JPS63143611A - 運動制御方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は被制御体が弾性支持されており所定方向の並
進運動又は所定軸線回りの回転運動を行うと最初の状態
に復帰させる力又は力のモーメントを受けるようにした
ものにおいて、前記力又は力のモーメントとは別に被制
御体の運動状態に基づき迅速に作用する力又は力のモー
メントを与えて基準位置からの変位を少くするようにし
た運動制御方法に関するものである。

従来の技術 従来被制御体又は加振体の運動状態を測定したりあるい
は振動系に関する情報から、その運動状態を静止に近い
状態にするに要する力を制御装置で計算し、被制御体あ
るいは加振体にその力を作用させて、被制御体の運動を
静止に近い状態にすることが行われている。この被制御
体に作用させる力は時々□刻々変化する力又は順次変化
させたパルス力の合成である。

例えば建築物の地震時における振動状態を測定し、これ
を打消す力を油圧アクチュエーターで重りを駆動してそ
の質量の慣性力の反力を建築物に与え、地震時の建築物
の揺れを防ぐ提案がある。

又、加振源になる機械の振動あるいは機械から発生する
振動によシ揺れる床面の振動を測定し、これを打消す力
を電子回路又は空気圧アクチュエーターによシ床面に与
えて床面を静止させる提案がある。

発明が解決しようとする問題点 以上のような従来の技術では被制御体の運動に関する時
々刻々に変動する定量的な物理量を情報として必要とし
、かつその処理のため複雑な電子回路又はコンピュータ
ーを必要とし、さらに極めて短時間にその処理を完了し
て力を作用させなければなら々いという難点がある。

この発明はこのような点を解決して最小限の情報により
、極めて簡単な電子回路を用いたりコンピューターを使
っても簡単なプログラムですむ極めて簡単な処理を行っ
て迅速に力又は力のモーメントを作用させ得るようにし
た運動制御方法を提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 この発明は弾性支持されており所定方向の並進運動又は
所定軸線回りの回転運動を行うと最初の状態に復帰させ
る力又は力のモーメントを受けるようにした被制御体の
運動制御方法であって、前記被制御体の並進運動又は回
転運動に基づく運動状態を検知する段階と、この検知し
た値及び又はこの値を処理した値よシなる速度と基準位
置からの変位を求めて少くとも速度の向きに対し変位が
同一の向きである場合速度と逆向きの方向に力又は力の
モーメントを与えるため同一の向きごとにそれぞれほぼ
所定の大きさのみのパルス電圧による信号を発する段階
と、この信号により力又は力のモーメントを被制御体に
与える段階とを包含することを特徴とする運動制御方法
を提供するものである。

実施例 以下図面を参照しながらこの発明の実施例について説明
する。

第１〜６図に示すこの発明の一実施例に用いる装置にお
いて、１０は架台１２上で複数個の防振ゴム１３に支持
される被制御体で、例えば外部からの振動を防止して静
止に近い状態に維持される装置等よりなるものである。

１５は制御装置で、第５図に示すように被制御体１０の
下面に３個設けてあってそれぞれ上下方向と矢印で示す
水平方向の運動状態を検出してそれぞれの方向に力を与
えて制御するようになってお９、それぞれ次に述べるよ
うに構成しである。

すなわち、１６は被制御体１０の下面に固着したフレー
ム、１７はこのフレームに取付けた加速度計を用いて変
位を求める検知器である。１８は制御回路である。２０
は架台１２に固着してフレーム１６の孔２１を貫通する
鉄心、２２はフレーム１６に固着し一端の磁極がそれぞ
れ１対ずつ上下方向と水平方向で鉄心２０に向かって配
置する４個の電磁石で、２２ａ、２２ｂ、２２Ｃ，２２
ｄで表わしである。前記検知器１７は第６図に示すよう
に加速度ａを検出する加速度計２５、この加速度計の出
力を積分して速度Ｖを求める積分器２６、及びこの積分
器の出力を積分して変位Ｘを求める積分器２７を有して
おり、これらの加速度ａに基づいて速度■及び変位Ｘを
求めることは上下方向と水平方向の２方向で行うように
なっている。

速度Ｖと変位Ｘは制御回路１８へ入力して次に述べるよ
うにして上下方向及び水平方向の電磁石２２へ電流を送
って制御するようになっている。すなわち、変位Ｘが速
度Ｖと同一の向きである場合に速度Ｖと逆向きの力を与
えるように電流を流すための所定電圧のパルス電圧Ｖを
電磁石２２へ印加するようになっている。この場合必要
に応じ変位Ｘが零であれば速度Ｖと逆向きの力を与える
ようにパルス電圧を電磁石２２へ印加するようにしても
よい。例えば被制御体１０が基準位置よシ上方で上向き
に運動している場合は制御回路１８よシミ磁石２２ａに
パルス電圧が印加されてＩＪで示す電流が流れて鉄心２
０と吸引して被制御体１０に下方へ向かう力Ｐ１を与え
るようになっておシ、かつ被制御体１０が基準位置よフ
下方で下向きに運動している場合は制御回路１８よシミ
磁石２２ｂにパルス電圧が印加されて１２で示す電流が
流れて鉄心２０と吸引して被制御体１０に上方へ向かう
力Ｐ２を与えるようになっている。水平方向の電磁石２
２Ｃ，２２ｄにも同様にして電流が流れるようになって
ｂる。

第７図は第１〜６図に示す実施例において架台１２が時
間ｔの経過とともに変位ｙ（上昇を正とする）を行う場
合重量１００　ｋｇの被制御体１゜を防振ゴムで固有振
動数が５Ｈ２になるようにして支持し、減衰比が０．０
３であり、時間は０．１秒になるようにパルス電圧Ｖを
設定して計算した場合が示してあシ、被制御体の上下方
向の変位Ｘは架台の変位ｙよシかなシ小さくなシ架台と
は別の寸度で表わしである。第８図は前述した条件で１
秒間にわたる架台１２の変位ｙの場合の被制御体１０の
変位Ｘとこの発明による制御を行わない場合の被制御体
１０の変位２が示しである。この場合変位２は共振に近
い状態になって大きくなるが変位Ｘは全く問題にならな
いように小さく々る。

もし、空気バネにより支持して固有振動数をＩＨｚに変
更すればこの発明による制御を行わない場合被制御体１
０の変位は２′で示すようになるものである。

このような場合制御のパルス電圧Ｖは例えば可変抵抗器
を用いて種々変化させ最も変位Ｘが小さくなるように設
定すればよい。したがって、制御する力は与える向きに
よって、それぞれ異なってもよい。一般に速度Ｖが変位
Ｘと同一の向きあるいは変位が零の場合速度Ｖと逆向き
で適当な大きさの力を与えるならば変位Ｘの速度Ｖの方
向への増大は防止されて著しく小さくなるものである。

第９〜１３図はこの発明の一部を変更した実施例に用い
る制御装置１５を示すものである。この図において、３
０はおもりよシなる基準物体を示し、腕部３１及びこの
腕部の端部を突出させて形成した突起３２を有しておシ
、この突起は架台１２に設けた支柱３３に形成した保合
部３４に係合しておシ、支柱３３の上部からつり下げた
２個の長いつる巻バネ３５によシ支持されている。３６
はバネ３５の上端部の位置を調節可能に支持するネジで
ある。したがって、基準物体３０は低い固有振動数で支
持されており、実質的に静止しているものと考えること
ができる。３７．３８はそれぞれ上下方向及び第１０図
に矢印で示す水平方向の変位を求める非接触変位計で、
誘電率を利用するものであるが、基準物体３０に目盛を
付けて変位を読取るようになっていてもよく、検知器１
７の要部を構成するものである。この検知器１７では変
位Ｘを直接求めるため第１３図に示す微分器３９によシ
微分して速度Ｖを求めるようになっておシ、その後の処
理を行う部分は前記実施例と同様に構成しである。

第１４図に示すこの発明の他の実施例において、４０は
振動源となる振動物体で、中間質量よシなる被制御体１
０に複数個の空気バネ４２を介して支持され、かつ被制
御体１０は床面４４に複数個の空気バネ４３を介して支
持しである。１５は複数個の制御装置で、被制御体１０
の静止状態に対する運動を検知して被制御体の変位を小
さくするように振動物体４０に力を及ぼし、これによシ
床面４４に及ぼされる振動物体４０の振動が著しく小さ
くなるものである。

第１５図に示すとの発明の他の実施例においては第１４
図に示す実施例をわずかに変更したもので、第１４図の
実施例と比較すると制御装置１５として被制御体１０の
運動状態を図示してない検知器が検知して油圧アクチュ
エーター４５によシおもり４６を動作させその反力によ
ジ被制御体ｌＯを制御する点が異なっている。

第１６図に示すこの発明の他の実施例においては船の甲
板等よシなる板状の被制御体１０が梁４８に固着しであ
る。制御装置１５の図示してない検知器によシ運動状態
を検知し制御回路１８の出力によシ油圧アクチュエータ
ー４５でおもり４６を動作させその反力によシ被制御体
１０の梁４８間での振動の変位を小さくするようになっ
ている。

この場合は梁４８間で中央部の変位が大きい弧状の変位
分布となる振動に対して適用できるものである。

第１７〜１９図に示すこの発明の他の実施例においては
レーザー発生機５０で発生したレーザー光を反射装置５
１の被制御体１０のフレーム５２に設けた鏡５３に照射
して反射させるようになっておシ、鏡５３の傾斜角を時
間の経過によって変化させ、これによシ図示してなしス
クリーン上に例えば絵を画く等の作業を行うものである
。５５５２を回動可能に連結する軸である。１７はフレ
ーム５２の軸５６回りの回転角度と回転角速度を求める
ようにした検知器、１８は記憶装置を有すされ他方がフ
レーム５２に固定されており、制御回路１８の出力電流
により互いに吸引したり反発する力をフレーム５２に与
え、このフレーム５２に与えられた力のモーメントによ
り軸５６回りの回転角度を変化させ得るようになってい
る。制御回路１８の記憶装置には第１９図に示すような
時間ｔの経過によシ鏡５３の傾斜角度θ１が記憶させて
あり、この角度θ１を基準位置として制御するようにな
っておシ、実際の傾斜角度はθ２で示すように変化し、
電磁石２２に与えるパルス電圧Ｖが図示しである。

この発明においては検知器に積分器や微分器を設けるこ
となく検知した値を直接コンピューターに入力して積分
したシ微分してもよい。又、制御回路において行う処理
をコンピューターで行っても極めて簡単に行うことがで
きるものである。このような場合複数個の検知器に対し
て１個のコンピューターを用いるようにすることができ
る。

発明の効果 この発明は前述したようにして被制御体１０を制御する
ようになっていＺから、装置の構造が簡単でありかつ操
作が著しく容易であって被制御体１０に所望の制御がで
きるものである。特に電子回路あるいはコンピューター
による処理や計算が従来の技術に比べて極めて単純であ
って短時間に必要な信号を発生し、高速あるいは高振動
数の運動に対する制御が可能になるという効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に用いる一つの制御装置を
第２図のほぼＡ−Ａ線方向に断面として示す正面図、第
２図は第１図におけるほぼＢ−Ｂ線方向断面図、第３図
は第２図におけるほぼＣ−Ｃ線方向断面図、第４図は第
１〜３図に示す制御装置を複数個有するこの発明の一実
施例を実施する装置の正面図、第５図はその一部を除去
した底面図、第６図はその検知器と駆動手段を示す説明
図、第７図と第８図は特性線図、第９図はこの発明の他
の実施例において用いる制御装置を一部断面として示す
正面図、第１Ｏ図は第９図におけるＤ−Ｄ断面図、第１
１図はその基準物体支持用つる巻バネを示す一部を断面
とした側面図、第１２図はその基準物体の保合状態を示
す断面図、第１３図はその検知器と駆動手段を示す説明
図、第１４図と第１５図はこの発明のそれぞれ異なった
他の実施例を実施する装置を示す正面図、第１６図は一
部を断面として示すこの発明の他の実施例を実施する装
置を示す正面図、第１７図はこの発明の他の実施例とし
てレーザー照射装置に適用した状態を示す正面図、第１
８図はその要部を示す正面図、第１９図は一部を断面と
した要部の底面図、第２０図はその特性線図である。 １０は被制御体、１３は防振ゴム、１５は制御装置、１
７は検知器、１８は制御回路、２２は駆動手段となる電
磁石。 代理人　弁理士　勝　部　明　長 Ｄ　　　　　　Ｏ６Ｑ　　ＯＯｅ＋　　ＱＩ′ｒ１　　
　　　　　　　　　　　　　　　％＋ｃ１」 第１７図 り牟 第１９図 第７ｒ図 第２０　図 、１１θ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、弾性支持されており所定方向の並進運動又は所定軸
   線回りの回転運動を行うと最初の状態に復帰させる力又
   は力のモーメントを受けるようにした被制御体の運動制
   御方法であつて、前記被制御体の並進運動又は回転運動
   に基づく運動状態を検知する段階と、この検知した値及
   び又はこの値を処理した値よりなる速度と基準位置から
   の変位を求めて少くとも速度の向きに対し変位が同一の
   向きである場合速度と逆向きの方向に力又は力のモーメ
   ントを与えるため同一の向きごとにそれぞれほぼ所定の
   大きさのみのパルス電圧による信号を発する段階と、こ
   の信号により力又は力のモーメントを被制御体に与える
   段階とを包含することを特徴とする運動制御方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、前記基
   準位置として実用上静止と見なせる位置を用いることを
   特徴とする方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、前記方
   法は防振装置の運動を制御することを特徴とする方法。 ４　特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、前記運
   動の検知は被制御体の重心をとりまく３個の垂直方向と
   少くとも２個以上の水平方向での運動状態を検知し、そ
   れぞれの検知位置の近くで力を与えて制御することを特
   徴とする方法。 ５、特許請求の範囲第３項記載の方法であつて、前記基
   準位置として防振支持された物体の位置を用いることを
   特徴とする方法。 ６、特許請求の範囲第１項記載の方法であつて、前記基
   準位置をプログラム又はその他の計算による指令で時間
   の経過により変化させることを特徴とする方法。