KR20010049897A - 진동 테이블의 파형 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

진동 테이블의 파형 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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마스다 노부유키
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Abstract

과제 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시킬 수 있어, 소위 일발 파괴 시험 등 진동 인가 중에 진동 테이블의 특성이 변화하는 진동 시험에 적용할 수 있는 진동 테이블의 파형 제어 장치 및 그 방법을 제공한다.
해결 수단 진동 인가가 행해지기 전에 구한 진동 테이블(2)의 역특성과 목표파(11)에 근거하여 오프라인 보상파(30)를 생성하는 오프라인 보상파 생성기(3)와, 진동 인가 중에 진동 인가파(90) 및 재현파(20)의 데이터에 근거하여 구해진 진동 인가 중의 진동 테이블의 역특성(40)과 목표파(11)에 근거하여 온라인 보상파(70)를 생성하는 온라인 보상파 생성기(7)를 갖고, 진동 인가 중에 진동 인가파(90)를 오프라인 보상파(30)로부터 온라인 보상파(70)에 근거한 혼합 보상파(80)로 스위칭한다.

Description

진동 테이블의 파형 제어 장치 및 그 방법{CONTROL SYSTEM OF SHAKING TABLE AND THE METHOD}
본 발명은 진동 테이블와 파형 제어 장치로 구성되는 진동 장치에 사용되어, 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시킬 수 있는 실시간 적응형의 파형 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
종래로부터 지진시의 구조물의 거동이나 강도를 조사할 목적 등에서 각종 진동 시험이 행해지고 있고, 이를 위한 장치로서 진동 장치가 사용되고 있다. 도 12 는 진동 장치의 개략 구성을 나타낸 도이다. 진동 장치는 피시험체인 시험체(223)를 올려놓고 진동하는 진동 테이블(2)와, 이 진동의 파형을 제어하는 파형 제어 장치(100)로 구성되어 있다. 파형 제어 장치(100)에서 생성된 진동 인가파(90)의 신호는 진동 테이블 제어부(21)에서 진동 인가기(221)를 작동시키는 서보 지령으로 변환되고, 그 신호를 받은 진동 인가기(221)의 동작에 의해 테이블(222) 및 그 위에 올려놓은 시험체(223)가 진동한다.
여기서, 진동 인가파(90)는 진동 테이블(2)로 지령되는 진동의 파형이고, 적정한 진동 시험을 실시하기 위해서는 시험체(223)가 목표로 하는 파형(목표파)으로 진동하는 진동 인가파(90)를 진동 테이블(2)로 지시할 필요가 있다. 즉, 진동 인가파(90)를 테이블(222)상에 설치한 가속도 센서(224)에서 얻어지는 진동의 파형(재현파(20))과 목표파가 일치하는 파형으로 되어야 할 필요가 있다. 파형 제어 장치(100)는 이러한 적정한 진동 인가파(90)를 생성할 목적에서 설치된 장치이다.
일반적으로, 진동 인가파(90)와 재현파(20)의 관계는 주파수(ω)영역의 표현을 사용하여 하기 (1) 식으로 나타낼 수 있다.
단, Y(ω)는 재현파(20), X(ω)는 진동 인가파(90), G(ω)는 시험체를 포함하는 진동 테이블의 특성(이하, 진동 테이블의 특성이라고 한다.)을 나타내고 있다. 이(1) 식을 진동 인가파 X(ω)를 구하기 위한 표현으로 변경하면 하기 식(2)로 된다.
단, G-1(ω)는 진동 테이블의 역특성이다. 상기 파형 제어 장치(100)에서는 이 식(2)을 사용하고, 재현파 Y(ω)가 목표파로 되는 진동 인가파 X(ω)를 구한다. 여기서, 재현파 Y(ω)를 목표파로 하기 때문에 기지(旣知)로 되어, 진동 테이블의 역특성 G-1(ω)이 구해지면 적정한 진동 인가파 X(ω)를 산출할 수 있다.
이 진동 테이블의 역특성 G-1(ω)은 진동 테이블의 장치 자체, 시험체 및 진동의 진폭 레벨 등에서 변화하기 때문에 직접적으로 구하는 것이 곤란하다. 따라서, 통상은 실제 진동 장치를 작동시킬 때에 얻어지는 진동 인가파(90)와 재현파(20)의 데이터를 사용하여 그 추정치
를 산출하는 실험적인 측정 방법이 사용되고 있다. 종래의 진동 장치에 있어서는, 이 진동 테이블의 역특성의 측정을 진동 테이블의 진동 인가 중이 아닌 진동 인가 후에 오프라인에서 행하고 있었다. 바꿔 말하면, 전회의 진동 시험 혹은 예비 시험에서 얻은 데이터로부터 진동 테이블의 역특성을 추정해 두고, 그 추정치를 다음회의 시험에서 고정치로서 사용하는 방법이 취해지고 있었다.
도 13 은, 종래의 진동 장치의 구성을 파형 제어 장치를 중심에 나타낸 도이다. 도에서, 진동 테이블(2)이외의 부분이 도 12 에서의 파형 제어 장치(100)를 구성하고 있다. 또한, 점선은 오프라인에서의 동작을 나타내고 있다. 진동 인가시에는 목표파 생성기(1)로부터 생성된 목표파(11)가 오프라인 보상파 생성기(3)에 전달되고, 여기서 목표파가 전술한 사전에 산출된 진동 테이블의 역특성에 의해 보상된다. 즉, 목표파(11)와 진동 테이블의 역특성에서 상기(2) 식에 근거하여 적정한 진동 인가파(90)가 생성된다. 실제로는,(2) 식에 있어서 진동 테이블의 역특성 G-1(ω)에 역특성의 추정치
를 사용하고 있다. 정확한 표현을 하면, 오프라인 보상파 생성기(3)에서 보상된 결과 얻어지는 파형은(오프라인)보상파로 불리고, 여기서는 그 보상파를 그대로 진동 테이블(2)에 전달되는 진동 인가파(90)로 하고 있다는 것이다.
생성된 진동 인가파(90)는, 전술한 바와 같이 진동 테이블(2)에 전달되어 진동 테이블 제어부(21)의 제어로 진동 테이블 진동 인가 기구부(22)가 진동한다. 또한, 진동 인가 중의 진동 인가파(90) 및 재현파(20)의 데이터가 진동 인가파 기록기(5) 및 재현파 기록기(6)로 기록된다. 진동 인가 종료후, 이 기록된 데이터에 근거하여, 진동 테이블 역특성 산출기(4)에 있어서 상술한 바와 같이 오프라인에서 진동 테이블의 역특성의 추정치(40)
가 구해지고, 그 추정치가 다음회의 진동 인가시 등에서 사용된다.
오프라인 보상파 생성기(3)에 있어서, 상기(2) 식에 근거한 연산을 행하는 것은 연산기(32)이고, 그 전후에 배치된 푸리에 변환기(31)와 푸리에 역변환기(32)는 각각 시간 영역의 목표파(11)를 주파수 영역으로, 주파수 영역의 보상파(진동 인가파(90))를 시간 영역으로 변환하는 부분이다.
도 14 는 도 13 에서 나타낸 종래의 파형 제어 장치를 사용한 경우의 흐름도이고, 진동 테이블의 역특성의 측정에서 본 진동 인가(본 시험)까지의 순서를 나타낸 것이다. 우선 처음으로, 미약 랜덤파에 의한 진동 인가를 행하고, 이 때의 재현파로부터 진동 인가 레벨(진동의 진폭 레벨)이 낮은 경우의 진동 테이블의 역특성의 추정치
를 구한다(도 14 의 단계 S1). 이어서, 초기 진동 인가 레벨을 설정하고(도 14 의 단계 S2), 구해진 역특성
을 사용하여 생성된 오프라인 보상파에 의한 진동 인가파를 행한다(도 14 의 단계 S3 및 S4). 통상적으로 진동 인가 레벨은 낮은 레벨을 설정한다.
다음에서, 이 진동 인가의 결과로부터 소정의 방법에 따라, 재현파(20)가 목표파(11)에 일치하는 방향으로 상기 오프라인 보상파를 수정한 반복 보상파를 생성하고(도 14 의 단계 S5), 다시 진동 인가(도 14 의 단계 S4)을 행한다. 이 순서을 반복하여 행하고, 생성되는 반복 보상파의 수속(收束)상황을 판단한다. 반복 보상파를 발산하는 경향이 있는 경우에는 그 때의 데이터로부터 다시 역특성의 추정치
를 산출하고(도 14 의 단계 S6), 그 추정치를 사용한 오프라인 보상파의 생성(도 14 의 단계 S3)에서부터 다시 시작한다.
이상의 순서를 재현파(20)와 목적파(11)가 충분히 일치하기까지 반복하고, 이 때의 반복 보상파를 사용하여 본 진동 인가를 행한다(도 14 의 단계 S7). 이 본 진동 인가에 있어서, 진동 인가 레벨이 목적하는 레벨에 달하지 않을 경우에는 그 때의 진동 인가 결과에 근거하여 역특성의 추정치
를 다시 산출하고, 진동 인가 레벨의 설정을 올려(도 14 의 단계 S8), 오프라인 보상파의 생성(도 14 의 단계 S3)으로부터의 순서를 반복하여 행한다. 그 결과, 목적하는 레벨에서 본 진동 인가가 행해지면 일련의 순서를 종료한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 파형 제어 장치에 있어서는 서서히 진동 인가 레벨을 증대시키면서 반복 진동 인가를 행하고, 이들의 결과를 사용하여 본 진동 인가에서 필요한 진동 인가 레벨에 있어서 재현파(20)와 목표파(11)가 충분히 일치하는 역특성(40)을 오프라인에서 구하고 있다.
그러나, 최근에 대지진 생성시에 있어서의 건물의 붕괴 등을 상정한, 소위 일발 파괴 시험을 행하기 위한 진동 장치가 요구되어 지고 있다. 이 일발 파괴 시험은 건물 등의 대형 시험체에 높은 진동 인가 레벨의 진동을 짧은 시간에 부여하여, 시험체를 파괴시키는 시험이다. 이 때문에, 동일 조건에서 반복 시험을 행하는 것이 불가능하고, 또 일회의 진동 인가 중에 시험체의 파괴에 의해 수시로 진동 테이블의 특성이 변화한다. 따라서, 전술한 종래의 진동 장치에 있어서의 파형 제어 장치와 같이 진동 테이블의 특성의 측정에 복수회의 진동 인가가 필요하고, 또한 사전에 구해진 진동 테이블의 특성을 진동 인가 중 고정적으로 사용하는 파형 제어 장치에서는 이러한 일발 파괴 시험에 대응할 수 없는 문제가 있었다.
여기서, 본 발명의 목적은 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시킬 수 있어, 소위 일발 파괴 시험 등 진동 인가 중에 진동 테이블의 특성이 변화하는 진동 시험에 적용 가능한 진동 테이블의 파형 제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명을 적용한 파형 제어 장치의 제 1 실시예에 관한 구성도.
도 2 는 제 1 실시예에 관한 흐름도.
도 3 은 주파수별 가산기(8)에서의 처리의 일례를 나타낸 도.
도 4 는 가변이득(91,92) 및 가산기(93)에서의 처리를 설명하기 위한 도.
도 5 는 제 2 실시예에 관한 파형 제어 장치의 구성도.
도 6 은 제 2 실시예에 있어서의 스위칭 시각 설정기(10)의 구성도.
도 7 은 제 2 실시예에 관한 흐름도.
도 8 은 이득 차의 절대치의 총합을 설명하기 위한 도.
도 9 는 제 3 실시예에 있어서의 스위칭 시각 설정기(10)의 구성도.
도 10 은 고유치와 고유치의 차를 나타낸 도.
도 11 은 데이터의 취득 기간 △T 에 대해서 설명하기 위한 도.
도 12 는 진동 장치의 개략의 구성을 나타낸 도.
도 13 은 종래의 진동 장치의 구성을 파형 제어 장치를 중심으로 나타낸 도.
도 14 는 종래의 파형 제어 장치를 사용한 경우의 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 …목표파 생성기
2 …진동 테이블
3 …오프라인 보상파 생성기
4 …진동 테이블 역특성 산출기
5 …진동 인가파 기록기
6 …재현파 기록기
7 …온라인 보상파 생성기
8 …주파수별 가산기
9 …보상파 스위칭부
10 …스위칭 시각 설정기
11 …목표파
12 …스위칭 동작 신호
20 …재현파
21 …진동 테이블 제어부
22 …진동 테이블 진동 인가 기구부
30 …오프라인 보상파
31 …푸리에 변환기
32 …연산기
33 …푸리에 역변환기
40 …역특성의 추정치
70 …온라인 보상파
71 …푸리에 변환기
72 …연산기
73 …푸리에 역변환기
80 …혼합 보상파
81 …저역 통과 필터
82 …고역 통과 필터
83 …가산기
90 …진동 인가파
91 …가변이득
92 …가변이득
93 …가산기
94 …기록기
95 …기록기
100 …파형 제어 장치
101 …스위칭부
102 …기록기
103 …기록기
106 …가산기
107 …비교기
108 …소정 이득 설정기
121 …스위칭부
122 …스위칭부
221 …진동 인가기
222 …테이블
223 …시험체
224 …가속도 센서
1011 …고유치 계산기
1012 …고유치 계산기
1013 …감산기
1014 …절대치 연산기
1015 …비교기
1016 …소정치 설정기
1041 ∼ 104k …이득차 계산기
1051 ∼ 105k …절대치 연산기
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은, 진동 인가 중에 소정 타이밍에서 진동 인가파를 그 시점에서의 진동 테이블의 역특성에 근거하여 구해지는 보상파로 순차적으로 스위칭하여 가는, 소위 온라인 보상을 행하는 진동 테이블의 파형 제어 장치이다. 따라서, 본 발명에 의하면, 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시킬 수 있는, 소위 일발 파괴 시험 등 진동 인가 중에 진동 테이블의 특성이 변화하는 진동 시험에 적용할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 측면은, 진동 인가 중에 진동 테이블에 있어서 재현되는 재현파가 목표파와 일치하는 진동 인가파의 신호를 상기 진동 테이블에 부여하는 진동 테이블의 파형 제어 장치에 있어서, 진동 인가가 행해지기 전에 구해진 상기 진동 테이블의 역특성과 상기 목표파에 근거하여 상기 진동 인가파로 해야할 오프라인 보상파를 생성하는 오프라인 보상파 생성기와, 진동 인가 중에 소정 시간분의 상기 진동 인가파 및 상기 재현파의 데이터에 근거하여 구해진 진동 인가 중의 상기 진동 테이블의 역특성과 상기 목표파에 근거하여 상기 진동 인가파로 해야할 온라인 보상파를 생성하는 온라인 보상파 생성기를 갖고, 진동 인가 중에 상기 진동 테이블에 부여하는 상기 진동 인가파를 상기 오프라인 보상파로부터 상기 온라인 보상파에 근거하는 보상파로 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발명에 있어서 바람직한 태양은, 상기 온라인 보상파 생성기는 상기 진동 인가 중에 순차적으로 새로운 상기 온라인 보상파를 생성하고, 상기 진동 인가파의 온라인 보상파에 근거하는 보상파로의 스위칭이 상기 새롭게 생성된 온라인 보상파에 근거하여 순차적으로 행해지는 것을 특징으로 한다.
상기 발명에 있어서 다른 태양은, 상기 오프라인 보상파와 상기 온라인 보상파를 주파수에 따른 소정 비율로 가산하고, 저주파수 영역에 있어서는 상기 오프라인 보상파로 되고, 고주파수 영역에 있어서는 상기 온라인 보상파로 되는 혼합 보상파를 생성하는 주파수별 가산기를 가지고, 상기 온라인 보상파에 근거한 보상파가 상기 혼합 보상파인 것을 특징으로 한다.
상기 발명에 있어서 또 다른 태양은, 상기 진동 인가파의 스위칭시에 상기 진동 인가파가 스위칭 전의 파형에서 스위칭 후의 파형으로 원활하게 이행하도록, 스위칭 전에 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파와 스위칭 후에 상기 진동 인가파로 되는 보상파를 스위칭 후의 시각에 따른 소정 비율로 가산하여, 스위칭 후의 상기 진동 인가파를 생성하는 보상파 스위칭부를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 발명에 있어서 다른 태양은, 상기 진동 인가파의 스위칭이 상기 진동 인가 전에 미리 설정된 타이밍에서 행해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발명에 있어서 다른 태양은, 상기 진동 인가파의 스위칭이 상기 진동 인가 중 일정 시간마다 행해지는 것을 특징으로 한다.
상기 발명에 있어서 또 다른 태양은, 최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 역특성과의 이득차가 소정치를 넘을 때, 상기 진동 인가파의 스위칭이 행해지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 발명에 있어서 다른 태양은, 최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 역특성 각각에서 구해지는 상기 진동 테이블에 올려놓은 시험체 각각의 고유치의 차가 소정치를 넘을 때, 상기 진동 인가파의 스위칭이 행해지는 것을 특징으로 한다.
상기 발명에 있어서 다른 태양은, 상기 진동 인가 중의 진동 테이블의 역특성을 구하기 위해 사용되는 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이, 상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 측면은, 피시험체인 시험체를 올려놓고 상기 시험체를 소정 파형으로 진동시키는 진동 테이블과, 이 진동 테이블의 파형 제어 장치를 갖는 진동 장치에 있어서, 상기 진동 테이블의 파형 제어 장치가 상기 발명 혹은 그 태양에 기재된 진동 테이블의 파형 제어 장치인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 측면은, 진동 인가 중에 재현파가 목표파와 일치하는 진동 인가파의 신호를 받아서 진동하는 진동 테이블의 파형 제어 방법에 있어서, 진동 인가가 행해지기 전에 구해진 상기 진동 테이블의 역특성과 상기 목표파에 근거하여 상기 진동 인가파로 해야할 오프라인 보상파를 생성하고, 상기 진동 인가파를 상기 오프라인 보상파로 하는 제 1 단계와, 진동 인가 중에 소정 시간분의 상기 진동 인가파 및 상기 재현파의 데이터에 기초하여 구해진 진동 인가 중의 상기 진동 테이블의 역특성과 상기 목표파에 근거하여 상기 진동 인가파로 해야할 온라인 보상파를 생성하고, 진동 인가 중에 상기 진동 인가파를 상기 온라인 보상파에 근거한 보상파로 스위칭하는 제 2 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 이하에 설명하는 발명의 실시 형태로부터 분명하다.
(발명의 실시 형태)
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 그러나, 이러한 실시예가 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것이 아니다. 또한, 도에 있어서, 동일 또는 유사한 것에는 동일한 참조 번호 또는 참조 부호를 붙여 설명한다. 도 1 은 본 발명을 적용한 파형 제어 장치의 제 1 실시예에 관한 구성도이다. 제 1 실시예에 관한 파형 제어 장치는, 진동 인가 전에 미리 설정한 진동 인가 중의 각 시각에서 그 시점에서의 진동 테이블의 역특성을 구하고, 진동 인가파를 그 역특성에 근거하여 생성되는 보상파로 스위칭해 가는 것이다. 즉, 진동 인가 중의 각 설정 시각에 온라인 보상을 행하는 장치이다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 제 1 실시예에 관한 파형 제어 장치는, 도 13 에 근거하여 설명한 종래 장치에 대해, 온라인 보상파 생성기(7), 주파수별 가산기(8), 보상파 스위칭부(9), 스위칭 시각 설정기(10) 및 스위칭부(121,122)를 추가한 구성으로 되어 있다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 파형 제어 장치의 흐름도이다. 다음에서, 도 1 및 도 2 에 근거하여 제 1 실시예에 있어서의 진동 인가의 순서와 각 부의 기능에 대해 설명한다.
우선, 본 진동 인가를 행하기 전에 종래 기술에서 설명한 순서와 마찬가지로 미약 랜덤파에 의한 진동 인가를 행하고, 그 결과로부터 얻어지는 진동 테이블의 역특성의 추정치
를 구해 둔다(도 2 의 단계 S1). 그 위에 본 진동 인가를 개시하고, 우선 상기 미약 랜덤파로부터 얻은 역특성을 사용하여 오프라인 보상파 생성기(3)에서 오프라인 보상파(30)를 생성한다. 본 진동 인가의 초기 단계에서는 이 오프라인 보상파(30)가 그대로 진동 테이블(2)로 전달되는 진동 인가파(90)로 되어 진동 테이블(2)가 진동한다(도 2 의 단계 S2). 여기까지의 각부의 동작은 종래 기술에서 설명한 내용과 동일하다. 스위칭 시각 설정기(10)로부터의 스위칭 동작 신호(12)가 발해지기까지는 이 상태가 계속된다.
스위칭 시각 설정기(10)는 상술한 온라인 보상을 실행하여 진동 인가파(90)를 스위칭하는 내용의 스위칭 동작 신호(12)를 생성하는 부분으로, 제 1 실시예에서는 이 스위칭 동작 신호(12)를 출력하는 시각이, 진동 인가 전에 목표파(11)의 진폭 레벨에서부터 미리 설정되어 있다. 스위칭 시각 설정기(10)에서 스위칭 동작 신호(12)가 생성되면(도 2 의 단계 S3), 진동 인가파 기록기(5) 및 재현파 기록기(6)에 기록되어 있는 진동 인가파(90)와 재현파(20)의 데이터로부터 진동 테이블 역특성 산출기(4)에 있어서 그 시점의 진동 테이블의 역특성의 추정치(40)가 구해진다(도 2 의 단계 S4). 여기서, 진동 인가파 기록기(5) 및 재현파 기록기(6)는 종래 기술에서 설명한 것과 동일하지만, 과거 소정 시간(△T)분의 진동 인가파(90)와 재현파(20)의 데이터를 기억하고 있다.
진동 테이블 역특성 산출기(4)도 종래 기술에서 설명한 것과 동일하지만, 역특성을 구하기 위해 사용하는 진동 인가파(90)와 재현파(20)의 데이터가 상기 △T 내에 취득된 짧은 데이터이기 때문에, 역특성을 산출하기 위한 알고리즘으로서 공지 수법인 AR 모델을 이용하고 있다. 그 방법을 다음에 나타낸다.
AR 모델은(3) 식으로 표현된다.
여기서, 일축 진동 테이블의 경우, 목표파 일입력과 재현파 일출력의 2 변수 모델로 나타낼 수 있기 때문에, X(kT), A(m), U(kT)는 하기와 같이 된다. 삼차원 진동 테이블의 경우, 목표파, 재현파가 각 축 방향 성분을 가지기 때문에 3 변수 이상이 되지만, 이하에 서술하는 방법은 동일한 것이다.
또한, x(kT), y(kT)는 각각 진동 인가파, 재현파를 시간 영역에서 표현한 것이다.
이 모델을 이용하여 AR 계수 행렬을 측정하지만, 이 차수는 적지(赤池)의 FPE 규범이라고 불리는 하기 (4) 식의 최소치를 부여하는 것을 구하는 것으로 결정한다.
여기서 N 은 샘플링된 진동 인가파 및 재현파의 데이터 점수를 나타내고 있고, k 는 1,2,3,....,N 의 값을 취하게 된다.
다음에서, AR 계수 행렬 A(m)의 푸리에 변환 B(ω)를 산출한 다음, 스펙트럼 밀도 행렬 C(ω)를 하기 (5) 식에 의해 구한다.
여기서, E{} 는 기대치 연산, t 는 전치행렬, * 는 공액 전치 행렬을 나타내는 것으로 한다. 이로부터, 진동 테이블의 역특성의 추정치
는 하기 (6) 식에서 구해진다.
또한, 진동 테이블의 역특성의 산출 방법으로서 AR 모델 이외의 방법을 사용하는 장치로 할 수도 있다.
이상과 같이, 진동 테이블 역특성 산출기(4)에 있어서 역특성이 산출되면, 스위칭 시각 설정기(10)로부터의 스위칭 동작 신호(12)에 응답하여, 온라인 보상파 생성기(7)에 있어서 그 역특성을 사용한 온라인 보상파(70)의 생성이 이루어진다(도 2 의 단계 S5). 온라인 보상파 생성기(7)의 구조는 오프라인 보상파 생성기(3)와 동일하여, 푸리에 변환기(71), 연산기(72), 푸리에 역변환기(73)를 가지고, 연산기(72)에서의 보상파의 생성에는 종래 기술에서 설명한(2) 식이 사용된다. 따라서, 온라인 보상파 생성기(7)는 보상파 생성에 사용하는 역특성의 추정치가 진동 인가 중에 변화한다고 하는 점만이 오프라인 보상파 생성기(3)와 다르다.
다음에서, 생성된 온라인 보상파(70)는 주파수별 가산기(8)에 전달되고, 주파수에 의한 오프라인 보상파(30)와의 가산이 이루어진다(도 2 의 단계 S6).
전술한 바와 같이, 온라인 보상파(70)의 생성에 사용되고 있는 역특성(40)은 짧은 시간(△T)의 데이터로부터 구해지고 있기 때문에, 일회의 진동 인가 전체의 데이터로부터 구해진 오프라인에서의 역특성과 비교하여 저주파수 영역에서의 정밀도가 떨어지고 있다. 그러므로, 오프라인 보상파 생성기(3)로부터의 오프라인 보상파 (30)와 온라인 보상파 생성기(7)로부터의 온라인 보상파(70)를 각각 저역 통과 필터(81)와 고역 통과 필터(82)에 통과시킨 후에 가산하는 처리를 행하고 있다.
도 3 은 주파수별 가산기(8)에 있어서의 처리의 일례를 나타낸 도이다. 도에 나타낸 바와 같이, 저역 통과 필터(81)와 고역 통과 필터(82)는 주파수마다 오프라인 보상파(30)와 온라인 보상파(70)의 가산시의 비율(이득: 0 ∼ 1)을 설정한 것이다. 전술한 이유로부터, 충분히 주파수가 낮은 영역에서는 오프라인 보상파(30)만이, 또 충분히 주파수가 높은 영역에서는 온라인 보상파(70)만이 이용되고, 그 경계 영역에서는 쌍방이 혼합되는 설정으로 되어 있다. 도 3 의 예에서는, 상기 경계 영역에 있어서 주파수와 이득의 관계를 선형으로 했으나, 주파수마다 저역 통과 필터(81)와 고역 통과 필터(82)에 있어서의 이득의 합(도에서의 a+b)이 1 이 되는 관계라면 선형이 아니더라도 상관없다.
주파수별 가산기(8)에서 가산된 결과가 상기 스위칭 동작 신호(12)에 응답하여 진동 인가파(90)로서 스위칭되어야 할 혼합 보상파(80)이고, 스위칭부(122)를 통해 보상파 스위칭부(9)에 전달된다. 스위칭부(122)는 상기 스위칭 동작 신호(12)때마다 스위칭되어, 주파수별 가산기(8)에서 생성된 혼합 보상파(80)를 기억기(94)혹은 기억기(95)로 교대로 출력한다(도 2 의 단계 S7). 한편, 스위칭부(121)는 온라인 보상파(70)의 사용/불사용을 스위칭하는 스위치이고, 진동 인가 개시 직후 등 온라인 보상파(70)를 사용하지 않는 경우에는 A 측, 온라인 보상파(70)를 사용하는 경우에는 B 측으로 설정된다. 따라서, 일회째의 스위칭 동작 신호(12)가 나온 시점에서 A 측에서 B 측으로 스위칭된다.
보상파 스위칭부(9)는 스위칭 시각 설정기(10)로부터의 스위칭 동작 신호(12)에 응답하여, 진동 테이블(2)로 출력하는 진동 인가파(90)를 온라인 보상이 이루어져 주파수별 가산기(8)에서 생성된 혼합 보상파(80)로 스위칭되지만, 이 때에 진동 인가파(90)가 원활하게 새로운 혼합 보상파(80)로 스위칭되도록 처리하고 있다. 기억기(94,95)에는 각각 스위칭 전에 진동 인가파(90)로서 출력되어 있는 혼합 보상파(80)와 스위칭 동작 신호에 의해 생성되어 스위칭 후의 진동 인가파(90)로 되는 혼합 보상파(80)가 기록된다. 진동 인가 개시 후, 일회째의 스위칭 동작 신호(12)가 생성된 시점에서, 기억기(94)에 상기 오프라인 보상파 생성기(3)에서 생성된 오프라인 보상파(30)가, 기억기(95)에는 주파수별 가산기(8)에서 생성된 혼합 보상파(80)가 기억된다. 2 회째 이후의 스위칭 동작 신호 때에는, 전술한 스위칭부(122)의 동작에 근거하여 신구 혼합 보상파(80)가 두개의 기억기에 교대로 기억된다.
기억된 신구 혼합 보상파(80)는 각각 가변이득(91,92)으로 소정의 이득치를 부여받은 후, 가산기(93)에서 가산되어 진동 테이블(2)로 출력하는 새로운 진동 인가파(90)가 생성된다(도 2 의 단계 S8). 도 4 는 가변이득(91,92) 및 가산기(93)에 있어서의 처리를 설명하기 위한 도이다. 도 4 의 (A)는 신구 혼합 보상파(80)와 가산기(93)로부터 출력되는 진동 인가파(90)의 파형을 나타내고 있다. 또한,(B)는 가변이득(91,92)에 있어서의 이득의 변화를 나타내고 있다. 도에서 알 수 있듯이, 스위칭 시각 ts(상기 스위칭 동작 신호가 생성된 시각)에서 잠깐의 사이 △t(소정 시간내)는 이득의 변화에 근거하여 신구 혼합 보상파(80)가 혼합되고,(A)에 나타낸 바와 같이 출력되는 진동 인가파(90)는 신구 혼합 보상파(80)의 파형을 안에 삽입하도록 원활하게 변화한다. 이로 인해, 스위칭시의 단속적인 변화에 의한 폐해를 방지할 수 있다.
도 1 로 되돌아가서, 보상파 스위칭부(9)로부터 출력된 새로운 진동 인가파(90)는 진동 테이블로 전달되고, 이 진동 인가파(90)에 의한 진동이 다음의 스위칭 동작 신호(12)가 생성되기까지 계속된다. 스위칭 시각 설정기(10)에서 스위칭 동작 신호(12)가 생성될 때마다 상기의 진동 테이블 역특성 산출기(4)에 있어서의 역특성 파악에서부터의 동작(도 2 의 단계 S3 ∼ S8)이 행해져, 본 진동 인가의 종료까지 반복된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 1 실시예에 관한 파형 제어 장치는, 사전에 설정한 각 시각에 그 시점에서의 진동 테이블의 역특성을 파악하고, 수시로 역특성에 근거하여 온라인 보상된 보상파를 진동 인가파로서 사용해 감으로써, 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시키는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 온라인 보상에서 오차가 커지는 저주파수 영역에 있어서 오프라인 보상파를 이용하는 것, 보상파의 스위칭시에 신구 보상파를 원활하게 스위칭하는 것에 의해, 보다 적정한 진동 시험을 가능하게 하고 있다.
다음에서, 본 발명의 제 2 실시예에 대해서 설명한다. 제 2 실시예에 관한 파형 제어 장치는 거의 제 1 실시예의 장치와 동일하지만, 항상 진동 테이블의 역특성의 파악 연산을 실시하고, 역특성의 이득의 변화가 소정치보다 커졌을 때에 온라인 보상파를 생성하여 보상파를 스위칭하는 것을 특징으로 하고 있다.
도 5 는 제 2 실시예에 관한 파형 제어 장치의 구성도이다. 도 1 에 나타낸 제 1 실시예의 구성도와 비교하여, 진동 테이블 역특성 산출기(4)와 스위칭 시각 설정기(10)사이의 신호의 방향만이 달라져 있을 뿐이고, 또한 각부의 구성에 대해서도 스위칭 시각 설정기(10)를 제외하고 동일하다. 도 6 은 제 2 실시예에 있어서의 스위칭 시각 설정기(10)의 구성도이다. 도 7 은 제 2 실시예에 있어서의 흐름도이다. 도 7 에 있어서, 점선으로 둘러싸인 부분, 바꿔말하면 진동 테이블 역특성 산출기(4)에 있어서의 특성 파악과 스위칭 시각 설정기(10)에 있어서의 스위칭 동작 신호(12)의 생성에 관한 부분이 제 1 실시예와 상이한 부분이다.
다음에서, 도 6 및 도 7 에 근거하여 제 1 실시예와의 상이한 내용에 대해 설명한다. 진동 테이블 역특성 산출기(4)는 제 1 의 실시예의 경우와 같이 스위칭 시각 설정기(10)로부터의 스위칭 동작 신호(12)에 의해 역특성의 연산을 행하는 것이 아니라, 진동 인가 중에 항상(또는 소정의 샘플링 시간마다)역특성의 연산을 실시하고, 그 결과를 온라인 보상파 생성기(7)와 스위칭 시각 설정기(10)에 출력하고 있다(도 7 의 단계 S3-1). 또한, 역특성의 연산 자체는 진동 인가파 기록기(5)와 재현파 기록기(6)로부터의 상기 △T 분의 데이터를 사용하여, 제 1 실시예와 마찬가지로 AR 모델을 사용하여 행해진다.
역특성을 접수한 스위칭 시각 설정기(10)는 현재의 진동 인가파에 대응하는 역특성과 진동 인가 중에 구한 역특성과의 차가 일정 이상으로 커지면 스위칭 동작 신호(12)를 출력한다. 보다 상세하게는, 현재 진동 인가파로서 사용되고 있는 보상파를 생성하기 위해 사용된 역특성의 추정치
와 이번에 보내어진 역특성의 추정치
를 미리 설정한 K 개의 주파수치에 있어서 비교하고, 그 이득 차의 절대치의 총합을 산출한다. 그리고, 산출된 산출치를 미리 설정한 소정치와 비교하여(도 7 의 단계 S3-2), 산출된 산술치가 더 큰 경우에는 스위칭 동작 신호(12)를 생성한다(도 7 의 단계 S4).
도 8 은 상기 이득차의 절대치의 총합을 설명하기 위한 도이다. 도에서 점선이 상기 현재의 진동 인가파의 역특성의 추정치
를, 굵은 선이 상기 구해진 역특성의 추정치
를 나타내고 있다. 또, ω1, ω2, ....ωk 가 상기 k 개의 주파수치를, △G1, △G2, .... △Gk 가 그들 주파수에 있어서의
과
의 차를 나타내고 있다. 여기서, 상기 이득차의 절대치의 총합이란, 도에서도 기재된 하기 (7) 식에서 구해지는 △G 의 값이다.
스위칭 시각 설정기(10)의 내부 구성에서는, 도 6 에 나타낸 바와 같이 진동 테이블 역특성 산출기(4)로부터 보내온 역특성의 추정치
가 스위칭부(101)를 통해 기록기(102,103)중 임의의 한쪽에 기록된다. 다른 한쪽의 기록기에는 현재의 보상파의 역특성
이 기록되어 있다. 이득차 계산기(1041 ∼ 104k)에서는 기록기(102,103)에 기록된
과
의 상기 k 개의 주파수치에 있어서의 이득차가 계산되고, 그 결과의 절대치가 절대치 연산기(1051 ∼ 105k)에서 연산된 다음, 가산기(106)에서 총계된다. 그 이득차의 총합 △G 은 비교기(107)에서 소정 이득 설정기(108)에 정해진 설정치 Gs 과 비교되어, 전술한 바와 같이 △G 쪽이 커지면 스위칭 동작 신호(12)가 생성된다. 진동 테이블 역특성 산출기(4)로부터 신규의 역특성의 추정치(40)가 보내질 때마다 스위칭부(101)가 스위칭되어, 상기의 동작이 반복된다.
스위칭 동작 신호(12)가 생성된 다음은, 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 온라인 보상파(70)가 생성되고, 보상파의 스위칭이 실행되게 된다. 이상에서 설명한 바와 같이, 제 2 실시예에서는 제 1 실시예의 경우와 동일하게 온라인 보상을 행함으로써 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시킬 수 있으나, 그 온라인 보상을 행하는 타이밍을 역특성의 이득 변화량에 의해 결정하는 것에 특징이 있다. 보다 구체적으로는 변화가 커질 때마다 새로운 보상파로 스위칭된다. 따라서, 본 실시예에 관한 파형 제어 장치에서는 본 진동 인가 전에 미리 보상파의 스위칭 시각을 설정할 필요가 없어, 사전에 스위칭 시각을 예측하는 것이 곤란한 경우에 유효하다. 또한, 스위칭 시각 결정이 주로 이득의 가감 연산만으로 행해지기 때문에 실현도 용이하다.
다음에서, 본 발명의 제 3 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예는, 보상파의 스위칭 동작 신호의 출력 타이밍을 진동 테이블의 역특성에서 검출되는 시험체의 고유치(고유 진동수)의 변화량(△ω)에 따라 결정하는 것을 특징으로 하는 것으로, 제 2 실시예에 있어서의 장치와 비교하여 스위칭 시각 설정기(10)의 내부 구성만이 상이하다. 따라서, 본 실시예에 있어서의 파형 제어 장치의 전체 구성도는 도 5 에 나타낸 제 2 실시예의 구성도와 동일하고, 전체의 처리 흐름에 대해서도, 도 7 에 나타낸 흐름도의 단계 S3-2 에 있어서 △G 를 △ω로 바꿔 놓은 것이다.
도 9 는 제 3 실시예의 파형 제어 장치에 있어서의 스위칭 시각 설정기(10)의 구성도이다. 이하, 제 3 실시예에 있어서 특징 부분에 대해 설명한다. 본 실시예에서도, 진동 테이블 역특성 산출기(4)에 있어서 항상 역특성의 추정치(40)가 산출되어 있고, 그 때마다 그 추정치가 스위칭 시각 설정기(10)에 보내진다. 보내진 역특성의 추정치
는 제 2 실시예의 경우와 마찬가지로 스위칭부(101)를 통해 기록기(102,103)중 어느 하나에 기록된다. 다른 하나의 기록기에는 현재의 보상파의 역특성
이 기록되어 있다. 다음으로, 고유치 계산기(1011, 1012)에 있어서
과
로부터 각각의 경우의 시험체의 고유치가 산출된다.
도 10 은 고유치와 고유치의 차를 표시한 도이다. 도에서 점선이
를, 굵은 선이
를 나타내고, 각각의 고유치(고유 진동수)가 ωNold, ωNnow로 표현되고 있다. 다음에서 계산된 2 개의 고유치의 차의 절대치(도 10 의 △ω)이 감산기(1013)과 절대치 연산기(1014)에서 계산된다. 그 계산식은 도 10 에도 기재되어 있는 것과 같이 하기 (8) 식이다.
계산된 고유치의 차 △ω는 비교기(1015)에 있어서 소정치 설정기(1016)에 설정된 성정치 ωs 과 비교되어, 설정치 ωs 보다 큰 경우에는 역특성의 추정치를 갱신하기 위한 스위칭 동작 신호(12)가 출력된다. 이것으로 인해, 제 1 및 제 2 실시예의 경우와 마찬가지로 온라인 보상파(70)가 생성되어, 보상파의 스위칭이 실행된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 제 3 실시예에서는 진동 인가 중에 항상 진동 테이블의 역특성을 파악하고, 이로부터 검출되는 시험체의 고유치의 변화가 소정치 이상으로 된 경우에 온라인 보상을 행함으로써, 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시키는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 제 2 실시예와 마찬가지로 사전에 스위칭 시각의 설정을 행할 필요가 없다. 또한, 스위칭 시기 결정을 위한 역특성의 평가에 고유치를 사용함으로써, 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성의 변화를 적확하게 파악할 수 있어, 단순히 이득을 비교하는 제 2 실시예와 비교하여 고정밀의 평가가 가능하다.
다음으로, 본 발명의 제 4 실시예에 대해서 설명한다. 제 4 실시예는, 진동 인가 중 항상 일정 시간마다 온라인 보상파를 생성하여 보상파를 스위칭해 가는 것이다. 따라서, 보상파의 스위칭 시각을 지시하는 스위칭 시각 설정기(10)가 불필요하게 되기 때문에, 제 4 실시예에 관한 파형 제어 장치의 구성도는 도 1 내지는 도 5 에 나타낸 구성도로부터 스위칭 시각 설정기(10)를 삭제한 것이 된다.
본 실시예의 파형 제어 장치에 있어서는, 일정 시간마다 진동 테이블 역특성 산출기(4), 온라인 보상파 생성기(7), 주파수별 가산기(8) 및 보상파 스위칭부(9)가 동작하고, 그때마다 생성된 온라인 보상파(70)에 의해 보상파의 스위칭이 행해진다. 각 부의 동작은 제 1 실시예에서 설명한 내용과 동일하다. 또한 전체의 처리 흐름도 도 2 에 나타낸 처리 흐름과 동일하여, 스위칭 동작 신호(12)의 생성(단계 S3)이 일정 시간마다 행해지고, 그 때마다 도 중의 단계 S4 ∼ S8 가 반복된다.
제 4 실시예에 관한 파형 제어 장치에 있어서도 항상 온라인 보상을 행하기 때문에, 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시키는 것이 가능하다. 또한, 비교적 짧은 시간 간격으로 보상파의 스위칭을 행함으로써, 서서히 그 특성이 변화하는 시험체의 진동 시험에도 적용 가능하다.
다음으로, 본 발명의 제 5 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예는, 진동 테이블의 역특성 파악을 위해 사용되는 진동 인가파와 재현파의 데이터의 취득기간(상기 △T)을 가변으로 하고, 사전에 각 시각에 있어서의 취득 시간 △T 을 설정해 두는 것이다. 본 실시의 형태예는 지금까지 설명한 모든 실시예에 적용이 가능하다.
도 11 은 제 5 실시예에 있어서의 상기 데이터의 취득 시간 △T 에 대해 설명하기 위한 도이다. (a)는 △T 를 일정하게 한 경우를 예시한 것이다. 또한,(b),(c)는 각각(a)의 시각 k,k' 에 있어서 취득되는 데이터의 주파수 분포를 나타내고 있다. 도에서 알 수 있듯이, 시각 k 에서 취득된 (구간 1 (△T1)의)데이터는 충분한 대역을 포함하고 있으나, 시각 k' 에서 취득된 (구간 2 (△T2)의)데이터는 고역을 포함하고 있지 않다. 이 때문에, 시각 k 에서는 역특성을 바르게 파악할 수 있으나, 시각 k' 에서는 바르게 파악되지 않는다. 이렇게 △T 를 일정하게 하면, 취득되는 데이터에 주파수 성분의 편향이 존재하는 경우가 있어, 역특성의 산출상 문제가 된다.
취득되는 데이터에 충분한 대역을 확보하기 위해서는 △T 를 길게 할 필요가 있으나, △T 를 고정하여 일률적으로 길게 하는 것은 취득되는 데이터에 낡은 것이 다수 포함되게 되어 온라인 보상에 있어서는 바람직하지 않다. 따라서, 필요에 따라 적절히 △T 를 변화시키는 것이 바람직하다.
도 11 의 (d)는, 제 5 실시예를 적용한 경우이고,(a)에 나타낸 예에 있어서, △T 를 시각에 대해 가변으로 하고(△T(k)), 시각 k' 에 있어서도 적절한 데이터가 취득 가능하도록 한 것을 나타내고 있다. (e)는 (d)에 있어서의 구간 3 에서 취득된 데이터의 주파수 분포를 나타내고 있다. △T(k')를 △T 일정의 경우보다 길게 설정함으로써 상기 문제가 해결되어 있다. 또한, 시각 k 에 있어서는, △T(k)를 길게 할 필요가 없기 때문에 △T 그대로 되어 있다.
이렇게 △T 를 가변으로 하는 것이 바람직하지만, 진동 인가 중에 리얼 타임에서 각 시각에 있어서의 적절한 △T 를 결정하는 것은 곤란하다. 거기서, 본 실시예에서는 목표파가 기지인 것이 착안하여, 진동 인가 전에 목표파의 주파수 분포를 해석하고, 각 시각에 있어서의 적절한 △T, 즉 역특성 파악에 필요한 데이터를 포함하는 가장 짧은 시간을 설정해 둔다. 구체적으로는 진동 인가 중의 시각 t 에 의해 값이 변화하는 취득 기간 △T(t)을 사전에 결정해 둔다. 진동 인가 중에는 진동 인가파 기록기(5) 및 재현파 기록기(6)에 있어서, 각 시각 t 마다 △T(t)분의 데이터가 취득되어, 역특성 파악에 사용된다.
이상, 설명한 바와 같이 제 5 실시예에서는, 각 시각에 있어서 주파수 분포의 편향이 적고, 또한 짧은 시간의 데이터에서 역특성의 동정이 행해지기 때문에측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 따라서, 보다 정확한 진동 시험을 실현 할 수 있다. 이상, 제 1 내지 제 5 실시예를 사용하여 설명한 바와 같이, 본 발명을 적용한 진동 테이블의 파형 제어 장치는 진동 인가 중에 적절한 온라인 보상파에 의한 스위칭을 실행함으로써, 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시킬 수 있어, 소위 일발 파괴 시험 등에 적용이 가능하다.
본 발명의 보호 범위는 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등물에까지 미치는 것이다.
이상, 첨부 도면에 따라서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째로, 진동 인가 중에 진동 인가 전에 구해진 역특성에 근거하는 오프라인 보상파로부터 진동 인가 중에 구해진 역특성에 근거하는 온라인 보상파에 의한 보상파로 스위칭함으로써, 일회의 진동 인가로 목표파와 재현파를 일치시킬 수 있어, 소위 일발 파괴 시험 등 진동 인가 중에 진동 테이블의 특성이 변화하는 진동 시험에 적용할 수 있다는 효과가 있다.
둘째로, 진동 인가 중에 진동 인가파를, 진동 인가 중에 순차적으로 생성되는 새로운 온라인 보상파에 의한 보상파로 순차적으로 스위칭해 감으로써, 일회의 진동 인가로 보다 정확하게 목표파와 재현파를 일치시킬 수 있다.
셋째로, 진동 인가파로서 스위칭하는 온라인 보상파에 의한 보상파를, 주파수에 따른 소정 비율로 오프라인 보상파와 온라인 보상파를 가산한 혼합 보상파로 함으로써, 어느 주파수 영역에 있어서도 오차가 적은 보상파를 생성할 수 있다.
넷째로, 진동 인가파의 스위칭시에 진동 인가파로서 사용되는 신구 보상파를 원활하게 스위칭함으로써, 보다 적정한 진동 시험이 가능하도록 하는 효과가 있다.
다섯번째로, 진동 인가파의 스위칭을 사전에 설정된 타이밍에서 행함으로써, 적정한 진동 인가파의 스위칭이 가능하다.
여섯째로, 진동 인가파의 스위칭을 진동 인가 중 일정 시간마다 행함으로써, 서서히 그 특성이 변화하는 시험체의 진동 시험에도 적용할 수 있는 효과가 있다.
일곱번째로, 진동 인가파의 스위칭을 진동 인가 중에 파악되는 역특성의 이득의 변화량이 소정치보다 커진 경우에 행함으로써, 진동 인가 전에 미리 스위칭 타이밍을 설정할 필요가 없어, 사전에 스위칭 타이밍을 예측하는 것이 곤란한 경우에 유효하다.
여덟번째로, 진동 인가파의 스위칭을, 진동 인가 중에 검출되는 시험체의 고유치의 변화량이 소정치보다 커졌을 때 행함으로써, 진동 인가 전에 미리 스위칭 타이밍을 설정할 필요가 없을 뿐만 아니라, 보다 정밀도가 높은 진동 시험이 가능해진다.
아홉번째로, 진동 테이블의 역특성 파악을 위해 사용되는 진동 인가파와 재현파의 데이터의 취득 기간을 사전에 각 시각마다 적정한 길이로 설정해 둠으로써, 진동 인가 중의 각 시각에 있어서 주파수 분포의 편향이 적고, 또한 짧은 시간의 데이터로 역특성의 측정이 행해져서,측정 정밀도가 향상하는 효과가 있다.
열번째로, 온라인 보상을 행할 수 있는 진동 테이블의 파형 제어 장치를 갖는 진동 장치를 사용함으로써, 소위 일발 파괴 시험 등 진동 인가 중에 진동 테이블의 특성이 변화하는 진동 시험이 가능하게 된다고 하는 효과가 있다.

Claims (39)

  1. 진동 인가 중에 진동 테이블에 있어서 재현되는 재현파가 목표파와 일치하는 진동 인가파의 신호를 상기 진동 테이블에 부여하는 진동 테이블의 파형 제어 장치에 있어서,
    상기 진동 인가가 행해지기 전에 구해진 상기 진동 테이블의 역특성과 상기 목표파에 근거하여 상기 진동 인가파로 해야할 오프라인 보상파를 생성하는 오프라인 보상파 생성기, 및
    상기 진동 인가 중에 소정 시간분의 상기 진동 인가파 및 상기 재현파의 데이터에 근거하여 구해진 상기 진동 인가 중의 상기 진동 테이블의 역특성과 상기 목표파에 근거하여, 상기 진동 인가파로 해야할 온라인 보상파를 생성하는 온라인 보상파 생성기를 포함하고,
    상기 진동 인가 중에 상기 진동 테이블에 부여하는 상기 진동 인가파를 상기 오프라인 보상파에서 상기 온라인 보상파에 근거한 보상파로 스위칭하는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온라인 보상파 생성기는 상기 진동 인가 중에 순차적으로 새로운 상기 온라인 보상파를 생성하고,
    상기 진동 인가파의 온라인 보상파에 근거하는 보상파로의 스위칭이, 상기 새롭게 생성된 온라인 보상파에 근거하여 순차적으로 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오프라인 보상파와 상기 온라인 보상파를 주파수에 따른 소정 비율로 가산하고, 저주파수 영역에 있어서는 상기 오프라인 보상파로 되고, 고주파수 영역에 있어서는 상기 온라인 보상파로 되는 혼합 보상파를 생성하는 주파수별 가산기를 더 포함하고,
    상기 온라인 보상파에 근거한 보상파가 상기 혼합 보상파인 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 진동 인가파의 스위칭시에 상기 진동 인가파가 스위칭전의 파형에서 스위칭 후의 파형으로 원활하게 이행하도록, 스위칭 전에 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파와 스위칭 후에 상기 진동 인가파로 되는 보상파를 스위칭 후의 시각에 따른 소정 비율로 가산하고, 스위칭 후의 상기 진동 인가파를 생성하는 보상파 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 진동 인가파의 스위칭이 상기 진동 인가 전에 미리 설정된 타이밍에서 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 진동 인가파의 스위칭이, 상기 진동 인가 중 일정 시간마다 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 역특성과의 이득 차가 소정치를 넘을 때에 상기 진동 인가파의 스위칭이 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 각각의 역특성에서 구해지는 상기 진동 테이블에 올려놓은 시험체 각각의 고유치의 차가 소정치를 넘을 때, 상기 진동 인가파의 스위칭이 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 인가 중의 진동 테이블의 역특성을 구하기 위해 사용되는 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이,
    상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 진동 인가 중의 진동 테이블의 역특성을 구하기 위해 사용되는 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이,
    상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 오프라인 보상파와 상기 온라인 보상파를 주파수에 따른 소정 비율로 가산하고, 저주파수 영역에 있어서는 상기 오프라인 보상파로 되고, 고주파수 영역에 있어서는 상기 온라인 보상파로 되는 혼합 보상파를 생성하는 주파수별 가산기를 더 포함하고,
    상기 온라인 보상파에 근거한 보상파가 상기 혼합 보상파인 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 진동 인가파의 스위칭시에 상기 진동 인가파가 스위칭전의 파형에서 스위칭 후의 파형으로 원활하게 이행하도록, 스위칭 전에 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파와 스위칭 후에 상기 진동 인가파로 되는 보상파를 스위칭 후의 시각에 따른 소정 비율로 가산하고, 스위칭 후의 상기 진동 인가파를 생성하는 보상파 스위칭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 진동 인가파의 스위칭이 상기 진동 인가 전에 미리 설정된 타이밍에서 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 진동 인가파의 스위칭이, 상기 진동 인가 중 일정 시간마다 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 역특성과의 이득 차가 소정치를 넘을 때에 상기 진동 인가파의 스위칭이 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 각각의 역특성에서 구해지는 상기 진동 테이블에 올려놓은 시험체 각각의 고유치의 차가 소정치를 넘을 때, 상기 진동 인가파의 스위칭이 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 인가 중의 진동 테이블의 역특성을 구하기 위해 사용되는 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이,
    상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 진동 인가 중의 진동 테이블의 역특성을 구하기 위해 사용되는 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이,
    상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 장치.
  19. 피시험체인 시험체를 올려놓고, 상기 시험체를 소정 파형으로 진동시키는 진동 테이블과 상기 진동 테이블의 파형 제어 장치를 갖는 진동 장치에 있어서,
    상기 진동 테이블의 파형 제어 장치가,
    제 1 항 내지 제 8 항, 제 10 항 내지 제 16 항, 제 18 항중 어느 한 항에 기재된 진동 테이블의 파형 제어 장치인 것을 특징으로 하는 진동 장치.
  20. 피시험체인 시험체를 올려놓고, 상기 시험체를 소정 파형으로 진동시키는 진동 테이블과 상기 진동 테이블의 파형 제어 장치를 갖는 진동 장치에 있어서,
    상기 진동 테이블의 파형 제어 장치가,
    제 9 항에 기재된 진동 테이블의 파형 제어 장치인 것을 특징으로 하는 진동 장치.
  21. 피시험체인 시험체를 올려놓고, 상기 시험체를 소정 파형으로 진동시키는 진동 테이블과 상기 진동 테이블의 파형 제어 장치를 갖는 진동 장치에 있어서,
    상기 진동 테이블의 파형 제어 장치가,
    제 17 항에 기재된 진동 테이블의 파형 제어 장치인 것을 특징으로 하는 진동 장치.
  22. 진동 인가 중에 재현파가 목표파와 일치하는 진동 인가파의 신호를 받아서 진동하는 진동 테이블의 파형 제어 방법에 있어서,
    상기 진동 인가가 행해지기 전에 구해진 상기 진동 테이블의 역특성과 상기 목표파에 근거하여 상기 진동 인가파로 해야할 오프라인 보상파를 생성하고, 상기 진동 인가파를 상기 오프라인 보상파로 하는 제 1 단계, 및
    상기 진동 인가 중에 소정 시간분의 상기 진동 인가파 및 상기 재현파의 데이터에 근거하여 구해진 상기 진동 인가 중의 상기 진동 테이블의 역특성과 상기 목표파에 근거하여, 상기 진동 인가파로 해야할 온라인 보상파를 생성하고, 상기 진동 인가 중에 상기 진동 인가파를 상기 온라인 보상파에 근거한 보상파로 스위칭하는 제 2 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 2 의 단계가 상기 진동 인가 중에 반복하여 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서의 상기 온라인 보상파에 근거한 보상파가,
    상기 오프라인 보상파와 상기 온라인 보상파를 주파수에 따른 소정 비율로 가산하여, 저주파수 영역에 있어서는 상기 오프라인 보상파로 되고, 고주파수 영역에 있어서는 상기 온라인 보상파로 되는 혼합 보상파인 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서의 스위칭 후의 진동 인가파는,
    스위칭 전에 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파와 스위칭 후에 상기 진동 인가파로 되는 보상파를 스위칭 후의 시각에 따른 소정 비율로 가산함으로써 생성되고, 스위칭 전의 파형에서 스위칭 후의 파형으로 원활하게 이행하는 파형을 갖는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 단계가, 상기 진동 인가 전에 미리 설정된 타이밍에서 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 단계가 상기 진동 인가 중 일정 시간마다 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 단계가,
    최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 역특성과의 이득 차가 소정치를 넘을 때에 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 단계가,
    최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 각각의 역특성에서 구해진, 상기 진동 테이블에 올려놓은 시험체 각각의 고유치의 차가 소정치를 넘을 때에 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  30. 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서의 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이,
    상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  31. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서의 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이,
    상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  32. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서의 상기 온라인 보상파에 근거한 보상파가,
    상기 오프라인 보상파와 상기 온라인 보상파를 주파수에 따른 소정 비율로 가산하여, 저주파수 영역에 있어서는 상기 오프라인 보상파로 되고, 고주파수 영역에 있어서는 상기 온라인 보상파로 되는 혼합 보상파인 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서의 스위칭 후의 진동 인가파는,
    스위칭 전에 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파와 스위칭 후에 상기 진동 인가파로 되는 보상파를 스위칭 후의 시각에 따른 소정 비율로 가산함으로써 생성되고, 스위칭 전의 파형에서 스위칭 후의 파형으로 원활하게 이행하는 파형을 갖는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 2 단계가, 상기 진동 인가 전에 미리 설정된 타이밍에서 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 2 단계가 상기 진동 인가 중 일정 시간마다 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 2 단계가,
    최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 역특성과의 이득 차가 소정치를 넘을 때에 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  37. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 2 단계가,
    최신의 상기 진동 인가 중에 있어서의 진동 테이블의 역특성과 그 시점에서 상기 진동 인가파로 되어 있는 보상파의 생성에 사용된 상기 진동 테이블의 각각의 역특성에서 구해진, 상기 진동 테이블에 올려놓은 시험체 각각의 고유치의 차가 소정치를 넘을 때에 행해지는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  38. 제 34 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서의 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이,
    상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
  39. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에 있어서의 상기 진동 인가파 및 재현파의 데이터가 취득되는 상기 소정 시간이,
    상기 진동 인가 중의 각 시각마다 주파수 성분의 편향이 없는 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 미리 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동 테이블의 파형 제어 방법.
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