JP6518631B2 - 非ガウス性振動制御装置 - Google Patents
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Description
1.1全体構成
図1に、この発明の一実施形態による振動制御装置の全体構成を示す。加振機2は、D/A変換されたドライブ信号を受けて、供試体4を振動させる。加速度センサ6は、供試体の振動を検出し、応答信号として出力する。A/D変換器8は、応答信号をディジタルに変換する。応答PSD算出手段20は、応答信号をフーリエ変換(FFT)し、その周波数特性として応答PSD(パワースペクトル密度)を算出する。
図2に、ハードウエア構成を示す。加振機2は、供試体4を載置して固定するためのステージ(図示せず)を有している。加振機2は、このステージを振動させる。また、この振動を検出するための加速度センサ6が設けられている。
図3〜5に、制御プログラム52のフローチャートを示す。以下では、図6Aに示すような目標PSDを有する振動であって、非ガウス特性として所定の尖度K(たとえば5.0)、歪度S(たとえば0.5)を有する振動を、供試体4に与える場合の制御について説明する。なお、ここで、尖度Kとは、図26Aに示す、振幅の統計的な分布における突出度である。歪度Sとは、正側と負側のいずれに偏った振動であるかを示す指標である。これらの設定値は、ユーザによってタッチスクリーン・ディスプレイ54などから入力され、不揮発性メモリ56に記録されている。
f2:φ2
f3:φ3
・ ・
fn:φn。
(1)上記実施形態においてはZMNL変換を用いたが、他の変換方式を用いるようにしてもよい。
2.1全体構成
図12に、第2の実施形態による振動制御装置の全体構成を示す。第1の実施形態では、第2非ガウス性波形生成手段38によって生成される第2非ガウス性波形の非ガウス特性の変化を、予め算出しておき、これに基づいて変換手段28によるZMNL変換を行うようにしていた。
ハードウエア構成は、図2と同様である。
制御プログラム52のフローチャートは、図3〜5と基本的に同様である。ただし、ステップS18の後に、図13に示すように、ZMNL変換の変換特性を修正するための処理を行うようにしている。
上記実施形態および変形例は、その本質に反しない限り、他の実施形態と組み合わせて実施可能である。
3.1全体構成
図14に、第3の実施形態による振動制御装置の全体構成を示す。この実施形態では、非ガウス特性の制御を、波形のクリッピングに応用している。
ハードウエア構成は、図2と同様である。
図15〜18に、制御プログラム52のフローチャートを示す。ステップS1〜S5までは、図3と同様の処理を行う。CPU50は、ステップS51において、制御用PSDから生成したガウス性波形を、与えられた所定レベルでクリッピングする。クリッピングされた波形は、非ガウス特性を持つことになる。CPU50は、クリッピング波形のクルトシスを算出し、目標クルトシスKtとする(ステップS52)。なお、目標クルトシスKtは、最初に1回だけ算出して記録し、2回目以降の繰り返し時には更新しない。
(1)上記実施形態では、クリッピング波形の制御に適用した例を示した。しかし、クリッピングを行うことにより、クルトシスを3以下とすることができる。したがって、このような性質を利用して、積極的にクルトシスが3以下となるような非ガウス性波形の制御を行うこともできる。
4.1全体構成
第3の実施形態では、応答信号の非ガウス特性が、目標非ガウス特性に合致するように、クリッピングレベルを制御するようにしていた。したがって、主として、供試体4を保護するために、振動を制限するものであった。
ハードウエア構成は、図2と同様である。
図20〜22に、制御プログラム52のフローチャートを示す。ステップS1〜S11までは、実質的に、図15、図16のステップS1〜S11と同じ処理である。ただし、図15のステップS5と、図20のステップS5において行われる処理は同様のものであるが、図20のステップS5においては、ドライブ信号として使うことを想定されたものであるので、ドライブ信号と呼んでいる。
(1)上記実施形態では、ドライブ信号のクリッピング処理に適用した例を示した。クリッピングを行うことにより、クルトシスを3以下とすることができる。したがって、このような性質を利用して、積極的にクルトシスが3以下となるような非ガウス性波形の制御を行うこともできる。
Claims (8)
- 供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数変換し、応答PSDを得る応答スペクトル算出手段と、
応答PSDを目標PSDと比較し、応答PSDが目標PSDに等しくなるように制御用PSDを修正する制御用PSD算出手段と、
制御用PSDにランダム位相を与えて逆周波数変換し、ガウス性波形を得るガウス性波形生成手段と、
前記ガウス性波形を変換特性に基づいて変換し、第1非ガウス性波形に変換する変換手段と、
前記第1非ガウス性波形を周波数変換し、各周波数成分の位相を非ガウス位相として算出する位相算出手段と、
前記制御PSDに前記非ガウス位相を与えて逆周波数変換し、第2非ガウス性波形を得て、ドライブ信号を生成するドライブ信号生成手段と、
を備えた振動制御装置。 - 請求項1の振動制御装置において、
前記ドライブ信号生成手段は、
第2非ガウス性波形と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、第2非ガウス性波形を変形してドライブ信号を得るドライブ信号制御手段と、
前記ドライブ信号と前記応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出し、前記制御特性を更新する制御特性更新手段と、
を備えていることを特徴とする振動制御装置。 - 請求項1または2の振動制御装置において、
前記応答信号の非ガウス特性を応答非ガウス特性として算出する非ガウス特性算出手段と、
応答非ガウス特性を目標非ガウス特性と比較し、応答非ガウス特性が目標非ガウス特性と合致するように、前記変換特性を修正する変換特性修正手段と、
をさらに備えた振動制御装置。 - 供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数変換し、応答PSDを得る応答スペクトル算出手段と、
応答PSDを目標PSDと比較し、応答PSDが目標PSDに等しくなるように制御用PSDを修正する制御用PSD算出手段と、
制御用PSDにランダム位相を与えて逆周波数変換し、ガウス性波形を得るガウス性波形生成手段と、
前記ガウス性波形を所定の基準でクリッピングしてクリッピング波形を得るクリッピング手段と、
前記クリッピング波形を周波数変換し、各周波数成分の位相をクリッピング位相として算出する位相算出手段と、
前記制御用PSDに前記クリッピング位相を与えて逆周波数変換し、修正クリッピング波形を得て、ドライブ信号を生成するドライブ信号生成手段と、
を備えた振動制御装置。 - 請求項4の振動制御装置において、
前記ドライブ信号生成手段は、
前記制御用PSDに前記クリッピング位相を与えて逆周波数変換し、修正クリッピング波形を得る修正クリッピング波形生成手段と、
修正クリッピング波形と応答信号とが等しくなるように、振動試験機および供試体を含む系の伝達特性の逆特性を制御特性として、修正クリッピング波形を変形してドライブ信号を得るドライブ信号制御手段と、
前記ドライブ信号と前記応答信号とに基づいて、前記伝達特性を算出し、前記制御特性を更新する制御特性更新手段と、
を備えていることを特徴とする振動制御装置。 - 請求項4または5の振動制御装置において、
前記応答信号の非ガウス特性を応答非ガウス特性として算出する非ガウス特性算出手段と、
応答非ガウス特性を目標非ガウス特性と比較し、応答非ガウス特性が目標非ガウス特性と合致するように、前記クリッピングの所定レベルを修正するクリッピング基準修正手段と、
をさらに備えた振動制御装置。 - 供試体に対して、目標とする特性を有する振動を与えるように加振機を制御する振動制御装置であって、
供試体の振動を検出するセンサからの応答信号を周波数変換し、応答PSDを得る応答スペクトル算出手段と、
応答PSDを目標PSDと比較し、応答PSDが目標PSDに等しくなるように制御用PSDを修正する制御用PSD算出手段と、
制御用PSDにランダム位相を与えて逆周波数変換し、ドライブ信号を生成するドライブ信号生成手段と、
前記ドライブ信号を所定の基準でクリッピングしてクリッピング波形を得るクリッピング手段と、
前記クリッピング波形を周波数変換し、各周波数成分の位相をクリッピング位相として算出する位相算出手段と、
前記ドライブ信号のPSDに前記クリッピング位相を与えて逆周波数変換し、修正クリッピング波形を得て、クリッピングドライブ信号を生成するクリッピングドライブ信号生成手段と、
を備えた振動制御装置。 - 請求項7の振動制御装置において、
前記クリッピングドライブ信号の非ガウス特性をドライブ非ガウス特性として算出する非ガウス特性算出手段と、
ドライブ非ガウス特性を目標非ガウス特性と比較し、ドライブ非ガウス特性が目標非ガウス特性と合致するように、前記クリッピングの所定基準を修正するクリッピング基準修正手段と、
をさらに備えた振動制御装置。
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