JP2891531B2 - Shaking table controller - Google Patents

Shaking table controller

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JP2891531B2
JP2891531B2 JP25122690A JP25122690A JP2891531B2 JP 2891531 B2 JP2891531 B2 JP 2891531B2 JP 25122690 A JP25122690 A JP 25122690A JP 25122690 A JP25122690 A JP 25122690A JP 2891531 B2 JP2891531 B2 JP 2891531B2
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shaking table
control device
displacement
signal
changeover switch
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明寛 前川
千秋 安田
敏夫 山下
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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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、振動台本体と振動台制御装置より構成され
る電気油圧式振動台システムに用いて、好適な制御を行
う振動台制御装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shaking table controller that performs suitable control by using an electro-hydraulic shaking table system including a shaking table body and a shaking table controller. .

[従来の技術] 従来の技術を第2図および第4図に示す。[Prior Art] FIGS. 2 and 4 show a conventional technique.

第2図は従来の振動台システムのブロック図、 第4図は従来方式における振動台変位制御の周波数特
性の一例を示す図である。
FIG. 2 is a block diagram of a conventional shaking table system, and FIG. 4 is a diagram illustrating an example of frequency characteristics of shaking table displacement control in a conventional method.

従来の電気油圧式振動台システムは、振動台制御装置
と振動台本体より構成されており、目標波形として振動
台本体の変位目標値を与え、この変位目標値と振動台本
体に取付けられている変位センサの出力が等しくなるよ
うに制御される。
The conventional electro-hydraulic shaking table system is composed of a shaking table controller and a shaking table main body, gives a target displacement value of the shaking table main body as a target waveform, and is attached to the displacement target value and the shaking table main body. Control is performed so that the outputs of the displacement sensors become equal.

そのために振動台制御装置は、目標波形と変位センサ
のずれ、即ち変位の偏差を入力し、この偏差を零にすべ
く振動台本体への操作量を決定する。
For this purpose, the shaking table controller inputs a deviation between the target waveform and the displacement sensor, that is, a deviation of the displacement, and determines an operation amount to the shaking table main body so as to make the deviation zero.

この偏差から操作量を求めるにあたり、一般にPID制
御手法がよく用いられてきた。
In obtaining the manipulated variable from this deviation, a PID control method has been often used in general.

一方、最近の計算技術の急速な発展に伴い、従来のPI
D制御手法に代わり、より高性能な制御手法として、最
適制御手法が注目されており、PID制御手法を最適制御
手法に置き換えることによって、周波数特性の向上や歪
率の低下等の改善が行われている。
On the other hand, with the rapid development of computing technology,
Instead of the D control method, the optimal control method is attracting attention as a higher-performance control method.By replacing the PID control method with the optimal control method, improvements such as improvement in frequency characteristics and reduction in distortion factor have been made. ing.

[発明が解決しようとする課題] 振動台制御装置に用いる制御手法として、PID制御手
法を直ちに最適制御手段に置き換えることは、制御性能
向上が見込める反面、いざ実用化の段階になると、PID
制御を行ってきたアナログ式振動台制御装置を最適制御
を行つディジタル式振動台制御装置へ完全に置き換える
ことに伴うハードウェアの改造および調整の問題や、故
障トラブルに対するこれまでのPID制御の実績の問題も
あり、使用者に受け入れてもらい難いという問題があっ
た。
[Problems to be Solved by the Invention] Immediately replacing the PID control method with the optimal control means as a control method used for the shaking table control device can improve the control performance.
The problem of hardware modification and adjustment due to completely replacing the analog shaking table controller that has been controlling with the digital shaking table controller that performs optimal control, and the past performance of PID control for failure troubles There is also a problem that it is difficult for the user to accept it.

[課題を解決するための手段] 従来のPID制御による振動台制御装置はそのまま残
し、その上位振動台制御装置として最適制御による振動
台制御装置を実装する。
[Means for Solving the Problems] The conventional shaking table control device based on PID control is left as it is, and a shaking table control device based on optimal control is mounted as a higher-order shaking table control device.

すなわち、従来のPID制御による振動台制御システム
は変位目標値を入力とし、変位センサの検出信号が出力
となっているが、このシステムを新たな制御対象として
最適制御手法による振動台制御装置を作成し、同装置の
出力を従来の振動台制御装置への変位目標値として入力
する。
In other words, the conventional shaking table control system using PID control takes the target displacement value as input and outputs the detection signal of the displacement sensor, but creates a shaking table control device using the optimal control method with this system as a new control object. Then, the output of the device is input as a displacement target value to the conventional shaking table controller.

同時に、従来のPID制御による振動台制御装置の入力
は、従来通りの変位目標値と、上位振動台制御装置から
の出力の2種類を選択できるようにしておく。
At the same time, two types of inputs to the shaking table control device by the conventional PID control can be selected: a conventional displacement target value and an output from the upper shaking table control device.

すなわち、本発明装置は、 アナログ式の振動台制御装置と振動台本体からなる振
動台システムにおいて、 (A)当該振動台システムの変位センサ信号を入力し高
次の位相進み補償器として作用する振動台最適制御装置
1を、アナログ式の振動台制御装置5の前に配置し、 (B)前記振動台最適制御装置1は、第1減算器2を介
して、変位目標値入力端子12からの信号と、振動台本体
の変位センサ11からのフィードバック信号を入力して、
切換スイッチ3に出力し、 (C)前記切換スイッチ3は、切換操作により、振動台
最適制御装置1または変位目標値入力端子12からの信号
を入力して、第2減算器4に出力し、 (D)前記アナログ式の振動台制御装置5は、第2減算
器4を介して、前記切換スイッチ3からの信号を入力す
るとともに、振動台本体の変位センサ11からのフィード
バック信号を入力して、サーボ弁8に出力し、 (E)前記振動台最適制御装置1に発振が生じた場合に
は、前記切換スイッチ3の切換操作により、変位目標値
入力端子12からの信号を、第2減算器4を介して、アナ
ログ式の振動台制御装置5に出力することを特徴とす
る。
That is, the present invention relates to a vibration table system comprising an analog vibration table control device and a vibration table body, wherein: (A) a vibration which receives a displacement sensor signal of the vibration table system and acts as a higher-order phase lead compensator; The table optimal control device 1 is arranged in front of the analog type shaking table control device 5. (B) The vibration table optimal control device 1 receives a signal from the target displacement value input terminal 12 via the first subtractor 2. Signal and a feedback signal from the displacement sensor 11 of the shaking table body,
(C) The switch 3 receives a signal from the shaking table optimal control device 1 or the displacement target value input terminal 12 by a switching operation, and outputs the signal to the second subtractor 4. (D) The analog type shaking table controller 5 receives a signal from the changeover switch 3 and a feedback signal from the displacement sensor 11 of the shaking table body via the second subtractor 4. (E) When oscillation occurs in the shaking table optimal control device 1, the signal from the target displacement value input terminal 12 is subtracted by the switching operation of the changeover switch 3 by the second subtraction. The signal is output to an analog type shaking table control device 5 through the device 4.

[作用] 上記した最適制御手法により設計される振動台制御装
置は、高次の位相進み補償器として作用するため、振動
台の周波数特性や再現波形の歪率が改善される。
[Operation] The shaking table control device designed by the above-described optimal control method functions as a higher-order phase lead compensator, and therefore, the frequency characteristics of the shaking table and the distortion rate of the reproduced waveform are improved.

一方、もし万一発振等の不具合が生じた時は、従来の
PID制御による振動台制御装置の入力を、従来通りの変
位目標値に切換えて使用することができる。
On the other hand, if a problem such as oscillation occurs,
The input of the shaking table controller by PID control can be used by switching to the conventional displacement target value.

[実施例] 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1実施例に係る振動台システムの
ブロック図、 第3図は本発明による振動台変位制御の周波数特性を
示す図である。
FIG. 1 is a block diagram of a shaking table system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics of shaking table displacement control according to the present invention.

本発明の振動台システムは、上位振動台制御装置1、
減算器2,4、切換スイッチ3、従来の振動台制御装置
5、サーボ増幅器6、油圧源7、サーボ弁8、油圧シリ
ンダ9、振動台本体10、および変位センサ11等より構成
されており、変位目標値入力端子12から入力された変位
目標値と振動台本体10の変位が等しくなるように、制御
される。
The shaking table system according to the present invention includes a higher-order shaking table controller 1,
It is composed of subtracters 2 and 4, a changeover switch 3, a conventional shaking table controller 5, a servo amplifier 6, a hydraulic source 7, a servo valve 8, a hydraulic cylinder 9, a shaking table body 10, a displacement sensor 11, and the like. Control is performed so that the target displacement value input from the target displacement value input terminal 12 and the displacement of the shaking table body 10 are equal.

すなわち、切換スイッチ3は通常B側となっており、
変位目標値入力端子12に加えられた変位目標値と変位セ
ンサ11との偏差が減算器2によって求められる。
That is, the changeover switch 3 is normally on the B side,
The difference between the target displacement value applied to the target displacement value input terminal 12 and the displacement sensor 11 is obtained by the subtractor 2.

この偏差は上位振動台制御装置1に入力され、その出
力が従来の振動台制御装置5の変位目標値入力端子13に
加えられる。
This deviation is input to the upper shaking table controller 1, and the output is applied to the displacement target value input terminal 13 of the conventional shaking table controller 5.

以下は第2図に示す従来例と全く同様に、減算器4に
より新たな位置偏差が求められ、従来の振動台制御装置
5へ入力される。
In the following, a new position deviation is obtained by the subtractor 4 and input to the conventional shaking table control device 5, just like the conventional example shown in FIG.

同制御装置5の出力は、サーボ増幅器6により電力増
幅され、サーボ弁8への指令となる。
The output of the control device 5 is power-amplified by the servo amplifier 6 and becomes a command to the servo valve 8.

サーボ弁8が動くことで、油圧シリンダ9に接続され
た振動台本体10が駆動される。
The movement of the servo valve 8 drives the vibration table main body 10 connected to the hydraulic cylinder 9.

振動台本体10の変位は、変位センサ11によって検出さ
れ、位置フィードバック信号として、減算器2,4へ送ら
れる。
The displacement of the shaking table body 10 is detected by the displacement sensor 11 and sent to the subtracters 2 and 4 as a position feedback signal.

一方、万一発振等の不具合が生じた時は、切換スイッ
チ3をA側に切換え、完全に従来の振動台システムに等
しい構成に戻して使用することができる。
On the other hand, if a problem such as oscillation occurs, the changeover switch 3 is switched to the A side so that the configuration can be completely returned to the configuration of the conventional shaking table system.

本発明による振動台制御の周波数特性の改善効果の一
例を第3図に示す。
FIG. 3 shows an example of the effect of improving the frequency characteristics of the shaking table control according to the present invention.

第3図での周波数特性は、−3dBの点で約15Hzであ
り、かつゲイン特性はフラットである。
The frequency characteristic in FIG. 3 is about 15 Hz at the point of -3 dB, and the gain characteristic is flat.

一方、第4図に示す従来方式での周波数特性は、約9H
Zであり、かつ6Hzでピークを生じていることからダンピ
ングも悪いことがわかる。
On the other hand, the frequency characteristic of the conventional method shown in FIG.
Since it is Z and a peak is generated at 6 Hz, it is understood that damping is also bad.

[発明の効果] 以上併記したように本発明によれば、 (1)従来の振動台制御装置と振動台からなる振動台シ
ステムを新たな制御対象とみなして設計された振動台最
適制御装置の出力を、上記従来の振動台制御装置へ入力
する構成としたことにより、振動台の変位制御に於いて
その周波数特性が高周波数域まで平坦となるように改善
された。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, (1) a shaking table optimal control device designed by considering a shaking table system including a conventional shaking table control device and a shaking table as a new control object; By adopting a configuration in which the output is inputted to the above-mentioned conventional shaking table control device, the frequency characteristic in the displacement control of the shaking table is improved so as to be flat up to a high frequency range.

(2)同時に周波数特性が伸びたことにより再現波形の
歪率が改善された。
(2) At the same time, the distortion factor of the reproduced waveform is improved due to the extension of the frequency characteristics.

(3)したがって試加振が可能な弾性負荷に対しては、
試加振により加振特性を同定した後、その逆伝達特性を
用いて加速度波形の補償を行う入力補償制御と従来制御
装置を組合わせ、又、破壊試験や土層の振動試験のよう
に試加振が不可能な試験には本発明による制御手段を用
いることで、より幅広い振動試験が可能になる。
(3) Therefore, for an elastic load that allows trial excitation,
After the excitation characteristics are identified by trial excitation, the input compensation control, which compensates for the acceleration waveform using the inverse transfer characteristics, is combined with the conventional control device. By using the control means according to the present invention for a test in which vibration cannot be performed, a wider range of vibration test can be performed.

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

第1図は本発明の第1実施例に係る振動台システムのブ
ロック図、 第2図は従来の振動台システムのブロック図、 第3図は本発明による振動台変位制御の周波数特性を示
す図、 第4図は従来方式における振動台変位制御の周波数特性
の一例を示す図である。 (符号の説明) 1……上位振動台制御装置(振動台最適制御装置)、 2……第1減算器、 3……切換スイッチ、 4……第2減算器、 5……従来の振動台制御装置(アナログ式の振動台制御
装置)、 6……サーボ増幅器、 7……油圧源、 8……サーボ弁、 9……油圧シリンダ、 10……振動台本体、 11……変位センサ、 12……上位振動台制御装置の変位目標値入力端子、 13……従来の振動台制御装置の変位目標値入力端子。
FIG. 1 is a block diagram of a shaking table system according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a conventional shaking table system, and FIG. 3 is a diagram showing frequency characteristics of shaking table displacement control according to the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of a frequency characteristic of shaking table displacement control in a conventional method. (Explanation of reference numerals) 1 upper-level shaking table controller (optimum shaking table controller) 2... 1st subtracter 3... Changeover switch 4. 2nd subtracter 5. Control device (analog type shaking table control device) 6 Servo amplifier 7 Hydraulic power source 8 Servo valve 9 Hydraulic cylinder 10 Shaking table body 11 Displacement sensor 12 …… Displacement target value input terminal of the host shaking table controller, 13 …… Displacement target value input terminal of the conventional shaking table controller.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−227038(JP,A) 特開 昭60−207908(JP,A) 特開 昭63−273902(JP,A) 特開 昭56−67403(JP,A) 特開 昭57−43268(JP,A) 特開 昭59−33503(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05D 19/02 G04B 7/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A 1-227038 (JP, A) JP-A 60-207908 (JP, A) JP-A 63-273902 (JP, A) JP-A 56-207 67403 (JP, A) JP-A-57-43268 (JP, A) JP-A-59-33503 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G05D 19/02 G04B 7 / 02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】アナログ式の振動台制御装置と振動台から
なる振動台システムにおいて、 (A)当該振動台システムの変位センサ信号を入力し高
次の位相進み補償器として作用する振動台最適制御装置
を、アナログ式の振動台制御装置の前に配置し、 (B)前記振動台最適制御装置は、第1減算器を介し
て、変位目標値入力端子からの信号と、振動台本体の変
位センサからのフィードバック信号を入力して、切換ス
イッチに出力し、 (C)前記切換スイッチは、切換操作により、振動台最
適制御装置または変位目標値入力端子からの信号を入力
して、第2減算器に出力し、 (D)前記アナログ式の振動台制御装置は、第2減算器
を介して、前記切換スイッチからの信号を入力するとと
もに、振動台本体の変位センサからのフィードバック信
号を入力して、サーボ弁に出力し、 (E)前記振動台最適制御装置に発振が生じた場合に
は、前記切換スイッチの切換操作により、変位目標値入
力端子からの信号を、第2減算器を介して、アナログ式
の振動台制御装置に出力することを特徴とする振動台制
御装置。
1. A shaking table system comprising an analog shaking table control device and a shaking table, wherein: (A) a shaking table optimal control which receives a displacement sensor signal of the shaking table system and acts as a higher-order phase lead compensator; The apparatus is arranged in front of an analog shaking table controller, and (B) the shaking table optimal controller controls a signal from a displacement target value input terminal and a displacement of the shaking table body via a first subtractor. A feedback signal from the sensor is input and output to a changeover switch. (C) The changeover switch receives a signal from a shaking table optimal control device or a target displacement value input terminal by a switching operation and performs a second subtraction. (D) the analog type shaking table control device inputs a signal from the changeover switch via a second subtractor and a feedback signal from a displacement sensor of the shaking table body. (E) When oscillation occurs in the shaking table optimal control device, the signal from the displacement target value input terminal is subtracted by the second switching operation of the changeover switch. A shaking table control device characterized by outputting to a shaking table control device of an analog type via a vessel.
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