JPH07293635A - 制振装置 - Google Patents
制振装置Info
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- JPH07293635A JPH07293635A JP8490994A JP8490994A JPH07293635A JP H07293635 A JPH07293635 A JP H07293635A JP 8490994 A JP8490994 A JP 8490994A JP 8490994 A JP8490994 A JP 8490994A JP H07293635 A JPH07293635 A JP H07293635A
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- Vibration Prevention Devices (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造物の高次振動モード、作動油の圧縮性等
による発振を抑制する。 【構成】 付加マス６０を駆動するアクチュエータ５９
と、振動に関する状態方程式の係数行列を演算する手段
５０と、係数行列から最適フィードバックベクトルを演
算する手段５２と、最適フィードバックベクトルを用い
たときの極を演算する手段５３と、極に基づく固有振動
数を演算する固有振動数演算手段５４と、固有振動数が
所定の制御振動数を越える極を判定する手段５５と、判
定された極の固有振動数が制御振動数に近付くように極
を再配置し、再配置された極に基づくフィードバックベ
クトルを演算する手段５６と、構造物の変位、付加マス
の変位等の状態量を求める状態変数検出手段５１と、再
配置された極に基づくフィードバックベクトルと状態量
とから制御入力を演算する手段５７と、制御入力により
アクチュエータ５９を駆動する手段５８とを備える。
による発振を抑制する。 【構成】 付加マス６０を駆動するアクチュエータ５９
と、振動に関する状態方程式の係数行列を演算する手段
５０と、係数行列から最適フィードバックベクトルを演
算する手段５２と、最適フィードバックベクトルを用い
たときの極を演算する手段５３と、極に基づく固有振動
数を演算する固有振動数演算手段５４と、固有振動数が
所定の制御振動数を越える極を判定する手段５５と、判
定された極の固有振動数が制御振動数に近付くように極
を再配置し、再配置された極に基づくフィードバックベ
クトルを演算する手段５６と、構造物の変位、付加マス
の変位等の状態量を求める状態変数検出手段５１と、再
配置された極に基づくフィードバックベクトルと状態量
とから制御入力を演算する手段５７と、制御入力により
アクチュエータ５９を駆動する手段５８とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地震や風等の外力によ
る構造物の振動を低減する制振装置に関する。
る構造物の振動を低減する制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】構造物に振動低減用のコントロールデバ
イスを備えるとともに、外部からエネルギの供給を受け
て積極的に振動の低減を図る制振装置としては、特開昭
６３−２１７０７５号公報に開示されるように、構造物
上に載置した付加マスをアクチュエータで変位させるこ
とにより風や地震などの外力による構造物の揺れを抑制
するものが知られている。
イスを備えるとともに、外部からエネルギの供給を受け
て積極的に振動の低減を図る制振装置としては、特開昭
６３−２１７０７５号公報に開示されるように、構造物
上に載置した付加マスをアクチュエータで変位させるこ
とにより風や地震などの外力による構造物の揺れを抑制
するものが知られている。
【０００３】これについて説明すると、図２、図３にお
いて、構造物１の上部には制振装置が設置され、底部に
車輪１０を有するほぼ直方体の付加マス２が構造物１の
最上部の床上に移動可能に配設される。
いて、構造物１の上部には制振装置が設置され、底部に
車輪１０を有するほぼ直方体の付加マス２が構造物１の
最上部の床上に移動可能に配設される。
【０００４】付加マス２の周面には図中上下左右から複
動型の油圧シリンダ６が連結され、この油圧シリンダ６
のロッド７の一端が付加マス２を囲むように構造物１に
立設した壁８に連結されるとともに、油圧ユニット９か
ら供給された圧油に応じて油圧シリンダ６が付加マス２
を駆動する。
動型の油圧シリンダ６が連結され、この油圧シリンダ６
のロッド７の一端が付加マス２を囲むように構造物１に
立設した壁８に連結されるとともに、油圧ユニット９か
ら供給された圧油に応じて油圧シリンダ６が付加マス２
を駆動する。
【０００５】図７は図２、３で示した制御装置を制御対
象とする制御モデルである。ただし、簡略化のために付
加マス２は１本のシリンダ６で移動するようになってい
る。実際の装置では、構造物１、付加マス２が図２にお
いて例えば水平方向に揺れれば、図７のモデルでは上下
方向に振動することになる。
象とする制御モデルである。ただし、簡略化のために付
加マス２は１本のシリンダ６で移動するようになってい
る。実際の装置では、構造物１、付加マス２が図２にお
いて例えば水平方向に揺れれば、図７のモデルでは上下
方向に振動することになる。
【０００６】構造物１と付加マス２には状態量を検出す
る手段としての変位センサ１１、１２がそれぞれ設けら
れ、状態量として構造物１の絶対変位ｘ1、付加マス２
の絶対変位ｘ2がそれぞれ検出される。
る手段としての変位センサ１１、１２がそれぞれ設けら
れ、状態量として構造物１の絶対変位ｘ1、付加マス２
の絶対変位ｘ2がそれぞれ検出される。
【０００７】絶対変位ｘ1、ｘ2は構造物１、付加マス２
がそれぞれ中心位置にある場合を０として正負の値をと
るようにする。
がそれぞれ中心位置にある場合を０として正負の値をと
るようにする。
【０００８】これら変位センサ１１、１２からの信号
は、状態変数設定部３１、演算部３２′から構成される
コントローラ３０に入力される。
は、状態変数設定部３１、演算部３２′から構成される
コントローラ３０に入力される。
【０００９】状態変数設定部３１では構造物１及び付加
マス２の絶対変位ｘ1、ｘ2から構造物１と付加マス２の
相対変位ｘ2'を減算器３３で演算するとともに、微分器
Ｓ1、Ｓ2ではこの相対変位ｘ2'と絶対変位ｘ1とから構
造物１の絶対速度ｖ1及び構造物１と付加マス２の相対
速度ｖ2'が演算される。
マス２の絶対変位ｘ1、ｘ2から構造物１と付加マス２の
相対変位ｘ2'を減算器３３で演算するとともに、微分器
Ｓ1、Ｓ2ではこの相対変位ｘ2'と絶対変位ｘ1とから構
造物１の絶対速度ｖ1及び構造物１と付加マス２の相対
速度ｖ2'が演算される。
【００１０】こうして演算された状態変数（絶対変位ｘ
1、絶対速度ｖ1、相対変位ｘ2'、相対速度ｖ2'）は演算
部３２′へ入力されて、各状態変数毎に演算された最適
フィードバックベクトルＦ＝［ｆ1 ｆ2 ｆ3 ｆ4］を
乗じ、これら乗算値をそれぞれ加算した制御入力ｕを次
式により算出する。
1、絶対速度ｖ1、相対変位ｘ2'、相対速度ｖ2'）は演算
部３２′へ入力されて、各状態変数毎に演算された最適
フィードバックベクトルＦ＝［ｆ1 ｆ2 ｆ3 ｆ4］を
乗じ、これら乗算値をそれぞれ加算した制御入力ｕを次
式により算出する。
【００１１】 ｕ ＝ ｆ1ｘ1＋ｆ2ｘ2 '＋ｆ3ｖ1＋ｆ4ｖ2' …（１） この最適フィードバックベクトルＦは最適レギュレータ
理論に基づいて、その評価関数が最小となるように演算
されたものであり、この最適レギュレータ理論に基づく
最適フィードバックベクトルＦ及び評価関数の算出方法
については次のような書籍において周知のものである。
理論に基づいて、その評価関数が最小となるように演算
されたものであり、この最適レギュレータ理論に基づく
最適フィードバックベクトルＦ及び評価関数の算出方法
については次のような書籍において周知のものである。
【００１２】１．「システム制御理論入門」 第１５７
頁〜１６０頁（１９７９年１２月１５日実教出版株式会
社刊、小郷 寛、美多 勉著） こうして演算された最適フィードバックベクトルに基づ
いてコントローラ３０から出力される制御入力ｕは、サ
ーボ弁１３のスプール１４を駆動するソレノイド１５に
通電される。
頁〜１６０頁（１９７９年１２月１５日実教出版株式会
社刊、小郷 寛、美多 勉著） こうして演算された最適フィードバックベクトルに基づ
いてコントローラ３０から出力される制御入力ｕは、サ
ーボ弁１３のスプール１４を駆動するソレノイド１５に
通電される。
【００１３】サーボ弁１３の図中上方に位置する３つの
ポートのうち、中央のポート１６がポンプＰ（図示せ
ず）に、左右のポート１７、１８がタンクＴ（図示せ
ず）にそれぞれ連通する。また、図中下方に位置する２
つのポート１９、２０がそれぞれシリンダ６の上下の油
室と連通する。
ポートのうち、中央のポート１６がポンプＰ（図示せ
ず）に、左右のポート１７、１８がタンクＴ（図示せ
ず）にそれぞれ連通する。また、図中下方に位置する２
つのポート１９、２０がそれぞれシリンダ６の上下の油
室と連通する。
【００１４】図７において、構造物１が地震や風などの
外力を受けて図中上方向（図２における右方向）へ揺れ
始めると、変位センサ１１、１２で検知した信号をコン
トローラ３０に入力して制御入力ｕを演算する。
外力を受けて図中上方向（図２における右方向）へ揺れ
始めると、変位センサ１１、１２で検知した信号をコン
トローラ３０に入力して制御入力ｕを演算する。
【００１５】制御入力ｕはソレノイド１５に通電され、
サーボ弁１３のスプール１４が図２に示した位置まで右
方向へ駆動される。この状態ではシリンダ６の下方の油
室にポート１３、２０を介して作動油が供給される一
方、上方の油室の作動油がポート１９、１８を介してタ
ンクＴに戻されるので、シリンダ６内のピストンが押し
上げられる。
サーボ弁１３のスプール１４が図２に示した位置まで右
方向へ駆動される。この状態ではシリンダ６の下方の油
室にポート１３、２０を介して作動油が供給される一
方、上方の油室の作動油がポート１９、１８を介してタ
ンクＴに戻されるので、シリンダ６内のピストンが押し
上げられる。
【００１６】つまり、この油圧シリンダ６のロッド７が
付加マス２を構造物１の動きに遅れて同じ側である上方
へと移動させる。一方、これとは逆に構造物１が下方に
揺れると、制御入力ｕの符号が反対になるので、スプー
ル１４が図中左側へに摺動して付加マス２が下方へと駆
動される。
付加マス２を構造物１の動きに遅れて同じ側である上方
へと移動させる。一方、これとは逆に構造物１が下方に
揺れると、制御入力ｕの符号が反対になるので、スプー
ル１４が図中左側へに摺動して付加マス２が下方へと駆
動される。
【００１７】ここに、付加マス２を動かすことによって
発生する反力が、構造物１に加えられた外力に対抗して
反対方向となるので構造物１の振動が抑制され、最適の
制振制御を行うものである。
発生する反力が、構造物１に加えられた外力に対抗して
反対方向となるので構造物１の振動が抑制され、最適の
制振制御を行うものである。
【００１８】また、上記のものが構造物１を１質点で取
り扱うのに対し、特開昭６３−２８０１５９号公報に開
示されるように構造物を２質点として取り扱うことによ
り、構造物の２次振動モードまでを抑制するものが知ら
れている。
り扱うのに対し、特開昭６３−２８０１５９号公報に開
示されるように構造物を２質点として取り扱うことによ
り、構造物の２次振動モードまでを抑制するものが知ら
れている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置では制御系のモデル化の際に２次を超える高次
振動モードを無視して簡素化し、さらに作動油の圧縮性
やサーボ弁１３の応答遅れ及び非線形特性を考慮してい
ないため、無視した高次振動モードによって発振する場
合があり、また、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、構
造物１に加振入力が加わった場合、制御入力ｕに基づい
て付加マス２が駆動されることにより振動は収束する方
向に向かうが、付加マス２と油圧シリンダ６内の作動油
の圧縮性により構成されたバネ・マス系の固有振動数及
びサーボ弁１３の応答遅れに基づく発振を生じて制御系
が不安定になる場合があった。
来の装置では制御系のモデル化の際に２次を超える高次
振動モードを無視して簡素化し、さらに作動油の圧縮性
やサーボ弁１３の応答遅れ及び非線形特性を考慮してい
ないため、無視した高次振動モードによって発振する場
合があり、また、図８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、構
造物１に加振入力が加わった場合、制御入力ｕに基づい
て付加マス２が駆動されることにより振動は収束する方
向に向かうが、付加マス２と油圧シリンダ６内の作動油
の圧縮性により構成されたバネ・マス系の固有振動数及
びサーボ弁１３の応答遅れに基づく発振を生じて制御系
が不安定になる場合があった。
【００２０】そこで本発明は、このような問題を解決す
るためになされたもので、制御系の次数を高めることな
く構造物の高次振動モード、作動油の圧縮性及びサーボ
弁の応答特性に起因する発振を抑制可能な制振装置を提
供することを目的とする。
るためになされたもので、制御系の次数を高めることな
く構造物の高次振動モード、作動油の圧縮性及びサーボ
弁の応答特性に起因する発振を抑制可能な制振装置を提
供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すよ
うに、構造物の振動方向に運動可能な付加マス６０と、
この付加マス６０を駆動するアクチュエータ５９と、構
造物の変位、付加マス６０の変位、その他の構造物の振
動に関する状態変数の状態量を求める状態方程式の係数
行列を演算する係数行列演算手段５０と、最適レギュレ
ータ理論に基づいて演算した最適フィードバックベクト
ルから制御入力を演算する制御入力演算手段５７と、こ
の制御入力により前記アクチュエータ５９を駆動する手
段５８とを備えた制振装置において、前記係数行列演算
手段５０の係数行列から最適レギュレータ理論に基づく
最適フィードバックベクトルを演算する手段５２と、前
記最適フィードバックベクトルを用いたときの制御系の
極を演算する手段５３と、前記極に基づく固有振動数を
演算する固有振動数演算手段５４と、予め設定した制御
振動数と前記固有振動数とを比較して固有振動数が制御
振動数を越える極を判定する手段５５と、前記判定され
た極の固有振動数が前記制御振動数に近付くように設定
された値に極を再配置するとともにそのときのフィード
バックベクトルを演算する手段５６と、構造物の変位、
付加マス６０の変位、その他の構造物の振動に関する状
態変数の状態量を求める状態変数検出手段５１と、前記
制御入力演算手段５７がこれら再配置された極に基づく
フィードバックベクトルと前記状態変数検出手段５１か
らの状態変数に応じて制御入力を演算する。
うに、構造物の振動方向に運動可能な付加マス６０と、
この付加マス６０を駆動するアクチュエータ５９と、構
造物の変位、付加マス６０の変位、その他の構造物の振
動に関する状態変数の状態量を求める状態方程式の係数
行列を演算する係数行列演算手段５０と、最適レギュレ
ータ理論に基づいて演算した最適フィードバックベクト
ルから制御入力を演算する制御入力演算手段５７と、こ
の制御入力により前記アクチュエータ５９を駆動する手
段５８とを備えた制振装置において、前記係数行列演算
手段５０の係数行列から最適レギュレータ理論に基づく
最適フィードバックベクトルを演算する手段５２と、前
記最適フィードバックベクトルを用いたときの制御系の
極を演算する手段５３と、前記極に基づく固有振動数を
演算する固有振動数演算手段５４と、予め設定した制御
振動数と前記固有振動数とを比較して固有振動数が制御
振動数を越える極を判定する手段５５と、前記判定され
た極の固有振動数が前記制御振動数に近付くように設定
された値に極を再配置するとともにそのときのフィード
バックベクトルを演算する手段５６と、構造物の変位、
付加マス６０の変位、その他の構造物の振動に関する状
態変数の状態量を求める状態変数検出手段５１と、前記
制御入力演算手段５７がこれら再配置された極に基づく
フィードバックベクトルと前記状態変数検出手段５１か
らの状態変数に応じて制御入力を演算する。
【００２２】
【作用】したがって、最適レギュレータ理論に基づいて
演算された最適フィードバックベクトルの極のうち、制
御振動数を越える極についてその極の固有振動数が制御
振動数に近付くように極の再配置を行った後、この再配
置された極に基づいて最適フィードバックベクトルを演
算し、極の再配置後の最適フィードバックベクトルから
演算された制御入力ｕによりアクチュエータを駆動する
ようにしたため、制御系の応答遅れや構造物の高次振動
モードによる発振を防ぐことができる。
演算された最適フィードバックベクトルの極のうち、制
御振動数を越える極についてその極の固有振動数が制御
振動数に近付くように極の再配置を行った後、この再配
置された極に基づいて最適フィードバックベクトルを演
算し、極の再配置後の最適フィードバックベクトルから
演算された制御入力ｕによりアクチュエータを駆動する
ようにしたため、制御系の応答遅れや構造物の高次振動
モードによる発振を防ぐことができる。
【００２３】
【実施例】図２〜図４に本発明の実施例を示す。
【００２４】図２、図３に示すように構造物１の上部に
配設された制振装置は前記従来例と同様に構成され、油
圧ユニット９から供給された圧油に応じてアクチュエー
タとしての油圧シリンダ６が付加マス２を駆動するもの
で、重複説明を省略する。
配設された制振装置は前記従来例と同様に構成され、油
圧ユニット９から供給された圧油に応じてアクチュエー
タとしての油圧シリンダ６が付加マス２を駆動するもの
で、重複説明を省略する。
【００２５】図４は図２、図３で示した制御装置を制御
対象とする制御モデルで、前記従来例に示した図７と同
様に構成されるもので、コントローラ３０の演算部３
２′を演算部３２に置き換えたものである。以下、演算
部３２を中心としたコントローラ３０の制御動作につい
て詳述し、前記図７と同一のものについては同一の図番
を付して重複説明を省略する。
対象とする制御モデルで、前記従来例に示した図７と同
様に構成されるもので、コントローラ３０の演算部３
２′を演算部３２に置き換えたものである。以下、演算
部３２を中心としたコントローラ３０の制御動作につい
て詳述し、前記図７と同一のものについては同一の図番
を付して重複説明を省略する。
【００２６】構造物１と付加マス２には状態量を検出す
る手段としての変位センサ１１、１２がそれぞれ設けら
れ、状態量として構造物１の絶対変位ｘ1、付加マス２
の絶対変位ｘ2がそれぞれ検出され、絶対変位ｘ1、ｘ2
は構造物１、付加マス２がそれぞれ中心位置にある場合
を０として正負の値をとるようにする。
る手段としての変位センサ１１、１２がそれぞれ設けら
れ、状態量として構造物１の絶対変位ｘ1、付加マス２
の絶対変位ｘ2がそれぞれ検出され、絶対変位ｘ1、ｘ2
は構造物１、付加マス２がそれぞれ中心位置にある場合
を０として正負の値をとるようにする。
【００２７】これら変位センサ１１、１２からの信号
は、状態変数設定部３１、演算部３２から構成されるコ
ントローラ３０に入力される。
は、状態変数設定部３１、演算部３２から構成されるコ
ントローラ３０に入力される。
【００２８】状態変数設定部３１では構造物１及び付加
マス２の絶対変位ｘ1、ｘ2から構造物１と付加マス２の
相対変位ｘ2'を減算器３３で演算するとともに、微分器
Ｓ1、Ｓ2ではこの相対変位ｘ2'と絶対変位ｘ1とから構
造物１の絶対速度ｖ1及び構造物１と付加マス２の相対
速度ｖ2'が演算される。
マス２の絶対変位ｘ1、ｘ2から構造物１と付加マス２の
相対変位ｘ2'を減算器３３で演算するとともに、微分器
Ｓ1、Ｓ2ではこの相対変位ｘ2'と絶対変位ｘ1とから構
造物１の絶対速度ｖ1及び構造物１と付加マス２の相対
速度ｖ2'が演算される。
【００２９】こうして演算された状態変数（絶対変位ｘ
1、絶対速度ｖ1、相対変位ｘ2'、相対速度ｖ2'）は演算
部３２へ入力されて、各状態変数毎に前記従来例と同様
に演算された最適フィードバックベクトルＦ＝［ｆ1
ｆ2 ｆ3 ｆ4］を乗じ、これら乗算値をそれぞれ加算
した制御入力ｕを前記従来例の（１）式と同様にして算
出する。
1、絶対速度ｖ1、相対変位ｘ2'、相対速度ｖ2'）は演算
部３２へ入力されて、各状態変数毎に前記従来例と同様
に演算された最適フィードバックベクトルＦ＝［ｆ1
ｆ2 ｆ3 ｆ4］を乗じ、これら乗算値をそれぞれ加算
した制御入力ｕを前記従来例の（１）式と同様にして算
出する。
【００３０】ここで、求められた最適フィードバックベ
クトルＦからこのベクトルの固有値であるレギュレータ
の極（μ1、μ2、μ3、μ4）をそれぞれ求める。
クトルＦからこのベクトルの固有値であるレギュレータ
の極（μ1、μ2、μ3、μ4）をそれぞれ求める。
【００３１】この極μ1〜μ4の算出方法及び後述する極
の配置方法については、前記周知例（「システム制御理
論入門」）の第１１５頁〜１１８頁に開示されているの
でここでは詳述はしない。なお、最適フィードバックベ
クトルＦを用いたときの極がμ1〜μ4とする。
の配置方法については、前記周知例（「システム制御理
論入門」）の第１１５頁〜１１８頁に開示されているの
でここでは詳述はしない。なお、最適フィードバックベ
クトルＦを用いたときの極がμ1〜μ4とする。
【００３２】演算部３２ではこれら極μ1〜μ4に基づく
固有振動数ω1〜ω4を演算するとともに、あらかじめ設
定した制御振動数ωkを越えた極ωi（ただし、ｉ＝１〜
４）について再配置を行うもので、以下、一例として、
構造物１及び制御系の所定の数値を代入した最適フィー
ドバックベクトルＦの演算結果が次のような値になった
場合について説明する。
固有振動数ω1〜ω4を演算するとともに、あらかじめ設
定した制御振動数ωkを越えた極ωi（ただし、ｉ＝１〜
４）について再配置を行うもので、以下、一例として、
構造物１及び制御系の所定の数値を代入した最適フィー
ドバックベクトルＦの演算結果が次のような値になった
場合について説明する。
【００３３】ｆ1＝９２．９３ ｆ2＝−３．１６ ｆ3＝−１５．７４ ｆ4＝−０．６２２ このときの極μ1〜μ4はそれぞれ次のようになる。
【００３４】μ1＝−０．６８９＋２．６７ｊ μ2＝−０．６８９−２．６７ｊ μ3＝−２．２１７ μ4＝−２１．０１ そして、これら極μ1〜μ4に対応する固有振動数ω1〜
ω4の演算を制御系の伝達関数に基づいて行うと、固有
振動数ω1〜ω3が１Ｈｚ未満となるのに対し、固有振動
数ω4＝３．３４Ｈｚとなる。一般的に最適レギュレー
タ理論により得た極においては、絶対値の大きく突出し
た極が残る場合がある。
ω4の演算を制御系の伝達関数に基づいて行うと、固有
振動数ω1〜ω3が１Ｈｚ未満となるのに対し、固有振動
数ω4＝３．３４Ｈｚとなる。一般的に最適レギュレー
タ理論により得た極においては、絶対値の大きく突出し
た極が残る場合がある。
【００３５】ここで、例えば、構造物１の固有振動数＝
０．４５Ｈｚとし、油圧シリンダ６と付加マス２からな
るバネ・マス系の固有振動数＝約４．１Ｈｚである場
合、目標の制御振動数ωk＝１Ｈｚに設定したとする。
０．４５Ｈｚとし、油圧シリンダ６と付加マス２からな
るバネ・マス系の固有振動数＝約４．１Ｈｚである場
合、目標の制御振動数ωk＝１Ｈｚに設定したとする。
【００３６】演算した固有振動数ω1〜ω4とこの制御振
動数ωkとの比較を行うと固有振動数ω4のみが制御振動
数ωkを越えるため、この突出した極μ4について固有振
動数ω4が制御振動数ωkに近付くように補正し、例え
ば、極μ4＝−７．０，固有振動数ω4＝１．１１Ｈｚと
する一方、他の極μ1〜μ3についてはそのままの値を保
持する。
動数ωkとの比較を行うと固有振動数ω4のみが制御振動
数ωkを越えるため、この突出した極μ4について固有振
動数ω4が制御振動数ωkに近付くように補正し、例え
ば、極μ4＝−７．０，固有振動数ω4＝１．１１Ｈｚと
する一方、他の極μ1〜μ3についてはそのままの値を保
持する。
【００３７】ここで極の補正はゲイン特性が所定値以
下、例えば、−３dB以下となるように補正してもよい。
下、例えば、−３dB以下となるように補正してもよい。
【００３８】すなわち、再配置された極μ1′〜μ4′は
次のようになる。
次のようになる。
【００３９】μ1′＝μ1＝−０．６８９＋２．６７ｊ μ2′＝μ2＝−０．６８９−２．６７ｊ μ3′＝μ3＝−２．２１７ μ4′＝−７．０ こうして得られた極μ1′〜μ4′に基づいて最適フィー
ドバックベクトルＦ′＝［ｆ1′ ｆ2′ ｆ3′
ｆ4′］を演算すると次のようになる。
ドバックベクトルＦ′＝［ｆ1′ ｆ2′ ｆ3′
ｆ4′］を演算すると次のようになる。
【００４０】ｆ1′＝３５．６１ ｆ2′＝−１．０５ ｆ3′＝−２．４９ ｆ4′＝−０．７０ 再配置された極から算出された最適フィードバックベク
トルＦ′より次式に基づいて制御入力ｕが決定される。
トルＦ′より次式に基づいて制御入力ｕが決定される。
【００４１】 ｕ ＝ ｆ1'ｘ1＋ｆ2'ｘ2'＋ｆ3'ｖ1＋ｆ4'ｖ2' …（２） この（２）式で得られた制御入力ｕに基づいてサーボ弁
１３を駆動すると、図５（Ａ）に示すような加振入力に
対して図５（Ｂ）に示すように付加マス２を駆動するこ
とにより振動を円滑に減衰するとともに、油圧シリンダ
６の圧力は図７（Ｃ）に示すように振動減衰後に発振す
ることがなくなり、前記従来例に示した図７（Ｃ）のよ
うに、サーボ弁１３の応答遅れや構造物１の高次振動モ
ードあるいは作動油の圧縮性に起因する発振を防止する
ことが可能となり、制振装置の駆動を安定して行うこと
が可能となるのである。
１３を駆動すると、図５（Ａ）に示すような加振入力に
対して図５（Ｂ）に示すように付加マス２を駆動するこ
とにより振動を円滑に減衰するとともに、油圧シリンダ
６の圧力は図７（Ｃ）に示すように振動減衰後に発振す
ることがなくなり、前記従来例に示した図７（Ｃ）のよ
うに、サーボ弁１３の応答遅れや構造物１の高次振動モ
ードあるいは作動油の圧縮性に起因する発振を防止する
ことが可能となり、制振装置の駆動を安定して行うこと
が可能となるのである。
【００４２】このようにして、最適レギュレータ理論に
基づいて演算された最適フィードバックベクトルＦの極
のうち、制御振動数を越える極についてのみ補正を行う
とともに極の再配置を行ってから最適フィードバックベ
クトルＦ′を演算し、この最適フィードバックベクトル
Ｆ′に基づいて制御入力ｕを演算するようにしたため、
サーボ弁１３の応答遅れや構造物１の高次振動モードあ
るいは作動油の圧縮性による発振を防いで安定した制御
を行うことが可能となり、油圧シリンダ６の圧力や構造
物１の高次振動モードを直接検出する必要がないため
に、装置を簡素に構成することが可能となって製造コス
トの増大を抑制することができる。
基づいて演算された最適フィードバックベクトルＦの極
のうち、制御振動数を越える極についてのみ補正を行う
とともに極の再配置を行ってから最適フィードバックベ
クトルＦ′を演算し、この最適フィードバックベクトル
Ｆ′に基づいて制御入力ｕを演算するようにしたため、
サーボ弁１３の応答遅れや構造物１の高次振動モードあ
るいは作動油の圧縮性による発振を防いで安定した制御
を行うことが可能となり、油圧シリンダ６の圧力や構造
物１の高次振動モードを直接検出する必要がないため
に、装置を簡素に構成することが可能となって製造コス
トの増大を抑制することができる。
【００４３】図６は他の実施例を示し、前記第１実施例
におけるコントローラ３０をマイクロコンピュータによ
り構成した場合の制御の一例を示すフローチャートであ
り、以下フローチャートに基づいて詳述する。
におけるコントローラ３０をマイクロコンピュータによ
り構成した場合の制御の一例を示すフローチャートであ
り、以下フローチャートに基づいて詳述する。
【００４４】ステップＳ１では変位センサ１１、１２が
検出した構造物１の絶対変位ｘ1、付加マス２の絶対変
位ｘ2に基づいて構造物１と付加マス２の相対変位
ｘ2'、相対変位ｘ2'と絶対変位ｘ1とから構造物１の絶
対速度ｖ1及び構造物１と付加マス２の相対速度ｖ2'が
演算される。
検出した構造物１の絶対変位ｘ1、付加マス２の絶対変
位ｘ2に基づいて構造物１と付加マス２の相対変位
ｘ2'、相対変位ｘ2'と絶対変位ｘ1とから構造物１の絶
対速度ｖ1及び構造物１と付加マス２の相対速度ｖ2'が
演算される。
【００４５】ステップＳ２ではこうして演算された状態
変数（絶対変位ｘ1、絶対速度ｖ1、相対変位ｘ2'、相対
速度ｖ2'）より前記従来例と同様にして最適フィードバ
ックベクトルＦ＝［ｆ1 ｆ2 ｆ3 ｆ4］を演算する。
変数（絶対変位ｘ1、絶対速度ｖ1、相対変位ｘ2'、相対
速度ｖ2'）より前記従来例と同様にして最適フィードバ
ックベクトルＦ＝［ｆ1 ｆ2 ｆ3 ｆ4］を演算する。
【００４６】次いで、最適フィードバックベクトルＦよ
りこれらベクトルの固有値であるレギュレータの極
μ1、μ2、μ3、μ4を前記第１実施例と同様にしてそれ
ぞれ求めるとともに、これら極μ1〜μ4に基づく固有振
動数ω1〜ω4を演算する（ステップＳ３、Ｓ４）。
りこれらベクトルの固有値であるレギュレータの極
μ1、μ2、μ3、μ4を前記第１実施例と同様にしてそれ
ぞれ求めるとともに、これら極μ1〜μ4に基づく固有振
動数ω1〜ω4を演算する（ステップＳ３、Ｓ４）。
【００４７】ステップＳ５では前記第１実施例と同様に
して予め設定した制御振動数ωkを越えた極μi（ただ
し、ｉ＝１〜４）を判定し、固有振動数ωiが制御振動
数ωkを越える極μiについてステップＳ６で前記第１実
施例と同様に再配置を行う。
して予め設定した制御振動数ωkを越えた極μi（ただ
し、ｉ＝１〜４）を判定し、固有振動数ωiが制御振動
数ωkを越える極μiについてステップＳ６で前記第１実
施例と同様に再配置を行う。
【００４８】ステップＳ７では再配置された極に基づく
最適フィードバックベクトルＦ′を演算した後、前記
（２）式に基づいて制御入力ｕの演算を行う（ステップ
Ｓ８）。
最適フィードバックベクトルＦ′を演算した後、前記
（２）式に基づいて制御入力ｕの演算を行う（ステップ
Ｓ８）。
【００４９】こうして演算された制御入力ｕによりステ
ップＳ９でサーボ弁１３を駆動した後、ステップＳ１０
で状態変数を検出してステップＳ８の制御入力ｕを演算
することにより、前記第１実施例と同様に制御系の発振
を抑制しながら安定した制振制御を行うことが可能とな
るのである。
ップＳ９でサーボ弁１３を駆動した後、ステップＳ１０
で状態変数を検出してステップＳ８の制御入力ｕを演算
することにより、前記第１実施例と同様に制御系の発振
を抑制しながら安定した制振制御を行うことが可能とな
るのである。
【００５０】なお、上記ステップＳ１〜Ｓ７は制振装置
の諸定数が変化したときにのみ実行される一方、ステッ
プＳ７でのフィードバックベクトルに基づいてステップ
Ｓ８〜Ｓ１０が実行されるものである。
の諸定数が変化したときにのみ実行される一方、ステッ
プＳ７でのフィードバックベクトルに基づいてステップ
Ｓ８〜Ｓ１０が実行されるものである。
【００５１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、最適レギ
ュレータ理論に基づいて演算された最適フィードバック
ベクトルＦの極のうち、制御振動数を越える極について
のみ補正を行うとともに極の再配置を行ってから最適フ
ィードバックベクトルＦ′を演算し、この最適フィード
バックベクトルＦ′に基づく制御入力ｕによりアクチュ
エータを駆動するようにしたため、制御系の応答遅れや
構造物の高次振動モードによる発振を防いで安定した制
御を行うことが可能となり、アクチュエータの圧力や構
造物の高次振動モードを直接検出する必要がないため
に、装置を簡素に構成することが可能となって製造コス
トの増大を抑制することができる。
ュレータ理論に基づいて演算された最適フィードバック
ベクトルＦの極のうち、制御振動数を越える極について
のみ補正を行うとともに極の再配置を行ってから最適フ
ィードバックベクトルＦ′を演算し、この最適フィード
バックベクトルＦ′に基づく制御入力ｕによりアクチュ
エータを駆動するようにしたため、制御系の応答遅れや
構造物の高次振動モードによる発振を防いで安定した制
御を行うことが可能となり、アクチュエータの圧力や構
造物の高次振動モードを直接検出する必要がないため
に、装置を簡素に構成することが可能となって製造コス
トの増大を抑制することができる。
【図１】本発明のクレーム対応図である。
【図２】本発明の実施例を示す概略構成図である。
【図３】同じく平面図である
【図４】同じく制御モデルのブロック図である。
【図５】構造物の減衰特性を示す図であり、（Ａ）は構
造物の絶対変位を、（Ｂ）は付加マスの相対変位を、
（Ｃ）はシリンダに加わる圧力をそれぞれ示す図であ
る。
造物の絶対変位を、（Ｂ）は付加マスの相対変位を、
（Ｃ）はシリンダに加わる圧力をそれぞれ示す図であ
る。
【図６】制御の一例を示すフローチャートである。
【図７】従来の制御モデルのブロック図である。
【図８】従来例における構造物の減衰特性を示す図であ
り、（Ａ）は構造物の絶対変位を、（Ｂ）は付加マスの
相対変位を、（Ｃ）はシリンダに加わる圧力をそれぞれ
示す図である。
り、（Ａ）は構造物の絶対変位を、（Ｂ）は付加マスの
相対変位を、（Ｃ）はシリンダに加わる圧力をそれぞれ
示す図である。
１ 構造物 ２ 付加マス ６ シリンダ １１、１２ 変位センサ ３０ コントローラ ５０ 係数行列演算手段 ５１ 状態変数検出手段 ５２ 最適フィードバックベクトル演算手段 ５３ 極演算手段 ５４ 固有振動数演算手段 ５５ 判定手段 ５６ 再配置手段 ５７ 制御入力演算手段 ５８ 駆動手段 ５９ アクチュエータ ６０ 付加マス
Claims (1)
- 【請求項１】 構造物の振動方向に運動可能な付加マス
と、この付加マスを駆動するアクチュエータと、構造物
の変位、付加マスの変位、その他の構造物の振動に関す
る状態変数の状態量を求める状態方程式の係数行列を演
算する係数行列演算手段と、最適レギュレータ理論に基
づいて演算した最適フィードバックベクトルから制御入
力を演算する制御入力演算手段と、この制御入力により
前記アクチュエータを駆動する手段とを備えた制振装置
において、前記係数行列演算手段の係数行列から最適レ
ギュレータ理論に基づく最適フィードバックベクトルを
演算する手段と、前記最適フィードバックベクトルを用
いたときの制御系の極を演算する手段と、前記極に基づ
く固有振動数を演算する固有振動数演算手段と、予め設
定した制御振動数と前記固有振動数とを比較して固有振
動数が制御振動数を越える極を判定する手段と、前記判
定された極の固有振動数が前記制御振動数に近付くよう
に設定された値に極を再配置するとともにそのときのフ
ィードバックベクトルを演算する手段と、構造物の変
位、付加マスの変位、その他の構造物の振動に関する状
態変数の状態量を求める状態変数検出手段と、前記制御
入力演算手段がこれら再配置された極に基づくフィード
バックベクトルと前記状態変数検出手段からの状態変数
に応じて制御入力を演算することを特徴とする制振装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08490994A JP3601849B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08490994A JP3601849B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 制振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07293635A true JPH07293635A (ja) | 1995-11-07 |
| JP3601849B2 JP3601849B2 (ja) | 2004-12-15 |
Family
ID=13843865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08490994A Expired - Fee Related JP3601849B2 (ja) | 1994-04-22 | 1994-04-22 | 制振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3601849B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020084704A (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | カヤバ システム マシナリー株式会社 | 振動抑制装置 |
-
1994
- 1994-04-22 JP JP08490994A patent/JP3601849B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020084704A (ja) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | カヤバ システム マシナリー株式会社 | 振動抑制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3601849B2 (ja) | 2004-12-15 |
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