JPH08161058A - Dumping device for building - Google Patents
Dumping device for buildingInfo
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- JPH08161058A JPH08161058A JP30205794A JP30205794A JPH08161058A JP H08161058 A JPH08161058 A JP H08161058A JP 30205794 A JP30205794 A JP 30205794A JP 30205794 A JP30205794 A JP 30205794A JP H08161058 A JPH08161058 A JP H08161058A
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
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- Bridges Or Land Bridges (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高速回転体の回転軸を
電動機で駆動されるジンバル機構により歳差させること
によって発生するジャイロモーメントを、構造物の揺れ
（以下、振動と称する）の大きさに対応して能動的に発
生させ、構造物の振動を打ち消す方向に作用させて構造
物の振動を抑制するジャイロ制振装置に係り、特に頻度
の高い通常の振動に対しても、また頻度が著しく低い通
常の振動よりはるかに大きい振動に対しても、装置の能
力を最大限に発揮して十分な制振効果が得られるように
した構造物の制振装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gyro moment generated by precessing a rotating shaft of a high-speed rotating body by a gimbal mechanism driven by an electric motor, which causes a large amount of vibration (hereinafter referred to as vibration) of a structure. It relates to a gyro damping device that actively generates and responds to the vibration of a structure to suppress the vibration of the structure. The present invention relates to a vibration damping device for a structure that maximizes the ability of the device to obtain a sufficient vibration damping effect even for a vibration much larger than a normal vibration that is extremely low.
【０００２】[0002]
【従来の技術】最近、構造物の振動を抑制する制振装置
としては、例えば“特開平１−２４４００１号公報”に
記載されているように、高速回転体の回転軸を電動機で
駆動されるジンバル機構により歳差させることによって
発生するジャイロモーメントを、構造物の振動の大きさ
に対応して能動的に発生させ、構造物の振動を打ち消す
方向に作用させて構造物の振動を抑制するものが提案さ
れてきている。このようなジャイロモーメントによる制
振装置（以下、ジャイロ制振装置と称する）は、例えば
タワー等の構造物の風振動を制振するために設置されて
いるものである。2. Description of the Related Art Recently, as a vibration damping device for suppressing the vibration of a structure, a rotating shaft of a high-speed rotating body is driven by an electric motor, as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-244001. A gyro moment generated by precessing with a gimbal mechanism is actively generated according to the magnitude of the vibration of the structure and acts in a direction to cancel the vibration of the structure to suppress the vibration of the structure. Has been proposed. Such a vibration control device using a gyro moment (hereinafter referred to as a gyro vibration control device) is installed to suppress wind vibration of a structure such as a tower.
【０００３】図６は、この種のジャイロ制振装置の具体
的な構成例を示す概要図であり、同図（ａ）はその正面
図、同図（ｂ）はその側面図をそれぞれ示している。図
６において、構造物１上には、制振装置本体２が設置さ
れている。この制振装置本体２は、高速で回転する高速
回転体であるフライホイール３と、フライホイール３を
フライホイール軸受４，５を介して回転自在に支持する
ジンバル６と、ジンバル６を回転自在に支持するジンバ
ル軸受７，８とからジンバル機構が構成されており、フ
ライホイール３はフライホイール駆動用の電動機９によ
り駆動されるようになっている。また、ジンバル６は、
サーボモータ１０により減速機１１を介して歳差運動可
能に構成されている。FIG. 6 is a schematic view showing a concrete configuration example of this type of gyro damping device. FIG. 6 (a) is a front view thereof and FIG. 6 (b) is a side view thereof. There is. In FIG. 6, the vibration damping device body 2 is installed on the structure 1. The vibration damping device main body 2 includes a flywheel 3 that is a high-speed rotating body that rotates at a high speed, a gimbal 6 that rotatably supports the flywheel 3 via flywheel bearings 4 and 5, and a gimbal 6 that is rotatable. The supporting gimbal bearings 7 and 8 constitute a gimbal mechanism, and the flywheel 3 is driven by an electric motor 9 for driving the flywheel. Also, the gimbal 6
The servomotor 10 is configured to be capable of precessing through a speed reducer 11.
【０００４】さて、かかる構成のジャイロ制振装置にお
いて、いま、フライホイール３の回転軸周りの回転慣性
モーメントをＪ、回転角速度をΩ、ジンバル６の歳差角
をθ（ｔ）とすると、このジンバル機構により、図示ｙ
軸およびｚ軸の周りにそれぞれモーメントＴy ，Ｔz が
発生する。Now, in the gyro damping device having such a structure, assuming that the rotational moment of inertia about the rotational axis of the flywheel 3 is J, the rotational angular velocity is Ω, and the precession angle of the gimbal 6 is θ (t), With the gimbal mechanism,
Moments T y and T z are generated around the axis and the z axis, respectively.
【０００５】Ｔy ＝Ｊ・Ω・（ｄθ／ｄｔ）・ＣＯＳθ Ｔz ＝Ｊ・Ω・（ｄθ／ｄｔ）・ＳＩＮθ ここで、ｄθ／ｄｔは角度θの時間微分であり、ジンバ
ル６の歳差角速度を表わす。T y = J · Ω · (dθ / dt) · COSθ T z = J · Ω · (dθ / dt) · SINθ where dθ / dt is the time derivative of the angle θ and is the age of the gimbal 6. Indicates the differential angular velocity.
【０００６】このモーメントＴy ，Ｔz は、それぞれジ
ンバル軸受７，８を介して構造物１に伝わる。すなわ
ち、モーメントＴy は構造物１に曲げ変形を与え、モー
メントＴz は構造物１にねじり変形を与える方向にそれ
ぞれ作用する。The moments T y and T z are transmitted to the structure 1 via the gimbal bearings 7 and 8, respectively. That is, the moment T y exerts a bending deformation on the structure 1, and the moment T z acts on the structure 1 in a direction of twisting deformation.
【０００７】そして、本発明の対象とするジャイロ制振
装置は、構造物１の振動を検出する振動センサを備え、
この振動センサより検出した信号に基づいて制御演算を
行ない、サーボドライバに制御信号を与えてサーボモー
タ１０を駆動し、ジンバル６に構造物１の振動に同調し
た歳差運動を与えることにより、制振装置からモーメン
トＴy を出力させて、構造物１の振動を相殺するもので
ある。The gyro damping device to which the present invention is applied is equipped with a vibration sensor for detecting the vibration of the structure 1.
The control calculation is performed based on the signal detected by the vibration sensor, the control signal is given to the servo driver to drive the servo motor 10, and the gimbal 6 is given a precession motion in synchronization with the vibration of the structure 1, whereby the control is performed. The vibration device outputs a moment T y to cancel the vibration of the structure 1.
【０００８】ところで、このようなジャイロ制振装置に
おける制御演算は、例えばフィードバック制御演算によ
り実現されるが、その制御ゲインは一定の定数であり、
入力信号の大きさに比例した出力を送出することにな
る。The control calculation in such a gyro vibration damping device is realized by, for example, a feedback control calculation, and the control gain is a constant.
An output proportional to the magnitude of the input signal will be sent.
【０００９】しかるに、上記のようなジャイロ制振装置
を実運用するに当たっては、次のような問題点がある。
すなわち、既に“特開平１−２４４００１号公報”に記
載されている通りであるが、例えば図７に示すように、
通常の風振動の他、希に発生する強風や台風による暴
風、地震による大きな振動も起こり得る。However, in the actual operation of the gyro damping device as described above, there are the following problems.
That is, as already described in "Japanese Patent Laid-Open No. 1-244001", for example, as shown in FIG.
In addition to normal wind vibrations, strong winds and typhoons that occur infrequently and large vibrations due to earthquakes may occur.
【００１０】そして、この場合、ジャイロ制振装置での
制御演算に用いる制御ゲインの大きさを、通常の風振動
等に対応させて設定すると、これらの大きな振動に対し
て制振装置のジンバル６の動きが過大となり、あらかじ
め設定したストロークを超えてしまう。一方、逆に、当
該制御ゲインの大きさを、滅多に発生しない過大な振動
に対応させて制御ゲインを設定すると、通常の振動に対
してほとんど制振効果を得られなくなってしまう。In this case, if the magnitude of the control gain used for the control calculation in the gyro damping device is set in correspondence with the normal wind vibration, etc., the gimbal 6 of the damping device responds to these large vibrations. Moves too much and exceeds the preset stroke. On the other hand, conversely, if the control gain is set so that the magnitude of the control gain corresponds to an excessive vibration that rarely occurs, almost no vibration damping effect can be obtained for normal vibration.
【００１１】このように、ジャイロ制振装置を構造物１
に適用する場合に、滅多にない過大な振動に対応させて
十分な制振効果を出せるように、制御ゲインの大きさを
決めておくと、通常の振動に対しては十分な制振効果が
得られないことになり、また逆に、通常の振動に対応さ
せて十分な制振効果を出せるように、制御ゲインの大き
さを決めると、万一の場合の過大な振動に対して、制振
装置が過大に反応し、制振装置が機械的に損傷を受けた
り、また制振装置の衝突による衝撃によって、構造物１
に損傷を与えたりする可能性がある。In this way, the gyro damping device is installed in the structure 1
When applied to, if the magnitude of the control gain is determined so that a sufficient vibration suppression effect can be obtained in response to an extremely rare vibration, a sufficient vibration suppression effect will be obtained for normal vibrations. On the contrary, if the magnitude of the control gain is determined so that a sufficient vibration suppression effect can be obtained by responding to normal vibrations, it will be possible to suppress excessive vibrations in case of emergency. The vibration damping device reacts excessively, the vibration damping device is mechanically damaged, or the impact of the collision of the vibration damping device causes damage to the structure 1
May be damaged.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
構造物の制振装置においては、制御演算に用いる制御ゲ
インの大きさが一定であることから、通常の振動および
過大な振動の両方に対して、同等に十分な制振効果を得
ることができないという問題があった。As described above, in the conventional structure vibration damping device, since the magnitude of the control gain used for the control calculation is constant, both normal vibration and excessive vibration are caused. On the other hand, there is a problem in that it is not possible to obtain an equally sufficient vibration damping effect.
【００１３】本発明の目的は、頻度の高い通常の振動に
対しても、また頻度が著しく低い通常の振動よりはるか
に大きい振動に対しても、装置の能力を最大限に発揮し
て十分な制振効果を得ることが可能な構造物の制振装置
を提供することにある。It is an object of the present invention to maximize the capacity of the device for both normal vibrations with high frequency and with vibrations much higher than those with very low frequency. It is intended to provide a vibration damping device for a structure capable of obtaining a vibration damping effect.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、高速回転体の回転軸を電動機で駆動されるジンバ
ル機構により歳差させることによって発生するジャイロ
モーメントを、構造物の揺れの大きさに対応して能動的
に発生させ、構造物の振動を打ち消す方向に作用させて
構造物の振動を抑制するようにしたジャイロ制振装置に
おいて、まず、請求項１に係る発明では、構造物の振動
を検出する振動検出手段と、振動検出手段からの検出信
号に基づいて制御演算を行ない、かつ当該制御演算結果
である速度指令により電動機の回転速度を制御してジン
バル機構に構造物の振動に同調した歳差運動を与える制
御演算手段と、振動検出手段からの検出信号の大きさに
応じて、制御演算手段での制御演算に用いる制御ゲイン
の大きさを複数段階に切り換え設定する制御ゲイン選択
手段とを備えて成る。In order to achieve the above object, a gyro moment generated by precessing a rotary shaft of a high-speed rotating body by a gimbal mechanism driven by an electric motor is used as a large sway of a structure. In the gyro damping device which is generated actively in response to the above, and acts in a direction to cancel the vibration of the structure to suppress the vibration of the structure, first, in the invention according to claim 1, Vibration detection means for detecting the vibration of the motor, and a control calculation is performed based on the detection signal from the vibration detection means, and the rotation speed of the electric motor is controlled by the speed command which is the result of the control calculation to cause the gimbal mechanism to vibrate The control calculation means for giving a precession motion tuned to the control calculation means, and the magnitude of the control gain used for the control calculation in the control calculation means are set in a plurality of stages according to the magnitude of the detection signal from the vibration detection means. Comprising a control gain selecting means for setting switched.
【００１５】また、請求項２に係る発明では、構造物の
振動を検出する振動検出手段と、ジンバル機構の振り角
を検出するジンバル角度検出手段と、振動検出手段およ
びジンバル角度検出手段からの各検出信号に基づいて制
御演算を行ない、かつ当該制御演算結果である速度指令
により電動機の回転速度を制御してジンバル機構に構造
物の振動に同調した歳差運動を与えると共に、ジンバル
機構の歳差の中心を原点に復帰させるように制御を行な
う制御演算手段と、振動検出手段およびジンバル角度検
出手段からの各検出信号の大きさに応じて、制御演算手
段での制御演算に用いる制御ゲインの大きさを複数段階
に切り換え設定する制御ゲイン選択手段とを備えて成
る。Further, in the invention according to claim 2, the vibration detecting means for detecting the vibration of the structure, the gimbal angle detecting means for detecting the swing angle of the gimbal mechanism, the vibration detecting means and the gimbal angle detecting means. The control calculation is performed based on the detection signal, and the rotation speed of the motor is controlled by the speed command which is the result of the control calculation to give the gimbal mechanism a precession motion that is synchronized with the vibration of the structure. The magnitude of the control gain used for the control calculation by the control calculation means according to the magnitude of each detection signal from the vibration calculation means and the gimbal angle detection means, and the control calculation means for performing control to return the center of the Control gain selecting means for switching and setting the height in a plurality of steps.
【００１６】ここで、上記複数の制御ゲインは、それぞ
れ等比の間隔で設定することが望ましい。また、上記複
数の制御ゲインとしては、等比の間隔で設定された複数
の制御ゲインに加えて、制御ゲイン０を設け、これをジ
ンバル機構の原点復帰以外の制御ゲインを０とすること
が望ましい。Here, it is desirable that the plurality of control gains be set at equal intervals. As the plurality of control gains, it is desirable to provide a control gain 0 in addition to the plurality of control gains set at equal ratio intervals, and set the control gains other than the origin return of the gimbal mechanism to 0. .
【００１７】さらに、上記制御ゲイン選択手段として
は、現在時間から常に一定時間以前の間における構造物
の振動の絶対値の最大値を求める手段と、当該最大値を
用いて制御ゲインを選択する手段とからなることが望ま
しい。Further, as the control gain selecting means, a means for obtaining a maximum value of the absolute value of the vibration of the structure from the current time to a certain time before, and a means for selecting the control gain using the maximum value. It is desirable to consist of
【００１８】一方、上記等比の間隔で設定された複数の
制御ゲインを選択するために設けられた、構造物の振動
の大きさによる領域分けにおいて、各制御ゲインを設定
する振動の領域内の最大値とその時の制御ゲインとの積
が、いずれの制御ゲインにおいても一定となるように領
域を決定することが望ましい。On the other hand, in the area division according to the magnitude of vibration of the structure, which is provided for selecting a plurality of control gains set at the above-mentioned equal ratio intervals, within the vibration area in which each control gain is set. It is desirable to determine the region such that the product of the maximum value and the control gain at that time is constant in any control gain.
【００１９】また、上記制御ゲインの切り換え設定は、
あらかじめ設定した時間間隔内で連続的に行なうことが
望ましい。さらに、上記ジンバル角度検出手段からの検
出信号の大きさもしくはその予測値が、あらかじめ設定
した第１の限界値を超えた場合には制御ゲインを低次の
制御ゲインに、さらに第１の限界値よりも大きな第２の
限界値を超えた場合には制御ゲインを制御ゲイン０に切
り換えるように、制御ゲインを切り換え設定することが
望ましい。The control gain switching setting is
It is desirable to carry out continuously within a preset time interval. Furthermore, when the magnitude of the detection signal from the gimbal angle detecting means or the predicted value thereof exceeds the preset first limit value, the control gain is set to the low-order control gain, and the first limit value is further set. It is desirable to switch and set the control gain so as to switch the control gain to the control gain 0 when the second limit value larger than the second limit value is exceeded.
【００２０】[0020]
【作用】従って、本発明の構造物の制振装置において
は、構造物の振動の大きさに応じて、制御演算に用いる
制御ゲインの大きさを複数段階に切り換え設定すること
により、構造物の振動の大きさに関わらず、いつでもジ
ンバルの振り角を最大限近くまで制振装置に定められた
能力の範囲内で異常なく運転することが可能となるた
め、構造物の振動の大きさによらず、通常の振動に対し
ても、過大な振動に対しても、制振効果を最大限に発揮
することができる。Therefore, in the structure vibration damping apparatus of the present invention, the magnitude of the control gain used for the control calculation is switched and set in a plurality of stages in accordance with the magnitude of the vibration of the structure. Regardless of the magnitude of vibration, it is possible to operate the gimbal swing angle at any time up to the maximum within the range of the capacity specified for the vibration damping device without any abnormality. In addition, it is possible to maximize the damping effect against both normal vibration and excessive vibration.
【００２１】また、請求項２に係る発明の構造物の制振
装置においては、構造物の振動およびジンバル機構の振
り角の大きさに応じて、制御演算に用いる制御ゲインの
大きさを複数段階に切り換え設定する、とりわけジンバ
ル機構の振り角の大きさが、第１の限界値を超えた場合
には制御ゲインを低次の制御ゲインに低下させ、またこ
れにも関わらず第１の限界値よりも大きな第２の限界値
を超えた場合には制御ゲインを制御ゲイン０に切り換え
設定することにより、上記と同様の作用が得られる他、
速やかにジンバル機構の歳差の中心を原点に復帰させる
ことができる。Further, in the vibration damping device for a structure according to the second aspect of the present invention, the magnitude of the control gain used for the control calculation is set in a plurality of stages according to the vibration of the structure and the swing angle of the gimbal mechanism. When the magnitude of the swing angle of the gimbal mechanism exceeds the first limit value, the control gain is reduced to a low-order control gain, and nevertheless the first limit value is set. When the second limit value larger than the above is exceeded, the control gain is switched to the control gain 0 and the same operation as described above can be obtained.
The center of precession of the gimbal mechanism can be quickly returned to the origin.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図１は、本発明による構造物のジ
ャイロ制振装置における制御方法を実現するためのシス
テム構成例を示すブロック図であり、図６と同一要素に
は同一符号を付して示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a system configuration example for realizing a control method in a gyro vibration damping device for a structure according to the present invention, and the same elements as those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals.
【００２３】すなわち、本実施例の制御システムは、図
１に示すように、振動センサ１２と、制御演算器１３
と、サーボドライバ１４と、ジンバル角度センサ１５
と、制御ゲイン選択部１６とから構成している。That is, as shown in FIG. 1, the control system of this embodiment has a vibration sensor 12 and a control calculator 13.
, Servo driver 14, gimbal angle sensor 15
And a control gain selection unit 16.
【００２４】ここで、振動センサ１２は、前記構造物１
の振動を検出するためのものである。また、サーボドラ
イバ１４は、前記サーボモータ１０を駆動するためのも
のである。Here, the vibration sensor 12 is the structure 1
It is for detecting the vibration of. The servo driver 14 is for driving the servo motor 10.
【００２５】さらに、ジンバル角度センサ１５は、前記
ジンバル６の振り角を検出するためのものである。一
方、制御演算器１３は、振動センサ１２およびジンバル
角度センサ１５からの各検出信号に基づいて制御演算
（例えば、フィードバック制御演算）を行ない、かつこ
の制御演算結果を速度指令としてサーボドライバ１４に
出力することにより、サーボモータ１０の回転速度を制
御してジンバル６に構造物の振動に同調した歳差運動を
与えると共に、ジンバル６の歳差の中心を原点に復帰さ
せるように制御を行なうためのものである。Further, the gimbal angle sensor 15 is for detecting the swing angle of the gimbal 6. On the other hand, the control calculator 13 performs control calculation (for example, feedback control calculation) based on each detection signal from the vibration sensor 12 and the gimbal angle sensor 15, and outputs the control calculation result to the servo driver 14 as a speed command. By doing so, the rotational speed of the servo motor 10 is controlled to give the gimbal 6 a precession movement that is synchronized with the vibration of the structure, and control is performed to return the center of the precession of the gimbal 6 to the origin. It is a thing.
【００２６】また、制御ゲイン選択部１６は、振動セン
サ１２およびジンバル角度センサ１５からの各検出信号
の大きさに応じて、制御演算器１３での制御演算に用い
る制御ゲインの大きさを複数段階に切り換え設定するた
めのものである。Further, the control gain selection unit 16 sets the magnitude of the control gain used for the control calculation in the control calculator 13 in a plurality of stages according to the magnitude of each detection signal from the vibration sensor 12 and the gimbal angle sensor 15. It is for switching and setting to.
【００２７】特に、本実施例では、制御ゲイン選択部１
６は、複数の制御ゲインを、それぞれ等比の間隔で設定
するようにし、また制御ゲインの切り換え設定は、あら
かじめ設定した時間間隔内で連続的に行なうようにして
いる。In particular, in this embodiment, the control gain selection unit 1
Reference numeral 6 sets a plurality of control gains at equal ratio intervals, and the switching of control gains is continuously set within a preset time interval.
【００２８】また、この場合、ジンバル角度センサ１５
からの検出信号の大きさもしくはその予測値が、あらか
じめ設定した第１の限界値を超えた場合には制御ゲイン
を低次の制御ゲインに、さらにこの第１の限界値よりも
大きな第２の限界値を超えた場合には制御ゲインを制御
ゲイン０に切り換えるように、制御ゲインを切り換え設
定するようにしている。Further, in this case, the gimbal angle sensor 15
When the magnitude of the detection signal from or the predicted value thereof exceeds a preset first limit value, the control gain is set to a low-order control gain, and a second control value larger than the first limit value is used. When the limit value is exceeded, the control gain is switched and set so that the control gain is switched to 0.
【００２９】次に、以上のように構成した本実施例のジ
ャイロ制振装置の作用について、図２乃至図５を用いて
説明する。図１において、振動センサ１２で検出した構
造物１の振動は、制御演算器１３に取り込まれ、フィー
ドバック制御演算した結果がサーボドライバ１４に速度
指令として出力される。すると、サーボドライバ１４
は、この速度指令を受けてサーボモータ１０を駆動し、
これによりジンバル６に歳差運動が与えられる。これに
より、構造物１には、前述の式にしたがって制振モーメ
ントが作用し、構造物１の振動が抑制される。一方、こ
の時、ジンバル角度センサ１５で検出したジンバル６の
振り角も、回転角度信号として制御演算器１３に取り込
まれる。Next, the operation of the gyro vibration damping device of this embodiment having the above-mentioned structure will be described with reference to FIGS. 2 to 5. In FIG. 1, the vibration of the structure 1 detected by the vibration sensor 12 is captured by the control calculator 13, and the result of the feedback control calculation is output to the servo driver 14 as a speed command. Then, the servo driver 14
Receives the speed command and drives the servo motor 10,
This gives the gimbal 6 a precession motion. As a result, the damping moment acts on the structure 1 according to the above equation, and the vibration of the structure 1 is suppressed. On the other hand, at this time, the swing angle of the gimbal 6 detected by the gimbal angle sensor 15 is also taken into the control calculator 13 as a rotation angle signal.
【００３０】このようにすることにより、制御演算器１
３では、構造物１の振動を抑制するようにジンバル６を
動かす制御と共に、ジンバル６の歳差の中心を原点に復
帰させるように制御が行なわれる。By doing so, the control arithmetic unit 1
In 3, the control for moving the gimbal 6 so as to suppress the vibration of the structure 1 and the control for returning the center of the precession of the gimbal 6 to the origin are performed.
【００３１】また、この時、ジンバル角度センサ１５で
検出したジンバル６の振り角の信号と、振動センサ１２
で検出した構造物１の振動の信号を用いて、制御ゲイン
選択部１６により、制御演算器１３での制御演算に用い
る制御ゲインが、段階的に切り換えられる。At this time, the signal of the swing angle of the gimbal 6 detected by the gimbal angle sensor 15 and the vibration sensor 12 are detected.
The control gain selection unit 16 switches the control gain used for the control calculation in the control calculator 13 in a stepwise manner using the signal of the vibration of the structure 1 detected in 1.
【００３２】すなわち、構造物１の風振動低減を目的と
した制振装置の場合、通常の風振動の他、台風による暴
風、地震による振動がある。そして、制振装置は、いか
なる振動に対しても、最大限の制振効果を発揮させるこ
とが望ましいので、制御ゲインを段階的に選択するよう
にする。That is, in the case of the vibration control device for reducing the wind vibration of the structure 1, there are not only normal wind vibration but also typhoon storm and earthquake vibration. Since it is desirable that the vibration damping device exerts the maximum vibration damping effect with respect to any vibration, the control gain is selected stepwise.
【００３３】これは、以下のような方法により実施され
る。まず、制振装置が、制御上の不安定現象（制振装置
が逆に振動を拡大してしまう動きをすること。一般に
は、制御ゲインを高くし過ぎるとこの現象が起こる）を
起こさない最大限の制御ゲインを、シミュレーション解
析（構造物１と制振装置の動的特性および制御演算を含
めた）もしくは実験によりあらかじめ求めておく。This is carried out by the following method. First, the vibration suppressor does not cause an unstable control phenomenon (the vibration suppressor moves to the extent that the vibration is enlarged. Generally, this phenomenon occurs if the control gain is set too high). The limit control gain is obtained in advance by simulation analysis (including the dynamic characteristics and control calculation of the structure 1 and the vibration damping device) or an experiment.
【００３４】次に、その最大の制御ゲインに対して、最
小となる制御ゲインを決め、制御ゲインを何段階に変化
させるかを決める。例えば、最大制御ゲインをＧmax 、
最小制御ゲインをＧmin とし、これをＮ段階に分ける。Next, with respect to the maximum control gain, the minimum control gain is determined, and how many stages the control gain is changed is determined. For example, the maximum control gain is G max ,
Let G min be the minimum control gain, and divide this into N stages.
【００３５】ここで、各段階（各レベル）の制御ゲイン
の比率は全て同じ（等比）とする。すなわち、この比率
をａとすると、 ａ(N-1) ＝Ｇmax ／Ｇmin の関係があるから、比率ａは、 ａ＝（Ｇmax ／Ｇmin ）1/(N-1) で求められる。Here, it is assumed that the ratios of the control gains at each stage (each level) are the same (equal ratio). That is, assuming that this ratio is a, there is a relationship of a (N-1) = Gmax / Gmin , so the ratio a is obtained by a = ( Gmax / Gmin ) 1 / (N-1). .
【００３６】この点について、具体的な数値例で述べる
と、例えば最大制御ゲインを１、最小制御ゲインを０．
１とし、これを５段階に分割するものとすると、各段階
の制御ゲインの比率は、１０1/4 ＝１．７８となるか
ら、各ゲインレベルは、 とする（全て１．７８倍となる）ことになる。This point will be described with a specific numerical example. For example, the maximum control gain is 1, and the minimum control gain is 0.
If it is set to 1 and is divided into 5 stages, the ratio of the control gain of each stage is 10 1/4 = 1.78, and thus each gain level is (All are multiplied by 1.78).
【００３７】次に、振動センサ１２にて検出した構造物
１の振動の信号をｖ(t) （ｔ：時間）とすると、ｖ(t)
を用いて次の評価関数Ｖ(t) が、図２に示すように定義
される。Next, when the vibration signal of the structure 1 detected by the vibration sensor 12 is v (t) (t: time), v (t)
Then, the following evaluation function V (t) is defined as shown in FIG.
【００３８】 Ｖ(t) ＝ｍａｘ［｜ｖ（ｔ−τ）｜，｜ｖ(t) ｜］ ：関数｜ｖ(t) ｜の連続区間ｔ−τ≦ｔ≦ｔにおける最
大値 ここで、τはある決まった時間幅を示す。V (t) = max [| v (t−τ) |, | v (t) |]: maximum value in the continuous section t−τ ≦ t ≦ t of the function | v (t) | τ indicates a fixed time width.
【００３９】すなわち、振動センサ１２の出力ｖ(t) の
絶対値の最大値を、現在時刻よりもτだけ前の時刻より
現在までの間で調べ、これをＶ(t) とする。いま、構造
物１が風等で揺らされる場合、主にその１次の固有振動
数で振動するから、この振動数による正弦波の振動のみ
を考えると、振動センサ１２の出力ｖ(t) の振幅とジン
バル６の振り角θの振幅との間には、制御ゲインが一定
の場合に比例関係が成立する。That is, the maximum value of the absolute value of the output v (t) of the vibration sensor 12 is examined from the time point τ before the current time point to the current time point, and this is taken as V (t). Now, when the structure 1 is shaken by wind or the like, it mainly vibrates at its first-order natural frequency. Therefore, considering only the vibration of a sine wave due to this frequency, the output v (t) of the vibration sensor 12 A proportional relationship is established between the amplitude and the swing angle θ of the gimbal 6 when the control gain is constant.
【００４０】そこで、各制御ゲインレベルにおいて、そ
の最大ジンバル振り角がある一定の振り角を超えないよ
うに、ゲイン選定の評価関数Ｖ(t) を用いて、以下のよ
うな方法により制御ゲインを選定するものとする。Therefore, at each control gain level, the control gain is determined by the following method using the evaluation function V (t) for gain selection so that the maximum gimbal swing angle does not exceed a certain swing angle. It shall be selected.
【００４１】 ゲインレベル５（ゲイン 1.0 ）： Ｖ(t) ≦Ｖ0 ４（ 0.562）： Ｖ0 ＜Ｖ(t) ≦1.78Ｖ0 ３（ 0.316）：1.78Ｖ0 ＜Ｖ(t) ≦3.16Ｖ0 ２（ 0.178）：3.16Ｖ0 ＜Ｖ(t) ≦5.62Ｖ0 １（ 0.1 ）：5.62Ｖ0 ＜Ｖ(t) ≦10.0Ｖ0 ０（ 0.0 ）： Ｖ(t) ＞10.0Ｖ0 すなわち、各ゲインレベルにおける評価関数Ｖ(t) の最
大値は、その時の制御ゲインとの積がほぼ一定となるよ
うに領域が決定される。The gain level 5 (gain 1.0): V (t) ≦ V 0 4 (0.562): V 0 <V (t) ≦ 1.78V 0 3 (0.316): 1.78V 0 <V (t) ≦ 3.16V 0 2 (0.178): 3.16V 0 <V (t) ≤5.62V 0 1 (0.1): 5.62V 0 <V (t) ≤ 10.0V 0 0 (0.0): V (t)> 10.0V 0 The area of the maximum value of the evaluation function V (t) at each gain level is determined so that the product with the control gain at that time is substantially constant.
【００４２】上記の例においては、 ０．５６２×１．７８＊０．３１６×３．１６＊０．１
７８×５．６２＊×０．１×１０．０＊１．０（一定） の関係がある。In the above example, 0.562 × 1.78 * 0.316 × 3.16 * 0.1
There is a relationship of 78 × 5.62 * × 0.1 × 10.0 * 1.0 (constant).
【００４３】ただし、Ｖ0 は最大ゲインレベルにおい
て、ジンバル６の振り角があらかじめ定められた限界値
に達する入力信号の大きさである。また、ここでは、５
段階の制御ゲインレベルに加えて、ゲインレベル０を設
けている。このゲインレベル０とは、ジンバル６の振り
角が原点復帰以外の制御ゲインを０とすること、すなわ
ち制振運転を停止してジンバル６を原点に復帰させるこ
とを意味する。However, V 0 is the magnitude of the input signal at which the swing angle of the gimbal 6 reaches a predetermined limit value at the maximum gain level. Also here, 5
A gain level of 0 is provided in addition to the control gain level in stages. The gain level 0 means that the swing angle of the gimbal 6 is 0 for control gains other than the origin return, that is, the damping operation is stopped and the gimbal 6 is returned to the origin.
【００４４】そして、ジンバル６の原点復帰が終了した
ら、直ちに制振運転が再開（ゲインレベルを０以外に選
択）される。このゲインレベル０は、入力信号の大きさ
が、予測範囲を超えた場合（上記の例では、Ｖ0 の１０
倍を超えた場合）に選択される。Immediately after the origin return of the gimbal 6 is completed, the vibration damping operation is restarted (gain level other than 0 is selected). This gain level 0 is used when the magnitude of the input signal exceeds the prediction range (in the above example, 10 of V 0 is used).
If more than twice) is selected.
【００４５】以上のように制御することにより、いずれ
のゲインレベルにおいても、制振装置の能力を最大限有
効に発揮させて運転することができる。なお、各制御ゲ
インレベルの切り換えに当たっては、急激な変化は衝撃
力となって制振装置から発生してしまう可能性があるの
で、これを回避するために、ゲインレベル変化は急激に
行なわず、図３に示すように、連続的に変化させていく
ことが望ましい。図３（ａ）は直線的に、また図３
（ｂ）は曲線的に、それぞれゲインレベルを変化させる
場合の例である。By controlling as described above, at any gain level, it is possible to maximize the effectiveness of the vibration damping device for operation. It should be noted that, in switching each control gain level, a sudden change may be generated as an impact force from the vibration damping device.To avoid this, the gain level change should not be performed abruptly. As shown in FIG. 3, it is desirable to change continuously. 3 (a) is linear and FIG.
(B) is an example of a case where the gain level is changed in a curved manner.
【００４６】以上のような方法により、構造物１の固有
振動数による正弦波状の振動に対しては、滑らかな制振
装置の運転をすることが可能となる。しかしながら、現
実の風振動や地震のように不規則な振動の場合には、前
述したようなゲインレベル変化の手法だけでは、制振装
置のジンバル６の振り角があらかじめ決められた限界値
を超えてしまう可能性がある。By the method as described above, it becomes possible to operate the vibration damping device smoothly with respect to the sinusoidal vibration due to the natural frequency of the structure 1. However, in the case of an irregular vibration such as an actual wind vibration or an earthquake, the swing angle of the gimbal 6 of the vibration damping device exceeds the predetermined limit value only by the method of changing the gain level as described above. There is a possibility that it will end up.
【００４７】そこで、前述のような制御方法に加えて、
ジンバル角度センサ１５で検出したジンバル６の振り角
を、制御ゲイン選択部１６により常に監視しておき、そ
の振り角もしくはその予測値があらかじめ決められた第
１の限界値を超えた場合には、速やかに制御演算器１３
の制御ゲインを１段下げるようにする。Therefore, in addition to the control method described above,
The swing angle of the gimbal 6 detected by the gimbal angle sensor 15 is constantly monitored by the control gain selection unit 16, and when the swing angle or its predicted value exceeds a predetermined first limit value, Promptly control arithmetic unit 13
Lower the control gain of.
【００４８】ここで、本実施例では、ジンバル６の振り
角が３０度を第１の限界値として、この振り角が３０度
を超えたならば、無条件に制御ゲインを１段低いレベル
に低下させる。Here, in this embodiment, the swing angle of the gimbal 6 is set to a first limit value of 30 degrees, and if the swing angle exceeds 30 degrees, the control gain is unconditionally lowered to the next level. Lower.
【００４９】また、これにも関わらず、ジンバル６の振
り角が、この第１の限界値よりも大きな第２の限界値を
そのまま超えた場合、本実施例では、３５度を超えたな
らば、制御演算器１３の制御ゲインとしてゲインレベル
０を選択し、速やかにジンバル６を原点復帰させるよう
にする。Despite this, if the swing angle of the gimbal 6 exceeds the second limit value, which is larger than the first limit value, as it is, in this embodiment, if it exceeds 35 degrees. The gain level 0 is selected as the control gain of the control calculator 13, and the gimbal 6 is quickly returned to the origin.
【００５０】図４は、本実施例のジャイロ制振装置にお
ける制御方法により得られた実際の運転パターンの一例
を示す波形図である。なお、ここでは、本実施例のジャ
イロ制振装置における制御方法の確認実験のため、構造
物１の振動センサ１２の出力に代えて、信号発生器によ
る信号を入力している。FIG. 4 is a waveform diagram showing an example of an actual operation pattern obtained by the control method in the gyro damping device of this embodiment. Here, instead of the output of the vibration sensor 12 of the structure 1, a signal from a signal generator is input for the confirmation experiment of the control method in the gyro damping device of the present embodiment.
【００５１】図４において、構造物１の振動とあるの
は、振動に相当する信号をオープンループで与えたこと
を意味する。すなわち、図４では、一様に増加する信号
を与えた。その時のゲインレベルは、前述したような本
実施例の制御方法によって自動的に選択され、ジンバル
６を駆動させている。In FIG. 4, the vibration of the structure 1 means that a signal corresponding to the vibration is given in an open loop. That is, in FIG. 4, a signal that uniformly increases is given. The gain level at that time is automatically selected by the control method of the present embodiment as described above, and the gimbal 6 is driven.
【００５２】すなわち、図４から、入力信号の大きさに
応じて、ゲインレベルが最大の５から１まで滑らかに切
り換えられている様子がわかる。また、ジンバル６の振
り角も、各ゲインレベルにおいて、最大振り角が３０度
になるように運転されている。That is, it can be seen from FIG. 4 that the gain level is smoothly switched from the maximum gain level of 5 to 1 according to the magnitude of the input signal. Further, the swing angle of the gimbal 6 is also operated so that the maximum swing angle is 30 degrees at each gain level.
【００５３】また、図５は、同様に、構造物１の振動に
相当する信号を本実施例のジャイロ制振装置に入力して
いる場合の例を示す波形図であるが、ここで用いた信号
は、実際の構造物（高さ１００ｍの鉄骨タワー）１の風
振動データである。Similarly, FIG. 5 is a waveform diagram showing an example in the case where a signal corresponding to the vibration of the structure 1 is input to the gyro damping device of this embodiment, which is used here. The signal is wind vibration data of the actual structure (steel frame tower with a height of 100 m) 1.
【００５４】すなわち、図５から、ゲインレベルが、入
力された信号（構造物１の振動）の大きさに対応して切
り換わっており、入力信号（構造物１の振動）の大きさ
によらず、ジンバル６の振り角を大きく振るように制御
されている様子がわかる。That is, from FIG. 5, the gain level is switched according to the magnitude of the input signal (vibration of the structure 1), and the gain level varies depending on the magnitude of the input signal (vibration of the structure 1). Instead, it can be seen that the gimbal 6 is controlled to swing greatly.
【００５５】上述したように、本実施例では、高速回転
体であるフライホイール３の回転軸をサーボモータ１０
で駆動されるジンバル６により歳差させることによって
発生するジャイロモーメントを、構造物１の振動の大き
さに対応して能動的に発生させ、構造物１の振動を打ち
消す方向に作用させて構造物１の振動を抑制するジャイ
ロ制振装置において、構造物１の振動を検出する振動セ
ンサ１２と、サーボモータ１０を駆動するサーボドライ
バ１４と、ジンバル６の振り角を検出するジンバル角度
センサ１５と、振動センサ１２およびジンバル角度セン
サ１５からの各検出信号に基づいて制御演算（フィード
バック制御演算）を行ない、かつこの制御演算結果を速
度指令としてサーボドライバ１４に出力することによ
り、サーボモータ１０の回転速度を制御してジンバル６
に構造物の振動に同調した歳差運動を与えると共に、ジ
ンバル６の歳差の中心を原点に復帰させるように制御を
行なう制御演算器１３と、振動センサ１２およびジンバ
ル角度センサ１５からの各検出信号の大きさに応じて、
制御演算器１３での制御演算に用いる制御ゲインの大き
さを、複数段階に等比の間隔でかつあらかじめ設定した
時間間隔内で連続的に切り換え設定、特にジンバル角度
センサ１５からの検出信号の大きさもしくはその予測値
が、あらかじめ設定した第１の限界値を超えた場合には
制御ゲインを低次の制御ゲインに、さらにこの第１の限
界値よりも大きな第２の限界値を超えた場合には制御ゲ
インを制御ゲイン０に切り換えるように、制御ゲインを
切り換え設定する制御ゲイン選択部１６とから構成した
ものである。As described above, in this embodiment, the rotary shaft of the flywheel 3, which is a high-speed rotating body, is connected to the servo motor 10.
The gyro moment generated by precessing by the gimbal 6 driven by is actively generated corresponding to the magnitude of the vibration of the structure 1, and is made to act in a direction to cancel the vibration of the structure 1 In the gyro damping device that suppresses the vibration of No. 1, a vibration sensor 12 that detects the vibration of the structure 1, a servo driver 14 that drives the servo motor 10, a gimbal angle sensor 15 that detects the swing angle of the gimbal 6, By performing a control calculation (feedback control calculation) based on each detection signal from the vibration sensor 12 and the gimbal angle sensor 15 and outputting the control calculation result to the servo driver 14 as a speed command, the rotation speed of the servo motor 10 is increased. Control the gimbal 6
A precession motion in synchronism with the vibration of the structure, and a control calculator 13 for controlling the precession center of the gimbal 6 to return to the origin, and detections from the vibration sensor 12 and the gimbal angle sensor 15. Depending on the magnitude of the signal,
The magnitude of the control gain used for the control computation in the control computing unit 13 is continuously switched and set in a plurality of steps at equal intervals and within a preset time interval, in particular, the magnitude of the detection signal from the gimbal angle sensor 15 is set. Or if the predicted value exceeds a preset first limit value, the control gain is set to a low-order control gain, and further exceeds a second limit value larger than the first limit value. And a control gain selector 16 for switching and setting the control gain so as to switch the control gain to 0.
【００５６】従って、構造物１の振動の大きさに応じ
て、制御演算器１３での制御演算に用いる制御ゲインの
大きさを複数段階に切り換え設定するようにしているの
で、構造物１の振動の大きさに関わらず、いつでもジン
バル６の振り角を最大限近くまで制振装置に定められた
能力の範囲内で異常なく運転することができるため、構
造物１の振動の大きさによらず、通常の振動に対して
も、過大な振動に対しても、制振効果を最大限に発揮す
ることが可能となる。Therefore, according to the magnitude of the vibration of the structure 1, the magnitude of the control gain used for the control calculation in the control calculator 13 is set to be switched among a plurality of steps, so that the vibration of the structure 1 is changed. Regardless of the size of the vibration, the gimbal 6 can always be operated to the maximum swing angle within the range of the capacity defined by the vibration damping device without any abnormality. In addition, it is possible to maximize the damping effect against both normal vibration and excessive vibration.
【００５７】また、ジンバル６の振り角の大きさが、第
１の限界値を超えた場合には制御ゲインを低次の制御ゲ
インに低下させ、またこれにも関わらず第１の限界値よ
りも大きな第２の限界値を超えた場合には制御ゲインを
制御ゲイン０に切り換え設定するようにしているので、
速やかにジンバル６の歳差の中心を原点に復帰させるこ
とが可能となる。When the swing angle of the gimbal 6 exceeds the first limit value, the control gain is reduced to a low-order control gain, and nevertheless the first limit value is exceeded. If the control value exceeds the large second limit value, the control gain is switched to the control gain 0 and set.
It is possible to quickly return the center of precession of the gimbal 6 to the origin.
【００５８】尚、上記実施例では、ジンバル６の振り角
を検出するためのジンバル角度センサ１５を備えて、こ
のジンバル角度センサ１５からの検出信号を、制御演算
器１３、および制御ゲイン選択部１６にそれぞれ入力し
て制御を行なう場合について説明したが、このジンバル
角度センサ１５は本発明に必要不可欠な要素ではなく、
必要に応じて備えればよいものであり、振動センサ１２
からの検出信号のみを、制御演算器１３、および制御ゲ
イン選択部１６にそれぞれ入力して制御を行なうように
してもよい。In the above embodiment, the gimbal angle sensor 15 for detecting the swing angle of the gimbal 6 is provided, and the detection signal from the gimbal angle sensor 15 is used as the control calculator 13 and the control gain selector 16. The case where the gimbal angle sensor 15 is not essential to the present invention has been described.
The vibration sensor 12 may be provided if necessary.
It is also possible to input only the detection signal from the control arithmetic unit 13 and the control gain selection unit 16 to perform control.
【００５９】[0059]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
速回転体の回転軸を電動機で駆動されるジンバル機構に
より歳差させることによって発生するジャイロモーメン
トを、構造物の揺れの大きさに対応して能動的に発生さ
せ、構造物の振動を打ち消す方向に作用させて構造物の
振動を抑制するようにしたジャイロ制振装置において、
構造物の振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段
からの検出信号に基づいて制御演算を行ない、かつ当該
制御演算結果である速度指令により電動機の回転速度を
制御してジンバル機構に構造物の振動に同調した歳差運
動を与える制御演算手段と、振動検出手段からの検出信
号の大きさに応じて、制御演算手段での制御演算に用い
る制御ゲインの大きさを複数段階に切り換え設定する制
御ゲイン選択手段とを備えるか、あるいは構造物の振動
を検出する振動検出手段と、ジンバル機構の振り角を検
出するジンバル角度検出手段と、振動検出手段およびジ
ンバル角度検出手段からの各検出信号に基づいて制御演
算を行ない、かつ当該制御演算結果である速度指令によ
り電動機の回転速度を制御してジンバル機構に構造物の
振動に同調した歳差運動を与えると共に、ジンバル機構
の歳差の中心を原点に復帰させるように制御を行なう制
御演算手段と、振動検出手段およびジンバル角度検出手
段からの各検出信号の大きさに応じて、制御演算手段で
の制御演算に用いる制御ゲインの大きさを複数段階に切
り換え設定する制御ゲイン選択手段とを備えるようにし
たので、頻度の高い通常の振動に対しても、また頻度が
著しく低い通常の振動よりはるかに大きい振動に対して
も、装置の能力を最大限に発揮して十分な制振効果を得
ることが可能な構造物の制振装置が提供できる。As described above, according to the present invention, the gyro moment generated by precessing the rotary shaft of the high-speed rotating body by the gimbal mechanism driven by the electric motor can be adjusted to the magnitude of the swing of the structure. Correspondingly, in a gyro damping device that is actively generated and acts in a direction to cancel the vibration of the structure to suppress the vibration of the structure,
A vibration detecting means for detecting the vibration of the structure, and a control calculation based on the detection signal from the vibration detecting means, and the rotation speed of the electric motor is controlled by the speed command which is the result of the control calculation to control the structure of the gimbal mechanism. Of the control gain to be used for the control calculation in the control calculation unit according to the size of the detection signal from the vibration detection unit A control gain selecting means is provided, or a vibration detecting means for detecting the vibration of the structure, a gimbal angle detecting means for detecting the swing angle of the gimbal mechanism, and a detection signal for each of the vibration detecting means and the gimbal angle detecting means. Based on the speed command which is the result of the control calculation, the rotation speed of the electric motor is controlled and the gimbal mechanism synchronizes with the vibration of the structure. A control calculation means for giving a motion and controlling so as to return the center of precession of the gimbal mechanism to the origin, and a control calculation means according to the magnitude of each detection signal from the vibration detection means and the gimbal angle detection means. Since the control gain selection means for switching and setting the magnitude of the control gain used in the control calculation in step 2 is provided, even for high-frequency normal vibration, and for extremely low-frequency normal vibration, It is possible to provide a vibration damping device for a structure capable of maximizing the performance of the device and obtaining a sufficient vibration damping effect even with a much larger vibration.
【図１】本発明による構造物のジャイロ制振装置の一実
施例を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a structure gyro damping device according to the present invention.
【図２】同実施例のジャイロ制振装置における検出した
構造物の振動により定義される評価関数の一例を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing an example of an evaluation function defined by the detected vibration of the structure in the gyro vibration damping device of the embodiment.
【図３】同実施例のジャイロ制振装置における制御ゲイ
ンの切り換え方法を説明するための概念図。FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a control gain switching method in the gyro damping device of the embodiment.
【図４】同実施例のジャイロ制振装置における制御方法
により得られる運転パターンの一例を示す波形図。FIG. 4 is a waveform chart showing an example of an operation pattern obtained by a control method in the gyro vibration damping device of the embodiment.
【図５】同実施例のジャイロ制振装置における制御方法
により得られる運転パターンの他の例を示す波形図。FIG. 5 is a waveform chart showing another example of the operation pattern obtained by the control method in the gyro vibration damping device of the embodiment.
【図６】本発明に係わるジャイロ制振装置の具体的な構
成例を示す概要図。FIG. 6 is a schematic diagram showing a specific configuration example of the gyro damping device according to the present invention.
【図７】一般的な構造物の振動の様子の一例を示す波形
図。FIG. 7 is a waveform chart showing an example of a vibration state of a general structure.
１…構造物、 ２…制振装置本体、 ３…フライホイール、 ４…フライホイール軸受、 ５…フライホイール軸受、 ６…ジンバル、 ７…ジンバル軸受、 ８…ジンバル軸受、 ９…フライホイール駆動用電動機、 １０…サーボモータ、 １１…減速機、 １２…振動センサ、 １３…制御演算器、 １４…サーボドライバ、 １５…ジンバル角度センサ、 １６…制御ゲイン選択部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Structure, 2 ... Damping device main body, 3 ... Flywheel, 4 ... Flywheel bearing, 5 ... Flywheel bearing, 6 ... Gimbal, 7 ... Gimbal bearing, 8 ... Gimbal bearing, 9 ... Flywheel drive electric motor , 10 ... Servo motor, 11 ... Speed reducer, 12 ... Vibration sensor, 13 ... Control calculator, 14 ... Servo driver, 15 ... Gimbal angle sensor, 16 ... Control gain selection unit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 13/62 Ｅ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G05D 13/62 E
Claims (8)
るジンバル機構により歳差させることによって発生する
ジャイロモーメントを、構造物の揺れの大きさに対応し
て能動的に発生させ、前記構造物の振動を打ち消す方向
に作用させて構造物の振動を抑制するようにしたジャイ
ロ制振装置において、 前記構造物の振動を検出する振動検出手段と、 前記振動検出手段からの検出信号に基づいて制御演算を
行ない、かつ当該制御演算結果である速度指令により前
記電動機の回転速度を制御して前記ジンバル機構に構造
物の振動に同調した歳差運動を与える制御演算手段と、 前記振動検出手段からの検出信号の大きさに応じて、前
記制御演算手段での制御演算に用いる制御ゲインの大き
さを複数段階に切り換え設定する制御ゲイン選択手段
と、 を備えて成ることを特徴とする構造物の制振装置。1. A gyro moment generated by precessing a rotating shaft of a high-speed rotating body by a gimbal mechanism driven by an electric motor is actively generated corresponding to the magnitude of the swing of the structure, In a gyro damping device configured to suppress the vibration of a structure by acting in a direction of canceling the vibration of the object, a vibration detection unit that detects the vibration of the structure, and a detection signal from the vibration detection unit. Control calculation means for performing a control calculation, and controlling the rotation speed of the electric motor by a speed command which is the control calculation result to give the gimbal mechanism a precession motion synchronized with the vibration of the structure; Control gain selection means for switching and setting the magnitude of the control gain used for the control calculation in the control calculation means in accordance with the magnitude of the detection signal of Damping device of a structure which characterized in that it comprises.
るジンバル機構により歳差させることによって発生する
ジャイロモーメントを、構造物の揺れの大きさに対応し
て能動的に発生させ、前記構造物の振動を打ち消す方向
に作用させて構造物の振動を抑制するようにしたジャイ
ロ制振装置において、 前記構造物の振動を検出する振動検出手段と、 前記ジンバル機構の振り角を検出するジンバル角度検出
手段と、 前記振動検出手段およびジンバル角度検出手段からの各
検出信号に基づいて制御演算を行ない、かつ当該制御演
算結果である速度指令により前記電動機の回転速度を制
御して前記ジンバル機構に構造物の振動に同調した歳差
運動を与えると共に、前記ジンバル機構の歳差の中心を
原点に復帰させるように制御を行なう制御演算手段と、 前記振動検出手段およびジンバル角度検出手段からの各
検出信号の大きさに応じて、前記制御演算手段での制御
演算に用いる制御ゲインの大きさを複数段階に切り換え
設定する制御ゲイン選択手段と、 を備えて成ることを特徴とする構造物の制振装置。2. A gyro moment generated by precessing the rotating shaft of a high-speed rotating body by a gimbal mechanism driven by an electric motor is actively generated corresponding to the magnitude of the swing of the structure, A gyro-vibration damping device configured to suppress the vibration of a structure by acting in a direction to cancel the vibration of the structure, and a gimbal angle for detecting a vibration angle of the gimbal mechanism and a vibration detection unit for detecting the vibration of the structure. The gimbal mechanism is configured to perform a control calculation based on each detection signal from the detection means, the vibration detection means and the gimbal angle detection means, and control the rotation speed of the electric motor by a speed command which is the control calculation result. Control calculation means for giving a precession motion synchronized with the vibration of an object and for controlling the precession center of the gimbal mechanism to return to the origin. And a control gain selecting means for switching and setting the magnitude of the control gain used for the control calculation in the control calculating means in a plurality of stages according to the magnitude of each detection signal from the vibration detecting means and the gimbal angle detecting means. A vibration damping device for a structure, comprising:
の間隔で設定するようにしたことを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の構造物の制振装置。3. The plurality of control gains are set at equal intervals, respectively.
Alternatively, the structure vibration damping device according to claim 2.
比の間隔で設定された複数の制御ゲインに加えて、制御
ゲイン０を設け、これをジンバル機構の原点復帰以外の
制御ゲインを０とするようにしたことを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の構造物の制振装置。4. As the plurality of control gains, a control gain 0 is provided in addition to the plurality of control gains set at the equal ratio intervals, and a control gain other than the origin return of the gimbal mechanism is set to 0. The structure vibration damping device according to claim 1 or 2, wherein
時間から常に一定時間以前の間における構造物の振動の
絶対値の最大値を求める手段と、当該最大値を用いて制
御ゲインを選択する手段とからなることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の構造物の制振装置。5. The control gain selecting means is means for obtaining a maximum absolute value of vibration of a structure from a current time to a time before a certain time, and means for selecting a control gain using the maximum value. The structure vibration damping device according to claim 1 or 2, characterized in that
ゲインを選択するために設けられた、構造物の振動の大
きさによる領域分けにおいて、各制御ゲインを設定する
振動の領域内の最大値とその時の制御ゲインとの積が、
いずれの制御ゲインにおいても一定となるように領域を
決定するようにしたことを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の構造物の制振装置。6. In the area division according to the magnitude of vibration of a structure, which is provided to select a plurality of control gains set at the equal ratio intervals, the area within the vibration area in which each control gain is set is defined. The product of the maximum value and the control gain at that time is
The structure vibration damping device according to claim 1 or 2, wherein the region is determined so as to be constant in any control gain.
かじめ設定した時間間隔内で連続的に行なうようにした
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造
物の制振装置。7. The structure vibration damping device according to claim 1, wherein the control gain switching setting is performed continuously within a preset time interval.
号の大きさもしくはその予測値が、あらかじめ設定した
第１の限界値を超えた場合には制御ゲインを低次の制御
ゲインに、さらに前記第１の限界値よりも大きな第２の
限界値を超えた場合には制御ゲインを制御ゲイン０に切
り換えるように、制御ゲインを切り換え設定するように
したことを特徴とする請求項２に記載の構造物の制振装
置。8. When the magnitude of the detection signal from the gimbal angle detection means or its predicted value exceeds a preset first limit value, the control gain is set to a low-order control gain, and further, the first control value is set to the low-order control gain. 3. The structure according to claim 2, wherein the control gain is switched and set so that the control gain is switched to the control gain 0 when the second limit value larger than the limit value 1 is exceeded. Vibration control device for objects.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30205794A JPH08161058A (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Dumping device for building |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30205794A JPH08161058A (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Dumping device for building |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08161058A true JPH08161058A (en) | 1996-06-21 |
Family
ID=17904401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30205794A Pending JPH08161058A (en) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | Dumping device for building |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08161058A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525418A (en) * | 2006-02-02 | 2009-07-09 | ノースロップ グルマン リテフ ゲーエムベーハー | Method for identifying load / damage in mechanical structures |
| JP2010285122A (en) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Beat Sonic:Kk | On-vehicle power supply adapter switch |
| KR101451179B1 (en) * | 2014-02-21 | 2014-10-15 | 김석문 | Floating Type Breakwater, Floating Type Breakwater Structure and Control Method |
| CN105388762A (en) * | 2015-12-11 | 2016-03-09 | 河海大学常州校区 | LMI linear inequality-based micro gyroscope H-infinity control method |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP30205794A patent/JPH08161058A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525418A (en) * | 2006-02-02 | 2009-07-09 | ノースロップ グルマン リテフ ゲーエムベーハー | Method for identifying load / damage in mechanical structures |
| JP4707746B2 (en) * | 2006-02-02 | 2011-06-22 | ノースロップ グルマン リテフ ゲーエムベーハー | Method for identifying load / damage in mechanical structures |
| JP2010285122A (en) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Beat Sonic:Kk | On-vehicle power supply adapter switch |
| KR101451179B1 (en) * | 2014-02-21 | 2014-10-15 | 김석문 | Floating Type Breakwater, Floating Type Breakwater Structure and Control Method |
| CN105388762A (en) * | 2015-12-11 | 2016-03-09 | 河海大学常州校区 | LMI linear inequality-based micro gyroscope H-infinity control method |
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