JPH05272589A - 振動制御装置 - Google Patents

振動制御装置

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JPH05272589A
JPH05272589A JP7168192A JP7168192A JPH05272589A JP H05272589 A JPH05272589 A JP H05272589A JP 7168192 A JP7168192 A JP 7168192A JP 7168192 A JP7168192 A JP 7168192A JP H05272589 A JPH05272589 A JP H05272589A
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JP
Japan
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vibration
electromagnet
control
coil
detection signal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7168192A
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English (en)
Inventor
Yutaka Kurita
裕 栗田
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Shinko Electric Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 変位センサを備えることなく、良好な制振特
性を得ることができる振動制御装置を提供する。 【構成】 機械振動体Mと所定のギャップを介して対向
配置される電磁石1と、この電磁石1を励磁するパワー
アンプ2と、パワーアンプ2が供給するコイル電流を検
出し、これに応じた検出信号を出力する電流検出器6
と、この検出信号に対してPD動作を加えて得られる制
御信号を発生し、この制御信号を前記パワーアンプ2に
正帰還させるコントローラ4とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、機械振動体
の振動制御に用いて好適な振動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、回転体や柔軟構造物等の
機械振動体では、その振動を抑制し定位置に保持するよ
う制御する技術が用いられている。こうした制御を行う
従来の振動制御装置の一例を図8に示す。この図におい
て、コイルCが巻回された電磁石1は、機械振動体Mの
近傍に設置され、パワーアンプ2から供給されるコイル
電圧に基づき、該振動体Mを磁力によって制振する。変
位センサ3は、該磁石1と振動体MとのギャップGを検
出し、これに応じた検出信号を出力する。これにより、
機械振動体Mの振動変位が検出されることになる。
【0003】コントローラ4は、センサアンプ5を介し
て増幅された上記検出信号を取り込み、これ対してPI
D(比例・積分・微分)動作を加え、この結果を操作量
としてパワーアンプ2に出力する。パワーアンプ2は、
コントローラ4から出力される操作量に応じたコイル電
圧を電磁石1に供給することになる。
【0004】なお、電流検出器6は、従来の振動制御装
置において必ずしも設けられるものではない。しかしな
がら、この例のように電流検出器6を設けた場合、該検
出器6は、電磁石1に巻回されたコイルに流れる電流を
検出し、これに応じた検出信号をコントローラ4に出力
する。そして、コントローラ4は、該検出器6の検出信
号を取り込み、これに対してP(比例)動作あるいはP
I(比例・積分)動作を加えた後、この結果を上記コイ
ル電圧に負帰還させるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の振動制御装置において、変位センサ3は、電磁石1
と機械振動体MとのギャップGをできる限り正確に検出
するため、通常、該磁石1の磁極近傍に設置される。こ
の場合、該変位センサ3は、ある程度の大きさを有する
ため、ギャップGそのものは検出できていない。そこ
で、該磁石1の磁極位置と該変位センサ3との間に振動
の節が存在するような高次の振動モードにおいて発振し
易くなる(スピルオーバー不安定)という問題があっ
た。また、変位センサ3そのものが高価な部品であるた
め、結果として装置の製造コスト高を招致するという問
題もある。
【0006】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、変位センサを備えることなく、良好な制振特
性を得ることができる振動制御装置を提供することを目
的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、振動体と所定のギャップを介して
対向配置される電磁石と、前記電磁石を励磁する励磁手
段と、前記励磁手段が供給するコイル電流を検出し、こ
れに応じた検出信号を出力する検出手段と、前記検出信
号に対して少なくとも比例微分動作を加えて得られる制
御信号を発生し、この制御信号を前記励磁手段に正帰還
させる制御手段とを具備することを特徴としている。
【0008】
【作用】上記構成によれば、検出手段が、励磁手段が供
給するコイル電流を検出し、これに応じた検出信号を出
力する。制御手段が、この検出信号に対して少なくとも
比例微分動作を加えて得られる制御信号を発生し、この
制御信号が、前記励磁手段に正帰還される。これによ
り、電磁石は、振動体の振動速度に応じた制御力によっ
て該振動体を制振することができる。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。図1は、この発明の一実施例による振
動制御装置の構成を示すブロック図である。この図にお
いて、図8に示す各部と共通する部分には、同一の符号
を付し、その説明を省略する。また、この図に示す実施
例が図8に示した従来例と異なる点は、変位センサ3お
よびセンサアンプ5(図8参照)が除かれ、コントロー
ラ4が電流検出器6の出力に応じてPD制御(後述す
る)するようにしたことにある。パワーアンプ2の出力
ラインに介装される電流検出器6は、シャント抵抗やホ
ール素子から構成され、コイルCに供給される電流に応
じた検出信号Sdを発生する。コントローラ4は、この
検出信号Sdに従って、PD(比例・微分)動作を加
え、この結果を制御信号Scとして出力する。このよう
な構成によれば、検出信号Sdに基づいたPD動作結果
が制御信号Scとしてパワーアンプ2に供給され、これ
がコイル電圧に対して正帰還されるので、速度フィード
バックと同等の制御効果をもたらす。
【0010】次に、図2〜図5を参照し、この振動制御
装置の制御系モデルについて説明する。ただし、これら
の図において使用されている各記号は、次の各値を表す
ものとする。 R:コイル抵抗、N:コイル巻数、Pg0:磁極部パーミ
アンス、Pl:漏れパーミアンス、a:コイル時定数、
I:定常電流、X:定常ギャップ、K0:パワーアンプ
2のゲイン、KP:比例ゲイン、KD:微分ゲイン、
i:電流検出ゲイン、S:ラプラス演算子、Δ:微分
量を表す記号
【0011】まず、図2は、コントローラ4による制御
を除いた電磁石1と機械振動体Mとからなる系の振る舞
いを線形モデルで表したブロック線図である。この図に
おいて、機械振動体Mが振動し、該振動体Mと電磁石1
とのギャップGが変化すると、このときの振動変位Δx
に応じて極磁部パーミアンスPg0が変化する。この変化
量が、要素F1〔N2g0I/X〕により磁束の変化量
に変換される。この磁束の変化量は、加算点A1におい
て要素F2〔N2g0〕から出力される磁束に加算さ
れ、この加算結果が有効磁束NΔφgになる。
【0012】次に、この有効磁束NΔφgは、加算点A
2において要素F3〔N2l〕から出力される漏れ磁束
NΔφlと加算され、これにより総磁束NΔφtが得られ
る。この総磁束NΔφtは、要素F4〔S:d/dt〕
により電圧に変換され、加算点A3でコイル電圧Δeに
負帰還される。これにより、コイル電圧Δeに対し、逆
起電力がかけられることになる。
【0013】次に、このコイル電圧Δeは、要素F5
〔1/R〕によりコイル電流Δiに変換される。そし
て、このコイル電流Δiは、要素F2〔N2g0〕によ
り磁束に変換された後、さらに加算点A1において上記
磁束の変化量が加算されて有効磁束NΔφgとなる一
方、要素F3〔N2l〕により漏れ磁束NΔφlに変換
される。
【0014】さらに、有効磁束NΔφgは、要素F6
〔I/X〕により制御力Δfに変換される。そして、こ
の制御力Δfは、系外部から加えられる外力Δwと加算
点A4で加算されて機械振動体Mに供給される。このよ
うに、結局、この系では機械振動体Mの振動速度に相当
する振動変位Δxの微分量がコイル電圧Δeに負帰還さ
れるようになっている。
【0015】ここで、図2に示した系モデルを簡略化す
ると、図3に示すようになる。すなわち、振動体Mの振
動速度dx/dtは、要素F31〔N2g0I/X〕を
介した後、加算点A31において速度フィードバックと
してコイル電圧Δeに負帰還される。そして、このコイ
ル電圧Δeは、要素F32〔1/R(1+aS)〕によ
りコイル電流Δiに変換される。このコイル電流Δi
は、さらに要素F33〔N2g0I/X〕により磁力に
変換された後、加算点A32で要素F34〔N2
g0(I/X)2〕の出力と加算され、制御力Δfとして
加算点A33で加算される外力Δwと共に振動体Mに供
給される。このように、この系では、電磁石1に一定の
コイル電圧を供給するのみで、振動速度のフィードバッ
クと同様の効果が得られる訳である。
【0016】次に、図4は、コントローラ4による制御
動作を加味した制御系モデルを示すブロック線図であ
る。この図において、コイル電流Δiは、要素41〔K
i〕を介し検出され、要素42〔KP+KDS〕によりP
D動作が加えられた後、加算点A41においてパワーア
ンプ2に正帰還される。そして、このパワーアンプ2へ
の入力電圧Δecは、要素F43〔K0〕を介し増幅され
た後、加算点A42において要素F44〔N2g0I/
X〕の出力、すなわち振動速度dx/dtに応じた速度
フィードバックの負帰還量に加え合わされる。さらに、
このコイル電圧Δeは、要素F45〔1/R×1/(1
+aS)〕によりコイル電流Δiに変換される。
【0017】ここで、図4に示したモデルを簡略化する
と、図5に示すようになる。すなわち、コイル電圧Δe
は、加算点A51において振動速度dx/dtに応じた
要素F51〔N2g0I/X〕の出力が負帰還された
後、要素F52〔1/((R−K0Pi)+(Ra−
0Di)S)〕によりコイル電流Δiに変換されて
いる。この場合、比例ゲインKPを大きくすると、要素
F52における(R−K0Pi)の値が小さくなり、
速度フィードバックゲインが見掛け上大きくなって、低
周波数域における振動の減衰特性が改善される。また、
微分ゲインKDを大きくすると、要素F52における
(Ra−K0Di)の値が小さくなり、高周波数域に
おける振動の減衰特性が改善されることになる。このよ
うに、コントローラ4によるPD動作を加味すること
で、前述した速度フィードバックの効果をさらに大きく
することができる。
【0018】次に、図6および図7を参照し、この実施
例によりなされた振動制御結果について説明する。図6
は、電磁石1に供給されるコイル電圧およびコイル電流
の特性を示すグラフである。このグラフにおいて、縦軸
は、コイル電流/コイル電圧〔dB〕を示し、横軸は周
波数〔Hz〕を示している。このグラフから明らかなよ
うに、弾性体の固有振動数に対応する周波数において振
動による影響(図示P1,P2,…)があらわれてお
り、単なる一次遅れ系ではないことが分かる。すなわ
ち、電流を検出するだけで、振動を検出できることが分
かる。
【0019】次に、図7は、この実施例の制御結果であ
る弾性体の振動特性を示すグラフであり、縦軸は、弾性
体の振動レベル〔dB〕を示し、横軸は周波数〔Hz
を示している。このグラフにおいて、実線C1は、この
装置により振動制御を行った場合の特性を示しており、
破線C2は、電磁石1にコイル電流を供給せずに自然状
態で振動させた場合の特性を示している。ここで両者を
比較すると、振動制御を行った場合では、低周波数域に
おいて約20dBの振動抑制効果(振動は約10分の1
になる)、高周波数域において約10dBの振動抑制効
果が現れていることが分かる。
【0020】このように、この実施例によれば、振動体
の振動速度に対応する量をコイル電圧に正帰還するの
で、高価な変位センサを設けなくても、極めて良好な制
振効果が得られることになる訳である。また、磁極部の
ギャップそのものを検出していることになるので、高次
の振動モードにおいて発振し難くなるという効果も得ら
れる。さらに、こうした電磁石を1つだけでなく、振動
体を介して対向配置したり、あるいは並列に複数配置し
たりすることにより、多くの振動モードを同時に制振す
ることができるようになる。なお、この実施例では、コ
ントローラ4によりPD動作を行うようにしたが、これ
に限らず、P動作あるいは位相進み動作に基づく制御と
してもよい。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、検出手段が、励磁手段が供給するコイル電流を検出
し、これに応じた検出信号を出力する。制御手段が、こ
の検出信号に対して少なくとも比例微分動作を加えて得
られる制御信号を発生し、この制御信号が、前記励磁手
段に正帰還される。これにより、電磁石は、振動体の振
動速度に応じた制御力によって該振動体を制振すること
ができるので、高価な変位センサを設けなくても、極め
て良好な制振効果が得られる。また、変位センサを電磁
石に設置する必要がなくなるため、電磁石を小さく構成
することができ、高次の振動モードにおいて発振し難く
なるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一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。
【図2】同装置において、コントローラ4による制御を
除いた電磁石1と機械振動体Mとからなる系の線形モデ
ルを示すブロック線図である。
【図3】同系モデルを簡略化して示したブロック線図で
ある。
【図4】コントローラ4による制御動作を加味した制御
系モデルを示すブロック線図である。
【図5】同制御系モデルを簡略化して示したブロック線
図である。
【図6】同実施例によりなされた振動制御結果におい
て、電磁石1に供給されるコイル電圧およびコイル電流
の特性を示すグラフである。
【図7】同振動制御結果において、弾性体の振動特性を
示すグラフである。
【図8】従来の振動制御装置の構成の一例を示すブロッ
ク図である。
【符号の説明】
1 電磁石 2 パワーアンプ 3 変位センサ 4 コントローラ 5 センサアンプ 6 電流検出器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動体と所定のギャップを介して対向配
    置される電磁石と、 前記電磁石を励磁する励磁手段と、 前記励磁手段が供給するコイル電流を検出し、これに応
    じた検出信号を出力する検出手段と、 前記検出信号に対して少なくとも比例微分動作を加えて
    得られる制御信号を発生し、この制御信号を前記励磁手
    段に正帰還させる制御手段とを具備することを特徴とす
    る振動制御装置。
JP7168192A 1992-03-27 1992-03-27 振動制御装置 Withdrawn JPH05272589A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7168192A JPH05272589A (ja) 1992-03-27 1992-03-27 振動制御装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP7168192A JPH05272589A (ja) 1992-03-27 1992-03-27 振動制御装置

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JPH05272589A true JPH05272589A (ja) 1993-10-19

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JP7168192A Withdrawn JPH05272589A (ja) 1992-03-27 1992-03-27 振動制御装置

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JP (1) JPH05272589A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018046624A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 日立アプライアンス株式会社 制振装置及び洗濯機
JP2018153053A (ja) * 2017-03-15 2018-09-27 日立アプライアンス株式会社 振動制御装置及び洗濯機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018046624A (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 日立アプライアンス株式会社 制振装置及び洗濯機
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990608