JP2012172782A - Vibration control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発生する振動に対し逆相となる振動を加振して両者を相殺する制振装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping device that vibrates vibrations that are in opposite phases to generated vibrations and cancels them out.
従来から車両のエンジン等の振動発生源で生じた振動とリニアアクチュエータ(加振手段)を通じて発生させた相殺振動とを制振すべき位置で相殺する制振装置が知られている。このような従来の制振装置として例えば特許文献1の図10に、制振すべき位置(座席)での振動を検出する加速度センサを用いた振動検出部と、振動検出部により検出された検出振動のうち基本次数成分(1次成分)の振動を相殺するための1次電流指令を演算により生成する1次周波数演算部及び正弦波発信器と、検出振動のうち高次成分(2次成分)の振動を相殺するための2次電流指令を演算により生成する2次周波数演算部及び正弦波発信器とを具備し、1次周波数演算部及び2次周波数演算部によって演算し生成された1次電流指令と2次電流指令とを合成した指令に基づいて加振手段を駆動する複数次数制御モードでの制振を実施するものが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a vibration damping device that cancels vibration generated at a vibration generation source such as an engine of a vehicle and canceling vibration generated through a linear actuator (vibration means) at a position where vibration is to be suppressed. As such a conventional vibration damping device, for example, in FIG. 10 of
上記の複数次数制御モードは、車のアイドリング時など制振すべき位置に生じる振動の周波数が低周波数領域である場合に、基本次数成分(1次成分)の振動だけでなく高次成分(N次成分、Nは2以上の正数)の振動も無視できない程度の大きさとなるので、これら基本次数成分及び高次成分の振動を制振対象とする制御である。制振制御において制振すべき位置での振動波形を予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数でサンプリングするにあたり、制御破綻を起こさないためには、予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数および周波数に応じて定まる許容演算時間(演算タップ)内に基本次数成分(1次)および高次成分(2次)の演算を完了させる必要がある。 In the above-described multi-order control mode, not only the vibration of the basic order component (primary component) but also the high-order component (N Since the vibration of the second order component, N is a positive number equal to or greater than 2, cannot be ignored, the control is to control the vibration of the basic order component and the higher order component. In order to prevent control failure when sampling the vibration waveform at the position to be controlled in vibration suppression control at a predetermined number of samplings per vibration period, a predetermined number of samplings and frequencies per vibration period are predetermined. It is necessary to complete the calculation of the basic order component (first order) and the higher order component (second order) within an allowable calculation time (calculation tap) determined in accordance with.
しかしながら、演算能力に乏しい廉価演算器を用いて複数次数制御モードでの制振を高周波数領域で実行しようとすると、上記の許容演算時間よりも、基本次数成分(1次)および高次成分(2次)の演算に要する時間の方が長くなってしまい、高周波数領域では複数次数制御モードによる制振制御を実施することができない。 However, if it is attempted to perform vibration suppression in the multi-order control mode in a high frequency region using a low-cost arithmetic unit having poor computing capability, the basic order component (first order) and the higher order component ( The time required for the calculation of the (second order) becomes longer, and the vibration suppression control in the multi-order control mode cannot be performed in the high frequency region.
一方、高周波数領域では、制振すべき位置に生じる振動のうち高次成分(N次成分)が無視できる程度の大きさとなることが多いので、許容演算時間内に演算時間を収めるために基本次数の演算のみを行う高周波数制御モードが有効であると考えられる。しかし、高周波数制御モードでの制振を低周波数領域で行うと、高次成分の振動を制振対象としていないために制振精度が損なわれてしまう。 On the other hand, in the high frequency region, the high-order component (N-order component) of vibrations generated at the position to be damped is often large enough to be ignored, so it is fundamental to keep the calculation time within the allowable calculation time. It is considered that the high frequency control mode in which only the order calculation is performed is effective. However, if the vibration suppression in the high frequency control mode is performed in the low frequency region, the vibration suppression accuracy is impaired because the vibrations of the higher order components are not targeted for vibration suppression.
このように、複数次数制御モード又は高周波数制御モードのいずれか一方のみを搭載した制振装置では、低周波数領域又は高周波数領域のうちいずれか一方の領域において適切な制振が可能であるが、いずれか他方の領域において振動を十分に相殺できずに制振精度が低減してしまう。 In this way, in the vibration damping device equipped with only one of the multi-order control mode or the high frequency control mode, appropriate vibration damping is possible in either the low frequency region or the high frequency region. In any one of the regions, vibrations cannot be sufficiently canceled out, and the vibration suppression accuracy is reduced.
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、廉価演算器など演算能力の乏しい制約の下で低周波数領域及び高周波数領域いずれの領域においても適切な制振制御を実行可能とし、制振精度を向上させた制振装置を提供することである。 The present invention has been made paying attention to such problems, and its purpose is to appropriately control both low frequency regions and high frequency regions under the constraints of poor computing capabilities such as low-cost computing units. It is to provide a vibration control device that can execute vibration control and improve vibration control accuracy.
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。 In order to achieve this object, the present invention takes the following measures.
すなわち、本発明に係る制振装置は、振動発生源で生じる振動と加振手段により発生する振動とを制振すべき位置で相殺する制振装置であって、制振すべき位置での振動を検出する振動検出部と、振動検出部により検出された検出振動のうち基本次数成分に対し逆相となる振動を制振すべき位置に加振手段を通じて発生させるための基本次数駆動指令を算出する基本次数駆動指令演算部と、振動検出部により検出された検出振動のうち高次成分に対し逆相となる振動を制振すべき位置に加振手段を通じて発生させるための高次駆動指令を算出する高次駆動指令演算部と、予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数および振動周波数に応じて定まる許容演算時間内において前記基本次数駆動指令演算部の演算と前記高次駆動指令演算部の演算とを順次実行して双方の演算を完了させ、双方の演算部の駆動指令を合成した指令に基づいて加振手段を駆動する複数次数制御モードと、前記許容演算時間内において前記高次駆動指令演算部の演算を停止した状態で前記基本次数駆動指令演算部の演算を実行してその演算を完了させ、基本次数演算部で算出された駆動指令に基づいて加振手段を駆動する高周波数制御モードと、制振すべき位置での振動の周波数又は実行すべき制御モードを示す外部指令を取得し、取得した周波数又は外部指令に基づいて前記複数次数制御モード又は前記高周波数制御モードのいずれか一方から他方に切り換えるモード選択部とを具備することを特徴とする。 That is, the vibration damping device according to the present invention is a vibration damping device that cancels out the vibration generated at the vibration source and the vibration generated by the vibration excitation means at the position where vibration is to be suppressed, and the vibration at the position where vibration is to be suppressed. And a basic order drive command for generating vibrations that are out of phase with respect to the basic order component out of the detected vibrations detected by the vibration detecting unit through vibration means at the position to be damped. A higher-order drive command for generating vibrations that are in phase opposite to the higher-order component among the detected vibrations detected by the vibration detection unit through a vibrating means at a position to be damped. Within the allowable calculation time determined according to the predetermined number of samplings per vibration period and vibration frequency, and the calculation of the basic order drive command calculation unit and the high order drive command calculation unit Performance In order to complete both calculations and drive the excitation means based on a command obtained by combining the drive commands of both calculation units, and the higher-order drive command within the allowable calculation time. High-frequency control for driving the excitation means based on the drive command calculated by the basic order calculation unit by executing the calculation of the basic order drive command calculation unit while the calculation of the calculation unit is stopped. An external command indicating the mode and the frequency of vibration at the position to be damped or the control mode to be executed is acquired, and based on the acquired frequency or the external command, either the multi-order control mode or the high-frequency control mode And a mode selection unit for switching from one to the other.
許容演算時間は、制振すべき位置での振動波形を予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数でサンプリングする際のサンプリング周期であり、制御破綻を起こさない範囲で取り得る演算時間の最大値を意味する。 The allowable calculation time is the sampling period when sampling the vibration waveform at the position to be damped at a predetermined number of samplings per vibration period, and the maximum calculation time that can be taken within the range that does not cause control failure. means.
このように、制振すべき位置での振動の周波数又は実行すべき制御モードを示す外部指令を取得し、取得した周波数又は外部指令に基づいて前記複数次数制御モード又は前記高周波数制御モードのいずれか一方から他方に切り換えるので、予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数および現周波数に応じて定まる許容演算時間内に基本次数駆動指令演算部の演算と高次駆動指令演算部の演算とが完了する周波数の場合に複数次数制御モードとし、完了しない周波数の場合に高周波数制御モードとすることが可能となり、廉価演算器など演算能力の乏しい制約の下で低周波数領域及び高周波数領域いずれの領域においても適切な制振制御が実施可能となり、制振精度を向上させることが可能となる。 Thus, an external command indicating the frequency of vibration at the position to be damped or the control mode to be executed is acquired, and either the multi-order control mode or the high-frequency control mode is acquired based on the acquired frequency or external command. Since switching from one to the other, the calculation of the basic order drive command calculation unit and the calculation of the high-order drive command calculation unit are completed within the allowable calculation time determined according to the predetermined number of samplings per vibration cycle and the current frequency. It is possible to set the multi-order control mode for the frequency to be used, and the high frequency control mode for the frequency that is not completed. Therefore, it is possible to perform appropriate vibration suppression control, and it is possible to improve the vibration suppression accuracy.
制御モードの切り換えが頻発するチャタリングを防止して制御を安定させるためには、前記モード選択部は、前記取得した周波数が予め定めた第一の閾値を上回った場合に前記高周波数制御モードに切り換えるとともに、前記取得した周波数が前記第一の閾値よりも低く設定された第二の閾値を下回った場合に前記複数次数制御モードに切り換えることが好ましい。 In order to prevent chattering that frequently causes switching of the control mode and stabilize control, the mode selection unit switches to the high frequency control mode when the acquired frequency exceeds a predetermined first threshold. At the same time, it is preferable to switch to the multi-order control mode when the acquired frequency falls below a second threshold set lower than the first threshold.
乗員に快適な乗り心地を提供するためには、上記の制振装置を車両に備えることが挙げられる。 In order to provide a comfortable ride for the occupant, it is possible to provide the vehicle with the above vibration damping device.
本発明は、以上説明したように、現周波数又は外部指令に基づいて複数次数制御モード又は高周波数制御モードのいずれか一方から他方に切り換えるので、周波数により定まる許容演算時間内に基本次数成分及び高次成分の演算が完了する周波数の場合に複数次数制御モードとし、完了しない周波数の場合に高周波数制御モードとすることが可能となり、廉価演算器など演算能力の乏しい制約の下で低周波数領域及び高周波数領域いずれの領域においても適切な制振制御が実施可能となり、制振精度を向上させることが可能となる。したがって、演算器に要するコストを増大させることなく、制振精度を向上させた制振装置を提供することが可能となる。 As described above, since the present invention switches from one of the multiple-order control mode or the high-frequency control mode to the other based on the current frequency or the external command, the basic order component and the high-order component are within the allowable calculation time determined by the frequency. It is possible to set the multi-order control mode when the frequency of the calculation of the next component is complete, and the high frequency control mode when the frequency is not complete. Appropriate vibration suppression control can be performed in any high frequency region, and vibration suppression accuracy can be improved. Therefore, it is possible to provide a vibration damping device with improved vibration damping accuracy without increasing the cost required for the arithmetic unit.
以下、本発明の一実施形態に係る制振装置を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a vibration damping device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本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での振動を検出する加速度センサ等の振動検出部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振動Vi2を発生するリニアアクチュエータを用いた加振手段2と、振動発生源gnであるエンジンの点火パルス信号S0と振動検出部1からの検出信号とを入力し加振手段2で発生させた振動Vi2を制振すべき位置posへ伝達させることにより制振すべき位置posに相殺振動Vi4を発生させる制御手段3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を通じて制振すべき位置posに発生させる相殺振動Vi4とを制振すべき位置posで相殺させて制振すべき位置posでの振動を低減するものである。
As shown in FIG. 1, the vibration damping device of the present embodiment is mounted on a vehicle such as an automobile, and vibration detection such as an acceleration sensor that detects vibration at a position pos to be damped such as a seat st. and
なお、図1に示すように、振動発生源gnで生じた振動Vi1は、制振すべき位置posに至るまでにその振幅又は位相が変化して振動Vi3となり、加振手段2で生じた振動Vi2は、制振すべき位置posに至るまでにその振幅又は位相が変化して振動Vi4となる。図中では、振動発生源gnから制振すべき位置posまでの伝達経路上の伝達特性をG’とし、加振手段2から制振すべき位置posまでの伝達経路上の伝達特性をGとして表している。 As shown in FIG. 1, the vibration Vi1 generated at the vibration generation source gn changes in amplitude or phase until reaching the position pos to be damped, and becomes a vibration Vi3. Vi2 changes its amplitude or phase until reaching a position pos to be damped, and becomes a vibration Vi4. In the figure, the transfer characteristic on the transfer path from the vibration source gn to the position pos to be damped is G ′, and the transfer characteristic on the transfer path from the vibration means 2 to the position pos to be damped is G. Represents.
図3(a)〜(c)に示すように、制振すべき位置での振動は、基本次数成分(1次成分)の振動と高次成分(N次成分、Nは2以上の正数)の振動との合成波である。制御手段3は、この振動を適切に制振すべく、図2に示すように、振動検出部1により検出された検出振動のうち基本次数成分の振動(図3(b)参照)に対し逆相となる振動を制振すべき位置posに加振手段2を通じて発生させるための基本次数駆動指令I1を算出する基本次数駆動指令演算部32と、振動検出部1により検出された検出振動のうち高次成分の振動(図3(c)参照)に対し逆相となる振動を制振すべき位置posに加振手段2を通じて発生させるための高次駆動指令INを算出する高次駆動指令演算部33とを主体とし、その他、周波数検出部31及びモータ指令変換部34を有している。
As shown in FIGS. 3A to 3C, the vibration at the position to be damped is the vibration of the basic order component (first order component) and the higher order component (Nth order component, where N is a positive number of 2 or more. ) And vibration. As shown in FIG. 2, the control means 3 reverses the vibration of the fundamental order component (see FIG. 3 (b)) among the detected vibrations detected by the
周波数検出部31は、図2に示すように、振動発生源gnで生じる振動Vi1に関連する信号に基づいて制振すべき位置posでの振動の周波数fを検出する。検出した周波数fは、基本次数駆動指令I1や高次駆動指令INの周波数の基礎として用いられる。本実施形態では、振動発生源gnで生ずる振動Vi1に関連する振動としてのエンジンの点火パルス信号S0をECU等から入力している。勿論、エンジンの点火パルス信号S0に代えて例えばエンジンクランクの回転数を検出するセンサからの検出パルス信号等、その他の信号を用いてもよい。
As shown in FIG. 2, the
基本次数駆動指令演算部32は、図2に示すように、適応制御アルゴリズムを用いて基本次数成分の振動(図3(b)参照)を相殺するための基本次数駆動指令I1を算出するもので、特許文献1に開示の構成と同様であるので具体的な説明を省略するが、周波数検出部31により検出された周波数fと同一周波数の基準波(正弦波)を生成し、この基準波に対して適応アルゴリズムの適応フィルタ32fを用いたフィルタリングを施すことにより基準波の振幅又は位相を変化させて基本次数駆動指令I1を生成する。また、基準次数駆動指令演算部32は、振動検出部1により入力した相殺誤差として残る残留振動(Vi3+Vi4)を評価振動とし、この評価振動が小さくなるように適応フィルタ32fを逐次更新する。基本次数駆動指令演算部32で算出された基本次数駆動指令I1は、モータ指令変換部34に入力される。
As shown in FIG. 2, the basic order drive
高次駆動指令演算部33は、図2に示すように、上記の基本次数駆動指令演算部32と同様に適応制御アルゴリズムを用いて高次成分の振動(図3(c)参照)を相殺するための高次駆動指令INを算出するものである。高次駆動指令演算部33で算出された高次駆動指令INは、加算器35で基本次数駆動指令I1と合成されてモータ指令変換部34に入力される。
As shown in FIG. 2, the high-order drive
モータ指令変換部34は、図2に示すように、基本次数駆動指令I1(又は基本次数駆動指令I1+高次駆動指令IN)に対応する通電を加振手段2に行うことにより加振手段2を駆動して制振すべき位置posに相殺振動Vi4を発生させる。
As shown in FIG. 2, the motor
上記構成において複数次数制御モードでの制振は、次のように実行される。すなわち、複数次数制御モードは、図2及び図5に示すように、基本次数駆動指令演算部32での演算及び高次駆動指令演算部33での演算を順次実行し、両演算部32・33の駆動指令I1・INを合成した指令(I1+IN)に基づいて加振手段2を駆動する制御である。具体的には、電流制御の周期に従って繰り返し現れる制御タイミングt1,t2,t3,t4…をクロックとして用い、一回目の制御タイミングt1では基本次数駆動指令演算部32による基本次数の演算を実行し、二回目の制御タイミングt2では高次駆動指令演算部33による演算を実行し、三回目の制御タイミングt3ではいずれの演算部32・33においても演算を実行しないという一連の動作を繰り返す。振動検出部1による振動の検出(サンプリング)は、各々の制御タイミングt1,t2毎に行われ、サンプリングした信号に基づき演算処理が実行され、その演算処理が次の制御タイミングが到来するまでに完了する。勿論、一回目の制御タイミングt1で基本次数駆動指令演算部32による基本次数の演算、二回目の制御タイミングt2で高次駆動指令演算部33による演算を行うという一連の動作を繰り返すようにし、いずれの演算部32・33においても演算を実行しない制御タイミングを省略してもよい。
In the above configuration, vibration suppression in the multi-order control mode is executed as follows. That is, in the multi-order control mode, as shown in FIGS. 2 and 5, the calculation in the basic order drive
ここで、図4に示すように、制振すべき位置posでの振動波形を予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数(図中では図示の都合上4つとしている)でサンプリングする際のサンプリング周期は、予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数および周波数fによって定まる。具体的には、図4に示すように、低周波数になるほど長くなり、高周波数になるほど短くなる。制振制御においては、このサンプリング周期よりも、演算器の演算能力によって定まる基本次数成分(1次)および高次成分(2次)の演算に要する時間の方が短くなければ制御が間に合わないので、このサンプリング周期は、制御破綻を起こさない範囲で取り得る演算時間の最大値すなわち許容演算時間Pと言える。すなわち、図5(a)に示すように、複数次数制御モードを低周波数領域で行う場合には、演算器の演算能力によって定まる基本次数駆動指令演算部32の演算および高次駆動指令演算部33の演算に要する時間L1よりも、予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数および周波数fに応じて定まる許容演算時間P(=P1)の方が長いので、演算処理がサンプリング周期内に収まって適切な制振制御がなされる。一方、図5(b)に示すように、複数次数制御モードを高周波数領域で行おうとすると、基本次数駆動指令演算部32の演算および高次駆動指令演算部33の演算に要する時間L1よりも、許容演算時間P(=P2)の方が短くなり、演算処理がサンプリング周期内に収まらずに制御が成立しなくなる。このように、複数次数制御モードは、基本次数駆動指令演算部32の演算および高次駆動指令演算部33の演算に要する時間L≦許容演算時間Pの関係を満たす周波数で実行する必要があり、高周波数領域では実施できない。なお、本実施形態では、電流制御の周期をクロックとして用いて制振制御の各処理を実行しているので、演算に要する時間Lを、制御タイミングの周期を最小単位として表現しているが、これに限定されるものではない。
Here, as shown in FIG. 4, sampling is performed when the vibration waveform at the position pos to be damped is sampled at a predetermined number of samplings per vibration period (four in the drawing for convenience of illustration). The period is determined by a predetermined number of samplings per vibration period and a frequency f. Specifically, as shown in FIG. 4, the frequency becomes longer as the frequency becomes lower, and becomes shorter as the frequency becomes higher. In vibration suppression control, control is not in time unless the time required to calculate the basic order component (first order) and the higher order component (second order) determined by the computing capability of the computing unit is shorter than the sampling period. The sampling period can be said to be the maximum value of the calculation time that can be taken in a range that does not cause the control failure, that is, the allowable calculation time P. That is, as shown in FIG. 5A, when the multi-order control mode is performed in the low frequency region, the basic order drive
そこで、低周波数領域だけではなく、複数次数制御モードを実行不能な高周波数領域でも適切な制振制御を実施するために、本実施形態では、図6に示す高周波数制御モードを設けている。 Accordingly, in order to perform appropriate vibration suppression control not only in the low frequency region but also in the high frequency region where the multi-order control mode cannot be executed, the high frequency control mode shown in FIG. 6 is provided in the present embodiment.
高周波数制御モードは、図6及び図2に示すように、高次駆動指令演算部33の演算を停止した状態で基本次数駆動指令演算部32の演算を実行し、基本次数駆動指令演算部32で算出された基本次数駆動指令I1に基づき加振手段2を駆動する制御である。具体的には、上述した制御タイミングt1,t2,t3,t4…毎に基本次数駆動指令演算部32による基本次数成分の演算を繰り返して、高次駆動指令演算部33による高次成分の演算を行わない。この場合、制振に関する演算に要する時間L2が複数次数制御モードの場合の時間L1に比べて短縮され(図5参照)、許容演算時間P1よりも短くなる。勿論、前提として制御タイミングの周期は、制御対象とする最大周波数によって定まる許容演算時間よりも短くなるように設定してある。
In the high frequency control mode, as shown in FIGS. 6 and 2, the calculation of the basic order drive
この高周波数制御モードは、図6(b)に示すような高周波数領域では、制振対象でない高次成分の振動が問題とならない程度の大きさのために適切な制振状態となるが、図6(a)に示すような低周波数領域では、制振対象でない高次成分の振動が無視できない程度の大きさとなるので、制振精度が損なわれる。 In this high frequency control mode, in the high frequency region as shown in FIG. 6 (b), the vibrations of the high-order components that are not to be controlled are in a suitable vibration suppression state due to the magnitude that does not cause a problem. In the low frequency region as shown in FIG. 6 (a), the vibration of the high-order component that is not the object of vibration suppression is so large that it cannot be ignored.
そこで、複数次数制御モード又は高周波数制御モードのうち周波数領域に応じた適切な制御モードを実施するために、図2に示すモード選択部36を設けている。図2に示すモード選択部36は、制振すべき位置posでの振動の周波数fを取得し、取得した周波数fに基づいて複数次数制御モード又は高周波数制御モードのいずれか一方から他方に切り換える。具体的には、モード選択部36は、周波数検出部31の検出した周波数fを取得し、図7及び図2に示すように、取得した現周波数fが予め定めた第一の閾値th1を上回った場合にモードフラグ信号S1を出力する。このモードフラグ信号S1が出力されている場合には、高次駆動指令演算部33での演算を停止し、基本次数駆動指令演算部32での演算を実行することで高周波数制御モードを実現する。一方、モード選択部36は、図7及び図2に示すように、現周波数fが上記の第一の閾値th1よりも低く設定された第二の閾値th2を下回った場合にモードフラグ信号S1の出力を停止する。このモードフラグ信号S1が出力されてない場合には、基本次数駆動指令演算部32及び高次駆動指令演算部33の演算を順次実行することで複数次数制御モードを実現する。
Therefore, in order to implement an appropriate control mode corresponding to the frequency region among the multi-order control mode or the high frequency control mode, the
第一の閾値th1は、演算器の処理能力によって定まる基本次数成分及び高次成分の演算に要する時間Lと、周波数fにより定まる許容演算時間Pとを勘案して設定されている。このように、第一の閾値th1などの閾値を周波数に関連付けて設定することにより、周波数fにより定まる許容演算時間(P)内に基本次数駆動指令演算部32の演算と高次駆動指令演算部33の演算とが完了するか否かを示す情報を周波数毎に関連付けた切換情報を保持するとともに、切換情報と現周波数とに基づいて制御モードを切り換えるように構成されているとも言える。
The first threshold th 1 is set in consideration of the time L required for the calculation of the basic order component and the higher order component determined by the processing capability of the calculator and the allowable calculation time P determined by the frequency f. Thus, by setting a threshold such as the first threshold th 1 in association with the frequency, the calculation of the basic order drive
すなわち、図7に示すように、現周波数fが低周波数領域側から上昇して第一の閾値th1を超えた場合には複数次数制御モードから高周波数制御モードに切り替わり、現周波数fが高周波数領域側から降下して第二の閾値th2を下回った場合には高周波数制御モードから複数次数制御モードに切り替わり、低周波数領域及び高周波数領域いずれの領域においても適切な制振が実施される。 That is, as shown in FIG. 7, switches from a plurality orders control mode to the high frequency control mode when the current frequency f exceeds a first threshold th 1 rises from the low frequency range side, the current frequency f is high switches from a high frequency control mode to the multiple orders control mode, an appropriate damping is performed even in the low frequency range and high frequency range which region when it falls below a second threshold th 2 and drops from the frequency region side The
以上のように、本実施形態に係る制振装置は、振動発生源gnで生じる振動Vi3と加振手段2により発生する振動Vi4とを制振すべき位置posで相殺する制振装置であって、制振すべき位置posでの振動を検出する振動検出部1と、振動検出部1により検出された検出振動のうち基本次数成分に対し逆相となる振動を制振すべき位置posに加振手段2を通じて発生させるための基本次数駆動指令I1を算出する基本次数駆動指令演算部32と、振動検出部1により検出された検出振動のうち高次成分に対し逆相となる振動を制振すべき位置posに加振手段2を通じて発生させるための高次駆動指令INを算出する高次駆動指令演算部33と、予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数および振動周波数に応じて定まる許容演算時間(P)内において基本次数駆動指令演算部32の演算と高次駆動指令演算部33の演算とを順次実行して双方の演算を完了させ、双方の演算部32,33の駆動指令を合成した指令(I1+IN)に基づいて加振手段2を駆動する複数次数制御モードと、許容演算時間(P)内において高次駆動指令演算部33の演算を停止した状態で基本次数駆動指令演算部32の演算を実行してその演算を完了させ、基本次数演算部32で算出された駆動指令I1に基づいて加振手段2を駆動する高周波数制御モードと、制振すべき位置posでの振動の周波数を取得し、取得した周波数fに基づいて複数次数制御モード又は高周波数制御モードのいずれか一方から他方に切り換えるモード選択部36とを具備している。
As described above, the vibration damping device according to the present embodiment is a vibration damping device that cancels the vibration Vi3 generated by the vibration generation source gn and the vibration Vi4 generated by the
許容演算時間は、制振すべき位置での振動波形を予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数でサンプリングする際のサンプリング周期であり、制御破綻を起こさない範囲で取り得る演算時間の最大値を意味する。 The allowable calculation time is the sampling period when sampling the vibration waveform at the position to be damped at a predetermined number of samplings per vibration period, and the maximum calculation time that can be taken within the range that does not cause control failure. means.
このように、制振すべき位置posでの振動の周波数fを取得し、取得した周波数fに基づいて複数次数制御モード又は高周波数制御モードのいずれか一方から他方に切り換えるので、予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数および現周波数fに応じて定まる許容演算時間(P)内に基本次数駆動指令演算部32の演算と高次駆動指令演算部33の演算とが完了する周波数の場合に複数次数制御モードとし、完了しない周波数の場合に高周波数制御モードとすることが可能となり、廉価演算器など演算能力の乏しい制約の下で低周波数領域及び高周波数領域いずれの領域においても適切な制振制御が実施可能となり、制振精度を向上させることが可能となる。
In this way, the vibration frequency f at the position pos to be damped is acquired, and either the multi-order control mode or the high-frequency control mode is switched from one to the other based on the acquired frequency f. When the frequency is such that the calculation of the basic order drive
本実施形態では、モード選択部36が、取得した周波数fが予め定めた第一の閾値th1を上回った場合に高周波数制御モードに切り換えるとともに、取得した周波数fが第一の閾値th1よりも低く設定された第二の閾値th2を下回った場合に複数次数制御モードに切り換えるので、双方の閾値(第一の閾値th1、第二の閾値th2)の間に不感帯を設定してヒステリシス性を持たせ、現周波数が閾値の近傍で変動することにより複数次数制御モードと高周波数制御モードとの切り換えが頻発するチャタリングを防止して制御を安定させることが可能となる。
In the present embodiment, the
その他、本実施形態では、上記制振装置を自動車等の車両に備えているので、乗員に快適な乗り心地を提供することができる。 In addition, in the present embodiment, since the vibration damping device is provided in a vehicle such as an automobile, a comfortable ride can be provided to the occupant.
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described based on drawing, it should be thought that a specific structure is not limited to these embodiment. The scope of the present invention is shown not only by the above description of the embodiments but also by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
例えば、本実施形態では、制御モードの切り換えにヒステリシス性を持たせているが、第二の閾値を設けず、モード選択部が第一の閾値以下となる場合に複数次数制御モードに切り換えるように構成して、ヒステリシス性を設けないようにしてもよい。 For example, in this embodiment, control mode switching has hysteresis, but the second threshold value is not provided, and the mode selection unit is switched to the multi-order control mode when the first threshold value is less than or equal to the first threshold value. It may be configured not to provide hysteresis.
また、本実施形態では、モード選択部36が、周波数検出部31を通じて制振すべき位置posでの振動の周波数fを取得し、この周波数に基づいて制御モードの切り換えを行っているが、実行すべき制御モードを示す外部指令を上位コントローラ等の外部から取得し、取得した外部指令に基づいて制御モードを切り換えるように構成してもよい。
In this embodiment, the
さらに、低周波数領域と高周波数領域との間に振動の生じない不感帯領域がある場合に、現周波数が三つの領域いずれの領域であるかを示す情報を予め設定しておき、現周波数が低感度領域である場合に複数次数制御モードに切り換え、現周波数が高周波数領域である場合に高周波数制御モードに切り換え、現周波数が不感帯領域である場合には、基本次数駆動指令演算部および高次駆動指令演算部いずれの演算部の演算をも停止した無制振制御モードに切り換えるように構成してもよい。このように構成すれば、不感帯領域では振動が生じないために、かかる微弱な振動を相殺するために制御系が不安定になることを防止でき、安定性を向上させることが可能となる。 Furthermore, when there is a dead zone where no vibration occurs between the low frequency region and the high frequency region, information indicating which of the three regions is the current frequency is set in advance, and the current frequency is low. Switch to multi-order control mode when it is in the sensitivity region, switch to high-frequency control mode when the current frequency is in the high frequency region, and switch to the basic order drive command calculation unit and high order when the current frequency is in the dead zone region. You may comprise so that it may switch to the vibration suppression control mode which stopped the calculation of any calculation part of a drive command calculating part. With this configuration, since no vibration is generated in the dead zone, it is possible to prevent the control system from becoming unstable in order to cancel out such a weak vibration, and it is possible to improve the stability.
さらにまた、モード選択部が、制振すべき位置における振動をFFT解析(高速フーリエ変換解析)等により解析し、高次成分の振幅値が予め定めた値を超えるか否かによって複数次数制御モードを実行すべきであるか否かを判定し、複数次数制御モードで実行すべきであると判定した場合に複数次数制御モードに切り換える一方、複数次数制御モードで実行すべきではないと判定した場合に高周波数制御モードに切り換えるように構成してもよい。 Furthermore, the mode selection unit analyzes the vibration at the position to be damped by FFT analysis (fast Fourier transform analysis) or the like, and the multi-order control mode depending on whether or not the amplitude value of the higher order component exceeds a predetermined value. Is determined to be executed, and when it is determined that it should be executed in the multi-order control mode, it is switched to the multi-order control mode while it is determined that it should not be executed in the multi-order control mode. Alternatively, the high frequency control mode may be switched.
その他、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く、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。 In addition, the specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…振動検出部
2…加振手段
32…基本次数駆動指令演算部
33…高次駆動指令演算部
36…モード選択部
gn…振動発生源
pos…制振すべき位置
I1…基本次数駆動指令
IN…高次駆動指令
P、P1、P2…許容演算時間
th1…第一の閾値
th2…第二の閾値
1 ...
Claims (2)
制振すべき位置での振動を検出する振動検出部と、
振動検出部により検出された検出振動のうち基本次数成分に対し逆相となる振動を制振すべき位置に加振手段を通じて発生させるための基本次数駆動指令を算出する基本次数駆動指令演算部と、
振動検出部により検出された検出振動のうち高次成分に対し逆相となる振動を制振すべき位置に加振手段を通じて発生させるための高次駆動指令を算出する高次駆動指令演算部と、
予め定めた振動一周期あたりのサンプリング数および振動周波数に応じて定まる許容演算時間内において前記基本次数駆動指令演算部の演算と前記高次駆動指令演算部の演算とを順次実行して双方の演算を完了させ、双方の演算部の駆動指令を合成した指令に基づいて加振手段を駆動する複数次数制御モードと、
前記許容演算時間内において前記高次駆動指令演算部の演算を停止した状態で前記基本次数駆動指令演算部の演算を実行してその演算を完了させ、基本次数演算部で算出された駆動指令に基づいて加振手段を駆動する高周波数制御モードと、
制振すべき位置での振動の周波数又は実行すべき制御モードを示す外部指令を取得し、取得した周波数又は外部指令に基づいて前記複数次数制御モード又は前記高周波数制御モードのいずれか一方から他方に切り換えるモード選択部とを具備することを特徴とする制振装置。 A vibration damping device that cancels out vibrations generated at a vibration source and vibrations generated by the vibration excitation means at a position where vibrations should be suppressed,
A vibration detection unit for detecting vibration at a position to be controlled;
A basic order drive command calculating unit for calculating a basic order drive command for generating vibrations that are out of phase with respect to the basic order component among the detected vibrations detected by the vibration detecting unit through a vibration means at a position to be damped; ,
A high-order drive command calculation unit that calculates a high-order drive command for generating vibrations that are in phase opposite to the high-order component out of the detected vibrations detected by the vibration detection unit through a vibration means at a position to be damped; ,
The basic order drive command calculation unit and the high order drive command calculation unit are sequentially executed within the allowable calculation time determined according to the predetermined number of samplings per vibration period and vibration frequency, and both calculations are performed. And a multi-order control mode for driving the vibrating means based on a command obtained by combining the drive commands of both arithmetic units,
The calculation of the basic order drive command calculation unit is executed in a state where the calculation of the high-order drive command calculation unit is stopped within the allowable calculation time to complete the calculation, and the drive command calculated by the basic order calculation unit is A high frequency control mode for driving the excitation means based on
An external command indicating a vibration frequency at a position to be damped or a control mode to be executed is acquired, and based on the acquired frequency or the external command, either the multi-order control mode or the high-frequency control mode is switched from one to the other. And a mode selection unit for switching to the vibration control device.
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CN109683639A (en) * | 2018-12-06 | 2019-04-26 | 中国电子工程设计院有限公司 | A kind of control method and device of active vibration isolation |
JP2019111600A (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-11 | 株式会社日立製作所 | Damper gear and damping device |
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