JPH03219140A

JPH03219140A - 振動制御装置

Info

Publication number: JPH03219140A
Application number: JP2061592A
Authority: JP
Inventors: Kazutomo Murakami; 和朋村上; Keiichiro Mizuno; 恵一郎水野; Kazuyoshi Iida; 一嘉飯田; Toshihiro Miyazaki; 俊弘宮崎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1990-03-13
Publication date: 1991-09-26

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、可動基礎から該基礎上に防振支持された物体
へ伝搬される振動を、能動的に制御し、大幅に低減し得
る振動制御装置に関する。

〔従来の技術〕

動力機械から周辺へ伝搬される振動や騒音を低減したり
、トラックや鉄道輸送において積載物への振動伝達を軽
減したり、さらには、電子顕微鏡やＩＣ製造装置などの
精密機器へ設置台を通して伝達される振動を遮断するた
めの防振支持方法として、一般に、防振ゴム、空気ばね
、金属ばね等の弾性体を介して支持するとともに、必要
に応して減衰器（ダンパー）を介在させる構造のものが
使用されている。

第２５図は従来のこの種の防振支持装置の模式的立面図
であり、第２６図は第２５図の防振支持装置を使用する
時の振動伝達率（応答倍率）の周波数特性を例示する。

従来の防振支持方法としては、第２５図に示すように、
振動を生じる加振源である可動基礎１と防振支持すべき
物体である防振対象物体３との間に、ばね定数におよび
減衰係数Ｃを有する防振支持系（弾性系）２を取付けた
だけの、いわゆる、受動的（パッシブ）な防振支持方法
が採用されていた。

しかし、このような防振支持機構では、第２６図ニ示ス
ヨウニ、Ｔｏ　＝　（１／２　π）　ＦＫ７■１決まる
周波数［。に大きな応答倍率すなわち共振点が発生し、
この近傍の周波数帯域では防振されずに逆に振動が増幅
され、防振対象物体の振動状態が悪化することになる。

そこで、最近、弾性体２のばね定数におよび粘性係数Ｃ
を可変にする方法（セミアクティブ）も実施され始めた
。

［発明が解決しようとする技術的課題］しかし、この可
変方式でも、特にランダム振動など広い周波数帯域にわ
たる周波数成分を含んだ振動が基礎から伝達される場合
には、どこかの周波数帯域で必ず共振点が存在するため
、この共振点近傍の周波数帯域では、やはり、振動が増
幅され防振対象物体の振動状態が悪化するという問題が
あった。

したがって、従来のパッシブまたはセミアクティブな防
振方法では、防振を対象とする広い周波数帯域の全域に
おいて大きな防振効果を実現することはきわめて困難な
場合が多かった。

本発明は、このような技術的課題を解決すべくなされた
ものであり、広い周波数帯域の全域において振動を能動
的に大幅に低減させうる振動制御装置を提供することを
目的とする。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、可動基礎に防振支持された防振対象物体の振
動制御装置において、防振対象物体の振動を振動センサ
で検出し、その検出信号をディジタルフィルタに通すこ
とにより、防振対象物体の振動と干渉して該振動を打ち
消す振動波形を生成し、その信号波形をアクチュエータ
に印加することにより、防振対象物体の振動を能動的に
低減する構成により、広い周波数帯域の全域において振
動を大幅に低減させ得る振動制御装置を提供するもので
ある。

〔実施例〕

以下、第１図〜第２４図を参照して本発明を具体的に説
明する。

第１図は本発明による振動制御装置の第１実施例の構成
を示すブロック図である。

第１図において、可動基礎１から防振支持系２を通して
、防振テーブル４および防振対象物体３に振動が伝達さ
れているが、この振動を打ち消すための振動（逆振動）
を発生させる回路１４を併設し、その振動をアクチュエ
ータ７で防振チーフル４または防振対象物体３に印加し
て干渉させることにより、防振対象物体３の振動を大幅
に低減し得るように構成されている。

振動制御用の前記逆振動は、前記防振対象物体３に対し
て、直接的に印加できるのは勿論であるが、前記防振テ
ーブル４など、前記防振対象物体３と一体的に振動した
り、あるいは一定の相関関係で振動する部分を介して、
印加することができる。

前記回路１４は、例えば、第２図〜第７図のいずれかに
示すような構造をしており、適応型ディジタルフィルタ
１８および適応アルゴリズム２１を備えている。

前記回路１４は逆振動発生回路であり、第１図の実施例
では、振動センサ５により防振テーブル４の振動を検出
し、この検出信号が最小になるように前記適応アルゴリ
ズム２１によって前記適応型ディジタルフィルタ１８の
フィルタ係数を高速で変化させていくように動作する。

前記逆振動発生のための振動センサ５または６による防
振対象物体３の振動検出は、該防振対象物体３の振動を
直接的に検出する他、該防振対象物体３と一体的または
一定の相関関係で振動している部分（例えば、前記防振
テーブル４）の振動を検出することによっても行うこと
ができる。

前述のように適応型ディジタルフィルタ１８を主たる構
成要素とする適応型の逆振動発生回路１４におけるフィ
ルタ係数を、振動センサ５または６からの検出信号が最
小になるように、高速で収束させることによって、防振
支持系２の伝達特性あるいはセンサ５．６やアクチュエ
ータ７等の特性の変化にも追従可能となり、安定的に防
振対象物体３の振動を低減しうるように構成されている
。

こうして、本発明による振動制御装置、すなわち、可動
基ｇ１に防振支持２された防振対象物体３の振動制御装
置において、防振対象物体３の振動を振動センサ５で検
出し、その検出信号をディジタルフィルタ１４に通すこ
とにより、防振対象物体３の振動と干渉して該振動を打
ち消す振動波形を生成し、その信号波形をアクチュエー
タ７に印加することにより、防振対象物体３の振動を能
動的に低減することを特徴とする振動制御装置が構成さ
れている。

第８図は、本発明の第２実施例による振動制御装置の構
成を示すブロック図である。

前述の第１図の構成において、防振対象物体３が殆ど剛
体であり、かつ防振テーブル４上に防振支持系を介さず
に固定されており、両者が一体的に振動している場合、
あるいは、防振テーブル４が無く防振対象物体３が直接
防振支持系２で支持されている場合には、本発明による
振動制御装置は第８図のように構成することができる。

なお、第８図中では、第１図中の各部と対応する部分は
、それぞれ同一番号で表示されている。

第１図および第８図の各実施例からも明らかなごとく、
本発明による振動制御装置は、逆振動発生回路１４への
入力として、防振対象物体３または防振テーブル４から
検出した振動信号を使用し、同し防振対象物体３または
防振テーブル４に対しアクチュエータ７で逆振動を印加
するというフィードバック要素の強い制御動作を実行す
るものである。

このようにフィードバック要素の強い制御であるため、
前記逆振動発生回路１４には、第２図〜第７図に示すよ
うに、発振防止回路１６を付加することが好ましい。

第１図および第８０中の逆振動発生回路１４は、第２回
〜第７図に示すごとく、適応型ディジタルフィルタ１８
と適応アルゴリズム２１を中心として構成されている。

前記適応型ディジタルフィルタ１８は、例えば、ＦＩＲ
型ディジタルフィルタまたはＩＩＲ型ディジタルフィル
タで構成することができる。

第９図は前記ＦＩＲ型ディジタルフィルタの構成を例示
する。

第９回の適応型ディジタルフィルタ１８は、フィルタ係
数Ｗ。、、Ｗ、、、−−−−−、ＷＬＫを適切に決定す
ることにより、入力信号ＸＫを所望の出力信号Ｙ、に変
換するように構成されている。

この場合、前記フィルタ係数Ｗ。ＫｓＷＩＫ、ＷＬＫは
、適応アルゴリズム２１と組合せることにより、適応的
に変化していき、システムや環境の変化に追従しながら
最適なフィルタ係数値に収束していく。

前記適応アルゴリズム２１は、例えば、Ｌ　Ｍ　Ｓ（最
小平均自乗）法、ＳＥＰ　（逐次回帰）法、ニュートン
法、最急降下法等で構成することができるが、実用上で
はＬＭＳ法が最も効率的である。

ＬＭＳ法においては、利得因子（μ）により、適応型デ
ィジタルフィルタ１８の収束速度と安定性をバランス良
く調整することができる。

さらに、適応型ディジタルフィルタ１８では、フィルタ
係数ＷＯＫ、　ｗ、に、　、−−−−ＷＬＫを固定する
ことにより、固定型ディジタルフィルタ方式による振動
制御へ移行させることも可能である。

第１０図は、第１図の振動制御装置において、適応型の
逆振動発生回路１４の適応型ディジタルフィルタ１８の
フィルタ係数を固定し、固定型の逆振動発生回路１５に
転換した構成（第３実施例）を示すブロック図であり、
第１１図は、第８回の振動制御装置において、適応型の
逆振動発生回路１４の適応型ディジタルフィルタ１８の
フィルタ係数を固定し、固定型の逆振動発生回路１５に
転換した場合の構成（第４実施例）を示すブロック図で
ある。

第１０圀および第１１図の固定型の逆振動発生回路１５
は、第２図〜第７図の構成において、適応型ディジタル
フィルタ１日のフィルタ係数を固定して固定型ディジタ
ルフィルタとし、第１０図および第１１回中の点Ｓおよ
び点Ｔを第２図〜第７図中の点Ｐおよび点Ｑのそれぞれ
に対応させた構成により実現させることができる。

実際には、例えば、第１図の適応型の逆振動発生回路１
４で振動制御を実行し、防振対象物体３の振動が低減し
た時点から、系や環境等の特性が変化しなければ、適応
型ディジタルフィルタ１８のフィルタ係数はある一定値
へ収束してくる。

フィルタ係数Ｗ。Ｋ、　ＷＩＫ、　−−−−−ＷＬＫを
高速に変化この状態でフィルタ係数を固定することによ
り、第１図および第８図の振動制御装置を第１Ｏ図およ
び第１１図の構成のものへ移行させることができ、これ
ら第１０図および第１１図の振動制御装置（第３実施例
および第４実施例）によっても第１図および第８図の適
応型の逆振動発生回路１４の場合と同様の振動低減効果
を達成することができる。

また、前述とは逆の移行、すなわち、第１０図および第
１１図の固定型から第１図および第８図の適応型への移
行も可能である。

例えば、固定されたディジタルフィルタ係数による制御
を実行している際に、何らかの原因で制振効果が低減し
てきた場合には、その時点で、固定された前記適応型デ
ィジタルフィルタ１８（固定型ディジタルフィルタ）を
適応型へ戻すように切換えることにより、固定型制御に
おけるフィルタ係数を初期値として適応アルゴリズム２
１が動作を開始し、最適な振動低酸状態へ近づくように
させていくことができる。

このように固定型フィルタ係数を初期値として適応型制
御を開始させる切換え制御を実行すると、適応型制御を
始めからやり直すよりは、最適なフィルタ係数（防振対
象物体３の振動低減量が最大となる状態）までの収束時
間を短縮できる場合が多い。

したがって、本発明による振動制御装置においては、例
えば、第１０図および第１１図に示したような固定型デ
ィジタルフィルタ方式で動作を開始し、固定型の逆振動
発生回路１５のフィルタ係数Ｗ。Ｋ、Ｗ□、−−−−Ｗ
Ｌ、を次のような計測および演算によって求め、次いで
、この求めたディジタルフィルタ係数を初期値とする適
応型ディジタルフィルタ方式（第１図および第８図）へ
移行させるように構成することもできる。

このような方法によれば、一般に、収束時間を短縮する
ことができる。

次に、前述の固定型の逆振動発生回路１５のフィルタ係
数、すなわち、固定型ディジタルフィルタ方式のフィル
タ係数の求め方について説明する。

先ず、次のような２つの伝達特性を計測等によって求め
、これら２つの伝達関数よりディジタルフィルタ係数Ｗ
。Ｋ、Ｗｌに、−ＷＬＫを計算する。

伝達関数（Ｔ）：可動基礎１から防振支持系２を通り防
振対象物体３へ至る伝達関数。

伝達関数（Ｄ）：固定型の逆振動発生回路１５をオール
バスに設定しておき、雑音等の信号をこの回路１５に入
力し、アクチュエータ７を動作させた場合の入力信号と
防振対象物体３に発生した振動信号との伝達関数。

ここで、求める固定型の逆振動発生回路１５の伝達関数
（インパルスレスポンス）をＨとすると、これはＨ＝−
（Ｔ／Ｄ）により求めることができる。

また、このフィルタ係数Ｈを固定型の逆振動発生回路１
５へ書き込むことにより、例えば、第１０図および第１
１図のような固定型の振動制御装置を構成することがで
きる。

前述の伝達関数ＴおよびＤは、例えば、第１０図におい
て、次のような方法によって求めることができる。

伝達間数Ｔは、第１Ｏ図において、アクチュエータ７を
オフとし、点Ｓと点Ｍの伝達関数をＦＦＴ等より計測す
ることにより求めることができる。

伝達関数りは、第１０図において、適当に周波数帯域を
制限し、増幅されたランダム信号を点Ｓから入力する。

この時、アンプ８は点Ｓから切り離しておき、固定型の
逆振動発生回路１５はオールバスにしておく。点Ｓから
の入力信号によりアクチュエータ７を作動させ、この作
動状態で点Ｓと点Ｍとの間の伝達関数を計測する。

以上のようにして、固定型の逆振動発生回路１５の固定
型のフィルタ係数を求めることができ、このフィルタ係
数を初期値として適応型ディジタルフィルタ１８を存す
る適応型の逆振動発生回路１４へ移行することができる
。

ここでの逆振動発注回路Ｉ４の構成は、前述の第２図〜
第７図のいずれの構成でもよい。

しかし、固定型と適応型との間で交互に変換可能とする
場合は、両方式での構成は第２図〜第７図のうちのいず
れかに一敗させておく方が望ましい。

以上の説明からも明らかなごとく、本発明による振動制
御装置を実施するに際しては、第１図および第８図に示
すような適応型の逆振動発生回路１４すなわち第２図〜
第７図に示すような適応型ディジタルフィルタ１８およ
び適応アルゴリズム２１で構成した逆振動発生回路１４
のみを使用することによっても、入力振動の性状（周期
的あるいはランダム的）の如何に係わらず、大きな振動
低減効果が得られるが、さらに、この適応型ディジタル
フィルタ１８のフィルタ係数Ｗ。に、Ｗｌに、ＷＬＸを
固定型と適応型との間で切換え可能にすることにより、
次の１）および１１）の２つの制御モードが可能になり
、適用対象によっては、本発明による振動制御装置をよ
り有効に使用することができる。

）適応型ディジタルフィルタ方式１１）適応型ディジタルフィルタ方式と固定型ディジタ
ルフィルタ方式の相互切換え方式次に、第２図〜第７図
の各適応型の逆振動発生回路１４の構成要素である発振
防止回路１６と遅延回路２０について説明する。

まず、第１図および第８回を参照して発振防止回路１６
について説明する。

前述のように、アクチュエータ７により発生させた逆振
動が防振テーブル４へ伝達され、この振動をセンサ５で
検出し、再度ディジタルフィルタ１８を通してアクチュ
エータ７へ印加してしまうという閉ループが構成されて
おり、この閉ループのために発振現象が生じ易いが、前
述発振防止回路１６はこの発振現象を防止するための回
路である。

すなわち、前記閉ループの発振を防止するために、セン
サ５で検出した振動信号からアクチュエータ７で発生し
た振動成分を差引いて、本来の防振テーブル４の振動信
号を適応型ディジタルフィルタ１８（回路１４）へ入力
する回路が設けられている。

前記発振防止回路１６は、例えば、ディジタルアナログ
変換器１９（第２図）→ローパスフィルタ１２（第１図
）→パワーアンプ１０（第１図）→アクチュエータ７→
防振テーブル４→振動センサ５→アンプ８（第１図）→
ローパスフィルタ１１　（第１図）→アナログディジタ
ル変換器１７（第２図）における伝達関数を計測し、計
測されたインパルス応答をフィルタ係数として書き込ん
だディジタルフィルタによって構成されている。

次に、第１図および第２図を参照して前記遅延回路２０
について説明する。

第２図において、適応アルゴリズム２１は、適応型ディ
ジタルフィルタ１日のフィルタ係数を決めるために、下
記の２つの入力信号を用いている。

ａ）振動センサ６により検出された防振対象物体３の振
動信号。

ｂ）適応型ディジタルフィルタ１８への入力信号を遅延
回路２０に通した信号。

ここで、これら２つの人力信号ａ）、ｂ）は同時刻にお
ける信号を適応アルゴリズム２１へ入力する必要がある
。

そのため、適応型ディジタルフィルタ１８→デイジクル
アナログ変換器１９→ローパスフイルタ１２（第１図）
→パワーアンプ１０（第１図）→アクチュエータ７（第
１図）→防振テーブル４→センサ６→アンプ９（第１図
）→ローパスフィルタ１３（第１図）→アナログディジ
タル変換器２２を経由する時間分だけ、適応型ディジタ
ルフィルタ１８の入力信号を遅延させることにより、前
記両人力信号ａ）、ｂ）の同期化が図られている。

前記遅延回路２０は前記遅延時間を実現できる遅延素子
を用いて構成することもできるが、前記経路すなわち、
適応型ディジタルフィルタ１８→デイジタルアナログ変
換器１９→ローパスフイルタ（第１図）→パワーアンプ
１０（第１図）→アクチュエータ７→防振テーブル４→
センサ６→アンプ９（第１図）→ローパスフィルタ１３
（第１図）→アナログディジクル変換器２２へ至る経路
の伝達特性をディジタルフィルタにより実現し、このデ
ィジタルフィルタによって構成することもできる。

第１図、第８回、第１０図および第１１図の各振動制御
装置におけるローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２．１３は
、バンドパスフィルタ等でも構成することができ、制御
条件、環境条件および演算誤差等を考慮して適正に設定
することが望まれる。

次に、第１図、第８図、第１Ｏ図および第１１図の各振
動制御装置における振動センサ５．６およびアクチュエ
ータフについて説明する。

前記振動センサ５．６は、前記説明からも明らかなよう
に、適応型の逆振動発生回路１４または固定型の逆振動
発生回路１５への入力信号を検出するためのものであり
、この検出信号を適応型ディジタルフィルタ１８（固定
化した時を含む）へ入力することにより、防振対象物体
３の振動と干渉させるための逆振動を発生させるもので
ある。

すなわち、前記振動センサ５または６により検出する振
動信号は、防振対象物体３の振動と相関性を存する信号
であればよく、第１図および第１Ｏ図のような防振テー
ブル４の振動信号、あるいは、第８図および第１１図の
ように振動センサ６で検出する防振対象物体３自体の振
動信号のいずれでもよい。

また、前記振動センサ５．６はそれぞれ振動波形を検出
できるものであればよく、形式としては、例えば、変位
センサ、振動センサ、加速度センサ等種々の形式のもの
を使用することができる。

第１図、第８図、第１０図および第１１図の振動制御装
置の構成要素であるアクチュエータ７は、ディジタルフ
ィルタ１日からの出力信号により逆振動を防振対象物体
３に付与できるものであれば、どのような構造のアクチ
ュエータでも使用することができ、例えば、電磁型ま・
たは圧電型のアクチュエータ、あるいは超音波モータ、
空気圧、油圧、形状記憶材料、電気粘性流体（ＥＲＦ）
、磁性流体等を利用したアクチュエータを使用すること
もできる。

第１２図は、第１図の構成において、アクチュエータ７
の取付は位置を可動基Ｖｉｌと防振テーブル４との間に
変更した本発明の第５実施例に係わる振動制御装置の構
成を示すブロック図である。

この第１２図の構成のその他の部分は第１図の場合と実
質上回しであり、それぞれ対応する部分を同一番号で表
示し、それらの詳細な説明は省略する。

防振対象物体３への逆振動の付与は、第１２図のような
位置に取付けたアクチュエータフによっても行うことが
でき、実質上回し態様で振動制御′Ｂを実行することが
できる。

また、前記アクチュエータ７の加振方法は、第１回、第
８図、第１Ｏ図および第１１図に示したような慣性力を
利用した慣性マス印加法の他、第１２図に例示するよう
に、防振対象物体３と可動基礎１との間にアクチュエー
タ７を挿入して加振する方法を採用することもできる。

さらに、第１２回のような構成において、動特性（ばね
力、減衰力）が可変なアクチュエータ（例えば、電気粘
性流体または磁性流体を利用したもの等）を用い、それ
らの動特性を変化させることにより、防振対象物体３に
逆振動を印加するように構成することもできる。

以上、最も基本的な１次元（水平の一方向）の振動制御
モデルを用いて本発明を説明したが、本発明によれば、
以上のような振動制御装置を複数個組み合わせることに
より、より実際的な多次元（多自由度）の振動制御装置
を容易に構成することができる。

基本的には、振動低減を図る方向にセットした振動セン
サおよびアクチュエータを含む前述の振動制御装置を、
振動低減の必要な自由度（方向）の数だけ防振対象物体
に適用し、これらを同時に作動させることにより、１次
元から任意の多次元までの振動を同時に低減することが
できる。

第２７図は、２次元（２自由度）の振動を制御する振動
制御装置の構成を示すブロック図である。

第２７図に示すように、２系統（Ｘ方向およびＹ方向）
に前述の振動制御装置を適用することにより、水平方向
２軸（Ｘ方向およびＹ方向）の振動を同時に低減するこ
とができる。

ここで、第２７図中の振動制御回路７ｏは、第２８図に
示すように、Ｘ方向の振動低減およびＹ方向の振動低減
に個別に使用される２つの適応型の逆振動発生回路１４
（第１図）または固定型の逆振動発生回路１５（第１０
図）で構成することができる。

ただし、これら２方向の振動の間に相関関係がある場合
は、それぞれの相関（クロストーク）成分を取り除くこ
とにより、さらに大きな振動低減効果を図ることができ
る。

このクロストーク成分は、例えば、第２７図のモデルの
場合、次の２つの成分となる。

）Ｘ方向にアクチュエータで加振した時に、該Ｘ方向加
振により発生した防振対象物体３上のＹ方向の振動成分
。

１ｉ）Ｙ方向にアクチュエータで加振した時に、該Ｙ方
向加振により発生した防振対象物体３上のＸ方向の振動
成分。

そこで、このようなりコストーク成分を除去し、より大
きな振動低減効果得るためには、第２７図中の制御回路
７０は、例えば、第２９図に示すような構成にすること
ができる。

第２９図中のクロストーク成分除去回路７１は、例えば
、適応型または固定型の逆振動発生回路１４または１５
を用いて、第３０図中または第３１図中に示すように構
成することもできる。

第３１図の振動制御回路７０においては、振動波形出力
系のアクチュエータ７、パワーアンプ１０およびＬＰＦ
　ｌ　２が、各方向にそれぞれ２個づつ、合計４個使用
されることになる。

第３２図は、３次元（３自由度）の振動を制御する振動
制御装置の構成を示すブロフク図である。

３次元の振動制御の場合も、上記２次元の場合の延長上
で実施することができ、基本的には、第３２図に示すよ
うに、３系統の振動制御装置を組み合わせることにより
３次元（例えば、水平方向２軸および垂直軸の３方向）
の振動を同時に低減することができる。

ここで、第３２図中の振動制御回路７２は、第３３図に
示すように、Ｘ方向の振動低減、Ｙ方向の振動低減およ
びＸ方向の振動低減に個別に使用される３つの適応型の
逆振動発生回路１４（第１図）または固定型の逆振動発
生回路１５（第１０圓）で構成することができる。

ただし、これら３方向の振動の間に相関関係がある場合
は、それぞれの相関（クロストーク）成分を取り除くこ
とにより、さらに大きな振動低減効果を図ることができ
る。

第３４図は、前記クロストーク成分を除去するのに好適
な第３２図中の制御回路７２の構成を例示するブロック
回である。

ここで、第３４図中のクロストーク成分除去回路７３は
、例えば、適応型または固定型の逆振動発生回路１４ま
たは１５を用いて、第３０図の場合に倣って、第３５［
５のように構成することもできる。

以上、第２７図〜第３５図の２次元および３次元の振動
制御装置を例示して説明したように、多次元（多自由度
）の振動制御に対しては、基本的には、第１図〜第１２
図を用いて説明した振動制御装置を複数個（制御したい
自由度の数）組み合わせて構成することにより、多自由
度振動の同時制御が可能である。

ただし、多自由度の場合には、各自由度間の振動のクロ
ストーク成分を除去することがより好ましく、適切なり
ロストーク成分除去回路を併用することにより、より大
きな振動低減効果を達成することができる。

また、理論的には、本発明による振動制御装置を適用す
る場合の自由度の数に制限は無いが、実際の振動制御に
おいては、２〜６程度の自由度の振動制御により、防振
対象物体３の振動をほぼ最大限低減し得るものと考えら
れる。

なお、適用する振動制御装置組み合わせ数およびそれら
の制御方向については、必ずしも個々に制御する自由度
の数および方向に一致させる必要は無く、防振対象物体
の振動を効果的に低減できるように構成できる数および
方向のものであれば良い。

ただし、−Ｃ的に：よ、実際Ｃ二制御する自由度数およ
び方向を含め、同数またはそれ以上の自由度に構成して
おき、必要に応して３Ａ沢できるようにしておくことが
好ましい。

以上各種の実施例に基いて説明したごとく、本発明によ
る振動制御１装置は、制御された起振力を発生するアク
チュエータ７から防振対象物体３に印加される振動（逆
振動）により、可動基礎ｌから防振支持系（ばね系）２
を通して該防振対象物体３に伝＆してくる振動を、能動
的に打ち消すものであり、しかも、前記逆振動を、前記
防振対象物体３の振動またはこれに相関する振動の検出
信号に基いて逐次修正していき、振動低減効果を常に最
大に維持するように構成されている。

すなわち、以上説明した振動制御装置は、防振対象物体
３の振動を、能動的（アクティブ）でしかも適応型（ア
ダプティブ）の制御動作で、低減するものである。

第１３図のグラフは、第１図の構成を有する本発明の振
動制ｔｌｌｌｌ装置において、動作をオフ己ニし制御を
実行しない状態（Ａ）と、動作をオンとし適応型ディジ
タルフィルタ１８のフィルタ係数が一定値に収束した状
態（Ｂ）での、可動基礎１に対する防振対象物体３の振
動応答倍率１Ｘ−１／父。１を示すグラフであり、第１
４図のグラフは同しく第１３回の各状態（Ａ）、（Ｂ）
での防振対象物体３の振動加速度レヘル１χ、１のｌｌ
Ｉ定結果を示す。

第１３図および第１４図は、可動基礎１への入力振動が
ランダム振動の場合の測定結果を示し、周期振動および
周期変動振動入力のいずれに対しても同様の振動低減効
果が得られた。

これらの試験結果によれば、制御対象周波数範囲０−１
０Ｈｚにおいて、第１３図からは、本発明を適用するこ
とにより応答倍率が１．０以下の共振点の無い（無共振
）防振支持装置を実現させ得ることがわかり、第１４図
からは、本発明を適用することにより、防振対象物体３
の振動加速度１−自体の値も大幅に減少させ得ることが
でき（例えば、周波数４陽で約１９ｄＢ減少）、大きな
振動低減効果を実現できることがわかる。

第１５図のグラフは、第１図の構成を有する本発明の振
動制御装置において、動作をオンとし、適応型ディジタ
ルフィルタ１８のフィルタ係数が定値に収束した時（Ｂ
）と、動作をオフとした時（Ａ）の、防振対象物体３の
振動加速度振幅の測定結果を示す。

第１５図のグラフからも、本発明を適用することにより
、振動加速度振幅を非常に小さくノイズ的なものに減少
させることができ、防振対象物体３の振幅を大幅に低減
させうることかわかる。

さらに、第１５図の動作オンの状態（Ｂ）を５分間保っ
た後、当該振動制御装置（第１図）の適応型ディジタル
フィルタ１８のフィルタ係数を固定して第１０図の固定
型ディジタルフィルタの回路１５に切換えた場合でも、
前述の第１３図〜第１５図の各グラフの動作オンの状態
（Ｂ）とほとんど同し振動低減効果が得られた。

このことから、防振対象物体３および防振支持系２等の
特性が変化しなければ、適応型フィルタ１８が収束した
後であれば、固定型フィルタへ移行させてもほぼ同程度
の振動低減効果が得られることが確認された。

次に、第８図の構成の本発明による適応型の振動制御装
置において、前述の第１３図〜第１５図と同様の試験を
行なった。

その結果、第１図の構成の振動制御装置の場合の試験結
果（第１３図〜第１５図）とほとんど同し試験が得みれ
た。

このことに関しては、鉄製のｇ＋＋体である防振対象物
体３を防振テーブル４に固定したモデルを使用したので
、防振テーブル４と防振対象物体３は一体的に振動し、
適応型フィルタ１８を有する逆振動発生回路１４への人
力信号が、防振テーブル４（第１同）および防振対象物
体３（第８図）のいずれから検出しても、同し結果とな
ったことが原因と考えられる。

第１６図は本発明による振動制御装置の実験モデルの構
成を示す模式的立面図であり、第１７図〜第２０図−よ
第１６図の振動制御装置の試験結果のグラフである。

第１６図において、防振対象物体３は、直径５００ｍｍ
で長さ３７０＃の円柱３Ａと直径２８０　ｍｒａで長さ
５６０ｍｍの円柱３Ｂを図示のように溶接して一体化し
、その中心に直径１２０ｍｍの円柱状の空洞を形成し、
重量が約５００ｋｇの物体で構成した。

この防振対象物体３は８５０ｍｍＸ　８５０ｍｍの防振
テーブル４の中心付近に固定され、該防振テーブル４は
防振ゴム４個から成る防振支持系２で支持されている。

この第１６図の振動制御装置は、第１図の構成の振動制
御装置の点Ｒおよび点Ｑに、第３図の逆振動発生回路（
ディジタルフィルタ）を接続した構成のものである。

また、第１６図の試験装置では、可動基礎１にも振動セ
ンサ２９を取付け、狭帯域周波数分析器（ＦＦＴ）２８
により、可動基礎１から防振対象物体３への伝達特性を
計測できるようにした。

さらに、振動制御方向は水平−軸方向で行ない、可動基
礎ｌへの人力は広帯域ランダム振動とした。

第１７図は第１６図の試験装置（モデル〕において振動
制御の動作をオフにした時の可動基礎１から防振対象物
体３への振動の伝達率（応答倍率気、／χ。Ｉ）を示す
グラフであり、前述の第１３図のグラフ（Ａ）と異なり
、１次共振点（約４Ｈｚ）以外に口、キングモードと思
われる２次共振点（約９Ｈｚ）が見られる。

本発明を第１６図の振動制御装置に適用することにより
、これら２つの共振ピークを同時に大幅に低下させるこ
とができる。

第１８図および第１９図は、それぞれ、本発明を適用し
た第１６図の振動制御装置において、動作オンにした後
に適応型ディジタルフィルタ１８のフィルタ係数が一定
値にほぼ収束した時（Ｂ）と、動作オフにした時（Ａ）
の、可動基礎１に対する防振対象物体３の振動の応答倍
率１晃１／そ。　の周波数特性、および防振対象物体３
の振動加速度レヘル（ｄＢ）の周波数特性を示すグラフ
である。

これらの試験結果によれば、制御対象周波数範囲Ｏ〜１
２Ｈ２において、次のようなことが確しセ、された。

すなわち、第１８図によれば、本発明を通用することに
より、２つの共振ピーク（４Ｈｚ、９Ｈｚ付近）が同時
に大きく低減され、応答倍率が１以下の無共振状態とな
っていることがわかり、第１９図からは、本発明を通用
することうこより、防振対象物体３の振動加速度１に１
１の値も大幅に凋少させることができ、大きな振動低減
効果が得られることがわかった。

第２０図のグラフは、本発明を適用した第１６図の振動
制御装置を動作オンとして適応型ディジタルフィルタ１
８のフィルタ係数がほぼ収束した時（Ｂ）と、該装置を
動作オフとした時（Ａ）との、防振対象物体３の振動加
速度振幅の時間波形を示す。

第２０図の試験結果からも、本発明を通用することによ
り、振動振幅を非常に小さいノイズ的なものにすること
ができ、防振対象物体３の振動を大幅に低減させ得るこ
とがわかる。

以上説明した第１３図〜第１５図並びに第１６回〜第２
０閲の各試験例では、防振対象物体３の一軸方向成分の
振動制御について説明したが、多次元の振動を同時に低
減させたいような場合には、本発明による振動制御装置
を複数個組合せて構成することにより、多次元、例えば
、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向成分の振動を同時にかつ大幅に低
減させることができる。

また、防振対象物体３が複雑な構造の場合、例えば、第
２１図に例示するように主たる３つの部位から成ってい
るような場合には、振動低減を図るための振動信号とし
て、各部位（振動センサ３０．３１．３２）から検出し
た振動信号を第２１図中に示すような信号ミキサー３９
によって加算合成した信号を用いることにより、防振対
象物体３の振動を全体的に低減させることが可能になる
。

以上の各実施例で説明した本発明の振動制御装置は、可
動基礎ｌから防振支持系２を通して、防振テーブル４ま
たは防振対象物体３へ伝達される振動を低減させるとい
う原理的な構成のものであったが、次に、本発明を実用
化する場合の応用例について説明する。

第２２図は、本発明を自動車、航空機、船舶などの乗物
における座席ソートの振動制御に適用する場合の構成を
示す模式図である。

第２２図において、本体フレーム５４からノドサスペン
ション５５を通してシート５２に伝達される振動を、ア
クチュエータ５３によって印加する逆振動で低減するよ
うに構成されている。

第２２図中の５１はシート５２に着座した搭乗者を示し
、防振対象物体３に相当する前記シート５２には振動セ
ンサ５６が取付けられている。

第２３図は本発明を自動車等のサスペンシヨンにおける
ばね上の振動制御に適用する場合の構成を示す模式図で
ある。

第２３図において、路面６０からタイヤ５９およびサス
ペンノヨン５８を介して、ばね上質量６１に伝達される
振動を、アクチュエータ６２から印加される逆振動によ
って低減するように構成されている。

第２３図中、６３は防振対象物体３に相当するばね上質
量６１に取付けられた振動センサを示し、６４は車軸等
のばね上質量を示す。

第２４図は、本発明を自動車、航空機、船舶等のエンジ
ンにより発生する振動の制御装置に適用する場合の構成
を示す模式Ｖである。

第２４図において、振動発生源（可動基礎１に対応）で
あるエンジン６５が車体フレーム６６上に防振支持系６
７を介して防振支持されている場合、このエンジン６５
から防振支持系６７を通して車体フレーム６６へ伝達さ
れる振動を、アクチュエータ６８が発生する逆振動によ
り、低減させるように構成されている。

第２４Ｉｆｆｉ中、６９は防振対象物体３に相当する車
体フレーム６６に取付けられた振動センサを示す。

以上の各実施例および各実用例から明らかなように、本
発明による振動制御装置は、防振対象物体３がどのよう
な形状、構造を有し、どのような防振支持条件を有し、
さらにどのような使用環境であっても、振動センサ５．
６およびアクチュエタ７の取付は位置を適宜選定するこ
とにより、車両、航空機、船舶、機械、プラント、精密
機器などで自由に実施することができ、適用範囲の広い
ものである。

〔発明の効果］以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、可動
基礎に防振支持された防振対象物体の振動制御装置にお
いて、防振対象物体の振動を振動センサで検出し、その
検出信号をディジタルフィルタに通ずことにより、防振
対象物体の振動と干渉して該振動を打ち消す振動波形を
生成し、その信号波形をアクチュエータに印加すること
により、防振対象物体の振動を能動的に低減するように
構成したので、可動基礎から防振対象物体に伝搬される
振動が周期的あるいはランダム的な場合でも、また、広
い帯域にその成分を有する場合でも、当該振動の伝搬を
確実にかつ大幅に低減させうる振動制御装置が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による振動制御装置の第１実施例の構成
を示すブロック図、第２図〜第７図はそれぞれ第１図中
の適応型の逆振動発生回路の各種の構成例を示すブロッ
ク図、第８図は防振テーブルを省き防振対象物体に直接
アクチュエータを取付けた本発明による振動制御装置の
第２実施例の構成を示すブロック図、第９図は第１図中
の適応型ディジタルフィルタの構成を示す模式図、第１
Ｏ圓は第１図において適応型の逆振動発生回路を固定型
の逆振動発生回路に切り換えた本発明の第３実施例に係
わる振動制御装置、第１１図は第１０図から防振テーブ
ルを省き防振対象物体に直接アクチュエータを取付けた
本発明の第４実施例に係わる振動制御装置のブロック図
、第１２図は第１図の振動制御装置においてアクチュエ
ータの位置を変更した本発明の第５実施例のブロック図
、第１３図、第１４図および第１５図はそれぞれ第１図
の振動制御装置における振動の応答倍率の周波数特性、
振動加速度レベルの周波数特性および振動加速度振幅の
時間波形を示すグラフ、第１６図は重くかつ重心位置該
高い防振対象物体の防振支持装置のブロック図、第１７
図は第１６図において本発明による振動制御をオフにし
た時の振動の応答倍率の周波数特性を示すグラフ、第１
８図、第１９図および第２０図はそれぞれ第１６図の振
動制御装置に本発明を適用した時の振動の応答倍率の周
波数特性、振動加速度レヘルの周波数特性および振動加
速度振幅の時間波形を示すグラフ、第２１図は本発明の
振動制御装置によって形状が複雑で振動部位が多自由度
の防振対象物体を振動制御する場合の装置構成の要部を
示すブロック図、第２２図、第２３図および第２４図は
それぞれ自動車等のシート、自動車等のす久ペンション
および自動車等のエンジンマウントに本発明を通用する
各種の応用例を示す模式図、第２５図は従来の防振支持
装置の構成を示す模式図、第２６図は第２５回の装置の
振動の応答倍率の周波数特性を示すグラフ、第２７図は
本発明による振動制御装置の２次元振動低減用制御系の
基本構成を示すプロ７り図、第２８図は第２７図中の振
動制御回路の構成を示すブロック図、第２９図〜第３１
図はそれぞれ第２８図の振動制御回路にクロストーク成
分除去回路を組み込む場合の回路構成の実施例を示すブ
ロックＶ、第３２図は本発明による振動制御装置の３次
元振動低減用制御系の基本構成を示すブロック図、第３
３図は第３２図中の振動制御回路の構成を示すブロック
図、第３４図および第３５図はそれぞれ第３３回の振動
制御回路にクロストーク成分除去回路を組み込む場合の
回路構成の実施例を示すブロック図である。１−−一可動基礎、２−−ｍ−・防振支持系、３−−−
一防振対象物体、４−−−−−一防振テーブル、５．６
−−−−−振動センサ、７−−−−アクチユエータ、１
４−−−−−−−適応型の逆振動発生回路、１５−−−
一固定型の逆振動発生回路、Ｉ　Ｅｌ−−−−一−−適
応型デイジタルフィルタ、２１−−−−−−−一適応ア
ルゴリズム、７０−・・・−逆振動発生回路、７１−−
−−−−クロストーク成分除去回路、７２逆振動発生回
路、７３−−−−−−クロストーク成分除去回路。第１図第３図第４図第２図第５図第６図第９図８第１０図第７図第８図第１１図第１２図振動加速度楳−ｆ１＋［Ｖｏｌｔ］０振動加速度レベルヱ１［ｄ８コ応答倍−七［ｄＢ］第１６図 ■ 〔Ｊ第１７図屑波数［Ｈｚコ〔肩第２１図第２５図第２６図 ↑Ｏ周波数［Ｈｚコ第２８図第３０図３１５−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）可動基礎に防振支持された防振対象物体の振動制
御装置において、防振対象物体の振動を振動センサで検
出し、その検出信号をディジタルフィルタに通すことに
より、防振対象物体の振動と干渉して該振動を打ち消す
振動波形を生成し、その信号波形をアクチュエータに印
加することにより、防振対象物体の振動を能動的に低減
することを特徴とする振動制御装置。