JPH065190B2 - 振動制御装置 - Google Patents
振動制御装置Info
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- JPH065190B2 JPH065190B2 JP63252428A JP25242888A JPH065190B2 JP H065190 B2 JPH065190 B2 JP H065190B2 JP 63252428 A JP63252428 A JP 63252428A JP 25242888 A JP25242888 A JP 25242888A JP H065190 B2 JPH065190 B2 JP H065190B2
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- Complex Calculations (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、振動環境をシミュレートするために用いる
振動制御装置に関するものである。
振動制御装置に関するものである。
［従来の技術］ 輸送中、稼働中に被る振動が、機器の故障を引起こす要
因となる得ることは、一般によく知られている。そこ
で、試作や量産の各段階において、シミュレータによ
り、耐震動性をチェックすることが行われており、これ
を振動試験とよんでいる。この振動試験において、振動
発生器を制御するものが振動制御装置である。
因となる得ることは、一般によく知られている。そこ
で、試作や量産の各段階において、シミュレータによ
り、耐震動性をチェックすることが行われており、これ
を振動試験とよんでいる。この振動試験において、振動
発生器を制御するものが振動制御装置である。
現実の稼働環境や輸送環境に置かれた機器に加わる振動
は、一般に不規則な波形をしており、例えば正弦波にみ
られるような明瞭な規則性は見出されない。このような
不規則な波形そのものを、機器に加えることは困難であ
る。そこで、現実に加わる不規則波形のパワースペクト
ル密度を算出し、当該目的とするパワースペクトル密度
（目的スペクトルという）を有する波形を機器に加える
ようにしている。
は、一般に不規則な波形をしており、例えば正弦波にみ
られるような明瞭な規則性は見出されない。このような
不規則な波形そのものを、機器に加えることは困難であ
る。そこで、現実に加わる不規則波形のパワースペクト
ル密度を算出し、当該目的とするパワースペクトル密度
（目的スペクトルという）を有する波形を機器に加える
ようにしている。
ここで考慮すべきことは、振動発生器自体も、周波数応
答特性を有するということである。したがって、単に、
目的スペクトルを振動発生器に与えるだけでは、目的と
するスペクトルを有する振動を機器に与えることはでき
ない。そこで、振動発生器の周波数応答特性を考慮した
上で、目的スペクトルを補正し、これをドライブスペク
トルとして、振動発生器に与えている。
答特性を有するということである。したがって、単に、
目的スペクトルを振動発生器に与えるだけでは、目的と
するスペクトルを有する振動を機器に与えることはでき
ない。そこで、振動発生器の周波数応答特性を考慮した
上で、目的スペクトルを補正し、これをドライブスペク
トルとして、振動発生器に与えている。
第４図に、従来の振動制御装置の構成を示す。振動発生
器２は、入力された電気信号に基づいて、振動を発生す
るものである。振動試験を行う対象である機器は、供試
体４として振動発生器２に固定される。供試体４には、
加速度ピックアップ６が取り付けられており、その出力
はＡ／Ｄ変換器８に与えられる。したがって、供試体４
の振動状況を表わすアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器８に
よって、ディジタル信号に変換される。このディジタル
信号はフーリエ変換手段10に入力され、位相角の捨てら
れた絶対値としてのパワースペクトル密度が演算され
る。この、パワースペクトル密度を、応答スペクトルと
いう。なお、このような演算を計算機上で実行するため
には、変換の離散化が必要であり、実際には離散フーリ
エ変換を行う。この際、演算速度の速い高速フーリエ変
換ＦＦＴアルゴリズムを用いるのが一般的である。
器２は、入力された電気信号に基づいて、振動を発生す
るものである。振動試験を行う対象である機器は、供試
体４として振動発生器２に固定される。供試体４には、
加速度ピックアップ６が取り付けられており、その出力
はＡ／Ｄ変換器８に与えられる。したがって、供試体４
の振動状況を表わすアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器８に
よって、ディジタル信号に変換される。このディジタル
信号はフーリエ変換手段10に入力され、位相角の捨てら
れた絶対値としてのパワースペクトル密度が演算され
る。この、パワースペクトル密度を、応答スペクトルと
いう。なお、このような演算を計算機上で実行するため
には、変換の離散化が必要であり、実際には離散フーリ
エ変換を行う。この際、演算速度の速い高速フーリエ変
換ＦＦＴアルゴリズムを用いるのが一般的である。
このようにして演算された応答スペクトルは、制御演算
手段12において、目標スペクトルと比較される。比較の
結果、次に与えるべきスペクトルが演算される。これ
を、ドライブスペクトルという。逆フーリエ変換手段14
は、このドライブスペクトルに、ランダムな位相を与
え、逆フーリエ変換を行う。すなわち、時間関数のディ
ジタルデータに再変換される。このディジタルデータ
は、Ｄ／Ａ変換器１８によってアナログ信号に変換さ
れ、振動発生器２に与えられる。
手段12において、目標スペクトルと比較される。比較の
結果、次に与えるべきスペクトルが演算される。これ
を、ドライブスペクトルという。逆フーリエ変換手段14
は、このドライブスペクトルに、ランダムな位相を与
え、逆フーリエ変換を行う。すなわち、時間関数のディ
ジタルデータに再変換される。このディジタルデータ
は、Ｄ／Ａ変換器１８によってアナログ信号に変換さ
れ、振動発生器２に与えられる。
上記の動作が繰り返され、供試体４に、目標スペクトル
を有する振動が加えられる。
を有する振動が加えられる。
ところで、上記の一連の動作には、時間を要する。した
がって、フーリエ変換手段10に入力されたＴ秒分のデー
タ（１フレームと呼ぶ）から、同じく１フレーム分のデ
ータを作成し、Ｄ／Ａ変換器１８に与えるのでは、処理
が間に合わないことになる。そこで、１フレーム分の入
力データに基づいて、数フレームのデータを作成する必
要がある。
がって、フーリエ変換手段10に入力されたＴ秒分のデー
タ（１フレームと呼ぶ）から、同じく１フレーム分のデ
ータを作成し、Ｄ／Ａ変換器１８に与えるのでは、処理
が間に合わないことになる。そこで、１フレーム分の入
力データに基づいて、数フレームのデータを作成する必
要がある。
これを行うのが、ランダム化手段16である。
まず、１フレームのデータを循環メモリに記憶し、読み
出し先頭位置をランダムに変えることにより、複数フレ
ームのデータを作成する。次に、このようにして得られ
た複数のフレームを、Ｄ／Ａ変換器１８を介して振動発
生器２に与える。この際に、フレームとフレームの間の
データに、連続性を持たせなければならない。そうでな
ければ、フレーム間の非連続性による不必要なスペクト
ルが生じてしまうからである。
出し先頭位置をランダムに変えることにより、複数フレ
ームのデータを作成する。次に、このようにして得られ
た複数のフレームを、Ｄ／Ａ変換器１８を介して振動発
生器２に与える。この際に、フレームとフレームの間の
データに、連続性を持たせなければならない。そうでな
ければ、フレーム間の非連続性による不必要なスペクト
ルが生じてしまうからである。
フレーム間に連続性を持たせるため、従来より、窓操作
が行われている。この窓操作を、第５図、第６図により
説明する。第５図は、１つのフレームを基に作成された
２つのフレーム101,102を表わしたものである。実際に
はこれらのデータは、ディジタル信号であるが、理解を
容易にするため、アナログ信号の形式で表示している。
これらの各信号101,102に、正弦半波（1/2波長分の正弦
関数）を掛け合わせ、第６図に示す波形201,202を得
る。この各波形201,202を時間軸上でずらせながら重ね
合わせ、出力信号300を得ている。
が行われている。この窓操作を、第５図、第６図により
説明する。第５図は、１つのフレームを基に作成された
２つのフレーム101,102を表わしたものである。実際に
はこれらのデータは、ディジタル信号であるが、理解を
容易にするため、アナログ信号の形式で表示している。
これらの各信号101,102に、正弦半波（1/2波長分の正弦
関数）を掛け合わせ、第６図に示す波形201,202を得
る。この各波形201,202を時間軸上でずらせながら重ね
合わせ、出力信号300を得ている。
上記のようにして、各フレーム間の連続性が得られてい
る。
る。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような従来の振動制御装置には、
次のような問題点があった。
次のような問題点があった。
第一に、従来のように窓関数として正弦半波を用いる
と、各フレームを重ね合わせる際に、余分な振幅成分が
もたらされてしまう。このような問題点は、従来のラン
ダム化手段に、直流成分を与えたとき、出力にリップル
が生じることからあきらかである。たとえば、正弦半波
を窓関数として用いた場合には、第７図Ａのようなリッ
プルが生じてしまう。また、振幅一定の交流成分を与え
た場合には、第８図Ａのように、その包絡線が波打って
しまう。
と、各フレームを重ね合わせる際に、余分な振幅成分が
もたらされてしまう。このような問題点は、従来のラン
ダム化手段に、直流成分を与えたとき、出力にリップル
が生じることからあきらかである。たとえば、正弦半波
を窓関数として用いた場合には、第７図Ａのようなリッ
プルが生じてしまう。また、振幅一定の交流成分を与え
た場合には、第８図Ａのように、その包絡線が波打って
しまう。
第二に、１つのフレームから複数のフレームを作る際
に、単に、読み出し先頭位置をランダムに変えるだけで
は、得られるフレームがランダムでないこともあきらか
となった。すなわち、得られる複数のフレームに何等か
の規則性がもたらされてしまい、これらのフレームを合
成して得られる信号にも規則性がもたらされてしまうの
である。このような規則性が生じると、目的とするスペ
クトルを有するガウス性不規則信号を与えることができ
なくなる。
に、単に、読み出し先頭位置をランダムに変えるだけで
は、得られるフレームがランダムでないこともあきらか
となった。すなわち、得られる複数のフレームに何等か
の規則性がもたらされてしまい、これらのフレームを合
成して得られる信号にも規則性がもたらされてしまうの
である。このような規則性が生じると、目的とするスペ
クトルを有するガウス性不規則信号を与えることができ
なくなる。
従来技術において、このような規則性がもたらされてし
まう原因は、次のとおりである。すなわち、窓操作を行
う際には、時間を一定間隔でずらせて各フレームを重ね
合わせている。従来は、この一定間隔の時間のことを考
慮に入れずに、取り出し先頭位置をランダムに選択して
いたので、規則性が生じていた。
まう原因は、次のとおりである。すなわち、窓操作を行
う際には、時間を一定間隔でずらせて各フレームを重ね
合わせている。従来は、この一定間隔の時間のことを考
慮に入れずに、取り出し先頭位置をランダムに選択して
いたので、規則性が生じていた。
この発明は、上記のような問題点を解決して、振幅にお
いて不用の成分が生じず、高い精度でガウス性不規則振
動をシミュレートすることのできる振動試験装置を提供
することを目的とする。
いて不用の成分が生じず、高い精度でガウス性不規則振
動をシミュレートすることのできる振動試験装置を提供
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 請求項１に係る振動試験装置は、窓関数として ここで、Tを１フレームの時間長、tを時間として ０≦ｔ≦Ｔ ω1＝２π/T ωK＝ω1・K，K＝1,2,3,・・・R であって、ｎを自然数、Ｉオーバラップ回数として K＝nIのとき、aK,bKが実質的に０であること、 を満足するものを用いることを特徴としている。
請求項第２に係る振動試験装置は、ランダム化手段の取
り出す先頭位置を Addi＝τi+(N/I)・(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。ここ
で、Nは１フレームに含まれる語の数、Iは重ね合わされ
るフレームの数、ｉは重ね合わされるフレームの順に対
応した１〜Iの数を示している。Addiはiに対応してAd
d1，Add2，Add3・・・AddIを示しており、τiはiに対応
してτ1,τ2,τ3・・・τIを示している。
り出す先頭位置を Addi＝τi+(N/I)・(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。ここ
で、Nは１フレームに含まれる語の数、Iは重ね合わされ
るフレームの数、ｉは重ね合わされるフレームの順に対
応した１〜Iの数を示している。Addiはiに対応してAd
d1，Add2，Add3・・・AddIを示しており、τiはiに対応
してτ1,τ2,τ3・・・τIを示している。
請求項第３に係る振動試験装置は、窓関数として ここで、Tを１フレームの時間長として ０≦ｔ≦Ｔ ω1＝２π/T ωK＝ω1・K，K＝1,2,3,・・・R であって、ｎを自然数、Ｉオーバラップ回数として K＝nIのとき、aK,bKが実質的に０であることを
満足するものを用い、 ランダム化手段も取り出し先頭位置を Addi＝τi+(N/I)・(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。ここ
で、Nは１フレームに含まれる語の数、iは重ね合わされ
るフレーム順に対応した１〜Iの数を示している。Addi
はiに対応してAdd1，Add2，Add3・・・AddIを示してお
り、τiはiに対応してτ1,τ2,τ3・・・τIを示してい
る。
満足するものを用い、 ランダム化手段も取り出し先頭位置を Addi＝τi+(N/I)・(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。ここ
で、Nは１フレームに含まれる語の数、iは重ね合わされ
るフレーム順に対応した１〜Iの数を示している。Addi
はiに対応してAdd1，Add2，Add3・・・AddIを示してお
り、τiはiに対応してτ1,τ2,τ3・・・τIを示してい
る。
［作用］ 窓関数として、 ここで、Tを１フレームの時間長として ０≦ｔ≦Ｔ ω1＝２π/T ωK＝ω1・K，K＝1,2,3,・・・R であって、ｎを自然数として K＝nIのとき、aK,bKが実質的に０であることを
満たすものを用いることにより、窓操作において重ね合
わせた際に、余分な振幅成分がもたらされることがなく
なる。その理由は下記のとおりである。
満たすものを用いることにより、窓操作において重ね合
わせた際に、余分な振幅成分がもたらされることがなく
なる。その理由は下記のとおりである。
ここで、余分な振幅成分がもたらされないということ
は、窓関数をオーバラップして重ね合わせとときに、そ
の和がＤＣ成分(a0)を除いて、互に打消し合ってゼロに
なるということである。以下、このゼロになる条件を順
をおって検討していく。
は、窓関数をオーバラップして重ね合わせとときに、そ
の和がＤＣ成分(a0)を除いて、互に打消し合ってゼロに
なるということである。以下、このゼロになる条件を順
をおって検討していく。
上記窓関数W(t)のq番目の窓のK次成分の位相回転量は、 ここに、K＝1,2,3,・・・R q＝0,1,2,・・・(I-1) である。
以下、簡単のため、W(t)のうちの余弦成分について考え
る。
る。
各々の窓のK次成分毎の和は、上記より と表わされる。計算の便宜のため、上式を複素表現する
と、 したがって、 となる条件を求めればよい。
と、 したがって、 となる条件を求めればよい。
ここで、 が１のＩ乗根であることに着目すれば、これが、次の条
件を満たす場合のみを避ければよいことになる。
件を満たす場合のみを避ければよいことになる。
（2π/I)K＝2πn したがって、K＝nIの場合を除外すればyk(t)は０とな
る。上述したことは、w(t)の正弦成分についても同様に
成立するので、K＝nIの場合を除外すれば、w(t)のao以
外のフーリエ成分の和は、各々０となる。
る。上述したことは、w(t)の正弦成分についても同様に
成立するので、K＝nIの場合を除外すれば、w(t)のao以
外のフーリエ成分の和は、各々０となる。
すなわち、オーバラップ回数Iの整数倍の次数を含まぬ
ような窓関数を使用すれば、余分な振幅成分が表われる
ことがない。
ような窓関数を使用すれば、余分な振幅成分が表われる
ことがない。
また、ランダム化手段の取り出し先頭位置を Addi＝τi+(N/I)・(i-1) に従ってランダム化することにより、窓操作において重
ね合わせた際に、余分な周波数成分がもたらされること
がなくなる。
ね合わせた際に、余分な周波数成分がもたらされること
がなくなる。
［実施例］ この発明による振動制御装置の基本的なブロック図は、
従来の装置と同様である（第４図参照）。これらのブロ
ックの機能を実現するためには、理論回路を用いること
ができるが、第２図に示すように、マイクロコンピュー
タを用いてもよい。また、第２図では、ランダム化手段
16を独立して設けているが、ＣＰＵ150による演算で同
様の機能を持たせることもできる。この場合には、バス
50からＤ／Ａ変換器18に出力が出されることになる。
従来の装置と同様である（第４図参照）。これらのブロ
ックの機能を実現するためには、理論回路を用いること
ができるが、第２図に示すように、マイクロコンピュー
タを用いてもよい。また、第２図では、ランダム化手段
16を独立して設けているが、ＣＰＵ150による演算で同
様の機能を持たせることもできる。この場合には、バス
50からＤ／Ａ変換器18に出力が出されることになる。
この発明の特徴部分であるランダム化手段16の一実施例
を、第１図Ａ、第１図Ｂに示す。第１図Ａはデータ処理
部であり、第１図Ｂはアドレス発生部である。ここで
は、１つのフレームに基づいて作成するフレームの数Ｉ
を４つとしている。すなわち、窓操作においては、各フ
レームのオーバーラップ回数は４回となる。従来は、オ
バーラップ回数は２回であったが、この実施例のように
４回とすることにより、フレーム間の連続性は更に良く
なる。なお、オーバラップ回数は、２以上の任意の整数
とすることができる。
を、第１図Ａ、第１図Ｂに示す。第１図Ａはデータ処理
部であり、第１図Ｂはアドレス発生部である。ここで
は、１つのフレームに基づいて作成するフレームの数Ｉ
を４つとしている。すなわち、窓操作においては、各フ
レームのオーバーラップ回数は４回となる。従来は、オ
バーラップ回数は２回であったが、この実施例のように
４回とすることにより、フレーム間の連続性は更に良く
なる。なお、オーバラップ回数は、２以上の任意の整数
とすることができる。
まず、１つのフレームから、４つのランダムなフレーム
を作成する動作について説明する。第１図Ａにおいて、
システムバス50から、逆フーリエ交換の結果としてのデ
ータが、ＣＰＵ150（第２図参照）から送られてくる。
このデータの流れは、第４図でいうと、逆フーリエ交換
手段14からランダム化手段16への流れに該当する。さ
て、第１図Ａにもどって、バス50を介して送られてくる
１フレーム分のデータは、入力バッファ54に記憶され
る。なお、ここでは、１フレームがＮワードで構成され
るものとする。入力バッファ54は、いわゆるダブルバッ
ファとなっており、バッファ54aとバッファ54bとから構
成される。これは、一方のバッファから読み出している
ときは他方のバッファに書込むようにして、データの保
存を図るためである。
を作成する動作について説明する。第１図Ａにおいて、
システムバス50から、逆フーリエ交換の結果としてのデ
ータが、ＣＰＵ150（第２図参照）から送られてくる。
このデータの流れは、第４図でいうと、逆フーリエ交換
手段14からランダム化手段16への流れに該当する。さ
て、第１図Ａにもどって、バス50を介して送られてくる
１フレーム分のデータは、入力バッファ54に記憶され
る。なお、ここでは、１フレームがＮワードで構成され
るものとする。入力バッファ54は、いわゆるダブルバッ
ファとなっており、バッファ54aとバッファ54bとから構
成される。これは、一方のバッファから読み出している
ときは他方のバッファに書込むようにして、データの保
存を図るためである。
バッファ54に記憶されたデータは、Xran読み出しアドレ
ス信号に従って、読み出される。Xran読み出しアドレス
信号は、第１図Ｂの回路によって生成される。処理用Ｎ
カウンタ70は、処理クロックを受けて、0,1,2,・・・N-2,N
-1,0,1,2・・・と、その出力70aを変化させる。ここで、こ
の処理クロックは、出力用のＤ／ＡクロックのＩ（オー
バラップ回数）倍以上の速さでなければならない。処理
用Ｎカウンタ70は、N-1から0に変化する際に、出力70b
よりキャリーを出す。このキャリーを受て、乱数発生器
76は乱数を発生し、τレジスタ78にその乱数が保持され
る。τレジスタ78の出力は、第２加算器82に入力されて
いる。
ス信号に従って、読み出される。Xran読み出しアドレス
信号は、第１図Ｂの回路によって生成される。処理用Ｎ
カウンタ70は、処理クロックを受けて、0,1,2,・・・N-2,N
-1,0,1,2・・・と、その出力70aを変化させる。ここで、こ
の処理クロックは、出力用のＤ／ＡクロックのＩ（オー
バラップ回数）倍以上の速さでなければならない。処理
用Ｎカウンタ70は、N-1から0に変化する際に、出力70b
よりキャリーを出す。このキャリーを受て、乱数発生器
76は乱数を発生し、τレジスタ78にその乱数が保持され
る。τレジスタ78の出力は、第２加算器82に入力されて
いる。
一方、処理用Ｎカウンタ70の出力は、第１加算器80に入
力されており、その出力は第２加算器82のもう一方の入
力に与えられている。なお、両加算機80,82ともに、加
算結果がN-1を越えると、０に戻って加算するようにな
っている。したがって、第２加算器82の出力からは、乱
数発生器76の乱数を先頭番地として、Ｎワード分の番地
が処理クロックに同期して出力される。いま、１フレー
ムのデータに基づいて４フレームのデータを得るように
しているので、上記の動作が４回繰り返される。そし
て、上記番地に基づいて、入力バッファから読み出され
た各フレームを、1/4フレームずつずらせながら、窓操
作を行う。
力されており、その出力は第２加算器82のもう一方の入
力に与えられている。なお、両加算機80,82ともに、加
算結果がN-1を越えると、０に戻って加算するようにな
っている。したがって、第２加算器82の出力からは、乱
数発生器76の乱数を先頭番地として、Ｎワード分の番地
が処理クロックに同期して出力される。いま、１フレー
ムのデータに基づいて４フレームのデータを得るように
しているので、上記の動作が４回繰り返される。そし
て、上記番地に基づいて、入力バッファから読み出され
た各フレームを、1/4フレームずつずらせながら、窓操
作を行う。
ところで、上記説明のような読み出しは、従来技術と同
じであり、問題点として指摘したとおり、ある規則性が
もたらされてしまう。すなわち、読み出し先頭番地をAd
diとすると、上記の場合には、 Addi＝τi となり、先頭番地はランダムに選ばれている。しかしな
がら、窓操作においては、（重ね合わせ回数Ｉを４とし
た場合）N/4ずつ各フレームをずらせて重ね合わせる。
そのため、このずれを考慮に入れると、実質的先頭アド
レスAddi′は Addi′＝τi-(N/4)(i-I) となって、先頭番地の選びかたに、ある規制性をもたら
してしまう。
じであり、問題点として指摘したとおり、ある規則性が
もたらされてしまう。すなわち、読み出し先頭番地をAd
diとすると、上記の場合には、 Addi＝τi となり、先頭番地はランダムに選ばれている。しかしな
がら、窓操作においては、（重ね合わせ回数Ｉを４とし
た場合）N/4ずつ各フレームをずらせて重ね合わせる。
そのため、このずれを考慮に入れると、実質的先頭アド
レスAddi′は Addi′＝τi-(N/4)(i-I) となって、先頭番地の選びかたに、ある規制性をもたら
してしまう。
そこで、この実施例では、オーバラップ回数カウンタ7
2、シフタ74を設けている。オーバラップ回数カウンタ7
2は、処理用Ｎカウンタ70からのキャリーを受けて動作
する。オーバラップ回数をＩとすれば、0,1,2,・・・I-2,I
-1,0,1,2・・・とカウントを繰り返し、現在が何回目の
オーバラップであるかを示す。この実施例では、４回の
オーバラップとしているので、0,1,2,3,0,1,2・・・と
カウントを繰り返す。オーバラップ回数カウンタ72の出
力は、シフタ74に与えられる。シフタ74は、与えられた
数にI/4を乗算するものである。
2、シフタ74を設けている。オーバラップ回数カウンタ7
2は、処理用Ｎカウンタ70からのキャリーを受けて動作
する。オーバラップ回数をＩとすれば、0,1,2,・・・I-2,I
-1,0,1,2・・・とカウントを繰り返し、現在が何回目の
オーバラップであるかを示す。この実施例では、４回の
オーバラップとしているので、0,1,2,3,0,1,2・・・と
カウントを繰り返す。オーバラップ回数カウンタ72の出
力は、シフタ74に与えられる。シフタ74は、与えられた
数にI/4を乗算するものである。
具体的には、I＝2nとしI＝2mとした時、シフタ74は、n-
mビットの左シフトを行うものである。演算結果は、第
１加算器80のもう一方の入力に与えられているので、Xr
an読み出し先頭アドレスは、最終的に下式で表わされ
る。
mビットの左シフトを行うものである。演算結果は、第
１加算器80のもう一方の入力に与えられているので、Xr
an読み出し先頭アドレスは、最終的に下式で表わされ
る。
Addi＝τi+(N/4)(i-I) したがって、このようにして得られたフレームを重ね合
わせると、実質的な先頭アドレスAddi′は、 Addi′＝τi となって、完全なランダム化が図れる。
わせると、実質的な先頭アドレスAddi′は、 Addi′＝τi となって、完全なランダム化が図れる。
次に、上記のようにして入力バッファ54から読み出され
たデータに、窓関数を掛け合わせ、N/4ずつずらせなが
ら重ね合わせていく操作について説明する。なお、重ね
合わせの概念については、第６図を参照のこと。このよ
うな重ね合わせを行うため、第１図Ａ、第１図Ｂの回路
を用いている。
たデータに、窓関数を掛け合わせ、N/4ずつずらせなが
ら重ね合わせていく操作について説明する。なお、重ね
合わせの概念については、第６図を参照のこと。このよ
うな重ね合わせを行うため、第１図Ａ、第１図Ｂの回路
を用いている。
まず、バッファ54から読み出されたデータは、乗算器5
8、Ｗテーブル56のデータと掛け合わされる。Ｗテーブ
ル56には、Ｏ〜Ｎワードに対応させて、離散的な窓関数
の値が記憶されている。したがって、乗算器58からは、
窓のかけられたデータが出力されることになる。
8、Ｗテーブル56のデータと掛け合わされる。Ｗテーブ
ル56には、Ｏ〜Ｎワードに対応させて、離散的な窓関数
の値が記憶されている。したがって、乗算器58からは、
窓のかけられたデータが出力されることになる。
次に、このデータをフレームごとに、N/4ずつずらして
足し合わせる。この実施例においては、回路の簡素化を
図るため、中間バッファ60を用い、これを実現してい
る。その操作を図解したのが、第３図である。この図に
おいては、説明上の便宜から、窓関数として△状のもの
で記載している。また、A,B,C・・・Hの順に時間経過があ
るものとし、各状態A,B,C・・・Hは、Ｎワードを示して
いる。
足し合わせる。この実施例においては、回路の簡素化を
図るため、中間バッファ60を用い、これを実現してい
る。その操作を図解したのが、第３図である。この図に
おいては、説明上の便宜から、窓関数として△状のもの
で記載している。また、A,B,C・・・Hの順に時間経過があ
るものとし、各状態A,B,C・・・Hは、Ｎワードを示して
いる。
この図からも分かるように、出力バッファ書込許可信号
（第１図Ａ，Ｂ参照）を用いて、演算の済んだデータを
順次、出力バッファ66に書込んでいる。そして、前状態
で出力の済んだデータについては、加算禁止信号を出し
（第１図Ａ，Ｂ参照、特にAND62に注意）、新たなデー
タのみの加算を行って、次の加算データの用意をしてい
る。なお、出力バッファ66はダブルバッファとなってお
り、バッファ66aとバッファ66bとから構成されている。
すなわち、一方のバッファにデータの書き込みが生じて
いる時、他方のバッファ上の書込済データが順次読み出
されて、Ｄ／Ａ変換器18（第４図参照）に与えられる。
（第１図Ａ，Ｂ参照）を用いて、演算の済んだデータを
順次、出力バッファ66に書込んでいる。そして、前状態
で出力の済んだデータについては、加算禁止信号を出し
（第１図Ａ，Ｂ参照、特にAND62に注意）、新たなデー
タのみの加算を行って、次の加算データの用意をしてい
る。なお、出力バッファ66はダブルバッファとなってお
り、バッファ66aとバッファ66bとから構成されている。
すなわち、一方のバッファにデータの書き込みが生じて
いる時、他方のバッファ上の書込済データが順次読み出
されて、Ｄ／Ａ変換器18（第４図参照）に与えられる。
上記の窓操作において、この実施例では、次のような窓
関数W(t)を用いた。
関数W(t)を用いた。
の形をとるものにおいて、 Hanning Windowと呼ばれているもの、すなわち、 a0＝０．５，a1＝０．５，(R＝１） であるもの。
Blackman Windowと呼ばれているもの、すなわち、 a0＝0.42，a1＝0.5，a2＝ 0.08,(R＝
2） であるもの。
2） であるもの。
Blackman-Harris Windowと呼ばれているもの、すな
わち、 a0＝0.35875，a1＝0.48829，a2＝0.14128，a3＝0.0
1168，(R＝3） であるもの。
わち、 a0＝0.35875，a1＝0.48829，a2＝0.14128，a3＝0.0
1168，(R＝3） であるもの。
Nuttall Windowと呼ばれているもの、すなわち、 a
0＝0.3653819，a1＝0.4891775，a2＝0.1365995，a3＝0.
0106411，(R＝3） であるもの。
0＝0.3653819，a1＝0.4891775，a2＝0.1365995，a3＝0.
0106411，(R＝3） であるもの。
オーバーラップ回数を４とし、のHanning Windowを
用い、直流および振幅一定の交流をランダム化手段に入
力した場合の出力を、第７図Ｂ、第８図Ｂに示す。第７
図Ｂでは、直流入力に対して、直流がそのまま出力さ
れ、リップルが生じていないことが明らかである。ま
た、第８図Ｂでは、一定振幅の交流がそのまま出力さ
れ、余分な振幅変化を受けていないことが明らかであ
る。これらのことは、従来例を示す第７図Ａ、第８図Ａ
のブラフと比較すれば、特に明らかである。
用い、直流および振幅一定の交流をランダム化手段に入
力した場合の出力を、第７図Ｂ、第８図Ｂに示す。第７
図Ｂでは、直流入力に対して、直流がそのまま出力さ
れ、リップルが生じていないことが明らかである。ま
た、第８図Ｂでは、一定振幅の交流がそのまま出力さ
れ、余分な振幅変化を受けていないことが明らかであ
る。これらのことは、従来例を示す第７図Ａ、第８図Ａ
のブラフと比較すれば、特に明らかである。
なお、第７図、第８図は、比較説明を容易にするため、
擬似ランダムスペクトル出力（すなわち、線スペクトル
の状態）を用いたプロット出力となっている。
擬似ランダムスペクトル出力（すなわち、線スペクトル
の状態）を用いたプロット出力となっている。
上記の窓関数は、いずれも、オーバラップ回数Ｉ（この
実施例では４回）の整数倍の次数の成分を含んでいない
ものである。したがって、窓操作によって重ね合わされ
た波形に、余分な振幅成分がもたらされることがない。
実施例では４回）の整数倍の次数の成分を含んでいない
ものである。したがって、窓操作によって重ね合わされ
た波形に、余分な振幅成分がもたらされることがない。
なお、上記実施例では、オーバラップ回数Ｉの整数倍の
次数の成分を全く含んでいないものを用いた。しかし、
このような成分が、他の次数の成分に比べ小さく、実質
的に０と見る事ができるような窓関数を用いても、同等
の効果を得る事ができる。
次数の成分を全く含んでいないものを用いた。しかし、
このような成分が、他の次数の成分に比べ小さく、実質
的に０と見る事ができるような窓関数を用いても、同等
の効果を得る事ができる。
また、オーバラップ回数は４として説明したが、この回
数は、任意に選択することができる。
数は、任意に選択することができる。
［発明の効果］ 請求項１に係る振動試験装置は、窓関数として の形のものにおいて、オーバラップ回数Ｉの整数倍の次
数の成分を含まないものを用いている。したがって、窓
操作の重ね合わせの際に、a0以外の成分が互に打消さ
れ、余分な振幅がもたらされることがない。
数の成分を含まないものを用いている。したがって、窓
操作の重ね合わせの際に、a0以外の成分が互に打消さ
れ、余分な振幅がもたらされることがない。
請求項２に係る振動制御装置は、ランダム化手段の取り
出し先頭位置を Addi＝τi+(N/I)(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。したが
って、窓操作によってもたらされる(N/I)・(i-1)の規則
的なずれを相殺して、各フレームが完全にランダム化さ
れ、余分なスペクトルを生じることがない。
出し先頭位置を Addi＝τi+(N/I)(i-1) に従ってランダム化することを特徴としている。したが
って、窓操作によってもたらされる(N/I)・(i-1)の規則
的なずれを相殺して、各フレームが完全にランダム化さ
れ、余分なスペクトルを生じることがない。
請求項３に係る振動試験装置は、請求項１と２の手段を
組み合わせている。したがって、窓操作によって余分な
振幅ならびに余分なスペクトルがもたらされることがな
い。
組み合わせている。したがって、窓操作によって余分な
振幅ならびに余分なスペクトルがもたらされることがな
い。
すなわち、この発明によれば、窓操作による不要振動の
発生を抑え、高い精度でガウス性不規則振動をシミュレ
ートすることのできる装置を提供することができる。
発生を抑え、高い精度でガウス性不規則振動をシミュレ
ートすることのできる装置を提供することができる。
第１図Ａ、第１図Ｂはこの発明の一実施例によるランダ
ム化手段のブロック図、第２図は一実施例による振動制
御装置の一部の機能をＣＰＵを用いて構成した場合を示
すブロック図、第３図は第１図Ａ、第１図Ｂの動作を説
明するための図、第４図は一般的は振動制御装置を示す
ブロック図、第５図、第６図は窓操作の概念を説明する
ための図、第７図Ａは直流入力に対し、正弦半波を窓関
数として用いた場合に生じるリップルを示す図、第７図
Ｂは直流入力に対し、Hanning Windowを窓関数として
用いた場合の出力を示す図、第８図Ａは交流入力に対
し、正弦半波を窓関数として用いた場合の出力を示す
図、第８図Ｂは、交流入力に対し、Hanning Windowを
窓関数として用いた場合の出力を示す図である。 ２……振動発生器 ４……供試体 ６……加速度ピックアップ ８……Ａ／Ｄ変換器 10……フーリエ変換手段 12……制御演算手段 14……逆フーリエ交換手段 16……ランダム化手段 18……Ｄ／Ａ変換器
ム化手段のブロック図、第２図は一実施例による振動制
御装置の一部の機能をＣＰＵを用いて構成した場合を示
すブロック図、第３図は第１図Ａ、第１図Ｂの動作を説
明するための図、第４図は一般的は振動制御装置を示す
ブロック図、第５図、第６図は窓操作の概念を説明する
ための図、第７図Ａは直流入力に対し、正弦半波を窓関
数として用いた場合に生じるリップルを示す図、第７図
Ｂは直流入力に対し、Hanning Windowを窓関数として
用いた場合の出力を示す図、第８図Ａは交流入力に対
し、正弦半波を窓関数として用いた場合の出力を示す
図、第８図Ｂは、交流入力に対し、Hanning Windowを
窓関数として用いた場合の出力を示す図である。 ２……振動発生器 ４……供試体 ６……加速度ピックアップ ８……Ａ／Ｄ変換器 10……フーリエ変換手段 12……制御演算手段 14……逆フーリエ交換手段 16……ランダム化手段 18……Ｄ／Ａ変換器
Claims (3)
- 【請求項１】供試体の加速度を測定する加速度ピックア
ップからの検出信号を、ディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、 該ディジタル信号を周波数スペクトルに分析し、応答ス
ペクトルとして出力するフーリエ変換手段、 応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、ドライブ
スペクトルを求める制御演算手段、 ドライブスペクトルにランダムな位相を与えた後、時間
関数のディジタル信号に変換する逆フーリエ変換手段、 該時間関数ディジタル信号の予め定められた数Ｎ個の語
を１フレームとし、該１フレームのディジタル信号を循
環作用を有する記憶手段に置き、取り出し先頭位置を変
えることにより、複数個のフレームを生成するととも
に、各フレームに窓関数データを掛け算した後、各フレ
ームをずらしながら重ね合わせるランダム化手段、 ランダム化手段からの出力をアナログ信号に変換し、振
動発生器に与えるＤ／Ａ変換器、 を備えた振動制御装置において、 前記窓関数として、下式を満足するものを用いることを
特徴とする振動制御装置。 ここで、Ｔを１フレームの時間長として ０≦ｔ≦Ｔ ω１＝２π／Ｔ ωＫ＝ω１・K，K＝1,2,3,・・・R であって、ｎを自然数、Ｉを重ね合わせるフレームの数
として、 K＝nIのとき、aK,bKが実質的に０であること。 - 【請求項２】供試体の加速度を測定する加速度ピックア
ップからの検出信号を、ディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、 該ディジタル信号を周波数スペクトルに分析し、応答ス
ペクトルとして出力するフーリエ変換手段、 応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、ドライブ
スペクトルを求める制御演算手段、 ドライブスペクトルにランダムな位相を与えた後、時間
関数のディジタル信号に変換する逆フーリエ変換手段、 該時間関数ディジタル信号の予め定められた数Ｎ個の語
を１フレームとし、該１フレームのディジタル信号を循
環作用を有する記憶手段に置き、取り出し先頭位置を変
えることにより、複数個のフレームを生成するととも
に、各フレームに窓関数データを掛け算した後、各フレ
ームをずらしながら重ね合わせるランダム化手段、 ランダム化手段からの出力をアナログ信号に変換し、振
動発生器に与えるＤ／Ａ変換器、 を備えた振動制御装置において、 前記ランダム化手段の取り出し先頭位置Addｉを、下式
にしたがってランダム化することを特徴とする振動制御
装置。 Addｉ＝τｉ＋(N/I)・（ｉ−1) ここで、Nは１フレームに含まれる語の数、Ｉは重ね合
わせるフレームの数、ｉは重ね合わされるフレームの順
に対応した１〜Iの数を示している。Addｉはｉに対応し
てAdd1，Add2，Add3・・・AddIを示しており、τｉはｉ
に対応してτ1，τ2，τ3・・・τIを示しており、ラン
ダム数である。 - 【請求項３】供試体の加速度を測定する加速度ピックア
ップからの検出信号を、ディジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換器、 該ディジタル信号を周波数スペクトルに分析し、応答ス
ペクトルとして出力するフーリエ変換手段、 応答スペクトルと目標スペクトルとを比較し、ドライブ
スペクトルを求める制御演算手段、 ドライブスペクトルにランダムな位相を与えた後、時間
関数のディジタル信号に変換する逆フーリエ変換手段、 該時間関数ディジタル信号の予め定められた数Ｎ個の語
を１フレームとし、該１フレームのディジタル信号を循
環作用を有する記憶手段に置き、取り出し先頭位置を変
えることにより、複数個のフレームを生成するととも
に、各フレームに窓関数データを掛け算した後、各フレ
ームをずらしながら重ね合わせるランダム化手段、 ランダム化手段からの出力をアナログ信号に変換し、振
動発生器に与えるＤ／Ａ変換器、 を備えた振動制御装置において、 前記窓関数として、下式を満足するものを用い、 ここで、Tを１フレームの時間長として ０≦ｔ≦Ｔ ω1＝２π/T ωK＝ω1・K，K＝1,2,3,・・・R であって、ｎを自然数、Ｉを重ね合わせるフレームの数
として K＝nIのとき、aK,bKが実質的に０であること、 前記ランダム化手段の取り出し先頭位置を、下式にした
がってランダム化することを特徴とする振動制御装置。 Addi＝τi+(N/I)・(i-1) ここで、Nは１フレームに含まれる語の数、iは重ね合わ
されるフレームの順に対応した１〜Iの数を示してい
る。Addiはiに対応してAdd1，Add2，Add3・・・AddIを
示しており、τiはiに対応してτ1，τ2，τ3・・・τI
を示し、ランダム数である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252428A JPH065190B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63252428A JPH065190B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 振動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298715A JPH0298715A (ja) | 1990-04-11 |
| JPH065190B2 true JPH065190B2 (ja) | 1994-01-19 |
Family
ID=17237226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63252428A Expired - Fee Related JPH065190B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH065190B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63252430A (ja) * | 1988-01-09 | 1988-10-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP63252428A patent/JPH065190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0298715A (ja) | 1990-04-11 |
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