JPH0925987A - 制振制御方法及び装置 - Google Patents
制振制御方法及び装置Info
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- JPH0925987A JPH0925987A JP17371495A JP17371495A JPH0925987A JP H0925987 A JPH0925987 A JP H0925987A JP 17371495 A JP17371495 A JP 17371495A JP 17371495 A JP17371495 A JP 17371495A JP H0925987 A JPH0925987 A JP H0925987A
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- data
- speed
- signal
- vibration
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- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 最小自乗法を利用した信号処理により、観測
信号に含まれる雑音成分の影響の少ない制御信号を得
て、この制御信号発生装置とスカイフックダンパ制御の
組み合わせにより、雑音による影響の少ない振動の抑圧
を行う制振制御方法及び装置。 【構成】 速度センサ部、非巡回形ディジタルフィル
タ、アクチュエータとを具える。速度センサ部２０は、
速度センサ２２とＡ／Ｄ変換器２４とから成り、制御対
象１０の速度を観測し、サンプリングを行う。非巡回形
ディジタルフィルタ２６は、メモリ２８、重み付け部３
０および加算器３２とを有する。非巡回形ディジタルフ
ィルタ２６の出力信号はＤ／Ａ変換器３４によりアナロ
グ信号に変換された後、アクチュエータ１６により制御
対象１０に加えられる。
信号に含まれる雑音成分の影響の少ない制御信号を得
て、この制御信号発生装置とスカイフックダンパ制御の
組み合わせにより、雑音による影響の少ない振動の抑圧
を行う制振制御方法及び装置。 【構成】 速度センサ部、非巡回形ディジタルフィル
タ、アクチュエータとを具える。速度センサ部２０は、
速度センサ２２とＡ／Ｄ変換器２４とから成り、制御対
象１０の速度を観測し、サンプリングを行う。非巡回形
ディジタルフィルタ２６は、メモリ２８、重み付け部３
０および加算器３２とを有する。非巡回形ディジタルフ
ィルタ２６の出力信号はＤ／Ａ変換器３４によりアナロ
グ信号に変換された後、アクチュエータ１６により制御
対象１０に加えられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は制御対象の振動の抑圧
を行う制振制御方法及び装置に関する。
を行う制振制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、制御対象の振動を抑圧する手段と
して、例えば文献：「自動車技術，Ｖｏｌ．４６，Ｎ
ｏ．１２，１９９２，ｐｐ．１３−１９」に開示された
ものがある。この文献に挙げられているスカイフックダ
ンパ制御とは、制御対象の速度に比例した制御力をアク
チュエータで発生させることにより、制御対象の振動を
理想的に低減させる手法である。ここで、制御力は、制
御対象の振動方向の速度に比例した力であり、速度と逆
の向きに働く。スカイフックダンパ制御では、共振点に
おける伝達比を１以下にすることが出来るので、通常の
サスペンション制御に比べ、有効に振動制御を行うこと
が可能である。このスカイフックダンパ制御を行うシス
テムは、制御対象の速度を測定する速度センサ部と、速
度センサ部の出力に応じた力を制御対象に加えるアクチ
ュエータとを有している。
して、例えば文献：「自動車技術，Ｖｏｌ．４６，Ｎ
ｏ．１２，１９９２，ｐｐ．１３−１９」に開示された
ものがある。この文献に挙げられているスカイフックダ
ンパ制御とは、制御対象の速度に比例した制御力をアク
チュエータで発生させることにより、制御対象の振動を
理想的に低減させる手法である。ここで、制御力は、制
御対象の振動方向の速度に比例した力であり、速度と逆
の向きに働く。スカイフックダンパ制御では、共振点に
おける伝達比を１以下にすることが出来るので、通常の
サスペンション制御に比べ、有効に振動制御を行うこと
が可能である。このスカイフックダンパ制御を行うシス
テムは、制御対象の速度を測定する速度センサ部と、速
度センサ部の出力に応じた力を制御対象に加えるアクチ
ュエータとを有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たスカイフックダンパ制御を行うに当たり、制御対象の
速度観測信号が雑音成分を含む場合には、その雑音成分
の影響により、振動の抑圧が十分に行われなくなるとい
う問題があった。発生する雑音には、（１）センサ部自
体で発生する雑音と、（２）センサ部以外からセンサ部
に加わる雑音、例えば電気系統からの電気的雑音の二種
類がある。これらの雑音成分の影響により、制御対象の
状態（変移、速度、加速度）は大きな高調波成分を含む
ようになり、振動の低減が十分になされなくなる。
たスカイフックダンパ制御を行うに当たり、制御対象の
速度観測信号が雑音成分を含む場合には、その雑音成分
の影響により、振動の抑圧が十分に行われなくなるとい
う問題があった。発生する雑音には、（１）センサ部自
体で発生する雑音と、（２）センサ部以外からセンサ部
に加わる雑音、例えば電気系統からの電気的雑音の二種
類がある。これらの雑音成分の影響により、制御対象の
状態（変移、速度、加速度）は大きな高調波成分を含む
ようになり、振動の低減が十分になされなくなる。
【０００４】従って、従来より、このような雑音に影響
されずに振動の抑圧を行う制御方法及び装置が望まれて
いた。
されずに振動の抑圧を行う制御方法及び装置が望まれて
いた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の制振制御方法
によれば、先ず、制御対象の制御振動方向の速度を観測
してこれを速度観測信号とし、予め定められた一定時間
間隔で速度観測信号をサンプリングする。サンプリング
された速度観測信号は、その観測時刻に従い順序を付し
たデータとして、予め定められた一定時間メモリに蓄積
される。次いで、現時刻にそのメモリ内に蓄積されてい
るデータに対して最小自乗法を適用してＮ次の時間関数
を求める。求めたＮ次の時間関数から前述の現時刻に対
応する関数値を演算する。そして、その関数値に比例し
た力を制御対象に加えることにより、制御対象の振動を
制御することを特徴とする。
によれば、先ず、制御対象の制御振動方向の速度を観測
してこれを速度観測信号とし、予め定められた一定時間
間隔で速度観測信号をサンプリングする。サンプリング
された速度観測信号は、その観測時刻に従い順序を付し
たデータとして、予め定められた一定時間メモリに蓄積
される。次いで、現時刻にそのメモリ内に蓄積されてい
るデータに対して最小自乗法を適用してＮ次の時間関数
を求める。求めたＮ次の時間関数から前述の現時刻に対
応する関数値を演算する。そして、その関数値に比例し
た力を制御対象に加えることにより、制御対象の振動を
制御することを特徴とする。
【０００６】さらに、この発明の装置によれば、制御対
象の制御振動方向の速度を観測して、予め定められた一
定時間間隔でサンプリングを行い出力する速度センサ部
と、この速度センサ部の出力を入力とし、ｉ番目のタッ
プ係数Ａ（ｉ）がタップ数をＭとすると、
象の制御振動方向の速度を観測して、予め定められた一
定時間間隔でサンプリングを行い出力する速度センサ部
と、この速度センサ部の出力を入力とし、ｉ番目のタッ
プ係数Ａ（ｉ）がタップ数をＭとすると、
【０００７】
【数３】
【０００８】または、
【０００９】
【数４】
【００１０】である非巡回形ディジタルフィルタと、こ
の非巡回形ディジタルフィルタの出力に比例した力を制
御対象に加えるアクチュエータとを具えることを特徴と
する。
の非巡回形ディジタルフィルタの出力に比例した力を制
御対象に加えるアクチュエータとを具えることを特徴と
する。
【００１１】
【作用】このような方法及び装置によれば、先ず、制御
対象の振動方向の速度信号を観測し、その速度観測信号
を一定時間間隔でサンプリングすることにより、時間的
に離散化し、また、その値が離散化したデータになる。
さらに、得られたデータは、メモリ内に一定時間格納さ
れる。従って、これらのデータは測定された時間順にメ
モリ内に格納されてゆき、時間の古いものから順に消去
される。次に、現時刻のメモリ内の全データを用いて、
最小自乗法によりＮ次の時間関数を求める。そして、こ
の時間関数に先に述べた現時刻を代入して対応する関数
値を演算する。この結果、速度観測信号は、一定の時間
幅内（サンプリングを行う時間間隔）において、最小自
乗法により求めた関数値に変換され出力される。ここで
入力信号に含まれる雑音成分は、ランダムであり時間平
均すると０になると仮定される。従って、このような処
理の結果、速度観測信号に含まれる雑音成分は低減し、
時間的に平滑であり、かつ実際の制御対象の速度に忠実
な出力信号を得る。この出力信号に比例した力をアクチ
ュエータで制御対象の速度の向きと逆の向きに加えるこ
とにより、雑音の影響が小さい振動の抑圧が可能とな
る。
対象の振動方向の速度信号を観測し、その速度観測信号
を一定時間間隔でサンプリングすることにより、時間的
に離散化し、また、その値が離散化したデータになる。
さらに、得られたデータは、メモリ内に一定時間格納さ
れる。従って、これらのデータは測定された時間順にメ
モリ内に格納されてゆき、時間の古いものから順に消去
される。次に、現時刻のメモリ内の全データを用いて、
最小自乗法によりＮ次の時間関数を求める。そして、こ
の時間関数に先に述べた現時刻を代入して対応する関数
値を演算する。この結果、速度観測信号は、一定の時間
幅内（サンプリングを行う時間間隔）において、最小自
乗法により求めた関数値に変換され出力される。ここで
入力信号に含まれる雑音成分は、ランダムであり時間平
均すると０になると仮定される。従って、このような処
理の結果、速度観測信号に含まれる雑音成分は低減し、
時間的に平滑であり、かつ実際の制御対象の速度に忠実
な出力信号を得る。この出力信号に比例した力をアクチ
ュエータで制御対象の速度の向きと逆の向きに加えるこ
とにより、雑音の影響が小さい振動の抑圧が可能とな
る。
【００１２】
（実施例１：装置）以下、図面を参照して、この発明の
制振制御方法及び装置の実施例を説明する。
制振制御方法及び装置の実施例を説明する。
【００１３】図１は、この発明の方法及び装置の説明に
供するブロック回路図である。この実施例の装置は速度
センサ部２０、非巡回形ディジタルフィルタ２６および
アクチュエータ１６から成る。速度センサ部２０は、速
度センサ２２と入力される速度観測信号のサンプリング
を行う部分すなわちこの実施例ではＡ／Ｄ変換器２４と
を有している。アクチュエータ１６は、非巡回形ディジ
タルフィルタ２６の出力信号に比例した力を制御対象１
０に加えるものである。
供するブロック回路図である。この実施例の装置は速度
センサ部２０、非巡回形ディジタルフィルタ２６および
アクチュエータ１６から成る。速度センサ部２０は、速
度センサ２２と入力される速度観測信号のサンプリング
を行う部分すなわちこの実施例ではＡ／Ｄ変換器２４と
を有している。アクチュエータ１６は、非巡回形ディジ
タルフィルタ２６の出力信号に比例した力を制御対象１
０に加えるものである。
【００１４】制御対象１０は、バネ１２、ダンパ１４お
よびアクチュエータ１６により、接地面１８に接地され
ている。バネ１２は制御対象１０と接地面１８との相対
位置に比例した力を制御対象１０に加え、ダンパ１４は
制御対象１０の接地面１８に対する相対速度に比例した
力を制御対象１０に加える。アクチュエータ１６は、入
力された信号に比例した力を制御対象１０に加える。
よびアクチュエータ１６により、接地面１８に接地され
ている。バネ１２は制御対象１０と接地面１８との相対
位置に比例した力を制御対象１０に加え、ダンパ１４は
制御対象１０の接地面１８に対する相対速度に比例した
力を制御対象１０に加える。アクチュエータ１６は、入
力された信号に比例した力を制御対象１０に加える。
【００１５】制御対象１０には、制御対象１０の振動方
向の速度を観測するために速度センサ２２が取り付けら
れている。この速度センサ２２は、周知の通り、例え
ば、加速度センサと積分回路とから構成される。観測さ
れた速度信号は、Ａ／Ｄ変換器２４により一定の時間間
隔でサンプリングされ、これより離散的速度観測信号が
サンプリングデータとして出力される。
向の速度を観測するために速度センサ２２が取り付けら
れている。この速度センサ２２は、周知の通り、例え
ば、加速度センサと積分回路とから構成される。観測さ
れた速度信号は、Ａ／Ｄ変換器２４により一定の時間間
隔でサンプリングされ、これより離散的速度観測信号が
サンプリングデータとして出力される。
【００１６】この装置の非巡回形ディジタルフィルタは
図１の点線で囲まれた領域２６で示されており、メモリ
２８、重み付け部３０および加算器３２を具えている。
図１の点線で囲まれた領域２６で示されており、メモリ
２８、重み付け部３０および加算器３２を具えている。
【００１７】今、非巡回形ディジタルフィルタ２６に、
速度センサ部２０から一定時間間隔（サンプリング間
隔）でデータＸ（１）、Ｘ（２）・・・、Ｘ（Ｍ−１）
が入力された場合を考える。速度センサ部２０から入力
されたこれらのサンプリングデータＸ（１）、Ｘ
（２）、・・・、Ｘ（Ｍ−１）は、（Ｍ−１）個の格納
場所２８1 〜２８M-1 を有するメモリ２８に収容され
る。この結果、各データは、サンプリングされた順に、
１から（Ｍ−１）まで番号付けされることになる。
速度センサ部２０から一定時間間隔（サンプリング間
隔）でデータＸ（１）、Ｘ（２）・・・、Ｘ（Ｍ−１）
が入力された場合を考える。速度センサ部２０から入力
されたこれらのサンプリングデータＸ（１）、Ｘ
（２）、・・・、Ｘ（Ｍ−１）は、（Ｍ−１）個の格納
場所２８1 〜２８M-1 を有するメモリ２８に収容され
る。この結果、各データは、サンプリングされた順に、
１から（Ｍ−１）まで番号付けされることになる。
【００１８】現時刻にサンプリングデータＸ（１）がメ
モリ２８1 に収容されたとすると、このデータより一つ
前にサンプリングされたデータＸ（２）がメモリ２８2
に収容されており、二つ前にサンプリングされたデータ
Ｘ（３）がメモリ２８3 に収容されている状態となって
いる。このようにして、各データは、メモリ２８1 〜２
８M-1 に、そのサンプリング時刻に対応する場所に収容
されている状態である。
モリ２８1 に収容されたとすると、このデータより一つ
前にサンプリングされたデータＸ（２）がメモリ２８2
に収容されており、二つ前にサンプリングされたデータ
Ｘ（３）がメモリ２８3 に収容されている状態となって
いる。このようにして、各データは、メモリ２８1 〜２
８M-1 に、そのサンプリング時刻に対応する場所に収容
されている状態である。
【００１９】次に、新しいデータＸ（０）が入力される
と、その新しいデータＸ（０）がメモリ２８1 に収容さ
れ、２８1 〜２８M-2 のメモリに収容されていた各デー
タＸ（１）〜Ｘ（Ｍ−２）は、番号が１つ増えた格納場
所に移動する。つまり、メモリ２８1 に収容されていた
データＸ（１）は、メモリ２８2 に移動し、メモリ２８
2 のデータＸ（２）は、メモリ２８3 に移動するという
具合である。そして、メモリ２８M-1 に収容されていた
データＸ（Ｍ−１）は、後述の重み付け部３０M-1 に送
られる。このメモリ２８を例えば通常のシフトレジスタ
により構成することが出来る。
と、その新しいデータＸ（０）がメモリ２８1 に収容さ
れ、２８1 〜２８M-2 のメモリに収容されていた各デー
タＸ（１）〜Ｘ（Ｍ−２）は、番号が１つ増えた格納場
所に移動する。つまり、メモリ２８1 に収容されていた
データＸ（１）は、メモリ２８2 に移動し、メモリ２８
2 のデータＸ（２）は、メモリ２８3 に移動するという
具合である。そして、メモリ２８M-1 に収容されていた
データＸ（Ｍ−１）は、後述の重み付け部３０M-1 に送
られる。このメモリ２８を例えば通常のシフトレジスタ
により構成することが出来る。
【００２０】この様に、（Ｍ−１）個の各データは、そ
れぞれの番号に従い時間的な情報を付されている。すな
わち、１番のデータが現時刻に入力されたデータである
とすると、２番のデータは、現時刻からサンプリング間
隔を引いた時刻に入力されたデータである。また、３番
のデータは、現時刻からサンプリング間隔に２を掛けた
時間を引いた時刻に入力されたデータである。従って、
ｉ番のデータは現時刻からサンプリング間隔に（ｉ−
１）を掛けた時間を引いた時刻に入力されたデータであ
ることが分かる（この様に、ｉは時間（サンプリング時
刻）を表す量であるから、例えば、「ｉの関数」のこと
を「時間の関数」と呼ぶ。）。以上の動作はサンプリン
グ間隔毎に行われる。上述した動作と同時に、次のよう
な動作が行われる。
れぞれの番号に従い時間的な情報を付されている。すな
わち、１番のデータが現時刻に入力されたデータである
とすると、２番のデータは、現時刻からサンプリング間
隔を引いた時刻に入力されたデータである。また、３番
のデータは、現時刻からサンプリング間隔に２を掛けた
時間を引いた時刻に入力されたデータである。従って、
ｉ番のデータは現時刻からサンプリング間隔に（ｉ−
１）を掛けた時間を引いた時刻に入力されたデータであ
ることが分かる（この様に、ｉは時間（サンプリング時
刻）を表す量であるから、例えば、「ｉの関数」のこと
を「時間の関数」と呼ぶ。）。以上の動作はサンプリン
グ間隔毎に行われる。上述した動作と同時に、次のよう
な動作が行われる。
【００２１】現時刻にサンプリングデータＸ（０）がメ
モリ２８1 に収容されたとき、これと同時に、このサン
プリングデータＸ（０）は重み付け部３０0 に送られ
る。また、メモリ２８1 〜２８M-2 に収容されていた各
データＸ（１）〜Ｘ（Ｍ−２）は、番号が１つ増えた格
納場所２８2 〜２８M-1 に移動すると同時に、各々の番
号と同一の番号の重み付け部３０1 〜３０M-2 に送られ
る。そして、メモリ２８M-1 に収容されていたデータＸ
（Ｍ−１）は、重み付け部３０M-1 に送られる。各重み
付け部３０0 〜３０M-1 では、予め設定されていた数
（重み：タップ係数）を各入力データＸ（０）〜Ｘ（Ｍ
−１）に乗算して出力する。
モリ２８1 に収容されたとき、これと同時に、このサン
プリングデータＸ（０）は重み付け部３０0 に送られ
る。また、メモリ２８1 〜２８M-2 に収容されていた各
データＸ（１）〜Ｘ（Ｍ−２）は、番号が１つ増えた格
納場所２８2 〜２８M-1 に移動すると同時に、各々の番
号と同一の番号の重み付け部３０1 〜３０M-2 に送られ
る。そして、メモリ２８M-1 に収容されていたデータＸ
（Ｍ−１）は、重み付け部３０M-1 に送られる。各重み
付け部３０0 〜３０M-1 では、予め設定されていた数
（重み：タップ係数）を各入力データＸ（０）〜Ｘ（Ｍ
−１）に乗算して出力する。
【００２２】この実施例では、この非巡回形ディジタル
フィルタ２６の各重み付け部３０i（但し、ｉ＝０，
１，・・・，Ｍ−１）で乗算されるタップ係数Ａ（ｉ）
は、次式（１）または（２）のように定められている。
フィルタ２６の各重み付け部３０i（但し、ｉ＝０，
１，・・・，Ｍ−１）で乗算されるタップ係数Ａ（ｉ）
は、次式（１）または（２）のように定められている。
【００２３】
【数５】
【００２４】
【数６】
【００２５】これらの各重み付け部３０i に送られた各
データＸ（ｉ）には、それぞれのタップ係数Ａ（ｉ）が
積算され、これらの積算値は加算器３２に送られ、加算
されて出力される。すなわち、ΣＡ（ｉ）Ｘ（ｉ）が出
力される。ここで、Σはｉについて０から（Ｍ−１）ま
での加算を取ることを意味する。この加算器３２の出力
の意味を、次の二つの場合、に分けて考える。
データＸ（ｉ）には、それぞれのタップ係数Ａ（ｉ）が
積算され、これらの積算値は加算器３２に送られ、加算
されて出力される。すなわち、ΣＡ（ｉ）Ｘ（ｉ）が出
力される。ここで、Σはｉについて０から（Ｍ−１）ま
での加算を取ることを意味する。この加算器３２の出力
の意味を、次の二つの場合、に分けて考える。
【００２６】すなわち、この出力値は、タップ係数が
式（１）で表される場合には、各データの値がｉの１次
の関数Ｓ（ｉ）＝Ｗ0 ＋Ｗ1 ｉで近似される場合を仮定
して最小自乗法により求めた係数Ｗ0 の値に相当する。
ここで、Ｗ1 は直線の傾きを表す。
式（１）で表される場合には、各データの値がｉの１次
の関数Ｓ（ｉ）＝Ｗ0 ＋Ｗ1 ｉで近似される場合を仮定
して最小自乗法により求めた係数Ｗ0 の値に相当する。
ここで、Ｗ1 は直線の傾きを表す。
【００２７】また、この出力値は、タップ係数が式
（２）で表される場合には、各データの値がｉの２次の
関数Ｓ（ｉ）＝Ｗ0 ＋Ｗ1 ｉ＋Ｗ2 ｉ2 で近似される場
合を仮定して最小自乗法により求めた係数Ｗ0 の値に相
当する。ここで、Ｗ1 、Ｗ2 はそれぞれｉの係数、ｉ2
の係数である。
（２）で表される場合には、各データの値がｉの２次の
関数Ｓ（ｉ）＝Ｗ0 ＋Ｗ1 ｉ＋Ｗ2 ｉ2 で近似される場
合を仮定して最小自乗法により求めた係数Ｗ0 の値に相
当する。ここで、Ｗ1 、Ｗ2 はそれぞれｉの係数、ｉ2
の係数である。
【００２８】尚、Ｗ0 はＳ（０）であり、すなわち現時
刻のデータ（重み付け部３０0 に入力されたデータ）が
Ｓ（０）に変換されて出力されたことになる。
刻のデータ（重み付け部３０0 に入力されたデータ）が
Ｓ（０）に変換されて出力されたことになる。
【００２９】この様に、非巡回形ディジタルフィルタ２
６は、現時刻（ｉ＝０）のデータと、現時刻から或る一
定時間前にサンプリングされた複数のデータから、それ
らの番号ｉ、すなわち時刻ｉに対するデータの値Ｘ
（ｉ）の母平均がＳ（ｉ）であると仮定し、最小自乗法
によりＳ（ｉ）を推定し、その推定した時間関数Ｓ
（ｉ）から現時刻（ｉ＝０）の関数値Ｓ（０）を演算す
るものである。
６は、現時刻（ｉ＝０）のデータと、現時刻から或る一
定時間前にサンプリングされた複数のデータから、それ
らの番号ｉ、すなわち時刻ｉに対するデータの値Ｘ
（ｉ）の母平均がＳ（ｉ）であると仮定し、最小自乗法
によりＳ（ｉ）を推定し、その推定した時間関数Ｓ
（ｉ）から現時刻（ｉ＝０）の関数値Ｓ（０）を演算す
るものである。
【００３０】加算器３２の出力信号は、Ｄ／Ａ変換器３
４によりアナログ信号に変換され、この信号に比例した
力がアクチュエータ１６により制御対象１０に加えられ
る。
４によりアナログ信号に変換され、この信号に比例した
力がアクチュエータ１６により制御対象１０に加えられ
る。
【００３１】（実施例２：最小自乗法による関数の決
定）次に、前述した最小自乗法による関数の決定、合わ
せて信号処理の過程について説明する。
定）次に、前述した最小自乗法による関数の決定、合わ
せて信号処理の過程について説明する。
【００３２】図２は、実施例２の説明に供するブロック
回路図であり、図１の重み付け部３０および加算器３２
を推定部３６で置き換えた構成である。尚、図１に示し
た構成成分と同一の構成成分については同一符号を付し
て示し、特に必要なもの以外は詳細な説明を省略する。
回路図であり、図１の重み付け部３０および加算器３２
を推定部３６で置き換えた構成である。尚、図１に示し
た構成成分と同一の構成成分については同一符号を付し
て示し、特に必要なもの以外は詳細な説明を省略する。
【００３３】この実施例では、制御対象１０の速度の時
間変化は、短い時間範囲内においては時間のＮ次の関数
で表せると仮定する。また、速度観測信号に含まれる雑
音成分はランダムであり、時間平均は０であると仮定す
る。
間変化は、短い時間範囲内においては時間のＮ次の関数
で表せると仮定する。また、速度観測信号に含まれる雑
音成分はランダムであり、時間平均は０であると仮定す
る。
【００３４】今、現時刻ｔ0 にデータＸ（０）がサンプ
リングされた場合を考える。また、現時刻ｔ0 にサンプ
リングされたデータＸ（０）よりｉ回数前にサンプリン
グされた各データ、すなわちサンプリング間隔をｔS と
すると時刻（ｔ0 −ｉｔS ）にサンプリングされた各デ
ータをＸ（ｉ）で表す（但し、ｉ＝０，１，・・・，Ｍ
−１である。）。
リングされた場合を考える。また、現時刻ｔ0 にサンプ
リングされたデータＸ（０）よりｉ回数前にサンプリン
グされた各データ、すなわちサンプリング間隔をｔS と
すると時刻（ｔ0 −ｉｔS ）にサンプリングされた各デ
ータをＸ（ｉ）で表す（但し、ｉ＝０，１，・・・，Ｍ
−１である。）。
【００３５】これらＭ個のデータＸ（０）〜Ｘ（Ｍ−
１）が推定部３６に入力され、次のような処理が施され
る。尚、このように、サンプリングされた順に、すなわ
ち時間的に直列にしか扱えないデータを、複数のデータ
を同時に、つまり並列に扱うことを可能にするのがメモ
リ２８である。
１）が推定部３６に入力され、次のような処理が施され
る。尚、このように、サンプリングされた順に、すなわ
ち時間的に直列にしか扱えないデータを、複数のデータ
を同時に、つまり並列に扱うことを可能にするのがメモ
リ２８である。
【００３６】サンプリング間隔がｔS であるとき、入力
されたデータのサンプリング時刻の時間範囲は（Ｍ−
１）ｔS である。この時間内にサンプリングされたデー
タに対して、最小自乗法を適用する。上述したように、
この時間内ではサンプリング時刻に対するデータの値
は、Ｎ次の時間関数で与えられると仮定する。その時間
関数を次式のように置く。
されたデータのサンプリング時刻の時間範囲は（Ｍ−
１）ｔS である。この時間内にサンプリングされたデー
タに対して、最小自乗法を適用する。上述したように、
この時間内ではサンプリング時刻に対するデータの値
は、Ｎ次の時間関数で与えられると仮定する。その時間
関数を次式のように置く。
【００３７】 Ｓ（ｉ）＝Ｗ0 ＋Ｗ1 ｉ＋・・・＋ＷN ｉN （３） データＸ（ｉ）のサンプリング時刻は（ｔ0 −ｉｔS ）
で表されるから、ここでは時間をｉで表す。
で表されるから、ここでは時間をｉで表す。
【００３８】それぞれのサンプリングデータＸ（０），
Ｘ（１），・・・，Ｘ（Ｍ−１）と、関数値Ｓ（０），
Ｓ（１），・・・，Ｓ（Ｍ−１）との差の二乗が最小に
なるように（３）式中の係数Ｗ0 ，Ｗ1 ，・・・ＷN を
決定する。ここではすべての係数を求める必要はなく、
現時刻ｉ＝０に対応する値Ｓ（０）＝Ｗ0 のみを求めれ
ばよい。次のＮ個の方程式からなる連立方程式（正規方
程式）を解くことにより、Ｗ0 は決定される。
Ｘ（１），・・・，Ｘ（Ｍ−１）と、関数値Ｓ（０），
Ｓ（１），・・・，Ｓ（Ｍ−１）との差の二乗が最小に
なるように（３）式中の係数Ｗ0 ，Ｗ1 ，・・・ＷN を
決定する。ここではすべての係数を求める必要はなく、
現時刻ｉ＝０に対応する値Ｓ（０）＝Ｗ0 のみを求めれ
ばよい。次のＮ個の方程式からなる連立方程式（正規方
程式）を解くことにより、Ｗ0 は決定される。
【００３９】
【数７】
【００４０】ここで、（４）式中のΣはｉについて０か
ら（Ｍ−１）までたし合わせることを意味している。
ら（Ｍ−１）までたし合わせることを意味している。
【００４１】Ｎ＝１の場合に（４）式を解くと（５）式
となり、Ｎ＝２の場合に（４）式を解くと（６）式とな
る。
となり、Ｎ＝２の場合に（４）式を解くと（６）式とな
る。
【００４２】
【数８】
【００４３】
【数９】
【００４４】式（５）または（６）のＷ0 は、Ａ（ｉ）
をそれぞれ式（１）または（２）としたとき、ΣＡ
（ｉ）Ｘ（ｉ）で表される。
をそれぞれ式（１）または（２）としたとき、ΣＡ
（ｉ）Ｘ（ｉ）で表される。
【００４５】従って、時刻ｔ0 のサンプリングデータの
値Ｘ（０）は、以上の処理によってＷ0 という値に変換
される。このような動作がサンプリング間隔毎に行われ
る。
値Ｘ（０）は、以上の処理によってＷ0 という値に変換
される。このような動作がサンプリング間隔毎に行われ
る。
【００４６】出力値Ｗ0 は、サンプリングされた複数の
データから求められ、雑音成分が低減されている。ま
た、時刻ｔ0 を含むそれ以前のデータの値から時刻ｔ0
のデータの値を推定するので、Ｗ0 に及ぼす雑音成分の
影響は小さく、実際の制御対象の速度に則した値となっ
ている。
データから求められ、雑音成分が低減されている。ま
た、時刻ｔ0 を含むそれ以前のデータの値から時刻ｔ0
のデータの値を推定するので、Ｗ0 に及ぼす雑音成分の
影響は小さく、実際の制御対象の速度に則した値となっ
ている。
【００４７】次に、観測されたデータが、上述した処理
過程においてどのように変化してゆくのかを図３を参照
して説明する。
過程においてどのように変化してゆくのかを図３を参照
して説明する。
【００４８】図３の各グラフの横軸は時間、縦軸は信号
値であり、Ｎ＝１、Ｍ＝６の場合において、各処理過程
の信号の様子を模式的に示したものである。
値であり、Ｎ＝１、Ｍ＝６の場合において、各処理過程
の信号の様子を模式的に示したものである。
【００４９】先ず、速度センサ２２の出力波形が図３の
（Ａ）の様であるとする。この速度センサ２２の出力
は、Ａ／Ｄ変換器２４により図３の（Ｂ）で表される離
散的信号に変換される。ｔ0 が現時刻であるとし、この
時刻ｔ0 にサンプリングされたデータをＸ（０）とす
る。また、各時刻ｔi にサンプリングされたデータを、
それぞれＸ（ｉ）とする（但し、ｉ＝０，１，・・・，
Ｍ−１）。時刻間隔（ｔi−ｔi-1 ）は、サンプリング
間隔ｔS である。
（Ａ）の様であるとする。この速度センサ２２の出力
は、Ａ／Ｄ変換器２４により図３の（Ｂ）で表される離
散的信号に変換される。ｔ0 が現時刻であるとし、この
時刻ｔ0 にサンプリングされたデータをＸ（０）とす
る。また、各時刻ｔi にサンプリングされたデータを、
それぞれＸ（ｉ）とする（但し、ｉ＝０，１，・・・，
Ｍ−１）。時刻間隔（ｔi−ｔi-1 ）は、サンプリング
間隔ｔS である。
【００５０】推定部３６は、データＸ（０）〜Ｘ（５）
を入力として前述した処理を行い、図３の（Ｃ）の様な
直線関数Ｓ（ｉ）を得る。そして、現時刻に相当する関
数値Ｓ（０）＝Ｗ0 を決定して、これを出力する。Ｄ／
Ａ変換器３４では次の推定部出力が発生するまで、この
値Ｗ0 を保持する。Ｄ／Ａ変換器３４の出力信号は、図
３の（Ｄ）に示されている。
を入力として前述した処理を行い、図３の（Ｃ）の様な
直線関数Ｓ（ｉ）を得る。そして、現時刻に相当する関
数値Ｓ（０）＝Ｗ0 を決定して、これを出力する。Ｄ／
Ａ変換器３４では次の推定部出力が発生するまで、この
値Ｗ0 を保持する。Ｄ／Ａ変換器３４の出力信号は、図
３の（Ｄ）に示されている。
【００５１】新しいデータＸ（−１）がサンプリングさ
れると図３の（Ｅ）の様に、各データはシフトし、Ｘ
（−１）とＸ（０）〜Ｘ（４）が推定部３６に入力され
て、再び関数Ｓ（ｉ）を推定する。この様に、図３の
（Ａ）の信号が、図３の（Ｄ）の信号に変換されること
がわかる。
れると図３の（Ｅ）の様に、各データはシフトし、Ｘ
（−１）とＸ（０）〜Ｘ（４）が推定部３６に入力され
て、再び関数Ｓ（ｉ）を推定する。この様に、図３の
（Ａ）の信号が、図３の（Ｄ）の信号に変換されること
がわかる。
【００５２】以上のように信号は処理され、変化する。
図３の（Ａ）の信号に含まれる雑音成分は低減してお
り、時間的に平滑であり、かつ実際の制御対象の速度に
忠実な図３の（Ｄ）の信号が得られる。この出力信号を
制御信号として、スカイフックダンパ制御を行うので、
雑音の影響が小さい振動の抑圧が可能である。
図３の（Ａ）の信号に含まれる雑音成分は低減してお
り、時間的に平滑であり、かつ実際の制御対象の速度に
忠実な図３の（Ｄ）の信号が得られる。この出力信号を
制御信号として、スカイフックダンパ制御を行うので、
雑音の影響が小さい振動の抑圧が可能である。
【００５３】アクチュエータは、制御対象の振動方向の
速度に比例した力を制御対象に加える。これを利用した
スカイフックダンパ制御は、制御対象の速度を測定し
て、この測定値に基づいて制御対象に加える力を決定す
る。従って、測定された速度信号に雑音が含まれている
場合、この雑音信号に基づいた力を対象に加えてしまう
から、上述の処理を入力信号に施し、雑音による影響を
小さくしている。
速度に比例した力を制御対象に加える。これを利用した
スカイフックダンパ制御は、制御対象の速度を測定し
て、この測定値に基づいて制御対象に加える力を決定す
る。従って、測定された速度信号に雑音が含まれている
場合、この雑音信号に基づいた力を対象に加えてしまう
から、上述の処理を入力信号に施し、雑音による影響を
小さくしている。
【００５４】以上の実施例２において、推定部３６は、
正規方程式を解いて出力する回路であればどのような構
成でもよい。但し、式（３）のすべての係数を求める方
法では、次数Ｎが大きくなると演算量が多くなり、大規
模な演算回路が必要となり、従って、高速な信号処理に
対しては現実的ではない。一方、この実施例２と実施例
１のように、Ｗ0 のみを求める方法によれば、演算量は
次数Ｎに依存せず、タップ数Ｍにのみ依存する。従っ
て、装置の構成が簡単となり、演算量も少なくて済む。
正規方程式を解いて出力する回路であればどのような構
成でもよい。但し、式（３）のすべての係数を求める方
法では、次数Ｎが大きくなると演算量が多くなり、大規
模な演算回路が必要となり、従って、高速な信号処理に
対しては現実的ではない。一方、この実施例２と実施例
１のように、Ｗ0 のみを求める方法によれば、演算量は
次数Ｎに依存せず、タップ数Ｍにのみ依存する。従っ
て、装置の構成が簡単となり、演算量も少なくて済む。
【００５５】実施例１および実施例２において好適な結
果を得るために、次のように種々の定数を決定する。
果を得るために、次のように種々の定数を決定する。
【００５６】先ず、実際の制御対象の振動の時間波形
が、何次の時間関数で最もよく近似されるかということ
は、近似する時間幅との関係、すなわちＮと（Ｍ−１）
ｔS との関係から決められる。ＮとＭの値には特に上限
はないが、Ｎは、１または２のときが好適である。雑音
を含まない制御対象の振動の時間波形（以下、真の時間
波形と呼ぶ。）が複雑であると考えるのは妥当ではな
く、従って、高々２次の時間関数で近似されると考えら
れる。
が、何次の時間関数で最もよく近似されるかということ
は、近似する時間幅との関係、すなわちＮと（Ｍ−１）
ｔS との関係から決められる。ＮとＭの値には特に上限
はないが、Ｎは、１または２のときが好適である。雑音
を含まない制御対象の振動の時間波形（以下、真の時間
波形と呼ぶ。）が複雑であると考えるのは妥当ではな
く、従って、高々２次の時間関数で近似されると考えら
れる。
【００５７】例えば、真の時間波形が正弦関数で表さ
れ、近似する時間幅（Ｍ−１）ｔS が、真の時間波形の
１周期よりも十分短い場合には、２次に比べ１次すなわ
ち直線近似の方が推定性能がよい（ケース１）。また、
時間幅（Ｍ−１）ｔS が、真の時間波形の１周期の１／
４程度である場合には、放物線近似が妥当となり、２次
の方が推定性能が高い（ケース２）。また、ケース２の
方がケース１より、推定性能は高いが、タップ数Ｍが多
くなるために演算量は多くなる。また、サンプリング間
隔ｔS はサンプリング定理に基づいて決められるが、時
間幅（Ｍ−１）ｔS との関係も考慮して決定される。
れ、近似する時間幅（Ｍ−１）ｔS が、真の時間波形の
１周期よりも十分短い場合には、２次に比べ１次すなわ
ち直線近似の方が推定性能がよい（ケース１）。また、
時間幅（Ｍ−１）ｔS が、真の時間波形の１周期の１／
４程度である場合には、放物線近似が妥当となり、２次
の方が推定性能が高い（ケース２）。また、ケース２の
方がケース１より、推定性能は高いが、タップ数Ｍが多
くなるために演算量は多くなる。また、サンプリング間
隔ｔS はサンプリング定理に基づいて決められるが、時
間幅（Ｍ−１）ｔS との関係も考慮して決定される。
【００５８】また、制御対象に加える力は、推定部で求
めた出力Ｗ0 に比例した力をアクチュエータにより加え
るが、この比例定数は振動減衰量の周波数特性を考慮し
て決めなければならない。
めた出力Ｗ0 に比例した力をアクチュエータにより加え
るが、この比例定数は振動減衰量の周波数特性を考慮し
て決めなければならない。
【００５９】以上の装置及び方法の実施例の効果を次に
まとめて述べる。先ず、前述した実施例の装置及び方法
によれば、速度観測信号に含まれる雑音成分が低減し、
時間的に平滑であり、かつ実際の制御対象の速度に忠実
な出力信号を得ることが出来る。この出力信号に比例し
た力をアクチュエータで制御対象の速度の向きと逆の向
きに加えることにより、雑音の影響が小さい振動の抑圧
が可能となる。
まとめて述べる。先ず、前述した実施例の装置及び方法
によれば、速度観測信号に含まれる雑音成分が低減し、
時間的に平滑であり、かつ実際の制御対象の速度に忠実
な出力信号を得ることが出来る。この出力信号に比例し
た力をアクチュエータで制御対象の速度の向きと逆の向
きに加えることにより、雑音の影響が小さい振動の抑圧
が可能となる。
【００６０】また、前述した実施例の動作は、現時刻ま
での入力データを用いて、現時刻の入力データに対する
推定値を求めているので、処理速度による時間遅れを除
き、遅延時間なしで推定値が得られる。遅延時間がある
場合というのは、現時刻までの入力データを用いて、過
去の入力データに対する推定値を求める場合である。
での入力データを用いて、現時刻の入力データに対する
推定値を求めているので、処理速度による時間遅れを除
き、遅延時間なしで推定値が得られる。遅延時間がある
場合というのは、現時刻までの入力データを用いて、過
去の入力データに対する推定値を求める場合である。
【００６１】そして、この実施例の制振制御方法及び装
置は、現時刻の推定値Ｗ0 のみを求めるので、演算量が
近似する時間関数の次数Ｎに依存せず、タップ数Ｍにの
み依存し、従って、装置の構成が簡単であり、演算量も
少なくて済む。
置は、現時刻の推定値Ｗ0 のみを求めるので、演算量が
近似する時間関数の次数Ｎに依存せず、タップ数Ｍにの
み依存し、従って、装置の構成が簡単であり、演算量も
少なくて済む。
【００６２】
【発明の効果】上述した説明からも理解できるように、
この発明の制振制御方法及び装置によれば、最小自乗法
を利用した信号処理により、観測信号に含まれる雑音成
分の影響の少ない制御信号を得ることが出来る。この制
御信号発生装置とスカイフックダンパ制御の組み合わせ
により、雑音による影響の少ない振動の抑圧を行うこと
が可能である。
この発明の制振制御方法及び装置によれば、最小自乗法
を利用した信号処理により、観測信号に含まれる雑音成
分の影響の少ない制御信号を得ることが出来る。この制
御信号発生装置とスカイフックダンパ制御の組み合わせ
により、雑音による影響の少ない振動の抑圧を行うこと
が可能である。
【図１】この発明の実施例の説明に供するブロック回路
図である。
図である。
【図２】この発明の実施例の説明に供するブロック回路
図である。
図である。
【図３】この発明の実施例の説明に供する模式図であ
る。
る。
１０：制御対象 １２：バネ １４：ダンパ １６：アクチュエータ １８：接地面 ２０：速度センサ部 ２２：速度センサ ２４：Ａ／Ｄ変換器 ２６：非巡回形ディジタルフィルタ ２８、２８1 〜２８M-1 ：メモリ ３０、３０0 〜３０M-1 ：重み付け部 ３２：加算器 ３４：Ｄ／Ａ変換器 ３６：推定部
Claims (4)
- 【請求項１】 制御対象の制御振動方向の速度に応じて
制御信号を発生させる制振制御方法において、 制御対象の制御振動方向の速度を観測して、これを速度
観測信号とし、 該速度観測信号を予め定められた一定時間間隔でサンプ
リングし、 サンプリングされた離散的速度観測信号を、その観測時
刻に従い順序を付したデータとして、予め定められた一
定時間メモリに蓄積し、 現時刻において該メモリ内に蓄積されている前記データ
から最小自乗法によりＮ次の時間関数（但し、Ｎ≧１を
満たす整数）を求め、 該Ｎ次の時間関数の前記現時刻に対応する関数値を演算
し、 前記現時刻に対応する前記関数値に比例した力を前記制
御対象に加えることを特徴とする制振制御方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の制振制御方法におい
て、ｉを現時刻を基準として現時刻より前のサンプリン
グの順番と、この順番に対応する時間を表す変数とし、
或る一つの前記データがサンプリングされた時刻を前記
現時刻（ｉ＝０）としたとき、該データと該データより
ｉ回数前（但し、ｉ＝０，１，・・・，Ｍ−１）にサン
プリングされたデータとのこれら合計Ｍ（但し、Ｍは正
の整数）個のデータから、推定される前記Ｎ次の時間関
数を Ｓ（ｉ）＝Ｗ0 ＋Ｗ1 ｉ＋・・・＋ＷN ｉN とし、前記現時刻に対応する時間関数の値Ｓ（０）を知
るために、展開係数Ｗ0、Ｗ1 、・・・、ＷN を決定す
る正規方程式よりＷ0 を求めることを特徴とする制振制
御方法。 - 【請求項３】 制御対象の制御振動方向の速度に応じて
制御信号を発生させる制振制御装置において、 制御対象の制御振動方向の速度を観測して、予め定めら
れた一定時間間隔でサンプリングを行って離散的速度観
測信号を出力する速度センサ部と、 該速度センサ部の出力を入力とし、ｉ回数前に得られた
離散的速度観測信号に対する重み付け用のタップ係数Ａ
（ｉ）をタップ数をＭ（但し、Ｍは正の整数）とする
と、 【数１】 で与えられる非巡回形ディジタルフィルタと、 該非巡回形ディジタルフィルタの出力に比例した力を前
記制御対象に加えるアクチュエータとを具えることを特
徴とする制振制御装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の制振制御装置におい
て、ｉ回数前に得られた離散的速度観測信号に対する重
み付け用のタップ係数Ａ（ｉ）が、 【数２】 で与えられることを特徴とする制振制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17371495A JPH0925987A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 制振制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17371495A JPH0925987A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 制振制御方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0925987A true JPH0925987A (ja) | 1997-01-28 |
Family
ID=15965779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17371495A Withdrawn JPH0925987A (ja) | 1995-07-10 | 1995-07-10 | 制振制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0925987A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010098399A1 (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-02 | 国際計測器株式会社 | 除振装置 |
| JP5551153B2 (ja) * | 2009-04-03 | 2014-07-16 | 国際計測器株式会社 | サスペンション装置 |
| CN112776553A (zh) * | 2019-11-07 | 2021-05-11 | 爱信精机株式会社 | 控制装置 |
-
1995
- 1995-07-10 JP JP17371495A patent/JPH0925987A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010098399A1 (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-02 | 国際計測器株式会社 | 除振装置 |
| JP5103549B2 (ja) * | 2009-02-27 | 2012-12-19 | 国際計測器株式会社 | 除振装置 |
| JP5551153B2 (ja) * | 2009-04-03 | 2014-07-16 | 国際計測器株式会社 | サスペンション装置 |
| CN112776553A (zh) * | 2019-11-07 | 2021-05-11 | 爱信精机株式会社 | 控制装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021001 |