JPH0765407B2 - 制振装置の制御方法 - Google Patents
制振装置の制御方法Info
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- JPH0765407B2 JPH0765407B2 JP5104287A JP5104287A JPH0765407B2 JP H0765407 B2 JPH0765407 B2 JP H0765407B2 JP 5104287 A JP5104287 A JP 5104287A JP 5104287 A JP5104287 A JP 5104287A JP H0765407 B2 JPH0765407 B2 JP H0765407B2
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- vibration
- displacement
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、構造物の制振装置の制御方法に関し、更に詳
しくは、地震や風による構造物の揺れを防止し、より高
層な構造物の建設を可能とすると共に、揺れが少なく快
適な居住性を実現するために、構造物に設置する制振装
置の制御方法に関するものである。
しくは、地震や風による構造物の揺れを防止し、より高
層な構造物の建設を可能とすると共に、揺れが少なく快
適な居住性を実現するために、構造物に設置する制振装
置の制御方法に関するものである。
（従来の技術） 建物、鉄塔等の構造物は、一般的に小さな減衰要素しか
持たないことが多く、風、地震等の動的外乱を受けて構
造物が共振し、低周波振動が起りやすくなっている。特
に中高層ビルにおいては、風や地震等による振動のため
の居住性が問題となる。
持たないことが多く、風、地震等の動的外乱を受けて構
造物が共振し、低周波振動が起りやすくなっている。特
に中高層ビルにおいては、風や地震等による振動のため
の居住性が問題となる。
上述した構造物の振動をおさえるため、構造物に減衰要
素を付加し共振時の応答倍率を下げる方法が存在した。
素を付加し共振時の応答倍率を下げる方法が存在した。
この方法には、構造物に受動的な減衰要素を取り付け、
構造物の振動エネルギーを吸収することで、振動軽減を
図る受動式振動制御装置と、構造物に制振用のコントロ
ールデバイスを装着し、外部から制振エネルギーを供給
して積極的に構造物の制振低減を図る能動式振動制御装
置が存在する。
構造物の振動エネルギーを吸収することで、振動軽減を
図る受動式振動制御装置と、構造物に制振用のコントロ
ールデバイスを装着し、外部から制振エネルギーを供給
して積極的に構造物の制振低減を図る能動式振動制御装
置が存在する。
能動式は受動式の欠点である（１）構造物の複数の振動
モードについて、同時に制振しにくい。（２）構造物の
特性が変化したときに制振効果が低減する。（３）大き
な振動低減効果が得にくい。ことを改善する点で注目を
集めている。
モードについて、同時に制振しにくい。（２）構造物の
特性が変化したときに制振効果が低減する。（３）大き
な振動低減効果が得にくい。ことを改善する点で注目を
集めている。
従来存在した能動式振動制御装置を第８図に示す。
構造物１の上部に直線的に移動可能な付加マス２を設置
し、該付加マス２は構造物１に固定したアクチュエータ
３によって運動する。付加マス２とアクチュエータ３の
間には支持バネ４が存在し、付加マス２の中立位置を保
つ。
し、該付加マス２は構造物１に固定したアクチュエータ
３によって運動する。付加マス２とアクチュエータ３の
間には支持バネ４が存在し、付加マス２の中立位置を保
つ。
構造物１に外力が加わると、構造物１に設置した振動セ
ンサ５により構造物加速度を検出し制御器ｚに入力す
る。制御器ｚには、センサによって検出した付加マス速
度も入力される。制御器ｚでは、構造物加速度から積分
器1/sによって構造物速度を求め、これと前記付加マス
速度の偏差をとり、この信号を電力増幅器ａにより増幅
し、アクチュエータ電流として出力させ、付加マス２を
運動させる。すなわち、外力を受けて共振している構造
物１の振動量に応じてアクチュエータ３が付加マス２を
動かし、このときの付加マス２の運動反力が構造物１の
外力を打消して振動を抑制する。
ンサ５により構造物加速度を検出し制御器ｚに入力す
る。制御器ｚには、センサによって検出した付加マス速
度も入力される。制御器ｚでは、構造物加速度から積分
器1/sによって構造物速度を求め、これと前記付加マス
速度の偏差をとり、この信号を電力増幅器ａにより増幅
し、アクチュエータ電流として出力させ、付加マス２を
運動させる。すなわち、外力を受けて共振している構造
物１の振動量に応じてアクチュエータ３が付加マス２を
動かし、このときの付加マス２の運動反力が構造物１の
外力を打消して振動を抑制する。
（発明が解決しようとする問題点） 付加マスの動作ストロークはほぼ制振装置の大きさで決
まるが、付加マスがストロークエンドに達すると衝撃が
生じ、制振とは逆に構造物に振動を与えてしまう。制振
装置は、構造物の特性等によって一定の制振効果をもつ
ように設計されるが、同一質量の付加マスを用い、ある
程度大きな振動にも対処するためには、付加マスのスト
ロークを大きくとる必要があり、その結果制振装置の大
型化を招くという問題点があった。
まるが、付加マスがストロークエンドに達すると衝撃が
生じ、制振とは逆に構造物に振動を与えてしまう。制振
装置は、構造物の特性等によって一定の制振効果をもつ
ように設計されるが、同一質量の付加マスを用い、ある
程度大きな振動にも対処するためには、付加マスのスト
ロークを大きくとる必要があり、その結果制振装置の大
型化を招くという問題点があった。
本発明は上記従来例の問題点に鑑みなされたもので、構
造物の振動の大きさや付加マスの位置から、制振装置の
制振効果を変化させ、装置の小型化を図る制振装置の制
御方法を提供することを目的とする。
造物の振動の大きさや付加マスの位置から、制振装置の
制振効果を変化させ、装置の小型化を図る制振装置の制
御方法を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、構造物の振動方向に
運動可能な付加マスと、該付加マスを運動させる手段か
らなる振動制御装置において、 構造物および付加マスの特性から求めた制振効果の異な
る数種の最適フィードバックベクトルを制御器に記憶
し、付加マスの変位検出手段および動作方向検出手段か
ら得た信号を基に付加マスの変位を動作方向に応じて、
制振効果の異なる最適フィードバックベクトルを選択
し、制御器で前記最適フィードバックベクトルと、状態
変数検出手段から求めた構造物の変位、付加マスの変
位、その他の振動に関係する状態変数の状態量との積か
ら、前記付加マスを運動させる制御入力を得ることを特
徴とする制御装置の制御方法からなる。
運動可能な付加マスと、該付加マスを運動させる手段か
らなる振動制御装置において、 構造物および付加マスの特性から求めた制振効果の異な
る数種の最適フィードバックベクトルを制御器に記憶
し、付加マスの変位検出手段および動作方向検出手段か
ら得た信号を基に付加マスの変位を動作方向に応じて、
制振効果の異なる最適フィードバックベクトルを選択
し、制御器で前記最適フィードバックベクトルと、状態
変数検出手段から求めた構造物の変位、付加マスの変
位、その他の振動に関係する状態変数の状態量との積か
ら、前記付加マスを運動させる制御入力を得ることを特
徴とする制御装置の制御方法からなる。
制御器では、状態変数検出手段から静止状態を０とした
振動に関係する種々の変数を状態変数ベクトルとして表
わし、最適フィードバックベクトルを によって求められる。最適フィードバックベクトル は２次形式の評価関数を最小にするよう設計され、 で与えられる。
振動に関係する種々の変数を状態変数ベクトルとして表
わし、最適フィードバックベクトルを によって求められる。最適フィードバックベクトル は２次形式の評価関数を最小にするよう設計され、 で与えられる。
のリカッティの行列方程式を満足するものである。
は制御入力ｕの重み行列であり、入力のパワーが無限大
となるような実現不可能な解に到達するのを防止する。
となるような実現不可能な解に到達するのを防止する。
は状態変数に対する重み行列で、精度よく制御したい状
態変数に対応する重みを大きくとることにより、制振効
果の異なる最適フィードベクトルを設計することができ
る。
態変数に対応する重みを大きくとることにより、制振効
果の異なる最適フィードベクトルを設計することができ
る。
は構造物および、付加マスの質量、ばね定数、減衰定数
等の特性から求められる行列である。
等の特性から求められる行列である。
（作用） 本発明は上記のように構成したので、構造物が振動する
と、付加マスの変位検出手段および動作方向検出手段か
ら得た信号を基に、その時点で制振に最適な最適フィー
ドバックベクトルを選択すると共に、構造物および付加
マスに設置した状態変数検出手段から静止状態を基準と
した信号が検出され、この信号から振動に関係する種々
の変数を状態変数として、前記最適フィードバックベク
トルを乗じて前記付加マスを運動させる制御入力信号を
得てこれを出力し、この出力信号により付加マスの往復
運動を行ない、構造物の振動エネルギーを吸収し、構造
物の振動低減を図る。
と、付加マスの変位検出手段および動作方向検出手段か
ら得た信号を基に、その時点で制振に最適な最適フィー
ドバックベクトルを選択すると共に、構造物および付加
マスに設置した状態変数検出手段から静止状態を基準と
した信号が検出され、この信号から振動に関係する種々
の変数を状態変数として、前記最適フィードバックベク
トルを乗じて前記付加マスを運動させる制御入力信号を
得てこれを出力し、この出力信号により付加マスの往復
運動を行ない、構造物の振動エネルギーを吸収し、構造
物の振動低減を図る。
（実施例） 本発明の一実施例について図面を参照しながら説明す
る。
る。
第６図に構造物の上部に設置された制振装置の側面図を
示し、第７図にその平面図を示す。
示し、第７図にその平面図を示す。
構造物１の最上部に直方体の付加マス２を設置する。付
加マス２の周面にそれぞれシリンダ６を装着し、このシ
リンダ６のロッド軸７の一端を、付加マス２を囲むよう
に構造物１に立設した壁８に連結する。付加マス２の中
央にはシリンダ６に油を供給する油圧ユニット９が設置
されている。付加マス２の底部には車輪10を装着し、４
本のシリンダの油の供給の仕方によって付加マス２が壁
８で囲まれた水平面上を自由に移動可能なようになって
いる。また壁８で囲まれた水平面は、摩擦力を小さくし
車輪10が動きやすくなっている。
加マス２の周面にそれぞれシリンダ６を装着し、このシ
リンダ６のロッド軸７の一端を、付加マス２を囲むよう
に構造物１に立設した壁８に連結する。付加マス２の中
央にはシリンダ６に油を供給する油圧ユニット９が設置
されている。付加マス２の底部には車輪10を装着し、４
本のシリンダの油の供給の仕方によって付加マス２が壁
８で囲まれた水平面上を自由に移動可能なようになって
いる。また壁８で囲まれた水平面は、摩擦力を小さくし
車輪10が動きやすくなっている。
第１図に本発明の実施例のモデル図を示す。
構造物１の上部にシリンダ６により移動可能な付加マス
２を装着する。第１図では簡略化のため付加マス２は１
本のシリンダで移動するようにした。また実際の装置で
は、構造物１、付加マス２は水平方向へ揺れるが、モデ
ル図では上下方向に振動するようになっている。
２を装着する。第１図では簡略化のため付加マス２は１
本のシリンダで移動するようにした。また実際の装置で
は、構造物１、付加マス２は水平方向へ揺れるが、モデ
ル図では上下方向に振動するようになっている。
構造物１および付加マス２には状態変数検出手段として
の変位検出手段11a、11b、速度検出手段12a、12bをそれ
ぞれ設け、状態量として構造物１の変位x1、付加マス２
の変位x2構造物１の速度１付加マス２の速度２を検
出する。変位x1、x2は構造物１、付加マス２が静止して
いる状態を０として正負の値をとるようにする。また
１、２も付加マスの動作方向によって正負の値をと
る。
の変位検出手段11a、11b、速度検出手段12a、12bをそれ
ぞれ設け、状態量として構造物１の変位x1、付加マス２
の変位x2構造物１の速度１付加マス２の速度２を検
出する。変位x1、x2は構造物１、付加マス２が静止して
いる状態を０として正負の値をとるようにする。また
１、２も付加マスの動作方向によって正負の値をと
る。
変位検出手段11a、11bおよび速度検出手段12a、12bから
の信号は、制御器ｚに入力され、ここで構造物１と付加
マス２の相対変位▲ｘ′ ２▼（x2−x1）および、相対速
度▲′ ２▼を求める。
の信号は、制御器ｚに入力され、ここで構造物１と付加
マス２の相対変位▲ｘ′ ２▼（x2−x1）および、相対速
度▲′ ２▼を求める。
また、付加マス２の動作方向の検出は、サーボ弁への指
令入力の符号により判断する。そして、Ｘ′２の信号を
制振器Ｚのベクトル選択器ｙに入力し、これらの信号か
ら、制御器ｚに記憶されている制振効果の異なる８種類
の最適フィードバックベクトルの中から、付加マス２の
状況に応じたものを選択する。
令入力の符号により判断する。そして、Ｘ′２の信号を
制振器Ｚのベクトル選択器ｙに入力し、これらの信号か
ら、制御器ｚに記憶されている制振効果の異なる８種類
の最適フィードバックベクトルの中から、付加マス２の
状況に応じたものを選択する。
前述のx1、▲ｘ′ ２▼、１、▲′ ２▼に、選択され
た最適フィードバックベクトル のf1、f2、f3、f4をそれぞれ乗じ、演算器によりそれぞ
れの値を加え、制御入力ｕ＝f1x1＋f2▲ｘ′ ２▼＋f3
１＋f4▲′ ２▼を得る。
た最適フィードバックベクトル のf1、f2、f3、f4をそれぞれ乗じ、演算器によりそれぞ
れの値を加え、制御入力ｕ＝f1x1＋f2▲ｘ′ ２▼＋f3
１＋f4▲′ ２▼を得る。
制御器ｚから出力される制御入力ｕは、サーボ弁13のス
プール14を摺動させるソレノイド15に通電するようにな
っている。サーボ弁13の油圧供給側に設けられた３つの
ポートのうち、中央のポート16はポンプＰ（図示せず）
に連通し、左右のポート17、18はそれぞれタンクＴ（図
示せず）に連通している。サーボ弁13に設けられた２つ
のポート19、20はそれぞれシリンダ６の室に連通してい
る。
プール14を摺動させるソレノイド15に通電するようにな
っている。サーボ弁13の油圧供給側に設けられた３つの
ポートのうち、中央のポート16はポンプＰ（図示せず）
に連通し、左右のポート17、18はそれぞれタンクＴ（図
示せず）に連通している。サーボ弁13に設けられた２つ
のポート19、20はそれぞれシリンダ６の室に連通してい
る。
第１図に示すモデル図では、シリンダ６のシール部から
の油の漏れを考慮し、絞りR1R2およびタンクを用いて油
が流出する様子をモデル化してある。
の油の漏れを考慮し、絞りR1R2およびタンクを用いて油
が流出する様子をモデル化してある。
構造物１が風や地震の外力を受け第１図の上方向（上方
向は実際の装置では右方向）へ揺れ始めたとすると、揺
れの状況を変位検出手段11a、11b、速度検出手段12a、1
2bで検出し、この信号を制御器ｚに入力し、制御入力ｕ
を演算する。
向は実際の装置では右方向）へ揺れ始めたとすると、揺
れの状況を変位検出手段11a、11b、速度検出手段12a、1
2bで検出し、この信号を制御器ｚに入力し、制御入力ｕ
を演算する。
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を第１図の右方向へ摺動させる。スプール14が
右方向へ摺動するとポート17が閉じられ、ポンプＰから
の油はポート16、ポート20、下方のシリンダ室へ流れ、
シリンダ６内のピストンを押し上げ、上方のシリンダ室
の油はポート19、ポート18を介してタンクＴに導かれ
る。
プール14を第１図の右方向へ摺動させる。スプール14が
右方向へ摺動するとポート17が閉じられ、ポンプＰから
の油はポート16、ポート20、下方のシリンダ室へ流れ、
シリンダ６内のピストンを押し上げ、上方のシリンダ室
の油はポート19、ポート18を介してタンクＴに導かれ
る。
この結果シリンダ６のロッド７が摺動し、付加マス２を
構造物１の動きに遅れて同じ側である上側へ移動させる
（第１図はモデル図のため鉛直方向へロッド７が摺動す
るようになっている）。
構造物１の動きに遅れて同じ側である上側へ移動させる
（第１図はモデル図のため鉛直方向へロッド７が摺動す
るようになっている）。
構造物１が左側に揺れると、制御入力ｕの符号が逆にな
り、サーボ弁13のスプール14が逆に摺動し、付加マス２
の移動方向も逆になる。従って付加マス２を動かすこと
による反力により、外力と反対方向の制御力を構造物に
与えることにより構造物１の振動の低減を図る。
り、サーボ弁13のスプール14が逆に摺動し、付加マス２
の移動方向も逆になる。従って付加マス２を動かすこと
による反力により、外力と反対方向の制御力を構造物に
与えることにより構造物１の振動の低減を図る。
次に最適フィードバックベクトルｆの選択方法について
説明する。
説明する。
制御器ｚに制振効果の異なる８種類の最適フィードバッ
クベクトルA1〜A8を記憶させておく。このうちA1が最も
制振効果が高くA2・・・A8の順に低くなり、A8は最も制
振効果の小さなフィードバックベクトルである。
クベクトルA1〜A8を記憶させておく。このうちA1が最も
制振効果が高くA2・・・A8の順に低くなり、A8は最も制
振効果の小さなフィードバックベクトルである。
第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に本実施例で使用した最適フ
ィードバックベクトルA1、A5、A7を制振装置に単独に用
いた場合の構造物変位x1、付加マス変位x2、構造物速度
１の関係を示す。グラフから明らかなように、付加マ
スの変位はA1が最も大きく、制振効果が一番大きい。
ィードバックベクトルA1、A5、A7を制振装置に単独に用
いた場合の構造物変位x1、付加マス変位x2、構造物速度
１の関係を示す。グラフから明らかなように、付加マ
スの変位はA1が最も大きく、制振効果が一番大きい。
第３図は、最適フィードバックベクトルの選択テーブル
について説明したもので、付加マス２の静止位置を０と
して付加マスの変位をとり、その両端は動作ストローク
エンドに該当する。
について説明したもので、付加マス２の静止位置を０と
して付加マスの変位をとり、その両端は動作ストローク
エンドに該当する。
付加マス２の動作ストロークの動作範囲を、振動しない
静止状態を０として第３図のように左右に12に分割し、
付加マス２の位置と付加マス２の動作方向とを検出する
ことにより最適フィードバックベクトルA1〜A8を選択す
る。付加マス２の動作方向は、上述した制御入力ｕの電
流の正負により、ロッド７の摺動方向が逆になることに
より異なるが、第３図において、付加マス２が電流ｉが
正のとき左から右方向へ動作するものとし、電流ｉが負
のとき右から左方向へ動作する。
静止状態を０として第３図のように左右に12に分割し、
付加マス２の位置と付加マス２の動作方向とを検出する
ことにより最適フィードバックベクトルA1〜A8を選択す
る。付加マス２の動作方向は、上述した制御入力ｕの電
流の正負により、ロッド７の摺動方向が逆になることに
より異なるが、第３図において、付加マス２が電流ｉが
正のとき左から右方向へ動作するものとし、電流ｉが負
のとき右から左方向へ動作する。
すなわち、付加マス２が運動する際、ロッド７が一方の
ストロークエンドから中心位置（０）に向うとき、制振
効果の高い（付加マスが動作しやすい）最適フィードバ
ックベクトルA1を選択し、中心位置から他のストローク
エンドへ向うときは、序々に制振効果の小さい最適フィ
ードバックベクトルA2〜A7を選択し、ストロークエンド
に達する直前においては、最も制振効果の小さいフィー
ドバックベクトルA8を選択するようになっている。更に
第３図（Ｂ）に図示されているように、ブレーキ機能を
実現させるために、すべてのフィードバック係数をゼロ
にするようなフィードバックベクトルを含めてよいこと
勿論である。
ストロークエンドから中心位置（０）に向うとき、制振
効果の高い（付加マスが動作しやすい）最適フィードバ
ックベクトルA1を選択し、中心位置から他のストローク
エンドへ向うときは、序々に制振効果の小さい最適フィ
ードバックベクトルA2〜A7を選択し、ストロークエンド
に達する直前においては、最も制振効果の小さいフィー
ドバックベクトルA8を選択するようになっている。更に
第３図（Ｂ）に図示されているように、ブレーキ機能を
実現させるために、すべてのフィードバック係数をゼロ
にするようなフィードバックベクトルを含めてよいこと
勿論である。
次に個々の最適フィードバックベクトル の設定について説明する。
1.システムの微分方程式 外力をＦ、構造物１と付加マス２間に作用する力をＵ、
構造物１の質量をM1、構造物１の減衰定数をC1、構造物
１のばね定数をK1とすると、 構造物の運動方程式は Ｆ−Ｕ＝M1 １＋C1 １＋K1x1 （１） となる。
構造物１の質量をM1、構造物１の減衰定数をC1、構造物
１のばね定数をK1とすると、 構造物の運動方程式は Ｆ−Ｕ＝M1 １＋C1 １＋K1x1 （１） となる。
付加マスの質量をM2とすると 付加マスの運動方程式は Ｕ＝M2 ２ （２） となる。
シリンダの受圧面積をＡ、シリンダの各室の圧力をP
1P2、シリンダの減衰定数をC2、シリンダのばね定数をK
2とし、シリンダの出力および摩擦力はゼロと考えると
制御力は、 Ｕ＝Ａ（P1−P2）−C2（２−１）−K2（x2−x1）
（３） となる。
1P2、シリンダの減衰定数をC2、シリンダのばね定数をK
2とし、シリンダの出力および摩擦力はゼロと考えると
制御力は、 Ｕ＝Ａ（P1−P2）−C2（２−１）−K2（x2−x1）
（３） となる。
シリンダにおける連続の式は、サーボ弁からシリンダに
流入する流量をQ1、シリンダからサーボ弁へ流出する流
量をQ2、各シリンダ室から外部へ漏れる流量をQ3、Q4、
第１図の下部のシリンダ室から上部のシリンダ室へ漏れ
る流量をQ5とすると、1 V1/K＝Q1−Ａ（２−１）−Q3−Q5 （４）2 V2/K＝−Q2＋Ａ（２−１）−Q4＋Q5 （５） となる。
流入する流量をQ1、シリンダからサーボ弁へ流出する流
量をQ2、各シリンダ室から外部へ漏れる流量をQ3、Q4、
第１図の下部のシリンダ室から上部のシリンダ室へ漏れ
る流量をQ5とすると、1 V1/K＝Q1−Ａ（２−１）−Q3−Q5 （４）2 V2/K＝−Q2＋Ａ（２−１）−Q4＋Q5 （５） となる。
シリンダ室からの流れを考慮したモデルにおいて、R1R2
を絞りの係数とすると 絞りの式は Q3＝R1P1 Q4＝R1P2 Q5＝R2（P1−P2） （６） となる。
を絞りの係数とすると 絞りの式は Q3＝R1P1 Q4＝R1P2 Q5＝R2（P1−P2） （６） となる。
次にサーボ弁の特性を考える。
サーボ弁の定格電流をIr、定格流量をQr、定格差圧をΔ
Pr、供給圧力をPsとすると、 ｉ≧０の場合 ｉ＜０の場合 となる。
Pr、供給圧力をPsとすると、 ｉ≧０の場合 ｉ＜０の場合 となる。
2.微分方程式の線形化 （７）〜（10）式を平衡点（P1＝P10 P2＝P20 i＝i0）
の近傍で線形化し、 をとり、ΔＦを外乱として取扱い、状態方程式 で表現する。このとき行列Ａ、ｂは、それぞれ４行４
列、４行１列の行列となり、行列の各要素は次のように
なる。
の近傍で線形化し、 をとり、ΔＦを外乱として取扱い、状態方程式 で表現する。このとき行列Ａ、ｂは、それぞれ４行４
列、４行１列の行列となり、行列の各要素は次のように
なる。
A11＝０ A12＝０ A13＝１ A14＝０ A21＝０ A22＝０ A23＝０ A24＝１ A31＝−K1/M1 A32＝K2/M1 A33＝−C1/M1 A34＝（1/M1）｛2A2/（β＋R1＋2R2）＋C2｝ A41＝K1/M1 A42＝−K2（M1＋M2）/M1M2 A43＝C1/M1 A44＝−｛（M1＋M2）/M1M2｝｛2A2/（β＋R1 ＋2R2）＋C2｝ b11＝０ b21＝０ b31＝−（1/M1）｛2Aα／（β＋R1＋2R2）｝ b41＝｛M1＋M2/M1M2｝｛2Aα／（β＋R1＋2R2）｝ ここで出力ベクトルｙを と定義すると出力方程式は次のようになる。
3.最適レギュレータの設計 （12）（14）式で表現されている制御系において、評価
関数 を最小にする制御入力ｕを求める。すなわち、（15）式
を最小にする最適レギュレータを設計する。制御入力ｕ
をスカラ量としたので、入力の重み係数ｒもスカラ量と
した。
関数 を最小にする制御入力ｕを求める。すなわち、（15）式
を最小にする最適レギュレータを設計する。制御入力ｕ
をスカラ量としたので、入力の重み係数ｒもスカラ量と
した。
状態変数に対する重み行列Ｑを とおくと、評価関数Ｊは になる。ここで精度よく制御したい状態変数に対応する
重み係数ｑを大きくとることにより、制振効果が大きい
ものから小さいものまで制御系を自由に設計できる。
重み係数ｑを大きくとることにより、制振効果が大きい
ものから小さいものまで制御系を自由に設計できる。
最適入力u0は最適フィードバックベクトル により次のように表わされる（u0＝Δi0）、 制御系のブロック図を第４図に示す。
（15）式で表わされたＪを最小にする最適フィードバッ
クベクトル は一般式 で与えられる。ただし、 は次のリカッティの行列方程式を満たす正定唯一解であ
る。
クベクトル は一般式 で与えられる。ただし、 は次のリカッティの行列方程式を満たす正定唯一解であ
る。
上述の実施例では、状態変数ベクトルは、構造物１の変
位x1、構造物１に対する付加マス２の相対変位x2、構造
物１の速度x1、構造物１と付加マス２の相対速度x2で表
現したが、他の振動に関係する変数や油圧シリンダの制
御に関係する変数を状態量として考慮してもよい。
位x1、構造物１に対する付加マス２の相対変位x2、構造
物１の速度x1、構造物１と付加マス２の相対速度x2で表
現したが、他の振動に関係する変数や油圧シリンダの制
御に関係する変数を状態量として考慮してもよい。
すなわち、制振装置取付位置における構造物１の変位
x1、付加マス２の変位x2、構造物１の最下部又は地面の
変位xo、構造物１に対する付加マス２の相対変位x2、シ
リンダ各室の圧力p1、p2、サーボ弁13のスプール14の変
位x3とし、この中から制御に重要な要素を取り出し状態
変数ベクトルを表現してもよい。この場合評価関数Ｊは
次のようにするのが適当である。
x1、付加マス２の変位x2、構造物１の最下部又は地面の
変位xo、構造物１に対する付加マス２の相対変位x2、シ
リンダ各室の圧力p1、p2、サーボ弁13のスプール14の変
位x3とし、この中から制御に重要な要素を取り出し状態
変数ベクトルを表現してもよい。この場合評価関数Ｊは
次のようにするのが適当である。
油の圧縮性を考慮した場合にはp1p2を追加するのが有効
である。
である。
第５図（Ａ）に、最適フィードバックベクトルA1だけ用
いて付加マス動作を制御した場合と、第５図（Ｂ）に８
種類の最適フィードバックベクトルA1〜A8を用いて制振
装置を制御した場合について、実際の地震に基づいたシ
ュミレーションを行なった。
いて付加マス動作を制御した場合と、第５図（Ｂ）に８
種類の最適フィードバックベクトルA1〜A8を用いて制振
装置を制御した場合について、実際の地震に基づいたシ
ュミレーションを行なった。
同一の地震入力に対し、単一の最適フィードバックベク
トルを用いた場合には付加マス変位の最大ストロークは
11.9cmとなり、８種類の最適フィードバックベクトルを
用いた方は9.7cmとなり、後者の方が、付加マス変位の
最大ストロークが短かくなることがわかる。また構造物
変位から両者の制振効果は同じであることがわかる。
トルを用いた場合には付加マス変位の最大ストロークは
11.9cmとなり、８種類の最適フィードバックベクトルを
用いた方は9.7cmとなり、後者の方が、付加マス変位の
最大ストロークが短かくなることがわかる。また構造物
変位から両者の制振効果は同じであることがわかる。
（発明の効果） 本発明は、上述したように、付加マスの変位検出手段お
よび動作方向検出手段から得た信号を基に、付加マスが
一方の動作ストロークエンドから他方のストロークエン
ドへ動くときに、振動効果の大きい最適フィードバック
ベクトルから順次振動効果の小さい最適フィードバック
ベクトルを選択し、振動に関係する値を状態変数として
最適レギュレータ理論によって付加マスの往復運動の制
御を行なう。従って、付加マスがストロークエンド直前
に達するときには、振動効果の小さい付加マスの制御を
行なうので、ストロークエンドに付加マスが達すること
による衝撃を与えることがない。また付加マスがストロ
ークエンドに達する危険がないときには、制振効果の大
きな付加マスの制御を行なう。従って、付加マスを効率
的に動かすため、付加マスの最大ストロークを短かくし
て構造物に必要な制振効果を得ることができ、制振装置
の小型化を図ることができる。
よび動作方向検出手段から得た信号を基に、付加マスが
一方の動作ストロークエンドから他方のストロークエン
ドへ動くときに、振動効果の大きい最適フィードバック
ベクトルから順次振動効果の小さい最適フィードバック
ベクトルを選択し、振動に関係する値を状態変数として
最適レギュレータ理論によって付加マスの往復運動の制
御を行なう。従って、付加マスがストロークエンド直前
に達するときには、振動効果の小さい付加マスの制御を
行なうので、ストロークエンドに付加マスが達すること
による衝撃を与えることがない。また付加マスがストロ
ークエンドに達する危険がないときには、制振効果の大
きな付加マスの制御を行なう。従って、付加マスを効率
的に動かすため、付加マスの最大ストロークを短かくし
て構造物に必要な制振効果を得ることができ、制振装置
の小型化を図ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す制振装置のモデル図、
第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本実施例で使用した最適フ
ィードバックベクトルA1、A5、A7の制振効果を示す説明
図、第３図は最適フィードバックベクトルの選択方法の
説明図、第４図は制御系のブロック図、第５図（Ａ）
（Ｂ）は制振装置に本発明方法を用いた場合の制振効果
を示す説明図、第６図は本発明を用いる制振装置の側面
図、第７図は制振装置の平面図、第８図は従来の制振装
置のモデル図である。 １……構造物、２……付加マス ６……シリンダ 11a、11b……変位検出手段 12a、12b……速度検出手段（動作方向検出手段） ｚ……制御器
第２図（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は本実施例で使用した最適フ
ィードバックベクトルA1、A5、A7の制振効果を示す説明
図、第３図は最適フィードバックベクトルの選択方法の
説明図、第４図は制御系のブロック図、第５図（Ａ）
（Ｂ）は制振装置に本発明方法を用いた場合の制振効果
を示す説明図、第６図は本発明を用いる制振装置の側面
図、第７図は制振装置の平面図、第８図は従来の制振装
置のモデル図である。 １……構造物、２……付加マス ６……シリンダ 11a、11b……変位検出手段 12a、12b……速度検出手段（動作方向検出手段） ｚ……制御器
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、該付加マスを運動させる手段からなる振動制御装置
において、 構造物および付加マスの特性から求めた制振効果の異な
る数種の最適フィードバックベクトルを制御器に記憶
し、付加マスの変位検出手段および動作方向検出手段か
ら得た信号を基に付加マスの変位を動作方向に応じて、
制振効果の異なる最適フィードバックベクトルを選択
し、制御器で前記最適フィードバックベクトルと、状態
変数検出手段から求めた構造物の変位、付加マスの変
位、その他の振動に関係する状態変数の状態量との積か
ら、前記付加マスを運動させる制御入力を得ることを特
徴とする制御装置の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5104287A JPH0765407B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 制振装置の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5104287A JPH0765407B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 制振装置の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63217076A JPS63217076A (ja) | 1988-09-09 |
| JPH0765407B2 true JPH0765407B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=12875742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5104287A Expired - Fee Related JPH0765407B2 (ja) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | 制振装置の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765407B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7372794B2 (en) | 2002-06-05 | 2008-05-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Compatible optical pickup applying tilt to objective lens in proportion to radial movement of objective lens |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0362246U (ja) * | 1989-10-20 | 1991-06-18 |
-
1987
- 1987-03-04 JP JP5104287A patent/JPH0765407B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7372794B2 (en) | 2002-06-05 | 2008-05-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Compatible optical pickup applying tilt to objective lens in proportion to radial movement of objective lens |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63217076A (ja) | 1988-09-09 |
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