(57)【要約】【課題】  十分な制振効果を得ることができる制振装置を提供することを目的とする。【解決手段】  構造物１００の振動を減衰させる主ダンパー２０と、主ダンパー２０の振動を減衰させる副ダンパー３０とを備える制振装置１０であって、構造物１００に作用する外乱ｆを推定する外乱推定装置１０２と、外乱推定装置１０２により推定された推定外乱τをパラメータの一つとして利用し、構造物１００の振動を打ち消すための制振力ｕを主ダンパー２０及び副ダンパー３０の少なくとも一方に加えるための制振力指令ｕ＊を演算する制御器４３と、主ダンパー２０及び副ダンパー３０の少なくとも一方に対して、制振力指令に基づく制振力ｕを加えるアクチュエータ４０とを備える。【選択図】      図１
2006038127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の振動を減衰させる主ダンパーと、前記主ダンパーの振動を減衰させる副ダンパーとを備える制振装置であって、
前記構造物に作用する外乱を推定する外乱推定手段と、
前記外乱推定手段により推定された外乱をパラメータの一つとして利用し、前記構造物の振動を打ち消すための制振力を前記主ダンパー及び前記副ダンパーの少なくとも一方に加えるための制振力指令を演算する制御手段と、
前記主ダンパー及び前記副ダンパーの少なくとも一方に対して、前記制振力指令に基づく制振力を加える加振手段と
を具備する制振装置。
【請求項２】
前記外乱推定手段は、前記構造物の変位、速度、及び加速度のいずれか１つ及び初期質量、初期ばね特性、及び初期減衰比をパラメータとして利用し、所定の算出式に基づいて、前記外乱を推定する請求項１に記載の制振装置。
【請求項３】
前記外乱推定手段は、
前記構造物の速度及び加速度に基づいて、前記構造物の振動の共振周波数を算出する算出手段と、
前記共振周波数が予め設定されている想定共振周波数の所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
前記共振周波数が前記想定共振周波数の所定の範囲内でなかった場合に、前記共振周波数と前記想定共振周波数とに基づいて、前記外乱推定のパラメータとして利用される前記構造物の初期質量、初期ばね特性、及び初期減衰比の少なくともいずれか１つを補正するパラメータ補正手段と
を具備する請求項１又は請求項２に記載の制振装置。
【請求項４】
前記算出手段は、前記構造物の変位及び加速度が入力情報として入力され、これらを高速フーリエ変換して、出力する高速フーリエ変換器である請求項３に記載の制振装置。
【請求項５】
前記構造体の質量を計測する質量計測手段を備え、
前記パラメータ補正手段は、前記質量計測手段により得られた値を前記構造体の初期質量のパラメータとして設定する請求項３又は請求項４に記載の制振装置。
【請求項６】
前記外乱推定手段は、
前記制御手段からの制振力指令に応じて前記加振手段に入力される物理量と、前記加振手段から前記主ダンパー及び前記副ダンパーの少なくとも一方に与えられる物理量とに基づいて、前記外乱を推定する請求項１に記載の制振装置。
【請求項７】
前記外乱推定手段は、
推定した前記外乱からノイズ成分を除去し、この値を前記外乱の推定値として、前記制御手段へ与える請求項６に記載の制振装置。
【請求項８】
前記制御手段は、
前記構造物が振動するときの変位、速度、及び加速度の少なくとも１つ、並びに前記外乱の推定値をパラメータとして利用し、所定の算出式に基づいて前記制振力指令を演算する請求項１から請求項７のいずれかの項に記載の制振装置。
【請求項９】
前記主ダンパー及び前記副ダンパーの質量、ばね特性、及び減衰比は、前記構造物の共振周波数における振動を低減させるように、運動方程式から、又は、シミュレーション結果から決定される請求項１から請求項８のいずれかの項に記載の制振装置。
【請求項１０】
構造物の振動を減衰させる主ダンパーと、前記主ダンパーの振動を減衰させる副ダンパーとを備える制振方法であって、
前記構造物の外乱を推定する外乱推定過程と、
前記外乱推定仮定により推定された外乱をパラメータの一つとして利用し、前記構造物の振動を打ち消すように前記主ダンパー及び前記副ダンパーの少なくとも一方に振動を与えるための制振力を算出する制振力算出過程と、
前記制振力指令に基づいて、前記主ダンパー及び前記副ダンパーのうちの少なくとも一方に対して制振力を与える加振過程と
を具備する制振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物上に設置され、この構造物の振動を減衰させて制振するために用いられる制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、制振装置の一例として、特開２００２−１３０３６２号公報（特許文献１）に開示されるようなものが知られている。
この制振装置は、所定の質量を有する制振体が構造物上でバネによって支えられて移動可能に設けられて構成されたダンパーを備えており、制振体が振動することによって構造物の振動を減衰させるものである。また、この制振装置は、制振体に対して電磁誘導によって制振力を作用させるための加振手段を備えており、構造物が振動したときに、上記制振体が受動的（パッシブ）に振動して構造物の振動を減衰させるのではなく、上記制振体を加振手段によって能動的（アクティブ）に振動させて構造物の振動を減衰させるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１３０３６２号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような制振装置では、１つのダンパーのみによって構造物の振動を直接減衰させるようにしたものであるため、たとえ加振手段を用いてアクティブに構造物の振動を減衰させるようにしたとしても、十分な制振効果を得ることができないのが現状であった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、十分な制振効果を得ることができる制振装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、構造物の振動を減衰させる主ダンパーと、前記主ダンパーの振動を減衰させる副ダンパーとを備える制振装置であって、前記構造物に作用する外乱を推定する外乱推定手段と、前記外乱推定手段により推定された外乱をパラメータの一つとして利用し、前記構造物の振動を打ち消すための制振力を前記主ダンパー及び前記副ダンパーの少なくとも一方に加えるための制振力指令を演算する制御手段と、前記主ダンパー及び前記副ダンパーの少なくとも一方に対して、前記制振力指令に基づく制振力を加える加振手段とを具備する制振装置を提供する。
【０００６】
本発明によれば、構造物が振動したときに、その振動を減衰させるための主ダンパーを備えているだけではなく、この主ダンパーの振動を減衰させるための副ダンパーを備えているので、高い制振効果を得ることが可能となる。
更に、制振力指令が制御手段により演算される際に、外乱推定手段によって推定された外乱がパラメータの１つとして利用されるので、制振力指令の信頼性を高めることができ、構造物の振動を更に効果的に打ち消すことが可能となる。
【０００７】
また、本発明の制振装置において、前記外乱推定手段は、前記構造物の変位、速度、及び加速度のいずれか１つ及び初期質量、初期ばね特性、及び初期減衰比をパラメータとして利用し、所定の算出式に基づいて、前記外乱を推定することが好ましい。
【０００８】
また、本発明の制振装置において、前記外乱推定手段は、前記構造物の変位及び加速度に基づいて、前記構造物の振動の共振周波数を算出する算出手段と、前記共振周波数が予め設定されている想定共振周波数の所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記共振周波数が前記想定共振周波数の所定の範囲内でなかった場合に、前記共振周波数と前記想定共振周波数とに基づいて、前記外乱推定のパラメータとして利用される前記構造物の初期質量、初期ばね特性、及び初期減衰比の少なくともいずれか１つを補正するパラメータ補正手段とを具備することが好ましい。
【０００９】
このように、共振周波数が想定共振周波数から所定範囲以上ずれたときには、構造物の初期質量等のパラメータを正確に算出するので、外乱の推定精度を更に向上させることが可能となり、高い制振効果を得ることができる。
【００１０】
更に、前記算出手段は、前記構造物の速度及び加速度が入力情報として入力され、これらを高速フーリエ変換して、出力する高速フーリエ変換器であることが好ましい。
このように、高速フーリエ変換器を使用するので、共振周波数を簡易に求めることが可能となる。
【００１１】
また、本発明の制振装置において、前記構造体の質量を計測する質量計測手段を備え、前記パラメータ補正手段は、前記質量計測手段により得られた値を前記構造体の初期質量のパラメータとして設定することが好ましい。
このように、質量については実際に計測するので、その他のパラメータであるばね特性、減衰比についての設定がしやすくなり、パラメータ設定の精度を向上させることが可能となる。
この結果、外乱の推定精度を向上させることができ、構造物の制振効果を更に向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の制振装置において、前記外乱推定手段は、前記制御手段からの制振力指令に応じて前記加振手段に入力される物理量と、前記加振手段から前記主ダンパー及び前記副ダンパーの少なくとも一方に与えられる物理量とに基づいて、前記外乱を推定するのが好ましい。
このように、加振手段の入出力に着目して、これらの入出力の差分から外乱を求めるので、簡易な手法により外乱を推定することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の制振装置において、前記外乱推定手段は、推定した前記外乱からノイズ成分を除去し、この値を前記外乱の推定値として、前記制御手段へ与えることが好ましい。
ノイズ成分を除去した後の値が外乱の推定値として、外乱推定手段から制御手段へ与えることにより、制御手段によって演算される制振力指令をより信頼性の高い値とすることが可能となる。この結果、制振効果を更に向上させることが可能となる。
例えば、ローパスフィルタにより、推定した外乱から高周波成分を除去することが可能である。
【００１４】
また、本発明の制振装置において、前記制御手段は、前記構造物が振動するときの変位、速度、及び加速度の少なくとも１つ、並びに前記外乱の推定値をパラメータとして利用し、所定の算出式に基づいて前記制振力指令を演算することが好ましい。
制御手段は、例えば、構造物が振動するときの変位、速度、及び加速度の少なくとも１つを入力信号として、ＰＩ制御或いはＰＩＤ制御により１次的な制振力指令を求め、この１次的な制振力指令に上記外乱の推定値を反映させることにより最終的な制振力指令を演算し、この制振力指令を加振手段へ出力する。
【００１５】
また、本発明の制振装置において、前記主ダンパー及び前記副ダンパーの質量、ばね特性、及び減衰比は、前記構造物の共振周波数における振動を低減させるように、運動方程式から、又は、シミュレーション結果から決定されることが好ましい。
このようにパラメータを決定することにより、パッシブ制振による制振効果についても高めることが可能となる。この結果、更に高い制振効果を得ることが可能となる。
【００１６】
上述したような本発明の制振装置は、例えば、船舶の制振制御に適用されるのに好ましい。
本発明は、構造物の振動を減衰させる主ダンパーと、前記主ダンパーの振動を減衰させる副ダンパーとを備える制振方法であって、前記構造物の外乱を推定する外乱推定過程と、前記外乱推定仮定により推定された外乱をパラメータの一つとして利用し、前記構造物の振動を打ち消すように前記主ダンパー及び前記副ダンパーの少なくとも一方に振動を与えるための制振力を算出する制振力算出過程と、前記制振力指令に基づいて、前記主ダンパー及び前記副ダンパーのうちの少なくとも一方に対して制振力を与える加振過程とを具備する制振方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の制振装置によれば、構造物が振動したときに、その振動を減衰させるための主ダンパーを備えているだけではなく、この主ダンパーの振動を減衰させるための副ダンパーを備えていることから、構造物の振動が効果的に抑制され、十分な制振効果を得ることができる。
また、このような制振装置が、主ダンパー及び副ダンパーの少なくとも一方に対して、制振力を入力するための加振手段を備えていて、能動的に構造物の振動を減衰させるアクティブタイプのものとされていることから、制振装置の小型化を図りつつも、小さい制振力で従来より大きな制振効果を得ることができるのに加え、構造物に生じる振動の幅広い周波数に対する追従性を高めることができる。
更に、アクティブに制振制御を行う際に、制御手段が構造物に作用する外乱を考慮して、構造物の振動を打ち消すための制振力指令を求め、この制振力指令に基づく制振力が加振手段により与えられることにより、制振効果をより一層向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の制振装置の実施形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕、及び〔第３の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の第１の実施形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。
本実施形態に係る制振装置１０は、図１に示すように、主ダンパー２０と副ダンパー３０とを備えたものであり、例えば船舶における居住区の屋上である構造物１００上に設置されることによって、この構造物１００の振動を減衰させて制振するものである。
【００２０】
主ダンパー２０は、例えば水などの液体である流体２１が、構造物１００上に設置されたＵ字管状のタンク２２に収容されて構成されている。タンク２２は、水平方向に延在させられた水平部２２Ａとこの水平部２２Ａの両端に一体に連結された鉛直部２２ＢとからなるＵ字管状とされたものであり、流体２１が水平部２２Ａ及び鉛直部２２Ｂの下方側部分に満たされていることにより、各鉛直部２２Ｂの上方側部分にそれぞれ空気室２３が形成されている。なお、これら空気室２３は、構造物１００の振動数に応じて、大気に開放された状態、密閉された状態、加圧された状態のいずれかに維持される。
このような主ダンパー２０は、構造物１００が振動したときに、流体２１がタンク２２の水平部２２Ａを水平方向に振動することによって、構造物１００の振動を減衰させるようになっている。
【００２１】
副ダンパー３０は、容積変化可能な管状をなす一対の伸縮部３１が、タンク２２における水平部２２Ａの両端（水平部２２Ａと各鉛直部２２Ｂとの連結部分）に接続されて構成されている。伸縮部３１は、水平方向に延在させられた例えば蛇腹構造を有する管状とされたものであり、タンク２２の内部に連通させられていることにより、各伸縮部３１にも流体２１が収容されている。なお、これら伸縮部３１は、フランジ構造（図１における破線部分）によって、タンク２２に着脱可能に接続されている。
このような副ダンパー３０は、タンク２２に収容された流体２１が振動したときに、同じく、この流体２１が収容された状態の伸縮部３１が容積変化することによって、流体２１の振動を減衰させるようになっている。
【００２２】
また、本実施形態に係る制振装置１０は、構造物１００に作用する外乱を推定する外乱推定装置（外乱推定手段）１０２と、外乱推定装置１０２により推定された外乱をパラメータの一つとして利用し、構造物１００の振動を打ち消すための制振力ｕを副ダンパー３０に加えるための制振力指令ｕ＊を演算する制御器（制御手段）４３と、副ダンパー３０に対して、制振力指令ｕ＊に基づく制振力ｕを加える一対のアクチュエータ（加振手段）４０とを備えている。
アクチュエータ４０は、副ダンパー３０を構成する一対の伸縮部３１の端面に対して制振力ｕを作用させ、かつ、この制振力ｕの反力を構造物１００（構造物１００に固定設置された支柱１０１）に対して作用させるように配置されている。
このような一対のアクチュエータ４０は、制御器４３によって演算された制振力を副ダンパー３０の伸縮部３１に対して作用させ、これら伸縮部３１を容積変化させることにより、アクティブに流体２１を振動させて構造物１００の振動を減衰させるようになっている。
【００２３】
さらに、本実施形態では、構造物１００が振動するときの加速度を検出するための加速度計４１が構造物１００上に設置されるように設けられ、流体２１が振動するときの圧力を検出するための圧力計４２がタンク２２内における一方の伸縮部３１の接続部に設置されるように設けられている。
上記加速度計４１により検出された構造物１００の加速度ａ１、及び圧力計４２により検出された流体２１の圧力ｐ１は、制御器４３及び外乱推定装置１０２に入力される。
【００２４】
外乱推定装置１０２は、加速度ａ１、及び圧力ｐ１から算出される速度ｖ１などをパラメータとして利用することにより、構造物１００の外乱を推定する。外乱推定装置１０２により求められた推定外乱τは、制御器４３へ入力される。
制御器４３は、加速度ａ１、及び圧力ｐ１から算出される速度ｖ１及び外乱推定装置１０２から入力される推定外乱τをパラメータとして利用して、構造物１００の振動を打ち消すための制振力ｕを副ダンパー４０に加えるための制振力指令ｕ＊を演算し、この制振力指令ｕ＊に応じた電流を一対のアクチュエータ４０へ供給する。
アクチュエータ４０は、制御器４３から供給される電流により駆動されることにより、制振力ｕを副ダンパー３０の一対の伸縮部３１に対して作用させる。これにより、一対の伸縮部３１はアクティブに容積変化（振動）され、構造物１００の振動を減衰させて制振する。
【００２５】
次に、上記外乱推定装置１０２及び制御器４３について図２を参照して、詳しく説明する。
図２は、本実施形態に係る制振装置１０のモデル図を示している。
この図に示されるように、主ダンパー２０は、例えば、質量ｍ２、ばね特性ｋ２、及び減衰比ｃ２により表すことができ、同様に、副ダンパー３０は、例えば、質量ｍ３、ばね特性ｋ３、及び減衰比ｃ３により表すことができる。
図２に示したモデルの運動方程式は、以下の（１）〜（３）式により表され、更に、（１）式から（４）式を導出することができる。
【数１】
2006038127.tif 000003
【００２６】
上記（４）式において、可観測がａとすると、ａ＝０とする外乱τは、以下の（５）式にて表すことができる。
【数２】
2006038127.tif 000004
【００２７】
外乱推定装置１０２は、上記（５）式を算出式として用い、外乱を推定する。
上記（５）式において、ｍ１、ｋ１、ｃ１はそれぞれ構造物１００の初期質量、初期ばね特性、初期減衰比であり、ｃ２は主ダンバー２０の減衰比、λは外乱推定帯域であり、これらの値は、既知の情報として、外乱推定装置１０２に予め設定されている。
一方、ａ１は、構造物１００の加速度、ｕは直近の制振力（図２参照）であり、これらの値は、変数として取り扱われるものである。具体的には、加速度ａ１については、図１に示した加速度計４１から得ることができ、制振力ｕについては、制御器４３により演算された制御力ｕをフィードバックすることにより得ることができる。
外乱推定装置１０２は、所定の時間間隔にて、上述した各種パラメータと上記（５）式で表される算出式とを用いて、構造物１００に作用する外乱を推定し、この推定外乱τを出力する。
【００２８】
制御器４３は、構造物１００が振動するときの変位ｘ１、速度ｖ１、及び加速度ａ１の少なくとも１つ、並びに上記外乱推定装置１０２からの推定外乱τをパラメータとして利用し、所定の算出式に基づいて制振力指令ｕ＊を演算する。
本実施形態では、加速度計４１（図１参照）により検出される加速度ａ１、及び推定外乱τをパラメータとして利用し、以下の（６）式で与えられるＰＩＤ制御を用いた算出式により、制振力指令ｕ＊を演算する。
【数３】
2006038127.tif 000005
【００２９】
制御器４３は、（６）式に示されるように、構造物１００が振動するときの加速度ａ１を入力信号として、ＰＩＤ制御により１次的な制振力指令ｕ´を求め、この１次的な制振力指令ｕ´に推定外乱τを反映させる、例えば、１次的な制振力指令ｕ´から推定外乱τを減算することにより、最終的な制振力指令ｕ＊を演算する。
【００３０】
次に、上記構成からなる本発明の制振装置１０の作用について、図１を参照しながら説明する。
まず、加速度計４１及び圧力計４２は、所定の時間間隔でそれぞれ構造物１００の加速度、流体２１の圧力を検出し、これらの検出値を外乱推定装置１０２及び制御器４３へ出力する。
外乱推定装置１０２は、加速度計４２から入力された加速度ａ１と、制御器４３から直近に取得した制振力ｕとを利用し、上記（５）式により、推定外乱τを求め、これを制御器４３へ出力する。
制御器４３は、加速度計４１から入力された加速度ａ１及び外乱推定装置１０２から入力された推定外乱τを利用し、上記（６）式により制振力指令ｕ＊を演算し、この制振力指令ｕ＊に応じた電流ｉをアクチュエータ４０へ供給するとともに、制振力ｕの情報を外乱推定装置１０２へフィードバックすることにより、次回の外乱の推定に役立たせる。
アクチュエータ４０は、制御器４３から供給される電流ｉにより駆動し、副ダンパー３０を構成する一対の伸縮部３１の端面に対して制振力ｕを作用させる。
これにより、これら伸縮部３１が容積変化し、アクティブに流体２１を振動させ、構造物１００の振動を減衰させることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る制振装置１０によれば、構造物１００が振動したときに、その振動を減衰させるための主ダンパー２０を備えているだけではなく、この主ダンパー２０の振動を減衰させるための副ダンパー３０を備えているので、高い制振効果を得ることが可能となる。
更に、制御器４３が、外乱推定装置１０２によって推定された推定外乱τをパラメータの１つとして利用して制振力指令ｕ＊を演算するので、制振力指令ｕ＊の信頼性を高めることができ、構造物１００の振動を更に効果的に打ち消すことが可能となる。これにより、より高い制振効果を得ることができるという効果を奏する。
【００３２】
なお、上述の実施形態では、制御器４３が制振力指令ｕ＊を演算する際に、構造物１００の加速度ａ１をパラメータとして用いたが、これに代わって、構造物１００の速度ｖ１又は変位ｘ１を利用するようにしても良い。
更に、上記制振装置１０において、主ダンパー２０及び副ダンパー３０の質量ｍ２、ｍ３、ばね特性ｋ２、ｋ３、及び減衰比ｃ２、ｃ３を構造物１００の共振周波数における振動を低減させるように、運動方程式から、又は、シミュレーション結果から決定すると良い。
このように、主ダンパー２０及び副ダンパー３０の質量等を決定することにより、パッシブ制振による制振効果についても高めることが可能となる。この結果、更に高い制振効果を得ることが可能となる。
【００３３】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る制振装置について、参照して説明する。
本実施形態では、外乱推定装置１０２に、図３に示すような構成を付加することにより、外乱推定の精度を更に向上させる。
図３に示すように、外乱推定装置１０２は、構造物１００の速度ｖ１及び加速度ａ１に基づいて、構造物１００の振動の共振周波数を算出する算出部（算出手段）５１と、共振周波数が予め設定されている想定共振周波数の所定の範囲内であるか否かを判定する判定部（判定手段）５２と、共振周波数が想定共振周波数の所定の範囲内でなかった場合に、共振周波数と想定共振周波数とに基づいて、外乱を推定する際にパラメータとして利用される構造物の初期質量ｍ１、初期ばね特性ｋ１、及び初期減衰比ｃ１の少なくともいずれか１つを補正するパラメータ補正部（パラメータ補正手段）５３とを備えている。
【００３４】
ここで、構造物１００の速度ｖ１については、圧力計４２から入力される圧力に基づいて求めることが可能である。
算出部５１は、例えば、高速フーリエ変換器であり、図１に示した加速度計４１及び圧力計４２から検出値を取得する度に、共振周波数を求め、これを判定部５２へ出力する。
判定部５２は、例えば、入力された共振周波数から予め保持している想定共振周波数を減算することにより、差分を算出し、この差分が予め設定されている誤差範囲内であるか否かを判定し、この判定結果をパラメータ補正部５３へ出力する。
パラメータ補正部５３は、前記差分が予め設定されている誤差範囲を超えた旨の判定結果を得た場合に、外乱の推定に用いるパラメータである構造物１００の初期質量ｍ１、初期ばね特性ｋ１、初期減衰比ｃ１の設定値を補正する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る制振装置によれば、外乱推定装置１０２において、共振周波数が想定共振周波数から予め設定されている誤差範囲を超過してずれたときには、パラメータ補正部５３が構造物１００の初期質量ｍ１、初期ばね特性ｋ１、初期減衰比ｃ１の設定値を補正する、又は設定しなおすので、常に信頼性の高いこれらのパラメータを利用して、外乱を求めることが可能となる。
これにより、外乱の推定精度を更に向上させることができ、高い制振効果を得ることが可能となる。
また、上記算出部５１を高速フーリエ変換器とすることにより、共振周波数を簡易に求めることが可能となる。
【００３６】
なお、上記実施形態において、構造物１００の質量を計測する質量計測器（質量計測手段）を構造物１００に設置し、上記パラメータのうち、構造物１００の質量ｍ１については、上記質量計測器により実際に計測された値を利用するようにしても良い。
例えば、構造物１００が船体であった場合には、船体水没量を計測する機器を質量計測器として設けることにより、この船体水没量から構造物１００の質量を演算により求めることが可能である。
このように、実測値をパラメータとして採用することにより、外乱の推定精度を更に向上させることが可能となり、構造物１００の制振効果を更に向上させることが可能となる。
【００３７】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る制振装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、外乱推定装置１０２を図４に示すような構成とすることにより、外乱の推定を簡易に行うものである。
図４は、本実施形態に係る制振装置におけるアクチュエータ４０及び外乱推定装置１０２の制御系を模式的に示したブロック線図である。
まず、本実施形態に係るアクチュエータ４０の制御系について、図４のブロック線図を参照して説明する。
図１に示されるアクチュエータは、比例器６１と積分器６２などの制御系により表すことができる。
具体的には、制御器４３からアクチュエータ４０が備えるモータへ供給されるモータ電流ｉｒｅｆは、比例器６１に入力されることにより、トルク変換定数ＫＴのゲインが乗算され、軸発生トルクＴとして出力される。この軸発生トルクＴは、外乱ｆの影響を受けることにより減少して、駆動トルクＴ´となる。この駆動トルクＴ´は、積分器６２に入力されることにより、モータ慣性モーメントＪＭで積分され、モータ軸出力ωに変換され、出力される。そして、このモータ軸出力ωに応じて決定される制振力ｕが、図１に示すように、副ダンパー３０の伸縮部３１に作用し、構造物１００の振動を減衰させる。
【００３８】
このような制御系は、以下の（７）式に示す運動方程式にて示すことができる。
【数４】
2006038127.tif 000006
【００３９】
上記（７）式から外乱ｆは、以下の（８）式にて、表すことができる。
【数５】
2006038127.tif 000007
つまり、外乱推定装置１０２を上記（８）式に対応する制御系モデルにより構成することにより、外乱ｆを推定することが可能となる。
【００４０】
例えば、本実施形態に係る外乱推定装置１０２は、制御器４３からの制振力指令ｕ＊に応じてアクチュエータ４０に入力される物理量であるモータ電流ｉｒｅｆと、アクチュエータ４０から副ダンパー３０に与えられる物理量であるモータ軸出力ωとを入力信号として用い、これらの信号に基づいて外乱ｆを推定する。
具体的には、外乱推定装置１０２は、図４に示すようなブロック線図にて表される制御系にて構成することが可能である。以下、この制御系について説明する。
【００４１】
図４に示すように、外乱推定装置１０２は、モータ電流ｉｒｅｆにゲインＫＴを乗じて軸発生トルクＴを得るための比例器７１と、モータ軸出力ωをモータ慣性モーメントＪＭで微分して、駆動トルクＴ´を得るための微分器７２と、比例器７１の出力である軸発生トルクＴから微分器７２の出力である駆動トルクＴ´を減算する減算器７３とを備える構成とする。
ここで、理論的には、この減算器７３の出力が外乱ｆに相当する物理量とみなすことができる。しかし、このブロック線図では、微分器７２を使用していることから、高周波にて観測ノイズの影響を受けやすい。従って、この高周波ノイズを除去するために、上記減算器７３の出力が入力されるローパスフィルタ７４を更に設け、ローパスフィルタ７４により高周波ノイズが除去された物理量を推定外乱τとして、制御器４３（図１参照）にフィードバックさせる。
【００４２】
また、図４に示した外乱推定装置１０２は、図５に示すようなブロック線図に変形することができる。
これは、図４におけるブロック線図において、モータ軸出力ωから推定外乱τまでの伝達関数が以下の（９）式にて得られることから、図５に示すような微分要素を用いないブロック線図に変形したものである。
【数６】
2006038127.tif 000008
【００４３】
この場合、外乱推定装置１０２は、図５に示すように、モータ電流ｉｒｅｆにゲインＫＴを乗じて軸発生トルクＴを得るための比例器７１と、モータ軸出力ωが入力され、これにゲインＪＭωＤを乗じて出力する比例器７６と、比例器７１の出力と比例器７６の出力が入力され、これらを加算して出力する加算器７７と、加算器７７の出力が入力され、高周波ノイズ成分を除去して出力するローパスフィルタ７４と、ローパスフィルタの出力と比例器７６の出力が入力され、これらの差分を出力する減算器７８とを備える構成とする。そして、減算器７８の出力を推定外乱τとして、制御器４３（図１参照）にフィードバックさせる。
このように構成することにより、図４に示した制御系のように微分器７２を不要にすることが可能となるので、ノイズ成分を低減させることができる。
また、図５に示したブロック線図において、ωＤをできるだけ大きく設定することにより、遅れの少ない推定外乱τを得ることも可能となる。
【００４４】
以上説明してきたように、本実施形態に係る外乱推定装置１０２によれば、アクチュエータ４０の入出力に着目するので、この入出力に基づいて簡易な手法により、外乱を推定することが可能となる。
また、ローパスフィルタ７４を備えることにより、ノイズ成分を除去した後の値を推定外乱として制御器４３へフィードバックさせるので、制御器４３により演算される制振力指令ｕ＊をより信頼性の高い値とすることが可能となる。これにより、制振効果を更に向上させることができる。
【００４５】
なお、上述の実施形態においては、加振器としてアクチュエータ４０を採用した場合の制御系について説明したが、アクチュエータ４０に代わって油圧式の加振器を採用することも可能である。
この場合においても、同様に制御系の運動方程式を立て、外乱を求める式を導出し、この導出式に応じた制御系により外乱推定装置１０２を構成すればよい。
【００４６】
〔他の実施形態〕
次に、本発明に係る制振装置１０は、図２に示すような制御モデルに代わって、例えば、図６から図８に示すような第２の制御モデル、第３の制御モデル、並びに、第４の制御モデルによっても、構成することが可能である。
【００４７】
図６に示す第２の制御モデルは、主ダンパー２０に対して加振力ｕを作用させ、かつ、この加振力ｕの反力を構造物１００に対して作用させることにより、構造物１００の制振効果を図ったものである。
この第２の制御モデルにより、制振装置１０を構成した場合、その運動方程式は、以下の（１０）〜（１２）式において、Ｆ１＝ｆ−ｕ、Ｆ２＝ｕ、Ｆ３＝０、となる。
これら運動方程式から外乱についての算出式を導出し、この導出式を用いて外乱を推定することにより、上述した第１〜第３の実施形態に係る制振装置と同様に、推定外乱τを演算することが可能となり、高い制振効果を得ることができる。
【数７】
2006038127.tif 000009
【００４８】
図７に示す第３の制御モデルは、副ダンパー３０に対して加振力ｕを作用させ、かつ、この加振力ｕの反力を主ダンパー２０に対して作用させることにより、構造物１００の制振効果を図ったものである。
この第３の制御モデルにより、制振装置１０を構成した場合、その運動方程式は、上記（１０）〜（１２）式において、Ｆ１＝ｆ、Ｆ２＝−ｕ、Ｆ３＝ｕ、となる。
これら運動方程式から外乱についての算出式を導出し、この導出式を用いて外乱を推定することにより、上述した第１〜第３の実施形態に係る制振装置と同様に、推定外乱τを演算することが可能となり、高い制振効果を得ることができる。
【００４９】
図８に示す第４の制御モデルは、主ダンパーに対して加振力ｕ１を作用させ、かつ、この加振力ｕ１の反力を構造物１００に対して作用させるとともに、副ダンパーに対して加振力ｕ２を作用させ、かつ、この加振力ｕ２の反力を主ダンパーに対して作用させることにより、構造物１００の制振効果を図ったものである。
この第４の制御モデルにより、制振装置を構成した場合、その運動方程式は、上記（１０）〜（１２）式において、Ｆ１＝ｆ−ｕ１、Ｆ２＝ｕ１−ｕ２、Ｆ３＝ｕ２、となる。
これら運動方程式から外乱についての算出式を導出し、この導出式を用いて外乱を推定することにより、上述した第１〜第３の実施形態に係る制振装置と同様に、推定外乱τを演算することが可能となり、高い制振効果を得ることができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
第１に、上述の実施形態においては、制振装置として３自由度のモデルを用いたが、例えば、副ダンパーの振動を減衰させる第３のダンパーを設けることにより、４自由度のモデルによる制振装置とし、更なる制振効果を望むことも可能である。
この場合においても、運動方程式は一般的に知られているため、この運動方程式を解くことにより、外乱などを演算式にて求めることができる。
第２に、加振手段としてアクチュエータ４０を採用したが、これに限定されず、例えば油圧式の加振装置を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る制振装置を示す概略説明図である。
【図２】図１に示す制振装置の制御モデルを示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る制振装置の外乱推定装置が備える構成の一部を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る制振装置の外乱推定装置の構成を示すブロック線図である。
【図５】図４のブロック線図の変形例を示す図である。
【図６】本発明の制振装置の他の構成例である第２の制御モデルを示す図である。
【図７】本発明の制振装置の他の構成例である第３の制御モデルを示す図である。
【図８】本発明の制振装置の他の構成例である第４の制御モデルを示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  制振装置
２０  主ダンパー
３０  副ダンパー
４０  アクチュエータ
４１  加速度計
４２  圧力計
４３  制御器
１００  構造物
１０２  外乱推定装置
【図１】
2006038127.tif 000010
【図２】
2006038127.tif 000011
【図３】
2006038127.tif 000012
【図４】
2006038127.tif 000013
【図５】
2006038127.tif 000014
【図６】
2006038127.tif 000015
【図７】
2006038127.tif 000016
【図８】
2006038127.tif 000017