KR101222362B1

KR101222362B1 - 승강실의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법

Info

Publication number: KR101222362B1
Application number: KR1020050009421A
Authority: KR
Inventors: 후스만요세프; 무쉬한스
Original assignee: 인벤티오 아게
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2013-01-15
Also published as: JP2005219929A; AU2005200391B2; CA2495329C; HK1082720A1; CN100357169C; BRPI0500229A8; AU2005200391A1; JP5025906B2; MY138827A; US20050167204A1; CA2495329A1; TW200530112A; BRPI0500229A; TWI341821B; AU2005200391B9; KR20050078651A; US7424934B2; SG113580A1; CN1651328A

Abstract

공지된 구조를 지닌 승강실 (1) 의 전체적인 모델이 규정된 방법으로 결정된다. 모델 파라메타는 다소 알려져 있거나 또는 예측치가 존재하며, 사용된 승강실 (1) 에 대한 파라메타는 규명된 것이다. 이러한 경우에, 모델의 주파수 응답은 측정된 주파수 응답과 비교된다. 많은 파라메타를 지닌 최적 함수에 대한 알고리즘으로써, 측정된 모델 파라메타는 최대한으로 일치되도록 변경된다. 규명된 파라메타를 지닌 모델은 승강실 (1) 에서 능동 진동 감쇠를 위하여 최적 조정기의 설계를 위한 기초를 형성한다.

Description

승강실의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법{METHOD FOR THE DESIGN OF A REGULATOR FOR VIBRATION DAMPING AT A LIFT CAGE}

도 1 은 승강실의 다체 시스템 (MBS) 모델을 도시하는 도면,

도 2 는 롤러 힘이 표시된 가이드 롤러를 도시하는 도면,

도 3 은 가이드 롤러, 액츄에이터 및 센서와 함께 설정 요소를 도시하는 도면,

도 4 는 조정된 축의 개략도,

도 5 는 측정된 가속도 및 규명된 모델의 증폭을 도시하는 도면,

도 6 및 도 7 은 능동 진동 감쇠를 위한 규명된 파라메타를 지닌 최적화된 조정기를 도시하는 도면,

도 8 은 조정기 및 조정기 경로를 지닌

조정기의 설계를 위한 신호처리도를 도시하는 도면,

도 9 는 y 방향으로 위치 조정기의 특이값의 행로를 도시하는 도면,

도 10 은 y 방향으로 가속도 조정기의 특이값의 행로를 도시하는 도면 및,

도 11 은 액츄에이터의 여기에 대한 힘신호를 도시하는 도면.

본 발명은 승강실의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법에 관한 것이며, 조정기 설계는 승강실의 모델을 기초로 한다.

승강실에서 진동의 감쇠를 위한 장비 및 방법은 유럽 특허 EP 0 731 051 B1 에 공지되어 있다. 이동 방향을 가로질러 발생하는 진동 또는 가속은 신속한 조정으로 감소되어 상기 진동 또는 가속은 승강실에서 더이상 감지될 수 없게 된다. 관성 센서가 측정값의 검출을 위해서 승강실 프레임에 배치되어 있다. 더욱이, 가이드 레일에 대하여 한쪽으로 기울어진 위치의 경우에 느린 위치 조정기는 승강실을 중앙 위치 내로 자동적으로 안내시키며, 위치 센서는 측정값을 위치 조정기에 제공한다.

승강실에서 진동 또는 가속을 감쇠시키기 위한 다변수 조정기와 가이드 롤러의 유극 (play) 또는 승강실의 직립위치를 유지시키기 위한 다른 다변수 조정기가 제공되어 있다. 두 조정기의 설정 신호는 합산되어 롤러 안내와 수평 방향에 대하여 각 액츄에이터를 제어한다.

조정기 설계는 승강실의 모델을 기초로 하며, 상당한 구조적 공진을 고려한다.

극 (poles) 의 수를 줄이는 세련된 방법이지만, 전체적인 모델은 높은 복잡성을 갖는다는 바람직하지 않는 면이 있다. 결과적으로 모델 근거형 조정기 또한 복잡하다.

본 발명은 이에 대한 개선안을 제공한다.

청구항 1 에 따른 본 발명으로 종래 기술의 단점을 피하고 조정기의 설계에 대한 단순한 방법을 제공하는 목적을 달성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구성은 청구 범위의 종속항에 나타나 있다.

바람직하게, 본 발명에 따른 방법의 경우에 공지된 구조를 지닌 승강실의 전체적인 모델은 미리 결정된다. 그러한 경우, 수개의 강체 (rigid body) 를 포함하는 소위 다체 시스템 (multi-body system, MBS) 모델이 관련이 있다. MBS 모델은 가이드 레일과의 힘 커플링 뿐만 아니라 가이드 롤러와 액츄에이터를 지닌 승강실의 기본적인 탄성 구조를 설명한다. 모델 파라메타는 어느정도 알려져 있거나 또는 추정치가 존재하며, 사용되는 승강실에 대한 파라메타는 규명 또는 결정되어야 한다. 이 경우는 모델의 전달 함수 또는 주파수 응답이 측정된 전달 함수 또는 주파수 응답과 비교된다. 수개의 변수를 갖는 함수의 최적화를 위한 알고리즘의 도움으로, 추정된 모델 파라메타는 가능한 가장 많은 일치를 얻도록 변경된다.

더구나, 승강실의 능동 진동 감쇠 시스템은 전달 함수 또는 측정될 주파수 응답을 위해 사용가능한 것이 바람직하다. 승강실은 액츄에이터에 의해 활성화되며 가속도 센서 또는 위치 센서에 의해 응답이 측정된다.

규명된 파라메타를 지닌 MBS 을 기초로 하여, 가속도 감소를 위한 강력한 다변수 조정기와 가이드 롤러에서 간격을 유지시키기 위한 조정기를 설계할 수 있다.

가속도 조정기는 약 1 Hz ~ 4 Hz 의 중간 주파수 범위에서 대역 패스 필터 (bandpass filter) 의 거동과 가장 좋은 효과를 보인다. 이 주파수 대역의 위와 아래에서는 증폭 및 가속도 조정기의 효율이 감소하게된다.

저주파수 범위에서는, 가속도 조정기의 효과가 가이드 롤러의 사용가능한 간격과 이를 위해 설계되는 위치 조정기에 의해 제한된다. 위치 조정기는 승강실이 레일 프로파일의 평균값을 따르도록 하는 효과를 가지며, 가속도 조정기는 직선 이동을 일으킨다. 이러한 상충은 두개의 조정기가 다른 주파수 범위에서 작동하도록 하면 해결된다. 위치 조정기의 증폭은 저주파수의 경우에 보다 크고 그후 감소된다. 이것은 위치 조정기가 저패스 필터의 특성을 갖는다는 것을 의미한다. 반대로, 가속도 조정기는 저주파수에서 낮은 증폭을 갖는다.

고주파수 범위에서, 가속도 조정기의 효과는 승강실의 탄성으로 제한된다. 첫번째 구조 공진이 예를 들어 12 Hz 에서 발생할수 있으며, 이 값은 승강실의 구조 모드에 크게 의존하며 상당히 낮을 수 있다. 첫번째 구조 공진 이상에서 조정기는 승강실의 가속도를 더이상 감소시킬 수 없다. 구조 공진이 여기되거나 또는 불안정성이 발생할 수 있는 위험 역시 존재한다. 조정기 경로의 동적 시스템 모델에 대한 지식으로, 이러한 위험을 회피할 수 있도록 조정기를 설계할 수 있다.

MBS 모델은 편안한 승차감과 관련한 승강실의 중요한 특성을 재현할 수 있어야 한다. 파라메타가 규명된 경우에 오직 선형 모델로만 작동가능하기 때문에 모든 비선형 효과는 무시되어야 한다. 탄성 승강실의 제 1 고유 진동수는 매 우 낮아서 상기 제 1 고유 진동수는 전체 승강실의 소위 중실체 고유 진동수와 중첩될 수 있다.

도 1 에서 도시한 바와 같이, 탄성 승강실 (1) 을 모델링하기 위해 두개 이상의 강체 즉, 승강실 (2) 과 승강실 프레임 (3) 이 필요하다. 승강실 (2) 과 승강실 프레임 (3) 은 소위 승강실 절연물 (4) 이라고 하는 탄성중합체 스프링 (4.1 ~ 4.6) 에 의해 연결된다. 스프링은 프레임으로부터 승강실로 고체를 통한 소리의 전달을 감소시킨다. 강체 승강실 (1) 의 모델링을 위해서는, 승강실과 승강실 프레임을 단일체로 고려하는 것으로 충분하다.

승강실 프레임 (3) 및 승강실 (2) 의 횡방향 강성도 (stiffness) 는 수직방향 강성도 보다 실질적으로 작다. 이것은 각 경우에 두개 이상의 강체 즉, 승강실 (2.1, 2.2) 과 승강실 프레임 (3.1, 3.2) 으로 나눠서 모델링할 수 있다. 두개 이상의 부분체는 스프링 (5, 6.1, 6.2) 에 의해서 수평으로 결합되며 수직 방향으로 확고히 연결된 것으로 간주될 수 있다.

레버와 액츄에이터의 비례 질량과 함께 가이드 롤러 (7.1 ~ 7.8) 는 여덟개 이상의 강체로 모델링될 수 있거나 또는 무시될 수도 있다. 이것은 가이드 롤러의 관련된 고유진동수와 고려되는 주파수 범위의 상한치에 따라 결정된다. 액츄에이터/롤러 시스템의 고유 진동수는 조정된 상태에서 불안정성을 초래할 수 있기 때문에, 강체에 의한 모델링이 바람직하다. 이것들은 레일에서 지지면에 수직한 방향으로만 프레임에 대하여 변위될 수 있으며, 롤러 가이드 스프링 (8.1 ~ 8.8) 과 결합되어 있다. 이것들은 다른 방향으로 프레임과 확고히 연결된다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 가이드 롤러와 가이드 레일 사이의 힘커플링 또는 안내 거동이 중요하다. 실질적으로 오직 두개의 수평력 성분만이 모델의 형성에 필요하다. 구름 저항에 기인한 수직력 성분은 무시할 수 있다. 법선력은 롤러커버 (9.1 ~ 9.8) 의 탄성 압축에 기인한다. 축선 방향 또는 횡방향힘은 레일에 평행하며 롤러 축선에 수직한 직선과 롤러 중심의 실제 운동 방향 사이의 각도에 기인한다.

수학적으로, 다음과 같은 관계가 성립한다.

F_RA= -tan(α)*F_RN*K {1}

F_RA: 축선방향 구름력[N]

α : 빗각 [rad]

F_RN: 지지면에 수직한 구름력 [N]

K : 측정에 의해 결정되는 무차원 상수

상기 힘법칙 {1} 은 빗각 (α) 이 큰 경우 뿐만아니라 정지 마찰력의 한계에 도달할때 무효가 된다. 상기 빗각은 작은 이동 속도에서 빠르게 커지며 또한 정지시에는 약 90 °가 된다. 그래서 힘법칙 {1} 은 이동하는 승강실에만 적용된다.

승강실이 이동할 때 축선 방향 구름력에 대하여 대략 다음과 같은 관계식이 성립한다.

F_RA= - v_A/v_K*F_RN*K

F_RA= - v_A*(F_RN*K/v_K)

v_{K :}승강실의 수직 방향 속도 [m/s]

v_A: 승강실의 축선 방향 속도 [m/s]

K 는 상수이며, v_K및 F_RN은 편향력이 법선력의 동적 부분 (dynamic proportion) 보다 상당히 클 때 상수로 간주 될 수 있다. 이것은 축선 방향의 구름력이 축선 방향의 속도에 비례하되 방향은 반대이며 승강실의 이동 속도에는 반비례함을 의미한다.

이렇게해서 승강실의 횡방향 진동은 점성 댐퍼와 같은 롤러에 의해 감쇠되나, 그 효과는 이동 속도가 증가하면 더 작아진다.

도 3 에서 도시한 바와 같이, 가이드 롤러 (7) 는 축 (10') 에 대하여 회전가능한 레버 (10) 에 의해 승강실 프레임 (3) 에 연결되어 있으며, 롤러 가이드 스프링 (8) 은 레버와 승강실 프레임 사이에서 힘을 생성한다. 액츄에이터 (11) 는 롤러 가이드 스프링에 평행하게 작용하는 힘을 생성한다. 위치 센서 (12) 는 가이드 롤러 (7) 또는 레버 (10) 의 위치를 측정한다. 가속도 센서 (13) 는 가이드 레일 (14) 에서 롤러 커버 (9) 의 지지면과 수직한 승강실 (3) 의 가속도를 측정한다. 각 요소의 도면 부호는 도 1 에서 처럼 적용된다 (예를 들어, 승강실 (1) 의 우측 바닥에서 (7.1, 8.1, 9.1, 10.1, 11.1, 12.1, 13.1)) .

액츄에이터 및 위치센서와 함께 네개의 하부 가이드 롤러 (7.1 ~ 7.4) 가 승강실 (1) 에 제공되어 있다. 추가적으로, 액츄에이터 및 위치센서와 함께 네개 의 상부 가이드 롤러 (7.5 ~ 7.8) 또한 제공될 수 있다. 필요한 가속도 센서 (13) 의 수는 조정되는 축선의 수와 대응하며, 세개 이상이며 최대 여섯개의 가속도 센서가 제공되어 있다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 능동 제어가 오직 바닥에서만 실행될 때, 승강실 (1) 의 능동 진동 감쇠에 대해 축선의 수는 여덟개에서 여섯개로, 또는 네개에서 세개의 축선으로 감소된다. 액츄에이터 힘, 위치, 가속도에 대한 각각의 신호 Fn_i, Pn_i, an_i는 각 축선 An_i에 속한다. 아래 첨자 i 는 각 축선의 시스템에서의 연속적인 번호 매김을 의미하며, n 은 시스템 축선의 번호를 나타낸다.

가이드 레일 (14.1, 14.2) 사이의 하부 및 상부 롤러 쌍의 신호는 다음과 같이 결합된다. 액츄에이터 (11.1, 11.3) 에 대한 힘 신호 (F6₁)또는 액츄에이터 (11.5, 11.7) 에 대한 힘 신호 (F6₄)는 양의 절반값과 음의 절반값으로 나눠진다. 각 액츄에이터는 구동 장치에서 하나의 절반값에 의해서만 제어되며, 롤러 커버에서 압축력만을 발생시킬 수 있다. 위치 센서 (12.1, 12.3) 의 신호로 부터 평균값이 얻어지며, 이 평균값은 위치 센서 (12.5, 12.7) 에 적용된다. 유사하게, 가속도 센서 (13.1, 13.3 또는 13.5, 13.7) 의 신호로 부터도 평균값이 얻어진다. 가속도 센서 (13.1, 13.3 또는 13.5, 13.7) 가 하나의 축선에 놓여 있고 하부 또는 상부 승강실 프레임에 의해 단단히 연결되어 있기 때문에, 상기 가속도 센서는 원칙적으로 동일한 값을 측정하게 되며 각 경우에 각 쌍중의 하나의 센서는 생략될 수 있다.

측정이동의 경우에, 하나 또는 그 이상의 액츄에이터는 도 11 에서 도시한 바와 같이 힘 신호에 의해 구동 장치에서 제어되며, 승강실 (1) 이 여기되어 이동방향에 대해 횡방향으로 진동하여 위치 센서 (12) 와 가속도 센서 (13) 에서 명확히 측정가능한 신호가 발생하게 된다. 힘 신호와의 측정 상관관계가 신뢰성 있게 결정될 수 있기 때문에, 일반적으로 하나의 액츄에이터 또는 액츄에이터 쌍 만이 구동장치로 제어된다. 표 1 에서 도시된 바와 같이, 적어도 능동 축선으로서 필요한 수 만큼의 측정이동이 제공된다.

표 1

여기: 하나 또는 그 이상이 동시에	측정: 모두 동시에
F6₁	P6₁ P6₂ P6₃ P6₄ P6₅ P6₆	a6₁ a6₂ a6₃ a6₄ a6₅ a6₆
F6₂
F6₃
F6₄
F6₅
F6₆

측정된 위치 신호 및 가속도 신호 뿐만아니라 힘 신호의 주파수 스펙트럼은 푸리에 변환 (Fourier transformation) 에 의해 결정된다. 독립변수인 각진동수 ω에서의 주파수 범위 또는 주파수 응답 G_i,j(ω) 의 전달 함수는 측정 스펙트럼을 힘 신호의 관련된 스펙트럼으로 나눔으로써 결정된다. 이러한 경우에 i 는 측정의 첨자이며 j 는 힘의 첨자이다.

G^P _i,j(ω) 는 위치에 대한 힘의 개별 주파수 응답이며, G^a _i,j(ω) 는 가속도에 대한 힘의 개별 주파수 응답이다. 매트릭스 G^P(ω) 는 위치에 대한 힘의 모든 주파수 응답을 포함하며, 매트릭스 G^a(ω) 는 가속도에 대한 힘의 모든 주파수 응답을 포함한다. 매트릭스 G(ω) 는 G^P(ω) 및 G^a(ω) 의 수직 결합으로 얻어진다.

따라서, 6-축 시스템에 대해 2 x 6 x 6 = 72 개의 전달 함수가 있으며, 3 축 시스템에 대해서는 2 x 3 x 3 = 18 개의 전달 함수가 있다. 무게 중심이 가이드 레일 (14.1, 14.2) 사이의 축선에 있는 승강실의 경우에, 커플링과 두 수평 방향 x 와 y 사이의 커플링과 상관관계는 약하다. 이러한 이유로 단지 대략 절반 의 전달 함수가 더 사용되며, 나머지 전달함수는 부적절한 상관관계 때문에 배제된다.

승강실의 MBS 모델은 일반적으로 선형 시스템이다. 만약 이것이 비선형 성분을 포함한다면, 수치미분에 의해 완전하게 선형화된 모델이 적절한 조작 상태로 얻어지게 된다. 선형 상태 공간에서 MBS 모델을 다음 방정식으로 기술된다.

x 는 시스템의 상태 벡터 (일반적으로 외부에서 볼 수 없음) 이다. 본 경우에 시스템의 상태는 회전각과 회전 속도 뿐만아니라 중실체 모델의 무게 중심의 위치 및 속도이다. 상기 상태의 도함수는 속도 및 가속도이다. 따라서 속도는 상태이면서 도함수이다.

벡터

는 시간에 대한 x 의 도함수를 포함한다. y 는 측정된 크기 예컨대, 위치 및 가속도를 포함하는 벡터이다. 벡터 u 는 시스템의 입력 (액츄에이터 힘) 을 포함한다. A, B, C 및 D 는 선형 시스템을 완전하게 기술하는 소위 자코비 (Jacobi) 매트릭스를 함께 형성하는 매트릭스이다. 시스템의 주파수 응답은 다음식으로 주어진다.

G^(ω) = D + C (jωI - A)^-1B.

G^(ω) 는 백터 y 의 측정치와 동일한 수의 행과, 백터 u 의 입력과 동일한 수의 열을 가지는 매트릭스이며, 승강실의 MBS 모델의 모든 주파수 응답을 포함한 다.

자코비 매트릭스는 방정식계의 모든 편미분 도함수를 포함한다. 결합된 일계 미분 방정식의 선형 시스템의 경우에, 이는 A, B, C 및 D 매트릭스의 상수 계수가 된다.

모델은 예를들어 측정치 및 질량과 같은 잘 알려진 파라메타와 예를들어 스프링율 및 댐핑 상수와 같은 잘알려지지 않은 파라메타를 포함한다. 이러한 잘알려지지 않은 파라메타를 규명시키는것이 필요하다. 이러한 규명작업은 모델의 주파수 응답을 측정된 주파수 응답과 비교하여 실행된다. 이러한 잘알려지지 않은 모델 파라메타는 모델 주파수 응답의 모든 편차의 합계 e 의 최소값이 측정된 주파수 응답에 의해 발견될 때 까지 최적화 알고리즘에 의해 변경된다.

w(ω) 는 진동수에 따른 가중치이다. 이는 측정된 주파수 응답의 중요 성분만이 모델에서 시뮬레이션되는 것을 보장한다.

최적화 알고리즘은 다음과 같이 간단히 정할 수 있다. 여러개의 변수를 지닌 함수를 제공한다. 이 함수의 최소치 또는 최대치를 찾는다. 최적화 알고리즘이 이러한 극값을 찾는다. 많은 다양한 알고리즘이 존재하는데, 예컨대 가장 빠른 하강법은 편미분 도함수의 도움으로 가장 큰 구배를 찾고 신속하게 국소 최소값을 찾지만, 이것은 다른 것들을 간과할 수 있다. 최적화는 전문기술분 야 및 과학적 조사의 다양한 분야에 사용되는 수학적 과정이다.

도 5 는 측정된 가속도 및 규명된 모델의 주파수 종속 증폭을 나타낸다.

는 전달함수의 양 또는 증폭을 의미하거나 또는 축선 1 로 부터 가속도가 되고 축선 1 로 부터 힘이 입력될 때 가속도에 대한 힘의 주파수응답의 양 또는 증폭을 의미한다. 차원: 1 mg/N = 1 milli-g/N = 0.0981 m/s^2/N ~ 1 cm/s^2/N.

도 11 은 액츄에이터 (11) 의 여기를 위한 힘신호를 나타낸다. 이 여기는 랜덤 발생기에 의해 생성되는 소위 랜덤 이진신호에 의해 실행되며, 신호의 진폭은 예를들어 ±300 N 으로 고정적으로 설정될수 있으며, 스펙트럼은 넓고 균일하게 분포된다.

규명된 파라메타를 지닌 모델은 능동 진동 감쇠를 위한 최적 조정기의 설계를 위한 기초가 된다. 조정기 구조 및 조정기 파라메타는 조정될 경로의 특성 (이 경우에는 승강실 경로의 특성) 에 따른다. 승강실은 모델로 기술되는 정적 및 동적인 거동을 갖는다. 중요 파라메타는 질량과, 질량 관성 모멘트와, 예를 들어 높이, 폭, 깊이, 궤도 크기 등과 같은 기하학적 요소와 스프링율 및 감쇠값이다. 만약 파라메타가 변경되면, 승강실의 거동과 진동 감쇠를 위한 조정기의 설정에 영향을 미치게 된다. 전형적인 PID 조정기 (비례, 적분 및 미분 조정기) 의 경우에, 수동조작으로 쉽게 다룰 수 있는 3 개의 증폭기를 설치해야 한다. 본 경우에 대한 조정기는 100 개 보다 휠씬 많은 파라메타를 가지며, 따 라서 실제로 수동 설정은 불가능하다. 따라서 파라메타는 자동적으로 탐지될 수 있어야 한다. 이것은 승강실의 기본적인 특성을 기술하는 모델만으로 가능하다.

도 6 에서 도시된 조정기는 병렬 연결된 두개의 조정기, 즉 위치 조정기 (15) 및 가속도 조정기 (16) 로 나누어진다. 도 7 에서 보인 바와 같이, 가속도 조정기와 위치 조정기의 직렬 연결과 같은 조정기의 다른 구조 또한 가능하다. 조정기는 선형이며, 시간 불변이며, 시간 이산 (time-discrete) 이며 상기 조정기는 여러개의 축선을 동시에 조정하여, 따라서 복수의 입력 (Multi-Input) 및 복수의 출력 (Multi-Output) 에 대한 MIMO 지정이다. n 은 시간 이산 또는 '디지털' 조정기에서 시간 단계의 연속적인 지수이다.

다음 시간 단계에 대한 갱신된 상태 x(n+1) 가 계산되어 사용가능하다.

기술된 파라메타가 상수로 남아있을 때 동적 시스템은 시간 불변이다. 시스템 매트릭스 A, B, C 및 D 가 변하지 않을 때, 선형 조정기는 시간 불변이며, 디지털 컴퓨터에 의해 구현된 조정기 또한 항상 시간 불변이다. 이것은 조정기가 고정된 시간 간격으로 입력, 계산 및 출력을 한다는 것을 의미한다.

소위

방법이 조정기 설계에 사용된다. 도 8 은 폐조정 루프를 지닌

설계 방법의 신호 처리도를 도시한다.

설계 방법의 주 이점은 이 설계 방법이 자동화될 수 있다는 점이다. 이러한 경우에, 조정될 시스템의

표준은 폐조정 루프에 의해 최소화된다. m x n 요소를 지닌 매트릭스 A 의

가 다음과 같이 주어진다.

(최대 '행 합산')

조정될 시스템은 승강실 (1) (도 8 에서 플랜트의 "P" 로 표시되어 있음) 의 규명된 모델이다. 조정기 (K) (17) 의 요구되는 거동은 시스템의 입력 및 출력에서 추가적인 가중 함수의 도움으로 생성된다.

- w_v는 시스템의 입력에서 주파수 범위의 간섭을 모델링한다.

- w_r은 작은 상수값이다.

- w_u는 조정기 출력을 제한한다.

- w_y는 1 의 값을 가진다.

도 8 은

방법에 의한 조정기의 설계에 대한 다이어그램이다. 도면 부호 "w" 는 입력의 벡터 신호이며, 도면 부호 "v" 및 "r" 로 구성되어 있다. 도면 부호 "z" 는 출력의 벡터 신호이며, z=T*w 이다. T 는 조정기, 조정 경로 및 가중 함수로 구성되어 있다. 위치 조정기 또는 가속도 조정기를 개별적으로 설계하는 경우에, "P6" 또는 "a6" 는 폐조정 루프의 피드백을 형성한다. 도면 부호 "F6" 은 조정기의 출력 또는 설정 신호이다.

표준은

에 의해 최소화된다. 이러한 목적을 위하여, 최소값이 발견될 때 까지 조정기의 파라메타를 변경하는 최적화 알고리즘이 다시 필요하다.

도 9 는 y 방향으로 위치 조정기의 특이값의 행로를 도시한다. 이것은 주로 적분거동을 갖는다.

도 10 은 y 방향으로 가속도 조정기의 특이값의 행로를 도시한다. 이것은 대역패스 특성을 지닌다.

특이값은 매트릭스의 총 증폭에 대한 측정치이다. n x n 매트릭스는 n 개의 특이값을 갖는다. 차원; 1 N/mg = 1N/milli-g = N/(0.0981 m/s^2) ~ 1 N/(cm/s^2).

모델을 기초로 하여 조정기를 설계하는 방법으로 아주 상이한 파라메타를 갖는 개별 승강실에 대한 최적의 능동 진동 감쇠를 실현할 수 있다.

상기 언급된 규명 방법에 의해 승강실의 가장 단순하며 일관성있는 모델이 보장된다. 이러한 모델을 기초로 한 조정기는 바람직하게 보다 우수한 등급 또는 보다 우수한 조정성을 지닌다. 더구나, 이 방법은 체계적으로 기술될 수 있고, 대부분 자동화될 수 있어, 충분히 짧은 시간에 수행될 수 있다.

Claims

승강실의 모델에 기초하여, 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법으로서, 상기 방법은:

승강실 (1) 의 전체적인 모델을 다소 알려져 있거나 또는 예측되는 모델 파라메타로 결정하는 단계;

사용되는 승강실에 대한 파라메타는 모델의 전달 함수 또는 주파수 응답을 측정된 전달 함수 또는 측정된 주파수 응답과 비교하여 규명하는 단계;

모델 파라메타는 측정된 주파수 응답과 가능한 최대 한으로 일치되도록 변경하는 단계; 및

능동 진동 감쇠를 위한 최적 조정기를 설계하는 단계;를 포함하되, 상기 규명된 파라메타와 함께 상기 모델은 상기 설계를 위한 기초로서 역할하는 것을 특징으로 하는, 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 1 항에 있어서, 승강실 (1) 의 능동 진동 감쇠 시스템 자체는 측정될 전달 함수 또는 주파수 응답을 위한 측정 장비로서 제공되며, 승강실 (1) 은 액츄에이터 (11) 에 의해서 여기되며, 상기 주파수 응답은 가속도 센서 (13) 또는 위치 센서 (12) 에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 측정된 주파수 응답으로 부터 모델의 주파수 응답의 총편차의 합계 (e) 의 최소치가 발견될 때 까지 모델 파라메타는 최적화 알고리즘에 의해 변경되는 것을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 3 항에 있어서, 모델의 주파수 응답과 측정된 주파수 응답 사이의 편차는 합계 (e) 의 계산에서 진동수 종속값 w (ω) 으로 가중됨을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 조정기 (17) 는
방법의 도움으로 설계되는 것을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 5 항에 있어서, 조정기 (17) 는 작동되는 액츄에이터 (11) 를 승강실 (1) 의 위치에 따라 제어하는 위치 조정기 (15) 를 포함하며, 가이드 요소 (7) 는 규정된 위치에 있게 되며, 상기 조정기 (17) 는 승강실 (1) 의 가속도에 따라 구동하는 액츄에이터 (11) 를 제어하는 가속도 조정기 (16) 를 포함하며, 이리하여 승강실 (1) 에서 발생하는 진동이 억제되는 것을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 6 항에 있어서, 위치 조정기 (15) 와 가속도 조정기 (16) 는 병렬로 연결되어 있고, 위치 조정기 (15) 와 가속도 조정기 (16) 의 설정 신호는 합해지고 얻어진 합산 신호는 액츄에이터 (11) 에 공급되는 것을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 6 항에 있어서, 위치 조정기 (15) 와 가속도 조정기 (16) 는 직렬로 연결되어 있고, 위치 조정기 (15) 의 설정 신호는 입력 신호로서 가속도 조정기 (16) 에 공급되는 것을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 6 항에 있어서, 위치 조정기 (15) 와 가속도 조정기 (16) 는 다른 주파수 범위에서 실질적으로 효과적인 것을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 탄성 승강실에 대한 다체 시스템 (MBS) 모델은 승강실 프레임 (3) 과 승강실 (2) 을 기술하는 두개 이상의 몸체를 포함하거나 또는 강체 승강실 (1) 에 대한 다체 시스템 (MBS) 모델은 승강실 (2) 과 승강실 프레임 (3) 전체를 단일체로서 포함하는 것을 특징으로 하는 승강실 (1) 의 진동 감쇠를 위한 조정기를 설계하는 방법.