WO2018029912A1 - 制御健全性判断装置 - Google Patents

制御健全性判断装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018029912A1
WO2018029912A1 PCT/JP2017/015736 JP2017015736W WO2018029912A1 WO 2018029912 A1 WO2018029912 A1 WO 2018029912A1 JP 2017015736 W JP2017015736 W JP 2017015736W WO 2018029912 A1 WO2018029912 A1 WO 2018029912A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
control
soundness
acceleration
vehicle body
index
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/015736
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴之 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYB Corp
Original Assignee
KYB Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KYB Corp filed Critical KYB Corp
Priority to CN201780048132.3A priority Critical patent/CN109564424A/zh
Priority to US16/083,586 priority patent/US20190071104A1/en
Priority to CA3016412A priority patent/CA3016412A1/en
Publication of WO2018029912A1 publication Critical patent/WO2018029912A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/02—Arrangements permitting limited transverse relative movements between vehicle underframe or bolster and bogie; Connections between underframes and bogies
    • B61F5/22—Guiding of the vehicle underframes with respect to the bogies
    • B61F5/24—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes
    • B61F5/245—Means for damping or minimising the canting, skewing, pitching, or plunging movements of the underframes by active damping, i.e. with means to vary the damping characteristics in accordance with track or vehicle induced reactions, especially in high speed mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/002—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion characterised by the control method or circuitry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/027—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means comprising control arrangements
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
    • G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
    • G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
    • G05B23/0235—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions based on a comparison with predetermined threshold or range, e.g. "classical methods", carried out during normal operation; threshold adaptation or choice; when or how to compare with the threshold

Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a control soundness judgment device.
  • control soundness judgment device for example, there is a device that detects an abnormality in a railcar damping device that suppresses vibration in the left-right direction with respect to the traveling direction of the vehicle body.
  • the control soundness judgment device has a control pressure command value for an actuator that exceeds a pressure reference value, and a vibration acceleration of the vehicle body exceeds an acceleration reference value.
  • a control pressure command value for an actuator exceeds a pressure reference value
  • a vibration acceleration of the vehicle body exceeds an acceleration reference value.
  • the reference value is set separately, and if both do not exceed the reference value, the abnormality cannot be detected and the vibration acceleration is used. It takes time to detect
  • An object of the present invention is to provide a control soundness determination apparatus that can determine control soundness quickly and accurately.
  • the control soundness judgment device of the present invention is based on a soundness index obtained by multiplying a control input input to a plant by a sensor that detects the control amount of the plant, and the control input and a differential value of the control amount. And a determination unit that determines control soundness based on the control sound.
  • FIG. 1 is a control block diagram of a control soundness determination apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a railway vehicle equipped with a vibration damping device to which the control soundness judgment device according to one embodiment is applied.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a control soundness determination procedure of the control soundness determination apparatus according to the embodiment.
  • the control soundness judgment device 1 uses a vehicle body B of a railway vehicle and an actuator A that controls the vehicle body B as a plant P to suppress vibration of the vehicle body B.
  • the control soundness judgment of the device VC is performed.
  • the control soundness determination apparatus 1 includes an acceleration sensor 2 that detects an acceleration a in the horizontal and lateral directions with respect to the vehicle traveling direction of the vehicle body B, and a determination unit 3 that determines the control soundness. And is configured.
  • the vibration damping device VC includes an actuator A and a controller C that controls the thrust of the actuator A.
  • the vibration control device VC controls the vibration of the vehicle body B and controls the vibration of the vehicle body B with the control force that the actuator A exerts. It is a vibration suppression system to suppress.
  • the plant P is composed of a vehicle body B and an actuator A of a railway vehicle, and the actuator A exerts a thrust in response to a control input u input from the controller C to cause vibration of the vehicle body B. It is suppressed.
  • the control amount in the plant P is the acceleration a of the vehicle body B.
  • the vehicle body B is elastically supported via a spring S on a carriage T that holds wheels W traveling on a track, and is moved relative to the carriage T vertically and horizontally in FIG. 2. Is allowed.
  • the acceleration sensor 2 is attached to the vehicle body B and detects the acceleration a of the vehicle body B.
  • the acceleration a detected by the acceleration sensor 2 is used not only by the control soundness determination device 1 but also input to the vibration damping device VC.
  • the vibration damping device VC uses the control amount of the vehicle body B as the acceleration a, and the actuator A control force for reducing the acceleration a is input to A as a control input u.
  • the actuator A is, for example, a cylinder that is connected to one of the bogie T and the vehicle body B of the railway vehicle and expands and contracts by supplying fluid pressure, a pump that supplies working fluid to the cylinder, and the direction of expansion and contraction of the cylinder And a control valve for controlling the pressure in the cylinder. Then, the actuator A drives the control valve, the switching valve, and the pump according to the control input u instructing the control force input from the controller C, and exerts the force as instructed by the control input u.
  • the control force that is the control input u indicates both the magnitude and direction of the force that the actuator A exerts.
  • the actuator A exhibits a damping force as a passive damper when the switching valve, the control valve, and the pump are not driven at all.
  • the controller C in the vibration damping device VC removes the steady acceleration, drift component and noise during curve running included in the acceleration a, obtains the control force, and inputs this to the actuator A as the control input u.
  • the controller C is an H ⁇ controller, and obtains a control force that instructs the thrust to be output by the actuator A in order to suppress the vibration of the vehicle body B from the acceleration a.
  • the control force is given a positive or negative sign to a value indicating the magnitude of the force, and the sign indicates the direction of thrust to be output to the actuator A.
  • the controller C may obtain the control force by multiplying the acceleration a by the skyhook attenuation coefficient based on the skyhook control law.
  • the determination unit 3 includes a bandpass filter 31 that filters the acceleration a of the vehicle body B output from the acceleration sensor 2, a differentiation unit 32 that differentiates the acceleration a filtered by the bandpass filter 31, and a differential value da / dt of the acceleration a. And an index calculation unit 33 for determining the health index I from the control input u, a health judgment processing unit 34 for judging the health by comparing the health index I and a threshold value ⁇ described later, and a stop command output unit 35 And is configured.
  • an index calculation unit 33 for determining the health index I from the control input u
  • a health judgment processing unit 34 for judging the health by comparing the health index I and a threshold value ⁇ described later
  • a stop command output unit 35 is configured.
  • the band pass filter 31 filters the acceleration a, extracts the component of the resonance frequency band of the vehicle body B of the acceleration a, and inputs it to the differentiating unit 32 (step F1).
  • the vibration damping device VC suppresses the vibration of the vehicle body B, and when the control soundness is lost, the influence of the acceleration of the resonance frequency band of the vehicle body B appears significantly.
  • the vibration damping device VC executes control for reducing the acceleration of the vehicle body B, but if the controllability deteriorates and unhealthy control is performed, the acceleration cannot be reduced, and the resonance of the vehicle body B in the plant P
  • the acceleration in the frequency band is particularly large. Therefore, if the acceleration a is filtered by the band pass filter 31 that transmits only the resonance frequency band of the vehicle body B, the control soundness of the vibration damping device VC can be determined with high accuracy.
  • the differentiation unit 32 differentiates the acceleration a processed by the bandpass filter 31 to obtain a differential value da / dt of the acceleration a (step F2). That is, the differentiating unit 32 obtains the jerk of the vehicle body B.
  • the differentiating unit 32 may calculate the differential value da / dt by processing the acceleration a with a high-pass filter, or obtain a difference between the input acceleration a and the acceleration a input immediately before it, for convenience. Alternatively, the differential value da / dt may be used.
  • the soundness determination processing unit 34 compares the soundness index I with the threshold value ⁇ and determines whether the soundness index I is equal to or greater than the threshold value ⁇ (step F4). As a result, when the soundness index I is equal to or greater than the threshold value ⁇ , the soundness determination processing unit 34 determines that the control soundness is unhealthy (step F5). The soundness determination processing unit 34 determines that the control soundness is sound when the soundness index I is less than the threshold value ⁇ (step F6).
  • the threshold value ⁇ is a reference value for determining whether the vibration suppression control of the vehicle body B in the vibration suppression device VC is sound or unhealthy, and in a state where the actuator A vibrates the vehicle body B. It is set to a value taken by the soundness index I.
  • the threshold value ⁇ may be determined in consideration of the specification of the railway vehicle, the condition of the running track, and the like.
  • the vibration damping device VC causes the actuator A to exert a control force so as to reduce the acceleration a.
  • the control force (control input u) required by the controller C also increases. That is, when the control becomes unhealthy, the acceleration a and the control input u gradually increase.
  • the differential value da / dt indicates a future trend indicating whether the acceleration a is increasing or decreasing.
  • the soundness index I is an index that considers whether the vibration of the vehicle body B tends to increase or decrease, and is an index that can be used to make a judgment that controllability is foreseeable. Since the control input u is obtained by multiplying the differential value da / dt, the soundness index I increases as the differential value da / dt increases even if the control input u is small. Can be determined accurately.
  • the stop command output unit 35 stops the controller C of the vibration damping device VC to stop the control.
  • Command SC is output (step F7).
  • the vibration damping device VC stops the control and stops energization of the actuator A, and the actuator A functions as a passive damper.
  • Actuator A functions as a damper. Then, since the vehicle body B is damped by the damping force exerted by the actuator A, the vibration of the vehicle body B can be suppressed and stabilized.
  • the determination unit 3 specifically includes, for example, an A / D converter for capturing a signal output from the acceleration sensor 2 and processing necessary for determining control soundness as hardware resources.
  • a storage device such as a ROM (Read Only Memory) in which a program used for the program is stored, an arithmetic device such as a CPU (Central Processing Unit) that executes processing based on the program, and a storage area are provided to the CPU What is necessary is just to be comprised with memory
  • the control soundness judgment device 1 includes the acceleration sensor 2 that detects the acceleration a as the control amount of the plant P with respect to the control input u that is input to the plant P, and the differential between the control input u and the acceleration a. And a determination unit 3 that determines the control soundness based on the soundness index I obtained by multiplying the value da / dt.
  • the soundness index I is an index that considers the differential value da / dt indicating whether the vibration of the vehicle body B tends to increase or decrease, and is an index that can be determined in advance that controllability tends to deteriorate. It has become.
  • control soundness determination apparatus 1 that determines the control soundness based on the soundness index I, it is possible to foresee the deterioration of the controllability, and the control soundness can be determined at an earlier timing than the conventional apparatus. Further, since the control input u is obtained by multiplying the differential value da / dt, even if the control input u is small, if the differential value da / dt is large, the soundness index I is large, so that deterioration of controllability can be accurately determined. . As described above, the control soundness determination apparatus 1 of the present invention can determine the control soundness quickly and accurately. Furthermore, even when the actuator A generates control force in the opposite direction due to an error in wiring between the actuator A and the controller C, it can be determined that the control is unhealthy, so that an initial wiring error can be detected.
  • control soundness determination apparatus 1 of this example can determine the control soundness more accurately because the determination unit 3 compares the soundness index I and the threshold value ⁇ to determine the control soundness.
  • control soundness judgment device 1 of this example includes a bandpass filter 31 that extracts a signal in the resonance frequency band of the plant P, and the output of the acceleration sensor 2 is processed by the bandpass filter 31. Judgment can be made with high accuracy and false detection can be effectively prevented.
  • control soundness judgment apparatus 1 of this example is provided with the vehicle body B whose plant P is a vibration control target, and the actuator A that applies a control force to the vehicle body B to suppress the vibration of the vehicle body B, and the sensor is the vehicle body B. It is the acceleration sensor 2 which detects the acceleration a. If the control soundness determination device 1 is configured in this way, it is optimal for determination of the control soundness of the vibration damping device VC of the railway vehicle.
  • the determination unit 3 described above merely determines the control soundness by comparing the soundness index I with the threshold value ⁇ , but counts the number of times that the soundness index I is equal to or greater than the threshold value ⁇ within a predetermined sampling time. However, when the count number is equal to or greater than the count threshold ⁇ , it may be determined that the control soundness is unhealthy.
  • the control soundness determination device 1 is configured in this way, the control soundness is not determined to be unhealthy only when an event that momentarily appears to be a deterioration in controllability due to a disturbance occurs. Therefore, the control soundness determination apparatus 1 configured as described above can determine the control soundness more accurately.
  • the sampling time can be set arbitrarily, and the sampling period of the acceleration a is fixed, so it may be set by the number of data of the acceleration a.
  • the number of times that the soundness index I is equal to or greater than the threshold value ⁇ may be counted every sampling time, or every time the acceleration a data is obtained, it is obtained within the sampling time retroactively from the time when the latest data was obtained. You may count the frequency
  • control soundness determination device 1 has been described as an example in which the control soundness determination device 1 is used to determine the control soundness of the vibration damping device VC that suppresses the vibration of the vehicle body B of the railway vehicle. 1 can be used to determine the control soundness of control devices other than the vibration damping device VC.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本発明の制御健全性判断装置（１）は、プラント（Ｐ）に対して入力される制御入力（ｕ）に対してプラント（Ｐ）の制御量（ａ）を検知するセンサ（２）と、制御入力（ｕ）と制御量（ａ）の微分値（ｄａ／ｄｔ）とを乗じて得た健全性指標（Ｉ）に基づいて制御健全性を判断する判断部（３）とを備えて構成されている。

Description

制御健全性判断装置
　本発明は、制御健全性判断装置の改良に関する。
　従来、この種の制御健全性判断装置にあっては、たとえば、鉄道車両に車体の進行方向に対して左右方向の振動を抑制する鉄道車両用制振装置の異常を検知するものがある。
　より詳しくは、制御健全性判断装置は、たとえば、ＪＰ１１－２２２１２８Ａに開示されているように、アクチュエータへの制御圧力指令値が圧力基準値を超え、かつ、車体の振動加速度が加速度基準値を超える現象が予め設定した回数連続する場合や、振動加速度の振幅が基準値を連続して超えた場合に、異常と判断している。
　制御圧力指令値と振動加速度の二つの値を用いる場合、それぞれ別個に基準値が設定されており、両者が基準値を超えない状況では異常を検知できず、振動加速度を使用しているので異常を検知するまでに時間がかかる。
　また、振動加速度の振幅が基準値を連続して超えた場合に異常とする場合には、ノイズなどで異常を誤検知してしまう可能性がある。
　本発明の目的は、より早く、正確に制御健全性の判断を行える制御健全性判断装置の提供である。
　本発明の制御健全性判断装置は、プラントに対して入力される制御入力に対してプラントの制御量を検知するセンサと、制御入力と制御量の微分値とを乗じて得た健全性指標に基づいて制御健全性を判断する判断部とを備えて構成されている。
図１は、一実施の形態における制御健全性判断装置の制御ブロック図である。 図２は、一実施の形態における制御健全性判断装置が適用された制振装置を搭載した鉄道車両の概略平面図である。 図３は、一実施の形態における制御健全性判断装置の制御健全性の判断手順の一例を示したフローチャートである。
　以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態における制御健全性判断装置１は、本例では、鉄道車両の車体Ｂと車体Ｂを制振するアクチュエータＡとをプラントＰとして、車体Ｂの振動を抑制する鉄道車両用の制振装置ＶＣの制御健全性判断を行うようになっている。
　具体的には、制御健全性判断装置１は、図１に示すように、車体Ｂの車両進行方向に対する水平横方向の加速度ａを検知する加速度センサ２と、制御健全性を判断する判断部３とを備えて構成されている。
　以下、各部について詳細に説明する。制振装置ＶＣは、本例では、アクチュエータＡとアクチュエータＡの推力を制御するコントローラＣとを備えており、車体Ｂの振動を制御対象とし、アクチュエータＡに発揮させる制御力で車体Ｂの振動を抑制する制振システムとなっている。また、プラントＰは、本例では、鉄道車両の車体ＢとアクチュエータＡとで構成されており、コントローラＣから入力される制御入力ｕに応じてアクチュエータＡが推力を発揮して車体Ｂの振動が抑制される。プラントＰにおける制御量は、この場合、車体Ｂの加速度ａとされている。
　車体Ｂは、図２に示すように、軌道上を走行する車輪Ｗを保持する台車ＴにばねＳを介して弾性支持されており、台車Ｔに対して図２中で上下左右への相対移動が許容されている。加速度センサ２は、車体Ｂに取り付けられており、車体Ｂの加速度ａを検知する。加速度センサ２が検知した加速度ａは、制御健全性判断装置１で使用されるほか、制振装置ＶＣにも入力されており、制振装置ＶＣは、車体Ｂの制御量を加速度ａとして、アクチュエータＡに加速度ａを小さくする制御力を制御入力ｕとして入力する。
　アクチュエータＡは、図示はしないが、たとえば、鉄道車両の台車Ｔと車体Ｂの一方に連結されて流体圧の供給により伸縮するシリンダと、シリンダへ作動流体を供給するポンプと、シリンダの伸縮の向きを切換える切換弁と、シリンダ内の圧力を制御する制御弁とを備えている。そして、アクチュエータＡは、コントローラＣから入力される制御力を指示する制御入力ｕに応じて、制御弁、切換弁およびポンプを駆動して、制御入力ｕが指示する通りに力を発揮する。なお、制御入力ｕである制御力は、アクチュエータＡに発揮させる力の大きさと向きの双方を指示している。また、アクチュエータＡは、本例では、切換弁、制御弁およびポンプの駆動が一切行われない状態では、パッシブなダンパとして減衰力を発揮するようになっている。
　制振装置ＶＣにおけるコントローラＣは、加速度ａに含まれる曲線走行時の定常加速度、ドリフト成分やノイズを除去し、制御力を求めて、これを制御入力ｕとしてアクチュエータＡへ入力する。コントローラＣは、本例では、Ｈ∞制御器とされており、加速度ａから車体Ｂの振動を抑制するためにアクチュエータＡが出力すべき推力を指示する制御力を求める。なお、制御力は、力の大きさを示す値に正負の符号が付されており、符号はアクチュエータＡに出力させるべき推力の方向を示している。なお、コントローラＣは、スカイフック制御則に基づき、加速度ａにスカイフック減衰係数を乗じて制御力を求めてもよい。
　判断部３は、加速度センサ２が出力した車体Ｂの加速度ａを濾波するバンドパスフィルタ３１と、バンドパスフィルタ３１で濾波した加速度ａを微分する微分部３２と、加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔと制御入力ｕとから健全性指標Ｉを求める指標演算部３３と、健全性指標Ｉと後述する閾値βとを比較して健全性を判断する健全性判断処理部３４と、停止指令出力部３５とを備えて構成されている。以下、判断部３の各部の構成と動作について、図３に示した健全性判断を行うフローチャートに即して説明する。
　バンドパスフィルタ３１は、加速度ａを濾波して、加速度ａの車体Ｂの共振周波数帯の成分を抽出して微分部３２へ入力する（ステップＦ１）。本例では、制振装置ＶＣは、車体Ｂの振動を抑制するものであり、制御健全性が失われると車体Ｂの共振周波数帯の加速度に影響が顕著に表れる。つまり、制振装置ＶＣは、車体Ｂの加速度を小さくする制御を実行しているが、制御性が悪化して不健全な制御が行われると、加速度を小さくできなくなりプラントＰにおける車体Ｂの共振周波数帯の加速度が特に大きくなる。よって、車体Ｂの共振周波数帯のみを透過するバンドパスフィルタ３１で加速度ａを濾波すれば、制振装置ＶＣの制御健全性の判断を高精度に行える。
　微分部３２は、バンドパスフィルタ３１で処理した加速度ａを微分して加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔを求める（ステップＦ２）。つまり、微分部３２は、車体Ｂの加加速度を求める。微分部３２は、加速度ａをハイパスフィルタで処理して微分値ｄａ／ｄｔを求めてもよいし、入力される加速度ａとその直前に入力される加速度ａとの差を求めて、これを便宜的に微分値ｄａ／ｄｔとしてもよい。
　指標演算部３３は、微分部３２で求めた微分値ｄａ／ｄｔと制振装置ＶＣのコントローラＣが出力する制御入力ｕとを乗じて健全性指標Ｉを求める（ステップＦ３）。具体的には、微分値ｄａ／ｄｔと制御入力ｕとを乗じて絶対値処理をして健全性指標Ｉを求めるので、健全性指標Ｉは、Ｉ＝｜（ｄａ／ｄｔ）・ｕ｜を演算して求める。
　健全性判断処理部３４は、健全性指標Ｉと閾値βとを比較し、健全性指標Ｉが閾値β以上か否か判断する（ステップＦ４）。その結果、健全性指標Ｉが閾値β以上である場合、健全性判断処理部３４は、制御健全性が不健全であると判断する（ステップＦ５）。また、健全性判断処理部３４は、健全性指標Ｉが閾値β未満である場合には、制御健全性が健全であると判断する（ステップＦ６）。閾値βは、制振装置ＶＣにおける車体Ｂの制振制御が健全であるか不健全であるのかを判断する基準値であり、アクチュエータＡが車体Ｂの加振してしまうような状態の際に健全性指標Ｉが採る値に設定される。なお、この閾値βは、鉄道車両の仕様、走行する軌道の状況等も加味して決定してもよい。
　ここで、制御が不健全であり、アクチュエータＡが発揮する推力で車体Ｂを加振してしまう場合、車体Ｂの振動が抑制されず加速度ａがどんどん大きくなる。制振装置ＶＣは、加速度ａを小さくするようにアクチュエータＡに制御力を発揮させるのであるが、加速度ａが大きくなると、コントローラＣが求める制御力（制御入力ｕ）も大きくなっていく。つまり、制御が不健全になると、加速度ａも制御入力ｕも次第に大きくなる。微分値ｄａ／ｄｔは加速度ａが増加傾向にあるのか減少傾向にあるのか示す将来の傾向を示している。よって、健全性指標Ｉは、車体Ｂの振動が増加に向かうのか減少に向かうのかを加味した指標であり、制御性が悪化を予見した判断が可能な指標となっている。また、制御入力ｕを微分値ｄａ／ｄｔに乗じて得られるので、制御入力ｕが小さくとも微分値ｄａ／ｄｔが大きくなると健全性指標Ｉが大きくなるので、このような状況でも制御性の悪化を正確に判断し得る。
　停止指令出力部３５は、制御健全性の判断の結果、健全性判断処理部３４が制振装置ＶＣの制御が不健全であると判断すると、制振装置ＶＣのコントローラＣへ制御を停止させる停止指令ＳＣを出力する（ステップＦ７）。制振装置ＶＣは、停止指令ＳＣを受け取ると、制御を中止してアクチュエータＡへの通電を停止し、アクチュエータＡは、パッシブなダンパとして機能する。このように、制御が不健全と判断された場合に制御を継続すると車体Ｂを加振して車体Ｂの振動を増幅してしまう可能性があるので、制振装置ＶＣの制御を中止させてアクチュエータＡをダンパとして機能させる。すると、車体Ｂは、アクチュエータＡが発揮する減衰力で制振されるので、車体Ｂの振動を抑制して安定させ得る。
　なお、判断部３は、ハードウェア資源としては、図示はしないが具体的にはたとえば、加速度センサ２が出力する信号を取り込むためのＡ／Ｄ変換器と、制御健全性の判断に必要な処理に使用されるプログラムが格納されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置と、前記プログラムに基づいた処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等の演算装置と、前記ＣＰＵに記憶領域を提供するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置とを備えて構成されればよく、判断部３における各部は、ＣＰＵの前記プログラムの実行により実現できる。
　このように制御健全性判断装置１は、プラントＰに対して入力される制御入力ｕに対してプラントＰの制御量としての加速度ａを検知する加速度センサ２と、制御入力ｕと加速度ａの微分値ｄａ／ｄｔとを乗じて得た健全性指標Ｉに基づいて制御健全性を判断する判断部３とを備えて構成されている。健全性指標Ｉは、車体Ｂの振動が増加に向かうのか減少に向かうのかを示す微分値ｄａ／ｄｔを考慮した指標であり、制御性が悪化する傾向にあるのを前もって判断が可能な指標となっている。よって、健全性指標Ｉに基づいて制御健全性を判断する制御健全性判断装置１では、制御性の悪化を予見でき、従来の装置よりも早いタイミングで制御健全性を判断できる。また、制御入力ｕを微分値ｄａ／ｄｔに乗じて得られるので、制御入力ｕが小さくとも微分値ｄａ／ｄｔが大きくなると健全性指標Ｉが大きくなるので制御性の悪化を正確に判断し得る。以上より、本発明の制御健全性判断装置１は、より早く、正確に制御健全性の判断を行えるのである。さらに、アクチュエータＡとコントローラＣとの配線の誤りによってアクチュエータＡが逆向きに制御力を発生してしまうような場合にも制御が不健全であると判断できるので、初期配線ミスを検知できる。
　また、本例の制御健全性判断装置１は、判断部３が健全性指標Ｉと閾値βとを比較して制御健全性を判断するので、より正確に制御健全性を判断できる。
　さらに、本例の制御健全性判断装置１は、プラントＰの共振周波数帯の信号を抽出するバンドパスフィルタ３１を備え、加速度センサ２の出力をバンドパスフィルタ３１で処理するので、制御健全性の判断を高精度に行え、誤検知を効果的に防げる。
　そして、本例の制御健全性判断装置１は、プラントＰが制振対象である車体Ｂと、車体Ｂに制御力を与えて車体Ｂの振動を抑制するアクチュエータＡとを備え、センサが車体Ｂの加速度ａを検知する加速度センサ２である。このように制御健全性判断装置１を構成すれば、鉄道車両の制振装置ＶＣの制御健全性の判断に最適となる。
　なお、前述した判断部３は、単に健全性指標Ｉと閾値βとの比較により制御健全性を判断していたが、所定のサンプリング時間内において健全性指標Ｉが閾値β以上となる回数をカウントし、カウント数がカウント閾値γ以上となると制御健全性が不健全であると判断してもよい。このように制御健全性判断装置１が構成されると、外乱によって瞬間的に制御性の悪化と見受けられる事象が生じただけでは、制御健全性を不健全と判断しなくなる。よって、このように構成された制御健全性判断装置１は、より正確に制御健全性を判断できる。なお、サンプリング時間は、任意に設定でき、加速度ａのサンプリング周期が決まっているので加速度ａのデータの個数で設定してもよい。健全性指標Ｉが閾値β以上となる回数のカウントは、サンプリング時間毎に行ってもよいし、加速度ａのデータが得られる毎に最新のデータが得られた時刻から遡ってサンプリング時間内に得られたデータのうち閾値β以上となった回数をカウントしてもよい。
　なお、本例では、制御健全性判断装置１を鉄道車両の車体Ｂの振動を抑制する制振装置ＶＣの制御健全性の判断に利用した形態を例にして説明したが、制御健全性判断装置１は、制振装置ＶＣ以外の制御装置の制御健全性の判断に利用可能である。
　以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。
　本願は、２０１６年８月１２日に日本国特許庁に出願された特願２０１６－１５８５６０に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1. 　制御健全性判断装置であって、
    　プラントに対して入力される制御入力に対して前記プラントの制御量を検知するセンサと、
    　前記制御入力と前記制御量の微分値とを乗じて得た健全性指標に基づいて制御健全性を判断する判断部とを備えた
    　制御健全性判断装置。
  2. 　請求項１に記載の制御健全性判断装置であって、
    　前記判断部は、前記健全性指標と閾値とを比較して前記制御健全性を判断する
    　制御健全性判断装置。
  3. 　請求項２に記載の制御健全性判断装置であって、
    　前記判断部は、所定のサンプリング時間内において前記健全性指標が前記閾値以上となる回数をカウントし、カウント数がカウント閾値以上となると前記制御健全性が不健全であると判断する
    　制御健全性判断装置。
  4. 　請求項１に記載の制御健全性判断装置であって、
    　前記プラントの共振周波数帯の信号を抽出するバンドバスフィルタを備え、
    　前記センサの出力を前記バンドパスフィルタで処理する
    　制御健全性判断装置。
  5. 　請求項１に記載の制御健全性判断装置であって、
    　前記プラントは、制振対象と、前記制振対象に制御力を与えて前記制振対象の振動を抑制するアクチュエータとを備え、
    　前記センサは、前記制振対象の加速度を検知する加速度センサである
    　制御健全性判断装置。
PCT/JP2017/015736 2016-08-12 2017-04-19 制御健全性判断装置 Ceased WO2018029912A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780048132.3A CN109564424A (zh) 2016-08-12 2017-04-19 控制健全性判断装置
US16/083,586 US20190071104A1 (en) 2016-08-12 2017-04-19 Control soundness determination device
CA3016412A CA3016412A1 (en) 2016-08-12 2017-04-19 Control soundness determination device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016158560A JP6761300B2 (ja) 2016-08-12 2016-08-12 制御健全性判断装置
JP2016-158560 2016-08-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018029912A1 true WO2018029912A1 (ja) 2018-02-15

Family

ID=61161956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/015736 Ceased WO2018029912A1 (ja) 2016-08-12 2017-04-19 制御健全性判断装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20190071104A1 (ja)
JP (1) JP6761300B2 (ja)
CN (1) CN109564424A (ja)
CA (1) CA3016412A1 (ja)
WO (1) WO2018029912A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7193981B2 (ja) * 2018-03-22 2022-12-21 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置
JP7089441B2 (ja) * 2018-03-30 2022-06-22 Ｋｙｂ株式会社 鉄道車両用制振装置および鉄道車両用制振装置の診断方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003267216A (ja) * 2002-03-15 2003-09-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両の振動制御診断装置及び診断方法並びに鉄道車両
JP2011090610A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Yamatake Corp 温度制御装置および異常判定方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09303477A (ja) * 1996-05-16 1997-11-25 Nissan Motor Co Ltd 能動型騒音振動制御装置
JP3701420B2 (ja) * 1996-11-28 2005-09-28 本田技研工業株式会社 車両用摩擦式クラッチの制御装置
US8740317B2 (en) * 2006-08-11 2014-06-03 Robert Bosch Gmbh Closed-loop control for trailer sway mitigation
CN101348082B (zh) * 2008-09-11 2010-06-09 中国人民解放军国防科学技术大学 一种抑制磁悬浮列车悬浮系统车轨耦合振动的方法
JP5246269B2 (ja) * 2008-12-25 2013-07-24 トヨタ自動車株式会社 減衰力制御装置
JP5463263B2 (ja) * 2009-11-30 2014-04-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両用サスペンション制御装置
JP5704306B2 (ja) * 2010-09-30 2015-04-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 鉄道車両用振動制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003267216A (ja) * 2002-03-15 2003-09-25 Sumitomo Metal Ind Ltd 鉄道車両の振動制御診断装置及び診断方法並びに鉄道車両
JP2011090610A (ja) * 2009-10-26 2011-05-06 Yamatake Corp 温度制御装置および異常判定方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6761300B2 (ja) 2020-09-23
CN109564424A (zh) 2019-04-02
CA3016412A1 (en) 2018-02-15
US20190071104A1 (en) 2019-03-07
JP2018026038A (ja) 2018-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3353773B1 (en) Noise and vibration sensing
KR102721134B1 (ko) 소음 및 진동 감지
KR101484438B1 (ko) 철도 차량용 제진 장치
JP5181323B2 (ja) 鉄道車両用振動制御装置
CN103097224B (zh) 铁路车辆的振动抑制装置
KR101529760B1 (ko) 대역 외란 관측기를 이용한 매니퓰레이터의 충돌에 의한 외란 감지 장치 및, 그 감지 방법
HK1200905A1 (en) Sensor state determination system
WO2018029912A1 (ja) 制御健全性判断装置
US9950585B2 (en) Method for providing a manipulated variable
US20160023531A1 (en) Method of operating an active suspension
JP5522549B2 (ja) 鉄道車両用振動制御装置
RS65882B1 (sr) Vozilo i postupak kontrole stabilnosti vozila sa poluaktivnim vešanjem
JP5652977B1 (ja) モータ制御装置
KR20160118665A (ko) 서보 시스템의 자동 공진 검출 및 억제 장치 및 그 방법
JP7269120B2 (ja) モータ制御装置
JP6101931B2 (ja) モータ駆動装置
US11981175B2 (en) Method for operating a chassis of a motor vehicle, and motor vehicle
JP5476226B2 (ja) 鉄道車両制振装置
JP5181326B2 (ja) 鉄道車両用サスペンション装置
EP3098654B1 (de) Verfahren zur regelung eines aktiven schwingungsisolationssystems
KR102263239B1 (ko) 측정잡음제거장치
JP2024176002A (ja) 鉄道車両用制振装置
KR101980421B1 (ko) 능동질량감쇠시스템 및 이를 이용한 구조물의 진동 제어 방법
JP2657598B2 (ja) 鉄道車両の異常動揺検知方法
JP6243307B2 (ja) サスペンション用制御装置及びサスペンション装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 3016412

Country of ref document: CA

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17838988

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17838988

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1