JP6550888B2 - 振動低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動低減装置に関するものである。

エンジンに取り付けられる第１ブッシュと、車体側に取り付けられる第２ブッシュと、これら一対のブッシュを連結するロッドと、このロッドに支持部材を介して支持される慣性マスと、この慣性マスをロッドの軸方向に往復動させるアクチュエータと、エンジンからロッドに伝達される信号の加速度に基づいてロッドの軸方向変位の速度に比例した力をアクチュエータに発生させる制御手段とを備えた振動低減装置が知られている（特許文献１）。

特開２０１１−１２７５７号公報

しかしながら、上記の振動低減装置は、速度フィードバックにより制振効果を得ているが、ゲインを大きくした場合には、制御が発散し制振効果を得ることができない、という問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、フィーバック制御のゲインを大きくした場合に、制振の発散を抑制し、所望の制振効果を発揮できる振動低減装置を提供することである。

本発明は、ロッドの振動加速度、振動速度、振動変位のいずれか一つを第１検出値として検出し、アクチュエータの振動加速度、振動速度、振動変位のいずれか一つを第２検出値として検出し、補償器を有した制御手段により、当該第１検出値と当該第２検出値に基づき、アクチュエータの駆動を制御する制御信号を演算し、制御信号によりアクチュエータを駆動させることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、フィードバックゲインを大きくした場合に、補償器により制御の安定性を向上させるようなパラメータを設定できるので、制御の発散を抑制しつつ、所望の制振効果を発揮できるという効果を奏する。

図１は、本実施形態に係る振動低減装置の側面図である。 図２は、図１の振動低減装置のＸＺ平面で切ったときの断面図である。 図３は図２のIII線に沿う断面図である。 図４は、アクチュエータの分解斜視図である 図５は、トルクロッド及びアクチュエータのモデルのシステムプラントを示す概要図である。 図６は、トルクロッドの振動特性を示すグラフである。 図７は、トルクロッドの振動特性を示すグラフである。 図８は本実施形態に係る振動低減装置のブロック図である。 図９は、コントローラの制御フローを示すフローチャートである。 図１０は、イナータンス特性を示すグラフであって、（ａ）は比較例の特性を示し、（ｂ）は、本実施形態に係る振動低減装置の特性を示す。 図１１は、位相特性を示すグラフであって、（ａ）は比較例の特性を示し、（ｂ）は、本実施形態に係る振動低減装置の特性を示す。 図１２は、本実施形態の変形例に係る振動低減装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る振動低減装置の側面図である。図２は、図１の振動低減装置のＸＺ平面で切ったときの断面図である。図３は図２のIII線に沿う断面図である。

本発明の実施形態に係る振動低減装置は、ロッドの振動を抑制するための装置である。振動低減装置は、図１〜図３に示すように、アクチュエータ１００、トルクロッド２００、センサ３００、センサ４００、弾性体５０１、５０２を備えている。アクチュエータ１００は、後述する慣性マスをトルクロッド２００に対して相対的に移動させることで、トルクロッド２００の振動を抑制する。

ロッド２００は、エンジンと車体との間を連結するロッドある。ロッド２００の両端部分には、それぞれ挿入孔が設けられており、中央部分にはアクチュエータを格納するための格納室が設けられている。それぞれの挿入孔の内壁に沿うように弾性体５０１、５０２が設けられている。そして、ボルト等の締結部材が一方の挿入孔に挿入されて、ロッド２００は弾性体５０１を介して車体に取り付けられる。同様に、ボルト等の締結部材が他方の挿入孔に挿入されて、ロッド２００は弾性体５０２を介して車体に取り付けられる。

アクチュエータ１００は、後述する慣性マスを、ロッドの軸方向（図１のＸ方向に相当）に往復動させる装置である。アクチュエータ１００は、ロッド２００のアクチュエータ収納室に収納される。なお、アクチュエータ１００の詳細な構造は後述する。

センサ３００は、アクチュエータ１００の振動を検出するセンサである。センサ３００は、アクチュエータ１００の振動として、アクチュエータ１００の振動加速度、振動速度、又は振動変位を検出する。センサ３００は、アクチュエータ収容室の表面を窪ませた凹部に、固定されている。センサ３００は、アクチュエータ収容室の側面に設けられている。なお、センサ３００の設置位置は、アクチュエータ１００の振動を検出可能な位置であれば、図２及び図３に示す位置に限らず、他の位置でもよい。

センサ４００は、トルクロッド２００の振動を検出するセンサである。センサ４００は、トルクロッド２００の表面に固定されている。センサ４００は、トルクロッド２００の振動として、トルクロッド２００の振動加速度、振動速度、又は振動変位を検出する。なお、センサ４００の設置位置は、トルクロッド２００の振動を検出可能な位置であれば、図２及び図３に示す位置に限らず、他の位置でもよい。センサ３００、４００の検出値は、アクチュエータの駆動を制御するコントローラに出力される。

次に、図４を用いて、アクチュエータ１００の構造を説明する。図４は、アクチュエータ１００の分解斜視図である。アクチュエータ１００は、可動子を外側に固定子を内側に設けたアウタ可動型の制振装置ある。なお、以下に示す実施例では、アウタ可動型のアクチュエータを例に説明するが、アクチュエータ１００は、インナ可動型でもよい。また図４に示すアクチュエータ１００は一例にすぎず、アクチュエータ１００は他の構造であってもよい。

図４に示すように、アクチュエータ１００は、インナ部材２と、アウタ部材（慣性マス）３と、板バネ４、５と、フランジ６、７と、ボルト８と、シャフト９１と、ナット９２とを備える。インナ部材２は、アウタ部材３の内側に配置され、シャフト９１を介して固定され、固定子となる。一方、アウタ部材３は、トルクロッド２００内で、インナ部材２に対して前後方向（スラスト方向）に相対的に往復動するように、板バネ４、５を介してインナ部材２に支持されており、可動子となる。また、アウタ部材３が慣性マスに相当する。本例のアクチュエータ１００において、シャフト９１の軸方向が慣性マスの移動方向となる。

まず、インナ部材２の構成を説明する。インナ部材２の内部には、インナコアとなる複数の板状の積層鋼板２１が積層されており、当該積層鋼板２１の中心部には、シャフト９１を挿入するための挿入孔が設けられている。積層鋼板２１はシャフト９１に対して対称な形状をしており、ボビン２２に覆われている。ボビン２２は積層鋼板２１を覆うように、二分割されたユニットにより形成されており、ボビン２２はシャフト９１の軸受けとなる軸受け部２２１と、コイル２３、２４が巻き付けられる巻回部２２２と、磁石２５、２６を支持する磁石支持部２２３を有する。軸受け部２２１が、ボビン２２の中心に形成されており、軸受け部２２１の上部及び下部にそれぞれ巻回部２２２が形成され、さらに巻回部２２２の上部及び下部にそれぞれ磁石支持部２２３が形成されている。軸受け部２２１には、シャフト９１が挿入される挿入孔が設けられている。

またボビン２２の上部の巻回部２２２には、コイル２３が巻き付けられている。コイル２３は、通電により磁界を発生させて、アウタ部材３を往復動させるためのコイルである。

ボビン２２の下部の巻回部２２２には、コイル２４が巻き付けられている。コイル２３はコイル２４と配線で接続されている。

ボビン２２の上部の磁石支持部２２３の上端面２２３ａには、磁石２７の形状に沿った凹部が形成されており、磁石２７が当該凹部に嵌合することで、磁石支持部２２３に設けられる。また、同様に、ボビン２２の下部の磁石支持部２２３の下端面２２３ｂには、磁石２８の形状に沿った凹部が形成されており、磁石２８が当該凹部と嵌合することで、磁石支持部２２３に設けられる。

磁石２７は、１組の磁石２７１及び磁石２７２を有し、磁石２７１及び磁石２７２は、シャフト９１の軸方向と同方向に並列な状態で、磁石支持部２２３の上端面２２３ａの中央部分に支持されている。永久磁石２７１及び磁石２７２は、隣合う磁極が異なるように並べられている。同様に、磁石２８は、１組の永久磁石２８１及び磁石２８２を有し、磁石２８１及び磁石２８２は、シャフト９１の軸方向と同方向に並列な状態で、磁石支持部２２３の下端面２２３ｂの中央部分に支持されている。永久磁石２６１及び磁石２６２は、隣合う磁極が異なるように並べられている。

次に、アウタ部材３の構成を説明する。アウタ部材３は、積層鋼板支持部材３１と、上蓋部３２と、下蓋部３３と、積層鋼板３４と、積層鋼板３５とを備える。アクチュエータ１００はアウタ可動型であって、アウタ部材３の可動マスを大きくとることで、アクチュエータ１００の推進力を向上させている。

積層鋼板支持部材３１は、軽金属または非金属材料で一体形成されており、アウタ部材３の本体部となる。積層鋼板支持部材３１は、インナ部材２の上方と下方にそれぞれ設けられている。上方の積層鋼板支持部材３１はインナ部材２の磁石２７と隙間を空けた状態で設けられている。また、下方の積層鋼板支持部材３１はインナ部材２の磁石２８と隙間を空けた状態で設けられている。

積層鋼板支持部材３１の中央部分には、積層鋼板３４、３５を支持するための孔が形成される。そして、積層鋼板３４、３５が当該孔に圧入されて、積層鋼板３４、３５が積層鋼板支持部材３１に支持されている。積層鋼板３４は磁石２７と対向する位置に配置され、積層鋼板３５は磁石２８と対向する位置に配置されている。なお、積層鋼板３４、３５は、接着材等で積層鋼板支持部材３１に接着されてもよい。

積層鋼板支持部材３１の角部には、ボルト８を挿入するための挿入孔３１３が、シャフト９１の軸方向と平行に形成されている。

積層鋼板３４、３５は、複数の板状の鋼板が、積層されることで構成されている。また積層鋼板３４の積層面に対して垂直方向とシャフト９１の軸方向とが平行になり、積層鋼板３５の積層面に対して垂直方向とシャフト９１の軸方向とが平行になる。

上蓋部３２は、積層鋼板支持部材３１の上面を覆うように形成されている。上蓋部３２の角部には、ボルト８を挿入するための挿入孔３２３が、シャフト９１の軸方向と平行に形成されている。

下蓋部３３は、積層鋼板支持部材３１の下面を覆うように形成されている。下蓋部３３の角部には、ボルト８を挿入するための挿入孔３３３が、シャフト９１の軸方向と平行に形成されている。

次に、インナ部材２及びアウタ部材３以外の構成を説明する。板バネ４、５は、インナ部材２の磁石２７、２８とアウタ部材３との間に、アウタ部材３の移動軸方向と垂直方向に所定間隔をもち、それぞれ同一の軸心となるように配置され、インナ部材２とアウタ部材３とを連結する。板バネ４及び板バネ５の四隅にはボルト８を挿入する挿入孔４１、５１が設けられ、板バネ４及び板バネ５の中央部には、シャフト９１を挿入する挿入孔４２、５２が設けられている。

フランジ６、７は、板状に形成されており、アウタ部材３の移動軸方向に両端から、板バネ４、５及びアウタ部材３を狭持する。フランジ６の四隅にはボルト８を挿入する挿入孔６１が設けられている。フランジ７の四隅には、ボルト８と締結するウェルドナットなどの係合部７１が設けられている。２本のボルト８が、挿入孔３２３、４１、５１、６１に挿入され、係合部７１に締結されている。また、２本のボルト８が、挿入孔３３３、４１、５１、６１に挿入され、係合部７１に締結されている。これにより、板バネ４、５は、上蓋部３２及び下蓋部３３を介して、積層鋼板支持部材３１の移動軸方向の両端にそれぞれ固定される。

シャフト９１の先端部分には、ナット９２と締結するようにネジ部が形成されており、シャフト９１は、板バネ４の挿入孔４２と、インナ部材２の挿入孔と、板バネ５の挿入孔５２に挿入され、ナット９２に締結される。これにより、インナ部材２及び板バネ４、５はシャフト９１及びナット９２により締結される。また、アウタ部材３は板バネ４、５を介してシャフト９１に支持される。そして、アクチュエータ１００をトルクロッド２００に取り付けて、ボルト等でアクチュエータ１００のシャフト９１がトルクロッド２００に固定される。これにより、アウタ部材３が、板バネ４、５及びシャフト９１を介して、トルクロッド２００に支持される。

次に、疑似直接速度フィードバック（Ｄｉｒｅｃｔ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ＦｅｅｄＢａｃｋ：ＤＶＦＢ）について説明する。本実施形態に係る電源装置では、フィードバックゲインを容易に変更できるようにするために、ＤＶＦＢ制御を採用している。

制振対象となるトルクロッド２００を、ばね−質量系モデルとした上で、アクチュエータ１００を取り付けた２自由度系モデルを用いて説明する。図５は、モデルのシステムプラントを示す。

図５において、ｍ_０、ｋ_０、ｃ_０は、それぞれアクチュエータ１００の質量、剛性、及び減衰係数を示す。ｕは電磁気アクチュエータの制御力を示す。ｍ_１、ｋ_１、ｃ_１は、それぞれトルクロッド２００の質量、剛性、及び減衰係数であり、ｗは外乱入力である。ｘ_０は、アクチュエータ１００の質量の変位を示し、ｘ_１はトルクロッドの変位を示す。

図５に示すモデルより運動方程式は、下記式（１）及び（２）で表される。

ここで、式（２）について、下記式（３）のようにおきかえることができれば、理想的なＤＶＦＢが成立する。

そして、式（２）及び式（３）より、下記式（４）が導出される。

式（４）を式（１）に代入すると、下記式（５）になる。

そして、式（５）をラプラス変換して変形すると、下記式（６）になる。

式（６）に示されるように、アクチュエータの変位量（Ｘ_０）とトルクロッドの変位量（Ｘ_１）との比で表される伝達特性において、２つの極が原点にあることにより、見かけ上は、振動低減装置においてＤＶＦＢ制御がかかっているように見える。しかしながら、実際の制御系では不安定になる可能性がある。

ここで、制振対象構造物であるトルクロッド２００の軽量化と、振動特性との関係について、図６を用いて説明する。トルクロッド２００の振動特性を示すグラフである。図６において、横軸は周波数を表し、縦軸はイナータンスを表す。グラフａ_１は、ベースとなるトルクロッド２００を備えた場合の特性を示す。グラフａ_２は、ベースのトルクロッド２００を備えつつ、ＤＶＦＢ制御を行った場合の特性を示す。グラフｂ_１は、軽量化トルクロッド２００を備えた場合の特性を示す。グラフｂ_２は、軽量化トルクロッド２００を備えつつ、ＤＶＦＢ制御を行った場合の特性を示す。グラフｃは、軽量化トルクロッド２００を備えつつ、高ゲインのＤＶＦＢ制御を行った場合の特性を示す。

グラフａ_１に示すように、ベースのトルクロッド２００の固有値（固有振動数）はｆ_ａとなり、イナータンスが、固有値（ｆ_ａ）でピーク値をとることが分かる。そして、ベースのトルクロッド２００を備えた振動低減装置において、ＤＶＦＢ制御の下、アクチュエータ１００を駆動させると、グラフａ_２に示すように、固有値（ｆ_ａ）付近のイナータンスのピークは抑制される。

次に、ベースのトルクロッド２００を軽量化させると、軽量化されたトルクロッドの特性は、グラフｂ_１のような特性になる。すなわち、トルクロッドの固有値がｆ_ａからｆ_ｂ（＞ｆ_ａ）に高くなる。そして、軽量化されたトルクロッド２００を備えた振動低減装置において、ＤＶＦＢ制御の下、アクチュエータ１００を駆動させると、グラフｂ_２に示すように、固有値（ｆ_ｂ）付近のイナータンスのピークは抑制される。しかしながら、グラフａ_２とグラフｂ_２とを比較した場合に、マス領域では、イナータンスのレベルが、軽量化により増加していることが分かる（図６の斜線部分に相当）。マス領域によるイナータンスのレベルの上昇を抑えるためには、ＤＶＦＢ制御におけるゲインを高めればよい。グラフｃに示すように、軽量化されたトルクロッド２００を備えた振動低減装置において、高ゲインのＤＶＦＢ制御を行うことで、マス領域によるイナータンスのレベルは、ベースのトルクロッド２００を備えた場合のイナータンスレベルと同程度まで抑制できる。

次に、高ゲインでＤＶＦＢ制御を行った際の安定性について、図７を用いて説明する。図７は、トルクロッド２００の振動特性を示すグラフである。図７において、横軸は周波数を表し、縦軸はイナータンスを表す。グラフｄ_ＯＦＦは、ＤＶＦＢ制御を行わなかった場合の特性を示し、グラフｄ_ＯＮは、ＤＶＦＢ制御を行った場合の特性を示す。

グラフｄ_ＯＦＦに示すように、ＤＶＦＢ制御を行わずにアクチュエータを駆動させた場合には、低周波数の領域で、制御が発散することない。一方、グラフｄ_ＯＮに示すように、高ゲインのＤＶＦＢ制御でアクチュエータを駆動させた場合には、低周波数の領域で、制御が発散する。

図５に示したシステムプラントにおいて、安定判別式は下記式（７）で表される。

ただし、Ω_０はアクチュエータ１００の固有角振動数を示し、ｍ_０は、アクチュエータ１００の質量を示し、Ω_１はトルクロッド２００の固有角振動数を示し、ｍ_１は、トルクロッド２００の質量を示す。

例えば、アクチュエータ１００の質量（ｍ_０）、剛性（ｋ_０）、及び減衰比（ζ_０）をそれぞれ０．３５（ｋｇ）、７７００（Ｎ／ｍ）、及び５．０（％）とし、トルクロッド２００の質量（ｍ_１）、剛性（ｋ_１）、及び減衰比（ζ_１）をそれぞれ２．１（ｋｇ）、５５００（Ｎ／ｍ）、及び３．０（％）とし、ＤＶＦＢ制御におけるフィードバックゲイン（Ｋ_ｆｂ）を２５００とする。

この場合に、式（７）で示される安定判別式の結果は−０．００１となり、０より小さくなるため、不安定になる。すなわち、ゲイン（Ｋ_ｆｂ）が高い場合には、μが大きくなるなため、式（７）の値が負となり、制御が発散する。このように、実際のＤＶＦＢ制御では、ゲイン（Ｋ_ｆｂ）が高くなると、制御が不安定になってしまう。そこで、本実施形態では、以下に説明するように、補償器を用いて調整パラメータを設定することで、ゲイン（Ｋ_ｆｂ）を高くしつつ、ＤＶＦＢ制御の安定化を図っている

上記の式（６）に示す伝達特性において、閉ループ系を安定化させるためには、式（６）の２つの極の実部を負にすればよい。

そのため、２つの極の実部を負にすることを前提とすると、式（６）は下記式（８）で表すことができる。

ただし、ε_１及びε_２は、調整パラメータであって、共に正の値とする。

式（８）を変形しラプラス逆変換すると、下記（９）が導出される。

式（９）を式（１）に代入すると、式（１０）が導出される。

そして、式（２）の右辺に式（９）を代入すると、式（１１）が導出される。

式（１１）の第２項の係数（ｃ_１＋Ｋ_ｆｂ）から、速度フィードバックゲイン（Ｋ_ｆｂ）のより減衰付与が可能となる。そして、式（１１）の右辺において、第１項が減衰を表し、第２項が剛性を表す。そのため、調整パラメータ（ε_ｃ）を調整することで、アクチュエータ１００の減衰を変更することができる。調整パラメータ（ε_ｋ）を調整することで、アクチュエータ１００の剛性も変更することができる。また、本実施形態において、減衰は大きく、剛性は小さくなるように、調整パラメータ（ε_１、ε_２）を設定すればよいことになる。

さらに、上記の式（１１）が成立する際の制御力（ｕ）は、式（１１）を展開することで、下記式（１２）が導出される。

式（１２）により、トルクロッド２００の検出値に対して速度フィードバックゲイン（Ｋ_ｆｂ）をかけつつ、制御力（ｕ）をアクチュエータ１００に与えることで、トルクロッド２００の振動速度（ｘ_１）に減衰を付与することができる。このとき、ゲイン（Ｋ_ｆｂ）を調整することで、トルクロッド２００の振動速度（ｘ_１）に付与する減衰を自由に調整できる。さらに、調整パラメータ（ε_１、ε_２）の値を調整することで、アクチュエータ１００の減衰、剛性を変更することもできる。その結果として、ＤＶＦＢ制御の安定化を図りつつ、振動特性における安定領域を広げることができる。

なお、下記（１３）の関係を満たす場合に、式（１２）は下記式（１４）で表すこともできる。

以下、振動低減装置の構成のうち、アクチュエータ１００及びトルクロッド２００以外の他の構成について、図８を用いて説明する。図８は本実施形態に係る振動低減装置のブロック図である。なお、図８ではトルクロッド２００の図示を省略している。

振動低減装置は、アクチュエータ１００及びトルクロッド２００以外の他の構成として、コントローラ６００及びアンプ７００を備えている。

コントローラ６００は、振動低減装置の全体を制御するための制御回路である。コントローラ６００は、トルクロッド２００の所定方向（シャフト９１の軸方向）への変位の速度に比例した力を、アクチュエータ１００から発生させるように、アンプ７００を介して制御信号をアクチュエータ１００に出力する。コントローラ６００は、センサ３００の検出値、及び、センサ４００の検出値に対して、上記式（１２）で示した制御力（ｕ）を出力できるように、補償器６０１及び積分器６０２を有した制御モデルで表すことができる。補償器６０１で設定される速度フィードバックゲイン（Ｋ_ｆｂ）はマス領域の減衰効果を得るために、高い値に設定されている。補償器６０１のパラメータ（ε_１、ε_２）は、上記式（６）に示す伝達特性が安定化できるように、式（６）の２つの極の実部を負にするパラメータに設定されている。また、補償器６０１のパラメータ（ε_１、ε_２）は、アクチュエータ１００の減衰及び剛性に応じて設定されている。

そして、コントローラ６００は、センサ３００の検出値、及び、センサ４００の検出値に基づき、式（１２）を用いて、制御信号を演算する。

アンプ７００は、入力される制御信号を増幅しつつ、ＰＷＭ制御により矩形波信号に変換する。アンプ７００の出力側は、コイル２３に配線で接続されている。アンプ７００には、デジタルアンプ又はアナログアンプを使用する。アンプ７００にデジタルアンプを使用した場合には、小型で電力効率のよいアンプを用いることができるため、車両で消費される電力を抑制できる。また、アンプ７００にアナログアンプを使用した場合に、離散化誤差などが含まれないため、制御信号のＳ／Ｎ比を改善し、振動低減装置における制御のロバスト性を高めることができる。

次に、図９を用いて、コントローラ６００の制御フローを説明する。図９は、コントローラ６００の制御フローを示すフローチャートである。

ステップＳ１にて、コントローラ６００はアクチュエータ１００に制御信号を送信することで、アクチュエータ１００を駆動させる。コントローラ６００は、センサ３００の検出値及びセンサ４００の検出値を取得することで、アクチュエータ１００の状態量及びトルクロッド２００の状態量をそれぞれ検出する。状態量は、検出対象の振動加速度、振動速度、又は振動変位である。

ステップＳ３にて、コントローラ６００は、調整パラメータ（ε_１、ε_２）を用いて、フィードバックゲインによる制御信号を演算し、アクチュエータ１００に制御信号を出力する。ステップＳ４にて、コントローラ６００は、アクチュエータ１００の駆動を終了させるか否かを判定する。アクチュエータ１００の駆動を継続する場合には、コントローラ６００はステップＳ１の制御フローを実行する。アクチュエータ１００の駆動を終了する場合には、コントローラ６００は制御フローを終了する。

次に、図１０及び図１１を用いて、本実施形態に係る振動低減装置のイナータンス特性と位相特性を、比較例と比較しつつ説明する。図１０は、イナータンス特性を示すグラフであって、（ａ）は比較例の特性を示し、（ｂ）は、本実施形態に係る振動低減装置の特性を示す。図１０において、グラフｄ_ＯＦＦは、ＤＶＦＢ制御を行わなかった場合の特性を示し、グラフＡ（ｄ_ＯＮ）は、ＤＶＦＢ制御を行った場合の特性を示し、グラフＢは、調整パラメータを設定しつつ、ＤＶＦＢ制御を行った場合の特性を示す。

図１０（ａ）に示すように、ゲイン（Ｋ_ｆｂ）を高めただけでは、低周波数帯域で、制御が発散する。一方、図１０（ｂ）に示すように、調整パラメータを設定しつつ、高ゲインのＤＶＦＢ制御を実行させることで、低周波数帯域での制御発散を抑制できる。

図１１は、位相特性を示すグラフであって、（ａ）は比較例の特性を示し、（ｂ）は、本実施形態に係る振動低減装置の特性を示す。

図１１（ａ）に示すように、ゲイン（Ｋ_ｆｂ）を高めただけでは、低周波数帯域における位相特性が、安定領域（位相が−９０度から９０度の範囲）から大きく逸脱している。一方、図１１（ｂ）に示すように、調整パラメータを設定しつつ、高ゲインのＤＶＦＢ制御を実行させることで、位相特性を安定領域（位相が−９０度から９０度の範囲）内に収めることができる。

上記のように、本実施形態では、ロッド２００の振動加速度、振動速度、振動変位のいずれか一つをセンサ４００により検出し、アクチュエータ１００の振動加速度、振動速度、振動変位のいずれか一つをセンサ３００により検出し、補償器６０１を有したコントローラ６００により、センサ３００、４００の検出値に基づき、アクチュエータ１００の駆動を制御する制御信号を演算し、制御信号によりアクチュエータ１００を駆動させる。これにより、アクチュエータ１００とトルクロッド２００の物理特性（質量、剛性、減衰係数）で決まってしまう制御の安定性を向上させることが可能となり、制御発散を抑制しつつ、大きな制御効果を得ることができる。

また本実施形態では、アクチュエータ１００の変位量とトルクロッド２００の変位量の比で表される伝達特性において、２つの極の実部を負にするためのパラメータを、補償器６０１の調整用パラメータとして設定する。これにより、フィードバックゲインを大きくした場合に、補償器により制御の安定性を向上させるようなパラメータを設定できるので、制御の発散を抑制しつつ、大きな制御効果を得ることができる。

また本実施形態では、トルクロッド２００の状態量に対してゲイン（Ｋ_ｆｂ）をかけつつ、少なくとも第１調整パラメータと第２調整パラメータを含んだパラメータを、補償器６０１の調整用パラメータとして設定する。これにより、フィードバックゲインを大きくした場合に、補償器により制御の安定性を向上させるようなパラメータを設定できるので、制御の発散を抑制しつつ、大きな制御効果を得ることができる。

また本実施形態において、調整パラメータ（ε_１）及び調整パラメータ（ε_２）は０より大きい値である。これにより、アクチュエータの減衰と剛性の両方を調整することができ、判別安定化式をゼロより大きくし易くなるため、制御のロバスト性が向上する。また、大きなフィードバックゲイン（Ｋ_ｆｂ）を設定できるため制御効果が向上する。

なお、本実施形態では、調整パラメータ（ε_１）及び調整パラメータ（ε_２）をゼロより大きい値にしたが、調整パラメータ（ε_１）及び調整パラメータ（ε_２）のうち、いずれか一方のパラメータをゼロにし、他方のパラメータをゼロより大きい値にしてもよい。これにより、剛性をさらに小さくすることができる。また、式（１２）の項数が減るため、制御信号を算出する際の演算負荷を軽減することができる。

なお、本実施形態に係る振動低減装置は、アクチュエータ１００の可動方向の固有値がトルクロッド２００の固有値以下になるように、設計されている。これにより、制御力の特性が一定の周波数域（マス領域）で、アクチュエータ１００を使用することができるため、制御信号の演算負荷を軽減できコントローラ６００のコストを抑制できる。

なお、コントローラ６００は、制御周波数と異なる周波数の信号をカットするフィルタを有してもよい。これにより、制御対象周波数以外のモードを励起することがなくなるため、よりロバストな制御の実現を実現できる。

なお、本実施形態に係る振動低減装置の変形例として、センサ３００は、図１２に示すように、アクチュエータ収容室の上面及び下面にそれぞれ設けられてもよい。

上記センサ４００が本発明に係る「第１検出手段」に相当し、センサ３００が本発明に係る「第２検出手段」に相当し、コントローラ６００が本発明に係る「制御手段」に相当する。

２…インナ部材
２１…積層鋼板
２２…ボビン
２３、２４、２５、２６…コイル
２７、２８…磁石
３…アウタ部材
４、５…板バネ
６、７…フランジ
８…ボルト
９１…シャフト
９２…ナット
１００…アクチュエータ
２００…トルクロッド
３００、４００…センサ
６００…コントローラ
６０１…補償器
６０２…積分器
７００…アンプ

Claims (9)

1. エンジンと車体との間を連結するロッドと、
   前記ロッドに支持された慣性マスと、
   前記慣性マスを前記ロッドの軸方向に往復動させるアクチュエータと、
   前記ロッドの振動加速度、振動速度、振動変位のいずれか一つを第１検出値として検出する第１検出手段と、
   前記アクチュエータの振動加速度、振動速度、振動変位のいずれか一つを第２検出値として検出する第２検出手段と、
   補償器を有し、前記第１検出値と前記第２検出値に基づき、前記アクチュエータの駆動を制御する制御信号を演算し、当該制御信号により前記アクチュエータを駆動させる制御手段とを備え、
   前記補償器は、高ゲインＤＶＦＢ制御において低周波数帯域での制御発振を抑制できるように、第１調整パラメータ及び第２調整パラメータを設定しつつ、下記式（３）の右辺において第１項が大きくなるように、かつ、下記式（３）の右辺において第２項が小さくなるように、前記第１調整パラメータと前記第２調整パラメータを設定する振動低減装置。
   

   

   ｘ_１は前記ロッドの変位を示し、ｍ_１は前記ロッドとの質量を示し、ｋ_１は前記ロッドの剛性を示し、ｃ_１は前記ロッドの減衰係数を示し、Ｋ_ｆｂはフィードバックゲインを示し、ｘ_０は前記アクチュエータの変位を示し、ｗは外乱入力を示す。
   また、ε_ｃ及びε_ｋは、下記式（４）、式（５）を満たすパラメータである。
   

   

   

   ｍ_０は前記アクチュエータの質量を示し、ε_１は前記第１調整パラメータを示し、ε_２は前記第２調整パラメータを示す。
2. 前記第１調整パラメータ及び前記第２調整パラメータは、前記アクチュエータの変位量と前記ロッドの変位量の比で表される伝達特性において、２つの極の実部を負にするためのパラメータである
   請求項１記載の振動低減装置。
   ただし、前記伝達特性は、下記式（６）を満たす伝達特性である。
   

   

   Ｘ_０は前記アクチュエータの変位量を示し、Ｘ_１は前記ロッドとの変位量を示し、ｓはラプラス変換子を示し、Ｋ_ｆｂは前記フィードバックゲインを示し、ｍ_０は前記アクチュエータの質量を示し、ε _１ は前記第１調整パラメータを示し、ε _２ は前記第２調整パラメータを示す。
3. 前記補償器は
   前記第１検出値の検出値に対して前記フィードバックゲインＫ_ｆｂをかけつつ、少なくとも前記第１調整パラメータと前記第２調整パラメータを含んだパラメータを設定する
   請求項１に記載の振動低減装置。
   ただし、
   前記フィードバックゲインＫ_ｆｂは、下記式（１）を満たすゲインであり、
   前記第１調整パラメータ及び前記第２調整パラメータは、それぞれ下記式（２）に含まれるε_１及びε_２である。
   

   

   ｃ_０は前記アクチュエータの減衰係数を示し、Ω_０は前記アクチュエータの固有角振動数を示し、ｍ_０は、前記アクチュエータの質量を示し、Ω_１は前記ロッドの固有角振動数を示し、ｍ_１は、前記ロッドの質量を示す。
   

   

   Ｘ_０は前記アクチュエータの変位量を示し、Ｘ_１は前記ロッドとの変位量を示し、ｓはラプラス変換子を示し、ε_１は前記第１調整パラメータを示し、ε_２は前記第２調整パラメータを示す。
4. 前記第１調整パラメータ及び前記第２調整パラメータのうち、一方のパラメータは０であり、他方のパラメータは０より大きい値である
   請求項３記載の振動低減装置。
5. 前記第１調整パラメータ及び前記第２調整パラメータが０より大きい値である
   請求項３記載の振動低減装置。
6. 前記アクチュエータの可動方向の固有振動数が前記ロッドの固有振動数以下である
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動低減装置。
7. 前記制御手段は、前記制御信号を増幅させるデジタルアンプを有する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動低減装置。
8. 前記制御手段は、前記制御信号を増幅させるアナログアンプを有する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動低減装置。
9. 前記制御手段は、制御周波数と異なる周波数の信号をカットするフィルタを有する
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の振動低減装置。

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