JP2020122734A - 振動制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.1機能構成
図1に、この発明の一実施形態による振動制御装置の機能構成図を示す。この実施形態において、アンプ80、振動発生機2、供試体4、振動物理量検出センサ6は、振動制御装置を構成するものではない。
以下では、加速度PSDが目標加速度PSDに合致し、限界値以上の速度が生じない等の条件のもとで、ランダム振動試験を行う場合について説明する。アンプ80の出力電圧に制限がある場合に、速度が限界値を超えないよう制御する要請がある。
図3、図4に、制御プログラム98のフローチャートを示す。以下では、図5Aに示すような目標加速度PSDを有する振動であって、速度振幅の絶対値が制限値を超えないような制限を加えた振動を、供試体4に与える場合の制御について説明する。目標加速度PSDや速度振幅の制限値は、ユーザによってタッチスクリーン・ディスプレイ94などから入力され、不揮発性メモリ96に記録されている。
(1)上記実施形態では、図1に示すように、制御用対応振動物理量PSD算出手段30を、制御用振動物理量PSD算出手段32、PSD変換手段34によって構成している。すなわち、応答振動物理量PSDと目標振動物理量PSDとから制御用振動物理量PSDを算出し、これに基づいて制御用対応振動物理量PSDを得るようにしている。
2.1機能構成
図14に、この発明の他の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図を示す。この実施形態においては、与えられた目標波形に合致して供試体4が振動するように制御を行うものである。ただし、供試体4に取り付けられたセンサ6の検出する振動物理量のディメンションとは異なるディメンションにて、目標波形が与えられている。すなわち、応答振動物理量波形とは異なるディメンションにて、目標対応振動物理量波形が与えられている。
ハードウエア構成は、図2と同様である。
図15に、制御プログラム98(図2参照)のフローチャートを示す。ここでは、振動物理量検出センサ6が速度センサであり、目標振動物理量波形として目標ジャーク波形が与えられる場合を例として説明する。
(1)上記実施形態では、図14に示すように、伝達関数算出手段62、伝達関数変換手段64、逆伝達関数算出手段66によって制御特性修正手段60を構成している。
Claims (22)
- ドライブ波形に基づいて動作する振動発生機によって振動させられている供試体の振動物理量を検出する振動物理量検出センサと、
前記振動物理量検出センサからの応答振動物理量波形をフーリエ変換し、応答振動物理量PSDを得る応答振動スペクトル算出手段と、
応答振動物理量PSDと目標振動物理量PSDに基づいて、制御用振動物理量PSDに対応する異ディメンションの制御用対応振動物理量PSDを算出する制御用対応物理量PSD算出手段と、
所望の非ガウス特性を実現するように、制御用対応振動物理量PSDから生成したスペクトルデータを逆フーリエ変換して非ガウス化制御用対応振動物理量波形を算出し、これを制御用対応振動物理量波形とする制御用対応振動物理量波形算出手段と、
振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、制御用対応振動物理量波形に基づいてドライブ波形を算出するドライブ波形算出手段と、
前記ドライブ波形と前記応答振動物理量波形とに基づいて、前記制御特性を修正する制御特性修正手段と、
を備えたことを特徴とする振動制御装置。 - コンピュータによって振動制御装置を実現するための振動制御プログラムであって、コンピュータを、
ドライブ波形に基づいて動作する振動発生機によって振動させられている供試体の振動物理量を検出する振動物理量検出センサからの応答振動物理量波形をフーリエ変換し、応答振動物理量PSDを得る応答振動スペクトル算出手段と、
応答振動物理量PSDと目標振動物理量PSDに基づいて、制御用振動物理量PSDに対応する異ディメンションの制御用対応振動物理量PSDを算出する制御用対応物理量PSD算出手段と、
所望の非ガウス特性を実現するように、制御用対応振動物理量PSDから生成したスペクトルデータを逆フーリエ変換して非ガウス化制御用対応振動物理量波形を算出し、これを制御用対応振動物理量波形とする制御用対応振動物理量波形算出手段と、
振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、制御用対応振動物理量波形に基づいてドライブ波形を算出するドライブ波形算出手段と、
前記ドライブ波形と前記応答振動物理量波形とに基づいて、前記制御特性を修正する制御特性修正手段として機能させるための制御プログラム。 - 請求項1の装置または請求項2のプログラムにおいて、
前記制御用対応物理量PSD算出手段は、
応答振動物理量PSDを目標振動物理量PSDと比較し、応答振動物理量PSDが目標振動物理量PSDに等しくなるように制御用振動物理量PSDを算出する制御用振動物理量PSD算出手段と、
制御用振動物理量PSDを前記異ディメンションの制御用対応振動物理量PSDに変換する制御用PSD変換手段と、
を備えていることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項1〜3のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記制御用対応物理量PSD算出手段は、
応答振動物理量PSDを前記異ディメンションの応答対応振動物理量PSDに変換する応答PSD変換手段と、
目標振動物理量PSDを前記異ディメンションの目標対応振動物理量PSDに変換する目標PSD変換手段と、
応答対応振動物理量PSDを目標対応振動物理量PSDと比較し、応答対応振動物理量PSDが目標対応振動物理量PSDに等しくなるように制御用対応振動物理量PSDを修正する制御用対応振動物理量PSD修正手段と、
を備えていることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項1〜4のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記制御用対応振動物理量波形算出手段は、
制御用対応物理量PSDから生成した振幅スペクトルデータに一様乱数位相を与えて逆フーリエ変換し、ガウス性制御用対応物理量波形を得るガウス性制御用対応物理量波形算出手段と、
前記ガウス性制御対応物理量波形を非ガウス変換特性に基づいて非ガウス波形に変換する非ガウス変換手段と、
前記非ガウス変換波形をフーリエ変換して各周波数成分の位相を非ガウス性信号位相として抽出する非ガウス性信号位相抽出手段と、
前記制御用対応物理量PSDに前記非ガウス性信号位相を与えて逆フーリエ変換し、前記非ガウス化制御用対応振動物理量波形を算出する波形算出手段と、
を備えていることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項1〜4のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記制御用対応振動物理量波形算出手段は、
制御用対応物理量PSDから生成した振幅スペクトルデータに一様乱数位相を与えて逆フーリエ変換し、ガウス性制御用対応物理量波形を得るガウス性制御用対応物理量波形算出手段と、
前記ガウス性制御対応物理量波形を非ガウス変換特性に基づいて変換し、非ガウス化制御用対応振動物理量波形を算出する波形算出手段と、
を備えていることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項6の装置またプログラムにおいて、
前記非ガウス変換特性は、ZMNL関数であることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項5〜7のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記非ガウス性変換特性は、前記ガウス性制御対応物理量波形が所定の限界値を超えないようにピーク値を制限する特性であり、
前記ガウス性制御対応物理量波形が前記限界値を超えない場合には、当該ガウス性制御対応物理量波形を非ガウス化制御用対応振動物理量波形として用いることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項1〜8のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記ドライブ波形算出手段は、制御用対応振動物理量波形に前記制御特性であるインパルス応答を畳み込み演算してドライブ波形を算出するものであり、
前記制御特性修正手段は、前記応答振動物理量波形を変換した応答対応振動物理量波形のスペクトルと前記ドライブ波形のスペクトルとに基づいて、対応振動物理量/振動物理量伝達関数の逆数としての制御特性を算出するものであることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項9の装置またはプグラムにおいて、
前記制御特性修正手段は、
前記ドライブ波形と前記応答振動物理量波形に基づいて振動物理量伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、
前記振動物理量伝達関数を対応振動物理量伝達関数に変換する伝達関数変換手段と、
前記対応振動物理量伝達関数の逆数として制御特性を算出する逆伝達関数算出手段と、
を備えていることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項1〜10のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記ドライブ波形算出手段は、
制御用対応振動物理量波形を非ガウス化制御用振動物理量波形に変換する波形変換手段と、
振動試験機および供試体を含む系のインパルス応答を制御特性として、制御用振動物理量波形にインパルス応答を畳み込み演算してドライブ波形を算出する制御手段と、
を備えていることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項1〜11のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記振動物理量検出センサは、振動の変位、速度、加速度、ジャークのいずれかを検出するセンサであり、
前記振動物理量は、変位、速度、加速度、ジャークのいずれかであることを特徴とする装置またはプログラム。 - ドライブ波形に基づいて動作する振動発生機によって振動させられている供試体の加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサからの応答加速度波形をフーリエ変換し、応答加速度PSDを得る応答振動スペクトル算出手段と、
応答加速度PSDと目標加速度PSDに基づいて、制御用加速度PSDに対応する制御用変位PSD、制御用速度PSDまたは制御用ジャークPSDを算出する制御用対応物理量PSD算出手段と、
制御用変位PSD、制御用速度PSDまたは制御用ジャークPSDから生成した振幅スペクトルデータに一様乱数位相を与えて逆フーリエ変換し、ガウス性制御用変位波形、ガウス性制御用速度波形またはガウス性制御用ジャーク波形を得るガウス性制御用対応物理量波形算出手段と、
所定の単位期間の前記ガウス性制御用変位波形、ガウス性制御用速度波形またはガウス性制御用ジャーク波形において、制限値を超えている部分がなければ、当該ガウス性制御用変位波形、ガウス性制御用速度波形またはガウス性制御用ジャーク波形をそのまま制御用変位波形、制御用速度波形または制御用ジャーク波形としてドライブ波形算出手段に与え、制限値を超えている部分があれば、下記の非ガウス変換手段、非ガウス性信号位相抽出手段、波形算出手段によって算出された、非ガウス化制御用変位波形、非ガウス化制御用速度波形または非ガウス化制御用ジャーク波形を制御用変位波形、制御用速度波形または制御用ジャーク波形としてドライブ波形算出手段に与える判断手段と、
振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、前記制御用変位波形、制御用速度波形または制御用ジャーク波形に基づいてドライブ波形を算出するドライブ波形算出手段と、
前記ドライブ波形と前記応答加速度波形に基づいて加速度伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、
前記加速度伝達関数を変位伝達関数、速度伝達関数またはジャーク伝達関数に変換する伝達関数変換手段と、
変位伝達関数、速度伝達関数またはジャーク伝達関数の逆数として制御特性を算出する逆伝達関数算出手段と、
を備えた振動制御装置。 - コンピュータによって振動制御装置を実現するための振動制御プログラムであって、コンピュータを、
ドライブ波形に基づいて動作する振動発生機によって振動させられている供試体の加速度を検出する加速度センサからの応答加速度波形をフーリエ変換し、応答加速度PSDを得る応答振動スペクトル算出手段と、
応答加速度PSDと目標加速度PSDに基づいて、制御用加速度PSDに対応する制御用変位PSD、制御用速度PSDまたは制御用ジャークPSDを算出する制御用対応物理量PSD算出手段と、
制御用変位PSD、制御用速度PSDまたは制御用ジャークPSDから生成した振幅スペクトルデータに一様乱数位相を与えて逆フーリエ変換し、ガウス性制御用変位波形、ガウス性制御用速度波形またはガウス性制御用ジャーク波形を得るガウス性制御用対応物理量波形算出手段と、
所定の単位期間の前記ガウス性制御用変位波形、ガウス性制御用速度波形またはガウス性制御用ジャーク波形において、制限値を超えている部分がなければ、当該ガウス性制御用変位波形、ガウス性制御用速度波形またはガウス性制御用ジャーク波形をそのまま制御用変位波形、制御用速度波形または制御用ジャーク波形としてドライブ波形算出手段に与え、制限値を超えている部分があれば、下記の非ガウス変換手段、非ガウス性信号位相抽出手段、波形算出手段によって算出された、非ガウス化制御用変位波形、非ガウス化制御用速度波形または非ガウス化制御用ジャーク波形を制御用変位波形、制御用速度波形または制御用ジャーク波形としてドライブ波形算出手段に与える判断手段と、
振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、前記制御用変位波形、制御用速度波形または制御用ジャーク波形に基づいてドライブ波形を算出するドライブ波形算出手段と、
前記ドライブ波形と前記応答加速度波形に基づいて加速度伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、
前記加速度伝達関数を変位伝達関数、速度伝達関数またはジャーク伝達関数に変換する伝達関数変換手段と、
変位伝達関数、速度伝達関数またはジャーク伝達関数の逆数として制御特性を算出する逆伝達関数算出手段として機能させるための振動制御プログラム。 - 供試体を振動させるためのドライブ波形および供試体の振動を検出した応答振動物理量波形の第1ディメンションとは異なる第2ディメンションの目標振動物理量波形に合致するように供試体を振動させる振動制御装置であって、
ドライブ波形に基づいて動作する振動発生機によって振動させられている供試体の振動物理量を検出して応答振動物理量波形を出力する振動物理量検出センサと、
振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性である制御特性を用いて、目標振動物理量波形に基づいてドライブ波形を算出するドライブ波形算出手段と、
前記応答振動物理量波形と前記ドライブ波形とに基づいて、前記応答振動物理量波形を第2ディメンションに変換した応答第2振動物理量波形のスペクトルと前記ドライブ波形のスペクトルの比である第2ディメンション伝達関数の逆数としての制御特性を修正する制御特性修正手段と、
を備えたことを特徴とする振動制御装置。 - 請求項15の振動制御装置において、
前記振動物理量検出センサからの応答振動物理量波形をフーリエ変換し、応答振動物理量PSDを得る応答振動スペクトル算出手段と、
応答振動物理量PSDと目標振動物理量PSDに基づいて、応答振動物理量PSDと目標振動物理量PSDが合致するように、制御用振動物理量PSDを算出する制御用物理量PSD算出手段と、
制御用振動物理量PSDから生成したスペクトルデータを逆フーリエ変換して制御用振動物理量波形を算出しこれを前記目標振動物理量波形としてドライブ波形算出手段に与える制御用振動物理量波形算出手段と、
をさらに備えたことを特徴とする振動制御装置。 - 供試体を振動させるためのドライブ波形および供試体の振動を検出した応答振動物理量波形の第1ディメンションとは異なる第2ディメンションの目標振動物理量波形に合致するように供試体を振動させる振動制御装置をコンピュータによって実現するための振動制御プログラムであって、コンピュータを、
ドライブ波形に基づいて動作する振動発生機によって振動させられている供試体の振動物理量を検出する振動物理量検出センサから応答振動物理量波形を取得する応答振動物理量波形取得手段と、
振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性である制御特性を用いて、目標振動物理量波形に基づいてドライブ波形を算出するドライブ波形算出手段と、
前記応答振動物理量波形と前記ドライブ波形とに基づいて、前記応答振動物理量波形を第2ディメンションに変換した応答第2振動物理量波形のスペクトルと前記ドライブ波形のスペクトルの比である第2ディメンション伝達関数の逆数としての制御特性を修正する制御特性修正手段として機能させるための振動制御プログラム。 - 請求項17の振動制御プログラムにおいて、コンピュータを、さらに
前記振動物理量検出センサからの応答振動物理量波形をフーリエ変換し、応答振動物理量PSDを得る応答振動スペクトル算出手段と、
応答振動物理量PSDと目標振動物理量PSDに基づいて、応答振動物理量PSDと目標振動物理量PSDが合致するように、制御用振動物理量PSDを算出する制御用物理量PSD算出手段と、
制御用振動物理量PSDから生成したスペクトルデータを逆フーリエ変換して制御用振動物理量波形を算出しこれを前記目標振動物理量波形としてドライブ波形算出手段に与える制御用振動物理量波形算出手段として機能させるための振動制御プログラム。 - 請求項15〜18のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記制御特性修正手段は、
前記ドライブ波形と前記応答振動物理量波形に基づいて第1ディメンション伝達関数を算出する伝達関数算出手段と、
前記第1ディメンション伝達関数を第2ディメンション伝達関数に変換する伝達関数変換手段と、
第2ディメンション伝達関数の逆数として制御特性を算出する逆伝達関数算出手段と、
を備えていることを特徴とする装置またはプログラム。 - 請求項15〜19のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記制御特性修正手段は、
前記応答振動物理量波形を応答第2振動物理量波形に変換する応答振動物理量波形変換手段と、
前記ドライブ波形と前記応答第2振動物理量波形とに基づいて、第2ディメンション伝達関数を算出する伝達関する算出手段と、
第2ディメンション伝達関数の逆数として制御特性を算出する逆伝達関数算出手段と、
を備えていることを特徴とする装置またはプログラム。 - ドライブ波形に基づいて動作する振動発生機によって振動させられている供試体の振動物理量を検出する振動物理量検出センサと、
前記振動物理量検出センサからの応答振動物理量波形をフーリエ変換し、応答振動物理量PSDを得る応答振動スペクトル算出手段と、
応答振動物理量PSD、目標振動物理量PSD、応答振動物理量波形、ドライブ波形に基づいて、ドライブPSDを制御するドライブPSD制御手段と、
所望の非ガウス特性を実現するように、ドライブPSDから生成したスペクトルデータを逆フーリエ変換して非ガウス化ドライブ波形を算出し、これをドライブ波形とするドライブ波形算出手段と、
を備えたことを特徴とする振動制御装置。 - コンピュータによって振動制御装置を実現するための振動制御プログラムであって、コンピュータを、
ドライブ波形に基づいて動作する振動発生機によって振動させられている供試体の振動物理量を検出する振動物理量検出センサからの応答振動物理量波形をフーリエ変換し、応答振動物理量PSDを得る応答振動スペクトル算出手段と、
応答振動物理量PSD、目標振動物理量PSD、応答振動物理量波形、ドライブ波形に基づいて、ドライブPSDを制御するドライブPSD制御手段と、
所望の非ガウス特性を実現するように、ドライブPSDから生成したスペクトルデータを逆フーリエ変換して非ガウス化ドライブ波形を算出し、これをドライブ波形とするドライブ波形算出手段として機能させるための振動制御プログラム。
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