JPH11295183A - Mass characteristic estimating device for three-dinensional vibrating table - Google Patents
Mass characteristic estimating device for three-dinensional vibrating tableInfo
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- JPH11295183A JPH11295183A JP10095988A JP9598898A JPH11295183A JP H11295183 A JPH11295183 A JP H11295183A JP 10095988 A JP10095988 A JP 10095988A JP 9598898 A JP9598898 A JP 9598898A JP H11295183 A JPH11295183 A JP H11295183A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は加振機を駆動するこ
とにより前後・左右・上下各軸方向の並進運動及び各軸
回りの回転運動の計６自由度の運動が実現される３次元
振動台の質量特性推定装置に関する。 （用語の説明） （ａ）「３次元振動台の質量、慣性モーメント、重心座
標」 「３次元振動台の質量、慣性モーメント、重心座標」と
は、「３次元振動台のテーブルを含む供試体（すなわ
ち、テーブルと供試体の合計）の質量、慣性モーメン
ト、重心座標」のことをいう。 （ｂ）「ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸」 ｘ軸とはテーブルを含む供試体の左右軸、ｙ軸とはテー
ブルを含む供試体の前後軸、ｚ軸とはテーブルを含む供
試体の上下軸、のことをいう。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional vibration in which a total of six degrees of freedom, that is, translational movement in each of longitudinal and lateral directions and vertical movement and rotation around each axis are realized by driving a vibrator. The present invention relates to an apparatus for estimating mass characteristics of a table. (Explanation of terms) (a) “Mass, moment of inertia, and center of gravity of three-dimensional shaking table” “Mass, moment of inertia, and center of gravity of three-dimensional shaking table” means “specimen including table of three-dimensional shaking table” (Ie, the total of the table and the specimen), the moment of inertia, and the coordinates of the center of gravity. (B) “x-axis, y-axis, z-axis” The x-axis is the left-right axis of the specimen including the table, the y-axis is the front-rear axis of the specimen including the table, and the z-axis is the top and bottom of the specimen including the table. Axis.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の技術を図３〜図６に示す。図３
は、３次元振動台の加振機とセンサの取付位置の説明
図、図４は、従来の３次元振動台１００Ｂのシステム構
成図、図５は、従来の質量特性推定装置６Ｂのシステム
構成図、図６は、質量特性演算器のシステム構成図であ
る。2. Description of the Related Art The prior art is shown in FIGS. FIG.
Is an explanatory view of a mounting position of a vibrator and a sensor of a three-dimensional shaking table, FIG. 4 is a system configuration diagram of a conventional three-dimensional shaking table 100B, and FIG. 5 is a system configuration diagram of a conventional mass characteristic estimating device 6B. FIG. 6 is a system configuration diagram of the mass characteristic calculator.
【０００３】従来の装置では加振機差圧、およびテーブ
ル加速度から、テーブルを含む供試体の質量と、慣性モ
ーメントと、重心座標を推定していた。以下、従来の装
置を図面に基づいて具体的に説明する。In the conventional apparatus, the mass, the moment of inertia, and the center of gravity of the specimen including the table are estimated from the exciter differential pressure and the table acceleration. Hereinafter, a conventional apparatus will be specifically described with reference to the drawings.
【０００４】図３に示す３次元振動台では、加振機はｘ
軸２本、ｙ軸２本、ｚ軸４本としている。振動台は主に
テーブルと、継手と、加振機からなり、加振機を駆動す
ることによりテーブルの６自由度運動を実現する。[0004] In the three-dimensional shaking table shown in FIG.
Two axes, two y axes, and four z axes. The shaking table mainly includes a table, a joint, and a vibrator, and achieves six-degree-of-freedom movement of the table by driving the vibrator.
【０００５】図４は、従来の３次元振動台６０Ｂのシス
テム構成図であり、質量特性推定装置６Ｂは、複数の加
振機差圧センサ４１（４１ａ〜４１ｎ）の出力値と、テ
ーブル加速度センサ５１（５１ａ〜５１ｍ）の出力値か
ら、テーブルを含む供試体の質量と、慣性モ−メント
と、重心座標を算出し、制御器２に出力する。FIG. 4 is a system configuration diagram of a conventional three-dimensional shaking table 60B. The mass characteristic estimating device 6B includes an output value of a plurality of vibrator differential pressure sensors 41 (41a to 41n) and a table acceleration sensor. From the output values of 51 (51a to 51m), the mass of the specimen including the table, the moment of inertia, and the coordinates of the center of gravity are calculated and output to the controller 2.
【０００６】図５は、従来の質量特性推定装置６Ｂのシ
ステム構成図であり、次の手順によりテーブルを含む供
試体の質量と、慣性モーメントと、重心座標の推定を行
う。（従来の質量特性推定装置６Ｂによる質量特性の推
定手順）各値の推定には７回の試加振が必要であり、そ
の７種の加振信号は次の通りである。 （１）質量を演算するための並進加振信号、（２）原点
Ｏ周りに回転運動するときのｘ軸方向の慣性モーメント
を演算するための、原点Ｏを中心としたｘ軸回りの回転
加振信号、（３）原点Ｏ周りに回転運動するときのｙ軸
方向の慣性モーメントを演算するための、原点Ｏを中心
としたｙ軸回りの回加振信号、（４）原点Ｏ周りに回転
運動するときのｚ軸方向の慣性モーメントを演算するた
めの、原点Ｏを中心としたｚ回りの回転加振信号、
（５）原点とは異なる着目点Ａ（ｘA 、ｙA 、ｚA ）周
りに回転運動するときの、ｘ軸方向の慣モーメントを演
算するための、着目点Ａを中心としたｘ軸方向回りの回
転加振信号、（６）着目Ａ周りに回転運動するときの、
ｙ軸方向の慣性モーメントを演算するための、着目点Ａ
を中心としたｙ軸方向回りの回転加振信号、（７）着目
点Ａ周りに回転運動するときの、ｚ軸方向の慣性モーメ
ントを演算するための、着目点Ａを中としたｚ軸方向回
りの回転加振信号。FIG. 5 is a system configuration diagram of a conventional mass characteristic estimating apparatus 6B. The mass of a specimen including a table, the moment of inertia, and the coordinates of the center of gravity are estimated by the following procedure. (Procedure for Estimating Mass Characteristics by Conventional Mass Characteristic Estimating Apparatus 6B) Estimation of each value requires seven trial excitations, and the seven types of excitation signals are as follows. (1) a translational excitation signal for calculating the mass; and (2) a rotational excitation about the x-axis about the origin O for calculating the moment of inertia in the x-axis direction when rotating around the origin O. (3) a rotation excitation signal about the y-axis about the origin O for calculating a moment of inertia in the y-axis direction when rotating around the origin O; (4) a rotation about the origin O A rotational excitation signal about z about the origin O for calculating a moment of inertia in the z-axis direction when moving;
(5) different target point from the origin A (x A, y A, z A) when the rotating movement about, for calculating the inertia moment of the x-axis direction, x-axis direction around the target point A (6) Rotational motion signal around the target A,
Point of interest A for calculating the moment of inertia in the y-axis direction
(7) A z-axis direction centering on the point of interest A for calculating a moment of inertia in the direction of the z axis when rotating around the point of interest A. Rotational excitation signal.
【０００７】加振機差圧出力器１０１は、加振機２の本
数だけ存在する加振機差圧センサ４１（４１ａ〜４１
ｎ）（図３の振動台ではｎ＝８）の出力値をベクトル化
し出力する。The vibrator differential pressure output devices 101 have the same number of vibrator differential pressure sensors 41 (41a to 41a) as the number of vibrators 2.
n) (n = 8 in the shaking table of FIG. 3) is vectorized and output.
【０００８】テーブル加速度出力器１０２はテーブル加
速度センサ５１（５１ａ〜５１ｍ）（図３の振動台では
ｍ＝４）の出力値からテーブルの６自由度の加速度を算
出し、出力する。The table acceleration output unit 102 calculates the acceleration of the table with six degrees of freedom from the output values of the table acceleration sensors 51 (51a to 51m (m = 4 in the case of the vibration table in FIG. 3)) and outputs the calculated acceleration.
【０００９】質量特性演算器１０５は、加振機差圧出力
器１０１の出力値と、テーブル加度出力器１０２の出力
値と、着目点Ａ座標設定器７の出力値から、次のように
テーブルを含む供試体の質量と、慣性モーメントと、重
心座標の演算を行い、制御器２に出力する。The mass characteristic calculator 105 calculates the output value of the vibrator differential pressure output device 101, the output value of the table weight output device 102, and the output value of the point-of-interest A coordinate setting device 7 as follows. The mass of the specimen including the table, the moment of inertia, and the coordinates of the center of gravity are calculated and output to the controller 2.
【００１０】図６は質量特性演算器のシステム構成図で
ある。第１スイッチ１１は、加振信号の種類によりいず
れの演算器を用いて処理を行うか選択する。すなわち、
（ａ）「並進加振信号」が入力された場合、質量演算器
１２に入力信号を出力し、（ｂ）「原点を中心としたｘ
軸回りの回転加振信号」または「着目点Ａを中心とした
ｘ軸回りの回転加振信号」が入力された場合は第１慣性
モーメント演算器１３に接続される。（ｃ）「原点を中
心としたｙ軸回りの回転加振信号」または「着目点Ａを
中心としたｙ軸回りの回転加振信号」が入力された場合
は第２慣性モーメント演算器１４に接続され、（ｄ）
「原点を中心としたＺ軸回りの回転加振信号」または
「着目点Ａを中心としたｚ軸回りの回転加振信号」が入
力された揚合は第３慣性モーメント演算器１５に接続さ
れる。 （質量Ｍの演算）質量演算器１２は、並進加振の加振機
差圧信号（ＰL （ｋ））と、テーブルのｘ軸方向並進加
度信号（Ｘ″（ｋ））を入力し、式（１）及び式（２）
に従いテーブルを含む供試体の質量Ｍを算出し出力す
る。FIG. 6 is a system configuration diagram of the mass characteristic calculator. The first switch 11 selects which arithmetic unit is to be used for processing according to the type of the excitation signal. That is,
(A) When a “translational excitation signal” is input, an input signal is output to the mass calculator 12, and (b) “x centered on the origin”
When the “rotational excitation signal around the axis” or the “rotational excitation signal around the x-axis centered on the point of interest A” is input, it is connected to the first moment of inertia calculator 13. (C) When the “rotational excitation signal about the y-axis about the origin” or the “rotational excitation signal about the y-axis about the point of interest A” is input to the second moment of inertia calculator 14 Connected, (d)
The input of the “rotational excitation signal about the Z axis about the origin” or the “rotational excitation signal about the z axis about the point of interest A” is connected to the third moment of inertia calculator 15. You. (Calculation of Mass M) The mass calculator 12 receives the exciter differential pressure signal (P L (k)) of the translational excitation and the x-axis direction translational addition signal (X ″ (k)) of the table. , Equation (1) and Equation (2)
Calculate and output the mass M of the specimen including the table according to the following.
【００１１】加振機差圧信号、及びテーブルの加速度信
号は各サンプリング時刻ｋで測定されるものであり、各
時刻で値は変化する。そのため、式（２）により各時刻
ｋで算出された質量Ｍ（ｋ）の時間平均をとる。The vibrator differential pressure signal and the acceleration signal of the table are measured at each sampling time k, and the value changes at each time. Therefore, a time average of the mass M (k) calculated at each time k by the equation (2) is calculated.
【００１２】[0012]
【数１】 （慣性モーメントＩx 、Ｉy 、Ｉz の演算）第１慣性モ
ーメント演算器１３は、回転加振の加振機差圧信号及び
テーブルのｘ軸回りの回転加速度信号を入力し、式
（３）に従いｘ軸回りの慣性モーメントＩx （ｋ）を求
め出力する。(Equation 1) (Calculation of Inertia Moments I x , I y , I z ) The first moment of inertia calculator 13 receives the vibrator differential pressure signal of the rotational vibration and the rotational acceleration signal about the x-axis of the table, and obtains the equation (3). ), An inertia moment I x (k) about the x-axis is obtained and output.
【００１３】[0013]
【数２】 (Equation 2)
【００１４】ここで、（ＸL 、ＹL 、ＺL ）は回転の中
心点からみた各加振機取付位置の座標、θx ″（ｋ）は
テーブル加速度出力器で計算されたｘ軸回りの回転加速
度、である。Here, (X L , Y L , Z L ) are the coordinates of each exciter mounting position as viewed from the center of rotation, and θ x ″ (k) is around the x-axis calculated by the table acceleration output device. Is the rotational acceleration of
【００１５】また、第１慣性モーメント演算器１３も、
質量演算器１２と同様に時間平均をとったｘ軸回りの慣
性モーメントＩx を出力し、第２慣性モーメント演算器
１４は式（４）に従い慣性モーメントを求め、時間平均
をとったｙ軸回りの慣性モーメントＩy を出力し、第３
慣性モーメント演算器１５は式（５）に従い慣性モーメ
ントを求め、時間平均をとったｚ軸回りの慣性モーメン
トＩz を出力する。Also, the first moment of inertia calculator 13 is
Mass calculator 12 and outputs the inertia I x of the x axis taking the average time as well, the second moment of inertia calculator 14 obtains the moment of inertia in accordance with Equation (4), y-axis taking the time average and output the moment of inertia I y, the third
Inertia moment calculator 15 obtains the moment of inertia in accordance with Equation (5), and outputs the inertia moment I z around the z-axis taking the time average.
【００１６】[0016]
【数３】 (Equation 3)
【００１７】[0017]
【数４】 (Equation 4)
【００１８】第２スイッチ１６と、第３スイッチ１７
と、第４スイッチ１８は、回転の中心点がＯであるかＡ
であるかにより、出力を切りかえる。原点Ｏを中心とし
た回転加振信号が与えられた場合には、各スイッチはｘ
側に接続され、着目点Ａを心とした回転加振信号が与え
られて場合には、各スイッチはｙ側に接続され、記憶装
置１９に慣性モーメントの値を出力する。The second switch 16 and the third switch 17
And the fourth switch 18 determines whether the center of rotation is O
The output is switched depending on whether. When a rotation excitation signal about the origin O is given, each switch is set to x
When a rotation excitation signal centered on the point of interest A is given, each switch is connected to the y side and outputs the value of the moment of inertia to the storage device 19.
【００１９】記憶装置１９は質量演算器１２と、第１慣
性モーメント演算器１３と、第２慣性モーメント演算器
１４と、第３慣性モーメント演算器１５から順に入力さ
れるテーブルを含む供試体の質量と、慣性モーメントの
値を記憶し、重心座標演算器２０に出力する。 （重心座標Ｘg 、Ｙg 、Ｚg の演算）重心座標演算器２
０は、テーブルを含む供試体の質量Ｍ、及び異なる２
点、ＯおよびＡに関する慣性モーメント Ｉx （Ｏ）、Ｉy （Ｏ）、Ｉz （Ｏ） Ｉx （Ａ）、Ｉy （Ａ）、Ｉz （Ａ） を入力して、式（６）の演算を行ってテーブルを含む供
試体の重心座標を求める。The storage device 19 stores the mass of the specimen including a table sequentially input from the mass calculator 12, the first moment of inertia calculator 13, the second moment of inertia calculator 14, and the third moment of inertia calculator 15. Then, the value of the moment of inertia is stored and output to the barycentric coordinate calculator 20. (Barycentric coordinates X g, Y g, calculation of Z g) barycentric coordinates calculator 2
0 is the mass M of the specimen including the table, and 2 different
The moments of inertia I x (O), I y (O), I z (O), I x (A), I y (A), and I z (A) regarding the points, O and A are input, and the equation (6) is obtained. ) Is performed to obtain the coordinates of the center of gravity of the specimen including the table.
【００２０】[0020]
【数５】 これによって、加振機差圧とテーブル加速度信号から、
テーブルを含む供試体の質量と、着目点回りの慣性モー
メントと、重心座標が求められる。(Equation 5) With this, from the exciter differential pressure and the table acceleration signal,
The mass of the specimen including the table, the moment of inertia around the point of interest, and the coordinates of the center of gravity are obtained.
【００２１】[0021]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術には、次の
ような問題がある。一般に質量や慣性モーメントを求め
るために行う試加振は、搭載する供試体の関係上、小振
幅加振信号を用いた加振しか行えないことが多い。The prior art has the following problems. In general, the test excitation performed to obtain the mass and the moment of inertia can often be performed only by using a small-amplitude excitation signal due to the mounted specimen.
【００２２】しかし、小振幅加振では、振動台の摩擦
（特に静止摩擦）の影響が大きく、その影響を無視して
推定を行うと精度が著しく悪くなることがある。本発明
は、これらの問題を解決することができる装置を提供す
ることを目的とする。However, in the case of small-amplitude excitation, the influence of the friction of the shaking table (particularly, static friction) is large, and if the estimation is performed ignoring the influence, the accuracy may be significantly deteriorated. An object of the present invention is to provide a device that can solve these problems.
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】（第１の手段）本発明に
係る３次元振動台の質量特性推定装置は、テーブル及び
供試体に対してｘ軸方向の加振力と加速度を発生する加
振機群と、テーブル及び供試体に対してｙ軸方向の加振
力と加速度を発生する加振機群と、テーブル及び供試体
に対してｚ軸方向の加振力と加速度を発生する加振機群
と、前記加振機群の各加振機４を制御するサーボ弁３
と、前記各加振機の差圧を検知する加振機差圧センサ４
１と、前記テーブル及び供試体の加速度を検知するテー
ブル加速度センサ５１と、前記加振機差圧センサ４１か
らの信号と、テーブル加速度センサ５１からの信号と、
着目点Ａ座標設定器７からの信号を入力する質量特性推
定装置６Ａと、目標姿勢設定器１からの信号と前記質量
特性推定装置６Ａからの信号を入力し、前記サーボ弁３
に出力する制御器２からなる３次元振動台において、前
記質量特性推定装置６Ａは、（Ａ）前記テーブル加速度
センサ５１からの信号を入力して加振機加速度を演算す
るテーブル加速度出力器１０２と、（Ｂ）前記テーブル
加速度出力器１０２からの信号を入力してテーブル速度
を算出する積分器１０３と、（Ｃ）前記積分器１０３か
らの信号を入力して、６自由度のテーブル速度を各加振
機の速度に変換して各加振機のピストン速度（ｖP ）を
算出する順座標変換器１０４と、（Ｄ）前記加振機差圧
センサ４１からの信号と、前記順座標変換器１０４から
の信号を入力して、加振機差圧を補正して加振機差圧出
力器１０１に出力する加振機補正器４２と、（Ｅ）前記
加振機差圧出力器１０１からの信号と、前記テーブル加
速度出力器１０２からの信号と、着目点Ａ座標設定器７
の座標値を入力して前記制御器２へ出力する質量特性演
算器１０５からなり、（Ｆ）前記加振機４を駆動するこ
とにより６自由度の運動を実現して、前記各加振機４に
取付けられた加振機差圧センサ４１の出力と、前記テー
ブル及び供試体に取付けられた複数のテーブル加速度セ
ンサ５１の出力と、前記着目点Ａ座標設定器７の座標値
とを入力し、前記テーブル及び供試体の任意の点を座標
の原点とし該原点における１定方向の加振力と並進加速
度から対象物の質量Ｍを求め、前記原点におけるテーブ
ル及び供試体の各軸回りの慣性モーメントを求め、前記
原点とは異なるテーブル及び供試体の任意の点に設定し
た着目点における各軸回りの慣性モーメントを求め、前
記テーブル及び供試体の質量Ｍと、着目点の座標と、原
点における各軸回りの慣性モーメントと着目点における
各軸回りの慣性モーメントの差からテーブル及び供試体
の重心位置を求め、制御器２に出力することを特徴とす
る。[Means for Solving the Problems] (First Means) A mass characteristic estimating apparatus for a three-dimensional shaking table according to the present invention provides an apparatus for generating an exciting force and an acceleration in an x-axis direction with respect to a table and a specimen. A group of vibrators, a group of vibrators that generate an exciting force and acceleration in the y-axis direction with respect to the table and the specimen, and a group of vibrating apparatuses that generate an exciting force and acceleration in the z-axis direction with respect to the table and the specimen. A group of vibrators and a servo valve 3 for controlling each of the vibrators 4 of the group of vibrators
And a vibrator differential pressure sensor 4 for detecting a differential pressure of each of the vibrators.
1, a table acceleration sensor 51 for detecting the acceleration of the table and the specimen, a signal from the vibrator differential pressure sensor 41, a signal from the table acceleration sensor 51,
A mass characteristic estimating device 6A that inputs a signal from the point of interest A coordinate setting device 7, a signal from the target attitude setting device 1 and a signal from the mass characteristic estimating device 6A are input, and the servo valve 3
The mass characteristic estimating device 6A includes a table acceleration output device 102 for inputting a signal from the table acceleration sensor 51 and calculating a shaker acceleration. (B) an integrator 103 for calculating a table speed by inputting a signal from the table acceleration output device 102, and (C) inputting a signal from the integrator 103 to calculate a table speed having six degrees of freedom. A forward coordinate converter 104 for converting the speed of the shaker into a piston speed (v P ) of each shaker; (D) a signal from the shaker differential pressure sensor 41; A shaker corrector 42 that receives a signal from the shaker 104, corrects the shaker differential pressure, and outputs the corrected shaker differential pressure to the shaker differential pressure output device 101; and (E) the shaker differential pressure output device 101. And the table acceleration output device 102 And al of the signal, the target point A coordinate setter 7
And (F) driving the vibrator 4 to realize a six-degree-of-freedom motion to drive each of the vibrators. 4, the output of the exciter differential pressure sensor 41 attached to the table 4, the outputs of the plurality of table acceleration sensors 51 attached to the table and the specimen, and the coordinate value of the point-of-interest A coordinate setting device 7 are input. An arbitrary point on the table and the specimen is set as the origin of the coordinates, and the mass M of the object is determined from the excitation force in one fixed direction and the translational acceleration at the origin, and the inertia around each axis of the table and the specimen at the origin is obtained. The moment is obtained, the moment of inertia around each axis at the point of interest set at an arbitrary point on the table and the specimen different from the origin is determined, the mass M of the table and the specimen, the coordinates of the point of interest, and the Each axis rotation The difference calculated position of the center of gravity of the table and the specimen from the moment of inertia about each axis of inertia at the target point, and outputs to the controller 2.
【００２４】すなわち、本発明の質量特性推定装置６Ａ
は、従来の質量特性推定装置６Ｂで考慮していなかった
ために生じる小振幅加振信号で行う試加振時の摩擦力の
影響による推定値の精度劣化の問題を解決するために、
加振機４のピストン速度を考慮して、従来の質量特性推
定装置６Ｂに、静止摩擦の影響を補正する加振機差圧補
正器４２と、積分器１０３と、順座標変換器１０４とを
具備することにより、小振幅の試加振時の摩擦力の影響
を低減することを特徴とする。That is, the mass characteristic estimating apparatus 6A of the present invention.
In order to solve the problem of the deterioration of the accuracy of the estimated value due to the influence of the frictional force at the time of the trial excitation performed with the small amplitude excitation signal, which is not considered in the conventional mass characteristic estimation device 6B,
In consideration of the piston speed of the shaker 4, the conventional mass characteristic estimating device 6B includes a shaker differential pressure corrector 42 for correcting the effect of static friction, an integrator 103, and a forward coordinate converter 104. With the provision, the influence of the frictional force at the time of the trial vibration of small amplitude is reduced.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１〜図３、および図６に示す。図１
は、本発明の３次元振動台１００Ａのシステム構成図、
図２は、本発明の質量特性推定装置６Ａのシステム構成
図、図３は、３次元振動台の加振機とセンサの取付位置
の説明図、図６は、質量特性演算器の詳細システム構成
図である。(First Embodiment) FIGS. 1 to 3 and 6 show a first embodiment of the present invention. FIG.
Is a system configuration diagram of the three-dimensional vibration table 100A of the present invention,
FIG. 2 is a system configuration diagram of the mass characteristic estimating device 6A of the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram of mounting positions of a vibrator and a sensor of a three-dimensional shaking table, and FIG. 6 is a detailed system configuration of a mass characteristic calculator. FIG.
【００２６】図１に示す３次元振動台１００Ａは、図４
に示す従来の３次元振動台１００Ｂの構成要素である質
量特性推定装置６Ｂ（図５）の代わりに、質量特性推定
装置６Ａ（図２）を採用したものである。 （質量特性推定装置６Ａ）本発明装置の質量特性推定装
置６Ａは、図２に示すように、（ａ）テーブル加速度セ
ンサ５１（５１ａ〜５１ｍ）からの信号を入力して加振
機加速度を演算するテーブル加速度出力器１０２と、
（ｂ）テーブル加速度出力器１０２からの信号（テーブ
ル加速度）を入力してテーブル速度を算出する積分器１
０３と、（ｃ）積分器１０３からの信号を入力して、６
自由度のテーブル速度を各加振機の速度に変換して各加
振機のピストン速度（ｖP ）を算出する順座標変換器１
０４と、（ｄ）加振機差圧センサ４１（４１ａ〜４１
ｎ）からの信号と、順座標変換器１０４からの信号を入
力して、加振機差圧を補正して加振機差圧出力器１０１
に出力する加振機補正器４２（４２ａ〜４２ｎ）と、
（ｅ）加振機差圧出力器１０１からの信号と、テーブル
加速度出力器１０２からの信号と、着目点Ａ座標設定器
７の座標値とを入力して制御器２へ出力する質量特性演
算器１０５からなり、（ｆ）加振機４を駆動することに
より６自由度の運動が実現して、加振機４（４ａ〜４
ｎ）に取付けられた加振機差圧センサ４１（４１ａ〜４
１ｎ）の出力と、テーブル及び供試体に取付けられたテ
ーブル加速度センサ５１（５１ａ〜５１ｍ）の出力と、
着目点Ａ座標設定器７の座標値とを入力し、前記テーブ
ル及び供試体の任意の点を座標の原点Ｏとし該原点にお
ける１定方向の加振力と並進加速度から対象物の質量Ｍ
を求め、前記原点Ｏにおけるテーブル及び供試体の各軸
回りの慣性モーメントを求め、前記原点Ｏとは異なるテ
ーブル及び供試体の任意の点Ａに設定した着目点Ａにお
ける各軸回りの慣性モーメントを求め、前記テーブル及
び供試体の質量Ｍと、着目点Ａの座標と、原点Ｏにおけ
る各軸回りの慣性モーメントと着目点Ａにおける各軸回
りの慣性モーメントの差からテーブル及び供試体の重心
位置を求め、制御器２に出力することを特徴とする。 （本発明の質量特性推定装置６Ａによる質量特性の推定
手順）本質量特性推定装置６Ａにより、質量と、慣性モ
ーメントと、重心座標を求める手順は、下記の（ａ）、
（ｂ）に記載の摩擦力補正を除き、前述の従来の質量特
性推定装置６Ｂによる質量特性の推定の場合と同様であ
る。 （ａ）本発明の質量特性推定装置６Ａでは従来の質量特
性推定装置６Ｂで問題となった小振幅の試加振時の摩擦
力の影響を削減するため、加振機差圧センサ４１（４１
ａ〜４１ｎ）の出力値に対し加振機差圧補正器４２（４
２ａ〜４２ｎ）を用いて、摩擦力補正機能を付加する。 （ｂ）具体的には次の手法で摩擦力補正を行う。The three-dimensional shaking table 100A shown in FIG.
The mass characteristic estimating device 6A (FIG. 2) is employed instead of the mass characteristic estimating device 6B (FIG. 5) which is a component of the conventional three-dimensional shaking table 100B shown in FIG. (Mass Characteristic Estimating Device 6A) As shown in FIG. 2, the mass characteristic estimating device 6A of the present invention calculates (a) a signal from the table acceleration sensor 51 (51a to 51m) to calculate a shaker acceleration. A table acceleration output device 102,
(B) An integrator 1 that receives a signal (table acceleration) from the table acceleration output device 102 and calculates a table speed
03 and (c) the signal from the integrator 103 is input, and 6
A forward coordinate converter 1 that converts the table speed of the degrees of freedom into the speed of each shaker and calculates the piston speed (v P ) of each shaker.
04 and (d) the shaker differential pressure sensor 41 (41a to 41).
n) and the signal from the forward coordinate converter 104, and corrects the vibrator differential pressure to output the vibrator differential pressure output device 101.
A shaker corrector 42 (42a to 42n) that outputs
(E) Mass characteristic calculation for inputting the signal from the vibrator differential pressure output device 101, the signal from the table acceleration output device 102, and the coordinate value of the point-of-interest A coordinate setting device 7 and outputting to the controller 2 (F) By driving the vibrator 4, a motion having six degrees of freedom is realized, and the vibrator 4 (4a-4)
n) attached to the exciter differential pressure sensor 41 (41a-4)
1n), the output of the table acceleration sensor 51 (51a to 51m) attached to the table and the specimen,
The coordinate value of the point-of-interest A coordinate setting device 7 is input, and an arbitrary point of the table and the specimen is set as the origin O of coordinates, and the mass M of the object is calculated from the excitation force in one fixed direction and the translational acceleration at the origin.
And the moment of inertia around each axis of the table and the specimen at the origin O is determined, and the moment of inertia around each axis at the point of interest A set at an arbitrary point A of the table and the specimen different from the origin O is calculated. From the mass M of the table and the specimen, the coordinates of the point of interest A, and the difference between the moment of inertia around each axis at the origin O and the moment of inertia around each axis at the point of interest A, the center of gravity of the table and the specimen is determined. It is characterized in that it is obtained and output to the controller 2. (Procedure for Estimating Mass Characteristics by Mass Characteristic Estimating Apparatus 6A of the Present Invention) The procedure for obtaining mass, moment of inertia, and barycentric coordinates by the present mass characteristic estimating apparatus 6A is as follows:
Except for the frictional force correction described in (b), this is the same as the case of estimating the mass characteristic by the above-described conventional mass characteristic estimating device 6B. (A) In the mass characteristic estimating apparatus 6A of the present invention, in order to reduce the influence of the frictional force at the time of the trial vibration of small amplitude, which is a problem in the conventional mass characteristic estimating apparatus 6B, the exciter differential pressure sensor 41 (41)
a to 41n), the vibrator differential pressure corrector 42 (4
2a to 42n), a frictional force correction function is added. (B) Specifically, the frictional force is corrected by the following method.
【００２７】テーブル加速度出力器１０２からの信号
（テーブル加速度）を入力してテーブル速度を算出する
積分器１０３と、６自由度のテーブル速度を各加振機の
速度に変換する順座標変換器１０４を用いて、各加振機
のピストン速度（ｖP ）を算出し、その値を加振機補正
器４２（４２ａ〜４２ｎ）に入力する。An integrator 103 for inputting a signal (table acceleration) from a table acceleration output device 102 to calculate a table speed, and a forward coordinate converter 104 for converting a table speed having six degrees of freedom into a speed of each shaker. Is used to calculate the piston speed (v P ) of each shaker, and the calculated value is input to the shaker correctors 42 (42a to 42n).
【００２８】また、影響する摩擦力を静止摩擦のみと
し、予め測定した各加振機の無負荷時静止摩擦（Ｆfric
＞０）を用いて加振機差圧を式（７）により補正する。
すなわち、ＡW はピストンの受圧面積、ｖP は加振機の
ピストン速度、ｖ1 は正のー定値のピストン速度とする
とき、次の条件 ｜ｖP ｜＜ｖ1 、 ＰL ・ＡW ＜Ｆfric、 ＰL ＞０ （条件１） または ｜ｖP ｜＜ｖ1 、 ＰL ・ＡW ＞Ｆfric、 ＰL ＜０ （条件２） を満足するとき、 加振機補正器による補正量＝０ （７） とする。Further, the frictional force to be affected is limited to static friction, and the static friction at no load (F fric
> 0) is used to correct the vibrator differential pressure by equation (7).
That is, when A W is the pressure receiving area of the piston, piston velocity vP is vibration exciter, v 1 is the piston velocity of the positive over definite, the following conditions | vP | <v 1, P L · A W <F fric , P L > 0 (Condition 1) or | vP | <v 1 , P L · A W > F fric , P L <0 (Condition 2) When the correction amount by the vibrator corrector = 0 (7)
【００２９】ただし、ピストン速度ｖP がー定値ｖ1 以
下の揚合のみ式（７）を用いて補正を行うようにしてい
る。（ｃ）以上の手法で補正した加振機差圧値を用い
て、従来の装置と同様の手法で質量特性推定を行うこと
により、小振幅の試加振時の摩擦による精度劣化を削減
することができる。However, only when the piston speed vP is equal to or less than the constant value v 1, the correction is performed using the equation (7). (C) By using the vibrator differential pressure value corrected by the above method and estimating the mass characteristic by the same method as that of the conventional apparatus, accuracy deterioration due to friction during trial vibration of small amplitude is reduced. be able to.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）小振幅の試加振時の摩擦力の影響を低減するため
に、加振機４のピストン速度を考慮して、従来の質量特
性推定装置６Ｂに静止摩擦の影響を補正する加振機差圧
補正器４２を付加し、加振機補正器４２には、加振機差
圧センサ４１からの信号は直接入力するとともに、テー
ブル加速度センサ５１からの信号はテーブル加速度出力
器１０２と積分器１０３と順座標変換器１０４を経由し
て加振機補正器４２に入力し、（２）加振機補正器４２
で補正した加振機差圧値を加振機差圧出力器１０１に出
力し、従来の装置と同様の手法で質量特性推定を行う。
そのため小振幅の試加振時の摩擦による精度劣化を削減
することができる。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. (1) In order to reduce the influence of frictional force at the time of trial vibration of small amplitude, the conventional mass characteristic estimating device 6B corrects the influence of static friction by considering the piston speed of the vibrator 4 in consideration of the piston speed. A signal from the shaker differential pressure sensor 41 is directly input to the shaker corrector 42, and a signal from the table acceleration sensor 51 is integrated with the table acceleration output device 102. Is input to the shaker corrector 42 via the shaker 103 and the forward coordinate converter 104, and (2) the shaker corrector 42
The shaker differential pressure value corrected in step (1) is output to the shaker differential pressure output device 101, and mass characteristic estimation is performed in the same manner as in the conventional apparatus.
Therefore, it is possible to reduce accuracy deterioration due to friction at the time of trial vibration with small amplitude.
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元振動台
のシステム構成図。FIG. 1 is a system configuration diagram of a three-dimensional shaking table according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る質量特性推定
装置のシステム構成図。FIG. 2 is a system configuration diagram of the mass characteristic estimating apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図３】３次元振動台の加振機とセンサの取付位置の説
明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a mounting position of a vibrator and a sensor of a three-dimensional vibration table.
【図４】従来の３次元振動台のシステム構成図。FIG. 4 is a system configuration diagram of a conventional three-dimensional vibration table.
【図５】従来の質量特性推定装置のシステム構成図。FIG. 5 is a system configuration diagram of a conventional mass characteristic estimation device.
【図６】質量特性演算器のシステム構成図。FIG. 6 is a system configuration diagram of a mass characteristic calculator.
１ …目標姿勢設定器 ２ …制御器 ３ …サーボ弁 ４ …加振機（４ａ〜４ｎ） ５ …テーブル及び供試体 ６ …質量特性推定装置 ６Ａ…質量特性推定装置（本発明） ６Ｂ…質量特性推定装置（従来） ７ …着目点Ａ座標設定器 １１…第１スイッチ １２…質量演算器 １３…第１慣性モーメント演算器 １４…第２慣性モーメント演算器 １５…第３慣性モーメント演算器 １６…第２スイッチ １７…第３スイッチ １８…第４スイッチ １９…記憶装置 ２０…重心座標演算器 ４１…加振機差圧センサ （４１ａ〜４１ｎ） ４２…加振機差圧補正器 （４２ａ〜４２ｎ） ５１…テーブル加速度センサ（５１ａ〜５１ｍ） ６０ …３次元振動台 ６０Ａ…３次元振動台（本発明） ６０Ｂ…３次元振動台（従来） １０１…加振機差圧出力器 １０２…テーブル加速度出力器 １０３…積分器 １０４…順座標変換器 １０５…質量特性演算器 ＡW …ピストンの受圧面積、 Ｍ …テーブル及び供試体の質量 Ｎ …質量Ｍ（ｋ）のサンブリングの個数 ＰL …並進加振の加振機差圧信号 ｋ …サンプリング時刻 ｍ …テーブル加速度センサの個数 ｎ …加振機差圧センサの個数 ｖP …加振機のピストン速度 ｖ1 …正のー定値のピストン速度 ＸL 、ＹL 、ＺL …回転の中心点からみた各加振機取付
位置の座標 θx ″…ｘ軸回りの回転加速度 θy ″…ｙ軸回りの回転加速度 θz ″…ｚ軸回りの回転加速度DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Target attitude setting device 2 ... Controller 3 ... Servo valve 4 ... Exciter (4a-4n) 5 ... Table and specimen 6 ... Mass characteristic estimating device 6A ... Mass characteristic estimating device (this invention) 6B ... Mass characteristic Estimation device (conventional) 7 Point-of-interest A coordinate setting unit 11 First switch 12 Mass calculator 13 First moment of inertia calculator 14 Second moment of inertia calculator 15 Third moment of inertia calculator 16 2 switch 17 ... third switch 18 ... fourth switch 19 ... storage device 20 ... center of gravity coordinate calculator 41 ... vibrator differential pressure sensor (41a to 41n) 42 ... vibrator differential pressure corrector (42a to 42n) 51 ... Table acceleration sensor (51a-51m) 60 ... 3-dimensional shaking table 60A ... 3-dimensional shaking table (this invention) 60B ... 3-dimensional shaking table (conventional) 101 ... vibrator differential pressure output device 102 ... table The number of San bling the velocity output 103 ... integrator 104 ... forward coordinate converter 105 ... mass properties calculator A W ... pressure receiving area of the piston, M ... table and specimen mass N ... mass M (k) P L ... piston speed X of the piston velocity v 1 ... positive over definite shakers difference pressure signal k ... sampling time m ... number of number n ... vibrator differential pressure sensor table acceleration sensor vP ... vibration exciter translational vibration L , Y L , Z L ... Coordinates of each exciter mounting position viewed from the rotation center point θ x ″... Rotational acceleration around the x axis θ y ″... Rotational acceleration around the y axis θ z ″. Rotational acceleration
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 作野 誠 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Makoto Sakuno 2-1-1, Shinhama, Arai-machi, Takasago-shi, Hyogo Pref.
Claims (1)
振力と加速度を発生する加振機群と、 テーブル及び供試体に対してｙ軸方向の加振力と加速度
を発生する加振機群と、 テーブル及び供試体に対してｚ軸方向の加振力と加速度
を発生する加振機群と、 前記加振機群の各加振機を制御するサーボ弁と、 前記各加振機の差圧を検知する加振機差圧センサと、 前記テーブル及び供試体の各軸加速度を検知するテーブ
ル加速度センサと、 前記加振機差圧センサからの信号と、テーブル加速度セ
ンサからの信号と、着目点Ａ座標設定器からの信号を入
力する質量特性推定装置と、 目標姿勢設定器からの信号と前記質量特性推定装置から
の信号を入力し、前記サーボ弁に出力する制御器からな
る３次元振動台において、 前記質量特性推定装置は、（Ａ）前記テーブル加速度セ
ンサからの信号を入力して加振機加速度を演算するテー
ブル加速度出力器と、（Ｂ）前記テーブル加速度出力器
からの信号を入力してテーブル速度を算出する積分器
と、（Ｃ）前記積分器からの信号を入力して、６自由度
のテーブル速度を各加振機の速度に変換して各加振機の
ピストン速度を算出する順座標変換器と、（Ｄ）前記加
振機差圧センサからの信号と、前記順座標変換器からの
信号を入力して、加振機差圧を補正して加振機差圧出力
器に出力する加振機補正器と、（Ｅ）前記加振機差圧出
力器からの信号と、前記テーブル加速度出力器からの信
号と、着目点Ａ座標設定器の座標値とを入力して前記制
御器へ出力する質量特性演算器からなり、（Ｆ）前記加
振機を駆動することにより６自由度の運動を実現して、
前記加振機に取付けられた加振機差圧センサの出力と、
前記テーブル及び供試体に取付けられた複数のテーブル
加速度センサの出力と、前記着目点Ａ座標設定器の座標
値とを入力し、 前記テーブル及び供試体の任意の点を座標の原点とし該
原点における１定方向の加振力と並進加速度から対象物
の質量Ｍを求め、 前記原点におけるテーブル及び供試体の各軸回りの慣性
モーメントを求め、 前記原点とは異なるテーブル及び供試体の任意の点に設
定した着目点における各軸回りの慣性モーメントを求
め、 前記テーブル及び供試体の質量Ｍと、着目点の座標と、
原点における各軸回りの慣性モーメントと着目点におけ
る各軸回りの慣性モーメントの差からテーブル及び供試
体の重心位置を求め、制御器２に出力することを特徴と
する３次元振動台の質量特性推定装置。1. A group of vibrators for generating an excitation force and an acceleration in an x-axis direction with respect to a table and a specimen, and a vibration generator for generating an excitation force and an acceleration in a y-axis direction with respect to the table and a specimen. A group of vibrators, a group of vibrators that generate a vibrating force and acceleration in the z-axis direction with respect to the table and the specimen, a servo valve that controls each vibrator of the group of vibrators, A vibrator differential pressure sensor for detecting a differential pressure of the vibrator, a table acceleration sensor for detecting each axial acceleration of the table and the specimen, a signal from the vibrator differential pressure sensor, and a signal from the table acceleration sensor. A signal and a mass characteristic estimating device that inputs a signal from the point of interest A coordinate setting device, and a controller that inputs a signal from the target attitude setting device and a signal from the mass characteristic estimating device and outputs the signal to the servo valve In the three-dimensional shaking table, the mass characteristic estimating device is (A) a table acceleration output device for inputting a signal from the table acceleration sensor to calculate a shaker acceleration, and (B) an integrator for inputting a signal from the table acceleration output device to calculate a table speed. (C) a forward coordinate converter which receives a signal from the integrator, converts a table speed having six degrees of freedom into a speed of each shaker, and calculates a piston speed of each shaker; A) a shaker corrector that receives a signal from the shaker differential pressure sensor and a signal from the forward coordinate converter, corrects the shaker differential pressure, and outputs the corrected signal to a shaker differential pressure output device. And (E) a mass characteristic of inputting a signal from the vibrator differential pressure output device, a signal from the table acceleration output device, and a coordinate value of the point-of-interest A coordinate setting device and outputting the coordinate value to the controller. And (F) driving the exciter to realize a motion with six degrees of freedom. Showing
An output of a shaker differential pressure sensor attached to the shaker,
The outputs of the plurality of table acceleration sensors attached to the table and the specimen and the coordinate values of the point of interest A coordinate setting device are input, and any point of the table and the specimen is defined as the origin of the coordinates, and 1 Obtain the mass M of the object from the excitation force and the translational acceleration in a fixed direction, obtain the moment of inertia around each axis of the table and the specimen at the origin, and determine the moment of inertia around each axis of the table and the specimen at a different point from the origin. The moment of inertia around each axis at the set point of interest is determined, the mass M of the table and the specimen, the coordinates of the point of interest,
Estimating the mass characteristics of the three-dimensional shaking table, wherein the center of gravity of the table and the specimen is obtained from the difference between the moment of inertia around each axis at the origin and the moment of inertia around each axis at the point of interest, and output to the controller 2. apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10095988A JPH11295183A (en) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Mass characteristic estimating device for three-dinensional vibrating table |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10095988A JPH11295183A (en) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Mass characteristic estimating device for three-dinensional vibrating table |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295183A true JPH11295183A (en) | 1999-10-29 |
Family
ID=14152525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10095988A Withdrawn JPH11295183A (en) | 1998-04-08 | 1998-04-08 | Mass characteristic estimating device for three-dinensional vibrating table |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11295183A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007078445A (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Instrument for measuring mass characteristics |
| JP2017227247A (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | カヤバ システム マシナリー株式会社 | Cylinder control device |
-
1998
- 1998-04-08 JP JP10095988A patent/JPH11295183A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007078445A (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Instrument for measuring mass characteristics |
| JP2017227247A (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | カヤバ システム マシナリー株式会社 | Cylinder control device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |