减振装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种减振装置，例如通过设置在高层建筑的最顶层，降低由风引起的 摆动以及由地震引起的摆动这两者。
【背景技术】
[0002] 以往，作为高层建筑等的塔状结构物的风摆动对策，在高层建筑的最顶层设置减 振装置。作为该控制装置，利用设置在建筑的最顶层地面的速度传感器来检测建筑的摆动 (建筑速度与位移）和可动质量体的速度、位移等的响应量，并通过运算来求出控制力（驱 动力），该控制力是将事先通过最优控制理论等计算出的恒定的控制增益乘以所检测出的 响应量而求出的。并且，利用该控制力驱动可动质量体，将可动质量体的振动传递到结构 物，从而使结构物的摆动衰减。
[0003] 在专利文献1中，对以往的减震装置进行了发展，提出如下方法：对可动质量体的 控制力进行可变增益控制、极限控制，在地震时等的大输入时也能使可动质量体的位移处 于允许行程范围内。
[0004] 另外，专利文献2提出如下方法：通过预测可动质量体的位移而调整控制增益，使 得可动质量体的位移处于允许行程范围内。
[0005] 进而，在专利文献3中，具有用作风对策的减振模式和用作地震对策的减振模式， 通过切换两种控制模式，来应对由风引起的摆动和由地震引起的摆动。在专利文献3中，用 作地震对策的减振模式被设为对用作风对策的减振模式所获得的控制力乘以增益的构成。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本专利第4857829号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2010-255791号公报
[0010] 专利文献3 :日本特开2011-174509号公报
【发明内容】
[0011] 但是，在专利文献1中，乘以由位移的控制指令适当选定的1以下的增益，因此实 际上使驱动可动质量体时的行程相对于允许行程范围大幅地减小。因此，在专利文献1中， 不能充分发挥可动质量体可动的允许行程范围，无法得到最好的减振效果。另外，由于进行 极限控制，因此在大输入时，位移指令值达到极限，无法充分得到减振效果。
[0012] 另外，在专利文献2中，对于预测误差和急剧的输入，可以设想可动质量体的位移 超过允许行程范围。
[0013] 另外，在专利文献3中，对于过大的外部干扰，由于超过了允许行程范围，因此利 用制动模式使装置停止，对地震无法积极地进行减振。
[0014] 本发明基于这种技术课题而完成，其目的在于提供能够在可动质量体的允许行程 范围内得到最好的减振效果的减振装置。
[0015] 用于解决课题的技术方案
[0016] 基于上述目的而完成的本发明，涉及一种减振装置，根据作为减振对象的结构物 的摆动，通过致动器对设置于结构物的可动质量体进行驱动，从而使结构物的摆动衰减，减 振装置的特征在于，包括：第一检测构件，对结构物的位移、结构物的速度以及结构物的加 速度中的至少一个进行检测；第二检测构件，对可动质量体的位移以及可动质量体的速度 中的至少一个进行检测；以及控制部，求出可动质量体的目标位移与由第二检测构件检测 出的可动质量体的位移之间的位移偏差以及可动质量体的目标速度与由第二检测构件检 测出的可动质量体的速度之间的速度偏差中的至少一个，并基于位移偏差以及速度偏差中 的至少一个，生成用于使致动器驱动可动质量体的控制指令，目标位移以及目标速度以使 可动质量体的振幅恒定且对结构物的摆动起到衰减作用的方式来设定相位。
[0017] 在本发明中，如以下所说明地，设定目标位移以及目标速度的方法至少存在第一 方法到第四方法，但任何一个都是伴随运算处理的方法，因此优选以使该运算所引起的影 响较小的方式来选择方法。
[0018] 在第一方法中，基于将衰减项α乘以由第一检测构件检测出的结构物的建筑速 度^所得到的结果来设定目标位移以及目标速度，其中，上述衰减项α是将在可动质量体 的允许行程范围内以恒定的振幅驱动的质量体加速度振幅目标值A Mf除以结构物的速度波 形的振幅Ab而得到的。
[0019] 在第二方法中，基于将衰减项α乘以由第一检测构件检测出的结构物的建筑位 移^所得到的结果来设定目标位移以及目标速度，其中，上述衰减项α是将在可动质量体 的允许行程范围内以恒定的振幅驱动的质量体速度振幅目标值A Mf除以结构物的位移波形 的振幅Ab而得到的。
[0020] 在第三方法中，基于将衰减项α乘以由第一检测构件检测出的结构物的建筑速 度^所得到的结果来设定目标位移以及目标速度，其中，上述衰减项α是将在可动质量体 的允许行程范围内以恒定的振幅驱动的质量体位移目标值A Mf除以结构物的速度波形的振 幅Ab而得到的。
[0021] 在第四方法中，基于将衰减项α乘以由第一检测构件检测出的结构物的加速度ai 所得到的结果来设定目标位移以及目标速度，其中，上述衰减项α是将在可动质量体的允 许行程范围内以恒定的振幅驱动的质量体速度目标值A ref除以结构物的速度波形的振幅A b 而得到的。
[0022] 发明效果
[0023] 根据本发明的减振装置，对目标位移、以及目标速度以可动质量体的振幅恒定且 对结构物的摆动起到衰减作用的方式设定相位，因此能够在可动质量体的允许行程范围内 获得最好的减振效果。
【附图说明】
[0024] 图1是将本实施方式的减振装置中的控制方法所适用的控制对象模型化并示出 的图。
[0025] 图2是表示本实施方式的减振装置的控制逻辑的图。
[0026] 图3是表示本实施方式的减振装置和比较减振装置的模拟的减振效果的图。
[0027] 图4是表示本实施方式的控制逻辑的变形例的图。
[0028] 图5是表示本实施方式的控制逻辑的其他变形例的图。
[0029] 图6是表示本实施方式的控制逻辑的其他变形例的图。
【具体实施方式】
[0030] [第一实施方式]
[0031] 以下，参照附图并且基于实施方式来对本发明进行说明。
[0032] 本实施方式的减振装置例如设置于图1所示的模型化的控制对象。
[0033] 关于该控制对象，在地面1上设置有作为结构物的建筑2,在建筑2设置有构成减 振装置的可动质量体（质量体）3。该控制对象用于使可动质量体3向抵消建筑2的摆动的 方向振动，并将该振动传递到建筑2,从而使建筑2的摆动衰减。
[0034] 在该模型中，使用弹性系数Kl以及衰减常数（阻尼系数）Cl对作用在地面1和建 筑2之间的作用力进行近似计算。在此，将建筑2视作一个刚体，并假设使建筑2与地面1 之间的作用力作用于建筑2整体而使其产生位移。另外，将建筑2的质量设为叫。
[0035] 另外，使用弹性系数K2、衰减常数（阻尼系数）C2以及控制力f对作用在建筑2和 可动质量体3之间的作用力进行近似。在此，控制力是驱动可动质量体3的作用力。另外， 将可动质量体3的质量设为m 2。
[0036] 根据图1，控制对象的数学式模型为以下的⑴式以及（2)式。
[0037] [数 1]
[0040] 如果根据（1)式、（2)式消去f (可动质量体3的控制力），则能够得到（3)式。 [0041][数 2]
[0043] 在⑶式中，如果⑷式成立，则能够得到（5)式。
[0044] [数 3]
[0048] 在（5)式中，可知建筑2的粘性系数成为C1+C'，对减振起作用的衰减能力变强。
[0049] 在此，将（4)式改写为（6)式。
[0050] [数 5]
[0052] 在（6)式中，衰减项α是通过以对建筑速度（xl的一阶微分）进行标准化而使其 处于允许行程范围内的方式设为（7)式来确定的。在此，AMf是在允许行程范围内以恒定 的振幅驱动的质量体加速度振幅目标值，Ab是建筑2的速度波形的振幅（以下称为速度振 幅）。此外，在本申请中，微分及积分的意思是指时间微分以及时间积分。
[0053][数 6]
[0055] 在（7)式中，α成为与逐次检测出的建筑2的速