JPS61164133A - 振動試験方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、加振機により被試験体に実際の振動と同様の
振動を与えて被試験体の耐久強度等を試験する振動試験
方法に関する。

（従来の技術） 加振機ど該加振機により振動が加えられる被試験体ど該
被試験体の任意の点に取付けられこの点の振動を検出す
る検出器とを含む系の伝達関数を求め、この伝達関数と
前記任意の点にお１ノる振動の目標波形を有する目標信
号どにｌルき前記加振機への加振信号を求め、この加振
信号を前記加振機に加えたとぎ前記検出器の出力に得ら
れる出力信号の目標信号に対する誤差を求め、この誤差
で前記加振信号を修正し、以後この修正を繰返して前記
検出器の出力信号を前記目標信号に近ずけるようにする
ことにより、被試験体の実際の振動例えば車輪の実走時
の振動ど同−条ｆ１で振動試験を行なうようにした振動
試験方法が知られている（特開昭５７−１６８１３６号
公報）。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の振動試験方法によれば、前記系にノイズが混入す
る帯域における伝達関数は低いので、これを基にして加
振信号を作成した場合、精度の高い初期加振信号を得る
ことができず、その結果、加振機及び被試験体に悪影響
を及ばず不都合があった。

本発明はかかる不都合を無くすことをその目的どするも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、（１）所定波形の振動信号を作成すること、
（２）　　複数の加振機ど該複数の加振機により振動が
加えられる被試験体ど該被試験体の複数の任意の点に取
ｆ’Ｊ　ｔＪられ該点の振動をそれぞれ検出する複数の
検出器どを備えた系における該複数の加振機に順次前記
所定波形の振動信号を加え、そのときどぎの複数の検出
器の出力信号を測定し、該振動信号と出力信号とから眼
光の伝達関数を求めること、（３）被試験体の前記任意
の点によ月ノる振動の目標波形を有する目標信号を決定
すること、（４）該目標信号と伝達関数どに基づいて加
振機への初期加振信号を求めること、（５）該初期加振
信号を加振機に加え、そのとき検出器から得られる実働
信号の前記目標信号に対りる誤差を求め、該誤差で初期
加振信号を修正すること、（６）　　修正された加振信
号を加振機に加え、そのとぎ検出器から得られる実働信
号の目標信号に対する誤差を求め、該誤差で修正された
加振信号を再び修正し、該誤差が所定範囲に収束するま
で該加振信号の修正を繰返すことが行なわれる振動試験
方法において、前記系の伝達関数を各周波数成分毎に各
加振機に対する複数の検出器についての行列として求め
、該各伝達関数を設定されたコヒーレンスで修正し、修
正された伝達関数行列から逆伝達関数行列を求め、該逆
伝達関数行列と前記目標信号とから加振機への初期加振
信号を求めることを特徴とする。

（実施例） 先ず、第１図及び第２図に示す本発明の振動試験方法の
実施に使用する振動試験装置の一例について説明する。

図面において、（１）は加振機で、この加振機（１）は
車両への車軸に取り付けて車両Ａを上下方向及び前後方
向に振動させる加振部材（２）ど加振源装置（３）とそ
れぞれこの加振源装置（３）に接続されると共に加振部
材（２）に連結されて上下方向及び前後方向に振動させ
る油圧モータ（４＋）　（４２）　（４ａ）とから成り
、例えば車両への前車軸の左右に取付けた。（５）は車
両Ａの任意の位置例えば車軸に取イ１けた加振部材（２
）に近接した位置に取付けられ上下方向、左右方向及び
前後方向の振動を検出する検出器（図面では１個のみを
示した）。（６）はこの検出器（５）及び加振源装置（
３）に接続され、後に詳述する本発明の試験方法を実ｆ
ｌｌ！ｉ′？ｌるために使用する例えばコンピュータ等
から成る電子制御ユニットである。　　　　　　　。

前記加振源装置（３）は、第２図に示ずように、油圧源
に接続されたポンプ０１）に調圧弁（７）を介しで接続
された電磁切換弁（８）から成り、そのソレノイド（８
１）に振動信号あるいは加振信号を加えることにより油
圧モータ（４＋）　（４２）　（４ａ）のシリンダの両
側に交互に油圧を作用させ、そのビストンを交互に往復
動させるもので、公知のものと特に異なるどころがない
。尚、（９）はアキュムレータ、（ＩＧは油圧モータ（
４１）　（４２）　（４ａ）を油圧源に接続あるいは遮
断する電磁弁である。

次に、第１図及び第２図に示１装置を用いた本発明の振
動試験方法について説明する。

第３図に示ず本発明の方法の実施の流れ図から明らかな
ように、先ず１つの加振機（１）とこの加振１１１（１
）により振動が加えられる車両Ａと、この車両Ａの任意
の点に取付けられこの加振機（１）に対応する検出器（
５）及び他の加振１ｍ！（１）に対応する検出器（５）
とを備えた系の伝達関数を求めるために加振機（１）に
加える所定波形の振動信号としてのランダムノイズを作
成する（ステップ■）。

このランダムノイズの作成の手順を第４図示の流れ図に
Ｊ：り説明すると、オペレータから与えられた例えば第
５図（Ａ）に示すようなパワー分布とソフＩ〜ウェアで
発生した乱数を用い−πからπまでの間で一様分布させ
た例えば第５図（Ｂ）に示すような位相成分を元に周波
数Ｏからナイキスト周波数までの周波数領域でのスペク
トルを作成する（ステップ＠）。

このランダムノイズに含まれる直流成分は、少なくとも
第７図に示すように前記油圧モータ（４ｄ　（４２）　
（４ａ）のピストンから車両Ａまでの隙間等のガタ分ｑ
を除去できる大きさｄとし、かくてこのガタのために生
じる車両Ａの非線型特性を避けて伝達関数が得られるよ
うにした。

次いで、ステップ＠においてこのノイズを高速フーリエ
変換ブロセッザにより逆変換してＣＰ１１内部での表現
型式になっている時間領域に変換し、ステップ＠におい
てこれをＤ−Ａ変換器で出力できるデータ型式に変換及
び並べ換えを行ない、ステップ＠でこのデータをランダ
ムノイズファイルに格納する。再び第３図の流れ図に戻
り、ステップ■において、このランダムノイズを用いて
伝達関数を求める。そのため先ず、第７図に示すように
、ランダムノイズファイルから取り出したランダムノイ
ズを加振機（１）の１つに供給し、この加振機（１）で
車両Ａを振動させ、この加振機（１）に対応する検出器
（５）及び他の加振ＩＮ（１）に対応゛づる検出器（５
）の出力信号を測定しくステップクか、次いでこの測定
データから入力及び出力のスペク１〜ル並びに入力及び
出力間゛　のクロスパワ・スペクトルを計算する（ステ
ップ（す。このステップ＠及び＠は１回のフーリエ変換
単位（１ブロツク）分について行ない所要回数繰返し、
それぞれにおいて計詐した入力及び出カスベクトル並び
に入力及び出力間クロスパワ・スペクトルをステップ＠
で加粋し、平均化し、スペクトル・アベレージング作業
ファイルに格納する。次いでこのファイルから入力及び
出力のスペクトル並びに入力及び出力間のクロスパワ・
スペクトルを読出し、次式に従って伝達関数及びコヒー
レンスを計算し（ステップ（メ、この結果を伝達関数及
び］ヒーレンスファイルに格納する。・ このステップ＠から０までの伝達関数及びコヒーレンス
の４算は加振機（１）の数だけ行なう。

かくて伝達関数及びコヒーレンスファイルには、第ｉ加
振点と第ｊ測定点（６加振点の場合はｉ、ｊは１〜６）
間の伝達関数を１単位として並んで格納されている。

ステップ■においては、第８図に示すように、伝達関数
及びコヒーレンスファイルから伝達関数を読出しくステ
ップＯ）、次いでこの伝達関数を周波数成分毎に各加振
機に対する複数の検出器についでの行列 但し、Ｇ’Ｉ）ｎは第１周波教戒分の第ｎ加振点と第ｎ
測定点間の伝達関数 Ｇｌは第ｉ周波教戒分の伝達関数行列 に組立てる（ステップ＠）。

ステップ＠においては各伝達関数Ｇ　’　＋−＋　Ｇ　
’＋−２”・”’　Ｇ　’　ｌ−ｎ、−−Ｇ　’　ｎ−
＋、Ｇ　’　ｎ、２−−　Ｇ　’　Ｉｙｎをファイルか
ら読出した前記コヒーレンスＣ１ト１　、　　Ｃ’　　
Ｉ−２、−−Ｃ’　　＋、ｎ　　、　　”’　　”’　
　Ｃ’　　ｎｌ　　、　　ｃ’ｎ−ｎでそれぞれ割算し
く　Ｃ’　Ｊ−Ｋ　：第ｉで周波数成分の各コヒーレン
ス）、ステップＯでは修正された伝達関数行列から逆伝
達関数行列を計算する。

この逆伝達関数行列の計算は伝達関数及びコヒーレンス
ファイルから１回に読出された周波数成分の個数の回数
（Ｎ回）だＧノ繰返し、その痕毎に逆伝達関数ファイル
にその結果を格納する。

このステップ＠＝＠による逆伝達関数行列の計算はファ
イルに格納された全周波数成分の伝達関数及び］ヒーレ
ンスが無くなるまで所要回数（Ｍ回）繰返される。

以降のステップではステップ■で得られた逆伝達関数を
用いて各加振機（１）の初期加振データを作成する。そ
のために先ずステップ■において、被試験体の任意の点
にお１プる振動の目標波形を有する目標信号寸なわら、
車両Ａの任意の点における振動の実走データを収集処理
する。

すなわち、データレコーダから収録した実走データを再
生し、Ａ−Ｄ変換器でこのデータをディジタル信号に変
換し、このディジタル信号を実走データファイルに格納
する。次いでステップ■において第６図に示すように実
走データの先頭のブロックを実走データファイルがら読
出し、これにＯから１まで徐々に増大するランプ値を乗
算し、また実走データの最終のブロックを実走データフ
ァイルから読出し、これに１からＯまで徐々に減少する
ランプ値を乗算しくステップＱ）乗算値をそれぞれ再び
実走データファイルに格納Ｊ゛る。このデータの加工は
次の目的のために行なわれる。

例えば車両が周回路を走行する状態を連続しニジミコレ
ートするために前記加振信号ファイルに格納された修正
後の加振信号を繰返して使用する時、加振信号はその先
頭のブロックにおいて零から所定値まで徐々に増大する
振幅を有し、最終のブロックにおいて零まで徐々に減少
する振幅を有するので、前の加振信号の最終ブロックか
ら後の加振信号の先頭のブロックに移るところの振動波
形が連続し、そのため加振機の耐久性を悪くし車両に悪
影響を与えるような急変Ｊ゛るノ〕が加振機に加わらず
、車両Ａは円滑に且つ継続して振動することができる。

次に、実走データファイルから１ブロツク分の実走デー
タｙ（ｔ）を読出しくステップ＠）、このデータｙ（【
）をフーリエ変換しくＹ（ｆ）＝Ｆ［ｙ（１）］、ステ
ップ＠）、逆伝達関数ファイルから読込んだ逆伝達関数
行列Ｇ−１を用いて周波数領域の初期加振信号Ｘ　（ｎ
　ラミｌ算Ｌ（Ｘ（ｆ）＝Ｇ−’−Ｙ　ｍ、ステップＯ
）、この初期加振信号ｘ　＜ｆ）を逆フーリエ変換して
時間領域の初期加振信号χ（【）を算出しくχ（［）−
Ｆ゛１　［ｘ（ｆ）］、ステップ＠）この初期加振イ８
＠χ（１）に１００ｘ未満の初期加振率を＠算しくステ
ップ＠）この乗算値を初期加振信号として加振信号ファ
イルに格納する（ステップ（か）。

この初期加振率は非線形の系に適応した値を有し、この
初期加振率の乗算によれば、初期加振信号を低い値に設
定し、誤差修正により徐々に実際の値に近づＧＴするこ
とにより加振機が支障なく且つ車両に悪影響を与えるこ
となく作動するようにした。

この初期加振信号χ（１）の算出及び格納はブロック数
分について行なう。

ステップ■においては、この加振信号ファイルから読出
した１ブロツクの初期加振信号を加振機（１）に加えて
車両Ａを振動させ、そのときの検出器（５）から出力す
る実働信号Ｖ　Ｅ　（ｔ）を収録し次いで実走データフ
ァイルから実走信号ｙ（ｔ）を読出してこれと一働信号
Ｖ　Ｅ（ｔ）との誤差ΔＶ（ｔ）−Ｖ　（ｔ）　−ｙｃ
　（ｔ’）を計算する。

この時間領域の誤差信号Δｙ　（ｔ）は、一旦ファイル
に格納し、グラフ表示のとぎに使用する。

次いでこのファイルから時間誤差を読出してこれをノー
リエ変換しくΔＹ（ｆ）＝Ｆ［八Ｖ（ｔ）］）再びファ
イル内に格納する。以上の処理はブ［ｌツク数分行なわ
れる。ステップ■においては、前記ファイルから誤差信
号ΔＹ　（ｆ＞を読出し、この誤差信号ΔＹ　（ｆ）が
ΔＹ　（ｆ）　／　Ｙ　（ｆ）≦Ｅ９（所定値）の条件
が満されないときはステップ（８）に移る。

ステップ（８）においては、第１０図に示すように、ス
テップ８ａで誤差ファイルから周波数領域の誤差ΔＹ　
ｍを１ブロック分読出し、ステップ８ｂで逆伝達関数フ
ァイルから逆伝達関数行列Ｇ　”を読出しこれと誤差Δ
Ｙ　（ｆ）を乗算して加振信号の修正分のｉ１棹を行な
い（ΔＸ　（０＝　Ｇ　−’・ΔＹ　（ｆ）　）ステッ
プ８Ｃでこの修正分の逆フーリエ変換を行ない（ΔＸ（
ｊ）−Ｆ−１［ΔＸ（ｆ）］）、次いでステップ８ｅで
加振信号ファイルから修正前の加振信号（初期加振信号
）を読出し、この加振信号に修正分である乗算値を加算
する（Ｘ（ｔ）　＝　Ｘ　（ｔ）十へ×（ｔ）・ｋ２）
。修正後の加振信号は再び加振信号ファイルへ格納Ｊる
。

以上の演粋処理はブロック数分について行なわれる。ス
テップ■で得られた修正後の加振信号で再びステップ■
及び■の処理が行なわれ、前記収束の条例が満されるま
でステップ■、■、■を繰返して行なわれる。

前記収束の条件が満たされたときは、一連の加振信号の
修正作業が終了し、加振信号ファイルには実走時の車両
Ａの振動と同様の振動を車両に与えることができる加振
信号が格納される。

以上の一連の手順は、第１図に示す電子゛制御ユニット
（６）を有する振動試験装置によって行なわれる。がく
てこの装置を作動すると、車両Ａは先ず初期加振信号に
よって振動し、以後ステップ■■■により修正された加
振信号によって振動し、誤差が所定値に収束した後には
実走時の振動と同様に振動する。

前記系にノイズが混入ず帯域において伝達関係のゲイン
は小さいからこれをコヒーレンスＣｈ　（０＜Ｃｈ＜１
）で除することによって大きくなり、結果として逆伝達
関数行列のゲインは不当に太きくイ【ることがなくなる
から、この逆伝達関数行列を用いて計算された初期加振
信号は不当に大きくならない。したがって系にノイズが
混入する帯域においても被試験体は初期加振信号が加え
られた加振機によって実定時から以上に離れない状態で
振動する。

（発明の効果） 本発明は、（１）所定波形の振動信号を作成すること、
（２）複数の加振機と該複数の加振機により振動が加え
られる被試験体と該被試験体の複数の任意の点に取付け
られ該点の振動をそれぞれ検出する複数の検出器とを備
えた系におりる該　　□複数の加振機に順次前記所定波
形の振動信号を加え、そのときとぎの複数の検出器の出
力信号を測定し、該振動信号と出力信号とから族系の伝
達関数を求めること、（３）被試験体の前記任意の点に
おける振動の目標波形を有する目標信号を決定すること
、（４）該目標信号と伝達関数とに基づいて加振機への
初期加振信号を求めること、（５）該初期加振信号を加
振機に加え、そのとき検出器から得られる実働信号の前
記目標信号に対する誤差を求め、該誤差で初期加振信号
を修正すること、（６）修正された加振信号を加振機に
加え、ぞのどき検出器から得られる実働信号に対する誤
差を求め、該誤差で修正された加振信号を再び修正し、
該誤差が所定範囲に収束するまで該加振信号の修正を繰
返すことが行なわれる振動試験方法において、前記系の
伝達関数を各周波数成分毎に各加振機に対する複数の検
出器についての行列として求め、該各伝達関数を設定さ
れたコヒーレンスで修正し、修正された伝達関数行列か
ら逆伝達関数行列を求め、該逆伝達関数行列と前記目標
信号とから加振機への初期加振信号を求めるようにした
ので、前記系にノイズが混入する帯域においても精痕の
高い初期加振信号を得ることができ、その結果加振機及
び被試験体に悪影響を与えることがない効果を右する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の振動試験方法を実施する車両に適用
された振動試験装置の線図、第２図はその要部の縮図、
第３図は本発明の振動試験方法の流れ図、第４図はその
ステップ■の流れ図、第５図（＾）及び（８）はランダ
ムノイズの周波数に対するパワー分布及び位相分布を示
す図、第６図は被試験体の振動波形どがたとの関係説明
図、第７図はステップ■の流れ図、第８図はステップ■
の流れ図、第９図はステップ■の流れ図、第１０図番よ
ステップ■の流れ図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（１）所定波形の振動信号を作成すること（２）複
   数の加振機と該複数の加振機により振動が加えられる被
   試験体と該被試験体 の複数の任意の点に取付けられ該点の振 動をそれぞれ検出する複数の検出器とを 備えた系における該複数の加振機に順次 前記所定波形の振動信号を加え、そのと きどきの複数の検出器の出力信号を測定 し、該振動信号と出力信号とから該系の 伝達関数を求めること （３）被試験体の前記任意の点における振動の目標波形
   を有する目標信号を決定する こと （４）該目標信号と伝達関数とに基づいて加振機への初
   期加振信号を求めること （５）該初期加振信号を加振機に加え、そのとき検出器
   から得られる実働信号の前記 目標信号に対する誤差を求め、該誤差で 初期加振信号を修正すること （６）修正された加振信号を加振機に加え、そのとき検
   出器から得られる実働信号の 目標信号に対する誤差を求め、該誤差で 修正された加振信号を再び修正し、該誤 差が所定範囲に収束するまで該加振信号 の修正を繰返すこと が行なわれる振動試験方法において、前記系の伝達関数
   を各周波数成分毎に各加振機に対する複数の検出器につ
   いての行列として求め、該各伝達関数を設定されたコヒ
   ーレンスで修正し、修正された伝達関数行列から逆伝達
   関数行列を求め、該逆伝達関数行列と前記目標信号とか
   ら加振機への初期加振信号を求めることを特徴とする振
   動試験方法。