JPH0791107A

JPH0791107A - 制振装置

Info

Publication number: JPH0791107A
Application number: JP23394893A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Suzuki; 哲夫鈴木; Mitsuru Kageyama; 満蔭山; Tatsuya Ganmi; 龍也願海; Yoshiko Matsuoka; 佳子松岡
Original assignee: Obayashi Corp; Tokico Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Tokico Ltd
Priority date: 1993-09-20
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1995-04-04

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は付加質量を変位させて構造物の振動
を制振するよう構成した制振装置を提供することを目的
とする。【構成】制振装置１は、ビル２の振動を検出するセン
サ１５ａ〜１５ｄと、地震波を検出する地震計２２と、
センサ１５ａ〜１５ｄからの信号に基づいて動吸振器３
への駆動信号を生成し、駆動信号によりモータ８を駆動
して付加質量６を移動させ、ビル２の振動を制振する制
御回路４とよりなる。制御回路４は、複数のフィードバ
ックゲインを記憶するメモリ３０と、センサ１５ａ〜１
５ｄからの出力に基づいて、フィードバックゲインを変
更するか否かを判断するゲイン判定プログラムと、フィ
ードバックゲインの変更が必要と判断されたとき、メモ
リ３０よりフィードバックゲインを読み取り、フィード
バックゲインを切り換えるフィードバックゲイン切換プ
ログラムと、を備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は制振装置に係り、特に付
加質量を変位させて構造物の振動を制振する構成とした
制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばビル等の構造物においては地震あ
るいは風圧等による振動を制振するための制振装置が設
けられている。この種の制振装置では、主にビルの質量
に応じた所定の重量を有する付加質量を、ビルの振動状
態に応じて変位させる動吸振器を動作させてビルで発生
した振動を制振するようになっている。

【０００３】従来の制振装置としては、例えば付加質量
をリニアベアリング等により摺動自在に支持するととも
に、付加質量に螺合するボールネジ等の伝達機構をモー
タ等により駆動し、付加質量が水平方向に往復動される
よう構成された動吸振器を有する装置が考えられてい
る。

【０００４】そして、動吸振器はビルの変位及び速度に
応じた制御量を演算する制御装置からの駆動信号により
モータを駆動制御され、付加質量を移動させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来は地震
発生後、ビルが振動してから、ビルの変位及び速度に応
じて付加質量を移動させており、しかも、従来はビルの
変位及び速度に応じた制御量を演算するための制振制御
系のフィードバックゲイン（以下、単にゲインと称す
る）が一定であるので、例えばビルに風圧が作用するゆ
っくりとした揺れのときも、地震発生時の急激な振動の
ときも同一のゲインで動吸振器が制御されることにな
る。そのため、例えば風圧による比較的小さな振動のと
きは、付加質量が移動しないため充分な制振効果が得ら
れず、又地震発生時のような大きな振動が急激に入力さ
れたときは、付加質量が大きな駆動力により急激に移動
するため、付加質量がストローク端のリミットスイッチ
に当接してオンに切換えてしまい、動吸振器は電源オフ
状態となり、制振不可能となってしまう。又、地震発生
時、付加質量がリミットスイッチをオンとした後、スト
ッパに衝突して、ビルに付加質量の衝突による衝撃が伝
わり不快感を与えてしまうといった問題がある。

【０００６】そこで、本発明は上記課題を解決した制振
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記請求項１の発明は、
構造物の振動を検出するセンサ及び地表の振動を検出す
るセンサからの検出信号及び設定されたフィードバック
ゲインに基づいて駆動信号を生成し、該駆動信号により
アクチュエータを駆動して付加質量を移動させ、該構造
物の振動を制振する制振装置において、複数のフィード
バックゲインを記憶する記憶手段と、前記センサの出力
に基づいて、該フィードバックゲインを変更するか否か
を判断する判断手段と、該判断手段によりフィードバッ
クゲインの変更が必要と判断されたとき、前記記憶手段
よりフィードバックゲインを読み込み、該フィードバッ
クゲインを切り換え設定するフィードバックゲイン切換
手段と、を備えてなることを特徴とする。

【０００８】又、請求項２の発明は、前記フィードバッ
クゲイン切換手段が、地表の振動または構造物の振動に
応じたフィードバックゲインに切り換えることを特徴と
する。

【０００９】又、請求項３の発明は、前記フィードバッ
クゲイン切換手段が、地表の振動に応じた最適ゲイン
と、前記構造物の最上階の振動に応じた最適ゲインのう
ち前記付加質量の変位が小さくなる方のゲインに切り換
えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記請求項１によれば、判断手段がフィードバ
ックゲインの変更が必要と判断したとき、記憶手段に記
憶された複数のフィードバックゲインのなかから別のフ
ィードバックゲインを読み取り、このフィードバックゲ
インを設定することにより、外乱の大きさに応じて制御
可能なフィードバックゲインに変更して付加質量をスト
ッパに衝突させずに制振動作を行える。

【００１１】又、請求項２によれば、地表の振動または
構造物の振動に応じたフィードバックゲインに切り換え
ることにより、より最適値に近いフィードバックゲイン
を設定し、且つ付加質量をストッパに衝突させずに制振
動作を行える。

【００１２】又、請求項３によれば、地表の振動に応じ
た最適ゲインと、構造物の最上階の振動に応じた最適ゲ
インのうち付加質量の変位が小さくなる方のゲインを設
定することにより、より最適値に近いフィードバックゲ
インを設定し、且つ付加質量をストッパに衝突させずに
制振動作を行える。

【００１３】

【実施例】図１乃至図４に本発明になる制振装置の一実
施例を示す。

【００１４】各図中、制振装置１は、大略、構造物とし
てのビル２の屋上に設置された動吸振器３が制御回路４
からの制御信号により制振動作してビル２の水平方向の
振動を制振する。

【００１５】動吸振器３は図２，図３に示す如くビル２
の屋上に設置された基台５上に付加質量６がＸ方向に摺
動する構成であり、付加質量６はビル２の総質量に対し
約０．５％程度の質量を有し、例えば５〜１０ｔ程度の
重量を有する。そのため、付加質量６は基台５上のリニ
アベアリング７により摺動自在を支持されている。

【００１６】又、基台５上にはアクチュエータとしての
ＡＣサーボモータ（以下モータと言う）８、電磁ブレー
キ９が設けられており、モータ８の出力軸８ａはカップ
リング１０を介して軸受１１，１２に軸承されたボール
ねじ１３に結合されている。ボールねじ１３は付加質量
６に螺合して貫通している。従って、付加質量６はボー
ルねじ１３の回転により基台５の凹部５ａ内を移動す
る。

【００１７】風圧又は地震発生によりビル２が振動する
と、制御回路４は後述するように振動の大きさに応じた
制御量を演算して動吸振器３のモータ８へ駆動信号を出
力する。モータ８は駆動信号の供給によりボールねじ１
３を回転させ、付加質量６をＸ方向（振動方向）に移動
させる。このとき、発生する付加質量６の慣性力の反作
用によりビル２の振動が制振される。

【００１８】尚、電磁ブレーキ９は制振モード時オフ状
態であり、電源をオフにされた停止モード時にボールね
じ１３を回転不可状態に制動する。

【００１９】ビル２の例えば１階（地表），５階，１０
階，１５階の複数階には、ビル２の振動を検出するセン
サ１５ａ〜１５ｄが設置されている。尚、振動を検出す
るセンサ１５ａ〜１５ｄにより検出するものとしては、
ビル２の変位，速度又は加速度が考えられ、これらのう
ち少なくとも一つを検出できれば良いか、本実施例で
は、ビル２の変位を求める変位センサが設けられている
ものとして説明する。

【００２０】又、１５階建てのビル２の屋上には風速
（Ｖ）を計測する風速計１６が設置され、動吸振器３に
は付加質量６の変位、速度及び加速度を検出するセンサ
１８が設けられている。センサ１５ａ〜１５ｄ及びセン
サ１８からの各検出信号はサーボアンプ１９ａ〜１９ｅ
により増幅されて制御回路４に入力される。

【００２１】又、風速計１６からの検出信号はアンプ２
１で増幅されて制御回路４に入力される。

【００２２】２２は地表の振動を検出するための地震計
で、地面を伝播する縦方向の地震波（Ｐ波）及び横方向
の地震波（Ｓ波）を検出するように地面に埋没されてい
る。尚、地震発生時地震計２２からの検出信号はアンプ
２３で増幅されて制御回路４に入力される。

【００２３】制御回路４は、入力部としてのＡ／Ｄ変換
器２４、動吸振器３への制御量を演算するＣＰＵ２５、
出力部としてのＤ／Ａ変換器２６、Ｉ／Ｏインタフェー
ス回路２７を有する。Ａ／Ｄ変換器２４はセンサ１５ａ
〜１５ｄから出力されたビル２及び付加質量６の変位，
速度，加速度のアナログ信号をデジタル信号に変換して
ＣＰＵ２５に出力する。又、Ａ／Ｄ変換器２４には風速
計１６及び地震計２２からの検出信号も入力されてお
り、これらの検出信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ
２５に出力する。

【００２４】ＣＰＵ２５は後述するようにＡ／Ｄ変換器
２４及びＩ／Ｏインタフェース回路２７からの各信号に
基づいて動吸振器３の制御量を演算し、Ｄ／Ａ変換器２
６へ出力する。Ｄ／Ａ変換器２６は、ＣＰＵ２５で演算
された制御量を速度指令電圧に変換する。又、Ｄ／Ａ変
換器２６から出力された速度指令電圧は、サーボドライ
バ２９に入力され、サーボドライバ２９は速度指令電圧
に応じた駆動信号としての供給電圧を動吸振器３のモー
タ８に出力する。

【００２５】３０はメモリ（記憶手段）で、後述する制
振制御の各プログラム及び１０段階のフィードバックゲ
インＦ₀〜Ｆ₉及び制振制御に必要な各演算の初期値及
び地震フラグ、異常フラグ等を記憶する。

【００２６】例えばメモリ３０には、図４に示す如くＣ
ＰＵ２５が実行する制振モード設定プログラム３０Ａ、
ゲイン異常判定プログラム３０Ｂ、ゲイン切換プログラ
ム３０Ｃが記憶されている。ここで、各制御プログラム
の概要について説明する。

【００２７】まず、制振モード設定プログラム３０Ａ
は、通常は風圧制振モードの制振制御を行い、地震発生
によりＰ波が検出されると、Ｓ波が伝播する前に地震制
振モードに切換えて最適制御を行う。そして、地震が終
了しても所定時間地震制振モードを継続してから風圧制
振モードに戻すことにより断続的な地震にも対応できる
よう制御を行う。

【００２８】又、ゲイン切換判定プログラム（判断手
段）３０Ｂは、動吸振器３のゲインが適切であるか否か
を自己診断してゲインの切り換えが必要かどうかを判断
する機能を有し、例えばビル２の最上階の振動（変位，
速度又は加速度）の大きさに対するゲインの値を判定す
る。

【００２９】又、ゲイン切換プログラム（フィードバッ
クゲイン切換手段）３０Ｃでは、ビル２の振動又は風
圧、地震の大きさに応じて制振制御のゲインを切換え
る。尚、本実施例では後述するＬＱ（Linear Quadrati
c) 制御により動吸振器３を制振動作させており、ゲイ
ンは予めモデルを用いたシミュレーションで入力に応じ
たゲインを求めておく。

【００３０】３１は電源で、制御回路４及びサーボドラ
イバ２９に接続されており、電源３１とサーボドライバ
２９との間には緊急停止用のスイッチ３２が配設されて
いる。このスイッチ３２は、例えば過大な地震が発生し
たときＩ／Ｏインタフェース回路２７からの停止信号に
より励磁されて開成する。

【００３１】３３はハイパスフィルタで、センサ１５ａ
からの検出信号がサーボアンプ１９ａを介して入力され
ると一次固有振動数以上の周波数のみをＩ／Ｏインタフ
ェース回路２７に出力する。ＣＰＵ２５はハイパスフィ
ルタ３３からの信号が過大な場合、Ｉ／Ｏインタフェー
ス回路２７からスイッチ３２に停止信号を出力させる。
これによりスイッチ３２が開成して動吸振器３への電源
供給が停止し、動吸振器３は停止モードとなる。そのた
め、過大な振動を制振するために付加質量６が急激に駆
動されてストッパ（基台５の凹部５ａの側壁）に衝突す
ることが防止される。

【００３２】３４は表示器で、動吸振器３の制御系ある
いは各センサ１５ａ〜１５ｄ，１８、風速計１６、地震
計２２等に異常があると、その異常内容等を表示して監
視員に知らせる。

【００３３】３５は警報器で、異常発生時（アラーム）
を発する。

【００３４】次に、上記制振装置１が制振動作する際に
制御回路４のＣＰＵ２５が実行する処理について、図５
乃至図８を参照して説明する。

【００３５】ビル２が横方向に振動する主な原因として
は、風圧の増大、地震による横揺れがある。風圧に
よるビル２の振動は振幅が同じでも低い周波数でゆっく
り振動する。これに対し、地震によるビル２の振動は急
激且つ複雑であるが風圧の場合に比べて高い周波数で激
しく揺れることが多い。

【００３６】そのため、ＣＰＵ２５は例えば５msec毎に
図５乃至図８の処理を繰り返し実行している。又、ＣＰ
Ｕ２５は、通常は図５，図６に示す風圧による振動に適
した風圧制振モードの処理を実行し、地震発生時は図
７，図８に示す地震による振動に適した地震制振モード
の処理を実行する。

【００３７】先ず、風圧による振動に適した風圧制振モ
ードの処理に関連して、図５を参照してビル２の応答に
よるフィードバックゲインの切り換え方法について説明
する。

【００３８】同図中、ＣＰＵ２５はステップＳ１（以下
「ステップ」を省略する）で、ビル２の振動状態の応答
としてビル２の最上階に設けられたセンサ１５ｄより最
上階の変位を読み込む。次のＳ２では、前述したＬＱ制
御理論により求めたゲインＦ ₀〜Ｆ₉の中から最上階の
変位に応じた適正ゲイン（状態フィードバックゲイン）
を求める。

【００３９】ここで、状態フィードバックゲインを求め
る際の具体的な演算方法について説明する。

【００４０】上記制振装置１が設けられた系の状態ベク
トルｘを、ｘ＝〔ｘ_{a ,}ｘ_a’，ｘ_a”，ｘ_s1，…ｘ_sn，ｘ_s1’，
…ｘ_sn’〕^T （但し、本実施例では、「’」は１階微分、「”」は２
階微分、「」はベクトルを表すものとする）とする
と、制振装置１が設けられた系を状態方程式で表すと、ｘ ’＝Ａ・ｘ＋Ｂ・ｕ … （１）となる。

【００４１】尚、上記ｘ’は状態ベクトルの１階微分、
ｘ_{a ,}ｘ_a’，ｘ_a”は夫々動吸振器３の変位，速度，
加速度、ｘ_s1，…ｘ_snはビル２の各階の変位、ｘ_s1’，
…ｘ _sn’はビル２の各階の速度、Ａは系の状態を表す定
数行列、Ｂはアクチュエータからの入力の状態を表す定
数ベクトル、ｕは入力である。

【００４２】そして、次式のような状態フィードバック
が施されると、制御量ｕは次式により求まる。

【００４３】ｕ＝−Ｋ・ｘ … （２）上記（１）（２）式より次式のような閉ループ系の状態
方程式が得られる。

【００４４】ｘ ’＝（Ａ−Ｂ・Ｋ）・ｘ … （３）ここで、Ｋは状態フィードバックゲインベクトルであ
る。

【００４５】このＫは次の手順で決定される。

【００４６】先ず、次のような２次形式評価関数Ｊを定
義する。

【００４７】

【数１】

【００４８】最適レギュレータ理論は、このＪを最小に
するＫを決定するための手法である。尚、Ｑは付加質量
６の変位及びビル２の変位に対する重み、Ｒは制御力に
対する制約であり、共に重み行列と呼ばれる正定行列で
ある。よって、Ｒが小のとき付加質量６の加速度が大と
なり、Ｒが大のとき付加質量６の加速度が小となる。

【００４９】この場合、次のリカッチ方程式Ｐ・Ａ＋Ａ ^T・Ｐ−Ｐ・Ｂ・Ｒ ^-1・Ｂ ^T・Ｐ＋Ｑ＝０ … （５）の正定な解Ｐを求めれば、上記Ｋを次のように定めるこ
とにより、評価関数Ｊを最小にすることができる。

【００５０】Ｋ＝Ｒ ^-1・Ｂ ^T・Ｐ … （６）以上のようにして状態フィードバックゲインベクトルＫ
を算出する。

【００５１】地表加速度又は最上階変位に応じて、重み
Ｑ，Ｒを変えて状態フィードバックゲインベクトルＫを
１０段階計算しておき、フィードバックＦ₀〜Ｆ₉とし
てメモリ３０に記憶しておく。

【００５２】次のＳ３では、上記のようにして求めた適
正な状態フィードバックゲインベクトルを設定した場
合、動吸振器３が制振動作できるかどうかを後述する図
６の処理方法によりチェックし、ゲインの切り換えが必
要かどうかを判断する。後述するように、Ｓ３におい
て、ゲインの切り換えが必要と判断したときは、Ｓ４に
進み、図６の処理方法によりゲインの切り換えを行う。

【００５３】次のＳ５では、Ｓ２で算出された適正ゲイ
ン又はＳ４で切り換えられたゲインを用いて最適レギュ
レータ理論により制御量ｕを算出する。そして、動吸振
器３の起動信号及び制御量ｕを出力する（Ｓ６）。

【００５４】ここで、上記Ｓ３において、ゲインの切り
換えが必要かどうかを判断する処理につき説明する。

【００５５】図６中、ビル２の振動状態の応答としてビ
ル２の最上階に設けられたセンサ１５ｄより最上階の変
位を読み込むと、ビル２の応答に応じて動吸振器３の付
加質量６が変位する。そのため、ＣＰＵ２５は、Ｓ１１
において、動吸振器３の付加質量６の変位ｘ_aがソフト
ウエア上のリミット値に達しているかどうかの判断を行
う。

【００５６】この付加質量６の変位がリミット値（付加
質量６がストッパ（基台５の凹部５ａの側壁）に衝突し
てしまうような付加質量６の変位，速度，加速度の値）
以上になった場合、Ｓ１２でこのとき設定していた適正
フィードバックゲインよりも１段階効果の小さい（付加
質量６の移動量に対する制約の強い）ゲインを、メモリ
３０に記憶されたゲインＦ₀〜Ｆ₉なかから選択し、一
旦、ダミーゲインとして指定する。

【００５７】尚、本実施例におけるリミット値は、付加
質量６がストッパに衝突してしまうような場合の値に設
定されているが、リミット値の設定はこれに限るもので
はなく、本実施例よりも低い値に設定しても良い。

【００５８】図９は、地表加速度，ビル２の最上階の変
位に対する各ゲインによる動吸振器３の付加質量６の移
動量に対する制約，付加質量６の変位，ＬＱ制御の重み
Ｑ，Ｒの変化を示す。つまり、地表加速度，ビル２の最
上階の変位が大きいほど付加質量６に対する制約が強く
なるとともに付加質量６の変位が小さくなる。

【００５９】例えば上記Ｓ１２では、図９に示すよう
に、例えば当初ゲインＦ₅が設定されていた場合、ゲイ
ンＦ₅よりも１段階制御効果の小さいゲインＦ₄を選択
する。これにより、付加質量６の変位量が小さく抑えら
れ制振動作時に付加質量６がストッパに衝突することが
防止される。

【００６０】上記のように複数のゲインＦ₀〜Ｆ₉のな
かから一のゲインを選択した後、Ｓ１３に進み、カウン
タをゼロにリセットする。付加質量６の変位がソフトウ
エア上のリミット値未満（付加質量６がストッパに衝突
しない値）の場合、Ｓ１４でカウンタのカウント値を積
算して、Ｓ１５でカウント値が予め定めておいた所定時
間（例えば３秒）に達しているかを判断する。

【００６１】上記Ｓ１５において、カウント値が所定時
間以上の場合、カウンタをリセットし（Ｓ１６）、現在
設定されているゲインより１段階制御効果の大きい（付
加質量６の移動量に対する制約の弱い）ゲインをダミー
ゲインとして選択する（Ｓ１７）。このＳ１７で、例え
ば現在ゲインＦ₅が設定されている場合、ゲインＦ₅よ
り１段階制御効果の大きいゲインＦ₆を選択する。つま
り、現在のゲインＦ₅により付加質量６を変位させても
ストッパに衝突するおそれがないので、付加質量６の変
位量を増加させて制振効果を高める。

【００６２】また、Ｓ１５において、カウント値が所定
時間に達していない場合、ビル２の振動状態が変化して
いないものとみなして現在のゲインをそのままダミーゲ
インとして用いる（Ｓ１８）。

【００６３】次に、以上のようにして選択したダミーゲ
インが現在制振制御に用いているゲインと同じかどうか
を判断する（Ｓ１９）。Ｓ１９において、選択したダミ
ーゲインが現在制御に用いているゲインと同じ場合は現
在のゲインをそのまま使う（Ｓ２０）。ダミーゲインが
現在用いているゲインと異なる場合、ダミーゲインが予
め記憶しておいた１０個のゲインＦ₀〜Ｆ₉の中にある
かチェックする（Ｓ２１）。

【００６４】上記Ｓ２１において、ダミーゲインが予め
記憶しておいた１０個のゲインＦ₀〜Ｆ₉の中にあると
きは、ゲインを切り換えるものと判断し（Ｓ２２）、ダ
ミーゲインを現在用いているゲインをダミーゲインに切
り換える（Ｓ２３）。しかし、ダミーゲインが予め記憶
しておいた１０個のゲインＦ₀〜Ｆ₉の中にないとき
は、ダミーゲインの制約が弱すぎるものとしてゲインを
切り換えないと判断する（Ｓ２４）。つまり、例えば付
加質量６の変位が最も大きくなるようなゲインＦ ₀によ
り制振制御する場合より、さらに付加質量６の変位が大
きくなることを防止するため、ゲインの切り換えを行わ
ない。

【００６５】以上のように本実施例では、ゲインの切り
換えが必要だと判断した場合、ゲインの切り換えを行う
ため、動吸振器３を最適なゲインにより制御することが
でき、しかも付加質量６がストッパに衝突しない範囲で
動作してビル２の振動を制振することができる。

【００６６】次に、地震による振動に適した地震制振モ
ードに関連して、地表加速度又は速度とビル２の応答に
応じてフィードバックゲインを切り換える場合につい
て、図７を参照して説明する。

【００６７】図７中、先ず、ＣＰＵ２５は、地震の初期
微動である地震発生によりＰ波を検出した地震計２２か
らの検出信号を取り込む（Ｓ３１）。そして、センサ１
５ａ，１５ｄより地表加速度及びビル２の最上階の変位
を取り込む（Ｓ３２）。

【００６８】続いて、後述する図８に示されるフローチ
ャートの処理（後述する）によりゲインの切り換えが必
要かどうかを判断する（Ｓ３３）。つまり、Ｓ３１，Ｓ
３２で取り込んだデータより地表加速度による最適ゲイ
ンを用いるか、あるいはビル２の最上階の変位による最
適ゲインを用いるかを判断するとともに、現在のゲイン
を地表加速度による最適ゲイン又は最上階の変位による
最適ゲインに切り換えるかを判断する。後述するよう
に、Ｓ３３において、ゲインの切り換えが必要と判断し
たときは、Ｓ３４に進み、現在のゲインを地表加速度に
よる最適ゲイン又は最上階の変位による最適ゲインに切
り換える。

【００６９】次のＳ３５では、Ｓ３２で算出された適正
ゲイン又はＳ３４で切り換えられたゲインを用いて最適
レギュレータ理論により制御量ｕを算出する。そして、
動吸振器３の起動信号及び制御量ｕを出力する（Ｓ３
６）。

【００７０】ここで、上記Ｓ３３において、ゲインの切
り換えが必要かどうかを判断する処理につき説明する。

【００７１】図８中、先ず、センサ１５ａにより検出さ
れた地表加速度に基づいて最適ゲインを求め、この最適
ゲインを地表加速度に対するダミーゲインとする（Ｓ４
１）。これと同様にビル２の最上階の変位による最適ゲ
インを求め、最上階の変位に対するダミーゲインとする
（Ｓ４２）。

【００７２】次のＳ４３では、地表加速度に対するダミ
ーゲインと最上階の変位に対するダミーゲインとを比較
する。このＳ４３において、地表加速度に対するダミー
ゲインの方が最上階の変位に対するダミーゲインよりも
制御効果が大（付加質量６の移動量に対する制約が小）
な場合、ダミーゲインとして最上階速度による最適ゲイ
ンを用いる（Ｓ４４）。しかし、このＳ４３において、
最上階の変位に対するダミーゲインの方が地表加速度に
対するダミーゲインよりも制御効果が大な場合、地表加
速度による最適ゲインを用いる（Ｓ４５）。

【００７３】次のＳ４６では、このようにして選択した
ダミーゲインを現在用いているゲインと比較する。そし
て、Ｓ４６において、ダミーゲインの方が制御効果が小
さい場合（付加質量６の移動量に対する制約が大）、ゲ
インを変更するものとし（Ｓ４７）、現在のゲインをダ
ミーゲインに切り換える（Ｓ４８）。続いて、カウンタ
をゼロにリセットする（Ｓ４９）。

【００７４】しかし、現在用いているゲインが同じ場
合、変更する必要がないので、現在のゲインを変更しな
いものとし（Ｓ５０）、カウンタをゼロにリセットする
（Ｓ５１）。

【００７５】又、Ｓ４６において、現在のゲインよりも
ダミーゲインの方が大きい場合（制約が小）、カウンタ
を動かし（Ｓ５２）、カウンタ値を予め定めた所定時間
（例えば３秒）とを比較する（Ｓ５３）。

【００７６】Ｓ５３において、所定時間を越えた場合、
ゲインを１段階制御効果が大きい（付加質量６の移動量
に対する制約が小）ゲインを選び（Ｓ５４）、カウンタ
をゼロにリセットし（Ｓ５５）、ゲインを変更するもの
とする（Ｓ５６）。

【００７７】又、Ｓ５３において、所定時間に達してい
ない場合、ビル２の振動が変化していないものとみなし
ゲインを変更しないものとする（Ｓ５７）。

【００７８】このように、Ｓ４３において、地表加速度
に対するダミーゲインと最上階の変位に対するダミーゲ
インとを比較し、制御効果が小（付加質量６の移動量に
対する制約が大）な方をダミーゲインとして用いるとと
もに、Ｓ４６において、選択したダミーゲインを現在用
いているゲインと比較して、ゲインの切り換えが必要だ
と判断した場合、ゲインの切り換えを行うため、地震発
生時に動吸振器３を最適なゲインにより制御することが
でき、しかも付加質量６がストッパに衝突しない範囲で
動作してビル２の振動を制振することができる。

【００７９】尚、上記実施例では、ビル２の制振を行う
制振装置を一例として挙げたが、これに限らず上記動吸
振器３をビル以外の構造物（例えば橋梁、鉄塔、高架建
築物、スタジアム等）にも適用できるのは勿論である。

【００８０】

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１によれ
ば、構造物の振動に応じてフィードバックゲインの変更
が必要と判断したとき、記憶手段に記憶された複数のフ
ィードバックゲインのなかから別のフィードバックゲイ
ンを読み取り、このフィードバックゲインを設定するこ
とにより、外乱（風圧、地震）の大きさに応じて最適な
フィードバックゲインか、あるいはそれ以外の制御可能
な大きさのゲインに変更して付加質量をストッパに衝突
させずに制振動作を行うことができる。

【００８１】又、請求項２によれば、地表の振動または
構造物の振動に応じたフィードバックゲインのうちより
最適値に近いフィードバックゲインを設定することによ
り、構造物の振動を有効に制振することができ、且つ付
加質量をストッパに衝突させずに制振動作を行うことが
できる。

【００８２】又、請求項３によれば、地表の振動または
速度に応じた最適ゲインと、構造物の最上階の振動に応
じた最適ゲインのうち付加質量の変位が小さくなる方の
ゲインを設定することにより、付加質量をストッパに衝
突させずに制振動作を行うことができる等の特長を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる制振装置の概略構成図である。

【図２】動吸振器の正面図である。

【図３】動吸振器の縦断面図である。

【図４】メモリに記憶された項目を示す図である。

【図５】風圧による振動に対し、制振装置のＣＰＵが実
行する処理を説明するためのフローチャートである。

【図６】図５のゲイン切り換え時に実行される処理を説
明するためのフローチャートである。

【図７】地震による振動に対し、実行される地震制振モ
ードの処理を説明するためのフローチャートである。

【図８】図７のゲイン切り換え時に実行される処理を説
明するためのフローチャートである。

【図９】各ゲインの大きさに応じた動吸振器の制約、付
加質量の変位の変化を示す図である。

【符号の説明】

１制振装置２ビル３動吸振器４制御回路６付加質量８ＡＣサーボモータ１５ａ〜１５ｄ，１８センサ２２地震計２５ＣＰＵ３０メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蔭山満東京都清瀬市下清戸４丁目640番地株式会社大林組技術研究所内 (72)発明者願海龍也神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者松岡佳子神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の振動を検出するセンサ及び地表
の振動を検出するセンサからの検出信号及び設定された
フィードバックゲインに基づいて駆動信号を生成し、該
駆動信号によりアクチュエータを駆動して付加質量を移
動させ、該構造物の振動を制振する制振装置において、複数のフィードバックゲインを記憶する記憶手段と、前記センサの出力に基づいて、該フィードバックゲイン
を変更するか否かを判断する判断手段と、該判断手段によりフィードバックゲインの変更が必要と
判断されたとき、前記記憶手段よりフィードバックゲイ
ンを読み込み、該フィードバックゲインを切り換え設定
するフィードバックゲイン切換手段と、を備えてなることを特徴とする制振装置。
【請求項２】前記フィードバックゲイン切換手段は、
地表の振動または構造物の振動に応じたフィードバック
ゲインに切り換えることを特徴とする請求項１の制振装
置。
【請求項３】前記フィードバックゲイン切換手段は、
地表の振動に応じた最適ゲインと、前記構造物の最上階
の振動に応じた最適ゲインのうち前記付加質量の変位が
小さくなる方のゲインに切り換えることを特徴とする請
求項１の制振装置。