JPS59197902A - 振動台の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力振動信号と振動台の振動を検出して得、ら
れる出力振動信号との差信号に演算を施して得られる駆
動信号により加振機を駆動して、振動台を加振する型の
振動台フィードバック制御システムを利用して、振動台
に目標とする振動様式の加坦を実現するための振動台の
運転制御に係るものである。

第１図は従来の装置を示し、振動台は目標振動（例えば
加速度）（１）と、センサ（例えば加速度計）（４）で
検出された振動台（２）の実際の振動（３）を比較器（
５）に加えて両者の差（６）を求め、これに制御装置（
７）によって、比例、積分、微分等の演算を施したもの
を駆動信号（８）として加振機（９）に加えるという、
所謂フィードバック制御を基本として制御されている。

しかし、これだけでは、不十分であるため、このフィー
トゞパンク制御系全体（１０）の特性を予め把握し、そ
の特性を考慮して、振動台（２）の実際の振動（３）が
本来の目標値と一致するように、見掛けの目標振動１１
１値を修正して加える、いわゆる入力補償方式が用いら
れる。これを行なうのが入力補償器（１１）であって、
本来の目標値は、所要振動発生器（１２）によって作ら
れ、これが入力補償器（１１）に加えられる。本発明は
、この入力補償に関するものである。

今、振動台を３次元振動台と仮定し、”ｒ　’／　＋　
Ｘ方向の並進と”　ｒ　’ｌ　ｙ　ｚ軸まわりの回転φ
、θ、ψを行なうものとする。

このとき、制御系（第１図の（１０）　）の伝達関数行
列をＤとすれば、入力Ｋｃ（第１図の（１））とそれに
対応する出力″Ｗ（第１図の（３））とは（１）式のよ
うに表わされる。

Ｘ　＝　Ｇ　Ｋｏｆｌｌ 人力補償は、（１）式のＸが目標値ＸＴとなるようにＸ
。をきめるものである。すなわち、（１）式において、
Ｘ　＝　ＸＴ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２
１とおいて、Ｘｃについて解けば ”Ｃ””　＝”　ｘＴ（３３ Ｇ　、逆伝達関数行列 （３）式において、ｘＴは与えられるので、ｘｃを求め
るためにはＧ−か必要となる。

このため、ｆｉｌ式で表わされる６次元振動台の場合に
は、試加振と称して、Ｘの各要素についてその要素の動
きのみを独立に入力して（例えばＸ方向の動きのみを第
１図のｆｉｌの入力として与える）そのときの各方向の
動きを記録し、これらの６回の試加振の入出力の結果よ
り（１）式のＧを求め、それからＧ−１を求める方法が
とられている。

しかし、上記試加振時の状態は、目標値−を発生させた
ときの状態即ち本加振時の状態とは次の点で異なってい
る。

■　試加振時と本加振時の加振レベルは一般に異なる。

■　試加振は、入力としては、−軸方向または一軸方向
または一軸まわりの運動であるが、本加振は一般に３次
元運動が入力として与えられる。

このため、試加振によって求めたＧ　は、一般に本加振
時の振動台の特性とは異なり、それを用いた（３）式の
Ｘｃでは、ｘＴが発生できないことになる。

これに対する一対策として、従来は、次のような方法が
用いられている。

即ち、上記方法によって求めたＧ　を用い、（３）式で
求められたＸｃを入力して加振し、その結果が目標値Ｘ
Ｔと一致しないときは、更にその差を相殺するように入
力Ｗｃを修正して、再度加振し、以下このような方法を
満足する結果が得られるまで繰り返すという、繰り返し
入力補償方法である。

これを式で表わせば（４）式のようになる。

”ｃ（Ｌ＋ｘ）＝Ｗｃ（ｉ）”Ｋ−Ｇｒ−（ＩＴ　Ｋ（
ｉ））　　　（４１（ｉ）　：　＝回目の加振時の値を
表わす。

Ｋ：補正の程度をきめる係数。

但し、このようにしても、振動台の特性を表わす０−１
は、前記のようにして求めた試加振時の値に固定してい
るため、恥を発生させることが困難なことがある。

本発明はこのような問題点を解決するために提案された
もので、入力振動信号Ｘｃ　と振動台の振動を検出して
得られる出力振動信号Ｘとの差信号に演算を施して得ら
れる駆動信号により加振機を駆動して振動台を加振する
型の振動台フィードバック制御システムを利用して振動
台に目標とする振動様式ＸＴの加振を実現するように構
成された振動台の運転制御装置において、フーリエ変換
、逆フーリエ変換等の演算を行い得る演算装置を含み、
振動台の運動の自由度の数だゆ１自由度ずつ試加振を行
って前記振動台フィードバック制御システムの逆伝達関
数行列Ｇ　即ちＸ＝Ｃ−Ｘｃを満す伝達関数行列Ｃの逆
行列の試加振暫定値を求める手段と、前記逆伝達関数行
列Ｇ　の暫定値と振動の目標値ＸＴとからＸｃ＝Ｃ−Ｘ
Ｔにより暫定入力Ｘｃ　を求めてこれを振動台フィード
バック制御システムに入力させて本加振を行う手段と、
前記本加振の出力が目標値ＸＴと一致しない場合には前
記逆伝達関数行列０　の暫定値を固定したまま目標値と
加振出力値との偏差に応じた新しい補償入力を求めてこ
れを振動台フィートゝバンク制御システムに入力させて
補正用本加振を行う手段と、前記補正用本加振の出力が
目標値ＸＴ　となお一致しない場合には前記補正用本加
振を繰返し行う手段と、前記補正用本加振を振動台の自
由度数だけ繰返しても目標出力値ｖｉＴが得られない場
合にはそれまでの加振入出力の結果より新たな逆伝達関
数行列ａ　を求める手段と、前記新たな逆伝達行列Ｇｒ
−１をそれ迄に用いた逆伝達関数行列Ｇ−”と置換して
前記本加振を行う手段以降の各手段を順次作動して前記
手順を繰返す手段とを具備することを特徴とする処の、
振動台の運転制御装置に係るものである。

以下本発明を図示の実施例について説明する。

（１３）は判定用カウンター初期値設定器で同設定器（
１３）によりＩ＝１と設定される。

振動台の場合、その加振は一般に振動波形のパワースペ
クトル密度ＰＳＤが目標のＰＳＤと一致するように加振
されるため、ここでもＰＳＤを加振目標の例として述べ
ることにする。

まず初期入力用ＰＳＤのデータが初期入力用ＰＳＤ設定
器（１４）の中に設定される。スイッチ（１５）はＩ＝
１〜乙のときＡ側に、■≧７のときＢ側に接続されて、
Ａ側またはＢ側に接続されている初期入力用ＳＰＤ設定
器（１４）または入力用ＳＰＤ演算装置（２６）の中の
ＰＳＤのデータを加算器（１６）に与える。加算器（１
６）はスイッチ（１５）と（１７）とによって得られる
ＰＳＤのデータを加算する。そのＰＳＤのデータは波形
発生器（１８）によって、振動台フィードバック制御シ
ステムへの入力用時系列データに変換される。この変換
は例えば一般に良く知られている逆フーリエ変換によっ
て行なうことが出来る。

スイッチ（１７）は判定用カウンター値工がＩ＝、−ｉ
〜７の場合には零設定器（１９）によってＯを選択し、
■≧８の場合には、入力波形修正装置（３５）によって
求められたＰＳＤの修正分が選択される。

波形発生器（１８）によって得られた入力波形は、前記
振動台フィードバック制御システム（１０）に加えられ
その加振結果（第１図の（３））はスイッチ（２０）に
よって伝達関数行列Ｇ演算装置（２１）または加振結果
ＳＰＤ演算装置（２７）に入力される。スイッチ（２０
）は判定用カウンター値が’Ｉ＝１〜６の場合はＥに、
■≧７の場合にはＦの接点に各々接続される。

振動台フィードバック制御システムによって加振された
振動台のデータ（第１図の（３）の相当）は、■＝１〜
乙の場合伝達関数行列Ｇ演算装置（２１）によって振動
台フイニドバックシステム（１０）の伝達関数行列の各
要素が演算される。初期入力用ＰＳＤ設定器（１４）で
は、各加振毎に１自由度の加振が行なわれるようにデー
タが設定される。例えば（１１式においてＩ＝１のとき
は３：ｏのみを与えて、その他ｙｏ＝ｚｏ−・・・・・
・＝ψ。＝Ｃとして、Ｉ＝２　のときはｙのみを与えて
、その他Ｘ。＝ｚｏ＝・・・・−・＝ψ。二〇とし、以
下同様に行なって、■＝６のときはψ。

のみを与えて、その他Ｘ。＝ｙｏ−・・・・・・−θ。

＝Ｃとする。このためＩ＝１の場合は、（１）式におい
て、が得られ、これらの式より、フーリエ変換の手法に
よりＣｚｘｘ　、Ｇｙｘ　、Ｇｚｘ　、Ｇｒｆｉｘ　、
ＧＯｘ　、Ｇψ１　が求められる。以下同様にして工＝
１〜６まで６回の加振によって（１）式のＧの要素すべ
てを求めることができる。判定用カウンター値増加器（
２２）とスイッチ（２３）は、工を１つづつ増加させな
がら、上記のようにして０の全要素を求めるだめのもの
である。

即ちスイッチ（２３）はＩ＝１〜乙のときは、接点Ｇに
、工≧７のときは接点Ｈに接続される。

Ｉ＝７となると、既に伝達関数行列０演算装置（２１）
によって求められた０の全要素から逆伝達関数行列０−
１演算装置（２４）によって（３）式のＧｌの各要素が
演算される。

次いで、目標のＰＳＤ（１３１式のＸＴに相当）が、目
標ＰＳＤ設定器（２５）で設定されており、逆伝達関数
行列ｃＴ−１演算装置（２４）で求めたＧ−１と共に、
入力用ＰＳＤ演算装置（２６）によって（３１式のＸｃ
　　に相当する入力用ＰＳＤが演算される。その結果は
スイッチ（１５）の接点Ｂを通って加算器（１６）に入
力される。Ｉ−７の場合には、加算器（１６）では何も
加算されず、前述の方法によって振動結果が得られ、ス
イッチ（２０）の接点Ｆを通って、加振結果波形演算装
置（２７）に入力される。

目標ＰＳＤ設定器（２５）と加振結果波形ＰＳＤ演算装
置（２７）の各ＰＳＤは比較器（２８）によって許容値
以内の差になっているかどうか比較される。差ε（２９
）はスイッチ（３０）の接点を切換える。εが許容値ε
。に対して１ε１≦１ε。ｊ　の場合には、スイッチ（
３０）は接点りに接続され振動台の加振は完了し、試験
データは加振データ処理装置（３１）によって適当に処
理される。

１ε１〉１ε。１　の場合にはスイッチ（３０）はに側
に接続され、まず入出力波形記憶装置（３２）に振動台
フィードバック制御システム（１０）の入出力波形が記
憶される。

入出力波形記憶装置（３２）の内容は、スイッチ（３３
）によってＩ＝７〜１２の場合は、判定用カウンター値
増加器（３４）によって工を１だけ増加させた後、入力
波形修正装置（３５）に加えられる。同修正装置（３５
）では逆伝達関数行列０　演算装置（２４）で求められ
たＧ　と目標ＰＳＤ設定器（２７）加振結果波形ＰＳＤ
演算装置（２７）より求めたＫＴ、Ｋを用いて、（４）
式と同様の次の演算を行なう。

ΔＸｃ＝に−Ｇ　　（ＸＴ−Ｗ）　　　　　　（６１こ
こでＫは、適当な値に設定する。これがスイッチ（１７
）を通して加算器（１６）に加えられる。その結果（４
）式左辺と同じ修正されたｘｃ（ｉ＋４　）が得られる
。

このようにして、■が１２に達しても、なお、比較器（
２８）の結果１ε１〉１ε。１　の場合には、それまで
の６回の加振結果を入・出力波形記憶装置（３２）より
得てスイッチ（３３）を通して、逆伝達関数行列ｃ−１
演算装置（３６）によって、新しい（、−１を求める。

このため、まず０を求めるがこの場合は伝達関数行列［
相］演算装置（２１）の賜金と異なり、振動台フィード
バック制御システム（１０）には、一般に６次元運動の
入力が加わっているので、次のようにしてＧを計算する
。即ち入・出力波形記憶装置（３２）に記憶されている
６組の振動台フィードバック制御システム（１０）への
入力、出力を各々フーリエ変換し、それら１組づつのＸ
。、Ｘより（１）才が得られる。これから（１）式のａ
の各要素を未知数とする６個の連立方程式が得られる。

これが６組集まるため、連立方程式の数は６６個となり
、これを解くことによって６６個のＧの要素が求まる。

ＧからＧ−１を求める方法は、逆伝達関数行列ｇ−１演
算装置（２４）の場合と同じである。

次いで判定用カウンター値減少器（３７）によって判定
用カウンター値を５減らし、前述と同様にして入力用Ｓ
ＰＤ演算装置（２６）で、新しい入力用ＰＳＤを求める
。

以下、これまで述べたと同じことを繰り返す。

本制御装置はこのように　１）１自由度づつの入力を加
えて６回試加振し、各試加振入力を加えたときの振動台
制御システムの逆伝達関数行列ｇ−１を求め、　１１）
このようにして求められた釘を用いて、（３）式により
Ｘｃを求め、′！ｉｃを入力として加振する。

Ｏｆ）その結果、目標ＰＳＤの出力に許容値内で一致す
る出力が得られないときは、Ｇ　はそのままにして、（
４）式により修正人力Ｎ（２（ｉ＋１）を求め、ｉｖ）
　　１ｉｉ）の操作を６回繰り返しても、満足されない
ときは、６回の加振入出力結果より新しいＧｌを求め二
上記ｌ）に戻って、繰返しｆｉｔ）が満足された時点で
加振を終る。

このように本装置によれば従来Ｇ　を固定し、繰返して
入力補償を行なっていたのに対し、６回加振毎に０　を
修正するものであって、このため従来、目標値に収束す
ることが困難であった場合でも容易に収束することがで
きる。しかも修正Ｇ−１を求めるために、特殊な加振を
行なうことなく、くりかえし入力補償を行なった本加振
時の結果を利用して０　が求められるものであって、こ
のため、試験期間の短縮等が図られる。

なお前記実施例においては、６目出度を有する６次元振
動台について述べたが、同碌のシステムは、６自由度よ
り少ない自由度を有する振動台についても同じようにし
て得ることができる。

また前記実施例においては、パワースはクトル密度ＰＳ
Ｄを基準としたが、時系列波形、ＩＪ　ニアス投りトル
密度等を基準にしても、同様である。

以上本発明を実施例について説明したが、本発明は勿論
このような実施例にだけ局限されるものではなく、本発
明の精神を逸脱しない範囲内で種種の設計の改変を施し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動台の運転制御装置の説明図、第２Ａ
図、第２Ｂ図は本発明に係る振動台の運転制御装置の一
実施例を示す説明図である。 （１０）・・・振動台フィート９バツクシステム、（１
３）・・・判定用カウンタ初期値設定器、（１４）・・
・初期人力ＰＳＤ設定器、（１８）・−・波形発生器、
（１９）・・・零設定器、（２１）・・・伝達関数行列
０演算装置、（２２）・・・判定用カウンタ値増加器、
（２４）・・−逆伝達関数行列ｇ−１演算装置、（２５
）・・・目標ＰＳＤ設定器、（２６）・・・入力用ＰＳ
Ｄ演算装置、（２７）・・・加振結果ＰＳＤ演算装置、
（２８）・・・比較器、（３１）・・・加振データ処理
装置、（３２）・・・入・出力波形記憶装置、（３４）
・・・判定用カウンター値増加器、（３５）・・・入力
波形修正装置、（３６）・・・逆伝達関数行列Ｇ　演算
装置、（３７）・・・判定用カウンター値減少器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力振動信号ＸＣと振動台の振動を検出して得らｈる出
   力振動信号Ｘとの差信号に演算を施して得られる駆動信
   号により加振機を駆動して振動台を加振する型の振動台
   フィードバック制御システムを利用して振動台に目標と
   する振動様式ＸＴの加振を実現するように構成された振
   動台の運転制御装置において、フーリエ変換、逆フーリ
   エ変換等の演算を行い得る演算装置を含み、振動台の運
   動の自由度の数だけ１自由度ずつ試加振を行って前記振
   動台フィートメック制御システムの逆伝達関数行列Ｇ　
   即ちＸ＝Ｃ，−Ｘｃを満す伝達関数行列Ｇの逆行列の試
   加振暫定値を求める手段と、前記゛逆伝達関数行列Ｇ−
   １の暫定値と振動の目標値ＸＴとからＸ♂＝ｃＸ−１・
   ＸＴにより暫定人＠：　Ｘｃを求めてこれを振動台フィ
   ード／ミック制御システムに入ガさせて本加振に行う手
   段と、前記本加振の出力が目標値ＸＴ　と一致しない場
   合には前記逆伝達関数行列Ｂ−１の暫定値を固定したま
   ま目標値と加振出力値との偏差に応じた新しい補償入力
   を求めてこれを振動台フィーＰバック制御シ、ステムに
   入力させて補正用本加振を行う手段と、前記補正用本加
   振の出力が目標値ＸＴ　となお一致しない場合には前記
   補正用本加振を繰返し行う手段と、前記補正用本加振を
   振動台の自由度数だけ繰返しても目標串力値ＸＴが得ら
   れない場合にはそれまでの加振入出力の結果より新たな
   逆伝達関数行列Ｃを求める手段と、前記新たな逆伝達行
   列０　をそれ迄に用いた逆伝達関数行列Ｇ　と置換して
   前記本加振を行う手段以降の各手段を順次作動して前記
   手順を繰返す手段とを具備することを特徴とする処の、
   振動台の運転制御装置。