JPH0718772B2 - 振動試験機 - Google Patents
振動試験機Info
- Publication number
- JPH0718772B2 JPH0718772B2 JP62209013A JP20901387A JPH0718772B2 JP H0718772 B2 JPH0718772 B2 JP H0718772B2 JP 62209013 A JP62209013 A JP 62209013A JP 20901387 A JP20901387 A JP 20901387A JP H0718772 B2 JPH0718772 B2 JP H0718772B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- acceleration
- displacement
- vibration
- input signal
- control mechanism
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は、各種構造物の耐震試験や車両、家電製品な
どの振動試験に用いられる振動試験機に関する。
どの振動試験に用いられる振動試験機に関する。
B.従来技術 第３図は、従来の振動試験機の構成の概略を示したブロ
ック図である。
ック図である。
まず、試験機本体１について説明する。試験機本体１
は、静圧軸受２に支持された振動台３を備えている。こ
の振動台３の上に供試体４が取り付けられている。振動
台３はアクチュエータ５によって振動される。アクチュ
エータ５は流量を変位に変換して出力する復動式油圧シ
リンダから構成されている。アクチュエータ５に関連し
て、流量制御用のサーボ弁６がある。振動台３の変位
は、アクチュエータ５のピストンの一端側に設けられた
変位センサ７によって検出される。また、振動台３の加
速度は、振動台３に取り付けられた加速度センサ８によ
って検出される。
は、静圧軸受２に支持された振動台３を備えている。こ
の振動台３の上に供試体４が取り付けられている。振動
台３はアクチュエータ５によって振動される。アクチュ
エータ５は流量を変位に変換して出力する復動式油圧シ
リンダから構成されている。アクチュエータ５に関連し
て、流量制御用のサーボ弁６がある。振動台３の変位
は、アクチュエータ５のピストンの一端側に設けられた
変位センサ７によって検出される。また、振動台３の加
速度は、振動台３に取り付けられた加速度センサ８によ
って検出される。
次に、制御系について説明する。
通常、地震波などのデータは加速度波形で記録されてい
る。そのため、このような加速度入力信号は、二重積分
回路９で二回積分されて変位信号に変換される。一方、
試験機本体１の変位センサ７から出力された変位信号は
変位アンプ10で増幅される。テーブル位置設定器11は、
振動台３の基準位置を設定するためのもので直流電圧を
出力する。二重積分回路９およびテーブル位置設定器11
の各出力と、変位アンプ10の負出力とが加え合わされ
て、サーボアンプ12に与えられる。そして、サーボアン
プ12の出力がサーボ弁６に流量制御信号として与えられ
る。なお、変位アンプ10の出力信号や加速度アンプ13で
増幅された加速度センサ８の出力信号は、それぞれモニ
タに与えられる。
る。そのため、このような加速度入力信号は、二重積分
回路９で二回積分されて変位信号に変換される。一方、
試験機本体１の変位センサ７から出力された変位信号は
変位アンプ10で増幅される。テーブル位置設定器11は、
振動台３の基準位置を設定するためのもので直流電圧を
出力する。二重積分回路９およびテーブル位置設定器11
の各出力と、変位アンプ10の負出力とが加え合わされ
て、サーボアンプ12に与えられる。そして、サーボアン
プ12の出力がサーボ弁６に流量制御信号として与えられ
る。なお、変位アンプ10の出力信号や加速度アンプ13で
増幅された加速度センサ８の出力信号は、それぞれモニ
タに与えられる。
以上のように従来の振動試験機は、加速度入力信号を二
重積分することによって変位信号に変換し、この変位信
号に応じた変位を振動台３に与え、結果として加速度入
力信号に応じた加速度（力）が振動台３に加わるように
している。
重積分することによって変位信号に変換し、この変位信
号に応じた変位を振動台３に与え、結果として加速度入
力信号に応じた加速度（力）が振動台３に加わるように
している。
C.発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述した二重積分方式の変位制御を採る
従来の振動試験機には、次のような問題点がある。
従来の振動試験機には、次のような問題点がある。
即ち、変位と加速度との間には二階微分の関係があるか
ら、振動台３の変位に僅かな誤差が生じると、これを二
階微分して加速度に換算した場合、かなり大きな加速度
が誤差として振動台３に加わっていることになる。その
ため、従来装置は加速度波形の再現性に劣るという問題
点があった。
ら、振動台３の変位に僅かな誤差が生じると、これを二
階微分して加速度に換算した場合、かなり大きな加速度
が誤差として振動台３に加わっていることになる。その
ため、従来装置は加速度波形の再現性に劣るという問題
点があった。
また、変位の繰り返し周波数が高くなっていくと、それ
につれて加速度は変位のω2倍（ωは変位の角周波数）
の大きさで増えていく。そのため、振動試験において、
周波数に関係なく供試体に加わる加速度を一定にしたい
場合、従来の装置によると、周波数が高くなるほど変位
を小さく（1/ω2）にする必要がある。しかし、微小な
範囲で変位を制御することは実際上困難であり、このよ
うな意味においても、従来の装置は加速度の再現性が悪
かった。
につれて加速度は変位のω2倍（ωは変位の角周波数）
の大きさで増えていく。そのため、振動試験において、
周波数に関係なく供試体に加わる加速度を一定にしたい
場合、従来の装置によると、周波数が高くなるほど変位
を小さく（1/ω2）にする必要がある。しかし、微小な
範囲で変位を制御することは実際上困難であり、このよ
うな意味においても、従来の装置は加速度の再現性が悪
かった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、加速度の再現性が良好で、振動試験の解析を精度
よく行うことができる振動試験機を提供することを目的
としている。
って、加速度の再現性が良好で、振動試験の解析を精度
よく行うことができる振動試験機を提供することを目的
としている。
D.問題点を解決するための手段 この発明は上記問題点を解決するために、次のような構
成を採る。
成を採る。
即ち、この発明に係る振動試験機は、振動台の駆動部を
制御する変位制御機構と加速度入力信号を目標値とする
加速度制御機構とを備えている。変位制御機構は振動台
の変位を検出することにより、加速度入力信号の周波数
スペクトルを実質的に含まない周波数成分を操作して振
動台の中心位置を保持するように振動台の位置を制御す
る。一方、加速度制御機構は前記振動台の加速度を検出
することにより、加速度入力信号を直接的に操作して振
動台の加速度を制御する。
制御する変位制御機構と加速度入力信号を目標値とする
加速度制御機構とを備えている。変位制御機構は振動台
の変位を検出することにより、加速度入力信号の周波数
スペクトルを実質的に含まない周波数成分を操作して振
動台の中心位置を保持するように振動台の位置を制御す
る。一方、加速度制御機構は前記振動台の加速度を検出
することにより、加速度入力信号を直接的に操作して振
動台の加速度を制御する。
E.作用 加速度制御機構は加速度入力信号を直接的に操作して振
動台の加速度を制御し、一方、変位制御機構は振動台の
中心位置を保持するために加速度入力信号の周波数スペ
クトルを実質的に含まない周波数成分を操作しているか
ら、両制御系が干渉しあうことがなく、加速度入力波形
が精度よく再現される。
動台の加速度を制御し、一方、変位制御機構は振動台の
中心位置を保持するために加速度入力信号の周波数スペ
クトルを実質的に含まない周波数成分を操作しているか
ら、両制御系が干渉しあうことがなく、加速度入力波形
が精度よく再現される。
F.実施例 第１図は、この発明の一実施例に係る振動試験機の構成
の概略を示したブロック図である。
の概略を示したブロック図である。
同図において、試験機本体１は第３図に示したものと同
様の構成であるから、ここでの説明は省略する。この実
施例の特徴は、振動台３を駆動するアクチュエータ５を
制御する機構として、変位制御機構と加速度制御機構と
を備えたことにある。
様の構成であるから、ここでの説明は省略する。この実
施例の特徴は、振動台３を駆動するアクチュエータ５を
制御する機構として、変位制御機構と加速度制御機構と
を備えたことにある。
変位制御機構は、振動試験中に振動台３がオーバーラン
しないように、振動台３の中心位置を保持するための制
御機構であって、変位センサ７、変位アンプ10、テーブ
ル位置設定器11、変位アンプ10とテーブル位置設定器11
の各出力の差分を与えられる変位制御ゲイン設定回路1
4、遮断周波数を0.1Hzに設定されたローパスフィルタ1
5、サーボアンプ12、サーボ弁６、アクチュエータ５を
含む閉ループから構成されている。
しないように、振動台３の中心位置を保持するための制
御機構であって、変位センサ７、変位アンプ10、テーブ
ル位置設定器11、変位アンプ10とテーブル位置設定器11
の各出力の差分を与えられる変位制御ゲイン設定回路1
4、遮断周波数を0.1Hzに設定されたローパスフィルタ1
5、サーボアンプ12、サーボ弁６、アクチュエータ５を
含む閉ループから構成されている。
この変位制御機構は、変位アンプ10とテーブル位置設定
器11の各出力の差分が零になるようにアクチュエータ５
を制御することにより、振動台３をテーブル位置設定器
11の出力電圧に対応した位置に保持する。
器11の各出力の差分が零になるようにアクチュエータ５
を制御することにより、振動台３をテーブル位置設定器
11の出力電圧に対応した位置に保持する。
一方、加速度制御機構は、加速度入力信号を直接的に操
作して振動台３の加速度を制御するもので、加速度セン
サ８、加速度アンプ13、加速度アンプ13の出力と加速度
入力信号との差分を与えられる一重積分回路16、加速度
制御ゲイン設定回路17、遮断周波数を0.1Hzに設定され
たハイパスフィルタ18、サーボアンプ12、サーボ弁６、
アクチュエータ５を含む閉ループから構成されている。
作して振動台３の加速度を制御するもので、加速度セン
サ８、加速度アンプ13、加速度アンプ13の出力と加速度
入力信号との差分を与えられる一重積分回路16、加速度
制御ゲイン設定回路17、遮断周波数を0.1Hzに設定され
たハイパスフィルタ18、サーボアンプ12、サーボ弁６、
アクチュエータ５を含む閉ループから構成されている。
この加速度制御機構は、加速度入力信号と加速度アンプ
13との出力の差分が零になるようにアクチュエータ５を
制御することにより、加速度入力信号に対応した加速度
（力）を振動台３に与える。その結果、振動台３は、前
記変位制御機構で保持された中心位置を基準として振動
する。
13との出力の差分が零になるようにアクチュエータ５を
制御することにより、加速度入力信号に対応した加速度
（力）を振動台３に与える。その結果、振動台３は、前
記変位制御機構で保持された中心位置を基準として振動
する。
ところで、加速度制御機構において、一重積分回路16を
設けたのは次のような理由による。即ち、サーボ弁６は
流量（速度）制御弁であるから、サーボ弁６の入力信号
（速度信号）と加速度入力信号とは一次微分の関係にあ
る。制御系に微分要素が１個あると、その制御系が不安
定になるおそれがある。そのため、この実施例では、加
速度制御機構に一重積分回路16を設けることによって、
制御系に積分要素を一つ追加し、制御系の安定化を図っ
ているもである。この積分要素は、変位制御系と重複し
た部分でなければ、加速度制御系の任意の位置に設ける
ことができる。
設けたのは次のような理由による。即ち、サーボ弁６は
流量（速度）制御弁であるから、サーボ弁６の入力信号
（速度信号）と加速度入力信号とは一次微分の関係にあ
る。制御系に微分要素が１個あると、その制御系が不安
定になるおそれがある。そのため、この実施例では、加
速度制御機構に一重積分回路16を設けることによって、
制御系に積分要素を一つ追加し、制御系の安定化を図っ
ているもである。この積分要素は、変位制御系と重複し
た部分でなければ、加速度制御系の任意の位置に設ける
ことができる。
また、変位制御機構にローパスフィルタ15を、加速度制
御機構にハイパスフィルタ18をそれぞれ設けたのは次の
理由による。即ち、この実施例では、アクチュエータ５
の制御系として、変位制御系と加速度制御系とがあるか
ら、加速度入力信号を精度良く再現した加速度を振動台
３に加えるために、両制御系が互いに干渉しあわないよ
うにする必要がある。加速度入力信号としての例えば地
震波は、通常、0.1Hz〜100Hz程度のパワースペクトルを
持っているから、変位制御系の周波数成分は、前記スペ
クトル成分を実質的に含まないようにすること、即ち、
変位制御系の周波数成分が加速度制御系のパワースペク
トルを著しく乱さないようにする必要がある。そこで、
この実施例では、0.1Hz以下の周波数成分を変位制御系
の操作量とし、0.1Hz以上の周波数成分を加速度制御系
の操作量とするために、変位制御機構に遮断周波数が0.
1Hzのローパスフィルタ15を、加速度制御機構に遮断周
波数が0.1Hzのハイパスフィルタ18をそれぞれ設けたの
である。各制御系のフィルタ15,18は、両制御系が重複
した部分でなければ、各制御系の任意の位置に設けるこ
とができる。
御機構にハイパスフィルタ18をそれぞれ設けたのは次の
理由による。即ち、この実施例では、アクチュエータ５
の制御系として、変位制御系と加速度制御系とがあるか
ら、加速度入力信号を精度良く再現した加速度を振動台
３に加えるために、両制御系が互いに干渉しあわないよ
うにする必要がある。加速度入力信号としての例えば地
震波は、通常、0.1Hz〜100Hz程度のパワースペクトルを
持っているから、変位制御系の周波数成分は、前記スペ
クトル成分を実質的に含まないようにすること、即ち、
変位制御系の周波数成分が加速度制御系のパワースペク
トルを著しく乱さないようにする必要がある。そこで、
この実施例では、0.1Hz以下の周波数成分を変位制御系
の操作量とし、0.1Hz以上の周波数成分を加速度制御系
の操作量とするために、変位制御機構に遮断周波数が0.
1Hzのローパスフィルタ15を、加速度制御機構に遮断周
波数が0.1Hzのハイパスフィルタ18をそれぞれ設けたの
である。各制御系のフィルタ15,18は、両制御系が重複
した部分でなければ、各制御系の任意の位置に設けるこ
とができる。
上述した加速度制御機構は、加速度入力信号を直接に操
作して振動台３に加わる加速度を制御しているから、加
速度入力信号を忠実に再現することができる。しかも、
振動台３の中心位置を保持するための変位制御機構は、
加速度入力信号のスペクトルを実質的に含まない周波数
成分を操作量としているから、変位制御系の信号が加速
度入力信号のスペクトルに影響を与えることもない。第
２図は、第１図に示した実施例の加速度入力信号、加速
度応答信号および変位応答信号の各波形を示しており、
同図（ａ）は加速度入力信号ａとしての地震波、同図
（ｂ）は振動台３の加速度応答信号ｂ、同図（ｃ）は振
動台３の変位応答信号ｃである。同図（ａ）と（ｂ）を
比較して明らかなように、加速度入力信号が忠実に再現
された加速度が振動台３に加わっていることがわかる。
作して振動台３に加わる加速度を制御しているから、加
速度入力信号を忠実に再現することができる。しかも、
振動台３の中心位置を保持するための変位制御機構は、
加速度入力信号のスペクトルを実質的に含まない周波数
成分を操作量としているから、変位制御系の信号が加速
度入力信号のスペクトルに影響を与えることもない。第
２図は、第１図に示した実施例の加速度入力信号、加速
度応答信号および変位応答信号の各波形を示しており、
同図（ａ）は加速度入力信号ａとしての地震波、同図
（ｂ）は振動台３の加速度応答信号ｂ、同図（ｃ）は振
動台３の変位応答信号ｃである。同図（ａ）と（ｂ）を
比較して明らかなように、加速度入力信号が忠実に再現
された加速度が振動台３に加わっていることがわかる。
なお、上述の実施例では、水平１軸の振動試験機を例に
採って説明したが、この発明はこれに限られるものでは
なく、例えば、水平・垂直の２軸振動試験機あるいは水
平２軸の振動試験機など、種々の振動試験機に適用する
ことができる。
採って説明したが、この発明はこれに限られるものでは
なく、例えば、水平・垂直の２軸振動試験機あるいは水
平２軸の振動試験機など、種々の振動試験機に適用する
ことができる。
また、実施例における変位センサ７や加速度センサ８の
取り付け位置は適宜に定められるものである。例えば、
実施例では変位センサ７をアクチュエータ５のシリンダ
の一端側に取り付けたが、これは振動台３の中央部に取
り付けて、床面に対する振動台３の変位を直接に検出す
るものであってもよい。
取り付け位置は適宜に定められるものである。例えば、
実施例では変位センサ７をアクチュエータ５のシリンダ
の一端側に取り付けたが、これは振動台３の中央部に取
り付けて、床面に対する振動台３の変位を直接に検出す
るものであってもよい。
G.発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係る振動試
験機は、加速度入力信号を直接的に操作して振動台の加
速度を制御しているから、加速度入力信号を二重積分し
て得られた変位信号を操作量としている従来の装置に比
較して、加速度波形を精度よく再現できる。また、振動
台の中心位置を保持するために、加速度入力信号の周波
数スペクトルを実質的に含まない周波数成分を操作して
いるから、変位制御系と加速度制御系とが影響しあうこ
ともない。したがって、この発明によれば供試体の振動
解析を精度よく行うことができる。
験機は、加速度入力信号を直接的に操作して振動台の加
速度を制御しているから、加速度入力信号を二重積分し
て得られた変位信号を操作量としている従来の装置に比
較して、加速度波形を精度よく再現できる。また、振動
台の中心位置を保持するために、加速度入力信号の周波
数スペクトルを実質的に含まない周波数成分を操作して
いるから、変位制御系と加速度制御系とが影響しあうこ
ともない。したがって、この発明によれば供試体の振動
解析を精度よく行うことができる。
第１図はこの発明の一実施例に係る振動試験機の構成の
概略を示したブロック図、第２図は前記実施例の加速度
入力信号、加速度応答信号および変位応答信号の各波形
図、第３図は従来の振動試験機の構成の概略を示したブ
ロック図である。 １……試験機本体、３……振動台 ４……供試体、５……アクチュエータ ６……サーボ弁、７……変位センサ ８……加速度センサ、10……変位アンプ 11……テーブル位置設定器 12……サーボアンプ、13……加速度アンプ 14……変位制御ゲイン設定回路 15……ローパスフィルタ 16……一重積分回路 17……加速度制御ゲイン設定回路 18……ハイパスフィルタ
概略を示したブロック図、第２図は前記実施例の加速度
入力信号、加速度応答信号および変位応答信号の各波形
図、第３図は従来の振動試験機の構成の概略を示したブ
ロック図である。 １……試験機本体、３……振動台 ４……供試体、５……アクチュエータ ６……サーボ弁、７……変位センサ ８……加速度センサ、10……変位アンプ 11……テーブル位置設定器 12……サーボアンプ、13……加速度アンプ 14……変位制御ゲイン設定回路 15……ローパスフィルタ 16……一重積分回路 17……加速度制御ゲイン設定回路 18……ハイパスフィルタ
Claims (1)
- 【請求項１】振動台の駆動部を制御する変位制御機構と
加速度入力信号を目標値とする加速度制御機構とを備
え、前記変位制御機構は前記振動台の変位を検出するこ
とにより前記加速度入力信号の周波数スペクトルを実質
的に含まない周波数成分を操作して前記振動台の中心位
置を制御し、前記加速度制御機構は前記振動台の加速度
を検出することにより前記加速度入力信号を操作して前
記振動台の加速度を制御することを特徴とする振動試験
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62209013A JPH0718772B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 振動試験機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62209013A JPH0718772B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 振動試験機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6450924A JPS6450924A (en) | 1989-02-27 |
| JPH0718772B2 true JPH0718772B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=16565828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62209013A Expired - Lifetime JPH0718772B2 (ja) | 1987-08-21 | 1987-08-21 | 振動試験機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0718772B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5603162B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2014-10-08 | 三興コントロール株式会社 | 振動発生装置 |
| CN106989880A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-28 | 深圳大学 | 模拟地震波作用下构件受力测试方法与装置 |
-
1987
- 1987-08-21 JP JP62209013A patent/JPH0718772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6450924A (en) | 1989-02-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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