JP6637840B2 - Active vibration suppression device - Google Patents
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Description
本発明は、能動型制振装置に関するものである。 The present invention relates to an active vibration damping device.
特許文献1には、複数の振動モードを有する面材を制振対象とし、面材の振動を検出するセンサの検出値に対してモーダルフィルタリングを行うことによりモード毎の制振信号を生成することが記載されている。
特許文献2には、構造物の変位位置の積分値と可動マスの変位位置とが同位相で変化するように、アクチュエータを制御することが記載されている。特許文献3には、質量付加型の能動型制振装置のコントローラとして、DVFB(Direct Velocity Feedback)や最適レギュレータを用いることが記載されている。
特許文献4には、振動感知センサが感知した床振動に基づいて床振動の振動波形を予測し、振動発生装置が振動波形を相殺する逆位相の振動の指令により床を加振することが記載されている。特許文献5には、制振対象物の振動を検知するセンサの検知信号に応じて、制振対象物で発生した振動と周波数が同じで且つ位相が逆である振動を制振対象物に付与することが記載されている。
制振対象物を制振するためには、アクチュエータが発生する振動が、制振対象物の振動の逆位相であることが重要となる。しかし、制御装置が入力信号から制御信号を生成する際に生じる位相ずれ、及び、制御信号とアクチュエータが発生する振動との位相ずれによって、アクチュエータが発生する振動が所望の振動とならないおそれがある。そのため、従来の制振装置は、十分な制振効果を得ることができないおそれがあった。 In order to control the object to be damped, it is important that the vibration generated by the actuator has an opposite phase to the vibration of the object to be damped. However, the vibration generated by the actuator may not be the desired vibration due to a phase shift occurring when the control device generates the control signal from the input signal and a phase shift between the control signal and the vibration generated by the actuator. Therefore, the conventional vibration damping device may not be able to obtain a sufficient vibration damping effect.
本発明は、複数の振動モード(以下、モードとも言う)を有する面材又は梁材などを制振対象とし、アクチュエータが発生するモード毎の振動を所望の位相に一致させることができるように、制御信号の位相調整が可能となる能動型制振装置を提供することを目的とする。 The present invention is intended to control a face material or a beam material having a plurality of vibration modes (hereinafter, also referred to as modes) as vibration damping targets, and to make the vibration of each mode generated by the actuator coincide with a desired phase. An object of the present invention is to provide an active vibration damping device capable of adjusting a phase of a control signal.
本発明に係る能動型制振装置は、制振対象に対して振動を付与するアクチュエータと、前記アクチュエータに周期的な制御信号を出力する制御装置と、前記アクチュエータによる加振力に相関する状態信号を検出する設定用センサと、前記制振対象の振動を検出する複数の制御用センサとを備える。 An active vibration damping device according to the present invention includes an actuator that applies vibration to a vibration damping target, a control device that outputs a periodic control signal to the actuator, and a state signal that is correlated with a vibration force by the actuator. And a plurality of control sensors for detecting the vibration of the vibration damping target.
前記制御装置は、前記複数の制御用センサの検出値に基づいてモーダルフィルタリングを行うことによりモード毎振動を取得するモード分解部と、前記モード毎振動に基づいて、モード毎に、前記加振力に相当する目標制御信号を生成するモード毎目標生成部と、モード毎に、前記目標制御信号の積分値又は微分値に相当する位相調整信号を生成するモード毎調整信号生成部と、モード毎に、前記目標制御信号及び前記位相調整信号に対して所定の調整処理を施すことによりモード毎制御信号を生成するモード毎制御信号生成部と、前記モード毎制御信号に基づいて前記制御信号を生成する統合制御信号生成部とを備える。 A control unit configured to perform a modal filtering based on the detection values of the plurality of control sensors to obtain a mode-specific vibration; and A target generation unit for each mode that generates a target control signal corresponding to the above, an adjustment signal generation unit for each mode that generates a phase adjustment signal corresponding to an integral value or a differential value of the target control signal for each mode, A mode control signal generating unit that generates a mode control signal by performing a predetermined adjustment process on the target control signal and the phase adjustment signal, and generates the control signal based on the mode control signal. An integrated control signal generation unit.
さらに、前記制御装置は、前記アクチュエータに第一制御信号を出力した場合において前記設定用センサにより検出された第一状態信号を取得する信号取得部と、前記第一制御信号と前記第一状態信号とについての振幅及び位相の相違分を演算する相違分演算部と、前記相違分に基づいて前記所定の調整処理を決定する処理決定部とを備える。 Further, the control device, when outputting a first control signal to the actuator, a signal acquisition unit that acquires a first state signal detected by the setting sensor, the first control signal and the first state signal And a processing determining unit that determines the predetermined adjustment processing based on the difference.
制御装置のモード毎制御信号生成部は、モード毎に、目標制御信号及び位相調整信号を用いた上で、目標制御信号及び位相調整信号に対して所定の調整処理を施すことによってモード毎制御信号を生成している。従って、制御装置は、位相調整機能を有するため、生成されたモード毎制御信号を所望の位相と一致させることができる。そして、位相調整信号は、目標制御信号の積分値又は微分値に相当する。従って、位相調整信号の生成は、容易である。 The mode-specific control signal generation unit of the control device uses the target control signal and the phase adjustment signal for each mode, and performs a predetermined adjustment process on the target control signal and the phase adjustment signal, thereby controlling the mode-specific control signal. Has been generated. Therefore, since the control device has the phase adjustment function, the generated control signal for each mode can be matched with a desired phase. Then, the phase adjustment signal corresponds to an integral value or a differential value of the target control signal. Therefore, generation of the phase adjustment signal is easy.
さらに、制御装置は、信号取得部、相違分演算部、及び、処理決定部を備える。これらの構成によって、モード毎制御信号生成部が実行する所定の調整処理を容易に決定できる。特に、処理決定部は、位相調整信号が目標制御信号の積分値又は微分値に相当する信号であることから、所定の調整処理を容易に且つ確実に決定できる。そして、決定された所定の調整処理は、制御装置が目標制御信号からモード毎制御信号を生成する際に生じる位相ずれ、及び、制御信号とアクチュエータが発生する位相ずれを考慮した処理となる。その結果、アクチュエータが発生するモード毎の振動を所望の位相と一致させることができ、確実に制振効果を発揮できる。 Further, the control device includes a signal acquisition unit, a difference calculation unit, and a process determination unit. With these configurations, the predetermined adjustment process executed by the mode-specific control signal generation unit can be easily determined. In particular, since the phase adjustment signal is a signal corresponding to an integral value or a differential value of the target control signal, the processing determination unit can easily and reliably determine the predetermined adjustment processing. The determined predetermined adjustment process is a process that takes into account the phase shift that occurs when the control device generates the control signal for each mode from the target control signal, and the phase shift that occurs between the control signal and the actuator. As a result, the vibration of each mode generated by the actuator can be matched with a desired phase, and the vibration damping effect can be reliably exhibited.
<第一実施形態>
(1−1.能動型制振装置1の構成)
能動型制振装置1の構成について、図1を参照して説明する。能動型制振装置1による制振対象2は、例えば、面材又は梁材などであり、複数の振動モードを有する部材である。本実施形態においては、図1に示すように、制振対象2は、軽量気泡コンクリート(ALC)などの面材を例にあげる。制振対象2としての面材は、両端が単純支持されており、撓み変形する。
<First embodiment>
(1-1. Configuration of active vibration damping device 1)
The configuration of the active
能動型制振装置1は、アクチュエータ10(Actとも記載する)、複数の制御用センサ21−25、設定用センサ30、制御装置40、増幅回路50(Ampとも記載する)を備える。アクチュエータ10は、制振対象2に取り付けられ、制振対象2に対して振動を付与する。アクチュエータ10は、振動を発生する構成であれば、種々の構成を適用できる。
The active
本実施形態においては、アクチュエータ10は、バネ要素11、マス12、及び、駆動装置13を備える。バネ要素11は、金属バネ、エラストマーなど種々の材料を適用できる。マス12は、バネ要素11に取り付けられ、制振対象2に対して振動する。そして、マス12の振動とバネ要素11の弾性変形によって、制振対象2に振動が付与される。駆動装置13は、マス12を能動的に振動させる。駆動装置13は、例えば、ソレノイドやボイスコイルなどを適用できる。
In the present embodiment, the
制御用センサ21−25は、制振対象2にそれぞれ配置され、当該位置の振動を検出する。制御用センサ21−25は、アクチュエータ10による制振制御を行う際に、制振対象2の振動を検出する。つまり、制御用センサ21−25により検出される振動は、アクチュエータ10の制御に用いられる。制御用センサ21−25は、制振対象2の振動加速度、振動速度、及び、振動変位の何れかを検出するセンサである。本実施形態においては、制御用センサ21−25は、制振対象2の振動加速度を検出するセンサを用いる。
The control sensors 21-25 are arranged on the
ここで、制御用センサ21−25は、複数の複素固有モードベクトル成分の位相差、及び、複数の複素固有モードベクトルの直交性評価値に基づいて決定された制振対象2の位置に配置される。つまり、制御用センサ21−25は、位相差が小さく、且つ、ほぼ直交性を有する。制御用センサ21−25の配置の決定方法は、特開2015−175405号公報に記載されている。
Here, the control sensor 21-25 is arranged at the position of the
設定用センサ30は、制御装置40の設定処理に用いるセンサである。つまり、設定用センサ30は、制振制御に用いるセンサではない。設定用センサ30は、アクチュエータ10による加振力に相関する状態信号を検出する。加振力に相関する状態信号は、マス12の加速度、速度及び変位の何れか、又は、アクチュエータ10による加振力そのものである。つまり、設定用センサ30は、加速度センサ、速度センサ、変位センサ、荷重センサなどを適宜適用できる。
The
制御装置40は、アクチュエータ10に周期的な制御信号を出力する。制御装置40は、制振対象2の制振制御を行う際には、制御用センサ21−25の検出値を入力することにより、制御信号を生成する。一方、制御装置40は、制御装置40自身の設定の際には、設定用センサ30の検出値を入力する。なお、制御装置40による制御信号の生成処理、制御装置40自身の設定処理については、後述する。増幅回路50は、制御装置40により出力された制御信号を増幅して、アクチュエータ10の駆動装置13に駆動電力を供給する。
The
(1−2.制御用センサ21−25の検出値)
制振対象2が振動する場合に、制御用センサ21−25の検出値は、図2に示すような周波数特性を有する。図2から分かるように、制振対象2は、複数の振動モードを有する。1次モードの共振周波数は約50Hzであり、2次モードの共振周波数は約100Hzであり、3次モードの共振周波数は約150Hzであり、4次モードの共振周波数は約180Hzであり、5次モードの共振周波数は約210Hzであり、6次モードの共振周波数は約220Hzである。制振対象2は、7次以上の高次の振動モードをさらに有する。本実施形態においては、能動型制振装置1は、図2の破線円にて示した1次から5次の振動モードを制振対象のモードとする。もちろん、能動型制振装置1は、さらに高次の振動モードを制振対象のモードとすることもできる。
(1-2. Detection value of control sensor 21-25)
When the
(1−3.制振制御時における制御装置40の構成)
制振制御時における制御装置40の構成について、図3及び図4を参照して説明する。制御装置40は、制御用センサ21−25の検出値に基づいてモーダルフィルタリングを行うことによりモード毎制御信号を生成し、モード毎制御信号に基づいて制御信号を生成する。制御装置40は、図3に示すように、モード分解部41、モード毎処理部42、及び統合制御信号生成部43を備える。
(1-3. Configuration of
The configuration of the
モード分解部41は、制御用センサ21−25の検出値を入力し、検出値に基づいてモーダルフィルタリングを行うことにより、モード毎振動を取得する。本実施形態においては、モード分解部41は、モード毎振動として、1次から5次のモードの振動加速度を取得する。ここで、制御用センサ21−25の検出値は、上述したように、位相差が小さく、且つ、ほぼ直交性を有する。従って、モード分解部41は、複数の制御用センサ21−25の検出値を用いて、確実にモーダルフィルタリングを行うことができる。
The
モード毎処理部42は、モード毎振動に基づいて、モード毎制御信号を生成する。ここで、モード毎処理部42は、モード毎に処理を行うため、図3に示すように、1次から5次のモード処理部42a−42eを備える。例えば、1次モード処理部42aは、モード分解部41により得られた1次モードの振動加速度に基づいて、1次モードに対応する制御信号を生成する。
The per-
統合制御信号生成部43は、モード毎処理部42により生成された複数のモード毎制御信号に基づいて、制御信号を生成する。つまり、統合制御信号生成部43は、複数のモード毎制御信号を統合、すなわち加算することにより、制御信号を生成する。
The integrated
モード毎処理部42の詳細について、図4を参照して説明する。1次から5次のモード処理部42a−42のそれぞれは、モード毎目標生成部101、モード毎調整信号生成部102及びモード毎制御信号生成部103を備える。
The details of the mode-
モード毎目標生成部101は、モード毎に、アクチュエータ10による加振力に相当する目標制御信号Y1を生成する。例えば、1次モード処理部42aにおけるモード毎目標生成部101は、1次モードの目標制御信号Y1を生成する。ここで、目標制御信号Y1は、周期的な信号であって、マス12の加速度の目標値である。
Each
モード毎目標生成部101は、モード分解部41により得られたモード毎振動を入力する入力部101aと、入力したモード毎振動信号を積分して目標制御信号Y1を生成する積分器101bとを備える。そして、制御用センサ21−25は、加速度センサであるため、制振対象2の振動加速度を検出する。つまり、本実施形態においては、目標制御信号Y1は、モード毎において、制振対象2の振動加速度信号の1回積分値に相当する信号、すなわち、制振対象2の振動速度に相当する。
Each
モード毎調整信号生成部102は、モード毎に、目標制御信号Y1に対して位相調整を行うための位相調整信号Yaを生成する。例えば、1次モード処理部42aにおけるモード毎調整信号生成部102は、1次モードの位相調整信号Yaを生成する。本実施形態においては、モード毎調整信号生成部102は、目標制御信号Y1を積分して位相調整信号Yaを生成する積分器102aを備える。つまり、位相調整信号Yaは、マス12の速度成分に相当する。そして、位相調整信号Yaは、目標制御信号Y1を積分した信号であるため、目標制御信号Y1に対して90°の位相ずれの信号となる。
Each mode adjustment
モード毎制御信号生成部103は、モード毎に、目標制御信号Y1及び位相調整信号Yaに対して調整処理を施すことによりモード毎制御信号Y2を生成する。例えば、1次モード処理部42aにおけるモード毎制御信号生成部103は、1次モードの制御信号Y2を生成する。モード毎制御信号生成部103は、係数βの乗算器103a、係数γの乗算器103b、及び、出力部103cを備える。係数βの乗算器103aは、目標制御信号Y1に対して係数βを乗算する。係数γの乗算器103bは、位相調整信号Yaに対して係数γを乗算する。出力部103cは、係数βの乗算器103aの出力信号と係数γの乗算器103bの出力信号の和を生成し、統合制御信号生成部43に出力する。
Each mode control
つまり、モード毎制御信号Y2は、式(1)により表される。モード毎制御信号生成部103による調整処理とは、モード毎に、目標制御信号Y1に係数βを乗算し、位相調整信号Yaに係数γを乗算すると共に、これらを加算する処理である。つまり、調整処理は、目標制御信号Y1と位相調整信号Yaの割合を調整して、これらを加算する処理となる。言い換えると、調整処理は、目標制御信号Y1の位相を変化させる処理に相当する。位相調整信号Yaの割合を大きくするほど、目標制御信号Y1の位相の変化量が大きくなる。
That is, each mode control signal Y 2 is represented by the formula (1). The adjusting process by each mode control
ここで、係数β,γは、モード毎に異なる値に設定される。つまり、1次モード処理部42aのモード毎制御信号生成部103における係数β,γと、2次モード処理部42bのモード毎制御信号生成部103における係数β,γとは、異なる値に設定される。
Here, the coefficients β and γ are set to different values for each mode. That is, the coefficients β and γ in the mode-specific control
(1−4.設定時における制御装置40の機能)
次に、設定時における制御装置40の構成について、図5及び図6を参照して説明する。制御装置40は、モード毎制御信号生成部103における係数β及び係数γの設定処理を行う。制御装置40は、第一制御信号生成部44、第一状態信号取得部45、相違分演算部46、基準目標信号生成部47、処理決定部48、モード毎処理部42(図3にも示す)を備える。
(1-4. Function of
Next, the configuration of the
第一制御信号生成部44は、モード毎に、任意に設定された第一制御信号Y3を生成する。第一制御信号Y3は、式(2)により表される。角周波数ωが、各モードに対応する値に設定される。第一制御信号Y3は、例えば、正弦波で、位相成分を有しない信号とする。そして、第一制御信号生成部44は、モード毎に、第一制御信号Y3を、増幅回路50を介してアクチュエータ10に出力する。
First control
ここで、第一制御信号Y3が出力されたアクチュエータ10は、加振する。そうすると、設定用センサ30が、モード毎に、アクチュエータ10による加振力に相関する第一状態信号Y4、すなわちマス12の加速度としての第一状態信号Y4を検出する。そうすると、第一状態信号取得部45は、モード毎に、第一制御信号Y3がアクチュエータ10に出力された場合において、設定用センサ30により検出された第一状態信号Y4を取得する。第一状態信号Y4は、式(3)により表される。
Here, the
相違分演算部46は、モード毎に、第一制御信号Y3と第一状態信号Y4とについての振幅及び位相の相違分を演算する。つまり、図6の上段に示すように、第一状態信号Y4は、第一制御信号Y3に対して、振幅が(Q/P)倍となり、位相が(+φ)だけずれている。
基準目標信号生成部47は、モード毎に、任意の基準目標制御信号Y5を生成する。基準目標制御信号Y5は、図4に示すモード毎目標生成部101により生成される目標制御信号Y1に相当する。ここで、基準目標制御信号Y5は、式(4)により表される。
Reference target
処理決定部48は、モード毎に、相違分演算部46により演算された相違分と、基準目標制御信号Y5とに基づいて、統合制御信号生成部43による調整処理に用いられる係数β及び係数γを決定する。
ここで、処理決定部48による係数β及び係数γの決定方法について、詳細に説明する。図6に示すように、基準目標制御信号Y5に基づいて生成された制御信号Y6は、式(5)のように表される。式(5)の第一式は、上述した式(1)と同様である。式(5)の第一式を展開すると、制御信号Y6は、第二式のように表される。
Here, a method of determining the coefficient β and the coefficient γ by the
次に、アクチュエータ10の加振力、すなわちマス12の加速度が、基準目標制御信号Y5に一致することが理想状態である。そこで、両者が一致するような、調整処理に用いられる係数β及び係数γを決定する。そこで、図6の下欄に示すように、基準目標制御信号Y5に基づいて生成された制御信号Y6をアクチュエータ10に出力した場合において、設定用センサ30により検出される状態信号Y7が、基準目標制御信号Y5に一致するものとする。つまり、状態信号Y7は、式(6)のように表される。式(6)の右辺が、式(4)の右辺と一致する。
Next, the exciting force of the
ここで、第一制御信号Y3と第一状態信号Y4との相違分は、上述したように予め把握できている。つまり、図6の上段に示すように、第一状態信号Y4は、第一制御信号Y3に対して、振幅が(Q/P)倍となり、位相が(+φ)だけずれている。そして、制御信号Y6と、状態信号Y7との関係も同様となるものとする。そうすると、制御信号Y6は、状態信号Y7に対して、振幅が(P/Q)倍となり、位相が(−φ)だけずれている。従って、制御信号Y6は、式(7)の第一式のように表される。式(7)の第一式を展開すると、第二式のように表される。 Here, the first control signal Y 3 difference component of the first state signal Y 4 is made grasped in advance as described above. That is, as shown in the upper part of FIG. 6, the first state signal Y 4, to the first control signal Y 3, the amplitude becomes (Q / P) times, the phase is shifted by (+ phi). Then, a control signal Y 6, the relationship between the state signal Y 7 shall be similar. Then, the control signal Y 6, to the state signal Y 7, the amplitude becomes (P / Q) multiplied, the phase is shifted by (-.phi). Therefore, the control signal Y 6 is expressed by the first equation of equation (7). When the first equation of the equation (7) is expanded, it is expressed as the second equation.
式(5)の第二式と式(7)の第二式とを比較すると、第一項は共にsin(ωt+θ)を有しており、第二項は共にcos(ωt+θ)を有している。そこで、式(5)の第二式と式(7)の第二式において、第一項同士の関係と、第二項同士の関係とから、式(8)の関係を導き出すことができる。 Comparing the second expression of Expression (5) with the second expression of Expression (7), both of the first terms have sin (ωt + θ), and both of the second terms have cos (ωt + θ). I have. Therefore, in the second expression of Expression (5) and the second expression of Expression (7), the relationship of Expression (8) can be derived from the relationship between the first terms and the relationship between the second terms.
このようにして、処理決定部48は、係数β及び係数γを決定することができる。決定された係数β及び係数γは、モード毎処理部42の各次モード処理部42a−42eにて設定される。ここで、係数β、γは、上記導出方法より、制御装置40の設定処理において、基準目標制御信号Y5と状態信号Y7とが一致する関係となるような係数である。つまり、制御装置40によるモード毎の制振制御において、目標制御信号Y1とマス12の加速度が一致するようなモード毎制御信号Y2が生成されることになる。従って、係数β、γを用いて調整されたモード毎制御信号Y2によって駆動されたアクチュエータ10は、モード毎に、所望の位相と一致するような加振力を発生することができる。
In this manner, the
<2.第二実施形態>
制振制御時における第二実施形態のモード毎処理部42の構成について、図7を参照して説明する。1次から5次のモード処理部42a−42eは、モード毎調整信号生成部204、モード毎目標生成部201、モード毎制御信号生成部203を備える。なお、第一実施形態と同一構成については、同一符号を付す。
<2. Second embodiment>
The configuration of the mode-
モード毎調整信号生成部204は、モード分解部41により得られたモード毎振動を入力する入力部204aを備える。モード毎調整信号生成部204は、入力した信号そのものを位相調整信号Ybとする。位相調整信号Ybは、目標制御信号Y1に対する微分値に相当する。つまり、位相調整信号Ybは、マス12の加加速度成分に相当する。モード毎目標生成部201は、入力部204aに入力した振動信号(位相調整信号Yb)を積分して目標制御信号Y1を生成する積分器201aを備える。
The mode-specific adjustment
モード毎制御信号生成部203は、目標制御信号Y1及び位相調整信号Ybに対して調整処理を施すことによりモード毎制御信号Y12を生成する。モード毎制御信号生成部203は、係数βの乗算器103a、係数αの乗算器203d及び出力部203cを備える。係数βの乗算器103aは、目標制御信号Y1に対して係数βを乗算する。係数αの乗算器203dは、位相調整信号Ybに対して係数αを乗算する。出力部203cは、係数βの乗算器103aの出力信号と係数αの乗算器203bの出力信号の和を生成し、統合制御信号生成部43に出力する。
Each mode
モード毎制御信号Y12は、式(9)により表される。この場合、第一実施形態のモード毎処理部42による係数β及び係数γの設定処理と同様の考え方により、係数β及び係数αは、式(10)に示すように決定される。
Each mode control signal Y 12 is represented by the formula (9). In this case, the coefficient β and the coefficient α are determined as shown in Expression (10) based on the same concept as the setting processing of the coefficient β and the coefficient γ by the mode-
ここで、係数α,βは、モード毎に異なる値に設定される。つまり、1次モード処理部42aのモード毎制御信号生成部203における係数α,βと、2次モード処理部42bのモード毎制御信号生成部203における係数α,βとは、異なる値に設定される。
Here, the coefficients α and β are set to different values for each mode. That is, the coefficients α and β in the mode-specific control
<3.第三実施形態>
制振制御時における第三実施形態のモード毎処理部42の構成について、図8を参照して説明する。1次から5次のモード処理部42a−42eは、モード毎第一調整信号生成部204、モード毎目標生成部201、モード毎第二調整信号生成部102、モード毎制御信号生成部303を備える。なお、第一、第二実施形態と同一構成については、同一符号を付す。
<3. Third embodiment>
The configuration of the mode-
モード毎目標生成部201が、目標制御信号Y1を生成し、モード毎第一調整信号生成部204が、第一位相調整信号Ybを生成し、モード毎第二調整信号生成部102が、第二位相調整信号Yaを生成する。モード毎制御信号生成部303は、目標制御信号Y1、第一位相調整信号Yb及び第二位相調整信号Yaに対して構成処理を施すことによりモード毎制御信号Y22を生成する。
Each
モード毎制御信号生成部303は、係数βの乗算器103a、係数αの乗算器203d、係数γの乗算器103b及び出力部303cを備える。係数βの乗算器103aは、目標制御信号Y1に対して係数βを乗算する。係数αの乗算器203dは、第一位相調整信号Ybに対して係数αを乗算する。係数γの乗算器103bは、第二位相調整信号Yaに対して係数γを乗算する。出力部303cは、係数βの乗算器103aの出力信号、係数αの乗算器203dの出力信号及び係数γの乗算器103bの出力信号の和を生成し、統合制御信号生成部43に出力する。このとき、モード毎制御信号Y22は、式(11)により表される。
The mode-specific control
この場合、第一実施形態のモード毎処理部42による係数β及び係数γの設定処理と同様の考え方により、係数β、係数α及び係数γを導き出すことができる。ただし、係数αと係数γの条件を予め設定しておく必要がある。条件とは、例えば、係数αと係数γが所定の比となるようにするなどである。
In this case, the coefficient β, the coefficient α, and the coefficient γ can be derived based on the same concept as the setting processing of the coefficient β and the coefficient γ by the mode-
ここで、係数α,β,γは、モード毎に異なる値に設定される。つまり、1次モード処理部42aのモード毎制御信号生成部303における係数α,β,γと、2次モード処理部42bのモード毎制御信号生成部303における係数α,β,γとは、異なる値に設定される。
Here, the coefficients α, β, and γ are set to different values for each mode. That is, the coefficients α, β, and γ in the mode-specific control
具体的には、低次モードである1次、2次のモード処理部42a,42bにおいては、積分処理の回数を多くする調整処理を施すように、係数α,β,γが設定されるとよい。例えば、係数αが係数γに比べて小さな値となるように設定される。つまり、係数γに対する係数αの比(α/γ)が小さな値となるように、係数α,γが設定される。
Specifically, the coefficients α, β, and γ are set in the first-order and second-order
例えば、係数αをゼロとする。この場合、モード毎制御信号Y22は、係数αの乗算器203dの影響を全く受けない。この場合の1次、2次のモード処理部42a,42bは、第一実施形態のモード処理部42a,42bと同様の動作を行うことになる。つまり、1次、2次のモード処理部42a,42bにおいて、モード毎調整信号生成部102は、制振対象2の加速度に相当するモード毎振動を、2回積分することで位相調整信号Yaを生成する。
For example, the coefficient α is set to zero. In this case, each mode control signal Y 22 is not affected
一方、高次モードである3次、4次、5次のモード処理部42c,42d,42eにおいては、積分処理の回数を少なくする調整処理を施すように、係数α,β,γが設定されるとよい。例えば、係数γが係数αに比べて小さな値となるように設定される。つまり、係数αに対する係数γの比(γ/α)が小さな値となるように、係数α,γが設定される。
On the other hand, in the third-order, fourth-order, and fifth-order
例えば、係数γをゼロとする。この場合、モード毎制御信号Y22は、係数γの乗算器103bの処理の影響を全く受けない。この場合の3次、4次、5次のモード処理部42c,42d,42eは、第二実施形態のモード処理部42c,42d,42eと同様の動作を行うことになる。つまり、3次、4次、5次のモード処理部42c,42d,42eにおいて、モード毎調整信号生成部204は、制振対象2の加速度に相当するモード毎振動そのものである位相調整信号Ybを生成する。
For example, the coefficient γ is set to zero. In this case, each mode control signal Y 22 is not affected in the process of the
つまり、1次、2次のモード処理部42a,42bにおける係数αをゼロとし、3次、4次、5次のモード処理部42c,42d,42eにおける係数γをゼロとした場合には、モード毎処理部42は、図9に示すような構成となる。
That is, when the coefficient α in the first and second order
このように、高次モードにおいて、積分処理の回数を少なくする調整処理を施すことにより、応答性の良好な処理を行うことができる。一方、低次モードにおいて、積分処理の回数を多くする調整処理を施すことにより、安定性の良好な処理を行うことができる。低次モードにおいては、位相を一致させるべき振動自体が低周波であるため、応答性が十分に良好であるため、安定性を重視した処理となっている。 As described above, in the higher-order mode, by performing the adjustment processing for reducing the number of times of the integration processing, it is possible to perform the processing with good responsiveness. On the other hand, in the low-order mode, by performing an adjustment process for increasing the number of integration processes, it is possible to perform a process with good stability. In the low-order mode, the vibration to be matched in phase has a low frequency, and the response is sufficiently good.
<4.実施形態の効果>
第一実施形態−第三実施形態の能動型制振装置1は、面材又は梁材などの制振対象2に対して振動を付与するアクチュエータ10と、アクチュエータ10に周期的な制御信号を出力する制御装置40と、アクチュエータ10による加振力に相関する状態信号を検出する設定用センサ30と、制振対象2の振動を検出する複数の制御用センサ21−25とを備える。
<4. Effects of Embodiment>
The active
制御装置40は、複数の制御用センサ21−25の検出値に基づいてモーダルフィルタリングを行うことによりモード毎振動を取得するモード分解部41と、モード毎振動に基づいて、モード毎に、加振力に相当する目標制御信号Y1を生成するモード毎目標生成部101,201と、モード毎に、目標制御信号Y1の積分値又は微分値に相当する位相調整信号Ya,Ybを生成するモード毎調整信号生成部102,204と、モード毎に、目標制御信号Y1及び位相調整信号Ya,Ybに対して所定の調整処理を施すことによりモード毎制御信号Y2,Y12,Y22を生成するモード毎制御信号生成部103,203,303と、モード毎制御信号Y2,Y12,Y22に基づいて制御信号を生成する統合制御信号生成部43とを備える。
The
さらに、制御装置40は、アクチュエータ10に第一制御信号Y3を出力した場合において設定用センサ30により検出された第一状態信号Y4を取得する第一状態信号取得部45と、第一制御信号Y3と第一状態信号Y4とについての振幅及び位相の相違分を演算する相違分演算部46と、相違分に基づいて所定の調整処理を決定する処理決定部48とを備える。
Further, the
制御装置40のモード毎制御信号生成部103,203,303は、モード毎に、目標制御信号Y1及び位相調整信号Ya,Ybを用いた上で、目標制御信号Y1及び位相調整信号Ya,Ybに対して所定の調整処理を施すことによってモード毎制御信号Y2,Y12,Y22を生成している。従って、制御装置40は、位相調整機能を有するため、生成されたモード毎制御信号Y2,Y12,Y22を所望の位相と一致させることができる。そして、位相調整信号Ya,Ybは、目標制御信号Y1の積分値又は微分値に相当する。従って、位相調整信号Ya,Ybの生成は、容易である。
Each mode control
さらに、制御装置40は、第一状態信号取得部45、相違分演算部46、及び、処理決定部48を備える。これらの構成によって、モード毎制御信号生成部103,203,303が実行する所定の調整処理を容易に決定できる。特に、処理決定部48は、位相調整信号Ya,Ybが目標制御信号Y1の積分値又は微分値に相当する信号であることから、所定の調整処理を容易に且つ確実に決定できる。そして、決定された所定の調整処理は、制御装置40が目標制御信号Y1からモード毎制御信号Y2,Y12,Y22を生成する際に生じる位相ずれ、及び、モード毎制御信号Y2,Y12,Y22とアクチュエータ10が発生する位相ずれを考慮した処理となる。その結果、アクチュエータ10が発生するモード毎の振動を所望の位相と一致させることができ、確実に制振効果を発揮できる。
Further, the
また、処理決定部48は、基準目標制御信号Y5に基づいてモード毎制御信号Y2,Y12,Y22が生成され、且つ、生成されたモード毎制御信号Y2,Y12,Y22がアクチュエータ10に出力された場合に、設定用センサ30により検出される状態信号Y7と基準目標制御信号Y5とが一致するような所定の調整処理を決定する。
The
これにより、制御装置40による制振制御において、目標制御信号Y1とマス12の加速度が一致するようなモード毎制御信号Y2,Y12,Y22が生成されることになる。従って、所定の調整処理により調整されたモード毎制御信号Y2,Y12,Y22によって駆動されたアクチュエータ10は、所望の位相と一致するような加振力を発生することができる。
Thus, the damping control by the
また、第三実施形態の制御装置40においては、モード毎調整信号生成部102,204は、異なる処理により複数の位相調整信号を生成し、モード毎制御信号生成部303は、目標制御信号Y1及び複数の位相調整信号Ya,Ybに対して所定の調整処理を施すことによりモード毎制御信号Y22を生成する。このように、複数の位相調整信号Ya,Ybを用いることで、振動モードや振動状態に応じて適切な調整処理とすることができる。
In the
また、第一実施形態−第三実施形態の制御装置40において、モード毎制御信号生成部103,203,303は、モードに応じて異なる所定の調整処理を施すことにより、モードに応じたモード毎制御信号Y2,Y12,Y22を生成する。つまり、係数α,β,γがモードに応じて適宜設定される。これにより、アクチュエータ10が発生するモード毎の振動を所望の位相と確実に一致させることができ、確実に制振効果を発揮できる。
In the
また、第三実施形態に記載したように、モード毎調整信号生成部102,204は、高次モードにおいて、少ない積分処理の回数により位相調整信号Ybを生成し、低次モードにおいて、多い積分処理の回数により位相調整信号Yaを生成する。
Further, as described in the third embodiment, each mode adjustment
高次モードにおいて、積分処理の回数を少なくする調整処理を施すことにより、応答性の良好な処理を行うことができる。一方、低次モードにおいて、積分処理の回数を多くする調整処理を施すことにより、安定性の良好な処理を行うことができる。低次モードにおいては、位相を一致させるべき振動自体が低周波であるため、応答性が十分に良好であるため、安定性を重視した処理となっている。 In the higher-order mode, by performing an adjustment process for reducing the number of integration processes, it is possible to perform a process with good responsiveness. On the other hand, in the low-order mode, by performing an adjustment process for increasing the number of integration processes, it is possible to perform a process with good stability. In the low-order mode, the vibration to be matched in phase has a low frequency, and the response is sufficiently good.
特に、上記においては、制御用センサ21−25は、制振対象2の加速度を検出し、モード分解部41は、制振対象2の加速度に基づいてモーダルフィルタリングを行うことにより、制振対象2のモード毎の加速度に相当するモード毎振動を取得し、モード毎目標生成部101,201は、モード毎に、モード毎振動を積分することで目標制御信号Y1を生成する。そして、高次モードにおけるモード毎調整信号生成部204は、モード毎振動を位相調整信号Ybとして生成する。一方、低次モードにおけるモード毎調整信号生成部102は、モード毎振動を2回積分することで位相調整信号Yaを生成する。これにより、確実に複数のモードの振動に対して制振効果を発揮できる。
In particular, in the above description, the control sensor 21-25 detects the acceleration of the
また、第一実施形態−第三実施形態の能動型制振装置1において、アクチュエータ10は、制振対象2に取り付けられたバネ要素11と、バネ要素11に取り付けられ制振対象2に対して振動するマス12と、マス12を駆動する駆動装置13とを備える構成とした。そして、設定用センサ30は、状態信号としてマス12の加速度を検出する。これにより、設定用センサ30は、アクチュエータ10による加振力に相関する状態信号を確実に且つ容易に取得できる。その結果、モード毎制御信号生成部103,203,303における調整処理を、より適切に決定できる。
In the active
1:能動型制振装置、 2:制振対象、 10:アクチュエータ、 11:バネ要素、 12:マス、 13:駆動装置、 21−25:制御用センサ、 30:設定用センサ、 40:制御装置、 41:モード分解部、 42:モード毎処理部、 42a−42e:1次から5次のモード処理部、 43:統合制御信号生成部、 44:第一制御信号生成部、 45:第一状態信号取得部、 46:相違分演算部、 47:基準目標信号生成部、 48:処理決定部、 50:増幅回路、 101,201:モード毎目標生成部、 102,204:モード毎調整信号生成部、 103,203,303:モード毎制御信号生成部、 Y1:目標制御信号、 Y2,Y12,Y22:モード毎制御信号、 Y3:第一制御信号、 Y4:第一状態信号、 Y5:基準目標制御信号、 Y6:制御信号、 Y7:状態信号、 Ya,Yb:位相調整信号、 α,β,γ:係数 1: Active vibration damping device, 2: Damping target, 10: Actuator, 11: Spring element, 12: Mass, 13: Drive device, 21-25: Control sensor, 30: Setting sensor, 40: Control device 41: mode decomposition unit, 42: processing unit for each mode, 42a to 42e: mode processing unit of first to fifth order, 43: integrated control signal generation unit, 44: first control signal generation unit, 45: first state Signal acquisition unit, 46: difference calculation unit, 47: reference target signal generation unit, 48: processing determination unit, 50: amplification circuit, 101, 201: target generation unit for each mode, 102, 204: adjustment signal generation unit for each mode , 103, 203, 303: each mode control signal generation unit, Y 1: a target control signal, Y 2, Y 12, Y 22: each mode control signal, Y 3: the first control signal, Y 4: a first status signal , Y 5 : standard Target control signal, Y 6: control signal, Y 7: state signal, Y a, Y b: phase adjustment signal, α, β, γ: coefficient
Claims (7)
前記アクチュエータに周期的な制御信号を出力する制御装置と、
前記アクチュエータによる加振力に相関する状態信号を検出する設定用センサと、
前記制振対象の振動を検出する複数の制御用センサと、
を備え、
前記制御装置は、
前記複数の制御用センサの検出値に基づいてモーダルフィルタリングを行うことによりモード毎振動を取得するモード分解部と、
前記モード毎振動に基づいて、モード毎に、前記加振力に相当する目標制御信号を生成するモード毎目標生成部と、
モード毎に、前記目標制御信号の積分値又は微分値に相当する位相調整信号を生成するモード毎調整信号生成部と、
モード毎に、前記目標制御信号及び前記位相調整信号に対して所定の調整処理を施すことによりモード毎制御信号を生成するモード毎制御信号生成部と、
前記モード毎制御信号に基づいて前記制御信号を生成する統合制御信号生成部と、
を備え、
前記制御装置は、
前記アクチュエータに第一制御信号を出力した場合において前記設定用センサにより検出された第一状態信号を取得する信号取得部と、
前記第一制御信号と前記第一状態信号とについての振幅及び位相の相違分を演算する相違分演算部と、
前記相違分に基づいて前記所定の調整処理を決定する処理決定部と、
をさらに備える、能動型制振装置。 An actuator for applying vibration to the vibration damping target,
A control device that outputs a periodic control signal to the actuator,
A setting sensor for detecting a state signal that is correlated with the excitation force by the actuator,
A plurality of control sensors for detecting the vibration of the vibration damping target,
With
The control device includes:
A mode decomposing unit that obtains each mode vibration by performing modal filtering based on detection values of the plurality of control sensors,
A target generation unit for each mode that generates a target control signal corresponding to the excitation force, for each mode, based on the vibration for each mode,
For each mode, an adjustment signal generation unit for each mode that generates a phase adjustment signal corresponding to an integral value or a differential value of the target control signal,
For each mode, a mode-based control signal generation unit that generates a mode-based control signal by performing a predetermined adjustment process on the target control signal and the phase adjustment signal,
An integrated control signal generation unit that generates the control signal based on the mode-specific control signal,
With
The control device includes:
A signal acquisition unit that acquires a first state signal detected by the setting sensor when a first control signal is output to the actuator,
A difference calculation unit that calculates a difference between the amplitude and the phase of the first control signal and the first state signal,
A process determining unit that determines the predetermined adjustment process based on the difference,
An active vibration damping device further comprising:
前記モード毎制御信号生成部は、前記目標制御信号及び前記複数の位相調整信号に対して所定の調整処理を施すことにより前記モード毎制御信号を生成する、請求項1又は2に記載の能動型制振装置。 The adjustment signal generation unit generates a plurality of phase adjustment signals by different processing,
The active mode control signal according to claim 1, wherein the mode-specific control signal generation unit generates the mode-specific control signal by performing a predetermined adjustment process on the target control signal and the plurality of phase adjustment signals. Damping device.
高次モードにおいて、少ない積分処理の回数により前記位相調整信号を生成し、
低次モードにおいて、多い積分処理の回数により前記位相調整信号を生成する、請求項4に記載の能動型制振装置。 The adjustment signal generation unit for each mode,
In the higher order mode, the phase adjustment signal is generated by a small number of integration processes,
The active vibration damping device according to claim 4, wherein in the low-order mode, the phase adjustment signal is generated by a large number of integration processes.
前記モード分解部は、前記制振対象の加速度に基づいてモーダルフィルタリングを行うことにより、前記制振対象のモード毎の加速度に相当する前記モード毎振動を取得し、
前記モード毎目標生成部は、モード毎に、前記モード毎振動を積分することで前記目標制御信号を生成し、
高次モードにおける前記モード毎調整信号生成部は、前記モード毎振動を前記位相調整信号として生成し、
低次モードにおける前記モード毎調整信号生成部は、前記モード毎振動を2回積分することで前記位相調整信号を生成する、請求項5に記載の能動型制振装置。 The control sensor detects an acceleration of the vibration damping target,
The mode decomposition section performs modal filtering based on the acceleration of the vibration damping target, thereby acquiring the vibration for each mode corresponding to the acceleration for each mode of the vibration damping target,
The target generation unit for each mode, for each mode, to generate the target control signal by integrating the vibration for each mode,
The mode-specific adjustment signal generation unit in the higher-order mode generates the mode-specific vibration as the phase adjustment signal,
The active vibration damping device according to claim 5, wherein the mode-specific adjustment signal generation unit in the low-order mode generates the phase adjustment signal by integrating the mode-specific vibration twice.
前記制振対象に取り付けられたバネ要素と、
前記バネ要素に取り付けられ前記制振対象に対して振動するマスと、
前記マスを駆動する駆動装置と、
を備え、
前記設定用センサは、前記状態信号として前記マスの加速度を検出する、請求項1−6の何れか一項に記載の能動型制振装置。 The actuator comprises:
A spring element attached to the vibration damping target,
A mass attached to the spring element and oscillating with respect to the vibration damping target,
A driving device for driving the mass,
With
The active vibration damping device according to claim 1, wherein the setting sensor detects an acceleration of the mass as the state signal.
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JPH08109945A (en) * | 1994-10-13 | 1996-04-30 | Nok Corp | Actuator driving circuit |
US5983168A (en) * | 1998-03-23 | 1999-11-09 | Marquip, Inc. | Phase shift accommodation in active vibration damping system |
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