JPH0830335A - 周期的振動低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 周期性振動に限定し、制御系の伝達遅延を最
適に補償する。 【構成】 低減しようとしている周期的振動の周波数に
着目し、あらかじめ求めておいたアクチュエータから振
動測定点までの伝達特性から前記周波数成分の伝達遅延
を推定する伝達遅延推定手段17を設け、その伝達遅延か
ら前記周波数の振動を低減するために適した位相補償器
６の係数を算出し、位相補償を行う位相補償手段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、周期的振動低減装置に
関するものであり、原動機や原動機の負荷装置(コンプ
レッサや発電機など)を備えた機器や車両で生じる周期
性振動、例えば自動車のエンジンの回転に同期した振動
を低減するために用いられる。

【０００２】

【従来の技術】以下、図面を参照しながら、従来の周期
的振動低減装置の一例について説明する。

【０００３】図３は従来の周期的振動低減装置の構成を
示すブロック図である。図３において、１は周期的な振
動とその振動を低減す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はアンプ、３はフィル
タ、４はＡ／Ｄ変換器、５はゲイン乗算器、６は位相補
償器、７はＤ／Ａ変換器、８はフィルタ、９はアンプ、
10は制御出力手段である。

【０００４】以上のように構成された従来の周期的振動
低減装置について、以下その動作を説明する。

【０００５】周期的振動低減装置は、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用いてアクチュ
エータを能動的に動かすことにより、振動測定位置で低
減する装置である。具体的には、制御誤差にあたる測定
位置での振動量をフィードバックすることによって、ア
クチュエータを制御するものである。

【０００６】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、制御対象の伝達
特性、特にアクチュエータから振動測定位置までの伝達
遅延に依存する。このため、望ましい制御性能を得るた
めには、制御対象の周波数特性に鑑みながら、ゲイン調
整や位相補償を行い、制御系の周波数特性を補償する必
要がある。

【０００７】まず、周期性振動検出用センサ１からの出
力はアンプ２によって増幅され、フィルタ３を通過し、
Ａ／Ｄ変換器４に入力される。前記フィルタ３は振動に
含まれる高周波成分を除去するために設けてある。Ａ／
Ｄ変換器４からの出力に、ゲイン乗算器５によってゲイ
ンを乗じた後、位相補償器６で位相補償を行う。位相補
償器６からの出力は、Ｄ／Ａ変換器７によってアナログ
値に変換され、フィルタ８を通過した後、アンプ９で増
幅される。

【０００８】前記アンプ９からの出力は制御出力手段10
によって出力され、振動を打ち消す。この制御出力手段
10には、例えばボイス・コイル・モータで駆動しゴムダ
ンパを介して力増幅されるアクチュエータを用いる。前
記制御出力手段10からの出力と周期性振動との誤差は前
記周期性振動検出用センサ１の出力となる。すなわち、
前記制御出力手段10からの出力と周期性振動との誤差に
よるフィードバックループが構成されたことになり、周
期性振動が小さくなるよう制御される。

【０００９】以上によって、周期性振動と制御出力の誤
差を再びフィードバックすることにより、その誤差を小
さくする。すなわち、周期性振動を低減できる周期的振
動低減装置が構成できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような構成では、一般的に制御系の伝達遅延を補償しな
ければならないため、あらかじめ制御対象の伝達特性や
制御性能に鑑み、なおかつ制御帯域全般での安定性を満
たすように、ゲイン調整や位相補償器の設計を行う必要
があった。また、ゲインの大きさが制御系の伝達特性に
依存して、その大きさが制限されるといった問題を有し
ていた。

【００１１】本発明はこのような点に鑑み、低減したい
周波数振動の周波数に応じて伝達遅延を求め、位相補償
を行うことによって、低減対象の周波数成分の伝達遅延
をなくすことができ、ゲインを高く設定できることを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決し目的を達成するために、低減しようとしている周
期的振動の周波数に着目し、あらかじめ求めておいたア
クチュエータから振動測定点までの伝達特性から前記周
波数成分の伝達遅延を推定する伝達遅延推定手段を設
け、その伝達遅延から前記周波数の振動を低減するため
に適した位相補償器の係数を算出し、位相補償を行う位
相補償手段を設ける。

【００１３】

【作用】本発明は、上記の構成によって、それぞれの周
波数の振動に応じた位相補償を行うことができるため、
制御帯域全般での安定性を満たすように制限していた制
御系のゲインを大きくすることができる。また、制御帯
域のすべての周波数に適合するように、位相補償器をあ
らかじめ綿密に設計する手間が省けるという利点もあ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の各実施例の周期的振動低減装
置について、図面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は本発明の第１の実施例における周期
的振動低減装置の構成を示すブロック図である。図１に
おいて、11は周波数算出器15の出力を入力とする正弦波
信号生成器、12は制御対象伝達特性モデル、13は伝達遅
延推定器であり、これらにより伝達遅延推定手段17を構
成する。14は周期性パルス検出器、15は周波数算出器、
16は位相補償器６の位相補償器係数算出器であり、位相
補償器６と位相補償器係数算出器16で位相補償手段18を
構成する。その他、前記従来例の図３の各ブロックと同
じ機能のブロックには同じ符号を付し、その説明を省略
する。

【００１６】以上のように構成された本実施例の動作に
ついて、以下説明する。

【００１７】まず、周期性振動検出用センサ１からの出
力はアンプ２によって増幅され、フィルタ３を通過し、
Ａ／Ｄ変換器４に入力される。Ａ／Ｄ変換器４からの出
力に、ゲイン乗算器５によってゲインを乗じた後、位相
補償手段18の位相補償器６に入力される。

【００１８】一方、周期性パルス検出器14により、前記
低減対象の振動に同期したアナログ信号、例えばイグニ
ッションパルスといったエンジンの回転速度に関連する
周期性パルスを検出する。周波数算出器15は、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周波数を算出する。伝達遅延推定
手段17の正弦波信号生成器11は前記周波数算出器15で求
めた周波数の正弦波を生成し、前記正弦波をあらかじめ
求めておいた制御対象伝達特性モデル12に入力する。

【００１９】前記制御対象伝達特性モデル12は、制御出
力手段10から周期性振動検出用センサ１までの伝達特性
をＦＩＲフィルタを用いてモデル化したものであり、前
記正弦波信号生成器11では制御対象伝達特性モデル12と
同じサンプリング周期のデータを作成する。伝達遅延推
定器13において、前記制御対象伝達特性モデル12の入力
と出力のピーク値、あるいは０クロス時の時間差から、
前記周波数における伝達遅延を推定する。

【００２０】前記周波数算出器15で求めた振動周波数と
前記伝達遅延推定器13で求めた伝達遅延から、位相補償
手段18の位相補償器係数算出器16は、前記振動周波数で
の伝達遅延を最適に補償できるように前記位相補償器６
の係数を求める。例えば、位相補償としては、位相進み
補償が考えられるが、その位相進みが最大となる周波数
が前記振動周波数と同じであり、なおかつ最大位相進み
量が前記伝達遅延と同じになるように前記位相補償器６
の係数を求めればよい。

【００２１】そして位相補償器６で位相補償を行う。前
記位相補償器６からの出力は、Ｄ／Ａ変換器７によって
アナログ値に変換され、フィルタ８を通過した後、アン
プ９で増幅される。前記アンプ９の出力は、制御出力手
段10によって出力され、周期性振動検出用センサ１の位
置での振動を打ち消す。

【００２２】前記制御出力手段10には、例えばボイス・
コイル・モータで駆動し、ゴムダンパを介して力増幅さ
れるアクチュエータを用いる。また、前記制御出力手段
10からの出力と周期性振動との誤差は前記周期性振動検
出用センサ１の出力となる。すなわち、前記制御出力手
段10からの出力と周期性振動との誤差によるフィードバ
ックループが構成されたことになり、周期性振動が小さ
くなるように制御される。

【００２３】ところで、本発明で低減する振動、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みなすことができ
る。さらに振動のスペクトルにおいて、ある特定の周波
数の成分のみが支配的であるならば、例えばエンジンの
回転周波数の第２次高調波の成分が支配的であるなら
ば、その振動周波数の成分を低減することで、多大な低
減効果を得ることができる。

【００２４】図２は本発明の第２の実施例における周期
的振動低減装置の構成を示すブロック図である。図２に
おいて、19は帯域通過手段であり、その他、前記図１と
同じ機能のブロックには同じ符号を付し、その説明を省
略する。

【００２５】次に、前記のように構成された本実施例の
動作を前記図１と異なる部分について説明する。

【００２６】本実施例では、図２に示すように周期性振
動検出用センサ１から検出され、アンプ２，フィルタ
３，Ａ／Ｄ変換器４を通った制御出力手段10からの出力
と振動との誤差から、帯域通過手段19によって低減対象
とする周波数成分のみ取り出す。前記帯域通過手段19
は、帯域通過周波数を適応的に変えることができるバン
ドパスフィルタであり、その通過帯域の中心周波数が前
記周波数算出器15で算出された低減対象とする振動周波
数となるように生成される。前記帯域通過手段19からの
出力に、ゲイン乗算器５によってゲインを乗じた後、図
１の実施例と同様にして伝達遅延推定手段17および位相
補償手段18で生成した振動周波数での伝達遅延を最適に
補償できる位相補償器６の係数で位相補償を行う。

【００２７】以上、本実施例によれば、低減したい周期
性振動の周波数成分のみをフィードバックすることによ
り、他の周波数の外乱による制御系の誤動作を防ぐこと
ができ、安定に制御することが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の周期的振
動低減装置は、低減したい周期性振動の周波数に応じて
伝達遅延を効率的に求め、位相補償を行うことによっ
て、低減対象の周波数成分の伝達遅延をなくすことがで
き、ゲインを高く設定することが可能となる。

【００２９】また、低減したい周波数成分のみをフィー
ドバックすることにより、外乱の影響を除去し、安定に
制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における周期的振動低減
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施例における周期的振動低減
装置の構成を示すブロック図である。

【図３】従来の周期的振動低減装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１…周期性振動検出用センサ、 ２，９…アンプ、
３，８…フィルタ、 ４…Ａ／Ｄ変換器、 ５…ゲイン
乗算器、 ６…位相補償器、 ７…Ｄ／Ａ変換器、10…
制御出力手段、 11…正弦波信号生成器、 12…制御対
象伝達特性モデル、13…伝達遅延推定器、 14…周期性
パルス検出器、 15…周波数算出器、 16…位相補償器
係数算出器、 17…伝達遅延推定手段、 18…位相補償
手段、 19…帯域通過手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周期的な振動に同期した周期性パルスを
   検出する周期性パルス検出手段と、前記周期性パルスか
   ら振動の周波数を算出する周波数算出手段と、周期的な
   振動と制御出力との誤差を検出するセンサ手段と、その
   誤差にゲインを乗じるゲイン乗算手段と、前記周波数算
   出手段で求めた周波数での制御対象の伝達遅延を推定す
   る伝達遅延推定手段と、前記伝達遅延と振動の周波数か
   らその周波数での最適な位相補償器の係数を計算して前
   記ゲイン乗算手段の出力に対して位相補償を行う位相補
   償手段と、前記位相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を備えたこ
   とを特徴とする周期的振動低減装置。
2. 【請求項２】 周期的な振動に同期した周期性パルスを
   検出する周期性パルス検出手段と、前記周期性パルスか
   ら振動周波数を算出する周波数算出手段と、周期的な振
   動と制御出力との誤差を検出するセンサ手段と、前記セ
   ンサ手段の出力から前記周波数算出手段で求めた周波数
   以外の周波数帯域を適応的に遮断する帯域通過手段と、
   その出力にゲインを乗じるゲイン乗算手段と、前記周波
   数での制御対象の伝達遅延を推定する伝達遅延推定手段
   と、前記伝達遅延と振動の周波数からその周波数での最
   適な位相補償器の係数を計算して前記ゲイン乗算手段の
   出力に対して位相補償を行う位相補償手段と、前記位相
   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を備えたことを特徴とする周期
   的振動低減装置。
3. 【請求項３】 前記伝達遅延推定手段は、前記振動周波
   数の正弦波を生成する正弦波信号生成器と、制御対象の
   伝達特性をモデル化した制御対象伝達特性モデルと、前
   記正弦波信号を前記制御対象伝達特性モデルの入力とし
   てその出力との位相差を比較する伝達遅延推定器とから
   構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の周
   期的振動低減装置。
4. 【請求項４】 前記位相補償手段は、伝達遅延から周波
   数の振動を低減するための係数を算出する位相補償器係
   数算出器と、前記位相補償器係数算出器からの係数で位
   相補償を行う位相補償器とから構成されたことを特徴と
   する請求項１または２記載の周期的振動低減装置。