JPH04161574A - 構造物の振動制御装置の姿勢制御方法 - Google Patents

構造物の振動制御装置の姿勢制御方法

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JPH04161574A
JPH04161574A JP28361790A JP28361790A JPH04161574A JP H04161574 A JPH04161574 A JP H04161574A JP 28361790 A JP28361790 A JP 28361790A JP 28361790 A JP28361790 A JP 28361790A JP H04161574 A JPH04161574 A JP H04161574A
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JP
Japan
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rotating body
attitude
vibration
precession
damping moment
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JP28361790A
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Masaaki Yamada
正明 山田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、高層ヒル、タワー等の構造物におけるジャ
イロ機構による振動制御装置の姿勢制御方法に関する。
〔従来の技術〕
構造物に風、地震等の外力か作用したときに生じる振動
を制御油するに当たり、本願発明の発明者は、高速回転
体の回転軸に角速度を与えたとき、歳差運動によるモー
メントが発生するというジャイロ機構の原理を用いた方
法の発明について、過日特許出願をした(特願平1−1
36727号)。
この方法の発明に用いる装置は、第6図および第7図に
示すように、回転体lの回転軸2を軸支するフレーム3
を、回転軸2と直交する軸方向両端側の支持軸4,5を
介して支持台6,7に、回転可能に支持したものである
構造物の水平振動を制御するときは、回転体lを水平面
内で高速回転させ、構造物に生じた外力によるX方向C
X軸周り)の回転変形の角速度と同一の角速度Ω8が、
回転体lのX方向(X軸周り)に与えられると、この角
速度Ω8と直交する方向、すなわちX方向(X軸周り)
にモーメントM、が発生し、このモーメン1〜MYによ
り回転体1はX軸を回転体としてX方向に角速度Ω、の
回転動(歳差運動)を生じて、Ω、と直交する方向、す
なわちX方向(X軸周り)に制振モーメン1〜M工を発
生する。
構造物の捩れ振動に対しては、回転体1を鉛直面内で高
速回転させ、鉛直軸周りの制振モーメントを発生させる
〔発明か解決しようとする課題〕
上記のように、この制振方法は、一方向の振動に対して
少なくとも1台の制振モーメン)・発生装置を設置する
必要があり、水平方向の振動制御に対しては回転体lを
水平面内で高速回転させ、捩れ方向の振動制御に対して
は回転体1を鉛直面内で高速回転させなければならない
。このため、水平振動だけでなく、捩れ振動か励起され
る可能性の高い構造物、たとえば観光タワー、超々高層
構造物などにおいては、少なくとも2台の制振モーメン
ト発生装置か必要となるところから、1台の装置で両方
向に対応できる制御方法が望まれている。
また、上記の制振方法においては、構造物の動きによっ
て制振モーメント発生装置の回転体1に生じる歳差運動
の角速度Ω、を大きくすることか望ましく、回転体1の
X軸周りの回転慣性モーメントかなるべく小さくなるよ
うに、回転体1に対する支持軸4,5の位置を設定して
いる。
このため、たとえば水平振動を制御する場合、回転体1
か水平面に対してとのような傾きをもったときても、そ
の姿勢で安定した状態を保つようになっている。
一方、歳差運動により回転体1に生じるX方向の制振モ
ーメントMxは(1)式によって表される。
Mx=Ω、・■・ω・ CO3θ・・・・・・・・・・
・・・(1)ここに、 Ω、二回転体のX軸周りの角速度 ■=回転体のX軸周りの質量回転慣性モーメントω・回
転体の回転角速度 θ:回転体の水平面に対する傾き角度 上式(1)から制振モーメンl−Mxを大きくするた 
  □めには、構造物の動きによって生じる歳差運動か
θ=0を中心として生じるように、回転体lの姿勢を制
御する必要かあることか分かる。
回転体1の姿勢を制御することは、制振モーメントMx
を大きくするたけてなく、これにより構造物に不必要な
捩れによる振動を与えないためにも重要なことである。
構造物に作用する捩れモーメンI−M、を(1)式に関
連して表すと、(2)式のようになる。
M、  −Ω7 ・ I ・ ω ・ s1口θ・・ 
・・・・・・・・・・・・(2)この発明は、上記の問
題に関して得られた知見に基づいてなされたちのてあり
、1台の制振モーメント発生装置を用いて、水平振動お
よび捩れ振動の両方向に対応できるように回転体の姿勢
を制御する方法と、回転体の歳差運動を傾き角度が0の
ときに生じるように姿勢の制御をする方法とを提供する
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、第1発明においては、高速回
転体を回転軸と直交する支持軸の周りに回転可能に支持
した制振モーメント発生装置を用いて、構造物に作用す
る外力により生じた支持軸周りの回転体の歳差運動によ
る制振モーメントを支持軸方向に発生せしめて、構造物
の振動を制御する当たり、センサーによる構造物の並進
動および捩れ動の測定値と、姿勢計測部による回転体の
水平面または鉛直面に対する傾き角度の測定値とを制御
部に入力する。制御部はこれらの測定値に基づいて、構
造物の並進動と捩れ動との何れが卓越しているかの判定
と、回転体の歳差運動の有無の確認および回転体の姿勢
の認識をする。その結果、回転体に歳差運動か生じてい
ない場合であって、回転体が水平姿勢で捩れ動が卓越す
るとき、または回転体が鉛直姿勢で並進動が卓越すると
判断したときは、制振モーメント発生装置の支持軸に連
結された駆動部に指令を出し、水平姿勢の回転体は鉛直
姿勢に移行させ、鉛直姿勢の回転体は水平姿勢に移行さ
せる構成としである。
また、第2発明においては、高速回転体を回転軸と直交
する支持軸の周りに回転可能に支持した制振モーメント
発生装置を用いて、構造物に作用する外力により生じた
支持軸周りの回転体の歳差運動による制振モーメントを
支持軸方向に発生せしめて、構造物の振動を制御するに
当たり、姿勢計測部による回転体の水平面または鉛直面
に対する傾き角度の測定値を制御部に入力する。制御部
は上記測定値に基づいて、回転体の歳差運動の有無の確
認および回転体の姿勢の認識をする。その結果、回転体
に歳差運動か生じていない場合であって、回転体の傾き
角度が零てないと判断したときは、制振モーメント発生
装置の支持軸に連結された駆動部に指令を出し、回転体
の姿勢を水平状態、または鉛直状態に復帰させる構成と
しである。
〔実施例〕
第1発明の方法に用いる制御装置の一例を第1図および
第2図に示す。
構造物60に設置された制振モーメント発生装置10は
、前記第6図および第7図で説明したのと同一の装置で
あり、外周部分が内周部分よりも厚肉に成形された円盤
状の回転体11の回転軸12を、偏平な紡錘円形状のフ
レーム13の中心軸線上に回転可能に軸支し、フレーム
13には、回転体11の回転軸12と直交する軸方向両
端側の外周に支持軸14.15を取り付け、この支持軸
14、’15を、構造物60に固定された支持台16.
17に回転可能に支持し、回転体11はフレーム13を
介して支持軸14.15の周りに360度回転できるよ
うにしである。
この制振モーメント発生装置10の支持軸14゜15は
、構造物60の水平振動方向Xと平行に配置されている
。この支持軸14.15と直交して回転体11の回転軸
12を中心とする対称位置には、一対のセンサー(たと
えば加速度計)20が”構造物60の同一平面上に設置
され、構造物60のX方向の動き(応答加速度)を計測
するようになっている。
制振モーメント発生装置IOの一方の支持軸14には、
駆動部30としてたとえば電動モータが連結され、後述
する制御部50の指令により駆動する。
制振モーメント発生装置10の他方の支持軸15には、
姿勢計測部40としてたとえば傾斜計か取り付けてあり
、回転体11の水平面または鉛直面に対する傾き角度(
回転体11の姿勢)を計測する。
上記のセンサー20.駆動部30.姿勢計測部40は、
いずれも制御部50に電気的に接続され、制御部50は
センサー20および姿勢計測部40の測定値に基づいて
駆動部30に下記の指令(電気信号)を伝達するように
しである。
制御部50は、一対のセンサー20から入力された測定
値に基づいて、構造物60に生じている振動は並進動(
捩れ動のない水平動)か卓越しているか、捩れ動が卓越
しているかを判定する(並進動の場合は一対の測定値が
同符号であり、捩れ動の場合は一対の測定値は異符号と
なる。)。
また、これと同時に制御部50は、姿勢計測部40から
入力さた測定値に基づいて、制振モーメント発生装置1
0の回転体11が歳差運動をしているか否かを確認する
とともに、その姿勢を認識する。
制振モーメント発生装置10の回転体11か歳差運動を
していないことを確認した後に、回転体11の姿勢と構
造物60の振動の態様とに応して、制御部50は次の各
指令を駆動部30に伝達する。
(1)回転体11か水平姿勢で高速回転している場合(
第1図)であって、構造物60に捩れ動か卓越して生じ
ているときは、回転体IIか鉛直姿勢(第2図)になる
まて極低速で駆動部30を駆動して、回転体11を支持
軸14.15の周りにゆるやかに回転させる。
これにより、制振モーメント発生装置IOは、水平振動
に対する制御から捩れ振動に対する制j卸の態勢に移行
する。
(2)回転体11か鉛直姿勢で高速回転している場合(
第2図)てあって、構造物60に並進動か卓越して生し
ているときは、回転体11か水平姿勢(第1図)になる
まで極低速て駆動部30を駆動して、回転体11を支持
軸14.15の周りにゆるやかに回転させる。
これにより、制振モーメント発生装置10は、捩れ振動
に対する制御から水平振動に対する制i卸の態勢に移行
する。
上記の回転体11の姿勢制御中における回転は、極低速
で行われるので、構造物60に不必要な制振モーメント
が与えられることはない。
上記の制御装置のうち、構造物60の動きを計測するセ
ンサー20は、加速度計に限らず、変位計、速度計、傾
斜計等を使用してもよい。
また、制振モーメント発生装置10の駆動部30は、電
動モータに代えて油圧作動機構を用いることもてきる。
次に、第2発明の方法について説明する。
第3図は、この方法に用いる制御装置の一例である。
構造物60に設置された制振モーメント発生装置10は
、水平振動制御用のものであるが、その構成は第1図の
装置と実質的に同一であるから説明を省略し、第1図と
同一構成部材に同一符号を付すにととめる。
また、制振モーメント発生装置10の一方の支持軸14
に連結された駆動部30と、他方の支持軸15に取り付
けられた姿勢計測部40についても、第1発明と同一構
成のものである。
上記の駆動部30と姿勢計測部40とは、制御部50を
介して電気的に接続されており、制御部50は姿勢計測
部40の測定値に基ついて、駆動部30に下記の指令(
電気信号)を伝達するようになっている。
制御部50は、姿勢計測部40から入力された測定値に
基づいて、制振モーメント発生装置10の回転体11が
歳差運動をしているか否かを確認するとともに、その姿
勢を認識する。
制振モーメント発生装置10の回転体11が歳差運動を
していない状態であって、かつ回転体11の水平面に対
する傾き角度か零でないときは、回転体11か水平姿勢
(傾き角度か零)になるまて極低速て駆動部30を駆動
して、回転体11を支持軸14.15の周りにゆるやか
に回転させる。
これにより回転体11の姿勢か水平状態に復帰する。回
転体11か水平姿勢になるまでの回転は極低速で行われ
るので、構造物60に不必要な制振モーメントを与える
ことはない。
上記の制御方法は、回転体11を水平面内で高速回転さ
せて、構造物60の水平振動を制御する場合であるか、
回転体11を鉛直面内で高速回転させて、構造物60の
捩れ振動を制御する場合についても、同様の方法を用い
て回転体11の楼勢を制御することができる。この場合
は回転体11の鉛直面に対する傾き角度を計測すること
になる。
なお、上記の制御装置のうち、制振モーメント発生装置
10の駆動部30は、電動モータに代え油圧作動機構を
用いることもできる。
第4図および第5図は、第2発明の方法に用いる制御機
構の他の例である。
第4図に示す機構は、制振モーメント発生装置IOの支
持軸14.15の位置を回転体11の重心よりも若干上
方に配置したものであり、これにより回転体11が傾い
た場合は、回転体ll自体の重力によって自動的に水平
姿勢に戻るようにしである。
第5図に示す機構は、制振モーメント発生装置10のフ
レーム13の下部に重錘55を付設したものであり、第
4図と同様に重錘55の重量によって回転体11か水平
姿勢に戻るようにしである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、第1発明の方法によれば、構造物
の振動が並進動と捩れ動との何れが卓越しているかに応
じて、制振モーメント発生装置の回転体がそれぞれ水平
状態と鉛直状態となるように姿勢を制御する構成にしで
あるから、1台の割振モーメント発生装置を用いて水平
方向と捩れ方向との両方向の振動を制御することか可能
となり、コストの低減、設置スペースの節約に寄与する
効果か得られる。
また、第2発明の方法によれば、制振モーメント発生装
置の回転体の水平面または鉛直面に対する傾き角度が零
になるように姿勢を制御し、この姿勢で歳差運動を生じ
るように構成しであるから、必要とする制振モーメント
か太き(なるたけてなく、構造物に不必要な振動を与え
ることもなくなり、高い制振効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1発明の方法に用いる姿勢制御装置の一例
を示す平面図、第2図は第1図の立面図、第3図は第2
発明の方法に用いる姿勢制御装置の一例を示す縦断側面
図、第4図および第5図は、それぞれ第2発明の他の制
御例を示す縦断側面図、第6図は制振モーメント発生装
置の平面図、第7図は第6図のI−I線矢視図である。 図中、10は制振モーメント発生装置、11は回転体、
12は回転軸、14.15は支持軸、20はセンサー、
30は駆動部、40は姿勢計測部、50は制哩部、60
は構造物である。 H″″″′1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高速回転体を回転軸と直交する支持軸の周りに回
    転可能に支持した制振モーメント発生装置を用いて、構
    造物に作用する外力により生じた支持軸周りの回転体の
    歳差運動による制振モーメントを支持軸方向に発生せし
    めて、構造物の振動を制御するに当たり、センサーによ
    る構造物の並進動および捩れ動の測定値と、姿勢計測部
    による回転体の水平面または鉛直面に対する傾き角度の
    測定値とを制御部に入力し、制御部は上記各測定値に基
    づいて、構造物の並進動と捩れ動との何れが卓越してい
    るかの判定と、回転体の歳差運動の有無の確認および回
    転体の姿勢の認識をした結果、回転体に歳差運動が生じ
    ていない場合であって、回転体が水平姿勢で捩れ動が卓
    越するとき、または回転体が鉛直姿勢で並進動が卓越す
    るときは、それぞれ制振モーメント発生装置の支持軸に
    連結された駆動部に指令を出し、水平姿勢の回転体は鉛
    直姿勢に移行させ、鉛直姿勢の回転体は水平姿勢に移行
    させることを特徴とする構造物の振動制御装置の姿勢制
    御方法。
  2. (2)高速回転体を回転軸と直交する支持軸の周りに回
    転可能に支持した制振モーメント発生装置を用いて、構
    造物に作用する外力により生じた支持軸周りの回転体の
    歳差運動による制振モーメントを支持軸方向に発生せし
    めて、構造物の振動を制御するに当たり、姿勢計測部に
    よる回転体の水平面または鉛直面に対する傾き角度の測
    定値を制御部に入力し、制御部は上記測定値に基づいて
    、回転体の歳差運動の有無の確認および回転体の姿勢を
    認識した結果、回転体に歳差運動が生じていない場合で
    あって、回転体の傾き角度が零でないときは、制振モー
    メント発生装置の支持軸に連結された駆動部に指令を出
    し、回転体の姿勢を水平状態、または鉛直状態に復帰さ
    せることを特徴とする構造物の振動制御装置の姿勢制御
    方法。
JP28361790A 1990-10-22 1990-10-22 構造物の振動制御装置の姿勢制御方法 Pending JPH04161574A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10516008B2 (en) 2015-03-23 2019-12-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display panel and information processing device
US10534212B2 (en) 2016-01-18 2020-01-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Input/output display device comprising an input portion having a sensing element to sense an approaching object and data processor having the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01244001A (ja) * 1988-03-23 1989-09-28 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 高層建造物の制振方法及びその装置、並びにこの装置を制御する方法

Patent Citations (1)

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