JP3396425B2 - Shaking table controller - Google Patents

Shaking table controller

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JP3396425B2
JP3396425B2 JP10942198A JP10942198A JP3396425B2 JP 3396425 B2 JP3396425 B2 JP 3396425B2 JP 10942198 A JP10942198 A JP 10942198A JP 10942198 A JP10942198 A JP 10942198A JP 3396425 B2 JP3396425 B2 JP 3396425B2
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vibration
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、振動台システムに
適用される振動台制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaking table control device applied to a shaking table system.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、振動台システムは振動台となるテ
ーブル上に試験供試体を搭載した状態で、目標とする波
形を再現して前記試験供試体の入力波形に対する強度等
を調べること等を目的に利用されている。この振動台シ
ステムに使用される振動台制御装置は、目標波を正確に
再現する必要があり、実際の制御方法としては、応答波
形を目標波形に極力追従させるようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vibrating table system, a test sample is mounted on a table that serves as a vibrating table, and a target waveform is reproduced to check the strength of the test sample against an input waveform. It is used for the purpose. The shaking table control device used in this shaking table system needs to accurately reproduce the target wave, and the actual control method is to make the response waveform follow the target waveform as much as possible.

【0003】図8は、従来の振動台制御装置の全体系統
図である。振動台1による加振実験中に加速度計3で測
定された加速度信号は、増幅器4で増幅され、A/D変
換器5を介し計算機6に取り込まれる。計算機6では、
次回に加振を行なうための入力波の補償計算を行ない、
次回に加振を行なう信号がD/A変換器7及びサーボ増
幅器8を介し、アクチュエータ9に入力され、振動台1
を加振する。
FIG. 8 is an overall system diagram of a conventional shaking table controller. The acceleration signal measured by the accelerometer 3 during the vibration experiment by the vibrating table 1 is amplified by the amplifier 4 and taken into the computer 6 via the A / D converter 5. On Calculator 6,
Next, calculate the compensation of the input wave for the next excitation,
The signal for the next vibration is input to the actuator 9 via the D / A converter 7 and the servo amplifier 8, and the vibration table 1
Vibrate.

【0004】図9は、計算機6における具体的な演算内
容について説明するための、入力波の補償計算の流れ図
である。演算内容は大きく分けて2種類ある。一つは、
加振器への入力からテーブル応答までの伝達特性を把握
する場合の加振時の演算である(特性把握加振)。
FIG. 9 is a flow chart of input wave compensation calculation for explaining specific calculation contents in the computer 6. There are two types of calculation contents. one,
This is a calculation during vibration when grasping the transfer characteristics from the input to the shaker to the table response (characteristic grasping vibration).

【0005】この場合図9に示すように、入力27とな
る加速度信号をフーリエ変換10により時間データから
周波数データに変換し、2階積分11により加速度から
変位信号に変換し、さらにこの変位信号を逆フーリエ変
換12することにより、加振器に入力する時間領域での
変位信号となる。加振13は、加振器及びテーブル(振
動台1)から構成されるシステムを表している。
In this case, as shown in FIG. 9, the acceleration signal serving as the input 27 is converted from the time data into the frequency data by the Fourier transform 10, the acceleration is converted into the displacement signal by the second integral 11, and this displacement signal is further converted. By performing the inverse Fourier transform 12, a displacement signal in the time domain that is input to the vibration exciter is obtained. Excitation 13 represents a system including an exciter and a table (vibration table 1).

【0006】テーブル上で観測された時間領域での応答
加速度信号は、フーリエ変換14することにより周波数
データに変換され、この周波数データとフーリエ変換1
0で変換された入力信号の両者から周波数応答計算15
を行なうことにより、振動台システムの伝達特性が得ら
れる。ここで得られる伝達特性は、一般的にテーブルが
6自由度で制御されるため、6×6行列の構成になって
いる。
The response acceleration signal in the time domain observed on the table is converted into frequency data by Fourier transform 14, and this frequency data and Fourier transform 1
Frequency response calculation from both input signals converted by 0
The transfer characteristic of the vibrating table system is obtained by performing The transfer characteristic obtained here has a 6 × 6 matrix configuration because the table is generally controlled with 6 degrees of freedom.

【0007】もう一つの演算は、上記で得られた伝達特
性を用い、加振のための入力波の補償を行なう演算であ
る(入力補償加振)。この場合、まず上記で得られた伝
達特性の逆特性計算17を行なった結果と、目標波28
をフーリエ変換18した周波数領域での目標波データの
両者から初期入力補償計算19を行なう。そして、得ら
れた初期入力補償波を2階積分20及び逆フーリエ変換
21し、加振器への入力信号を生成する。
Another operation is an operation for compensating an input wave for excitation using the transfer characteristic obtained above (input compensation excitation). In this case, first, the result of performing the inverse characteristic calculation 17 of the transfer characteristic obtained above and the target wave 28
The initial input compensation calculation 19 is performed from both the target wave data in the frequency domain obtained by the Fourier transform 18 of. Then, the obtained initial input compensation wave is subjected to second-order integration 20 and inverse Fourier transform 21 to generate an input signal to the vibration exciter.

【0008】さらに、テーブルの応答加速度信号と目標
波28との偏差29により得られる信号をフーリエ変換
24し、繰り返し入力補償25を計算し、入力補償波を
生成する。
Further, the signal obtained by the deviation 29 between the response acceleration signal of the table and the target wave 28 is Fourier transformed 24, the input compensation 25 is repeatedly calculated, and the input compensation wave is generated.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように従来の制御
手法は、生成された一定時間の入力波による加振が終了
すると、次回に加振する入力波を生成するために補償プ
ログラムを実行するいわゆる離散的な加振制御手法であ
るため、完全な入力信号の再現には、複数回の補償演算
が必要となり、多大な時間がかかるという問題点があ
る。
As described above, the conventional control method executes the compensation program to generate the input wave to be excited next time after the excitation by the generated input wave for the fixed time is completed. Since this is a so-called discrete excitation control method, there is a problem in that a plurality of compensation calculations are required to completely reproduce an input signal, which takes a lot of time.

【0010】本発明の目的は、短時間で補償演算を行な
い、連続的に補償波を出力して振動台の加振制御を行な
う振動台制御装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a shaking table control device for performing compensation calculation in a short time and continuously outputting a compensation wave to control vibration of the shaking table.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の振動台制御装置は以下の如く
構成されている。
In order to solve the above problems and achieve the object, the shaking table control device of the present invention is configured as follows.

【0012】(1)本発明の振動台制御装置は、対象と
なる振動台で測定された加速度を基に前記振動台の加振
を制御する振動台制御装置において、前記振動台で観測
された加振軸方向の加速度信号の高調波成分をベクトル
化する第1の演算手段と、前記振動台に入力される補償
信号を基に前記第1の演算手段でベクトル化された加速
度信号の補償波信号を生成する第2の演算手段と、この
第2の演算手段で生成された補償波信号により前記振動
台を加振する加振手段と、から構成されている。
(1) The shaking table control device of the present invention is a shaking table control device for controlling the vibration of the shaking table based on the acceleration measured on the shaking table to be observed. First calculation means for vectorizing a harmonic component of the acceleration signal in the direction of the vibration axis, and a compensation wave of the acceleration signal vectorized by the first calculation means based on a compensation signal input to the vibrating table. It is composed of a second calculating means for generating a signal and a vibrating means for vibrating the vibrating table by the compensation wave signal generated by the second calculating means.

【0013】(2)本発明の振動台制御装置は上記
(1)に記載の装置であり、かつ前記第2の演算手段
は、前記補償信号と前記加振軸方向の加速度信号とか
ら、入力する補償信号毎に高調波の振動数成分に対する
前記振動台の伝達特性を同定し、前記補償波信号を生成
する。
(2) The shaking table control device of the present invention is the device according to the above (1), and the second computing means inputs from the compensation signal and the acceleration signal in the vibration axis direction. The transfer characteristic of the vibration table with respect to the frequency component of the harmonic is identified for each compensation signal to be generated, and the compensation wave signal is generated.

【0014】(3)本発明の振動台制御装置は対象とな
る振動台で測定された加速度を基に前記振動台の加振を
制御する振動台制御装置において、前記振動台で観測さ
れた加振軸方向の加速度信号の高調波成分をベクトル化
する第1の演算手段と、前記振動台に入力される補償信
号を基に前記第1の演算手段でベクトル化された加速度
信号の補償波信号を生成する第2の演算手段と、前記振
動台で観測された加振軸方向以外の干渉軸方向の加速度
信号の高調波成分をベクトル化する第3の演算手段と、
前記振動台に入力される補償信号を基に前記第3の演算
手段でベクトル化された加速度信号の補償波信号を生成
する第4の演算手段と、前記第2の演算手段で生成され
た補償波信号により前記振動台を加振する第1の加振手
段と、前記第4の演算手段で生成された補償波信号によ
り前記振動台を加振する第2の加振手段と、から構成さ
れている。
(3) The shaking table control device of the present invention is a shaking table control device for controlling the vibration of the shaking table based on the acceleration measured on the shaking table as a target, and the shaking table observed on the shaking table is used. First calculation means for vectorizing a harmonic component of the acceleration signal in the swing axis direction, and a compensation wave signal of the acceleration signal vectorized by the first calculation means based on a compensation signal input to the vibrating table. And a third calculating means for vectorizing a harmonic component of an acceleration signal observed in the vibrating table in an interference axis direction other than the excitation axis direction,
Fourth computing means for generating a compensation wave signal of the acceleration signal vectorized by the third computing means on the basis of a compensation signal input to the vibrating table, and compensation generated by the second computing means. A first vibrating means for vibrating the vibrating table with a wave signal; and a second vibrating means for vibrating the vibrating table with a compensating wave signal generated by the fourth computing means. ing.

【0015】(4)本発明の振動台制御装置は上記
(3)に記載の装置であり、かつ前記第2の演算手段
は、前記補償信号と前記加振軸方向の加速度信号とか
ら、入力する補償信号毎に高調波の振動数成分に対する
前記振動台の伝達特性を同定し、前記補償波信号を生成
するとともに、前記第4の演算手段は、前記補償信号と
前記加振軸方向以外の干渉軸方向の加速度信号とから、
入力する補償信号毎に基本波の振動数成分に対する前記
振動台の伝達特性を同定し、前記補償波信号を生成す
る。
(4) The shaking table control device of the present invention is the device according to (3) above, and the second computing means inputs from the compensation signal and the acceleration signal in the direction of the excitation axis. The transfer characteristic of the vibrating table with respect to the frequency component of the harmonic is identified for each compensation signal to generate the compensation wave signal, and the fourth calculation means is configured to detect the compensation signal and the direction other than the excitation axis direction. From the acceleration signal in the interference axis direction,
The transfer characteristic of the vibrating table with respect to the frequency component of the fundamental wave is identified for each input compensation signal, and the compensation wave signal is generated.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は、本
発明の第1の実施の形態に係る単軸振動台制御装置の全
体系統図である。図1において図8と同一な部分には同
一符号を付してある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) FIG. 1 is an overall system diagram of a single-axis shaking table controller according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same parts as those in FIG. 8 are designated by the same reference numerals.

【0017】図1に示すように、振動台1上には供試体
2が搭載されているとともに、加速度計3が取り付けら
れている。加速度計3は、増幅器4及びA/D変換器5
を介して制御装置30に接続されており、制御装置30
はD/A変換器7及びサーボ増幅器8を介しアクチュエ
ータ9に接続されている。アクチュエータ9には変位計
31が取り付けられており、変位計31はサーボ増幅器
8に接続されている。
As shown in FIG. 1, a test piece 2 is mounted on a vibrating table 1, and an accelerometer 3 is attached. The accelerometer 3 includes an amplifier 4 and an A / D converter 5.
Is connected to the control device 30 via
Is connected to an actuator 9 via a D / A converter 7 and a servo amplifier 8. A displacement meter 31 is attached to the actuator 9, and the displacement meter 31 is connected to the servo amplifier 8.

【0018】振動台1による加振実験中に加速度計3で
測定された加振軸方向の加速度信号は、増幅器4で増幅
され、A/D変換器5を介し制御装置30に取り込まれ
る。
An acceleration signal in the direction of the vibration axis measured by the accelerometer 3 during a vibration test using the vibration table 1 is amplified by the amplifier 4 and taken into the control device 30 via the A / D converter 5.

【0019】図2は、上記制御装置30の演算概要を示
す図である。図2に示すように、制御装置30は第1演
算部301と第2演算部302からなる。以下、制御装
置30の具体的演算内容について説明する。制御装置3
0では、第1演算部301と第2演算部302で以下の
各演算を行ない、高調波を補償する信号を生成する。
FIG. 2 is a diagram showing a calculation outline of the control device 30. As shown in FIG. 2, the control device 30 includes a first calculation unit 301 and a second calculation unit 302. The specific calculation contents of the control device 30 will be described below. Control device 3
At 0, the first calculation unit 301 and the second calculation unit 302 perform the following calculations to generate a signal that compensates for harmonics.

【0020】第1演算部301は、振動台1のテーブル
上で観測された加振軸方向の加速度信号の高調波成分を
ベクトル化する。演算内容を以下に示す。
The first calculation unit 301 vectorizes the harmonic component of the acceleration signal in the direction of the vibration axis observed on the table of the vibration table 1. The contents of the calculation are shown below.

【0021】周期T(sec)の周期信号x(t)は、
下式(1)〜(4)に示す通り、フーリエ級数に展開す
ることができる。
A periodic signal x (t) having a period T (sec) is
As shown in the following equations (1) to (4), it can be expanded to a Fourier series.

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】ここで、a0 は信号の直流成分を表してお
り、他はn次の高調波成分を表している。係数an 、b
n は、基準となる信号cos(nωt)及びsin(n
ωt)と同一の高調波成分を抽出するとともに、cos
成分とsin成分の大きさを抽出する。ここで抽出され
たn次の高調波成分は、図3に示すように複素フーリエ
係数によるN次高調波のベクトル線図で表示できる。こ
のように、複素フーリエ係数an 、bn によりn次の高
調波のベクトル化が可能である。
Here, a0 represents the DC component of the signal, and the others represent the nth harmonic component. Coefficients an, b
n is a reference signal cos (nωt) and sin (n
The same harmonic component as ωt) is extracted, and cos
Extract the size of the component and the sin component. The nth-order harmonic component extracted here can be displayed as a vector diagram of the Nth-order harmonic by a complex Fourier coefficient as shown in FIG. In this way, the complex Fourier coefficients an and bn enable vectorization of the nth harmonic.

【0024】第2演算部302は、振動台1に入力され
る補償信号とテーブル上で観測された加振軸方向の加速
度信号とから、N次高調波の振動数成分に対する振動台
伝達特性を同定し、N次高調波の補償波を生成する。演
算内容を以下に示す。
The second computing unit 302 calculates the vibration table transfer characteristic for the frequency component of the Nth harmonic from the compensation signal input to the vibration table 1 and the acceleration signal in the direction of the vibration axis observed on the table. Identify and generate a compensation wave of the Nth harmonic. The contents of the calculation are shown below.

【0025】図4は、補償演算による加振軸方向の制御
ブロック図である。図4に示すように、テーブル上でX
0 の複素フーリエ係数をもつN次高調波が観測されたと
する(式(5)に示す)。
FIG. 4 is a control block diagram in the direction of the excitation axis by compensation calculation. As shown in FIG. 4, X on the table
Assume that the Nth harmonic having a complex Fourier coefficient of 0 is observed (shown in equation (5)).

【0026】次に、Y1 の複素フーリエ係数をもつN次
補償波を入力した場合には、Hの複素フーリエ係数をも
つ振動台伝達関数を考慮すると下式(6)が成り立つ。
Next, when the Nth-order compensating wave having the complex Fourier coefficient of Y1 is input, the following equation (6) is established in consideration of the shaking table transfer function having the complex Fourier coefficient of H.

【0027】[0027]

【数2】 [Equation 2]

【0028】式(6)が終了した段階では、X0 ,Y1
,X1 は既知ベクトルであるため振動台伝達関数ベク
トルH1 を容易に求めることができる。
At the stage where the equation (6) is completed, X0, Y1
, X1 are known vectors, the shaking table transfer function vector H1 can be easily obtained.

【0029】いま、X0 ,H,Y1 ,X1 の複素フーリ
エ係数を以下の通り仮定すると、式(6)は、下式
(7)になる。
Assuming that the complex Fourier coefficients of X0, H, Y1 and X1 are as follows, the equation (6) becomes the following equation (7).

【0030】[0030]

【数3】 [Equation 3]

【0031】これを行列で表記する。This is expressed by a matrix.

【0032】[0032]

【数4】 [Equation 4]

【0033】よって、振動台伝達関数ベクトルは、下式
(8)により推定できる。
Therefore, the shaking table transfer function vector can be estimated by the following equation (8).

【0034】[0034]

【数5】 [Equation 5]

【0035】次に、式(8)で推定された振動台伝達関
数ベクトル
Next, the shaking table transfer function vector estimated by the equation (8)

【数6】 [Equation 6]

【0036】から、2回目に入力する補償波Y2 は下式
(9)より求めることができる。
Therefore, the compensating wave Y2 input the second time can be obtained from the following equation (9).

【0037】[0037]

【数7】 [Equation 7]

【0038】式(9)で算出された2回目の補償波Y2
を入力し、その結果得られたテーブル上観測波ベクトル
をX2 とすると下式(10)が成立する。
Second compensation wave Y2 calculated by equation (9)
And the resulting observed wave vector on the table is X2, the following equation (10) is established.

【0039】[0039]

【数8】 [Equation 8]

【0040】ここで、X1 ,Y2 ,X2 の複素フーリエ
係数は既知であるため、Hは容易に推定できる。
Since the complex Fourier coefficients of X1, Y2 and X2 are known, H can be easily estimated.

【0041】いま、X1 ,H,Y2 ,X2 の複素フーリ
エ係数を下記のとおり仮定すると、式(10)は下式
(11)になる。すなわち、
Assuming that the complex Fourier coefficients of X1, H, Y2 and X2 are as follows, the equation (10) becomes the following equation (11). That is,

【数9】 [Equation 9]

【0042】とすると、Then,

【数10】 [Equation 10]

【0043】になる。It becomes

【0044】ここで、振動台伝達関数ベクトルは定数で
あるため、
Since the shaking table transfer function vector is a constant,

【数11】 [Equation 11]

【0045】となる。よって、式(7)、式(11)よ
り振動台伝達関数ベクトルを推定する。
It becomes Therefore, the shaking table transfer function vector is estimated from the equations (7) and (11).

【0046】[0046]

【数12】 [Equation 12]

【0047】式(13)右辺の補償波の複素フーリエ係
数で構成された行列は、4行2列の長方行列となり、逆
行列が存在しない。
The matrix formed by the complex Fourier coefficients of the compensation wave on the right side of the equation (13) is a rectangular matrix of 4 rows and 2 columns, and there is no inverse matrix.

【0048】しかし、下式(14)の如く疑似逆行列を
導入すると、振動台伝達関数ベクトル
However, if a pseudo-inverse matrix is introduced as in the following equation (14), the shaking table transfer function vector

【数13】 [Equation 13]

【0049】が推定できる。Can be estimated.

【0050】[0050]

【数14】 [Equation 14]

【0051】このように、推定された振動台伝達関数ベ
クトル
In this way, the estimated shaking table transfer function vector

【数15】 [Equation 15]

【0052】から、3回目に入力する補償波Y3 を求め
ることができる。
From this, the compensating wave Y3 to be input the third time can be obtained.

【0053】このような振動台伝達関数ベクトル推定値
を順次更新していく過程は、その都度テーブル上で観測
されるベクトルの大きさが基本波に比べ十分小さくなる
まで実施される。このように制御装置30で生成された
補償波信号は、D/A変換器7を経てサーボ増幅器8で
増幅され、アクチュエータ9に送られる。
The process of sequentially updating the shake table transfer function vector estimation value is performed until the magnitude of the vector observed on the table is sufficiently smaller than the fundamental wave. The compensation wave signal generated by the control device 30 in this way is amplified by the servo amplifier 8 via the D / A converter 7 and sent to the actuator 9.

【0054】本第1の実施の形態の振動台制御装置は、
加振を一旦止め、次回に加振するための補償波の計算が
必要となる従来の離散的な加振方法と異なり、高調波成
分が所定の値に収束するまで連続的に補償波を出力でき
る利点がある。本振動台制御装置は、高調波成分を含ま
ない単一振動数成分である正弦波入力信号に対する正弦
波応答を振動台上で実現するが、その過程はN次高調波
が所定の値に収束すると、次に(N+1)次高調波の補
償に移行するような演算内容であり、補償制御を開始し
てから数秒後には、正弦波応答を振動台上で実現でき
る。
The vibrating table control apparatus according to the first embodiment is
Unlike the conventional discrete excitation method that requires the excitation to be stopped and the calculation of the compensation wave for the next excitation to be performed, the compensation wave is output continuously until the harmonic components converge to a specified value. There are advantages. This shaking table controller realizes a sinusoidal response to a sinusoidal input signal that is a single frequency component that does not include harmonic components on the shaking table. In the process, the Nth harmonic converges to a predetermined value. Then, the content of the calculation is such that the process moves to compensation of the (N + 1) th harmonic, and a few seconds after the compensation control is started, a sine wave response can be realized on the vibration table.

【0055】(第2の実施の形態)図5は、本発明の第
2の実施の形態に係る6軸振動台制御装置の全体系統図
である。図5において図1と同一な部分には同一符号を
付してある。
(Second Embodiment) FIG. 5 is an overall system diagram of a 6-axis shaking table controller according to a second embodiment of the present invention. 5, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.

【0056】図5に示すように、振動台1上には供試体
2が搭載さているとともに、加速度計3が取り付けられ
ている。加速度計3は、増幅器4及びA/D変換器5を
介して制御装置40に接続されており、制御装置40は
入力制御器32、D/A変換器7及びサーボ増幅器81
を介しアクチュエータ9aに接続されている。アクチュ
エータ9aには変位計31が取り付けられており、変位
計31はサーボ増幅器81に接続されている。また、D
/A変換器7にはサーボ増幅器82を介して二つのアク
チュエータ9b,9bが接続されており、各アクチュエ
ータ9b,9bには変位計32,32が取り付けられて
いる。
As shown in FIG. 5, a test piece 2 is mounted on a vibrating table 1, and an accelerometer 3 is attached. The accelerometer 3 is connected to the controller 40 via the amplifier 4 and the A / D converter 5, and the controller 40 includes the input controller 32, the D / A converter 7, and the servo amplifier 81.
Is connected to the actuator 9a via. A displacement meter 31 is attached to the actuator 9 a, and the displacement meter 31 is connected to the servo amplifier 81. Also, D
Two actuators 9b and 9b are connected to the / A converter 7 via a servo amplifier 82, and displacement gauges 32 and 32 are attached to each actuator 9b and 9b.

【0057】振動台1による加振実験中に加速度計3で
測定された加振軸方向(信号数1)及び加振軸方向以外
の干渉軸(信号数5)の加速度信号は、増幅器4で増幅
され、A/D変換器5を介し制御装置40に取り込まれ
る。
The acceleration signal in the vibration axis direction (the number of signals 1) measured by the accelerometer 3 during the vibration experiment by the vibrating table 1 and the acceleration signal in the interference axis (the number of signals 5) other than the vibration axis direction is detected by the amplifier 4. It is amplified and taken into the control device 40 via the A / D converter 5.

【0058】図6は、上記制御装置40の演算概要を示
す図である。図6に示すように、制御装置40は、加振
軸方向の補償波を生成する第1及び第2演算部401,
402と,加振軸以外の干渉軸方向の補償波を生成する
第3及び第4演算部403,404とに大別される。以
下、制御装置40の具体的演算内容について説明する。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of calculation of the control device 40. As shown in FIG. 6, the control device 40 includes a first calculation unit 401 and a second calculation unit 401 that generate a compensation wave in the excitation axis direction.
402 and third and fourth arithmetic units 403 and 404 that generate a compensation wave in the interference axis direction other than the excitation axis. The specific calculation contents of the control device 40 will be described below.

【0059】加振軸方向の補償波を生成する第1及び第
2演算部401,402は、上述した第1の実施の形態
における制御装置30の第1及び第2演算部301,3
02と同じ処理を行なう。加振軸以外の干渉軸方向につ
いては、第3及び第4演算部403,404で以下の各
演算を行ない、加振軸以外の干渉軸についての基本波を
補償する信号を生成する。
The first and second arithmetic units 401 and 402 for generating the compensation wave in the excitation axis direction are the first and second arithmetic units 301 and 3 of the control device 30 in the above-described first embodiment.
The same process as 02 is performed. With respect to the directions of the interference axes other than the vibration axis, the third and fourth calculation units 403 and 404 perform the following calculations to generate a signal that compensates the fundamental wave for the interference axes other than the vibration axis.

【0060】第3演算部403は、振動台1のテーブル
上で観測された加振軸以外の干渉軸方向の加速度信号の
基本波成分をベクトル化する。演算内容を以下に示す。
The third computing unit 403 vectorizes the fundamental wave component of the acceleration signal observed on the table of the vibrating table 1 in the direction of the interference axis other than the vibration axis. The contents of the calculation are shown below.

【0061】周期T(sec)の基本波信号x(t)
は、下式(15)〜(18)に示す通り、フーリエ級数
に展開することができる。
Fundamental wave signal x (t) of period T (sec)
Can be expanded into a Fourier series as shown in the following equations (15) to (18).

【0062】[0062]

【数16】 [Equation 16]

【0063】ここで、a0 は基本波信号の直流成分を表
しており、係数a、bは、基準となる信号に対するco
s成分とsin成分の大きさを表している。このよう
に、複素フーリエ係数a、bによりベクトル化が可能で
ある。
Here, a0 represents the DC component of the fundamental wave signal, and the coefficients a and b are co with respect to the reference signal.
The sizes of the s component and the sin component are shown. In this way, vectorization is possible with the complex Fourier coefficients a and b.

【0064】第4演算部404は、振動台1に入力する
補償信号とテーブル上で観測された加振軸以外の干渉軸
方向の信号とから、基本波の振動数成分に対する振動台
伝達特性を同定し、加振軸以外の干渉軸方向の基本波の
補償波を生成する。演算内容を以下に示す。
The fourth calculation unit 404 determines the shaking table transfer characteristic for the frequency component of the fundamental wave from the compensation signal input to the shaking table 1 and the signal in the interference axis direction other than the vibration axis observed on the table. It identifies and generates a compensation wave of the fundamental wave in the direction of the interference axis other than the excitation axis. The contents of the calculation are shown below.

【0065】図7は、補償演算による加振軸以外の干渉
軸方向の制御ブロック図である。図7に示すように、I
の複素フーリエ係数をもつ入力波が入力され、テーブル
上でC1 の複素フーリエ係数をもつ基本波の干渉成分が
観測された場合には、下式(19)が成り立つ。
FIG. 7 is a control block diagram in the direction of the interference axis other than the vibration axis by the compensation calculation. As shown in FIG.
When the input wave having the complex Fourier coefficient of is input and the interference component of the fundamental wave having the complex Fourier coefficient of C1 is observed on the table, the following expression (19) is established.

【0066】[0066]

【数17】 [Equation 17]

【0067】式(19)から、振動台伝達関数ベクトル
Hc は、次式(20)で推定できる。
From the equation (19), the shaking table transfer function vector Hc can be estimated by the following equation (20).

【0068】[0068]

【数18】 [Equation 18]

【0069】ここで、Here,

【数19】 [Formula 19]

【0070】とすると、下式(21)になる。Then, the following equation (21) is obtained.

【0071】[0071]

【数20】 [Equation 20]

【0072】よって、干渉自由度への1回目の補償波の
複素フーリエ係数Z1 は下式(22)となる。すなわ
ち、
Therefore, the complex Fourier coefficient Z1 of the first compensation wave for the interference degree of freedom is given by the following expression (22). That is,

【数21】 [Equation 21]

【0073】となる。It becomes

【0074】式(21)で算出された1回目の補償波Z
1 を入力し、その結果得られたテーブル上観測波ベクト
ルをC2 とすると、下式(23)が成立する。
The first compensation wave Z calculated by the equation (21)
If 1 is input and the resulting observed wave vector on the table is C2, the following equation (23) is established.

【0075】[0075]

【数22】 [Equation 22]

【0076】ここで、C1 ,Z1 ,C2 の複素フーリエ
係数は既知であるため、振動台伝達関数Hc は容易に推
定できる。すなわち
Since the complex Fourier coefficients of C1, Z1 and C2 are known, the shaking table transfer function Hc can be easily estimated. Ie

【数23】 [Equation 23]

【0077】とすると、Then,

【数24】 [Equation 24]

【0078】となる。ここで、振動台伝達関数ベクトル
は、定数であるため
It becomes Here, the shaking table transfer function vector is a constant

【数25】 [Equation 25]

【0079】となる。よって、式(21)、式(22)
より、振動台伝達関数ベクトルを推定する。
It becomes Therefore, formula (21) and formula (22)
Then, the shaking table transfer function vector is estimated.

【0080】[0080]

【数26】 [Equation 26]

【0081】式(25)右辺の補償波の複素フーリエ係
数で構成された行列は4行2列の長方行列となり、逆行
列が存在しない。
The matrix composed of the complex Fourier coefficients of the compensation wave on the right side of the equation (25) is a rectangular matrix of 4 rows and 2 columns, and there is no inverse matrix.

【0082】しかし、下式(26)の如く疑似逆行列を
導入すると、振動台伝達関数ベクトル
However, if a pseudo-inverse matrix is introduced as in the following equation (26), the shaking table transfer function vector

【数27】 [Equation 27]

【0083】が推定できる。Can be estimated.

【0084】[0084]

【数28】 [Equation 28]

【0085】このように推定された振動台伝達関数ベク
トル
Shaking table transfer function vector estimated in this way

【数29】 [Equation 29]

【0086】から2回目に入力する補償波Z2 を求め
ることができる。すなわち、
The compensating wave Z2 input from the second time can be obtained from. That is,

【数30】 [Equation 30]

【0087】となる。It becomes

【0088】このように、振動台伝達関数ベクトル推定
値を順次更新していき、テーブル上で観測される干渉自
由度のベクトルの大きさが十分小さくなるまで繰り返し
実施する。
In this way, the shaking table transfer function vector estimation value is sequentially updated, and repeatedly executed until the magnitude of the interference freedom vector observed on the table becomes sufficiently small.

【0089】このように、制御装置40で生成された各
自由度に対する補償信号は、各加振器への指令信号を生
成する機能をもつ入力制御器32、D/A変換器7を経
てサーボ増幅器81,82で増幅され各アクチュエータ
9a,9b,9bに送られる。
As described above, the compensation signal for each degree of freedom generated by the control device 40 is servo-controlled through the input controller 32 and the D / A converter 7 having the function of generating a command signal to each vibrator. The signals are amplified by the amplifiers 81 and 82 and sent to the actuators 9a, 9b and 9b.

【0090】本第2の実施の形態の振動台制御装置は、
加振を一旦止め,次回に加振するための補償波の計算が
必要となる従来の離散的な加振方法と異なり、加振軸方
向の高調波成分が所定の値に収束するまで連続的に補償
でき、かつ加振軸以外の干渉軸方向について基本波成分
を連続的に補償できるため、補償制御を開始してから数
秒後に極めて理想的な一軸方向の正弦波加振試験が可能
となる。
The vibrating table control apparatus according to the second embodiment is
Unlike the conventional discrete excitation method that requires the excitation to be stopped once and the compensation wave to be calculated next time to be calculated, it continues until the harmonic component in the excitation axis direction converges to a specified value. Since the fundamental wave component can be continuously compensated for in the interference axis direction other than the excitation axis, it is possible to perform an extremely ideal uniaxial sine wave excitation test several seconds after starting the compensation control. .

【0091】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施で
きる。
The present invention is not limited to the above-mentioned respective embodiments, and can be carried out by appropriately modifying it without departing from the scope of the invention.

【0092】[0092]

【発明の効果】本発明の振動台制御装置によれば、高調
波成分が所定の値に収束するまで連続的に補償波を出力
でき、短時間で補償演算を行ない振動台の加振制御を行
なうことができる。すなわち、入力信号として正弦波を
対象とすることで、連続的に振動台上の再現波を補償す
ることが可能になるため、短時間で加振の目標波と再現
波とを一致させることができる本発明の振動台制御装置
によれば、補償波と加振方向の観測波とから、入力する
補償波毎に振動台の伝達特性を同定するため、振動台の
伝達特性を考慮した補償波を生成することができる。
According to the shaking table control device of the present invention, the compensation wave can be continuously output until the harmonic components converge to a predetermined value, and the compensation calculation is performed in a short time to control the vibration of the shaking table. Can be done. That is, by targeting a sine wave as the input signal, it is possible to continuously compensate for the reproduced wave on the vibrating table, so that it is possible to match the excitation target wave and the reproduced wave in a short time. According to the vibrating table control device of the present invention, since the transfer characteristic of the shaking table is identified for each input compensating wave from the compensating wave and the observed wave in the excitation direction, the compensating wave considering the transferring characteristic of the shaking table is identified. Can be generated.

【0093】本発明の振動台制御装置によれば、加振軸
方向の高調波成分が所定の値に収束するまで連続的に補
償を行なえ、かつ加振軸以外の干渉軸方向について基本
波成分を連続的に補償できるため、極めて理想的な振動
台の加振制御を行なうことができる。
According to the vibrating table control apparatus of the present invention, the harmonic components in the excitation axis direction can be continuously compensated until they converge to a predetermined value, and the fundamental wave component can be obtained in the interference axis direction other than the excitation axis. Can be continuously compensated, so that extremely ideal vibration control of the vibration table can be performed.

【0094】本発明の振動台制御装置によれば、N次高
調波の大きさの基本波に対する比率を所定の値に設定で
き、その所定の値に達した場合(N+1)次の高調波の
補償が連続的に移行される。また、補償波と振動台の加
振直角方向の観測波とから、入力する補償波毎に振動台
の伝達特性を同定し、加振直角方向の観測波の基本波成
分の大きさを所定の値に設定することができる。
According to the shaking table controller of the present invention, the ratio of the magnitude of the Nth harmonic to the fundamental wave can be set to a predetermined value, and when the predetermined value is reached, the (N + 1) th harmonic Compensation is transferred continuously. In addition, the transfer characteristics of the shaking table are identified for each input compensating wave from the compensation wave and the observed wave in the direction perpendicular to the vibration of the shaking table, and the magnitude of the fundamental wave component of the observed wave in the direction perpendicular to the shaking is determined. Can be set to a value.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る単軸振動台制
御装置の全体系統図。
FIG. 1 is an overall system diagram of a single-axis shaking table controller according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る制御装置の演
算概要を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a calculation outline of the control device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る複素フーリエ
係数によるN次高調波のベクトル線図。
FIG. 3 is a vector diagram of N-th harmonics by complex Fourier coefficients according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態に係る補償演算によ
る加振軸方向の制御ブロック図。
FIG. 4 is a control block diagram in the excitation axis direction by compensation calculation according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態に係る6軸振動台制
御装置の全体系統図。
FIG. 5 is an overall system diagram of a 6-axis shaking table controller according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施の形態に係る制御装置の演
算概要を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a calculation outline of a control device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施の形態に係る補償演算によ
る加振軸以外の干渉軸方向の制御ブロック図。
FIG. 7 is a control block diagram in the direction of the interference axis other than the excitation axis by the compensation calculation according to the second embodiment of the present invention.

【図8】従来例に係る振動台制御装置の全体系統図。FIG. 8 is an overall system diagram of a shaking table controller according to a conventional example.

【図9】従来例に係る入力波の補償計算の流れ図。FIG. 9 is a flowchart of input wave compensation calculation according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…振動台 2…供試体 3…加速度計 4…増幅器 5…A/D変換器 6…計算機 7…D/A変換器 8…サーボ増幅器 81…サーボ増幅器 82…サーボ増幅器 9…アクチュエータ 9a…アクチュエータ 9b…アクチュエータ 30…制御装置 31…変位計 32…加速度計 40…制御装置 301…第1演算部 302…第2演算部 401…第1演算部 402…第2演算部 403…第3演算部 404…第4演算部 1 ... Shaking table 2 ... Specimen 3 ... Accelerometer 4 ... Amplifier 5 ... A / D converter 6 ... Calculator 7 ... D / A converter 8 ... Servo amplifier 81 ... Servo amplifier 82 ... Servo amplifier 9 ... Actuator 9a ... Actuator 9b ... Actuator 30 ... Control device 31 ... Displacement meter 32 ... Accelerometer 40 ... Control device 301 ... First calculation unit 302 ... Second arithmetic unit 401 ... First arithmetic unit 402 ... Second arithmetic unit 403 ... Third arithmetic unit 404 ... Fourth arithmetic unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−63676(JP,A) 特開 平7−27664(JP,A) 実開 平2−38610(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 7/02 G05D 19/02 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-60-63676 (JP, A) JP-A-7-27664 (JP, A) Actual Kaihei 2-38610 (JP, U) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) G01M 7/02 G05D 19/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】対象となる振動台で測定された加速度を基
に前記振動台の加振を制御する振動台制御装置におい
て、 前記振動台で観測された加振軸方向の加速度信号の高調
波成分をベクトル化する第1の演算手段と、 前記振動台に入力される補償信号を基に前記第1の演算
手段でベクトル化された加速度信号の補償波信号を生成
する第2の演算手段と、 この第2の演算手段で生成された補償波信号により前記
振動台を加振する加振手段と、 を具備したことを特徴とする振動台制御装置。
1. A vibrating table control device for controlling the vibration of the vibrating table based on the acceleration measured by the vibrating table as a target, wherein a harmonic of an acceleration signal in the vibrating axis direction observed on the vibrating table. First computing means for vectorizing the component, and second computing means for generating a compensation wave signal of the acceleration signal vectorized by the first computing means based on the compensation signal input to the vibrating table. And a vibrating means for vibrating the vibrating table by the compensation wave signal generated by the second computing means.
【請求項2】前記第2の演算手段は、前記補償信号と前
記加振軸方向の加速度信号とから、入力する補償信号毎
に高調波の振動数成分に対する前記振動台の伝達特性を
同定し、前記補償波信号を生成することを特徴とする請
求項1に記載の振動台制御装置。
2. The second calculating means identifies, from the compensation signal and the acceleration signal in the excitation axis direction, a transfer characteristic of the vibration table with respect to a frequency component of a harmonic for each input compensation signal. The vibration table control device according to claim 1, wherein the compensation wave signal is generated.
【請求項3】対象となる振動台で測定された加速度を基
に前記振動台の加振を制御する振動台制御装置におい
て、 前記振動台で観測された加振軸方向の加速度信号の高調
波成分をベクトル化する第1の演算手段と、 前記振動台に入力される補償信号を基に前記第1の演算
手段でベクトル化された加速度信号の補償波信号を生成
する第2の演算手段と、 前記振動台で観測された加振軸方向以外の干渉軸方向の
加速度信号の高調波成分をベクトル化する第3の演算手
段と、 前記振動台に入力される補償信号を基に前記第3の演算
手段でベクトル化された加速度信号の補償波信号を生成
する第4の演算手段と、 前記第2の演算手段で生成された補償波信号により前記
振動台を加振する第1の加振手段と、 前記第4の演算手段で生成された補償波信号により前記
振動台を加振する第2の加振手段と、 を具備したことを特徴とする振動台制御装置。
3. A vibrating table control device for controlling the vibration of the vibrating table based on the acceleration measured on the vibrating table as a target, wherein a harmonic of an acceleration signal in the vibrating axis direction observed on the vibrating table. First computing means for vectorizing the component, and second computing means for generating a compensation wave signal of the acceleration signal vectorized by the first computing means based on the compensation signal input to the vibrating table. A third computing means for vectorizing a harmonic component of an acceleration signal in an interference axis direction other than the vibration axis direction observed on the vibrating table, and the third computing means based on a compensation signal input to the vibrating table. Fourth calculating means for generating a compensation wave signal of the acceleration signal vectorized by the calculating means, and first vibration for vibrating the vibrating table by the compensation wave signal generated by the second calculating means. Means, and the compensation wave generated by the fourth computing means Vibrating table control apparatus characterized by comprising a second vibration means for vibrating the vibrating table by No..
【請求項4】前記第2の演算手段は、前記補償信号と前
記加振軸方向の加速度信号とから、入力する補償信号毎
に高調波の振動数成分に対する前記振動台の伝達特性を
同定し、前記補償波信号を生成するとともに、 前記第4の演算手段は、前記補償信号と前記加振軸方向
以外の干渉軸方向の加速度信号とから、入力する補償信
号毎に基本波の振動数成分に対する前記振動台の伝達特
性を同定し、前記補償波信号を生成することを特徴とす
る請求項3に記載の振動台制御装置。
4. The second calculating means identifies, from the compensation signal and the acceleration signal in the excitation axis direction, a transfer characteristic of the vibration table with respect to a frequency component of a harmonic for each input compensation signal. While generating the compensation wave signal, the fourth calculation means, from the compensation signal and the acceleration signal in the interference axis direction other than the excitation axis direction, the frequency component of the fundamental wave for each input compensation signal. The shake table control device according to claim 3, wherein the transfer characteristic of the shake table with respect to the shake table is identified, and the compensation wave signal is generated.
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