JPH06107174A - 鉄道車両の振動制御装置 - Google Patents
鉄道車両の振動制御装置Info
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- JPH06107174A JPH06107174A JP28559292A JP28559292A JPH06107174A JP H06107174 A JPH06107174 A JP H06107174A JP 28559292 A JP28559292 A JP 28559292A JP 28559292 A JP28559292 A JP 28559292A JP H06107174 A JPH06107174 A JP H06107174A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比例制御弁の動作遅れを補償して、３〜１０
Ｈｚ程度の中周波数の振動に対しても良好な振動制御が
できる鉄道車両の振動制御装置を提供する。 【構成】 車体と台車の間に設けた流体アクチュエー
タ、該流体アクチュエータを駆動する比例制御弁、車体
の振動を検知する検知計、該検知計の出力から比例制御
弁への制御入力を決定する制御器から構成され、車体に
発生する振動を能動的に制御する機能を有する鉄道車両
の振動制御装置において、流体アクチュエータ３の圧力
を検知し、その検知出力により比例制御弁２１の動作遅
れなどに起因する振動制御性能の低下を補償する圧力補
償器２３を付加した振動制御装置である。 【効果】 サーボ弁より安価な比例制御弁を用いて鉄道
車両の良好な振動制御ができる。
Ｈｚ程度の中周波数の振動に対しても良好な振動制御が
できる鉄道車両の振動制御装置を提供する。 【構成】 車体と台車の間に設けた流体アクチュエー
タ、該流体アクチュエータを駆動する比例制御弁、車体
の振動を検知する検知計、該検知計の出力から比例制御
弁への制御入力を決定する制御器から構成され、車体に
発生する振動を能動的に制御する機能を有する鉄道車両
の振動制御装置において、流体アクチュエータ３の圧力
を検知し、その検知出力により比例制御弁２１の動作遅
れなどに起因する振動制御性能の低下を補償する圧力補
償器２３を付加した振動制御装置である。 【効果】 サーボ弁より安価な比例制御弁を用いて鉄道
車両の良好な振動制御ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鉄道車両の車体に発
生する振動の抑制に適した鉄道車両の振動制御装置に関
する。
生する振動の抑制に適した鉄道車両の振動制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】鉄道車両の車体に発生する振動を抑制す
る方法としては、車体と台車の間に振動方向に合わせて
流体アクチュエータを設置し、該車体の振動に対し逆位
相の制御力を発揮させるものが一般的である。従来の鉄
道車両の振動制御装置としては、特開昭５６−１７７５
４号の「車両の振動制御装置」等が知られている。その
例を図１２に示す。車体１と台車４の間に設置された流
体アクチュエータ３はサーボ弁５で駆動される。サーボ
弁５への制御入力は、前記車体１に設置された加速度検
知計６の出力を用いて図１３に示す積分器９、位相補償
要素１０、ゲイン要素１１から構成される制御器７にて
決定される。制御器７を伝達関数表現すると次の第１式
のようになる。ただし、式中ｓはラプラス演算子、Ｋは
ゲイン、Ｔ1〜Ｔ4は位相補償の時定数である。
る方法としては、車体と台車の間に振動方向に合わせて
流体アクチュエータを設置し、該車体の振動に対し逆位
相の制御力を発揮させるものが一般的である。従来の鉄
道車両の振動制御装置としては、特開昭５６−１７７５
４号の「車両の振動制御装置」等が知られている。その
例を図１２に示す。車体１と台車４の間に設置された流
体アクチュエータ３はサーボ弁５で駆動される。サーボ
弁５への制御入力は、前記車体１に設置された加速度検
知計６の出力を用いて図１３に示す積分器９、位相補償
要素１０、ゲイン要素１１から構成される制御器７にて
決定される。制御器７を伝達関数表現すると次の第１式
のようになる。ただし、式中ｓはラプラス演算子、Ｋは
ゲイン、Ｔ1〜Ｔ4は位相補償の時定数である。
【０００３】
【数１】
【０００４】サーボ弁５は図１４に示すような構造から
なる。入力電流によりトルクモータ１２が回転すると、
フラッパ１３の移動によりノズル１４の背圧が増減し、
スプール１５が移動する。一方、スプール１５の変位
は、フィードバックばね１６を介してトルクモータ１２
にフィードバックされるので、結局入力電流に比例して
スプール１５は移動し、流体の供給および排出を制御す
ることになる。
なる。入力電流によりトルクモータ１２が回転すると、
フラッパ１３の移動によりノズル１４の背圧が増減し、
スプール１５が移動する。一方、スプール１５の変位
は、フィードバックばね１６を介してトルクモータ１２
にフィードバックされるので、結局入力電流に比例して
スプール１５は移動し、流体の供給および排出を制御す
ることになる。
【０００５】上記のごとく、サーボ弁は弁内部にサーボ
機構を有するため、高精度かつ高速な圧力制御や流量制
御ができる。しかし、サーボ弁は高精度に加工されてお
り汚染感度が高く構造が複雑なため高価で、かつ性能を
維持するのに大きな労力が必要である。
機構を有するため、高精度かつ高速な圧力制御や流量制
御ができる。しかし、サーボ弁は高精度に加工されてお
り汚染感度が高く構造が複雑なため高価で、かつ性能を
維持するのに大きな労力が必要である。
【０００６】上記サーボ弁に対し、図１５に示す比例流
量制御弁や図１６に示す比例圧力制御弁などの比例制御
弁がある。これらの比例制御弁は、構造が比較的簡単で
価格も安価である。しかし、比例制御弁は、スプール１
５を駆動する比例ソレノイド２０の応答性があまり高く
ないので、弁の応答時間はサーボ弁の０．５〜１０ｍｓ
に比べて３０〜１００ｍｓと遅い。したがって、サーボ
弁を用いた場合に比べて３〜１０Ｈｚ程度の中周波数の
振動に対する制御性が悪化する。
量制御弁や図１６に示す比例圧力制御弁などの比例制御
弁がある。これらの比例制御弁は、構造が比較的簡単で
価格も安価である。しかし、比例制御弁は、スプール１
５を駆動する比例ソレノイド２０の応答性があまり高く
ないので、弁の応答時間はサーボ弁の０．５〜１０ｍｓ
に比べて３０〜１００ｍｓと遅い。したがって、サーボ
弁を用いた場合に比べて３〜１０Ｈｚ程度の中周波数の
振動に対する制御性が悪化する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、サーボ
弁は高精度かつ高速な圧力制御や流量制御ができるが、
構造が複雑で経済的に不利である。一方、比例制御弁
は、経済性や保守性の面では有利であるが、弁の動作遅
れに原因する中周波数の振動に対する制御性の低下が問
題となる。
弁は高精度かつ高速な圧力制御や流量制御ができるが、
構造が複雑で経済的に不利である。一方、比例制御弁
は、経済性や保守性の面では有利であるが、弁の動作遅
れに原因する中周波数の振動に対する制御性の低下が問
題となる。
【０００８】この発明は、かかる現状に鑑みて、比例制
御弁の動作遅れを補償して、中周波数の振動に対しても
良好な振動制御ができるように圧力補償を備えた鉄道車
両の振動制御装置を提供するものである。
御弁の動作遅れを補償して、中周波数の振動に対しても
良好な振動制御ができるように圧力補償を備えた鉄道車
両の振動制御装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の鉄道車両の振動制御装置は、車体と台車
の間に設置した流体アクチュエータ、該流体アクチュエ
ータを駆動する比例制御弁、前記車体の振動を検知する
検知計、該検知計の出力から前記比例制御弁への制御入
力を決定する制御器から構成され、前記車体に発生する
振動を能動的に制御する機能を有する鉄道車両の振動制
御装置において、前記流体アクチュエータ内の圧力を検
知し、該検知出力により前記比例制御弁の動作遅れなど
に起因する振動制御性能の低下を補償する圧力補償器を
付加したことを特徴とする。
め、この発明の鉄道車両の振動制御装置は、車体と台車
の間に設置した流体アクチュエータ、該流体アクチュエ
ータを駆動する比例制御弁、前記車体の振動を検知する
検知計、該検知計の出力から前記比例制御弁への制御入
力を決定する制御器から構成され、前記車体に発生する
振動を能動的に制御する機能を有する鉄道車両の振動制
御装置において、前記流体アクチュエータ内の圧力を検
知し、該検知出力により前記比例制御弁の動作遅れなど
に起因する振動制御性能の低下を補償する圧力補償器を
付加したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】この発明における圧力補償の概念を図２に基づ
いて説明する。流体アクチュエータ３に取付けられた比
例制御弁２１は、該流体アクチュエータ３への流体の流
出入流量を制御することで、該流体アクチュエータ３の
内部圧力Ｐ1およびＰ2の差圧ΔＰに基づく制御力を発生
させる。この際、圧力補償がないと比例制御弁２１の動
作遅れにより、流体アクチュエータ３の内部圧力Ｐ1お
よびＰ2は圧力指令ＰR2およびＰR2に追従しない。
いて説明する。流体アクチュエータ３に取付けられた比
例制御弁２１は、該流体アクチュエータ３への流体の流
出入流量を制御することで、該流体アクチュエータ３の
内部圧力Ｐ1およびＰ2の差圧ΔＰに基づく制御力を発生
させる。この際、圧力補償がないと比例制御弁２１の動
作遅れにより、流体アクチュエータ３の内部圧力Ｐ1お
よびＰ2は圧力指令ＰR2およびＰR2に追従しない。
【００１１】そこで、圧力計２２を用いて流体アクチュ
エータ３の内部圧力Ｐ1およびＰ2を検知し、圧力指令Ｐ
R1およびＰR2との偏差ＰE1およびＰE2を求める。そし
て、この偏差を零とするように、圧力補償器２３で前記
比例制御弁２１への補償入力Ｕ1およびＵ2を求める。こ
のようにすれば、比例制御弁２１の動作遅れを補償する
ことができる。
エータ３の内部圧力Ｐ1およびＰ2を検知し、圧力指令Ｐ
R1およびＰR2との偏差ＰE1およびＰE2を求める。そし
て、この偏差を零とするように、圧力補償器２３で前記
比例制御弁２１への補償入力Ｕ1およびＵ2を求める。こ
のようにすれば、比例制御弁２１の動作遅れを補償する
ことができる。
【００１２】上記圧力補償器の設計においては、応答性
の改善と安定性の確保という互いに矛盾する仕様を同時
に満足させなければならない。ここでは、１つの例とし
て公知の制御理論であるＨ■制御理論を応用して上記の
仕様を満足する圧力補償器を設計する方法について説明
する。図２の圧力補償計を流体アクチュエータ３の内部
圧力Ｐ1とＰ2の差圧ΔＰに関するブロック図に書き変え
ると、図３に示すようなフィードバック制御系となる。
ここで、制御対象２４は図２の流体アクチュエータ３と
比例制御弁２１の動特性をまとめたものとなる。
の改善と安定性の確保という互いに矛盾する仕様を同時
に満足させなければならない。ここでは、１つの例とし
て公知の制御理論であるＨ■制御理論を応用して上記の
仕様を満足する圧力補償器を設計する方法について説明
する。図２の圧力補償計を流体アクチュエータ３の内部
圧力Ｐ1とＰ2の差圧ΔＰに関するブロック図に書き変え
ると、図３に示すようなフィードバック制御系となる。
ここで、制御対象２４は図２の流体アクチュエータ３と
比例制御弁２１の動特性をまとめたものとなる。
【００１３】図３において、前記制御対象２４の伝達関
数すなわち補償入力Ｕから流体アクチュエータの内部圧
力の差圧ΔＰへの伝達関数をＧ（ｓ）、前記圧力補償器
２３の伝達関数すなわち圧力指令ΔＰRと流体アクチュ
エータの内部圧力の差圧ΔＰとの制御偏差ΔＰEから補
償入力Ｕへの伝達関数をＫ（ｓ）とし、次の第２式より
感度Ｓ（ｓ）を、第３式により相補感度Ｔ（ｓ）を定義
する。
数すなわち補償入力Ｕから流体アクチュエータの内部圧
力の差圧ΔＰへの伝達関数をＧ（ｓ）、前記圧力補償器
２３の伝達関数すなわち圧力指令ΔＰRと流体アクチュ
エータの内部圧力の差圧ΔＰとの制御偏差ΔＰEから補
償入力Ｕへの伝達関数をＫ（ｓ）とし、次の第２式より
感度Ｓ（ｓ）を、第３式により相補感度Ｔ（ｓ）を定義
する。
【００１４】
【数２】
【００１５】
【数３】
【００１６】感度Ｓ（ｓ）は圧力指令ΔＰRから制御偏
差ΔＰEへの伝達関数であり、これが小さいほど圧力指
令に対する応答性は良くなる。一方、相補感度Ｔ（ｓ）
は圧力指令ΔＰRから差圧ΔＰへの伝達関数であり、こ
れが小さいほど図３のフィードバック制御系はノイズな
どの外乱に対して安定である。しかし、感度Ｓ（ｓ）と
相補感度Ｔ（ｓ）との間には、次の第４式に示す関係が
成り立つので、両方を同時に小さくすることはできな
い。
差ΔＰEへの伝達関数であり、これが小さいほど圧力指
令に対する応答性は良くなる。一方、相補感度Ｔ（ｓ）
は圧力指令ΔＰRから差圧ΔＰへの伝達関数であり、こ
れが小さいほど図３のフィードバック制御系はノイズな
どの外乱に対して安定である。しかし、感度Ｓ（ｓ）と
相補感度Ｔ（ｓ）との間には、次の第４式に示す関係が
成り立つので、両方を同時に小さくすることはできな
い。
【００１７】第４式 Ｓ（ｓ）＋Ｔ（ｓ）＝１
【００１８】ここで、応答性が問題となるのは低周波数
領域であり、また安定性が問題となるのは高周波数領域
であることに注目すると、以下のようにして感度Ｓ
（ｓ）および相補感度Ｔ（ｓ）を小さくすることは可能
である。 低周波数では｜Ｓ（ｊω）｜は小さく、｜Ｔ（ｊω）｜
はほぼ１ 高周波数では｜Ｓ（ｊω）｜はほぼ１、｜Ｔ（ｊω）｜
は小さく ここで、ωは角周波数、｜Ａ（ｊω）｜は伝達関数Ａ
（ｓ）のゲインである。ただし、ＡはＳまたはＴを表
す。上記の仕様は、Ｈ■ノルム‖●‖■と呼ばれるもの
を導入することにより、次の第５式に示すように定式化
される。
領域であり、また安定性が問題となるのは高周波数領域
であることに注目すると、以下のようにして感度Ｓ
（ｓ）および相補感度Ｔ（ｓ）を小さくすることは可能
である。 低周波数では｜Ｓ（ｊω）｜は小さく、｜Ｔ（ｊω）｜
はほぼ１ 高周波数では｜Ｓ（ｊω）｜はほぼ１、｜Ｔ（ｊω）｜
は小さく ここで、ωは角周波数、｜Ａ（ｊω）｜は伝達関数Ａ
（ｓ）のゲインである。ただし、ＡはＳまたはＴを表
す。上記の仕様は、Ｈ■ノルム‖●‖■と呼ばれるもの
を導入することにより、次の第５式に示すように定式化
される。
【００１９】
【数４】
【００２０】伝達関数Ａ（ｓ）のＨ■ノルム‖Ａ（ｓ）
‖■はゲイン｜Ａ（ｊω）｜のωに関する最大値に相当
するので、上記第５式が成り立つとき、全ての角周波数
において、以下の第６式が成り立っている。
‖■はゲイン｜Ａ（ｊω）｜のωに関する最大値に相当
するので、上記第５式が成り立つとき、全ての角周波数
において、以下の第６式が成り立っている。
【００２１】
【数５】
【００２２】したがって、重み関数ＷS（ｓ）およびＷT
（ｓ）を図４に示すゲイン特性を持つように設定し、第
５式を満たすような圧力補償器Ｋ（ｓ）をＨ■制御設計
アルゴリズムで求めれば、感度Ｓ（ｓ）および相補感度
Ｔ（ｓ）は図５に示すようになり、上記の仕様を満たす
圧力補償器が設計できたことがわかる。上記のごとく、
比例制御弁の動作遅れを補償することにより、流体アク
チュエータ内の圧力を高精度にかつ高速に制御すること
ができる。
（ｓ）を図４に示すゲイン特性を持つように設定し、第
５式を満たすような圧力補償器Ｋ（ｓ）をＨ■制御設計
アルゴリズムで求めれば、感度Ｓ（ｓ）および相補感度
Ｔ（ｓ）は図５に示すようになり、上記の仕様を満たす
圧力補償器が設計できたことがわかる。上記のごとく、
比例制御弁の動作遅れを補償することにより、流体アク
チュエータ内の圧力を高精度にかつ高速に制御すること
ができる。
【００２３】
実施例１ 図６に示すように車体の中心回りに生じるヨーイングの
抑制を目的として、この発明による鉄道車両の振動制御
装置を実施した場合の一例を図１に示す。この実施例で
は、図１２に示す振動制御装置におけるばね２の代わり
に空気ばね２５を使用し、流体アクチュエータおよび比
例制御弁には複動形空気圧シリンダ２６および比例流量
制御弁２７〜３０を用いている。なお、図中の符号の数
字に付けた添字ｆは前台車側を、ｒは後台車側を示す。
さらに、流体アクチュエータの負担を軽減するため、オ
イルダンパ３２を複動形空気圧シリンダ２６と並列に設
け、検知計として左右方向加速度計６、相対変位計３３
および圧力計２２を用いている。
抑制を目的として、この発明による鉄道車両の振動制御
装置を実施した場合の一例を図１に示す。この実施例で
は、図１２に示す振動制御装置におけるばね２の代わり
に空気ばね２５を使用し、流体アクチュエータおよび比
例制御弁には複動形空気圧シリンダ２６および比例流量
制御弁２７〜３０を用いている。なお、図中の符号の数
字に付けた添字ｆは前台車側を、ｒは後台車側を示す。
さらに、流体アクチュエータの負担を軽減するため、オ
イルダンパ３２を複動形空気圧シリンダ２６と並列に設
け、検知計として左右方向加速度計６、相対変位計３３
および圧力計２２を用いている。
【００２４】上記の検知計で検知された左右方向加速度
Ｙ1f、Ｙ1r、車体と台車の相対変位Ｙ2f、Ｙ2rおよび圧
力Ｐ1f、Ｐ2f、Ｐ1r、Ｐ2rはＡ／Ｄ変換装置３４でディ
ジタル値に変換され、制御用コンピュータ３５に入力さ
れる。この制御用コンピュータ３５内では、まずヨー成
分演算器３６で次の第７式によりヨー加速度Ｙy1および
ヨー相対変位Ｙy2を求める。
Ｙ1f、Ｙ1r、車体と台車の相対変位Ｙ2f、Ｙ2rおよび圧
力Ｐ1f、Ｐ2f、Ｐ1r、Ｐ2rはＡ／Ｄ変換装置３４でディ
ジタル値に変換され、制御用コンピュータ３５に入力さ
れる。この制御用コンピュータ３５内では、まずヨー成
分演算器３６で次の第７式によりヨー加速度Ｙy1および
ヨー相対変位Ｙy2を求める。
【００２５】第７式 Ｙy1＝（Ｙ1f−Ｙ1r）／２ Ｙy2＝（Ｙ2f−Ｙ2r）／２
【００２６】次に、ヨー制御器３７で前記複動形空気圧
シリンダ２６で発生させる制御圧力指令Ｐyを求め、前
記圧力計で検知された圧力値とから圧力補償器２３で前
記複動形空気圧シリンダ２６への補償入力Ｕ1f、Ｕ2f、
Ｕ1r、Ｕ2rを次の第８式で求める。
シリンダ２６で発生させる制御圧力指令Ｐyを求め、前
記圧力計で検知された圧力値とから圧力補償器２３で前
記複動形空気圧シリンダ２６への補償入力Ｕ1f、Ｕ2f、
Ｕ1r、Ｕ2rを次の第８式で求める。
【００２７】第８式 Ｕ1f＝Ｋ（ｓ）（Ｐ0＋Ｐy−Ｐ1f） Ｕ2f＝Ｋ（ｓ）（Ｐ0−Ｐy−Ｐ2f） Ｕ1r＝Ｋ（ｓ）（Ｐ0−Ｐy−Ｐ1r） Ｕ2r＝Ｋ（ｓ）（Ｐ0＋Ｐy−Ｐ2r）
【００２８】ここで、Ｋ（ｓ）は圧力補償器２３の伝達
関数、Ｐ0は基準圧力である。最後に、制御弁入力演算
器３８で各比例流量制御弁２７、２８、２９、３０への
入力を次の第９式で決定する。
関数、Ｐ0は基準圧力である。最後に、制御弁入力演算
器３８で各比例流量制御弁２７、２８、２９、３０への
入力を次の第９式で決定する。
【００２９】
【数６】
【００３０】ただし、Ｕi0およびＵo0は、それぞれ給気
弁および排気弁への基準入力である。各比例流量制御弁
への入力値はＤ／Ａ変換装置３９でアナログ値に変換さ
れたのち、各比例流量制御弁に入力される。
弁および排気弁への基準入力である。各比例流量制御弁
への入力値はＤ／Ａ変換装置３９でアナログ値に変換さ
れたのち、各比例流量制御弁に入力される。
【００３１】前記ヨー制御器３７の設計にはＨ■制御理
論を適用する。図７に示す制御系を構成し、軌道外乱Ｗ
からヨー加速度Ｙy1までの伝達関数をＧ（ｓ）とする。
次に、第１０式を満足するヨー制御器をＨ■制御設計ア
ルゴリズムで求める。なお、第１０式におけるＷ（ｓ）
は重み関数であり、以下の第１１式のような関数を用い
た。
論を適用する。図７に示す制御系を構成し、軌道外乱Ｗ
からヨー加速度Ｙy1までの伝達関数をＧ（ｓ）とする。
次に、第１０式を満足するヨー制御器をＨ■制御設計ア
ルゴリズムで求める。なお、第１０式におけるＷ（ｓ）
は重み関数であり、以下の第１１式のような関数を用い
た。
【００３２】
【数７】
【００３３】
【数８】
【００３４】このとき、第１０式は次の第１２式と等価
であることがわかっており、Ｇ（ｓ）をＷ（ｓ）で規定
できることがわかる。
であることがわかっており、Ｇ（ｓ）をＷ（ｓ）で規定
できることがわかる。
【００３５】
【数９】
【００３６】一方、圧力補償器は、次の第１３式に示す
比例ゲイン要素とした。
比例ゲイン要素とした。
【００３７】第１３式 Ｋ（ｓ）＝ＫP
【００３８】圧力補償のない場合の圧力ステップ応答Ｒ
Aと圧力補償（ＫP＝１）を行った場合の圧力ステップ応
答ＲBを比較して図８に示す。図８より、圧力補償によ
り応答が改善されていることがわかる。また、軌道外乱
からヨー加速度への伝達関数のゲイン線図を、制御なし
ＧO、制御あり（圧力補償なし）ＧA、制御あり（圧力補
償あり）ＧBとで比較して図９に示す。図９より、圧力
補償により制御弁の応答性が改善されるため、より広い
周波数範囲にわたり制御効果が現れていることがわか
る。
Aと圧力補償（ＫP＝１）を行った場合の圧力ステップ応
答ＲBを比較して図８に示す。図８より、圧力補償によ
り応答が改善されていることがわかる。また、軌道外乱
からヨー加速度への伝達関数のゲイン線図を、制御なし
ＧO、制御あり（圧力補償なし）ＧA、制御あり（圧力補
償あり）ＧBとで比較して図９に示す。図９より、圧力
補償により制御弁の応答性が改善されるため、より広い
周波数範囲にわたり制御効果が現れていることがわか
る。
【００３９】実施例２ 実施例１における圧力補償器Ｋ（ｓ）の設計に、先に述
べたＨ■制御理論を応用した方法を適用した場合につい
て説明する。図３における制御対象は、実際の対象にお
いては、二次遅れにむだ時間が加わった次の第１４式の
伝達関数ＧP（ｓ）で表される。一方、設計において
は、むだ時間のない第１５式の伝達関数ＧM（ｓ）で表
されるモデルを用いる。
べたＨ■制御理論を応用した方法を適用した場合につい
て説明する。図３における制御対象は、実際の対象にお
いては、二次遅れにむだ時間が加わった次の第１４式の
伝達関数ＧP（ｓ）で表される。一方、設計において
は、むだ時間のない第１５式の伝達関数ＧM（ｓ）で表
されるモデルを用いる。
【００４０】
【数１０】
【００４１】
【数１１】
【００４２】したがって、設計された圧力補償器Ｋ
（ｓ）は、第１４式のＧP（ｓ）に対しても十分安定に
動作しなければならない。この目標を達成するために
は、第５式における相補感度に対する重みＷT（ｓ）を
次のようにして決めればよい。すなわち、モデルと実対
象のずれΔ（ｓ）を第１６式と定義したとき、｜Δ（ｊ
ω）｜＜｜ＷT（ｊω）｜となり、またＷT（ｓ）・ＧM
（ｓ）がプロパー（伝達関数の分母と分子の次数が同じ
になること）となるようにＷT（ｓ）を決定すればよ
い。具体的には、ＷT（ｓ）として次の第１７式のよう
な二次進みを用いた。また、第５式における感度関数に
対する重みＷS（ｓ）として第１８式の一次遅れを用い
た。
（ｓ）は、第１４式のＧP（ｓ）に対しても十分安定に
動作しなければならない。この目標を達成するために
は、第５式における相補感度に対する重みＷT（ｓ）を
次のようにして決めればよい。すなわち、モデルと実対
象のずれΔ（ｓ）を第１６式と定義したとき、｜Δ（ｊ
ω）｜＜｜ＷT（ｊω）｜となり、またＷT（ｓ）・ＧM
（ｓ）がプロパー（伝達関数の分母と分子の次数が同じ
になること）となるようにＷT（ｓ）を決定すればよ
い。具体的には、ＷT（ｓ）として次の第１７式のよう
な二次進みを用いた。また、第５式における感度関数に
対する重みＷS（ｓ）として第１８式の一次遅れを用い
た。
【００４３】
【数１２】
【００４４】
【数１３】
【００４５】
【数１４】
【００４６】これらの重みを用いて、第５式を満たす圧
力補償器Ｋ（ｓ）をＨ■制御設計アルゴリズムで求め
る。これをＫHとする。実施例１の比例ゲインＫPを用い
た場合の圧力ステップ応答ＲBと上記ＫHを用いた場合の
圧力ステップ応答ＲCを比較して図１０に示す。図１０
より、比例ゲインＫPを用いた場合の圧力ステップ応答
ＲBに比べＫHを用いた場合の圧力ステップ応答ＲCは、
より高速かつ安定な応答であることがわかる。また、軌
道外乱からヨー加速度への伝達関数のゲイン線図を、制
御なしＧO、制御あり（圧力補償ＫP）ＧB、制御あり
（圧力補償ＫH）ＧCとで比較して図１１に示す。この結
果より、応答性の改善により、さらに広い周波数範囲に
わたり制御効果が現れることがわかる。
力補償器Ｋ（ｓ）をＨ■制御設計アルゴリズムで求め
る。これをＫHとする。実施例１の比例ゲインＫPを用い
た場合の圧力ステップ応答ＲBと上記ＫHを用いた場合の
圧力ステップ応答ＲCを比較して図１０に示す。図１０
より、比例ゲインＫPを用いた場合の圧力ステップ応答
ＲBに比べＫHを用いた場合の圧力ステップ応答ＲCは、
より高速かつ安定な応答であることがわかる。また、軌
道外乱からヨー加速度への伝達関数のゲイン線図を、制
御なしＧO、制御あり（圧力補償ＫP）ＧB、制御あり
（圧力補償ＫH）ＧCとで比較して図１１に示す。この結
果より、応答性の改善により、さらに広い周波数範囲に
わたり制御効果が現れることがわかる。
【００４７】
【発明の効果】この発明によれば、圧力補償器の付加に
より、比例制御弁の動作遅れなどに起因する振動制御性
能の低下を補償することができ、サーボ弁より安価な比
例制御弁を用いて鉄道車両の良好な振動制御ができる。
より、比例制御弁の動作遅れなどに起因する振動制御性
能の低下を補償することができ、サーボ弁より安価な比
例制御弁を用いて鉄道車両の良好な振動制御ができる。
【図１】この発明の実施例１における鉄道車両の振動制
御装置の説明図である。
御装置の説明図である。
【図２】この発明における圧力補償の概念を示す説明図
である。
である。
【図３】図２の圧力補償を圧力差に関するフィードバッ
ク制御系として表したブロック図である。
ク制御系として表したブロック図である。
【図４】感度および相補感度に対する重み関数のゲイン
線図である。
線図である。
【図５】感度および相補感度のゲイン線図である。
【図６】車体に発生するヨーイングの説明図である。
【図７】ヨー制御系のブロック図である。
【図８】圧力ステップ応答を圧力補償なしの場合ＲAと
圧力補償あり（比例ゲインＫP）の場合ＲBとで比較して
示すグラフである。
圧力補償あり（比例ゲインＫP）の場合ＲBとで比較して
示すグラフである。
【図９】軌道外乱からヨー加速度への伝達関数のゲイン
線図で、制御なしの場合ＧO、制御あり（圧力補償な
し）の場合ＧA、制御あり（圧力補償ＫP）の場合ＧBと
で比較して示す。
線図で、制御なしの場合ＧO、制御あり（圧力補償な
し）の場合ＧA、制御あり（圧力補償ＫP）の場合ＧBと
で比較して示す。
【図１０】圧力ステップ応答を圧力補償あり（比例ゲイ
ンＫP）の場合ＲBと圧力補償あり（Ｈ■補償器ＫH）の
場合ＲCとで比較して示すグラフである。
ンＫP）の場合ＲBと圧力補償あり（Ｈ■補償器ＫH）の
場合ＲCとで比較して示すグラフである。
【図１１】軌道外乱からヨー加速度への伝達関数のゲイ
ン線図で、制御なしの場合ＧO、制御あり（圧力補償
ＫP）の場合ＧB、制御あり（圧力補償ＫH）の場合ＧCと
で比較して示す。
ン線図で、制御なしの場合ＧO、制御あり（圧力補償
ＫP）の場合ＧB、制御あり（圧力補償ＫH）の場合ＧCと
で比較して示す。
【図１２】従来の鉄道車両の振動制御装置の一例を示す
説明図である。
説明図である。
【図１３】従来の鉄道車両の振動制御装置における制御
器の一例を示す説明図である。
器の一例を示す説明図である。
【図１４】サーボ弁の要部を示す断面図である。
【図１５】比例流量制御弁の要部を示す断面図である。
【図１６】比例圧力制御弁の要部を示す断面図である。
１ 車体 ２ ばね ３ 流体アクチュエータ ４ 台車 ５ サーボ弁 ６ 加速度検知計 ７ 制御器 ８ 流体源 ９ 積分器 １０ 位相補償要素 １１ ゲイン要素 １２ トルクモータ １３ フラッパ １４ ノズル １５ スプール １６ フィードバックばね １７ 供給ポート １８ 排出ポート １９ 負荷ポート ２０ 比例ソレノイド ２１ 比例制御弁 ２２ 圧力計 ２３ 圧力補償器 ２４ 制御対象 ２５ 空気ばね ２６ 複動形空気圧シリンダ ２７，２８，２９，３０ 比例流量制御弁 ３１ 空気源 ３２ オイルダンパ ３３ 変位計 ３４ Ａ／Ｄ変換装置 ３５ 制御用コンピュータ ３６ ヨー成分演算器 ３７ ヨー制御器 ３８ 制御弁入力演算器 ３９ Ｄ／Ａ変換装置 添字ｆ 前台車側 添字ｒ 後台車側
Claims (1)
- 【請求項１】 鉄道車両の車体と台車間に設置した流体
アクチュエータ、該流体アクチュエータを駆動する比例
制御弁、前記車体の振動を検知する検知計、該検知計の
出力から前記比例制御弁への制御入力を決定する制御器
から構成され、前記車体に発生する振動を能動的に制御
する機能を有する鉄道車両の振動制御装置において、前
記流体アクチュエータ内の圧力を検知し、該検知出力に
より前記比例制御弁の動作遅れなどに起因する振動制御
性能の低下を補償する圧力補償器を付加したことを特徴
とする鉄道車両の振動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28559292A JPH06107174A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28559292A JPH06107174A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06107174A true JPH06107174A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17693548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28559292A Pending JPH06107174A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 鉄道車両の振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06107174A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011016441A (ja) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鉄道車両の車体傾斜制御装置 |
| WO2020031691A1 (ja) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | Ｋｙｂ株式会社 | 鉄道車両用ダンパ |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP28559292A patent/JPH06107174A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011016441A (ja) * | 2009-07-08 | 2011-01-27 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 鉄道車両の車体傾斜制御装置 |
| WO2020031691A1 (ja) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | Ｋｙｂ株式会社 | 鉄道車両用ダンパ |
| JP2020024006A (ja) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | Ｋｙｂ株式会社 | 鉄道車両用ダンパ |
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