JP5027170B2 - 物理的システムにおいて入力信号を発生する方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、本質的に反復的又は少なくともある程度の繰り返しが容易にできるシステム、機械又はプロセスの制御に関する。詳細には、本発明は、システムの振動に対する入力として駆動信号を発生するため用いられるべきモデルを計算することに関する。
本発明の一局面は、入力に応答して選択された出力を生成するよう物理的システムを制御する方法及び装置又はシステム・コントローラに関する。本方法は、入力を受け取り実際の出力を生成する物理的システムを含む仮想同一性システムを定義するステップ、及び少なくとも実際の出力の関数を用いて仮想同一性システムの同一性の質をチェックするステップを供える。システム・コントローラは、その方法を実行するためのプログラム・モジュールを含む。命令がまた、本方法を実行するためコンピュータにより読取り可能な媒体上に与えることができる。
図1は物理的システム10を図示する。物理的システム10は、一般的にサーボ・コントローラ14及びアクチュエータ15を備える振動システム13を含む。図1の概略図において、アクチュエータ15は、適切な機械的インタフェース16を介して試験標本18に結合される1つ以上のアクチュエータを表す。サーボ・コントローラ14は、アクチュエータ指令信号19をアクチュエータ15に与え、次いでアクチュエータ15は、試験標本18を励起する。適切なフィードバック15Aが、アクチュエータ15からサーボ・コントローラ14まで設けられている。変位センサ、歪みゲージ、加速度計又は類似のもののような、試験標本18上の1つ以上の遠隔トランスジューサ20が、測定された又は実際の応答21を与える。物理的システム・コントローラ23は、実際の応答21をフィードバックとして受け取って駆動17を物理的システム10への入力として計算する。以下に説明する反復的プロセスにおいて、物理的システム・コントローラ23は、物理的システム10のための駆動17を、22に与えられる所望の応答と試験標本18上の遠隔トランスジューサ20の実際の応答21との比較に基づいて発生する。単一のチャネルのケースのため図1に図示されているにも拘わらず、N個の応答成分を有する応答21、及びM個の駆動成分を有する駆動17を有する複数のチャネルの実施形態が、一般的であり、そして本発明の別の実施形態と考えられる。
反復的プロセスは、ステップ88において、初期駆動x1(t)からもたらされる第1の実際応答y1(t)を記録することと、応答誤差89 Δy1を差として計算することとを含む。(第1の実際応答信号y1(t)は、図4Aにおいて87で与えられる。応答誤差89 Δy1は、ステップ90において事前選択されたスレッショルドと比較され、応答誤差89がスレッショルドを超えている場合反復が実行される。特に、応答誤差89 Δy1は、緩和利得係数95により低減されて、新しい目標応答訂正値77を与える。この実施形態において、逆伝達関数H(f)-1は、新しい目標応答訂正値77に作用され、駆動訂正値Δx2
94を生成し(ステップ91)、その駆動訂正値Δx2 94は、ステップ92において第1の駆動 x1(t) 17Aに加えられて、第2の駆動x2(t)
17を与える。反復プロセス(ステップ80−92)は、応答誤差89が応答の全チャネル上で事前選択されたスレッショルドより下に低下されるまで、反復される。次いで、応答21を生成した最後の駆動17であって所望応答22の事前選択されたスレッショルド内にあった当該最後の駆動17は、標本試験を実行するため用いられることができる。
Claims (16)
- 入力に応答して、選択された出力を生成するように、物理的システム(10)を制御する装置であって、
(a)前記物理的システム(10)に印加された駆動信号、及び、当該駆動信号への前記物理的システム(10)の応答から、物理的システム(10)の周波数応答関数を計算する手段と、
(b)前記物理的システム(10)の周波数応答関数から、周波数領域において静的逆モデル(98A)を計算する手段と、
(c)逆モデル(98)に目標応答(79)を反復的に適用して、駆動信号(17)を獲得する手段であって、当該逆モデル(98)が、静的逆モデル(98A)及び、当該静的逆モデル(98A)と動作可能に結合されて協働する、調整可能な要素(98B)を備えるものと、
を備え、
前記逆モデル(98)に目標応答(79)を反復的に適用して、駆動信号(17)を獲得する手段が、更に、駆動信号(17)を前記物理的システム(10)に提供して、当該駆動信号(17)に基づいた、前記物理的システム(10)からの実際の応答(21)を獲得し、
前記逆モデル(98)に目標応答(79)を反復的に適用して、駆動信号(17)を獲得する手段が、更に、スペクトラム・アナライザ(136)を用いて、スペクトラム分析を実行して、前記目標応答(79)と前記実際の応答(21)を比較することによって、前記物理システムの逆モデル(98)の正確性をチェックして、訂正値(correction values)を獲得し、当該訂正値が、次に、前記調整可能な要素(98B)に格納されるものである、
装置。 - 入力に応答して、選択された出力を生成するように、物理的システム(10)を制御する装置であって、
(a)前記物理的システム(10)の静的順モデル(172A)を計算する手段であって、
当該静的順モデル(172A)が、前記物理的システム(10)に印加された駆動信号、及び、当該駆動信号への前記物理的システム(10)の応答から計算された、前記物理的システム(10)の周波数応答関数を含むものと、
(b)前記静的順モデル(172A)から、周波数領域における静的逆モデル(98A)を計算する手段と、
(c)目標応答(79)を、前記物理的システム(10)の、前記静的逆モデル(98A)、及び、当該静的逆モデル(98A)と動作可能に結合されて協働する第1の調整可能な要素(98B)に反復的に適用して、駆動信号(17)を獲得する手段と、
を備え、
前記駆動信号(17)を獲得する手段が、更に、前記駆動信号(17)を、前記物理的システム(10)に適用して、前記駆動信号(17)に基づく、前記物理的システム(10)からの実際の応答(21)を獲得し、
前記駆動信号(17)を獲得する手段が、更に、前記駆動信号(17)を、順モデル(172)に適用して、モデル化された応答(176)を生成するものであり、当該順モデル(172)が、静的順モデル(172A)、及び、当該静的順モデル(172A)と動作可能に結合されて協働する第2の調整可能な要素(172B)を備え、
前記駆動信号(17)を獲得する手段が、更に、
スペクトラム・アナライザ(136)を用いて、スペクトラム分析を実行して、前記実際の応答(21)と前記モデル化された応答(176)を比較することによって、順モデル(172)の正確性をチェックして、訂正値(correction values)を獲得し、当該訂正値が、次に、前記第2の調整可能な要素(172B)に格納されるものであり、
前記駆動信号(17)を獲得する手段が、更に、前記第2の調整可能な要素(172B)への調整に基づいて、前記第1の調整可能な要素(98B)の値を調整する、
装置。 - 入力に応答して、選択された出力を生成するように、物理的システム(10)を制御する装置であって、
(a)前記物理的システム(10)に印加された駆動信号、及び、当該駆動信号への前記物理的システム(10)の応答から、前記物理的システム(10)の周波数応答関数を計算する手段と、
(b)前記物理的システム(10)の前記周波数応答関数から、周波数領域における静的逆モデル(98A)を計算する手段と、
(c)目標応答(79)を、前記物理的システム(10)の前記静的逆モデル(98A)、及び、前記静的逆モデル(98A)に動作可能に結合されて協働する調整可能な要素(98B)に反復的に適用して、駆動信号を獲得する手段と、
を備え、
前記駆動信号を獲得する手段が、更に、前記駆動信号(17)を、前記物理的システム(10)に適用して、前記駆動信号(17)に基づく、前記物理的システム(10)からの実際の応答(21)を獲得し、
前記駆動信号を獲得する手段が、更に、前記実際の応答(21)を、逆モデル(98)に提供して、モデル化された駆動信号(182)を獲得し、当該逆モデル(98)が、静的逆モデル(98A)及び前記調整可能な要素(98B)を備えるものであり、
前記駆動信号を獲得する手段が、スペクトラム・アナライザ(136)を用いて、スペクトラム分析を実行して、前記駆動信号(17)と前記モデル化された駆動信号(182)を比較することによって、逆モデル(98)の正確性をチェックして、前記調整可能な要素(98B)に対する訂正値(correction values)を獲得する、
装置。 - 前記駆動信号(17)が、複数の駆動信号要素であり、前記実際の応答(21)が、複数の応答である、請求項1、2、及び、3のいずれかに記載の装置。
- 前記調整可能な要素(98B、172B)を調整する手段を更に含み、当該調整が、同一性の質を示す値に基づくものである、請求項4に記載の装置。
- 前記逆モデル(98)に目標応答(79)を反復的に適用して、駆動信号(17)を獲得する手段が、駆動信号(212)の適用を通じた反復の後に、所望の実際の応答パワー・スペクトラル密度(203)が得られるまで反復し、
前記実際の応答信号パワー・スペクトラル密度(203)の各々が、駆動信号(212)の関数として獲得される、
請求項1、2、及び、3のいずれかに記載の装置。 - 前記駆動信号(17、212)が、所望の応答を得る、複数の調整可能な要素(98B、172B)の関数として獲得され、当該複数の調整可能な要素の各々が、異なった(differing)時間領域に対応するものである、
請求項4に記載の装置。 - 同じ静的要素(98A、172A)が、前記複数の調整可能な要素(98B、172B)の各々と共に用いられる、
請求項7に記載の装置。 - 前記駆動信号(17)が、シーケンシャルな、オーバーラップする時間領域(240)に亘って適用される、複数の調整可能な要素(98B、172B)の関数として獲得されて、所望の応答(21、214)を得るものであり、
前記複数の調整可能な要素の各々が、異なった時間領域に対応するものであり、
前記複数の調整可能な要素の各々が、それに先行する要素及びそれに後続する要素とオーバーラップする、
請求項4に記載の装置。 - 1つの前記静的要素(98A、172A)が用いられて、駆動信号(17、212)を生成する、請求項9に記載の装置。
- 前記逆モデル(98)に目標応答(79)を反復的に適用して、駆動信号(17)を獲得する手段が、所望の実際の応答(21、214)が得られるまで反復し、
各々の、新しい駆動信号(17、212)が、対応する実際の応答(21、214)を提供するものである、
請求項1、2、3、4、5、6、8、9、又は、10のいずれかに記載の装置。 - 前記スペクトラム・アナライザ(136)を用いることが、
連続的な実際の応答(responses)(21、214)の間の差と、連続的な目標応答(77)の間の差を比較することを含む、
請求項1に記載の装置。 - 前記スペクトラム・アナライザ(136)を用いることが、
連続的な実際の応答(responses) (21、214)の間の差と、連続的なモデル化された応答(176)の間の差を比較することを含む、
請求項2に記載の装置。 - 前記スペクトラム・アナライザ(136)を用いることが、
連続的な実際の応答(responses) (21、214)の間の差と、連続的なモデル化された応答(176)の間の差を比較することを含む、
請求項3に記載の装置。 - 請求項1、2、又は、3に記載の装置であって、更に、
前記静的逆モデル(98A)及び第1の調整可能な要素(98B)への時間履歴入力(time history input)上でのゲインを、サンプル点毎の、前記モデル化された応答(176)及び前記実際の応答(21)に基づいて、サンプル点毎に調整する手段を含む装置。 - 請求項1ないし15のいずれかに記載された前記手段を有するコンピュータにより読出し可能な媒体。
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