JP4802838B2 - Active vibration damping device and control method of active vibration damping device - Google Patents

Active vibration damping device and control method of active vibration damping device Download PDF

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Description

本発明は、対象機器の振動抑制の制御を行うアクティブ制振装置及びアクティブ制振装置の制御方法に関する。   The present invention relates to an active vibration damping device that controls vibration suppression of a target device and a method for controlling the active vibration damping device.

従来から、構造物の振動を抑制する手段の一つとして、構造物の振動方向に付加振動体を付設し、この付加振動体を対象構造物に対して変位させるときの反作用を利用して対象の構造物の振動を抑制するダイナミックダンパが知られている。また、付加振動体と制振対象構造物の間にアクチュエータを設けておき、計測した対象構造物の振動量に応じてアクチュエータに制振力を発生させることにより制振効果を高めるアクティブダイナミックダンパも知られている。
しかしながら、このようなアクティブダイナミックダンパでは、振動を抑制するためにアクチュエータを駆動する必要があり、それに何らかのエネルギを加えなければならず、このため通常電力料金などの形でランニングコストがかかり、従ってアクチュエータ駆動電力の省エネルギ化が望まれる。 Conventionally, as one of the means for suppressing the vibration of a structure, an additional vibration body is provided in the vibration direction of the structure, and the reaction when the additional vibration body is displaced with respect to the target structure is used as a target. There is known a dynamic damper that suppresses the vibration of the structure. There is also an active dynamic damper that increases the damping effect by providing an actuator between the additional vibrating body and the structure to be controlled, and generating a damping force on the actuator according to the measured vibration amount of the target structure. Are known.
However, in such an active dynamic damper, it is necessary to drive the actuator in order to suppress vibration, and some energy must be added to it, which usually requires a running cost in the form of a power charge, etc. Energy saving of driving power is desired.

このような問題を解決するために、構造物に付加振動体を取り付けて対象の構造物と付加振動体の間に設けたアクチュエータにより制振力を加えることにより対象構造物の振動を抑制するアクティブダイナミックダンパにおいて、制振力指令のうち振動抑制への影響力の小さい構造物振動固有周波数未満の成分を低域除去フィルタにより除去して、アクチュエータ駆動用電力の消費量が少なくて済むようにした制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２７６６７２３号公報 In order to solve such a problem, an active vibrating body is attached to the structure, and an active vibration suppression force is applied by an actuator provided between the target structure and the additional vibrating body to suppress vibration of the target structure. In the dynamic damper, the component less than the natural vibration frequency of the structure that has less influence on vibration suppression in the damping force command is removed by the low-pass filter, so that the power consumption of the actuator drive can be reduced. A control method is known (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2766723

ところで、特許文献１に示すようなアクティブダイナミックダンパにあっては、アクチュエータで実現するバネとダンパのバネ定数及び減衰係数という２つのパラメータを最適な動吸振器と等しい特性になるように調整する必要があり、調整作業に手間がかかるという問題がある。
また、フードダンパを実現しようとしても、機械系の有するバネの影響で理想的なフードダンパを実現することができないという問題もある。 By the way, in the active dynamic damper as shown in Patent Document 1, it is necessary to adjust the two parameters of the spring realized by the actuator and the spring constant and damping coefficient of the damper so as to have the same characteristics as those of the optimum dynamic vibration absorber. There is a problem that adjustment work is troublesome.
Moreover, even if it is going to implement | achieve a hood damper, there also exists a problem that an ideal hood damper cannot be implement | achieved by the influence of the spring which a mechanical system has.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、理想的なフードダンパを実現することができるアクティブ制振装置及びアクティブ制振装置の制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an active vibration damping device and an active vibration damping device control method capable of realizing an ideal hood damper.

本発明のアクティブ制振装置は、制御対象機器に対して、バネ要素及びダンパ要素によって支持された付加質量部材と、前記付加質量部材を駆動するアクチュエータと、前記付加質量部材と前記制御対象機器との相対変位量を検出する変位センサと、複数の信号で構成される駆動指令を前記相対変位量に基づき出力し、前記アクチュエータを駆動する制御手段とを備え、前記付加質量部材を前記アクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するアクティブ制振装置であって、前記制御手段は、前記付加質量部材を支持するバネ要素のバネ特性を打ち消して０に近づける負のバネ剛性を前記変位センサ出力に基づき与える信号と、前記アクティブ制振装置の減衰係数を所定の減衰係数にする減衰力を前記変位センサ出力の微分値に基づき付加する信号とを前記駆動指令として出力することにより制振制御を行う制御手段を備えたことを特徴とする。 The active vibration damping device of the present invention includes an additional mass member supported by a spring element and a damper element, an actuator that drives the additional mass member , the additional mass member, and the control target device. A displacement sensor that detects a relative displacement amount of the sensor, and a control unit that outputs a drive command composed of a plurality of signals based on the relative displacement amount and drives the actuator, and drives the additional mass member by the actuator. the vibrating inhibiting active damping apparatus using a reaction force in the case of the control means, the additional mass member said displacement sensor negative spring stiffness closer to 0 to cancel the spring characteristics of the spring element for supporting the a signal applied based on the output, the differential value of the damping force the displacement sensor output to the damping coefficient to a predetermined damping coefficient of the active damping device Characterized by comprising a control means for damping control by outputting a signal to basis added as the drive command.

前記負のバネ剛性を与える信号は、前記変位センサ出力を正帰還することで得られるものであることが好ましい。 Signal to provide a spring rigidity of the front Kimake, it is preferably obtained by positive feedback of the displacement sensor output.

前記変位センサ出力の低周波数域を除去するハイパスフィルタを備え、前記制御手段は、前記ハイパスフィルタを介して得られた信号に基づき前記駆動指令を出力することが望ましい。 Comprising a high pass filter to remove low frequency range of the previous SL displacement sensor output, the control means preferably outputs the driving command based on a signal obtained through the high-pass filter.

前記アクチュエータに対する駆動指令から低周波数域を除去するハイパスフィルタを備えるのが好ましい。 Preferably Ru with a high pass filter to remove low frequency range from the drive command for the previous SL actuator.

前記変位センサ出力から対象振動のみを検出するバンドパスフィルタを備え、前記制御手段は、前記バンドパスフィルタを介して得られた信号に基づき前記駆動指令を出力することが好ましい。 Includes a band-pass filter to detect only the target vibration before Symbol displacement sensor output, the control means preferably outputs the driving command based on a signal obtained through said band-pass filter.

前記アクチュエータに対する駆動指令から制振対象周波数域のみの信号を抽出するバンドパスフィルタを備えるのが望ましい。 Before Symbol of Ru includes a band-pass filter for extracting a signal of a vibration control target frequency band only from the drive command to the actuator is desired.

前記変位センサ出力から対象振動以外の振動成分の信号を除去するノッチフィルタを備え、前記制御手段は、前記ノッチフィルタを介して得られた信号に基づき前記駆動指令を出力することが好ましい。 It is preferable that a notch filter that removes a signal of a vibration component other than the target vibration from the displacement sensor output is provided , and the control unit outputs the drive command based on a signal obtained through the notch filter .

前記アクチュエータが電磁式のアクチュエータであり、該アクチュエータの逆起電力を検出し、該逆起電力信号を速度信号としてフィードバックし、さらに前記逆起電力信号を積分処理して前記付加質量部材と前記制御対象機器との相対変位量としてフィードバックすることが望ましい。 An actuator before Symbol actuator electromagnetic detects the counter electromotive force of the actuator, and feedback the inverse electromotive force signal as a speed signal, the said additional mass member further integration process to the counter electromotive force signal It is desirable to feed back as a relative displacement amount with the device to be controlled .

前記アクチュエータは、レシプロモータであることが好ましい。 Before SL actuator is preferably a reciprocating motor.

本発明のアクティブ制振装置の制御方法は、制御対象機器に対して、バネ要素及びダンパ要素によって支持された付加質量部材と、前記付加質量部材を駆動するアクチュエータと、前記付加質量部材と前記制御対象機器との相対変位量を検出する変位センサと、複数の信号で構成される駆動指令を前記相対変位量に基づき出力し、前記アクチュエータを駆動する制御手段とを備えたアクティブ制振装置において、前記付加質量部材を前記アクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するアクティブ制振装置の制御方法であって、前記付加質量部材を支持するバネ要素のバネ特性を打ち消して０に近づける負のバネ剛性を前記変位センサ出力に基づき与える信号と、前記アクティブ制振装置の減衰係数を所定の減衰係数にする減衰力を前記変位センサ出力の微分値に基づき付加する信号とを前記駆動指令として出力することにより制振制御を行うことを特徴とする。
The control method of the active vibration damping device of the present invention includes an additional mass member supported by a spring element and a damper element, an actuator that drives the additional mass member , the additional mass member, and the control with respect to the control target device. In an active vibration damping device comprising: a displacement sensor that detects a relative displacement amount with respect to a target device; and a control unit that outputs a drive command composed of a plurality of signals based on the relative displacement amount and drives the actuator . a control method for a vibration suppressing active damping apparatus using a reaction force when the additional mass member is driven by the actuator, close to 0 to cancel the spring characteristics of the spring element for supporting the front SL additional mass member a signal applied on the basis of a negative spring rigidity in the displacement sensor output, reduced to the damping coefficient of the active damping system to a predetermined damping coefficient And performing damping control by outputting a signal for adding on the basis of the force on the differential value of the displacement sensor output as the drive command.

本発明によれば、制振装置を構成するバネ要素の影響を受けることなく、理想的なフードダンパとして動作させることができるという効果が得られる。また、制御帯域を対象振動の周波数近傍に限定することで、制振装置の静的なバネ特性を生かしたまま良好な振動抑制制御を行うことができるという効果も得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain an effect of being able to operate as an ideal hood damper without being affected by a spring element constituting the vibration damping device. In addition, by limiting the control band to the vicinity of the frequency of the target vibration, it is possible to obtain an effect that good vibration suppression control can be performed while taking advantage of the static spring characteristics of the vibration damping device.

以下、本発明の一実施形態によるアクティブ制振装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、制振制御の対象物である制御対象機器４に固定して、内部に備えるアクチュエータ（レシプロモータ）によって付加質量部材を駆動することにより制御対象機器４の振動を抑制するアクティブ制振装置（以下、制振装置と称する）である。ここでいう制御対象機器４とは、ロボットアームやマウンタ装置、露光装置などの半導体関連機器、半導体用搬送車、プラント配管類などの自己の振動を抑制する必要がある機器や構造物のことである。ここでは制御対象機器４は、所定の質量を持ち、バネ４１及びダンパ４２からなるものとして説明する。   Hereinafter, an active vibration damping device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes a control target device 4 that is an object of vibration suppression control, and the additional mass member is driven by an actuator (reciprocating motor) provided therein to suppress vibration of the control target device 4. An active vibration damping device (hereinafter referred to as a vibration damping device). The control target device 4 here is a device or structure that needs to suppress its own vibration, such as a semiconductor-related device such as a robot arm, a mounter device, or an exposure device, a semiconductor transport vehicle, and plant piping. is there. Here, description will be made assuming that the control target device 4 has a predetermined mass and includes a spring 41 and a damper 42.

符号２は、制振装置１を制御するコントローラである。符号３は、制振装置１を駆動するパワーアンプである。符号１１は、制御対象機器４に対して付加する付加質量（以下、おもりと称する）である。符号１２は、レシプロモータを構成する固定子であり、制御対象機器４に固定される。符号１３は、レシプロモータを構成する可動子であり、往復動（図１の紙面では上下動）を行う。制振装置１は、制御対象機器４の抑制するべき振動の方向と可動子１３の往復動方向（推力方向）とが一致するように、制御対象機器４に固定される。符号１４は、可動子１３及びおもり１１を推力方向に移動可能なように支持する板バネである。符号１５は、可動子１３とおもり１１を接合する軸であり、板バネ１４によって支持されている。符号１６は、制御対象機器４とおもり１１との相対変位を検出する変位センサであり、検出した変位量の情報は、コントローラ２に対して出力する。   Reference numeral 2 denotes a controller that controls the vibration damping device 1. Reference numeral 3 denotes a power amplifier that drives the vibration damping device 1. Reference numeral 11 denotes an additional mass (hereinafter referred to as a weight) added to the control target device 4. Reference numeral 12 denotes a stator constituting a reciprocating motor, which is fixed to the control target device 4. Reference numeral 13 denotes a mover constituting the reciprocating motor, which reciprocates (up and down in the drawing of FIG. 1). The vibration damping device 1 is fixed to the control target device 4 so that the direction of vibration to be suppressed of the control target device 4 matches the reciprocating direction (thrust direction) of the mover 13. Reference numeral 14 denotes a leaf spring that supports the mover 13 and the weight 11 so as to be movable in the thrust direction. Reference numeral 15 denotes a shaft that joins the movable element 13 and the weight 11 and is supported by a leaf spring 14. Reference numeral 16 denotes a displacement sensor that detects a relative displacement between the control target device 4 and the weight 11, and information on the detected displacement amount is output to the controller 2.

ここで、図２を参照して、制振装置１の動作原理を説明する。図２は、図１に示す制振装置１及び制御対象機器４をモデル化した模式図である。この図において、符号Ｍは、バネ要素（ｋ２）とダンパ要素（Ｃ２）及びアクチュエータ（ｕ）で構成するレシプロモータを示している。ここでは、おもり１１の質量をｍ２、制御対象機器４の質量をｍ１であるものとして説明する。制御対象機器４の振動数は、バネ定数ｋ１のバネ４１と減衰係数Ｃ１のダンパ４２の特性によって決まるため、おもり１１を動吸振器として機能させることができれば、制御対象機器４の振動を抑制することが可能となる。動吸振器は、レシプロモータＭを介して支持されたおもり１１をレシプロモータＭを駆動することにより振動させ、このおもり１１が振動するときの反力によって、制御対象機器４の振動を抑制するものである。レシプロモータＭとおもり１１によって実現された動吸振器は、パッシブの動吸振器のバネ要素とダンパ要素をレシプロモータＭによって実現しているため、コントローラ２を調整するのみで理想的な動吸振器を実現することができる。 Here, the operation principle of the vibration damping device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram modeling the vibration damping device 1 and the control target device 4 shown in FIG. In this figure, the code | symbol M has shown the reciprocating motor comprised by a spring element (k2), a damper element (C2), and an actuator (u). Here, description will be made assuming that the mass of the weight 11 is m 2 and the mass of the control target device 4 is m 1 . Since the frequency of the control target device 4 is determined by the characteristics of the spring 41 having the spring constant k 1 and the damper 42 having the damping coefficient C 1 , if the weight 11 can function as a dynamic vibration absorber, the vibration of the control target device 4 is reduced. It becomes possible to suppress. The dynamic vibration absorber vibrates the weight 11 supported via the reciprocating motor M by driving the reciprocating motor M, and suppresses the vibration of the control target device 4 by the reaction force when the weight 11 vibrates. It is. In the dynamic vibration absorber realized by the reciprocating motor M and the weight 11, the spring element and the damper element of the passive dynamic vibration absorber are realized by the reciprocating motor M. Therefore, an ideal dynamic vibration absorber is required only by adjusting the controller 2. Can be realized.

しかし、図２に示すように、バネ要素とダンパ要素を有しているレシプロモータＭをコントローラ２によって調整して、理想的な動吸振器を実現するためには、バネ定数ｋ２と減衰係数Ｃ２を最適化する必要があり、この２つのパラメータの最適値に調整する必要がある。本発明では、変位センサ１６の出力に基づいて、レシプロモータＭを制御して、負のバネ剛性を与えることにより、バネ定数ｋ２を０に近づけてバネ要素の影響をなくすとともに、変位センサ１６の出力に基づいて相対速度を求め、この相対速度に基づいて、減衰係数Ｃ２を最適減衰係数Ｃｏｐｔに近づけるように制御し、理想的なフードダンパを実現することが目的である。ここで最適減衰係数Ｃｏｐｔは、（１）式で求まる値である。
Ｃｏｐｔ＝√｛（２μｍ２ｋ１）／（（２＋μ）（１＋μ））｝、μ＝ｍ２／ｍ１ …（１）
このようにすることにより、制御対象機器４の振動を抑制するためのパラメータを減衰係数の調整のみで制振制御を行うことが可能となる。 However, as shown in FIG. 2, by adjusting the reciprocating motor M having a spring element and a damper element by the controller 2, in order to realize the ideal dynamic vibration absorber, the damping and spring constant k 2 coefficients it is necessary to optimize the C 2, it is necessary to adjust the optimum value of the two parameters. In the present invention, based on the output of the displacement sensor 16, and controls the reciprocating motor M, by providing a negative spring stiffness, the spring constant k 2 with eliminating the influence of the spring element closer to 0, the displacement sensor 16 determine the relative velocity based on the output, on the basis of the relative speed, and controls so as to approach the damping coefficient C 2 to the optimum damping coefficient C opt, it is an object to realize an ideal food damper. Here, the optimum attenuation coefficient C opt is a value obtained by equation (1).
C opt = √ {(2 μm 2 k 1 ) / ((2 + μ) (1 + μ))}, μ = m 2 / m 1 (1)
By doing in this way, it becomes possible to perform damping control only by adjusting the damping coefficient as a parameter for suppressing the vibration of the control target device 4.

次に、図３を参照して、制御系の構成と制御動作を説明する。図３は、図１に示す装置の制御系モデルを示すブロック図である。図３において、上段の「１／ｍ２」、「１／ｓ」、「１／ｓ」は、力が加わった場合のおもり１１の変位ｘ２の状態を示すブロックであり、下段の「１／ｍ１」、「１／ｓ」、「１／ｓ」は、力が加わった場合の制御対象機器４の変位ｘ１の状態を示すブロックである。また、ｋ２、Ｃ２は、レシプロモータＭの板バネ１４などの機械要素のもつバネ定数と減衰係数を示している。また、ｃ１、ｋ１は、それぞれダンパ４２の減衰係数、バネ４１のバネ定数を示している。制振制御を行うコントローラ２は、変位センサ１６の出力を入力し、周波数制限フィルタ２１を通すことにより、不要な信号成分を除去した後に、変位量のフィードバックゲインＫｃを与えてパワーアンプ３へ出力する。一方、周波数制限フィルタ２１の出力を微分することにより、相対速度ｓを求め、これに相対速度のフィードバックゲインＣｃを与えてパワーアンプ３へ出力する。これによりパワーアンプ３の出力信号に基づいて、レシプロモータ（アクチュエータ）の駆動が行われることになる。このとき、変位量に基づいてバネ定数ｋ２を打ち消し、アクティブ制振装置のバネ特性が０に近づくように制御されるとともに、アクティブ制振装置の減衰が最適減衰係数Ｃｏｐｔになるように制御されることになる。このように制御された結果、制振装置１を構成するバネ要素の影響を受けることなく、理想的なフードダンパとして動作させることができる。 Next, the configuration and control operation of the control system will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a control system model of the apparatus shown in FIG. In FIG. 3, “1 / m 2 ”, “1 / s”, and “1 / s” in the upper stage are blocks indicating the state of the displacement x 2 of the weight 11 when a force is applied, and “1” in the lower stage. “/ M 1 ”, “1 / s”, and “1 / s” are blocks indicating the state of the displacement x 1 of the control target device 4 when a force is applied. K 2 and C 2 indicate the spring constant and damping coefficient of a mechanical element such as the leaf spring 14 of the reciprocating motor M. Further, c 1 and k 1 indicate the damping coefficient of the damper 42 and the spring constant of the spring 41, respectively. The controller 2 that performs the vibration suppression control inputs the output of the displacement sensor 16, passes the frequency limiting filter 21, removes unnecessary signal components, and then gives the feedback gain Kc of the displacement amount and outputs it to the power amplifier 3. To do. On the other hand, the relative speed s is obtained by differentiating the output of the frequency limiting filter 21, and the relative speed feedback gain Cc is given to the relative speed s, which is output to the power amplifier 3. Thus, the reciprocating motor (actuator) is driven based on the output signal of the power amplifier 3. At this time, it counteracts the spring constant k 2 based on the displacement amount, while being controlled so that the spring characteristic of the active vibration damping device approaches zero, the control as damping of the active damping system is optimized damping coefficient C opt Will be. As a result of such control, it is possible to operate as an ideal hood damper without being affected by the spring elements constituting the vibration damping device 1.

ここで、図４を参照して、変位量に基づいてバネ定数ｋ２を打ち消し、アクティブ制振装置のバネ特性が０に近づくように制御されるとともに、減衰特性が最適減衰係数Ｃｏｐｔになるように制御する動作を説明する。図４は、本発明の動作原理モデルを示すブロック図である。図４（ａ）に示すΔｋは、図２に示すバネ要素ｋ２の影響をなくすための負のバネ剛性に相当するゲインである。一方、図４（ａ）に示すΔｃは、図２に示すダンパ要素Ｃ２に付加することで制振装置の減衰を最適減衰係数にするためのゲインである。図４（ａ）において、Δｋをバネ定数ｋ２相当のゲインとすることにより、見かけ上はバネ要素ｋ２がないものと見なすことが可能となり、図４（ｂ）に示すように、ダンパ要素Ｃ２＋ΔＣのみのモデルとして制御を行えばよいことになる。そして、図４（ｂ）のＣ２＋ΔＣを最適減衰係数Ｃｏｐｔになるように制御すればよいため、制振装置１は、Δｃの制御量のみを調整すればよいため、容易に最適な制振制御を行うことが可能となる。 Here, referring to FIG. 4, the spring constant k 2 is canceled based on the amount of displacement, the spring characteristic of the active vibration damping device is controlled to approach 0, and the damping characteristic becomes the optimum damping coefficient C opt . The operation to be controlled will be described. FIG. 4 is a block diagram showing an operation principle model of the present invention. Δk shown in FIG. 4 (a) is a gain corresponding to negative spring rigidity to eliminate the influence of the spring element k 2 shown in FIG. Meanwhile, .DELTA.c shown in FIG. 4 (a), the gain for the optimal damping factor damping of the damping device by adding a damper element C 2 shown in FIG. In FIG. 4A, by setting Δk to a gain corresponding to the spring constant k 2, it can be considered that there is no spring element k 2 in appearance, and as shown in FIG. 4B, the damper element Control may be performed as a model of only C 2 + ΔC. Then, since it is only necessary to control C 2 + ΔC in FIG. 4B so as to be the optimum damping coefficient C opt , the vibration damping device 1 only needs to adjust the control amount of Δc, so that the optimum damping can be easily performed. Vibration control can be performed.

次に、図３に示す周波数制限フィルタ２１について説明する。フィルタ２１は、変位センサ１６の出力信号の低周波数部分を除去するためのハイパスフィルタである。このハイパスフィルタを設けることにより、静的な剛性は機械系のバネ定数で保持し、動的な剛性は小さくすることができるため、付加質量の静的な変位が変わらないようにすることができる。また、フィルタ２１は、変位センサ１６の出力信号のうち、制振対象の振動のみを検出するためのバンドパスフィルタをさらに備えていてもよい。また、フィルタ２１は、制振対象の振動以外の振動成分（高次モード振動など）の信号を除去するためのノッチフィルタをさらに備えていてもよい。   Next, the frequency limiting filter 21 shown in FIG. 3 will be described. The filter 21 is a high pass filter for removing a low frequency portion of the output signal of the displacement sensor 16. By providing this high-pass filter, the static stiffness can be maintained with the spring constant of the mechanical system and the dynamic stiffness can be reduced, so that the static displacement of the additional mass can be kept unchanged. . The filter 21 may further include a band-pass filter for detecting only the vibration to be controlled among the output signals of the displacement sensor 16. The filter 21 may further include a notch filter for removing a signal of a vibration component (higher order mode vibration or the like) other than the vibration to be controlled.

また、コントローラ２とパワーアンプ３の間に、コントローラ２の出力信号（レシプロモータＭの駆動指令）から、低周波数成分を除去するためのハイパスフィルタを備えていてもよい。これにより、静的な剛性は機械系のバネ定数で保持し、動的な剛性は小さくすることができるため、補助質量の静的な変位が変わらないようにすることができる。また、コントローラ２とパワーアンプ３の間に、コントローラ２の出力信号（レシプロモータＭの駆動指令）から、制御対象周波数域の信号を抽出するためのバンドパスフィルタを備えていてもよい。   Further, a high-pass filter may be provided between the controller 2 and the power amplifier 3 for removing low frequency components from the output signal of the controller 2 (drive command for the reciprocating motor M). As a result, the static rigidity can be maintained by the spring constant of the mechanical system, and the dynamic rigidity can be reduced, so that the static displacement of the auxiliary mass can be kept unchanged. Further, a band-pass filter for extracting a signal in the control target frequency range from the output signal of the controller 2 (drive command for the reciprocating motor M) may be provided between the controller 2 and the power amplifier 3.

全周波数域でバネ剛性を０にすると、付加質量の位置保持力がなくなるため、不安定になるが、このように、制御帯域を制振対象振動の周波数近傍に限定することで、制振装置１の静的なバネ特性を生かしたまま良好な振動制御を行なうことができるようになる。   If the spring stiffness is set to 0 in the entire frequency range, the position holding force of the additional mass is lost, which makes it unstable. Thus, by limiting the control band to the vicinity of the frequency of the vibration to be controlled, the damping device Good vibration control can be performed while utilizing the static spring characteristic of 1.

なお、前述した説明では相対速度信号の検出を変位センサ１６の出力に基づいて求めるようにしたが、おもり１１と制御対象機器４の相対運動によって発生するレシプロモータ（電磁アクチュエータ）の逆起電力（相対変位に比例）を検出し、これを速度信号としてフィードバックするとともに、積分処理を行い振動変位信号としてフィードバックするようにしてもよい。   In the above description, the detection of the relative speed signal is obtained based on the output of the displacement sensor 16, but the counter electromotive force (reciprocal motor (electromagnetic actuator) generated by the relative motion of the weight 11 and the control target device 4 ( (Proportional to the relative displacement) may be detected and fed back as a velocity signal, and may be fed back as a vibration displacement signal through integration processing.

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Embodiment of this invention. 図１に示す装置をモデル化した模式図である。It is the schematic diagram which modeled the apparatus shown in FIG. 図１に示す装置の制御系モデルを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system model of the apparatus shown in FIG. 動作原理モデルを示すブロック図である。It is a block diagram which shows an operation principle model.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・制振装置、１１・・・おもり、１２・・・レシプロモータ（固定子）、１３・・・レシプロモータ（可動子）、１４・・・板バネ、１５・・・軸、１６・・・変位センサ、２・・・コントローラ、３・・・パワーアンプ、４・・・制御対象機器、４１・・・バネ要素、４２・・・ダンパ要素
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibration control device, 11 ... Weight, 12 ... Reciprocating motor (stator), 13 ... Reciprocating motor (moving element), 14 ... Leaf spring, 15 ... Shaft, 16 ... Displacement sensor, 2 ... Controller, 3 ... Power amplifier, 4 ... Control target device, 41 ... Spring element, 42 ... Damper element

Claims (10)

制御対象機器に対して、バネ要素及びダンパ要素によって支持された付加質量部材と、前記付加質量部材を駆動するアクチュエータと、前記付加質量部材と前記制御対象機器との相対変位量を検出する変位センサと、複数の信号で構成される駆動指令を前記相対変位量に基づき出力し、前記アクチュエータを駆動する制御手段とを備え、前記付加質量部材を前記アクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するアクティブ制振装置であって、
前記制御手段は、前記付加質量部材を支持するバネ要素のバネ特性を打ち消して０に近づける負のバネ剛性を前記変位センサ出力に基づき与える信号と、前記アクティブ制振装置の減衰係数を所定の減衰係数にする減衰力を前記変位センサ出力の微分値に基づき付加する信号とを前記駆動指令として出力することにより、前記制御対象機器の制振制御を行うことを特徴とするアクティブ制振装置。 An additional mass member supported by a spring element and a damper element, an actuator that drives the additional mass member, and a displacement sensor that detects a relative displacement amount between the additional mass member and the control target device with respect to the control target device And a control means for driving the actuator by outputting a drive command composed of a plurality of signals based on the relative displacement, and vibrating using the reaction force when the additional mass member is driven by the actuator. An active vibration control device to suppress,
The control means cancels a spring characteristic of a spring element that supports the additional mass member and gives a negative spring stiffness based on the displacement sensor output that approaches zero, and a damping coefficient of the active damping device by a predetermined damping by outputting a signal to be added based on the differential value of the displacement sensor outputs a damping force to the coefficient as the drive command, the active vibration suppression apparatus, characterized the TURMERIC row damping control of the control target device. 前記負のバネ剛性を与える信号は、前記変位センサ出力を正帰還することで得られるものである請求項１に記載のアクティブ制振装置。 The active vibration damping device according to claim 1, wherein the signal giving the negative spring stiffness is obtained by positively feeding back the displacement sensor output. 前記変位センサ出力の低周波数域を除去するハイパスフィルタを備え、前記制御手段は、前記ハイパスフィルタを介して得られた信号に基づき前記駆動指令を出力する請求項１または２のいずれかに記載のアクティブ制振装置。 The high-pass filter which removes the low frequency range of the displacement sensor output is provided , and the control means outputs the drive command based on the signal obtained through the high-pass filter . Active vibration control device. 前記アクチュエータに対する駆動指令から低周波数域を除去するハイパスフィルタを備えた請求項１から３のいずれかに記載のアクティブ制振装置。 Active vibration damping device according to any one of 3 請 Motomeko 1 having a high-pass filter to remove low frequency range from a drive command for the actuator. 前記変位センサ出力から対象振動のみを検出するバンドパスフィルタを備え、前記制御手段は、前記バンドパスフィルタを介して得られた信号に基づき前記駆動指令を出力する請求項１から４のいずれかに記載のアクティブ制振装置。 The bandpass filter which detects only object vibration from the displacement sensor output , and the control means outputs the drive command based on the signal obtained through the bandpass filter. The active vibration control device described. 前記アクチュエータに対する駆動指令から制振対象周波数域のみの信号を抽出するバンドパスフィルタを備えた請求項１から５のいずれかに記載のアクティブ制振装置。 Active vibration damping device according to any one of 5 請 Motomeko 1 having a band pass filter for extracting a signal of only the damped frequency range from a drive command for the actuator. 前記変位センサ出力から対象振動以外の振動成分の信号を除去するノッチフィルタを備え、前記制御手段は、前記ノッチフィルタを介して得られた信号に基づき前記駆動指令を出力する請求項１から６のいずれかに記載のアクティブ制振装置。 The notch filter which removes the signal of vibration components other than object vibration from the displacement sensor output , The control means outputs the drive command based on the signal obtained via the notch filter . The active vibration damping device according to any one of the above. 前記アクチュエータが電磁式のアクチュエータであり、該アクチュエータの逆起電力を検出し、該逆起電力信号を速度信号としてフィードバックし、さらに前記逆起電力信号を積分処理して前記付加質量部材と前記制御対象機器との相対変位量としてフィードバックする請求項１に記載のアクティブ制振装置。 The actuator is an electromagnetic actuator, detects a back electromotive force of the actuator, feeds back the back electromotive force signal as a speed signal, and further integrates the back electromotive force signal to control the additional mass member and the control active vibration damping device according to 請 Motomeko 1 you feedback as a relative displacement amount between the target device. 前記アクチュエータは、レシプロモータである請求項１から８のいずれかに記載のアクティブ制振装置。 The actuator active vibration damping device according to any one of Ah Ru請 Motomeko 1 in reciprocating motor 8. 制御対象機器に対して、バネ要素及びダンパ要素によって支持された付加質量部材と、前記付加質量部材を駆動するアクチュエータと、前記付加質量部材と前記制御対象機器との相対変位量を検出する変位センサと、複数の信号で構成される駆動指令を前記相対変位量に基づき出力し、前記アクチュエータを駆動する制御手段とを備えたアクティブ制振装置において、前記付加質量部材を前記アクチュエータにより駆動した場合の反力を用いて振動抑制するアクティブ制振装置の制御方法であって、
前記付加質量部材を支持するバネ要素のバネ特性を打ち消して０に近づける負のバネ剛性を前記変位センサ出力に基づき与える信号と、前記アクティブ制振装置の減衰係数を所定の減衰係数にする減衰力を前記変位センサ出力の微分値に基づき付加する信号とを前記駆動指令として出力することにより、前記制御対象機器の制振制御を行うことを特徴とするアクティブ制振装置の制御方法。 An additional mass member supported by a spring element and a damper element, an actuator that drives the additional mass member, and a displacement sensor that detects a relative displacement amount between the additional mass member and the control target device with respect to the control target device And a control means for driving the actuator by outputting a drive command composed of a plurality of signals based on the relative displacement amount, and when the additional mass member is driven by the actuator. A control method of an active vibration control device that suppresses vibration using a reaction force,
A signal applied on the basis of a negative spring rigidity close to 0 to cancel the spring characteristics of the spring element for supporting the front SL additional mass member to said displacement sensor output, attenuation the attenuation coefficient of the active damping system to a predetermined damping coefficient A control method for an active vibration control device, wherein vibration control of the device to be controlled is performed by outputting a signal to which a force is added based on a differential value of the displacement sensor output as the drive command .
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