TW477920B - Apparatus and method for controlling waveform of vibrating table - Google Patents

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TW477920B TW089103726A TW89103726A TW477920B TW 477920 B TW477920 B TW 477920B TW 089103726 A TW089103726 A TW 089103726A TW 89103726 A TW89103726 A TW 89103726A TW 477920 B TW477920 B TW 477920B
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TW089103726A
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Yukito Okuda
Akihiro Maekawa
Takaharu Hiroe
Makoto Sakuno
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Mitsubishi Heavy Ind Ltd
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Description

477920 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(1 ) 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於利用於由振動台及波形控制裝置形成之 振動裝置,以1次之加振,可以使目標波與再現波一致之 實時間適應型之波形控制裝置及其方法。 【習知技術】 以往以來,由於調查地震時之構造物之舉動或強度之 目的,進行各種之振動試驗,爲了此目的之裝置被使用者 爲振動裝置。圖1 2係顯示振動裝置之槪略構成圖。振動 裝置係由:載置被試驗體之供試體2 2 3使之振動之振動 台2,及控制其振動波形之波形控制裝置1 0 0所構成。 由波形控制裝置1 0 0發出之加振波9 0之信號在振動台 控制部2 1 ,被轉換爲使加振機2 2 1動作之伺服指令, 藉由接收該信號之加振機2 2 1之動作,工作台2 2 2以 及被載於其上之供試體2 2 3產生振動。 此處,所謂加振波9 0係指對振動台2所指示之振動 ,一, 波形,爲了實施適當之振動試驗,有必要使供試體2 2 3 以目標波形(目標波)振動之加振波9 0對振動台2做指 示。即,有必要使加振波9 0成爲:由被設置在工作台 2 2 2上之加速度傳感器2 2 4所獲得之振動波形(再現 波2 0 )與目標波一致之波形。波形控制裝置1 0 0係以 產生此種適當之加振波9 0爲目的所設置之裝置。 一般,加振波9 0與再現波2 0之關係,如使用頻率 (ω )領域之表現,可以以下述(1 )式表示之。 請 先 閱 讀- 背 δ 之 注· 意 事 項
Η 頁I 呂丁 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -4- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477920 Α7 Β7 五、發明說明(2 ) Υ(ω)=σ(ω).Χ(ω) (1) 但是,Υ ( ω )爲再現波2 0,X ( ω )爲加振波 9 0 ,G ( ω )爲包含供試體之振動台之特性(以下,稱 爲振動台之特性)。如將此(1 )式變更爲求得加振波X (ω)用之表現,成爲下述(2)。 Χ(ω)=σ_1(ω)·Υ(ω) (2) 但是,G — 1 ( ω )爲振動台之特性。在上述波形控制 裝置1 0 0中,利用此(2 )式,求得再現波Υ ( ω )成 爲目標波之加振波X ( ω )。此處,再現波Υ ( ω )設爲 目標波之故,成爲已知之故,如求取振動台之逆特性G _ 1 (ω ),可以算出適當之加振波X ( ω )。 此振動台之逆特性G — 1 ( ω )因振動台之裝置本身、 供試體以及振動之振幅準位等而變化之故,要直接求取有 其困難。因此,通常利用實際使振動裝置動作時所獲得之 加振波9 0與再現波2 0之資料,算出其之推算値 【數1】 (δ») 之實驗的推定方法。於習知之振動裝置中,此振動台之逆 特性之推定不在振動台之加振中,而在加振後離線下進行 。換言之,爲採取··由前次之振動試驗或預備試驗中所獲 得之資料推算振動台之逆特性,將該値於下一次之試驗中 當成固定値使用之方法。 圖1 3係以波形控制裝置爲中心以顯示習知之振動裝 置之構成圖。圖中,振動台2以外之部份構成圖1 2之波 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項^^寫本頁) -1 ---- 訂---------線' -5- 477920 Α7 Β7 五、發明說明(3 ) ------------------ (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 形控制裝置1 0 0。又,虛線係顯示離線之動作。加振時 ,由目標波產生器1發出之目標波1 1被傳達於離線補償 波產生器3 ,在此處,目標波藉由上述之事前算出之振動 台之逆特性被補償。即,由目標波1 1與振動台之逆特性 依據上述(2 )式,產生適當之加振波9 〇。實際上,於 (2 )式中,於振動台之逆特性G — 1 ( ω )係使用逆特性 之推算値 【數2】 δ» 。又,如做正確之表現,由在離線補償波產生器3被補償 之結果所獲得之波形被稱爲(離線)補償波,此處,將該 補償波當成原樣地往振動台2傳達之加振波9〇。 •線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 被產生之加振波9 0如上述般地,往振動台2傳達, 在振動台控制部2 1之控制下,振動台加振機構部2 2振 動。又,加振中之加振波9 0以及再現波2 0之資料以加 振波記錄器5以及再現波記錄器6被加以記錄。加振終了 後,依據此被記錄之資料,於振動台逆特性計算器4中, 如上述般地,在離線下求得振動台之逆特性之推算値4〇 【數3】 (G-丨⑽) ,該値在下一次之加振時等被使用。 又,於離線補償波產生器3中,進行依據上述(2 ) 式之運算者爲運算器3 2 ,被配置於其前後之傅立葉轉換 器3 1與傅立葉逆轉換器3 2係分別將時間領域之目標波 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -6- 477920 Α7 137 五、發明說明(4 ) 1 1轉換爲頻率領域、將頻率領域之補償波(加振波9 0 )轉換爲時間領域之部份。 ----------------- (請先閱讀背面之♦注意事項本頁) 圖1 4係利用圖1 3所示之習知之波形控制裝置之情 形的流程圖,爲顯示由振動台之逆特性之推定至本加振( 本試驗)爲止之順序者。首先,進行藉由微弱亂數波之加 振,由彼時之再現波求取加振準位(振動之振幅準位)低 之振動台之逆特性之推算値 【數4】 δ-1⑽ (圖1 4之步驟s 1 )。接著,設定初期加振準位(圖 1 4之步驟S 2 ),進行利用求得之逆特性 【數5】 線- 產生之離線補償波之加振(圖1 4之步驟S 3以及S 4 ) 。通常,加振準位設定爲低準位。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著,由該加振結果,藉由規定之方法,使再現波 2〇向著與目標波1 1 一致之方向地,產生修正上述離線 補償波之重複補償波(圖1 4之步驟S 5 ),再度進行加 振(圖1 4之步驟S 4 )。重複進行此順序,判斷被產生 之重複補償波之收斂狀況。在重複補償波爲發散傾向之情 形,由彼時之資料,再度算出逆特性之推算値 【數6】 亍丨⑽ (圖1 4之步驟S 6 ),由利用該値之離線補償波之產生 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 477920 A7 Β7 五、發明說明(5 ) (圖1 4之步驟S 3 )做修正。 再現波2 0與目標波1 1充分一致爲止地重複以上之 順序,利用彼時之重複補償波進行本加振(圖1 4之步I S 7 )。於此本加振中,加振準位在未到達所希望之準位 之情形,依據彼時之加振結果,計算修正逆特性之推算値 【數7】 ,提升加振準位之設定(圖1 4之步驟s 8 ),重複進行 由離線補償波之產生(圖1 4之步驟S 3 )起之順序。該 結果如以所希望之準位進行本加振,一連串之順序終了。 如以上說明般地,於習知之波形控制裝置中,逐漸加 大加振準位以進行重複加振,利用這些結果,於本加振所 需要之加振準位,在離線下求取使再現波2 0與目標波1 1充分一致之逆特性4 0。 【發明欲解決之課題】 但是,近年來,推想大地震發生時建築物之崩塌等, 進行所謂一發破壞試驗用之振動裝置爲所期望。此一發破 壞試驗爲:對建築物等之大型的供試體短時間給予高加振 準位之振動,使供試體破壞之試驗。因此,以相同條件進 行重複試驗成爲不可能,又,在一次之加振中,由於供試 體之破壞,隨時振動台之特性跟著變化。因此,如上述之 習知的振動裝置之波形控制裝置般地,在振動台之特性之 推定上,需要複數次之加振,又,於將事前求得之振動台 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -------;---------- (請先閱讀背面之注意事項本頁) 訂: 線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 477920 A7 B7 五、發明說明(6 之特性於加振中固定使用之波形控制裝置中,有無法對應 此種一發破壞試驗之問題。 因此,本發明之目的在於提供:可以適用於以一次之 加振,可以使目標波與再現波一致,在所謂之一發破壞試 驗等加振中,振動台之特性變化之振動試驗之振動台之波 形控制裝置及其方法。 【解決課題用之手段】 爲了達成上述目的,本發明係一種 之時機,將加振波依序切換爲以依據在 之逆特性所求得之補償波,進行所謂連線補償之振動台之 波形控制裝置。因此,依據本發明,可 加振,使目標波與再現波一致,在所謂 加振中,振動台之特性變化之振動試驗 :在加振中以規定 該時間點之振動台 以適用於以一次之 之一發破壞試驗等 請 先 閱 讀· 背 之 注· 意 事 項 頁i 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了達成上述目的,本發明係一種將加振 再現之再現波與目標g —致之加振波之信號施 台之振動台之波形控制裝置,其特徵爲具有: 振前所求得之上述振動台之逆特性與上述目標 爲上述加振波之離線補償波之離線補償波產生 基於加振中規定時間份之上述加振波以及上述 料所求得之加振中之上述振動台之逆特性與上 產生應爲上述加振波之連線補償波之連線補償 加振中,將施予上述振動台之上述加振波由上 波切換爲依據上述連線補償波之補償波。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 中於振動台 於上述振動 依據進行加 波,產生應 器;及依據 再現波之資 述目標波, 波產生器, 述離線補償 線 -9 - 477920 Λ7 137 五、發明說明(7 ) 進而,於上述發明中,其之合適形態爲:上述連線補 償波產生器之特徵爲:在上述加振中逐漸產生新的上述連 線補償波,往依據上述加振波之連線補償波之補償波之切 換係依據上述新產生之連線補償波逐漸進行。 再者,於上述發明中,別的形態之特徵爲具有產生將 上述離線補償波與上述連線補償波以因應頻率之規定的比 例相加,於低頻率領域中,成爲上述離線補償波,於高頻 率領域中,成爲上述連線補償波之混合補償波之頻率別加 法器,依據上述連線補償波之補償波爲上述混合補償波。 再者於上述發明中,別的形態之特徵爲具有:於上述 加振波之切換時,上述加振波由切換前之波形圓滑地移往 切換後之波形地,將切換前成爲上述加振波之補償波與切 換後成爲上述加振波之補償波,以因應切換後之時刻之規 定的比例相加,以產生切換後之上述加振波之補償波切換 器。 再者於上述發明中,別的形態之特徵爲:上述加振波 ….,一 之切換係以上述加振前預先被設定之時機進行。 再者於上述發明中,別的形態之特徵爲:上述加振波 之切換係在上述加振中,每隔一定時間進行。 再者於上述發明中,別的形態之特徵爲:在最新之上 述加振中之振動台之逆特性與被使用在該時間點成爲上述 加振波之補償波之產生之上述振動台之逆特性之增益差超 過規定値時,進行上述加振波之切換。 再者於上述發明中,別的形態之特徵爲:在分別由最 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 請 先 閱 讀- 背 面 意 事 項
訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 477920 Λ7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印^^ ___JB7__五、發明說明(8 ) 新之上述加振中之振動台之逆特性與被使用在該時間點成 爲上述加振波之補償波之產生之上述振動台之逆特性所求 得之被載置於上述振動台之供試體之個別的固有値之差超 過規定値時,進行上述加振波之切換。 再者於上述發明中,別的形態之特徵爲:取得使用於 求取上述加振中之振動台之逆特性用之上述加振波以及再 現波之資料之上述規定時間,被設定爲:在上述加振中之 各時刻,可以取得沒有頻率成分之偏倚之資料之時間。 爲了達成上述目的,本發明爲一種具有:載置被試驗 體之供試體,使上述供試體以規定之波形振動之振動台, 及上述振動台之波形控制裝置之振動裝置,其另外之特徵 爲:上述振動台之波形控制裝置爲上述發明或其形態所記 載之振動台之波形控制裝置。 爲了達成上述目的,本發明係一種接收加振中再現波 與目標波一致之加振波之信號而振動之振動台之波形控制 方法,其另外之特徵爲具有:依據加振進行前所求得之上 述振動台之逆特性與上述目標波,產生應爲上述加振波之 離線補償波’將上述加振波當成上述離線補償波之第1步 驟’及依據基於加振中規定時間份之上述加振波以及上述 再現波之資料所求得之加振中之上述振動台之逆特性與上 述目標波,產生應爲上述加振波之連線補償波,在加振中 ’將上述加振波切換爲依據上述連線補償波之補償波之第 2步驟。 本發明之進一步之目的以及特徵,由以下說明之發明 請 先 閱 讀· 背 δ 意 事 項 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐 -11 - 477920 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(9 ) 的實施形態可以變得明白。 【發明之實施形態】 以下,參考圖面說明本發明之實施形態。但是,相關 之實施形態並不是用於限定本發明之技術範圍。又,圖中 ,對相同或類似者賦予相同之參考號碼或參考標號以說明 之。圖1係適用本發明之波形控制裝置之第一實施形態例 之構成圖。第一實施形態例之波形控制裝置係在加振前預 先設定之加振中之各時刻,求得該時間點之振動台之逆特 性,將加振波切換爲依據該逆特性產生之補償波者。即, 在加振中之各設定時刻進行連線補償之裝置。 如圖1所示般地,第一實施形態之波形控制裝置相對 於依據圖1 3說明之習知裝置,成爲追加連線補償波產生 器7、頻率別加法器8、補償波切換器9、切換時刻設定 器1 0以及切換器1 2 1、1 2 2之構成。 圖2係圖1所示之波形控制裝置之流程圖。以下,依 -· 據圖1以及圖2 ,說明第一實施形態例之加振順序與各部 之機能。 首先,在進行本加振前,與習知技術說明之順序相同 地,進行藉由微弱亂數波之加振,求取由其結果所獲得之 振動台之逆特性之推算値 【數8】 亍丨⑽ (圖2之步驟S 1 )。之後,開始本加振,首先,利用由 (請先閱讀背面之注意事項再^寫本頁) 裝 -丨線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -12- 477920 Λ7 137 五、發明說明(ίο ) 上述微弱亂數波所獲得之逆特性,以離線補償波產生器3 產生離線補償波3 0。在本加振之初期階段中,此離線補 償波3 0原樣地成爲被傳達於振動台2之加振波9 0 ,振 動台2振動(圖2之步驟S 2 )。至目前爲止之各部的動 作與習知技術說明之內容相同。在切換時刻設定器1 〇來 之切換動作信號1 2產生爲止,繼續此狀態。 切換時刻設定器1 0爲貫fr上述之連線補償,發出切 換加振波9 0之旨意之切換動作信號1 2之部份,在第一 實施形態例中,輸出此切換動作信號1 2之時刻係由加振 前目標波1 1之振幅準位被預先設定。由切換時刻設定器 1 0 —發出切換動作信號1 2 (圖2之步驟S 3 ),由被 記錄於加振波記錄器5以及再現波記錄器6之加振波9〇 與再現波2 0之資料,於振動台逆特性計算器4中求得該 時間點之振動台之逆特性之推算値4 0 (圖2之步驟S 4 )。此處,加振波記錄器5以及再現波記錄器6雖然與習 知技術說明者爲相同,但是,記憶過去規定時間(△ T ) 份之加振波9 0與再現波2 0之資料。 又,振動台逆特性計算器4雖也與習知技術說明者爲 相同,但是,求得逆特性用所使用之加振波9 0與再現波 2 0之資料爲在上述△ T內被取得之短資料之故,計算逆 特性用之算術係利用周知手法之A R模型。該手法顯示於 下: AR模型以(3)式表示。 【數9】 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再^寫本頁) 訂: 丨線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 477920 Α7 -—____ Β7 五、發明說明(11 ) Μ X{kT) = Y^ A(m) -X((k- m)T) + U(kT) m=\ 此處’一軸振動台之情形,可以以目標波〜輸入與再現波 一輸出之2變數模型表示之故,X (kT) 、A 、 U ( k T )成爲如下。在三次兀振動台之情形,雖然目標 波、再現波具有各軸方向成分之故,成爲3變數以上,俾 是,以下所述之手法卻相同。 【數1〇】 X{kT) A ( m ) U(kT) 'y(kT) x(kT) 2
XkT) 工kT) X 2 A R係數行列 餘差向量 X ( k T ) 再現波者。 利用此模型 又 波 y k T )係分別以時間領域表現加振 推定A R係數行列,該次數以求得給予 稱爲赤池之F P E規範之下述(4 )式之最小値而決定。 【數1 1】 FPE(M) = (1 + x (1 - · E{u] (kT)} ( 4 )
N N J 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此處,N爲表示被取樣之加振波以及再現波之資料點數, k爲取用1,2,3,..... ,N之値。 接著,算出A R係數行列A ( m )之傅立葉轉換B ( ω )後,藉由下述(5 )式求取波譜密度行量C ( ω )。 【數1 2】 c(e) = /、 /、 χώ) α^(ω) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -14- 477920 A7 B7 五、發明說明(彳2) =Β_\ (ω). E{U(kT) .U( (kT)} {B»}-' ( 5 ) (請先閱讀背面之注意事項再^寫本頁) 此處’ Ε { }爲期待値運算’ t爲轉換行列’ *爲共同轉 換行列。藉由此,振動台之逆特性之推算値 【數1 3】 δ-1⑽ 可以下述(6 )式求得。 【數1 4】
又,振動台之逆特性之計算手法也可以爲利用A R模 型以外之手法之裝置。 如上述般地,於振動台逆特性計算器4 一計算出逆特 性,響應切換時刻設定器1 〇來之切換動作信號1 2,於 連線補償波產生器7完成利用該逆特性之連線補償波7 0 之產生(圖2之步驟S 5 )。連線補償波產生器7之構造 與離線補償波產生器3爲相同,具有傅立葉轉換器7 1、 運算器7 1、傅立葉逆--轉換器7 3,-於運算^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 波之產生上,利用習知技術說明過之(2 )式。因此,連 線補償波產生器7只在使用於補償波產生之逆特性之推算 値於加振中變化之點,不同於離線補償波產生器3。 接著,被產生之連線補償波7 0被傳達於頻率別加法 器8,進行與依據頻率之離線補償波3 0之相加(圖2之 步驟S 6 )。 如上述般地,被使用於連線補償波7 0之產生之逆特 性4 0 ,由短時間(△ T )之資料被求得之故,與由一次 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -15- 477920 Λ7 137 五、發明說明(13 ) 之加振全體之資料所求得之離線之逆特性相比,在低頻率 領域之精度變低。因此,在將由離線補償波產生器3來之 離線補償波3 0與由連線補償波產生器7來之連線補償波 7 0分別通過低通濾波器8 1與高頻濾波器8 2後,再進 行相加處理。 圖3係顯示頻率別加法器8之處理之一例圖。如圖示 般地’低通濾波器8 1與高頻率波器8 2爲依頻率設定離 線補償波3 0與連線補償波7 0之相加時之比例(增益: 〇〜1 )者。由上述理由,在相當低之頻率領域只利用離 線補償波3 0,又,在相當高頻率之領域只利用連線補償 波7 0 ’在其之邊界領域設定爲雙方之混合。在圖3之例 中,於上述邊界領域,雖然頻率與增益之關係爲線性,但 是,只要在每一頻率低通濾波器8 1與高頻濾波器8 2之 增益和(途中之a + b )爲1之關係,不是線性也可以。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在頻率別加法器8被相加之結果爲響應上述切換動作 信號1 2 ,當成應被切換之加波9 0之混合補償波8 0 ,透過切換器1 2 2被傳達於補償波切換器9。切換器 1 2 2在上述切換動作信號1 2下進行切換,將在頻率別 加法器8產生之混合補償波8 0交互輸出於記憶器9 4或 記憶器9 5 (圖2之步驟S 7 )。另一方面,切換器 1 2 1爲切換連線補償波7 0之使用/不使用之開關,在 加振開始瞬間後不使用連線補償波7 0之情形,設定爲A 側,在使用連線補償波7 0之情形,設定爲B側。因此, 在第1次之切換動作信號1 2發出之時間點,由A側被切 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -16- 477920 A7 B7 五、發明說明(14) 換爲B側。 補償波切換器9響應由切換時刻設定器1 0來之切換 動作信號1 2 ,將往振動台2輸出之加振波9 0切換爲進 f了連線補償,在頻率別加法器8被產生之混合補償波8〇 ,在那時,施以處理以使加振波9 0圓滑地切換爲新混合 補償波8 0。在記憶器9 4、9 5中分別記憶:切換前被 當成加振波9 0輸出之混合補償波8 0,以及藉由切換動 作信號被產生,成爲切換後之加振波9 0之混合補償波 8〇。加振開始後,於第1次之切換動作信號發出之時間 點,在記憶器9 4記憶於上述離線補償波產生器3產生之 離線補償波3 0,在記憶器9 5記憶於頻率別加法器8產 生之混合補償波8 0。在第2次以後之切換動作信號之際 ,依據上述切換器1 2 2之動作,新舊混合補償波8 0被 交互記憶於二個之記憶器。 被記憶之新舊混合補償波8 0分別以可變增益9 1、 9 2給予規疋之增益値後’在加法器9 3被相加,產生往 振動台2輸出之新的加振波9 0 (圖2之步驟S 8 )。圖 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) •線· 4係說明可變增益9 1、9 2以及加法器9 3之處理用之 圖。圖4之(A )係表示由新舊混合補償波8 〇與加法器 9 3被輸出之加振波9 0之波形。又,(B )係表示可變 增益9 1 、9 2之增益變化。由圖可以明白地,由切換時 刻t s (上述切換動作信號發出之時刻)起之短暫時間 △ t (規定之時間內),依據增益變化,新舊混合補償波 8 0被混合,如(A )所示般地,被輸出之加振波9 q內 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -17- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 477920 Λ7 137 五、發明說明(15) 插新舊混合補償波8 0地圓滑變化。藉由此’可以防止由 於切換時之斷續變化所導致之弊害。 回到圖1 ,由補償波切換器9被輸出之新的加振波 9 0被傳達於振動台2 ,藉由此加振波9 0之振動記憶至 下一切換動作信號1 2發出爲止。每次由切換時刻設定器 1 0切換動作信號1 2 —發出,進行上述之振動台逆特性 計算器4之逆特性把握之動作(圖2之步驟S 3〜S 8 ) ,重複至本加振終了爲止。 - 以上如說明般地,第一實施形態之波形控制裝置在事 前設定之時刻,把握該時間點之振動台之逆特性,隨時依 據該逆特性,將被連線補償之補償波當成加振波使用,可 以以一次之加振使目標波與再現波一致。又,藉由以連線 補償,於誤差大之低頻領域利用連線補償波,在補償波之 切換時使新舊補償波圓滑切換,,可以進行更適切之振動 試驗。 接著,說明本發明之第二實施形態例。第二實施形態 例之波形控制裝置雖然槪略與第一實施形態例之裝置相同 ,但是,其特徵爲:經常實施振動台之逆特性之把握運算 ,在逆特性之增益變化比規定値大時,產生連線補償波, 切換補償波。 圖5係弟一貫施形態例之波形控制裝置之構成圖。與 圖1所示之第一實施形態例之構成圖比較,只有振動台逆 特性計算器4與切換時刻設定器1 〇之間之信號方向不同 ,又,各部之構成除了切換時刻設定器1 〇之外都相同。 __ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱)
-18- __ 137477920 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(16 ) 圖6係第二實施形態例之切換時刻設定器1 0之構成圖。 又,圖7係第二實施形態例之流程圖。圖7中,以虛線包 圍之部份,換言之,振動台逆特性計算器4之特性把握與 切換時刻設定器1 0之切換動作信號1 2之產生之部份係 與第一實施形態例不同之部份。 以下,依據圖6及圖7說明與第一實施形態例不同之 內容。振動台逆特性計算器4並不是如第一實施形態例之 情形般地,藉由由切換時刻設定器1 0來之切換動作信號 以進行逆特性之運算,而是在加振中經常(或每一規定之 取樣時間)實施逆特性之運算,將其結果輸出於連線補償 波產生器7與切換時刻設定器1 0 (圖7之步驟S 3 - 1 )。又,逆特性之運算本身係利用加振波記錄器5與再現 波記錄器6來之上述△ T部份之資料,與第一實施形態例 相同地利用A R模型進行。 接受逆特性之切換時刻設定器1 0在對應現在之加振 波之逆特性與加振中求得之单特性之差,一大於一定以上 ,輸出切換動作信號1 2。更詳細而言:將被使用於產生 當成現在加振波使用之補償波之逆特性之推算値 【數1 5】 與此次被送達之逆特性之推算値 【數1 6】 於預先設定之K個之頻率値中比較,計算其增益之差之絕 (請先閱讀背面之注意事項μ 裝·-- 产本頁) · •線' 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -19- 477920 Α7 Β7 五、發明說明(17 ) 對値之總和。而且,將算出之値與預先設定之規定値比較 (圖7之步驟S 3 — 2 ),在算出之値比較大之情形,產 生切換動作信號1 2 (圖7之步驟S 4 )。 圖8係說明上述增益差之絕對値之總和用之圖。圖中 ,虛線係表示上述現在之加振波之逆特性之推算値, 【數1 7】 G'JAco) ,粗線係表示上述求得之逆特性之推算値 【數1 8】 δ» 。又,ωΐ,ω2,…wk係表示上述Κ個之頻率値, △ G 1 ’ Z\G 2,…△Gk係表不個別頻率之 【數1 9】 與 【數2〇J _ 之差。此處,所謂上述增益差之絕對値之總和係以圖中也 記載之下述(7)式求得之之値。 AG - IAG1I + IAG2I +......+IAGkl ( 7 ) 切換時刻設定器1 〇之內部構成如圖6所示,由振動 台逆特性計算器4被送至之逆特性之推算値 【數2 1】 ⑽ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 請 先 閱 讀 背 面 之 注 意 事 項 頁 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -20- 477920 A7 B7 五、發明說明(18 ) 係透過切換器1 0 1被記憶於記錄器1 〇 2、1 0 3之其 中一方。在另一個記錄器記錄現在之補償波之逆特性 【數2 2】 在增益差計算器1 0 4 1〜1 0 4 K中計算被記錄於記錄 器 1 0 2、1 0 3 之 【數2 3】 與 【數2 4】 占二㈣ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之上述K個頻率値之增益差,其結果之絕對値在絕對値運 算器1 0 5 1〜1 0 5 K被運算後,在加法器1 0 6被總 計。其增益差之總和△ G由比較器1 0 7被與規定增益設 定器1 0 8所設定之値G s比較,如上述般地,△ G如變 大,產生切換動作信號1 2。每次在由振動台逆特性計算 器4送出新的逆特性之推算値4 0時,切換器1 〇 1被切 換,重複上述之動作。 切換動作信號1 2被產生後,如在第一實施形態例說 明般地,連線補償波7 0被產生,實行補償波之切換。以 上如說明般地,在第二實施形態中,與第一實施形態例之 情形相同地,藉由進行連線補償,以一次之加振,雖然可 以使目標波與再現波一致,但是其特徵在於:藉由逆特性 之增益之變化量以決定進行該連線補償之時機。更具體而 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -21 - 477920 Λ7 _ 137 五、發明說明(19 ) 言,每次變化變大,便被切換爲新的補償波。因此’在本 實施形態例之波形控制裝置中,不須在本加振前預先設定 補償波之切換時刻,在事前困難預測切換時刻之情形特別 有效。又,切換時刻決定主要只以增益之加減運算進行’ 也容易實現。 接著,說明本發明之第三實施形態例。本實施形態例 之特徵爲:因應由振動台之逆特性被檢測出之供試體之固 有値(固有振動數)之變化量(△ ω )決定補償波之切換 動作信號之輸出時機,與第二實施形態例之裝置比較,只 有切換時刻設定器1 0之內部構成不同。因此,本實施形 態例之波形控制裝置之全體構成與圖5所示之第二實施形 態例之構成圖爲相同,又,全體之處理流程爲在圖7所示 之流程圖之步驟S 3 - 2中,將△ G置換成△ ω者。 圖9係第三實施形態例之波形控制裝置之切換時刻設 定器1 0之構成圖。以下,說明第三實施形態例之特徵部 份。於本實施形態例中,振動台逆特性計算器4也經常計 … · 、一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 算逆特性之推算値4 0,每次其値被送往切換時刻設定器 1〇。被送往之逆特性之推算値 【數2 5】 泛:》 與第二實施形態例之情形相同,透過切換器1 〇 1被記錄 於記錄器1 0 2、1 0 3之其中之一。在另一個記錄器言己 錄現在之補償波之逆特性 【數2 6】 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -22- 477920 Α7 ----- Β7 五、發明說明(20 ) δ» 。接著’於固有値計算器、10 12中,由 【數2 7】 δ:⑽ 與 【數2 8】 民>) 算出個別之情形之供試體之固有値。 圖1 0係顯示固有値與固有値之差之圖。圖中,虛線 係表示 【數2 9】 私⑽ ,粗線係表示 【數3〇】 δΐ⑽ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ,個別之固有値(固有振動數)被以ω Ν ο 1 d、 ωΝ n ow表不之。接著,被計算出之二個固有値之差之 絕對値(圖1 0之△ ω )在減法器1 0 1 3與絕對値運算 器1 0 1 4中被計算。該計算式如在圖1 0中也記載般地 ,爲下述(8 )式。 Δ ω = | o;Nnow— ωΝο 1 d | (8) 被計算出之固有値之差於比較器1〇15被與設定於 規定値設定器1 0 1 6之値ω s比較,在比設定値ω s大 之情形,更新逆特性之推算値用之切換動作信號1 2被輸 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -23- 477920 A7 137 五、發明說明(21 ) 出。藉由此,與第一及第二實施形態例之情形相同地,連 線補償波7 0被產生,實行補償波之切換。 以上如說明般地,在第三實施形態例中,在加振中經 常把握振動台之逆特性,由被檢測出之供試體之固有値之 變化在成爲規定値以上之情形,藉由進行連線補償,以一 次之加振,可以使目標波與再現波一致。又,與第二實施 形態例相同地,沒有必要事前進行切換時刻之設定。再者 ,於切換時期決定用之逆特性之評價上使用固有値,可以 確實掌握加振中之振動台之逆特性之變化,與單單比較增 益之第二實施形態例相比,可以獲得高精度之評價。 接著,說明本發明之第四實施形態例。第四實施形態 例爲在加振中經常在每隔一定時間,產生連線補償波以切 換補償波者。因此,只是補償波之切換時刻之切換時刻設 定器1 0變成不需要之故,第四實施形態例之波形控制裝 置之構成圖變爲由圖1或圖5所示之構成圖去掉切換時刻 設定器1 0者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 於本實施形態例之波形控制裝置中,每隔一定時間, 振動台逆特性計算器4、連線補償波產生器7、頻率別加 法器8以及補償波切換器9動作,每次藉由被產生之連線 補償波7 0進行補償波之切換。各部之動作與在第一實施 形態例說明之內容相同。又,全體之處理流程也與圖2所 示之處理流程相同,切換動作信號1 2之產生(步驟S 3 )在每隔一定時間進行,在那時,圖中之步驟S 4〜S 8 被重複進行。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) -24- 477920 A7 B7 五、發明說明(22 ) 於第四實施形態例之波形控制裝置中,經常進行連線 補償之故,以一次之加振,可以使目標波與再現波一致。 又,藉由以比較短之定間隔進行補償波之切換,也可以適 用於逐漸地其特性產生變化之供試體之振動試驗。 接著,說明本發明之第五實施形態例。本實施形態例 爲使被使用於振動台之逆特性把握用之加振波與再現波之 資料的取得期間(上述△ T )爲可以改變,事前可以設定 各時刻之取得時間△ T者。本實施形態例可以適用於至目 前爲止說明過之全部的實施形態例。 圖1 1係說明第五實施形態例之上述資料之取得期間 △ T用之圖。(a )係顯示使△ T爲一定之情形者。又, (b ) 、( c )係分別顯示在(a )之時刻k、k /被取 得之資料之頻率分布。由圖可以明白地,在時刻k被取得 之(區間1 (△ T 1 )之)資料雖然涵蓋相當之頻帶,但 是在時刻k >被取得之(區間2 ( △ T 2 )之)資料,卻 不含高頻領域。因此,在時刻k,雖然可以正5崔把握逆特 性,但是,在時刻k /卻無法正確把握。如此,如使△ T 爲一定,在被取得之資料會有存在頻率成份之偏倚之情形 ,在逆特性之計算上變成問題。 爲了使在被取得之資料確保充分之頻帶,雖有必要使 △ T變長,但是,使ΔΤ成爲固定、一律變長,在被取得 之資料會包含很多之舊資料,對於連線補償波並不理想。 因此,期望因應需要,適當地使△ T變化。 圖1 1之(d )係適用第五實施形態例之情形,顯示 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂· 丨線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -25- 477920 A7 137 五、發明說明(23 ) :於(a )所示例中,使△ T對於時刻成爲可以攻變( 請 先 閱 讀- 背 Sj 之 注· 意 事 項 Δ T ( k ))、於時刻k /也可以取得適當之資料。(e )係顯示在(d )之區間3取得之資料之頻率分布。藉由 設定△ T ( k / )比△ T 一定之情形還長,上述問題被決 定。又’於時刻k中,不需要使△ τ ( k )變長之故,維 持爲△ T之原樣。 吕丁 如此,雖然期望使△ T爲可以改變,但是,在加振中 即時地決定各時刻之適當之△ T確實有困難。因此,在本 實施形態例中,注目於目標波爲已知,在加振前分析目標 波之頻率分布,設定包含各時刻之適當之△ T,即逆特性 把握所需要之資料之最短之時間。具體而言,事前決定依 據加振中之時刻t ,値變化之取得期間△ T ( t )。在加 振中,於加振波記錄器5及再現波記錄器6中在各時刻t 取得△ T ( t )份之資料,被使用於逆特性把握。 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 以上如說明般地,在第五實施形態例中,於各時刻以 頻率分布之偏倚少,而且,短時間之^料,進行逆特性之 推定。可以提升推定精度。因此,可以實現更正確之振動 試驗。以上,如使用第一至第五實施形態例說明般地,適 用本發明之振動台之波形控制裝置藉由在加振中實行依據 適當之連線補償波之切換,可以以一次之加振’使目標波 與再現波一致,可以適用於所謂之一發破壞試驗等。 本發明之保護範圍並不限定於上述之實施形態’係及 於專利申請範圍中記載之發明及其相等物。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) -26- 477920 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7__ 五、發明說明(24 ) 【發明之效果】 以上如依據所附圖面說明般地,在本發明中,具有以 下之效果。 第一:在加振中,藉由使加振波由依據加振前被求得 之逆特性之離線補償波切換爲依據基於加振中被求得之逆 特性之連線補償波之補償波,以一次之加振,可以使目標 波與再現波一致,具有可以適用於所謂之一發破壞試驗等 之加振中振動台之特性變化之振動試驗之效果。 第二:加振中藉由使加振波逐漸切換爲依據加振中逐 漸被產生之新的連線補償波之補償波,以一次之加振,可 以更正確地使目標波與再現波一致。 第三:將做爲加振波之依據切換連線補償波之補償波 設爲以因應頻率之比例,相加離線補償波與連線補償波之 混合補償波,於任何頻率領域都可以產生誤差小之補償波 〇 第四:在加振波之切換時,藉由_圓滑切換被當成加振 波使用之新舊補償波,具有可以做更適當振動試驗之效果 〇 第五:藉由以事前設定之時機進行加振波之切換’可 以做適當之加振波之切換。 第六:藉由在每隔一定時間進行加振波之切換,具有 也可以適用於逐漸其特性變化之供試體之振動試驗之效果 0 第七:藉由使加振波之切換於加振中被把握之逆特性 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---------------裝--- (請先閱秦背面之-注意事項本頁) —線' -27- 477920 A7 137 五、發明說明(25 ) 之增益的變化量大於規定値之時進行,在加振前沒有必要 事前設定切換時機,在事前困難預測切換時機之情形有效 第八:藉由在加振中被檢測之供試體之固有値之變化 量大於規定値時進行加振波之切換,在加振前沒有必要預 先設定切換時間之外,可以做更高精度之振動試驗。 第九:將被使用於振動台之逆特性把握用之加振波與 再現波之資料之取得期間藉由在事前依各時刻設定爲適當 長度,於加振中之各時刻,以頻率分布之偏倚少,而且, 短時間之資料可以進行逆特性之推定,具有提升推定精度 之效果。 第十:藉由使用具有可以進行連線補償之振動台之波 形控制裝置之振動裝置,具有在所謂之一發破壞試驗等加 振中,振動台之特性變化之振動試驗變成可能之效果。 請 先 閱 讀. 背 意 事 項 Η f 訂 丨線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例 態 形 施 實 ! 第 之 置 裝 制 一控 形 波 之 明 1發 明本 說用 S, 適 口与 、、κ 簡係。 之 1 圖 面圖成 圖 構 [ 之 形別if 施率變 實頻可 一 示明 第顯說 係係係。 2 3 4 圖 圖 圖圖之 用 彐二 理 態 加 益 處 之 3 9 。器 圖去 例、0'/一 力 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000000 222222000 Γ—I Γ—I Ίχ 1-- Ίχ 1-11—1 1-1 00 00 00 CO 1 I - 一 _ 一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
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K K 器器 算算 =彐一 | fi遲 差値 益對 增絕 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ---------------裝--- (請先閱^背面之篆〗事項^寫本頁) 丨線 -31 -

Claims (1)

  1. 477920
    A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 附件1 第89 1 03726號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 民國90年1 1月修正 1 · 一種振動台之波形控制裝置,其係一種將加振中 於振動台再現之再現波與目標一致之加振波之信號施予該 振動台之振動台之波形控制裝置,其特徵爲.具有: 依據進行該加振前所求得之該振動台之逆特性與該目 標波,產生應爲該加振波之離線補償波之離線補償波產生 器; 及依據基於該加振中規定時間份之該加振波以及該再 現波之資料所求得之該加振中之該振動台之逆特性與該目 標波,產生應爲該加振波之連線補償被之連線補償波產生 器; 於該加振中,將施予該振動台之該加振波由該離線補 償波切換爲依據該連線補償波之補償波。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 .如申請專利範圍第1項記載之振動台之波形控制 裝置,其中上述連線補償波產生器在上述加振中逐漸地產 生新的上述連線補償波, 對依據上述加振波之連線補償波之補償波之切換係依 據該新被產生之連線補償波陸續進行。 3 ·如申請專利範圍第1或第2項記載之振動台之波 形控制裝置,其中更具有:產生將上述離線補償破與上述 連線補償波以因應頻率之規定之比例相加,於低頻領域成 i紙張尺度適用中國國家梯準(CNS ) A4規格(210X297公釐) : 477920 丨親j々 二11 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 爲上述離線補償波,於高頻領域成爲上述連線補償波之混 合補償波之頻率別加法器, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據上述連線補償波之補償波係爲該混合補償波。 4 .如申請專利範圍第1或2項記載之振動台之波形 控制裝置,其中更具備: 於上述加振波之切換時,上述加振波由切換前之波形 圓滑地移往切換後之波形地,將切換前成爲上述加振波之 補償波與切換後成爲上述加振波之補償波,以因應切換後 之時刻之規定的比例相加,以產生切換後之上述加振波之 補償波切換器。 5 ·如申請專利範圍第1或2項記載之振動台之波形 控制裝置,其中上述加振波之切換係以上述加振前預先被 設定之時機進行。 6 ·如申請專利範圍第1或2項記載之振動台之波形 控制裝置,—其中上述加振波之切換係在上述加振中,每隔 一定時間進行。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 ·如申請專利範圍第1或2項記載之振動台之波形 控制裝置,其中在最新之上述加振中之振動台之逆特性與 被使用在該時間點成爲上述加振波之補償波之產生之上述 振動台之逆特性之增益差超過規定値時,進行上述加振波 之切換。 8 ·如申請專利範圍第1或2項記載之振動台之波形 控制裝置,其中在分別由最新之上述加振中之振動台之逆 特性與被使用在該時間點成爲上述加振波之補償波之產生 本紙張ΛΑ適用中國國家梂率(CNS〉入4胁(210X297公釐) -2- 477920
    二::^ ί B8 f cs 、·一-------...! D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之上述振動台之逆特性所求得之被載置於上述振動台之供 試體之個別的固有値之差超過規定値時,進行上述加振波 之切換。 9 ·如申請專利範圍第1或2項記載之振動台之波形 控制裝置,其中取得使用於求取上述加振中之振動台之逆 特性用之上述加振波以及再現波之資料之上述規定時間, 被預先設定爲:在上述加振中之各時刻,可以取得沒有頻 率成分之偏倚之資料之時間。 1〇· 一種振動裝置,其係一種具有··載置被試驗體 之供試體,使該供試體以規定之波形振動之振動台,及該 振動台之波形控制裝置之振動裝置,其特徵爲: 該振動台之波形控制裝置爲申請專利範圍第1至第9 項記載之振動台之波形控制裝置。 1 1 · 一種振動台之波形控制方法,其係一種接收加 振中再現波與目標波一致之加振波之信號而振動之振動台 之波形控制方法,其特徵爲具有: 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據該加振進行前所求得之上述振動台之逆特性與該 目標波,產生應爲該加振波之離線補償波,將該加振波當 成該離線補償波之第1步驟; 及依據基於該加振中規定時間份之該加振波以及該再 現波之資料所求得之該加振中之該振動台之逆特性與該目 標波,產生應爲該加振波之連線補償波,在該加振中,將 該加振波切換爲依據該連線補償波之補償波之第2步驟。 1 2 ·如申請專利範圍第ί 1項記載之波形控制方法 1紙張;^逋用巾關家料(〇叫44胁(2獻297公釐) — -3- 477920 9ΓΠΠΓ2 年月 曰 修正補充 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ,其中上述第2步驟係在上述加振中重複進行。 1 3 ·如申請專利範圍第1 1項或第1 2項記載之波 形控制方法,其中上述第2步驟之依據上述連線補償波之 補償波係爲:將上述離線補償波與上述連線補償波以因應 頻率之規定之比例相加,於低頻領域,成爲上述離線補償 波,於高頻領域,成爲上述連線補償波之混合補償波。 1 4 ·如申請專利範圍第1 1或1 2項記載之波形控 制方法,其中上述第2步驟之切換後之加振波係具有:藉 由將切換前成爲上述加振波之補償波與切換後成爲上述加 振波之補償波,以因應切換後之時刻之規定之比例相加所 產生,由切換前之波形圓滑地變爲切換後之波形之波形。 1 5 ·如申請專利範圍第1 1或1 2項記載之波形控 制方法,其中上述第2步驟係在上述加振前被預先設定之 時機進行。 1 6 ·如申請專利範圍第1 1或1 2項記載之波形控 制方法,其中上述第2步驟係在上述加振中,每隔一定時 間進行。 1 7 ·如申請專利範圍第1 1或1 2項記載之波形控 制方法,其中上述第2步驟係在最新之上述加振中之振動 台之逆特性與被使用在該時間點成爲上述加振.波之補償波 之產生之上述振動台之逆特性之增益差超過規定値時進行 〇 1 8 ·如申請專利範圍第1 1或1 2項記載之波形控 制方法,其中上述第2步驟係在分別由最新之上述加振中 本紙張尺度適用中國國家揉準(CNS ) A4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 一裝- 、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4 - 477920
    —年 16充 象;夕a-m 曰 2 2月 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 之振動台之逆特性與被使用在該時間點成爲上述加振波之 補償波之產生之上述振動台之逆特性所求得之被載置於上 述振動台之供試體之個別的固有値之差超過規定値時進行 〇 1 9 ♦如申請專利範圍第1 1或1 2項記載之波形控 制方法,其中上述第2步驟之取得上述加振波以及再現波 之資料之上述規定時間,被預先設定爲:在上述加振中之 各時刻,可以取得沒有頻率成分之偏倚之資料之時間。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本貫) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -紙 本 準 梂 til 一用 I適 29
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