JP2003121287A - Method for measuring moment of inertia of test specimen and its device - Google Patents
Method for measuring moment of inertia of test specimen and its deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、二つ以上の慣性モ
ーメントがねじり振動系を構成している機械系におい
て、一つの未知の慣性モーメントを、共振点と他の既知
の機械系パラメータによって算出する供試体慣性モーメ
ントの測定方法とその装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention calculates one unknown moment of inertia in a mechanical system in which two or more moments of inertia constitute a torsional vibration system, based on a resonance point and other known mechanical system parameters. The present invention relates to a method for measuring a moment of inertia of a specimen and an apparatus therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、ダイナモメータを使用してエン
ジンやトランスミッション等の自動車部品を試験する装
置においては、三つの慣性モーメントとそれらの接続す
る二つのねじりばね要素で機械系が構成される。図３は
試験装置の概略図を示したもので、エンジンＥ／Ｇとダ
イナモメータＤＹとをトルクメータＴＭを介して回転軸
で連結し、エンジン側はスロットルアクチェータＡＣＴ
によりスロットル開度が制御されるように構成されてい
る。この装置によって、ダイナモメータのトルク制御を
実施しながらエンジンの耐久性や燃費、排ガス計測等の
性能試験およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）適
合試験が行われる図４はその機械系の動特性モデルを示
したものである。Ｊ1はエンジンＥ／Ｇの慣性モーメン
トｋｇｍ2で未知の値である。Ｊ2はエンジンＥ／Ｇとダ
イナモメータＤＹ間を直結した回転軸の、また、Ｊ3は
ダイナモメータＤＹの慣性モーメントｋｇｍ2である。
Ｋ12，Ｋ23はそれぞれねじりばねＮｍ／ｒａｄであり、
Ｔｉｎはダイナモメータの入力トルク、Ｔｏｕｔはエン
ジンの出力トルクでトルクメータＴＭによって検出され
た軸トルクである。2. Description of the Related Art For example, in an apparatus for testing automobile parts such as an engine and a transmission using a dynamometer, a mechanical system is composed of three moments of inertia and two torsion spring elements connecting them. FIG. 3 shows a schematic diagram of the test apparatus, in which an engine E / G and a dynamometer DY are connected by a rotary shaft via a torque meter TM, and the engine side has a throttle actuator ACT.
The throttle opening is controlled by. With this device, performance tests such as engine durability, fuel consumption, and exhaust gas measurement, and ECU (Electronic Control Unit) conformance tests are performed while controlling the torque of the dynamometer. FIG. 4 shows a dynamic characteristic model of the mechanical system. It is a thing. J 1 is the moment of inertia kgm 2 of the engine E / G, which is an unknown value. J 2 is the rotary shaft that directly connects the engine E / G and the dynamometer DY, and J 3 is the inertia moment kgm 2 of the dynamometer DY.
K 12 and K 23 are torsion springs Nm / rad,
Tin is the input torque of the dynamometer, and Tout is the output torque of the engine, which is the shaft torque detected by the torque meter TM.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】試験装置であるエンジ
ンベンチシステム等においては、エンジンのアイドリン
グ回転から約８０００ｒｐｍくらいまでが運転回転数範
囲となっているが、この運転回転数範囲に共振点がある
と、その共振によってシステムの機械損失を招く惧れを
有している。そのために、ダイナモメータを制御するた
めのインバータの制御用のコントローラに共振抑制制御
部を設け、この制御部によって共振点付近での振動抑制
制御が行われる。振動抑制制御を実施するためには機械
系の定数が必要であり、従来はこの定数に設計値が用い
られていた。実際の機械系定数は、設計値とは異なる場
合が多く、この設計値と実機定数とに不一致が生ずると
共振抑制制御が十分に機能しないくなる惧れを有してい
た。また、設計値そのものが不明な場合もあり、その際
には常識的な定数を使用せざるを得なくなってますます
共振抑制制御が不十分となる問題を有していた。In an engine bench system or the like, which is a test device, the operating speed range is from the engine idling speed to about 8000 rpm, and there is a resonance point in this operating speed range. And, there is a fear that the resonance causes mechanical loss of the system. Therefore, a resonance suppression control unit is provided in the controller for controlling the inverter for controlling the dynamometer, and the vibration suppression control near the resonance point is performed by this control unit. A mechanical system constant is required to carry out the vibration suppression control, and a design value has been conventionally used for this constant. The actual mechanical system constant is often different from the designed value, and if there is a mismatch between the designed value and the actual machine constant, the resonance suppression control may not function sufficiently. In addition, there are cases where the design value itself is unknown, and in that case there is no choice but to use common sense constants, and there was the problem that resonance suppression control became insufficient.
【０００４】本発明が目的とするところは、未知の慣性
モーメントを自動的に求めることを可能とした 慣性モ
ーメントの測定方法とその装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a method of measuring an inertia moment and an apparatus therefor capable of automatically obtaining an unknown moment of inertia.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、慣性モ
ーメントＪ1を有する供試体と既知の二つ以上の慣性モ
ーメントＪ2，Ｊ3（ｋｇｍ2）を有する回転体をねじり
ばねＫ12，Ｋ23（Ｎｍ／ｒａｄ）で連結した機械系にお
いて、前記供試体に機械系の共振周波数以上の周波数を
含む入力信号を入力し、その時の供試体の出力信号を検
出し、この検出信号と前記入力信号との周波数伝達関数
から一次共振周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、前
記供試体の未知の慣性モーメントＪ1を次式で求めるこ
とを特徴としたものである。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／ω1 2ω2 2Ｊ2
−（Ｋ12Ｋ23）。The first aspect of the present invention is to twist a test piece having an inertia moment J 1 and a rotating body having two or more known inertia moments J 2 , J 3 (kgm 2 ) into a torsion spring K. 12, the K 23 (Nm / rad) mechanical system coupled with and receives an input signal that includes frequencies above the resonant frequency of the mechanical system to the specimen, detecting an output signal of the specimen at that time, the detection signal The primary resonance frequency ω 1 and the secondary resonance frequency ω 2 are obtained from the frequency transfer function of the input signal and the input signal, and the unknown moment of inertia J 1 of the sample is obtained by the following equation. J 1 (kgm 2 ) = K 12 K 23 (J 2 + J 3 ) / ω 1 2 ω 2 2 J 2
- (K 12 K 23).
【０００６】本発明の第２は、前記供試体をエンジンと
し、他の既知の慣性モーメントを有する回転体をエンジ
ンと連結された回転軸とダイナモメータであることを特
徴としたものである。A second aspect of the present invention is characterized in that the specimen is an engine, and a rotating body having another known moment of inertia is a rotating shaft connected to the engine and a dynamometer.
【０００７】本発明の第３は、供試体であるエンジンと
ダイナモメータとを回転軸を介して連結した機械系と、
ダイナモメータを制御するためのインバータを備えたも
のにおいて、前記ダイナモメータの入力信号が、機械系
の共振周波数以上の周波数を含むよう前記インバータを
制御すると共に、ダイナモメータの入力信号とエンジン
の出力信号とをそれぞれ検出する検出部を設け、各検出
部によって検出された信号をもとに周波数伝達関数を求
めて一次共振周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、次
式にて前記エンジンの慣性モーメントＪ1を演算する演
算部を備えたことを特徴としたものである。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／ω1 2ω2 2Ｊ2
−（Ｋ12Ｋ23）
ただし、Ｊ2は回転軸の慣性モーメント、Ｊ3はダイナモ
メータの慣性モーメント、Ｋ12，Ｋ23はねじりばね（Ｎ
ｍ／ｒａｄ）
本発明の第４は、前記インバータを制御するためのコン
トローラに共振抑制制御部を設け、この制御部の制御パ
ラメータとして前記演算された慣性モーメントＪ1を用
いることを特徴としたものである。A third aspect of the present invention is a mechanical system in which an engine, which is a specimen, and a dynamometer are connected via a rotary shaft,
In one including an inverter for controlling a dynamometer, the input signal of the dynamometer controls the inverter so as to include a frequency equal to or higher than a resonance frequency of a mechanical system, and an input signal of the dynamometer and an output signal of the engine. And a detection unit for detecting respectively, and the primary resonance frequency ω 1 and the secondary resonance frequency ω 2 are obtained by obtaining the frequency transfer function based on the signal detected by each detection unit, and the engine It is characterized in that a calculation unit for calculating the moment of inertia J 1 is provided. J 1 (kgm 2 ) = K 12 K 23 (J 2 + J 3 ) / ω 1 2 ω 2 2 J 2
-(K 12 K 23 ) where J 2 is the moment of inertia of the rotating shaft, J 3 is the moment of inertia of the dynamometer, and K 12 and K 23 are torsion springs (N
m / rad) A fourth aspect of the present invention is characterized in that a resonance suppression control unit is provided in a controller for controlling the inverter, and the calculated inertia moment J 1 is used as a control parameter of this control unit. Is.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を示した
もので、三つの慣性モーメントがねじり振動系を構成し
ている機械系として、エンジンとダイナモメータとを直
結して構成したエンジン試験装置の概略構成図で示した
ものである。１は供試体であるエンジン、２はトルクメ
ータ、３は回転軸で、この回転軸によってエンジン１は
ダイナモメータ４と直結される。５はインバータ、６は
このインバータを制御するための制御部で、インバータ
５の出力周波数（ダイナモメータの入力信号）Ｔｉｎが
機械系の共振点以上の周波数が含まれるようランダム信
号をインバータに出力して周波数制御する。７は入力検
出部で、ここではダイナモメータ（供試体）の入力信号
Ｔｉｎを検出する。なお、この入力信号Ｔｉｎは、ラン
ダム波に代えて例えば１０Ｈｚ，１１Ｈｚ，１２Ｈｚ…
のように予め定められた周波数信号をインバータ５，ダ
イナモメータ４を介して供試体に入力するようにしても
よい。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which an engine and a dynamometer are directly connected to each other as a mechanical system in which three moments of inertia constitute a torsional vibration system. It is shown by the schematic block diagram of a test device. Reference numeral 1 is an engine as a test piece, 2 is a torque meter, 3 is a rotating shaft, and the engine 1 is directly connected to the dynamometer 4 by this rotating shaft. Reference numeral 5 is an inverter, and 6 is a control unit for controlling this inverter, which outputs a random signal to the inverter so that the output frequency (input signal of the dynamometer) Tin of the inverter 5 includes a frequency equal to or higher than the resonance point of the mechanical system. Frequency control. Reference numeral 7 denotes an input detection unit which detects an input signal Tin of a dynamometer (test sample). The input signal Tin is, for example, 10 Hz, 11 Hz, 12 Hz ... Instead of the random wave.
As described above, a predetermined frequency signal may be input to the sample via the inverter 5 and the dynamometer 4.
【０００９】８はエンジンの出力周波数を検出する出力
検出部で、トルクメータ２又は図示省略された速度検出
器より検出される。９は演算部で、この演算部は各検出
部７，８によって検出された信号を導入し、ＦＦＴ（Fa
st Fourier Transformer）アルゴリズムを用いて周波数
伝達関数を求めて１次共振周波数ω1と２次共振周波数
ω2を求める。このω1，ω2と既知のＪ2，Ｊ3とＫ12，
Ｋ23を用いて次式により未知の慣性モーメントＪ1，す
なわち、供試体であるエンジン１の慣性モーメントを算
出する。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／ω1 2ω2 2Ｊ2
−（Ｋ12Ｋ23）。An output detector 8 detects the output frequency of the engine and is detected by the torque meter 2 or a speed detector (not shown). Reference numeral 9 denotes an arithmetic unit, which introduces the signals detected by the respective detecting units 7 and 8 to FFT (Fa
(1) The primary transfer frequency ω 1 and the secondary transfer frequency ω 2 are calculated by calculating the frequency transfer function using the st Fourier Transformer algorithm. This ω 1 , ω 2 and known J 2 , J 3 and K 12 ,
An unknown moment of inertia J 1 , that is, the moment of inertia of the engine 1, which is the sample, is calculated by the following equation using K 23 . J 1 (kgm 2 ) = K 12 K 23 (J 2 + J 3 ) / ω 1 2 ω 2 2 J 2
- (K 12 K 23).
【００１０】図２は試験装置（エンジンベンチシステ
ム）の概略構成図を示したものである。エンジン１に
は、ダイナモメータ４で発生するトルクが伝達され、伝
達されたトルクをトルクメータ２で検出して実行コント
ローラ１０に出力する。実行コントローラ１０では、ダ
イナモメータ４を制御するための電流指令値が生成さ
れ、その指令値はインバータ５に印加される。インバー
タ５には、速度検出器１５によって検出されたダイナモ
メータの速度信号がフィードバックされており、これら
の信号をもとにダイナモメータ４は制御される。モデル
作成部１３は、車両諸元や走行抵抗パラメータ、および
各定数などをもとに車両モデルを作成する。バーチャル
モデル部１１には、例えば４慣性系のばねモデルとサス
ペンションおよびタイヤばねの上下振動による車両のモ
デルが格納されている。電子制御部１４は、エンジン１
を制御するためのもので、実行コントローラ１０により
制御指令が入力される。FIG. 2 is a schematic block diagram of the test apparatus (engine bench system). The torque generated by the dynamometer 4 is transmitted to the engine 1, and the transmitted torque is detected by the torque meter 2 and output to the execution controller 10. The execution controller 10 generates a current command value for controlling the dynamometer 4, and the command value is applied to the inverter 5. The speed signal of the dynamometer detected by the speed detector 15 is fed back to the inverter 5, and the dynamometer 4 is controlled based on these signals. The model creation unit 13 creates a vehicle model based on vehicle specifications, running resistance parameters, constants, and the like. The virtual model unit 11 stores, for example, a four-inertia spring model and a vehicle model based on vertical vibrations of suspensions and tire springs. The electronic control unit 14 uses the engine 1
The execution controller 10 inputs a control command.
【００１１】エンジンベンチシステムにおいては、アイ
ドリング回転から約８０００ｒｐｍ位までが運転範囲と
なっているが、この範囲に機械系の共振点があると、そ
の共振によってシステムの機械破壊を招く惧れを有して
いるために共振点を避けた制御を行う必要がある。共振
抑制制御部１２は、そのための制御を実行する。図１の
手段で求められた未知の慣性モーメントは、この共振抑
制制御部１２における抑制制御パラメータとして使用す
ることにより、有効なる抑制制御が可能となる。In the engine bench system, the operating range is from idling rotation to about 8000 rpm. However, if there is a resonance point of the mechanical system in this range, the resonance may cause mechanical breakdown of the system. Therefore, it is necessary to perform control while avoiding the resonance point. The resonance suppression control unit 12 executes control for that purpose. By using the unknown moment of inertia obtained by the means of FIG. 1 as a suppression control parameter in this resonance suppression control unit 12, effective suppression control becomes possible.
【００１２】[0012]
【発明の効果】以上本発明によれば、未知の慣性モーメ
ントが求められることにより、機械系の制御パラメータ
への適用が可能になって有効なる制御ができるものであ
る。また、機械系の共振点における入出力信号の振幅比
が明かになることにより、機械系の破壊強度に対する入
力信号レベルの上限が求まるため、機械系の破壊防止が
可能となる等の効果を有するものである。As described above, according to the present invention, an unknown moment of inertia can be obtained, so that it can be applied to a control parameter of a mechanical system and effective control can be performed. Further, by clarifying the amplitude ratio of the input / output signals at the resonance point of the mechanical system, the upper limit of the input signal level with respect to the breaking strength of the mechanical system can be obtained, so that it is possible to prevent the mechanical system from being broken. It is a thing.
【図１】本発明の実施形態を示す制御ブロック図。FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施形態を示す制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram showing another embodiment of the present invention.
【図３】従来の試験装置の概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional test apparatus.
【図４】機械系の動特性モデル図。FIG. 4 is a dynamic characteristic model diagram of a mechanical system.
１…エンジン ２…トルクメータ ３…回転軸 ４…ダイナモメータ ５…インバータ ６…制御部 ７…入力検出部 ８…出力検出部 ９…演算部 １０…実行コントローラ １１…バーチャルモデル部 １２…共振抑制制御部 １３…モデル作成部 １４…電子制御部 １５…速度検出器 1 ... engine 2 ... Torque meter 3 ... Rotary axis 4 ... Dynamometer 5 ... Inverter 6 ... Control unit 7 ... Input detection unit 8 ... Output detection unit 9 ... Operation unit 10 ... Execution controller 11 ... Virtual model section 12 ... Resonance suppression control unit 13 ... Model creation section 14 ... Electronic control unit 15 ... Speed detector
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成１４年１月２５日（２００２．１．２
５）[Submission date] January 25, 2002 (2002.1.2
5)
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【書類名】 明細書[Document name] Statement
【発明の名称】 供試体の慣性モーメント測定方法とそ
の装置Patent application title: Method of measuring moment of inertia of sample and apparatus therefor
【特許請求の範囲】[Claims]
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、三つ以上の慣性モ
ーメントがねじり振動系を構成している機械系におい
て、一つの未知の慣性モーメントを、共振点と他の既知
の機械系パラメータによって算出する供試体慣性モーメ
ントの測定方法とその装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention calculates one unknown moment of inertia in a mechanical system in which three or more moments of inertia constitute a torsional vibration system, using a resonance point and other known mechanical system parameters. The present invention relates to a method for measuring a moment of inertia of a specimen and an apparatus therefor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、ダイナモメータを使用してエン
ジンやトランスミッション等の自動車部品を試験する装
置においては、三つの慣性モーメントとそれらの接続す
る二つのねじりばね要素で機械系が構成される。図３は
試験装置の概略図を示したもので、エンジンＥ／Ｇとダ
イナモメータＤＹとをトルクメータＴＭを介して回転軸
で連結し、エンジン側はスロットルアクチェータＡＣＴ
によりスロットル開度が制御されるように構成されてい
る。この装置によって、ダイナモメータのトルク制御を
実施しながらエンジンの耐久性や燃費、排ガス計測等の
性能試験およびＥＣＵ（Electronic Control Unit）適
合試験が行われる図４はその機械系の動特性モデルを示
したものである。Ｊ1はエンジンＥ／Ｇの慣性モーメン
トｋｇｍ2で未知の値である。Ｊ2はエンジンＥ／Ｇとダ
イナモメータＤＹ間を直結した回転軸の、また、Ｊ3は
ダイナモメータＤＹの慣性モーメントｋｇｍ2である。
Ｋ12，Ｋ23はそれぞれねじりばねＮｍ／ｒａｄであり、
Ｔｉｎはダイナモメータの入力トルク、Ｔｏｕｔはエン
ジンの出力トルクでトルクメータＴＭによって検出され
た軸トルクである。2. Description of the Related Art For example, in an apparatus for testing automobile parts such as an engine and a transmission using a dynamometer, a mechanical system is composed of three moments of inertia and two torsion spring elements connecting them. FIG. 3 shows a schematic diagram of the test apparatus, in which an engine E / G and a dynamometer DY are connected by a rotary shaft via a torque meter TM, and the engine side has a throttle actuator ACT.
The throttle opening is controlled by. With this device, performance tests such as engine durability, fuel consumption, and exhaust gas measurement, and ECU (Electronic Control Unit) conformance tests are performed while controlling the torque of the dynamometer. FIG. 4 shows a dynamic characteristic model of the mechanical system. It is a thing. J 1 is the moment of inertia kgm 2 of the engine E / G, which is an unknown value. J 2 is the rotary shaft that directly connects the engine E / G and the dynamometer DY, and J 3 is the inertia moment kgm 2 of the dynamometer DY.
K 12 and K 23 are torsion springs Nm / rad,
Tin is the input torque of the dynamometer, and Tout is the output torque of the engine, which is the shaft torque detected by the torque meter TM.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】試験装置であるエンジ
ンベンチシステム等においては、エンジンのアイドリン
グ回転から約８０００ｒｐｍくらいまでが運転回転数範
囲となっているが、この運転回転数範囲に共振点がある
と、その共振によってシステムの機械損失を招く惧れを
有している。そのために、ダイナモメータを制御するた
めのインバータの制御用のコントローラに共振抑制制御
部を設け、この制御部によって共振点付近での振動抑制
制御が行われる。振動抑制制御を実施するためには機械
系の定数が必要であり、従来はこの定数に設計値が用い
られていた。実際の機械系定数は、設計値とは異なる場
合が多く、この設計値と実機定数とに不一致が生ずると
共振抑制制御が十分に機能しないくなる惧れを有してい
た。また、設計値そのものが不明な場合もあり、その際
には常識的な定数を使用せざるを得なくなってますます
共振抑制制御が不十分となる問題を有していた。In an engine bench system or the like, which is a test device, the operating speed range is from the engine idling speed to about 8000 rpm, and there is a resonance point in this operating speed range. And, there is a fear that the resonance causes mechanical loss of the system. Therefore, a resonance suppression control unit is provided in the controller for controlling the inverter for controlling the dynamometer, and the vibration suppression control near the resonance point is performed by this control unit. A mechanical system constant is required to carry out the vibration suppression control, and a design value has been conventionally used for this constant. The actual mechanical system constant is often different from the designed value, and if there is a mismatch between the designed value and the actual machine constant, the resonance suppression control may not function sufficiently. In addition, there are cases where the design value itself is unknown, and in that case there is no choice but to use common sense constants, and there was the problem that resonance suppression control became insufficient.
【０００４】本発明が目的とするところは、未知の慣性
モーメントを自動的に求めることを可能とした 慣性モ
ーメントの測定方法とその装置を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a method of measuring an inertia moment and an apparatus therefor capable of automatically obtaining an unknown moment of inertia.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の第１は、慣性モ
ーメントＪ1を有する供試体と既知の二つ以上の慣性モ
ーメントＪ2，Ｊ3（ｋｇｍ2）を有する回転体をねじり
ばねＫ12，Ｋ23（Ｎｍ／ｒａｄ）で連結した機械系にお
いて、前記供試体に機械系の共振周波数以上の周波数を
含む入力信号を入力し、その時の供試体の出力信号を検
出し、この検出信号と前記入力信号との周波数伝達関数
から一次共振周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、前
記供試体の未知の慣性モーメントＪ1を次式で求めるこ
とを特徴としたものである。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／（ω1 2ω2 2Ｊ
2−（Ｋ12Ｋ23）） The first aspect of the present invention is to twist a test piece having an inertia moment J 1 and a rotating body having two or more known inertia moments J 2 , J 3 (kgm 2 ) into a torsion spring K. 12, the K 23 (Nm / rad) mechanical system coupled with and receives an input signal that includes frequencies above the resonant frequency of the mechanical system to the specimen, detecting an output signal of the specimen at that time, the detection signal The primary resonance frequency ω 1 and the secondary resonance frequency ω 2 are obtained from the frequency transfer function of the input signal and the input signal, and the unknown moment of inertia J 1 of the sample is obtained by the following equation. J 1 (kgm 2 ) = K 12 K 23 (J 2 + J 3 ) / ( ω 1 2 ω 2 2 J
2- (K 12 K 23 ) )
【０００６】本発明の第２は、前記供試体をエンジンと
し、他の既知の慣性モーメントを有する回転体をエンジ
ンと連結された回転軸とダイナモメータであることを特
徴としたものである。A second aspect of the present invention is characterized in that the specimen is an engine, and a rotating body having another known moment of inertia is a rotating shaft connected to the engine and a dynamometer.
【０００７】本発明の第３は、供試体であるエンジンと
ダイナモメータとを回転軸を介して連結した機械系と、
ダイナモメータを制御するためのインバータを備えたも
のにおいて、前記ダイナモメータの入力信号が、機械系
の共振周波数以上の周波数を含むよう前記インバータを
制御すると共に、ダイナモメータの入力信号とエンジン
の出力信号とをそれぞれ検出する検出部を設け、各検出
部によって検出された信号をもとに周波数伝達関数を求
めて一次共振周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、次
式にて前記エンジンの慣性モーメントＪ1を演算する演
算部を備えたことを特徴としたものである。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／（ω1 2ω2 2Ｊ
2−（Ｋ12Ｋ23））
ただし、Ｊ2は回転軸の慣性モーメント、Ｊ3はダイナモ
メータの慣性モーメント、Ｋ12，Ｋ23はねじりばね（Ｎ
ｍ／ｒａｄ）本発明の第４は、前記インバータを制御す
るためのコントローラに共振抑制制御部を設け、この制
御部の制御パラメータとして前記演算された慣性モーメ
ントＪ1を用いることを特徴としたものである。A third aspect of the present invention is a mechanical system in which an engine, which is a specimen, and a dynamometer are connected via a rotary shaft,
In one including an inverter for controlling a dynamometer, the input signal of the dynamometer controls the inverter so as to include a frequency equal to or higher than a resonance frequency of a mechanical system, and an input signal of the dynamometer and an output signal of the engine. And a detection unit for detecting respectively, and the primary resonance frequency ω 1 and the secondary resonance frequency ω 2 are obtained by obtaining the frequency transfer function based on the signal detected by each detection unit, and the engine It is characterized in that a calculation unit for calculating the moment of inertia J 1 is provided. J 1 (kgm 2 ) = K 12 K 23 (J 2 + J 3 ) / ( ω 1 2 ω 2 2 J
2- (K 12 K 23 ) ) where J 2 is the moment of inertia of the rotating shaft, J 3 is the moment of inertia of the dynamometer, and K 12 and K 23 are torsion springs (N
m / rad) A fourth aspect of the present invention is characterized in that a controller for controlling the inverter is provided with a resonance suppression control section, and the calculated inertia moment J 1 is used as a control parameter of this control section. Is.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態を示した
もので、三つの慣性モーメントがねじり振動系を構成し
ている機械系として、エンジンとダイナモメータとを直
結して構成したエンジン試験装置の概略構成図で示した
ものである。１は供試体であるエンジン、２はトルクメ
ータ、３は回転軸で、この回転軸によってエンジン１は
ダイナモメータ４と直結される。５はインバータ、６は
このインバータを制御するための制御部で、インバータ
５の出力周波数（ダイナモメータの入力信号）Ｔｉｎが
機械系の共振点以上の周波数が含まれるようランダム信
号をインバータに出力して周波数制御する。７は入力検
出部で、ここではダイナモメータ（供試体）の入力信号
Ｔｉｎを検出する。なお、この入力信号Ｔｉｎは、ラン
ダム波に代えて例えば１０Ｈｚ，１１Ｈｚ，１２Ｈｚ…
のように予め定められた周波数信号をインバータ５，ダ
イナモメータ４を介して供試体に入力するようにしても
よい。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which an engine and a dynamometer are directly connected to each other as a mechanical system in which three moments of inertia constitute a torsional vibration system. It is shown by the schematic block diagram of a test device. Reference numeral 1 is an engine as a test piece, 2 is a torque meter, 3 is a rotating shaft, and the engine 1 is directly connected to the dynamometer 4 by this rotating shaft. Reference numeral 5 is an inverter, and 6 is a control unit for controlling this inverter, which outputs a random signal to the inverter so that the output frequency (input signal of the dynamometer) Tin of the inverter 5 includes a frequency equal to or higher than the resonance point of the mechanical system. Frequency control. Reference numeral 7 denotes an input detection unit which detects an input signal Tin of a dynamometer (test sample). The input signal Tin is, for example, 10 Hz, 11 Hz, 12 Hz ... Instead of the random wave.
As described above, a predetermined frequency signal may be input to the sample via the inverter 5 and the dynamometer 4.
【０００９】８はエンジンの出力周波数を検出する出力
検出部で、トルクメータ２又は図示省略された速度検出
器より検出される。９は演算部で、この演算部は各検出
部７，８によって検出された信号を導入し、ＦＦＴ（Fa
st Fourier Transformer）アルゴリズムを用いて周波数
伝達関数を求めて１次共振周波数ω1と２次共振周波数
ω2を求める。このω1，ω2と既知のＪ2，Ｊ3とＫ12，
Ｋ23を用いて次式により未知の慣性モーメントＪ1，す
なわち、供試体であるエンジン１の慣性モーメントを算
出する。
Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／（ω1 2ω2 2Ｊ
2−（Ｋ12Ｋ23）） An output detector 8 detects the output frequency of the engine and is detected by the torque meter 2 or a speed detector (not shown). Reference numeral 9 denotes an arithmetic unit, which introduces the signals detected by the respective detecting units 7 and 8 to FFT (Fa
(1) The primary transfer frequency ω 1 and the secondary transfer frequency ω 2 are calculated by calculating the frequency transfer function using the st Fourier Transformer algorithm. This ω 1 , ω 2 and known J 2 , J 3 and K 12 ,
An unknown moment of inertia J 1 , that is, the moment of inertia of the engine 1, which is the sample, is calculated by the following equation using K 23 . J 1 (kgm 2 ) = K 12 K 23 (J 2 + J 3 ) / ( ω 1 2 ω 2 2 J
2- (K 12 K 23 ) )
【００１０】図２は試験装置（エンジンベンチシステ
ム）の概略構成図を示したものである。エンジン１に
は、ダイナモメータ４で発生するトルクが伝達され、伝
達されたトルクをトルクメータ２で検出して実行コント
ローラ１０に出力する。実行コントローラ１０では、ダ
イナモメータ４を制御するための電流指令値が生成さ
れ、その指令値はインバータ５に印加される。インバー
タ５には、速度検出器１５によって検出されたダイナモ
メータの速度信号がフィードバックされており、これら
の信号をもとにダイナモメータ４は制御される。モデル
作成部１３は、車両諸元や走行抵抗パラメータ、および
各定数などをもとに車両モデルを作成する。バーチャル
モデル部１１には、例えば４慣性系のばねモデルとサス
ペンションおよびタイヤばねの上下振動による車両のモ
デルが格納されている。電子制御部１４は、エンジン１
を制御するためのもので、実行コントローラ１０により
制御指令が入力される。FIG. 2 is a schematic block diagram of the test apparatus (engine bench system). The torque generated by the dynamometer 4 is transmitted to the engine 1, and the transmitted torque is detected by the torque meter 2 and output to the execution controller 10. The execution controller 10 generates a current command value for controlling the dynamometer 4, and the command value is applied to the inverter 5. The speed signal of the dynamometer detected by the speed detector 15 is fed back to the inverter 5, and the dynamometer 4 is controlled based on these signals. The model creation unit 13 creates a vehicle model based on vehicle specifications, running resistance parameters, constants, and the like. The virtual model unit 11 stores, for example, a four-inertia spring model and a vehicle model based on vertical vibrations of suspensions and tire springs. The electronic control unit 14 uses the engine 1
The execution controller 10 inputs a control command.
【００１１】エンジンベンチシステムにおいては、アイ
ドリング回転から約８０００ｒｐｍ位までが運転範囲と
なっているが、この範囲に機械系の共振点があると、そ
の共振によってシステムの機械破壊を招く惧れを有して
いるために共振点を避けた制御を行う必要がある。共振
抑制制御部１２は、そのための制御を実行する。図１の
手段で求められた未知の慣性モーメントは、この共振抑
制制御部１２における抑制制御パラメータとして使用す
ることにより、有効なる抑制制御が可能となる。In the engine bench system, the operating range is from idling rotation to about 8000 rpm. However, if there is a resonance point of the mechanical system in this range, the resonance may cause mechanical breakdown of the system. Therefore, it is necessary to perform control while avoiding the resonance point. The resonance suppression control unit 12 executes control for that purpose. By using the unknown moment of inertia obtained by the means of FIG. 1 as a suppression control parameter in this resonance suppression control unit 12, effective suppression control becomes possible.
【００１２】[0012]
【発明の効果】以上本発明によれば、未知の慣性モーメ
ントが求められることにより、機械系の制御パラメータ
への適用が可能になって有効なる制御ができるものであ
る。また、機械系の共振点における入出力信号の振幅比
が明かになることにより、機械系の破壊強度に対する入
力信号レベルの上限が求まるため、機械系の破壊防止が
可能となる等の効果を有するものである。As described above, according to the present invention, an unknown moment of inertia can be obtained, so that it can be applied to a control parameter of a mechanical system and effective control can be performed. Further, by clarifying the amplitude ratio of the input / output signals at the resonance point of the mechanical system, the upper limit of the input signal level with respect to the breaking strength of the mechanical system can be obtained, so that the mechanical system can be prevented from being broken. It is a thing.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の実施形態を示す制御ブロック図。FIG. 1 is a control block diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施形態を示す制御ブロック図。FIG. 2 is a control block diagram showing another embodiment of the present invention.
【図３】従来の試験装置の概略図。FIG. 3 is a schematic diagram of a conventional test apparatus.
【図４】機械系の動特性モデル図。FIG. 4 is a dynamic characteristic model diagram of a mechanical system.
【符号の説明】 １…エンジン ２…トルクメータ ３…回転軸 ４…ダイナモメータ ５…インバータ ６…制御部 ７…入力検出部 ８…出力検出部 ９…演算部 １０…実行コントローラ １１…バーチャルモデル部 １２…共振抑制制御部 １３…モデル作成部 １４…電子制御部 １５…速度検出器[Explanation of symbols] 1 ... engine 2 ... Torque meter 3 ... Rotary axis 4 ... Dynamometer 5 ... Inverter 6 ... Control unit 7 ... Input detection unit 8 ... Output detection unit 9 ... Operation unit 10 ... Execution controller 11 ... Virtual model section 12 ... Resonance suppression control unit 13 ... Model creation section 14 ... Electronic control unit 15 ... Speed detector
フロントページの続き (72)発明者 岡田 雅晴 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 Ｆターム(参考） 2G087 BB04 CC15 DD03 EE22 FF16 5H576 AA20 BB06 CC05 FF03 GG02 HB01 JJ03 KK06 KK08 LL01 LL38 LL60 Continued front page (72) Inventor Masaharu Okada 2-17 Osaki, Shinagawa-ku, Tokyo Stock market Shameidensha F term (reference) 2G087 BB04 CC15 DD03 EE22 FF16 5H576 AA20 BB06 CC05 FF03 GG02 HB01 JJ03 KK06 KK08 LL01 LL38 LL60
Claims (4)
知の二つ以上の慣性モーメントＪ2，Ｊ3（ｋｇｍ2）を
有する回転体をねじりばねＫ12，Ｋ23（Ｎｍ／ｒａｄ）
で連結した機械系において、前記供試体に機械系の共振
周波数以上の周波数を含む入力信号を入力し、その時の
供試体の出力信号を検出し、この検出信号と前記入力信
号との周波数伝達関数から一次共振周波数ω1と二次共
振周波数ω2を求め、前記供試体の未知の慣性モーメン
トＪ1を次式で求めることを特徴とした供試体の慣性モ
ーメント測定方法。 Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／ω1 2ω2 2Ｊ2
−（Ｋ12Ｋ23）1. A torsion spring K 12 , K 23 (Nm / rad) is provided for a specimen having an inertia moment J 1 and a rotating body having two or more known moments of inertia J 2 , J 3 (kgm 2 ).
In the mechanical system connected by, an input signal containing a frequency higher than the resonance frequency of the mechanical system is input to the test piece, the output signal of the test piece at that time is detected, and the frequency transfer function between this detection signal and the input signal. A method for measuring the moment of inertia of a test piece, characterized in that the primary resonance frequency ω 1 and the secondary resonance frequency ω 2 are obtained from the above, and the unknown moment of inertia J 1 of the test piece is obtained by the following equation. J 1 (kgm 2 ) = K 12 K 23 (J 2 + J 3 ) / ω 1 2 ω 2 2 J 2
-(K 12 K 23 )
慣性モーメントを有する回転体をエンジンと連結された
回転軸とダイナモメータであることを特徴とした請求項
１記載の供試体の慣性モーメント測定方法。2. The moment of inertia of the test piece according to claim 1, wherein the test piece is an engine, and a rotating body having another known moment of inertia is a rotating shaft connected to the engine and a dynamometer. Measuring method.
とを回転軸を介して連結した機械系と、ダイナモメータ
を制御するためのインバータを備えたものにおいて、前
記ダイナモメータの入力信号が、機械系の共振周波数以
上の周波数を含むよう前記インバータを制御すると共
に、ダイナモメータの入力信号とエンジンの出力信号と
をそれぞれ検出する検出部を設け、各検出部によって検
出された信号をもとに周波数伝達関数を求めて一次共振
周波数ω1と二次共振周波数ω2を求め、次式にて前記エ
ンジンの慣性モーメントＪ1を演算する演算部を備えた
ことを特徴とした供試体の慣性モーメント測定装置。 Ｊ1（ｋｇｍ2）＝Ｋ12Ｋ23（Ｊ2＋Ｊ3）／ω1 2ω2 2Ｊ2
−（Ｋ12Ｋ23） ただし、Ｊ2は回転軸の慣性モーメント、Ｊ3はダイナモ
メータの慣性モーメント、Ｋ12，Ｋ23はねじりばね（Ｎ
ｍ／ｒａｄ）3. A mechanical system in which an engine as a test piece and a dynamometer are connected via a rotary shaft, and an inverter for controlling the dynamometer, wherein an input signal of the dynamometer is a mechanical system. The inverter is controlled so as to include a frequency equal to or higher than the resonance frequency, and a detection unit for detecting the input signal of the dynamometer and the output signal of the engine is provided, and the frequency is transmitted based on the signal detected by each detection unit. A device for measuring the moment of inertia of a sample, comprising a calculation unit for calculating a primary resonance frequency ω 1 and a secondary resonance frequency ω 2 by calculating a function, and calculating the inertia moment J 1 of the engine by the following equation. . J 1 (kgm 2 ) = K 12 K 23 (J 2 + J 3 ) / ω 1 2 ω 2 2 J 2
-(K 12 K 23 ) where J 2 is the moment of inertia of the rotating shaft, J 3 is the moment of inertia of the dynamometer, and K 12 and K 23 are torsion springs (N
m / rad)
ントローラに共振抑制制御部を設け、この制御部の制御
パラメータとして前記演算された慣性モーメントＪ1を
用いることを特徴とした請求項３記載の供試体の慣性モ
ーメント測定装置。4. A resonance suppressing control section is provided in an execution controller for controlling the inverter, and the calculated inertia moment J 1 is used as a control parameter of this control section. Device for measuring moment of inertia of sample.
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