JP2016003936A - 絶対変位センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶対変位センサ1は、質量体2と、ばね3を介して質量体2を支持するセンサハウジング4と、質量体2に対するセンサハウジング4の変位における相対速度を検出する検出手段5と、質量体2及びばね3で決定される固有振動数よりも高い高振動数成分を抑制する一方、固有振動数よりも低い低振動数成分を通過させるローパスフィルタ8と、ローパスフィルタ8から出力された相対変位をポジティブに、相対速度及び相対加速度の夫々をネガティブに夫々フィードバックさせて、質量体2の絶対変位を抑制制御するフィードバック制御手段9と、フィードバック制御手段9からの積分して得られた相対変位に所要の振動数領域で3次の位相遅れ補償を施す位相遅れ補償手段10とを具備している。
【選択図】図1
Description
2 質量体
3 ばね
4 センサハウジング
5 検出手段
6 入力端
7 出力端
8 ローパスフィルタ
9 フィードバック制御手段
10 位相遅れ補償手段
Claims (9)
- 質量体と、この質量体をばねを介して弾性的に一の方向に変位自在に支持する被検出体と、質量体に対する被検出体の一の方向の変位における相対速度を検出する検出手段と、質量体及びばねで決定される固有振動数よりも高い高振動数成分を抑制する一方、固有振動数よりも低い低振動数成分を通過させる伝達特性を有すると共にこの伝達特性をもって検出手段から入力された相対速度を出力に伝達する低振動数成分通過手段と、低振動数成分通過手段から出力された相対速度を積分して得られた相対変位をポジティブに、当該相対速度及び当該相対速度を一次微分して得られた相対加速度の夫々をネガティブに夫々フィードバックさせて、被検出体の一の方向の絶対変位に起因する質量体の一の方向の絶対変位を抑制制御するフィードバック制御手段と、このフィードバック制御手段からの積分して得られた相対変位にフィードバック制御手段の固有振動数以下の振動数領域で3次の位相遅れ補償を施す位相遅れ補償手段とを具備しており、位相遅れ補償手段からの位相遅れ補償を施された相対変位を被検出体の一の方向の絶対変位として出力するようになっている絶対変位センサ。
- 低振動数成分通過手段は、質量体の一の方向の変位でのばねに起因して発生する高次の固有振動数での質量体の振動を抑制する伝達特性を有している請求項1に記載の絶対変位センサ。
- 低振動数成分通過手段は、伝達関数GP(s)=(Rf/R)・{1/(1+Rf・C・s)}(ここで、Rf及びRは夫々電気抵抗値、Cは静電容量値、sは微分演算子)をもった電気回路を有する請求項1又は2に記載の絶対変位センサ。
- 伝達関数GP(s)=(Rf/R)・{1/(1+Rf・C・s)}をもった電気回路は、質量体の固有振動数以上のカットオフ振動数f=1/(2πRf・C)を有する請求項3に記載の絶対変位センサ。
- カットオフ振動数f=1/(2πRf・C)は、検出する被検出体の一の方向の絶対変位の振動数領域の上限の値を有する請求項4に記載の絶対変位センサ。
- 位相遅れ補償手段は、2次と1次との位相遅れ補償回路を組み合わせてなる請求項1から5のいずれか一項に記載の絶対変位センサ。
- 位相遅れ補償手段は、sを微分演算子として式[(s2+2ζ2ω2s+ω2 2)/(s2+2ζ1ω1s+ω1 2)]・[{s+(1/T)}/[s+{1/(α・T)}]で表される伝達関数Glag3(s)を有しており、ここで、固有角振動数ω2及び減衰比ζ2は、フィードバック制御手段の固有角振動数ωn及び減衰比ζと同じ値であり、固有振動数ωn/2πを所望の固有振動数に低下させると共に低下させた固有振動数での位相進みを45度以下に抑えるように、T及びαが決定されている請求項1から6のいずれか一項に記載の絶対変位センサ。
- 位相遅れ補償手段は、フィードバック制御手段からの積分して得られた相対変位において、0.1Hzの振動数で、45度以内の位相進みとなるようになっている請求項1から7のいずれか一項に記載の絶対変位センサ。
- フィードバック制御手段は、高振動数成分が抑制されていると共にポジティブにフィードバックされた相対変位、高振動数成分が抑制されていると共にネガティブにフィードバックされた相対速度及び当該高振動数成分が抑制された相対速度を一次微分して得られ且つネガティブにフィードバックされた相対加速度に基づいて、質量体を被検出体に付加される変位の方向に関して変位させるアクチュエータを具備している請求項1から8のいずれか一項に記載の絶対変位センサ。
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