JPH0348036A - Structure vibration damping device - Google Patents
Structure vibration damping deviceInfo
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- JPH0348036A JPH0348036A JP17807389A JP17807389A JPH0348036A JP H0348036 A JPH0348036 A JP H0348036A JP 17807389 A JP17807389 A JP 17807389A JP 17807389 A JP17807389 A JP 17807389A JP H0348036 A JPH0348036 A JP H0348036A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は吊り橋のタワー、超高層ビルディング、タワー
、鉄塔等の構造物の上部に取り付けてこれら構造物の風
荷重(空気力)による振動や、地震による振動振幅を抑
えて早期に撮動を減衰させるために用いる構造物制御膜
装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is installed on the top of structures such as suspension bridge towers, skyscrapers, towers, and steel towers to prevent vibrations caused by wind loads (aerodynamic forces) of these structures. , relates to a structure control membrane device used to suppress the vibration amplitude caused by an earthquake and attenuate imaging at an early stage.
[従来の技術]
従来、この種構造物制振装置としては、たとえば、特開
昭80−92569号公報に示されているように、振動
物体の振動量を検出する検出手段と、この検出手段によ
って検出された振動量に対応する制御力を振動物体に印
加する駆動装置と、上記制御力を振動物体に印加する際
の力のバランスを達成する付加質量とを有する振動制御
装置において、付り口質量の過大な動きを規制するスト
ッパーおよびこのストッパーに対する付加質量の衝撃力
を吸収する緩衝部材を備えた構成としたもの、特開昭6
0−92570号公報に示されているように、構造物に
付加重鍾駆勅装置を設置し、上記構造物の振動を振動検
出器で検出し、この検出信号に基づいて制御回路で制御
信号を発生し、この信号で上記付加重錘駆動装置の駆動
を制御し、上記構造物の振動を制御するようにしたもの
において、地上に設置した地震動検出器と論理回路から
構成される構造物振動予知センサを設け、この出力によ
って上記付加重錘駆動装置に電力を供給して制振制御可
能状態にするようにしたもの、特開昭59−97341
号公報に示されるように、構造物の床部または天井部に
可動自在に載置した付加重錘と、前記床部または天井部
に静止部を固着した、付加重錘を駆動するアクチュエー
タと、アクチュエータを作動させる制御部と、構造物に
装着した、構造物の撮動を検出する振動検出器と、構造
物の地盤に装着した、地盤の振動を検出する振動検出器
と、構造物の(辰動検出器の検出信号から地盤の撮動検
出器の検出信号を減算して制御部の入力とする減算回路
とから成るとしたもの、更には、特開昭60−8516
5号公報に示されるように、構造物に付加重錘駆動装置
を設置し、構造物の振動を検出する振動検出器からの信
号に基づき上記材1)f+重重犯駆動装置アクチュエー
タを駆動するようにした構成において、上記振動検出器
から付加手挿駆動装置の間に帯域フィルタを接続した構
成としたもの、等がある。[Prior Art] Conventionally, this type of structural vibration damping device includes a detection means for detecting the amount of vibration of a vibrating object, and a detection means for detecting the amount of vibration of a vibrating object, as disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 80-92569. A vibration control device comprising a drive device that applies a control force to a vibrating object corresponding to the amount of vibration detected by the vibration control device, and an additional mass that achieves force balance when applying the control force to the vibrating object. JP-A No. 6, 1997, comprising a stopper that restricts excessive movement of the mouth mass and a buffer member that absorbs the impact force of the additional mass on the stopper.
As shown in Publication No. 0-92570, an additional heavy plow driving device is installed in a structure, the vibration of the structure is detected by a vibration detector, and a control circuit generates a control signal based on this detection signal. This signal is used to control the driving of the additional weight drive device to control the vibration of the structure, which is composed of an earthquake motion detector installed on the ground and a logic circuit. JP-A-59-97341, which is equipped with a predictive sensor and uses its output to supply power to the additional weight drive device to enable vibration damping control.
As shown in the publication, an additional weight is movably placed on the floor or ceiling of a structure, and an actuator for driving the additional weight has a stationary part fixed to the floor or ceiling. A control unit that operates an actuator, a vibration detector attached to a structure to detect imaging of the structure, a vibration detector attached to the ground of the structure to detect vibrations in the ground, A subtraction circuit that subtracts a detection signal of a ground motion detector from a detection signal of a radial motion detector and inputs the result to a control unit;
As shown in Publication No. 5, an additional weight drive device is installed in the structure, and the above-mentioned material 1) f + serious crime drive device actuator is driven based on the signal from the vibration detector that detects the vibration of the structure. In this configuration, there is a configuration in which a bandpass filter is connected between the vibration detector and the additional manual insertion drive device.
[発明か解決しようとする課題]
ところが、上記特開昭60−92569号公報に開示さ
れたものは、ストッパー等を有しているため構造か複雑
であり、特開昭60−92570号公報に開示されたも
のは、地上に地震動検出器がおるため制御装置が複雑で
あり、特開昭59−97341号公報に開示されたもの
は、減暉器か必要であるため撮動検出器か複数必要であ
り、特開昭60−85765 @公報に開示されたもの
は、帯域フィルタが必要であるため余分な回路か必要で
ある、等の問題点がそれぞれある。又、上記各従来方式
のものでは、いずれも駆動体をどのように制御するのか
の具体的手段に欠けており、更に構造物の撮動と1撮装
置の駆動体の具体的動きに関する位相関係が明確ではな
い。[Problem to be solved by the invention] However, the structure disclosed in JP-A No. 60-92569 has a complicated structure because it has a stopper, etc. The control device disclosed in JP-A-59-97341 is complicated because it has an earthquake motion detector on the ground, and the control device disclosed in JP-A-59-97341 requires a noise reduction device, so it requires a motion detector or multiple sensors. However, the method disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 60-85765@ requires a bandpass filter and therefore requires an extra circuit. In addition, each of the conventional methods described above lacks specific means for how to control the driving body, and furthermore, it is difficult to determine the phase relationship between the imaging of a structure and the specific movement of the driving body of the single imaging device. is not clear.
そこで、本発明は上記の諸問題点を解決し、簡単な回路
構成で、構造物に錘りの運動エネルギーを最大に与えて
構造物から運動エネルギーを厚い、錘りの位相を構造物
に対して最適となるように制御することにより、構造物
の振動を少なくしようとするものである。Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and uses a simple circuit configuration to maximize the kinetic energy of the weight to the structure, transfer the kinetic energy from the structure, and change the phase of the weight to the structure. The aim is to reduce the vibration of the structure by controlling it to be optimal.
[課題を解決するための手段]
本発明は、上記目的を達成するために、構造物の上部に
、上面にレールを備えたレール台がシーソー状に上下方
向へ揺動するよう該レール台の中央部を回動自在に支持
し、且つ該レール台のレール上に、錘りを移動自在に載
置し、更に、上記レール台の端部に、該レール台を上下
方向へ揺動させるためのアクチュエータを接続してなる
構成とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention provides a structure in which a rail stand provided with a rail on the upper surface of the structure swings up and down like a seesaw. The center part is rotatably supported, a weight is movably placed on the rail of the rail base, and the rail base is mounted on the end of the rail base to swing the rail base in the vertical direction. The configuration consists of connecting two actuators.
又、構造物の揺れを検知する揺れ検知センサを構造物の
上部に設け、該揺れ検知センサの信号を位相制御して上
記アクチュエータへ駆動指令を送る制御装置を備える。Further, a vibration detection sensor for detecting vibration of the structure is provided on the top of the structure, and a control device is provided which controls the phase of the signal from the vibration detection sensor and sends a drive command to the actuator.
[作 用]
アクチエエータを駆動してレール台をシーソーの如く−
L下に揺動させると、レール台のレール上の錘りか上下
に傾斜するレール上を往復移動してその加速する錘りの
反力か構造物に与えられる。構造物の揺れが揺れ検知セ
ンサによって検知されたときに、その信号を位相制御装
置により位相制御してから上記アクチュエータに与える
と、錘りの動きに対する反力か構造物に対して最適な状
態で与えられ、構造物の揺れか素早く抑えられる。[Operation] Drives the actuator to move the rail stand like a seesaw.
When the structure is swung downward, the weight on the rail of the rail base moves back and forth on the vertically inclined rail, and the reaction force of the accelerating weight is applied to the structure. When the shaking of the structure is detected by the shaking detection sensor, the phase of the signal is controlled by the phase control device and then applied to the actuator, which generates a reaction force against the movement of the weight or the optimum state for the structure. given, the shaking of the structure can be quickly suppressed.
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は吊り橋のタワーの如き構造物1に適用した本発
明の一実施例を示すもので、構造物1の頂部に制振装置
本体2、揺れ検知センlす3を取り付ける。上記制振装
置本体2は、第2図及び第3図に詳細を示す如く、構造
物1の頂部に、所要の高さを有する架台4を所要の間隔
を隔てて対向設置し、−上面に長手方向に沿いレール6
を備えたレール台7を上記各架台4の上端部間に配置し
て、該レール台7の中央部を架台4の上端部に、水平に
配した支軸5にて回動自在に支持させ、上記レール台7
が上記支軸5を支点としてシーン−の如く上下方向へ揺
動させられるようにし、又、上記レール台7のレール6
上には、台車からなる制振用の錘り9を、車輪8を介し
て移動自在に載置し、レール台7の揺動時に鍾り9が車
輪8を介してレール6上を移動できるようにする。又、
上記レール台7の一端には、該レール台7をシーソーの
如く揺動させるためのアクチュエータ10を設け、該ア
クチュエータ10を駆動してレール台7を支軸5を中心
に揺動させることにより上記錘り9としての台車をレー
ル6に沿わせてレール台7の長手方向に移動させられる
ようにする。又、上記揺れ検知センサ3は、構造物1の
上側部に取り付けられて構造物1の揺れを検知するよう
にしてあり、更に本発明では、上記揺れ検知センサ3に
て検知した構造物1の揺れ信号を変位信号に変換してア
クチュエータ10の動作量を演算し且つ構造物1の揺れ
に対して90°の遅れ位相と変位信号を光する制御装置
11と、該制御装置11ノ〕1らの信号に基づき上記ア
クチュエータ10を駆動するドライブユニット12を備
えた構成とし、アクチュエータ10の駆動力によって構
造物1の揺れに対する踵り9の往復移動を任意に位相制
御することにより、構造物1の揺れを許容揺れ範囲に抑
えると共に構造物1の揺れエネルギーを消費させるよう
にしである。なお、本実施例では、揺れ検知センサ3と
して加速度センサを使用し、位相と変位を制御する制w
J装置11では加速度を2回積分して変位信号を作るよ
うにしであるが、1回積分して速度信号を作り、その速
度信号を反転信号として錘り9の変位信号としてもよい
。又、第2図に示す制御ブロックの場合、間ループ制御
となっているが、錘り9の動きである位置を検出し、そ
れをドライブユニット12ヘフイードバツクして制御装
置11の演締信号と比較し、その偏差分を補正するよう
な閉ループフィードバック制御を行うこともできる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention applied to a structure 1 such as a suspension bridge tower, in which a vibration damping device main body 2 and a vibration detection sensor 13 are attached to the top of the structure 1. As shown in detail in FIGS. 2 and 3, the vibration damping device main body 2 has mounting frames 4 having a required height installed on the top of the structure 1 facing each other at a required interval, and Rail 6 along the longitudinal direction
A rail stand 7 equipped with the above-mentioned rail stand 7 is arranged between the upper ends of each of the above-mentioned stands 4, and the center part of the rail stand 7 is rotatably supported by the upper end of the stand 4 by a horizontally disposed support shaft 5. , the above rail stand 7
can be swung up and down using the support shaft 5 as a fulcrum, as shown in the scene, and the rail 6 of the rail stand 7
A damping weight 9 made of a truck is mounted on the top so as to be movable via wheels 8, and the plow 9 can move on the rail 6 via the wheels 8 when the rail base 7 swings. do it like this. or,
An actuator 10 for swinging the rail stand 7 like a seesaw is provided at one end of the rail stand 7, and by driving the actuator 10 and swinging the rail stand 7 about the spindle 5, the above-mentioned A truck serving as a weight 9 can be moved in the longitudinal direction of a rail stand 7 along a rail 6. Further, the vibration detection sensor 3 is attached to the upper side of the structure 1 to detect vibration of the structure 1, and furthermore, in the present invention, the vibration of the structure 1 detected by the vibration detection sensor 3 is A control device 11 that converts a shaking signal into a displacement signal to calculate the amount of operation of the actuator 10 and emits the displacement signal and a phase delayed by 90 degrees with respect to the shaking of the structure 1; The configuration includes a drive unit 12 that drives the actuator 10 based on the signal, and by arbitrarily controlling the phase of the reciprocating movement of the heel 9 in response to the shaking of the structure 1 using the driving force of the actuator 10, the shaking of the structure 1 is suppressed. This is to suppress the vibration within the permissible shaking range and to consume the shaking energy of the structure 1. In this embodiment, an acceleration sensor is used as the vibration detection sensor 3, and a control w is used to control the phase and displacement.
In the J device 11, the acceleration is integrated twice to generate a displacement signal, but it is also possible to integrate the acceleration once to generate a speed signal, and use the speed signal as an inverted signal as the displacement signal of the weight 9. In addition, in the case of the control block shown in FIG. 2, which is an interloop control, the position of the movement of the weight 9 is detected, and the detected position is fed back to the drive unit 12 and compared with the control signal of the control device 11. , it is also possible to perform closed-loop feedback control to correct the deviation.
本発明は、構造物1の揺れの位相と変位より錘りの移動
による位相・変位を制御することによって構造物1の揺
れを最も少なくするようにしようとするものであるが、
今、ここで、どのような位相・変位制御をすれば、構造
物の揺れを抑えることができるかを、第4図に示す簡単
なモデルによって説明する。第4図中、13はアクチュ
エータ14によって加振される撮動台、75は該振動台
13上に移動自在に載置した供試体(第1図の構造物1
に相当)、16は錘り(第2図の鍾り9に相当) 、1
7.18はブラケットでおる。今、供試体15に作用す
る空気力(風荷重)をPとし、供試体15の質量をM、
供試体15の検線ばね定数をK、供試体15の減衰係数
(付加減衰定数:2Mhω)をC1供試体15の水平方
向の直線変位m(絶対座標)をXとし、錘り16の質量
をm、錘り16のばね定数をk、錘り16の振動を制御
する制御力をp、錘り16の水平方向の直線変位量(供
試体15に対する相対座標)をXとしたとき、供試体1
5と錘り16の運動方程式は、MX+CX+KX+m(
X+M)=Pci+sωt ・(1)(ω:固有撮動
数、t:時間)
mX+mM +kx=p (t )
−(2)ここで、供試体15及び錘り16が単弦
運動をしているものとすると、
X=As旧ωt
°”°ぐ3〉(A:振幅)
x=3sin (ωt+cr)
−(4>(B:振幅、α:ωtに対する位相差)この
とき、はね定数K及びkと供試体15、錘り16との間
には、
K −(〜1+m)ω2
・・・く5)k=mω2
・
・・く6)の関係がある。したがって、<3)式及び(
4)式のうちN量とばね定数を含む項は次の如く常に零
となる。The present invention attempts to minimize the shaking of the structure 1 by controlling the phase and displacement caused by the movement of the weight rather than the phase and displacement of the shaking of the structure 1.
Now, using a simple model shown in FIG. 4, we will explain what kind of phase/displacement control should be used to suppress the shaking of a structure. In FIG. 4, reference numeral 13 denotes an imaging table vibrated by the actuator 14, and 75 denotes a specimen movably placed on the vibration table 13 (structure 1 in FIG. 1).
), 16 is a weight (corresponds to hammer 9 in Figure 2), 1
7.18 is covered with a bracket. Now, the aerodynamic force (wind load) acting on the specimen 15 is P, the mass of the specimen 15 is M,
The line spring constant of the specimen 15 is K, the damping coefficient (additional damping constant: 2Mhω) of the specimen 15 is C1, the horizontal linear displacement m (absolute coordinates) of the specimen 15 is X, and the mass of the weight 16 is m, the spring constant of the weight 16 is k, the control force that controls the vibration of the weight 16 is p, and the amount of linear displacement of the weight 16 in the horizontal direction (relative coordinate with respect to the sample 15) is X. 1
The equation of motion of 5 and weight 16 is MX+CX+KX+m(
X+M)=Pci+sωt ・(1) (ω: number of unique images, t: time) mX+mM +kx=p (t)
-(2) Here, assuming that the specimen 15 and the weight 16 are in single chord motion, X = As old ωt
°”°gu3〉(A: amplitude) x=3sin (ωt+cr)
-(4>(B: amplitude, α: phase difference with respect to ωt) At this time, between the spring constants K and k and the specimen 15 and weight 16, K - (~1+m) ω2
...ku5) k=mω2
・
...There is the relationship shown in 6). Therefore, <3) formula and (
4) In the equation, the term including the amount of N and the spring constant is always zero as shown below.
(M+rT1)X+KX−一(M十m)Aω2stnω
を十(M+m) Aω2sinωt=o
−<7>m父+kx−−mBω2sln(ωt+α)十
mBω2sin(ωt+α) −Q −<
8)(7)、(8)式を(1)、(2)式に代入すれば
、Pcosωt=CX+mx
=2MhAω2 C05(1)t −mBω2 s+n
(ωt +α) ・ <9)p (t )=mX=
−mAω2 s旧ωt 、・、(1
0)ここで、(9)式は、右辺の第1項と第2項の位相
か同じときに、供試体15の減衰と錘り16の運動によ
る力が空気力Pと釣り合っていることを示している。す
なわち、錘り16の運動が供試体15の運動に対して9
0°遅れた形(−90’ )で動作したときに、供試体
15の減衰と同じ方向に力が動き振動を止めようとする
ことが判る。したがって、α=−90°として(9)式
を書き直すと、PCO5ωt=2MhAω2mBω2C
os(1)t=(2MhA+mB) ω2cosωt
・(11)となる。又、鍾り16の振幅Bは(11)
式より、m−8=(P/ω2)−2MhA −
(12)となる。(M+rT1)X+KX-1(M10m)Aω2stnω
10(M+m) Aω2sinωt=o
−<7>mfather+kx−−mBω2sln(ωt+α) 10mBω2sin(ωt+α) −Q −<
8) Substituting equations (7) and (8) into equations (1) and (2), Pcosωt=CX+mx =2MhAω2 C05(1)t −mBω2 s+n
(ωt +α) ・<9)p (t)=mX=
−mAω2 s old ωt ,・,(1
0) Here, equation (9) indicates that the force due to the damping of the specimen 15 and the movement of the weight 16 is balanced with the aerodynamic force P when the phases of the first and second terms on the right side are the same. It shows. That is, the movement of the weight 16 is 9% relative to the movement of the specimen 15.
It can be seen that when operating with a delay of 0° (-90'), the force moves in the same direction as the damping of the specimen 15 and attempts to stop the vibration. Therefore, if we rewrite equation (9) with α=-90°, PCO5ωt=2MhAω2mBω2C
os(1)t=(2MhA+mB) ω2cosωt
・(11) becomes. Also, the amplitude B of the plow 16 is (11)
From the formula, m-8=(P/ω2)-2MhA −
(12).
これらの式から明らかなことは、制振装置が能動形であ
っても受動形であっても成り立つので、(10)式の示
す力p(t)は、能動形の場合は制御する力、受動形の
場合は減衰する力と考えればよい。What is clear from these equations is that this holds true whether the vibration damping device is an active type or a passive type, so the force p(t) shown in equation (10) is the controlling force in the case of an active type, In the case of a passive type, it can be thought of as a force that is attenuated.
上述した原理についての式を言葉に直すと、次の如くで
おる。The formula for the above-mentioned principle can be expressed as follows.
■ 構造物の撮動を抑えようとする制振装置の力は制振
装置の質量の動きによって1昇られる。■ The force of the damping device that tries to suppress the imaging of the structure is increased by 1 due to the movement of the mass of the damping device.
■ 制振装置には、構造物に入ってくる力と同じ大きさ
の反対向きの力を制御力あるいは減衰力として与えるこ
とによって安定した振動となる。■ Stable vibration can be achieved by applying a control force or damping force to the vibration damping device, which has the same magnitude and opposite direction as the force entering the structure.
以上のことから、構造物1と制振装置本体2の鍾り9の
変位の位相差を90’つければよいことが判る。すなわ
ち、構造物1の揺れの位相に対して、鍾り9を90”位
相遅れで動かせばよい。From the above, it can be seen that it is sufficient to provide a phase difference of 90' between the displacements of the plows 9 of the structure 1 and the damping device main body 2. That is, it is sufficient to move the plow 9 with a phase delay of 90'' relative to the phase of the shaking of the structure 1.
次に、本発明の構造物制振装置による制振制御の原理を
第5図のモデル図及び第2図を参照して説明する。Next, the principle of vibration damping control by the structure vibration damping device of the present invention will be explained with reference to the model diagram of FIG. 5 and FIG. 2.
シーソー状にするため、レール6の中央部の一点に支軸
5による支点Sをもち、且つレール6上に質1mの鍾り
9が台車として移動自在に載置させてあり、更にレール
6の一端にアクチュエータ10が市って、アクチュエー
タ1oによりレール6の角度を上下に変化させることが
できるようにしておる。上記アクチュエータ1oのスト
ロークV(t)は時間主の関数で変化させることができ
る。In order to form a seesaw shape, the rail 6 has a fulcrum S formed by a support shaft 5 at one point in the center, and a 1 m long plow 9 is movably placed on the rail 6 as a trolley. An actuator 10 is mounted on one end so that the angle of the rail 6 can be changed up and down by the actuator 1o. The stroke V(t) of the actuator 1o can be changed mainly as a function of time.
今、鍾り9が移動する距離をB、錘り9の角振動数をω
、振動数をN(=ω/2π)、必要ばね係数をk (=
mω2 )、鍾り9の変位点をx(=3sinωtで正
弦波の動きとする)、鍾り9の変位点Xでのばね反力を
F + (= k x =mω2 X)、鍾り9がB
点にて水平となす角をθ、鍾り9の変位点Xでの復元力
をF2(−mg・tanθ)、レール6の支軸9からア
クチュエータ10までの距離を212点におけるレール
6の高さをy、レール6から鍾り9の重心Gまての距離
をhとすると、
F、=F2
となる。Now, the distance that the hammer 9 moves is B, and the angular frequency of the weight 9 is ω
, the vibration frequency is N (=ω/2π), and the required spring coefficient is k (=
mω2 ), the displacement point of the plow 9 is x (= 3 sin ωt, making it a sine wave movement), the spring reaction force at the displacement point X of the plow 9 is F + (= k x = mω2 X), the plow 9 is B
The angle made with the horizontal at the point is θ, the restoring force of the plow 9 at the displacement point If the distance is y and the distance from the rail 6 to the center of gravity G of the plow 9 is h, then F,=F2.
次に、アクチュエータ10の能力を決める制御力p(t
)の大ぎさを求める。Next, the control force p(t
) Find the magnitude of.
支点Sに対するモーメントは、次のようになる(但し、
x=13s旧ωt)。The moment with respect to the fulcrum S is as follows (however,
x=13s old ωt).
←)重力によるモーメントは、
M+ =mg φBs+nωt
(へ)加速度によるモーメントは、
M2 =m−ω2−Bstn Cot ・ Cy
(t) ±h 〕ここで、
よって、p(t)+ はこのモーメントを制御力のかか
るポイン]〜位置までの距離ρで除したものになる。故
に、
となる。←) The moment due to gravity is M+ = mg φBs+nωt (to) The moment due to acceleration is M2 = m-ω2-Bstn Cot ・ Cy
(t) ±h] Here, p(t)+ is the moment divided by the distance ρ from the point where the control force is applied to the position. Therefore, .
一方、構造物1の揺れによっても錘り9にかかる力が発
生ブるので、それを求める。ここで、構造物1の変位(
直線変位)をX、構造物1の振幅を△とし、構造物1の
変位が錘り9に対して90°位相が進んでいるものとす
ると、X=ACOSωt
X=−△ω2CO3(1)t
M3°mAω2CO5ωt <y+il)よって、合計
の制御力pat>は、
f;) (t) =p(’j)+ +11) (’j
)2となる。p(t)はアクチュエータの能力を決める
ものである。On the other hand, the force applied to the weight 9 is also generated due to the shaking of the structure 1, so this force is determined. Here, the displacement of structure 1 (
Assuming that the linear displacement) is X, the amplitude of structure 1 is △, and the displacement of structure 1 is 90 degrees ahead of weight 9, then X = ACOSωt X = -△ω2CO3 (1) t M3°mAω2CO5ωt <y+il) Therefore, the total control force pat> is f;) (t) =p('j)+ +11) ('j
) becomes 2. p(t) determines the ability of the actuator.
このように、構造物の揺れ〈振幅〉Aが検出できれば、
錘り9の移動距離Bを算出できるので、そのときのスト
ロークの値y(t)でアクチュエータ10を動かし距離
Bが得られるよう位相・変位制別を行えばよい。なお、
錘り9の移動距離B、すなわち、ストロークは、図示し
ていないが、ポテンショメータ等により検出することが
できる。In this way, if the shaking (amplitude) A of the structure can be detected,
Since the moving distance B of the weight 9 can be calculated, phase/displacement discrimination can be performed so that the actuator 10 can be moved using the stroke value y(t) at that time to obtain the distance B. In addition,
Although not shown, the moving distance B of the weight 9, that is, the stroke, can be detected by a potentiometer or the like.
したがって1本発明の構造物制振装置を構造物1の頂部
に設置しである状態において、構造物1に揺れが発生し
、その揺れが揺れ検知センサ3にて検知されると、その
信号に基づいて位相・変位制御された信号が制御装置1
1からドライブユニット12に送られるため、アクチュ
エータ10が駆動させられてレール台7が揺動させられ
ることにより錘り9が構造物1の揺れに対して90°遅
れでレール6上を往復移動させられる。Therefore, when the structure vibration damping device of the present invention is installed on the top of the structure 1 and shaking occurs in the structure 1 and the shaking is detected by the shaking detection sensor 3, the signal is The signal whose phase and displacement are controlled based on the control device 1
1 to the drive unit 12, the actuator 10 is driven and the rail base 7 is swung, so that the weight 9 is reciprocated on the rail 6 with a delay of 90 degrees relative to the sway of the structure 1. .
実構造物にがかる撮動を誘起する力Pは未知であるから
構造物の揺れ(振幅)Aに対し、Bを数倍程度に設定し
、振幅Aがさらに大きくなる時はBを大きくし、小さく
なる傾向にある時はBを小さくする。これにより、錘り
9の振動を抑制する力を構造物に対して最適に与えるこ
とができ、構造物1の揺れを素早く抑えることができる
と共に、構造物1の固有振動数の変化に対応することが
できる。又、この場合、重力を利用したシーソー型であ
るため、錘り9を加速覆るエネルギーが少なく、アクチ
ュエータ10を駆動するための使用動力が少なくて済む
。Since the force P that induces photography on the actual structure is unknown, B is set to several times the shaking (amplitude) A of the structure, and when the amplitude A becomes even larger, B is increased. If it tends to become smaller, reduce B. As a result, the force that suppresses the vibration of the weight 9 can be optimally applied to the structure, and the shaking of the structure 1 can be quickly suppressed, as well as responding to changes in the natural frequency of the structure 1. be able to. Further, in this case, since it is a seesaw type that utilizes gravity, the energy required to accelerate the weight 9 is small, and the power used to drive the actuator 10 can be reduced.
なお、上記実施例では、レール台7の一端部にだけアク
チュエータ10を設置した場合を示したが、レール台7
の両端部に設置するようにしてもよいこと、又、実施例
では、吊り橋のタワーの如き構造物1への採用例を例示
したが、第6図に示す如き高層ビルや他の構造物1につ
いても同様に採用できること、その池水発明の要旨を逸
脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論
である。In the above embodiment, the actuator 10 is installed only at one end of the rail stand 7, but the rail stand 7
In addition, in the embodiment, an example of application to a structure 1 such as a suspension bridge tower is illustrated; It goes without saying that the invention can be similarly adopted, and that various changes can be made without departing from the gist of the invention.
U発明の効果1
以上述べた如く、本発明の構造物制振装置によれば、錘
りの振動を抑制する力を構造物に対して最適に与えるこ
とができるので、構造物の揺れを素早く抑えることがで
きると共に、構造物の固有撮動数の変化に対応でき、又
、制御系が簡単なため、価格が安く且つメンテナンスが
容易であり、更に重力を利用したシーソー型のため、錘
りを加速するエネルギーが少なくて済み、省力化を図る
ことができる、等の優れた効果を発揮する。U Effect of the Invention 1 As described above, according to the structure vibration damping device of the present invention, it is possible to optimally apply the force to suppress the vibration of the weight to the structure, so that the shaking of the structure can be quickly suppressed. In addition, it can respond to changes in the specific number of motions of the structure, and because the control system is simple, it is inexpensive and easy to maintain.Furthermore, because it is a seesaw type that uses gravity, It has excellent effects such as requiring less energy to accelerate and saving labor.
第1図は本発明の構造物制振装置を吊り橋のタワーの如
き構造物に採用した状態を示す概略図、第2図は制振装
置本体の構造を示す正面図、第3図は第2図の側面図、
第4図は制振制御の基本原理を示すモデル図、第5図は
本発明の装置の原理をモデル化して示した図、第6図は
本発明を高層ビルの如き構造物に採用した場合の概略図
である。
1・・・構造物、2・・・制振装置本体、3・・・揺れ
検知センサ、
5
・・・支軸、
・・・レール、
・・・レール
台、
・・・錘り、
10・・・アクチュエータ、
11・・・制御
装置。
特
許
出
願
人
石川島播磨重工業株式会社
第1図
り
第2図
第6図
第3図Fig. 1 is a schematic diagram showing the structure vibration damping device of the present invention applied to a structure such as a suspension bridge tower, Fig. 2 is a front view showing the structure of the vibration damping device main body, and Fig. 3 is a schematic diagram showing the structure of the vibration damping device main body. Side view of the figure,
Fig. 4 is a model diagram showing the basic principle of damping control, Fig. 5 is a model diagram showing the principle of the device of the present invention, and Fig. 6 is a diagram showing the case where the present invention is applied to a structure such as a high-rise building. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Structure, 2... Vibration damping device main body, 3... Shaking detection sensor, 5... Support shaft,... Rail,... Rail stand,... Weight, 10. ...actuator, 11...control device. Patent applicant Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 6 Figure 3
Claims (2)
がシーソー状に上下方向へ揺動するよう該レール台の中
央部を回動自在に支持し、且つ該レール台のレール上に
、錘りを移動自在に載置し、更に、上記、レール台の端
部に、該レール台を上下方向へ揺動させるためのアクチ
ュエータを接続してなることを特徴とする構造物制振装
置。(1) At the top of the structure, a rail stand with a rail on the top surface is rotatably supported in the center of the rail stand so that it swings up and down like a seesaw, and the center part of the rail stand is rotatably supported on the rail of the rail stand. , a structure vibration damping device comprising: a weight movably mounted; and an actuator connected to the end of the rail platform for vertically swinging the rail platform. .
の上部に設け、該揺れ検知センサの信号を位相制御して
上記アクチユエータへ駆動指令を送る制御装置を備えた
請求項(1)記載の構造物制振装置。(2) A control device according to claim (1), further comprising: a vibration detection sensor for detecting vibration of the structure provided on the upper part of the structure; and a control device that controls the phase of the signal of the vibration detection sensor and sends a drive command to the actuator. structure vibration damping device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17807389A JP2689618B2 (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Structure damping device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17807389A JP2689618B2 (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Structure damping device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348036A true JPH0348036A (en) | 1991-03-01 |
| JP2689618B2 JP2689618B2 (en) | 1997-12-10 |
Family
ID=16042147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17807389A Expired - Fee Related JP2689618B2 (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Structure damping device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689618B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015098686A (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | 彬 小林 | Preventive maintenance monitoring system for structures |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP17807389A patent/JP2689618B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015098686A (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-28 | 彬 小林 | Preventive maintenance monitoring system for structures |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2689618B2 (en) | 1997-12-10 |
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