JP2612697B2 - Vibration control device - Google Patents

Vibration control device

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JP2612697B2
JP2612697B2 JP62041298A JP4129887A JP2612697B2 JP 2612697 B2 JP2612697 B2 JP 2612697B2 JP 62041298 A JP62041298 A JP 62041298A JP 4129887 A JP4129887 A JP 4129887A JP 2612697 B2 JP2612697 B2 JP 2612697B2
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control device
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善承 高野
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株式会社 振研
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、振動・衝撃試験装置の制御装置に関するも
のである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for a vibration / shock test apparatus.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般に、航空機用部品や自動車部品等の振動を受ける
各種の部品や装置等の振動・衝撃に対する信頼性・耐久
性を試験するために振動・衝撃試験装置が提供されてい
る。
2. Description of the Related Art In general, a vibration / impact test apparatus is provided for testing the reliability and durability of various parts and devices that receive vibration such as aircraft parts and automobile parts against vibration / impact.

振動を制御するシステム及び装置に関する従来の1例
としては、特公昭52−18873号公報に記載されるもの
(以下、従来例という)がある。
An example of a conventional system and apparatus for controlling vibration is disclosed in Japanese Patent Publication No. 52-18873 (hereinafter referred to as a conventional example).

この従来例の発明は、該公報の発明の詳細な説明に記
載されるように、試験する標本に振動試験環境中、もし
くは振動装置上において振動にかけるときの振動の精密
な分析を利用することにより、振動試験環境もしくは振
動装置を計数的に制御するシステムを提供する等の目的
をもつものであり、特許請求の範囲の1、2、3、4、
5に示されている構成を有するが、要約すれば、振動試
験環境あるいは振動台のごとき装置をランダム信号で制
御し駆動するものであり、それにより振動試験環境ある
いは振動装置上の標本(試料)に予定した出力スペクト
ル密度をもつた振動を与えるものであり、標本(試料)
の振動は加速度センサによつて検知され、デジタル信号
に変換される。出力スペクトル密度分析は、デジタル信
号にまずフーリエ変換することによつて遂行され、この
出力スペクトル密度は所望のあるいは所定の出力スペク
トル密度と比較され、この比較結果を利用してランダム
信号を発生し、この信号が時間領域信号に変換された
時、振動試験環境あるいは振動装置を駆動し、その振動
を制御するものである。位相角をあらわすランダムなデ
ジタル信号を発生する装置でランダム助変数のランダム
駆動信号を発生し、この位相角を実際のスペクトル密度
と所望スペクトル密度との間の比較結果とともに利用し
て、ランダムなデジタル信号をつくる。この信号は、ラ
ンダムデジタル信号に逆フーリエ変換を行うことによ
り、時間領域変数に変換する。逆フーリエ変換の結果は
アナログ信号に変換され、このアナログ信号を利用して
振動試験環境あるいは装置を駆動し制御する。フーリエ
変換及び逆フーリエ変換とその比較は多目的デジタルコ
ンピュータで行われるが、特殊なデジタルコンピュータ
を利用してもこのフーリエ変換及び逆フーリエ変換の計
算が出来る。従つて、従来例の目的は、試験する標本
(試料)を振動試験環境あるいは振動装置上に置いて振
動試験にかけるときの振動の精密な分析を利用すること
により、振動試験環境あるいは振動装置を計数的に制御
するシステム及び装置を提供したものである。
This prior art invention utilizes a precise analysis of vibration when subjecting a specimen to be tested to vibration in a vibration test environment or on a vibration device, as described in the detailed description of the invention in the publication. The purpose of the present invention is to provide a system for numerically controlling a vibration test environment or a vibration device.
5, the device is controlled and driven by a random signal such as a vibration test environment or a shaking table, whereby a sample (sample) on the vibration test environment or the vibration device is provided. To give a vibration with the expected output spectral density to the sample (sample)
Is detected by the acceleration sensor and converted into a digital signal. The output spectral density analysis is performed by first performing a Fourier transform on the digital signal, the output spectral density is compared with a desired or predetermined output spectral density, and a random signal is generated using the comparison result. When this signal is converted into a time-domain signal, a vibration test environment or a vibration device is driven to control the vibration. A device that generates a random digital signal representing a phase angle generates a random driving signal of a random parameter, and uses this phase angle together with a comparison result between the actual spectral density and a desired spectral density to generate a random digital signal. Create a signal. This signal is converted to a time-domain variable by performing an inverse Fourier transform on the random digital signal. The result of the inverse Fourier transform is converted into an analog signal, and the analog signal is used to drive and control a vibration test environment or apparatus. Although the Fourier transform and the inverse Fourier transform and the comparison are performed by a multipurpose digital computer, the calculation of the Fourier transform and the inverse Fourier transform can be performed by using a special digital computer. Therefore, the purpose of the prior art is to use a precise analysis of vibration when a sample (sample) to be tested is placed on a vibration test environment or a vibration device and subjected to a vibration test, so that the vibration test environment or the vibration device is used. A system and apparatus for controlling numerically are provided.

前記従来例の装置の1例を第2図に示される構成図に
より説明する。振動発生機1の可動テーブル2に試料3
は取り付けられ所要の振動・衝撃が加えられる。可能テ
ーブル2には、加速度センサ4が取り付けられており、
この加速度センサ4からの加速度に比例した電気信号は
チャージアンプ5により増幅されて、破線でかこまれて
表示された振動制御装置6内に入力される。振動制御装
置6は入力信号処理部7とPSD変換部8と基準PSDパター
ンデータ格納部9とPSD比較部10と出力周波数特性記憶
部11と逆FFT処理部12とランダマイズ処理13と出力信号
処理部14とが図に示す様に接続され構成されている。振
動制御装置6内に入力された前記電気信号は入力信号処
理部7においてフィルタリングし、アナログ・デジタル
変換した後、データをブロツクとして記憶する。そして
パワースペクトル密度(PSDという)に変換するPSD変換
部8によりこのデータに高速フーリエ変換(FFTとい
う)処理を行つてPSDを求め、基準PSDパターンデータ格
納部9に格納された基準PSDパターンと上記のPSDとをPS
D比較部10により比較する。この比較結果は出力周波数
特性記憶部11において一時記憶され、逆FFT処理部12に
おいてFFT処理を施して1フレーム分のランダム信号を
合成する。この1フレーム分ごとのランダム信号を複数
個ランダム的につなぎ合わせることにより、ランダマイ
ズ処理13を行つて連続的な(周期的でない)ランダム信
号を求める。そしてこのランダム信号を出力処理部14を
介して電力増幅部15に出力するものである。
An example of the conventional device will be described with reference to a configuration diagram shown in FIG. The sample 3 is placed on the movable table 2 of the vibration generator 1.
Is installed and required vibration and impact are applied. An acceleration sensor 4 is attached to the possible table 2,
The electric signal proportional to the acceleration from the acceleration sensor 4 is amplified by the charge amplifier 5 and input into the vibration control device 6 indicated by a broken line. The vibration control device 6 includes an input signal processing unit 7, a PSD conversion unit 8, a reference PSD pattern data storage unit 9, a PSD comparison unit 10, an output frequency characteristic storage unit 11, an inverse FFT processing unit 12, a randomizing process 13, and an output signal processing unit. 14 are connected and configured as shown in the figure. The electric signal input into the vibration control device 6 is filtered in an input signal processing section 7 and converted into an analog-to-digital signal, and the data is stored as a block. The data is subjected to a fast Fourier transform (FFT) process by a PSD conversion unit 8 for converting the data into a power spectrum density (PSD) to obtain a PSD, and the reference PSD pattern stored in the reference PSD pattern data storage unit 9 and PSD and PS
The comparison is performed by the D comparison unit 10. The comparison result is temporarily stored in the output frequency characteristic storage unit 11, and is subjected to FFT processing in the inverse FFT processing unit 12 to synthesize a random signal for one frame. By randomly connecting a plurality of the random signals for each frame, a randomizing process 13 is performed to obtain a continuous (non-periodic) random signal. Then, the random signal is output to the power amplifying unit 15 via the output processing unit 14.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

前記の従来技術の発明の構成は、すべてデジタルコン
ピュータの機能によつて実現されているが、例えば、FF
T処理・PSD比較・逆FFT処理からランダマイズ処理に至
るプロセスは極めて高速かつ複雑な処理を要し、しかも
完全な純ランダム信号を得ることは原理的に困難であ
る。さらにこの構成では、ランダム波振動の制御のみ限
定されてしまい、正弦波振動などの制御装置として適用
できない。本発明はこれらの問題点を解決することを目
的とする。
All of the configurations of the invention of the prior art described above are realized by the functions of a digital computer.
The processes from T processing, PSD comparison, inverse FFT processing to randomizing processing require extremely high speed and complicated processing, and it is difficult in principle to obtain a complete pure random signal. Further, in this configuration, only the control of the random wave vibration is limited and cannot be applied as a control device for the sine wave vibration or the like. The present invention aims to solve these problems.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前記問題点を解決するため、本発明を次の通り構成し
た。即ち、特許請求の範囲に記載の通り、 1.動電型振動発生機の可動テーブル上に搭載した試料の
振動量を検出するための加速度センサからの電気信号
を、振動制御装置に入力し、該振動制御装置内で該入力
に電気的処理を行なつた出力を電力増幅器を介して前記
動電型振動発生機に加え、前記試料に所定の振動を加え
る様にした前記振動制御装置において、前記加速度セン
サからの入力信号をA/D変換し、周波数領域信号に処理
する入力信号処理部と、該信号をPSDに変換するPSD変換
部と、別に格納されている基準PSDパターンデータ格納
部と、制御PSDと該基準PSDとの比較を行い等化に必要な
周波数特性を有するスペクトラムを作成し一時記憶し保
持するPSD比較部と出力周波数特性記憶部と、白雑音信
号を発生する乱数発生部と、多チャンネルデジタルフィ
ルタと、逆FFT処理部と、出力信号処理部とを接続して
形成し、前記乱数発生部よりの信号を該多チャンネルの
デジタルフィルタを通過させ、前記等化に必要な信号で
前記デジタルフィルタにて等化させる手段を有すること
を特徴とする振動制御装置 を構成した。
To solve the above problems, the present invention is configured as follows. That is, as described in the claims, 1. an electric signal from an acceleration sensor for detecting a vibration amount of a sample mounted on a movable table of an electrodynamic vibration generator is input to a vibration control device, In the vibration control device, an output obtained by performing an electrical process on the input in the vibration control device is applied to the electrokinetic vibration generator via a power amplifier, and a predetermined vibration is applied to the sample. A / D conversion of the input signal from the acceleration sensor, an input signal processing unit that processes the signal into a frequency domain signal, a PSD conversion unit that converts the signal into a PSD, and a reference PSD pattern data storage unit that is stored separately. A PSD comparing unit that compares the control PSD with the reference PSD, creates a spectrum having the frequency characteristics necessary for equalization, temporarily stores and holds the spectrum, an output frequency characteristic storing unit, and a random number generating unit that generates a white noise signal And multi-channel digital A filter, an inverse FFT processing unit, and an output signal processing unit are connected and formed, and a signal from the random number generation unit is passed through the multi-channel digital filter, and the digital filter is subjected to a signal necessary for the equalization. The vibration control device is characterized in that it has a means for equalizing.

問題点を解決するための手段を更に明瞭にするため、
上記本発明を前記従来例と対比して作用、効果を含めて
補足説明する。
To further clarify the means to solve the problem,
The present invention will be supplementarily described including effects and effects in comparison with the conventional example.

第5図の従来例に示された1点鎖線で囲まれた部分の
構成は、入力スペクトル記憶装置38と、位相角発信器31
と、乗算器41と、振動機入力記憶装置40とからなつてお
り、その作用は、要約すると、このハードは、メモリ内
の1フレームの出力データに対してランダムに読み出し
て窓関数を乗じて各々加えるといつた操作を行つてい
る。従来例は振動装置上に置いた標本(指標)に予定ス
ペクトル密度を与えるべく設計したランダム信号をもつ
てしても振動試験装置を駆動するシステムで、このシス
テムを制御するに要する演算はデジタル形で行われる
が、デジタルコンピュータをもつても極めて多数の計算
を行うには一定の計算時間を必要とし、従つて、この装
置に要するリヤルタイム性に問題点を有する。特に連続
的な信号を作るためのランダマイズ処理には膨大な計算
が必要でありその分リヤルタイム性が失われる欠点があ
る。
The configuration of the portion surrounded by the dashed line shown in the conventional example of FIG. 5 is composed of an input spectrum storage device 38 and a phase angle transmitter 31.
, A multiplier 41, and a vibrator input storage device 40. The operation can be summarized as follows. This hardware reads out one frame of output data in the memory at random and multiplies it by a window function. The operation is performed when each is added. The conventional example is a system that drives a vibration test device even with a random signal designed to give a predetermined spectral density to a sample (index) placed on a vibration device. The operation required to control this system is a digital type. However, even with a digital computer, it takes a certain amount of calculation time to perform an extremely large number of calculations, and therefore, there is a problem in the real-time property required for this device. In particular, the randomizing process for producing a continuous signal requires a huge amount of calculation, and there is a drawback that the real-time property is lost.

これに対して、本発明では、第4図に示す様に、逆FF
T処理部12と出力との間に、図示する様に、係数メモリ5
0と、乗算器51と、遅延素子52と、デジタル乱数発生器1
7と、クロツク発生器53とを点線55で示した範囲に構成
し、D/A変換器54を介して出力するようにし、この部分
が新規に置きかわる様に構成されたので、その作用は要
約すると、極めて多数のチャンネルを有するデジタルフ
ィルタに周波数特性をもたせ、試料の動きと逆特性にな
る様、瞬時に設定する。即ち、このデジタルフィルタに
等化機能をもたせ白雑音信号を必要な周波数特性にした
スペクトラムになる様に等化した信号を出力することに
よつてランダマイズ処理等の計算時間を必要とせずリヤ
ルタイム性が向上する作用効果を奏するものである。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG.
Between the T processing unit 12 and the output, as shown, the coefficient memory 5
0, multiplier 51, delay element 52, digital random number generator 1
7 and the clock generator 53 were configured in the range shown by the dotted line 55 and output via the D / A converter 54, and this part was newly replaced. In summary, a digital filter having an extremely large number of channels has a frequency characteristic and is set instantaneously so as to have a characteristic opposite to the movement of the sample. In other words, the digital filter is provided with an equalizing function and outputs a signal obtained by equalizing the white noise signal into a spectrum having the required frequency characteristics, thereby eliminating the need for calculation time such as randomizing processing and real time characteristics. This has the effect of being improved.

〔作用〕[Action]

本発明は、前記の通り構成されたので、振動制御装置
の入力信号処理部に入力された電気信号は、デジタルデ
ータとしてメモリに記憶され、PSD変換部においてパワ
ースペクトル密度(PSD)に変換され、PSD比較部におい
て基準PSDパターンデータと比較され、該比較結果に逆
にFFT処理部を施し、該逆FFT処理部よりの情報にもとず
いて、所定の周波数特性を有する伝送系のデジタルフィ
ルタを通過し、前記試料の振動が基準PSDパターンデー
タにもとずく振動に近似する様に振動するのである。
Since the present invention is configured as described above, the electric signal input to the input signal processing unit of the vibration control device is stored in a memory as digital data, and is converted into a power spectrum density (PSD) by a PSD conversion unit, In the PSD comparison unit, the data is compared with the reference PSD pattern data, the comparison result is inversely subjected to an FFT processing unit, and based on information from the inverse FFT processing unit, a transmission digital filter having a predetermined frequency characteristic is obtained. After passing, the sample vibrates so as to approximate the vibration based on the reference PSD pattern data.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例の振動制御装置を第1図に基ずいて
説明する。
A vibration control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図において、1は動電型振動発生機、2は可能テ
ーブル、3は可動テーブル2に搭載される試料、4は試
料3の加速度を検出して加速度信号を出力する加速度セ
ンサ、5は加速度信号を電圧信号に変換するチャージア
ンプである。
In FIG. 1, 1 is an electrodynamic vibration generator, 2 is a possible table, 3 is a sample mounted on the movable table 2, 4 is an acceleration sensor that detects the acceleration of the sample 3 and outputs an acceleration signal, and 5 is It is a charge amplifier that converts an acceleration signal into a voltage signal.

破線で囲まれた構成の16は振動制御装置である。振動
制御装置16内において、7は入力信号処理部、8はPSD
変換部、9は基準PSDパターンデータ格納部、10はPSD比
較部、11は出力周波数特性記憶部、12は逆FFT処理部、1
7は乱数発生部、18はデジタルフィルタ、20は出力信号
処理部であり、15は電力増幅器であつて、前記各部、機
器は直線の様に接続されている。
Reference numeral 16 in the configuration surrounded by broken lines denotes a vibration control device. In the vibration control device 16, 7 is an input signal processing unit, and 8 is a PSD.
Conversion unit 9, reference PSD pattern data storage unit 10, PSD comparison unit 11, output frequency characteristic storage unit 12, inverse FFT processing unit 1,
Reference numeral 7 denotes a random number generation unit, reference numeral 18 denotes a digital filter, reference numeral 20 denotes an output signal processing unit, reference numeral 15 denotes a power amplifier, and the above-described units and devices are connected in a straight line.

第3図は一般的な信号伝達系のモデルを示す説明図で
あり、19は等化器である。第4図は本発明の実施例(第
1図)のデジタルフィルタ18関連部分の詳細原理説明図
であり、第4図において、12は逆FFT処理部、17はデジ
タルの乱数発生器、50は係数メモリ、51は乗算器、52は
遅延素子、53はクロツク発生器、54はD/A変換器であ
り、点線55で示す範囲が本発明の新規に置きかわつた構
成であり直線の様に接続されているが、前記の通りにつ
き説明を省略する。
FIG. 3 is an explanatory view showing a model of a general signal transmission system, and 19 is an equalizer. FIG. 4 is a diagram for explaining the detailed principle of the portion related to the digital filter 18 of the embodiment (FIG. 1) of the present invention. In FIG. 4, 12 is an inverse FFT processing unit, 17 is a digital random number generator, and 50 is A coefficient memory, 51 is a multiplier, 52 is a delay element, 53 is a clock generator, 54 is a D / A converter, and the range indicated by a dotted line 55 is a newly replaced configuration of the present invention, which is like a straight line. Although they are connected, the description is omitted as described above.

第1図、第3図、第4図を参照して次の通り説明す
る。
The following description will be made with reference to FIGS. 1, 3, and 4.

この入力信号処理部7では、上記の電圧信号をローパ
スフィルタに通した後、サンプリングを行い、A/Dコン
バータによりアナログ信号からデジタル信号に変換し、
1ブロック分(N点)のデジタルデータとしてメモリに
記憶する。ローパスフィルタリングは、周知のように、
サンプリングによって発生する望ましくない周波数成分
を除去するためのものである。上記1ブロック分のデジ
タルデータは、周知の高速フーリエ変換(Fast Fourier
Transform;FFT)アルゴリズムを用いてパワースペクト
ル密度(Power Spectral Donsity;PSD)に変換される。
The input signal processing unit 7 samples the voltage signal after passing it through a low-pass filter, and converts the analog signal into a digital signal by an A / D converter.
It is stored in the memory as digital data for one block (N points). Low-pass filtering, as is well known,
This is for removing an undesired frequency component generated by sampling. The one block of digital data is converted to a well-known Fast Fourier Transform (Fast Fourier Transform).
It is converted into a power spectral density (Power Spectral Donsity; PSD) using a Transform; FFT algorithm.

8はPSD変換部であり、上記の1ブロック分のサンプ
リングデータf(K)(K=0,1,…,N−1)から、離散
型フーリエ変換F(J)(J=0,1,…,N−1)を求め、
さらに、PSD P(J)を、F(J)の絶対値の2乗とし
て求める。これらを式であらわすと P(J)=|F(J)|2(J=0,1…,N/2) (2) (1)式においてj2=−1(虚数単位)である。
Numeral 8 denotes a PSD conversion unit, which obtains a discrete Fourier transform F (J) (J = 0,1, J) from the sampling data f (K) (K = 0,1,..., N−1) for one block. …, N-1)
Further, PSD P (J) is obtained as the square of the absolute value of F (J). When these are expressed by formulas, P (J) = | F (J) | 2 (J = 0,1..., N / 2) (2) In the equation (1), j 2 = −1 (imaginary unit).

周知のごとく、ランダム信号のPSDは1回だけのデー
タだけでは計測のたびに値がばらつき、安定なデータを
得るためには何回かの計測データを適当な処理によって
平滑化せねばならない。最も一般的なデータ処理方法
は、データの平均値を求めてそれを、真のPSDの推定値
として用いる方法である。
As is well known, the value of the PSD of the random signal varies with each measurement using only one data, and some measurement data must be smoothed by appropriate processing to obtain stable data. The most common data processing method is to calculate the average value of the data and use it as an estimate of the true PSD.

Si(J)=▲▼ (3) ここにSi(J)は、i番目の制御ループにおいて求め
られたPSD(これを制御PSDとよぶ)であって ̄は、平滑
化操作によって得られた推定値をあらわす。
S i (J) = ▲ ▼ (3) where S i (J) is the PSD obtained in the i-th control loop (this is called control PSD), and Δ is obtained by the smoothing operation. Represents the estimated value.

9は基準PSDパターンデータ格納部であり、基準PSDパ
ターンPr(J)(J=0,1…N/2)を格納したメモリであ
る。
Reference numeral 9 denotes a reference PSD pattern data storage unit, which is a memory storing reference PSD patterns Pr (J) (J = 0, 1,..., N / 2).

10はPSD比較部であり、制御PSDと基準PSD Pr(J)と
の比較を(4)式によって行い、出力ランダム信号に要
求される周波数特性Hi+1(J)(J=0,1,…N/2)を求
める。
Numeral 10 denotes a PSD comparison unit, which compares the control PSD with the reference PSD P r (J) according to the equation (4), and obtains a frequency characteristic H i + 1 (J) required for the output random signal (J = 0, 1, ... N / 2).

基準PSDパターンPr(J)(J=0,1,…,N/2)は、あら
かじめメモリに格納しておく。
The reference PSD pattern Pr (J) (J = 0, 1,..., N / 2) is stored in a memory in advance.

11は比較結果を一時保持する出力周波数特性記憶部、
12は比較結果に逆FFT処理を施す逆FFT処理部、17は白雑
音信号を発生する乱数発生部である。
11 is an output frequency characteristic storage unit for temporarily holding a comparison result,
Reference numeral 12 denotes an inverse FFT processing unit that performs an inverse FFT process on the comparison result, and reference numeral 17 denotes a random number generation unit that generates a white noise signal.

18は周波数特性Hi+1(J)を有する伝達系を実現する
ためのデジタルフィルタである。以下これについて第3
図に基づいて説明する。第3図は、一般的な信号伝達系
のモデルである。si(t)は入力信号、so(t)は出力
信号である。si(t)、so(t)は、いわゆる時系列信
号であって、次元(Dimension)は問わない。19は線形
信号伝達系であって、その伝達関数はH(ω)(ω=2
πf、fは周波数)であらわされるものとする。上記仮
定のもとでは入出力信号の関係は、コンボリューション
積分 で関係づけられる。ここにh(t)なる関数は、H
(ω)なる伝達関数の逆フーリエ変換であって、インパ
ルス応答関数とよばれる。
Reference numeral 18 denotes a digital filter for realizing a transmission system having a frequency characteristic Hi + 1 (J). Hereafter the third
Description will be made based on the drawings. FIG. 3 is a model of a general signal transmission system. s i (t) is an input signal, and s o (t) is an output signal. s i (t) and s o (t) are so-called time-series signals, and may have any dimension. Reference numeral 19 denotes a linear signal transmission system whose transfer function is H (ω) (ω = 2
πf, f is a frequency). Under the above assumptions, the relationship between the input and output signals is the convolution integral Are related by Here, the function h (t) is H
This is an inverse Fourier transform of the transfer function (ω), which is called an impulse response function.

(5)、(6)式はsi(t)、so(t)がいずれも連
続的時間軸tにおいて定義されたものであるが、実際の
応用においては、離散的時間n(n=△t・K、ここに
△tはサンプリング周期、Kはサンプリングの番号)を
導入し、それぞれ となる。ここにNは1ブロック分のサンプリングデータ
の総数をあらわす。
In the equations (5) and (6), both s i (t) and s o (t) are defined on the continuous time axis t. However, in actual applications, the discrete time n (n = Δt · K, where Δt is the sampling period and K is the sampling number) Becomes Here, N represents the total number of sampling data for one block.

以上から明らかなように、(7)式に従って、入力信
号si(m)にインパルス時系列h(m)を乗じ、離散的
コンポリューション演算を行ってやることにより、H
(J)なる周波数特性をもつ伝達系を近似的に実現でき
る。インパルス時系列h(m)は、(8)式によって計
算されるが、これは逆FFT処理部12における周知の逆FFT
処理によって容易に求められる。(7)式を実現する装
置はN次のFIR(Finite Impulse Response)型デジタル
フィルタとして周知のものである。Nが大きいほどH
(J)とH(ω)の近似度が良好となるが、演算回数が
増大すること、およびメモリ容量が増大することから、
同一ハードウェアで実現できるサンプリング時間が制限
される。このデジタルフィルタは、コンピュータのソフ
トウェアにより実現できるが、安価なマイクロコンピュ
ータを応用し、独立な装置として設計することもでき
る。本実施例では、N=1024を最大値としているが、ハ
ードウェアの今後の進歩にともない、さらに大きなNを
適用するならば、近似度が向上できることは言うまでも
ない。
As is apparent from the above, according to the equation (7), the input signal s i (m) is multiplied by the impulse time series h (m), and a discrete composition operation is performed.
(J) It is possible to approximately realize a transmission system having a frequency characteristic as follows. The impulse time series h (m) is calculated by Expression (8), which is a well-known inverse FFT in the inverse FFT processing unit 12.
It is easily determined by processing. A device that realizes the expression (7) is known as an Nth-order FIR (Finite Impulse Response) type digital filter. The larger the N, the higher the H
Although the degree of approximation of (J) and H (ω) is good, since the number of operations increases and the memory capacity increases,
The sampling time that can be realized by the same hardware is limited. This digital filter can be realized by software of a computer, but can also be designed as an independent device by applying an inexpensive microcomputer. In the present embodiment, N = 1024 is set as the maximum value. However, it is needless to say that the approximation can be improved if a larger N is applied with the future progress of hardware.

再び第1図に戻ると、上述(8)式の操作は逆FFT処
理部12で行われ、デジタルフィルタ18は乱数発生部17か
らの白雑音信号を(7)式のsi(m)として、(7)式
の離散的コンポリューションを実行する。デジタルフィ
ルタ18の出力は、出力信号処理部20において、出力ゲイ
ンの調節およびクリッピングを行われた後、アナログ電
圧信号に変換されて、電力増巾器15の入力部に対し送出
される。電力増巾器15は入力された電圧信号の電力を増
巾し、振動発生機1を駆動し、その可動テーブル2にラ
ンダム振動を発生させ、1巡のループを完成する。
Returning to FIG. 1, the operation of the above equation (8) is performed by the inverse FFT processing unit 12, and the digital filter 18 converts the white noise signal from the random number generation unit 17 into s i (m) of the equation (7). , (7) is performed. The output of the digital filter 18 is subjected to output gain adjustment and clipping in the output signal processing unit 20, then converted into an analog voltage signal, and sent to the input unit of the power amplifier 15. The power amplifier 15 increases the power of the input voltage signal, drives the vibration generator 1, generates random vibration on the movable table 2, and completes a single loop.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば以下の効果がある。 According to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)従来の極めて技巧的な出力信号のランダマイズ処
理という操作の排除が可能となり、ホストとなるコンピ
ュータシステム等のソフトウエア・ハードウエア双方の
負担が減少し、より安価なシステムの実現が可能とな
り、且つ、リアルタイム性を顕著に向上した。
(1) It is possible to eliminate the conventional operation of randomizing an extremely sophisticated output signal, thereby reducing the burden on both software and hardware such as a host computer system, and realizing a cheaper system. In addition, the real-time property has been significantly improved.

(2)本発明により、正弦波振動制御、衝撃波振動制
御、および、地震波などを含む、実振動の波形再現シス
テムへの拡張が、全く同一のハードウエアにより可能と
なつた。
(2) According to the present invention, sine wave vibration control, shock wave vibration control, and extension to a waveform reproduction system of actual vibrations including seismic waves, etc., can be realized with exactly the same hardware.

(3)さらに本発明をランダム振動制御に用いれば、よ
り自然な純ランダム振動の加振が可能となる。
(3) Further, if the present invention is used for random vibration control, more natural vibration of pure random vibration can be achieved.

(4)本発明のデジタルフィルタは、より複雑な振動制
御システム、例えば二方向、三方向同時加振制御システ
ムに対して容易に拡張可能である。多方向の振動制御は
基本的には伝達関数がマトリクスとなり、制御するパラ
メータが増加する他は、本発明の方式と同一である。
(4) The digital filter of the present invention can be easily extended to more complex vibration control systems, for example, two-way and three-way simultaneous excitation control systems. The multi-directional vibration control is basically the same as the method of the present invention except that the transfer function becomes a matrix and the parameters to be controlled increase.

(5)最新の米国規格MIL−STD−810D 514.3に規定され
ている“RANDOM ON RANDOM"とよばれる、さらに複雑な
形式の振動制御に対しても、拡張が容易である。
(5) It is easy to extend even more complicated types of vibration control called "RANDOM ON RANDOM" specified in the latest US standard MIL-STD-810D 514.3.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例の振動制御装置の構成図、第
2図は従来の振動制御装置の構成図、第3図は一般的な
信号伝達系のモデルを示す説明図、第4図は本発明の実
施例の第1図に係る詳細構成原理説明図、第5図は従来
例の詳細説明図である。 1:振動発生機、2:可動テーブル、3:試料、4:加速度セン
サ、5:チャージアンプ、7:入力信号処理部、8:PSD変換
部、9:基準PSDパターンデータ格納部、10:PSD比較部、1
1:出力周波数特性記憶部、12:逆FFT処理部、14:出力信
号処理部、15:電力増幅器、17:乱数発生部、18:デジタ
ルフィルタ、20:出力信号処理部、25:振動機システム、
26:AD変換器、29:PSD比較装置、30:基準PSD、31:位相角
発信器、34:DA変換器、35:振動機出力記憶装置、36:平
均出力PSD記憶装置、37:出力スペクトル密度プロセツ
サ、38:入力スペクトル記憶装置、39:逆フーリエ変換プ
ロセツサ、40:振動機入力記憶装置、41:乗算器、50:係
数メモリ、51:乗算器、52:遅延素子、53:クロツク発生
器、54:D/A変換器
FIG. 1 is a configuration diagram of a vibration control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional vibration control device, FIG. 3 is an explanatory diagram showing a general signal transmission system model, FIG. FIG. 1 is an explanatory view of the detailed configuration principle according to FIG. 1 of the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a detailed explanatory view of a conventional example. 1: vibration generator, 2: movable table, 3: sample, 4: acceleration sensor, 5: charge amplifier, 7: input signal processing unit, 8: PSD conversion unit, 9: reference PSD pattern data storage unit, 10: PSD Comparison part, 1
1: output frequency characteristic storage unit, 12: inverse FFT processing unit, 14: output signal processing unit, 15: power amplifier, 17: random number generation unit, 18: digital filter, 20: output signal processing unit, 25: vibrator system ,
26: AD converter, 29: PSD comparison device, 30: Reference PSD, 31: Phase angle transmitter, 34: DA converter, 35: Vibrator output storage device, 36: Average output PSD storage device, 37: Output spectrum Density processor, 38: input spectrum storage device, 39: inverse Fourier transform processor, 40: vibrator input storage device, 41: multiplier, 50: coefficient memory, 51: multiplier, 52: delay element, 53: clock generator , 54: D / A converter

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】動電型振動発生機の可動テーブル上に搭載
した試料の振動量を検出するための加速度センサからの
電気信号を、振動制御装置に入力し、該振動制御装置内
で該入力に電気的処理を行なつた出力を電力増幅器を介
して前記動電型振動発生機に加え、前記試料に所定の振
動を加える様にした前記振動制御装置において、 前記加速度センサからの入力信号をA/D変換し、周波数
領域信号に処理する入力信号処理部と、 該信号をPSDに変換するPSD変換部と、 別に格納されている基準PSDパターンデータ格納部と、 制御PSDと該基準PSDとの比較を行い等化に必要な周波数
特性を有するスペクトラムを作成し一時記憶し保持する
PSD比較部と出力周波数特性記憶部と、 白雑音信号を発生する乱数発生部と、 多チャンネルデジタルフィルタと、 逆FFT処理部と 出力信号処理部とを接続して形成し、前記乱数発生部よ
りの信号を該多チャンネルのデジタルフィルタを通過さ
せ、前記等化に必要な信号で前記デジタルフィルタにて
等化させる手段を有することを特徴とする振動制御装置
1. An electric signal from an acceleration sensor for detecting a vibration amount of a sample mounted on a movable table of an electrodynamic vibration generator is input to a vibration control device, and the input signal is input into the vibration control device. The vibration control device, which applies an output obtained by performing electrical processing to the electrodynamic vibration generator via a power amplifier to apply a predetermined vibration to the sample, comprising: An input signal processing unit that performs A / D conversion and processes the frequency domain signal, a PSD conversion unit that converts the signal into a PSD, a separately stored reference PSD pattern data storage unit, a control PSD and the reference PSD, To create a spectrum having the frequency characteristics required for equalization, and temporarily store and retain it
A PSD comparison unit, an output frequency characteristic storage unit, a random number generation unit that generates a white noise signal, a multi-channel digital filter, an inverse FFT processing unit, and an output signal processing unit are connected to each other. A means for passing said signal through said multi-channel digital filter and equalizing said signal with a signal necessary for said equalization by said digital filter.
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