JP5754674B2 - Vibration level detection method and vibration level detection apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、振動レベル検知方法及び振動レベル検知装置に関する。 The present invention relates to a vibration level detection method and a vibration level detection device.
車両のばね上部材とばね下部材との間に介装されるダンパの減衰力或いはアクチュエータの推力を制御する場合、たとえば、スカイフック制御理論に基づく制御手法があるが、スカイフック制御にあたり、ばね上速度にスカイフックゲイン(スカイフック減衰係数)を乗じて、ダンパやアクチュエータに出力させるべき減衰力や推力を求め、ダンパ或いはアクチュエータにこの求めた減衰力或いは推力を発生させるよう制御するのが一般的である(特許文献1参照)。 When controlling the damping force of a damper or the thrust of an actuator interposed between a sprung member and an unsprung member of a vehicle, for example, there is a control method based on the skyhook control theory. Multiplying the upper speed by the skyhook gain (skyhook damping coefficient) to determine the damping force or thrust to be output to the damper or actuator, and generally controlling the damper or actuator to generate this calculated damping force or thrust (See Patent Document 1).
また、車両のばね上部材の振動だけでなく、ばね下部材の振動を抑制する制御を行う場合には、ばね下加速度を検知して、このばね下速度を演算し、ばね下速度にスカイフックゲインを乗じてばね下部材の振動を抑制するための推力を求め、この推力に別途上記したスカイフック制御と同様にして求めたばね上部材の振動を抑制する推力に加算してアクチュエータに出力させるべき推力を求めて、当該アクチュエータにばね上振動とばね下振動を抑制する推力を発揮させるものもある(特許文献2参照)。 In addition, when control is performed to suppress not only the vibration of the sprung member of the vehicle but also the vibration of the unsprung member, the unsprung acceleration is detected and the unsprung speed is calculated and the skyhook is calculated. Multiply the gain to obtain the thrust to suppress the vibration of the unsprung member, and add this thrust to the thrust to suppress the vibration of the sprung member obtained in the same manner as the skyhook control described above, and output it to the actuator. There is also one that obtains a thrust and causes the actuator to exert a thrust that suppresses sprung vibration and unsprung vibration (see Patent Document 2).
上記したような制御に当たっては、ばね上部材の振動を抑制するについても、ばね下部材の振動を抑制するについても、ばね上部材の速度或いはばね下部材の速度に依存した制御を行っている。ここで、たとえば、図2に示すように、物体MをばねSで支持した系を考えると、物体Mが図中で上下方向に振動する場合、速度が最大となるのは物体Mの振動中心であり、物体Mが最大振幅位置にある場合、速度は0となる。したがって、単純に、速度のみを検知して振動を制御しようとする場合、振動の大きさに無関係にダンパやアクチュエータに力を発生させることになるので、振動抑制を効果的に行うことができない場合がある。 In the control as described above, both the suppression of the vibration of the sprung member and the suppression of the vibration of the unsprung member are performed depending on the speed of the sprung member or the speed of the unsprung member. Here, for example, as shown in FIG. 2, when considering a system in which the object M is supported by a spring S, when the object M vibrates in the vertical direction in the figure, the maximum speed is the vibration center of the object M. When the object M is at the maximum amplitude position, the speed is zero. Therefore, simply controlling the vibration by detecting only the speed will generate a force on the damper or actuator regardless of the magnitude of the vibration, so the vibration cannot be effectively suppressed. There is.
したがって、振動の大きさを検知したいのであるが、振動の大きさを検知するには、たとえば、検知した加速度や速度の波高を求める、つまり、振動の振幅を求める方法があるが、これでは、検知対象である物体が少なくとも一周期の振動を行うまでは振動の大きさを検知することができないので、タイムリーに振動の大きさを検知することができず、実際に、車両などの振動を抑制する制御への使用に耐えない。そのため、車両などの振動抑制制御に当たっては、振動の大きさを検知することなく、振動の加速度や速度に基づいた制御を行っているのが現状である。 Therefore, we would like to detect the magnitude of vibration, but in order to detect the magnitude of vibration, for example, there is a method of obtaining the detected acceleration and velocity height, that is, obtaining the amplitude of vibration, Since the magnitude of the vibration cannot be detected until the object to be detected vibrates for at least one cycle, the magnitude of the vibration cannot be detected in a timely manner. Unbearable for use in controlling control. Therefore, at the time of vibration suppression control of a vehicle or the like, at present, control based on acceleration and speed of vibration is performed without detecting the magnitude of vibration.
そこで、本発明は、上記した問題を解決すべく創案されたものであって、その目的とするところは、物体の振動の大きさをタイムリーかつリアルタイムに検知することが可能な振動レベル検知方法及び振動レベル検知装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been developed to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a vibration level detection method capable of detecting the magnitude of vibration of an object in a timely and real time manner. And providing a vibration level detection device.
上記目的を達成するために、本発明の課題解決手段における振動レベル検知方法は、物体の任意部位の振動の大きさである振動レベルを検知する振動レベル検知方法であって、物体の任意部位の振動の大きさである振動レベルを検知する振動レベル検知方法であって、上記物体が振動することによる当該任意部位の振動レベルを検知する場合、当該任意部位の検知したい振動の方向の変位、速度、加速度の一つを第一参照値とし、上記物体の回転によって生じる上記任意部位の振動レベルを検知する場合、当該任意部位の回転角、角速度、角加速度から求めた変位、速度、加速度の一つを第一参照値として、上記第一参照値の微分或いは積分の一方に相当する値を第二参照値とし、上記第一参照値の微分或いは積分の他方に相当する値を第三参照値とし、上記第二参照値が上記第一参照値の積分値に相当する場合には検知したい振動の角周波数値を上記第二参照値に乗じ、上記第二参照値が上記第一参照値の微分値に相当する場合には上記角周波数値で上記第二参照値を除した後の上記第二参照値と上記第一参照値とを直交座標に取った際の上記第二参照値と上記第一参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から第一振動レベルを求め、上記第三参照値が上記第一参照値の積分値に相当する場合には上記角周波数値を上記第三参照値に乗じ、上記第三参照値が上記第一参照値の微分値に相当する場合には上記角周波数値で上記第三参照値を除した後の上記第三参照値と上記第一参照値とを直交座標に取った際の上記第三参照値と上記第一参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から第二振動レベルを求め、上記第一振動レベルと上記第二振動レベルとに基づいて上記振動レベルを求めることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vibration level detection method in the problem solving means of the present invention is a vibration level detection method for detecting a vibration level which is the magnitude of vibration of an arbitrary part of an object, and A vibration level detection method for detecting a vibration level that is a magnitude of vibration, and when detecting the vibration level of the arbitrary part due to the vibration of the object, displacement and speed of the arbitrary part in the vibration direction to be detected When one of the accelerations is a first reference value and the vibration level of the arbitrary part generated by the rotation of the object is detected, one of the displacement, speed, and acceleration obtained from the rotation angle, angular velocity, and angular acceleration of the arbitrary part. One as a first reference value, a value corresponding to one of the differentiation or integration of the first reference value as a second reference value, and a value corresponding to the other of the differentiation or integration of the first reference value as a third reference value. And Telč, the second reference value is multiplied by the second reference value an angular frequency value of the vibration to be detected in the case of corresponding to the integral value of the first reference value, the second reference value is the first reference The second reference value when the second reference value after dividing the second reference value by the angular frequency value and the first reference value are taken as Cartesian coordinates in the case of corresponding to the differential value of the value And a first vibration level obtained from a value capable of recognizing the combined vector length of the first reference value, and when the third reference value corresponds to an integral value of the first reference value, the angular frequency value is calculated. When the third reference value is multiplied and the third reference value corresponds to the differential value of the first reference value, the third reference value after dividing the third reference value by the angular frequency value and the third reference value It is possible to recognize the length of the combined vector of the third reference value and the first reference value when the first reference value is taken as orthogonal coordinates. It obtains a second vibration level from the value, and obtains the vibration level on the basis of the above-described first vibration level and the second vibration level.
また、本発明の課題解決手段における振動レベル検知装置は、物体の任意部位の振動の大きさである振動レベルを検知する振動レベル検知装置であって、物体の任意部位の振動の大きさである振動レベルを検知する振動レベル検知装置であって、上記物体が振動することによる当該任意部位の振動レベルを検知する場合、当該任意部位の検知したい振動の方向の変位、速度、加速度の一つを第一参照値とし、上記物体の回転によって生じる上記任意部位の振動レベルを検知する場合、当該任意部位の回転角、角速度、角加速度から求めた変位、速度、加速度の一つを第一参照値として求める第一参照値取得部と、上記第一参照値の微分或いは積分の一方に相当する値を第二参照値として求める第二参照値取得部と、上記第一参照値の微分或いは積分の他方に相当する値を第三参照値として求める第三参照値取得部、上記第二参照値が上記第一参照値の積分値に相当する場合には検知したい振動の角周波数値を上記第二参照値に乗じ、上記第二参照値が上記第一参照値の微分値に相当する場合には上記角周波数値で上記第二参照値を除して上記第二参照値を補正するとともに、上記第三参照値が上記第一参照値の積分値に相当する場合には上記角周波数値を上記第三参照値に乗じ、上記第三参照値が上記第一参照値の微分値に相当する場合には上記角周波数値で上記第三参照値を除して上記第三参照値を補正する補正部と、上記補正部で補正された上記第二参照値と上記第一参照値とを直交座標に取った際の上記第二参照値と上記第一参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から第一振動レベルを求め、上記補正部で補正された上記第三参照値と上記第一参照値とを直交座標に取った際の上記第三参照値と上記第一参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から第二振動レベルを求め、さらに、上記第一振動レベルと上記第二振動レベルとに基づいて上記振動レベルを求める振動レベル取得部とを備えたことを特徴とする。 The vibration level detection device in the problem solving means of the present invention is a vibration level detection device that detects a vibration level that is a magnitude of vibration of an arbitrary part of an object, and is a magnitude of vibration of an arbitrary part of the object. A vibration level detection device for detecting a vibration level, wherein when detecting the vibration level of the arbitrary part due to the vibration of the object, one of the displacement, speed, and acceleration in the direction of vibration to be detected of the arbitrary part is detected. When detecting the vibration level of the arbitrary part generated by the rotation of the object as the first reference value, one of the displacement, speed, and acceleration obtained from the rotation angle, angular velocity, and angular acceleration of the arbitrary part is the first reference value. A first reference value acquisition unit that is obtained as a second reference value acquisition unit that obtains a value corresponding to one of differentiation or integration of the first reference value as a second reference value; Third reference value obtaining unit for obtaining a value corresponding to the other of the integration as a third reference value, the angular frequency value of the vibration to be detected in the case where the second reference value corresponds to the integral value of the first reference value Multiply the second reference value, and if the second reference value corresponds to the differential value of the first reference value, correct the second reference value by dividing the second reference value by the angular frequency value. When the third reference value corresponds to an integral value of the first reference value, the angular frequency value is multiplied by the third reference value, and the third reference value corresponds to a differential value of the first reference value. When correcting, the correction unit for correcting the third reference value by dividing the third reference value by the angular frequency value, the second reference value and the first reference value corrected by the correction unit recognizing possible values the length of the resultant vector of the second reference value and said first reference value when taken in Cartesian coordinates It obtains an oscillation level, the length of the resultant vector of the corrected said third reference value and the said third reference value when taken in the orthogonal coordinates and a first reference value and the first reference value by the correction unit A vibration level acquisition unit that obtains a second vibration level from a value capable of recognizing the vibration level and further obtains the vibration level based on the first vibration level and the second vibration level.
したがって、たとえば、速度と加速度などの値から直ちに振動レベルを得ることができる。 Therefore, for example, the vibration level can be obtained immediately from values such as speed and acceleration.
本発明の振動レベル検知方法及び振動レベル検知装置によれば、物体の振動の大きさをタイムリーかつリアルタイムに検知することが可能となる。 According to the vibration level detection method and the vibration level detection device of the present invention, it is possible to detect the magnitude of vibration of an object in a timely and real time manner.
以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図1に示すように、振動レベル検知装置1は、物体Mの任意部位の振動の大きさである振動レベルを検知する装置であって、この実施の形態の場合、物体Mの当該任意部位の検知したい振動方向の速度を得る第一参照値取得部2と、当該第一参照値取得部2で得た値を第一参照値aとして当該第一参照値aの微分値或いは積分値に相当する第二参照値bを得る第二参照値取得部3と、上記第一参照値aと上記第二参照値bとに基づいて振動レベルrを求める振動レベル取得部4とを備えている。
The present invention will be described below based on the embodiments shown in the drawings. As shown in FIG. 1, the vibration
物体Mは、図2に示したように、ベースTに鉛直に取り付けたばねSによって図中下方から弾性支持されるばねマス系を構成しており、この場合、振動レベル検知装置1は、物体Mの全体における図2中上下方向の振動レベルを検知するようになっている。つまり、上記任意部位とは、物体Mの全体であっても一部分であってもよく、任意に決めることができ、物体Mが大きく複数のばねSで支持されているような場合には、物体Mの振動状況が部分的に異なるような場合には、それに応じて検知したい部位の振動レベルを検知することができる。
As shown in FIG. 2, the object M forms a spring mass system that is elastically supported from below in the figure by a spring S that is vertically attached to the base T. In this case, the vibration
第一参照値取得部2は、物体Mに取り付けられて物体Mの上下方向加速度を検出する加速度検出器5と、加速度検出器5で検出した上下方向加速度を積分して物体Mの上下方向速度を得る積分器6とを備えて構成されている。このように、第一参照値取得部2は、第一参照値aとして物体Mの上下方向の速度を得るようになっている。
The first reference
次に、第二参照値取得部3は、第一参照値aの積分値に相当する物体Mの上下方向の変位を得るようになっており、第一参照値aを積分する積分器7を備えていて、第二参照値bとして物体Mの上下方向の変位を得る。なお、第二参照値取得部3が第一参照値aの微分値相当の値を得るように設定される場合、つまり、物体Mの上下方向の加速度を得るように設定される場合、第一参照値取得部2における加速度検出器5から当該上下方向の加速度を得て、これを第二参照値bとしてもよいし、微分器を備えて第一参照値aを微分して第二参照値bを得るようにしてもよい。
Next, the second reference
また、この実施の形態では、検知したい物体Mの振動レベルのうち任意の周波数帯の振動レベルを検知することができるよう第一参照値aと第二参照値bから検知したい周波数成分を抽出できるようになっている。具体的には、フィルタ8を備えていて、このフィルタ8で第一参照値aと第二参照値bを濾波することで第一参照値aと第二参照値bの検知したい周波数成分を得る。基本的には、物体MとばねSのばねマス系の固有振動数をフィルタ8で抽出する周波数とすると、物体Mのスペクトル密度の高い振動を抽出することができる。なお、フィルタ8は、特に評価したい周波数帯の振動を抽出でき物体Mの振動に重畳されるノイズなどを除去できるので有用であるが、たとえば、物体Mが単一の周期で振動するような場合には、省略することも可能である。
Moreover, in this embodiment, the frequency component to be detected can be extracted from the first reference value a and the second reference value b so that the vibration level in an arbitrary frequency band can be detected among the vibration levels of the object M to be detected. It is like that. Specifically, a
ところで、物体Mの任意の周波数の振動は正弦波で表すことができる。また、物体Mの速度である第一参照値aの任意の周波数成分は正弦波で表すことができる。たとえば、第一参照値aの任意の周波数成分をsinωt(ωは角周波数、tは時間)で表す場合、これを積分すると−(1/ω)cosωtとなり、第一参照値aの振幅とこの積分値の振幅とを比較すると、積分値の振幅は第一参照値aのω分の1倍となる。 By the way, vibration of an arbitrary frequency of the object M can be represented by a sine wave. Further, an arbitrary frequency component of the first reference value a that is the speed of the object M can be represented by a sine wave. For example, when an arbitrary frequency component of the first reference value a is expressed by sin ωt (ω is an angular frequency, t is time), if this is integrated, − (1 / ω) cos ωt is obtained, and the amplitude of the first reference value a and this When the amplitude of the integrated value is compared, the amplitude of the integrated value is 1 / ω of the first reference value a.
したがって、第二参照値bが第一参照値aの積分値相当である場合には、フィルタ8で抽出する周波数に一致する角周波数ωを用いて、第一参照値aの積分値相当にω倍することで、第一参照値aと第二参照値bとの振幅を等しくすることができる。
Therefore, when the second reference value b is equivalent to the integral value of the first reference value a, the angular frequency ω that matches the frequency extracted by the
また、第二参照値bが第一参照値aの微分値相当である場合には、1/ω倍することで第一参照値aと第二参照値bとの振幅を等しくすることができる。このように、第一参照値aと第二参照値bの振幅を同じとするために、この振動レベル検知装置1にあっては、補正部9を備えており、補正部9は、第二参照値bが第一参照値aの積分値相当である場合には、検知対象となる振動の角周波数ωを用いて、ω倍することで第二参照値bを補正し、第二参照値bが第一参照値aの微分値相当である場合には、1/ω倍することで第二参照値bを補正する。
When the second reference value b is equivalent to the differential value of the first reference value a, the amplitude of the first reference value a and the second reference value b can be made equal by multiplying by 1 / ω. . Thus, in order to make the amplitudes of the first reference value a and the second reference value b the same, the vibration
つづいて、振動レベル取得部4は、このように処理された第一参照値aと第二参照値bを図3に示すように直交座標にとった際の第一参照値aと第二参照値bの合成ベクトルUの長さを演算し、これを振動レベルrとして求める。なお、合成ベクトルUの長さは、(a2+b2)1/2で演算することができるが、ルート演算を省いて(a2+b2)、つまり、合成ベクトルUの長さの二乗の値を演算することで合成ベクトルUの長さを判断可能な値を求めてこれを振動レベルrとしてもよい。そうすることで、負荷の高いルート演算を回避することができ、演算時間を短縮することができる。また、直接に合成ベクトルUの長さとは一致しないものの、合成ベクトルUの長さをz乗(zは任意の値)した値や当該長さに任意の係数を乗じた値は、合成ベクトルUの長さを認識可能な値であって、このような値を振動レベルとしてもよいことは勿論である。すなわち、合成ベクトルUの長さを認識可能な値を振動レベルrとすればよい。
Subsequently, the vibration
ここで、ベースTを上下動させて物体Mに振動を与えたり、物体Mに変位を与えて解放したりして物体Mに振動を与えると、ばねSが伸縮してばねSの弾性エネルギと物体Mの運動エネルギとが交互に変換されるため、何ら外乱がない場合には、物体Mの中立位置からの変位が最大となる物体Mの速度が0となり、物体Mが中立位置にあるときに物体Mの速度が最大となる。なお、中立位置とは、物体MがばねSによって弾性支持され静止状態にあるときの位置である。 Here, when the base T is moved up and down to give vibration to the object M, or the object M is displaced and released to give vibration to the object M, the spring S expands and contracts, and the elastic energy of the spring S increases. Since the kinetic energy of the object M is alternately converted, when there is no disturbance, the speed of the object M at which the displacement from the neutral position of the object M is maximum is 0, and the object M is in the neutral position. In addition, the speed of the object M is maximized. The neutral position is a position when the object M is elastically supported by the spring S and is stationary.
そして、第一参照値aと第二参照値bとは、補正部9の補正によって、両者の振幅が等しくなり、第一参照値aと第二参照値bの位相は90度ずれているから、物体Mの振動が減衰せず同じ振動を繰り返す場合、第一参照値aと第二参照値bの理想的な軌跡は、図3に示すように、円を描くことになり、振動レベルrがこの円の半径に等しいことが理解できよう。なお、実際には、フィルタ8の抽出精度や物体Mに作用する外乱、第一参照値aや第二参照値bに含まれるノイズによって、両者の振幅を完全一致させることができない場合もあるが、振動レベルrの値は、ほぼ上記した円の半径に等しくなる。
Then, the first reference value a and the second reference value b have the same amplitude due to the correction by the
このように、振動レベルrは、速度である第一参照値aが0でも、変位である第二参照値bの絶対値は最大値をとることになり、反対に、第二参照値bが0でも第一参照値aの絶対値は最大値をとり、物体Mの振動状況が変化しない場合には理想的には一定値をとる。つまり、振動レベルrは、物体Mがどの程度の振幅で振動しているかを示す指標となる値であり、振動の大きさを表している。そして、振動レベルrの算出に当たり、物体Mの一周期分の変位、速度、加速度のいずれかをサンプリングして波高を求める必要もなく、以上の手順から理解できるように、物体Mの変位と速度を得れば求めることができるから、タイムリーに求めることができる。すなわち、上記した振動レベル検知方法、この検知方法を実現する振動レベル検知装置1によれば、物体の振動の大きさをタイムリーかつリアルタイムに検知することが可能である。
Thus, even if the first reference value a that is the velocity is 0, the absolute value of the second reference value b that is the displacement takes the maximum value, and on the contrary, the second reference value b is the vibration level r. Even when 0, the absolute value of the first reference value a takes the maximum value, and ideally takes a constant value when the vibration state of the object M does not change. That is, the vibration level r is a value that serves as an index indicating how much amplitude the object M vibrates, and represents the magnitude of vibration. In calculating the vibration level r, the displacement and speed of the object M can be understood from the above procedure so that it is not necessary to obtain the wave height by sampling any one of the displacement, speed and acceleration for one period of the object M. Since it can be obtained if it is obtained, it can be obtained in a timely manner. That is, according to the vibration level detection method described above and the vibration
なお、第一参照値aと第二参照値bを物体Mの速度と加速度、加速度と加速度の変化率、変位と変位の積分値相当とし振動レベルrを求めてもよく、このように設定しても第一参照値aと第二参照値bの位相は互いに90度ずれており、検知したい振動の角周波数ωで補正することで、第一参照値aと第二参照値bを直交座標にとった時の軌跡は円となるから振動レベルrを求めれば、この振動レベルrが振動の大きさを表す指標となる。つまり、第一参照値aを物体Mの任意部位の検知したい振動方向に一致する方向の変位、速度、加速度のうちいずれか一つとし、第二参照値bを第一参照値aの積分値相当或いは微分値相当の値とすれば振動レベルrを求めることができる。 Note that the vibration level r may be obtained by setting the first reference value a and the second reference value b to be equivalent to the speed and acceleration of the object M, the rate of change of acceleration and acceleration, and the integrated value of displacement and displacement. However, the phases of the first reference value a and the second reference value b are shifted from each other by 90 degrees, and the first reference value a and the second reference value b are converted into orthogonal coordinates by correcting with the angular frequency ω of the vibration to be detected. When the trajectory is taken as a circle, if the vibration level r is obtained, this vibration level r becomes an index representing the magnitude of vibration. That is, the first reference value a is set to any one of displacement, velocity, and acceleration in a direction that coincides with the vibration direction to be detected at an arbitrary part of the object M, and the second reference value b is an integral value of the first reference value a. If the value is equivalent or equivalent to the differential value, the vibration level r can be obtained.
第一参照値aは、センサなどの検出器から直接得ずとも、センサ出力を微分や積分して得るようにしてもよい。また、第二参照値bは、検出器から直接得ることも可能であり、第一参照値aの微分値相当または積分値相当を第二参照値bとすればよいので、第二参照値bは、第一参照値aを微分或いは積分して得るのではなく検出器から直接得るようにしてもよい。 The first reference value a may not be obtained directly from a detector such as a sensor, but may be obtained by differentiating or integrating the sensor output. Further, the second reference value b can be obtained directly from the detector, and the second reference value b can be obtained by setting the equivalent of the differential value or the integral value of the first reference value a as the second reference value b. May be obtained directly from the detector instead of being obtained by differentiating or integrating the first reference value a.
また、第一参照値aの積分値相当を第二参照値bとする場合、第一参照値aの微分値相当を第三参照値cとし、振動レベル取得部4は、第一参照値aと第二参照値bとで上記手順によって上記振動レベルに相当する値を求めてこの値を第一振動レベルr1とし、第二参照値bの代わりに第三参照値cを使用して第一参照値aと第三参照値cとで上記手順によって上記振動レベルに相当する値を求めこの値を第二振動レベルr2とし、第一振動レベルr1と第二振動レベルr2とを加算して2で割ることで第一振動レベルr1と第二振動レベルr2の平均値を算出しこの平均値を振動レベルrとすることもできる。この場合、図4に示すように、第三参照値cを求めるために、第三参照値取得部10を設けるようにすればよい。なお、第一参照値aの微分値相当を第二参照値bとする場合、第一参照値aの積分値相当を第三参照値cとすればよい。
Further, when the integral value equivalent of the first reference value a is the second reference value b, the differential value equivalent of the first reference value a is the third reference value c, and the vibration
この場合、図5に示すように、第一参照値aを横軸にとり、第二参照値bと第三参照値cを縦軸にとる直交座標を考えると、物体Mの振動周波数と、フィルタ8で抽出する周波数にずれが生じている場合、第一振動レベルr1が第一参照値aの最大値以上の値をとる場合、第一参照値aと第二参照値bの軌跡Jは図5中破線で示す第一参照値aの最大値を半径した円Hより大きな楕円形となり、第二振動レベルr2は第一参照値aの最大値以下の値をとって、第一参照値aと第三参照値cの軌跡Kは円Hよりも小さな楕円となる。つまり、物体Mの振動周波数と検知したい振動周波数が一致しない場合、補正部9で補正する際に使用する角周波数ωと実際の角周波数ω’がずれているから、第一参照値aの積分値相当の第二参照値bを補正した際に第二参照値bの最大値は、第一参照値aの最大値のω/ω’倍となり、第一参照値aの微分値相当である第三参照値cの最大値は補正によって第一参照値aの最大値のω’/ω倍となる。このように、第一振動レベルr1が第一参照値aより大きな値をとる場合、その分、第二振動レベルr2は第一参照値aよりも小さな値をとるから、これらを平均して振動レベルrを求めると、振動レベルrの変動が緩和されるため、物体Mの振動周波数と検知したい振動周波数とが一致しなくとも、安定した振動レベルrを求めることができ、振動レベルrの検知結果が良好なものとなる。また、このように振動レベルrの変動の緩和を行っても、振動レベルrにうねりが生じる場合には、振動レベルrに物体Mの振動周波数の2倍の周波数成分のノイズが重畳することが分かっているため、この重畳されるノイズを取り除くフィルタを設けて振動レベルrを濾波するようにしてもよい。また、この場合、第一参照値aに対して積分値相当と微分値相当を第二参照値bと第三参照値cとして振動レベルrを求めたが、たとえば、変位を第一参照値aとし、速度を第二参照値bとして振動レベルrを求めることに加えて、加速度を第一参照値aとして加速度の変化率を第二参照値bとして別途振動レベルrを求め、変位と速度から得た振動レベルrと、加速度と加速度の変化率から得た振動レベルrの平均値を最終的な振動レベルとして求めるといったように、異なる第一参照値と第二参照値とで得た複数の振動レベルから最終的な振動レベルを得ることも可能である。
In this case, as shown in FIG. 5, considering the orthogonal coordinates where the first reference value a is on the horizontal axis and the second reference value b and the third reference value c are on the vertical axis, the vibration frequency of the object M and the filter When the frequency extracted at 8 is shifted, when the first vibration level r1 is greater than or equal to the maximum value of the first reference value a, the trajectory J of the first reference value a and the second reference value b is 5 becomes an ellipse larger than the circle H having a radius of the maximum value of the first reference value a indicated by a broken line, and the second vibration level r2 takes a value equal to or less than the maximum value of the first reference value a. The locus K of the third reference value c is an ellipse smaller than the circle H. That is, when the vibration frequency of the object M and the vibration frequency to be detected do not match, the angular frequency ω used for correction by the
なお、振動レベル検知装置1は、この実施の形態の場合、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、加速度検出器5が出力する信号を取り込むためのA/D変換器と、振動レベル検知に必要な処理に使用されるプログラムが格納されるROM(Read Only Memory)等の記憶装置と、上記プログラムに基づいた処理を実行するCPU(Central Processing Unit)などの演算装置と、上記CPUに記憶領域を提供するRAM(Random Access Memory)等の記憶装置とを備えて構成されればよく、CPUが上記プログラムを実行することで、第一参照値取得部2、第二参照値取得部3、第三参照値取得部10、フィルタ8、補正部9および振動レベル取得部4の動作を実現すればよい。
In the case of this embodiment, the vibration
つづいて、振動レベル検知装置1を車両に適用して、車両におけるばね上部材とばね下部材の振動レベルを検知する形態について説明する。図6に示すように、この例では、車両が四つの車輪を備えていて、車両における車体である上部材Bは、四つの懸架ばねS1,S2,S3,S4と四つのばね下部材W1,W2,W3,W4によって支持されている。また、説明の都合上、ばね上部材Bのそれぞれ懸架ばねS1,S2,S3,S4に支持される四つの部位を部位B1,B2,B3,B4とする。なお、ばね下部材W1,W2,W3,W4は、車体であるばね上部材Bに揺動可能に取り付けられた車輪とリンクを含んでいる。
Next, a mode in which the vibration
懸架ばねS1は、ばね上部材Bとばね下部材W1との間に介装され、他の懸架ばねS2,S3,S4もそれぞれ同様にばね上部材Bとばね下部材W2,W3,W4との間に並列に介装されている。また、この懸架ばねS1、S2,S3,S4の各々に減衰力を発揮するダンパD1,D2,D3,D4が並列されていて、これらダンパD1、D2,D3,D4は、ばね上部材Bとばね下部材W1,W2,W3,W4との間に介装されている。 The suspension spring S1 is interposed between the sprung member B and the unsprung member W1, and the other suspension springs S2, S3, S4 are similarly formed between the sprung member B and the unsprung members W2, W3, W4. It is interposed between them in parallel. Further, dampers D1, D2, D3, and D4 that exhibit damping force are juxtaposed to each of the suspension springs S1, S2, S3, and S4, and these dampers D1, D2, D3, and D4 are connected to the sprung member B. It is interposed between the unsprung members W1, W2, W3 and W4.
以下、各部材について詳細に説明すると、各ダンパD1,D2,D3,D4は、詳しくは図示しないが、たとえば、シリンダCと、シリンダC内に摺動自在に挿入されるピストンと、シリンダC内に移動自在に挿入されてピストンに連結されるピストンロッドRと、シリンダC内にピストンで区画した二つの圧力室と、圧力室同士を連通する通路と、通路を通過する流体の流れに抵抗を与える減衰力調整装置とを備えて構成される流体圧ダンパとされている。そして、この各ダンパD1,D2,D3,D4は、伸縮作動に応じて圧力室内に充填された流体が通路を通過する際に減衰バルブにて抵抗を与えて当該伸縮作動を抑制する減衰力を発揮し、ばね上部材とばね下部材の相対移動を抑制するようになっている。なお、流体には、作動油のほか、水、水溶液、気体を利用することができる。流体が液体であって、各ダンパD1,D2,D3,D4が片ロッド型ダンパである場合、各ダンパD1,D2,D3,D4は、シリンダC内にピストンロッドRが出入りする体積を補償するために気体室やリザーバを備えるが、流体が気体である場合、気体室やリザーバを備えずともよい。 Hereinafter, each member will be described in detail. The dampers D1, D2, D3, and D4 are not shown in detail. For example, the cylinder C, a piston that is slidably inserted into the cylinder C, and a cylinder C A piston rod R that is movably inserted into the piston and connected to the piston, two pressure chambers partitioned by the piston in the cylinder C, a passage that connects the pressure chambers, and a flow of fluid that passes through the passage. The fluid pressure damper includes a damping force adjusting device to be applied. Each of the dampers D1, D2, D3, and D4 has a damping force that suppresses the expansion / contraction operation by applying resistance to the damping valve when the fluid filled in the pressure chamber passes through the passage according to the expansion / contraction operation. It exerts and restrains relative movement of the sprung member and the unsprung member. In addition to hydraulic oil, water, aqueous solution, or gas can be used as the fluid. When the fluid is liquid and each of the dampers D1, D2, D3, D4 is a single rod type damper, each of the dampers D1, D2, D3, D4 compensates the volume in which the piston rod R enters and exits the cylinder C. For this purpose, a gas chamber and a reservoir are provided. However, when the fluid is a gas, the gas chamber and the reservoir may not be provided.
ダンパD1,D2,D3,D4は、上記以外にも、電磁力でばね上部材とばね下部材の相対移動を抑制する減衰力を発揮する電磁ダンパとされてもよく、電磁ダンパとしては、たとえば、モータと、モータの回転運動を直線運動に変換する運動変換機構とを備えて構成されるか、リニアモータとされる。 In addition to the above, the dampers D1, D2, D3, and D4 may be electromagnetic dampers that exhibit a damping force that suppresses the relative movement of the sprung member and the unsprung member by electromagnetic force. A motor and a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the motor into a linear motion are configured, or a linear motor.
対して、振動レベル検知装置1は、図7に示すように、ばね上部材Bの上下方向の速度であるバウンス速度Vb、ローリング方向の速度であるロール速度Vrおよびピッチング方向の速度であるピッチング速度Vpを得る第一参照値取得部2と、当該第一参照値取得部2で得た値を第一参照値として当該第一参照値の微分値に相当する第二参照値を得る第二参照値取得部3と、第一参照値と第二参照値からばね上部材の共振周波数成分を抽出するフィルタ8と、補正部9と、振動レベルを求める振動レベル取得部4とを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the vibration
まず、第一参照値取得部2は、図7に示すように、加速度センサG1,G2,G3と、ロール速度演算部21と、ピッチング速度演算部22と、バウンス速度演算部23とを備えている。加速度センサG1,G2,G3は、車体Bの上下方向の加速度を検出するものであって、図示しない車体の同一水平面上で同一直線上にない任意の3箇所に設置されている。
First, as shown in FIG. 7, the first reference
そして、この加速度センサG1,G2,G3は、検出した車体の上下方向の加速度α1,α2,α3に応じた電圧信号をロール速度演算部21、ピッチング速度演算部22およびバウンス速度演算部23に出力し、ロール速度演算部21、ピッチング速度演算部22およびバウンス速度演算部23は、上記加速度センサG1,G2,G3の信号を処理して、車体ばね上部材Bのバウンス速度Vb、ロール速度Vrおよびピッチング速度Vpを演算できるようになっている。なお、加速度α1,α2,α3の符号の取り方は、上向きを正としてある。
The acceleration sensors G1, G2, G3 output voltage signals corresponding to the detected vertical accelerations α 1 , α 2 , α 3 of the vehicle body to the roll
具体的には、ロール速度演算部21は、加速度α1,α2,α3からばね上部材Bのローリング方向の加速度αr、つまり、角加速度を得て、これを積分してロール速度Vrを求め、これをローリング方向の振動レベルrrを得るための第一参照値arとする。ロール速度Vrは、車体であるばね上部材Bの重心におけるローリング方向の角速度である。ピッチング速度演算部22は、加速度α1,α2,α3からばね上部材Bのピッチング方向の加速度αp、つまり、角加速度を得て、これを積分してピッチング速度Vpを求め、これをピッチング方向の振動レベルrpを得るための第一参照値apとする。ピッチング速度Vpは、車体であるばね上部材Bの重心におけるピッチング方向の角速度である。
Specifically, the roll
バウンス速度演算部23は、加速度α1,α2,α3からばね上部材Bのバウンス方向の加速度αbを得て、これを積分してバウンス速度Vbを求め、これをバウンス方向の振動レベルrbを得るための第一参照値abとする。バウンス速度Vbは、車体であるばね上部材Bの重心における上下方向の速度である。
The bounce
ロール加速度αr、ピッチング方向の加速度αpおよびバウンス加速度αbは、具体的には、加速度α1,α2,α3と各加速度センサG1,G2,G3の設置位置、車体の重心位置から求めることができる。すなわち、車体であるばね上部材Bを剛体と見なして、ばね上部材Bの同一水平面上の同一直線上にない任意の3箇所の上下方向の加速度α1,α2,α3を得れば、各ばね上部材Bの任意の位置におけるロール速度Vr、ピッチング速度Vpおよびバウンス速度Vbは一義的に決まるのであり、変位および加速度についても同様に求めることができる。また、このように、物体の振動が回転方向の振動レベルを求める場合には、第一参照値を物体の回転方向の変位である回転角、回転方向の速度である角速度、回転方向の加速度である角加速度としてもよい。そして、車両における車体のローリング方向、ピッチング方向およびバウンス方向の振動を抑制する制御をする場合、一般的には、車体の重心位置における各方向の振動を評価して、制御することが多いので、この例においても車体の重心位置におけるローリング方向の振動レベルrr、ピッチング方向の振動レベルrp、およびバウンス方向の振動レベルrbを求めるようにしている。
Specifically, the roll acceleration α r , the pitching direction acceleration α p, and the bounce acceleration α b are determined from the installation positions of the accelerations α 1 , α 2 , α 3 and the
第二参照値取得部3は、ロール速度Vrである第一参照値arを微分することで、ばね上部材Bのローリング方向の加速度に相当する第二参照値brを求め、ピッチング速度Vpである第一参照値apを微分することで、ばね上部材Bのピッチング方向の加速度に相当する第二参照値bpを求め、さらに、バウンス速度Vbを微分することでバウンス方向の加速度に相当する第二参照値bbを求める。なお、この場合、各第二参照値br,bp,bbは、第一参照値ar,ap,abの微分値相当であって、ロール速度Vr、ピッチング速度Vp、バウンス速度Vbを求める際に第二参照値br,bp,bbに相当する値を算出しているので、これを第二参照値bとしてもよい。フィルタ8は、ローリング方向の第一参照値ar、ローリング方向の第二参照値br、ピッチング方向の第一参照値ap、ピッチング方向の第二参照値bp、さらには、バウンス方向の第一参照値ab、バウンス方向の第二参照値bb方向をフィルタ処理して、ばね上部材Bの共振周波数の成分を抽出する。
The second reference
また、ローリング方向の第二参照値br、ピッチング方向の第二参照値bpおよびバウンス方向の第二参照値bbは、補正部9にてばね上部材Bの共振周波数に一致する角周波数ωを用いて補正される。
Further, the second reference value br in the rolling direction, the second reference value bp in the pitching direction, and the second reference value bb in the bounce direction use an angular frequency ω that matches the resonance frequency of the sprung member B in the
振動レベル取得部4は、ローリング方向の第一参照値arと補正後のローリング方向の第二参照値brとから上記した物体Mの振動レベルrを求めた演算方法を用いることで、ばね上部材Bにおけるローリング方向の振動レベルrrを求める。
The vibration
また、振動レベル取得部4は、同様にして、ピッチング方向の第一参照値apと補正後のピッチング方向の第二参照値bpとから上記した演算方法を用いることで、ばね上部材Bにおけるピッチング方向の振動レベルrpを求める。
Similarly, the vibration
さらに、振動レベル取得部4は、同様にして、バウンス方向の第一参照値abと補正後のバウンス方向の第二参照値bbとから上記した演算方法を用いることで、ばね上部材Bにおけるバウンス方向の振動レベルrbを求める。
Further, the vibration
最後に、ローリング方向の振動レベルrrとピッチング方向の振動レベルrpとバウンス方向の振動レベルrbを加算して、ばね上部材Bの振動レベルrを求める。ローリング方向の振動レベルrrとピッチング方向の振動レベルrpについては、ばね上部材Bの重心位置における回転方向の振動レベルであり、この場合、ばね上部材Bの全体の振動レベルを求めるため、ローリング方向の振動レベルrrについては、ばね上部材Bの重心位置と各部位B1,B2,B3,B4の横方向距離の平均値を乗じて部位B1,B2,B3,B4でのロール振動レベル平均値を算出し、ピッチング方向の振動レベルrpについては、ばね上部材Bの重心位置と各B1,B2,B3,B4の前後方向距離の平均値を乗じて部位B1,B2,B3,B4でのピッチング振動レベル平均値を算出したうえで、これら平均値をバウンス方向の振動レベルrbに加算することで振動レベルrを求めることになる。なお、ここで横方向距離の平均値は、前輪トレッド幅の半分の値と後輪トレッド幅の半分の値を平均した値であるが、これらが大きく異なっていない場合は、いずれか一方の値を採用してもよい。また、前後方向距離の平均値は、前輪位置と重心位置の前後方向距離と、後輪位置と重心位置の前後方向距離を平均した値であるが、こちらに関してもこれらの値が大きく異なっていない場合には、いずれか一方の値を採用してもよい。また、各輪の各ダンパD1,D2,D3,D4の減衰力を独立に制御するような場合、各部位B1,B2,B3,B4の位置での振動レベルを算出する必要がある。このような場合、各加速度センサG1,G2,G3の設置位置と各部位B1,B2,B3,B4の位置関係により座標変換することで、各部位B1,B2,B3,B4の上下方向加速度を算出することができるから、単に、各部位B1,B2,B3,B4の上下方向振動の振動レベルを求めるようにすればよい。また、車両におけるばね上部材Bにおける振動レベルrを求めるに際して、ばね上部材Bのローリング方向の第一参照値arと、ピッチング方向の第一参照値apとバウンス方向の第一参照値abに分けて求めるようにしているので、車体であるばね上部材Bのローリング方向の振動を抑制する制御には、ローリング方向の振動レベルrrを用い、ばね上部材Bのピッチング方向の振動を抑制する制御には、ピッチング方向の
振動レベルrpを用い、ばね上部材Bのバウンス方向の振動を抑制する制御には、バウンス方向の振動レベルrbを用いるといったことが可能となり、ばね上部材Bの振動モード(ローリング、ピッチングおよびバウンス)毎に適する制御を行うことができるとともに、ばね上部材Bの総合的な振動レベルrを検知することも可能となっている。なお、振動レベルrr,rp,rb,rの全てを検知してもよいし、これらの中から検知したい振動レベルに限り検知するようにしてもよい。
Finally, the vibration level r of the sprung member B is obtained by adding the vibration level rr in the rolling direction, the vibration level rp in the pitching direction, and the vibration level rb in the bounce direction. The vibration level rr in the rolling direction and the vibration level rp in the pitching direction are vibration levels in the rotational direction at the center of gravity of the sprung member B. In this case, in order to obtain the overall vibration level of the sprung member B, the rolling direction As for the vibration level rr, the roll vibration level average value at the parts B1, B2, B3, B4 is obtained by multiplying the center of gravity position of the sprung member B and the average value of the lateral distances of the parts B1, B2, B3, B4. The calculated vibration level rp in the pitching direction is multiplied by the center of gravity position of the sprung member B and the average value of the distances in the front-rear direction of each of B1, B2, B3, and B4, and pitching vibration in the parts B1, B2, B3, B4 After calculating the level average value, the vibration level r is obtained by adding the average value to the vibration level rb in the bounce direction. Here, the average value of the lateral distance is the average value of half the front wheel tread width and half the rear wheel tread width. If these values are not significantly different, either value is used. May be adopted. In addition, the average value of the front-rear distance is an average value of the front-rear distance of the front wheel position and the center of gravity position, and the front-rear distance of the rear wheel position and the center of gravity position. In that case, either one of the values may be adopted. Moreover, when the damping force of each damper D1, D2, D3, D4 of each wheel is controlled independently, it is necessary to calculate the vibration level at the position of each part B1, B2, B3, B4. In such a case, the vertical acceleration of each part B1, B2, B3, B4 is obtained by performing coordinate conversion according to the positional relationship between the installation position of each acceleration sensor G1, G2, G3 and each part B1, B2, B3, B4. Since it can be calculated, it is only necessary to obtain the vibration level of the vertical vibration of each part B1, B2, B3, B4. Further, when obtaining the vibration level r of the sprung member B in the vehicle, it is divided into a first reference value ar in the rolling direction of the sprung member B, a first reference value ap in the pitching direction, and a first reference value ab in the bounce direction. Therefore, the control for suppressing the vibration in the rolling direction of the sprung member B, which is the vehicle body, is used for the control for suppressing the vibration in the pitching direction of the sprung member B using the vibration level rr in the rolling direction. The vibration level rp in the pitching direction can be used, and the vibration level rb in the bounce direction can be used for control to suppress the vibration in the bounce direction of the sprung member B. , Pitching and bouncing) can be performed appropriately, and the total vibration level r of the sprung member B is detected. It is also possible. It should be noted that all of the vibration levels rr, rp, rb, r may be detected, or only those vibration levels that are desired to be detected may be detected.
さらに、車両が旋回中であったり、坂道やバンクした道路を走行したりする場合、ばね上部材Bの変位には遠心力や重力の影響でドリフト成分が重畳されるため、上記したように、第一参照値と第二参照値にばね上部材Bの速度と加速度を選ぶことでドリフト成分の影響を軽減することができ、精度よくばね上部材Bの振動レベルrr,rp,rb,rを検知することができる。なお、このようなドリフト成分の影響を軽減するには、第一参照値と第二参照値にばね上部材Bの加速度と加速度変化率を選ぶようにしてもよい。また、ばね上部材Bの振動レベルrを得る場合にあっても、ローリング方向、ピッチング方向およびバウンス方向の第三参照値を取得し、まず、ローリング、ピッチングおよびバウンスにおいて第一振動レベルと第二振動レベルを演算してから最終的な振動レベルを求めるようにしてもよいことは当然であり、その際に、第一参照値、第二参照値および第三参照値に変位以外を選択することで上記したようにドリフト成分の影響を軽減でき、精度良く振動レベルを求めることができる。また、図6に示すように、振動レベル検知装置1は、たとえば、部位B1,B2,B3,B4の上下方向の振動レベルrを直接検知することも可能である。つまり、これらの部位B1,B2,B3,B4の上下方向の変位、速度、加速度のいずれかを第一参照値aとして取得し、上記手順で振動レベルを求めることも可能である。このようにして求めた各部位B1,B2,B3,B4における振動レベルrは、各部位B1,B2,B3,B4における振動の大きさを示しており、これによって各部位B1,B2,B3,B4の振動の大きさを検知することができる。
Furthermore, when the vehicle is turning or traveling on a slope or banked road, since the drift component is superimposed on the displacement of the sprung member B due to the influence of centrifugal force and gravity, as described above, The influence of the drift component can be reduced by selecting the speed and acceleration of the sprung member B as the first reference value and the second reference value, and the vibration levels rr, rp, rb, r of the sprung member B can be accurately obtained. Can be detected. In order to reduce the influence of such a drift component, the acceleration and acceleration change rate of the sprung member B may be selected as the first reference value and the second reference value. Even when the vibration level r of the sprung member B is obtained, third reference values in the rolling direction, the pitching direction, and the bounce direction are acquired. First, the first vibration level and the second reference value are obtained in rolling, pitching, and bounce. It is natural that the final vibration level may be obtained after calculating the vibration level, and at that time, the first reference value, the second reference value, and the third reference value should be selected other than displacement. As described above, the influence of the drift component can be reduced, and the vibration level can be obtained with high accuracy. Moreover, as shown in FIG. 6, the vibration
また、ばね下部材W1,W2,W3,W4の振動レベルrを検知するには、たとえば、図6に示すように、ダンパD1,D2,D3,D4にストロークセンサL1,L2,L3,L4を設けて、ストロークセンサL1,L2,L3,L4で検出したシリンダCとピストンロッドRとの相対変位や、これを微分して得られる相対速度、さらには、相対速度を微分して得られる相対加速度を第一参照値aとし、この第一参照値aに含まれるばね下部材W1,W2,W3,W4の共振周波数に一致する成分をフィルタ8で抽出することで、ばね下部材W1,W2,W3,W4の上下方向の変位、速度、加速度のいずれかを得ることができる。また、ばね下部材W1,W2,W3,W4にセンサを取り付けて、直接にばね下部材W1,W2,W3,W4の上下方向加速度を検出し、この上下加速度を用いて第一参照値を求めるようにしてもよい。
Further, in order to detect the vibration level r of the unsprung members W1, W2, W3, W4, for example, as shown in FIG. 6, stroke sensors L1, L2, L3, L4 are connected to the dampers D1, D2, D3, D4. The relative displacement between the cylinder C and the piston rod R detected by the stroke sensors L1, L2, L3, and L4, the relative speed obtained by differentiating the relative displacement, and the relative acceleration obtained by differentiating the relative speed Is a first reference value a, and the
ばね下部材W1,W2,W3,W4の振動レベルrを検知するに際して、第三参照値を取得し、まず、第一振動レベルと第二振動レベルを演算してから最終的な振動レベルを求めるようにしてもよいことは当然である。 When detecting the vibration level r of the unsprung members W1, W2, W3, W4, a third reference value is acquired, and first the first vibration level and the second vibration level are calculated, and then the final vibration level is obtained. Of course, it may be possible to do so.
このように振動レベルを検知することで、物体の任意部位における振動の大きさをタイムリーかつリアルタイムに検知することができ、このように求めた振動レベルは、物体の振動に対して時間的に遅れが少ないので、たとえば、車両の振動の抑制制御への使用にも十分に耐えうる。また、この振動レベル検知装置及び振動レベル検知方法は、物体がばねによって支承される系における物体の振動レベルを検知することが可能であり、自動車以外の車両、たとえば、鉄道車両にも適し、さらには、免震装置で支承された建築物の振動レベルの検知に適用することが可能である。 By detecting the vibration level in this way, the magnitude of vibration at an arbitrary part of the object can be detected in a timely and real-time manner, and the vibration level thus obtained is temporally related to the vibration of the object. Since the delay is small, for example, it can sufficiently withstand the use for vehicle vibration suppression control. The vibration level detection device and the vibration level detection method can detect the vibration level of an object in a system in which the object is supported by a spring, and are also suitable for vehicles other than automobiles, for example, railway vehicles. Can be applied to the detection of the vibration level of a building supported by a seismic isolation device.
以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されないことは勿論である。 This is the end of the description of the embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is of course not limited to the details shown or described.
本発明の振動レベル検知方法および振動レベル検知装置は、たとえば、車両、建築物の振動レベルの検知に利用することができる。 The vibration level detection method and the vibration level detection apparatus of the present invention can be used, for example, for detection of vibration levels of vehicles and buildings.
1 振動レベル検知装置
2 第一参照値取得部
3 第二参照値取得部
4 振動レベル取得部
8 フィルタ
9 補正部
10 第三参照値取得部
M 物体
S ばね
DESCRIPTION OF
Claims (11)
上記物体が振動することによる当該任意部位の振動レベルを検知する場合、当該任意部位の検知したい振動の方向の変位、速度、加速度の一つを第一参照値とし、上記物体の回転によって生じる上記任意部位の振動レベルを検知する場合、当該任意部位の回転角、角速度、角加速度から求めた変位、速度、加速度の一つを第一参照値として、
上記第一参照値の微分或いは積分の一方に相当する値を第二参照値とし、
上記第一参照値の微分或いは積分の他方に相当する値を第三参照値とし、
上記第二参照値が上記第一参照値の積分値に相当する場合には検知したい振動の角周波数値を上記第二参照値に乗じ、上記第二参照値が上記第一参照値の微分値に相当する場合には上記角周波数値で上記第二参照値を除した後の上記第二参照値と上記第一参照値とを直交座標に取った際の上記第二参照値と上記第一参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から第一振動レベルを求め、
上記第三参照値が上記第一参照値の積分値に相当する場合には上記角周波数値を上記第三参照値に乗じ、上記第三参照値が上記第一参照値の微分値に相当する場合には上記角周波数値で上記第三参照値を除した後の上記第三参照値と上記第一参照値とを直交座標に取った際の上記第三参照値と上記第一参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から第二振動レベルを求め、
上記第一振動レベルと上記第二振動レベルとに基づいて上記振動レベルを求める
ことを特徴とする振動レベル検知方法。 In a vibration level detection method for detecting a vibration level that is a magnitude of vibration of an arbitrary part of an object,
When detecting the vibration level of the arbitrary part due to the vibration of the object, one of the displacement, velocity, and acceleration in the direction of vibration to be detected of the arbitrary part is set as a first reference value, and the above-mentioned generated by the rotation of the object When detecting the vibration level of an arbitrary part, one of displacement, speed, acceleration obtained from the rotation angle, angular velocity, angular acceleration of the arbitrary part as a first reference value,
A value corresponding to one of differentiation or integration of the first reference value is set as a second reference value,
A value corresponding to the other of the differentiation or integration of the first reference value is set as a third reference value,
When the second reference value corresponds to the integral value of the first reference value, the angular frequency value of the vibration to be detected is multiplied by the second reference value, and the second reference value is a differential value of the first reference value. When the second reference value after dividing the second reference value by the angular frequency value and the first reference value are taken as orthogonal coordinates, the second reference value and the first Find the first vibration level from a value that can recognize the length of the composite vector of the reference value ,
When the third reference value corresponds to an integral value of the first reference value, the angular frequency value is multiplied by the third reference value, and the third reference value corresponds to a differential value of the first reference value. In this case, the third reference value and the first reference value when the third reference value and the first reference value after dividing the third reference value by the angular frequency value are taken as orthogonal coordinates. Find the second vibration level from the value that can recognize the length of the composite vector ,
The vibration level detection method, wherein the vibration level is obtained based on the first vibration level and the second vibration level.
抽出処理後の上記第一参照値、上記第二参照値および上記第三参照値に基づいて上記振動レベルを求める
ことを特徴とする請求項1に記載の振動レベル検知方法。 Performing a process of extracting vibrations at a frequency to be detected from the first reference value, the second reference value, and the third reference value;
The vibration level detection method according to claim 1 , wherein the vibration level is obtained based on the first reference value, the second reference value, and the third reference value after the extraction process.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の振動レベル検知方法。 The vibration level detection method according to claim 1 or 2 , wherein the second reference value and the third reference value are obtained by differentiating and integrating the first reference value.
上記第一参照値を上記任意部位の変位以外とし、上記第二参照値および上記第三参照値を変位以外に相当する値として上記振動レベルを求める
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の振動レベル検知方法。 The object is a sprung member of a vehicle,
The first reference value other than the displacement of the arbitrary sites, any of claims 1 to 3, characterized in that obtaining the vibration level as a value corresponding to the addition displace said second reference value and said third reference value vibration level detecting method according to an item or.
上記物体が振動することによる当該任意部位の振動レベルを検知する場合、当該任意部位の検知したい振動の方向の変位、速度、加速度の一つを第一参照値とし、上記物体の回転によって生じる上記任意部位の振動レベルを検知する場合、当該任意部位の回転角、角速度、角加速度から求めた変位、速度、加速度の一つを第一参照値として求める第一参照値取得部と、
上記第一参照値の微分或いは積分の一方に相当する値を第二参照値として求める第二参照値取得部と、
上記第一参照値の微分或いは積分の他方に相当する値を第三参照値として求める第三参照値取得部と、
上記第二参照値が上記第一参照値の積分値に相当する場合には検知したい振動の角周波数値を上記第二参照値に乗じ、上記第二参照値が上記第一参照値の微分値に相当する場合には上記角周波数値で上記第二参照値を除して上記第二参照値を補正するとともに、上記第三参照値が上記第一参照値の積分値に相当する場合には上記角周波数値を上記第三参照値に乗じ、上記第三参照値が上記第一参照値の微分値に相当する場合には上記角周波数値で上記第三参照値を除して上記第三参照値を補正する補正部と、
上記補正部で補正された上記第二参照値と上記第一参照値とを直交座標に取った際の上記第二参照値と上記第一参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から第一振動レベルを求め、上記補正部で補正された上記第三参照値と上記第一参照値とを直交座標に取った際の上記第三参照値と上記第一参照値の合成ベクトルの長さを認識可能な値から第二振動レベルを求め、さらに、上記第一振動レベルと上記第二振動レベルとに基づいて上記振動レベルを求める振動レベル取得部とを備えた
ことを特徴とする振動レベル検知装置。 In a vibration level detection device that detects a vibration level that is the magnitude of vibration of an arbitrary part of an object,
When detecting the vibration level of the arbitrary part due to the vibration of the object, one of the displacement, velocity, and acceleration in the direction of vibration to be detected of the arbitrary part is set as a first reference value, and the above-mentioned generated by the rotation of the object When detecting the vibration level of an arbitrary part, a first reference value acquisition unit that determines one of the displacement, speed, and acceleration obtained from the rotation angle, angular velocity, and angular acceleration of the arbitrary part as a first reference value;
A second reference value acquisition unit for obtaining a value corresponding to one of differentiation or integration of the first reference value as a second reference value;
A third reference value obtaining unit for obtaining a value corresponding to the other of the differentiation or integration of the first reference value as a third reference value;
When the second reference value corresponds to the integral value of the first reference value, the angular frequency value of the vibration to be detected is multiplied by the second reference value, and the second reference value is a differential value of the first reference value. When the second reference value is corrected by dividing the second reference value by the angular frequency value, the third reference value corresponds to an integral value of the first reference value. When the third reference value is multiplied by the angular frequency value, and the third reference value corresponds to a differential value of the first reference value, the third reference value is divided by the angular frequency value to obtain the third reference value. A correction unit for correcting the reference value;
From the value which can recognize the length of the synthetic vector of the second reference value and the first reference value when the second reference value and the first reference value corrected by the correction unit are taken as orthogonal coordinates The first vibration level is obtained, and the length of the combined vector of the third reference value and the first reference value when the third reference value corrected by the correction unit and the first reference value are taken as orthogonal coordinates A vibration level obtaining unit that obtains a second vibration level from a value capable of recognizing the height, and further obtains the vibration level based on the first vibration level and the second vibration level. Level detection device.
上記振動レベル取得部は、フィルタによる抽出処理後の上記第一参照値、上記第二参照値および上記第三参照値に基づいて振動レベルを求める
ことを特徴とする請求項5に記載の振動レベル検知装置。 A filter that performs a process of extracting vibrations of a frequency to be detected from the first reference value, the second reference value, and the third reference value;
The vibration level according to claim 5 , wherein the vibration level acquisition unit obtains a vibration level based on the first reference value, the second reference value, and the third reference value after extraction processing by a filter. Detection device.
ことを特徴とする請求項5または6に記載の振動レベル検知装置。 The vibration level detection device according to claim 5, wherein the second reference value acquisition unit obtains the second reference value by differentiating or integrating the first reference value.
ことを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の振動レベル検知装置。 The vibration level detection device according to any one of claims 5 to 7, wherein the third reference value acquisition unit obtains the third reference value by differentiating or integrating the first reference value.
上記第一参照値を上記任意部位の変位以外とし、上記第二参照値および上記第三参照値を変位以外に相当する値として上記振動レベルを求める
ことを特徴とする請求項5から8のいずれか一項に記載の振動レベル検知装置。 The object is a sprung member of a vehicle,
The first reference value other than the displacement of the arbitrary site one of claims 5 8, characterized in that obtaining the vibration level as a value corresponding to the addition displace said second reference value and said third reference value vibration level detecting apparatus according to an item or.
ことを特徴とする請求項5から9のいずれか一項に記載の振動レベル検知装置。 The vibration level detection device according to any one of claims 5 to 9, wherein vibration levels in at least two directions of pitching and rolling at an arbitrary portion of the sprung member are obtained.
上記振動レベル取得部は、上記ばね上部材の任意部位におけるローリング方向の振動レベルとピッチング方向の振動レベルとバウンス方向の振動レベルを個々に求め、これらを加算してばね上部材の振動レベルを求める
ことを特徴とする請求項5から10のいずれか一項に記載の振動レベル検知装置。 The object is a sprung member of a vehicle,
The vibration level acquisition unit obtains the vibration level in the rolling direction, the vibration level in the pitching direction, and the vibration level in the bounce direction individually at an arbitrary part of the sprung member, and adds these to obtain the vibration level of the sprung member. The vibration level detection apparatus according to any one of claims 5 to 10 , wherein
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