JP5420621B2 - 非ガウス性振動制御装置 - Google Patents
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Description
1.1機能ブロック図
図1に、この発明の第一実施形態による振動制御装置の機能ブロック図を示す。振動試験機2に固定された供試体4は、振動試験機2によって振動させられる。供試体4の振動は、加速度センサ6によって検出され、A/D変換器8によってディジタル信号である応答信号とされる。応答スペクトル算出手段20は、応答信号をフーリエ変換し、応答スペクトルを算出する。
図2に、図1の振動制御装置をディジタルシグナルプロセッサ(DSP)を用いて実現した場合のハードウエア構成を示す。
図3に、制御プログラム44のフローチャートを示す。ここでは、操作者により、図7に示すように、目標スペクトル、目標とするクルトシス(尖度)とスキューネス(歪度)が設定され、メモリ46に記録されているものとして説明を進める。
2.1機能ブロック図
図12に、この発明の第二の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図を示す。第一の実施形態では、生成した非ガウス性ランダム信号の波形と、応答信号の波形が合致するように、波形制御手段30によって制御を行っている。その結果、目標スペクトルと目標非ガウス特性を有する振動を供試体4に与えることができる。
第二の実施形態による振動制御装置のハードウエア構成は、図2に示すものと同様である。
図13に、制御プログラム44のフローチャートを示す。まず、DSP40は、A/D変換器8から応答信号を取得し、制御スペクトルを生成する(ステップS1)。次に、この制御スペクトルの周波数特性を有する非ガウス性ランダム信号を生成する(ステップS2)。次に、応答信号の非ガウス特性を算出し、非ガウス性ランダム信号を生成する際の変換特性を修正する(ステップS25)。
(1)上記実施形態では、ZMNL関数を用いて、ガウス性ランダム信号から非ガウス性ランダム信号を得るようにしている。ZMNL関数による変換を行うと、周波数特性が変化する。もちろん、この変化分は応答スペクトルに現れるので、制御スペクトル算出手段22は、この変化分も含めてフィードバック制御を行い、目標スペクトルを実現する。
1フレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
2フレーム目 P1(φn+1)、P2(φn+2)、P3(φn+3)...Pn(φn+n)
3フレーム目 P1(φ2n+1)、P2(φ2n+2)、P3(φ2n+3)...Pn(φ2n+n)
・・・
mフレーム目 P1(φn(m-1)+1)、P2(φn(m-1)+2)、P3(φn(m-1)+3)...Pn(φn(m-1)+n)
上記のように、フレーム毎に異なった位相を与えることにより、窓関数をかけて重ね合わされた波形の、周波数特性は線スペクトルではなく連続スペクトルになる。
1フレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
2フレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
3フレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
・・・
mフレーム目 P1(φ1)、P2(φ2)、P3(φ3)...Pn(φn)
換言すると、複数フレームについて同一の非ガウス性ランダム信号を生成し、これに窓関数をかけて重ね合わせた場合には、線スペクトルを有する信号を得ることができる。
Claims (12)
- 振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段と、
を備えた振動制御装置。 - 振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、
前記センサからの応答信号の応答非ガウス特性を算出する非ガウス特性算出手段と、
応答非ガウス特性と目標非ガウス特性とを比較し、両者が等しくなるような変換特性を算出する変換特性算出手段と、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段と、
を備えた振動制御装置。 - 振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置をコンピュータによって実現するための制御プログラムであって、当該制御プログラムは、コンピュータを、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段として機能させることを特徴とする制御プログラム。 - 振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置をコンピュータによって実現するための制御プログラムであって、当該制御プログラムは、コンピュータを、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得る非ガウス性ランダム信号生成手段と、
前記センサからの応答信号の応答非ガウス特性を算出する非ガウス特性算出手段と、
応答非ガウス特性と目標非ガウス特性とを比較し、両者が等しくなるような変換特性を算出する変換特性算出手段と、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する制御特性更新手段として機能させることを特徴とする制御プログラム。 - 請求項1〜4のいずれかの振動制御装置または制御プログラムにおいて、
前記非ガウス性ランダム信号生成手段は、
制御スペクトルを時間関数に変換し、ガウス性ランダム信号を得るガウス性ランダム信号生成手段と、
前記算出されたガウス性ランダム信号を前記変換特性に基づいて変換し、非ガウス性ランダム信号に変換する変換手段と、
を備えたことを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。 - 請求項5の振動制御装置または制御プログラムにおいて、
前記応答スペクトル生成手段は、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を、前記変換手段の変換特性に基づいて、ガウス性応答信号に変換する非ガウス−ガウス変換手段と、
前記ガウス性応答信号を周波数関数に変換し、ガウス性応答スペクトルを得るガウス性応答スペクトル生成手段と、
を備えたことを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。 - 請求項1〜4のいずれかの振動制御装置または制御プログラムにおいて、
前記非ガウス性ランダム信号生成手段は、制御スペクトルに基づいて時間関数に変換する際に、制御スペクトルの各成分に順次与える位相差の確率密度分布を前記変換特性として制御することにより、生成される非ガウス性ランダム信号の非ガウス特性を制御することを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。 - 請求項7の振動制御装置または制御プログラムにおいて、
前記非ガウス性ランダム信号生成手段は、前記位相差の確率密度分布の少なくとも平均または分散を前記変換特性として制御することにより、生成される非ガウス性ランダム信号の非ガウス特性を制御することを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。 - 請求項1〜8のいずれかの振動制御装置または制御プログラムであって、
前記振動試験機は、前記供試体に対して複数軸方向からの振動を与える複数の振動発生器を有しており、
前記応答スペクトル算出手段、前記制御スペクトル算出手段、前記非ガウス性ランダム信号生成手段が、複数軸のそれぞれの軸のために設けられ、
前記制御特性更新手段は、各軸のための応答信号および各軸のためのドライブ信号に基づいて、前記各軸のための応答信号と前記各軸のためのドライブ信号との組み合わせに係る制御特性を演算し、
前記ドライブ信号生成手段は、各軸のための非ガウス性ランダム信号と前記組み合わせに係る制御特性に基づいて、各軸のためのドライブ信号を生成することを特徴とする振動制御装置または制御プログラム。 - 振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御方法であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得て、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出し、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得て、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得て、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する振動制御方法。 - 振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標非ガウス特性を有する波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御方法であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得て、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出し、
変換特性に基づいて制御スペクトルを時間関数に変換し、非ガウス性ランダム信号を得て、
前記センサからの応答信号の応答非ガウス特性を算出し、
応答非ガウス特性と目標非ガウス特性とを比較し、両者が等しくなるような変換特性を算出し、
非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得て、
ドライブ信号と前記センサからの応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出して、前記制御特性を更新する振動制御方法。 - 振動試験機に載置された供試体が、目標スペクトルおよび目標とする任意の確率密度分布にしたがった波形にて振動するように、振動試験機に与えるドライブ信号を制御する振動制御装置であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数関数に変換し、応答スペクトルを得る応答スペクトル算出手段と、
応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、両者が等しくなるような制御スペクトルを算出する制御スペクトル算出手段と、
制御スペクトルを時間関数に変換し、ガウス分布による確率密度分布を有するガウス性ランダム信号を得るガウス性ランダム信号生成手段と、
ZMNL関数に基づいて、前記ガウス分布による確率密度分布を有するガウス性ランダム信号を、前記目標とする任意の確率密度分布を有する非ガウス性ランダム信号に変換する非ガウス性ランダム信号生成手段と、
前記非ガウス性ランダム信号と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、非ガウス性ランダム信号を変形してドライブ信号を得るドライブ信号生成手段と、
を備えた振動制御装置。
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