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JPH05214844A - Vibration controller for structure - Google Patents

Vibration controller for structure

Info

Publication number
JPH05214844A
JPH05214844A JP4016999A JP1699992A JPH05214844A JP H05214844 A JPH05214844 A JP H05214844A JP 4016999 A JP4016999 A JP 4016999A JP 1699992 A JP1699992 A JP 1699992A JP H05214844 A JPH05214844 A JP H05214844A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
angular velocity
rotating body
moment
rotating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4016999A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2723738B2 (en
Inventor
Masaaki Yamada
山田  正明
Shigehiro Sakamoto
成弘 坂本
Tomoki Oohashi
智樹 大橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taisei Corp filed Critical Taisei Corp
Priority to JP4016999A priority Critical patent/JP2723738B2/en
Publication of JPH05214844A publication Critical patent/JPH05214844A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2723738B2 publication Critical patent/JP2723738B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】1対の制振用ジャイロ装置によって水平方向及
び捩じれ方向の両方向の振動制御を同時に実施できる振
動制御装置を提供することを目的としている。 【構成】構造物の頂部など所定の位置に1対の制振用ジ
ャイロ装置A,Bが互いに所定の間隔をあけて支持軸を
平行にして設置されている。制振用ジャイロ装置の一方
の支持ビーム4には、電動モータ8が連結し、他方の支
持ビーム4には、傾斜計7が取り付けてある。該傾斜計
7はコントローラ9に接続されて、検出した回転体1の
傾斜角θに応じた信号を常時コントローラ9に供給して
いる。また、一対の速度計10が構造物5に設置されて
いる。 コントローラ9は、一対の速度計10から入力
した信号によって、その時点で発生すべき水平方向の曲
げモーメント及び捩じれモーメントを求め、さらに角速
度Ω1,Ω2 を求める。
(57) [Abstract] [Purpose] An object of the present invention is to provide a vibration control device capable of simultaneously performing vibration control in both the horizontal direction and the twisting direction by a pair of damping gyro devices. [Structure] A pair of vibration damping gyro devices A and B are installed at predetermined positions such as the top of a structure with their supporting axes parallel to each other with a predetermined space therebetween. An electric motor 8 is connected to one supporting beam 4 of the vibration damping gyro device, and an inclinometer 7 is attached to the other supporting beam 4. The inclinometer 7 is connected to the controller 9 and constantly supplies the controller 9 with a signal corresponding to the detected inclination angle θ of the rotating body 1. Further, a pair of speedometers 10 are installed on the structure 5. The controller 9 obtains a horizontal bending moment and a torsion moment to be generated at that time, and further obtains angular velocities Ω 1 and Ω 2 by the signals input from the pair of speedometers 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高層ビル,タワー等の
構造物の振動制御装置に係り、特にジャイロ機構を用い
て水平振動と捩じれ振動とを同時に低減可能な振動制御
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control device for structures such as high-rise buildings and towers, and more particularly to a vibration control device capable of simultaneously reducing horizontal vibration and torsional vibration by using a gyro mechanism.

【0002】[0002]

【従来の技術】構造物に対して風や地震等の外力が作用
して生じる振動を制振制御する装置としては、従来、例
えば特開平3−81476号公報等に記載されているジ
ャイロ機構の原理を利用した構造物の振動制御装置が知
られている。この装置は、一定の早さで高速回転する回
転体の回転軸をフレームが軸支し、そのフレームを、上
記回転体の回転軸に直交し且つ水平な方向の軸線を支持
軸として該支持軸周りに回転可能に,支持台を介して構
造物に支持されてなる制振用ジャイロ装置を使用したも
のである。
2. Description of the Related Art As a device for controlling the vibration generated by an external force such as a wind or an earthquake acting on a structure, a gyro mechanism disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-81476 is known. A vibration control device for structures utilizing the principle is known. In this device, a rotating shaft of a rotating body that rotates at a high speed at a constant speed is rotatably supported by a frame, and the frame is supported by an axis line in a horizontal direction orthogonal to the rotating shaft of the rotating body. It uses a vibration control gyro device that is rotatably supported by a structure via a support base.

【0003】この振動制御装置では、例えば構造物の水
平振動を制御するときには、予め上記回転体を水平面内
(傾斜角が零の位置)で高速回転させた状態で前記制振
用ジャイロ装置を構造物に設置しておき、支持軸の方向
をX軸とすると、X軸方向から入力される外力によって
構造物ならびに回転体に所定の角速度の回転変形が生じ
ると、この角速度ベクトルと直交する方向,即ちY軸方
向(X軸周り)に所定のモーメントが発生する。このモ
ーメントによって、回転体に対してX軸周り,即ち支持
軸周りに所定の角速度の回転動(歳差運動)を生じて、
その角速度と直交する方向,即ちY軸周りに、上記角速
度に比例した制振モーメントが上記構造物に生じている
回転変形と逆方向に発生させ、その制振モーメントが両
支持台を介して構造物に入力して、構造物に生じている
回転変形を低減する。
In this vibration control device, for example, when controlling horizontal vibration of a structure, the vibration control gyro device is structured in a state in which the rotating body is rotated at a high speed in advance in a horizontal plane (position where the tilt angle is zero). If the structure and the rotating body are rotationally deformed at a predetermined angular velocity by an external force input from the X-axis direction, the direction orthogonal to the angular velocity vector, That is, a predetermined moment is generated in the Y axis direction (around the X axis). Due to this moment, a rotational motion (precession motion) of a predetermined angular velocity is generated around the X axis, that is, around the support axis with respect to the rotating body,
In the direction orthogonal to the angular velocity, that is, around the Y axis, a damping moment proportional to the angular velocity is generated in the opposite direction to the rotational deformation occurring in the structure, and the damping moment is generated through both the support bases. Input to the object to reduce the rotational deformation occurring in the structure.

【0004】この制振モーメントは、振動によって構造
物に対して正逆繰り返される回転変形に追従して発生
し、もって構造物に入力した振動を低減する。上記支持
軸周りに発生する角速度は、構造物の回転変形による角
速度に応じて決まる受動的な変数であるから上記発生す
る制振モーメントの大きさは限定され、構造物に大きな
外力が作用したときにはそれに対応するだけの大きさの
制振モーメントを発生することができない。
This damping moment is generated following the rotational deformation of the structure which is repeated in normal and reverse directions due to the vibration, thereby reducing the vibration input to the structure. Since the angular velocity generated around the support axis is a passive variable determined according to the angular velocity due to the rotational deformation of the structure, the magnitude of the damping moment generated is limited, and when a large external force acts on the structure. It is not possible to generate a vibration damping moment of a magnitude corresponding thereto.

【0005】これに対しては、本願発明者は、例えば特
願平2−283616号に記載されているように、回転
動駆動手段である駆動モータ等によって上記支持軸周り
の角速度を増幅することによって上記制振モーメントの
値を大きくする方法を開示している。しかしながら、上
記のような制振用ジャイロ装置の回転体の歳差運動によ
って発生する制振モーメントは、構造物に対して支持台
を介して鉛直方向の力(偶力)として作用して制振力と
なるわけであるが、その偶力を構成する力は常に構造物
に対して鉛直方向に作用しているわけではなく、その時
点の回転体の水平面に対する傾斜角θによって一部は構
造物に捩じれ動を生じる水平力(捩じれモーメント)と
なる。
On the other hand, the inventor of the present application amplifies the angular velocity around the support shaft by a drive motor or the like which is a rotary drive means, as described in, for example, Japanese Patent Application No. 2-283616. Discloses a method of increasing the value of the damping moment. However, the damping moment generated by the precession motion of the rotating body of the damping gyro device as described above acts as a vertical force (couple force) on the structure via the support base to suppress the vibration. Although it is a force, the force forming the couple does not always act in the vertical direction on the structure, and part of it depends on the inclination angle θ of the rotating body with respect to the horizontal plane at that time. It is the horizontal force (torsion moment) that causes the twisting motion.

【0006】これを消去するために、従来の装置にあっ
ては、上記振動制御装置の半分の性能を有する制振用ジ
ャイロ装置を別に2台設置し、その2台の装置の回転体
を互いに逆方向に高速回転させておいて上記捩じれモー
メントを相殺させしたり、同じ性能を有する別の振動制
御装置を上記装置と互いの支持軸を平行にして構造物に
設置すると共に、回転体を互いに逆方向に回転させてお
き、両装置の回転体に同じ角速度を発生させることで上
記捩じれモーメントを相殺し、水平方向の制振モーメン
トのみを構造物に付与するようにしている。
In order to eliminate this, in the conventional device, two vibration damping gyro devices having half the performance of the above vibration control device are installed separately, and the rotating bodies of the two devices are mutually installed. While rotating at a high speed in the opposite direction to cancel the torsional moment, another vibration control device having the same performance is installed on the structure with the supporting shafts of the device and the supporting device in parallel with each other, and By rotating in the opposite direction and generating the same angular velocity in the rotating bodies of both devices, the above-mentioned twisting moment is offset, and only the horizontal damping moment is applied to the structure.

【0007】また、構造物の捩じれ振動の制振制御に対
しては、回転体が鉛直面内で高速回転するように上記制
振用ジャイロ装置を構造物に設置して、構造物に発生し
ている捩じれモーメントによって回転体が上記と同様に
歳差運動をして、該歳差運動の角速度に比例した制振用
の捩じれモーメントが発生し、構造物の捩じれ振動を低
減してる。
Further, for damping control of torsional vibrations of a structure, the vibration damping gyro device is installed in the structure so that the rotating body rotates at high speed in the vertical plane, and the vibration occurs in the structure. Due to the twisting moment, the rotating body precesses in the same manner as described above, and a torsional moment for vibration damping proportional to the angular velocity of the precession is generated to reduce the torsional vibration of the structure.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の振動制御装置にあっては、個々の方向の振動を別々
の制振用ジャイロ装置により単独で制御しようとしてい
るため、水平振動を制振するために少なくとも2台の制
振用ジャイロ装置を必要とし、さらに捩じれ振動を制振
するために少なくとも1台の制振用ジャイロ装置を必要
とするため、水平振動と捩じれ振動を同時に制振しよう
とすると少なくとも3台の制振用ジャイロ装置を必要と
し、振動制御装置を構造物に設置するために広いスペー
スが必要であるという問題がある。
However, in the above-mentioned conventional vibration control device, since the vibrations in the respective directions are individually controlled by the separate vibration damping gyro devices, the horizontal vibrations are suppressed. Therefore, at least two vibration suppression gyro devices are required, and at least one vibration suppression gyro device is required to suppress torsional vibrations. Therefore, it is attempted to simultaneously suppress horizontal vibration and torsional vibration. Then, there is a problem that at least three damping gyro devices are required, and a wide space is required to install the vibration control device on the structure.

【0009】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、1対の制振用ジャイロ装置によって水平方向及
び捩じれ方向の両方向の振動制御を同時に実施できる振
動制御装置を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a vibration control device capable of simultaneously performing vibration control in both the horizontal direction and the twisting direction by a pair of vibration damping gyro devices. Has a purpose.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構造物の振動制御装置は、高速回転する回
転体を,その回転軸と直交し且つ水平な支持軸の周りに
回転可能に支持してなる制振用ジャイロ装置を構造物に
設置して、上記回転体に支持軸周りの歳差運動を生じさ
せ、その歳差運動の角速度に比例して発生する制振モー
メントによって、構造物の振動を低減する振動制御装置
において、互いの回転体が逆方向に回転し且つ互いの支
持軸を平行にして配置される一対の上記制振用ジャイロ
装置と、その両制振用ジャイロ装置の各回転体の水平面
に対する傾斜角を夫々検出する2つの角度検出手段と、
上記各回転体をそれぞれ支持軸周りに回転駆動する2つ
の回転動駆動手段と、構造物の水平動及び捩じれ動を検
出する振動検出手段と、上記角度検出手段,回転動駆動
手段,及び振動検出手段と接続して、角度検出手段から
各回転体の上記傾斜角度に応じた信号を入力しつつ、振
動検出手段から入力した信号をもとに構造物に発生して
いる変形モーメントを相殺するのに要する水平方向の制
振モーメント及び捩じれモーメントを算出し、さらに、
上記制振モーメントを発生するために各回転体に発生さ
せる角速度を算出する際に上記算出した捩じれモーメン
トを発生可能なだけ両回転体に発生させる角速度の値に
差を付与して該両回転体に発生させる各角速度を算出
し、その算出した夫々の角速度に対応した量の回転トル
クの駆動指令を各回転動駆動手段にそれぞれ供給するコ
ントローラとを備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a vibration control device for a structure according to the present invention rotates a rotating body rotating at a high speed around a support shaft which is orthogonal to the rotating shaft and is horizontal. A gyro device for vibration damping that is supported as much as possible is installed in the structure to cause a precession motion around the support axis in the rotating body, and a damping moment generated in proportion to the angular velocity of the precession motion causes In a vibration control device for reducing the vibration of a structure, a pair of the above-mentioned vibration-damping gyroscopes, in which mutually rotating bodies rotate in opposite directions and mutual support axes are arranged in parallel, and for both vibration-damping gyro devices. Two angle detecting means for respectively detecting the inclination angle of each rotating body of the gyro device with respect to the horizontal plane,
Two rotary motion drive means for rotationally driving each of the rotary bodies around the support axis, vibration detection means for detecting horizontal motion and twist motion of the structure, the angle detection means, rotary motion drive means, and vibration detection. And a signal corresponding to the tilt angle of each rotating body is input from the angle detection means, and the deformation moment generated in the structure is canceled based on the signal input from the vibration detection means. Calculate the horizontal damping moment and torsion moment required for
When calculating the angular velocity to be generated in each rotating body to generate the vibration damping moment, a difference is given to the values of the angular velocity to be generated in both rotating bodies so that the calculated torsional moment can be generated. And a controller which supplies each of the rotary motion drive means with a drive command of a rotational torque of an amount corresponding to the calculated angular velocity.

【0011】また、高速回転する回転体を,その回転軸
と直交し且つ水平な支持軸の周りに回転可能に支持して
なる制振用ジャイロ装置を構造物に設置して、上記回転
体に支持軸周りの歳差運動を生じさせ、その歳差運動の
角速度に比例して発生する制振モーメントによって、構
造物の振動を低減する振動制御装置において、互いの回
転体が逆方向に回転し且つ互いの支持軸を平行にして配
置される一対の上記制振用ジャイロ装置と、その両制振
用ジャイロ装置の各回転体の水平面に対する傾斜角を夫
々検出する2つの角度検出手段と、上記各回転体をそれ
ぞれ支持軸周りに回転駆動する2つの回転動駆動手段
と、上記各回転体をそれぞれ回転軸周りに高速回転駆動
する2つの回転体駆動手段と、構造物の水平動及び捩じ
れ動を検出する振動検出手段と、上記角度検出手段,回
転動駆動手段,回転体駆動手段,及び振動検出手段と接
続して、角度検出手段から各回転体の上記傾斜角度に応
じた信号を入力しつつ、振動検出手段から入力した信号
をもとに構造物に発生している変形モーメントを相殺す
るのに要する水平方向の制振モーメント及び捩じれモー
メントを算出し、上記両モーメントを同時に発生するた
めに必要な両制振用ジャイロ装置における夫々の回転体
の回転角速度と支持軸周りの角速度との積値を求め、さ
らにその求めた各積の値になる各制振用ジャイロ装置の
回転体の回転角速度及び支持軸周りの角速度をそれぞれ
決定し、その算出した支持軸周りの各角速度に応じたト
ルク量の回転駆動指令を各回転動駆動手段にそれぞれ供
給すると共に、上記算出した回転角速度に各回転体の回
転角速度を変更する指令を各回転体駆動手段に供給する
コントローラとを備えたことを特徴とする構造物の振動
制御装置であってもよい。
Further, a vibration control gyro device, which supports a rotating body rotating at a high speed so as to be rotatable about a horizontal support shaft which is orthogonal to the rotating shaft, is installed in a structure, and the rotating body is mounted on the rotating body. In a vibration control device that reduces the vibration of a structure by a damping moment that is generated in proportion to the angular velocity of the precession that causes precession about the support axis, the rotating bodies rotate in opposite directions. And a pair of the vibration damping gyro devices arranged with their supporting axes parallel to each other, two angle detecting means for detecting the inclination angles of the respective rotating bodies of the vibration damping gyro devices with respect to the horizontal plane, respectively. Two rotary driving means for rotating each rotating body around the supporting axis, two rotating body driving means for driving each rotating body around the rotating shaft at high speed, and horizontal movement and twisting movement of the structure. Vibration to detect Vibration detection is performed by connecting the output means to the angle detection means, the rotary motion drive means, the rotary body drive means, and the vibration detection means, and inputting a signal according to the tilt angle of each rotary body from the angle detection means. Based on the signal input from the means, the horizontal damping moment and the torsional moment required to cancel the deformation moment generated in the structure are calculated, and both damping forces required to generate both moments at the same time are calculated. The product value of the rotational angular velocity of each rotating body and the angular velocity around the support axis in the vibration gyro device is obtained, and the rotational angular velocity and the support shaft of the rotational body of each vibration damping gyro device that becomes the value of each product obtained are obtained. The respective angular velocities of the surroundings are respectively determined, and the rotational drive commands of the torque amounts corresponding to the respective angular velocities around the support axis that are calculated are supplied to the respective rotary motion drive means, and the calculated rotational angular velocities are It may be a vibration control device of a structure, wherein a command to change the rotation angular velocity of the rotating body and a controller for supplying to the respective rotary body drive means.

【0012】[0012]

【作用】一つの制振用ジャイロ装置において、高速回転
する回転体に対して支持軸周りに回転させる所定のトル
クを入力すると、回転体は、そのトルクに比例する,支
持軸を回転軸とした所定の角速度の回転動(歳差運動)
を生じて、支持軸方向に対してその歳差運動の角速度に
比例した制振モーメントMが発生する。
In one vibration-damping gyro device, when a predetermined torque for rotating around the support shaft is input to the rotating body rotating at high speed, the rotating body uses the supporting shaft as the rotating shaft, which is proportional to the torque. Rotation motion (precession motion) with a predetermined angular velocity
Occurs, a damping moment M proportional to the angular velocity of the precession of the support axis is generated.

【0013】この制振モーメントMは下記式で表され
る。 M=Ω・I・ω ここで、Ω :回転体の支持軸周りの角速度 I :回転体の回転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 この制振モーメントMは、構造物に対して鉛直方向の力
(偶力)として作用し、構造物に生じる振動による変形
モーメントを低減する制振力となる。しかしながら、上
記偶力を構成する力は、常に構造物に対して鉛直方向に
作用するわけでなく、上記制振モーメントMを生じる
際、その時点で回転体が水平面に対して所定の傾斜角θ
で傾いていると、上記制振モーメントMは、下記に示す
ような支持軸方向,即ち水平方向の制振モーメントMH
と構造物に捩じれ動を生じる捩じれモーメントMτに分
けられる。 MH =M・cosθ=Ω・I・ω・cosθ Mτ=M・sinθ=Ω・I・ω・sinθ 本発明においては、制振用ジャイロ装置を2台設置して
いるので、上記制振モーメントMH ,及び捩じれモーメ
ントMτは、両制振用ジャイロ装置から発生したモーメ
ントの合成として下記の式のように表される。 MH =Ω1 ・I1 ・ω1 ・cosθ1 − Ω2 ・I2 ・ω2 ・cosθ2 Mτ=Ω1 ・I1 ・ω1 ・sinθ1 + Ω2 ・I2 ・ω2 ・sinθ2 ここで、Ω1 ,I1 ,ω1 は、それぞれ1方の制振用ジ
ャイロ装置の回転体における支持軸周りの角速度,質量
回転慣性モーメント,及び回転角速度を表している。ま
た、Ω2 ,I2 ,ω2 は、それぞれ他方の制振用ジャイ
ロ装置の回転体における支持軸周りの角速度,質量回転
慣性モーメント,及び回転角速度を表している。
This damping moment M is expressed by the following equation. M = Ω · I · ω where Ω: angular velocity around the support axis of the rotating body I: mass rotational moment of inertia about the rotating axis of the rotating body ω: rotational angular velocity of the rotating body This damping moment M depends on the structure. On the other hand, it acts as a vertical force (couple), and serves as a damping force that reduces the deformation moment due to the vibration generated in the structure. However, the force forming the couple does not always act in the vertical direction on the structure, and when the damping moment M is generated, the rotating body has a predetermined inclination angle θ with respect to the horizontal plane at that time.
When it is tilted at, the damping moment M is as shown below, and the damping moment M H in the supporting axis direction, that is, in the horizontal direction is as follows.
And the twisting moment Mτ that causes a twisting motion in the structure. M H = M · cos θ = Ω · I · ω · cos θ Mτ = M · sin θ = Ω · I · ω · sin θ In the present invention, two damping gyro devices are installed. The M H and the twisting moment M τ are expressed as the following formulas as a combination of the moments generated from both the vibration damping gyro devices. MH = Ω 1 · I 1 · ω 1 · cos θ 1 − Ω 2 · I 2 · ω 2 · cos θ 2 M τ = Ω 1 · I 1 · ω 1 · sin θ 1 + Ω 2 · I 2 · ω 2 · sin θ 2 Here, Ω 1 , I 1 , and ω 1 respectively represent the angular velocity around the support axis, the mass rotational inertia moment, and the rotational angular velocity in the rotating body of the one vibration damping gyro device. Further, Ω 2 , I 2 , and ω 2 respectively represent the angular velocity around the support axis, the mass rotational inertia moment, and the rotational angular velocity in the rotating body of the other vibration damping gyro device.

【0014】なお、両制振用ジャイロ装置の互いの回転
体は逆方向に回転しているために、ω1 とω2 とは符号
が反対になっている。従来においては、1対の制振用ジ
ャイロ装置の性能の各設定値を同じにしておき、両回転
体に発生させる角速度を同じ大きさにすることで発生す
る捩じれモーメントを相殺していたが、本発明において
は、両回転体に発生させる角速度に差を設け積極的に捩
じれモーメントを発生させ、振動によって構造物に生じ
る水平動(並進動)を低減すると共に構造物に発生して
いる捩じれ動も低減する捩じれモーメントを発生させ
る。
Since the rotating bodies of the vibration damping gyro devices rotate in opposite directions, ω 1 and ω 2 have opposite signs. In the past, the set values of the performance of the pair of vibration damping gyro devices were set to be the same, and the torsional moment generated by making the angular velocities generated in both rotating bodies the same was offset. In the present invention, a difference is provided between the angular velocities generated in both rotating bodies to positively generate a twisting moment to reduce the horizontal movement (translational movement) generated in the structure due to the vibration, and the twisting movement generated in the structure. Also produces a twisting moment that reduces.

【0015】上記原理をもとに、本発明では、構造物に
風や地震等による外力が入力されて構造物に水平動や捩
じれ動が発生すると、その水平動や捩じれ動が、構造物
に設置されている振動検出手段,例えば一対の速度計や
加速度計等からなるセンサによって検出され、その検出
値に応じた信号がコントローラに供給される。コントロ
ーラは、その信号をもとにその時点で構造物に発生して
いる水平方向への曲げモーメント及び捩じれモーメント
を算出し、その両モーメントを相殺する曲げモーメント
H ,及び捩じれモーメントMτを発生するために両回
転体に発生させる支持軸周りの角速度を上記式から求め
る。
Based on the above principle, in the present invention, when an external force such as a wind or an earthquake is input to a structure to cause horizontal motion or twisting motion in the structure, the horizontal motion or twisting motion is applied to the structure. A vibration detection means installed, for example, a sensor including a pair of speedometers and accelerometers detects the vibration, and a signal corresponding to the detected value is supplied to the controller. Based on the signal, the controller calculates a bending moment and a torsion moment in the horizontal direction that are occurring in the structure at that time, and generates a bending moment M H and a torsion moment Mτ that cancel the both moments. Therefore, the angular velocity around the support axis generated in both rotating bodies is obtained from the above equation.

【0016】ここで、両回転体の回転体の質量回転慣性
モーメント及び回転角速度は予め一定になっている。な
お、角度検出器は、常時回転体の水平面に対する傾斜角
をコントローラに供給している。さらに、コントローラ
は、上記算出した各角速度が生じるように支持軸を回転
軸として回転体を回転動させる,所定の回転トルクを発
生する駆動指令を回転動駆動手段に指令を出す。
Here, the mass rotational moment of inertia and the rotational angular velocity of the rotating bodies of both rotating bodies are constant in advance. The angle detector constantly supplies the controller with the inclination angle of the rotating body with respect to the horizontal plane. Further, the controller issues a drive command to the rotary drive unit to generate a predetermined rotation torque for rotating the rotating body with the support shaft as the rotation axis so that each of the calculated angular velocities is generated.

【0017】回転動駆動手段は、夫々回転体を支持軸周
りに所定トルクで回転駆動することで、各回転体に違っ
た角速度での歳差運動を発生させる。これにより、必要
な水平方向の制振モーメント及び捩じれ方向の制振モー
メントを同時に発生して、構造物に生じた振動による、
その時点での曲げモーメント及び捩じれモーメントを低
減する。
The rotary drive means causes each of the rotating bodies to perform precession motion at different angular velocities by rotationally driving the rotating bodies around the support shaft with a predetermined torque. As a result, the necessary horizontal damping moment and torsional damping moment are generated at the same time, and due to the vibrations generated in the structure,
Bending moment and torsion moment at that time are reduced.

【0018】これが、振動による正逆繰り返して発生す
る曲げモーメント及び捩じれモーメントに対して行われ
て構造物の振動を低減する。また、請求項2に記載され
ている装置にあっては、各制振用ジャイロ装置の回転体
の回転角速度と支持軸周りの角速度の積値Ω1 ・ω1
びΩ2 ・ω2 を夫々変数S1 =Ω1 ・ω1 、S2 =Ω2
・ω2 とみなすと、上記式は次にように表される。 MH =S1 ・I1 ・cosθ1 − S2 ・I2 ・cosθ2 Mτ=S1 ・I1 ・sinθ1 + S2 ・I2 ・sinθ2 この2式から上記両モーメントMH,Mτを発生させるた
めの積値S1,及びS2が算出され、各積値毎にその積値
を適当に回転角速度と角速度に分割し、その値になるよ
うに各回転体の回転角速度を変更すると共に、上記算出
した角速度が発生可能なトルクで回転体を回転動させ
る。
This is done for the bending moment and the torsional moment which are repeatedly generated in the normal and reverse directions due to the vibration, and reduces the vibration of the structure. In addition, in the device described in claim 2, the product values Ω 1 · ω 1 and Ω 2 · ω 2 of the rotational angular velocity of the rotating body of each damping gyro device and the angular velocity around the support axis are respectively obtained. Variables S 1 = Ω 1 · ω 1 , S 2 = Ω 2
・ If we consider ω 2 , the above equation is expressed as follows. M H = S 1 · I 1 · cos θ 1 − S 2 · I 2 · cos θ 2 M τ = S 1 · I 1 · sin θ 1 + S 2 · I 2 · sin θ 2 From these two equations, both moments M H, M τ The product values S 1 and S 2 for generating are calculated, the product value is appropriately divided into the rotational angular velocity and the angular velocity for each product value, and the rotational angular velocity of each rotating body is changed to be that value. At the same time, the rotating body is rotated with a torque capable of generating the calculated angular velocity.

【0019】上記原理をもとに、請求項2の発明では、
コントローラは、振動検出手段からの信号をもとに上記
と同様に制振用の曲げモーメントMH 及び捩じれモーメ
ントMτを求め、さらに、上記式から積値S1,2 の値
を求める。次に、コントローラは、その値S1,2 をそ
れぞれの回転体の回転角速度及び支持軸周りの角速度に
分割し、各回転動駆動手段にその求めた角速度に応じた
トルクの駆動指令を伝達すると共に、各回転体駆動手段
に上記求めた回転角速度に各回転体の回転角速度を変更
する指令を出す。
According to the invention of claim 2, based on the above principle,
Based on the signal from the vibration detecting means, the controller obtains the bending moment MH and the torsion moment Mτ for damping similarly to the above, and further obtains the product values S 1 and S 2 from the above equations. Next, the controller divides the values S 1 and S 2 into the rotational angular velocity of each rotating body and the angular velocity around the support axis, and transmits a drive command of torque according to the obtained angular velocity to each rotary drive means. At the same time, a command for changing the rotational angular velocity of each rotating body to the rotational angular velocity obtained above is issued to each rotating body driving means.

【0020】これにより各回転体に上記制振のために必
要な両モーメントを生じる回転体の回転角速度及び支持
軸周りの角速度が生じて、その時点での構造物の変形モ
ーメントを低減する。
As a result, a rotational angular velocity of the rotor and an angular velocity around the support axis are generated in each rotor, which generate both moments necessary for damping the vibration, and the deformation moment of the structure at that time is reduced.

【0021】[0021]

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
この振動制御装置は、図1に示すように、構造物の頂部
など所定の位置に1対の制振用ジャイロ装置A,Bが互
いに所定の間隔をあけて設置されてなる。上記構造物に
設置される各振動制御装置の主要部である制振用ジャイ
ロ装置A,Bの構成を説明すると、図2及び図3に示さ
れるように、外周部分が内周部分よりも肉厚に成形され
た円盤形状の回転体1が回転軸2を上下に向けて配設さ
れ、その回転体1の回転軸2の上下両端側が、偏平な紡
錘円形上のフレーム3の中心軸上に回転可能に軸支され
ている。そのフレーム3の外周には、回転体1の回転軸
2と直交し且つ水平な支持軸X方向の両端部側に夫々支
持ビーム4が該支持軸X方向に延びて設けられ、この支
持ビーム4は、それぞれ構造物5に固定された支持台6
に回転可能に支持され、もって回転体1はフレーム3及
び支持ビーム4を介して支持軸X周りに回転可能になっ
ている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, this vibration control device comprises a pair of vibration damping gyro devices A and B which are installed at predetermined positions such as the top of a structure with a predetermined space therebetween. Explaining the configuration of the vibration control gyro devices A and B, which are the main parts of the respective vibration control devices installed in the above-mentioned structure, as shown in FIGS. 2 and 3, the outer peripheral portion is thicker than the inner peripheral portion. A thick disk-shaped rotating body 1 is arranged with a rotating shaft 2 facing up and down, and both upper and lower ends of the rotating shaft 2 of the rotating body 1 are on the central axis of a flat spindle-shaped frame 3. It is rotatably supported. On the outer periphery of the frame 3, support beams 4 are provided at both end sides in the support axis X direction which are orthogonal to the rotation axis 2 of the rotating body 1 and are horizontal, and extend in the support axis X direction. Are the support bases 6 fixed to the structure 5, respectively.
The rotator 1 is rotatably supported, so that the rotating body 1 is rotatable about the support axis X via the frame 3 and the support beam 4.

【0022】なお、上記回転体1の回転軸2の一方に
は、回転体1を高速回転駆動する回転体駆動手段である
回転体駆動モータ20が連結して、該回転体1を一定の
回転角速度で高速回転駆動している。この制振用ジャイ
ロ装置A,Bの一方の支持ビーム4には、回転体1を支
持軸X周りに回転駆動する,回転動駆動手段である電動
モータ8が連結している。その電動モータ8は、コント
ローラ9に接続されて、該コントローラ9から供給され
る指令により回転軸2を所定のトルクで回転駆動し、回
転体1を支持軸X周りに上記トルクに比例した所定角速
度Ωで回転動(歳差運動)させるようになっている。
A rotary body driving motor 20 which is a rotary body driving means for driving the rotary body 1 to rotate at a high speed is connected to one of the rotary shafts 2 of the rotary body 1 to rotate the rotary body 1 at a constant speed. It is driven to rotate at high speed at angular velocity. An electric motor 8 which is a rotary drive means for rotating the rotary body 1 around the support axis X is connected to one of the support beams 4 of the vibration damping gyro devices A and B. The electric motor 8 is connected to the controller 9 and rotationally drives the rotary shaft 2 with a predetermined torque in accordance with a command supplied from the controller 9 to rotate the rotating body 1 around the support axis X at a predetermined angular velocity proportional to the torque. It is designed to rotate (precession) with Ω.

【0023】また、他方の支持ビーム4には、回転体1
の水平面に対する傾斜角度θを検出する角度検出手段と
して、例えば傾斜計7が取り付けてあり、その傾斜計7
は、コントローラ9に接続されて、検出した回転体1の
傾斜角θに応じた信号を常時コントローラ9に供給して
いる。上記のような構成の一対制振用ジャイロ装置A,
Bが、電動モータ8及び傾斜計7を備えて、図1に示す
ように、互いの支持軸Xの方向を同一軸線上になるよう
にして構造物5に配設されている。
On the other side of the support beam 4, the rotating body 1
An inclinometer 7 is attached as an angle detecting means for detecting the inclination angle θ of the inclinometer 7 with respect to the horizontal plane.
Is connected to the controller 9 and constantly supplies the controller 9 with a signal corresponding to the detected inclination angle θ of the rotating body 1. A pair of vibration damping gyro devices A having the above-mentioned configuration,
B is equipped with an electric motor 8 and an inclinometer 7, and is arranged in the structure 5 such that the directions of the support axes X thereof are on the same axis as shown in FIG.

【0024】この1対の制振用ジャイロ装置A,Bの両
回転体1は同じ質量回転慣性モーメントを有して夫々同
じ回転角速度で逆方向に一定の速度で高速回転してい
る。また、制振用ジャイロ装置A,Bの支持軸X方向に
直交し且つその支持軸X方向,即ち制振用ジャイロ装置
A,Bを中心とした対称位置には、振動検出手段を形成
する一対の速度計10がそれぞれ構造物5に設置されて
いる。その一対の速度計10はコントローラ9に接続さ
れていて、振動による構造物5の移動速度を検出して該
移動速度に応じた信号をコントローラ9に供給してい
る。
Both rotating bodies 1 of the pair of vibration damping gyro devices A and B have the same mass rotational moment of inertia and rotate at the same rotational angular velocity and in opposite directions at a constant high speed. Further, a pair of vibration detecting means is formed at right angles to the support axis X direction of the vibration damping gyro devices A and B and at the symmetrical position about the support axis X direction, that is, at the symmetrical position around the vibration damping gyro devices A and B. The speedometers 10 are installed on the structure 5, respectively. The pair of speedometers 10 is connected to the controller 9, detects the moving speed of the structure 5 due to vibration, and supplies a signal corresponding to the moving speed to the controller 9.

【0025】コントローラ9は、一対の速度計10から
入力した信号によって、その時点での構造物5に発生し
ている水平方向の曲げモーメント及び上下方向を軸とし
た捩じれモーメントを算出し、その両モーメントを相殺
する反対方向の水平方向の曲げモーメント及び捩じれモ
ーメントを求めると共に常時,傾斜計7から入力する各
回転体1の傾斜角θに応じた信号を入力し、下記2式か
ら両制振用ジャイロ装置A,Bの回転体1に発生させる
角速度Ω1,Ω2 を求め、その角速度Ω1,Ω2 に応じた回
転トルクを発生する駆動信号を夫々の各電動モータ8に
供給する。 MH =I・ω(Ω1 ・cosθ1 + Ω2 ・cosθ2 )・・・(1) Mτ=I・ω(Ω1 ・sinθ1 − Ω2 ・sinθ2 )・・・(2) ここで、ωは両制振用ジャイロ装置A,Bの回転体1の
回転軸2周りの角速度の絶対値を表し、Iは両回転体の
質量回転慣性モーメントを表し,また、θ1 及びθ
2 は、それぞれ両回転体1の水平面に対する傾斜角を表
している上記のような振動制御装置においては、図4に
示すフローのように、通常時,即ち風や地震等による所
定以上の外力が構造物5に入力されていない状態では、
角度検出手段である傾斜計7から入力される両回転体1
の傾斜角が零になるように電動モータ8を介して回転体
1をゆっくりと回転動させて回転体1を水平状態に維持
させておく(ステップ1)。
The controller 9 calculates the bending moment in the horizontal direction and the twisting moment about the vertical direction, which are occurring in the structure 5 at that time, based on the signals input from the pair of speedometers 10, and both of them are calculated. The horizontal bending moment and the twisting moment in the opposite directions that cancel out the moment are obtained, and at the same time, a signal corresponding to the tilt angle θ of each rotating body 1 input from the inclinometer 7 is input, and both vibration damping The angular velocities Ω 1 and Ω 2 generated in the rotating body 1 of the gyro devices A and B are obtained, and a drive signal for generating a rotation torque corresponding to the angular velocities Ω 1 and Ω 2 is supplied to each electric motor 8. M H = I · ω (Ω 1 · cos θ 1 + Ω 2 · cos θ 2 ) ... (1) M τ = I · ω (Ω 1 · sin θ 1 −Ω 2 · sin θ 2 ) ・ ・ ・ (2) Here Where ω represents the absolute value of the angular velocity around the rotation axis 2 of the rotating body 1 of both damping gyro devices A and B, I represents the mass rotational moment of inertia of both rotating bodies, and θ 1 and θ
In the above vibration control device, 2 represents the inclination angle of each of the rotating bodies 1 with respect to the horizontal plane. In the vibration control device as described above, as shown in the flow of FIG. With no input to the structure 5,
Both rotating bodies 1 inputted from the inclinometer 7 which is an angle detecting means
The rotating body 1 is slowly rotated via the electric motor 8 so that the inclination angle of the rotating body 1 becomes zero (step 1).

【0026】これは、上記(1)式から分かるように傾
斜角θが小さいほうが構造物5に与える水平方向の制振
モーメントMH が大きくとれると共に、制振制御時に回
転体1が45度以上水平方向から傾斜してしまう恐れを
少なくするためである。上記状態で、構造物5に風や地
震等による所定以上の外力が入力すると、その外力によ
って、構造物5に支持軸X方向への水平振動及び上下方
向を軸とした捩じれ振動が生じる(ステップ2)。する
と、振動制御装置が設置してある位置での構造物5の移
動速度が1対の速度計10によって計測されてコントロ
ーラ9に供給される(ステップ3)。
As can be seen from the above formula (1), the smaller the tilt angle θ is, the larger the horizontal damping moment M H given to the structure 5 is, and the rotating body 1 is 45 degrees or more during the damping control. This is to reduce the risk of tilting from the horizontal direction. In the above state, when an external force greater than a predetermined value due to wind, earthquake, etc. is input to the structure 5, the external force causes horizontal vibration in the support axis X direction and torsional vibration about the vertical direction in the structure 5 (step 2). Then, the moving speed of the structure 5 at the position where the vibration control device is installed is measured by the pair of speedometers 10 and supplied to the controller 9 (step 3).

【0027】コントローラ9は、1対の速度計10から
入力した信号をもとに構造物5に発生しているその時点
の水平方向の移動速度,及び捩じれ速度を求め,それに
よって、その時点における構造物5に発生している水平
方向の曲げモーメント及び捩じれモーメントを算出する
(ステップ4)。なお、上記1対の速度計10は制振用
ジャイロ装置A,Bの支持軸Xを挟んで対称位置に設置
されているために、制振モーメントを発生する制振用ジ
ャイロ装置A,Bの設置での構造物5に発生している水
平方向の曲げモーメント及び捩じれモーメントが、1対
の速度計10から入力した移動速度の和及び移動速度の
差をもとに算出可能となっている。
The controller 9 obtains the horizontal moving speed and the twisting speed generated in the structure 5 based on the signals input from the pair of speedometers 10, and thereby obtains the current moving speed and the twisting speed. The horizontal bending moment and twisting moment generated in the structure 5 are calculated (step 4). Since the pair of speedometers 10 are installed symmetrically with respect to the supporting axis X of the vibration damping gyroscopes A and B, the vibration gyroscopes A and B that generate a vibration damping moment are not disposed. The horizontal bending moment and torsion moment generated in the structure 5 at the time of installation can be calculated based on the sum of the moving speeds input from the pair of speedometers 10 and the difference in the moving speeds.

【0028】次に、コントローラ9は、上記求めた曲げ
モーメント及び捩じれモーメントを相殺する反対方向の
水平方向の制振モーメントMH 及び捩じれ方向の捩じれ
モーメントMτを算出して(ステップ5)、その値を上
記(1)式及び(2)式に代入して両制振用ジャイロ装
置A,Bの各回転体1に発生させる角速度Ω1,Ω2 を計
算する(ステップ6)。
Next, the controller 9 calculates the horizontal damping vibration moment M H in the opposite direction and the twisting moment M τ in the twisting direction, which offset the above-obtained bending moment and twisting moment (step 5), and the values are calculated. Is substituted into the above equations (1) and (2) to calculate the angular velocities Ω 1 and Ω 2 generated in each of the rotating bodies 1 of the vibration damping gyro devices A and B (step 6).

【0029】ここで上記式における回転体1の質量回転
慣性モーメントI, 及び回転角速度ωは予め決定されて
いる値であり、また、各回転体1の水平面に対する傾斜
角度θ1,θ2 は角度検出手段から常時入力している値で
ある。次に、コントローラ9は、上記求めた夫々の角速
度Ω1,Ω2 に対応するトルクに応じた駆動信号を夫々の
電動モータ8に別々に供給する。
Here, the mass rotational inertia moment I , and the rotational angular velocity ω of the rotating body 1 in the above equation are predetermined values, and the inclination angles θ 1 and θ 2 of each rotating body 1 with respect to the horizontal plane are angles. This is the value that is always input from the detection means. Next, the controller 9 separately supplies the drive signals corresponding to the torques corresponding to the respective calculated angular velocities Ω 1 and Ω 2 to the respective electric motors 8.

【0030】電動モータ8は、上記供給された駆動信号
に見合うトルクで支持ビーム4を回転駆動し、フレーム
3を介して各回転体1が夫々の上記トルクに比例した違
う角速度Ω1,Ω2 で回転動(歳差運動)する(ステップ
7)。この歳差運動によって両制振用ジャイロ装置A,
Bに与えられた角速度Ω1,Ω 2 に応じたモーメントが支
持軸X方向に発生し、各制振用ジャイロ装置A, Bの支
持台6を介して構造物5に対して鉛直方向の力(偶力)
が入力する。このとき、各回転体1が水平面に対して夫
々所定の傾斜角度θで傾斜しているために該偶力は上記
のように、上記式に応じた水平方向の制振モーメントM
H 及び捩じれ方向の制振モーメントMτを発生して(ス
テップ8)、構造物5に入力された外力によるその時点
での曲げモーメント及び捩じれモーメントを低減する。
The electric motor 8 receives the drive signal supplied as described above.
The support beam 4 is driven to rotate with a torque commensurate with
3 through each of the rotating body 1 is proportional to the above torque
Angular velocity Ω1,Ω2To rotate (precession) (step
7). By this precession movement, both damping gyro devices A,
Angular velocity given to B Ω1,Ω 2The moment corresponding to
Gyro device A for each vibration suppression that occurs in the X direction,B support
Vertical force (couple) on the structure 5 via the platform 6.
To enter. At this time, each rotating body 1
The couple is inclined at a predetermined inclination angle θ.
, The horizontal damping moment M according to the above equation
HAnd a damping moment Mτ in the twisting direction is generated (
Step 8), the time point due to the external force input to the structure 5
Bending moment and torsion moment are reduced.

【0031】上記発生させる両回転体1の角速度Ω1,Ω
2 は、従来であれば捩じれ方向の制振モーメントMτが
小さく,望ましくは零になるように、両回転体1に発生
させる角速度が等しくなるように制御していたが、本実
施例では、逆に両回転体1に発生させる角速度Ω1,Ω2
に積極的に差を与えることで、その時点で構造物5に発
生している水平方向の曲げモーメントを低減すると共
に、該構造物5に発生している捩じれ振動も同時に低減
している。
The angular velocities Ω 1, Ω of the two rotating bodies 1 generated above
With regard to No. 2 , in the conventional case, the damping moment Mτ in the twisting direction was small, and it was controlled so that the angular velocities generated in the two rotating bodies 1 were equal so that it is preferably zero. Angular velocity Ω 1, Ω 2 generated in both rotating bodies 1
By positively giving a difference to, the horizontal bending moment generated in the structure 5 at that time is reduced, and the torsional vibration generated in the structure 5 is simultaneously reduced.

【0032】上記処理を振動によって構造物5に生じる
回転変形に応じて発生する正逆両方向の変形モーメント
に対して、所定以下になるまで上記処理が繰り返えされ
ることで(ステップ9)、構造物5に入力された振動を
低減する。上記処理によって構造物5の振動が所定値以
下になったら上記制振処理をやめ、各回転体1の傾斜角
度θ1,θ2 が零になるまでゆっくりと回転体1を支持軸
周りに回転させる。
The above process is repeated until the deformation moments in both the forward and reverse directions generated in response to the rotational deformation of the structure 5 caused by vibration are reduced to a predetermined value or less (step 9). The vibration input to the object 5 is reduced. When the vibration of the structure 5 becomes equal to or less than the predetermined value by the above processing, the vibration damping processing is stopped, and the rotating body 1 is slowly rotated around the support axis until the tilt angles θ 1 and θ 2 of each rotating body 1 become zero. Let

【0033】また、上記制振処理の最中に傾斜計7によ
って計測されている回転体1の傾斜角θ1,θ2 が所定以
上,例えば45度以上になったら水平方向の制振モーメ
ントMH が効果的に発生できなくなるので、上記処理を
やめる。このときには、回転動手段である電動モータ8
を支持ビーム4から切離し、従来の制振処理である構造
物5の回転変形によって発生する受動的な角速度による
受動的な制振処理をさせるようにする。
Further, when the tilt angles θ 1 and θ 2 of the rotating body 1 measured by the inclinometer 7 during the above-described vibration damping processing become a predetermined value or more, for example, 45 degrees or more, the horizontal vibration damping moment M. Since H cannot be effectively generated, the above processing is stopped. At this time, the electric motor 8 serving as the rotating motion means
Is separated from the support beam 4 so that the conventional vibration damping process is performed by the passive angular velocity generated by the rotational deformation of the structure 5.

【0034】なお、上記実施例においては、電動モータ
8によって直接支持ビーム4を回転させて回転体1を支
持軸周りに回転させているが、回転動駆動手段としては
これに限られるものではなく、例えば図5に示すように
構成してもよい。これは、各フレーム3外周の中心軸
線,即ち回転軸2と同一平面上の下方の構造物5上に駆
動モータ12を取り付け、この駆動モータ12とフレー
ム3との間に互いに噛み合うギヤ13,14を設けて、
該駆動モータ12の回転駆動によってフレーム3を回転
させることで、回転体1を支持軸周りに回転駆動させる
ものである。このような構成の回転動駆動手段を採用す
ると、各制振用ジャイロ装置A, Bの支持軸周りへ所望
のトルクを与えるのに必要な力が上記実施例よりも小さ
くなる。
In the above embodiment, the support beam 4 is directly rotated by the electric motor 8 to rotate the rotating body 1 around the support shaft, but the rotary drive means is not limited to this. For example, it may be configured as shown in FIG. This is because the drive motor 12 is mounted on the central axis of the outer periphery of each frame 3, that is, on the lower structure 5 on the same plane as the rotary shaft 2, and the gears 13, 14 meshing with each other between the drive motor 12 and the frame 3. With
By rotating the frame 3 by rotating the drive motor 12, the rotating body 1 is driven to rotate about the support shaft. When the rotary drive means having such a structure is adopted, the force required to give a desired torque around the support shafts of the vibration damping gyro devices A and B becomes smaller than that in the above embodiment.

【0035】また、上記実施例では、構造物5の振動を
測定する振動検出手段として1対の速度計10を使用し
たが、これに限るものではなく加速度計や変位計などを
使用してもよいし、平行方向の振動は上記速度計で計測
し捩じれ動は捩じれ計で計測する等,他の公知のセンサ
の組み合わせを使用してもよい。また、上記実施例にお
いては、2つの制振用ジャイロ装置A, Bの回転体1の
質量回転慣性モーメント及び回転角速度の大きさを同じ
大きさにして説明しているが、2つの制振用ジャイロ装
置A,Bの回転体1の各質量回転慣性モーメント及び回
転角速度を大きさは、必ずしも同じ値である必要はなく
別の値になるように設定してあっても構わない。
Further, in the above embodiment, the pair of speedometers 10 are used as the vibration detecting means for measuring the vibration of the structure 5. However, the invention is not limited to this, and an accelerometer or a displacement gauge may be used. Alternatively, other known sensor combinations may be used, such as measuring vibration in the parallel direction with the speedometer and measuring torsional motion with a torsion meter. In the above embodiment, the mass rotational inertia moment and the rotational angular velocity of the rotor 1 of the two vibration damping gyroscopes A and B are set to be the same, but the two vibration damping gyroscopes are used. The respective mass rotational moments of inertia and rotational angular velocities of the rotating body 1 of the gyro devices A and B do not necessarily have to have the same value, but may have different values.

【0036】また、回転動駆動手段として、支持軸に直
接トルクを与えるものとして電動モータ8を使用してい
るが、これに限られるものではなく、油圧機構など他の
機構を使用してもよい。さらに、上記実施例において
は、2つの制振用ジャイロ装置を両支持軸が同一軸線上
に並ぶように配置しているが、これに限るものではなく
該2つの制振用ジャイロ装置に支持軸が相互に平行にな
るように配置されていればよい。
Further, although the electric motor 8 is used as the rotary driving means for directly applying the torque to the support shaft, it is not limited to this, and other mechanism such as a hydraulic mechanism may be used. .. Further, in the above embodiment, the two vibration damping gyro devices are arranged so that both support shafts are aligned on the same axis, but the present invention is not limited to this, and the two vibration damping gyro devices are supported by the support shafts. May be arranged so as to be parallel to each other.

【0037】次に、第2実施例の振動制御装置を説明す
る。この第2実施例の振動制御装置は、図6に示すよう
に、各制振用ジャイロ装置A,Bの回転体1を高速に回
転駆動する回転体駆動モータ20とコントローラ9とを
接続して、該コントローラ9からの指令によって該回転
体駆動モータ20による各回転体1の回転角速度も制御
可能にしたものである。他の構成は第1実施例と同様な
構成を備えている。
Next, the vibration control device of the second embodiment will be described. As shown in FIG. 6, in the vibration control device of the second embodiment, a controller 9 is connected to a rotor drive motor 20 that drives the rotor 1 of each vibration damping gyro device A, B to rotate at high speed. The rotational angular velocity of each rotating body 1 by the rotating body drive motor 20 can also be controlled by a command from the controller 9. The other structure is similar to that of the first embodiment.

【0038】上記第1実施例においては、水平方向の制
振モーメントMH を発生する際に両制振用ジャイロ装置
A,Bの回転体1に発生させる角速度Ω1,Ω2 を変数と
して制御して捩じれ動に応じた捩じれモーメントMτも
発生させているが、この第2実施例においては、両回転
体1に入力される回転角速度も変更して制振用の両制振
モーメントMH,Mτを発生させるものである。
In the first embodiment described above, the angular velocities Ω 1 and Ω 2 generated in the rotating body 1 of both damping gyroscopes A and B when the horizontal damping moment M H is generated are controlled as variables. Then, a torsion moment Mτ corresponding to the torsional movement is also generated. In the second embodiment, however, the rotational angular velocity input to both rotors 1 is also changed so that both damping moments M H, This is to generate Mτ.

【0039】即ち、コントローラ9は、一対の速度計等
のセンサ10からなる振動検出手段からの信号をもと
に、その時点での構造物に生じている水平方向の曲げモ
ーメント及び上下軸周りの捩じれモーメントを求め、さ
らにはその両モーメントを相殺するための曲げモーメン
トMH 及び捩じれモーメントMτを算出する(ステップ
20)。
That is, the controller 9 is based on a signal from a vibration detecting means composed of a pair of sensors 10 such as a speedometer and the like. The torsion moment is calculated, and the bending moment M H and the torsion moment Mτ for canceling both moments are calculated (step 20).

【0040】そして、コントローラ9は、下記の2式か
ら回転体1の回転角速度ω1,ω2 と支持軸周りの角速度
Ω1,Ω2 との積値であるS1 及びS2 を算出する(ステ
ップ21)。 MH =I・(S1 ・cosθ1 − S2 ・cosθ2 )・・・(3) Mτ=I・(S1 ・sinθ1 + S2 ・sinθ2 )・・・(4) ここで、両制振用ジャイロ装置A, Bの互いの回転体1
は逆方向に回転しているためにω1 とω2 とは符号が反
対になっているので、S1 とS2 の値も符号が逆になっ
ている。また、各回転体1の傾斜角θ1,θ2 の値は、傾
斜計7から常時供給されている値である。
Then, the controller 9 calculates S 1 and S 2 which are the product values of the rotational angular velocities ω 1 and ω 2 of the rotor 1 and the angular velocities Ω 1 and Ω 2 around the support axis from the following two equations. (Step 21). M H = I · (S 1 · cosθ 1 - S 2 · cosθ 2) ··· (3) Mτ = I · (S 1 · sinθ 1 + S 2 · sinθ 2) ··· (4) where, Rotating body 1 of both damping gyro devices A and B
Since ω 1 and ω 2 have opposite signs because they are rotating in opposite directions, the values of S 1 and S 2 also have opposite signs. Further, the values of the tilt angles θ 1 and θ 2 of each rotating body 1 are values constantly supplied from the inclinometer 7.

【0041】次に、コントローラ9は、上記算出した積
値S1,2 をもとに個別に上記積値S1,2 となる各回
転体1の回転角速度ω1,ω2 及び支持軸周りの角速度Ω
1,Ω 2 を決定する。ここで、S=ω・Ωという関係にな
っているから、回転角速度ωを早くすれば角速度Ωは小
さい値となる。よって、例えば傾斜計7からの信号をも
とに回転体1の傾斜角θ1,θ2 が上限値に近いようであ
れば、回転角速度ωの方を大きく設定して角速度Ωの値
を小さく設定して回転体1 の傾斜角θ1,θ2 の変更を小
さくする等の処理が可能になる。
Next, the controller 9 controls the product calculated above.
Value S1,S2The above product value S1,S2Each time
Rotational angular velocity ω of rolling element 11,ω2And angular velocity around the support axis Ω
1,Ω 2To decide. Here, in the relation of S = ω ・ Ω
Therefore, if the rotational angular velocity ω is increased, the angular velocity Ω becomes smaller.
It will be the minimum value. Therefore, for example, the signal from the inclinometer 7
And the inclination angle θ of the rotating body 11,θ2Seems to be close to the upper limit
Then, the rotational angular velocity ω is set larger and the value of the angular velocity Ω is set.
Set small to1Inclination angle of1,θ2Small change
Processing such as cutting is possible.

【0042】次に、コントローラ9は、各回転体駆動装
置である回転体駆動モータ20に上記算出した回転角速
度ω1,ω2 に変更する指令を出す(ステップ23)と共
に、各回転動駆動手段である電動モータ8に上記算出し
た角速度Ω1,Ω2 に比例したトルクでの回転駆動の指令
を出す(ステップ24)。これによって、各回転体駆動
モータ20が各回転体1の回転角速度を上記算出した回
転角速度ω1 ,ω2 に変更すると共に、回転動駆動手段
である電動モータ8が、上記駆動信号に見合うトルクで
支持ビーム4を回転駆動して、各回転体1に夫々の上記
トルクに比例した角速度Ω1,Ω2 で回転動(歳差運動)
させる(ステップ25)。
Next, the controller 9 issues a command for changing the rotational angular velocities ω 1 and ω 2 calculated above to the rotary body driving motor 20 which is each rotary body driving device (step 23), and at the same time, the respective rotary motion driving means. To the electric motor 8 which is a rotational driving command with a torque proportional to the calculated angular velocities Ω 1 and Ω 2 (step 24). As a result, the rotary body drive motors 20 change the rotational angular velocities of the rotary bodies 1 to the calculated rotational angular velocities ω 1 and ω 2 , and the electric motor 8 serving as the rotary drive means has a torque corresponding to the drive signal. The support beam 4 is rotationally driven by, and the rotary body 1 is rotated at an angular velocity Ω 1, Ω 2 proportional to the above torque (precession motion).
(Step 25).

【0043】これによって、所望の水平方向の制振モー
メントMH,及び捩じれモーメントMτが制振用ジャイロ
装置A,Bによって発生し、構造物5のその時点での変
形モーメントを低減する。なお、構造体の振動の制振が
終了したら、各回転体1の回転角速度ω1,ω2 は初期の
回転角速度の値に復帰させておく。
As a result, the desired horizontal damping moment M H and torsion moment M τ are generated by the damping gyro devices A and B, and the deformation moment of the structure 5 at that time is reduced. When the vibration suppression of the structure is completed, the rotational angular velocities ω 1 and ω 2 of each rotor 1 are returned to the initial values of the rotational angular velocities.

【0044】他の作用及び効果は第1実施例と同様であ
る。
Other functions and effects are similar to those of the first embodiment.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の構造
物の振動制御装置では、一対の制振用ジャイロ装置だけ
で、水平方向と捩じれ方向の振動の制振制御を同時に実
施可能となる。このため、従来少なくとも3台必要であ
った制振用ジャイロ装置が2台で済むので、制振モーメ
ントを発生させる制振用ジャイロ装置の台数が低減して
構造物に設置するために必要な振動制御装置の占めるス
ペースが低減できるという効果が得られる。
As described above, in the vibration control device for a structure according to the present invention, it is possible to simultaneously perform the vibration control of the vibration in the horizontal direction and the twisting direction only by the pair of vibration control gyro devices. .. For this reason, it is possible to reduce the number of the vibration damping gyro devices that generate the vibration damping moment to the number of vibration damping gyro devices required to be installed in the structure because at least three vibration damping gyro devices are required. The effect that the space occupied by the control device can be reduced is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る第1実施例の構造物の振動制御装
置を構成を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a structure vibration control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】制振用ジャイロ装置の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a vibration damping gyro device.

【図3】図2におけるD−D線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line DD in FIG.

【図4】第1実施例の振動制御の処理の流れを示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a flow of processing for vibration control according to the first embodiment.

【図5】第1実施例の第2の回転動駆動手段を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing a second rotary drive unit of the first embodiment.

【図6】本発明に係る第2実施例の構造物の振動制御装
置を構成を示す概略構成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a structure vibration control device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】第2実施例の振動制御の処理の流れを示す概略
図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a flow of processing of vibration control of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 回転体 2 回転軸 3 フレーム 4 支持ビーム 5 構造物 6 支持台 7 傾斜計 8 電動モータ 9 コントローラ 20 回転体駆動モータ 10 速度計 A,B 制振用ジャイロ装置 X 支持軸 θ, θ1,θ2 回転体の傾斜角 Ω, Ω1,Ω2 支持軸周りの角速度 ω, ω1,ω2 回転体の回転角速度 S1,2 積値DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 rotary body 2 rotary shaft 3 frame 4 support beam 5 structure 6 support stand 7 inclinometer 8 electric motor 9 controller 20 rotary body drive motor 10 speedometer A, B vibration control gyro device X support shaft θ , θ 1, θ 2 Inclination angle of the rotating body Ω , Ω 1, Ω 2 Angular velocity around the support axis ω , ω 1, ω 2 Rotating angular velocity of the rotating body S 1, S 2 Product value

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高速回転する回転体を,その回転軸に直
交し且つ水平な支持軸の周りに回転可能に支持してなる
制振用ジャイロ装置を構造物に設置して、上記回転体に
支持軸周りの歳差運動を生じさせ、その歳差運動の角速
度に比例して発生する制振モーメントによって構造物の
振動を低減する振動制御装置において、互いの回転体が
逆方向に回転し且つ互いの支持軸を平行にして配置され
る一対の上記制振用ジャイロ装置と、その両制振用ジャ
イロ装置の各回転体の水平面に対する傾斜角を夫々検出
する2つの角度検出手段と、上記各回転体をそれぞれ支
持軸周りに回転駆動する2つの回転動駆動手段と、構造
物の水平動及び捩じれ動を検出する振動検出手段と、上
記角度検出手段,回転動駆動手段,及び振動検出手段と
接続して、角度検出手段から各回転体の上記傾斜角度に
応じた信号を入力しつつ、振動検出手段から入力した信
号をもとに求めた構造物に発生している変形モーメント
を相殺するのに要する,水平方向の制振モーメント及び
捩じれモーメントを算出し、さらに、上記制振モーメン
トを発生するために各回転体に発生させる角速度を算出
する際に上記算出した捩じれモーメントを発生可能なだ
け両回転体に発生させる角速度の値に差を付与して該両
回転体に発生させる各角速度を算出し、その算出した夫
々の角速度に対応した量の回転トルクの駆動指令を各回
転動駆動手段にそれぞれ供給するコントローラとを備え
たことを特徴とする構造物の振動制御装置。
1. A vibration damping gyro device, which supports a rotating body rotating at a high speed rotatably around a horizontal support shaft orthogonal to the rotating shaft, is installed in a structure, and the rotating body is mounted on the rotating body. In a vibration control device that causes a precession motion around a support axis and reduces vibration of a structure by a damping moment generated in proportion to the angular velocity of the precession motion, the rotating bodies rotate in opposite directions and A pair of the above-mentioned vibration damping gyro devices arranged with their supporting axes parallel to each other, two angle detecting means for respectively detecting the tilt angles of the respective rotating bodies of the vibration damping gyro devices with respect to the horizontal plane, and the above Two rotary motion driving means for respectively rotating and driving the rotating body around the support axis, vibration detecting means for detecting horizontal motion and twisting motion of the structure, the angle detecting means, rotary motion driving means, and vibration detecting means. Connect and detect angle While inputting the signal corresponding to the above-mentioned inclination angle of each rotating body from the means, it is necessary to cancel the deformation moment generated in the structure based on the signal input from the vibration detecting means. When calculating the damping moment and the twisting moment, and further calculating the angular velocity generated in each rotating body in order to generate the damping moment, the angular velocity generated in both rotating bodies as much as possible to generate the calculated torsional moment. A controller for supplying each of the rotary motion drive means with a drive command of a rotational torque of an amount corresponding to the calculated angular velocity by giving a difference to the values of the respective angular velocities to be generated in the two rotating bodies. A vibration control device for a structure characterized by being provided.
【請求項2】 高速回転する回転体を,その回転軸と直
交し且つ水平な支持軸の周りに回転可能に支持してなる
制振用ジャイロ装置を構造物に設置して、上記回転体に
支持軸周りの歳差運動を生じさせ、その歳差運動の角速
度に比例して発生する制振モーメントによって構造物の
振動を低減する振動制御装置において、互いの回転体が
逆方向に回転し且つ互いの支持軸を平行にして配置され
る一対の上記制振用ジャイロ装置と、その両制振用ジャ
イロ装置の各回転体の水平面に対する傾斜角を夫々検出
する2つの角度検出手段と、上記各回転体をそれぞれ支
持軸周りに回転駆動する2つの回転動駆動手段と、上記
各回転体をそれぞれ回転軸周りに高速回転駆動する2つ
の回転体駆動手段と、構造物の水平動及び捩じれ動を検
出する振動検出手段と、上記角度検出手段,回転動駆動
手段,回転体駆動手段,及び振動検出手段と接続して、
角度検出手段から各回転体の上記傾斜角度に応じた信号
を入力しつつ、振動検出手段から入力した信号をもとに
求めた構造物に発生している変形モーメントを相殺する
のに要する,水平方向の制振モーメント及び捩じれモー
メントを算出し、上記両モーメントを同時に発生するた
めに必要な両制振用ジャイロ装置における回転体の回転
角速度と支持軸周りの角速度との積値を求め、さらにそ
の求めた各積値となる各制振用ジャイロ装置の回転体の
回転角速度及び支持軸周りの角速度をそれぞれ決定し、
その決定した支持軸周りの各角速度に応じたトルク量の
回転駆動指令を各回転動駆動手段にそれぞれ供給すると
共に、上記算出した回転角速度に各回転体の回転角速度
を変更する指令を各回転体駆動手段に供給するコントロ
ーラとを備えたことを特徴とする構造物の振動制御装
置。
2. A vibration damping gyro device, which supports a rotating body rotating at a high speed so as to be rotatable about a horizontal support shaft that is orthogonal to the rotating shaft, is installed in a structure, and the rotating body is mounted on the rotating body. In a vibration control device that causes a precession motion around a support axis and reduces vibration of a structure by a damping moment generated in proportion to the angular velocity of the precession motion, the rotating bodies rotate in opposite directions and A pair of the above-mentioned vibration damping gyro devices arranged with their supporting axes parallel to each other, two angle detecting means for respectively detecting the tilt angles of the respective rotating bodies of the vibration damping gyro devices with respect to the horizontal plane, and the above Two rotary motion driving means for driving the rotary bodies to rotate about their respective support shafts, two rotary body driving means for driving the rotary bodies to rotate about their rotary shafts at high speed, and a horizontal motion and a twist motion of the structure. Vibration detection means to detect And the angle detection means, the rotation driving means, the rotating body driving means, and the vibration detection means,
While the signal corresponding to the tilt angle of each rotating body is input from the angle detection means, the horizontal movement required to cancel the deformation moment generated in the structure obtained based on the signal input from the vibration detection means is required. The damping moment and the torsion moment in the direction are calculated, and the product value of the rotational angular velocity of the rotating body and the angular velocity around the support axis in the both damping gyro devices necessary for simultaneously generating the both moments is calculated, and further The rotational angular velocity and the angular velocity around the support axis of the rotating body of each vibration damping gyro device, which is each product value obtained, are determined,
A rotational drive command of a torque amount corresponding to each angular velocity about the determined support axis is supplied to each rotary motion drive means, and a command to change the rotational angular velocity of each rotary body to the calculated rotational angular velocity is issued to each rotary body. A vibration control device for a structure, comprising: a controller supplying the driving means.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008002165A (en) * 2006-06-22 2008-01-10 Tatsuji Ishimaru Toggle type vibration control device with rotating inertial mass
JP2008185344A (en) * 2007-01-26 2008-08-14 Epson Toyocom Corp Gyro module
JP2010117374A (en) * 2010-02-24 2010-05-27 Epson Toyocom Corp Gyro module
JP2019086468A (en) * 2017-11-09 2019-06-06 株式会社Nttファシリティーズ Vibration suppression control system, method for controlling vibration suppression, vibration analyzer, and method for analyzing vibration
CN114718208A (en) * 2022-03-29 2022-07-08 武汉工程大学 A kind of anti-seismic system and method based on control moment gyroscope
WO2024036971A1 (en) * 2022-08-15 2024-02-22 沈阳工业大学 Active torque driving control system based on gyration principle
CN118933097A (en) * 2024-10-10 2024-11-12 浙江城乡工程研究有限公司 Wireless inclinometer and water level measuring robot

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01244001A (en) * 1988-03-23 1989-09-28 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Vibration control method and its device of high-rise building
JPH05187151A (en) * 1992-01-16 1993-07-27 Toshiba Corp Vibration control device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01244001A (en) * 1988-03-23 1989-09-28 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Vibration control method and its device of high-rise building
JPH05187151A (en) * 1992-01-16 1993-07-27 Toshiba Corp Vibration control device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008002165A (en) * 2006-06-22 2008-01-10 Tatsuji Ishimaru Toggle type vibration control device with rotating inertial mass
JP2008185344A (en) * 2007-01-26 2008-08-14 Epson Toyocom Corp Gyro module
JP2010117374A (en) * 2010-02-24 2010-05-27 Epson Toyocom Corp Gyro module
JP2019086468A (en) * 2017-11-09 2019-06-06 株式会社Nttファシリティーズ Vibration suppression control system, method for controlling vibration suppression, vibration analyzer, and method for analyzing vibration
CN114718208A (en) * 2022-03-29 2022-07-08 武汉工程大学 A kind of anti-seismic system and method based on control moment gyroscope
WO2024036971A1 (en) * 2022-08-15 2024-02-22 沈阳工业大学 Active torque driving control system based on gyration principle
CN118933097A (en) * 2024-10-10 2024-11-12 浙江城乡工程研究有限公司 Wireless inclinometer and water level measuring robot

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