JPH0245724A - 高速風洞の可変ノズル制御装置 - Google Patents
高速風洞の可変ノズル制御装置Info
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- JPH0245724A JPH0245724A JP19635088A JP19635088A JPH0245724A JP H0245724 A JPH0245724 A JP H0245724A JP 19635088 A JP19635088 A JP 19635088A JP 19635088 A JP19635088 A JP 19635088A JP H0245724 A JPH0245724 A JP H0245724A
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Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高速風胴の可変ノズル制御装置に関するもので
ある。
ある。
従来、航空機・ロケット・スペースシャトルなどの高速
飛翔体の開発設計段階においては、亜音速域〜超音速域
に亙る空気流を発生させ得る高速風胴設備を用いて飛翔
体の空気力学的特性を試験することが必要である。
飛翔体の開発設計段階においては、亜音速域〜超音速域
に亙る空気流を発生させ得る高速風胴設備を用いて飛翔
体の空気力学的特性を試験することが必要である。
上記高速風胴設備は、一般に高圧空気を貯蔵する貯気槽
と、貯気槽から供給される空気流を絞って種々のマツハ
数の空気流にする可変ノズルと、可変ノズルの直ぐ下流
側に設けられた測定部と、測定部から排出される空気流
から発生する音を消音する消音装置等を備えている。
と、貯気槽から供給される空気流を絞って種々のマツハ
数の空気流にする可変ノズルと、可変ノズルの直ぐ下流
側に設けられた測定部と、測定部から排出される空気流
から発生する音を消音する消音装置等を備えている。
上記可変ノズルは、厚さ数ミリ〜20数ミリ程度の特殊
仕様で圧延された鋼製の少な(とも1対の可撓性の薄板
を左右又は上下に相対向させ、これら薄板と固定壁とで
可変ノズルを形成しく但し、可変ノズルの4面を可動式
の薄板で形成したものもある)、各薄板の外面側に複数
の油圧ジヤツキの可動部材を連結し、これら油圧ジヤツ
キを油圧サーボ機構で制御することにより、1対の薄板
を介してノズル形状を変えてノズル形状に対応する所望
のマツハ数の空気流を発生させ得るようになっており、
貯気槽への高圧空気充填時間が数時間要するのに反し、
貯気槽から高圧空気を供給し得る時間は1回当り20〜
30秒程度なので、飛翔体積型について1回当りの測定
可能時間は上記のように非常に短時間である。
仕様で圧延された鋼製の少な(とも1対の可撓性の薄板
を左右又は上下に相対向させ、これら薄板と固定壁とで
可変ノズルを形成しく但し、可変ノズルの4面を可動式
の薄板で形成したものもある)、各薄板の外面側に複数
の油圧ジヤツキの可動部材を連結し、これら油圧ジヤツ
キを油圧サーボ機構で制御することにより、1対の薄板
を介してノズル形状を変えてノズル形状に対応する所望
のマツハ数の空気流を発生させ得るようになっており、
貯気槽への高圧空気充填時間が数時間要するのに反し、
貯気槽から高圧空気を供給し得る時間は1回当り20〜
30秒程度なので、飛翔体積型について1回当りの測定
可能時間は上記のように非常に短時間である。
従来では、上記可変ノズルの油圧ジヤツキを制御する油
圧サーボ機構として、ノズル形状設定用の回転カムを設
け、回転カムを手動又は電動モータで回転させ、回転カ
ムでパイロット弁を作動させ、パイロット弁で油圧ジヤ
ツキを制御するようにしたものが用いられていた。この
油圧サーボ機構の場合、回転カムを速く回すとパイロッ
ト弁が追従不能となり、薄板が凹凸状の滑らかでない形
状に変形して薄板の局部に過応力が発生して塑性変形し
たり破損したりするので、マツハ数の変化速度を大きく
できないので、設定マツハ数へ移行する移行時間が長く
なり、計測の時間が充分とれなくなるという問題がある
。また、マツハ数を連続的に変更して1回の実験で多数
の計測を行なおうとする場合、マツハ数の変更中を大き
くとれないので多数回の実験を要するという問題がある
。
圧サーボ機構として、ノズル形状設定用の回転カムを設
け、回転カムを手動又は電動モータで回転させ、回転カ
ムでパイロット弁を作動させ、パイロット弁で油圧ジヤ
ツキを制御するようにしたものが用いられていた。この
油圧サーボ機構の場合、回転カムを速く回すとパイロッ
ト弁が追従不能となり、薄板が凹凸状の滑らかでない形
状に変形して薄板の局部に過応力が発生して塑性変形し
たり破損したりするので、マツハ数の変化速度を大きく
できないので、設定マツハ数へ移行する移行時間が長く
なり、計測の時間が充分とれなくなるという問題がある
。また、マツハ数を連続的に変更して1回の実験で多数
の計測を行なおうとする場合、マツハ数の変更中を大き
くとれないので多数回の実験を要するという問題がある
。
具体的にはマツハ数1.0から1.8まで4分程度要す
る従来技術では、実験時間を30秒とするとマツハ数変
更中が0.1で計8回の実験を要し、数日間に亙る日数
を要する。
る従来技術では、実験時間を30秒とするとマツハ数変
更中が0.1で計8回の実験を要し、数日間に亙る日数
を要する。
従来の回転カム方式にかえて、油圧サーボ弁による油圧
サーボ機構や電動サーボ機構を採用すれば可変ノズルの
形状を高速で変化させることが出来るが、各ジヤツキが
独立に作動すると上記薄板に過大応力が発生し薄板を破
損する虞がある。
サーボ機構や電動サーボ機構を採用すれば可変ノズルの
形状を高速で変化させることが出来るが、各ジヤツキが
独立に作動すると上記薄板に過大応力が発生し薄板を破
損する虞がある。
これを防ぐ為に、例えば特開昭63−32337号公報
には、薄板に複数の歪センサを設け、これら複数の歪セ
ンサからの信号に基いて油圧サーボ機構を制御する制御
装置を設け、大きな歪が検出されたときには、油圧調整
弁を介して油圧ジヤツキの油圧を低圧に切換えることに
より薄板の損傷防止を図るようにしたものが記載されて
いる。
には、薄板に複数の歪センサを設け、これら複数の歪セ
ンサからの信号に基いて油圧サーボ機構を制御する制御
装置を設け、大きな歪が検出されたときには、油圧調整
弁を介して油圧ジヤツキの油圧を低圧に切換えることに
より薄板の損傷防止を図るようにしたものが記載されて
いる。
上記油圧ジヤツキをサーボ弁を含む油圧サーボ機構で制
御したり、或いは電動ジヤツキを電気サーボ機構で制御
するようにした可変ノズルの制御装置においては、複数
のジヤツキのストロークを設定するのにカム機構等を用
いるのでジヤツキのストロークを精妙に高速で設定する
ことが難しいという問題がある。
御したり、或いは電動ジヤツキを電気サーボ機構で制御
するようにした可変ノズルの制御装置においては、複数
のジヤツキのストロークを設定するのにカム機構等を用
いるのでジヤツキのストロークを精妙に高速で設定する
ことが難しいという問題がある。
そこで、カム機構以外の手段でジヤツキのストロークを
高速で高精度に設定することが出来れば、サーボ機構の
応答性が十分高いので、短時間の計測中にマツハ数を変
更して、−回の高圧空気の放出において2以上のマツハ
数の空気流を発生させて能率的に計測を行なうことが出
来る。
高速で高精度に設定することが出来れば、サーボ機構の
応答性が十分高いので、短時間の計測中にマツハ数を変
更して、−回の高圧空気の放出において2以上のマツハ
数の空気流を発生させて能率的に計測を行なうことが出
来る。
しかしながら、変更設定されたマツハ数に移行するとき
の変化率が余りに大きくなって急速に薄板の形状が変化
すると、複数のジヤツキ間の応答性のバラツキなどによ
り薄板に過大応力が発生して薄板を損傷するという問題
がある。また、複数のジヤツキが夫々独立に位置制御さ
れると、ジヤツキ同土間の位置の不揃いが生じて薄板に
過大な応力が発生するという問題がある。加えて、上記
変更後のマツハ数に移行するときの変化率が余りに大き
く、薄板の形状が急速に変化するときにはその移行途中
で種々のマツハ数についてスイープしながら多数の計測
データを得ることが出来ないという問題がある。
の変化率が余りに大きくなって急速に薄板の形状が変化
すると、複数のジヤツキ間の応答性のバラツキなどによ
り薄板に過大応力が発生して薄板を損傷するという問題
がある。また、複数のジヤツキが夫々独立に位置制御さ
れると、ジヤツキ同土間の位置の不揃いが生じて薄板に
過大な応力が発生するという問題がある。加えて、上記
変更後のマツハ数に移行するときの変化率が余りに大き
く、薄板の形状が急速に変化するときにはその移行途中
で種々のマツハ数についてスイープしながら多数の計測
データを得ることが出来ないという問題がある。
本発明の目的は、極く短時間の間に可変ノズルのノズル
形状を所望の形状に設定し得るようにすること、マツハ
数の変更に伴なう薄板の損傷を防止すること、並びにマ
ツハ数の変更途中でも有効な計測データを得ることが出
来るようにすること、である。
形状を所望の形状に設定し得るようにすること、マツハ
数の変更に伴なう薄板の損傷を防止すること、並びにマ
ツハ数の変更途中でも有効な計測データを得ることが出
来るようにすること、である。
第1請求項に係る高速風胴の可変ノズル制御装置は、少
なくとも1対の相対向状に可動に設けられた可撓性の薄
板と、各薄板の外面に連結され薄板の変位を変える複数
の油圧式又は電動式のサーボアクチュエータと、各サー
ボアクチュエータを制御するサーボコントローラとを備
えた高速風胴の可変ノズル制御装置であって、マツハ数
にて薄板の形状を設定するマツハ数設定器と、マツハ数
設定器からのマツハ数設定値信号を受けて各サーボアク
チュエータのストローク変位を演算しそのストローク信
号を対応するサーボコントローラへ出力するストローク
演算器とを備えたものである。
なくとも1対の相対向状に可動に設けられた可撓性の薄
板と、各薄板の外面に連結され薄板の変位を変える複数
の油圧式又は電動式のサーボアクチュエータと、各サー
ボアクチュエータを制御するサーボコントローラとを備
えた高速風胴の可変ノズル制御装置であって、マツハ数
にて薄板の形状を設定するマツハ数設定器と、マツハ数
設定器からのマツハ数設定値信号を受けて各サーボアク
チュエータのストローク変位を演算しそのストローク信
号を対応するサーボコントローラへ出力するストローク
演算器とを備えたものである。
第2請求項に係る高速風胴の可変ノズル制御装置は、第
1請求項のものにおいて、上記マツハ数設定器とストロ
ーク演算器間に、マツハ数設定値信号を受けて実際のマ
ツハ数が緩やかな変化率で変化するように処理したマツ
ハ数目標値信号をストローク演算器へ出力する変化率リ
ミッタを介設したものである。
1請求項のものにおいて、上記マツハ数設定器とストロ
ーク演算器間に、マツハ数設定値信号を受けて実際のマ
ツハ数が緩やかな変化率で変化するように処理したマツ
ハ数目標値信号をストローク演算器へ出力する変化率リ
ミッタを介設したものである。
第1請求項に係る高速風胴の可変ノズル制御装置におい
ては、マツハ数にて薄板の形状を設定するマツハ数設定
器と、そのマツハ数設定信号を受けて各サーボアクチュ
エータのストローク変位を演算するストローク演算器と
を設けたので、ストローク演算器に予めマツハ数とスト
ロークとの関係を設定しておくことにより、マツハ数を
設定するだけで各サーボアクチエエータのストロークを
求め対応する各サーボコントローラへ出力させることが
出来る。
ては、マツハ数にて薄板の形状を設定するマツハ数設定
器と、そのマツハ数設定信号を受けて各サーボアクチュ
エータのストローク変位を演算するストローク演算器と
を設けたので、ストローク演算器に予めマツハ数とスト
ロークとの関係を設定しておくことにより、マツハ数を
設定するだけで各サーボアクチエエータのストロークを
求め対応する各サーボコントローラへ出力させることが
出来る。
第2請求項に係る高速風胴の可変ノズル制御装置におい
ては、マツハ数設定器とストローク演算器間に、マツハ
数設定値信号を受けて実際のマツハ数が緩やかな変化率
で変化するように処理したマツハ数目標値信号をストロ
ーク演算器へ出力する変化率リミッタを介設したので、
マツハ数を変更するときの変化率が緩和されて薄板の急
激な形状変化が起らなくなるので、サーボアクチュエー
タの応答性のバラツキなどによって薄板に過大応力が発
生することがない。
ては、マツハ数設定器とストローク演算器間に、マツハ
数設定値信号を受けて実際のマツハ数が緩やかな変化率
で変化するように処理したマツハ数目標値信号をストロ
ーク演算器へ出力する変化率リミッタを介設したので、
マツハ数を変更するときの変化率が緩和されて薄板の急
激な形状変化が起らなくなるので、サーボアクチュエー
タの応答性のバラツキなどによって薄板に過大応力が発
生することがない。
しかも、マツハ数つまり薄板の形状が緩やかに連続的に
変化するので、そのマツハ数変更途中においても種々の
マツハ数についてスィーブしながら多数の計測データを
得ることが出来る。
変化するので、そのマツハ数変更途中においても種々の
マツハ数についてスィーブしながら多数の計測データを
得ることが出来る。
第1請求項に係る高速風胴の可変ノズル制御装置によれ
ば、以上説明したように、マツハ数設定器とストローク
演算器とを設けたことにより、サーボアクチュエータの
ストローク変位の設定つまりノズル形状の設定を高精度
かつ高速で行なうことが可能となる。これらにより、1
回の実験において複数のマツハ数に切換えて計測するこ
とが可能となる。
ば、以上説明したように、マツハ数設定器とストローク
演算器とを設けたことにより、サーボアクチュエータの
ストローク変位の設定つまりノズル形状の設定を高精度
かつ高速で行なうことが可能となる。これらにより、1
回の実験において複数のマツハ数に切換えて計測するこ
とが可能となる。
第2請求項に係る高速風胴の可変ノズル制御装置によれ
ば、以上説明したように、変化率リミッタとストローク
演算器を設けたことにより、マツハ数を変更するときの
薄板の損傷を確実に防止することが出来ること、マツハ
数を変更する途中においても種々のマツハ数についてス
ィーブしながら多数の計測データを得ることが出来るこ
と、などの効果が得られる。
ば、以上説明したように、変化率リミッタとストローク
演算器を設けたことにより、マツハ数を変更するときの
薄板の損傷を確実に防止することが出来ること、マツハ
数を変更する途中においても種々のマツハ数についてス
ィーブしながら多数の計測データを得ることが出来るこ
と、などの効果が得られる。
以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。
第1図及び第2図は、高速飛翔体の模型を用いてその空
気力学的特性を計測するのに用いる高速風胴設備の可変
ノズルNを示すものである。上記可変ノズルNは、高圧
空気を貯える貯気槽から供給される空気流を絞って高速
の空気流を発生させる為のものであり、そのノズル形状
を所望の形状に変え得る可変ノズルである。
気力学的特性を計測するのに用いる高速風胴設備の可変
ノズルNを示すものである。上記可変ノズルNは、高圧
空気を貯える貯気槽から供給される空気流を絞って高速
の空気流を発生させる為のものであり、そのノズル形状
を所望の形状に変え得る可変ノズルである。
上記可変ノズルNの構造について簡単に説明すると、上
下に所定間隔あけて相対向状に水平に配設された1対の
固定板lと、これら固定板1間に左右に隔てて相対向状
に配設された可撓性の1対の薄板2とでノズル通路3が
形成され、これら薄板2は厚さ約15〜20mmの鋼板
からなり、各薄板2の上流側端部は連結板4に固着され
、連結板4は機枠6にヒンジ結合された揺動板5に摺動
自在に連結され、また各薄板2の下流側端部は機枠6に
固着された保持板7に固着されている。
下に所定間隔あけて相対向状に水平に配設された1対の
固定板lと、これら固定板1間に左右に隔てて相対向状
に配設された可撓性の1対の薄板2とでノズル通路3が
形成され、これら薄板2は厚さ約15〜20mmの鋼板
からなり、各薄板2の上流側端部は連結板4に固着され
、連結板4は機枠6にヒンジ結合された揺動板5に摺動
自在に連結され、また各薄板2の下流側端部は機枠6に
固着された保持板7に固着されている。
上記1対の薄板2の形状を軸線Xに対称に所望の形状に
変えるため、各薄板2の外側には5組の電動ジヤツキ1
0が適当間隔おきに軸線Xに略直交状に配設されている
。
変えるため、各薄板2の外側には5組の電動ジヤツキ1
0が適当間隔おきに軸線Xに略直交状に配設されている
。
各電動ジヤツキ10は、電動サーボモータ11で1対の
スクリュジヤツキ12を駆動し、1対のスクリュジヤツ
キ12でそれらの先端に連結されたジヤツキブロック1
3及びジヤツキブロック13と薄板2とに固着された4
組のジヤツキヘッド14とを介して薄板2の変位(第2
図における左右方向の変位)を自由に設定し得るように
構成され、一方のスクリュジヤツキ12の回転角を検出
するロータリエンコーダ15及び他方のスクリュジヤツ
キ12の変位最小側限界位置を検出するリミットスイッ
チ16が設けられている。また、上記電動ジヤツキ10
は1対の鉛直の支軸17を機枠6側の軸受部18に枢着
することにより回動可能に設けられている。
スクリュジヤツキ12を駆動し、1対のスクリュジヤツ
キ12でそれらの先端に連結されたジヤツキブロック1
3及びジヤツキブロック13と薄板2とに固着された4
組のジヤツキヘッド14とを介して薄板2の変位(第2
図における左右方向の変位)を自由に設定し得るように
構成され、一方のスクリュジヤツキ12の回転角を検出
するロータリエンコーダ15及び他方のスクリュジヤツ
キ12の変位最小側限界位置を検出するリミットスイッ
チ16が設けられている。また、上記電動ジヤツキ10
は1対の鉛直の支軸17を機枠6側の軸受部18に枢着
することにより回動可能に設けられている。
以下、上記可変ノズルNの制御装置について、第3図・
〜第9図により説明する。
〜第9図により説明する。
上記可変ノズルNの1対の薄板2の形状に応じて可変ノ
ズルN内の空気流の流速が決まることから、空気流のマ
ツハ数と薄板2の形状とは対応関係にあり、この制御装
置はマツハ数を設定し、その設定したマツハ数の空気流
が得られるように電動ジヤツキ10のストローク変位を
制御するものである。
ズルN内の空気流の流速が決まることから、空気流のマ
ツハ数と薄板2の形状とは対応関係にあり、この制御装
置はマツハ数を設定し、その設定したマツハ数の空気流
が得られるように電動ジヤツキ10のストローク変位を
制御するものである。
先ず、マツハ数を設定するマツハ数設定器20と、この
マツハ数設定器20からマツハ数設定値信号M3を受け
る変化率リミッタ21と、この変化率リミッタ21から
マツハ数目標値信号M、を受けて各電動ジヤツキ10の
ストロークを演算するストローク演算器22とが設けら
れている。上記ストローク演算器22は、例えばマイク
ロコンピュータを主体にして構成され、第1〜第5電動
ジヤツキ10a〜10eのストロークを演算する第1〜
第5ストローク演算部22a〜22eを存し、各演算部
22a〜22eにはそれに対応する電動ジヤツキ10a
〜10eのストロークをマツハ数をパラメータとして予
め設定したテーブル、マツハ数目標値信号M、を受けて
それに対応するストロークを演算する演算プログラムな
どが格納されており、各演算部22a〜22eは上記演
算により得られたストローク制御信号S■をそれに対応
するサーボコントローラ23へ出カスる。
マツハ数設定器20からマツハ数設定値信号M3を受け
る変化率リミッタ21と、この変化率リミッタ21から
マツハ数目標値信号M、を受けて各電動ジヤツキ10の
ストロークを演算するストローク演算器22とが設けら
れている。上記ストローク演算器22は、例えばマイク
ロコンピュータを主体にして構成され、第1〜第5電動
ジヤツキ10a〜10eのストロークを演算する第1〜
第5ストローク演算部22a〜22eを存し、各演算部
22a〜22eにはそれに対応する電動ジヤツキ10a
〜10eのストロークをマツハ数をパラメータとして予
め設定したテーブル、マツハ数目標値信号M、を受けて
それに対応するストロークを演算する演算プログラムな
どが格納されており、各演算部22a〜22eは上記演
算により得られたストローク制御信号S■をそれに対応
するサーボコントローラ23へ出カスる。
尚、上記ストローク演算器22の各演算部22a〜22
eは、第4図・第5図に示すように可変抵抗R+ とダ
イオードDと逆方向の可変バイアス電圧用電池E五 (
但し、i=l、2.3・・・)を直列接続してなる複数
のクリッパ回路及び可変抵抗R0を並列接続し、その出
力側を抵抗RLを介して接地するとともに可変抵抗rを
介して演算増幅器Amに接続してなる折線近似関数発生
器で構成してもよい。但し、上記バイアス電圧E、につ
いて、E + < E t < E s <・・・のよ
うに設定されている。上記関数発生器は既存周知のもの
なのでその詳しい説明は省略するが、その入力e1と出
力e0との関係は第5図のようになり、抵抗Rzの各抵
抗値及び電池E1の各電圧値などを適当に設定すること
により関数発生器の出力e0を所望の特性に設定するこ
とが出来る。
eは、第4図・第5図に示すように可変抵抗R+ とダ
イオードDと逆方向の可変バイアス電圧用電池E五 (
但し、i=l、2.3・・・)を直列接続してなる複数
のクリッパ回路及び可変抵抗R0を並列接続し、その出
力側を抵抗RLを介して接地するとともに可変抵抗rを
介して演算増幅器Amに接続してなる折線近似関数発生
器で構成してもよい。但し、上記バイアス電圧E、につ
いて、E + < E t < E s <・・・のよ
うに設定されている。上記関数発生器は既存周知のもの
なのでその詳しい説明は省略するが、その入力e1と出
力e0との関係は第5図のようになり、抵抗Rzの各抵
抗値及び電池E1の各電圧値などを適当に設定すること
により関数発生器の出力e0を所望の特性に設定するこ
とが出来る。
上記何れのストローク演算器22の場合でも、各演算部
22a〜22eに設定する関数の形状は予め計算により
求めることが出来る。
22a〜22eに設定する関数の形状は予め計算により
求めることが出来る。
上記第1〜第5演算部22a〜22eに夫々対応する各
2組の第1〜第5サーボコントローラ23a〜23eが
設けられ、第1〜第5サーボコントローラ23a〜23
eは夫々第1〜第5電動ジヤツキ10a−10eに対応
しており、一方の第1サーボコントローラ23aからは
一方の第1電動ジヤツキloaの電動サーボモータ11
へ駆動電流が出力されるとともに、他方の第1サーボコ
ントローラ23aからは他方の第1電動ジヤツキ10a
の電動サーボモータ11へ駆動電流が出力される。この
ことは第2〜第5サーボコントローラ23b〜23e(
但し、23bは図示路)及び第2〜第5電動ジヤツキ1
0b〜10eについても同様である。
2組の第1〜第5サーボコントローラ23a〜23eが
設けられ、第1〜第5サーボコントローラ23a〜23
eは夫々第1〜第5電動ジヤツキ10a−10eに対応
しており、一方の第1サーボコントローラ23aからは
一方の第1電動ジヤツキloaの電動サーボモータ11
へ駆動電流が出力されるとともに、他方の第1サーボコ
ントローラ23aからは他方の第1電動ジヤツキ10a
の電動サーボモータ11へ駆動電流が出力される。この
ことは第2〜第5サーボコントローラ23b〜23e(
但し、23bは図示路)及び第2〜第5電動ジヤツキ1
0b〜10eについても同様である。
各サーボコントローラ23a〜23eは、対応するスト
ローク演算部22a〜22eからストローク制御信号S
vを受けるとともに対応する電動ジヤツキ10 a−1
0eのロータリエンコーダ15からD/A変換器15a
を介してストローク検出信号pvを受けて駆動制御信号
りを出力するPID演算器24と、このPID演算器2
4から駆動制御信号りを受けて増幅し対応する電動サー
ボモータ11へ駆動電流を出力するサーボアンプ25と
、上記ロータリエンコーダ15とで構成されている。但
し、ロータリエンコーダ15にかえてポテンショメータ
やマグネスケールを用いてもよいが、この場合D/A変
換器15aを省略できる。
ローク演算部22a〜22eからストローク制御信号S
vを受けるとともに対応する電動ジヤツキ10 a−1
0eのロータリエンコーダ15からD/A変換器15a
を介してストローク検出信号pvを受けて駆動制御信号
りを出力するPID演算器24と、このPID演算器2
4から駆動制御信号りを受けて増幅し対応する電動サー
ボモータ11へ駆動電流を出力するサーボアンプ25と
、上記ロータリエンコーダ15とで構成されている。但
し、ロータリエンコーダ15にかえてポテンショメータ
やマグネスケールを用いてもよいが、この場合D/A変
換器15aを省略できる。
次に、上記変化率リミッタ21について説明すると、マ
ツハ数設定器20で設定されるマツハ数が変更されたと
きにマツハ数の変化率が大きすぎると電動ジヤツキ10
a〜10eの応答性にもバラツキがあるため可変ノズル
Nの薄板2が凹凸のある滑らかでない形状に変化し薄板
2に局部的に過大応力が発生して薄板2を損傷すること
があるので実際のマツハ数の変化率を滑らかに緩和する
ようにマツハ数設定値信号M3を処理する変化率リミッ
タ21が設けられている。
ツハ数設定器20で設定されるマツハ数が変更されたと
きにマツハ数の変化率が大きすぎると電動ジヤツキ10
a〜10eの応答性にもバラツキがあるため可変ノズル
Nの薄板2が凹凸のある滑らかでない形状に変化し薄板
2に局部的に過大応力が発生して薄板2を損傷すること
があるので実際のマツハ数の変化率を滑らかに緩和する
ようにマツハ数設定値信号M3を処理する変化率リミッ
タ21が設けられている。
第6図は変化率リミッタ21の一例を示すもので、変化
率リミッタ21は常閉接点30と、積分器31と、係数
器32と、比較器33とを直列的に接続してなり、係数
器32からの出力信号が比較器33の入力端子へ供給さ
れるとともにマツハ数設定値信号M3が比較器33の基
準端子へ供給され、比較器33の出力信号が常閉接点3
0に供給され、係数器32の出力信号からマツハ数目標
値信号M、が得られるようになっている。尚、符号PB
は起動スイッチであり、これを閉成すると風胴が起動し
、マツハ数のスイープが開始される。
率リミッタ21は常閉接点30と、積分器31と、係数
器32と、比較器33とを直列的に接続してなり、係数
器32からの出力信号が比較器33の入力端子へ供給さ
れるとともにマツハ数設定値信号M3が比較器33の基
準端子へ供給され、比較器33の出力信号が常閉接点3
0に供給され、係数器32の出力信号からマツハ数目標
値信号M、が得られるようになっている。尚、符号PB
は起動スイッチであり、これを閉成すると風胴が起動し
、マツハ数のスイープが開始される。
次に、時刻1=0でマツハ数設定値を突変させたときの
変化率リミッタ21の応答特性について説明する。上記
変化率リミッタ21の特性は第7図に示す通りであり、
時刻1−0では比較器33の出力が「L」レベルで常閉
接点30が閉じているので、積分器31の作用によりマ
ツハ数目標値信号M、は線分OAに沿って直線的に増加
していく。ここでマツハ数目標値がマツハ数設定値に等
しくなると、比較器33の出力が「H」レベルとなって
常閉接点30が開成されそれ以後マツハ数設定値信号M
、に等しいマツハ数目標値信号Mtが出力されることに
なる。尚、積分器31はその出力を「l」にする為のリ
セット信号rstを入力するリセット端子を有していて
もよい。
変化率リミッタ21の応答特性について説明する。上記
変化率リミッタ21の特性は第7図に示す通りであり、
時刻1−0では比較器33の出力が「L」レベルで常閉
接点30が閉じているので、積分器31の作用によりマ
ツハ数目標値信号M、は線分OAに沿って直線的に増加
していく。ここでマツハ数目標値がマツハ数設定値に等
しくなると、比較器33の出力が「H」レベルとなって
常閉接点30が開成されそれ以後マツハ数設定値信号M
、に等しいマツハ数目標値信号Mtが出力されることに
なる。尚、積分器31はその出力を「l」にする為のリ
セット信号rstを入力するリセット端子を有していて
もよい。
第8図は、上記変化率リミッタ21の別実施例を示すも
ので、この変化率リミッタ21Aは減算器40と積分器
41と係数器42とを直列的に接続してなり、上記減算
器40はマツハ数設定値信号M、から係数器42の出力
であるマツハ数目標値信号Mtを減算して積分器41へ
供給し、係数器42は積分器41の出力を定数倍してマ
ツハ数目標値信号Mtを出力する。
ので、この変化率リミッタ21Aは減算器40と積分器
41と係数器42とを直列的に接続してなり、上記減算
器40はマツハ数設定値信号M、から係数器42の出力
であるマツハ数目標値信号Mtを減算して積分器41へ
供給し、係数器42は積分器41の出力を定数倍してマ
ツハ数目標値信号Mtを出力する。
次に、時刻1=0でマツハ数設定値を突変させたときの
変化率リミッタ21Aの応答特性について説明する。こ
の変化率リミッタ21Aの特性は第9図に示す通りであ
り、減算器40と積分器41の作用により当初はマツハ
数設定値とマツハ数目標値との差に応じた比較的滑らか
な変化率でマツハ数目標値信号Mtが増加していってマ
ツハ数目標値がマツハ数設定値に等しくなり、その後マ
ツハ数目標値信号Mtがマツハ数設定値信号M。
変化率リミッタ21Aの応答特性について説明する。こ
の変化率リミッタ21Aの特性は第9図に示す通りであ
り、減算器40と積分器41の作用により当初はマツハ
数設定値とマツハ数目標値との差に応じた比較的滑らか
な変化率でマツハ数目標値信号Mtが増加していってマ
ツハ数目標値がマツハ数設定値に等しくなり、その後マ
ツハ数目標値信号Mtがマツハ数設定値信号M。
に等しく保持される。M、の増加時上記係数器42の定
数が太き(なる程マツハ数目標値信号M。
数が太き(なる程マツハ数目標値信号M。
の曲線は上方へ移行し変化速度は速くなる。一方、マツ
ハ数設定値を一段階小さな値に変更したときには、図示
のようにマツハ数目標値Mtが滑らかに減少してマツハ
数目標値がマツハ数設定値に等しくなる。以上2つの実
施例において係数器32・42はそれぞれマツハ数の変
化速度を決定する。
ハ数設定値を一段階小さな値に変更したときには、図示
のようにマツハ数目標値Mtが滑らかに減少してマツハ
数目標値がマツハ数設定値に等しくなる。以上2つの実
施例において係数器32・42はそれぞれマツハ数の変
化速度を決定する。
更に、変化率リミッタ21・21Aはマイクロコンピュ
ータとプログラムにより実現してもよい。
ータとプログラムにより実現してもよい。
以上説明した可変ノズルの制御装置の作用について説明
する。
する。
マツハ数設定器20からマツハ数設定値信号M。
が出力されると、変化率リミッタ21・21Aは既述の
如く実際のマツハ数が滑らかな変化率で変化するように
マツハ数設定値信号M、を処理しマツバ数目標値信号M
、としてストローク演算器22へ出力する。ストローク
演算器22の各演算部22a〜22eではマツハ数目標
値信号Mtに基いて各対応する電動ジヤツキ10のスト
ロークを演算し、各対応するサーボコントローラ23ヘ
ストローク制御信号S■を出力する。各サーボコントロ
ーラ23のPID演算器24ではストローク制御信号S
vからストローク検出信号PVを減算した制御偏差に対
してPID(比例・積分・微分)の演算処理を施してサ
ーボアンプ25に駆動制御信号りを出力する。サーボア
ンプ25は駆動制御信号りを増幅して各対応する電動サ
ーボモータ11に駆動電流を供給する。このようにして
、各電動ジヤツキ10のストローク変位がマツハ数目標
値信号Mtに従って制御され、可変ノズルNの薄板2の
形状がマツハ数目標値の空気流を発生させるような形状
に制御される。ここで、マツハ数目標値(Ml)の変化
速度は係数器32・42の係数の大きさにより決定され
る。つまり、サーボ系の応答速度が高く且つ各電動ジヤ
ツキ10の応答のバラツキが小さい程上記係数の値を大
きくしてマツハ数の変化速度を大きくすることが出来る
。換言すれば係数器32・42を調整して構成機器の性
能・応答性に応じて最適の変化率を選定することが出来
る。
如く実際のマツハ数が滑らかな変化率で変化するように
マツハ数設定値信号M、を処理しマツバ数目標値信号M
、としてストローク演算器22へ出力する。ストローク
演算器22の各演算部22a〜22eではマツハ数目標
値信号Mtに基いて各対応する電動ジヤツキ10のスト
ロークを演算し、各対応するサーボコントローラ23ヘ
ストローク制御信号S■を出力する。各サーボコントロ
ーラ23のPID演算器24ではストローク制御信号S
vからストローク検出信号PVを減算した制御偏差に対
してPID(比例・積分・微分)の演算処理を施してサ
ーボアンプ25に駆動制御信号りを出力する。サーボア
ンプ25は駆動制御信号りを増幅して各対応する電動サ
ーボモータ11に駆動電流を供給する。このようにして
、各電動ジヤツキ10のストローク変位がマツハ数目標
値信号Mtに従って制御され、可変ノズルNの薄板2の
形状がマツハ数目標値の空気流を発生させるような形状
に制御される。ここで、マツハ数目標値(Ml)の変化
速度は係数器32・42の係数の大きさにより決定され
る。つまり、サーボ系の応答速度が高く且つ各電動ジヤ
ツキ10の応答のバラツキが小さい程上記係数の値を大
きくしてマツハ数の変化速度を大きくすることが出来る
。換言すれば係数器32・42を調整して構成機器の性
能・応答性に応じて最適の変化率を選定することが出来
る。
本実施例の可変ノズルの制御装置では、上記変化率リミ
ッタ21・21Aを設けたので、マツハ数設定値が不連
続的に変化してもマツハ数目標値信号Mtが滑らかな変
化率で変化するので、可変ノズルNの薄板2の形状が比
較的小さな変化率で変化することになり、複数の電動ジ
ヤツキ10の応答性に多少のバラツキがあっても薄板2
に局部的に過大応力が生じるのを防止することが出来る
。
ッタ21・21Aを設けたので、マツハ数設定値が不連
続的に変化してもマツハ数目標値信号Mtが滑らかな変
化率で変化するので、可変ノズルNの薄板2の形状が比
較的小さな変化率で変化することになり、複数の電動ジ
ヤツキ10の応答性に多少のバラツキがあっても薄板2
に局部的に過大応力が生じるのを防止することが出来る
。
更に、変化率リミッタ21・21Aを設けたことにより
、その係数器32・42を調整して機器構成で可能な最
大の変化速度を得ることが出来る。
、その係数器32・42を調整して機器構成で可能な最
大の変化速度を得ることが出来る。
また、ストローク演算器22を設けたので電動ジヤツキ
10間の応答のバラツキを減少させることが出来、これ
により係数器32・42の係数の値を大きくできること
になるのマツハ数の変化速度を向上させることが出来る
。
10間の応答のバラツキを減少させることが出来、これ
により係数器32・42の係数の値を大きくできること
になるのマツハ数の変化速度を向上させることが出来る
。
マツハ数の変化速度を安全に速めることが出来れば、1
回の実験でのマツハ数の変化幅を大きくとれるので少な
い実験回数で所要の計測を行なえるようになる。マツハ
数についてスイープさせながら計測を行なうことが可能
となり、1回の高圧空気の放出毎に非常に多くの計測デ
ータを得ることが可能となる。
回の実験でのマツハ数の変化幅を大きくとれるので少な
い実験回数で所要の計測を行なえるようになる。マツハ
数についてスイープさせながら計測を行なうことが可能
となり、1回の高圧空気の放出毎に非常に多くの計測デ
ータを得ることが可能となる。
本発明の可変ノズル制御装置によれば、マツハ数の変化
速度を数倍向上できるので、実験に要する電力費・人件
費が従来に比べて数分の1となる。
速度を数倍向上できるので、実験に要する電力費・人件
費が従来に比べて数分の1となる。
しかも、変化率リミッタを設けたことにより薄板2の損
傷を未然に防止することが出来る。
傷を未然に防止することが出来る。
尚、上記ストローク演算器22と全部のPID演算器2
4とを1台のマイクロコンピュータを主体にして構成す
ることも有り得る。また、上記変化率リミッタ21・2
1Aは夫々−例を示すものにすぎず、これら以外の種々
の変化率リミッタも適用可能である。
4とを1台のマイクロコンピュータを主体にして構成す
ることも有り得る。また、上記変化率リミッタ21・2
1Aは夫々−例を示すものにすぎず、これら以外の種々
の変化率リミッタも適用可能である。
尚、上記実施例は、可変ノズルNの薄板2を電動ジヤツ
キ10で駆動するように構成したものについて説明した
が、電動ジヤツキ10にかえて油圧シリンダからなる油
圧ジヤツキを設け、サーボアンプからの駆動電流で制御
されるサーボ弁によって油圧ジヤツキのストローク変位
を制御するようにしたものについても本発明を同様に適
用し得る。この場合、油圧ジヤツキのストロークの変位
をロータリエンコーダ15の回転変位として検出するこ
とが出来るが、ポテンショメータやマグネスケールなど
その他のストローク変位検出手段を用いてもよい。
キ10で駆動するように構成したものについて説明した
が、電動ジヤツキ10にかえて油圧シリンダからなる油
圧ジヤツキを設け、サーボアンプからの駆動電流で制御
されるサーボ弁によって油圧ジヤツキのストローク変位
を制御するようにしたものについても本発明を同様に適
用し得る。この場合、油圧ジヤツキのストロークの変位
をロータリエンコーダ15の回転変位として検出するこ
とが出来るが、ポテンショメータやマグネスケールなど
その他のストローク変位検出手段を用いてもよい。
上記実施例は、貯気槽から高圧空気を供給する吸出し式
の高速風胴の可変ノズル制御装置について説明したが、
これ以外に電動機で送風機を駆動して高速気流を発生さ
せるようにした回流式の高速風胴の可変ノズル制御装置
にも本発明を同様に適用し得る。この回流式高速風胴の
送風機を駆動する電動機は大型であり、運転時間が長く
なれば電力費が多額になる。従って、スムーズなマツハ
数の切換えにより運転費用を大幅に削減することが出来
る。
の高速風胴の可変ノズル制御装置について説明したが、
これ以外に電動機で送風機を駆動して高速気流を発生さ
せるようにした回流式の高速風胴の可変ノズル制御装置
にも本発明を同様に適用し得る。この回流式高速風胴の
送風機を駆動する電動機は大型であり、運転時間が長く
なれば電力費が多額になる。従って、スムーズなマツハ
数の切換えにより運転費用を大幅に削減することが出来
る。
図面は本発明の実施例を示すもので、第1図は可変ノズ
ルの横断面図、第2図は可変ノズルの縦断面図、第3図
は可変ノズルの制御装置のブロック図、第4図はストロ
ーク演算器の変形例に係る折線近似関数発生器の構成図
、第5図は上記関数発生器の入力と出力との関係を示す
線図、第6図は変化率リミッタの構成図、第7図は第6
図の変化率リミッタの特性図、第8図は別実施例の変化
率リミッタの構成図、第9図は第8図の変化率リミッタ
の特性図である。 2・・薄板、 10・・電動ジヤツキ、 15・・
ロータリエンコーダ、 20・・マツハ数設定器、
21・21A・・変化率リミッタ、22・・ストローク
演算器、 23・・サーボコントローラ。 第4 5図 特 許 出 願 人 川崎重工業株式会社15:ロ
ータリエンコーダ 第6図 第7図 s 時 間(L) 第8図 第 図 時 間(1)
ルの横断面図、第2図は可変ノズルの縦断面図、第3図
は可変ノズルの制御装置のブロック図、第4図はストロ
ーク演算器の変形例に係る折線近似関数発生器の構成図
、第5図は上記関数発生器の入力と出力との関係を示す
線図、第6図は変化率リミッタの構成図、第7図は第6
図の変化率リミッタの特性図、第8図は別実施例の変化
率リミッタの構成図、第9図は第8図の変化率リミッタ
の特性図である。 2・・薄板、 10・・電動ジヤツキ、 15・・
ロータリエンコーダ、 20・・マツハ数設定器、
21・21A・・変化率リミッタ、22・・ストローク
演算器、 23・・サーボコントローラ。 第4 5図 特 許 出 願 人 川崎重工業株式会社15:ロ
ータリエンコーダ 第6図 第7図 s 時 間(L) 第8図 第 図 時 間(1)
Claims (2)
- (1)少なくとも1対の相対向状に可動に設けられた可
撓性の薄板と、各薄板の外面に連結され薄板の変位を変
える複数の油圧式又は電動式のサーボアクチュエータと
、各サーボアクチュエータを制御するサーボコントロー
ラとを備えた高速風胴の可変ノズル制御装置であって、 マッハ数にて薄板の形状を設定するマッハ数設定器と、
マッハ数設定器からのマッハ数設定値信号を受けて各サ
ーボアクチュエータのストローク変位を演算しそのスト
ローク信号を対応するサーボコントローラへ出力するス
トローク演算器を介設したことを特徴とする高速風胴の
可変ノズル制御装置。 - (2)前記マッハ数設定器とストローク演算器間に、マ
ッハ数設定値信号を受けて実際のマッハ数が滑らかな変
化率で変化するように処理したマッハ数目標値信号をス
トローク演算器へ出力する変化率リミッタを介設したこ
とを特徴とする第1請求項に記載の高速風胴の可変ノズ
ル制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63196350A JPH0658285B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 高速風洞の可変ノズル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63196350A JPH0658285B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 高速風洞の可変ノズル制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0245724A true JPH0245724A (ja) | 1990-02-15 |
JPH0658285B2 JPH0658285B2 (ja) | 1994-08-03 |
Family
ID=16356380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63196350A Expired - Fee Related JPH0658285B2 (ja) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | 高速風洞の可変ノズル制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0658285B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104316287A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 二维变马赫数喷管及使用该喷管的超声速变马赫数风洞 |
CN108362464A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-03 | 重庆大学 | 用于连续式跨声速风洞喷管半柔壁的液压驱动集成单元 |
CN108362467A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-03 | 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所 | 连续式跨声速风洞半柔壁喷管竖直空间式液压驱动装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6055241A (ja) * | 1983-09-06 | 1985-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | 風洞試験装置 |
JPS6258128A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-13 | Mitsubishi Electric Corp | 風洞のマツハ数制御方法 |
JPS63150344U (ja) * | 1987-03-24 | 1988-10-04 |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP63196350A patent/JPH0658285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6055241A (ja) * | 1983-09-06 | 1985-03-30 | Mitsubishi Electric Corp | 風洞試験装置 |
JPS6258128A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-13 | Mitsubishi Electric Corp | 風洞のマツハ数制御方法 |
JPS63150344U (ja) * | 1987-03-24 | 1988-10-04 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104316287A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-28 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 二维变马赫数喷管及使用该喷管的超声速变马赫数风洞 |
CN108362464A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-03 | 重庆大学 | 用于连续式跨声速风洞喷管半柔壁的液压驱动集成单元 |
CN108362467A (zh) * | 2017-12-29 | 2018-08-03 | 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所 | 连续式跨声速风洞半柔壁喷管竖直空间式液压驱动装置 |
CN108362467B (zh) * | 2017-12-29 | 2021-01-26 | 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所 | 连续式跨声速风洞半柔壁喷管竖直空间式液压驱动装置 |
CN108362464B (zh) * | 2017-12-29 | 2021-11-09 | 中国空气动力研究与发展中心设备设计及测试技术研究所 | 用于连续式跨声速风洞喷管半柔壁的液压驱动集成单元 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0658285B2 (ja) | 1994-08-03 |
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