JP5420621B2 - Non-Gaussian vibration control device - Google Patents

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

この発明は、目標とする非ガウス性振動が、供試体に与えられるように振動試験機を制御する振動制御装置に関するものである。   The present invention relates to a vibration control apparatus that controls a vibration testing machine so that a target non-Gaussian vibration is applied to a specimen.

輸送中や稼働中に被る振動による影響をシミュレートするため、供試体に所望の振動を与える振動試験が行われている。振動試験において、所望の振動となるように振動試験機を制御するのが振動制御装置である。   In order to simulate the effects of vibrations during transportation and operation, vibration tests that give desired vibrations to specimens have been conducted. In the vibration test, it is a vibration control device that controls the vibration testing machine so as to obtain a desired vibration.

現実に加えられる振動を記録しておき、この振動を供試体に与えることができれば、正確な振動試験を行うことが可能である。しかし、実際の振動波形自体を記録し再現するためには、膨大な記録容量が必要であるため、一般的にはあまり用いられていない。   If vibration that is actually applied is recorded and this vibration can be applied to the specimen, an accurate vibration test can be performed. However, in order to record and reproduce the actual vibration waveform itself, an enormous recording capacity is required, so that it is not commonly used.

一方で、正弦波による振動を与える試験も行われている。この場合、正弦波を出力するだけであるから制御は容易であるが、現実に加えられる振動との乖離が大きすぎるという問題がある。   On the other hand, the test which gives the vibration by a sine wave is also done. In this case, control is easy because it only outputs a sine wave, but there is a problem that the deviation from the vibration that is actually applied is too large.

そこで、現実に加えられる振動の周波数特性(パワースペクトル密度)を算出し、当該目的とするパワースペクトル密度を有する振動を供試体に加えるランダム振動試験が行われている。   Therefore, a random vibration test is performed in which frequency characteristics (power spectral density) of vibrations actually applied are calculated, and vibrations having the target power spectral density are applied to the specimen.

図20に、特許文献1に開示された従来のランダム振動試験のための振動制御装置を示す。振動試験機2自体も周波数特性を有するので、目標とするスペクトルを有する振動を与えたとしても、そのとおりの振動が供試体4には与えられない。したがって、振動制御装置により、供試体4の振動波形のスペクトル(応答スペクトル)が、目標スペクトルに等しくなるように、フィードバック制御を行っている。   FIG. 20 shows a vibration control device for a conventional random vibration test disclosed in Patent Document 1. Since the vibration tester 2 itself has frequency characteristics, even if vibration having a target spectrum is given, the vibration is not given to the specimen 4. Therefore, feedback control is performed by the vibration control device so that the spectrum (response spectrum) of the vibration waveform of the specimen 4 is equal to the target spectrum.

振動試験機2に固定された供試体4は、振動試験機2によって振動させられる。供試体4の振動は、加速度センサ6によって検出され、A/D変換器8によってディジタル信号である応答信号とされる。フーリエ変換手段10は、応答信号をフーリエ変換し、応答スペクトルを算出する。   The specimen 4 fixed to the vibration testing machine 2 is vibrated by the vibration testing machine 2. The vibration of the specimen 4 is detected by the acceleration sensor 6 and converted into a response signal which is a digital signal by the A / D converter 8. The Fourier transform means 10 performs a Fourier transform on the response signal and calculates a response spectrum.

制御スペクトル算出手段12は、目標スペクトルと応答スペクトルとを比較し、両者が等しくなるように制御スペクトルを算出する。ドライブ信号生成手段14は、制御スペクトルの各周波数成分にランダムな位相を与えて逆フーリエ変換を行い、ドライブ信号を生成する。   The control spectrum calculation means 12 compares the target spectrum with the response spectrum and calculates the control spectrum so that they are equal. The drive signal generation means 14 gives a random phase to each frequency component of the control spectrum and performs inverse Fourier transform to generate a drive signal.

D/A変換器16は、生成されたドライブ信号をアナログ信号に変換し、振動試験機2に与える。   The D / A converter 16 converts the generated drive signal into an analog signal and supplies it to the vibration testing machine 2.

以上のようにして、目標スペクトルを有する振動を供試体4に与えるよう制御することができる。   As described above, it is possible to control to give the specimen 4 vibration having the target spectrum.

特開平8−068718JP-A-8-068718

しかしながら、特許文献1の振動制御装置では、目標とするスペクトルを有する振動を供試体4に与えることはできるものの、その振動の確率密度分布は、図21の実線に示すようにガウス分布(正規分布)となる。しかし、現実の振動は非ガウス分布となることが多いにもかかわらず、従来の振動制御装置では、非ガウス特性を有する振動を供試体に与えることはできなかった。   However, in the vibration control apparatus of Patent Document 1, although vibration having a target spectrum can be given to the specimen 4, the probability density distribution of the vibration is a Gaussian distribution (normal distribution) as shown by the solid line in FIG. ) However, even though actual vibrations often have a non-Gaussian distribution, the conventional vibration control device cannot impart vibrations having non-Gaussian characteristics to the specimen.

この発明は、上記の問題を解決して、目標とするスペクトルだけでなく、目標とする非ガウス特性を有する振動を供試体に与えるよう制御することの可能な振動制御装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problem and to provide a vibration control device capable of controlling not only a target spectrum but also a vibration having a target non-Gaussian characteristic to a specimen. And

(1)(3)(9)この発明に係る振動制御装置は、振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段とを備えている。 (1) (3) (9) The vibration control device according to the present invention is a vibration tester so that the specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic. A vibration control device for controlling a drive signal applied to the sensor, wherein a response signal from a sensor for detecting vibration of the specimen is converted into a frequency function to obtain a response spectrum, a response spectrum and a target spectrum. A control spectrum calculating means for calculating a control spectrum such that both are equal, a non-Gaussian random signal generating means for converting the control spectrum into a time function based on the conversion characteristics and obtaining a non-Gaussian random signal; Non-Gaussian characteristics with the inverse characteristics of the transfer characteristics of the system including the vibration tester and the specimen as control characteristics so that the non-Gaussian random signal and response signal are equal. Drive signal generating means for transforming a random signal to obtain a drive signal, and control characteristic updating means for calculating the transfer characteristic based on the drive signal and a response signal from the sensor and updating the control characteristic. I have.

目標とするスペクトルを有する振動が供試体に与えられるようにフィードバック制御を行い、さらに、生成した非ガウス性ランダム信号と等しい振動を供試体に与えるようにしているので、目標スペクトルを有し目標非ガウス特性を有する振動を与えることができる。   Feedback control is performed so that vibration having a target spectrum is given to the specimen, and further, vibration equal to the generated non-Gaussian random signal is given to the specimen. Vibration having Gaussian characteristics can be given.

(2)(4)(10)この発明に係る振動制御装置は、振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、前記センサからの応答信号の応答非ガウス特性を算出する非ガウス特性算出手段と、応答非ガウス特性と目標非ガウス特性とを比較し、両者が等しくなるような変換特性を算出する変換特性算出手段と、非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段とを備えている。 (2) (4) (10) The vibration control device according to the present invention is a vibration tester so that the specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic. A vibration control device for controlling a drive signal applied to the sensor, wherein a response signal from a sensor for detecting vibration of the specimen is converted into a frequency function to obtain a response spectrum, a response spectrum and a target spectrum. A control spectrum calculating means for calculating a control spectrum such that both are equal, a non-Gaussian random signal generating means for converting the control spectrum into a time function based on the conversion characteristics and obtaining a non-Gaussian random signal; The non-Gaussian characteristic calculating means for calculating the response non-Gaussian characteristic of the response signal from the sensor is compared with the response non-Gaussian characteristic and the target non-Gaussian characteristic. As a control characteristic, the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the test specimen is set so that the non-Gaussian random signal and the response signal are equal to each other. Drive signal generation means for transforming a non-Gaussian random signal to obtain a drive signal, and a control characteristic update for calculating the transfer characteristic and updating the control characteristic based on the drive signal and a response signal from the sensor Means.

したがって、制御特性をリアルタイムに更新するので、より精度良く非ガウス性ランダム信号と同じ振動を供試体に与えることができる。   Therefore, since the control characteristics are updated in real time, the same vibration as the non-Gaussian random signal can be given to the specimen more accurately.

(5)この発明に係る振動制御装置は、非ガウス性ランダム信号生成手段は、制御スペクトルを時間関数に変換し、ガウス性ランダム信号を得るガウス性ランダム信号生成手段と、前記算出されたガウス性ランダム信号を前記変換特性に基づいて変換し、非ガウス性ランダム信号に変換する変換手段とを備えたことを特徴としている。 (5) In the vibration control device according to the present invention, the non-Gaussian random signal generating means converts the control spectrum into a time function and obtains a Gaussian random signal, and the calculated Gaussian property. Conversion means for converting a random signal based on the conversion characteristics and converting it into a non-Gaussian random signal is provided.

したがって、変換特性を制御することにより、容易に所望の非ガウス性ランダム信号を得ることができる。   Therefore, a desired non-Gaussian random signal can be easily obtained by controlling the conversion characteristics.

(6)この発明に係る振動制御装置は、応答スペクトル生成手段は、供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を、前記変換手段の変換特性に基づいて、ガウス性応答信号に変換する非ガウス−ガウス変換手段と、前記ガウス性応答信号を周波数関数に変換し、ガウス性応答スペクトルを得るガウス性応答スペクトル生成手段とを備えたことを特徴としている。 (6) In the vibration control device according to the present invention, the response spectrum generation means converts the response signal from the sensor that detects the vibration of the specimen into a Gaussian response signal based on the conversion characteristics of the conversion means. It is characterized by comprising Gauss-Gauss conversion means and Gaussian response spectrum generation means for converting the Gaussian response signal into a frequency function and obtaining a Gaussian response spectrum.

したがって、応答スペクトル算出手段は、ガウス性の応答信号に基づいて応答スペクトルを算出することができ、精度良くフィードバック制御を行うことができる。   Therefore, the response spectrum calculation means can calculate the response spectrum based on the Gaussian response signal, and can perform feedback control with high accuracy.

(7)この発明に係る振動制御装置は、非ガウス性ランダム信号生成手段は、制御スペクトルに基づいて時間関数に変換する際に、制御スペクトルの各成分に順次与える位相差の確率密度分布を前記変換特性として制御することにより、生成される非ガウス性ランダム信号の非ガウス特性を制御することを特徴としている。 (7) In the vibration control device according to the present invention, when the non-Gaussian random signal generating means converts the time function based on the control spectrum into the time function, the probability density distribution of the phase difference sequentially given to each component of the control spectrum is It is characterized by controlling the non-Gaussian characteristic of the generated non-Gaussian random signal by controlling it as a conversion characteristic.

したがって、制御スペクトルから直接的に非ガウス性ランダム信号を生成するので、不要なスペクトル成分が生じる可能性が少なく、制御スペクトル算出手段によるフィードバック制御の精度が向上する。   Therefore, since the non-Gaussian random signal is generated directly from the control spectrum, there is little possibility of generating unnecessary spectral components, and the accuracy of feedback control by the control spectrum calculation means is improved.

(8)この発明に係る振動制御装置は、非ガウス性ランダム信号生成手段が、前記位相差の確率密度分布の少なくとも平均または分散を前記変換特性として制御することにより、生成される非ガウス性ランダム信号の非ガウス特性を制御することを特徴としている。 (8) In the vibration control device according to the present invention, the non-Gaussian random signal generation means generates a non-Gaussian random signal generated by controlling at least an average or variance of the probability density distribution of the phase difference as the conversion characteristic. It is characterized by controlling the non-Gaussian characteristics of the signal.

したがって、所望の非ガウス性ランダム信号を生成することができる。   Therefore, a desired non-Gaussian random signal can be generated.

(9)この発明に係る振動制御装置は、前記振動試験機は、前記供試体に対して複数軸方向からの振動を与える複数の振動発生器を有しており、前記応答スペクトル算出手段、前記制御スペクトル算出手段、前記非ガウス性ランダム信号生成手段が、複数軸のそれぞれの軸のために設けられ、前記制御特性更新手段は、各軸のための応答信号および各軸のためのドライブ信号に基づいて、前記各軸のための応答信号と前記各軸のためのドライブ信号との組み合わせに係る制御特性を演算し、前記ドライブ信号生成手段は、各軸のための非ガウス性ランダム信号と前記組み合わせに係る制御特性に基づいて、各軸のためのドライブ信号を生成する。 (9) In the vibration control device according to the present invention, the vibration tester has a plurality of vibration generators that apply vibrations from a plurality of axial directions to the specimen, and the response spectrum calculation means, A control spectrum calculating means and the non-Gaussian random signal generating means are provided for each of a plurality of axes, and the control characteristic updating means includes a response signal for each axis and a drive signal for each axis. Based on the control characteristics related to the combination of the response signal for each axis and the drive signal for each axis, the drive signal generating means, the non-Gaussian random signal for each axis and the A drive signal for each axis is generated based on the control characteristics related to the combination.

したがって、多軸方向の振動制御を行うことができる。   Therefore, vibration control in the multi-axis direction can be performed.

(10)この発明に係る振動制御装置は、振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標とする任意の確率密度分布にしたがった波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、制御スペクトルを時間関数に変換し、ガウス分布による確率密度分布を有するガウス性ランダム信号を得るガウス性ランダム信号生成手段と、ZMNL関数に基づいて、前記ガウス分布による確率密度分布を有するガウス性ランダム信号を、前記目標とする任意の確率密度分布を有する非ガウス性ランダム信号に変換する非ガウス性ランダム信号生成手段と、前記非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段とを備えている。 (10) The vibration control device according to the present invention is provided in the vibration tester so that the specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform according to a target spectrum and a target arbitrary probability density distribution. This is a vibration control device that controls the drive signal to be applied. The response signal from the sensor that detects the vibration of the specimen is converted into a frequency function, and the response spectrum calculation means for obtaining the response spectrum is compared with the response spectrum and the target spectrum A control spectrum calculating means for calculating a control spectrum such that both are equal, a Gaussian random signal generating means for converting the control spectrum into a time function and obtaining a Gaussian random signal having a probability density distribution by a Gaussian distribution, Based on the ZMNL function, a Gaussian random signal having a probability density distribution by the Gaussian distribution is set as the target. A non-Gaussian random signal generating means for converting into a non-Gaussian random signal having a desired probability density distribution, and a system including a vibration tester and a specimen so that the non-Gaussian random signal and the response signal are equal. Drive signal generating means for obtaining a drive signal by transforming a non-Gaussian random signal using the inverse characteristic of the transfer characteristic as a control characteristic is provided.

したがって、目標とする振動の確率密度分布を与えることにより、これに合致する振動を供試体に与えることができる。   Therefore, by giving the probability density distribution of the target vibration, the vibration matching this can be given to the specimen.

「応答スペクトル算出手段」は、実施形態においては、ステップS12がこれに対応する。   In the embodiment, “response spectrum calculation means” corresponds to step S12.

「制御スペクトル算出手段」は、実施形態においては、ステップS13がこれに対応する。   In the embodiment, “control spectrum calculation means” corresponds to step S13.

「非ガウス性ランダム信号生成手段」は、実施形態においては、ステップS2がこれに対応する。   In the embodiment, “non-Gaussian random signal generating means” corresponds to step S2.

「ガウス性ランダム信号生成手段」は、実施形態においては、ステップS21〜S25がこれに対応する。   In the embodiment, “Gaussian random signal generating means” corresponds to steps S21 to S25.

「変換手段」は、実施形態においては、ステップS26がこれに対応する。   In the embodiment, “conversion means” corresponds to step S26.

「波形制御手段」は、実施形態においては、ステップS3がこれに対応する。   In the embodiment, the “waveform control unit” corresponds to step S3.

「ドライブ信号生成手段」は、実施形態においては、ステップS31〜S33がこれに対応する。   In the embodiment, the “drive signal generation unit” corresponds to steps S31 to S33.

「制御特性更新手段」は、実施形態においては、ステップS35、S36がこれに対応する。   In the embodiment, the “control characteristic updating unit” corresponds to steps S35 and S36.

「非ガウス特性算出手段」は、実施形態においては、ステップS251、S252がこれに対応する。   “Non-Gaussian characteristic calculation means” corresponds to steps S251 and S252 in the embodiment.

「変換特性算出手段」は、実施形態においては、ステップS253がこれに対応する。   In the embodiment, the “conversion characteristic calculation unit” corresponds to step S253.

「プログラム」とは、CPUにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。   The “program” is a concept that includes not only a program that can be directly executed by the CPU, but also a source format program, a compressed program, an encrypted program, and the like.

この発明において「等しくなるように制御する」とは、両者が等しくなるような方向に制御を行うという意味であり、たとえばフィードバック制御がこの概念に含まれる。   In the present invention, “control to be equal” means that control is performed in a direction in which both are equal. For example, feedback control is included in this concept.

第一の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a vibration control device by a first embodiment. 振動制御装置のハードウエア構成である。It is a hardware configuration of a vibration control apparatus. 制御プログラム44のフローチャートである。4 is a flowchart of a control program 44. 制御スペクトル生成処理のフローチャートである。It is a flowchart of a control spectrum generation process. 非ガウス性ランダム信号の生成処理のフローチャートである。It is a flowchart of the production | generation process of a non-Gaussian random signal. 波形制御処理のフローチャートである。It is a flowchart of a waveform control process. 目標スペクトル、目標非ガウス特性を示す図である。It is a figure which shows a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic. 生成された複数フレームのガウス性ランダム信号を示す図である。It is a figure which shows the produced | generated several frames Gaussian random signal. ガウス性ランダム信号に窓関数を乗じ、ずらせながら重ね合わせる処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process which superimposes while multiplying a Gaussian random signal by a window function and shifting. ZMNL関数の一例である。It is an example of a ZMNL function. 非ガウス性ランダム信号に基づいて、ドライブ信号を得るための処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process for obtaining a drive signal based on a non-Gaussian random signal. 第二の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the vibration control apparatus by 2nd embodiment. 制御プログラム44のフローチャートである。4 is a flowchart of a control program 44. 変換特性の修正処理のフローチャートである。It is a flowchart of the correction process of conversion characteristics. 標準偏差とクルトシスとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a standard deviation and kurtosis. 逆変換手段19を設けた場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example at the time of providing the reverse conversion means 19. FIG. 他の実施形態によるランダム信号生成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the random signal generation by other embodiment. ZMNL関数を決定する処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the process which determines a ZMNL function. 多軸制御を行う場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in the case of performing multi-axis control. 従来の振動制御装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional vibration control apparatus. 応答信号の確率密度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the probability density distribution of a response signal.

1.第一の実施形態
1.1機能ブロック図
図1に、この発明の第一実施形態による振動制御装置の機能ブロック図を示す。振動試験機2に固定された供試体4は、振動試験機2によって振動させられる。供試体4の振動は、加速度センサ6によって検出され、A/D変換器8によってディジタル信号である応答信号とされる。応答スペクトル算出手段20は、応答信号をフーリエ変換し、応答スペクトルを算出する。
1. First embodiment
1.1 Functional Block Diagram FIG. 1 shows a functional block diagram of the vibration control device according to the first embodiment of the present invention. The specimen 4 fixed to the vibration testing machine 2 is vibrated by the vibration testing machine 2. The vibration of the specimen 4 is detected by the acceleration sensor 6 and converted into a response signal which is a digital signal by the A / D converter 8. The response spectrum calculation means 20 performs Fourier transform on the response signal to calculate a response spectrum.

制御スペクトル算出手段22は、目標スペクトルと応答スペクトルとを比較し、両者が等しくなるように制御スペクトルを算出する。つまり、フィードバック制御を行う。   The control spectrum calculation means 22 compares the target spectrum with the response spectrum and calculates the control spectrum so that they are equal. That is, feedback control is performed.

ガウス性ランダム信号生成手段26は、制御スペクトルの各周波数成分にランダムな位相を与えてフーリエ変換を行い、ガウス性ランダム信号を生成する。変換手段28は、ガウス性ランダム信号を変換特性に基づいて変換し、非ガウス性ランダム信号に変換する。なお、この実施形態では、ガウス性ランダム信号生成手段26と変換手段28によって、非ガウス性ランダム信号生成手段24が構成されている。   The Gaussian random signal generation means 26 gives a random phase to each frequency component of the control spectrum, performs Fourier transform, and generates a Gaussian random signal. The conversion means 28 converts the Gaussian random signal based on the conversion characteristic, and converts it into a non-Gaussian random signal. In this embodiment, the Gaussian random signal generating means 26 and the converting means 28 constitute a non-Gaussian random signal generating means 24.

ドライブ信号生成手段32は、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を生成する。ドライブ信号は、D/A変換器16によってアナログ信号に変換され、振動試験機2に与えられる。   The drive signal generation means 32 generates a drive signal by transforming the non-Gaussian random signal using the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the specimen as a control characteristic. The drive signal is converted into an analog signal by the D / A converter 16 and given to the vibration testing machine 2.

制御特性更新手段34は、ドライブ信号と応答信号に基づいて、系の伝達特性を算出し、その逆特性である制御特性を更新する。更新された制御特性は、ドライブ信号生成手段32に与えられる。なお、この実施形態では、制御特性更新手段34とドライブ信号生成手段32によって、波形制御手段30が構成されている。   The control characteristic update unit 34 calculates the transfer characteristic of the system based on the drive signal and the response signal, and updates the control characteristic which is the reverse characteristic. The updated control characteristic is given to the drive signal generation means 32. In this embodiment, the waveform control means 30 is constituted by the control characteristic update means 34 and the drive signal generation means 32.

以上の処理を要約すると、次のようになる。応答スペクトル算出手段20と制御スペクトル算出手段22によって、応答スペクトルが目標スペクトルに等しくなるようにフードバック制御が行われ、制御スペクトルが算出される。非ガウス性ランダム信号生成手段24は、この制御スペクトルを有する非ガウス性ランダム信号を生成する。波形制御手段30は、このようにして生成された非ガウス性ランダム信号の波形にしたがって供試体4が振動するように制御する。   The above processing is summarized as follows. The response spectrum calculation means 20 and the control spectrum calculation means 22 perform the food back control so that the response spectrum becomes equal to the target spectrum, and calculate the control spectrum. The non-Gaussian random signal generating means 24 generates a non-Gaussian random signal having this control spectrum. The waveform control means 30 controls the specimen 4 to vibrate according to the waveform of the non-Gaussian random signal thus generated.

以上のようにして、供試体4に対し、変換手段28の変換特性を設定することにより目標とする非ガウス特性を有し、かつ、目標スペクトルを有する振動を、供試体4に与えることができる。   As described above, by setting the conversion characteristic of the conversion means 28 for the specimen 4, vibration having a target non-Gaussian characteristic and having a target spectrum can be given to the specimen 4. .

1.2ハードウエア構成
図2に、図1の振動制御装置をディジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用いて実現した場合のハードウエア構成を示す。
1.2 Hardware Configuration FIG. 2 shows a hardware configuration when the vibration control device of FIG. 1 is realized using a digital signal processor (DSP).

DSP40には、フラッシュROM42、メモリ46、D/A変換器16、A/D変換器8が接続されている。D/A変換器16は、ディジタルデータとしてのドライブ信号をアナログ信号に変換して、振動試験機2に与える。振動試験機2によって振動させられた供試体4の振動は、加速度センサ6によって検出され、アナログの応答信号として出力される。A/D変換器8は、アナログ信号としての応答信号をディジタルデータに変換する。フラッシュROM42には、制御のための制御プログラム44が記録されている。   Connected to the DSP 40 are a flash ROM 42, a memory 46, a D / A converter 16, and an A / D converter 8. The D / A converter 16 converts the drive signal as digital data into an analog signal and gives it to the vibration testing machine 2. The vibration of the specimen 4 vibrated by the vibration testing machine 2 is detected by the acceleration sensor 6 and output as an analog response signal. The A / D converter 8 converts the response signal as an analog signal into digital data. A control program 44 for control is recorded in the flash ROM 42.

なお、DSP40には、MPU、タッチパネルディスプレイなど(図示せず)が接続されており、操作者が目標スペクトルを設定したり、目標ガウス特性を設定したりすることができるようになっている。   Note that an MPU, a touch panel display, etc. (not shown) are connected to the DSP 40 so that an operator can set a target spectrum or a target Gaussian characteristic.

1.3制御処理
図3に、制御プログラム44のフローチャートを示す。ここでは、操作者により、図7に示すように、目標スペクトル、目標とするクルトシス(尖度)とスキューネス(歪度)が設定され、メモリ46に記録されているものとして説明を進める。
1.3 Control Processing FIG. 3 shows a flowchart of the control program 44. Here, as shown in FIG. 7, the description will proceed assuming that the target spectrum, target kurtosis (kurtosis) and skewness (distortion) are set by the operator and recorded in the memory 46.

ここで、クルトシスとは、図21に示す振動波形の確率密度分布において、その分布形状の尖っている度合いを表す尺度である。ガウス性の振動波形においては、クルトシスは3である。非ガウス性振動波形においては、クルトシスはこれより大きくなる(図21の破線参照)。これは、非ガウス性振動波形では、振動波形の平均値に対して、振動波形のピーク値が大きく突出していることを表している。また、スキューネスとは、振動波形の歪み(非対称度)である。ガウス性の振動波形においては、スキューネスは0である。非ガウス性振動波形においては、スキューネスが0からずれることがある。たとえば、図21の波線に示すように、平均値(つまりスキューネス)が0.5となっている。   Here, kurtosis is a scale representing the degree of sharpness of the distribution shape in the probability density distribution of the vibration waveform shown in FIG. In the Gaussian vibration waveform, the kurtosis is 3. In the non-Gaussian vibration waveform, the kurtosis is larger (see the broken line in FIG. 21). This indicates that in the non-Gaussian vibration waveform, the peak value of the vibration waveform protrudes greatly with respect to the average value of the vibration waveform. Skewness is distortion (asymmetry degree) of the vibration waveform. In the Gaussian vibration waveform, the skewness is zero. In a non-Gaussian vibration waveform, the skewness may deviate from zero. For example, as indicated by the wavy line in FIG. 21, the average value (ie, skewness) is 0.5.

まず、DSP40は、A/D変換器8から応答信号を取得し、制御スペクトルを生成する(ステップS1)。次に、この制御スペクトルの周波数特性を有する非ガウス性ランダム信号を生成する(ステップS2)。続いて、この非ガウス性ランダム信号に基づいて波形制御を行い、供試体4に振動を与える(ステップS3)。このような制御を繰り返し、目標スペクトル、目標非ガウス特性を有する振動を、供試体4に与えている。   First, the DSP 40 acquires a response signal from the A / D converter 8 and generates a control spectrum (step S1). Next, a non-Gaussian random signal having the frequency characteristic of the control spectrum is generated (step S2). Subsequently, waveform control is performed based on the non-Gaussian random signal, and vibration is given to the specimen 4 (step S3). Such control is repeated, and vibration having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic is given to the specimen 4.

図4に、制御スペクトル生成(ステップS1)の詳細フローチャートを示す。DSP40は、まず、A/D変換器8から、応答信号を取得する(ステップS11)。   FIG. 4 shows a detailed flowchart of control spectrum generation (step S1). The DSP 40 first obtains a response signal from the A / D converter 8 (step S11).

次に、DSP40は、取得した応答信号をフーリエ変換(FFT)し、応答信号のパワースペクトル(応答スペクトルという)を算出する(ステップS12)。ディジタルデータとしての応答信号に対しFFTを行うので、応答スペクトルは線スペクトルとなる。続いて、DSP40は、この応答スペクトルを目標とするパワースペクトル(目標スペクトルという)と比較し、両者が合致するように、制御スペクトルを修正する(ステップS13)。なお、この制御スペクトルも線スペクトルとなる。後述のように、このようにして修正された制御スペクトルを有する信号が振動試験機2に与えられるので、フィードバック制御により、応答スペクトルが目標スペクトルに等しく(あるいは近く)なる。   Next, the DSP 40 performs Fourier transform (FFT) on the acquired response signal, and calculates a power spectrum (referred to as response spectrum) of the response signal (step S12). Since the FFT is performed on the response signal as digital data, the response spectrum becomes a line spectrum. Subsequently, the DSP 40 compares the response spectrum with a target power spectrum (referred to as a target spectrum), and corrects the control spectrum so that they match each other (step S13). This control spectrum is also a line spectrum. As will be described later, since the signal having the control spectrum thus corrected is supplied to the vibration testing machine 2, the response spectrum becomes equal (or close) to the target spectrum by feedback control.

図5に、非ガウス性ランダム信号の生成処理(ステップS2)の詳細フローチャートを示す。まず、DSP40は、制御スペクトルの各ライン(線スペクトルの各周波数成分)に、順次、ランダムな位相θを与える(ステップS21)。ここでは、0〜2πの一様乱数をランダム位相θとして与えるようにしている。   FIG. 5 shows a detailed flowchart of the non-Gaussian random signal generation process (step S2). First, the DSP 40 sequentially gives a random phase θ to each line of the control spectrum (each frequency component of the line spectrum) (step S21). Here, uniform random numbers from 0 to 2π are given as the random phase θ.

次に、DSP40は、ランダムな位相θを与えられた制御スペクトルに対し、逆フーリエ変換(逆FFT)を行い、複数フレーム分(たとえば、12フレーム分)のガウス性ランダム信号(時間軸信号)を生成する。ここで、フレームとは、所定の時間長をいう。   Next, the DSP 40 performs inverse Fourier transform (inverse FFT) on a control spectrum given a random phase θ, and generates a Gaussian random signal (time axis signal) for a plurality of frames (for example, 12 frames). Generate. Here, the frame refers to a predetermined time length.

1つの制御スペクトルに対して、ランダムな位相を順次与えるので、異なる波形のガウス性ランダム信号を複数フレーム分得ることができる。なお、このようにして生成されたドライブ信号は、その確率密度分布がガウス分布にしたがう(図21の実線参照)。DSP40は、生成したガウス性ランダム信号を、メモリ46に記録する(ステップS22)。   Since a random phase is sequentially given to one control spectrum, Gaussian random signals having different waveforms can be obtained for a plurality of frames. Incidentally, the probability density distribution of the drive signal generated in this way follows a Gaussian distribution (see the solid line in FIG. 21). The DSP 40 records the generated Gaussian random signal in the memory 46 (step S22).

続いて、このようにして生成したガウス性ランダム信号に窓関数をかけて重ね合わせることにより、所望のフレーム分のガウス性ランダム信号を生成するようにしている。   Subsequently, a Gaussian random signal for a desired frame is generated by superimposing the generated Gaussian random signal by applying a window function.

図8に、生成されたnフレーム分のガウス性ランダム信号GD1、GD2、GD3・・・GDnを示す。DSP40は、各ガウス性ランダム信号GD1、GD2、GD3・・・GDnに対し窓関数を乗じる(ステップS24)。図9に、窓関数を乗じた各ガウス性ランダム信号WGD1、WGD2、WGD3・・・WGD4を示す。参考のため、図9において、窓関数を破線にして示している。   FIG. 8 shows the generated Gaussian random signals GD1, GD2, GD3... GDn for n frames. The DSP 40 multiplies each Gaussian random signal GD1, GD2, GD3... GDn by a window function (step S24). FIG. 9 shows the respective Gaussian random signals WGD1, WGD2, WGD3... WGD4 multiplied by the window function. For reference, the window function is shown as a broken line in FIG.

次に、DSP40は、ガウス性ランダム信号WGD1、WGD2、WGD3・・・WGDnを、図9に示すように、1/4フレームずつずらしながら重ね合わせる(足し合わせる)(ステップS25)。このようにして、連続したガウス性ランダム信号SGDを得ることができる。なお、重ね合わせにより、振幅が元の波形よりも大きくなってしまうので、振幅の調整を行う。   Next, the DSP 40 superimposes (adds together) the Gaussian random signals WGD1, WGD2, WGD3... WGDn while shifting by 1/4 frame as shown in FIG. 9 (step S25). In this way, a continuous Gaussian random signal SGD can be obtained. Since the amplitude becomes larger than the original waveform due to the superposition, the amplitude is adjusted.

なお、制御スペクトルは、ディジタル的に演算された離散値であって線スペクトルとなる。したがって、この制御スペクトルに基づいて得られたガウス性ランダム信号の周波数特性は、線スペクトルになる。しかし、この実施形態では、複数の異なるガウス性ランダム信号に、窓関数をかけて重ね合わせることにより、線スペクトルを連続スペクトルにしている。なお、この実施形態では、窓関数としてハニングウインドウを用いている。   The control spectrum is a discrete value calculated digitally and becomes a line spectrum. Therefore, the frequency characteristic of the Gaussian random signal obtained based on this control spectrum is a line spectrum. However, in this embodiment, a line spectrum is made a continuous spectrum by superimposing a plurality of different Gaussian random signals by applying a window function. In this embodiment, a Hanning window is used as the window function.

生成されたガウス性ランダム信号SGDの振幅の確率密度分布は、図21に示すようにガウス分布を呈する。つまり、クルトシス(突度)が3.0、スキューネス(歪度)が0である。これに対し、目標クルトシスは5.0、目標スキューネスは0.5と設定されている(図7参照)。つまり、最大振幅はより大きく、しかもプラス側に歪んでいるような信号としなければならない。   The probability density distribution of the amplitude of the generated Gaussian random signal SGD exhibits a Gaussian distribution as shown in FIG. That is, the kurtosis (projection) is 3.0 and the skewness (distortion) is 0. On the other hand, the target kurtosis is set to 5.0 and the target skewness is set to 0.5 (see FIG. 7). That is, the maximum amplitude must be larger and the signal must be distorted to the plus side.

そこで、この実施形態では、図10に示すようなZMNL関数(Zero-memory nonliner sysytem関数)を用いて、所望の非ガウス特性を有する信号に変換するようにしている(ステップS26)。図10において、横軸は与えられた信号であり、縦軸は出力信号である。ガウス性ランダム信号x(t)を、このZMNL関数によって変換すると、非ガウス性ランダム信号y(t)が得られる。   Therefore, in this embodiment, a signal having a desired non-Gaussian characteristic is converted using a ZMNL function (Zero-memory nonliner sysytem function) as shown in FIG. 10 (step S26). In FIG. 10, the horizontal axis represents a given signal, and the vertical axis represents an output signal. When the Gaussian random signal x (t) is converted by the ZMNL function, a non-Gaussian random signal y (t) is obtained.

ZMNL関数を数式で表すと、数1のとおりである。   The ZMNL function is expressed by the following mathematical formula 1.

Figure 0005420621
Figure 0005420621

xがガウス性信号、yが得られる非ガウス性信号である。各係数の詳細は、数2に示すとおりである。 x is a Gaussian signal, and y is a non-Gaussian signal. Details of each coefficient are as shown in Equation 2.

Figure 0005420621
Figure 0005420621

上式におけるスキューネスS、クルトシスKに目標スキューネス、目標クルトシスの値を代入することにより、変換によって所望の非ガウス性ランダム信号を生成することのできるZMNL関数を得ることができる。   By substituting the values of the target skewness and the target kurtosis into the skewness S and kurtosis K in the above equation, a ZMNL function that can generate a desired non-Gaussian random signal by conversion can be obtained.

なお、上式では、2.8より小さい目標クルトシスを設定することができない。そこで、数3のような関数を用いるようにしてもよい。   In the above equation, a target kurtosis smaller than 2.8 cannot be set. Therefore, a function such as Equation 3 may be used.

Figure 0005420621
Figure 0005420621

係数Cnは、数4に示す誤差変数εを最小にする最適化問題を解くことにより決定することができる。 The coefficient Cn can be determined by solving an optimization problem that minimizes the error variable ε shown in Equation 4.

Figure 0005420621
Figure 0005420621

以上のようにして得られた非ガウス性ランダム信号は、メモリ46に記録される。   The non-Gaussian random signal obtained as described above is recorded in the memory 46.

図6に、非ガウス性ランダム信号に基づく波形制御処理(ステップS3)の詳細を示す。   FIG. 6 shows details of the waveform control process (step S3) based on the non-Gaussian random signal.

DSP40は、非ガウス性ランダム信号SNGDの1フレーム分を読み出して、窓関数を乗じる(ステップS31)。なお、この実施形態では、窓関数としてハニングウインドウを用いている。   The DSP 40 reads one frame of the non-Gaussian random signal SNGD and multiplies it by a window function (step S31). In this embodiment, a Hanning window is used as the window function.

次に、前回の処理にて更新された振動試験機2および供試体4の逆伝達関数に基づいて、窓関数を乗じた非ガウス性ランダム信号の1フレームにつき、ドライブ信号WD1を生成する(ステップS32)(図11参照)。振動試験機2に対し、上記の非ガウス性ランダム信号を与えたとしても、供試体4に対し、非ガウス性ランダム信号どおりの振動を与えることはできない。振動試験機2および供試体4に伝達特性が存在するからである。そこで、振動試験機2および供試体4の伝達特性(伝達関数)を計測し、その逆特性を乗じた非ガウス性ランダム信号をドライブ信号として振動試験機2に与えるようにしている。これにより、供試体4は、所望の非ガウス性ランダム信号どおりに振動することになる。   Next, based on the inverse transfer function of the vibration tester 2 and the specimen 4 updated in the previous process, the drive signal WD1 is generated for one frame of the non-Gaussian random signal multiplied by the window function (step S32) (see FIG. 11). Even if the above-described non-Gaussian random signal is given to the vibration testing machine 2, the specimen 4 cannot be given vibration according to the non-Gaussian random signal. This is because the vibration tester 2 and the specimen 4 have transmission characteristics. Therefore, the transfer characteristics (transfer function) of the vibration tester 2 and the specimen 4 are measured, and a non-Gaussian random signal multiplied by the inverse characteristic is given to the vibration tester 2 as a drive signal. Thereby, the specimen 4 vibrates according to a desired non-Gaussian random signal.

与える信号のスペクトルなどにより、伝達関数は一定ではない。そこで、伝達関数に基づいて算出される逆特性をリアルタイムで更新するようにしている。ただし、逆特性を更新すると、更新前と後のドライブ信号が連続しなくなり、不要な周波数成分をもたらしてしまう可能性がある。そこで、これを滑らかに連続させるため、窓関数を乗し、後述のように重ね合わせるようにしている。   The transfer function is not constant depending on the spectrum of the given signal. Therefore, the inverse characteristic calculated based on the transfer function is updated in real time. However, when the inverse characteristic is updated, the drive signals before and after the update are not continuous, which may cause unnecessary frequency components. Therefore, in order to make this continue smoothly, a window function is multiplied and overlapped as described later.

次に、DSP40は、窓関数のかけられたドライブ信号を、前回生成したドライブ信号から1/2フレームずらせて重ね合わせる(ステップS33)。たとえば、図11に示すように、今回生成したドライブ信号がWD2であれば、前回生成したドライブ信号WD1から1/2フレームずらせて、メモリ46において両者を重ね合わせる(足し合わせる)。   Next, the DSP 40 superimposes the drive signal to which the window function has been applied by shifting the drive signal generated last time by 1/2 frame (step S33). For example, as shown in FIG. 11, if the currently generated drive signal is WD2, the memory 46 is overlaid (added) by ½ frame from the previously generated drive signal WD1.

これにより、図11に示すように、連続したドライブ信号SDを得ることができる。   Thereby, as shown in FIG. 11, a continuous drive signal SD can be obtained.

次に、DSP40は、生成したドライブ信号SDの1フレーム分を読み出して、D/A変換器16に出力する(ステップS34)。したがって、D/A変換器16は、アナログのドライブ信号SDを振動試験機2に与える。これにより、振動試験機2は振動を発生させる。なお、DSP40は、与えたドライブ信号をメモリ46に記録する。   Next, the DSP 40 reads out one frame of the generated drive signal SD and outputs it to the D / A converter 16 (step S34). Therefore, the D / A converter 16 gives an analog drive signal SD to the vibration testing machine 2. Thereby, the vibration testing machine 2 generates vibration. The DSP 40 records the applied drive signal in the memory 46.

次に、DSP40は、A/D変換器8から応答信号を取り込む(ステップS35)。続いて、メモリ46において記録したドライブ信号と、これに対応する応答信号とに基づいて、伝達特性(伝達関数)を算出する。この伝達関数に基づいて、逆伝達関数を算出し、逆伝達関数を更新して記録する(ステップS36)。つまり、次回からのドライブ信号の生成においては、この更新された逆伝達関数を用いる。   Next, the DSP 40 takes in a response signal from the A / D converter 8 (step S35). Subsequently, based on the drive signal recorded in the memory 46 and the corresponding response signal, a transfer characteristic (transfer function) is calculated. Based on this transfer function, an inverse transfer function is calculated, and the inverse transfer function is updated and recorded (step S36). That is, the updated inverse transfer function is used in the generation of the drive signal from the next time.

以上のようにして、非ガウス性ランダム信号と等しい振動を供試体4に与えることができる。
As described above, vibration equal to the non-Gaussian random signal can be applied to the specimen 4.

2.第二の実施形態
2.1機能ブロック図
図12に、この発明の第二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。第一の実施形態では、生成した非ガウス性ランダム信号の波形と、応答信号の波形が合致するように、波形制御手段30によって制御を行っている。その結果、目標スペクトルと目標非ガウス特性を有する振動を供試体4に与えることができる。
2. Second embodiment
2.1 Functional Block Diagram FIG. 12 shows a functional block diagram of the vibration control device according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, control is performed by the waveform control means 30 so that the waveform of the generated non-Gaussian random signal matches the waveform of the response signal. As a result, vibration having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic can be given to the specimen 4.

第二の実施形態では、応答信号の非ガウス特性(応答非ガウス特性)が、目標非ガウス特性と合致するように、変換特性をフィードバック制御するようにしている。これにより、目標非ガウス特性をより精度良く実現するようにしている。   In the second embodiment, the conversion characteristic is feedback-controlled so that the non-Gaussian characteristic (response non-Gaussian characteristic) of the response signal matches the target non-Gaussian characteristic. Thereby, the target non-Gaussian characteristic is realized with higher accuracy.

図12に、第二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。第一の実施形態による振動制御装置に加えて、非ガウス特性算出手段31、変換特性算出手段33が設けられている。   FIG. 12 shows a functional block diagram of the vibration control device according to the second embodiment. In addition to the vibration control apparatus according to the first embodiment, a non-Gaussian characteristic calculating unit 31 and a conversion characteristic calculating unit 33 are provided.

非ガウス特性算出手段31は、応答信号の非ガウス特性(たとえば、クルトシスK、スキューネスS)を算出する。変換特性算出手段33は、応答非ガウス特性と目標非ガウス特性を比較し、両者が等しくなるように変換特性を算出する。変換手段28は、この変換特性に基づいて、ガウス性ランダム信号を非ガウス性ランダム信号に変換する。   The non-Gaussian characteristic calculation means 31 calculates a non-Gaussian characteristic (for example, kurtosis K, skewness S) of the response signal. The conversion characteristic calculation means 33 compares the response non-Gaussian characteristic and the target non-Gaussian characteristic, and calculates the conversion characteristic so that both are equal. The conversion means 28 converts the Gaussian random signal into a non-Gaussian random signal based on this conversion characteristic.

2.2ハードウエア構成
第二の実施形態による振動制御装置のハードウエア構成は、図2に示すものと同様である。
2.2 Hardware Configuration The hardware configuration of the vibration control apparatus according to the second embodiment is the same as that shown in FIG.

2.3制御処理
図13に、制御プログラム44のフローチャートを示す。まず、DSP40は、A/D変換器8から応答信号を取得し、制御スペクトルを生成する(ステップS1)。次に、この制御スペクトルの周波数特性を有する非ガウス性ランダム信号を生成する(ステップS2)。次に、応答信号の非ガウス特性を算出し、非ガウス性ランダム信号を生成する際の変換特性を修正する(ステップS25)。
2.3 Control Processing FIG. 13 shows a flowchart of the control program 44. First, the DSP 40 acquires a response signal from the A / D converter 8 and generates a control spectrum (step S1). Next, a non-Gaussian random signal having the frequency characteristic of the control spectrum is generated (step S2). Next, the non-Gaussian characteristic of the response signal is calculated, and the conversion characteristic when generating the non-Gaussian random signal is corrected (step S25).

続いて、非ガウス性ランダム信号に基づいて波形制御を行い、供試体4に振動を与える(ステップS3)。このような制御を繰り返し、目標スペクトル、目標非ガウス特性を有する振動を、供試体4に与えている。 Subsequently, waveform control is performed based on the non-Gaussian random signal, and vibration is given to the specimen 4 (step S3). Such control is repeated, and vibration having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic is given to the specimen 4.

ステップS1、S2、S3は、第一の実施形態における制御と同様である。変換特性の修正(ステップS25)の詳細を、図14に示す。   Steps S1, S2, and S3 are the same as the control in the first embodiment. Details of the modification of the conversion characteristics (step S25) are shown in FIG.

DSP40は、1フレーム分の応答信号をA/D変換器8から取得する(ステップS251)。続いて、応答信号の非ガウス特性(たとえば、スキューネスSおよびクルトシスK)を算出する(ステップS252)。スキューネスS、クルトシスKは、数5によって算出することができる。   The DSP 40 acquires a response signal for one frame from the A / D converter 8 (step S251). Subsequently, non-Gaussian characteristics (for example, skewness S and kurtosis K) of the response signal are calculated (step S252). The skewness S and the kurtosis K can be calculated by Equation 5.

Figure 0005420621
Figure 0005420621

また、Z3、Z4は、数6によって算出することができる。 Also, Z3 and Z4 can be calculated by Equation 6.

Figure 0005420621
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数6中に現れた平均値および標準偏差σは、数7、数8によって算出することができる。 The average value X and the standard deviation σ appearing in Equation 6 can be calculated by Equations 7 and 8.

Figure 0005420621
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Figure 0005420621
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次に、DSP40は、算出した応答スキューネスSrおよび応答クルトシスKrが、目標スキューネスSoおよび目標クルトシスKo(図7参照)と等しいかどうかを比べ、両者が近づくように、変換特性を変えてフィードバック制御を行う(ステップS253)。具体的には、応答スキューネスSr(クルトシスKr)が小さい場合には、数1、数2のSを大きくするように制御する。逆に、応答スキューネスSr(クルトシスKr)が大きい場合には、数1、数2のSを小さくするように制御する。   Next, the DSP 40 compares whether or not the calculated response skewness Sr and response kurtosis Kr are equal to the target skewness So and the target kurtosis Ko (see FIG. 7), and performs feedback control by changing the conversion characteristics so that both approach each other. This is performed (step S253). Specifically, when the response skewness Sr (Cultosis Kr) is small, control is performed so that S in Equations 1 and 2 is increased. Conversely, when the response skewness Sr (Cultosis Kr) is large, control is performed so that S in Equations 1 and 2 is reduced.

以上のようにして、リアルタイムに変換特性を制御することにより、より精度良く非ガウス特性を制御することができる。
As described above, the non-Gaussian characteristic can be controlled with higher accuracy by controlling the conversion characteristic in real time.

3.その他の実施形態
(1)上記実施形態では、ZMNL関数を用いて、ガウス性ランダム信号から非ガウス性ランダム信号を得るようにしている。ZMNL関数による変換を行うと、周波数特性が変化する。もちろん、この変化分は応答スペクトルに現れるので、制御スペクトル算出手段22は、この変化分も含めてフィードバック制御を行い、目標スペクトルを実現する。
3. Other embodiments
(1) In the above embodiment, a non-Gaussian random signal is obtained from a Gaussian random signal using a ZMNL function. When conversion by the ZMNL function is performed, the frequency characteristic changes. Of course, since this change appears in the response spectrum, the control spectrum calculation means 22 performs feedback control including this change to realize the target spectrum.

しかし、ZMNL関数による変換は非線形変換であるため、フィードバック制御では捕捉しきれない誤差が生じてしまう。たとえば、高周波成分において、目標スペクトルと応答スペクトルが合致しないことが生じうる。   However, since the conversion by the ZMNL function is a non-linear conversion, an error that cannot be captured by feedback control occurs. For example, the target spectrum and the response spectrum may not match in the high frequency component.

そこで、他の実施形態として、ガウス性ランダム信号を生成した後、これを非ガウス性ランダム信号に変換するのではなく、制御スペクトルから直接的に非ガウス性ランダム信号を生成するようにしてもよい。   Therefore, as another embodiment, after generating a Gaussian random signal, the Gaussian random signal may not be converted into a non-Gaussian random signal, but a non-Gaussian random signal may be generated directly from the control spectrum. .

上記実施形態では、制御スペクトルの各ラインに順次ランダムな位相θを与えて、ドライブ信号を生成している。しかし、制御スペクトルの各ラインに与える位相差Δθを、順次ランダムにすることにより、非ガウス性ランダム信号を直接的に生成するようにしてもよい。この場合、位相差Δθの確率密度分布(ここでは正規分布を用いる)の標準偏差を調整することにより、生成される非ガウス性ランダム信号のクルトシスKを制御することができる。   In the above embodiment, the drive signal is generated by sequentially giving a random phase θ to each line of the control spectrum. However, a non-Gaussian random signal may be directly generated by sequentially randomizing the phase difference Δθ given to each line of the control spectrum. In this case, the kurtosis K of the generated non-Gaussian random signal can be controlled by adjusting the standard deviation of the probability density distribution (here, the normal distribution is used) of the phase difference Δθ.

参考のため、図15に、標準偏差とクルトシスとの関係を示す。たとえば、クルトシス4.5の非ガウス性ランダム信号を得たい場合には、位相差Δθの確率密度分布の標準偏差を200にすればよいことがわかる。   For reference, FIG. 15 shows the relationship between standard deviation and kurtosis. For example, when it is desired to obtain a non-Gaussian random signal with a kurtosis of 4.5, it is understood that the standard deviation of the probability density distribution of the phase difference Δθ should be set to 200.

また、位相差Δθの確率密度分布の初期位相をφ0を調整することにより、生成される非ガウス性ランダム信号のスキューネスSを制御することができる。   Further, the skewness S of the generated non-Gaussian random signal can be controlled by adjusting the initial phase of the probability density distribution of the phase difference Δθ by φ0.

(2)上記実施形態では、目標非ガウス特性として、クルトシスおよびスキューネスを設定している。しかし、その他の特性を制御特性としてもよい。また、図21に示すような確率密度分布の形状そのものを目標非ガウス特性としてもよい。これにより、実測データから求めた確率密度分布に従う振動を再現することが可能となる。この場合、確率密度分布が決まれば、これに対応するZMNL関数を容易に得ることができる。 (2) In the above embodiment, kurtosis and skewness are set as the target non-Gaussian characteristics. However, other characteristics may be used as the control characteristics. Also, the shape of the probability density distribution itself as shown in FIG. 21 may be the target non-Gaussian characteristic. Thereby, it becomes possible to reproduce the vibration according to the probability density distribution obtained from the measured data. In this case, if the probability density distribution is determined, the corresponding ZMNL function can be easily obtained.

図18に、目標非ガウス特性として確率密度分布の形状を与え、この確率密度分布に従う非ガウス振動を与える場合の、ZMNL関数の決定処理プログラムの処理について説明する。   FIG. 18 describes the processing of the ZMNL function determination processing program in the case where the shape of the probability density distribution is given as the target non-Gaussian characteristic and the non-Gaussian vibration according to this probability density distribution is given.

ステップS181において、ZMNL関数の係数(c0,c1,c2,c3)に初期値を与える。なお、ここでは、ZMNL関数を、y=c0+c1x+c2x2+c3x4にて表される関数であるとする。次に、ZMNL関数に適当なベクトル変数xを代入してyを得る(ステップS182)。 In step S181, initial values are given to the coefficients (c0, c1, c2, c3) of the ZMNL function. Here, it is the ZMNL function is a function expressed by y = c0 + c1x + c2x 2 + c3x 4. Next, y is obtained by substituting an appropriate vector variable x into the ZMNL function (step S182).

続いて、確率密度分布を求める(ステップS183)。つまり、ステップS181において決定した係数を持つZMNL関数にてガウス性信号を変換をして得られる非ガウス信号の確率密度分布を算出する。   Subsequently, a probability density distribution is obtained (step S183). That is, the probability density distribution of the non-Gaussian signal obtained by converting the Gaussian signal with the ZMNL function having the coefficient determined in step S181 is calculated.

次に、求めた確率密度分布と目標とする確率密度分布とを比較し、その誤差εを算出する(ステップS184)。ここで、誤差εは各振幅における誤差の絶対値を合計したものとして算出する。   Next, the obtained probability density distribution is compared with the target probability density distribution, and the error ε is calculated (step S184). Here, the error ε is calculated as a sum of absolute values of errors in the respective amplitudes.

次に、係数を変化させてステップS181以下を実行する。この時の誤差εが、前回より小さくなったか大きくなったかを判断する。   Next, the coefficient is changed and step S181 and the subsequent steps are executed. It is determined whether the error ε at this time is smaller or larger than the previous time.

さらに、係数を変化させてステップS181以下を繰り返し実行し、誤差εが所定値以下に収束する点を探し出す。この時の係数により、求めるZMNL関数を決定する。   Further, the coefficient is changed and step S181 and the subsequent steps are repeatedly executed to find a point where the error ε converges to a predetermined value or less. The ZMNL function to be determined is determined by the coefficient at this time.

(3)上記実施形態では、複数フレームのガウス性ランダム信号GD1〜GD4に窓関数をかけて重ね合わせることで連続したガウス性ランダム信号SGDを得て、これを非ガウス性ランダム信号SNGDに変換し、さらに、非ガウス性ランダム信号SNGDの1フレームに窓関数をかけて、制御特性をかけて重ね合わせることで、ドライブ信号SDを得ている。 (3) In the above embodiment, a continuous Gaussian random signal SGD is obtained by superimposing a plurality of frames of Gaussian random signals GD1 to GD4 by applying a window function, and this is converted into a non-Gaussian random signal SNGD. Furthermore, a drive signal SD is obtained by applying a window function to one frame of the non-Gaussian random signal SNGD and superimposing it with control characteristics.

しかし、以下のように処理を行ってもよい。複数フレームのガウス性ランダム信号GD1〜GD4に窓関数をかけ、これら複数フレームのガウス性ランダム信号を、非ガウス性ランダム信号に変換して非ガウス性ランダム信号NGD1〜NGD4を得る。この非ガウス性ランダム信号NGD1〜NGD4に、制御特性をかけて重ね合わせることにより、ドライブ信号SDを得るようにしてもよい。この場合、窓関数をかけるのを、重ね合わせの直前に行うようにしてもよい。   However, the processing may be performed as follows. A window function is applied to the Gaussian random signals GD1 to GD4 of a plurality of frames, and the Gaussian random signals of the plurality of frames are converted into non-Gaussian random signals to obtain non-Gaussian random signals NGD1 to NGD4. The drive signal SD may be obtained by superimposing the non-Gaussian random signals NGD1 to NGD4 with control characteristics. In this case, the window function may be applied immediately before superposition.

(4)上記実施形態では、伝達特性として伝達関数を用いているが、インパルス応答を用いるようにしてもよい。 (4) In the above embodiment, a transfer function is used as the transfer characteristic, but an impulse response may be used.

(5)上記実施形態では、波形制御手段30において、伝達特性を更新することで非ガウス性ランダム信号と応答信号の波形が等しくなるように制御している。しかし、非ガウス性ランダム信号と応答信号の波形が等しくなるようにフィードバック制御を行うようにしてもよい。 (5) In the above embodiment, the waveform control means 30 controls the waveform of the non-Gaussian random signal and the response signal to be equal by updating the transfer characteristics. However, feedback control may be performed so that the waveforms of the non-Gaussian random signal and the response signal are equal.

(6)上記実施形態では、応答スペクトル算出手段20は、非ガウス性を有する応答信号のスペクトルを算出し、制御スペクトル算出手段22は、この応答スペクトルと目標スペクトルを比較して、制御スペクトルを算出している。 (6) In the above embodiment, the response spectrum calculation unit 20 calculates the spectrum of the response signal having non-Gaussian characteristics, and the control spectrum calculation unit 22 calculates the control spectrum by comparing the response spectrum with the target spectrum. doing.

ここで、応答スペクトルの算出には、非ガウス性を有する応答信号よりも、ガウス性を有する応答信号の方が好ましい。そこで、図16に示すように、非ガウス性を有する応答信号を、変換手段28において用いた変換特性の逆特性を用いて、ガウス性を有する応答信号に変換し、このガウス性を有する応答信号のスペクトルを算出するようにしてもよい。   Here, for calculating the response spectrum, a response signal having Gaussian property is preferable to a response signal having non-Gaussian property. Therefore, as shown in FIG. 16, a response signal having non-Gaussian characteristics is converted into a response signal having Gaussian characteristics using the inverse characteristic of the conversion characteristics used in the converting means 28, and the response signal having this Gaussian characteristics. The spectrum may be calculated.

なお、図16は、第二の実施形態を前提として構築したものであるが、第一の実施形態に対しても適用することができる。   FIG. 16 is constructed based on the second embodiment, but can also be applied to the first embodiment.

(7)上記実施形態では、ドライブ信号生成手段32において用いる制御特性を、動作中に修正するようにしている。しかしながら、ホワイトノイズによる振動を振動試験機2に加え、その応答信号を得ることで、振動試験機2と供試体4の伝達特性を予め計測し、制御特性を算出しておいて、これを修正せずに用いるようにしてもよい。この場合には、制御特性更新手段34は不要であり、また、窓関数を乗じて重ね合わせるという処理も不要となる。 (7) In the above embodiment, the control characteristics used in the drive signal generation means 32 are corrected during operation. However, by adding vibration due to white noise to the vibration tester 2 and obtaining the response signal, the transfer characteristics between the vibration tester 2 and the specimen 4 are measured in advance, and the control characteristics are calculated and corrected. You may make it use without. In this case, the control characteristic updating means 34 is not necessary, and the process of superimposing by multiplying by the window function is also unnecessary.

(8)上記実施形態では、1つの制御スペクトルから複数フレームの非ガウス性ランダム信号を生成する際に、フレーム毎に異なった位相を与えるようにしている、すなわち、制御スペクトルの各ラインの強度をP1, P2, P3, P4......Pnとしたとき、以下のようにφ1,φ2,φ3,φ4....φmを与えて、逆フーリエ変換を行っている
1フレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
2フレーム目 P1(φn+1)、P2(φn+2)、P3(φn+3)...Pn(φn+n)
3フレーム目 P1(φ2n+1)、P2(φ2n+2)、P3(φ2n+3)...Pn(φ2n+n)
・・・
mフレーム目 P1(φn(m-1)+1)、P2(φn(m-1)+2)、P3(φn(m-1)+3)...Pn(φn(m-1)+n)
上記のように、フレーム毎に異なった位相を与えることにより、窓関数をかけて重ね合わされた波形の、周波数特性は線スペクトルではなく連続スペクトルになる。
(8) In the above embodiment, when a non-Gaussian random signal of a plurality of frames is generated from one control spectrum, a different phase is given for each frame, that is, the intensity of each line of the control spectrum is set. When P1, P2, P3, P4... Pn, φ1, φ2, φ3, φ4... Φm are given as follows, and the first frame P1 ( φ1), P2 (φ2), P3 (φ3). . . Pn (φn)
Second frame P1 (φn + 1), P2 (φn + 2), P3 (φn + 3). . . Pn (φn + n)
3rd frame P1 (φ2n + 1), P2 (φ2n + 2), P3 (φ2n + 3). . . Pn (φ2n + n)
...
mth frame P1 (φn (m-1) +1), P2 (φn (m-1) +2), P3 (φn (m-1) +3). . . Pn (φn (m-1) + n)
As described above, by giving different phases for each frame, the frequency characteristics of the waveform superimposed with the window function become a continuous spectrum instead of a line spectrum.

しかし、複数のフレームに同一の位相を与えて、複数フレームの非ガウス性ランダム信号を生成し、窓関数をかけて重ね合わせることにより、線スペクトルを有する信号を得ることもできる。すなわち、
1フレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
2フレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
3フレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
・・・
mフレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
換言すると、複数フレームについて同一の非ガウス性ランダム信号を生成し、これに窓関数をかけて重ね合わせた場合には、線スペクトルを有する信号を得ることができる。
However, it is also possible to obtain a signal having a line spectrum by giving the same phase to a plurality of frames, generating a non-Gaussian random signal of a plurality of frames, and superposing them by applying a window function. That is,
First frame P1 (φ1), P2 (φ2), P3 (φ3). . . Pn (φn)
Second frame P1 (φ1), P2 (φ2), P3 (φ3). . . Pn (φn)
3rd frame P1 (φ1), P2 (φ2), P3 (φ3). . . Pn (φn)
...
mth frame P1 (φ1), P2 (φ2), P3 (φ3). . . Pn (φn)
In other words, when the same non-Gaussian random signal is generated for a plurality of frames and superimposed on the window function, a signal having a line spectrum can be obtained.

通常は、連続スペクトルを有する波形の方が好ましいが、試験の目的によっては線スペクトルを用いることもできる。   Usually, a waveform having a continuous spectrum is preferable, but a line spectrum can be used depending on the purpose of the test.

(9)上記実施形態では、DSPを用いて制御処理を行っている。しかし、CPUを用いて実行するようにしてもよい。 (9) In the above embodiment, control processing is performed using a DSP. However, it may be executed using a CPU.

(10)なお、上記実施形態では、異なる位相を与えることにより、1つの制御スペクトルから複数フレームのランダム信号を生成している。 (10) In the above embodiment, random signals of a plurality of frames are generated from one control spectrum by giving different phases.

しかし、図17に示すように、波形の開始位置をずらせることにより、1つの制御スペクトルから複数フレームのランダム信号を生成してもよい。   However, as shown in FIG. 17, a random signal of a plurality of frames may be generated from one control spectrum by shifting the start position of the waveform.

具体的には、1つの制御スペクトルから、図17Aに示す1フレームのランダム信号W1を生成する。次に、開始位置をT2にずらせて循環的に読み出す。つまり、1フレームの最後まで読み出すと、最初に戻って読み出しを続ける。このようにして、図17Bに示すランダム信号W2を得る。同様にして、読み出しの開始位置をT3、T4・・・というように、ランダムに変えて読み出し、図17C、Dに示すランダム信号W3、W4・・・を得る。   Specifically, one frame of random signal W1 shown in FIG. 17A is generated from one control spectrum. Next, the start position is shifted cyclically to T2. That is, when reading to the end of one frame, returning to the beginning and continuing reading. In this way, the random signal W2 shown in FIG. 17B is obtained. Similarly, the reading start position is changed at random, such as T3, T4,..., And random signals W3, W4,.

(11)上記実施形態では、1方向(X軸方向)の振動を与える場合について説明した。しかし、多軸方向(たとえば、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸)に振動を与える場合についても適用することができる。この場合、それぞれの軸方向に振動を発生させる振動発生器について、それぞれ上記の制御回路を設けるようにすればよい。図19に、X軸とZ軸の2軸方向に振動を与える振動試験機2を制御する振動制御装置の機能ブロック図を示す。A/D変換器8Z、8X、応答スペクトル算出手段20X、20Z、制御スペクトル算出手段22X、22Z、非ガウス性ランダム信号生成手段24X、24Z、非ガウス特性算出手段31X、31Z、変換特性算出手段33X、33Zは、それぞれ、X軸、Z軸に対して設けられている。 (11) In the above embodiment, the case where vibration in one direction (X-axis direction) is applied has been described. However, the present invention can also be applied to the case where vibration is applied in multiaxial directions (for example, X axis, Y axis, Z axis orthogonal to each other). In this case, the above-described control circuit may be provided for each vibration generator that generates vibration in each axial direction. FIG. 19 is a functional block diagram of a vibration control apparatus that controls the vibration testing machine 2 that applies vibrations in two axial directions of the X axis and the Z axis. A / D converters 8Z, 8X, response spectrum calculation means 20X, 20Z, control spectrum calculation means 22X, 22Z, non-Gaussian random signal generation means 24X, 24Z, non-Gaussian characteristic calculation means 31X, 31Z, conversion characteristic calculation means 33X , 33Z are provided for the X-axis and the Z-axis, respectively.

なお、非ガウス性ランダム信号に基づいてドライブ信号を生成する際に、各軸間のクロストーク(相互干渉)を補正する必要がある。このため、ドライブ信号生成手段32は、X軸用の非ガウス性ランダム信号とZ軸用の非ガウス性ランダム信号を受けて、X軸用ドライブ信号とZ軸用ドライブ信号を生成する際に、マトリクスにした制御特性を用いるようにしている。つまり、X軸用のドライブ信号とX軸用の応答信号に対する制御特性XX、Z軸用のドライブ信号とX軸用の応答信号に対する制御特性ZX、Z軸用のドライブ信号とZ軸用の応答信号に対する制御特性ZZ、Z軸用のドライブ信号とX軸用の応答信号に対する制御特性ZXを用いて、非ガウス性ランダム信号生成手段をドライブ信号に変換している。   When generating a drive signal based on a non-Gaussian random signal, it is necessary to correct crosstalk (mutual interference) between the axes. For this reason, when the drive signal generating means 32 receives the non-Gaussian random signal for X-axis and the non-Gaussian random signal for Z-axis and generates the X-axis drive signal and the Z-axis drive signal, The matrix control characteristics are used. That is, the control characteristic XX for the drive signal for the X-axis and the response signal for the X-axis, the control characteristic ZX for the drive signal for the Z-axis and the response signal for the X-axis, the drive signal for the Z-axis and the response for the Z-axis The non-Gaussian random signal generating means is converted into a drive signal by using the control characteristic ZZ for the signal, the control characteristic ZX for the Z-axis drive signal and the response signal for the X-axis.

Figure 0005420621
Figure 0005420621

Figure 0005420621
Figure 0005420621

ここで、Hは2×2の伝達関数マトリックスである。Gは制御特性であり、2×2の逆伝達関数相当のマトリックスである。   Here, H is a 2 × 2 transfer function matrix. G is a control characteristic and is a matrix corresponding to a 2 × 2 inverse transfer function.

具体的には、X軸用ドライブ信号を生成するために制御特性XX、ZXを用い、Z軸用ドライブ信号を生成するために制御特性ZZ、XZを用いている(特開平10−105252号参照)。   Specifically, the control characteristics XX and ZX are used to generate the X-axis drive signal, and the control characteristics ZZ and XZ are used to generate the Z-axis drive signal (see JP-A-10-105252). ).

Figure 0005420621
Figure 0005420621

このように、伝達関数をマトリックスとして扱うことにより、容易に非ガウスランダム制御を多軸・多点振動試験に拡張することができる。

Thus, by treating the transfer function as a matrix, non-Gaussian random control can be easily extended to a multi-axis / multi-point vibration test.

Claims (12)

振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段と、
を備えた振動制御装置。
A vibration control device that controls a drive signal applied to a vibration tester so that a specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic,
A response spectrum calculating means for converting a response signal from a sensor for detecting vibration of the specimen into a frequency function and obtaining a response spectrum;
A control spectrum calculating means for comparing the response spectrum with the target spectrum and calculating a control spectrum such that both are equal;
A non-Gaussian random signal generating means for converting a control spectrum into a time function based on the conversion characteristics and obtaining a non-Gaussian random signal;
A drive signal that obtains a drive signal by transforming a non-Gaussian random signal using the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the specimen as a control characteristic so that the non-Gaussian random signal and the response signal are equal. Generating means;
Control characteristic updating means for calculating the transfer characteristic based on a drive signal and a response signal from the sensor and updating the control characteristic;
A vibration control device.
振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、
前記センサからの応答信号の応答非ガウス特性を算出する非ガウス特性算出手段と、
応答非ガウス特性と目標非ガウス特性とを比較し、両者が等しくなるような変換特性を算出する変換特性算出手段と、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段と、
を備えた振動制御装置。
A vibration control device that controls a drive signal applied to a vibration tester so that a specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic,
A response spectrum calculating means for converting a response signal from a sensor for detecting vibration of the specimen into a frequency function and obtaining a response spectrum;
A control spectrum calculating means for comparing the response spectrum with the target spectrum and calculating a control spectrum such that both are equal;
A non-Gaussian random signal generating means for converting a control spectrum into a time function based on the conversion characteristics and obtaining a non-Gaussian random signal;
Non-Gaussian characteristic calculating means for calculating a response non-Gaussian characteristic of a response signal from the sensor;
A conversion characteristic calculating means for comparing the response non-Gaussian characteristic with the target non-Gaussian characteristic and calculating a conversion characteristic that makes both equal;
A drive signal that obtains a drive signal by transforming a non-Gaussian random signal using the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the specimen as a control characteristic so that the non-Gaussian random signal and the response signal are equal. Generating means;
Control characteristic updating means for calculating the transfer characteristic based on a drive signal and a response signal from the sensor and updating the control characteristic;
A vibration control device.
振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御す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制御プログラムであって、当該制御プログラムは、コンピュータを、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段として機能させることを特徴とする制御プログラム。
Control for realizing by a computer a vibration control device that controls the drive signal applied to the vibration tester so that the specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic. A program for controlling the computer,
A response spectrum calculating means for converting a response signal from a sensor for detecting vibration of the specimen into a frequency function and obtaining a response spectrum;
A control spectrum calculating means for comparing the response spectrum with the target spectrum and calculating a control spectrum such that both are equal;
A non-Gaussian random signal generating means for converting a control spectrum into a time function based on the conversion characteristics and obtaining a non-Gaussian random signal;
A drive signal that obtains a drive signal by transforming a non-Gaussian random signal using the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the specimen as a control characteristic so that the non-Gaussian random signal and the response signal are equal. Generating means;
A control program for calculating the transfer characteristic based on a drive signal and a response signal from the sensor and functioning as control characteristic update means for updating the control characteristic.
振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御す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制御プログラムであって、当該制御プログラムは、コンピュータを、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、
前記センサからの応答信号の応答非ガウス特性を算出する非ガウス特性算出手段と、
応答非ガウス特性と目標非ガウス特性とを比較し、両者が等しくなるような変換特性を算出する変換特性算出手段と、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段として機能させることを特徴とする制御プログラム。
Control for realizing by a computer a vibration control device that controls the drive signal applied to the vibration tester so that the specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic. A program for controlling the computer,
A response spectrum calculating means for converting a response signal from a sensor for detecting vibration of the specimen into a frequency function and obtaining a response spectrum;
A control spectrum calculating means for comparing the response spectrum with the target spectrum and calculating a control spectrum such that both are equal;
A non-Gaussian random signal generating means for converting a control spectrum into a time function based on the conversion characteristics and obtaining a non-Gaussian random signal;
Non-Gaussian characteristic calculating means for calculating a response non-Gaussian characteristic of a response signal from the sensor;
A conversion characteristic calculating means for comparing the response non-Gaussian characteristic with the target non-Gaussian characteristic and calculating a conversion characteristic that makes both equal;
A drive signal that obtains a drive signal by transforming a non-Gaussian random signal using the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the specimen as a control characteristic so that the non-Gaussian random signal and the response signal are equal. Generating means;
A control program for calculating the transfer characteristic based on a drive signal and a response signal from the sensor and functioning as control characteristic update means for updating the control characteristic.
請求項1〜4のいずれかの振動制御装置または制御プログラムにおいて、
前記非ガウス性ランダム信号生成手段は、
制御スペクトルを時間関数に変換し、ガウス性ランダム信号を得るガウス性ランダム信号生成手段と、
前記算出されたガウス性ランダム信号を前記変換特性に基づいて変換し、非ガウス性ランダム信号に変換する変換手段と、
を備えたことを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。
In the vibration control apparatus or control program according to any one of claims 1 to 4,
The non-Gaussian random signal generating means includes
A Gaussian random signal generating means for converting a control spectrum into a time function and obtaining a Gaussian random signal;
Conversion means for converting the calculated Gaussian random signal based on the conversion characteristics and converting it into a non-Gaussian random signal;
A vibration control apparatus or a control program comprising:
請求項5の振動制御装置または制御プログラムにおいて、
前記応答スペクトル生成手段は、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を、前記変換手段の変換特性に基づいて、ガウス性応答信号に変換する非ガウス−ガウス変換手段と、
前記ガウス性応答信号を周波数関数に変換し、ガウス性応答スペクトルを得るガウス性応答スペクトル生成手段と、
を備えたことを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。
In the vibration control apparatus or control program according to claim 5,
The response spectrum generating means includes
Non-Gauss-Gauss conversion means for converting a response signal from a sensor for detecting vibration of the specimen into a Gaussian response signal based on the conversion characteristics of the conversion means;
A Gaussian response spectrum generating means for converting the Gaussian response signal into a frequency function to obtain a Gaussian response spectrum;
A vibration control apparatus or a control program comprising:
請求項1〜4のいずれかの振動制御装置または制御プログラムにおいて、
前記非ガウス性ランダム信号生成手段は、制御スペクトルに基づいて時間関数に変換する際に、制御スペクトルの各成分に順次与える位相差の確率密度分布を前記変換特性として制御することにより、生成される非ガウス性ランダム信号の非ガウス特性を制御することを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。
In the vibration control apparatus or control program according to any one of claims 1 to 4,
The non-Gaussian random signal generating means is generated by controlling the probability density distribution of the phase difference sequentially given to each component of the control spectrum as the conversion characteristic when converting to a time function based on the control spectrum. A vibration control apparatus or control program for controlling a non-Gaussian characteristic of a non-Gaussian random signal.
請求項7の振動制御装置または制御プログラムにおいて、
前記非ガウス性ランダム信号生成手段は、前記位相差の確率密度分布の少なくとも平均または分散を前記変換特性として制御することにより、生成される非ガウス性ランダム信号の非ガウス特性を制御することを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。
The vibration control apparatus or control program according to claim 7,
The non-Gaussian random signal generation means controls a non-Gaussian characteristic of a generated non-Gaussian random signal by controlling at least an average or variance of the probability density distribution of the phase difference as the conversion characteristic. A vibration control device or control program.
請求項1〜8のいずれかの振動制御装置または制御プログラムであって、
前記振動試験機は、前記供試体に対して複数軸方向からの振動を与える複数の振動発生器を有しており、
前記応答スペクトル算出手段、前記制御スペクトル算出手段、前記非ガウス性ランダム信号生成手段が、複数軸のそれぞれの軸のために設けられ、
前記制御特性更新手段は、各軸のための応答信号および各軸のためのドライブ信号に基づいて、前記各軸のための応答信号と前記各軸のためのドライブ信号との組み合わせに係る制御特性を演算し、
前記ドライブ信号生成手段は、各軸のための非ガウス性ランダム信号と前記組み合わせに係る制御特性に基づいて、各軸のためのドライブ信号を生成することを特徴とする振動制御装置または制御プログラム
A vibration control device or a control program according to any one of claims 1 to 8,
The vibration testing machine has a plurality of vibration generators for applying vibrations from a plurality of axial directions to the specimen.
The response spectrum calculating means, the control spectrum calculating means, and the non-Gaussian random signal generating means are provided for each of a plurality of axes;
The control characteristic updating means is configured to control characteristics related to a combination of the response signal for each axis and the drive signal for each axis based on the response signal for each axis and the drive signal for each axis. And
Said drive signal generating means, the non-Gaussian random signal based on the control characteristic according to the combination, the vibration control apparatus or a control program and generates a drive signal for each axis for each axis.
振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御方法であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得て、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出し、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得て、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得て、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する振動制御方法。
A vibration control method for controlling a drive signal applied to a vibration tester so that a specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic,
Convert the response signal from the sensor that detects the vibration of the specimen into a frequency function, obtain the response spectrum,
Compare the response spectrum with the target spectrum, calculate the control spectrum so that both are equal,
Based on the conversion characteristics, the control spectrum is converted into a time function to obtain a non-Gaussian random signal,
In order to make the non-Gaussian random signal and the response signal equal, the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the specimen is used as a control characteristic, and the non-Gaussian random signal is transformed to obtain a drive signal.
A vibration control method for calculating the transfer characteristic based on a drive signal and a response signal from the sensor and updating the control characteristic.
振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御方法であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得て、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出し、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得て、
前記センサからの応答信号の応答非ガウス特性を算出し、
応答非ガウス特性と目標非ガウス特性とを比較し、両者が等しくなるような変換特性を算出し、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得て、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する振動制御方法。
A vibration control method for controlling a drive signal applied to a vibration tester so that a specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform having a target spectrum and a target non-Gaussian characteristic,
Convert the response signal from the sensor that detects the vibration of the specimen into a frequency function, obtain the response spectrum,
Compare the response spectrum with the target spectrum, calculate the control spectrum so that both are equal,
Based on the conversion characteristics, the control spectrum is converted into a time function to obtain a non-Gaussian random signal,
Calculating a response non-Gaussian characteristic of the response signal from the sensor;
Compare the response non-Gaussian characteristics with the target non-Gaussian characteristics, calculate the conversion characteristics so that they are equal,
In order to make the non-Gaussian random signal and the response signal equal, the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the specimen is used as a control characteristic, and the non-Gaussian random signal is transformed to obtain a drive signal.
A vibration control method for calculating the transfer characteristic based on a drive signal and a response signal from the sensor and updating the control characteristic.
振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標とする任意の確率密度分布にしたがった波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
制御スペクトルを時間関数に変換し、ガウス分布による確率密度分布を有するガウス性ランダム信号を得るガウス性ランダム信号生成手段と、
ZMNL関数に基づいて、前記ガウス分布による確率密度分布を有するガウス性ランダム信号を、前記目標とする任意の確率密度分布を有する非ガウス性ランダム信号に変換する非ガウス性ランダム信号生成手段と、
前記非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、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、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
を備えた振動制御装置。

A vibration control device for controlling a drive signal applied to a vibration tester so that a specimen placed on the vibration tester vibrates with a waveform according to a target spectrum and a desired probability density distribution as a target. ,
A response spectrum calculating means for converting a response signal from a sensor for detecting vibration of the specimen into a frequency function and obtaining a response spectrum;
A control spectrum calculating means for comparing the response spectrum with the target spectrum and calculating a control spectrum such that both are equal;
A Gaussian random signal generating means for converting a control spectrum into a time function and obtaining a Gaussian random signal having a probability density distribution by a Gaussian distribution;
Non-Gaussian random signal generating means for converting a Gaussian random signal having a probability density distribution by the Gaussian distribution into a non-Gaussian random signal having an arbitrary target probability density distribution based on a ZMNL function;
Drive that obtains a drive signal by transforming a non-Gaussian random signal using the inverse characteristic of the transfer characteristic of the system including the vibration tester and the specimen as a control characteristic so that the non-Gaussian random signal and the response signal are equal. Signal generating means;
A vibration control device.

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018021781A (en) * 2016-08-02 2018-02-08 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 Non-gaussian vibration control device
JP2020122734A (en) * 2019-01-31 2020-08-13 Imv株式会社 Vibration controller

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106248336B (en) * 2016-07-31 2019-09-20 成都凯天电子股份有限公司 The preparation method of black box high impact shock test target
JP6575556B2 (en) * 2017-04-07 2019-09-18 Jfeスチール株式会社 Dynamic rigidity test method for automobile body
EP3710827A4 (en) * 2017-11-15 2021-10-06 Mécanique Analytique Inc. Method and apparatus for analysing a gas chromatography elution peak
JP7013597B2 (en) * 2021-01-27 2022-02-15 Imv株式会社 Vibration control device
JP7405347B2 (en) * 2021-05-18 2023-12-26 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 Vibration control device using kurtosis response spectrum
CN117191311B (en) * 2023-08-14 2024-05-24 暨南大学 Accelerated vibration test method for product under non-stationary and non-Gaussian vibration of logistics

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH076866B2 (en) * 1992-03-16 1995-01-30 アイエムブイ株式会社 Vibration control device
JP2997396B2 (en) * 1995-01-17 2000-01-11 アイエムブイ株式会社 Vibration control device
JP2002156308A (en) * 2000-11-16 2002-05-31 Hitachi Ltd Shaking table and its control device and control method
JP4429358B2 (en) * 2004-07-02 2010-03-10 ヴァイブレイション・リサーチ・コーポレーション System and method for simultaneously controlling the spectrum and kurtosis of random vibrations
JP5366081B2 (en) * 2009-03-05 2013-12-11 地方独立行政法人大阪府立産業技術総合研究所 Vibration generating method and vibration generating apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018021781A (en) * 2016-08-02 2018-02-08 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 Non-gaussian vibration control device
JP2020122734A (en) * 2019-01-31 2020-08-13 Imv株式会社 Vibration controller
US11879816B2 (en) 2019-01-31 2024-01-23 Imv Corporation Vibration control system

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