mass 3, the value of the displacement command c is decreased so that the displacement command c can be made closer to the fixed value. Next, with respect to the control command c 1 after the variable gain control by the variable gain control unit 15 by the limiter control unit 16, the movable mass 3 is allowed to have a design allowable stroke even during a transient large input. Limiter control for setting an upper limit on the amount of displacement of the movable mass 3 is performed so as to prevent the possibility of being shaken out, and thereby the final stage displacement command c issued to the displacement control system 13 is derived.

上記変位制御系１３は、上記制振制御部１２より発せられる変位指令ｃが入力されると、先ず、図３に示す比例動作部１７にて、上記変位指令ｃの比例動作に基づいて可動マス３へ指令すべき速度指令ｃｖを求める。次に、比例・積分動作部１８にて、上記速度指令ｃｖに基づいて、アクチュエータ８への力指令（該アクチュエータ８がモータの場合は該モータへのトルク指令）ｃｆを求めて、該力指令（トルク指令）ｃｆを上記アクチュエータ８の力制御部（該アクチュエータ８がモータの場合は該モータのトルク制御部）８ａへ発して、該力指令（トルク指令）ｃｆに基づいて上記アクチュエータ８を駆動することにより可動マス３を往復駆動できるようにしてある。更に、上記可動マス３を往復駆動する際に、上記アクチュエータ８に設けた可動マス変位センサ１１によって検出される上記可動マス３の実際の変位を実変位出力ｘとして取り出して、上記比例・積分動作部１８にて速度指令ｃｖに基づいたアクチュエータ８の力制御部８ａへの力指令（トルク指令）ｃｆを求める際、上記比例・積分動作部１８に入力される速度指令ｃｖと、上記可動マス３の実変位出力ｘを微分動作部１９にて微分することにより導いてなる可動マス３の実際の速度出力ｖの差がゼロとなるようにフィードバック制御を行うようにする。更に又、上記比例動作部１７にて上記変位指令ｃの比例動作に基づいて可動マス３への速度指令ｃｖを求める際、上記比例動作部１７に入力される変位指令ｃと、上記可動マス変位センサ１１より出力される可動マス３の実変位出力ｘとの差がゼロとなるようにフィードバック制御を行うようにしてある。 When the displacement command c issued from the vibration suppression control unit 12 is input to the displacement control system 13, first, the proportional operation unit 17 shown in FIG. 3 is used to move the movable mass based on the proportional operation of the displacement command c. 3 obtains a velocity command c v should command to. Next, in the proportional-integral operation unit 18, based on the speed command c v, (if the actuator 8 is the motor torque command to the motor) the force command for the actuator 8 in search of c f, the the force command (torque command) c f (if the actuator 8 is the motor torque control section of the motor) the force control section of the actuator 8 emits to 8a, based on the force command (torque command) c f the The movable mass 3 can be reciprocated by driving the actuator 8. Further, when the movable mass 3 is reciprocally driven, the actual displacement of the movable mass 3 detected by the movable mass displacement sensor 11 provided in the actuator 8 is extracted as an actual displacement output x, and the proportional / integral operation is performed. when obtaining the velocity command c v force command to the force control section 8a of the actuator 8 based on (torque command) c f at section 18, a speed command c v inputted to the proportional-integral operation unit 18, the Feedback control is performed so that the difference in the actual velocity output v of the movable mass 3 derived by differentiating the actual displacement output x of the movable mass 3 by the differential operation unit 19 becomes zero. Furthermore, when obtaining the velocity command c v of the movable mass 3 in the proportional operation unit 17 on the basis of the proportional action of the displacement commands c, and displacement command c inputted to the proportional operation unit 17, the moving mass Feedback control is performed so that the difference from the actual displacement output x of the movable mass 3 output from the displacement sensor 11 becomes zero.

したがって、本発明の能動型制振方法によれば、図３に示す如く、破線で示す如き力制御ループ２０と、一点鎖線で示す如き速度制御ループ２１に、二点差線で示す如き変位制御ループ２２を加えてなる多重ループによる制御を行うことができるようになる。   Therefore, according to the active vibration damping method of the present invention, as shown in FIG. 3, a displacement control loop as indicated by a two-dot chain line is added to a force control loop 20 as indicated by a broken line and a speed control loop 21 as indicated by a one-dot chain line. Thus, it is possible to perform control by a multiple loop including 22.

以上の構成としてある本発明の能動型制振方法及び装置によれば、アクチュエータ３により可動マス３を往復駆動するための制御に変位制御を導入して、制御を行うための指令を可動マス３の変位で与えることができるようにしてあるため、可動マス３のストロークの緻密な管理を容易に行うことができ、このため、アクチュエータ８により可動マス３を往復駆動するときに、該可動マス３を有効ストロークの範囲内で移動させることが可能になる。   According to the active vibration damping method and apparatus of the present invention having the above-described configuration, the displacement control is introduced into the control for reciprocating the movable mass 3 by the actuator 3, and the command for performing the control is given to the movable mass 3. Therefore, when the movable mass 3 is reciprocally driven by the actuator 8, the movable mass 3 can be easily managed. Can be moved within the range of the effective stroke.

したがって、大地震のような大入力時においても、上記制振装置を停止させることなく、常にアクティブ式の制振装置としての機能を最大限に発揮させることができて、地上構造物１ａの制振を実施することができる。   Therefore, even when a large input such as a large earthquake occurs, the function as an active vibration control device can always be exhibited to the maximum without stopping the vibration control device, and the control of the ground structure 1a can be performed. Can be shaken.

次に、図４及び図５は本発明の実施の他の形態として、制振対象構造物を、地上構造物１ａに代えて、海洋構造物としての船舶１ｂとする場合を示すもので、図４に示す如く、上記船舶１ｂに、図１に示したと同様のガイドレール２、可動マス３、支持フレーム５、アクチュエータ８、可動マス変位センサ１１を設け、更に、揺れ検知センサとして、船体の横揺れ角速度を求める角速度センサ９ｂを設ける。   Next, FIG.4 and FIG.5 shows the case where it is set as the ship 1b as a marine structure instead of the ground structure 1a as a damping object structure as another form of implementation of this invention. 4, the ship 1b is provided with the same guide rail 2, movable mass 3, support frame 5, actuator 8 and movable mass displacement sensor 11 as shown in FIG. An angular velocity sensor 9b for obtaining the shaking angular velocity is provided.

更に、制振制御部１２を、図５に示す如く、上記角速度センサ９ｂより上記船体の揺れに伴って生じる角速度ｂのデータが入力されると、該角速度ｂにゲインｋ２を乗じた信号と、上記角速度ｂを１回積分してなる船体の横揺れ角にゲインｋ１を乗じた信号と、更に、図２に示したと同様にして、たとえば、上記可動マス変位センサ１１により検出される可動マス３の上記船舶１ｂの船体に対する相対変位にゲインｋ３を乗じた信号と、該相対変位より導かれる可動マス３の船舶１ｂの船体に対する相対速度にゲインｋ４を乗じた信号とを基に、演算部１４にて可動マス３に望む変位の制御指令ｃ０を求める。次に、可変ゲイン制御部１５にて、上記制御指令ｃ０の大きさに応じて、１以下の適宜選定される数値との積を求める可変ゲイン制御を行う。次いで、リミッタ制御部１６にて、上記可変ゲイン制御部１５にて可変ゲイン制御された後の制御指令ｃ１についてリミッタ制御を行うことにより、変位制御系１３へ発する最終段の変位指令ｃを導く機能を有するものとしてある。 Further, the damping control unit 12, as shown in FIG. 5, when the angular velocity b of data caused by the shaking of the hull from the angular velocity sensor 9b is input, signal and multiplied by a gain k 2 in the angular velocity b , a signal obtained by multiplying the gain k 1 to roll angle of the ship obtained by integrating once the angular velocity b, further, in the same manner as shown in FIG. 2, for example, the movable detected by the moving mass displacement sensor 11 based the signal multiplied by the gain k 3 to a relative displacement with respect to the hull of the ship 1b mass 3, and a signal obtained by multiplying the relative velocity gain k 4 against the hull of the vessel 1b of the movable mass 3 derived from said relative displacement Then, the displacement control command c 0 desired for the movable mass 3 is obtained by the calculation unit 14. Then, in the variable gain controller 15, according to the magnitude of the control command c 0, performs variable gain control for obtaining the product of less than one suitably selected numeric be. Next, the limiter control unit 16 performs limiter control on the control command c 1 after the variable gain control is performed by the variable gain control unit 15, thereby deriving the final stage displacement command c issued to the displacement control system 13. It has a function.

変位制御系１３における制御ループの構成は図３に示したものと同様としてある。その他、図１乃至図３に示したものと同一のものには同一符号が付してある。   The configuration of the control loop in the displacement control system 13 is the same as that shown in FIG. Other components that are the same as those shown in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals.

本実施の形態によっても、可動マス３のストロークの管理を容易に行うことができて、アクチュエータ８により可動マス３を往復駆動するときに、該可動マス３の許容ストロークの範囲内で可動マス３を移動させることができることから、突発的な大波のような大入力時においても、制振装置を停止させることなく、常にアクティブ制振装置としての機能を最大限に発揮させることができて、船体の横揺れの制振（減揺）を実施することができる。   Also according to the present embodiment, the stroke of the movable mass 3 can be easily managed, and when the movable mass 3 is reciprocally driven by the actuator 8, the movable mass 3 is within the allowable stroke range of the movable mass 3. Because it can be moved, the function as an active vibration control device can always be maximized without stopping the vibration control device even at a large input such as a sudden large wave. It is possible to carry out vibration suppression (reduction).

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、制御ループ系の内部に変位制御系を構成することができれば、アクチュエータ８は、油圧や電動のシリンダや、モータ等、いかなる形式のアクチュエータ８を採用してもよい。又、可動マス変位センサ１１は、可動マス３の変位を計測できれば、いかなる形式のものを採用してもよい。   Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and the actuator 8 may be any hydraulic or electric cylinder, motor, or the like as long as the displacement control system can be configured inside the control loop system. A type of actuator 8 may be employed. The movable mass displacement sensor 11 may be of any type as long as the displacement of the movable mass 3 can be measured.

図３に示した変位制御系１３では、基本的なＰＩＤ制御に基づく多重ループ系を用いるようにしているが、変位指令ｃに基づいてアクチュエータ８により可動マス３を往復駆動できる変位制御系１３を構築できれば、ＰＩＤ制御以外の制御手法を採用するようにしてもよい。   In the displacement control system 13 shown in FIG. 3, a multiple loop system based on basic PID control is used. However, the displacement control system 13 that can reciprocate the movable mass 3 by the actuator 8 based on the displacement command c is provided. If it can be constructed, a control method other than PID control may be adopted.

上記各実施の形態では、アクティブ式制振装置へ適用した場合を示したが、制振対象構造物上に、可動マス３を、図示しないばねの力により所要の固有振動数で往復移動できるように設置したり、可動マス３が振り子状に所要の固有振動数で単弦振動できるように設置する構成に加えて、上記可動マス３を往復駆動するアクチュエータ８を備えてなる形式を有するハイブリッド式の制振方法及び装置にも適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。   In each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to an active vibration damping device has been described. However, the movable mass 3 can be reciprocated at a required natural frequency on a vibration target structure by a spring force (not shown). In addition to a configuration in which the movable mass 3 is installed in a pendulum shape so that it can vibrate in a single string at a required natural frequency, a hybrid type having a type including an actuator 8 that reciprocates the movable mass 3 is provided. Needless to say, the present invention can be applied to the vibration damping method and apparatus, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

以下、本発明者等の実施した本発明の有効性の検証結果について説明する。   Hereinafter, the verification results of the effectiveness of the present invention implemented by the present inventors will be described.

図４及び図５に示した実施の形態の装置を実際の船舶１に適用した場合における、船体の横揺れ角速度と、可動マスの変位量について計測した。
図６（イ）は船体の横揺れ角速度を、図６（ロ）は可動マス３の変位を示す。又、図６（ハ）は制振制御部１２の可変ゲイン制御部におけるゲインの変化を示すものである。
比較として、可変ゲイン制御を行わない場合について計算した可動マス３の変位を図６（ニ）に示す。
図６（ロ）と図６（ニ）の比較から、可動マス３を往復駆動して船体の制振（減揺）を図る際、船舶１の船体横揺れ角速度が大となって、可変ゲイン制御を行わない場合には可動マス３の往復移動時のストロークが有効ストロークの上限に達する虞が生じる場合であっても、本発明の能動型制振方法及び制振装置によれば、可動マス１の変位量を、有効ストローク範囲内に抑えることができることが判明した。 When the apparatus of the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is applied to an actual ship 1, the roll angular velocity of the hull and the displacement amount of the movable mass were measured.
6A shows the roll angular velocity of the hull, and FIG. 6B shows the displacement of the movable mass 3. FIG. 6C shows a change in gain in the variable gain control unit of the vibration suppression control unit 12.
As a comparison, FIG. 6D shows the displacement of the movable mass 3 calculated when the variable gain control is not performed.
From comparison between FIG. 6 (b) and FIG. 6 (d), when the movable mass 3 is driven to reciprocate to reduce the vibration of the hull (the vibration is reduced), the hull roll angular velocity of the ship 1 becomes large, and the variable gain Even if there is a possibility that the stroke during the reciprocating movement of the movable mass 3 may reach the upper limit of the effective stroke when the control is not performed, according to the active vibration damping method and the vibration damping device of the present invention, the movable mass It has been found that the displacement amount of 1 can be suppressed within the effective stroke range.

本発明の能動型制振方法及び装置の実施の一形態として、地上構造物の制振に適用する場合を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the case where it applies to the vibration suppression of a ground structure as one Embodiment of the active vibration suppression method and apparatus of this invention. 図１の装置の制振制御部における処理内容を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the processing content in the vibration suppression control part of the apparatus of FIG. 図１の装置の変位制御系を示すものでアクチュエータへの指令導出手順を示す概要図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a procedure for deriving a command to an actuator, showing a displacement control system of the apparatus of FIG. 1. 本発明の実施の他の形態として、船舶の横揺れの制振に適用する場合を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the case where it applies to vibration suppression of the rolling of a ship as other form of implementation of this invention. 図４における制振制御部の処理内容を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the processing content of the vibration suppression control part in FIG. 本発明者等が実施した本発明の有効性の検証結果について示すもので、図６（イ）は船体の横揺れ角速度、図６（ロ）は可動マスの変位、図６（ハ）は制振制御部の可変ゲイン制御部におけるゲインの変化、図６（ニ）は可変ゲイン制御を行わない場合について計算した可動マスの変位について、それぞれ経時変化を示す図である。FIG. 6 (a) shows the roll angular velocity of the hull, FIG. 6 (b) shows the displacement of the movable mass, and FIG. 6 (c) shows the control result. FIG. 6D is a diagram showing changes over time in the displacement of the movable mass calculated for the case where the variable gain control is not performed, and FIG. 従来提案されている受動型（パッシブ式）制振装置を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the passive type (passive type) damping device proposed conventionally. アクティブ式制振装置を示す概要図である。It is a schematic diagram showing an active vibration damping device. 従来提案されているハイブリッド式制振装置を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the hybrid type damping device proposed conventionally.

符号の説明Explanation of symbols

１ 制振対象構造物
１ａ 地上構造物（制振対象構造物）
１ｂ 船舶（制振対象構造物）
３ 可動マス
８ アクチュエータ
９ 揺れ検知センサ
９ａ 加速度センサ（揺れ検知センサ）
９ｂ 角速度センサ（揺れ検知センサ）
１１ 可動マス変位センサ
１２ 制振制御部
１３ 変位制御系
ｃ 変位指令
ｃｆ 力指令（駆動指令） 1 Damping target structure 1a Ground structure (damping target structure)
1b Ship (Vibration control structure)
3 Movable mass 8 Actuator 9 Shake detection sensor 9a Acceleration sensor (shake detection sensor)
9b Angular velocity sensor (swing detection sensor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Movable mass displacement sensor 12 Vibration suppression control part 13 Displacement control system c Displacement command cf Force command (drive command)

Claims (2)

制振対象構造物の揺れに応じて該制振対象構造物に設けた可動マスをアクチュエータにて所要の位相で往復駆動させることにより上記制振対象構造物の揺れを減衰させるようにしてある能動型制振方法において、上記制振対象構造物の揺れを検知する揺れ検出センサから出力される信号と、上記可動マスの変位を検知する可動マス変位センサから出力される信号とから変位の制御指令を求めて、該変位の制御指令に対して可変ゲイン制御と過渡的な大入力時においても上記可動マスが許容ストロークを振り切らないようにするためのリミッタ制御とを行って変位指令を求め、該変位指令と、上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位が一致するようにフィードバック制御を行うと共に、該フィードバック制御が行われた後の変位指令に基づいて求められる速度指令と、上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位を微分することにより求められる可動マスの実速度が一致するようにフィードバック制御を行い、該フィードバック制御が行われた後の速度指令に基づいて上記アクチュエータを駆動させることにより上記可動マスを往復駆動させるようにすることを特徴とする能動型制振方法。 According to the vibration of the structure to be damped, the movable mass provided in the structure to be damped is reciprocated at a required phase by an actuator to attenuate the vibration of the structure to be damped. In the mold damping method, a displacement control command is generated from a signal output from a shake detection sensor that detects a shake of the structure to be controlled, and a signal output from a movable mass displacement sensor that detects a displacement of the movable mass. The displacement command is obtained by performing variable gain control and limiter control for preventing the movable mass from swinging the allowable stroke even during a transient large input with respect to the displacement control command. and displacement command, performs a feedback control so that the actual displacement of the movable mass to be driven by the actuator matches the displacement after the feedback control is performed A speed command is determined based on the decree, it performs feedback control such that the actual speed of the movable mass is determined by differentiating the actual displacement of the moving mass which is driven by the actuator matches, the feedback control is performed An active vibration damping method, wherein the movable mass is driven to reciprocate by driving the actuator based on a subsequent speed command. 制振対象構造物上に往復移動可能に設けた可動マスと、該可動マスを往復駆動するためのアクチュエータと、制振対象構造物の揺れを検知する揺れ検知センサと、上記可動マスの変位を検知する可動マス変位センサと、上記揺れ検出センサより入力される信号と上記可動マス変位センサより入力される信号に基づいて変位の制御指令を求めて該変位の制御指令に対して可変ゲイン制御と過渡的な大入力時においても上記可動マスが許容ストロークを振り切らないようにするためのリミッタ制御とを行って変位指令を求める制振制御部と、該制振制御部より発せられる変位指令に基づいて速度指令を求めた後に該速度指令に基づいてアクチュエータへの力指令を求めて該力指令に基づいて上記アクチュエータを駆動させる機能及び上記制振制御部より発せられる変位指令と上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位が一致するようにフィードバック制御を行うと共に該フィードバック制御が行われた後の変位指令に基づいて求められる上記速度指令と上記アクチュエータにより駆動される可動マスの実変位を微分することにより求められる可動マスの実速度が一致するようにフィードバック制御を行う機能を有する変位制御系と、を備えてなる構成を有することを特徴とする能動型制振装置。 A movable mass provided on the structure to be damped in a reciprocating manner, an actuator for reciprocating the movable mass, a sway detection sensor for detecting a sway of the structure to be damped, and a displacement of the movable mass. A movable mass displacement sensor to be detected; a signal input from the shake detection sensor; a displacement control command based on the signal input from the movable mass displacement sensor; and a variable gain control for the displacement control command; Based on a vibration suppression control unit that obtains a displacement command by performing limiter control to prevent the movable mass from swinging the allowable stroke even during a transient large input, and a displacement command issued from the vibration suppression control unit seeking force command to the actuator on the basis of the speed command after obtaining a speed command to drive the actuator based on the force command Te function and the vibration suppression control The speed command and the upper Symbol actuator the feedback control is determined based on the displacement command after performing performs a feedback control so that the actual displacement of the movable mass matches to be driven by more displacement command and the actuator emanating and characterized in that it has a displacement control system having the ability to perform the feedback control so that the actual speed of the movable mass required to match by differentiating the actual displacement of the movable mass to be driven, comprising a structure by Active vibration control device.
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