JP2011137527A - 制振装置及びこれを搭載した車両 - Google Patents

Abstract

【課題】過電流対策を適切に施した制振装置を提供する。
【解決手段】制振すべき位置から検出される振動検出信号ｓｇと適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出し基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づき基本次数適応アルゴリズムブロック４ａに、制振すべき位置に振動発生源であるエンジンｇｎからの振動に対し逆相となる振動を加振手段２を通じて発生させる基本次数適応アルゴリズムブロック４ａで、基本次数電流上限超過信号Ｓ_４１が入力されている間、基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉ_４１が制限される方向に修正させることとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、過電流対策を適切に施した制振装置及びこれを搭載した車両に関するものである。

レシプロモータ等のリニアアクチュエータを電気的に駆動する際は、可動子の固定子への衝突、コントローラ電流上限値以上の電流が流れることによるコントローラの破損等が発生する可能性がある。可動子の固定子への衝突は騒音、異常振動の発生、寿命劣化につながり、コントローラの破損はデバイスの焼損につながり、何れも未然に防止しなければならない。

このような対策として、電流制御指令を不具合発生前に制限（クランプ）し、異常処理を行う手法が有効な手立てとして考えられている。

例えば、特許文献１の図２０に示されるものは、エンジン回転数等を入力して、加振手段に発生させるべき振動の振幅指令値と周波数指令値とを演算により求めて出力する指令値生成部と、前記指令値生成部から出力される振幅指令値と周波数指令値とから決まる印加可能な電流値の上限が周波数毎に定義された振幅上限クランプテーブルと、印加電流生成部とを備えている。印加電流生成部は、前記振幅指令値と前記周波数指令値とを入力し、振幅上限クランプテーブルを参照して、入力した振幅指令値を適切な（可動）範囲に制限するための補正を行い、入力された周波数指令と、この補正（制限）後の振幅指令値とに基づいて、レシプロモータを用いた加振手段に対して印加すべき電流の指令値を求めて出力するものである。そして、リニアアクチュエータの可動子を常に適切な可動範囲内で駆動することで、ストッパへの衝突を避け、衝突音の発生を抑制することができるものとなっている。

また、モータ電流指令はいくつかの要素の重畳により成り立っていることが多く、この場合、その総和値が制振電流指令値となる。

例えば、特許文献１の図１０に示されるものは、エンジン回転数等を入力して電流指令値を出力するまでのラインが１次（基本次数）の振動モード、２次（高次次数）の振動モードそれぞれに設けられており、これらの電流指令値の総和が重畳電流指令としてレシプロモータに入力されるようになっている。

国際公開第２００７／１２９６２７号

ところが、特許文献１に示される構成において、振幅上限クランプテーブルを参照して入力した振幅指令値を適切な範囲に制限する際の補正を、単に上限を超える超過電流を即座にカット（頭切り）する一般的なクランプ制御によって行うと、クランプ時に電流指令に高調波が発生し、加振手段の異常振動を励起してしまう。

また、特許文献１に示される電流クランプを特許文献２の構成に適用しようとした場合、基本次数と高次次数からの電流指令をどのような配分で制限してよいかが明確ではない。

さらに、これらの文献を始めとして、従来の制振装置には、リニアアクチュエータに多大な外力が加わった場合や、高周波領域において電圧飽和が発生した場合の保護がなされておらず、制御破綻をきたすおそれがある。

本発明は、これらの課題を有効に解決した制振装置およびこれを搭載した車両を提供することを目的としている。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明の制振装置は、基本周波数から基準波を生成する基準波生成手段と、制振すべき位置から検出される振動検出信号と前記基準波とから基本次数適応フィルタ係数を算出し当該基本次数適応フィルタ係数に基づき基本次数制振電流指令を生成して制振すべき位置に前記振動発生源からの振動に対し逆相となる振動を加振手段を通じて発生させる基本次数適応制御手段と、前記基本次数制振電流指令のピーク電流値を算出する振幅検出手段と、基本周波数から予め定めた基本次数電流上限値を導出し前記基本次数制振電流指令のピーク電流値が前記基本次数電流上限値を超過している場合に基本次数電流上限超過信号を生成して前記基本次数適応制御手段に入力する基本次数電流超過検出手段とを具備し、前記基本次数適応制御手段は、前記基本次数電流上限超過信号が入力されている間、前記基本次数適応フィルタ係数を予め定めた範囲内で制振電流指令が制限される方向に修正することを特徴とする。

予め定めた範囲とは、制振電流指令の大幅な変動を抑える趣旨である。

このように構成すると、制振電流指令が超過している場合に、即座に制振電流指令の超過分をカットするのではなく、予め定めた範囲で制振電流指令を制限する修正を繰り返すので、高調波の発生を回避しながら、可動子の固定子への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができる。

この場合の基本次数に対する制御は、必ずしも高次次数に対する制御を前提としたものではない。

ただ、高次次数に対する対策が同時に必要となる場合には、高次次数に対する電流の制限を上記基本次数に対する電流の制限と有効な連携を保って行うために、基本周波数から高次基準波を生成する高次基準波生成手段と、前記振動検出手段から得られる振動検出信号と前記高次基準波とから高次適応フィルタ係数を算出し当該高次適応フィルタ係数に基づき高次制振電流指令を生成して前記基本次数制振電流指令とともに制振すべき位置に振動発生源からの振動に対し逆相となる振動を加振手段を通じて発生させる高次適応制御手段と、前記高次制振電流指令の高次ピーク電流値を算出する振幅検出手段と、基本周波数から予め定めた高次電流上限値を導出し前記高次制振電流指令のピーク電流値が前記高次電流上限値から前記基本次数ピーク電流値を減じた値を超過している場合に高次電流上限超過信号を生成して前記高次適応制御手段に入力する高次電流超過検出手段とを更に具備し、前記高次適応制御手段は、前記高次電流上限超過信号が入力されている間、前記高次適応フィルタ係数を算出する毎に当該高次適応フィルタ係数を予め定めた範囲内で高次制振電流指令が制限される方向に修正することが望ましい。

さらに、前記適応制御手段で生成される制振電流指令に更に補正を加える電流補正部を備える場合には、補正後の電流指令値が予め設定した電流上限値を超過している場合に補正後電流超過信号を生成して前記適応制御手段に入力する補正後電流超過検出手段を設けて、前記適応制御手段に、前記補正後電流超過信号が入力されている場合にも、前記適応フィルタ係数を算出する毎に当該適応フィルタ係数を予め定めた範囲内で制振電流指令が制限される方向に修正する制御を行わせることが有効となる。

また、これらにおいて、電圧異常に起因して制御が破綻することを有効に防止するためには、加振手段への制振電流指令の入力ラインに現れる電圧指令値を検出して当該電圧指令値が予め設定した加振手段に許容される電圧指令の上限しきい値を超過した場合に前記適応制御手段に電圧指令上限検出信号を入力する電圧指令上限検出手段を更に具備し、前記適応制御手段が、前記電圧指令上限検出信号が入力されている場合にも、前記適応フィルタ係数を算出する毎に当該適応フィルタ係数を予め定めた範囲内で制振電流指令を絞り込む方向に修正する制御を行うように構成しておくことが有効である。

効果的なクランプ特性を付与するためには、前記適応制御部を、前記振動検出部から入力される入力信号を積分しながら適応フィルタ係数を更新する処理を繰り返すものにして、制振電流指令を制限する際、前記積分値を小さく絞り込む処理を行うように構成しておくことが望ましい。

本発明の制振装置は、車両に搭載してエンジンから発生する振動を制振する上で特に好適に適用が可能である。

本発明は、以上説明したように、電流指令の超過を検出して適応フィルタ係数にフィードバックし、当該電流指令を適正値に向かって漸減させるようにしているので、高調波の発生を回避しながら、可動子の固定子への衝突やコントローラの破損等を有効に防止して、制振装置としての信頼性と耐久性を有効に向上させることができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る制振装置を車両に適用した模式的な構成図。 同制振装置を構成するリニアアクチュエータを備えた加振手段の模式的な構成図。 本発明の一実施形態における基本次数の制振制御に係る構成を示すブロック図。 同実施形態において電流クランプテーブルに設定された上限値及びこれを導出する概念を示す図。 本発明の一実施形態における高次次数の制振制御に係る構成を示すブロック図。 同実施形態における電流補正部に対応した制振制御に係る構成を示すブロック図。 同実施形態における電流補正部の一例であるダンピング制御に係る構成を示すブロック図。 同実施形態における電圧異常に対応した制振制御に係る構成を示すブロック図。 適応フィルタ係数とその係数により表現されるベクトルを示す説明図。 適応フィルタ係数とその係数により表現されるベクトルを示す説明図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態の制振装置は、図１に示すように、自動車等の車両に搭載されるものであり、座席ｓｔ等の制振すべき位置ｐｏｓに設けた加速度センサ等の振動検出手段１と、所定の質量を有する補助質量２ａを振動させることにより相殺振動ｖｉ２を発生するリニアアクチュエータ２０を用いた加振手段２と、振動発生源ｇｎであるエンジンの点火パルスから取り出される基本周波数ｆから基準波ｅ^ｊθを生成する基準波生成手段３と、振動検出手段１からの振動検出信号ｓｇと前記基準波ｅ^ｊθとを入力し加振手段２に相殺振動ｖｉ２を発生させる適応制御手段４とを有し、車体フレームｆｒｍにマウンタｇｎｍを介して搭載されたエンジン等の振動発生源ｇｎで生じる振動ｖｉ１と加振手段２で発生させる相殺振動ｖｉ２とを制振すべき位置ｐｏｓで相殺させて制振すべき位置ｐｏｓにおける振動を低減するものである。

振動検出手段１は、加速度センサ等を用いてエンジンの主振動方向と同一方向の主振動を検出し、振動検出信号ｓｇ｛＝Ａ_１sin（θ＋φ）｝を出力する。

リニアアクチュエータ２０は、図２に示すように、永久磁石を備える固定子２２を車体フレームｆｒｍに固定し、抑制するべき振動方向と同方向の往復動（図２の紙面では上下動）を可動子２３に行わせるようにしたレシプロタイプのものである。ここでは、車体フレームｆｒｍの抑制すべき振動の方向と可動子２３の往復動方向（推力方向）とが一致するように、車体フレームｆｒｍに固定される。可動子２３は補助質量２１とともに軸２５に取り付けられ、この軸２５は可動子２３及び補助質量２１を推力方向に移動可能なように板バネ２４を介して固定子２２に支持されている。リニアアクチュエータ２０と補助質量２１によって、動吸振器が構成されていることになる。

リニアアクチュエータ２０を構成するコイル（図示せず）に交流電流（正弦波電流、矩形波電流）を流した場合、コイルに所定方向の電流が流れる状態では、磁束が、永久磁石においてＳ極からＮ極に導かれることにより、磁束ループが形成される。その結果、可動子２３は、重力に逆らう方向（上方向）に移動する。一方、コイルに対して所定方向とは逆方向の電流を流すと、可動子２３は、重力方向（下方向）に移動する。可動子２３は、交流電流によるコイルへの電流の流れの方向が交互に変化することにより以上の動作を繰り返し、固定子２２に対して軸２５の軸方向に往復動することになる。これにより、軸２５に接合されている補助質量２１が上下方向に振動することになる。このリニアアクチュエータ２０それ自体のより具体的な構造や動作説明は特許文献１等にも開示されているように公知であるため、詳細は省略する。可動子２３は図示しないストッパによって動作範囲が規制されている。リニアアクチュエータ２０と補助質量２１とによって構成される動吸振器は、アンプ６から出力される電流制御信号ｓｓに基づいて、補助質量２１の加速度を制御して制振力を調節することにより、車体フレームｆｒｍに発生する振動を相殺して振動を低減することができる。

基本次数の基準波生成手段３（３１）は、図３に示すように、基本周波数ｆ[Ｈｚ]から基本次数の基準波ｅ^ｊθである基準正弦波（sinθ）と基準余弦波（cosθ）を生成する。生成される基準正弦波（sinθ）と基準余弦波（cosθ）は何らかの同期信号に対し同期しても、させなくてもどちらでもよい。θ＝ωｔ＝２πｆｔである。

適応制御手段４は、基本次数の振動を制御する基本次数適応制御手段たる基本適応アルゴリズムブロック４ａを主体とする。この基本適応アルゴリズムブロック４ａは、振動検出信号ｓｇと前記基準波ｅ^ｊθ｛＝（sinθ、cosθ）｝とから基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）＝（Ａ_１´cosφ´、Ａ_１´sinφ´）を算出して当該基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づき基本次数制振電流指令Ｉ_４１を生成し、これに基づき後述する電流ＰＩブロック５やアンプ６を介してリニアアクチュエータ２０に電流制御信号ｓｓを入力することで、制振すべき位置ｐｏｓに前記振動発生源ｇｎからの振動に対し逆相となる振動を加振手段２を通じて発生させる。先ず、検出してきた振動検出信号ｓｇ｛＝Ａ_１sin（θ＋φ）｝の基本周波数成分の正弦波の逆信号（正逆が反対の信号）を生成する。振動検出信号Ａ_１sin（θ＋φ）は収束パラメータμと乗算されたのち、乗算器４１ａ、４１ｂにおいて基準正弦波sinθ、あるいは、基準余弦波cosθと乗算され、積分器４１ｃ、４１ｄにおいて演算毎に前回値Ｚ^- に加算する形で積分される。その演算結果は、振動検出信号ｓｇの基準正弦波sinθからずれた逆相正弦波ベクトルの収束方向の成分を持つ逆相正弦波のベクトルＶｅ１_Ａすなわち適用フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）＝（Ａ_１´cosφ´、Ａ_１´sinφ´）として算出される図９（ａ）参照）。逆相正弦波のベクトルＶｅ１_Ａは、図９（ａ）に示すように、互いに直交する複数のベクトルＶｅ２_Ａ、Ｖｅ３_Ａで表現され、基本次数適応フィルタ係数ＲｅはベクトルＶｅ２_Ａの大きさを示し、基本次数適応フィルタ係数ＩｍはベクトルＶｅ３_Ａの大きさを示すものである。そして、ベクトルＶｅ１_Ａの大きさが振幅に対応し、ベクトルＶｅ１_Ａの向き（角度φ’_Ａ）が位相に対応している。算出した適用フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に対し、図３に示すように、乗算器４１ｅ、４１ｆにおいてそれぞれ基準正弦波sinθ、基準余弦波cosθを乗算し、その結果を加算器４１ｇにおいて加算することで、振動検出信号ｓｇの逆相正弦波信号として基本次数制振電流指令Ｉ_４１｛＝Ａ_１´sin（θ＋φ´）｝を生成する。積分を繰り返すと、Ａ´、φ´が真値Ａ、φに対応する値に収束するにつれて振動の相殺が進むが、基本周波数ｆや位相θは絶えず変化しているため、常に変化に追従する形で制御が行われる。

このような制御のなかで、過電流によりリニアアクチュエータ２０を構成する可動子２３が固定子２２に設けた図示しないストッパ等へ衝突すると、騒音発生や寿命劣化の原因になることから、制振電流指令Ｉ_４１を抑える必要がある。

そこで、本実施形態はさらに、前記基本次数制振電流指令Ｉ_４１のピーク電流値Ａ_１´を算出する振幅検出手段４ｂと、基本周波数ｆから予め定めた基本次数電流上限値α_１を導出し前記基本次数制振電流指令Ｉ_４１のピーク電流値Ａ_１´が前記基本次数電流上限値α_１を超過している場合に基本次数電流上限超過信号Ｓ_４１を生成する基本次数電流超過検出手段４ｃとを設けている。

振幅検出手段４ｂは、基本次数制振電流指令Ｉ_４１の振幅Ａ_１´を随時（リアルタイム）に算出するブロックである。生成した基本次数制振電流指令Ｉ_４１の波形Ａ_１´sin（θ＋φ´）から求めてもよいし、その波形生成前の加算データの二乗和平方根をとっても良い。また、演算量を軽くするために二乗和だけをとり、比較する電流上限値α_１を二乗しても良い。

基本次数電流超過検出手段４ｃは、基本次数電流上限値α_１を電流クランプテーブル４１ｈの形で記憶している。この上限値α_１には、図４（ａ）に示すモータ上限電流Ｉｃ（最大出力値）もしくは位置上限電流Ｉｐ（衝突防止）の何れか小さい方の値が採用されている。

モータ上限電流Ｉｃは、本実施形態の演算処理機能を具現するコントローラにおいて出力できる最大電流値あるいはリニアアクチュエータ２０に流すことができる（磁石が減磁しない程度の）最大電流値のうち何れか小さい方の値で、周波数によらず一定である。

一方、位置上限電流Ｉｐは、正弦波電流を流すことにより動作する可動子２３が可動可能な振幅上限を超えない電流の上限値であり、正弦波加速度をａ、最大加速度をＡｐ（＝ａ√２）とした場合、図４（ｂ）に示す電流指令Irefの許容振幅Ｌｐは、Ｌｐ＜┃Ｘmax┃＝Ａｐ／ω^２とされる。この電流指令Irefは電流ＰＩ演算ブロック５で演算され、電圧指令としてアンプ６に入力されて、アンプ６による駆動でリニアアクチュエータ２０が加速度ａで駆動されることになる。図４（ｃ）に示すように、電流指令Irefから可動子２３に加速度ａが発生するまでの伝達ゲインをＧ（ｆ）とすると、ａ（ｆ）＝Iref・Ｇ（ｆ）…（１）なる関係がある。今、最大電流Ｉｐ（ｆ）を与えた場合に最大化速度Ａｐ（ｆ）が得られるとすると、Ａｐ（ｆ）＝Ｇ（ｆ）・Ｉｐ（ｆ）…（２）であるから、（１）、（２）式より、Ｉｐ（ｆ）＝ω^２┃Ｘmax┃／Ｇ（ｆ）が得られ、このＩｐ（ｆ）が位置上限電流とされ、エンジンｇｎから取り出した基本周波数ｆを入力することによってその時々の位置上限電流Ｉｐ（ｆ）が求まる。

これらの基本次数電流上限値α_１（ＩｃまたはＩｐの何れか小さい方）および基本次数ピーク電流値Ａ_１´は比較部４１iに入力され、基本次数ピーク電流値Ａ_１´がその周波数の基本次数電流上限値（電流クランプ値）α_１以上となっているかどうかを判別し、もし、超過していれば電流上限超過信号（ＯＮ信号）Ｓ_４１を出力する。超過していない場合、電流上限超過信号Ｓ_４１は出力されない（ＯＦＦ信号）。この信号Ｓ_４１は純粋に超過の可否によってＯＮ／ＯＦＦすることでもよいし、多少のヒステリシスの特性を持たせても良い。

以上のようにして基本次数電流上限超過信号Ｓ_４１が生成されるが、この信号Ｓ_４１が出力された際に単にフィルタ等により制振電流指令Ｉ_４１をカット（頭切り）することで電流をクランプしたのでは、高調波が発生して、前述した不具合を引き起こす。また、制振電流指令Ｉ_４１を制限する際に、フィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍに対して上限を超えたものをカットするクランプ処理を独立して行うと、図９（ｂ）に示すように、フィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍのうちのいずれか一方のみがクランプされた場合に（図示はフィルタ係数Ｒｅのみがクランプされた例を示す）、クランプ後のフィルタ係数Ｒｅ、Ｉｍにより表現される逆位相正弦波のベクトルＶｅ１_Ｂの向きがベクトルＶｅ１_Ａの向きと異なり（角度φ’_Ａ→角度φ’_Ｂ）、ベクトルの向きは位相を表すので、電流指令Ｉ_４１の位相ズレを引き起こす。

そこで本実施形態は、図３に示すように、かかる基本次数電流上限超過信号Ｓ_４１を前記基本適応アルゴリズムブロック４ａに入力して、当該基本適応アルゴリズムブロック４ａに、前記基本次数電流上限超過信号Ｓ_４１が入力されている間、前記基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出する毎に当該基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉ_４１が制限される方向に修正するようにしている。

基本適応アルゴリズムブロック４ａは、前述したごとく、前記振動検出手段１から入力される入力信号ｓｇを積分しながら適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を更新する処理を繰り返すものであるが、制振電流指令Ｉ_４１を制限する際、前記積分値を小さく絞り込む位置に積分抜き処理ブロック４ｄを設け、積分抜き処理を行う。具体的には、電流上限超過信号Ｓ_４１が入力されているか否かによって内部のフラグ設定部４１ｊ、４１ｋに０か１のフラグを立て、信号Ｓ_４１が入力されていないとき（フラグ１のとき）は絞り込みを行わず、信号Ｓ_４１が入力されているとき（フラグ０のとき）は演算タイミング毎に乗算器４１ｍ、４１ｎにおいて減算係数設定部たる抜き係数設定部４１ｚに設定された減算係数値たる抜き係数値ｋを前回値Ｚ^- に乗算することで、積分値を小さく絞り込む。抜き係数値ｋは一回の演算で絞り込む量を小さくするためのもので、例えばｋ＝1020/1024(=0.9961)などと設定される。抜き係数値ｋを、１を大きく割り込まない値にしているのは（絞り込み量を小さく抑えているのは）、大きくしすぎると、一回の絞り込み動作で基本次数電流指令Ｉ_４１の値が急変し、出力に高調波が重畳されて異常振動を励起する原因になるからである。このように、抜き係数値ｋは、全ての適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）で共用されており、抜き係数値ｋを全ての係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に乗算することによって、各係数Ｒｅ、Ｉｍに対する修正の割合が全て同一となり、図１０に示すように、修正後の各ベクトルＶｅ２_Ｂ、Ｖｅ３_Ｂにより表現されるベクトルＶｅ１_Ｂの向きが修正前のベクトルＶｅ１_Ａの向きに一致して変わらず（φ’_Ａ＝φ’_Ｂ）、ベクトルＶｅ１_Ｂの大きさのみが制限される。この抜き係数値ｋは、基本次数電流上限値α_１（電流クランプ値）からの超過量が大きくなるほど小さくなるように（つまり絞り込み量を大きくするように）、比較部４１ｉからの偏差信号に応じて抜き係数設定部４１ｚにおいて値を可変しても良い。また、超過量の比率を算出して、電流上限値α_１に同期させても良い。なお、本実施形態では、２つの適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を用いて指令ベクトルを表現しているが、３つ以上の係数を用いて指令ベクトルを表現するものにも同様に上記の制限方法を適用できる。

すなわち、制振電流指令Ｉ_４１が超過している場合に、即座に制振電流指令Ｉ_４１の超過分をカットするのではなく、予め定めた範囲（ここでは、抜き係数値ｋによる積分の絞込みの範囲）で制振電流指令Ｉ_４１を制限する修正を繰り返すため、高調波の発生や、可動子の衝突のない振幅に向かって、制振電流指令Ｉ_４１が漸近することになる。絞り込み係数生成ブロック４ｄはあくまでも例であり、電流上限超過信号Ｓ_４１から絞り込み係数ｋの適用のオンオフないし当該絞り込み係数ｋを増減させるブロックであれば、内部構成はどの様な形であってもかまわない。適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）の収束は、収束パラメータμが大きいほど早くなる。

また、図１に示す振動発生源ｇｎで生じる振動には、基本次数のほかに高次次数が重畳しているため、高次次数が過電流となってもリニアアクチュエータ２０を構成する可動子２３が固定子２２へ衝突するなどして騒音発生や寿命劣化の原因となる。

そこで、高次次数に対しても、上記と同様の絞り込み制御を行う。すなわち、図５に示すように、基本周波数ｆから高次基準波ｅ^ｊｎθ＝（sin nθ、cos nθ）を生成する基準波生成手段３（３２）と、前記振動検出手段１から得られる振動検出信号ｓｇと前記高次基準波ｅ^ｊｎθとから高次適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎ＝（Ａ_２´cos nφ´、Ａ_２´sin nφ´）を算出し当該高次適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎに基づき高次制振電流指令I_４２を生成して前記基本次数制振電流指令I_４１とともに制振すべき位置ｐｏｓに前記振動発生源ｇｎからの振動に対し逆相となる振動を加振手段２を通じて発生させる高次適応制御手段たる高次適応アルゴリズムブロック４ｅと、前記高次制振電流指令I_４２の高次ピーク電流値Ａ_２´を算出する振幅検出手段４ｆと、基本周波数ｆから予めクランプテーブル４２ｈで定めた高次電流上限値α_２を導出し前記高次制振電流指令I_４２のピーク電流値Ａ_２´が後述する所定の値を超過している場合に高次電流上限超過信号Ｓ_４２（ＯＮ信号）を生成して前記高次適応アルゴリズムブロック４ｅに入力する高次電流超過検出手段４ｇとを更に具備している。超過していない場合には信号は出力されない（ＯＦ信号）。

高次適応アルゴリズムブロック４ｅの機能は基本適応アルゴリズムブロック４ａの機能とほぼ同様であって、乗算器４２ａ、４２ｂ、４２ｅ、４２ｆはそれぞれ乗算器４１ａ、４１ｂ、４１ｅ、４１ｆに対応し、積分器４２ｃ、４２ｄはそれぞれ積分器４１ｃ、４１ｄに対応し、加算器４２ｇは加算器４１ｇに対応している。また、振幅検出手段４ｆ、高次次数電流超過検出手段４ｇ及び積分抜き処理ブロック４ｈの機能も基本的に振幅検出手段４ｂ、基本次数電流超過検出手段４ｃ及び積分抜き処理ブロック４ｄの機能と同様である。電流クランプテーブル４２ｈも前記電流クランプテーブル４１ｈに対応し、フラグ設定部４２ｊ、４２ｋや抜き係数設定部４２ｚ、乗算器４２ｍ、４２ｎもそれぞれ前記フラグ設定部４１ｊ、４１ｋや抜き係数設定部４１ｚ、乗算器４１ｍ、４１ｎに対応している。

そして、高次適応アルゴリズムブロック４ｅは、前記高次電流上限超過信号Ｓ_４２が入力されている間、前記高次適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎ＝（Ａ_２´cos nφ´、Ａ_２´sin nφ´）を算出する毎に当該高次適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを予め定めた範囲内で高次制振電流指令が制限される方向に修正する制御を行う。積分抜き処理ブロック４ｈの動作も基本次数における積分抜き処理ブロック４ｄとほとんど変わらない。

但し、この高次において言うクランプ値である所定の値は、高次電流上限値α_２そのものではなく、高次電流上限値α_２から前記基本次数ピーク電流値Ａ_１´を減じた値としている点が上記基本次数の場合と異なる。基本次数制振電流指令I_４１、高次制振電流指令I_４２の各々が上限値α_１、α_２を超過していない場合にも、図６に示すように重畳させた結果、トータルの制振電流指令値（振幅）Ｉfが上限値を超過すると、リニアアクチュエータ２０における可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損が起こり得るからであり、基本次数制振電流指令I_４１を優先的に採用する趣旨である。すなわち、基本次数制振電流指令I_４１を流してなお余裕がある範囲で高次制振電流指令I_４２を流す。

更に、電流指令が制限されるケースとして、電流指令I_４１＋I_４２に図６に示すような補正を加える電流補正部６ａが存する場合がある。このような場合には、補正後の制振電流指令値Ｉ_６１が予め所定の基準に基づき設定した電流上限値α_３を超過している場合に補正後電流超過信号Ｓ_６１を生成して前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅに入力する補正後電流超過検出手段６ｂを更に備えておくとよい。この場合、各適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅは、超過信号Ｓ_４１、Ｓ_４２の入力ラインと補正後電流超過信号Ｓ_６１の入力ラインとをＯＲ回路で接続し、たとえ超過信号Ｓ_４１、Ｓ_４２が入力されていない場合にも、前記補正後電流超過信号Ｓ_６１が入力されることをもって、適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを算出する毎に当該適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉ_４１、Ｉ_４２が制限される方向に修正する制御を行う。この補正後電流超過検出手段６ｂで超過が認められた場合、適応制御が実効を奏するまでに過大な電流指令がそのままリニアアクチュエータ２０に突入するおそれがあるため、この補正後電流超過検出手段６ｂで超過が認められた場合に限っては、従来と同様の電流クランプ（頭切り）を行い、システムを破損等から保護する構成も有効である。

また、電流の絞り込みに対する制限の手法は、電流補正部６ａから過大な補正値が出力されることを抑制する上でも有効である。

例えば、レシプロモータである図４（ｂ）のリニアアクチュエータ２０の共振を緩和させるために、図７に示すように、ダンピング制御ブロック８１がモータ誘起電圧から減衰電流指令としてダンピング電流出力信号Ｓ_８１を生成するように構成する場合がある。このようなダンピング制御の考え方自体は、既に特許文献１に一部開示されているものである。モータ誘起電圧は、モータであるリニアアクチュエータ２０のフィードバック電流検出値Ｉ_２０と電流ＰＩ演算ブロック５の電圧指令値Ｖ_５とから求めることができるものであり、ダンピング制御手段８１はこのモータ誘起電圧に応じた値のダンピング電流出力信号Ｓ_８１を出力する。しかし、このダンピング電流出力信号Ｓ_８１がそのまま図６に示す制振電流指令値I_６１の中に入り込むと、制御系の不安定要因になる場合がある。

そこで、このダンピング電流出力信号Ｓ_８１を抑えるために、図７に示すダンピング電流絞り込み係数生成ブロック８２を追加する。このダンピング電流絞り込み係数生成ブロック８２は、ダンピング絞り込み信号Ｓ_８２が入力されているか否かによって１か０のフラグを立てるフラグ設定部８２ａを有し、信号Ｓ_８２が入力されているとき（フラグ１のとき）は演算タイミング毎に減算係数設定部である抜き係数設定部８２ｂに予め設定したダンピング抜き係数ｚｚを前回値Ｚ^- から減算し、信号Ｓ_８２が入力されていないとき（フラグ０のとき）は演算タイミング毎にダンピング抜き係数部８２ｂに設定されたダンピング抜き係数ｚを前回値Ｚ^- に加算する形で、ダンピング絞り込み係数Ｉｎを例えば０から１までの間で変化させる。そして、このダンピング絞り込み係数Ｉｎを乗算値８３において前記ダンピング制御ブロック８１からのダンピング電流出力信号Ｓ_８１の値に乗算して、ダンピング電流指令Ｉｘとして用いる。ダンピング絞り込み信号Ｓ_８２は、前述した補正後電流超過信号Ｓ_６１が発生したときや、後述する電圧指令上限検出信号Ｓ_７１が発生した場合等に入力される。

すなわち、外部より、ダンピング絞り込み信号Ｓ_８２が印加（ＯＮ）されると、演算回数毎にダンピング抜き係数ｚｚの分だけダンピング絞り込み係数Ｉｎが減少していき、最小では絞り込み係数Ｉｎは０．０となる。ダンピング絞り込み信号Ｓ_８２がＯＦＦすると、絞り込み係数Ｉｎは演算回数毎にダンピング抜き係数ｚｚの分だけ増加していき、最大で絞り込み係数は１．０となる。このように、ダンピング電流指令Ｉｘを徐々に変化させるので、電流指令値Ｉ_６１の中のダンピング電流指令Ｉｘの値が急激に変化で制御系が不安定となことを回避しつつ、モータであるリニアアクチュエータ２０における共振を効果的に緩和することができる。かかる絞り込み係数生成ブロック８２はあくまでも一例であり、絞り込み信号Ｓ_８２から絞り込み係数Ｉｎを増減させるブロックであれば、内部構成はどのような形であっても構わない。

以上の電流クランプに加え、この種の制振装置においては、周波数ｆが大きくなるか、あるいは、外部から大きな衝撃が印加され、図８に示すリニアアクチュエータ２０に多大な誘起電圧が励起された場合には、印加電圧指令Ｖfが大きくなり、最悪は電圧飽和状態（それ以上電圧印加ができなくなり、電流制御破綻をきたす）が発生する。これを防止するため、本実施形態ではさらに、電流PI演算ブロック５から出力される電圧指令値Ｖfを常時監視し、電圧飽和が起きる直前に電流指令を絞り込むようにしている。

具体的には、リニアアクチュエータ２０への制振電流指令Ｉfの入力ラインに現れる電圧指令値Ｖfを検出して電圧指令上限検出信号Ｓ_７１を出力する電圧指令検出手段たる電圧指令上限検出ブロック７を追加する。

電圧指令値Ｖfは正負の値であるため、先ず電圧指令上限検出ブロック７において、ＡＢＳ処理部７ａで絶対値処理を行い、すべて正の値とする。ここで演算を軽くするため、絶対値処理を行わず、後段の比較部で正負の値で上限検出を行っても良い。

リニアアクチュエータ２０に許容される電圧指令の最大値は事前に分かっているため、その値を最大値記憶部７ｂに記憶するとともに、電圧上限比設定部７ｃにおいて電圧上限比値を設定し、これらから取り出される電圧指令最大値に電圧上限比値を乗算した値を電圧上限しきい値βとする。電圧上限比値は固定値でもよいし、周波数など、他のパラメータに従って変動させても良い。また、ヒステリシス特性を持たせても良い。そして、算出した電圧上限しきい値βと絶対値処理された電圧指令値┃Ｖf┃を比較部７ｄにおいて比較し、上限を超えている場合は電圧指令上限検出信号Ｓ_７１を出力（ＯＮ）する。この電圧指令上限検出信号Ｓ_７１は、基本適応アルゴリズムブロック４ａおよび高次次数適応アルゴリズムブロック４ｅに前記超過信号Ｓ_４１、Ｓ_４２や前記補正後電流超過信号Ｓ_６１とともにＯＲ回路を介して入力され、前記適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを算出する毎に当該適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを、上記と同様にして制振電流指令Ｉfが絞り込まれる方向に修正する。これにより、制振電流指令Ｉfが超過している場合のみならず、リニアアクチュエータ２０へ入力される電圧指令値Ｖfが超過している場合にも制振電流指令制振電流指令Ｉfが制限されることになる。

以上のように、本実施形態の制振装置は、基本周波数ｆから基準波ｅ^ｊθを生成する基準波生成手段３（３１）と、制振すべき位置から検出される振動検出信号ｓｇと前記基準波ｅ^ｊθとから基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出し当該基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）に基づき基本次数制振電流指令Ｉ_４１を生成して制振すべき位置に振動発生源であるエンジンｇｎからの振動に対し逆相となる振動を加振手段２を通じて発生させる基本次数適応アルゴリズムブロック４ａと、前記基本次数制振電流指令Ｉ_４１のピーク電流値Ａ_１´を算出する振幅検出手段４ｂと、基本周波数から予め定めた基本次数電流上限値α_１を導出し前記基本次数制振電流指令Ｉ_４１のピーク電流値Ａ_１´が前記基本次数電流上限値α_１を超過している場合に基本次数電流上限超過信号Ｓ_４１を生成して前記基本次数適応アルゴリズムブロック４ａに入力する基本次数電流超過検出手段４ｃとを具備し、前記基本次数適応アルゴリズムブロック４ａは、前記基本次数電流上限超過信号Ｉ_４１が入力されている間、前記基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉ_４１が制限される方向に修正するようにしたものである。

このように構成すると、制振電流指令Ｉ_４１が超過している場合に、即座に制振電流指令Ｉ_４１の超過分をカットするのではなく、予め定めた範囲で制振電流指令Ｉ_４１を制限する修正を繰り返すので、高調波の発生を回避しながら、可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができ、本制振装置の信頼性や耐久性を有効に向上させることが可能となる。

また、この制振装置は、基本周波数ｆから高次基準波ｅ^ｊｎθを生成する高次基準波生成手段３（３２）と、前記振動検出手段１から得られる振動検出信号ｓｇと前記高次基準波ｅ^ｊｎθとから高次適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを算出し当該高次適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎに基づき高次制振電流指令I_４２を生成して前記基本次数制振電流指令I_４１とともに制振すべき位置に前記振動発生源１からの振動に対し逆相となる振動を加振手段２を通じて発生させる高次適応アルゴリズムブロック４ｅと、前記高次制振電流指令I_４２の高次ピーク電流値を算出する振幅検出手段４ｆと、基本周波数ｆから予め定めた高次電流上限値α_２を導出し前記高次制振電流指令I_４２のピーク電流値Ａ_２´が前記高次電流上限値α_２から前記基本次数ピーク電流値Ａ_１´を減じた値を超過している場合に高次電流上限超過信号Ｓ_４２を生成して前記高次適応アルゴリズムブロック４ｅに入力する高次電流超過検出手段４ｇとを更に具備し、前記高次適応アルゴリズムブロック４ｅが、前記高次電流上限超過信号が入力されている間、前記高次適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを算出する毎に当該高次適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを予め定めた範囲内で高次制振電流指令I_４２が制限される方向に修正するようにしている。

このように構成すると、上記基本次数の場合と同様、高次制振電流指令I_４２が超過している場合に、即座に高次制振電流指令I_４２の超過分をカットするのではなく、予め定めた範囲で高次制振電流指令I_４２を制限する修正を繰り返すので、高調波の発生を回避しながら、可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損等を有効に防止することができる。但し、基本次数制振電流指令I_４１、高次制振電流指令I_４２の各々が上限値を超過していない場合にも、重畳させた結果、制振電流指令値（振幅）I_４１＋I_４２が上限値を超過すると、可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損が発生することになるが、本実施形態では、高次制振電流指令値I_４２の上限値α_２から基本次数電流ピーク値Ａ_１´を差し引いた値をしきい値として超過か否かを判断するようにしており、電流指令を高次よりも基本次数に優先して配分し、余裕分だけ高次制振電流指令I_４２として出力するようにしているので、重畳したときに振幅値が過大になって結果的に超過電流となり、制御の信頼性や耐久性が損なわれることを有効に回避することができる。

さらに、前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅで生成される制振電流指令I_４１、I_４２に更に補正を加える電流補正部６ａを備えるシステムにおいて、補正後の電流指令値I_６１が予め所定の基準に基づき設定した電流上限値α_３を超過している場合に補正後電流超過信号Ｓ_６１を生成して前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅに入力する補正後電流超過検出手段６ｂを設け、前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅに、前記補正後電流超過信号Ｓ_６１が入力されている場合においても、前記適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを算出する毎に当該適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを予め定めた範囲内で制振電流指令が制限される方向に修正する制御を実行し、補正を加味して電流上限値の超過の有無を判断するようにしているので、補正による制振電流指令値I_６１の変動に起因した可動子２３の固定子２２への衝突やコントローラの破損も有効に回避することができる。

さらにまた、加振手段２への制振電流指令Ｉfの入力ラインに現れる電圧指令値Ｖfを検出して当該電圧指令値Ｖfが予め設定した加振手段２に許容される電圧指令の上限しきい値βを超過した場合に前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅに電圧指令上限検出信号Ｓ_７１を入力する電圧指令上限検出手段７を設け、前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅが、前記電圧指令上限検出信号Ｓ_７１が入力されている場合にも、前記適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを算出する毎に当該適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを予め定めた範囲内で制振電流指令Ｉfを絞り込む方向に修正する制御を行うようにしている。

このように、電流指令値Ｉfが超過している場合のみならず、加振手段２へ入力される電圧指令値Ｖfが超過している場合にも制振電流指令Ｉfが制限されるので、リニアアクチュエータ２０に多大な外力が加わった場合や、高周波領域において電圧飽和が発生することを未然に防止して、システムの信頼性や耐久性を一層有効に高めることができる。

そして、前記適応アルゴリズムブロック４ａ、４ｅは、前記振動検出部１から入力される入力信号ｓｇを積分しながら適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）、（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎを更新する処理を繰り返すものであり、制振電流指令Ｉfを制限する際、前記積分値を小さく絞り込む処理を行う構造であるため、絞り込み係数ｋの設定次第で、効果的なクランプ特性を有効に付与することが可能となる。

したがって、このような制振装置を車両に搭載することにより、当該車両の制振機能に係る信頼性や耐久性を有効に向上させて、優れた走行機能を実現することが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を算出する毎に当該基本次数適応フィルタ係数（Ｒｅ、Ｉｍ）を予め定めた範囲内で修正したが、本発明には、複数回の算出値に基づいて修正を加える態様や、1回の算出値に基づき複数回に分けて修正を加える態様等も含まれる。

また、リニアアクチュエータを有する加振手段から制振を要する位置までに減衰や伝達遅れがある場合には、その減衰や伝達遅れを考慮して適応フィルタ係数を算出し、しかるべき振幅や位相をもった制振電流指令として出力するように構成することができる。

その他、本発明を振動発生が問題となる車両以外の移動装置や機器類に適用するなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…振動検出手段
２…加振手段
３（３１）…基準波生成手段
３（３２）…高次基準波生成手段
４ａ…基本次数適応制御手段（基本次数適応アルゴリズムブロック）
４ｂ…振幅検出手段
４ｃ…基本次数電流超過検出手段
４ｅ…高次次数適応制御手段（高次次数適応アルゴリズムブロック）
４ｆ…振幅検出手段
４ｇ…基本次数電流超過検出手段
６ａ…電流補正部
６ｂ…補正後電流超過検出手段
７…電圧指令上限検出手段
ｓｇ…振動検出信号
Ａ_１´…基本次数ピーク電流値
Ａ_２´…高次次数ピーク電流値
ｅ^ｊθ…基準波
ｅ^ｊｎθ…高次基準波
ｆ…基本周波数
Ｉf…制振電流指令
Ｉ_４１…基本次数制振電流指令
Ｉ_４２…高次次数制振電流指令
（Ｒｅ、Ｉｍ）…基本次数適応フィルタ係数
（Ｒｅ、Ｉｍ）_ｎ…高次次数適応フィルタ係数
Ｓ_４１…基本次数電流上限超過信号
Ｓ_４２…基本次数電流上限超過信号
Ｓ_６１…補正後電流超過信号
Ｓ_７１…電圧指令上限検出信号
Ｖf…電圧指令値
α_１…基本次数電流上限値
α_２…基本次数電流上限値
α_３…電流上限値
β…電圧指令の上限しきい値

Claims (6)

1. 基本周波数から基準波を生成する基準波生成手段と、制振すべき位置から検出される振動検出信号と前記基準波とから基本次数適応フィルタ係数を算出し当該基本次数適応フィルタ係数に基づき基本次数制振電流指令を生成して制振すべき位置に振動発生源からの振動に対し逆相となる振動を加振手段を通じて発生させる基本次数適応制御手段と、前記基本次数制振電流指令のピーク電流値を算出する振幅検出手段と、基本周波数から予め定めた基本次数電流上限値を導出し前記基本次数制振電流指令のピーク電流値が前記基本次数電流上限値を超過している場合に基本次数電流上限超過信号を生成して前記基本次数適応制御手段に入力する基本次数電流超過検出手段とを具備し、前記基本次数適応制御手段は、前記基本次数電流上限超過信号が入力されている間、前記基本次数適応フィルタ係数を予め定めた範囲内で制振電流指令が制限される方向に修正することを特徴とする制振装置。
2. 基本周波数から高次基準波を生成する高次基準波生成手段と、前記振動検出手段から得られる振動検出信号と前記高次基準波とから高次適応フィルタ係数を算出し当該高次適応フィルタ係数に基づき高次制振電流指令を生成して前記基本次数制振電流指令とともに制振すべき位置に前記振動発生源からの振動に対し逆相となる振動を加振手段を通じて発生させる高次適応制御手段と、前記高次制振電流指令の高次ピーク電流値を算出する振幅検出手段と、基本周波数から予め定めた高次電流上限値を導出し前記高次制振電流指令のピーク電流値が前記高次電流上限値から前記基本次数ピーク電流値を減じた値を超過している場合に高次電流上限超過信号を生成して前記高次適応制御手段に入力する高次電流超過検出手段とを更に具備し、前記高次適応制御手段は、前記高次電流上限超過信号が入力されている間、前記高次適応フィルタ係数を算出する毎に当該高次適応フィルタ係数を予め定めた範囲内で高次制振電流指令が制限される方向に修正する請求項１記載の制振装置。
3. 前記適応制御手段で生成される制振電流指令に更に補正を加える電流補正部と、補正後の電流指令値が予め設定した電流上限値を超過している場合に補正後電流超過信号を生成して前記適応制御手段に入力する補正後電流超過検出手段とを更に具備し、前記適応制御手段は、前記補正後電流超過信号が入力されている場合にも、前記適応フィルタ係数を算出する毎に当該適応フィルタ係数を予め定めた範囲内で制振電流指令が制限される方向に修正する請求項１又は２何れかに記載の制振装置。
4. 加振手段への制振電流指令の入力ラインに現れる電圧指令値を検出して当該電圧指令値が予め設定した加振手段に許容される電圧指令の上限しきい値を超過した場合に前記適応制御手段に電圧指令上限検出信号を入力する電圧指令上限検出手段を更に具備し、前記適応制御手段は、前記電圧指令上限検出信号が入力されている場合にも、前記適応フィルタ係数を算出する毎に当該適応フィルタ係数を予め定めた範囲内で制振電流指令を絞り込む方向に修正する請求項１〜３何れかに記載の制振装置。
5. 前記適応制御部は、前記振動検出部から入力される入力信号を積分しながら前記適応フィルタ係数を更新する処理を繰り返すものであり、前記制振電流指令を制限する際、前記積分値を小さく絞り込む処理を行う請求項１〜４何れかに記載の制振装置。
6. 請求項１〜５何れかに記載の制振装置を搭載したことを特徴とする車両。
   

Images