JPH065190B2 - Vibration control device - Google Patents

Vibration control device

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JPH065190B2
JPH065190B2 JP63252428A JP25242888A JPH065190B2 JP H065190 B2 JPH065190 B2 JP H065190B2 JP 63252428 A JP63252428 A JP 63252428A JP 25242888 A JP25242888 A JP 25242888A JP H065190 B2 JPH065190 B2 JP H065190B2
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add
spectrum
digital signal
frames
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和良 上野
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、振動環境をシミュレートするために用いる
振動制御装置に関するものである。
The present invention relates to a vibration control device used for simulating a vibration environment.

[従来の技術] 輸送中、稼働中に被る振動が、機器の故障を引起こす要
因となる得ることは、一般によく知られている。そこ
で、試作や量産の各段階において、シミュレータによ
り、耐震動性をチェックすることが行われており、これ
を振動試験とよんでいる。この振動試験において、振動
発生器を制御するものが振動制御装置である。
[Prior Art] It is generally well known that vibrations that occur during transportation and operation can be a cause of equipment failure. Therefore, at each stage of trial manufacture and mass production, a simulator is used to check the vibration resistance, which is called a vibration test. In this vibration test, the vibration control device controls the vibration generator.

現実の稼働環境や輸送環境に置かれた機器に加わる振動
は、一般に不規則な波形をしており、例えば正弦波にみ
られるような明瞭な規則性は見出されない。このような
不規則な波形そのものを、機器に加えることは困難であ
る。そこで、現実に加わる不規則波形のパワースペクト
ル密度を算出し、当該目的とするパワースペクトル密度
(目的スペクトルという)を有する波形を機器に加える
ようにしている。
The vibration applied to the equipment placed in the actual operating environment or transportation environment generally has an irregular waveform, and no clear regularity such as that seen in a sine wave is found. It is difficult to add such an irregular waveform itself to the device. Therefore, the power spectrum density of the irregularly added waveform is calculated, and a waveform having the target power spectrum density (referred to as the target spectrum) is added to the device.

ここで考慮すべきことは、振動発生器自体も、周波数応
答特性を有するということである。したがって、単に、
目的スペクトルを振動発生器に与えるだけでは、目的と
するスペクトルを有する振動を機器に与えることはでき
ない。そこで、振動発生器の周波数応答特性を考慮した
上で、目的スペクトルを補正し、これをドライブスペク
トルとして、振動発生器に与えている。
What should be considered here is that the vibration generator itself also has a frequency response characteristic. Therefore, simply
The vibration having the target spectrum cannot be applied to the device only by applying the target spectrum to the vibration generator. Therefore, the frequency response characteristic of the vibration generator is taken into consideration, the target spectrum is corrected, and this is given to the vibration generator as the drive spectrum.

第4図に、従来の振動制御装置の構成を示す。振動発生
器2は、入力された電気信号に基づいて、振動を発生す
るものである。振動試験を行う対象である機器は、供試
体4として振動発生器2に固定される。供試体4には、
加速度ピックアップ6が取り付けられており、その出力
はA/D変換器8に与えられる。したがって、供試体4
の振動状況を表わすアナログ信号は、A/D変換器8に
よって、ディジタル信号に変換される。このディジタル
信号はフーリエ変換手段10に入力され、位相角の捨てら
れた絶対値としてのパワースペクトル密度が演算され
る。この、パワースペクトル密度を、応答スペクトルと
いう。なお、このような演算を計算機上で実行するため
には、変換の離散化が必要であり、実際には離散フーリ
エ変換を行う。この際、演算速度の速い高速フーリエ変
換FFTアルゴリズムを用いるのが一般的である。
FIG. 4 shows the configuration of a conventional vibration control device. The vibration generator 2 generates vibration based on the input electric signal. The device to be subjected to the vibration test is fixed to the vibration generator 2 as the sample 4. Specimen 4
An acceleration pickup 6 is attached, and its output is given to an A / D converter 8. Therefore, specimen 4
The analog signal representing the vibration state of is converted into a digital signal by the A / D converter 8. This digital signal is input to the Fourier transforming means 10 and the power spectrum density as the absolute value of the phase angle is calculated. This power spectral density is called a response spectrum. In order to execute such an operation on a computer, it is necessary to discretize the transform, and in practice, the discrete Fourier transform is performed. At this time, it is general to use a fast Fourier transform FFT algorithm which has a high calculation speed.

このようにして演算された応答スペクトルは、制御演算
手段12において、目標スペクトルと比較される。比較の
結果、次に与えるべきスペクトルが演算される。これ
を、ドライブスペクトルという。逆フーリエ変換手段14
は、このドライブスペクトルに、ランダムな位相を与
え、逆フーリエ変換を行う。すなわち、時間関数のディ
ジタルデータに再変換される。このディジタルデータ
は、D/A変換器18によってアナログ信号に変換さ
れ、振動発生器2に与えられる。
The response spectrum calculated in this way is compared with the target spectrum in the control calculation means 12. As a result of the comparison, the spectrum to be given next is calculated. This is called a drive spectrum. Inverse Fourier transform means 14
Gives a random phase to this drive spectrum and performs an inverse Fourier transform. That is, it is reconverted into digital data of a time function. This digital data is converted into an analog signal by the D / A converter 18 and given to the vibration generator 2.

上記の動作が繰り返され、供試体4に、目標スペクトル
を有する振動が加えられる。
The above operation is repeated, and the vibration having the target spectrum is applied to the sample 4.

ところで、上記の一連の動作には、時間を要する。した
がって、フーリエ変換手段10に入力されたT秒分のデー
タ(1フレームと呼ぶ)から、同じく1フレーム分のデ
ータを作成し、D/A変換器18に与えるのでは、処理
が間に合わないことになる。そこで、1フレーム分の入
力データに基づいて、数フレームのデータを作成する必
要がある。
By the way, the series of operations described above requires time. Therefore, if the data for one frame is similarly created from the data for T seconds (referred to as one frame) input to the Fourier transform means 10 and given to the D / A converter 18, the processing cannot be completed in time. Become. Therefore, it is necessary to create data for several frames based on the input data for one frame.

これを行うのが、ランダム化手段16である。Randomizing means 16 does this.

まず、1フレームのデータを循環メモリに記憶し、読み
出し先頭位置をランダムに変えることにより、複数フレ
ームのデータを作成する。次に、このようにして得られ
た複数のフレームを、D/A変換器18を介して振動発
生器2に与える。この際に、フレームとフレームの間の
データに、連続性を持たせなければならない。そうでな
ければ、フレーム間の非連続性による不必要なスペクト
ルが生じてしまうからである。
First, one frame of data is stored in the circulating memory, and the read head position is randomly changed to create a plurality of frames of data. Next, the plurality of frames thus obtained are given to the vibration generator 2 via the D / A converter 18. At this time, the data between the frames must have continuity. Otherwise, unnecessary spectrum will be generated due to discontinuity between frames.

フレーム間に連続性を持たせるため、従来より、窓操作
が行われている。この窓操作を、第5図、第6図により
説明する。第5図は、1つのフレームを基に作成された
2つのフレーム101,102を表わしたものである。実際に
はこれらのデータは、ディジタル信号であるが、理解を
容易にするため、アナログ信号の形式で表示している。
これらの各信号101,102に、正弦半波(1/2波長分の正弦
関数)を掛け合わせ、第6図に示す波形201,202を得
る。この各波形201,202を時間軸上でずらせながら重ね
合わせ、出力信号300を得ている。
Conventionally, window operation has been performed in order to provide continuity between frames. This window operation will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows two frames 101 and 102 created based on one frame. Although these data are actually digital signals, they are displayed in the form of analog signals for easy understanding.
Each of these signals 101 and 102 is multiplied by a half sine wave (sine function for half wavelength) to obtain waveforms 201 and 202 shown in FIG. An output signal 300 is obtained by superimposing the waveforms 201 and 202 while shifting them on the time axis.

上記のようにして、各フレーム間の連続性が得られてい
る。
As described above, the continuity between the frames is obtained.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記のような従来の振動制御装置には、
次のような問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional vibration control device as described above,
There were the following problems.

第一に、従来のように窓関数として正弦半波を用いる
と、各フレームを重ね合わせる際に、余分な振幅成分が
もたらされてしまう。このような問題点は、従来のラン
ダム化手段に、直流成分を与えたとき、出力にリップル
が生じることからあきらかである。たとえば、正弦半波
を窓関数として用いた場合には、第7図Aのようなリッ
プルが生じてしまう。また、振幅一定の交流成分を与え
た場合には、第8図Aのように、その包絡線が波打って
しまう。
First, the use of a half-sine wave as a window function as in the related art causes an extra amplitude component when superimposing each frame. Such a problem is obvious because a ripple is generated in the output when a DC component is applied to the conventional randomizing means. For example, when a half-sine wave is used as a window function, ripples as shown in FIG. 7A will occur. Further, when an AC component having a constant amplitude is given, its envelope curve becomes wavy as shown in FIG. 8A.

第二に、1つのフレームから複数のフレームを作る際
に、単に、読み出し先頭位置をランダムに変えるだけで
は、得られるフレームがランダムでないこともあきらか
となった。すなわち、得られる複数のフレームに何等か
の規則性がもたらされてしまい、これらのフレームを合
成して得られる信号にも規則性がもたらされてしまうの
である。このような規則性が生じると、目的とするスペ
クトルを有するガウス性不規則信号を与えることができ
なくなる。
Secondly, when a plurality of frames are created from one frame, it is also clear that the obtained frames are not random simply by randomly changing the read start position. That is, some regularity is introduced into a plurality of obtained frames, and regularity is also introduced into a signal obtained by combining these frames. When such regularity occurs, it becomes impossible to give a Gaussian irregular signal having a target spectrum.

従来技術において、このような規則性がもたらされてし
まう原因は、次のとおりである。すなわち、窓操作を行
う際には、時間を一定間隔でずらせて各フレームを重ね
合わせている。従来は、この一定間隔の時間のことを考
慮に入れずに、取り出し先頭位置をランダムに選択して
いたので、規則性が生じていた。
The reason that such regularity is brought about in the prior art is as follows. That is, when the window operation is performed, the frames are overlapped with each other by shifting the time at regular intervals. Conventionally, the extraction start position was randomly selected without taking into account the time of the fixed interval, so that regularity occurred.

この発明は、上記のような問題点を解決して、振幅にお
いて不用の成分が生じず、高い精度でガウス性不規則振
動をシミュレートすることのできる振動試験装置を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems and to provide a vibration test apparatus capable of simulating Gaussian random vibration with high accuracy without causing unnecessary components in amplitude. .

[課題を解決するための手段] 請求項1に係る振動試験装置は、窓関数として ここで、Tを1フレームの時間長、tを時間として 0≦t≦T ω1=2π/T ωK=ω1・K,K=1,2,3,・・・R であって、nを自然数、Iオーバラップ回数として K=nIのとき、aK,bKが実質的に0であること、 を満足するものを用いることを特徴としている。[Means for Solving the Problems] The vibration test apparatus according to claim 1 uses a window function as a window function. Here, where T is the time length of one frame and t is time, 0 ≦ t ≦ T ω 1 = 2π / T ω K = ω 1 · K, K = 1,2,3, ... When K = nI, where n is a natural number and I is the number of overlaps, a K and b K are characterized to be substantially zero.

請求項第2に係る振動試験装置は、ランダム化手段の取
り出す先頭位置を Addi=τi+(N/I)・(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。ここ
で、Nは1フレームに含まれる語の数、Iは重ね合わされ
るフレームの数、iは重ね合わされるフレームの順に対
応した1〜Iの数を示している。Addiはiに対応してAd
d1,Add2,Add3・・・AddIを示しており、τiはiに対応
してτ123・・・τIを示している。
The vibration test apparatus according to the second aspect is characterized in that the leading position taken out by the randomizing means is randomized according to Add i = τ i + (N / I) · (i-1). Here, N represents the number of words included in one frame, I represents the number of superposed frames, and i represents the number of 1 to I corresponding to the order of superposed frames. Add i is Ad corresponding to i
d 1 , Add 2 , Add 3 ... Add I , and τ i indicates τ 1 , τ 2 , τ 3 ... τ I corresponding to i.

請求項第3に係る振動試験装置は、窓関数として ここで、Tを1フレームの時間長として 0≦t≦T ω1=2π/T ωK=ω1・K,K=1,2,3,・・・R であって、nを自然数、Iオーバラップ回数として K=nIのとき、aK,bKが実質的に0であることを
満足するものを用い、 ランダム化手段も取り出し先頭位置を Addi=τi+(N/I)・(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。ここ
で、Nは1フレームに含まれる語の数、iは重ね合わされ
るフレーム順に対応した1〜Iの数を示している。Addi
はiに対応してAdd1,Add2,Add3・・・AddIを示してお
り、τiはiに対応してτ123・・・τIを示してい
る。
The vibration test apparatus according to claim 3 is a window function. Here, where T is the time length of one frame, 0 ≦ t ≦ T ω 1 = 2π / T ω K = ω 1 · K, K = 1,2,3, ... R, and n is a natural number, When K = nI as the number of I overlaps, the one that satisfies that a K and b K are substantially 0 is used, and the randomizing means also takes out the leading position Add i = τ i + (N / I) -Characterized by randomization according to (i-1). Here, N represents the number of words included in one frame, and i represents the number of 1 to I corresponding to the order of frames to be superimposed. Add i
Indicates Add 1 , Add 2 , Add 3 ... Add I corresponding to i, and τ i indicates τ 1 , τ 2 , τ 3 ... τ I corresponding to i.

[作用] 窓関数として、 ここで、Tを1フレームの時間長として 0≦t≦T ω1=2π/T ωK=ω1・K,K=1,2,3,・・・R であって、nを自然数として K=nIのとき、aK,bKが実質的に0であることを
満たすものを用いることにより、窓操作において重ね合
わせた際に、余分な振幅成分がもたらされることがなく
なる。その理由は下記のとおりである。
[Operation] As a window function, Where T is the time length of one frame and 0 ≦ t ≦ T ω 1 = 2π / T ω K = ω 1 · K, K = 1,2,3, ... R, and n is a natural number When K = nI, by using one satisfying that a K and b K are substantially 0, it is possible to prevent an extra amplitude component from being generated when overlapping in the window operation. The reason is as follows.

ここで、余分な振幅成分がもたらされないということ
は、窓関数をオーバラップして重ね合わせとときに、そ
の和がDC成分(a0)を除いて、互に打消し合ってゼロに
なるということである。以下、このゼロになる条件を順
をおって検討していく。
Here, the fact that no extra amplitude component is introduced means that when the window functions are overlapped and superposed, the sums thereof cancel each other out except for the DC component (a 0 ), and become zero. That's what it means. Below, we will examine the conditions for reaching zero in order.

上記窓関数W(t)のq番目の窓のK次成分の位相回転量は、 ここに、K=1,2,3,・・・R q=0,1,2,・・・(I-1) である。The phase rotation amount of the Kth component of the qth window of the window function W (t) is Here, K = 1,2,3, ... Rq = 0,1,2, ... (I-1).

以下、簡単のため、W(t)のうちの余弦成分について考え
る。
Hereinafter, for simplicity, consider the cosine component of W (t).

各々の窓のK次成分毎の和は、上記より と表わされる。計算の便宜のため、上式を複素表現する
と、 したがって、 となる条件を求めればよい。
From the above, the sum for each K-order component of each window is Is represented. For convenience of calculation, if the above expression is expressed in complex, Therefore, The condition that satisfies

ここで、 が1のI乗根であることに着目すれば、これが、次の条
件を満たす場合のみを避ければよいことになる。
here, Focusing on the fact that is the I-th root of 1, it suffices to avoid only when this satisfies the following condition.

(2π/I)K=2πn したがって、K=nIの場合を除外すればyk(t)は0とな
る。上述したことは、w(t)の正弦成分についても同様に
成立するので、K=nIの場合を除外すれば、w(t)のao
外のフーリエ成分の和は、各々0となる。
(2π / I) K = 2πn Therefore, excluding the case of K = nI, y k (t) becomes 0. Since the above is similarly applied to the sine component of w (t), the sum of the Fourier components other than a o of w (t) is 0 except for the case of K = nI.

すなわち、オーバラップ回数Iの整数倍の次数を含まぬ
ような窓関数を使用すれば、余分な振幅成分が表われる
ことがない。
That is, if a window function that does not include an order that is an integral multiple of the number of overlaps I is used, no extra amplitude component appears.

また、ランダム化手段の取り出し先頭位置を Addi=τi+(N/I)・(i-1) に従ってランダム化することにより、窓操作において重
ね合わせた際に、余分な周波数成分がもたらされること
がなくなる。
Further, by randomizing the extraction start position of the randomizing means according to Add i = τ i + (N / I) · (i-1), an extra frequency component is brought about when superposed in the window operation. Will disappear.

[実施例] この発明による振動制御装置の基本的なブロック図は、
従来の装置と同様である(第4図参照)。これらのブロ
ックの機能を実現するためには、理論回路を用いること
ができるが、第2図に示すように、マイクロコンピュー
タを用いてもよい。また、第2図では、ランダム化手段
16を独立して設けているが、CPU150による演算で同
様の機能を持たせることもできる。この場合には、バス
50からD/A変換器18に出力が出されることになる。
[Embodiment] A basic block diagram of a vibration control device according to the present invention is as follows.
It is similar to the conventional device (see FIG. 4). A theoretical circuit can be used to realize the functions of these blocks, but a microcomputer may be used as shown in FIG. Also, in FIG. 2, the randomizing means
Although 16 are provided independently, the same function can be provided by the calculation by the CPU 150. In this case, the bus
An output will be output from the D / A converter 18 from 50.

この発明の特徴部分であるランダム化手段16の一実施例
を、第1図A、第1図Bに示す。第1図Aはデータ処理
部であり、第1図Bはアドレス発生部である。ここで
は、1つのフレームに基づいて作成するフレームの数I
を4つとしている。すなわち、窓操作においては、各フ
レームのオーバーラップ回数は4回となる。従来は、オ
バーラップ回数は2回であったが、この実施例のように
4回とすることにより、フレーム間の連続性は更に良く
なる。なお、オーバラップ回数は、2以上の任意の整数
とすることができる。
An embodiment of the randomizing means 16 which is a characteristic part of the present invention is shown in FIGS. 1A and 1B. 1A shows a data processing unit, and FIG. 1B shows an address generating unit. Here, the number of frames I to be created based on one frame I
There are four. That is, in the window operation, the number of overlaps of each frame is four times. In the past, the number of overlaps was two, but by setting it to four as in this embodiment, the continuity between frames is further improved. The number of overlaps can be an arbitrary integer of 2 or more.

まず、1つのフレームから、4つのランダムなフレーム
を作成する動作について説明する。第1図Aにおいて、
システムバス50から、逆フーリエ交換の結果としてのデ
ータが、CPU150(第2図参照)から送られてくる。
このデータの流れは、第4図でいうと、逆フーリエ交換
手段14からランダム化手段16への流れに該当する。さ
て、第1図Aにもどって、バス50を介して送られてくる
1フレーム分のデータは、入力バッファ54に記憶され
る。なお、ここでは、1フレームがNワードで構成され
るものとする。入力バッファ54は、いわゆるダブルバッ
ファとなっており、バッファ54aとバッファ54bとから構
成される。これは、一方のバッファから読み出している
ときは他方のバッファに書込むようにして、データの保
存を図るためである。
First, the operation of creating four random frames from one frame will be described. In FIG. 1A,
Data resulting from the inverse Fourier exchange is sent from the system bus 50 from the CPU 150 (see FIG. 2).
This data flow corresponds to the flow from the inverse Fourier exchange means 14 to the randomization means 16 in FIG. Now, returning to FIG. 1A, the data for one frame sent via the bus 50 is stored in the input buffer 54. Here, it is assumed that one frame is composed of N words. The input buffer 54 is a so-called double buffer and is composed of a buffer 54a and a buffer 54b. This is to save the data by writing to the other buffer while reading from the one buffer.

バッファ54に記憶されたデータは、Xran読み出しアドレ
ス信号に従って、読み出される。Xran読み出しアドレス
信号は、第1図Bの回路によって生成される。処理用N
カウンタ70は、処理クロックを受けて、0,1,2,・・・N-2,N
-1,0,1,2・・・と、その出力70aを変化させる。ここで、こ
の処理クロックは、出力用のD/AクロックのI(オー
バラップ回数)倍以上の速さでなければならない。処理
用Nカウンタ70は、N-1から0に変化する際に、出力70b
よりキャリーを出す。このキャリーを受て、乱数発生器
76は乱数を発生し、τレジスタ78にその乱数が保持され
る。τレジスタ78の出力は、第2加算器82に入力されて
いる。
The data stored in the buffer 54 is read according to the Xran read address signal. The Xran read address signal is generated by the circuit of FIG. 1B. N for processing
The counter 70 receives the processing clock and receives 0, 1, 2, ... N-2, N
-1,0,1,2 ... and its output 70a are changed. Here, this processing clock has to be I (overlap count) times or more as fast as the output D / A clock. The processing N counter 70 outputs 70b when it changes from N-1 to 0.
Carry more. Upon receiving this carry, a random number generator
76 generates a random number, and the τ register 78 holds the random number. The output of the τ register 78 is input to the second adder 82.

一方、処理用Nカウンタ70の出力は、第1加算器80に入
力されており、その出力は第2加算器82のもう一方の入
力に与えられている。なお、両加算機80,82ともに、加
算結果がN-1を越えると、0に戻って加算するようにな
っている。したがって、第2加算器82の出力からは、乱
数発生器76の乱数を先頭番地として、Nワード分の番地
が処理クロックに同期して出力される。いま、1フレー
ムのデータに基づいて4フレームのデータを得るように
しているので、上記の動作が4回繰り返される。そし
て、上記番地に基づいて、入力バッファから読み出され
た各フレームを、1/4フレームずつずらせながら、窓操
作を行う。
On the other hand, the output of the processing N counter 70 is inputted to the first adder 80, and the output thereof is given to the other input of the second adder 82. It should be noted that both the adders 80 and 82 return to 0 and perform addition when the addition result exceeds N-1. Therefore, from the output of the second adder 82, the address of N words is output in synchronization with the processing clock, with the random number of the random number generator 76 as the leading address. Since four frames of data are now obtained based on one frame of data, the above operation is repeated four times. Then, based on the above address, the window operation is performed while shifting each frame read from the input buffer by 1/4 frame.

ところで、上記説明のような読み出しは、従来技術と同
じであり、問題点として指摘したとおり、ある規則性が
もたらされてしまう。すなわち、読み出し先頭番地をAd
diとすると、上記の場合には、 Addi=τi となり、先頭番地はランダムに選ばれている。しかしな
がら、窓操作においては、(重ね合わせ回数Iを4とし
た場合)N/4ずつ各フレームをずらせて重ね合わせる。
そのため、このずれを考慮に入れると、実質的先頭アド
レスAddi′は Addi′=τi-(N/4)(i-I) となって、先頭番地の選びかたに、ある規制性をもたら
してしまう。
By the way, the reading as described above is the same as that of the conventional technique, and as pointed out as a problem, a certain regularity is brought about. That is, the read start address is Ad
If d i , in the above case, Add i = τ i , and the start address is randomly selected. However, in the window operation, the frames are overlapped by shifting each frame by N / 4 (when the number of overlaps I is 4).
Therefore, taking this deviation into account, the effective start address Add i ′ becomes Add i ′ = τ i- (N / 4) (iI), which gives some restriction to the selection of the start address. Will end up.

そこで、この実施例では、オーバラップ回数カウンタ7
2、シフタ74を設けている。オーバラップ回数カウンタ7
2は、処理用Nカウンタ70からのキャリーを受けて動作
する。オーバラップ回数をIとすれば、0,1,2,・・・I-2,I
-1,0,1,2・・・とカウントを繰り返し、現在が何回目の
オーバラップであるかを示す。この実施例では、4回の
オーバラップとしているので、0,1,2,3,0,1,2・・・と
カウントを繰り返す。オーバラップ回数カウンタ72の出
力は、シフタ74に与えられる。シフタ74は、与えられた
数にI/4を乗算するものである。
Therefore, in this embodiment, the overlap counter 7
2. A shifter 74 is provided. Overlap counter 7
2 operates by receiving a carry from the processing N counter 70. If the number of overlaps is I, then 0,1,2, ... I-2, I
The count is repeated -1,0,1,2 ... to indicate how many times the overlap is currently performed. In this embodiment, since the overlap is four times, the count is repeated 0,1,2,3,0,1,2 ... The output of the overlap counter 72 is given to the shifter 74. The shifter 74 multiplies a given number by I / 4.

具体的には、I=2nとしI=2mとした時、シフタ74は、n-
mビットの左シフトを行うものである。演算結果は、第
1加算器80のもう一方の入力に与えられているので、Xr
an読み出し先頭アドレスは、最終的に下式で表わされ
る。
Specifically, when I = 2 n and I = 2 m , the shifter 74 operates as n-
It shifts left by m bits. Since the operation result is given to the other input of the first adder 80, Xr
The read start address is finally expressed by the following equation.

Addi=τi+(N/4)(i-I) したがって、このようにして得られたフレームを重ね合
わせると、実質的な先頭アドレスAddi′は、 Addi′=τi となって、完全なランダム化が図れる。
Add i = τ i + (N / 4) (iI) Therefore, when the frames obtained in this way are overlapped, the effective start address Add i ′ becomes Add i ′ = τ i, and Randomization can be achieved.

次に、上記のようにして入力バッファ54から読み出され
たデータに、窓関数を掛け合わせ、N/4ずつずらせなが
ら重ね合わせていく操作について説明する。なお、重ね
合わせの概念については、第6図を参照のこと。このよ
うな重ね合わせを行うため、第1図A、第1図Bの回路
を用いている。
Next, an operation of multiplying the data read from the input buffer 54 as described above by a window function and superimposing them while shifting them by N / 4 will be described. For the concept of superposition, see FIG. In order to perform such superposition, the circuits of FIGS. 1A and 1B are used.

まず、バッファ54から読み出されたデータは、乗算器5
8、Wテーブル56のデータと掛け合わされる。Wテーブ
ル56には、O〜Nワードに対応させて、離散的な窓関数
の値が記憶されている。したがって、乗算器58からは、
窓のかけられたデータが出力されることになる。
First, the data read from the buffer 54 is stored in the multiplier 5
8. It is multiplied with the data of W table 56. The W table 56 stores discrete window function values corresponding to O to N words. Therefore, from the multiplier 58,
The windowed data will be output.

次に、このデータをフレームごとに、N/4ずつずらして
足し合わせる。この実施例においては、回路の簡素化を
図るため、中間バッファ60を用い、これを実現してい
る。その操作を図解したのが、第3図である。この図に
おいては、説明上の便宜から、窓関数として△状のもの
で記載している。また、A,B,C・・・Hの順に時間経過があ
るものとし、各状態A,B,C・・・Hは、Nワードを示して
いる。
Next, this data is added by shifting by N / 4 for each frame. In this embodiment, this is realized by using the intermediate buffer 60 in order to simplify the circuit. FIG. 3 illustrates the operation. In this figure, for convenience of explanation, the window function is shown as a triangle function. Also, it is assumed that time elapses in the order of A, B, C ... H, and each state A, B, C ... H indicates N words.

この図からも分かるように、出力バッファ書込許可信号
(第1図A,B参照)を用いて、演算の済んだデータを
順次、出力バッファ66に書込んでいる。そして、前状態
で出力の済んだデータについては、加算禁止信号を出し
(第1図A,B参照、特にAND62に注意)、新たなデー
タのみの加算を行って、次の加算データの用意をしてい
る。なお、出力バッファ66はダブルバッファとなってお
り、バッファ66aとバッファ66bとから構成されている。
すなわち、一方のバッファにデータの書き込みが生じて
いる時、他方のバッファ上の書込済データが順次読み出
されて、D/A変換器18(第4図参照)に与えられる。
As can be seen from this figure, the output buffer write enable signal (see FIGS. 1A and 1B) is used to sequentially write the calculated data to the output buffer 66. Then, for the data that has been output in the previous state, an addition prohibition signal is issued (see FIGS. 1A and 1B, especially pay attention to AND62), and only new data is added to prepare the next addition data. is doing. The output buffer 66 is a double buffer and is composed of a buffer 66a and a buffer 66b.
That is, when data is being written in one buffer, the written data in the other buffer is sequentially read out and given to the D / A converter 18 (see FIG. 4).

上記の窓操作において、この実施例では、次のような窓
関数W(t)を用いた。
In the above window operation, the following window function W (t) was used in this embodiment.

の形をとるものにおいて、 Hanning Windowと呼ばれているもの、すなわち、 a0=0.5,a1=0.5,(R=1) であるもの。 In the form of, the one called Hanning Window, that is, a 0 = 0.5, a 1 = 0.5, (R = 1).

Blackman Windowと呼ばれているもの、すなわち、 a0=0.42,a1=0.5,a2= 0.08,(R=
2) であるもの。
What is called a Blackman Window, i.e., a 0 = 0.42, a 1 = 0.5, a 2 = 0.08, (R =
2) What is.

Blackman-Harris Windowと呼ばれているもの、すな
わち、 a0=0.35875,a1=0.48829,a2=0.14128,a3=0.0
1168,(R=3) であるもの。
What is called Blackman-Harris Window, that is, a 0 = 0.35875, a 1 = 0.48829, a 2 = 0.14128, a 3 = 0.0
1168, (R = 3)

Nuttall Windowと呼ばれているもの、すなわち、 a
0=0.3653819,a1=0.4891775,a2=0.1365995,a3=0.
0106411,(R=3) であるもの。
What is called Nuttall Window, ie a
0 = 0.3653819, a 1 = 0.4891775, a 2 = 0.1365995, a 3 = 0.
0106411, (R = 3).

オーバーラップ回数を4とし、のHanning Windowを
用い、直流および振幅一定の交流をランダム化手段に入
力した場合の出力を、第7図B、第8図Bに示す。第7
図Bでは、直流入力に対して、直流がそのまま出力さ
れ、リップルが生じていないことが明らかである。ま
た、第8図Bでは、一定振幅の交流がそのまま出力さ
れ、余分な振幅変化を受けていないことが明らかであ
る。これらのことは、従来例を示す第7図A、第8図A
のブラフと比較すれば、特に明らかである。
7B and 8B show the outputs when a DC and an AC having a constant amplitude are input to the randomizing means by using the Hanning Window with the number of overlaps being 4. 7th
In FIG. B, it is apparent that direct current is output as it is with respect to direct current input and no ripple is generated. Further, in FIG. 8B, it is clear that an alternating current having a constant amplitude is output as it is and is not subjected to an extra amplitude change. These are the conventional examples shown in FIGS. 7A and 8A.
It is especially clear when compared to the bluff.

なお、第7図、第8図は、比較説明を容易にするため、
擬似ランダムスペクトル出力(すなわち、線スペクトル
の状態)を用いたプロット出力となっている。
It should be noted that FIG. 7 and FIG.
The plot output uses the pseudo-random spectrum output (that is, the state of the line spectrum).

上記の窓関数は、いずれも、オーバラップ回数I(この
実施例では4回)の整数倍の次数の成分を含んでいない
ものである。したがって、窓操作によって重ね合わされ
た波形に、余分な振幅成分がもたらされることがない。
None of the window functions described above includes a component having an order that is an integral multiple of the number of overlaps I (4 times in this embodiment). Therefore, no extra amplitude component is introduced into the waveforms superimposed by the window operation.

なお、上記実施例では、オーバラップ回数Iの整数倍の
次数の成分を全く含んでいないものを用いた。しかし、
このような成分が、他の次数の成分に比べ小さく、実質
的に0と見る事ができるような窓関数を用いても、同等
の効果を得る事ができる。
It should be noted that in the above-described embodiment, a component which does not include a component of an order which is an integral multiple of the overlap count I is used. But,
Even if a window function in which such a component is smaller than the components of other orders and can be regarded as substantially zero is used, the same effect can be obtained.

また、オーバラップ回数は4として説明したが、この回
数は、任意に選択することができる。
Also, the number of overlaps has been described as 4, but this number can be arbitrarily selected.

[発明の効果] 請求項1に係る振動試験装置は、窓関数として の形のものにおいて、オーバラップ回数Iの整数倍の次
数の成分を含まないものを用いている。したがって、窓
操作の重ね合わせの際に、a0以外の成分が互に打消さ
れ、余分な振幅がもたらされることがない。
[Effect of the Invention] The vibration test apparatus according to claim 1 can be used as a window function. In this form, a component that does not include a component of an order that is an integral multiple of the number of overlaps I is used. Therefore, components other than a 0 do not cancel each other out during the superimposition of window operations, resulting in no extra amplitude.

請求項2に係る振動制御装置は、ランダム化手段の取り
出し先頭位置を Addi=τi+(N/I)(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。したが
って、窓操作によってもたらされる(N/I)・(i-1)の規則
的なずれを相殺して、各フレームが完全にランダム化さ
れ、余分なスペクトルを生じることがない。
The vibration control device according to a second aspect is characterized in that the extraction start position of the randomizing means is randomized according to Add i = τ i + (N / I) (i-1). Therefore, each frame is completely randomized without offsetting the (N / I) · (i-1) regular shifts introduced by the windowing operation, and without generating extra spectrum.

請求項3に係る振動試験装置は、請求項1と2の手段を
組み合わせている。したがって、窓操作によって余分な
振幅ならびに余分なスペクトルがもたらされることがな
い。
The vibration test apparatus according to claim 3 combines the means of claims 1 and 2. Therefore, windowing does not result in extra amplitude as well as extra spectrum.

すなわち、この発明によれば、窓操作による不要振動の
発生を抑え、高い精度でガウス性不規則振動をシミュレ
ートすることのできる装置を提供することができる。
That is, according to the present invention, it is possible to provide an apparatus capable of suppressing the occurrence of unnecessary vibration due to window operation and simulating Gaussian random vibration with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図A、第1図Bはこの発明の一実施例によるランダ
ム化手段のブロック図、第2図は一実施例による振動制
御装置の一部の機能をCPUを用いて構成した場合を示
すブロック図、第3図は第1図A、第1図Bの動作を説
明するための図、第4図は一般的は振動制御装置を示す
ブロック図、第5図、第6図は窓操作の概念を説明する
ための図、第7図Aは直流入力に対し、正弦半波を窓関
数として用いた場合に生じるリップルを示す図、第7図
Bは直流入力に対し、Hanning Windowを窓関数として
用いた場合の出力を示す図、第8図Aは交流入力に対
し、正弦半波を窓関数として用いた場合の出力を示す
図、第8図Bは、交流入力に対し、Hanning Windowを
窓関数として用いた場合の出力を示す図である。 2……振動発生器 4……供試体 6……加速度ピックアップ 8……A/D変換器 10……フーリエ変換手段 12……制御演算手段 14……逆フーリエ交換手段 16……ランダム化手段 18……D/A変換器
1A and 1B are block diagrams of the randomizing means according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a case where a part of the functions of the vibration control device according to the embodiment is configured by using a CPU. Block diagram, FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of FIGS. 1A and 1B, FIG. 4 is a block diagram generally showing a vibration control device, and FIGS. 5 and 6 are window operations. 7A is a diagram showing ripples that occur when a sine half wave is used as a window function for a DC input, and FIG. 7B is a Hanning Window for a DC input. FIG. 8A is a diagram showing an output when used as a function, FIG. 8A is a diagram showing an output when a half-sine wave is used as a window function for an AC input, and FIG. 8B is a Hanning Window for an AC input. It is a figure which shows the output at the time of using as a window function. 2 ... Vibration generator 4 ... Specimen 6 ... Accelerometer 8 ... A / D converter 10 ... Fourier transform means 12 ... Control calculation means 14 ... Inverse Fourier exchange means 16 ... Randomization means 18 ...... D / A converter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】供試体の加速度を測定する加速度ピックア
ップからの検出信号を、ディジタル信号に変換するA/
D変換器、 該ディジタル信号を周波数スペクトルに分析し、応答ス
ペクトルとして出力するフーリエ変換手段、 応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、ドライブ
スペクトルを求める制御演算手段、 ドライブスペクトルにランダムな位相を与えた後、時間
関数のディジタル信号に変換する逆フーリエ変換手段、 該時間関数ディジタル信号の予め定められた数N個の語
を1フレームとし、該1フレームのディジタル信号を循
環作用を有する記憶手段に置き、取り出し先頭位置を変
えることにより、複数個のフレームを生成するととも
に、各フレームに窓関数データを掛け算した後、各フレ
ームをずらしながら重ね合わせるランダム化手段、 ランダム化手段からの出力をアナログ信号に変換し、振
動発生器に与えるD/A変換器、 を備えた振動制御装置において、 前記窓関数として、下式を満足するものを用いることを
特徴とする振動制御装置。 ここで、Tを1フレームの時間長として 0≦t≦T ω=2π/T ω=ω・K,K=1,2,3,・・・R であって、nを自然数、Iを重ね合わせるフレームの数
として、 K=nIのとき、aK,bKが実質的に0であること。
1. A / A for converting a detection signal from an acceleration pickup for measuring the acceleration of a specimen into a digital signal.
D converter, Fourier transform means for analyzing the digital signal into a frequency spectrum and outputting it as a response spectrum, control operation means for comparing the response spectrum with a target spectrum and obtaining a drive spectrum, and giving a random phase to the drive spectrum After that, an inverse Fourier transform means for converting into a digital signal of the time function, a predetermined number N of words of the time function digital signal are set as one frame, and the digital signal of the one frame is placed in a storage means having a cyclic action. , Randomizing means for generating multiple frames by changing the extraction start position, multiplying each frame by the window function data, and superimposing each frame while shifting them, the output from the randomizing means to an analog signal A D / A converter for converting and giving to the vibration generator, In the vibration control device, as the window function, the vibration control device which is characterized by using the one that satisfies the following equation. Here, where T is the time length of one frame, 0 ≦ t ≦ T ω 1 = 2π / T ω K = ω 1 · K, K = 1,2,3, ... R, and n is a natural number, As for the number of frames in which I is superposed, when K = nI, a K and b K are substantially 0.
【請求項2】供試体の加速度を測定する加速度ピックア
ップからの検出信号を、ディジタル信号に変換するA/
D変換器、 該ディジタル信号を周波数スペクトルに分析し、応答ス
ペクトルとして出力するフーリエ変換手段、 応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、ドライブ
スペクトルを求める制御演算手段、 ドライブスペクトルにランダムな位相を与えた後、時間
関数のディジタル信号に変換する逆フーリエ変換手段、 該時間関数ディジタル信号の予め定められた数N個の語
を1フレームとし、該1フレームのディジタル信号を循
環作用を有する記憶手段に置き、取り出し先頭位置を変
えることにより、複数個のフレームを生成するととも
に、各フレームに窓関数データを掛け算した後、各フレ
ームをずらしながら重ね合わせるランダム化手段、 ランダム化手段からの出力をアナログ信号に変換し、振
動発生器に与えるD/A変換器、 を備えた振動制御装置において、 前記ランダム化手段の取り出し先頭位置Addを、下式
にしたがってランダム化することを特徴とする振動制御
装置。 Add=τ+(N/I)・(i−1) ここで、Nは1フレームに含まれる語の数、Iは重ね合
わせるフレームの数、iは重ね合わされるフレームの順
に対応した1〜Iの数を示している。Addはiに対応し
てAdd1,Add2,Add3・・・AddIを示しており、τはi
に対応してτ1,τ2,τ3・・・τIを示しており、ラン
ダム数である。
2. A / A for converting a detection signal from an acceleration pickup for measuring the acceleration of a specimen into a digital signal.
D converter, Fourier transform means for analyzing the digital signal into a frequency spectrum and outputting it as a response spectrum, control operation means for comparing the response spectrum with a target spectrum and obtaining a drive spectrum, and giving a random phase to the drive spectrum After that, an inverse Fourier transform means for converting into a digital signal of the time function, a predetermined number N of words of the time function digital signal are set as one frame, and the digital signal of the one frame is placed in a storage means having a cyclic action. , Multiple frames are generated by changing the extraction start position, and each frame is multiplied by the window function data, and then each frame is shifted and superposed while shifting the output from the randomizing means to an analog signal. A D / A converter for converting and giving to the vibration generator, In the vibration control device, the vibration control apparatus of the take-out head position Add i of said randomizing means and randomizing according to the following equation. Add i = τ i + (N / I) · (i−1) where N is the number of words included in one frame, I is the number of frames to be superimposed, and i is 1 corresponding to the order of frames to be superimposed. ~ Indicates the number of I. Add i indicates Add 1 , Add 2 , Add 3, ... Add I corresponding to i, and τ i is i
Τ 1 , τ 2 , τ 3 ... τ I are shown corresponding to, and are random numbers.
【請求項3】供試体の加速度を測定する加速度ピックア
ップからの検出信号を、ディジタル信号に変換するA/
D変換器、 該ディジタル信号を周波数スペクトルに分析し、応答ス
ペクトルとして出力するフーリエ変換手段、 応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、ドライブ
スペクトルを求める制御演算手段、 ドライブスペクトルにランダムな位相を与えた後、時間
関数のディジタル信号に変換する逆フーリエ変換手段、 該時間関数ディジタル信号の予め定められた数N個の語
を1フレームとし、該1フレームのディジタル信号を循
環作用を有する記憶手段に置き、取り出し先頭位置を変
えることにより、複数個のフレームを生成するととも
に、各フレームに窓関数データを掛け算した後、各フレ
ームをずらしながら重ね合わせるランダム化手段、 ランダム化手段からの出力をアナログ信号に変換し、振
動発生器に与えるD/A変換器、 を備えた振動制御装置において、 前記窓関数として、下式を満足するものを用い、 ここで、Tを1フレームの時間長として 0≦t≦T ω1=2π/T ωK=ω1・K,K=1,2,3,・・・R であって、nを自然数、Iを重ね合わせるフレームの数
として K=nIのとき、aK,bKが実質的に0であること、 前記ランダム化手段の取り出し先頭位置を、下式にした
がってランダム化することを特徴とする振動制御装置。 Addi=τi+(N/I)・(i-1) ここで、Nは1フレームに含まれる語の数、iは重ね合わ
されるフレームの順に対応した1〜Iの数を示してい
る。Addiはiに対応してAdd1,Add2,Add3・・・AddI
示しており、τiはiに対応してτ1,τ2,τ3・・・τI
を示し、ランダム数である。
3. A / A for converting a detection signal from an acceleration pickup for measuring the acceleration of a specimen into a digital signal.
D converter, Fourier transform means for analyzing the digital signal into a frequency spectrum and outputting it as a response spectrum, control operation means for comparing the response spectrum with a target spectrum and obtaining a drive spectrum, and giving a random phase to the drive spectrum After that, an inverse Fourier transform means for converting into a digital signal of the time function, a predetermined number N of words of the time function digital signal are set as one frame, and the digital signal of the one frame is placed in a storage means having a cyclic action. , Multiple frames are generated by changing the extraction start position, and each frame is multiplied by the window function data, and then each frame is shifted and superposed while shifting the output from the randomizing means to an analog signal. A D / A converter for converting and giving to the vibration generator, In the vibration control device, as the window function, using those that satisfy the following equation, Here, where T is the time length of one frame, 0 ≦ t ≦ T ω 1 = 2π / T ω K = ω 1 · K, K = 1,2,3, ... R, and n is a natural number, When K = nI as the number of frames to be overlapped with I, a K and b K are substantially 0, and the extraction start position of the randomizing means is randomized according to the following formula. Vibration control device. Add i = τ i + (N / I) · (i-1) where N is the number of words contained in one frame, and i is the number of 1 to I corresponding to the order of frames to be superimposed. . Add i indicates Add 1 , Add 2 , Add 3 ... Add I corresponding to i, and τ i indicates τ 1 , τ 2 , τ 3 ... τ I corresponding to i.
Is a random number.
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