JPH08161058A - 構造物の制振装置 - Google Patents
構造物の制振装置Info
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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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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、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
振効果を得るを提供することを最も主要な目的としてい
る。 【構成】本発明は、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、振動検出手段とジンバル角度検出手段からの
各検出信号を基に制御演算を行ない、かつ制御演算結果
である速度指令によりジンバル機構駆動用電動機の回転
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、
振動検出手段と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。
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
振効果を得るを提供することを最も主要な目的としてい
る。 【構成】本発明は、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、振動検出手段とジンバル角度検出手段からの
各検出信号を基に制御演算を行ない、かつ制御演算結果
である速度指令によりジンバル機構駆動用電動機の回転
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、
振動検出手段と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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ル６の歳差角速度を表わす。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
大値 ここで、τはある決まった時間幅を示す。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
７８×５．６２＊×０．１×１０．０＊１．０（一定） の関係がある。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
施例を示すブロック図。
【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。
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。
【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。
ンの切り換え方法を説明するための概念図。
【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。
により得られる運転パターンの一例を示す波形図。
【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。
により得られる運転パターンの他の例を示す波形図。
【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。
成例を示す概要図。
【図７】一般的な構造物の振動の様子の一例を示す波形
図。
図。
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。
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (8)
- 【請求項１】 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、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。 - 【請求項２】 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、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。 - 【請求項３】 前記複数の制御ゲインは、それぞれ等比
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。 - 【請求項４】 前記複数の制御ゲインとしては、前記等
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。 - 【請求項５】 前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。 - 【請求項６】 前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。 - 【請求項７】 前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。 - 【請求項８】 前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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30205794A JPH08161058A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 構造物の制振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30205794A JPH08161058A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 構造物の制振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08161058A true JPH08161058A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17904401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30205794A Pending JPH08161058A (ja) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 構造物の制振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08161058A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525418A (ja) * | 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 | 機械的構造物における負荷／損傷を特定する方法 |
| JP2010285122A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Beat Sonic:Kk | 車載用電源アダプタスイッチ |
| KR101451179B1 (ko) * | 2014-02-21 | 2014-10-15 | 김석문 | 부유식 방파제, 부유식 방파제 구조물, 및 부유식 방파제의 제어방법 |
| CN105388762A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-09 | 河海大学常州校区 | 基于lmi线性不等式的微陀螺仪h无穷控制方法 |
-
1994
- 1994-12-06 JP JP30205794A patent/JPH08161058A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009525418A (ja) * | 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 | 機械的構造物における負荷／損傷を特定する方法 |
| JP2010285122A (ja) * | 2009-06-15 | 2010-12-24 | Beat Sonic:Kk | 車載用電源アダプタスイッチ |
| KR101451179B1 (ko) * | 2014-02-21 | 2014-10-15 | 김석문 | 부유식 방파제, 부유식 방파제 구조물, 및 부유식 방파제의 제어방법 |
| CN105388762A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-03-09 | 河海大学常州校区 | 基于lmi线性不等式的微陀螺仪h无穷控制方法 |
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