(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
防振支持手段を介して支持された防振対象物に加振手段により振動を加え振動源から伝わる振動を打ち消して前記防振対象物の振動を低減する振動制御方法において、
防振対象物の振動情報を検出し、
前記防振対象物の固有振動数における振動伝達率を抑制するパラメータに基づき下記の数１の演算式により前記検出振動情報を演算処理して制御信号ｙk を形成し、
【数１】
0003549023.tif 000005
予め計測したパラメータに基づき適応フィルタを駆動して前記検出振動情報を演算処理し適応的に作成される制御信号ｙa を形成し、
前記制御信号ｙk により防振対象物の振動特性の見かけ上の減衰特性を大きくとった制御がなされ、前記制御信号ｙk と前記制御信号ｙa とを合成して前記加振手段の駆動信号を形成し駆動制御することを特徴とする振動制御方法。
【請求項２】
防振支持手段を介して支持された防振対象物に加振手段により振動を加え振動源から伝わる振動を打ち消して前記防振対象物の振動を低減する振動制御装置において、
前記防振対象物の振動を検出する振動検出手段と、
前記防振対象物の固有振動数における振動伝達率を抑制するパラメータに基づき下記の数２の演算式により前記振動検出手段が検出した振動情報を演算処理して制御信号ｙK を形成するコントローラと、
【数２】
0003549023.tif 000006
予め計測したパラメータに基づき前記振動検出手段が検出した振動情報を演算処理し適応的に作成される制御信号ｙa を形成する適応フィルタと、
前記制御信号ｙk により防振対象物の振動特性の見かけ上の減衰特性を大きくとった制御がなされ、前記コントローラが形成した制御信号ｙk と前記適応フィルタが形成した制御信号ｙa とを合成して前記加振手段の駆動信号を形成する合成手段とを備えたことを特徴とする振動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、振動制御に関し、特にランダムな振動および周期的な振動により励振されている防振対象物に対し加振力を与え対象物の振動を低減する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
この種の振動制御装置には、従来騒音制御装置の例（３−５−５“フィードバックコントロールによる音場の適応制御”日本音響学会平成４年度春季研究発表会講演論文集  平成４年３月）があり、これを振動制御に適用して構成したのが図１に示す装置である。
【０００３】
床面１に対して防振対象物２がバネとダンパーで等価される等価防振支持系３を介して支持されている。
防振対象物２は加振アクチュエータ４が添設されて防振対象物２に強制的に振動を与えることができる。
防振対象物２には防振対象物２の振動を検出する振動センサ５が設けられている。
【０００４】
ハウリングキャンセリングフィルタＣ11は、前記加振アクチュエータ４の駆動信号ｙa から前記振動センサ５の検出した誤差信号ｅまでの伝達特性をFIR フィルタで近似したものである。
【０００５】
誤差信号ｅのハウリングキャンセルを施した信号を参照信号ｘとして適応フィルタ12に入力しFiltered−Ｘ  ＬＭＳ13によりフィードバック型のＬＭＳ適応制御を行う。
各信号間には次式に示す関係が成立する。
【０００６】
【数３】
0003549023.tif 000002
【０００７】
ここにｘ(n) は時刻ｎにおける適応フィルタへの参照信号、ｙa (n) は適応フィルタによる出力値、ｃi はハウリングキャンセリングフィルタ11のフィルタ係数、ｗi は適応フィルタのフィルタ係数であり、ｅ(n) は誤差信号である防振対象物２の振動情報のサンプル値である。
【０００８】
周期的因果関係が成立する周期振動やランダムな振動に有効に作用して振動を低減する効果がある。
【０００９】
【解決しようとする課題】
しかし実際振動制御の場合は、その共振周波数が比較的低く、かつ減衰定数が比較的小さいので図２に示すようにインパルス応答が共振の影響のため長くなりがちとなる。
【００１０】
したがってフィルタ係数Ｃの数（数３の(5) 式参照）が通常多く必要となる（モデリングフィルタタップ長Ｍが大きくなる）ため、適応フィルタ12へ入力する参照信号ｘおよびフィルタ係数ｗi の更新のための計算量が大きくなり制御が不可能となってしまうか、もしくはハードウェアのコストが上昇することになる。
【００１１】
本考案は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処はフィルタ係数Ｃの数を少なくし演算量を減少させるとともに望ましい防振性能を得ることができる振動制御方法および装置を供する点にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明は、防振支持手段を介して支持された防振対象物に加振手段により振動を加え振動源から伝わる振動を打ち消して前記防振対象物の振動を低減する振動制御方法において、防振対象物の振動情報を検出し、前記防振対象物の固有振動数における振動伝達率を抑制するパラメータに基づき下記の数４の演算式により前記検出振動情報を演算処理して制御信号ｙk を形成し、
【数４】
0003549023.tif 000003
予め計測したパラメータに基づき適応フィルタを駆動して前記検出振動情報を演算処理し適応的に作成される制御信号ｙa を形成し、前記制御信号ｙk により防振対象物の振動特性の見かけ上の減衰特性を大きくとった制御がなされ、前記制御信号ｙk と前記制御信号ｙa とを合成して前記加振手段の駆動信号を形成し駆動制御する振動制御方法とした。
【００１３】
防振対象物の固有振動数における振動伝達率を抑制するパラメータに基づき演算した制御信号ｙk により防振対象物の振動特性の見かけ上の減衰特性を大きくとった制御がなされ、よって予め計測されたパラメータすなわちフィルタ係数Ｃの数を少なくして演算量を減少させることができる。
【００１４】
また該制御信号ｙk による制御で共振周波数における振動伝達率が低減されて防振性能も良好な特性となる。
【００１５】
【実施例】
以下、図３ないし図８に図示した本発明の一実施例について説明する。
なお本実施例では簡単のため１方向（Ｘ軸方向）のみの振動について考察しているが、本来振動は６自由度を考慮する必要があり、本実施例は同時に３方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の制御に適用することが可能である。
振動系および適応フィルタによる制御部は前記図１に図示した従来のものと同様であり、よって同じ部材は同じ符号を用いる。
本実施例は特に精密機械の微振動の制御に応用したもので、床面１は建物内の床を、防振対象物２は精密機械を想定している。
【００１６】
本実施例は、該適応フィルタ制御部10に加えてコントローラ20を備えている。  コントローラ20は、防振対象物２の固有振動を抑制するパラメータにより演算するもので、パラメータは最近の制御理論的な考察からＨ∞制御器設計法、ＬＱＧ制御器設計法等を用い設計される。
【００１７】
このように設計されたフィードバック制御則にのっとり、次式に示す関係式から制御信号ｙk (n) が導出される。
【００１８】
【数５】
0003549023.tif 000004
【００１９】
数５における(7) 式および(8) 式にしたがい中間的な状態変数Ｚ(n) を介して制御信号ｙk (n) が演算される。
ここでＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、コントローラ20の状態空間表現の行列である。
【００２０】
このコントローラ20の制御信号ｙk に前記適応フィルタ制御部10の出力制御信号ｙa を合成してｙk ＋ｙa を駆動信号として加振アクチュエータ４を駆動する。
【００２１】
いま床面１に伝わってくる振動加速度のスペクトルは図４に示すようなものであり、地面の共振周波数による３ＨZ あたりのピークと建物に設置されている空調機などの周期的な成分が特徴的なものとなっている。
【００２２】
適応フィルタ制御部10を用いずコントローラ20のみで制御した場合の防振対象物２の床面１からの振動伝達特性は、図５の実線で示すように変化する。
コントローラ20を用いない従来の振動制御方法によるときは破線で示すように３ＨZ 付近の共振点での伝達率が低減されずに高い値を示していたが、コントローラ20の振動制御では、この共振点での伝達率が低減され防振性能において好ましい特性となっている。
【００２３】
またここで図６は適応フィルタを駆動するのに必要なフィルタ係数Ｃを決定するところの伝達特性を表したもので、従来のコントローラ20を用いない適応フィルタのみの制御方法による時の特性が破線で示されている。
これに対して、さらにコントローラ20を用いて制御したものを実線で示す。
これによると従来の制御方法に比べ、適応フィルタとコントローラ20とを併用すると、共振による影響がなくなり減衰特性が大きく、短時間で振動が減衰される。
【００２４】
したがってフィルタ係数Ｃの係数の数は少なくできるので、適応フィルタ12に入力する参照信号ｘや適応フィルタ12のフィルタ係数ｗi の更新のための演算に必要な積和計算の数が小さなものとなり、演算量が減少する。
【００２５】
本実施例では、コントローラ20の次数すなわち数５における状態変数の数ｐは６であり、フィルタ係数Ｃの数すなわち数３におけるモデリングフィルタタップ長Ｍは512 、適応フィルタの係数ｗi の数すなわち適応フィルタタップ長Ｎは512 であった。
【００２６】
いまコントローラ20のみによる制御を考察すると、防振対象物２上の振動加速度スペクトルは図７のようになり、床の共振によるピークと周期的な成分は低減されない。
なお図７において破線部分はコントローラ20を作動させなかった場合の特性を示すものである。
【００２７】
これに適応フィルタ制御部10を付加することにより図８に示すように振動加速度スペクトルは変化し、防振対象物２の振動が効果的に低減されていることが分かる。
【００２８】
また本実施例において、適応フィルタのみの制御を行ってみたところ、フィルタ係数Ｃの数が大きすぎて演算が不可能であった。
さらに演算可能な範囲でフィルタ係数Ｃを一部用いずに演算した場合ハウリングのため動作が不安定となった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、防振対象物の固有振動数における振動伝達率を抑制するパラメータに基づき演算した制御信号ｙk と予め計測したパラメータに基づき適応フィルタ駆動して演算した制御信号ｙa とを合成して加振アクチュエータを駆動する信号を形成するので、予め計測したパラメータすなわちフィルタ係数Ｃの数を少なくして演算量を減少させることができ、実用的で比較的低コストの振動制御方法および装置を供することができる。
【００３０】
また制御信号ｙk による制御で共振周波数における振動伝達率が低減され防振性能がより望ましい特性となり、防振対象物の振動を効果的に低減し適用範囲の広い振動制御方法および装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の振動制御装置の構成図である。
【図２】同装置におけるフィルタ係数Ｃのあらわすべき伝達特性を示す図である。
【図３】本発明に係る一実施例の振動制御装置の構成図である。
【図４】同例における床面に伝わってくる振動加速度のスペクトルを示す図である。
【図５】同例の振動伝達特性を示す図である。
【図６】同例のフィルタ係数Ｃのあらわすべき伝達特性を示す図である。
【図７】コントローラのみによる制御時の振動加速度スペクトルを示す図である。
【図８】本実施例における振動加速度スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
１…床面、２…防振対象物、３…防振支持系、４…加振アクチュエータ、５…振動センサ、
10…適応フィルタ制御部、11…ハウリングキャンセリングフィルタ、12…適応フィルタ、13…Filtered−Ｘ  ＬＭＳ、14…コントローラ。
【図１】
0003549023.tif 000007
【図２】
0003549023.tif 000008
【図３】
0003549023.tif 000009
【図４】
0003549023.tif 000010
【図５】
0003549023.tif 000011
【図６】
0003549023.tif 000012
【図７】
0003549023.tif 000013
【図８】
0003549023.tif 000014