JP2002210413A - 振動系の制御方法 - Google Patents
振動系の制御方法Info
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- JP2002210413A JP2002210413A JP2001010390A JP2001010390A JP2002210413A JP 2002210413 A JP2002210413 A JP 2002210413A JP 2001010390 A JP2001010390 A JP 2001010390A JP 2001010390 A JP2001010390 A JP 2001010390A JP 2002210413 A JP2002210413 A JP 2002210413A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い振動数での振動制御を可能としつつ、省
エネルギー化を図ることのできる振動系の制御方法を提
供する。 【解決手段】 所定の制御波形を有する制御信号に従っ
て、振動系の振動を制御する方法であって、該振動系の
固有振動数Ｎを、前記制御信号によって制御可能な振動
数の上限値である制御限界振動数Ｌよりも高く設定して
おき、前記振動系が固有振動数Ｎの近傍の振動数で振動
した際に、該振動系の共振に対応するように前記制御波
形を補正するようにした。
エネルギー化を図ることのできる振動系の制御方法を提
供する。 【解決手段】 所定の制御波形を有する制御信号に従っ
て、振動系の振動を制御する方法であって、該振動系の
固有振動数Ｎを、前記制御信号によって制御可能な振動
数の上限値である制御限界振動数Ｌよりも高く設定して
おき、前記振動系が固有振動数Ｎの近傍の振動数で振動
した際に、該振動系の共振に対応するように前記制御波
形を補正するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械的な振動系の
制御方法に関するものであり、例えば、油圧制御によっ
て加振される振動発生装置に好適に適用することができ
るものである。
制御方法に関するものであり、例えば、油圧制御によっ
て加振される振動発生装置に好適に適用することができ
るものである。
【０００２】
【従来の技術】振動試験機等の振動発生装置は、所定の
振動数を有する振動を生じさせるもので、各種建造物の
耐震性試験や自動車用エアバックの動作試験等を行うた
めに、広く用いられている。こうした振動試験機として
は、例えばシリンダとピストンからなる油圧アクチュエ
ータを用い、この油圧アクチュエータに供給する油圧を
周期的に変化させることで、油圧アクチュエータにロッ
ド等で連結されている振動テーブルに載置された供試体
を加振させて、各種試験を行うものが知られている。こ
の振動試験機では、所定の制御波形を有する制御信号に
従って、油圧の周期を制御することによって、加振させ
る振動数を様々に変化させることができる。例えば地震
に対する耐震性の試験を行う場合には、２０Ｈｚ程度の
加振を行い、また自動車用エアバックの動作試験を行う
場合には、１００Ｈｚ程度の加振を行う。
振動数を有する振動を生じさせるもので、各種建造物の
耐震性試験や自動車用エアバックの動作試験等を行うた
めに、広く用いられている。こうした振動試験機として
は、例えばシリンダとピストンからなる油圧アクチュエ
ータを用い、この油圧アクチュエータに供給する油圧を
周期的に変化させることで、油圧アクチュエータにロッ
ド等で連結されている振動テーブルに載置された供試体
を加振させて、各種試験を行うものが知られている。こ
の振動試験機では、所定の制御波形を有する制御信号に
従って、油圧の周期を制御することによって、加振させ
る振動数を様々に変化させることができる。例えば地震
に対する耐震性の試験を行う場合には、２０Ｈｚ程度の
加振を行い、また自動車用エアバックの動作試験を行う
場合には、１００Ｈｚ程度の加振を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような振動試験機
の動作特性を、図４に示す。この図において、横軸は、
被振動体、すなわちピストン、ロッド、試験テーブル及
び供試体等を振動させるための油圧を制御する、制御信
号の振動数（制御振動数）である。また縦軸は、被振動
体の応答（ゲイン）である。この図に示すように、制御
振動数が低い場合には、被振動体もそれに追従して振動
するが、制御振動数が高くなるにつれて、被振動体は制
御振動数に追従できなくなっていく。そして制御振動数
が、図中Ｌで示す、制御可能な振動数の上限値である
「制御限界振動数」を越えると、被振動体の制御は不可
能となる。そのため、制御限界振動数以下で加振を行わ
なくてはならない。
の動作特性を、図４に示す。この図において、横軸は、
被振動体、すなわちピストン、ロッド、試験テーブル及
び供試体等を振動させるための油圧を制御する、制御信
号の振動数（制御振動数）である。また縦軸は、被振動
体の応答（ゲイン）である。この図に示すように、制御
振動数が低い場合には、被振動体もそれに追従して振動
するが、制御振動数が高くなるにつれて、被振動体は制
御振動数に追従できなくなっていく。そして制御振動数
が、図中Ｌで示す、制御可能な振動数の上限値である
「制御限界振動数」を越えると、被振動体の制御は不可
能となる。そのため、制御限界振動数以下で加振を行わ
なくてはならない。
【０００４】この被振動体の振動が、被振動体の有する
固有振動数と一致すると、制御が非常に困難となるとい
った理由から、従来、固有振動数は、制御限界振動数よ
りもはるかに高い値に設定していた。すなわち、固有振
動数を十分高くするために、被振動体を高剛性にせざる
を得なかった。しかし、このように剛性を高くすると、
被振動体を振動させにくくなってしまう。すなわち、制
御限界振動数が下がってしまい、高振動数の加振を行う
ことが困難になってしまうという問題があった。
固有振動数と一致すると、制御が非常に困難となるとい
った理由から、従来、固有振動数は、制御限界振動数よ
りもはるかに高い値に設定していた。すなわち、固有振
動数を十分高くするために、被振動体を高剛性にせざる
を得なかった。しかし、このように剛性を高くすると、
被振動体を振動させにくくなってしまう。すなわち、制
御限界振動数が下がってしまい、高振動数の加振を行う
ことが困難になってしまうという問題があった。
【０００５】本発明者らは鋭意検討の結果、固有振動数
及び制御波形を適正に制御することで、制御限界振動数
を越える高振動数の振動でも、制御が可能であることを
見出した。
及び制御波形を適正に制御することで、制御限界振動数
を越える高振動数の振動でも、制御が可能であることを
見出した。
【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、高い振動数での振動制御を可能としつつ、省エネル
ギー化を図ることのできる振動系の制御方法を提供する
こと、を目的とする。
で、高い振動数での振動制御を可能としつつ、省エネル
ギー化を図ることのできる振動系の制御方法を提供する
こと、を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、所定の制御波形を有する制御信号に従って、振動系
の加振を制御する制御方法であって、該振動系の固有振
動数を、前記制御信号によって制御可能な振動数の上限
値よりも高く設定しておき、前記振動系が前記固有振動
数の近傍の振動数で振動した際に、該振動系の共振に対
応するように前記制御波形を補正することを特徴とす
る。
は、所定の制御波形を有する制御信号に従って、振動系
の加振を制御する制御方法であって、該振動系の固有振
動数を、前記制御信号によって制御可能な振動数の上限
値よりも高く設定しておき、前記振動系が前記固有振動
数の近傍の振動数で振動した際に、該振動系の共振に対
応するように前記制御波形を補正することを特徴とす
る。
【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の振動系の制御方法であって、前記振動系は、シリンダ
と該シリンダ内部を振動可能なピストンとからなる油圧
アクチュエータと、前記シリンダ内部に供給する油圧を
周期的に変化させ、前記ピストンを振動させるサーボ弁
と、所定の振動数の制御波形を有する制御信号を前記サ
ーボ弁に出力し、前記油圧の周期を制御する制御装置
と、前記ピストンに連結されて該ピストンとともに振動
する振動部材と、を備えた振動発生装置であることを特
徴とする。
の振動系の制御方法であって、前記振動系は、シリンダ
と該シリンダ内部を振動可能なピストンとからなる油圧
アクチュエータと、前記シリンダ内部に供給する油圧を
周期的に変化させ、前記ピストンを振動させるサーボ弁
と、所定の振動数の制御波形を有する制御信号を前記サ
ーボ弁に出力し、前記油圧の周期を制御する制御装置
と、前記ピストンに連結されて該ピストンとともに振動
する振動部材と、を備えた振動発生装置であることを特
徴とする。
【０００９】このような構成としたことで、意図的に振
動系を共振させて、高い振動数を得ることができるとと
もに、共振している状態でも、振動を適正に制御するこ
とができる。
動系を共振させて、高い振動数を得ることができるとと
もに、共振している状態でも、振動を適正に制御するこ
とができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る振動系の制御
方法の実施の形態について、図１乃至図３を用いて説明
する。本実施形態において用いる振動試験機（振動系、
振動発生装置）１は、図１に示すように、油圧アクチュ
エータ２と、サーボ弁３と、制御装置４と、振動部材５
と、から概略構成されている。
方法の実施の形態について、図１乃至図３を用いて説明
する。本実施形態において用いる振動試験機（振動系、
振動発生装置）１は、図１に示すように、油圧アクチュ
エータ２と、サーボ弁３と、制御装置４と、振動部材５
と、から概略構成されている。
【００１１】油圧アクチュエータ２は、シリンダ２１
と、シリンダ２１内部を振動可能なピストン２２と、を
備えている。シリンダ２１内部は、ピストン２２によっ
て、２つのピストン室２１ａ、２１ｂに区画されてい
る。これらピストン室２１ａ、２１ｂは、各々油圧配管
によってサーボ弁３と連結されている。
と、シリンダ２１内部を振動可能なピストン２２と、を
備えている。シリンダ２１内部は、ピストン２２によっ
て、２つのピストン室２１ａ、２１ｂに区画されてい
る。これらピストン室２１ａ、２１ｂは、各々油圧配管
によってサーボ弁３と連結されている。
【００１２】サーボ弁３は、油圧ユニット３１と油圧配
管によって連結されており、油圧ユニット３１からピス
トン室２１ａ、２１ｂに供給する油圧を、周期的に変化
させて、ピストン２２を振動させるものである。この油
圧は、サーボ弁３に連結された制御装置４によって制御
される。
管によって連結されており、油圧ユニット３１からピス
トン室２１ａ、２１ｂに供給する油圧を、周期的に変化
させて、ピストン２２を振動させるものである。この油
圧は、サーボ弁３に連結された制御装置４によって制御
される。
【００１３】ピストン２２には、ロッド２３が一体に設
けられており、このロッド２３の一方側には、振動部材
５が連結されている。この振動部材５とは、実際には、
試験テーブルと、この試験テーブル上に載置された供試
体とからなるものであるが、これら両者は一体となって
加振されるので、図１においては、これら両者を一体と
した振動部材５として図示している。この振動部材５と
ピストン２２、及びロッド２３は、一体となって加振さ
れ、被振動系を構成するものである。また、ロッド２３
の他方側には、フィードバック検出器２４が連結されて
いる。このフィードバック検出器２４は、ロッド２３の
振動数を検出し、検出した振動数を電気信号に変換し
て、制御装置４に送るものである。制御装置４は、フィ
ードバック検出器２４からの信号を受け、振動部材５が
所定の振動数で振動するように、所定の制御波形を有す
る制御信号をサーボ弁３に出力し、サーボ弁３を制御す
る。すなわち、油圧の周期は、制御装置４によって制御
される。
けられており、このロッド２３の一方側には、振動部材
５が連結されている。この振動部材５とは、実際には、
試験テーブルと、この試験テーブル上に載置された供試
体とからなるものであるが、これら両者は一体となって
加振されるので、図１においては、これら両者を一体と
した振動部材５として図示している。この振動部材５と
ピストン２２、及びロッド２３は、一体となって加振さ
れ、被振動系を構成するものである。また、ロッド２３
の他方側には、フィードバック検出器２４が連結されて
いる。このフィードバック検出器２４は、ロッド２３の
振動数を検出し、検出した振動数を電気信号に変換し
て、制御装置４に送るものである。制御装置４は、フィ
ードバック検出器２４からの信号を受け、振動部材５が
所定の振動数で振動するように、所定の制御波形を有す
る制御信号をサーボ弁３に出力し、サーボ弁３を制御す
る。すなわち、油圧の周期は、制御装置４によって制御
される。
【００１４】この振動試験機１においては、図２に示す
ように、被振動体の固有振動数、すなわちピストン２
２、ロッド２３及び振動部材５の固有振動数Ｎは、制御
限界振動数Ｌよりも若干高めに設定されている。固有振
動数Ｎを変化させるための要因は、ピストン２の断面
積、ストローク、及び被振動体の総重量である。これら
３つの要因を適正に設定することによって、固有振動数
を制御することができる。このように、制御限界振動数
Ｌよりも若干高めの位置に固有振動数Ｎを設定して、意
図的に共振を発生させることで、制御限界振動数Ｌより
も高振動数で、振動部材５の加振を行わせる。
ように、被振動体の固有振動数、すなわちピストン２
２、ロッド２３及び振動部材５の固有振動数Ｎは、制御
限界振動数Ｌよりも若干高めに設定されている。固有振
動数Ｎを変化させるための要因は、ピストン２の断面
積、ストローク、及び被振動体の総重量である。これら
３つの要因を適正に設定することによって、固有振動数
を制御することができる。このように、制御限界振動数
Ｌよりも若干高めの位置に固有振動数Ｎを設定して、意
図的に共振を発生させることで、制御限界振動数Ｌより
も高振動数で、振動部材５の加振を行わせる。
【００１５】このように共振させると、振動は増幅され
るため、図３に示すように、共振に対応するよう制御信
号の制御波形を補正する必要がある。図３（ａ）に示し
ているのは、目標波形、すなわち、被振動体を振動させ
るための目標とする振動波形である。共振が発生してい
ない状態であれば、制御装置４は、この目標波形をその
まま制御波形として、サーボ弁３を制御すればよい。し
かし、共振に対応させなければならないので、制御装置
４は、図３（ｂ）に示すように制御波形を補正する。す
なわち、演算処理によって、増幅される振動の分を相殺
するように、制御波形を目標波形よりも滑らかな波形と
する。こうすることにより、被振動体が実際に振動する
波形、すなわち応答波形を、図３（ｃ）に示すように、
目標波形とほぼ一致させることができる。
るため、図３に示すように、共振に対応するよう制御信
号の制御波形を補正する必要がある。図３（ａ）に示し
ているのは、目標波形、すなわち、被振動体を振動させ
るための目標とする振動波形である。共振が発生してい
ない状態であれば、制御装置４は、この目標波形をその
まま制御波形として、サーボ弁３を制御すればよい。し
かし、共振に対応させなければならないので、制御装置
４は、図３（ｂ）に示すように制御波形を補正する。す
なわち、演算処理によって、増幅される振動の分を相殺
するように、制御波形を目標波形よりも滑らかな波形と
する。こうすることにより、被振動体が実際に振動する
波形、すなわち応答波形を、図３（ｃ）に示すように、
目標波形とほぼ一致させることができる。
【００１６】本実施形態に係る振動系の制御方法におい
ては、シリンダ２１とシリンダ２１内部を振動可能なピ
ストン２２とからなる油圧アクチュエータ２と、シリン
ダ２１内部に供給する油圧を周期的に変化させ、ピスト
ン２２を振動させるサーボ弁３と、所定の振動数の制御
波形を有する制御信号をサーボ弁３に出力して油圧の周
期を制御する制御装置４と、ピストン２２に連結されて
ピストン２２とともに振動する振動部材５と、を備えた
振動試験機１を振動系として用いて、被振動体のの固有
振動数を、制御装置４の制御信号によって制御可能な振
動数の上限値よりも高く設定しておくとともに、制御装
置４は、共振に対応するように制御波形を補正するよう
にしている。このようにしているので、意図的に共振を
発生させて高い振動数を得ることができるとともに、共
振している状態でも、振動を適正に制御することができ
る。そのため、幅広い振動を選択して、加振を行わせる
ことができる。また、共振を利用するので、加振のため
に外部から与えるエネルギーを低減でき、省エネルギー
化を図ることができる。
ては、シリンダ２１とシリンダ２１内部を振動可能なピ
ストン２２とからなる油圧アクチュエータ２と、シリン
ダ２１内部に供給する油圧を周期的に変化させ、ピスト
ン２２を振動させるサーボ弁３と、所定の振動数の制御
波形を有する制御信号をサーボ弁３に出力して油圧の周
期を制御する制御装置４と、ピストン２２に連結されて
ピストン２２とともに振動する振動部材５と、を備えた
振動試験機１を振動系として用いて、被振動体のの固有
振動数を、制御装置４の制御信号によって制御可能な振
動数の上限値よりも高く設定しておくとともに、制御装
置４は、共振に対応するように制御波形を補正するよう
にしている。このようにしているので、意図的に共振を
発生させて高い振動数を得ることができるとともに、共
振している状態でも、振動を適正に制御することができ
る。そのため、幅広い振動を選択して、加振を行わせる
ことができる。また、共振を利用するので、加振のため
に外部から与えるエネルギーを低減でき、省エネルギー
化を図ることができる。
【００１７】なお上記実施形態においては、振動系の一
例として、振動試験機を例にとって説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、機械的に振動する振
動系においては、幅広く適用できるものである。
例として、振動試験機を例にとって説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、機械的に振動する振
動系においては、幅広く適用できるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高い振動数での振動制御を可能としつつ、省エネルギー
化を図ることのできる振動系の制御方法を提供すること
ができる。
高い振動数での振動制御を可能としつつ、省エネルギー
化を図ることのできる振動系の制御方法を提供すること
ができる。
【図１】 本発明に係る振動系の制御方法の一実施形
態において用いる、振動試験機を示す概略構成図であ
る。
態において用いる、振動試験機を示す概略構成図であ
る。
【図２】 本発明に係る振動系の制御方法における、
振動特性を示すグラフ図である。
振動特性を示すグラフ図である。
【図３】 図２における共振時の制御を示す図であっ
て、（ａ）は目標波形を、（ｂ）は制御波形を、（ｃ）
は応答波形を各々示すグラフ図である。
て、（ａ）は目標波形を、（ｂ）は制御波形を、（ｃ）
は応答波形を各々示すグラフ図である。
【図４】 従来の振動系の制御方法の一例における、
振動特性を示すグラフ図である。
振動特性を示すグラフ図である。
１ 振動試験機（振動系、振動発生装置） ２ 油圧アクチュエータ ３ サーボ弁 ４ 制御装置 ５ 振動部材 ２１ シリンダ ２２ ピストン ３１ 油圧ユニット Ｌ 制御限界振動数 Ｎ 固有振動数
Claims (2)
- 【請求項１】 所定の制御波形を有する制御信号に従
って、振動系の振動を制御する方法であって、 該振動系の固有振動数を、前記制御信号によって制御可
能な振動数の上限値よりも高く設定しておき、前記振動
系が前記固有振動数の近傍の振動数で振動した際に、該
振動系の共振に対応するように前記制御波形を補正する
ことを特徴とする振動系の制御方法。 - 【請求項２】 前記振動系は、 シリンダと該シリンダ内部を振動可能なピストンとから
なる油圧アクチュエータと、 前記シリンダ内部に供給する油圧を周期的に変化させ、
前記ピストンを振動させるサーボ弁と、 所定の振動数の制御波形を有する制御信号を前記サーボ
弁に出力し、前記油圧の周期を制御する制御装置と、 前記ピストンに連結されて該ピストンとともに振動する
振動部材と、 を備えた振動発生装置であることを特徴とする請求項１
に記載の振動系の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001010390A JP2002210413A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 振動系の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001010390A JP2002210413A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 振動系の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002210413A true JP2002210413A (ja) | 2002-07-30 |
Family
ID=18877707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001010390A Withdrawn JP2002210413A (ja) | 2001-01-18 | 2001-01-18 | 振動系の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002210413A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102713078A (zh) * | 2010-01-15 | 2012-10-03 | 新日本制铁株式会社 | 打桩方法及励振控制方法 |
-
2001
- 2001-01-18 JP JP2001010390A patent/JP2002210413A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102713078A (zh) * | 2010-01-15 | 2012-10-03 | 新日本制铁株式会社 | 打桩方法及励振控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |