(57)【要約】【課題】従来のダイナミックダンパによる構造物の上下振動抑制はアクティブ方式ではなく、構造物の質量と支持のばね定数が変ると、ダイナミックダンパの各定数を変えなければならない問題がある。また、従来のアクティブ型除振装置は振動センサが必要であり、しかも、除振機構部を被除振体の下に取り付けなければならない。【解決手段】被除振体としての構造物の制振制御において、構造物の上に取り付けられた超磁歪素子を用いるアクティブダイナミックダンパ装置を設け、超磁歪素子の磁歪効果と逆磁歪効果を利用し、制御による梃子の錘の振動で構造物の上下振動を減衰するような手段をとる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被除振体としての構造物（１１）を振動抑制するダイナミックダンパ装置において、
永久磁石（１）と、励磁コイル（５）と予圧を与える板ばね（７）を有する超磁歪素子（４）とを上側の鉄心（２）と下側鉄心（２１）にて閉磁路を構成し、かつ、該磁石（１）と超磁歪素子（４）の間に信号コイル（６）を有する鉄心（２２）と空気ギャップ（３）とで磁路を構成し、
前記信号コイル（６）の電圧を入力とし、前記励磁コイル（５）へ出力するアンプ（１０）を設け、
前記超磁歪素子（４）の出力軸には先端に錘（９）を固着した梃子（８）を接し、構造物（１１）に一体支持された支点にて上下可動することを特徴とするアクティブダイナミックダンパ装置。
【請求項２】
前記アンプ（１０）の入力から出力までの伝達関数Ｋ(ｓ)は、
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とすることを特徴とする請求項１記載のアクティブダイナミックダンパ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブダイナミックダンパ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の上下振動を抑制するために、従来からさまざまな方法が考えられた。その中に、構造物の上下振動エネルギーを減衰によって直接消散させるのではなく、図５に示すように補助となる振動系を付加し、それによって構造物の振動エネルギーを吸収しょうとするダイナミックダンパの方法がある。
従来のダイナミックダンパは、ばねと重りで構成された振り子で、固有の共振周波数がある。これを構造物の上に取り付けておくと、その構造物に外から上下振動が加わったとき、ダイナミックダンパの共振と同じ振動周波数であれば、外からの加振力とダイナミックダンパが押し返す力とが打ち消し合い、構造物の上下振動を抑えることができる。しかし、ダイナミックダンパの固有共振周波数以外の周波数帯域で、制振効果を発揮できない。
外からの加振力が広い周波数帯域にわたって作用する場合には、ダイナミックダンパに減衰要素を組込む必要がある。その設計方法には、定点理論と呼ばれる最大値最小化規範に基づく設計法と最小分散規範に基づく設計法がある（例えば、非特許文献１参照。）。
定点理論による設計手順としては、まずダイナミックダンパとして取り付ける付加系の重りの質量ｍを決め、その重りの質量ｍと構造物の質量Ｍとの比μ（＝ｍ／Ｍ）を求め、次に最適設計法により付加系のばね定数ｋ１を決め、最後に粘性係数ｃ１を決める。従って、異なる構造物に対して異なるダイナミックダンパが必要となる。即ち、対象とする構造物の質量Ｍ又は支持のばね定数ｋ０が変ると、ダイナミックダンパの各定数ｍ、ｋ１とｃ１を変えなければならない。また、このように設計したダイナミックダンパを構造物に取り付ける場合は、床面の上下変位から構造物の上下変位までの振動倍率の最大値は√（（μ＋２）／μ）である。例えば、μ＝0.1の場合、最大値は4.58となり、即ち、最大値を起こす周波数で床面の振幅を１とすれば、構造物の振幅は4.58倍となる。質量比μを大きくするほど、構造物の最大振幅が低減できるが、実際にスペースなど物理の制限からダイナミックダンパの重りの質量をあまりに大きくすることができない。
また、従来の技術として、超磁歪アクチュエータを用いるアクティブ型除振装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
前記アクティブ型除振装置は、ベース部、取付板、超磁歪素子またはピエゾ素子を有する小変位アクチュエータ、エアアクチュエータまたはリニアモータを有する大変位アクチュエータ、加速度計など振動センサ、積層ゴムなどを備えた除振機構部と、この除振機構部の制御を行う制御装置部を備える。取付板は、大変位アクチュエータと積層ゴムによって上下方向にスライド可能に支持されている。小変位アクチュエータと大変位アクチュエータはベース部と取付板の間で水平方向に並べて配置されベース部に対する取付板の位置を上下方向に変位させることで被除振体が除振される。つまり、前記アクティブ型除振装置に振動センサが必要である。また、前記アクティブ型除振装置の除振機構部を被除振体の下に取り付ける必要がある。振動センサの利用によるコストが上がり、一方、除振機構部を被除振体の下に取り付ける際には、被除振体によって取付不可能の場合があると考えられる。
【０００３】
【非特許文献１】
（社）日本機械学会編「振動のダンピング技術」株式会社養賢堂発行、１９９８年９月１日、ｐ．４９−５６
【特許文献１】
特開２００１−５０３３４号公報（第１−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来のダイナミックダンパによる構造物の上下振動抑制はアクティブ方式ではなく、構造物の質量と支持のばね定数が変ると、ダイナミックダンパの各定数を変えなければならない問題がある。また、従来のアクティブ型除振装置は振動センサが必要であり、しかも、除振機構部を被除振体の下に取り付けなければならない。
【０００５】
本発明は前述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、振動センサを使うことなく、しかも、除振機構部を被除振体の下に取り付ける必要もなく、被除振体の上に取り付けるだけで、アクティブダイナミックダンパ装置を提供することを目的として、
請求項１において、永久磁石と超磁歪素子と鉄心と空気ギャップとコイルとアンプと板ばねと錘と梃子などでアクティブダイナミックダンパ装置を構成し、
請求項２において、前記アンプの入力から出力までの伝達関数Ｋ(ｓ)は比例、積分、１次微分、２次微分制御とすることを特徴とする請求項１記載のアクティブダイナミックダンパ装置とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
つまり、その目的を達成するための手段は、
請求項１において、被除振体としての構造物１１の上に取り付けられるダイナミックダンパ装置において、永久磁石１と、励磁コイル５と予圧を与える板ばね７を有する超磁歪素子４とを鉄心２、２１にて閉磁路を構成し、かつ、該磁石１と超磁歪素子４の間に信号コイル６を有する鉄心２２と空気ギャップ３とで磁路を構成し、前記信号コイル６と前記励磁コイル５をアンプ１０の入、出力とし、前記超磁歪素子４の出力軸には先端に錘９を固着した梃子８を接し、構造物１１に一体支持された支点１２にて上下可動することを特徴とするアクティブダイナミックダンパ装置である。
【０００７】
請求項２において、前記アンプ１０の入力から出力までの伝達関数Ｋ(ｓ)は、Ｋ(ｓ)＝ＫＰ＋ＫＩ／ｓ＋ＫＤｓ＋Ｋ２Ｄｓ２とするアクティブダイナミックダンパ装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明請求項１を説明するためのアクティブダイナミックダンパ装置の構成図であり、図1において、被除振体としての構造物１１の上に、永久磁石１と、励磁コイル５と予圧を与える板ばね７を有する超磁歪素子４とを鉄心２、２１にて閉磁路を構成し、かつ、該磁石１と超磁歪素子４の間に信号コイル６を有する鉄心２２と空気ギャップ３とで磁路を構成し、前記信号コイル６と前記励磁コイル５をアンプ１０の入、出力とし、前記超磁歪素子４の出力軸には先端に錘９を固着した梃子８を接し、構造物１１に一体支持された支点１２にて上下可動することを特徴とするアクティブダイナミックダンパ装置を構成している。ただし、前記アンプ１０の重さまたは寸法により構造物１１の上に設置できない場合は、前記アンプ１１をほかの個所に設置すればよい。
【０００９】
次に図１〜４を参照して請求項２を説明する。
まず、図１に示すアクティブダイナミックダンパ装置の動作原理を説明し、そして図２を参照し制御系の閉ループ系伝達関数および、制御系設計のための中間パラメータ（ｙ、ｚ）の求め方を説明し、最後に図３と図４を参照し前記アンプ１０の各ゲイン（ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ、Ｋ２Ｄ）の決定方法を説明する。
【００１０】
図１に示すように超磁歪素子４と並列に、同程度の磁気抵抗を持つ空気ギャップ３の磁路を構成しているので、静的状態において永久磁石１からの磁束Φが均等にΦ１（＝Φ／２）とΦ２（＝Φ／２）に分けて超磁歪素子４と空気ギャップ３に入る。また、前記磁束Φ１により超磁歪素子４に適切な磁気バイアスをかける。一方、超磁歪素子４の上端にある板ばね７で予圧をかけておく。
床面の上下振動（その変位をｘ０とする）など外部の力により構造物１１を上下振動させると（その変位をｘとする）、錘９も上下振動し始まる（その変位をｘ２とする）。そして、梃子８の支点１２を通して超磁歪素子４に上下方向に変動する力が印加され、該変動する力によって超磁歪素子４に上下変位ｄｘ１が起こって逆磁歪効果で超磁歪素子４の透磁率が変るため、超磁歪素子４を通す磁束Φ１に磁束変化ｄΦ１が起こる。一方、閉磁路に永久磁石１からの磁束Φが一定なので、前記超磁歪素子４の磁束変化ｄΦ１により空気ギャップ３の磁路に磁束変化ｄΦ２も起こる。しかも、ｄΦ２＝−ｄΦ１。前記磁束の変化ｄΦ１とｄΦ２により励磁コイル５と信号コイル６に誘起電圧ｕ１とｕ２が発生する。
床面の上下振動を一定の周波数の正弦波状変位とすると、前述の各変化量（ｘ０、ｘ、ｘ２、ｄｘ１、ｄΦ１、ｄΦ２、ｕ１、ｕ２）も同じ周波数で変化する。
前記信号コイル６の誘起電圧ｕ２をアンプ１０に入力し、前記アンプ１０の出力電圧ｕを前記励磁コイル５の両端に印加し、該出力電圧ｕと誘起電圧ｕ２との和で前記励磁コイル５の電流ｉを制御することで前記超磁歪素子に働く制御応力ｆを制御し、前記構造物１１の上下振動を抑制することを図る。以下、前記応力ｆを制御応力と呼ぶ。
【００１１】
図２に制御系のモデルを示す。
ここで、ｋ０とｃ０とＭは前記構造物１１の支持のばね定数と粘性係数と構造物の質量である。ｋ１とｃ１は前記超磁歪素子４のばね定数と粘性係数である。Ｋｅ(ｓ)は前記超磁歪素子４の上下変位ｄｘ１から前記制御応力ｆまでの伝達関数である。以下、Ｋｅ(ｓ)を“電気ばね”と呼ぶ。ｌとＬは前記梃子８の長さ分配、ｒ＝Ｌ／ｌは梃子比である。ｍは前記錘９の質量である。Ｆ０、Ｆ１とＦ２は前記梃子８に働く力であり、その中、Ｆ０は前記構造物１１に固定される支点１２による引張力、Ｆ１は前記超磁歪素子４の出力軸による支持力、Ｆ２は前記錘９による圧力である。
静的状態において、前記各力Ｆ０、Ｆ１とＦ２は次に示す（１）式と（２）式のような関係がある。
【００１２】
2004205007.tif 000003
【００１３】
2004205007.tif 000004
【００１４】
床面振動を角周波数ωの正弦波変位ｘ０とし、また、前記梃子８自体の質量を省略すると、ラプラス演算子ｓを使った運動方程式は次に示す（３）式のように纏められる。ただし、すべての変数（Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、ｘ０、ｘ、ｄｘ１、ｘ２）は交流分のみを表す。
【００１５】
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【００１６】
前記（３）式において、第一式は前記錘９の運動方程式、第二式は前記構造物１１の運動方程式、第三式は前記超磁歪素子４の変位で発生した機械応力と制御応力の和、第四と第五式は前記梃子８に作用する各力の平衡式、第六式は前記超磁歪素子４の変位と前記構造物１１の変位と前記錘９の変位との関係式である。
前記（３）式における第一、第四式により、次に示す（４）式のような関係式を求めることができる。
【００１７】
2004205007.tif 000006
【００１８】
また、前記（３）式における第六、第三、第五と第一式により、次に示す（５）式のような関係式を求めることができる。
【００１９】
2004205007.tif 000007
【００２０】
前記（５）式から、前記錘９の上下変位ｘ２と前記構造物１１の上下変位ｘとの関係式は次に示す（６）式のように求められる。
【００２１】
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【００２２】
前記（４）と（６）式を前記（３）式における第二式に代入し、整理すると、前記床面の上下変位ｘ０から前記構造物１１の上下変位ｘまでの閉ループ系伝達関数は次に示す（７）式のように求められる。
【００２３】
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【００２４】
ここで、“電気ばね”Ｋｅ(ｓ)を次に示す（８）式のように設計すると、閉ループ系伝達関数Ｇ(ｓ)は次に示す（９）式のように求められる。
【００２５】
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【００２６】
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【００２７】
ただし、ｙとｚは前記アンプ１０の各ゲイン（ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ、Ｋ２Ｄ）を設計するための中間パラメータ、ｄ（ｓ）は閉ループ系特性多項式、ａｉ（ｉ＝０〜３）は特性多項式の各係数である。
一例として真鍋係数図法により前記中間パラメータｙとｚを設計することができる。真鍋係数図法は制御系設計手法として公知となり、前願の特開２００２−３２５４７１号公報にも記載があり、ここで、その詳細の説明を省略する。
以下、真鍋係数図法により前記中間パラメータｙとｚを設計する。
【００２８】
前記（９）式の閉ループ系特性多項式に対して真鍋係数図法の安定度指標γｉ（ｉ＝１〜２）は次に示す（１０）式となる。
【００２９】
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【００３０】
γ１、γ２より、前記中間パラメータｙとｚは、次に示す（１１）式の関係がある。
【００３１】
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【００３２】
前記（１１）式の数値解を求めるのが困難であるが、幾何作図の手法を用いて（１１）式で表す２組の曲線を描いてその交点を求めることにより前記中間パラメータｙとｚを求めることができる。その詳細は本発明の具体例を参照下さい。
【００３３】
以下、図３と図４を参照し、前記（８）式で表した“電気ばね”Ｋｅ(ｓ)の各定数（−ｋ１、ｙ、ｚ）から、前記アンプ１０の各ゲインの決定方法を説明する。
図３は制御回路の構成を示す図である。ここで、Ｒ１とＬ１は前記励磁コイル５の抵抗とインダクタンス、Ｒ２とＬ２は前記信号コイル６の抵抗とインダクタンスである。Ｋ(ｓ)は前記アンプ１０の入、出力間の伝達関数である。
前記アンプ１０の入力インピーダンスが十分大きいので、前記アンプ１０の出力電圧ｕと前記信号コイル６の誘起電圧ｕ２は次に示す（１２）式の関係がある。
【００３４】
2004205007.tif 000014
【００３５】
また、前記アンプ１０の出力インピーダンスが十分小さいので、前記出力電圧ｕを前記励磁コイル５の両端に加えると、励磁コイルの電流は次に示す（１３）式のようになる。
【００３６】
2004205007.tif 000015
【００３７】
逆磁歪効果によって、前記超磁歪素子４の上下変位ｄｘ１により前記励磁コイル５と信号コイル６に誘起電圧ｕ１とｕ２が発生する。ヒステリシスなど非線形現象が存在するが、動作点の近辺で線形特性としてｄｘ１とｕ１、ｕ２の関係を表現すると、次に示す（１４）式が得られる。
【００３８】
2004205007.tif 000016
【００３９】
ここで、β１とβ２は誘起電圧の発生係数である。ラプラス演算子のｓは前記誘起電圧ｕ１とｕ２は前記超磁歪素子４の上下変位ｄｘ１の微分量、即ちｄｄｘ１／ｄｔに比例することを表す。また、前記超磁歪素子４の上下変位ｄｘ１で起きた前記磁束変化ｄΦ１とｄΦ２は反対の向きを持つから、（１４）式の第二式に“−”を付けた。
【００４０】
一方、磁歪効果によって前記励磁コイル５に流した電流ｉにより前記超磁歪素子４に働く上下方向の制御応力ｆを生成する。同様に動作点の近辺で線形特性として前記電流ｉと応力ｆの関係を表現すると、次に示す（１５）式が得られる。
【００４１】
2004205007.tif 000017
【００４２】
ここで、ｋｉは制御応力の発生係数である。
前記（１２）式〜（１５）式から、前記超磁歪素子４の変位ｄｘ１から超磁歪素子に働く制御応力ｆまでの信号流れは図４に示すブロック線図のようになる。
図４から、前記超磁歪素子４の上下変位ｄｘ１から前記超磁歪素子４に働く制御応力ｆまでの伝達関数、即ち、前記“電気ばね”Ｋｅ(ｓ)は次に示す（１６）式のように求められる。
【００４３】
2004205007.tif 000018
【００４４】
前記（８）式を前記（１６）式に代入し整理すると、前記アンプ１０の伝達関数Ｋ(ｓ)は前記中間パラメータｙとｚの関数として、次に示す（１７）式のように表すことができる。
【００４５】
2004205007.tif 000019
【００４６】
前記（１７）式から、本発明の請求項２において、前記アンプ１０の入力から出力までの伝達関数Ｋ(ｓ)は比例、積分、１次微分、２次微分制御によって構成されることが分かる。
【００４７】
以上のまとめとして、本発明のアクティブダイナミックダンパ装置は図１に示すように、永久磁石１と、励磁コイル５と予圧を与える板ばね７を有する超磁歪素子４とを鉄心２、２１にて閉磁路を構成し、かつ、該磁石１と超磁歪素子４の間に信号コイル６を有する鉄心２１と空気ギャップ３とで磁路を構成し、前記信号コイル６と前記励磁コイル５をアンプ１０の入、出力とし、前記超磁歪素子４の出力軸には先端に錘９を固着した梃子８を接し、構造物１１に一体支持された支点１２にて上下可動させる。
前記アンプ１０の入力から出力までの伝達関数Ｋ(ｓ)は、比例、積分、１次微分、２次微分制御で構成され、中間パラメータｙとｚにより前記アンプ１０の伝達関数の各ゲイン（ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ、Ｋ２Ｄ）を設計すれば、構造物１１の振動抑制制御ができる。
【００４８】
以下、数値例を挙げて、本発明の実施の具体的形態をさらに説明する。
数値例とした試作機の構造物１１の機械定数、アクティブダイナミックダンパ装置の定数、および真鍋係数図法の安定度指標は、構造物１１の質量Ｍ、構造物１１の支持のばね定数ｋ０、構造物１１の支持の粘性係数ｃ０、超磁歪素子４の機械ばね定数ｋ１、超磁歪素子４の機械粘性係数ｃ１、梃子比ｒ、錘９の質量ｍ、誘起電圧発生係数β１とβ２、制御応力発生係数ｋｉ、励磁コイル５の抵抗Ｒ１、励磁コイル５のインダクタンスＬ１、安定度指標γ１、γ２を次に示す（１８）式の値としたときの中間パラメータｙ、ｚ、およびアンプ１０の伝達関数の各ゲインＫＰ、ＫＩ、ＫＤ、Ｋ２Ｄの決定例について説明する。
【００４９】
2004205007.tif 000020
【００５０】
（１８）式の各定数を（１１）式に代入し、（１１）式の幾何解は図６に示すように双曲線と双直線との三つの交点として次に示す（１９）式のように求められる。
【００５１】
2004205007.tif 000021
【００５２】
制御系を安定にするための必要条件として、前記（９）式の分母に示す閉ループ系特性多項式ｄ(ｓ)の各係数はａｉ＞０（または、ａｉ＜０）（ｉ＝０〜３）を満たさなければならないので、該条件をチェックすることにより前記（１９）式に（ｙ３、ｚ３）のみが安定解として得られた。
ｙ＝-174.15とｚ＝-2.658、および前記（１８）式に示す各定数を前記（１７）式に代入し計算すると、前記アンプ１０の伝達関数の各ゲイン（ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ、Ｋ２Ｄ）は次に示す（２０）式のように求められる。
【００５３】
2004205007.tif 000022
【００５４】
（２０）式に示す伝達関数を有するアンプ１０を図１に示すアクティブダイナミックダンパ装置に適用すると、床面の上下変位ｘ０から構造物１１の上下変位ｘまでの伝達関数の周波数応答特性シミュレーションは図７に示す実線のように構造物１１の固有共振周波数ｆ０（＝２０Ｈｚ）の近辺でゲイン特性のピークが低く抑えられたことが分かる。ただし、図７に示す破線はアクティブダイナミックダンパ装置を装着しない場合、床面の上下変位ｘ０から構造物１１の上下変位ｘまでの周波数応答特性シミュレーションである。図８に床面にステップ状の上下変位ｘ０（＝10μｍ）が発生する場合の構造物１１の上下変位ｘの時間応答シミュレーションを示す。ただし、破線はアクティブダイナミックダンパ装置を装着しない場合、実線はアクティブダイナミックダンパ装置を装着する場合に対応する。図８に示す時間応答シミュレーションから、本発明のアクティブダイナミックダンパ装置を用いると、構造物１１の上下振動が速やかに抑制できることがわかる。
【００５５】
図９に床面の上下変位ｘ０から超磁歪素子４の上下変位ｄｘ１までの伝達関数の周波数応答特性シミュレーションを示す。図１０にｘ０＝10μｍのステップ状の床面変位が発生する場合の超磁歪素子４の上下変位ｄｘ１の時間応答シミュレーションを示し、超磁歪素子４に最大ｄｘ１＝76μｍの上下変位が起きる。しかし、超磁歪素子４に大きな上下変位が取れないため、梃子比ｒをｒ＞１のように大きくし、超磁歪素子４の小さな上下変位だけで錘９の上下方向の大変位を生成することによって、構造物１１の上下振動を減衰することができる。以下、梃子比をｒ＝５としたときの設計結果を述べる。
【００５６】
梃子比ｒ＝５の場合、中間パラメータｘとｙを求めるための前記（１１）式の幾何解は、図１１に示すように双曲線と双直線との三つの交点として次に示す（２１）式のように求められる。
【００５７】
2004205007.tif 000023
【００５８】
制御系を安定にするための必要条件をチェックすることにより前記（２１）式に（ｙ３、ｚ３）のみが安定解として得られた。
ｙ＝445とｚ＝-66.44、および前記（１８）式に示す各定数を前記（１７）式に代入し計算すると、アンプ１０の伝達関数の各ゲイン（ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ、Ｋ２Ｄ）は次に示す（２２）式のように求められる。
【００５９】
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【００６０】
（２２）式に示す伝達関数を有するアンプ１０を図１に示すアクティブダイナミックダンパ装置に適用すると、床面の上下変位ｘ０から構造物１１の上下変位ｘまでの伝達関数の周波数応答特性シミュレーションは図１２に示す実線のように構造物１１の固有共振周波数ｆ０（＝２０Ｈｚ）の近辺でゲイン特性のピークが低く抑えられたことが分かる。図１３に床面にステップ状の上下変位ｘ０（＝10μｍ）が発生する場合の構造物１１の上下変位ｘの時間応答シミュレーションを示す。ただし、破線はアクティブダイナミックダンパ装置を装着しない場合、実線はアクティブダイナミックダンパ装置を装着する場合に対応する。図１３を図８と比べると、梃子比ｒ＝５の場合はｒ＝１の場合とほぼ同じ程度の制振効果を達成できる。
【００６１】
一方、図１４に床面の上下変位ｘ０から超磁歪素子の上下変位ｄｘ１までの伝達関数の周波数応答特性シミュレーションを示す。ただし、ゲイン特性に破線と実線はそれぞれ梃子比ｒ＝１とｒ＝５に対応する。ｒ＝５の場合のゲイン特性（実線）はｒ＝１の場合のゲイン特性（破線）より低いので、梃子比を大きくすれば、超磁歪素子の上下変位が小さくなることがわかる。図１５に床面にｘ０＝10μｍのステップ状の上下変位が発生する場合の超磁歪素子の上下変位ｄｘ１の時間応答シミュレーションを示す。ただし、破線と実線はそれぞれｒ＝１とｒ＝５に対応する。ｒ＝１の最大76μｍの超磁歪素子の上下変位に対し、ｒ＝５の場合、超磁歪素子の上下変位の最大値はおよそ五分の一の16μｍに抑えられた。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本願の発明によれば、構造物の制振制御に振動センサを使うことなく、しかも、除振機構部を被除振体の下に取り付ける必要もなく、被除振体としての構造物の上に取り付けるアクティブダイナミックダンパ装置を、永久磁石と超磁歪素子と鉄心とコイルとアンプと梃子と錘などで構成し、床面の上下変位から構造物の上下変位までの閉ループ系伝達関数の周波数応答のゲイン特性のピーク値を低く抑えるようにアンプの伝達関数の各ゲインを設計することによって、構造物の上下振動抑制制御を提供することができ、実用上、有用性の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１記載のアクティブダイナミックダンパ装置の構成図である。
【図２】本発明の制御系を示すモデル図である。
【図３】本発明の制御回路の構成を示す図である。
【図４】超磁歪素子の変位から制御応力までの信号流れを示すブロック線図である。
【図５】従来のダイナミックダンパを示すモデル図である。
【図６】梃子比ｒ＝１のときの中間パラメータｙとｚの幾何解を示す図である。
【図７】梃子比ｒ＝１の制御を適用したときの床面の上下変位から構造物の上下変位までの周波数応答特性図である。
【図８】梃子比ｒ＝１の制御を適用したときの構造物の上下変位の時間応答特性図である。
【図９】梃子比ｒ＝１の制御を適用したときの床面の上下変位から超磁歪素子の上下変位までの周波数応答特性図である。
【図１０】梃子比ｒ＝１の制御を適用したときの超磁歪素子の上下変位の時間応答特性図である。
【図１１】梃子比ｒ＝５のときの中間パラメータｙとｚの幾何解を示す図である。
【図１２】梃子比ｒ＝５の制御を適用したときの床面の上下変位から構造物の上下変位までの周波数応答特性図である。
【図１３】梃子比ｒ＝５の制御を適用したときの構造物の上下変位の時間応答特性図である。
【図１４】梃子比ｒ＝５の制御を適用したときの床面の上下変位から超磁歪素子の上下変位までの周波数応答特性図である。
【図１５】梃子比ｒ＝５の制御を適用したときの超磁歪素子の上下変位の時間応答特性図である。
【符号の説明】
１    永久磁石
２    上側の鉄心
２１    下側の鉄心
２２    空気ギャップ側の鉄心
３    空気ギャップ
４    超磁歪素子
５    励磁コイル
６    信号コイル
７    板ばね
８    梃子
９    錘
１０    アンプ
１１    構造物
１２    支点
Ｍ    構造物の質量
ｋ０    構造物の支持のばね定数
ｃ０    構造物の支持の粘性係数
ｍ    錘の質量
ｋ１    超磁歪素子のばね定数
ｃ１    超磁歪素子の粘性係数
ｘ０    床面の上下変位
ｘ    構造物の上下変位
ｄｘ１    超磁歪素子の上下変位
ｘ２    錘の上下変位
Φ    永久磁石から発生した磁束
Φ１    超磁歪素子を通す磁束
ｄΦ１    超磁歪素子を通す磁束Φ１に起きた磁束変化
Φ２    空気ギャップを通す磁束
ｄΦ２    空気ギャップを通す磁束Φ２に起きた磁束変化
ｆ    超磁歪素子に働く制御応力
Ｆ０    構造物に固定される支点の梃子に対する引張力
Ｆ１    超磁歪素子の梃子に対する支持力
Ｆ２    錘の梃子に対する圧力
ｆ０    構造物の固有共振周波数
ｕ１    励磁コイルの誘起電圧
ｕ２    信号コイルの誘起電圧
ｕ    アンプの出力電圧
ｉ    励磁コイルに流す制御電流
Ｋｅ(ｓ)    超磁歪素子の上下変位から制御応力ｆまでの伝達関数
ｌ    超磁歪素子の梃子に対する支持点から固定支持までの距離
Ｌ    錘から固定支持までの距離
ｒ    梃子比（Ｌ／ｌ）
β１    超磁歪素子の上下変位による励磁コイルの誘起電圧の発生係数
β２    超磁歪素子の上下変位による信号コイルの誘起電圧の発生係数
ｋｉ    制御応力の発生係数
Ｋ(ｓ)    アンプの入力から出力までの伝達関数
ＫＰ    アンプの伝達関数の比例ゲイン
ＫＩ    アンプの伝達関数の積分ゲイン
ＫＤ    アンプの伝達関数の１次微分ゲイン
Ｋ２Ｄ    アンプの伝達関数の２次微分ゲイン
Ｇ(ｓ)    床面の上下変位から構造物の上下変位までの閉ループ系の伝達関数
ｓ    ラプラス演算子
d（ｓ）    閉ループ系特性多項式
ａｉ    閉ループ系特性多項式の各係数
γｉ    真鍋係数図法の安定度指標
Ｒ１    励磁コイルの抵抗
Ｌ１    励磁コイルのインダクタンス
Ｒ２    信号コイルの抵抗
Ｌ２    信号コイルのインダクタンス
ｙ    中間パラメータのその１
ｚ    中間パラメータのその２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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