JP2000171374A - アクティブ振動台 - Google Patents
アクティブ振動台Info
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- JP2000171374A JP2000171374A JP10344071A JP34407198A JP2000171374A JP 2000171374 A JP2000171374 A JP 2000171374A JP 10344071 A JP10344071 A JP 10344071A JP 34407198 A JP34407198 A JP 34407198A JP 2000171374 A JP2000171374 A JP 2000171374A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の振動台制御システムには全く手を加え
ないで振動台の能力アップを比較的簡単に実現すること
が出来る振動台を提供することを目的とする。 【解決手段】 振動台１と供試体２と加速度センサ３と
歪ゲージ４と慣性質量５と第１アクチュエータ１１と第
１コントローラ２１と第２アクチュエータ１２と第２コ
ントローラ２２とからなり、供試体２と加速度センサ３
と慣性質量５は振動台１に搭載され、アクチュエータ１
２は、振動台１の上に移動可能に搭載された慣性質量５
と振動台１の間に装着され、歪ゲージ４は供試体２と振
動台（テーブル）１の間に装着され、アクチュエータ１
１は、振動台１と地上の固定物体９の間に装着され、コ
ントローラ２１は加速度センサ３からの信号を入力しア
クチュエータ１１に制御信号を出力し、コントローラ２
２は、歪ゲージ４からの信号を入力し、アクチュエータ
１２に制御信号を出力することを特徴とする。
ないで振動台の能力アップを比較的簡単に実現すること
が出来る振動台を提供することを目的とする。 【解決手段】 振動台１と供試体２と加速度センサ３と
歪ゲージ４と慣性質量５と第１アクチュエータ１１と第
１コントローラ２１と第２アクチュエータ１２と第２コ
ントローラ２２とからなり、供試体２と加速度センサ３
と慣性質量５は振動台１に搭載され、アクチュエータ１
２は、振動台１の上に移動可能に搭載された慣性質量５
と振動台１の間に装着され、歪ゲージ４は供試体２と振
動台（テーブル）１の間に装着され、アクチュエータ１
１は、振動台１と地上の固定物体９の間に装着され、コ
ントローラ２１は加速度センサ３からの信号を入力しア
クチュエータ１１に制御信号を出力し、コントローラ２
２は、歪ゲージ４からの信号を入力し、アクチュエータ
１２に制御信号を出力することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大型供試体の非弾
性実験を精度良く実現することが出来る振動台に関す
る。 （用語の説明） （ａ）「質量比」質量比とは、供試体の質量ｍを振動台
の質量Ｍで割った値のことをいう。
性実験を精度良く実現することが出来る振動台に関す
る。 （用語の説明） （ａ）「質量比」質量比とは、供試体の質量ｍを振動台
の質量Ｍで割った値のことをいう。
【０００２】したがって、質量比＝ｍ／Ｍ となる。
【０００３】
【従来の技術】従来の技術を図８〜図１０に示す。 （従来の技術その１）図８に従来の振動台（１）の構成
を示す。
を示す。
【０００４】図８に示す従来の振動台では、振動台の質
量Ｍのみを考慮した制御則によるオープンループ制御を
を行っている。
量Ｍのみを考慮した制御則によるオープンループ制御を
を行っている。
【０００５】そのため、モデル化誤差、製作誤差等によ
り、理論と実現象とのズレは、そのまま振動台上の波形
歪となって現れる。
り、理論と実現象とのズレは、そのまま振動台上の波形
歪となって現れる。
【０００６】そして、質量比＝ｍ／Ｍが大きくなるに従
い、前記制御則で採用されていた振動台の質量Ｍとのズ
レが大きくなるため、振動台の波形歪が現れる。 （従来の技術その２）図９〜図１０に従来の振動台
（２）、（３）の構成を示す。
い、前記制御則で採用されていた振動台の質量Ｍとのズ
レが大きくなるため、振動台の波形歪が現れる。 （従来の技術その２）図９〜図１０に従来の振動台
（２）、（３）の構成を示す。
【０００７】図９〜図１０に示す従来の振動台では、実
験の前に試加振を行い、供試体を含んだ全体の振動特性
を取得する。
験の前に試加振を行い、供試体を含んだ全体の振動特性
を取得する。
【０００８】これで得られた振動パラメータを制御に使
用するため、質量比（ｍ／Ｍ）の大小に影響されずに、
安定した制御をすることが出来る。
用するため、質量比（ｍ／Ｍ）の大小に影響されずに、
安定した制御をすることが出来る。
【０００９】更に、振動台の応答波形をセンシングする
ことにより、理論と実現象の誤差を補償するため（すな
わち、フィードバック制御をやっているため）精度のよ
い加振実験を実現することが出来る。
ことにより、理論と実現象の誤差を補償するため（すな
わち、フィードバック制御をやっているため）精度のよ
い加振実験を実現することが出来る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は、次のような問題がある。 （１）従来の技術その１（図８の振動台）の場合 図８の振動台では、その振動台における許容積載荷重に
近い供試体を用いて実施する場合、供試体の質量や非線
形挙動の影響が振動台システムに波及するため、所要の
振動台上の加速度を精度良く再現できなくなる（波形歪
の発生）という問題がある。 （２）従来の技術その２（図９〜図１０の振動台）の場
合 図９〜図１０の振動台では、破壊実験、座屈実験等の非
弾性実験をする場合、本試験中に供試体の振動特性が変
化する。
は、次のような問題がある。 （１）従来の技術その１（図８の振動台）の場合 図８の振動台では、その振動台における許容積載荷重に
近い供試体を用いて実施する場合、供試体の質量や非線
形挙動の影響が振動台システムに波及するため、所要の
振動台上の加速度を精度良く再現できなくなる（波形歪
の発生）という問題がある。 （２）従来の技術その２（図９〜図１０の振動台）の場
合 図９〜図１０の振動台では、破壊実験、座屈実験等の非
弾性実験をする場合、本試験中に供試体の振動特性が変
化する。
【００１１】しかし、制御則内で使用されている振動パ
ラメータは試験前の線形領域における試加振データであ
るため、コントローラは正しくシステムをとらえていな
い。その結果、振動台の波形歪が発生する。
ラメータは試験前の線形領域における試加振データであ
るため、コントローラは正しくシステムをとらえていな
い。その結果、振動台の波形歪が発生する。
【００１２】ただし、図９〜図１０の振動台において
も、質量比＝ｍ／Ｍが非常に小さい場合には、供試体の
振動特性変化は振動台制御に大きな影響を与えないの
で、波形歪は発生しない。線形の範囲ならば、ノイズの
範囲としてカバーすることが出来る。
も、質量比＝ｍ／Ｍが非常に小さい場合には、供試体の
振動特性変化は振動台制御に大きな影響を与えないの
で、波形歪は発生しない。線形の範囲ならば、ノイズの
範囲としてカバーすることが出来る。
【００１３】従って、上記のような問題が発生するの
は、質量比＝ｍ／Ｍがある程度以上、例えば、０．０５
〜０．１以上の大きい場合である。 （３）制御理論の改善によるソフト的改良 ハード的には、図９〜図１０の振動台と全く同様である
が、ソフト的に制御則を改善することにより、問題を解
決しょうとしているのが現在の振動台メーカの方向であ
る。
は、質量比＝ｍ／Ｍがある程度以上、例えば、０．０５
〜０．１以上の大きい場合である。 （３）制御理論の改善によるソフト的改良 ハード的には、図９〜図１０の振動台と全く同様である
が、ソフト的に制御則を改善することにより、問題を解
決しょうとしているのが現在の振動台メーカの方向であ
る。
【００１４】代表的な制御則改善の１つは、制御理論と
してＨ∞制御を採用することである。Ｈ∞制御は系の振
動特性の変化を、基本振動特性からのズレとして位置付
け、この量が不確定性を有することを前提として、制御
則を構築しょうとするものである。
してＨ∞制御を採用することである。Ｈ∞制御は系の振
動特性の変化を、基本振動特性からのズレとして位置付
け、この量が不確定性を有することを前提として、制御
則を構築しょうとするものである。
【００１５】しかし、現状では、質量比（ｍ／Ｍ）が大
きく、かつ、地震入力のような短時間非定常入力のシス
テムに対しては、十分な効果（改善）が見られない場合
が多い。
きく、かつ、地震入力のような短時間非定常入力のシス
テムに対しては、十分な効果（改善）が見られない場合
が多い。
【００１６】それとともに、既存のＨ∞制御等を実施し
ていない振動台に、波形歪改善の点から、上記のような
ソフト的改良を追設することになる場合、既存の制御則
との整合性を含めて制御システムの見直しが必要にな
る。
ていない振動台に、波形歪改善の点から、上記のような
ソフト的改良を追設することになる場合、既存の制御則
との整合性を含めて制御システムの見直しが必要にな
る。
【００１７】本発明は、これらの問題を解決することが
できる振動台、すなわち、アクティブ振動台を提供する
ことを目的とする。
できる振動台、すなわち、アクティブ振動台を提供する
ことを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】（第１の手段）本発明に
係るアクティブ振動台は、（Ａ）振動台（テーブル）１
と、供試体２と、加速度センサ３と、歪ゲージ（または
ロードセル）４と、慣性質量５と、第１アクチュエータ
１１と、第１コントローラ２１と、第２アクチュエータ
１２と、第２コントローラ２２とからなり、（Ｂ）前記
供試体２と加速度センサ３と慣性質量５は振動台１に搭
載され、前記歪ゲージ（またはロードセル）４は、供試
体２と振動台（テーブル）１の間に装着され、前記第１
アクチュエータ１１は、振動台（テーブル）１と地上の
固定物体９の間に装着され、前記第２アクチュエータ１
２は、振動台１の上に移動可能に搭載された慣性質量５
と振動台１の間に装着され、（Ｃ）前記第１コントロー
ラ２１は、加速度センサ３からの信号を入力し、第１ア
クチュエータ１１に制御信号を出力し、（Ｄ）前記第２
コントローラ２２は、歪ゲージ（またはロードセル）４
からの信号を入力し、線形モデルによる支持部反力Ｆ１
の計算（Ｓ１）と，計測値による支持部反力Ｆ２の計算
（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の計算（Ｓ３）と、アクテ
ィブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）と、制御信号の計算（Ｓ
５）を行い、第２アクチュエータ１２に制御信号を出力
することを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係るアクティブ振動台は、
（Ａ）振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セ
ンサ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、第１ア
クチュエータ１１と、第１コントローラ２１と、第２ア
クチュエータ１２と、第２コントローラ２２とからな
り、（Ｂ）前記供試体２と加速度センサ３は振動台１に
搭載され、前記歪ゲージ（またはロードセル）４は、供
試体２と振動台（テーブル）１の間に装着され、前記第
１アクチュエータ１１および第２アクチュエータ１２
は、前記振動台（テーブル）１と地上の固定物体９の間
に装着され、（Ｃ）前記第１コントローラ２１は、加速
度センサ３からの信号を入力し、第１アクチュエータ１
１に制御信号を出力し、（Ｄ）前記第２コントローラ２
２は、歪ゲージ（またはロードセル）４からの信号を入
力し、線形モデルによる支持部反力Ｆ１の計算（Ｓ１）
と，計測値による支持部反力Ｆ２の計算（Ｓ２）と、Ｆ
１とＦ２の差の計算（Ｓ３）と、アクティブ制御力Ｆ３
の計算（Ｓ４）と、制御信号の計算（Ｓ５）を行い、第
２アクチュエータ１２に制御信号を出力ることを特徴と
する。 （第３の手段）本発明に係るアクティブ振動台は、
（Ａ）振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セ
ンサ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、第１ア
クチュエータ１１と、第１コントローラ２１と、第２コ
ントローラ２２とからなり、（Ｂ）前記供試体２と加速
度センサ３は振動台１に搭載され、前記歪ゲージ（また
はロードセル）４は、供試体２と振動台（テーブル）１
の間に装着され、前記第１アクチュエータ１１は、前記
振動台（テーブル）１と地上の固定物体９の間に装着さ
れ、（Ｃ）前記第２コントローラ２２は、歪ゲージ（ま
たはロードセル）４からの信号を入力し、線形モデルに
よる支持部反力Ｆ１の計算（Ｓ１）と，計測値による支
持部反力Ｆ２の計算（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の計算
（Ｓ３）と、アクティブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）を行
い、第１コントローラ２１に制御信号を出力し、（Ｄ）
前記第１コントローラ２１は、加速度センサ３からの信
号と第２コントローラ２２からの信号を入力し、第１ア
クチュエータ１１に制御信号を出力することを特徴とす
る。
係るアクティブ振動台は、（Ａ）振動台（テーブル）１
と、供試体２と、加速度センサ３と、歪ゲージ（または
ロードセル）４と、慣性質量５と、第１アクチュエータ
１１と、第１コントローラ２１と、第２アクチュエータ
１２と、第２コントローラ２２とからなり、（Ｂ）前記
供試体２と加速度センサ３と慣性質量５は振動台１に搭
載され、前記歪ゲージ（またはロードセル）４は、供試
体２と振動台（テーブル）１の間に装着され、前記第１
アクチュエータ１１は、振動台（テーブル）１と地上の
固定物体９の間に装着され、前記第２アクチュエータ１
２は、振動台１の上に移動可能に搭載された慣性質量５
と振動台１の間に装着され、（Ｃ）前記第１コントロー
ラ２１は、加速度センサ３からの信号を入力し、第１ア
クチュエータ１１に制御信号を出力し、（Ｄ）前記第２
コントローラ２２は、歪ゲージ（またはロードセル）４
からの信号を入力し、線形モデルによる支持部反力Ｆ１
の計算（Ｓ１）と，計測値による支持部反力Ｆ２の計算
（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の計算（Ｓ３）と、アクテ
ィブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）と、制御信号の計算（Ｓ
５）を行い、第２アクチュエータ１２に制御信号を出力
することを特徴とする。 （第２の手段）本発明に係るアクティブ振動台は、
（Ａ）振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セ
ンサ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、第１ア
クチュエータ１１と、第１コントローラ２１と、第２ア
クチュエータ１２と、第２コントローラ２２とからな
り、（Ｂ）前記供試体２と加速度センサ３は振動台１に
搭載され、前記歪ゲージ（またはロードセル）４は、供
試体２と振動台（テーブル）１の間に装着され、前記第
１アクチュエータ１１および第２アクチュエータ１２
は、前記振動台（テーブル）１と地上の固定物体９の間
に装着され、（Ｃ）前記第１コントローラ２１は、加速
度センサ３からの信号を入力し、第１アクチュエータ１
１に制御信号を出力し、（Ｄ）前記第２コントローラ２
２は、歪ゲージ（またはロードセル）４からの信号を入
力し、線形モデルによる支持部反力Ｆ１の計算（Ｓ１）
と，計測値による支持部反力Ｆ２の計算（Ｓ２）と、Ｆ
１とＦ２の差の計算（Ｓ３）と、アクティブ制御力Ｆ３
の計算（Ｓ４）と、制御信号の計算（Ｓ５）を行い、第
２アクチュエータ１２に制御信号を出力ることを特徴と
する。 （第３の手段）本発明に係るアクティブ振動台は、
（Ａ）振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セ
ンサ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、第１ア
クチュエータ１１と、第１コントローラ２１と、第２コ
ントローラ２２とからなり、（Ｂ）前記供試体２と加速
度センサ３は振動台１に搭載され、前記歪ゲージ（また
はロードセル）４は、供試体２と振動台（テーブル）１
の間に装着され、前記第１アクチュエータ１１は、前記
振動台（テーブル）１と地上の固定物体９の間に装着さ
れ、（Ｃ）前記第２コントローラ２２は、歪ゲージ（ま
たはロードセル）４からの信号を入力し、線形モデルに
よる支持部反力Ｆ１の計算（Ｓ１）と，計測値による支
持部反力Ｆ２の計算（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の計算
（Ｓ３）と、アクティブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）を行
い、第１コントローラ２１に制御信号を出力し、（Ｄ）
前記第１コントローラ２１は、加速度センサ３からの信
号と第２コントローラ２２からの信号を入力し、第１ア
クチュエータ１１に制御信号を出力することを特徴とす
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態を図１に示す。
の実施形態を図１に示す。
【００２０】図１は、第１の実施形態に係るアクティブ
振動台（慣性反力利用方式）の説明図である。
振動台（慣性反力利用方式）の説明図である。
【００２１】第１の実施形態に係るアクティブ振動台
は、振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セン
サ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、慣性質量
５と、第１アクチュエータ１１と、第１コントローラ２
１と、第２アクチュエータ１２と、第２コントローラ２
２と、からなり、前記供試体２と加速度センサ３と慣性
質量５は振動台１に搭載され、前記歪ゲージ（またはロ
ードセル）４は、供試体２と振動台（テーブル）１の間
に装着され、前記第１アクチュエータ１１は、振動台
（テーブル）１と地上の固定物体９の間に装着され、前
記第２アクチュエータ１２は、振動台１の上に移動可能
に搭載された慣性質量５と振動台上の固定物体６の間に
装着され、前記第１コントローラ２１は、加速度センサ
３からの信号を入力し、第１アクチュエータ１１に制御
信号を出力し、前記第２コントローラ２２は、歪ゲージ
（またはロードセル）４からの信号を入力し、線形モデ
ルによる支持部反力Ｆ１の計算（Ｓ１）と，計測値によ
る支持部反力Ｆ２の計算（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の
計算（Ｓ３）と、アクティブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）
と、制御信号の計算（Ｓ５）を行い、第２アクチュエー
タ１２に制御信号を出力する。
は、振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セン
サ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、慣性質量
５と、第１アクチュエータ１１と、第１コントローラ２
１と、第２アクチュエータ１２と、第２コントローラ２
２と、からなり、前記供試体２と加速度センサ３と慣性
質量５は振動台１に搭載され、前記歪ゲージ（またはロ
ードセル）４は、供試体２と振動台（テーブル）１の間
に装着され、前記第１アクチュエータ１１は、振動台
（テーブル）１と地上の固定物体９の間に装着され、前
記第２アクチュエータ１２は、振動台１の上に移動可能
に搭載された慣性質量５と振動台上の固定物体６の間に
装着され、前記第１コントローラ２１は、加速度センサ
３からの信号を入力し、第１アクチュエータ１１に制御
信号を出力し、前記第２コントローラ２２は、歪ゲージ
（またはロードセル）４からの信号を入力し、線形モデ
ルによる支持部反力Ｆ１の計算（Ｓ１）と，計測値によ
る支持部反力Ｆ２の計算（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の
計算（Ｓ３）と、アクティブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）
と、制御信号の計算（Ｓ５）を行い、第２アクチュエー
タ１２に制御信号を出力する。
【００２２】第１コントローラ２１と、第２コントロー
ラ２２の内部での信号処理は、アナログ式でも、ディジ
タル式でもよい。
ラ２２の内部での信号処理は、アナログ式でも、ディジ
タル式でもよい。
【００２３】慣性反力利用方式は、建築物の地震、風に
対するアクティブ制振方法として採用され、多くの実績
を有している。 （第２の実施形態）本発明の第２の実施形態を図２に示
す。
対するアクティブ制振方法として採用され、多くの実績
を有している。 （第２の実施形態）本発明の第２の実施形態を図２に示
す。
【００２４】図２は、第２の実施形態に係るアクティブ
振動台（直接加力方式）の説明図である。
振動台（直接加力方式）の説明図である。
【００２５】第２の実施形態に係るアクティブ振動台
は、振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セン
サ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、第１アク
チュエータ１１と、第１コントローラ２１と、第２アク
チュエータ１２と、第２コントローラ２２とからなり、
前記供試体２と加速度センサ３は振動台１に搭載され、
前記歪ゲージ（またはロードセル）４は、供試体２と振
動台（テーブル）１の間に装着され、前記第１アクチュ
エータ１１および第２アクチュエータ１２は、前記振動
台（テーブル）１と地上の固定物体９の間に装着され、
前記第１コントローラ２１は、加速度センサ３からの信
号を入力し、第１アクチュエータ１１に制御信号を出力
する。
は、振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セン
サ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、第１アク
チュエータ１１と、第１コントローラ２１と、第２アク
チュエータ１２と、第２コントローラ２２とからなり、
前記供試体２と加速度センサ３は振動台１に搭載され、
前記歪ゲージ（またはロードセル）４は、供試体２と振
動台（テーブル）１の間に装着され、前記第１アクチュ
エータ１１および第２アクチュエータ１２は、前記振動
台（テーブル）１と地上の固定物体９の間に装着され、
前記第１コントローラ２１は、加速度センサ３からの信
号を入力し、第１アクチュエータ１１に制御信号を出力
する。
【００２６】前記第２コントローラ２２は、歪ゲージ
（またはロードセル）４からの信号を入力し、線形モデ
ルによる支持部反力Ｆ１の計算（Ｓ１）と，計測値によ
る支持部反力Ｆ２の計算（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の
計算（Ｓ３）と、アクティブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）
と、制御信号の計算（Ｓ５）を行い、第２アクチュエー
タ１２に制御信号を出力する。
（またはロードセル）４からの信号を入力し、線形モデ
ルによる支持部反力Ｆ１の計算（Ｓ１）と，計測値によ
る支持部反力Ｆ２の計算（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の
計算（Ｓ３）と、アクティブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）
と、制御信号の計算（Ｓ５）を行い、第２アクチュエー
タ１２に制御信号を出力する。
【００２７】第１コントローラ２１と、第２コントロー
ラ２２の内部での信号処理は、アナログ式でも、ディジ
タル式でもよい。
ラ２２の内部での信号処理は、アナログ式でも、ディジ
タル式でもよい。
【００２８】第２の実施形態に係るアクティブ振動台
は、振動台テーブルへ、もっとも効率的な加力を期待で
きる振動台である。 （第３の実施形態）本発明の第３の実施形態を図３に示
す。
は、振動台テーブルへ、もっとも効率的な加力を期待で
きる振動台である。 （第３の実施形態）本発明の第３の実施形態を図３に示
す。
【００２９】図３は、第３の実施形態に係るアクティブ
振動台の説明図である。
振動台の説明図である。
【００３０】第３の実施形態に係るアクティブ振動台
は、振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セン
サ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、第１アク
チュエータ１１と、第１コントローラ２１と、第２コン
トローラ２２とからなり、前記供試体２と加速度センサ
３は振動台１に搭載され、前記歪ゲージ（またはロード
セル）４は、供試体２と振動台（テーブル）１の間に装
着され、前記第１アクチュエータ１１は、前記振動台
（テーブル）１と地上の固定物体９の間に装着され、前
記第２コントローラ２２は、歪ゲージ（またはロードセ
ル）４からの信号を入力し、線形モデルによる支持部反
力Ｆ１の計算（Ｓ１）と，計測値による支持部反力Ｆ２
の計算（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の計算（Ｓ３）と、
アクティブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）を行い、第１コン
トローラ２１に制御信号を出力し、前記第１コントロー
ラ２１は、加速度センサ３からの信号と第２コントロー
ラ２２からの信号を入力し、第１アクチュエータ１１に
制御信号を出力する。
は、振動台（テーブル）１と、供試体２と、加速度セン
サ３と、歪ゲージ（またはロードセル）４と、第１アク
チュエータ１１と、第１コントローラ２１と、第２コン
トローラ２２とからなり、前記供試体２と加速度センサ
３は振動台１に搭載され、前記歪ゲージ（またはロード
セル）４は、供試体２と振動台（テーブル）１の間に装
着され、前記第１アクチュエータ１１は、前記振動台
（テーブル）１と地上の固定物体９の間に装着され、前
記第２コントローラ２２は、歪ゲージ（またはロードセ
ル）４からの信号を入力し、線形モデルによる支持部反
力Ｆ１の計算（Ｓ１）と，計測値による支持部反力Ｆ２
の計算（Ｓ２）と、Ｆ１とＦ２の差の計算（Ｓ３）と、
アクティブ制御力Ｆ３の計算（Ｓ４）を行い、第１コン
トローラ２１に制御信号を出力し、前記第１コントロー
ラ２１は、加速度センサ３からの信号と第２コントロー
ラ２２からの信号を入力し、第１アクチュエータ１１に
制御信号を出力する。
【００３１】第１コントローラ２１と、第２コントロー
ラ２２の内部での信号処理は、アナログ式でも、ディジ
タル式でもよい。
ラ２２の内部での信号処理は、アナログ式でも、ディジ
タル式でもよい。
【００３２】したがって、次のように作用する。
【００３３】本発明のアクティブ振動台によれば、供試
体が本試験中に非弾性領域に突入しても、振動台の制御
システム側からみれば、供試体は弾性領域（線形振動領
域）にあると錯覚させるように振動台に外部からの力を
作用させることができる。
体が本試験中に非弾性領域に突入しても、振動台の制御
システム側からみれば、供試体は弾性領域（線形振動領
域）にあると錯覚させるように振動台に外部からの力を
作用させることができる。
【００３４】そのため、従来の振動台制御システムには
全く手を加えないで（影響を与えないで）、その振動台
にとって、大規模供試体の非弾性実験を精度良く行うこ
とができる。 （シミュレーションによる確認）図４はアクチュエータ
部から強制変位させられる振動台のモデルを示す図、図
５はシミュレーションにおける供試体固有振動数の変化
の仮定を示す図、図６はシミュレーションにおける理想
的な波形を示す図、図７はシミュレーション結果示す図
である。
全く手を加えないで（影響を与えないで）、その振動台
にとって、大規模供試体の非弾性実験を精度良く行うこ
とができる。 （シミュレーションによる確認）図４はアクチュエータ
部から強制変位させられる振動台のモデルを示す図、図
５はシミュレーションにおける供試体固有振動数の変化
の仮定を示す図、図６はシミュレーションにおける理想
的な波形を示す図、図７はシミュレーション結果示す図
である。
【００３５】以下においては、予備試加振により線形振
動の範囲における全系の振動特性が十分に把握されてい
るものとして、これにアクチュエータ部から強制変位さ
せられる振動台モデル（図４〜図５）を用いて検討す
る。
動の範囲における全系の振動特性が十分に把握されてい
るものとして、これにアクチュエータ部から強制変位さ
せられる振動台モデル（図４〜図５）を用いて検討す
る。
【００３６】諸定数は次のように仮定する。
【００３７】 振動台系の固有振動数 ｆT ＝５０Hz 供試体の固有振動数ｆP は初期ｆP0＝３０Hz とし1.1
秒後に座屈して、ｆP ＝０．７ｆP0になったものと仮定
（図５） アクチュエータ部から強制変位 正弦波加振とする（加振周波数：２Hz） 質量比＝ｍ／Ｍ＝５．０ シミュレーションにおける理想的な波形を図６に、シミ
ュレーション結果を図図７に示す。
秒後に座屈して、ｆP ＝０．７ｆP0になったものと仮定
（図５） アクチュエータ部から強制変位 正弦波加振とする（加振周波数：２Hz） 質量比＝ｍ／Ｍ＝５．０ シミュレーションにおける理想的な波形を図６に、シミ
ュレーション結果を図図７に示す。
【００３８】図６および図７の縦軸は加速度（ｇａｌ＝
ｃｍ／ｓ2 ）に示し、横軸は時間（ｓｅｃ）を示す。
ｃｍ／ｓ2 ）に示し、横軸は時間（ｓｅｃ）を示す。
【００３９】図６（Ａ）は、供試体が無い時の振動台
（テーブル）上の加速度波形（理想的な加速度波形）を
示し、図６（Ｂ）は、供試体がある時に、振動台（テー
ブル）に、図６（Ａ）と同じ加速度波形（理想的な加速
度波形）を与えた時の供試体の非線形応答加速度波形を
示す。
（テーブル）上の加速度波形（理想的な加速度波形）を
示し、図６（Ｂ）は、供試体がある時に、振動台（テー
ブル）に、図６（Ａ）と同じ加速度波形（理想的な加速
度波形）を与えた時の供試体の非線形応答加速度波形を
示す。
【００４０】図７（Ａ）および図７（Ｂ）はアクティブ
振動台の場合の波形を示し、図７（Ｃ）および図７
（Ｄ）は通常の振動台の場合の波形を示す。
振動台の場合の波形を示し、図７（Ｃ）および図７
（Ｄ）は通常の振動台の場合の波形を示す。
【００４１】アクティブ振動台の場合は、図７（Ａ）お
よび図７（Ｂ）に示すように、振動台（テーブル）上に
加速度歪みの影響もなく、供試体は理想的な状態（図
６）と同様の応答波形を示している。
よび図７（Ｂ）に示すように、振動台（テーブル）上に
加速度歪みの影響もなく、供試体は理想的な状態（図
６）と同様の応答波形を示している。
【００４２】通常の振動台の場合は、図７（Ｃ）および
図７（Ｄ）に示すように、供試体の座屈発生（ｔ＝１．
１秒）の影響を受けて、振動台波形は１．１秒以降大き
く歪む。そのため、供試体の応答波形も理想的な状態
（図６）とは大きく異なることになる。
図７（Ｄ）に示すように、供試体の座屈発生（ｔ＝１．
１秒）の影響を受けて、振動台波形は１．１秒以降大き
く歪む。そのため、供試体の応答波形も理想的な状態
（図６）とは大きく異なることになる。
【００４３】理想的な簡略振動モデルを使ったシミュレ
ーションではあるが，図６〜図７に示すように、本発明
のアクティブ振動台は成立するという見通しが得られ
た。
ーションではあるが，図６〜図７に示すように、本発明
のアクティブ振動台は成立するという見通しが得られ
た。
【００４４】
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）従来の振動台制御システムには全く手を加えない
ため、既存の振動台（自社製、他社製、油圧式、電磁
式、を問わず）への追設が可能になる。
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）従来の振動台制御システムには全く手を加えない
ため、既存の振動台（自社製、他社製、油圧式、電磁
式、を問わず）への追設が可能になる。
【００４５】そのため、振動台の能力アップを比較的簡
単に実現することが出来る。 （２）非弾性実験対象の供試体重量が仕様として設定さ
れた場合にも、従来の振動台に比べ、振動台重量の軽減
化を促進することが出来る。 （３）終局強度実験用の最大供試体重量が仕様として設
定された場合にも、従来の振動台に比べ、振動台重量の
大幅な軽減化を促進することが出来る。 （４）そのため、低コストの振動台を実現をすることが
出来る。
単に実現することが出来る。 （２）非弾性実験対象の供試体重量が仕様として設定さ
れた場合にも、従来の振動台に比べ、振動台重量の軽減
化を促進することが出来る。 （３）終局強度実験用の最大供試体重量が仕様として設
定された場合にも、従来の振動台に比べ、振動台重量の
大幅な軽減化を促進することが出来る。 （４）そのため、低コストの振動台を実現をすることが
出来る。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る振動台の構成
を示す図。
を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る振動台の構成
を示す図。
を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る振動台の構成
を示す図。
を示す図。
【図４】アクチュエータ部から強制変位させられる振動
台モデルを示す図。
台モデルを示す図。
【図５】シミュレーションにおける供試体固有振動数の
変化の仮定を示す図。
変化の仮定を示す図。
【図６】シミュレーションにおける理想的な波形を示す
図。
図。
【図７】シミュレーション結果示す図。
【図８】従来の振動台（１）の構成を示す図。
【図９】従来の振動台（２）の構成を示す図。
【図１０】従来の振動台（３）の構成を示す図。
１ …振動台（テーブル） ２ …供試体 ３ …加速度センサ ４ …歪ゲージ（またはロードセル） ５ …慣性質量 ６ …振動台上の固定物体 ９ …地上の固定物体 １０…アクチュエータ １１…第１アクチュエータ １２…第２アクチュエータ ２０…コントローラ（制御器） ２１…第１コントローラ（制御器） ２２…第２コントローラ（制御器） Ｓ１…線形モデルによる支持部反力Ｆ１の計算 Ｓ２…計測値による支持部反力Ｆ２の計算 Ｓ３…Ｆ１とＦ２の差の計算 Ｓ４…アクティブ制御力Ｆ３の計算 Ｓ５…制御信号の計算 ｔ …時間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｂ 13/04 Ｇ０５Ｂ 13/04 Ｇ０５Ｄ 19/02 Ｇ０５Ｄ 19/02 Ａ Ｆターム(参考） 3J048 AB07 AB08 BG04 DA01 DA04 EA13 5H004 GA31 GB20 HA12 HB09 HB11 JA05 JA22 KA71 KC33 LA15 LA18 9A001 BB02 BB04 BB06 EE02 GZ07 HH09 HZ32 JZ45 KK32 KK37 LZ08
Claims (3)
- 【請求項１】（Ａ）振動台と、供試体と、加速度センサ
と、歪ゲージまたはロードセルと、慣性質量と、第１ア
クチュエータと、第１コントローラと、第２アクチュエ
ータと、第２コントローラとからなり、（Ｂ）前記供試
体と加速度センサと慣性質量は前記振動台に搭載され、 前記歪ゲージまたはロードセルは、供試体と振動台の間
に装着され、 前記第１アクチュエータは、前記振動台と地上の固定物
体の間に装着され、 前記第２アクチュエータは、前記振動台の上に移動可能
に搭載された前記慣性質量と振動台の間に装着され、
（Ｃ）前記第１コントローラは、前記加速度センサから
の信号を入力し、前記第１アクチュエータに制御信号を
出力し、（Ｄ）前記第２コントローラは、前記歪ゲージ
またはロードセルからの信号を入力し、線形モデルによ
る支持部反力Ｆ１の計算と，計測値による支持部反力Ｆ
２の計算と、Ｆ１とＦ２の差の計算と、アクティブ制御
力Ｆ３の計算と、制御信号の計算を行い、前記第２アク
チュエータに制御信号を出力することを特徴とするアク
ティブ振動台。 - 【請求項２】（Ａ）振動台と、供試体と、加速度センサ
と、歪ゲージまたはロードセルと、第１アクチュエータ
と、第１コントローラと、第２アクチュエータと、第２
コントローラとからなり、（Ｂ）前記供試体と加速度セ
ンサは前記振動台に搭載され、 前記歪ゲージまたはロードセルは、供試体と振動台の間
に装着され、 前記第１アクチュエータおよび第２アクチュエータは、
前記振動台と地上の固定物体の間に装着され、（Ｃ）前
記第１コントローラは、前記加速度センサからの信号を
入力し、前記第１アクチュエータに制御信号を出力し、
（Ｄ）前記第２コントローラは、前記歪ゲージまたはロ
ードセルからの信号を入力し、線形モデルによる支持部
反力Ｆ１の計算と，計測値による支持部反力Ｆ２の計算
と、Ｆ１とＦ２の差の計算と、アクティブ制御力Ｆ３の
計算と、制御信号の計算を行い、前記第２アクチュエー
タに制御信号を出力ることを特徴とするアクティブ振動
台。 - 【請求項３】（Ａ）振動台と、供試体と、加速度センサ
と、歪ゲージまたはロードセルと、第１アクチュエータ
と、第１コントローラと、第２コントローラとからな
り、（Ｂ）前記供試体と加速度センサは前記振動台に搭
載され、 前記歪ゲージまたはロードセルは、供試体と振動台の間
に装着され、 前記第１アクチュエータは、前記振動台と地上の固定物
体の間に装着され、（Ｃ）前記第２コントローラは、歪
ゲージまたはロードセルからの信号を入力し、線形モデ
ルによる支持部反力Ｆ１の計算と，計測値による支持部
反力Ｆ２の計算と、Ｆ１とＦ２の差の計算と、アクティ
ブ制御力Ｆ３の計算を行い、前記第１コントローラに制
御信号を出力し、（Ｄ）前記第１コントローラは、前記
加速度センサからの信号と第２コントローラからの信号
を入力し、前記第１アクチュエータに制御信号を出力す
ることを特徴とするアクティブ振動台。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34407198A JP3876084B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | アクティブ振動台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34407198A JP3876084B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | アクティブ振動台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171374A true JP2000171374A (ja) | 2000-06-23 |
| JP3876084B2 JP3876084B2 (ja) | 2007-01-31 |
Family
ID=18366440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34407198A Expired - Fee Related JP3876084B2 (ja) | 1998-12-03 | 1998-12-03 | アクティブ振動台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3876084B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008281048A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Kurashiki Kako Co Ltd | アクティブ除振装置 |
| CN111272371A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-12 | 天津大学 | 一种大载重试验频率和面积可扩展的联动式振动台 |
| CN111272367A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-12 | 天津大学 | 一种大载重试验频率和面积可扩展的嵌入式振动台 |
| CN111337215A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-26 | 天津大学 | 一种大载重试验频率和面积可扩展的模块化振动台 |
| CN114136567A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-03-04 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种疲劳寿命测试系统 |
-
1998
- 1998-12-03 JP JP34407198A patent/JP3876084B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008281048A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Kurashiki Kako Co Ltd | アクティブ除振装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3876084B2 (ja) | 2007-01-31 |
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