JPH0742786A - 振動制御方法および装置 - Google Patents
振動制御方法および装置Info
- Publication number
- JPH0742786A JPH0742786A JP20816593A JP20816593A JPH0742786A JP H0742786 A JPH0742786 A JP H0742786A JP 20816593 A JP20816593 A JP 20816593A JP 20816593 A JP20816593 A JP 20816593A JP H0742786 A JPH0742786 A JP H0742786A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 防振対象物の振動を効果的に低減し実用性が
高く適用範囲の広い振動制御方法および装置を供する。 【構成】 防振支持手段３を介して支持された防振対象
物２に加振手段４により振動を加え振動源から伝わる振
動を打ち消して前記防振対象物２の振動を低減する振動
制御方法において、防振対象物２の振動情報を検出し、
前記防振対象物２の固有振動数における振動伝達率を抑
制するパラメータに基づき前記検出振動情報を演算処理
して制御信号ｙk を形成し、予め計測したパラメータに
基づき適応フィルタを駆動して前記検出振動情報を演算
処理し適応的に作成される制御信号ｙa を形成し、前記
制御信号ｙk と前記制御信号ｙa とを合成して前記加振
手段４の駆動信号を形成し駆動制御することを特徴とす
る振動制御方法。
高く適用範囲の広い振動制御方法および装置を供する。 【構成】 防振支持手段３を介して支持された防振対象
物２に加振手段４により振動を加え振動源から伝わる振
動を打ち消して前記防振対象物２の振動を低減する振動
制御方法において、防振対象物２の振動情報を検出し、
前記防振対象物２の固有振動数における振動伝達率を抑
制するパラメータに基づき前記検出振動情報を演算処理
して制御信号ｙk を形成し、予め計測したパラメータに
基づき適応フィルタを駆動して前記検出振動情報を演算
処理し適応的に作成される制御信号ｙa を形成し、前記
制御信号ｙk と前記制御信号ｙa とを合成して前記加振
手段４の駆動信号を形成し駆動制御することを特徴とす
る振動制御方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動制御に関し、特に
ランダムな振動および周期的な振動により励振されてい
る防振対象物に対し加振力を与え対象物の振動を低減す
る方法および装置に関する。
ランダムな振動および周期的な振動により励振されてい
る防振対象物に対し加振力を与え対象物の振動を低減す
る方法および装置に関する。
【０００２】
【従来技術】この種の振動制御装置には、従来騒音制御
装置の例（３−５−５“フィードバックコントロールに
よる音場の適応制御”日本音響学会平成４年度春季研究
発表会講演論文集 平成４年３月）があり、これを振動
制御に適用して構成したのが図１に示す装置である。
装置の例（３−５−５“フィードバックコントロールに
よる音場の適応制御”日本音響学会平成４年度春季研究
発表会講演論文集 平成４年３月）があり、これを振動
制御に適用して構成したのが図１に示す装置である。
【０００３】床面１に対して防振対象物２がバネとダン
パーで等価される等価防振支持系３を介して支持されて
いる。防振対象物２は加振アクチュエータ４が添設され
て防振対象物２に強制的に振動を与えることができる。
防振対象物２には防振対象物２の振動を検出する振動セ
ンサ５が設けられている。
パーで等価される等価防振支持系３を介して支持されて
いる。防振対象物２は加振アクチュエータ４が添設され
て防振対象物２に強制的に振動を与えることができる。
防振対象物２には防振対象物２の振動を検出する振動セ
ンサ５が設けられている。
【０００４】ハウリングキャンセリングフィルタＣ11
は、前記加振アクチュエータ４の駆動信号ｙa から前記
振動センサ５の検出した誤差信号ｅまでの伝達特性をFI
R フィルタで近似したものである。
は、前記加振アクチュエータ４の駆動信号ｙa から前記
振動センサ５の検出した誤差信号ｅまでの伝達特性をFI
R フィルタで近似したものである。
【０００５】誤差信号ｅのハウリングキャンセルを施し
た信号を参照信号ｘとして適応フィルタ12に入力しFilt
ered−Ｘ ＬＭＳ13によりフィードバック型のＬＭＳ適
応制御を行う。各信号間には次式に示す関係が成立す
る。
た信号を参照信号ｘとして適応フィルタ12に入力しFilt
ered−Ｘ ＬＭＳ13によりフィードバック型のＬＭＳ適
応制御を行う。各信号間には次式に示す関係が成立す
る。
【０００６】
【数１】
【０００７】ここにｘ(n) は時刻ｎにおける適応フィル
タへの参照信号、ｙa (n) は適応フィルタによる出力
値、ｃi はハウリングキャンセリングフィルタ11のフィ
ルタ係数、ｗi は適応フィルタのフィルタ係数であり、
ｅ(n) は誤差信号である防振対象物２の振動情報のサン
プル値である。
タへの参照信号、ｙa (n) は適応フィルタによる出力
値、ｃi はハウリングキャンセリングフィルタ11のフィ
ルタ係数、ｗi は適応フィルタのフィルタ係数であり、
ｅ(n) は誤差信号である防振対象物２の振動情報のサン
プル値である。
【０００８】周期的因果関係が成立する周期振動やラン
ダムな振動に有効に作用して振動を低減する効果があ
る。
ダムな振動に有効に作用して振動を低減する効果があ
る。
【０００９】
【解決しようとする課題】しかし実際振動制御の場合
は、その共振周波数が比較的低く、かつ減衰定数が比較
的小さいので図２に示すようにインパルス応答が共振の
影響のため長くなりがちとなる。
は、その共振周波数が比較的低く、かつ減衰定数が比較
的小さいので図２に示すようにインパルス応答が共振の
影響のため長くなりがちとなる。
【００１０】したがってフィルタ係数Ｃの数（数１の
(5) 式参照）が通常多く必要となる（モデリングフィル
タタップ長Ｍが大きくなる）ため、適応フィルタ12へ入
力する参照信号ｘおよびフィルタ係数ｗi の更新のため
の計算量が大きくなり制御が不可能となってしまうか、
もしくはハードウェアのコストが上昇することになる。
(5) 式参照）が通常多く必要となる（モデリングフィル
タタップ長Ｍが大きくなる）ため、適応フィルタ12へ入
力する参照信号ｘおよびフィルタ係数ｗi の更新のため
の計算量が大きくなり制御が不可能となってしまうか、
もしくはハードウェアのコストが上昇することになる。
【００１１】本考案は、かかる点に鑑みなされたもの
で、その目的とする処はフィルタ係数Ｃの数を少なくし
演算量を減少させるとともに望ましい防振性能を得るこ
とができる振動制御方法および装置を供する点にある。
で、その目的とする処はフィルタ係数Ｃの数を少なくし
演算量を減少させるとともに望ましい防振性能を得るこ
とができる振動制御方法および装置を供する点にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、本考案は、防振支持手段を介して支持さ
れた防振対象物に加振手段により振動を加え振動源から
伝わる振動を打ち消して前記防振対象物の振動を低減す
る振動制御方法において、防振対象物の振動情報を検出
し、前記防振対象物の固有振動数における振動伝達率を
抑制するパラメータに基づき前記検出振動情報を演算処
理して制御信号ｙk を形成し、予め計測したパラメータ
に基づき適応フィルタを駆動して前記検出振動情報を演
算処理し適応的に作成される制御信号ｙa を形成し、前
記制御信号ｙk と前記制御信号ｙa とを合成して前記加
振手段の駆動信号を形成し駆動制御する振動制御方法と
した。
成するために、本考案は、防振支持手段を介して支持さ
れた防振対象物に加振手段により振動を加え振動源から
伝わる振動を打ち消して前記防振対象物の振動を低減す
る振動制御方法において、防振対象物の振動情報を検出
し、前記防振対象物の固有振動数における振動伝達率を
抑制するパラメータに基づき前記検出振動情報を演算処
理して制御信号ｙk を形成し、予め計測したパラメータ
に基づき適応フィルタを駆動して前記検出振動情報を演
算処理し適応的に作成される制御信号ｙa を形成し、前
記制御信号ｙk と前記制御信号ｙa とを合成して前記加
振手段の駆動信号を形成し駆動制御する振動制御方法と
した。
【００１３】防振対象物の固有振動数における振動伝達
率を抑制するパラメータに基づき演算した制御信号ｙk
により防振対象物の振動特性の見かけ上の減衰特性を大
きくとった制御がなされ、よって予め計測されたパラメ
ータすなわちフィルタ係数Ｃの数を少なくして演算量を
減少させることができる。
率を抑制するパラメータに基づき演算した制御信号ｙk
により防振対象物の振動特性の見かけ上の減衰特性を大
きくとった制御がなされ、よって予め計測されたパラメ
ータすなわちフィルタ係数Ｃの数を少なくして演算量を
減少させることができる。
【００１４】また該制御信号ｙk による制御で共振周波
数における振動伝達率が低減されて防振性能も良好な特
性となる。
数における振動伝達率が低減されて防振性能も良好な特
性となる。
【００１５】
【実施例】以下、図３ないし図８に図示した本発明の一
実施例について説明する。なお本実施例では簡単のため
１方向（Ｘ軸方向）のみの振動について考察している
が、本来振動は６自由度を考慮する必要があり、本実施
例は同時に３方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の制御に適用するこ
とが可能である。振動系および適応フィルタによる制御
部は前記図１に図示した従来のものと同様であり、よっ
て同じ部材は同じ符号を用いる。本実施例は特に精密機
械の微振動の制御に応用したもので、床面１は建物内の
床を、防振対象物２は精密機械を想定している。
実施例について説明する。なお本実施例では簡単のため
１方向（Ｘ軸方向）のみの振動について考察している
が、本来振動は６自由度を考慮する必要があり、本実施
例は同時に３方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の制御に適用するこ
とが可能である。振動系および適応フィルタによる制御
部は前記図１に図示した従来のものと同様であり、よっ
て同じ部材は同じ符号を用いる。本実施例は特に精密機
械の微振動の制御に応用したもので、床面１は建物内の
床を、防振対象物２は精密機械を想定している。
【００１６】本実施例は、該適応フィルタ制御部10に加
えてコントローラ20を備えている。コントローラ20は、
防振対象物２の固有振動を抑制するパラメータにより演
算するもので、パラメータは最近の制御理論的な考察か
らＨ∞制御器設計法、ＬＱＧ制御器設計法等を用い設計
される。
えてコントローラ20を備えている。コントローラ20は、
防振対象物２の固有振動を抑制するパラメータにより演
算するもので、パラメータは最近の制御理論的な考察か
らＨ∞制御器設計法、ＬＱＧ制御器設計法等を用い設計
される。
【００１７】このように設計されたフィードバック制御
則にのっとり、次式に示す関係式から制御信号ｙk (n)
が導出される。
則にのっとり、次式に示す関係式から制御信号ｙk (n)
が導出される。
【００１８】
【数２】
【００１９】数２における(7) 式および(8) 式にしたが
い中間的な状態変数Ｚ(n) を介して制御信号ｙk (n) が
演算される。ここでＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、コントローラ20
の状態空間表現の行列である。
い中間的な状態変数Ｚ(n) を介して制御信号ｙk (n) が
演算される。ここでＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、コントローラ20
の状態空間表現の行列である。
【００２０】このコントローラ20の制御信号ｙk に前記
適応フィルタ制御部10の出力制御信号ｙa を合成してｙ
k ＋ｙa を駆動信号として加振アクチュエータ４を駆動
する。
適応フィルタ制御部10の出力制御信号ｙa を合成してｙ
k ＋ｙa を駆動信号として加振アクチュエータ４を駆動
する。
【００２１】いま床面１に伝わってくる振動加速度のス
ペクトルは図４に示すようなものであり、地面の共振周
波数による３ＨZ あたりのピークと建物に設置されてい
る空調機などの周期的な成分が特徴的なものとなってい
る。
ペクトルは図４に示すようなものであり、地面の共振周
波数による３ＨZ あたりのピークと建物に設置されてい
る空調機などの周期的な成分が特徴的なものとなってい
る。
【００２２】適応フィルタ制御部10を用いずコントロー
ラ20のみで制御した場合の防振対象物２の床面１からの
振動伝達特性は、図５の実線で示すように変化する。コ
ントローラ20を用いない従来の振動制御方法によるとき
は破線で示すように３ＨZ 付近の共振点での伝達率が低
減されずに高い値を示していたが、コントローラ20の振
動制御では、この共振点での伝達率が低減され防振性能
において好ましい特性となっている。
ラ20のみで制御した場合の防振対象物２の床面１からの
振動伝達特性は、図５の実線で示すように変化する。コ
ントローラ20を用いない従来の振動制御方法によるとき
は破線で示すように３ＨZ 付近の共振点での伝達率が低
減されずに高い値を示していたが、コントローラ20の振
動制御では、この共振点での伝達率が低減され防振性能
において好ましい特性となっている。
【００２３】またここで図６は適応フィルタを駆動する
のに必要なフィルタ係数Ｃを決定するところの伝達特性
を表したもので、従来のコントローラ20を用いない適応
フィルタのみの制御方法による時の特性が破線で示され
ている。これに対して、さらにコントローラ20を用いて
制御したものを実線で示す。これによると従来の制御方
法に比べ、適応フィルタとコントローラ20とを併用する
と、共振による影響がなくなり減衰特性が大きく、短時
間で振動が減衰される。
のに必要なフィルタ係数Ｃを決定するところの伝達特性
を表したもので、従来のコントローラ20を用いない適応
フィルタのみの制御方法による時の特性が破線で示され
ている。これに対して、さらにコントローラ20を用いて
制御したものを実線で示す。これによると従来の制御方
法に比べ、適応フィルタとコントローラ20とを併用する
と、共振による影響がなくなり減衰特性が大きく、短時
間で振動が減衰される。
【００２４】したがってフィルタ係数Ｃの係数の数は少
なくできるので、適応フィルタ12に入力する参照信号ｘ
や適応フィルタ12のフィルタ係数ｗi の更新のための演
算に必要な積和計算の数が小さなものとなり、演算量が
減少する。
なくできるので、適応フィルタ12に入力する参照信号ｘ
や適応フィルタ12のフィルタ係数ｗi の更新のための演
算に必要な積和計算の数が小さなものとなり、演算量が
減少する。
【００２５】本実施例では、コントローラ20の次数すな
わち数２における状態変数ｐの数は６であり、フィルタ
係数Ｃの数すなわち数１におけるモデリングフィルタタ
ップ長Ｍは512 、適応フィルタの係数ｗi の数すなわち
適応フィルタタップ長Ｎは512 であった。
わち数２における状態変数ｐの数は６であり、フィルタ
係数Ｃの数すなわち数１におけるモデリングフィルタタ
ップ長Ｍは512 、適応フィルタの係数ｗi の数すなわち
適応フィルタタップ長Ｎは512 であった。
【００２６】いまコントローラ20のみによる制御を考察
すると、防振対象物２上の振動加速度スペクトルは図７
のようになり、床の共振によるピークと周期的な成分は
低減されない。なお図７において破線部分はコントロー
ラ20を作動させなかった場合の特性を示すものである。
すると、防振対象物２上の振動加速度スペクトルは図７
のようになり、床の共振によるピークと周期的な成分は
低減されない。なお図７において破線部分はコントロー
ラ20を作動させなかった場合の特性を示すものである。
【００２７】これに適応フィルタ制御部10を付加するこ
とにより図８に示すように振動加速度スペクトルは変化
し、防振対象物２の振動が効果的に低減されていること
が分かる。
とにより図８に示すように振動加速度スペクトルは変化
し、防振対象物２の振動が効果的に低減されていること
が分かる。
【００２８】また本実施例において、適応フィルタのみ
の制御を行ってみたところ、フィルタ係数Ｃの数が大き
すぎて演算が不可能であった。さらに演算可能な範囲で
フィルタ係数Ｃを一部用いずに演算した場合ハウリング
のため動作が不安定となった。
の制御を行ってみたところ、フィルタ係数Ｃの数が大き
すぎて演算が不可能であった。さらに演算可能な範囲で
フィルタ係数Ｃを一部用いずに演算した場合ハウリング
のため動作が不安定となった。
【００２９】
【発明の効果】本発明は、防振対象物の固有振動数にお
ける振動伝達率を抑制するパラメータに基づき演算した
制御信号ｙk と予め計測したパラメータに基づき適応フ
ィルタ駆動して演算した制御信号ｙa とを合成して加振
アクチュエータを駆動する信号を形成するので、予め計
測したパラメータすなわちフィルタ係数Ｃの数を少なく
して演算量を減少させることができ、実用的で比較的低
コストの振動制御方法および装置を供することができ
る。
ける振動伝達率を抑制するパラメータに基づき演算した
制御信号ｙk と予め計測したパラメータに基づき適応フ
ィルタ駆動して演算した制御信号ｙa とを合成して加振
アクチュエータを駆動する信号を形成するので、予め計
測したパラメータすなわちフィルタ係数Ｃの数を少なく
して演算量を減少させることができ、実用的で比較的低
コストの振動制御方法および装置を供することができ
る。
【００３０】また制御信号ｙk による制御で共振周波数
における振動伝達率が低減され防振性能がより望ましい
特性となり、防振対象物の振動を効果的に低減し適用範
囲の広い振動制御方法および装置とすることができる。
における振動伝達率が低減され防振性能がより望ましい
特性となり、防振対象物の振動を効果的に低減し適用範
囲の広い振動制御方法および装置とすることができる。
【図１】従来の振動制御装置の構成図である。
【図２】同装置におけるフィルタ係数Ｃのあらわすべき
伝達特性を示す図である。
伝達特性を示す図である。
【図３】本発明に係る一実施例の振動制御装置の構成図
である。
である。
【図４】同例における床面に伝わってくる振動加速度の
スペクトルを示す図である。
スペクトルを示す図である。
【図５】同例の振動伝達特性を示す図である。
【図６】同例のフィルタ係数Ｃのあらわすべき伝達特性
を示す図である。
を示す図である。
【図７】コントローラのみによる制御時の振動加速度ス
ペクトルを示す図である。
ペクトルを示す図である。
【図８】本実施例における振動加速度スペクトルを示す
図である。
図である。
１…床面、２…防振対象物、３…防振支持系、４…加振
アクチュエータ、５…振動センサ、10…適応フィルタ制
御部、11…ハウリングキャンセリングフィルタ、12…適
応フィルタ、13…Filtered−Ｘ ＬＭＳ、14…コントロ
ーラ。
アクチュエータ、５…振動センサ、10…適応フィルタ制
御部、11…ハウリングキャンセリングフィルタ、12…適
応フィルタ、13…Filtered−Ｘ ＬＭＳ、14…コントロ
ーラ。
Claims (2)
- 【請求項１】 防振支持手段を介して支持された防振対
象物に加振手段により振動を加え振動源から伝わる振動
を打ち消して前記防振対象物の振動を低減する振動制御
方法において、 防振対象物の振動情報を検出し、 前記防振対象物の固有振動数における振動伝達率を抑制
するパラメータに基づき前記検出振動情報を演算処理し
て制御信号ｙk を形成し、 予め計測したパラメータに基づき適応フィルタを駆動し
て前記検出振動情報を演算処理し適応的に作成される制
御信号ｙa を形成し、 前記制御信号ｙk と前記制御信号ｙa とを合成して前記
加振手段の駆動信号を形成し駆動制御することを特徴と
する振動制御方法。 - 【請求項２】 防振支持手段を介して支持された防振対
象物に加振手段により振動を加え振動源から伝わる振動
を打ち消して前記防振対象物の振動を低減する振動制御
装置において、 前記防振対象物の振動を検出する振動検出手段と、 前記防振対象物の固有振動数における振動伝達率を抑制
するパラメータに基づき前記振動検出手段が検出した振
動情報を演算処理して制御信号ｙK を形成するコントロ
ーラと、 予め計測したパラメータに基づき前記振動検出手段が検
出した振動情報を演算処理し適応的に作成される制御信
号ｙa を形成する適応フィルタと、 前記コントローラが形成した制御信号ｙk と前記適応フ
ィルタが形成した制御信号ｙa とを合成して前記加振手
段の駆動信号を形成する合成手段とを備えたことを特徴
とする振動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20816593A JP3549023B2 (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 振動制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20816593A JP3549023B2 (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 振動制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0742786A true JPH0742786A (ja) | 1995-02-10 |
| JP3549023B2 JP3549023B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=16551736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20816593A Expired - Fee Related JP3549023B2 (ja) | 1993-08-02 | 1993-08-02 | 振動制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3549023B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008287635A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Kikuchiseisakusho Co Ltd | 伝達力或いは振動等の信号制御方法及び装置 |
| CN114035626A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 振动控制装置及其控制方法 |
-
1993
- 1993-08-02 JP JP20816593A patent/JP3549023B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008287635A (ja) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Kikuchiseisakusho Co Ltd | 伝達力或いは振動等の信号制御方法及び装置 |
| CN114035626A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 振动控制装置及其控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3549023B2 (ja) | 2004-08-04 |
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Legal Events
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