JP2013029331A - Control system of vibrator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control system of a vibrator that synchronizes vibration forces of vibrating units in a high-frequency region.SOLUTION: The control system 1 of a vibrator 10 is configured to control operation of the vibrator 10 that vibrates a sample W placed on one vibration plate 20, by a hydraulic vibrating unit 30 that vibrates the sample W with a pressure difference PL of fluid and an electrodynamic vibrating unit 40 that vibrates the sample W by supplying a drive current to a drive coil 43 arranged in a magnetic field 40a. The control system includes a power synchronization control part 3 that actuates the electrodynamic vibrating unit 40 on the basis of the pressure difference PL to synchronize a phase T1 of the vibration force F1 of the hydraulic vibrating unit 30 with a phase T2 of a vibration force F2 of the electrodynamic vibrating unit 40.

Description

本発明は、流体圧式の加振装置と動電式の加振装置とにより、一つの振動板に載置される供試体を加振する加振装置の動作を制御する加振装置の制御システムに関する。   The present invention relates to a vibration device control system that controls the operation of a vibration device that vibrates a specimen placed on one diaphragm by a fluid pressure vibration device and an electrodynamic vibration device. About.

従来から、供試体(例えば、自動車等)を加振して、供試体の状態変化等を検査する際には、加振装置が用いられる。
加振装置には、流体(例えば、油や水等)の差圧により供試体を加振する流体圧式の加振装置や、磁界内に配置される駆動コイルに駆動電流を供給することにより供試体を加振する動電式の加振装置等がある。
Conventionally, when a specimen (for example, an automobile or the like) is vibrated and a state change or the like of the specimen is inspected, a vibratory apparatus is used.
The vibration device is provided by supplying a drive current to a fluid pressure type vibration device that vibrates a specimen by a differential pressure of a fluid (for example, oil or water) or a drive coil disposed in a magnetic field. There are electrodynamic excitation devices that vibrate a specimen.

流体圧式の加振装置は、高加振力および高周波加振を両立させて供試体を加振可能であるが、常に最大の圧力で流体が供給される。このため、その最大加振力よりも小さな加振力で供試体を加振する場合、そのエネルギー消費量が増大する。
動電式の加振装置は、励磁電流値や駆動電流値を調整することで加振力を調整できるため、加振力に応じてエネルギー消費量が減少するが、加振力を大きくした場合、加振速度が低下してしまう。このため、高加振力および高周波加振を両立できない。
Although the fluid pressure type vibration device can vibrate the specimen while achieving both high vibration force and high frequency vibration, the fluid is always supplied at the maximum pressure. For this reason, when the specimen is vibrated with an excitation force smaller than the maximum excitation force, the energy consumption increases.
The electrodynamic excitation device can adjust the excitation force by adjusting the excitation current value and the drive current value, so the energy consumption decreases according to the excitation force, but when the excitation force is increased The excitation speed will decrease. For this reason, it is impossible to achieve both high excitation force and high frequency excitation.

そこで、高負荷(高加振力での加振)時に流体圧式および動電式の加振装置の加振力を同期させることで、各加振装置の容量を小さくし、高加振力および高周波加振を両立できるとともに、加振力に応じてエネルギー効率を向上できるハイブリッド式の加振装置を用いることが考えられる。   Therefore, by synchronizing the excitation force of the hydraulic and electrodynamic excitation devices at high loads (excitation with high excitation force), the capacity of each excitation device is reduced, and the high excitation force and It is conceivable to use a hybrid excitation device that can achieve both high-frequency excitation and improve energy efficiency in accordance with the excitation force.

流体圧式および動電式の加振装置は、それぞれその応答性(指令信号を出してから動き出すまでの時間)等の特性が異なる。
従って、流体圧式および動電式の加振装置に同時に指令信号を出した場合、各加振装置の加振力の位相にずれが生じ、動力損失が発生してしまう。このため、流体圧式および動電式の加振装置を組み合わせたハイブリッド式の加振装置の動作を制御する制御システムが求められている。
The fluid pressure type and the electrodynamic type vibration devices have different characteristics such as responsiveness (time from issuing a command signal to starting movement).
Therefore, when a command signal is issued simultaneously to the fluid pressure type and electrodynamic type vibration devices, a phase shift occurs in the vibration force of each vibration device, resulting in power loss. For this reason, there is a need for a control system that controls the operation of a hybrid type vibration apparatus that combines a fluid pressure type and an electrodynamic type vibration apparatus.

特許文献1には、個別に駆動する複数のモータの軸の、回転数や回転方向等を同期させる技術が開示されている。
特許文献1に開示される技術では、各モータに対して送信される共通の位置指令および各モータの位置等に基づく位置補正量を算出する。そして、各位置補正量のうち、その補正量が大きい(最も応答の遅いモータの)位置補正量を全モータの位置補正量として設定する。
Patent Document 1 discloses a technique for synchronizing the rotation speed, rotation direction, and the like of the shafts of a plurality of motors that are individually driven.
In the technique disclosed in Patent Document 1, a position correction amount based on a common position command transmitted to each motor, the position of each motor, and the like is calculated. Then, among the position correction amounts, the position correction amount having the largest correction amount (for the motor with the slowest response) is set as the position correction amount for all the motors.

特許文献1に開示される技術を適用した場合、制御システムは、例えば、流体圧式および動電式の加振装置に共通の指令信号を出して各加振装置を駆動させ、各加振装置のうちいずれか一方の加振軸の加速度等を基準として、他方の加振軸の加速度等を補正する構成となる。   When the technology disclosed in Patent Document 1 is applied, the control system, for example, outputs a common command signal to the fluid pressure type and electrodynamic type vibration devices to drive each vibration device, The configuration is such that the acceleration or the like of the other excitation axis is corrected with reference to the acceleration or the like of one of the excitation axes.

しかし、このような補正量をフィードバックするだけの構成では、周波数領域が高くなるにつれて、流体圧式および動電式の加振装置の特性(応答性等)の影響度合いが大きくなる。従って、高周波領域において、流体圧式および動電式の加振装置の加振力の位相にずれが生じる可能性がある。
つまり、従来の技術では、高周波領域で流体圧式および動電式の加振装置の加振力の位相を同期させることができなかった。
However, in such a configuration in which only the correction amount is fed back, the degree of influence of characteristics (such as responsiveness) of the fluid pressure type and electrodynamic type vibration devices increases as the frequency range increases. Therefore, in the high frequency region, there is a possibility that the phase of the excitation force of the hydrostatic and electrodynamic excitation devices is shifted.
That is, in the conventional technique, the phase of the excitation force of the fluid pressure type and the electrodynamic type excitation device cannot be synchronized in the high frequency region.

特開2010−178510号公報JP 2010-178510 A

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、高周波領域で各加振部の加振力を同期できる加振装置の制御システムを提供するものである。   The present invention has been made in view of the situation as described above, and provides a control system for an excitation device that can synchronize the excitation force of each excitation unit in a high frequency region.

請求項1においては、流体の差圧により供試体を加振する流体圧式加振部と、磁界内に配置される駆動コイルに駆動電流を供給することにより前記供試体を加振する動電式加振部とにより、一つの振動板に載置される前記供試体を加振する加振装置の動作を制御する加振装置の制御システムであって、前記差圧に基づいて前記動電式加振部を動作させ、前記流体圧式加振部の加振力の位相に、前記動電式加振部の加振力の位相を合わせる動力同期制御部を具備する、ものである。   In claim 1, the fluid pressure type vibration unit that vibrates the specimen by the differential pressure of the fluid, and the electrodynamic type that vibrates the specimen by supplying a driving current to a driving coil disposed in the magnetic field. A vibration system control system for controlling an operation of a vibration device that vibrates the specimen placed on one diaphragm by a vibration unit, wherein the electrodynamic type is based on the differential pressure. A power synchronization control unit is provided that operates the vibration unit to adjust the phase of the excitation force of the electrodynamic excitation unit to the phase of the excitation force of the fluid pressure type excitation unit.

請求項2においては、前記動力同期制御部は、前記流体の差圧に基づいて前記動電式加振部の加振力に対応する駆動電流値を算出する変換部と、前記変換部によって算出される前記駆動電流値を、前記動電式加振部の駆動コイルへの駆動電圧値にフィードフォワードするフィードフォワード部と、前記供試体を加振するときに前記動電式加振部で発生する逆起電圧の大きさを、前記供試体の加速度に基づいて算出し、前記動電式加振部の駆動コイルへの駆動電圧値にフィードバックするフィードバック部と、を備える、ものである。   The power synchronization control unit is calculated by the conversion unit that calculates a driving current value corresponding to the excitation force of the electrodynamic excitation unit based on the differential pressure of the fluid, and is calculated by the conversion unit. Generated by the feedforward unit that feeds forward the drive current value to the drive voltage value to the drive coil of the electrodynamic excitation unit and the electrodynamic excitation unit when the specimen is vibrated And a feedback unit that calculates the magnitude of the back electromotive voltage based on the acceleration of the specimen and feeds back the value to the drive voltage value to the drive coil of the electrodynamic excitation unit.

本発明は、差圧を動電式加振部への指令信号とすることで、油圧式加振部の加振力の位相に動電式加振部の加振力の位相を合わせることができるため、高周波領域で各加振部の加振力を同期できる、という効果を奏する。   The present invention makes it possible to match the phase of the excitation force of the electrodynamic excitation unit with the phase of the excitation force of the hydraulic excitation unit by using the differential pressure as a command signal to the electrodynamic excitation unit. Therefore, there is an effect that the excitation force of each excitation unit can be synchronized in the high frequency region.

加振装置の制御システムの全体的な構成を示すブロック図。The block diagram which shows the whole structure of the control system of a vibration apparatus. 動力同期制御部の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of a power synchronous control part. 本実施形態の加振装置および各加振部の加振力の位相を示す図。The figure which shows the phase of the exciting force of the vibration apparatus of this embodiment and each vibration part. 動電式加振部の等価回路を示す図。The figure which shows the equivalent circuit of an electrodynamic excitation part. 逆起電圧が作用した場合の各加振部の加振力の位相を示す図。The figure which shows the phase of the exciting force of each exciting part at the time of a counter electromotive voltage acting. 加振装置の全体的な構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the whole structure of a vibration apparatus. 油圧式加振部の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a hydraulic excitation part. 各加振部に同時に指令信号を送った場合の各加振部の加振力の位相を示す図。The figure which shows the phase of the exciting force of each vibration part at the time of sending a command signal simultaneously to each vibration part.

以下では、本実施形態の加振装置10の制御システム1について説明する。   Below, the control system 1 of the vibration apparatus 10 of this embodiment is demonstrated.

図1に示すように、加振装置10(図6参照)の制御システム1(以下、単に「制御システム1」と表記する)は、油圧式および動電式の加振装置を組み合わせたハイブリッド式の加振装置の動作を制御するときに用いられる。   As shown in FIG. 1, the control system 1 (hereinafter simply referred to as “control system 1”) of the vibration exciter 10 (see FIG. 6) is a hybrid type that combines hydraulic and electrodynamic exciters. This is used to control the operation of the vibration exciter.

まず、加振装置10の構成について説明する。
図6に示すように、加振装置10は、供試体Wの振動試験等に用いられ、供試体Wを加振するものである。加振装置10は、振動板20、油圧式加振部30、および動電式加振部40等を具備する。
First, the configuration of the vibration device 10 will be described.
As shown in FIG. 6, the vibration device 10 is used for a vibration test or the like of the specimen W and vibrates the specimen W. The vibration device 10 includes a diaphragm 20, a hydraulic vibration unit 30, an electrodynamic vibration unit 40, and the like.

なお、以下では、説明の便宜上、図6における紙面の上下方向を基準として「加振装置10の上下方向」を規定する。   In the following, for convenience of explanation, the “vertical direction of the vibration device 10” is defined with reference to the vertical direction of the paper surface in FIG.

振動板20は、上部が略円板状に形成される。振動板20の下部は、振動板20の上部より振動板20の中心に向けて縮径しながら下方向に延出する。振動板20の下端部は、加振軸33の上端部に連結される。振動板20の上面には、供試体Wが載置される。   The upper part of the diaphragm 20 is formed in a substantially disc shape. The lower part of the diaphragm 20 extends downward from the upper part of the diaphragm 20 while reducing the diameter toward the center of the diaphragm 20. The lower end portion of the diaphragm 20 is connected to the upper end portion of the excitation shaft 33. A specimen W is placed on the upper surface of the diaphragm 20.

本実施形態の供試体Wは、重量の異なる自動車(例えば、小型車や大型車等)であるものとするが、これに限定されるものでない。
本実施形態のように供試体Wが自動車である場合、自動車の各車輪が複数の加振装置10の振動板20に載置される。
The specimen W of this embodiment is assumed to be an automobile having a different weight (for example, a small car or a large car), but is not limited to this.
When the specimen W is an automobile as in the present embodiment, each wheel of the automobile is placed on the diaphragm 20 of the plurality of vibration devices 10.

油圧式加振部30は、油圧によって供試体Wを加振するものである。油圧式加振部30は、動電式加振部40の内側に位置する。図7に示すように、油圧式加振部30は、シリンダスリーブ31、ピストン32、加振軸33、二つの軸受34・34、二つの油圧サーボ弁36・36、および二つのバイパス弁38・38を備える。   The hydraulic exciter 30 excites the specimen W with hydraulic pressure. The hydraulic vibration unit 30 is located inside the electrodynamic vibration unit 40. As shown in FIG. 7, the hydraulic excitation unit 30 includes a cylinder sleeve 31, a piston 32, an excitation shaft 33, two bearings 34 and 34, two hydraulic servo valves 36 and 36, and two bypass valves 38 and 38.

シリンダスリーブ31は、中空の略筒状の部材であり、振動板20の下方に位置する。シリンダスリーブ31は、その内側にピストン32を収容する。シリンダスリーブ31の上部および下部の外周面は、それぞれ二箇所ずつ外部に開口し、各開口部分と中空部分とが連通している。   The cylinder sleeve 31 is a hollow substantially cylindrical member and is located below the diaphragm 20. The cylinder sleeve 31 accommodates the piston 32 inside thereof. The upper and lower outer peripheral surfaces of the cylinder sleeve 31 are opened to the outside in two places, and the respective opening portions and the hollow portions communicate with each other.

ピストン32は、シリンダスリーブ31内を上下方向に摺動可能な形状を有する。ピストン32の上側には、加振軸33の下端部が連結される。ピストン32の下側には、加振軸33の外径と同一の外径を有する連結軸35が連結される。
なお、ピストン32、加振軸33、および連結軸35は、一体的に構成される構造であっても構わない。
The piston 32 has a shape that can slide in the cylinder sleeve 31 in the vertical direction. A lower end portion of the excitation shaft 33 is connected to the upper side of the piston 32. A connecting shaft 35 having the same outer diameter as that of the excitation shaft 33 is connected to the lower side of the piston 32.
Note that the piston 32, the excitation shaft 33, and the connection shaft 35 may be configured integrally.

加振軸33は、その軸方向が上下方向に対して平行に配置される。加振軸33は、その上端部が振動板20に連結され、振動板20を支持する。加振軸33の外径は、シリンダスリーブ31の内径よりも小さい。つまり、加振軸33の外周面とシリンダスリーブ31の内周面との間には所定の隙間が形成される。   The excitation shaft 33 is arranged such that its axial direction is parallel to the vertical direction. The excitation shaft 33 has an upper end connected to the diaphragm 20 and supports the diaphragm 20. The outer diameter of the excitation shaft 33 is smaller than the inner diameter of the cylinder sleeve 31. That is, a predetermined gap is formed between the outer peripheral surface of the excitation shaft 33 and the inner peripheral surface of the cylinder sleeve 31.

シリンダスリーブ31の内側においては、シリンダスリーブ31と加振軸33との隙間がピストン32により上下方向に分割され、各分割された隙間が油室として形成される。
本実施形態では、シリンダスリーブ31のピストン32を挟んだ上側の油室が第一油室31a、下側の油室が第二油室31bとして形成される。
Inside the cylinder sleeve 31, a gap between the cylinder sleeve 31 and the excitation shaft 33 is divided in the vertical direction by the piston 32, and each divided gap is formed as an oil chamber.
In the present embodiment, the upper oil chamber sandwiching the piston 32 of the cylinder sleeve 31 is formed as a first oil chamber 31a, and the lower oil chamber is formed as a second oil chamber 31b.

各軸受34・34は、それぞれ既存の油圧式の静圧軸受であり、シリンダスリーブ31の上側および下側に配置され、供試体Wを加振するときに加振軸33および連結軸36にかかる横荷重およびモーメントを支持する。   Each of the bearings 34 and 34 is an existing hydraulic hydrostatic bearing, and is disposed on the upper side and the lower side of the cylinder sleeve 31, and is applied to the vibration shaft 33 and the connection shaft 36 when the specimen W is vibrated. Supports lateral loads and moments.

各油圧サーボ弁36・36は、それぞれ各油室31a・31bに流体を供給するものである。   The hydraulic servo valves 36 and 36 supply fluid to the oil chambers 31a and 31b, respectively.

なお、本実施形態で各油室31a・31bに供給する流体は油であるものとするが、これに限定されるものでなく、例えば、水等であっても構わない。   In addition, although the fluid supplied to each oil chamber 31a * 31b shall be oil in this embodiment, it is not limited to this, For example, water etc. may be sufficient.

各油圧サーボ弁36・36は、それぞれシリンダスリーブ31の外周面に取り付けられるとともに、ホースおよび配管等を介して油圧源と連通する。
各油圧サーボ弁36・36には、それぞれその内側に各油室31a・31bと連通する内部通路が形成されるとともに、内部通路の油圧源側(各油室31a・31bと離間する側)の端部に複数のポートが形成される。
Each of the hydraulic servo valves 36 and 36 is attached to the outer peripheral surface of the cylinder sleeve 31 and communicates with a hydraulic pressure source via a hose, piping, and the like.
Each of the hydraulic servo valves 36 and 36 has an internal passage communicating with each of the oil chambers 31a and 31b on the inside thereof, and on the hydraulic source side of the internal passage (on the side away from the oil chambers 31a and 31b). A plurality of ports are formed at the end.

油圧式加振部30は、各油圧サーボ弁36・36の内部に上下摺動自在に設けられるスプール37を移動させることで各ポートの開閉を行い、各ポートより各油室31a・31bに高圧の流体を供給するとともに、各油室31a・31bから油圧源に流体を戻す。これにより生じる各油室31a・31bの圧力差で、ピストン32を上下方向に摺動させる。   The hydraulic exciter 30 opens and closes each port by moving a spool 37 provided inside the respective hydraulic servo valves 36 and 36 so as to be slidable in the vertical direction, and from each port to the oil chambers 31a and 31b. And the fluid is returned from the oil chambers 31a and 31b to the hydraulic pressure source. Due to the pressure difference between the oil chambers 31a and 31b, the piston 32 is slid in the vertical direction.

このように、油圧式加振部30は、流体の差圧により供試体Wを加振する流体圧式加振部として機能する。   In this way, the hydraulic vibration unit 30 functions as a fluid pressure vibration unit that vibrates the specimen W by the differential pressure of the fluid.

各バイパス弁38・38は、それぞれ第一油室31aに流体を供給する経路である第一供給経路C1と、第二油室31bに流体を供給する経路である第二供給経路C2と、を連通する、あるいは各供給経路C1・C2の連通状態を解除するものである。
各バイパス弁38・38は、それぞれ各供給経路C1・C2における各油圧サーボ弁36・36とシリンダスリーブ31との間に位置する。
Each of the bypass valves 38 and 38 includes a first supply path C1 that is a path for supplying fluid to the first oil chamber 31a and a second supply path C2 that is a path for supplying fluid to the second oil chamber 31b. It communicates or cancels the communication state of each of the supply paths C1 and C2.
The bypass valves 38 are located between the hydraulic servo valves 36 and 36 and the cylinder sleeve 31 in the supply paths C1 and C2, respectively.

各供給経路C1・C2は、それぞれその流動方向中途部にて、各バイパス弁38・38に向けて分岐する。当該分岐する側の端部は、各バイパス弁38・38と連通する。   The supply paths C1 and C2 branch toward the bypass valves 38 and 38 in the middle of the flow direction. The branching end communicates with each bypass valve 38.

各バイパス弁38・38は、それぞれその内側に上下方向に摺動自在なロックブロック39が配置され、ロックブロック39を上下方向に摺動させることで、各供給経路C1・C2を連通する経路であるバイパス経路C3・C3の開閉を行う。
各バイパス弁38・38は、それぞれ油圧式加振部30によって供試体Wを加振するとき、各バイパス経路C3・C3を閉塞する。
Each bypass valve 38, 38 is provided with a lock block 39 that is slidable in the vertical direction on the inner side thereof. By sliding the lock block 39 in the vertical direction, each supply valve C1, C2 communicates with each other. A certain bypass path C3 / C3 is opened and closed.
The bypass valves 38 and 38 close the bypass paths C3 and C3 when the specimen W is vibrated by the hydraulic vibration unit 30, respectively.

図6に示すように、動電式加振部40は、磁界40aと駆動コイル43との作用により、供試体Wを加振するものである。動電式加振部40は、取付部材を介して油圧式加振部30の上側に連結される。動電式加振部40は、本体41、励磁コイル42、および駆動コイル43を備える。   As shown in FIG. 6, the electrodynamic exciter 40 excites the specimen W by the action of the magnetic field 40 a and the drive coil 43. The electrodynamic exciter 40 is connected to the upper side of the hydraulic exciter 30 via an attachment member. The electrodynamic excitation unit 40 includes a main body 41, an excitation coil 42, and a drive coil 43.

本体41は、油圧式加振部30をその内側に収容可能な略円筒状の部材である。本体41の上側は、本体41の径方向内側に向けて突出する収容部41aとして形成される。   The main body 41 is a substantially cylindrical member that can accommodate the hydraulic excitation unit 30 therein. The upper side of the main body 41 is formed as an accommodating portion 41 a that protrudes inward in the radial direction of the main body 41.

収容部41aには、本体41の筒軸方向に沿った断面形状が略矩形状となるとともに、収容部41aの形状に沿って略円環状に連続して形成される中空部が形成される。収容部41aの上側には、隙間部41bが形成される。
隙間部41bは、本体41を上方から見たときに略円環状に形成される本体41の開口部であり、収容部41aの中空部と連通する。
収容部41aは、磁性体(例えば、鉄等)によって構成される。
The accommodating portion 41a is formed with a hollow portion that is formed substantially continuously in an annular shape along the shape of the accommodating portion 41a while the cross-sectional shape along the cylinder axis direction of the main body 41 is substantially rectangular. A gap portion 41b is formed on the upper side of the housing portion 41a.
The clearance 41b is an opening of the main body 41 that is formed in a substantially annular shape when the main body 41 is viewed from above, and communicates with the hollow portion of the housing portion 41a.
The accommodating part 41a is comprised with a magnetic body (for example, iron etc.).

励磁コイル42は、上下方向に沿って並んだ状態で収容部41aに環状に配置されるとともに、所定の電源より励磁電流(直流電流)が供給される。   The exciting coil 42 is annularly arranged in the accommodating portion 41a in a state of being arranged along the vertical direction, and an exciting current (DC current) is supplied from a predetermined power source.

駆動コイル43は、その上端部がコイルホルダ43aを介して振動板20の外側端部に連結される。駆動コイル43の下端部は、隙間部41bを通って収容部41aおよび励磁コイル42の間に形成される隙間に配置される。   The upper end of the drive coil 43 is coupled to the outer end of the diaphragm 20 via a coil holder 43a. The lower end portion of the drive coil 43 is disposed in a gap formed between the accommodating portion 41a and the exciting coil 42 through the gap portion 41b.

動電式加振部40は、励磁コイル42に励磁電流を供給することで収容部41aを励磁して、励磁コイル42により隙間部41bに直交する磁界40aを形成する。このとき、駆動コイル43は、隙間部41bに直交する磁界40a内に配置される。
そして、動電式加振部40は、駆動コイル43に駆動電流を供給することにより駆動コイル43を上下方向に往復移動させ、供試体Wを加振する。
The electrodynamic exciter 40 excites the accommodating part 41 a by supplying an exciting current to the exciting coil 42, and forms a magnetic field 40 a orthogonal to the gap 41 b by the exciting coil 42. At this time, the drive coil 43 is disposed in the magnetic field 40a orthogonal to the gap 41b.
Then, the electrodynamic excitation unit 40 reciprocates the drive coil 43 in the vertical direction by supplying a drive current to the drive coil 43 to vibrate the specimen W.

このように、加振装置10は、一つの振動板20に載置される供試体Wを各加振部30・40により加振する。   In this way, the vibration device 10 vibrates the specimen W placed on one diaphragm 20 by the vibration units 30 and 40.

各加振部30・40の最大加振力は、それぞれ加振装置10の最大加振力よりも小さい加振力が設定されている。本実施形態の各加振部30・40は、それぞれその最大加振力が加振装置10の最大加振力の50%の加振力まで加振可能に構成される。
従って、各加振部30・40は、それぞれ加振装置10の最大加振力に対応する加振力を出力可能な各加振部30・40と比較して、その容量が小さい。
The maximum excitation force of each of the excitation units 30 and 40 is set to be smaller than the maximum excitation force of the excitation device 10. Each of the vibration units 30 and 40 according to the present embodiment is configured to be able to vibrate up to 50% of the maximum vibration force of the vibration device 10.
Accordingly, each of the vibration units 30 and 40 has a smaller capacity than each of the vibration units 30 and 40 that can output a vibration force corresponding to the maximum vibration force of the vibration device 10.

本実施形態の加振装置10は、高負荷時(より詳細には、油圧式加振部30の最大加振力よりも大きい加振力で供試体Wを加振するとき)に、各加振部30・40で供試体Wを加振する。このとき、各加振部30・40の加振力F1・F2を同期させて供試体Wを加振する。   The vibration exciter 10 according to the present embodiment is configured to apply each vibration when the load is high (more specifically, when the specimen W is vibrated with a vibration force larger than the maximum vibration force of the hydraulic vibration unit 30). The specimen W is vibrated with the vibration units 30 and 40. At this time, the specimen W is vibrated by synchronizing the vibration forces F1 and F2 of the vibration units 30 and 40.

すなわち、加振装置10は、高加振力および高周波加振を両立できるとともに、加振力に応じてエネルギー効率を向上できるハイブリッド式の加振装置である。   That is, the vibration device 10 is a hybrid vibration device that can achieve both high vibration force and high-frequency vibration, and can improve energy efficiency in accordance with the vibration force.

ここで、「各加振部30・40の加振力F1・F2を同期させる」とは、図3に示すように、各加振部30・40の加振力F1・F2の位相T1・T2を互いに合わせる、あるいは実用範囲まで各位相差を小さくすることをいう。   Here, “synchronizing the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40” means that the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40 have phases T1 and F2, as shown in FIG. This means that T2s are matched with each other or each phase difference is reduced to a practical range.

図6に示すように、各加振部30・40で供試体Wを加振するとき、油圧式加振部30は、その最大加振力で供試体Wを加振し、動電式加振部40は、残りの加振力を補う(図6に示す加振装置10の加振力Fおよび各加振部30・40の加振力F1・F2参照)。
例えば、油圧式加振部30の最大加振力の120%の加振力で供試体Wを加振する場合、油圧式加振部30で100%、動電式加振部40で残り20%の加振力を出力する。
As shown in FIG. 6, when the specimen W is vibrated by each of the vibrators 30 and 40, the hydraulic vibrator 30 vibrates the specimen W with the maximum vibratory force, The vibration unit 40 supplements the remaining vibration force (see the vibration force F of the vibration device 10 and the vibration forces F1 and F2 of the vibration units 30 and 40 shown in FIG. 6).
For example, when the specimen W is vibrated with 120% of the maximum vibration force of the hydraulic vibration unit 30, the hydraulic vibration unit 30 is 100%, and the electrodynamic vibration unit 40 is the remaining 20%. % Excitation force is output.

ここで、各加振部30・40は、それぞれその応答性(指令信号を出してから動き出すまでの時間)等の特性が異なる。
従って、各加振部30・40に同時に指令信号を出した場合、図8に示すように、各加振部30・40の加振力F1・F2の位相T1・T2にずれが生じる。つまり、各加振部30・40の加振力F1・F2を同期できず、動力損失が発生してしまう。
Here, the vibration units 30 and 40 have different characteristics such as responsiveness (time from issuing a command signal to starting movement).
Therefore, when a command signal is simultaneously output to each of the vibration units 30 and 40, as shown in FIG. 8, a shift occurs in the phases T1 and T2 of the vibration forces F1 and F2 of the vibration units 30 and 40. That is, the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40 cannot be synchronized, and power loss occurs.

制御システム1は、加振装置10の動作を制御するものである。図1に示すように、制御システム1は、油圧制御部2および動力同期制御部3等を具備する。   The control system 1 controls the operation of the vibration exciter 10. As shown in FIG. 1, the control system 1 includes a hydraulic pressure control unit 2 and a power synchronization control unit 3.

油圧制御部2は、油圧式加振部30を動作させるものである。油圧制御部2は、加速度信号や変位信号等の制御信号に基づいて指令信号(サーボ指令)を生成する(図1に示す制御装置およびS/V参照)。そして、油圧制御部2は、指令信号に基づいて油圧式加振部30を動作させる(図1に示すH−ACT参照)。   The hydraulic control unit 2 operates the hydraulic excitation unit 30. The hydraulic control unit 2 generates a command signal (servo command) based on a control signal such as an acceleration signal or a displacement signal (see the control device and S / V shown in FIG. 1). Then, the hydraulic control unit 2 operates the hydraulic excitation unit 30 based on the command signal (see H-ACT shown in FIG. 1).

制御システム1は、供試体Wの速度(dx/dt)を油圧式加振部30にフィードバックするとともに、供試体Wの位置ベクトルxや速度等を制御信号にフィードバックして、指令信号に対応する加振動作を行う。   The control system 1 feeds back the speed (dx / dt) of the specimen W to the hydraulic vibration unit 30, and feeds back the position vector x, speed, etc. of the specimen W to the control signal, and responds to the command signal. Performs vibration operation.

油圧式加振部30の加振力F1は、第一油室31aの圧力をP1、第二油室31bの圧力をP2、差圧をPL、ピストン32の有効断面積をAとした場合、以下の式(1)によって求められる(図7参照)。
F1=(P1−P2)×A=PL×A・・・(1)
When the vibration force F1 of the hydraulic vibration unit 30 is P1, the pressure of the first oil chamber 31a, the pressure of the second oil chamber 31b is P2, the differential pressure is PL, and the effective sectional area of the piston 32 is A. It is calculated | required by the following formula | equation (1) (refer FIG. 7).
F1 = (P1-P2) × A = PL × A (1)

つまり、油圧式加振部30は、その加振力F1が差圧PLに対応している。
制御システム1では、既存の圧力センサ等により差圧PLを測定している。また、測定した差圧PLは、動力同期制御部3の変換部4に入力される。
That is, in the hydraulic excitation unit 30, the excitation force F1 corresponds to the differential pressure PL.
In the control system 1, the differential pressure PL is measured by an existing pressure sensor or the like. Further, the measured differential pressure PL is input to the conversion unit 4 of the power synchronization control unit 3.

動力同期制御部3は、油圧式加振部30の加振力F1の位相T1に、動電式加振部40の加振力F2の位相T2を合わせるとともに、所望の加振力で供試体Wを加振するように動電式加振部40の動作を制御するものである。図2に示すように、動力同期制御部3は、変換部4、フィードフォワード部5、動電制御部6等、およびフィードバック部7を備える。   The power synchronization control unit 3 adjusts the phase T2 of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 to the phase T1 of the excitation force F1 of the hydraulic excitation unit 30 and uses a desired excitation force for the specimen. The operation of the electrodynamic excitation unit 40 is controlled so as to vibrate W. As shown in FIG. 2, the power synchronization control unit 3 includes a conversion unit 4, a feedforward unit 5, an electrodynamic control unit 6, and the like, and a feedback unit 7.

変換部4は、差圧PLを入力値として、入力された差圧PLに基づいて、動電式加振部40の加振力F2の大きさを算出し、算出した動電式加振部40の加振力F2に対応する駆動電流値iを出力するものである。   The conversion unit 4 uses the differential pressure PL as an input value, calculates the magnitude of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 based on the input differential pressure PL, and calculates the calculated electrodynamic excitation unit A drive current value i corresponding to 40 excitation force F2 is output.

動電式加振部40の加振力F2は、隙間部41bの磁束密度をB、駆動コイル43の長さをl、駆動電流値をi、磁束密度Bと駆動コイル43の長さlとの積をΨとした場合、以下の式(2)によって求められる。
F2=B×l×i=Ψ×i・・・(2)
The excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 is such that the magnetic flux density of the gap 41b is B, the length of the drive coil 43 is l, the drive current value is i, the magnetic flux density B and the length l of the drive coil 43 are When the product of Ψ is Ψ, the following equation (2) is obtained.
F2 = B × l × i = Ψ × i (2)

動電式加振部40は、磁界40a内に配置される駆動コイル43に駆動電流を供給することで供試体Wを加振する。すなわち、磁束密度Bおよび駆動コイル43の長さlはそれぞれ一定値である。
つまり、動電式加振部40は、その加振力F2が駆動電流値iに対応している。
The electrodynamic exciter 40 excites the specimen W by supplying a drive current to the drive coil 43 disposed in the magnetic field 40a. That is, the magnetic flux density B and the length l of the drive coil 43 are constant values.
That is, in the electrodynamic excitation unit 40, the excitation force F2 corresponds to the drive current value i.

各加振部30・40で供試体Wを加振する場合、動電式加振部40の加振力F2は、供試体Wを加振するときの加振力Fと油圧式加振部30の加振力F1とによって決まる。
具体的には、10KNの加振力で供試体Wを加振するときに、油圧式加振部30が8KNの加振力を出力する場合、動電式加振部40は2KNの加振力を出力する。
When the specimen W is vibrated by each of the vibrators 30 and 40, the vibration force F2 of the electrodynamic vibrator 40 is equal to the vibration force F when the specimen W is vibrated and the hydraulic vibrator. 30 excitation force F1.
Specifically, when the test specimen W is vibrated with a 10 KN vibration force, if the hydraulic vibration unit 30 outputs a vibration force of 8 KN, the electrodynamic vibration unit 40 generates 2 KN vibration. Output force.

以下では、このような油圧式加振部30の加振力F1に対する動電式加振部40の加振力F2の割合を、「分配係数γ」と表記する。   Hereinafter, the ratio of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 to the excitation force F1 of the hydraulic excitation unit 30 will be referred to as “distribution coefficient γ”.

変換部4は、差圧PLと分配係数γとに基づいて、動電式加振部40の加振力F2を算出する。具体的には、上記式(1)に基づいて差圧PLから油圧式加振部30の加振力F1を算出し、当該算出結果に対して分配係数γを乗算する。
そして、変換部4は、上記式(2)に基づいて算出した動電式加振部40の加振力F2に対応する駆動電流値iを出力する。
出力した駆動電流値iは、フィードフォワード部5に入力される。
The converter 4 calculates the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 based on the differential pressure PL and the distribution coefficient γ. Specifically, the excitation force F1 of the hydraulic excitation unit 30 is calculated from the differential pressure PL based on the above equation (1), and the calculation result is multiplied by the distribution coefficient γ.
And the conversion part 4 outputs the drive current value i corresponding to the excitation force F2 of the electrodynamic excitation part 40 calculated based on the said Formula (2).
The output drive current value i is input to the feedforward unit 5.

フィードフォワード部5は、変換部4によって算出される駆動電流値iを、動電式加振部40の駆動コイル43への駆動電圧値eにフィードフォワードするものである。
フィードフォワード部5は、入力される駆動電流値iに対して所定の計算を行い、駆動電圧値eを出力する。出力した駆動電圧値eは、動電制御部6に入力される。
なお、フィードフォワード部5による計算の内容に関しては後述する。
The feedforward unit 5 feeds the drive current value i calculated by the conversion unit 4 to the drive voltage value e to the drive coil 43 of the electrodynamic excitation unit 40.
The feedforward unit 5 performs a predetermined calculation on the input drive current value i and outputs a drive voltage value e. The output drive voltage value e is input to the electrodynamic control unit 6.
The contents of calculation by the feedforward unit 5 will be described later.

動電制御部6は、入力された駆動電圧値eに基づいて、動電式加振部40を動作させるものである。   The electrodynamic control unit 6 operates the electrodynamic excitation unit 40 based on the input drive voltage value e.

図4に示すように、動電式加振部40の等価回路は、駆動コイル43の抵抗Rおよび駆動コイル43のインダクタンスLが直列に配置されるとともに、駆動電圧値eに対して駆動コイル43に逆起電圧Eb(駆動電流の増減を妨げる自己誘導起電力)が作用する。   As shown in FIG. 4, in the equivalent circuit of the electrodynamic excitation unit 40, the resistance R of the drive coil 43 and the inductance L of the drive coil 43 are arranged in series, and the drive coil 43 with respect to the drive voltage value e. The counter electromotive voltage Eb (self-induced electromotive force that hinders increase / decrease in drive current) acts on.

逆起電圧Ebは、駆動コイル43の長さlと磁束密度Bと供試体Wの速度との積によって求められる。   The counter electromotive voltage Eb is obtained by the product of the length l of the drive coil 43, the magnetic flux density B, and the speed of the specimen W.

このため、供試体Wの位置ベクトルをx、時間をtとした場合、動電式加振部40の等価回路に印加する駆動電圧値eは、以下の式(3)によって求められる。
e=L×di/dt+R×i+Eb=L×di/dt+R×i+Ψ×dx/dt・・・(3)
図2に示す動電制御部6にて行われる演算は、上記式(3)の右辺(つまり、上記式(3)の「L×di/dt+R×i+Ψ×dx/dt」の部分)に対応している。なお、図2に示す「S」は、ラプラス演算子である。
For this reason, when the position vector of the specimen W is x and the time is t, the drive voltage value e applied to the equivalent circuit of the electrodynamic exciter 40 is obtained by the following equation (3).
e = L × di / dt + R × i + Eb = L × di / dt + R × i + Ψ × dx / dt (3)
The calculation performed by the electrodynamic control unit 6 shown in FIG. 2 corresponds to the right side of the above equation (3) (that is, the portion of “L × di / dt + R × i + Ψ × dx / dt” in the above equation (3)). doing. Note that “S” shown in FIG. 2 is a Laplace operator.

このように、動力同期制御部3では、差圧PLに対応する駆動電流値iを変換部4によって算出し、算出した駆動電流値iに対応する駆動電圧値eをフィードフォワード部5によって算出する。
そして、駆動電圧値eに対応する駆動電圧を、動電制御部6にて動電式加振部40の等価回路に印加し、差圧PLに対応する駆動電流値iを駆動コイル43に供給する(図2に示す動電制御部6の出力値である駆動電流値i参照)。
これにより、動電式加振部40は、差圧PLに対応する加振力F2で供試体Wを加振する(図2に示すΨおよび加振力F2参照)。
As described above, in the power synchronization control unit 3, the drive current value i corresponding to the differential pressure PL is calculated by the conversion unit 4, and the drive voltage value e corresponding to the calculated drive current value i is calculated by the feedforward unit 5. .
Then, the drive voltage corresponding to the drive voltage value e is applied to the equivalent circuit of the electrodynamic exciter 40 by the electrodynamic controller 6, and the drive current value i corresponding to the differential pressure PL is supplied to the drive coil 43. (Refer to the drive current value i, which is the output value of the electrodynamic control unit 6 shown in FIG. 2).
Thus, the electrodynamic excitation unit 40 vibrates the specimen W with the excitation force F2 corresponding to the differential pressure PL (see Ψ and the excitation force F2 shown in FIG. 2).

つまり、制御システム1は、供試体Wの加速度等に基づく補正量を駆動電圧値eにフィードバックするのではなく、予め差圧PLに対応する駆動電圧値eをフィードフォワードし、動電式加振部40を動作させる構成である。   That is, the control system 1 does not feed back the correction amount based on the acceleration of the specimen W or the like to the drive voltage value e, but feeds forward the drive voltage value e corresponding to the differential pressure PL in advance. The unit 40 is configured to operate.

これにより、制御システム1は、各加振部30・40の特性(応答性等)の影響を受けることなく、差圧PLの位相に駆動電流値iの位相を合わせることができる。
差圧PLおよび駆動電流値iは、各加振部30・40の加振力F1・F2に対応している。このため、各加振部30・40の加振力F1・F2の位相差がなくなり、各加振部30・40の加振力F1・F2を同期できる。
As a result, the control system 1 can match the phase of the drive current value i to the phase of the differential pressure PL without being affected by the characteristics (responsiveness, etc.) of the excitation units 30 and 40.
The differential pressure PL and the drive current value i correspond to the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40, respectively. For this reason, there is no phase difference between the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40, and the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40 can be synchronized.

このように、動力同期制御部3は、図3に示すように、差圧PLに基づいて動電式加振部40を動作させ、油圧式加振部30の加振力F1の位相T1に、動電式加振部40の加振力F2の位相T2を合わせる(あるいは実用範囲となるまで各位相差を小さくする)。   Thus, as shown in FIG. 3, the power synchronization control unit 3 operates the electrodynamic excitation unit 40 based on the differential pressure PL and sets the phase T1 of the excitation force F1 of the hydraulic excitation unit 30. The phase T2 of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 is matched (or each phase difference is reduced until the practical range is reached).

仮に、供試体Wに与える加振力Fの大きさが変わった場合、分配係数γにより、フィードフォワード部5への入力値である駆動電流値iも変わる。
また、周波数が変わった場合、動力同期制御部3の変換部4に入力される差圧PLが、周波数に応じて変わる。
If the magnitude of the excitation force F applied to the specimen W changes, the drive current value i that is an input value to the feedforward unit 5 also changes depending on the distribution coefficient γ.
When the frequency changes, the differential pressure PL input to the conversion unit 4 of the power synchronization control unit 3 changes according to the frequency.

つまり、制御システム1は、どの加振力領域や周波数領域においても、各加振部30・40の特性の影響を受けることなく、各加振部30・40の加振力F1・F2を同期できる。   That is, the control system 1 synchronizes the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40 without being affected by the characteristics of the excitation units 30 and 40 in any excitation force region or frequency region. it can.

これによれば、制御システム1は、高周波領域で各加振部30・40の加振力F1・F2を互いに同期でき、動力損失が発生することなく供試体Wを加振できる(図3に示す加振装置10の加振力Fの位相T参照)。   According to this, the control system 1 can synchronize the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40 with each other in the high frequency region, and can vibrate the specimen W without generating power loss (see FIG. 3). (See the phase T of the excitation force F of the excitation device 10 shown).

前述のように、動電制御部6では、駆動電圧値eに対して逆起電圧Ebが作用する(上記式(3)参照)。
すなわち、動電制御部6は、逆起電圧Eb(つまり、供試体Wに対する負荷)によって駆動電圧値eから駆動電流値iまでの伝達特性が変化する。
As described above, in the electrodynamic control unit 6, the counter electromotive voltage Eb acts on the drive voltage value e (see the above formula (3)).
That is, in the electrodynamic control unit 6, the transfer characteristic from the drive voltage value e to the drive current value i changes depending on the counter electromotive voltage Eb (that is, the load on the specimen W).

仮に、フィードフォワード部5にて、逆起電圧Ebを考慮しなかった場合、逆起電圧Ebが作用する分だけ動電式加振部40の加振力F2が低下し、その位相T2もずれてしまう。
すなわち、図5に示すように、動電式加振部40の加振力F2の位相T2において、その振幅が所望の振幅よりも小さくなってしまう(図5に二点鎖線で示す動電式加振部40の加振力F2の位相T2参照)。また、油圧式加振部30の加振力F1の位相T1に対して、動電式加振部40の加振力F2の位相T2が所定時間だけずれてしまう。
If the back electromotive force Eb is not taken into account in the feedforward unit 5, the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 is reduced by the amount that the counter electromotive voltage Eb acts, and the phase T2 is also shifted. End up.
That is, as shown in FIG. 5, in the phase T2 of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40, the amplitude becomes smaller than the desired amplitude (the electrodynamic type indicated by the two-dot chain line in FIG. 5). (See phase T2 of excitation force F2 of excitation unit 40). Further, the phase T2 of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 is shifted from the phase T1 of the excitation force F1 of the hydraulic excitation unit 30 by a predetermined time.

つまり、本実施形態のように差圧PLに対応する駆動電圧値eを動電制御部6にフィードフォワードする場合、制御システム1は、予め逆起電圧Ebの影響度合いを考慮した駆動電圧値eを動電制御部6に入力する必要がある。   That is, when the drive voltage value e corresponding to the differential pressure PL is fed forward to the electrodynamic control unit 6 as in the present embodiment, the control system 1 preliminarily considers the influence level of the counter electromotive voltage Eb. Must be input to the electrodynamic control unit 6.

図2に示すように、フィードバック部7は、逆起電圧Ebによる駆動電圧値eの変動を補正するためのものである。
制御システム1は、既存の加速度センサにより供試体Wの加速度aを測定し、測定した加速度aをフィードバック部7に入力する。
As shown in FIG. 2, the feedback unit 7 is for correcting fluctuations in the drive voltage value e due to the back electromotive voltage Eb.
The control system 1 measures the acceleration a of the specimen W using an existing acceleration sensor, and inputs the measured acceleration a to the feedback unit 7.

フィードバック部7は、供試体Wの加速度aを時間で積分して速度を算出する(図2に示す1/S参照)。
そして、フィードバック部7は、駆動コイル43の長さlと磁束密度Bと算出した速度との積より、逆起電圧Ebの大きさを算出する(図2のフィードバック部7の内側に示すΨ参照)。算出結果は、フィードフォワード部5の出力値である駆動電圧値eに合算される。
The feedback unit 7 calculates the velocity by integrating the acceleration a of the specimen W with time (see 1 / S shown in FIG. 2).
Then, the feedback unit 7 calculates the magnitude of the back electromotive voltage Eb from the product of the length l of the drive coil 43, the magnetic flux density B, and the calculated speed (see Ψ shown inside the feedback unit 7 in FIG. 2). ). The calculation result is added to the drive voltage value e that is the output value of the feedforward unit 5.

このように、フィードバック部7は、供試体Wを加振するときに動電式加振部40で発生する逆起電圧Ebの大きさを、供試体Wの加速度aに基づいて算出する。
そして、フィードバック部7は、算出した逆起電圧Ebを駆動コイル43への駆動電圧値eにフィードバックする。
Thus, the feedback unit 7 calculates the magnitude of the back electromotive voltage Eb generated by the electrodynamic excitation unit 40 when the specimen W is vibrated based on the acceleration a of the specimen W.
The feedback unit 7 feeds back the calculated back electromotive voltage Eb to the drive voltage value e to the drive coil 43.

このようにしてフィードバック部7は、逆起電圧Ebによる駆動電圧値eの変動を補正する。つまり、フィードバック部7は、駆動電圧値eに作用する逆起電圧Ebの影響を打ち消す。
このような逆起電圧Ebのフィードバック制御を行うことで、上記式(3)は、以下の式(4)に変形できる。
e=L×di/dt+R×i・・・(4)
In this way, the feedback unit 7 corrects the fluctuation of the drive voltage value e due to the counter electromotive voltage Eb. That is, the feedback unit 7 cancels the influence of the counter electromotive voltage Eb that acts on the drive voltage value e.
By performing such feedback control of the back electromotive force Eb, the above equation (3) can be transformed into the following equation (4).
e = L × di / dt + R × i (4)

上記式(4)から明らかなように、逆起電圧Ebのフィードバック制御を行うことで、フィードフォワード部5では、逆起電圧Ebの影響を考慮する必要がなくなる。   As is clear from the above equation (4), by performing feedback control of the counter electromotive voltage Eb, the feedforward unit 5 does not need to consider the influence of the counter electromotive voltage Eb.

従って、フィードフォワード部5では、上記式(4)に基づいて駆動電流値iに対応する駆動電圧値eを算出すればよい。つまり、フィードフォワード部5では、上記式(4)の逆伝達関数を計算する。   Therefore, the feedforward unit 5 may calculate the drive voltage value e corresponding to the drive current value i based on the above equation (4). That is, the feedforward unit 5 calculates the inverse transfer function of the above equation (4).

これによれば、動電制御部6は、差圧PLに対応する駆動電流値i(フィードフォワード部5の入力値である駆動電流値i)と同一の大きさの駆動電流値i(動電制御部6の出力値である駆動電流値i)を、駆動コイル43に供給できる。   According to this, the electrodynamic control unit 6 has a drive current value i (electrodynamic) having the same magnitude as the drive current value i (the drive current value i that is an input value of the feedforward unit 5) corresponding to the differential pressure PL. A drive current value i) that is an output value of the control unit 6 can be supplied to the drive coil 43.

従って、制御システム1は、所望の加振力F2で供試体Wを加振するように、動電式加振部40の動作を制御できる。つまり、図3に示すように、動電式加振部40の加振力F2の位相T2において、所望の振幅を設定できる。
また、油圧式加振部30の加振力F1の位相T1に対する動電式加振部40の加振力F2の位相T2のずれを小さくできる。
Therefore, the control system 1 can control the operation of the electrodynamic excitation unit 40 so as to vibrate the specimen W with a desired excitation force F2. That is, as shown in FIG. 3, a desired amplitude can be set in the phase T2 of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40.
Further, the deviation of the phase T2 of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40 from the phase T1 of the excitation force F1 of the hydraulic excitation unit 30 can be reduced.

なお、制御システム1は、駆動電圧値eを油圧式加振部30の指令信号とするのではなく、本実施形態のように、差圧PLを動電式加振部40の指令信号とすることが好ましい。
これは、動電式加振部40の応答性が油圧式加振部30の応答性よりも高い点、および、動電式加振部40が線形性を持っている(つまり、駆動電流値iを変えるだけで確実に所望の加振力F2となる)点に起因する。
The control system 1 does not use the drive voltage value e as a command signal for the hydraulic exciter 30 but uses the differential pressure PL as a command signal for the electrodynamic exciter 40 as in this embodiment. It is preferable.
This is because the response of the electrodynamic excitation unit 40 is higher than the response of the hydraulic excitation unit 30, and the electrodynamic excitation unit 40 has linearity (that is, the drive current value). This is because the desired excitation force F2 is reliably obtained only by changing i).

つまり、差圧PLを動電式加振部40の指令信号とすることで、制御システム1の構成をより簡素にできるとともに、各加振部30・40の加振力F1・F2の位相差をより小さくできる。   That is, by using the differential pressure PL as a command signal for the electrodynamic excitation unit 40, the configuration of the control system 1 can be simplified, and the phase difference between the excitation forces F1 and F2 of the excitation units 30 and 40 can be simplified. Can be made smaller.

また、動電式加振部40は、エネルギー効率をより向上できるという観点から、その加振力F2の大きさに応じて励磁電流値を段階的に切り替える構成であることが好ましい。
仮に、励磁電流値を変更した場合、磁束密度Bの大きさが変わる。この場合、変えた磁束密度Bの分だけ駆動電流値iも変更する必要がある(上記式(2)参照)。
Moreover, it is preferable that the electrodynamic excitation part 40 is a structure which switches an exciting current value in steps according to the magnitude | size of the excitation force F2 from a viewpoint that energy efficiency can be improved more.
If the exciting current value is changed, the magnitude of the magnetic flux density B changes. In this case, it is necessary to change the drive current value i by the amount of the changed magnetic flux density B (see the above formula (2)).

このような場合においても、制御システム1によれば、フィードフォワード部5にて変わった磁束密度Bで駆動電圧値eを算出できる。つまり、動電式加振部40の加振力F2の大きさに応じて励磁電流値を切り替える構成であっても、制御システム1にて加振装置10の動作を制御できる。
従って、制御システム1によって動作を制御される加振装置10のエネルギー効率をより向上できる。
Even in such a case, according to the control system 1, the drive voltage value e can be calculated with the magnetic flux density B changed in the feedforward unit 5. That is, even when the excitation current value is switched according to the magnitude of the excitation force F2 of the electrodynamic excitation unit 40, the operation of the excitation device 10 can be controlled by the control system 1.
Therefore, the energy efficiency of the vibration exciter 10 whose operation is controlled by the control system 1 can be further improved.

ここで、従来技術においては、流体圧式および動電式の加振装置のそれぞれで、加速度等を測定する必要がある。従って、供試体Wに対して二つの入力点を持つこととなる。
この場合、供試体Wの特性(例えば、質量やバネ定数等)の影響で、各入力点でそれぞれどれだけの加速度や変位量を与えているか管理できない。
Here, in the prior art, it is necessary to measure acceleration and the like with each of the fluid pressure type and the electrodynamic type vibration devices. Therefore, it has two input points for the specimen W.
In this case, it is not possible to manage how much acceleration and displacement are applied at each input point due to the influence of the characteristics (for example, mass, spring constant, etc.) of the specimen W.

一方、本実施形態の制御システム1では、各加振部30・40の加振力F1・F2を同期させるために、各加振部30・40のそれぞれで加速度等を測定する必要はない。   On the other hand, in the control system 1 of the present embodiment, in order to synchronize the excitation forces F1 and F2 of the respective excitation units 30 and 40, it is not necessary to measure the acceleration and the like by each of the excitation units 30 and 40.

従って、制御システム1によって動作を制御される加振装置10は、各加振部30・40から供試体Wへの入力点を一つにできる。つまり、一つの振動板20に載置される供試体Wを加振する構成にできる(図6参照)。
これによれば、供試体Wの特性を考慮して(具体的には、入力点から出力点までの伝達関数の逆伝達関数により)、所望の振動を供試体Wに与えることができる。
Therefore, the vibration exciter 10 whose operation is controlled by the control system 1 can have one input point from each of the vibration units 30 and 40 to the specimen W. That is, it can be configured to vibrate the specimen W placed on one diaphragm 20 (see FIG. 6).
According to this, the desired vibration can be given to the specimen W in consideration of the characteristics of the specimen W (specifically, by the inverse transfer function of the transfer function from the input point to the output point).

なお、周波数領域が低い場合、制御システム1は、駆動コイル43の駆動電流値iをフィードバックして、差圧PLに対応する駆動電流値iと比較しても構わない。   When the frequency region is low, the control system 1 may feed back the drive current value i of the drive coil 43 and compare it with the drive current value i corresponding to the differential pressure PL.

仮に、フィードバックした駆動電流値iが、差圧PLに対応する駆動電流値iと比較して差異がある場合、制御システム1は、この差異を考慮してフィードフォワード部5にて駆動電圧値eを再計算する。
このように構成することで、各加振部30・40の加振力F1・F2の位相差をより小さくできる。
If the fed back drive current value i is different from the drive current value i corresponding to the differential pressure PL, the control system 1 considers this difference and the feedforward unit 5 drives the drive voltage value e. Is recalculated.
By comprising in this way, the phase difference of the exciting force F1 * F2 of each exciting part 30 * 40 can be made smaller.

1 制御システム
3 動力同期制御部
4 変換部
5 フィードフォワード部
7 フィードバック部
10 加振装置
20 振動板
30 油圧式加振部(流体圧式加振部)
40 動電式加振部
40a 磁界
43 駆動コイル
e 駆動電圧値
i 駆動電流値
PL 差圧
T1 油圧式加振部の加振力の位相
T2 動電式加振部の加振力の位相
W 供試体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control system 3 Power synchronous control part 4 Conversion part 5 Feed forward part 7 Feedback part 10 Excitation apparatus 20 Diaphragm 30 Hydraulic type vibration part (fluid pressure type vibration part)
40 Electrodynamic excitation unit 40a Magnetic field 43 Drive coil e Drive voltage value i Drive current value PL Differential pressure T1 Phase of the excitation force of the hydraulic excitation unit T2 Phase of the excitation force of the electrodynamic excitation unit W Specimen

Claims (2)

流体の差圧により供試体を加振する流体圧式加振部と、磁界内に配置される駆動コイルに駆動電流を供給することにより前記供試体を加振する動電式加振部とにより、一つの振動板に載置される前記供試体を加振する加振装置の動作を制御する加振装置の制御システムであって、
前記差圧に基づいて前記動電式加振部を動作させ、前記流体圧式加振部の加振力の位相に、前記動電式加振部の加振力の位相を合わせる動力同期制御部を具備する、
加振装置の制御システム。
A fluid pressure type vibration unit that vibrates the specimen by the differential pressure of the fluid, and an electrodynamic type vibration unit that vibrates the specimen by supplying a drive current to a drive coil disposed in the magnetic field, A vibration device control system for controlling the operation of a vibration device that vibrates the specimen placed on one diaphragm,
A power synchronous control unit that operates the electrodynamic excitation unit based on the differential pressure and matches the phase of the excitation force of the electrodynamic excitation unit with the phase of the excitation force of the fluid pressure excitation unit Comprising
Exciter control system.
前記動力同期制御部は、
前記流体の差圧に基づいて前記動電式加振部の加振力に対応する駆動電流値を算出する変換部と、
前記変換部によって算出される前記駆動電流値を、前記動電式加振部の駆動コイルへの駆動電圧値にフィードフォワードするフィードフォワード部と、
前記供試体を加振するときに前記動電式加振部で発生する逆起電圧の大きさを、前記供試体の加速度に基づいて算出し、前記動電式加振部の駆動コイルへの駆動電圧値にフィードバックするフィードバック部と、
を備える、
請求項1に記載の加振装置の制御システム。
The power synchronization controller is
A conversion unit that calculates a drive current value corresponding to the excitation force of the electrodynamic excitation unit based on the differential pressure of the fluid;
A feedforward unit that feeds forward the drive current value calculated by the conversion unit to a drive voltage value to a drive coil of the electrodynamic excitation unit;
The magnitude of the back electromotive force generated in the electrodynamic excitation unit when the sample is vibrated is calculated based on the acceleration of the specimen, and the drive coil of the electrodynamic excitation unit is calculated. A feedback unit that feeds back to the drive voltage value;
Comprising
The control system of the vibration apparatus according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018124120A (en) * 2017-01-31 2018-08-09 Imv株式会社 Vibration testing device
JP2018163009A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 三菱重工業株式会社 Electromagnetic vibration exciter
CN113188738A (en) * 2021-04-13 2021-07-30 西安航天动力技术研究所 Self-returning low-frequency horizontal cycloidal vibrating table

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6375635A (en) * 1986-09-19 1988-04-06 Hitachi Ltd Electrokinetic type vibration tester
JPH1114495A (en) * 1997-06-25 1999-01-22 Hitachi Ltd Shaking device
JPH11311583A (en) * 1998-04-28 1999-11-09 Hitachi Ltd Vibrating device
JP2010110145A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Nikon Corp Drive unit of ac motor, and drive control device equipped with the same
JP2010178510A (en) * 2009-01-29 2010-08-12 Mitsubishi Electric Corp Motor synchronization control device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6375635A (en) * 1986-09-19 1988-04-06 Hitachi Ltd Electrokinetic type vibration tester
JPH1114495A (en) * 1997-06-25 1999-01-22 Hitachi Ltd Shaking device
JPH11311583A (en) * 1998-04-28 1999-11-09 Hitachi Ltd Vibrating device
JP2010110145A (en) * 2008-10-31 2010-05-13 Nikon Corp Drive unit of ac motor, and drive control device equipped with the same
JP2010178510A (en) * 2009-01-29 2010-08-12 Mitsubishi Electric Corp Motor synchronization control device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018124120A (en) * 2017-01-31 2018-08-09 Imv株式会社 Vibration testing device
JP2018163009A (en) * 2017-03-24 2018-10-18 三菱重工業株式会社 Electromagnetic vibration exciter
CN113188738A (en) * 2021-04-13 2021-07-30 西安航天动力技术研究所 Self-returning low-frequency horizontal cycloidal vibrating table
CN113188738B (en) * 2021-04-13 2022-09-02 西安航天动力技术研究所 Self-returning low-frequency horizontal cycloidal vibrating table

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