JPH08200435A - 周期的振動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御系の振動伝達特性が変化しても、安定し
た振動低減が可能な周期的振動低減装置を提供する。 【構成】 振動源に関連する周期性パルス生成器11と、
その振動周波数を算出する周波数算出器12と、振動源の
振動と制御出力との誤差を検出する周期性振動検出用セ
ンサ１と、その出力信号から前記振動周波数以外の帯域
を遮断する帯域通過手段５と、前記振動周波数及びこれ
に基づく正弦波信号から制御系の振動伝達特性を推定す
る伝達特性推定器14と、推定された振動伝達特性に応じ
て前記出力信号を補償する補償器６と、前記補償器６の
出力から振動を低減するための制御出力を生成する制御
出力手段10とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周期的振動の低減装
置、例えば振動源となる自動車のエンジン等の原動機、
またはコンプレッサ，発電機等原動機の負荷となる装置
を搭載した機器，車両等で発生する周期的振動の低減を
図る周期的振動低減装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照しつつ従来の周期的振
動低減装置の一例について説明する。図２はその概要を
示すブロック図であり、図中、101は周期的な振動とそ
の振動を低減させるための制御出力との誤差を検出する
周期性振動検出用センサ、102は第１アンプ、103は第１
フィルタ、104はＡ／Ｄ変換器、105は補償器、106はＤ
／Ａ変換器、107は第２フィルタ、108は第２アンプ、10
9は制御出力手段である。

【０００３】この周期的振動低減装置の基本原理は、振
動伝達媒体(シャーシ等の機構部品）を介して伝達され
る、例えば自動車のエンジンの回転に同期した周期的な
振動を測定し、その振動量を、その振動測定位置近傍に
設けたアクチュエータにフィードバックして、この振動
を相殺し、なお相殺し切れない振動、即ち、振動低減制
御誤差に基づく振動はセンサにより収拾し、これを再度
前記アクチュエータにフィードバックして、振動をより
低減させようとするものである。

【０００４】このフィードバック制御系の安定性や定常
特性、振動の周波数変化への追従性は、制御対象の振動
伝達媒体の振動伝達特性、特に、アクチュエータから振
動測定位置までの振動伝達の遅延特性に依存する。この
ため、望ましい制御性能を得るためには制御対象の振動
伝達媒体の振動周波数特性を勘案しながら、フィードバ
ック制御系のゲイン調整や位相補償を行い、前記フィー
ドバック制御系全体の周波数特性を補償する必要があ
る。

【０００５】以下、上記従来例の動作について図面を参
照しつつ説明する。周期性振動検出用センサ１０１の出
力は第１アンプ102によって増幅され、第１フィルタ103
により高周波成分を除去されて、Ａ／Ｄ変換器104に入
力され、ディジタル値に変換される。このＡ／Ｄ変換器
104の出力は補償器105により、ゲイン調整，位相補償等
が行われ、Ｄ／Ａ変換器106によりアナログ値に変換さ
れて、第２フィルタ107を通過した後、第２アンプ108で
増幅される。この第２アンプ108で増幅された制御信号
は、制御出力手段109に加えられ、前記のように振動を
相殺する動作をするのであるが、通常、この制御出力手
段109としては、ボイスコイルモータによる駆動力をゴ
ムダンパーを介して力増幅するアクチュエータが用いら
れる。

【０００６】このようにして制御が行われることになる
が、前述の通り、前記振動伝達媒体より伝達される周期
性振動と、前記制御出力手段109の出力(周期性振動)と
の誤差に基づく振動は前記周期性振動検出用センサ101
により収拾されて再び前記の制御系を通り、前記制御出
力手段109に加えられているため、ここにフィードバッ
クループが構成されており、このフィードバックループ
は前記周期性振動を常に小さくする方向に働くことにな
る。

【０００７】したがって、この従来の周期的振動低減装
置は、前記振動伝達媒体より伝達される周期性振動と、
前記制御出力手段109の出力(周期性振動)との誤差を再
びフィードバックすることにより、その誤差をより小さ
くすることができ、周期的振動低減装置が構成できるこ
とになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、制御対象の振動伝達媒体の振動伝
達特性を勘案しながら、制御帯域全般での安全性を満た
すように、補償器によるゲイン調整や位相補償をしてい
るので、制御対象の振動伝達媒体の温度特性や、経時変
化によりその振動伝達特性に変化を来すと、制御系の安
定性が損なわれるという問題点があった。

【０００９】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、制御系の振動伝達特性が変化しても、安定した振動
低減が可能な周期的振動低減装置を提供することを目的
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、振動源に関連するパルスから周期的な振
動に同期したパルスを生成する周期性パルス生成器と、
前記周期性パルスから複数の振動周波数を算出する周波
数算出器と、周期的な振動と制御出力との誤差を検出す
るセンサと、前記周波数算出器で求めた周波数以外の帯
域を選択遮断する帯域通過手段と、前記振動周波数以外
の正弦波信号を前記帯域通過手段の出力に加えてその周
波数での制御系の振動伝達特性を推定する伝達特性推定
手段と、推定された振動伝達特性に応じて補償器の補償
係数を修正して前記帯域通過手段の出力に対して補償を
行う補償手段と、前記補償手段の出力からその振動を低
減するための制御出力を生成する制御出力手段とを備え
たものである。

【００１１】

【作用】したがって、本発明は上記のように、制御系の
主要な周波数における振動伝達特性を制御動作中に求め
ながら、その振動伝達特性の変化に応じて補償器の補償
係数を修正するため、温度特性，経時変化などの要因で
制御系の振動伝達特性が変化しても、常に安定した制御
が行われる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しつつ説明する。図１は本発明の実施例における周期的
振動低減装置の概要を示すブロック図であり、図中、１
は周期的な振動とその振動を低減させるための制御出力
との誤差を検出する周期性振動検出用センサ、２は第１
アンプ、３は第１フィルタ、４はＡ／Ｄ変換器、５は帯
域通過手段、６は補償器、７はＤ／Ａ変換器、８は第２
フィルタ、９は第２アンプ、10は制御出力手段、11は周
期性パルス生成器、12は周波数算出器、13は伝達特性推
定用周波数選択器、14は伝達特性推定器、15は正弦波信
号生成器である。

【００１３】次にこの周期的振動低減装置の動作概要を
説明するに、先ず、周期性振動検出用センサ１の出力は
第１アンプ２によって増幅され、第１フィルタ３により
高周波成分を除去されて、Ａ／Ｄ変換器４に入力され、
ディジタル値に変換される。ここまでの動作は前記従来
の装置と同様である。ところで、本発明において低減対
象としている振動、例えば自動車のエンジンの回転に同
期した振動は、その回転周波数の整数倍の周波数成分の
集合体と見做すことができ、他の周波数成分は無視する
ことができるので、本実施例においては、このＡ／Ｄ変
換器４を通った信号から、帯域通過手段５によって低減
対象とする周波数成分を含む周波数帯域のみを取り出し
ている。なお、この帯域通過手段５は、通過周波数帯域
を変えることができるバンドパスフィルタであり、その
通過周波数帯域の中心周波数が前記周波数算出器12によ
って算出された低減対象とする振動周波数となるように
設定される。

【００１４】このように設定された帯域通過手段５の出
力は後述の伝達特性推定手段で推定した振動伝達特性に
応じて予め設計してある補償器６を修正し、補償を行
う。以下、前記補償器６の出力は、前記従来の装置と同
様に、Ｄ／Ａ変換器７によりアナログ値に変換されて第
２フィルタ８を通過した後、第２アンプ９で増幅され
る。この第２アンプ９で増幅された制御信号は、制御出
力手段10に加えられ、前記のように周期性振動検出用セ
ンサ１の位置における振動を相殺する。なお、この制御
出力手段10としては、ボイスコイルモータによる駆動力
をゴムダンパーを介して力増幅するアクチュエータが用
いられる。

【００１５】前述の通り、前記振動伝達媒体より伝達さ
れる周期性振動と、前記制御出力手段10の出力(周期性
振動)との誤差に基づく振動は前記周期性振動検出用セ
ンサ１により収拾されて再び前記の制御系を通り、前記
制御出力手段10に加えられており、ここにフィードバッ
クループが構成されていることになり、このフィードバ
ックループは前記周期性振動を常に小さくする方向に働
くことになる。

【００１６】次に、本実施例の根幹である伝達特性推定
手段に基づく補償特性の制御について説明する。まず、
周期性パルス生成器11により、前記低減対象の振動に同
期したアナログ信号、例えば自動車エンジンであれば、
そのイグニッションパルスのようにエンジンの回転に同
期したパルスから周期性パルスを生成し、周波数算出器
12により、周期性パルスの周期から対象とする周期性振
動の周期を求め、その逆数である前記振動の周波数を算
出する。

【００１７】一方、伝達特性推定用周波数選択器13に
は、予めゲイン交点や補償器６の中心周波数等の制御系
の主要な周波数が設定されており、その設定周波数が前
記周波数算出器12で求めた振動周波数と異なる場合、そ
の設定周波数を伝達特性推定用周波数として設定し、そ
の周波数に基づき、正弦波信号生成器15で生成される正
弦波の振幅を定める。ここで前記正弦波の振幅は、設定
周波数における制御系のゲイン特性を勘案し、振動低減
効果に影響がない程度の振幅に予め設定しておく。ま
た、振動周波数と設定周波数が等しいときは、この振幅
を零(ゼロ)に設定する。正弦波信号生成器15は前記伝達
特性推定用周波数選択器13で設定した周波数と振幅の正
弦波信号を生成し、この信号は前記帯域通過手段５の出
力に加算されて補償器6へ送られ、前記のフィードバッ
クループ中を伝送されることになる。

【００１８】ここで伝達特性推定器14は、前記振動周波
数が変化しても、前記設定された周波数とは異なり、か
つその時間が設定周波数の１周期分以上続く場合に、設
定周波数における制御系の振動伝達特性を推定する。具
体的には、帯域通過手段５の入力から前記設定周波数成
分を取り出して、前記正弦波信号生成器15から出力され
た正弦波信号と、振幅と位相の比較を行うことにより、
そのその周波数における制御系、即ち、帯域通過手段５
の出力から入力までの振動伝達特性を推定する。

【００１９】補償器６は、前記伝達特性推定手段で求め
た設定周波数における振動伝達特性が制御系設計時の振
動伝達特性と等しくなるように、その補償係数を修正す
る。例えば、設定周波数がゲイン交点の周波数であり、
ゲイン調整，位相進み補償を補償器６で行い、位相余裕
を得ているのであれば、設計時の位相余裕と等しくなる
ように補償器６の補償係数を求めればよい。

【００２０】このように、制御系の主要な周波数におけ
る振動伝達特性を制御動作中に求めながら、振動伝達特
性の変化に応じて補償器の補償係数を修正することがで
きる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は、制御系の主要な周波数におけ
る振動伝達特性を制御動作中に求めながら、その振動伝
達特性の変化に応じた制御を行うので、温度特性，経時
変化などの要因で制御系の振動伝達特性が変化しても、
常に安定した動作をする周期的振動低減装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の周期的振動低減装置の一実施例の概要
を示すブロック図である。

【図２】従来の周期的振動低減装置の一実施例の概要を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１…周期性振動検出用センサ、 ２…第１アンプ、 ３
…第１フィルタ、 ４…Ａ／Ｄ変換器、 ５…帯域通過
手段、 ６…補償器、 ７…Ｄ／Ａ変換器、 ８…第２
フィルタ、 ９…第２アンプ、 10…制御出力手段、
11…周期性パルス生成器、 12…周波数算出器、 13…
伝達特性推定用周波数選択器、 14…伝達特性推定器、
15…正弦波信号生成器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動源に関連するパルスから周期的な振
   動に同期したパルスを生成する周期性パルス生成器と、
   前記周期性パルスから複数の振動周波数を算出する周波
   数算出器と、周期的な振動と制御出力との誤差を検出す
   るセンサと、前記周波数算出器で求めた周波数以外の帯
   域を選択遮断する帯域通過手段と、前記振動周波数以外
   の正弦波信号を前記帯域通過手段の出力に加えてその周
   波数での制御系の振動伝達特性を推定する伝達特性推定
   手段と、推定された振動伝達特性に応じて補償器の補償
   係数を修正して前記帯域通過手段の出力に対して補償を
   行う補償手段と、前記補償手段の出力からその振動を低
   減するための制御出力を生成する制御出力手段とを備え
   たことを特徴とする周期的振動低減装置。