JPH08189877A - 造波装置 - Google Patents

造波装置

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JPH08189877A
JPH08189877A JP255295A JP255295A JPH08189877A JP H08189877 A JPH08189877 A JP H08189877A JP 255295 A JP255295 A JP 255295A JP 255295 A JP255295 A JP 255295A JP H08189877 A JPH08189877 A JP H08189877A
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JP
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float
speed
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Withdrawn
Application number
JP255295A
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English (en)
Inventor
Masataka Yanagida
真孝 柳田
Akihiro Maekawa
明寛 前川
Akihiko Matsukura
明彦 松倉
Kenji Sasaki
健治 佐々木
Masato Imahashi
真人 今橋
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構成の簡単な造波装置を得る。 【構成】 上下方向の軸を持つリニアモータ15、同リ
ニアモータの軸に連結されたフロート10、リニアモー
タの軸の位置検出器11、フロート位置指令信号および
位置検出器の出力を受け速度指令信号を出力する位置制
御装置2、位置検出器の出力を受ける速度検出器12、
同速度検出器および位置制御装置の出力を受けトルク指
令信号を出力する速度制御装置4、同速度制御装置の出
力を受けリニアモータへ駆動電流を送る電源盤6、同電
源盤および速度検出器の出力を受け力フィードバック信
号を出力する外力推定器18を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種の波を造る造波装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の造波装置を図9〜図11により説
明する。図9にて、水槽9の上部に水平な取付台8が設
けられ、モータ24が軸を下方に向けて取付けられてい
る。モータ24の軸に連結したボールネジ25を介して
フロート10が水16中に配置されている。
【0003】フロート位置指令信号1sは指令位置変換
器22、位置制御装置2、速度制御装置4、電源盤6を
順次経てモータ24へ送られる。またモータ24の位置
検出器11の出力は位置制御装置2へ送られる。さらに
モータ24の速度検出器12の出力は速度制御装置4へ
送られる。
【0004】フロート10の外力検出器28の出力は力
フィードバック信号28sとして出力される。
【0005】以上において、指令位置変換器22は、図
9に示すようにフロート位置指令信号1sを入力し、フ
ロート位置からモータ角度に変換する変換定数29を乗
算器30を用いて、フロート位置指令1と掛け合せてモ
ータ角度指令22sを出力する。位置制御装置2は、図
10に示すように、モータ角度指令22sを入力し、位
置検出器11の出力であるモータ24の位置フィードバ
ック信号11sと減算器31を用いて引き算し、その偏
差を位置制御ゲインである比例器32を通して速度指令
2sを出力する。
【0006】速度制御装置4は、図11に示すように、
速度指令2sを入力し、モータ24の速度検出器12の
出力の速度フィードバック信号12sと減算器33を用
いて引き算し、偏差を求めその偏差を速度制御ゲインで
ある比例器34、積分時間分の1の定数の比例器35、
積分器36と加算器37によりトルク指令4sに変換
し、出力する。電源盤6は、トルク指令4sを入力し、
モータ24を駆動する駆動電流6sを出力する。モータ
24の回転によりフロート10が上下し水中16に波が
発生する。
【0007】外力検出器28は、フロート10に受ける
浮力、波の力等を検出し、力フィードバック信号28s
を出力する。この信号は外乱抑制に使用される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の造波装置
は、ボールネジを用いて回転機構を並進機構に変換して
いるため、ボールネジのガタにより、造波の応答を上げ
ることができなかった。そして、造波した波の反射波、
浮力等の影響を抑制するのに用いる力フィードバック信
号を、ボールネジのガタのため、外力検出器により検出
していた。このため外力検出器の取付けに構造が複雑と
なったり、費用がかかるといった問題点があった。
【0009】本発明は、上記問題点を解決することを課
題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
【0011】すなわち、 (1)上下方向の軸を持つリニアモータと、同リニアモ
ータの軸に連結されたフロートと、上記リニアモータの
軸の位置検出器と、フロート位置指令信号および上記位
置検出器の出力を受け速度指令信号を出力する位置制御
装置と、上記位置検出器の出力を受ける速度検出器と、
同速度検出器および上記位置制御装置の出力を受けトル
ク指令信号を出力する速度制御装置と、同速度制御装置
の出力を受け上記リニアモータへ駆動電流を送る電源盤
と、同電源盤および上記速度検出器の出力を受け力フィ
ードバック信号を出力する外力推定器とを設ける。 (2)上記(1)の造波装置において、速度制御装置と
電源盤との間に加算器を設けるとともに外力推定器の出
力を同加算器へ入力した。
【0012】
【作用】
(1)上記発明1において、位置制御装置はフロート位
置指令信号とフロートの位置検出器からのフィードバッ
ク信号を受け、その偏差から速度指令信号を演算出力す
る。速度制御装置はこの速度指令信号と位置検出器の出
力を受ける速度検出器のフィードバック信号を受け、そ
の偏差からトルク指令信号を出力する。電源盤はこのト
ルク指令信号を受け、入力に応じて駆動電流をリニアモ
ータへ送り、リニアモータを駆動し、フロートを上下す
る。
【0013】一方、外力推定器は速度検出器および電源
盤の出力を受け、フロートの外力(造波時の浮力、摩擦
力、波からの力、反射波の浮力および力)を演算推定
し、力フィードバック信号として出力する。
【0014】以上のようにして、フロートはフロート位
置指令信号に応じて、リニアモータを介して、ガタもな
く直接上下し正確な造波がえられる。また取付および構
成とも簡単な外力推定器で、力フィードバック信号が得
られる。この信号は従来通り外乱抑制に使用される。 (2)上記発明2において、加算器は速度制御装置から
のトルク指令信号と外力推定器からの力フィードバック
信号を加算し補償トルク指令信号を電源盤へ送る。電源
盤は入力に応じて、駆動電流をリニアモータへ送りリニ
アモータを駆動し、フロートを上下する。 このようにして、フロートはフロート位置指令信号に応
じて上下し、正確な造波がえられる。
【0015】
【実施例】
(1)上記本発明1の一実施例を図1〜図7により説明
する。なお、従来例で説明した部分は、同一の番号をつ
け説明を省略し、この発明に関する部分を主体に説明す
る。
【0016】図1にて、水槽9の上方に取付台8が設け
られ、取付台8上にリニアモータ15が軸を上下にして
取付けられる。リニアモータ15の軸32の下端はフロ
ート10に連結されている。リニアモータ15部の詳細
は図2に示すように磁石50の中にコイル51が配置さ
れ、コイル51に連結した軸52がフロート10に直結
している。軸52には位置検出器11が設けられてい
る。
【0017】フロート位置指令信号1sは、位置制御装
置2、速度制御装置4、電源盤6を順次経てリニアモー
タ15のコイル51へ送られる。また位置検出器11の
出力は位置制御装置2と速度検出器12へ送られる。速
度検出器12の出力は速度制御装置4と外力推定器18
へ送られる。また電源盤6の出力は外力推定器18へ送
られる。位置制御装置2の詳細を図3に示す。また速度
制御装置4の詳細を図4に示す。さらに外力推定器18
の詳細を図5に示す。
【0018】以上において、フロート位置指令信号1s
と位置フィードバック信号11sが位置制御装置2に入
力される。位置制御装置2は、フロートの速度指令信号
2sを出力する。この速度指令信号2sと速度フィード
バック信号12sが速度制御装置4に入力される。速度
制御装置4は電源盤6にトルク指令信号4sを出力す
る。電源盤6はトルク指令信号4sより、フロート10
を駆動する駆動電流6sをリニアモータ15に出力す
る。リニアモータ15は、駆動電流6sにより動作し、
フロート10を動かし水16を波立せる。
【0019】位置検出器11は、リニアモータ15の可
動位置を検出し、位置フィードバック信号11sを出力
する。速度検出器12は、リニアモータ15の可動位置
から、速度フィードバック信号12sを出力する。
【0020】外力推定器18は速度フィードバック信号
12sと電源盤6からの電流フィードバック信号21s
から力フィードバック信号18s(造波時の浮力、摩擦
力、波からの力)を推定出力する。この力フィードバッ
ク信号18sは、速度フィードバック信号12sを微分
器38により加速度信号38sとし、モータ・フロート
定数41(モータ可動子とフロート質量和/推力定数)
と加速度信号38sを乗算器40で掛け合せ電流信号4
0sを求める。この電流信号40sと電流フィードバッ
ク信号21sから減算器43により偏差を求める。この
偏差が力フィードバック信号18sとなる。
【0021】フロート位置指令信号1sを、振幅0.0
16m、周波数10Hzとした場合のシミュレーション
結果例を図6,(a),(b)に示す。(a)が従来装
置の場合、(b)が本実施例の場合の応答結果である。
この結果、従来装置に比べ本実施例の方が偏差を1/3
倍と小さくできた。図7は、外力推定器の出力例を示
す。図中、矢印間(区別して図示できないす)は5/3
60で推定値と摩擦力浮力変動のずれを示す。この結
果、外乱の浮力、摩擦力をほぼ推定できた。
【0022】以上のようにして、外力検出器を用いなく
ても、浮力、摩擦力等の外乱を推定することができる。
すなわち、力フィードバック信号を出力することがで
き、外乱抑制に使用できる。また外力検出器を用いない
ことや、ボールネジを使用しないため構造が簡単とな
り、経済的である。また、ボールネジを用いないことか
ら造波の応答を上げることができる。 (2)本発明2の一実施例を図8により説明する。
【0023】速度制御装置4の出力は加算器44を経て
電源盤6へ送られる。また外力推定器18の出力は加算
器44へ送られる。
【0024】以上において、加算器44は速度制御装置
4からのトルク指令信号4sと外力推定器18からの力
フィードバック信号18sを加え、補償トルク指令信号
44sを電源盤6に出力する。電源盤6は、補償トルク
指令信号44sより、駆動電流6sをリニアモータ15
に出力する。リニアモータ15は駆動電流6sにより動
作し、フロート10を動かし水16を波立せる。
【0025】外力推定器18の力フィードバック信号1
8sは、造波時の浮力、摩擦力、波からの力、反射波の
浮力および力を表している。この力フィードバック信号
18sをトルク指令信号4sに加えることにより、外乱
を補償し、フロート位置指令信号1sに応じた動作を行
い、正確な造波をする。
【0026】以上のように、外力検出器を用いなくて
も、外乱である浮力、摩擦力等を推定でき、外乱を補償
できる。そして、正確な造波を行うことができる。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、フロートがリニアモータで直接駆動され、外力検出
器も不用となり構成が簡単になる。また造波の応答性を
上げることができる。さらに力フィードバック信号によ
り外乱抑制ができる。また、外乱を補償でき、正確な造
波を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明1の一実施例の構成系統図である。
【図2】同実施例のリニアモータ部の構成図である。
【図3】同実施例の位置制御装置の構成ブロック図であ
る。
【図4】同実施例の速度制御装置の構成ブロック図であ
る。
【図5】同実施例の外力推定器の構成ブロック図であ
る。
【図6】同実施例の作用説明図である。
【図7】同実施例の作用説明図である。
【図8】本発明2の一実施例の構成系統図である。
【図9】従来例の構成系統図である。
【図10】同従来例の指令位置変換器の構成ブロック図
である。
【図11】同従来例の位置制御装置の構成ブロック図で
ある。
【図12】同従来例の速度制御装置の構成ブロック図で
ある。
【符号の説明】
1s フロート位置指令信号 2 位置制御装置 2s 速度指令信号 4 速度制御装置 4s トルク指令信号 6 電源盤 6s 駆動電流 8 取付け台 9 水槽 10 フロート 11 位置検出器 12 速度検出器 11s 位置フィードバック信号 12s 速度フィードバック信号 15 リニアモータ 16 水 18 外力推定器 18s 力フィードバック信号 21s 電流フィードバック信号 22 指令位置変換器 22s モータ角度指令信号 24 モータ 25 ボールネジ 28 外力検出器 29 変換定数 30 乗算器 31 減算器 32 比例器 33 減算器 34 比例器 35 比例器 36 積分器 37 加算器 38 微分器 39 加速度信号 40 乗算器 41 モータ・フロート定数 42 電流信号 43 減算器 50 磁石 51 コイル 52 軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 健治 神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 今橋 真人 神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下方向の軸を持つリニアモータと、同
    リニアモータの軸に連結されたフロートと、上記リニア
    モータの軸の位置検出器と、フロート位置指令信号およ
    び上記位置検出器の出力を受け速度指令信号を出力する
    位置制御装置と、上記位置検出器の出力を受ける速度検
    出器と、同速度検出器および上記位置制御装置の出力を
    受けトルク指令信号を出力する速度制御装置と、同速度
    制御装置の出力を受け上記リニアモータへ駆動電流を送
    る電源盤と、同電源盤および上記速度検出器の出力を受
    け力フィードバック信号を出力する外力推定器とを備え
    てなることを特徴とする造波装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の造波装置において、速度
    制御装置と電源盤との間に加算器を設けるとともに外力
    推定器の出力を同加算器へ入力したことを特徴とする造
    波装置。
JP255295A 1995-01-11 1995-01-11 造波装置 Withdrawn JPH08189877A (ja)

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JP255295A JPH08189877A (ja) 1995-01-11 1995-01-11 造波装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104091511A (zh) * 2014-07-07 2014-10-08 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种超重力场中摇板式造波机的力转换系统
CN105444988A (zh) * 2015-12-31 2016-03-30 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种基于力矩反馈的主动吸收式推板造波装置及造波方法
CN108978574A (zh) * 2018-06-08 2018-12-11 燕山大学 一种推摇结合的造波机

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104091511A (zh) * 2014-07-07 2014-10-08 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 一种超重力场中摇板式造波机的力转换系统
CN105444988A (zh) * 2015-12-31 2016-03-30 交通运输部天津水运工程科学研究所 一种基于力矩反馈的主动吸收式推板造波装置及造波方法
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Effective date: 20020402