JPH03282032A - 能動振動制御方法及びその制御装置 - Google Patents
能動振動制御方法及びその制御装置Info
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- JPH03282032A JPH03282032A JP8386390A JP8386390A JPH03282032A JP H03282032 A JPH03282032 A JP H03282032A JP 8386390 A JP8386390 A JP 8386390A JP 8386390 A JP8386390 A JP 8386390A JP H03282032 A JPH03282032 A JP H03282032A
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Landscapes
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、船舶、鉄構構造物、各種口ｌット等の機械構
造物一般の制振装置として用いられる能動振動制御方法
及びその制御装置に関する。
造物一般の制振装置として用いられる能動振動制御方法
及びその制御装置に関する。
従来、能動的に振動を制御する方法として、センサで検
出した制振対象の振動速度に比例し、かつ逆位相の信号
を用いてアクチエエータを駆動させる、いわゆる出力フ
ィードバック制御により、制振対象の減衰を見掛は上増
加させて振動を低減するなどの方法が提案されていた。
出した制振対象の振動速度に比例し、かつ逆位相の信号
を用いてアクチエエータを駆動させる、いわゆる出力フ
ィードバック制御により、制振対象の減衰を見掛は上増
加させて振動を低減するなどの方法が提案されていた。
第６図に従来の出力フィードバック制御により制振装置
を構成した例を示す。第６図において。
を構成した例を示す。第６図において。
１は制振対象％２はアクチエエータ、３は振動検出セン
サ、４はチャージアンプ、６は電圧増幅器、１は位相反
転器である。
サ、４はチャージアンプ、６は電圧増幅器、１は位相反
転器である。
従来の方法によれば、１自由度系もしくは一部の多自由
度系では制振可能であるが、一般の多自由度系では必ず
しもすべての振動を低域できるとは限らなかりた。すな
わち、アクチエエータ２の加振力とセンサ３の点応答間
の伝達関数（モビリティ）の位相特性が共振点で常に同
相で々ければ安定なフィードバック制御にはならない。
度系では制振可能であるが、一般の多自由度系では必ず
しもすべての振動を低域できるとは限らなかりた。すな
わち、アクチエエータ２の加振力とセンサ３の点応答間
の伝達関数（モビリティ）の位相特性が共振点で常に同
相で々ければ安定なフィードバック制御にはならない。
ところが、一般には第７図に示すように共振点Ｗ１．Ｗ
２゜Ｗ３での位相は同相と逆相の入シ混じったものとな
っている。したがって、フィードバック系の根軌跡は第
８図に示すように％特性根のうちあるものは安定化する
が、あるものは不安定化するといったことが起こる。そ
の結果として得られる振動応答は第９図に示すように、
４１１Ｆ性根が安定化した本応答が増加することＫなる
。
２゜Ｗ３での位相は同相と逆相の入シ混じったものとな
っている。したがって、フィードバック系の根軌跡は第
８図に示すように％特性根のうちあるものは安定化する
が、あるものは不安定化するといったことが起こる。そ
の結果として得られる振動応答は第９図に示すように、
４１１Ｆ性根が安定化した本応答が増加することＫなる
。
このように、従来の方法によれば、必ずしもすべての振
動を低減できるとは限らないといった問題がありた。
動を低減できるとは限らないといった問題がありた。
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、多自由
度系において、すべての振動を低減可能とする能動振動
制御方法及びその制御装置ｔ−提供することを目的とす
る。
度系において、すべての振動を低減可能とする能動振動
制御方法及びその制御装置ｔ−提供することを目的とす
る。
すなわち、本発明は、フィードバックする信号を制振対
象の各固有振動数に対する単一周波数毎の振動応答（速
度成分）とするものである。具体的には、下記の式（１
）に示すような２次遅れ要素と１次微分９！素を組合せ
た伝達関数として表され、第３図に示すような周波数ｆ
ｌにおいて入出力間で位相変化のない狭帯域通過フィル
タを作成し、振動検出センサにて検出される信号を並列
に上述の狭帯域通過フィルタに入力し、制振対象として
着目する周波数毎の信号に分離する。この各分離された
信号についてはそれぞれフィードバックゲインを乗じ、
必要に応じて安定なフィードバック制御となるように位
相を反転させた後加算することにより、フィードバック
する制御信号を得て、常に安定な出力フィードバック制
御を実現しようとするものである。
象の各固有振動数に対する単一周波数毎の振動応答（速
度成分）とするものである。具体的には、下記の式（１
）に示すような２次遅れ要素と１次微分９！素を組合せ
た伝達関数として表され、第３図に示すような周波数ｆ
ｌにおいて入出力間で位相変化のない狭帯域通過フィル
タを作成し、振動検出センサにて検出される信号を並列
に上述の狭帯域通過フィルタに入力し、制振対象として
着目する周波数毎の信号に分離する。この各分離された
信号についてはそれぞれフィードバックゲインを乗じ、
必要に応じて安定なフィードバック制御となるように位
相を反転させた後加算することにより、フィードバック
する制御信号を得て、常に安定な出力フィードバック制
御を実現しようとするものである。
狭帯域通過フィルタの特性を表わす伝達関数ここで
Ｓニラプラス演算子
Ｗ、 ＝ ２πｆ１：中心周波数（通過させたい周波数
） Ｑ：共振倍率 に：比例係数 〔作用〕 上記の構成によれば、フィードバックする信号を制振対
象の各固有振動数に対する単一周波数毎の振動応答（速
度成分）としているので、得られるそれぞれの出力は各
共振周波数における応答であり、アクチエエータ加振力
との伝達関数の位相関係は第２図に示すように常に同相
となる。したがって、フィードバック系の根軌跡は第４
図に示すように、すべての特性根が安定側に動くことに
なる。その結果として得られる振動応答は第５図に示す
ように、制振対象として着目したすべての振動モードに
対して減衰を付加でき、振動応答を低減することができ
る。
） Ｑ：共振倍率 に：比例係数 〔作用〕 上記の構成によれば、フィードバックする信号を制振対
象の各固有振動数に対する単一周波数毎の振動応答（速
度成分）としているので、得られるそれぞれの出力は各
共振周波数における応答であり、アクチエエータ加振力
との伝達関数の位相関係は第２図に示すように常に同相
となる。したがって、フィードバック系の根軌跡は第４
図に示すように、すべての特性根が安定側に動くことに
なる。その結果として得られる振動応答は第５図に示す
ように、制振対象として着目したすべての振動モードに
対して減衰を付加でき、振動応答を低減することができ
る。
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第１図は同実施例の能動振動制御装置の概略構成図（信
号伝達経路を示す図）、第２図Ｆｉ信号処理部の出力（
単一周波数毎に分離された応答の速度成分）とアクチエ
エータ加振力の伝達関数の−例を示す図、第３図は狭帯
域通過フィルタの入出力伝達関数の一例を示す図、第４
図は本装置を用いたときのＳ平面上での極位置の一例を
示す図、第５図は本装置を用いたときの振動応答の一例
を示す図である。
号伝達経路を示す図）、第２図Ｆｉ信号処理部の出力（
単一周波数毎に分離された応答の速度成分）とアクチエ
エータ加振力の伝達関数の−例を示す図、第３図は狭帯
域通過フィルタの入出力伝達関数の一例を示す図、第４
図は本装置を用いたときのＳ平面上での極位置の一例を
示す図、第５図は本装置を用いたときの振動応答の一例
を示す図である。
第１図に示すように、制振対象Ｊに振動検出センサ３を
設置し、チャージアンプ４により、振動速度を表す電圧
に変換する。なお、センサ３が加速度センサの場合はチ
ャージアンプ４に一次積分の機能を、センサ３が変位セ
ンサの場合はチャージアンプ４に一次微分の機能を持た
せるか、あるいは積分器もしくは微分器を追設すればよ
い。また、５は狭帯域通過フィルタ、６は電圧増幅器。
設置し、チャージアンプ４により、振動速度を表す電圧
に変換する。なお、センサ３が加速度センサの場合はチ
ャージアンプ４に一次積分の機能を、センサ３が変位セ
ンサの場合はチャージアンプ４に一次微分の機能を持た
せるか、あるいは積分器もしくは微分器を追設すればよ
い。また、５は狭帯域通過フィルタ、６は電圧増幅器。
７は位相反転器、８は加算器、１０は切換スイッチであ
り、５〜１０を信号処理部とする。
り、５〜１０を信号処理部とする。
信号処理部では、入力信号に対し、第３図に示すような
特性を有する複数の狭帯域通過フィルタ５を用いて制振
対象の各固有振動数に対する単一周波数毎の振動応答（
速度成分）に分解する。そして、電圧増幅器６により、
各信号毎にフィードバックゲインを乗じた後、必要に応
じて安定なフィードバック制御（第４図にその一例とし
ての根軌跡を示す）となるように位相反転器２により位
相を反転させ、加算器８によりそれぞれを合成して第２
図に示すような周波数特性を有する制御信号を得る。
特性を有する複数の狭帯域通過フィルタ５を用いて制振
対象の各固有振動数に対する単一周波数毎の振動応答（
速度成分）に分解する。そして、電圧増幅器６により、
各信号毎にフィードバックゲインを乗じた後、必要に応
じて安定なフィードバック制御（第４図にその一例とし
ての根軌跡を示す）となるように位相反転器２により位
相を反転させ、加算器８によりそれぞれを合成して第２
図に示すような周波数特性を有する制御信号を得る。
上述のようにして信号処理部にて変換された制御信号を
パワーアンプ９に入力してアクチエエータ２を駆動する
ことにより、出力（単一周波数毎に分離された応答の速
度成分）を用いたフィードバック制御系を構成し、第５
図に示すように制振対象の振動をすべて低減しようとす
るものである。
パワーアンプ９に入力してアクチエエータ２を駆動する
ことにより、出力（単一周波数毎に分離された応答の速
度成分）を用いたフィードバック制御系を構成し、第５
図に示すように制振対象の振動をすべて低減しようとす
るものである。
ここで狭帯域通過フィルタ５の周波数決定方法について
述べると、制御用アクチュエータ２によシ制振対象１を
加振した場合のアクチーエータ／センサ間の伝達関数を
計測し、その計測結果に応じて適当な周波数を選ぶもの
とする。また、このとき得られる位相に基づいて、各周
波数毎にスイッチ１００オン／オフ設定を行う。
述べると、制御用アクチュエータ２によシ制振対象１を
加振した場合のアクチーエータ／センサ間の伝達関数を
計測し、その計測結果に応じて適当な周波数を選ぶもの
とする。また、このとき得られる位相に基づいて、各周
波数毎にスイッチ１００オン／オフ設定を行う。
第７図において、＠１のピーク（共振点）Ｗ。
では、アクチエニータカとセンサ応答の位相は同相（位
相差０°）である。したがって、観測される信号の位相
を反転させた信号でアクチュエータを駆動させれば、加
振力と逆相の制御力が働くことになシ、応答は小さくな
る。−１第２．第３のピーク（共振点） Ｗ２． Ｗ、
では、アクチーニータカとセンサ応答の位相は逆相（位
相差１８０°）である。したがって、観測される信号の
位相を反転させた信号でアクチエエータを駆動させれは
加振力と同相の制御力が更に加わることになり、この周
波数における応答は逆に大きく々ってしまう。
相差０°）である。したがって、観測される信号の位相
を反転させた信号でアクチュエータを駆動させれば、加
振力と逆相の制御力が働くことになシ、応答は小さくな
る。−１第２．第３のピーク（共振点） Ｗ２． Ｗ、
では、アクチーニータカとセンサ応答の位相は逆相（位
相差１８０°）である。したがって、観測される信号の
位相を反転させた信号でアクチエエータを駆動させれは
加振力と同相の制御力が更に加わることになり、この周
波数における応答は逆に大きく々ってしまう。
ところで、第６図に示す従来の方法では、各ピーク毎に
位相を変えて制御することは不可能であ訃、あるピーク
を小さくすれば他のピークは大きくなる場合がどうして
も生じる（極端な場合は負減衰となり発散する）。これ
に対し、第１図に示す方法によれば、各ピーク毎に分離
して、制御Ｐイン、位相を決められることから、すべて
のピークを小さくすることができる。
位相を変えて制御することは不可能であ訃、あるピーク
を小さくすれば他のピークは大きくなる場合がどうして
も生じる（極端な場合は負減衰となり発散する）。これ
に対し、第１図に示す方法によれば、各ピーク毎に分離
して、制御Ｐイン、位相を決められることから、すべて
のピークを小さくすることができる。
以上詳述したように、本発明によれば、次のような効果
が得られる。
が得られる。
フィードバックする信号を制振対象の単一周波数毎に分
離された振動応答の速度成分とし、かつ安定なフィード
バック制御とするため、必要に応じて位相を反転させて
いるので、制振対象として着目した複数の固有振動数に
対して、すべて振動応答を低減することが可能である。
離された振動応答の速度成分とし、かつ安定なフィード
バック制御とするため、必要に応じて位相を反転させて
いるので、制振対象として着目した複数の固有振動数に
対して、すべて振動応答を低減することが可能である。
第１図は本発明の一実施例に係る能動振動制御装置の構
成を示すブロック図、第２図は同実施例の信号処理部の
出力（単一周波数毎に分離された応答の速度成分）とア
クチエエータ加振力の伝達関数を示す図、第３図は同実
施例の狭帯域通過フィルタの入出力伝達関数を示す図、
第４図は同実施例におけるＳ平面上での極位置を示す図
、第５図は同実施例の振動応答を示す図、第６図は従来
の能動振動制御装置の構成を示すブロック図、第７図は
従来の方法による出力（観測点での速度信号）とアクチ
エエータ加振力の伝達関数を示す図。 第８図は従来の方法によるＳ平面上での極位置を示す図
、第９図は従来の振動応答を示す図である。 １・・・雪掻対象、２・・・アクチエエータ、３・・・
振動検出センサ、４・・・チャージアンプ、５・・・狭
帯域通過フィルタ、６・・・電圧増幅器、２・・・位相
反転器。 ８・・・加算ａ、ｐ−・・パワーアンプ（電力増幅器）
。 １０・・・切換スイッチ。
成を示すブロック図、第２図は同実施例の信号処理部の
出力（単一周波数毎に分離された応答の速度成分）とア
クチエエータ加振力の伝達関数を示す図、第３図は同実
施例の狭帯域通過フィルタの入出力伝達関数を示す図、
第４図は同実施例におけるＳ平面上での極位置を示す図
、第５図は同実施例の振動応答を示す図、第６図は従来
の能動振動制御装置の構成を示すブロック図、第７図は
従来の方法による出力（観測点での速度信号）とアクチ
エエータ加振力の伝達関数を示す図。 第８図は従来の方法によるＳ平面上での極位置を示す図
、第９図は従来の振動応答を示す図である。 １・・・雪掻対象、２・・・アクチエエータ、３・・・
振動検出センサ、４・・・チャージアンプ、５・・・狭
帯域通過フィルタ、６・・・電圧増幅器、２・・・位相
反転器。 ８・・・加算ａ、ｐ−・・パワーアンプ（電力増幅器）
。 １０・・・切換スイッチ。
Claims (2)
- （１）多自由度系の制振対象の振動を出力フィードバッ
ク制御により能動的に制振する制振装置において、 フィードバックする信号を制振対象の各固有振動数に対
する単一周波数毎の振動応答とし、制振対象に設置した
振動センサの出力として得られる信号を入出力間で位相
変化のない狭帯域通過フィルタに入力して制振対象とし
て着目する周波数毎の信号に分離し、この各分離された
信号についてはそれぞれフィードバックゲインを乗じ、
必要に応じて安定なフィードバック制御となるように位
相を反転させた後加算することにより、フィードバック
する制御信号を得ることを特徴とする能動振動制御方法
。 - （２）制振対象の振動を検出する振動検出手段と、この
振動検出手段の出力信号を所定の周波数毎の信号に分離
する複数のフィルタ手段と、 この各フィルタ手段によって分離された各信号にフィー
ドバックゲインを乗じる増幅手段と、この増幅手段によ
ってフィードバックゲインが乗じられた各信号の位相を
必要に応じて反転させる位相反転手段と、 この位相反転手段によって反転制御された各信号を加算
する加算手段と、 この加算手段の出力信号に基づいて上記制振対象を加振
する加振手段とを具備したことを特徴とする能動振動制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8386390A JPH03282032A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 能動振動制御方法及びその制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8386390A JPH03282032A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 能動振動制御方法及びその制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03282032A true JPH03282032A (ja) | 1991-12-12 |
Family
ID=13814515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8386390A Pending JPH03282032A (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | 能動振動制御方法及びその制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03282032A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006287620A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Tokai Rubber Ind Ltd | 信号処理装置 |
| JP2009080097A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-04-16 | Hiroshima Univ | 加工食品の水分量測定方法、及び加工食品の水分量測定装置 |
| CN105092197A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-11-25 | 北京航天斯达科技有限公司 | 一种多自由度正弦振动控制方法及控制器 |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP8386390A patent/JPH03282032A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006287620A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Tokai Rubber Ind Ltd | 信号処理装置 |
| JP2009080097A (ja) * | 2007-09-07 | 2009-04-16 | Hiroshima Univ | 加工食品の水分量測定方法、及び加工食品の水分量測定装置 |
| CN105092197A (zh) * | 2015-06-19 | 2015-11-25 | 北京航天斯达科技有限公司 | 一种多自由度正弦振动控制方法及控制器 |
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