JPS6060344A - 振動制御装置 - Google Patents

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】 この発明は、建造物等の振動体の振動を、可動質量の運
動によって制御する振動制御装置に関するものである。

一般に振動体に生ずる振動を防止するのに。

マスダンパが用いられていた。このマスダンパは、第１
図の示すごとく、質量ＭＳの振動体（１１にバネ定数句
を有するバネ（２）と、アクチュエータ（３）を介して
質量周の可動質量（４）が可動自在に取付けられている
。この可動質量（４）は、振動体（１）の振動速度に比
例した逆向きの制御力を制御器（図示せず）の指示によ
ってアクチュエータ（３）から与えられ、振動体（１）
の振動を止める向きに動いて、振動体（１）の振動を減
衰させている。このときの運動方程式は次のようになる
。

ＭｓＸｓ＋（１ｓＭｓ＋ＫｓＸｓ＋Ｋｄ（Ｘｓ　Ｘｄ）
：＝Ｆ−Ｕ（１１ＭｄＭｄ＋Ｋｄ（Ｘｄ　Ｘｓ）＝Ｕ　
（２１ここに、　Ｘ３は振動体（１）の変位、Ｏｓは振
動体（１）の減衰定数、　Ｋｓは振動体（１）のバネ定
数、Ｘｄは可動質量（４）の変位、Ｐは外力、Ｕは制御
力である上記のように従来の振動制御装置は、振動体（
１）の振動速度Ｘ５に比例した制御力Ｕ　＝Ｏｍ”ｓ　
（（１ｍはゲイン定数）をアクチュエータ（３）に発生
させ、可動質量（４）を振動体（１）の振動を止める向
きに動かし振動を減衰させている。

この振動制御装置においては、可動質量（４）のいて重
要な要素であり、任意に選ぶことはできない。この共振
周波数ｗｄは９通常、振動体（１）のされる。

振動体（１）が、建物のような水平振動の場合は、従来
の振動制御装置においても、可動質量（４）の運動方向
は２重力の影響を受けない水平方向ｆあるので、バネ１
２）は、可動質ｔ（４）の自重をささえる必要がなく、
自由なバネ定数を選ぶことができる。しかしながら、振
動体（１）が、高架道路等にあられれる垂直振動（重力
方向の振動）の場合は、可動質１１（４１は９重力方向
にバネ（２）を介して動くように取付ける必要がある。

したがって、垂直振動の場合は、バネ（２）は可動質−
１［４１の自重をささえ、かつ振動周波数ｗｄから決定
されるバネ定数Ｋｄをもたなければならないことになシ
、このようなバネ（２）を製作することは可動質量（４
）の自重によるバネ（２）の靜たわみからかなり困難と
なる場合が多かった。

共振周波数ｗｄをもたせるバネ（２）の靜たわみδは、
（３）式で与えられ、ｗｄの二乗に反比例する。

δ＝　ｇ　（ｇｉ重力加速度９．ＦｆＡ２）（３）、ｄ
２ 一例として、ｗ（１＝＝０．６２８ｒａｄ／ｓ（０，１
）ｈ）の場合δは２５　、　ｗｄ　＝　６．２８　ｒａ
ｄ　／　５（ＩＨｚ）　＋７）場合δは０．２５”とな
る。

したがって、ＩＨｚ以下の共感周波数が必要となる低周
波振動の場合、バネ（２）の実現が極めて困難となる。

この発明は上記の欠点を除くもので、垂直振動において
、可動質量（４）の自重をささえる力を、本来必要なバ
ネ定数Ｋｄよシも大きなバネ定数Ｋｄｏをもつバネ（２
）で受けもち、振動制御に必要なバネ定数Ｋｄを、振動
体（１）と可動質量（４）の相対変位ＸＳ　Ｘｄに比例
した制御力をバネ（２）のバネ定数Ｋｄｏを減する方向
にアクチュエータ（３）で作用させることにより、任意
に選択できるようにした振動制御装置を提供するもので
ある〇以下図面にしたがって、この発明の一実施例を説
明する。第２図は、この発明の振動制御装置を示す図で
あり、（３）は高架道路等、垂直方向（重力方向）に振
動する振動体（１）に固定されたアクチュエータで、可
動コア（５）と固定コア（６）とＫよりなり、この可動
コア（５）の先端には、可動質量（４）が固定されてｂ
る。

この可動質量（４）はバネ（２）によって振動体（１）
と連結しており、可動コア（５）の往復動にしたがって
垂直に往復動するよう釦なっている。

（７）は振動体（１）の振動を検出する加速度計、（８
）は振動体（１）と可動質量（４）との相対変位Ｘｓ　
Ｘｄを検出する相対変位計、（９）は上記加速度信号と
相対変位計信号を受けて増幅し、アクチュエータ（３）
忙指令を出す制御器である。

第３図は、制御器（９）の構成例を示したもので、（９
１）は加速度計（７）の加速度信号を速度信号に変換す
る積分器、（９２）は、相対変位計（８）の相対変位信
号を増幅する増幅器、（９３）はバネ（２）のバネ定数
Ｋｄｏから、振動制御に必要なバネ定数向を得るために
相対変位に比例した制御力をアクチュエータ（３）で発
生させる引算器、（９４）はアクチュエータ（３）を駆
動する電力増幅器である。

以上のような構成からなるこの発明の振動制御装置は、
振動体（１）に外力が加わり、振動を起こすと、加速度
計（７）により検出された振動体（１１の振動加速度は
、積分器（９１）、引算器（９３）及び電力増幅器（９
４）を経由して、アクチュエータ（３）に送られる。

アクチュエータ〔３）においては、可動質量（４）と−
１動体（１）との間に振動体（１）の振動速度ＸｓＫ比
例した制御力を発生し、可動質量（４）を振動体（１）
の振動を止める向きに振動させるため、振動体（１）の
振動は減衰する。可動質量（４）の自重は、バネ（２）
でささえられこのときのバネ（２）の靜たわみδは第（
３）式で与えられバネ（２）のバネ定数Ｋｄｏを可動質
量＋４）ＭｄどＫｄｏからなる共振周波数Ｗｄ０を例え
ば６．２８　ｒａｄ　／　ｓ　（ＩＨｚ）以上に設定す
れば、０．２５ｍ以下となりバネ（２）は充分実現され
、又、振動制御に対応するバネ定数向はバネ（２）の可
動質量（４）の自重による靜たわみ点を中立点として、
振動体（１）と可動質量（４）との相対変位に比例した
制御力Ｕｋを、相対変位計（８）、増幅器（９２）　、
引算器（９３）、電力増幅器（９４）を経由して、アク
チュエータ＋３１で発生させることにより得られる。

このときの運動方程式は１次式となる。

ＭｓＸｓ＋（”！ｓＸｓ＋Ｋｄｏ（Ｘｓ　Ｘｄ）＝＝ｐ
　−Ｕ　ｆ４）ＭｄＸｄ　＋　Ｋｄｏ　（Ｘｄ　−Ｘｓ
　）　＝Ｕ　ｆ５）Ｕ　＝　（１講ｓ　Ｋｄｌ　（Ｘｓ
　Ｘｄ）　ｆ６）ここでＫｄｌ（Ｘｓ−ｘｄ）は撮動体
（１）と可動質量（４）との相対変位に比例した制御力
ＴＪｋであり、Ｋｄｔは比例定数である。

今Ｋｄｌを Ｋｄｌ　””　Ｋｄｏ−Ｋｄ　ｆ７） となるよう設定すれば、第（４）〜第１６）式は、第＋
１１、第（２）式と同じとなり１等価的にバネ（２）の
バネ定数を減する効果をもたらし、安定な振動制御が可
能となる。

以上のように、この発明によれば、低周波の垂直振動に
おりて、アクチュエータ（３）で振動体（７） すＯ 代理人　大岩増雄 （ｉ）の振動速度に比例した制御力を発生させ可動質量
（４）の自重を、大きなバネ定数をもつバネ（２）でさ
さえ、かつ振動制御に必要な弱いバネ定数を得るために
、振動体（１）と可動質’ｔａ−，（４１との相対変位
に比例した制御力をアクチュエータ（３）でバネ（２）
のバネ定数を減する方向に加えることにより、バネ定数
は任意に選択でき、可動質量＋４）Ｍｄを任意に決めら
れる安定な振動制御装置が提供できる。

４、図面の簡単な説明 第１図は、一般のマスダンパの振動モデル図、第２図は
この発明による実施例を示す図、第３図は第２図に示し
た制御器の構成図である。

図中（１）は振動体、（２）はバネ、（３）はアクチュ
エータ、（４）はＩ＝Ｔ動質葉質量７）は加速度計、（
８）は相対変位計、（９）は制御器、（９１）は積分器
、（９２）は増幅器、（９３）は引算器、（９４）は電
力増幅器であるなお９図中同一符号は同−又は相当部分
を示（８） 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外力を受けて垂直振動する振動体の振動を検出する検出
   手段と、上記振動体に固定され、可動質量を往復動させ
   るアクチュエータと、上記可動質量の自重をささえるバ
   ネと、上記可動質量と振動体との相対変位を検出する検
   出手段と、王制振動体の振動量に比例した制御力及び上
   記バネのバネ定数を減する方向で上記相対変位に比例し
   た制御力を合わせて出力できるように上記アクチュエー
   タに指令を出す制御器とを備えたことを特徴とする振動
   制御装置。