(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ及び当該アクチュエータを介して制振対象物に取り付けられる補助質量からなる動吸振器と、前記補助質量に対してバネ力及び減衰力に相当する駆動力を与えるように前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、前記制御部により前記アクチュエータの駆動力を変化させることで動吸振器のバネ特性及び減衰特性を変更しつつ制振対象物の振動を抑制するアクティブ制振装置であり、
前記制御部が、
前記補助質量と前記制振対象物との間の相対変位推定値を生成する相対変位推定部と、
前記補助質量と前記制振対象物との間の相対速度推定値を生成する相対速度推定部と、
前記制振対象物の加振周波数と前記動吸振器の固有振動数が一致するようにバネ特性としての変位フィードバックゲインを生成する変位フィードバックゲイン生成部と、
前記動吸振器に生じる減衰力が打ち消されるように減衰特性としての速度フィードバックゲインを生成する速度フィードバックゲイン生成部と、
前記相対変位推定部より得られる相対変位推定値と前記変位フィードバックゲイン生成部より得られる変位フィードバックゲインとを基にして前記アクチュエータに生じさせるバネ力相当値を決定するバネ力決定部と、
前記相対速度推定部より得られる相対速度推定値と前記速度フィードバックゲイン生成部より得られる速度フィードバックゲインとを基にして前記アクチュエータに生じさせる減衰力相当値を決定する減衰力決定部と、
前記バネ力決定部により得られるバネ力相当値と前記減衰力決定部により得られる減衰力相当値とを足し合わせて前記アクチュエータに生じさせる駆動力指令値を生成する駆動力指令値生成部とを備えるとともに、
前記変位フィードバックゲイン生成部より得られる変位フィードバックゲインを前記相対変位推定値に含まれる誤差分を打ち消す変位誤差情報に基づいて補正すべく、前記変位フィードバックゲインを変数として前記補正後の変位フィードバックゲインを得る変位誤差関数を前記変位誤差情報として記憶する変位誤差関数記憶部を備え、当該変位誤差関数記憶部に記憶された変位誤差関数を用いることで、入力される変位フィードバックゲインを補正し、補正後の変位フィードバックゲインとして出力する変位誤差補正部を備えており、
前記バネ力決定部を、前記変位誤差補正部を通じて得られる補正後の変位フィードバックゲインを基にして前記前記アクチュエータに生じさせるバネ力相当値を決定するように構成したことを特徴とするアクティブ制振装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記速度フィードバックゲイン生成部より得られる速度フィードバックゲインを前記相対速度推定値に含まれる誤差分を打ち消す速度誤差情報に基づいて補正する速度誤差補正部を備えており、
前記減衰力決定部を、当該速度誤差補正部を通じて得られる補正後の速度フィードバックゲインを基にして前記アクチュエータに生じさせる減衰力相当値を決定するように構成したことを特徴とする請求項１に記載のアクティブ制振装置。
【請求項３】
アクチュエータ及び当該アクチュエータを介して制振対象物に取り付けられる補助質量からなる動吸振器と、前記補助質量に対してバネ力及び減衰力に相当する駆動力を与えるように前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、前記制御部により前記アクチュエータの駆動力を変化させることで動吸振器のバネ特性及び減衰特性を変更しつつ制振対象物の振動を抑制するアクティブ制振装置であり、
前記制御部が、
前記補助質量と前記制振対象物との間の相対変位推定値を生成する相対変位推定部と、
前記補助質量と前記制振対象物との間の相対速度推定値を生成する相対速度推定部と、
前記制振対象物の加振周波数と前記動吸振器の固有振動数が一致するようにバネ特性としての変位フィードバックゲインを生成する変位フィードバックゲイン生成部と、
前記動吸振器に生じる減衰力が打ち消されるように減衰特性としての速度フィードバックゲインを生成する速度フィードバックゲイン生成部と、
前記相対変位推定部より得られる相対変位推定値と前記変位フィードバックゲイン生成部より得られる変位フィードバックゲインとを基にして前記アクチュエータに生じさせるバネ力相当値を決定するバネ力決定部と、
前記相対速度推定部より得られる相対速度推定値と前記速度フィードバックゲイン生成部より得られる速度フィードバックゲインとを基にして前記アクチュエータに生じさせる減衰力相当値を決定する減衰力決定部と、
前記バネ力決定部により得られるバネ力相当値と前記減衰力決定部により得られる減衰力相当値とを足し合わせて前記アクチュエータに生じさせる駆動力指令値を生成する駆動力指令値生成部とを備えるとともに、
前記変位フィードバックゲイン生成部より得られる変位フィードバックゲインを前記相対変位推定値に含まれる誤差分を打ち消す変位誤差情報に基づいて補正すべく、前記変位フィードバックゲインに対応する前記補正後の変位フィードバックゲインを前記変位誤差情報である変位補正テーブルとして記憶する変位補正テーブル記憶部を備え、当該変位補正テーブル記憶部に記憶された変位補正テーブルに基づいて変位フィードバックゲインを補正し、補正後の変位フィードバックゲインとして出力する変位誤差補正部と、
前記速度フィードバックゲイン生成部より得られる速度フィードバックゲインを前記相対速度推定値に含まれる誤差分を打ち消す速度誤差情報に基づいて補正すべく、前記速度フィードバックゲインに対応する前記補正後の速度フィードバックゲインを前記速度誤差情報である速度補正テーブルとして記憶する速度補正テーブル記憶部を備え、当該速度補正テーブル記憶部に記憶された速度補正テーブルに基づいて速度フィードバックゲインを補正し、補正後の速度フィードバックゲインとして出力する速度誤差補正部とを備えており、
前記バネ力決定部を、前記変位誤差補正部を通じて得られる補正後の変位フィードバックゲインを基にして前記前記アクチュエータに生じさせるバネ力相当値を決定するように構成し、
前記減衰力決定部を、当該速度誤差補正部を通じて得られる補正後の速度フィードバックゲインを基にして前記アクチュエータに生じさせる減衰力相当値を決定するように構成したことを特徴とするアクティブ制振装置。
【請求項４】
前記速度誤差補正部が、前記速度フィードバックゲインを変数として前記補正後の速度フィードバックゲインを得る速度誤差関数を前記速度誤差情報として記憶する速度誤差関
数記憶部を備えており、
当該速度誤差関数記憶部に記憶された速度誤差関数を用いることで、入力される速度フィードバックゲインを補正し、補正後の速度フィードバックゲインとして出力するように構成したことを特徴とする請求項３に記載のアクティブ制振装置。
【請求項５】
前記アクチュエータがコイルを備える固定子と、当該固定子内で弾性支持された永久磁石を備える可動子とを具備するものであり、前記固定子が備えるコイルに電流を流すことで前記可動子を動作させる電磁式アクチュエータであって、
前記制御部が、前記駆動力指令値生成部により得られる駆動力指令値を基にして前記アクチュエータに与える電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記アクチュエータに実際に与えられる電流を電流検出値として検出する電流検出部とを備えており、
前記相対速度推定部が、前記電流指令値生成部より得られる電流指令値と前記電流検出部より得られる電流検出値とに基づいて前記相対速度推定値を生成するように構成するとともに、
前記相対変位推定部が、前記相対速度推定部より得られる相対速度推定値に基づいて前記相対変位推定値を生成するように構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のアクティブ制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、幅広い周波数領域の振動の抑制が可能なアクティブ制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、制振対象物に取り付けることによって振動を抑制するための制振装置として、種々のタイプのものが知られている。その中には、錘等の補助質量を備え、これをバネ要素及びダンパ要素によって支持した構成からなる動吸振器がある。
【０００３】
動吸振器は一般に補助質量及びバネ要素を調整することによって特定の固有振動数が得られるように設定することができ、この固有振動数と一致する周波数の振動を特に好適に抑制することが可能となる。また、ダンパ要素を調整することによって振動をさらに抑制することも可能となっている。
【０００４】
そこで、こうした動吸振器を幅広い周波数領域において使用可能とするため、外部からエネルギを与えることによってバネ要素やダンパ要素等によるバネ特性及び減衰特性を変更可能に構成した能動型動吸振器が考案され、制御部を含んだアクティブ制振装置として実用化に至っている。
【０００５】
このようなアクティブ制振装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。これは、補助質量をアクチュエータによって支持させた構成を有し、制振対象物に対する補助質量の相対変位及び相対速度に応じて、バネ力及び減衰力の和に相当する駆動力を補助質量に対して与えることによって、バネ要素やダンパ要素に代わる作用を生じさせるものである。こうすることで、電気的な制御によりバネ特性や減衰特性を容易に変更できるため、幅広い周波数領域の振動を簡単に抑制することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７−１２９６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のアクティブ制振装置において、より制振効果を高めるためには理論に合致した高精度な駆動力をアクチュエータによって生じさせることが必要である。そのためには、制振対象物に対する補助質量の相対変位及び相対速度に応じて、アクチュエータにより与えるべき駆動力の目標値を適切に決定するとともに、目標値通りの駆動力を生じさせるよう制御を行うことが必要となる。
【０００８】
しかしながら、駆動力の目標値を決定するための基準となる制振対象物と補助質量との間の相対変位及び相対速度は、高速で振動する状態の基で何らかの検出を行った上でその検出値を基に推定することが必要となるため、実際の値との間で誤差を生じやすく、その結果、アクチュエータより出力する駆動力が目標値と乖離して制振効果そのものが低減することになる。中でも、動吸振器としての特性を決定付ける要素としてバネ特性はより重要といえ、バネ力相当の駆動力を生成するための基準となる相対変位の誤差の影響はより大きなものとなる。
【０００９】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、バネ力相当の駆動力を生成するための基準となる相対変位の誤差による影響を減少させ、より高い制振効果が得られるアクティブ制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【００１１】
すなわち、本発明のアクティブ制振装置は、アクチュエータ及び当該アクチュエータを介して制振対象物に取り付けられる補助質量からなる動吸振器と、前記補助質量に対してバネ力及び減衰力に相当する駆動力を与えるように前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、前記制御部により前記アクチュエータの駆動力を変化させることで動吸振器のバネ特性及び減衰特性を変更しつつ制振対象物の振動を抑制するアクティブ制振装置であり、前記制御部が、前記補助質量と前記制振対象物との間の相対変位推定値を生成する相対変位推定部と、前記補助質量と前記制振対象物との間の相対速度推定値を生成する相対速度推定部と、前記制振対象物の加振周波数と前記動吸振器の固有振動数が一致するようにバネ特性としての変位フィードバックゲインを生成する変位フィードバックゲイン生成部と、前記動吸振器に生じる減衰力が打ち消されるように減衰特性としての速度フィードバックゲインを生成する速度フィードバックゲイン生成部と、前記相対変位推定部より得られる相対変位推定値と前記変位フィードバックゲイン生成部より得られる変位フィードバックゲインとを基にして前記アクチュエータに生じさせるバネ力相当値を決定するバネ力決定部と、前記相対速度推定部より得られる相対速度推定値と前記速度フィードバックゲイン生成部より得られる速度フィードバックゲインとを基にして前記アクチュエータに生じさせる減衰力相当値を決定する減衰力決定部と、前記バネ力決定部により得られるバネ力相当値と前記減衰力決定部により得られる減衰力相当値とを足し合わせて前記アクチュエータに生じさせる駆動力指令値を生成する駆動力指令値生成部とを備えるとともに、前記変位フィードバックゲイン生成部より得られる変位フィードバックゲインを前記相対変位推定値に含まれる誤差分を打ち消す変位誤差情報に基づいて補正すべく、前記変位フィードバックゲインを変数として前記補正後の変位フィードバックゲインを得る変位誤差関数を前記変位誤差情報として記憶する変位誤差関数記憶部を備え、当該変位誤差関数記憶部に記憶された変位誤差関数を用いることで、入力される変位フィードバックゲインを補正し、補正後の変位フィードバックゲインとして出力する変位誤差補正部を備えており、前記バネ力決定部を、前記変位誤差補正部を通じて得られる補正後の変位フィードバックゲインを基にして前記前記アクチュエータに生じさせるバネ力相当値を決定するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
このように構成すると、実際の相対変位に対する相対変位推定値の誤差分を補正することで、アクチュエータに対して高精度にバネ力に相当する駆動力を生じさせることができるため、見かけ上のバネ特性を理論値と一致させて動吸振器の固有振動数を加振周波数に合致させることが可能となる。そのため、効率的に制振対象物の振動を低減させることが可能となる。
【００１３】
また、前記変位誤差補正部が、前記変位フィードバックゲインを変数として前記補正後の変位フィードバックゲインを得る変位誤差関数を前記変位誤差情報として記憶する変位誤差関数記憶部を備えており、当該変位誤差関数記憶部に記憶された変位誤差関数を用いることで、入力される変位フィードバックゲインを補正し、補正後の変位フィードバックゲインとして出力するように構成しているので、実際の相対変位に対する相対変位推定値の誤差分を打ち消すために行う変位フィードバックゲインの補正をより簡便に行って、制御を簡単に行うことが可能となる。
【００１４】
さらに、アクチュエータに対して高精度に減衰力に相当する駆動力を生じさせて、見か
け上の減衰特性を理論値と一致させて、より効率的に制振対象物の振動を低減させること
を可能とするためには、前記制御部が、前記速度フィードバックゲイン生成部より得られ
る速度フィードバックゲインを前記相対速度推定値に含まれる誤差分を打ち消す速度誤差
情報に基づいて補正する速度誤差補正部を備えており、前記減衰力決定部を、当該速度誤
差補正部を通じて得られる補正後の速度フィードバックゲインを基にして前記アクチュエ
ータに生じさせる減衰力相当値を決定するように構成すること好適である。
【００１５】
また、本発明のアクティブ制振装置は、アクチュエータ及び当該アクチュエータを介して制振対象物に取り付けられる補助質量からなる動吸振器と、前記補助質量に対してバネ力及び減衰力に相当する駆動力を与えるように前記アクチュエータを制御する制御部とを備え、前記制御部により前記アクチュエータの駆動力を変化させることで動吸振器のバネ特性及び減衰特性を変更しつつ制振対象物の振動を抑制するアクティブ制振装置であり、前記制御部が、前記補助質量と前記制振対象物との間の相対変位推定値を生成する相対変位推定部と、前記補助質量と前記制振対象物との間の相対速度推定値を生成する相対速度推定部と、前記制振対象物の加振周波数と前記動吸振器の固有振動数が一致するようにバネ特性としての変位フィードバックゲインを生成する変位フィードバックゲイン生成部と、前記動吸振器に生じる減衰力が打ち消されるように減衰特性としての速度フィードバックゲインを生成する速度フィードバックゲイン生成部と、前記相対変位推定部より得られる相対変位推定値と前記変位フィードバックゲイン生成部より得られる変位フィードバックゲインとを基にして前記アクチュエータに生じさせるバネ力相当値を決定するバネ力決定部と、前記相対速度推定部より得られる相対速度推定値と前記速度フィードバックゲイン生成部より得られる速度フィードバックゲインとを基にして前記アクチュエータに生じさせる減衰力相当値を決定する減衰力決定部と、前記バネ力決定部により得られるバネ力相当値と前記減衰力決定部により得られる減衰力相当値とを足し合わせて前記アクチュエータに生じさせる駆動力指令値を生成する駆動力指令値生成部とを備えるとともに、前記変位フィードバックゲイン生成部より得られる変位フィードバックゲインを前記相対変位推定値に含まれる誤差分を打ち消す変位誤差情報に基づいて補正すべく、前記変位フィードバックゲインに対応する前記補正後の変位フィードバックゲインを前記変位誤差情報である変位補正テーブルとして記憶する変位補正テーブル記憶部を備え、当該変位補正テーブル記憶部に記憶された変位補正テーブルに基づいて変位フィードバックゲインを補正し、補正後の変位フィードバックゲインとして出力する変位誤差補正部と、前記速度フィードバックゲイン生成部より得られる速度フィードバックゲインを前記相対速度推定値に含まれる誤差分を打ち消す速度誤差情報に基づいて補正すべく、前記速度フィードバックゲインに対応する前記補正後の速度フィードバックゲインを前記速度誤差情報である速度補正テーブルとして記憶する速度補正テーブル記憶部を備え、当該速度補正テーブル記憶部に記憶された速度補正テーブルに基づいて速度フィードバックゲインを補正し、補正後の速度フィードバックゲインとして出力する速度誤差補正部とを備えており、前記バネ力決定部を、前記変位誤差補正部を通じて得られる補正後の変位フィードバックゲインを基にして前記前記アクチュエータに生じさせるバネ力相当値を決定するように構成し、前記減衰力決定部を、当該速度誤差補正部を通じて得られる補正後の速度フィードバックゲインを基にして前記アクチュエータに生じさせる減衰力相当値を決定するように構成したことを特徴とする。
このように構成すると、実際の相対変位に対する相対変位推定値の誤差分を補正することで、アクチュエータに対して高精度にバネ力に相当する駆動力を生じさせることができるため、見かけ上のバネ特性を理論値と一致させて動吸振器の固有振動数を加振周波数に合致させることが可能となる。そのため、効率的に制振対象物の振動を低減させることが可能となる。
また、前記制御部が、前記速度フィードバックゲイン生成部より得られる速度フィードバックゲインを前記相対速度推定値に含まれる誤差分を打ち消す速度誤差情報に基づいて補正する速度誤差補正部を備えており、前記減衰力決定部を、当該速度誤差補正部を通じて得られる補正後の速度フィードバックゲインを基にして前記アクチュエータに生じさせる減衰力相当値を決定するように構成しているので、アクチュエータに対して高精度に減衰力に相当する駆動力を生じさせて、見かけ上の減衰特性を理論値と一致させて、より効率的に制振対象物の振動を低減させることが可能となる。
さらに、前記変位誤差補正部が、前記変位フィードバックゲインに対応する前記補正後の変位フィードバックゲインを前記変位誤差情報である変位補正テーブルとして記憶する変位補正テーブル記憶部を備え、当該変位補正テーブル記憶部に記憶された変位補正テーブルに基づいて変位フィードバックゲインを補正し、補正後の変位フィードバックゲインとして出力するように構成するとともに、前記速度誤差補正部が、前記速度フィードバックゲインに対応する前記補正後の速度フィードバックゲインを前記速度誤差情報である速度補正テーブルとして記憶する速度補正テーブル記憶部を備え、当該速度補正テーブル記憶部に記憶された速度補正テーブルに基づいて速度フィードバックゲインを補正し、補正後の速度フィードバックゲインとして出力するように構成しているので、上記の誤差関数を用いるものとは別の手段によって、簡便に変位フィードバックゲインや速度フィードバックゲインの補正をより簡便に行いつつ、制御を簡単に行うことが可能となる。
【００１６】
この場合、実際の相対速度に対する相対速度推定値の誤差分を打ち消すために行う速度フィードバックゲインの補正も簡単に行えるようにするためには、前記速度誤差補正部が、前記速度フィードバックゲインを変数として前記補正後の速度フィードバックゲインを得る速度誤差関数を前記速度誤差情報として記憶する速度誤差関数記憶部を備えており、当該速度誤差関数記憶部に記憶された速度誤差関数を用いることで、入力される速度フィードバックゲインを補正し、補正後の速度フィードバックゲインとして出力するように構成することが好適である。
【００１７】
さらに、制御に用いる相対変位推定値及び相対速度推定値を簡単な構成により得ることができるとともに、装置の小型化及び製造コストの低減を図ることを可能とするためには、前記アクチュエータがコイルを備える固定子と、当該固定子内で弾性支持された永久磁石を備える可動子とを具備するものであり、前記固定子が備えるコイルに電流を流すことで前記可動子を動作させる電磁式アクチュエータであって、前記制御部が、前記駆動力指令値生成部により得られる駆動力指令値を基にして前記アクチュエータに与える電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記アクチュエータに実際に与えられる電流を電流検出値として検出する電流検出部とを備えており、前記相対速度推定部が、前記電流指令値生成部より得られる電流指令値と前記電流検出部より得られる電流検出値とに基づいて前記相対速度推定値を生成するように構成するとともに、前記相対変位推定部が、前記相対速度推定部より得られる相対速度推定値に基づいて前記相対変位推定値を生成するように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明した本発明によれば、アクチュエータによる駆動力を与えるための基準として用いる相対変位推定値内の誤差分の影響を減少させ、より高い制振効果が得られるアクティブ制振装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアクティブ制振装置の機能ブロック図。
【図２】同アクティブ制振装置において生じさせる駆動力の補正を行うための考え方を示すブロック線図。
【図３】同アクティブ制振装置の動作原理を示す概念図。
【図４】同アクティブ制振装置におけるアクチュエータの模式図。
【図５】同アクチュエータの動作原理を示す模式図。
【図６】本発明の第２実施形態に係るアクティブ制振装置の機能ブロック図。
【図７】同アクティブ制振装置において用いる変位補正テーブルの一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
【００２１】
この実施形態のアクティブ制振装置Ｄは、図１に示すように、機械装置部としての動吸振器１と、これを制御するための制御部２より構成されている。制振対象物Ｔはいかなるものであっても良いが、本実施形態においては、自動車のフレームとしており、主としてエンジンＥを加振源とした周波数成分の振動を抑制することを目的としている。
【００２２】
動吸振器１は、外部よりエネルギを与えられることで振動の抑制を行う、いわゆる能動型動吸振器として構成しており、外部からのエネルギによって駆動されるアクチュエータ１１と、これにより動作する補助質量１２とから構成されている。アクチュエータ１１は車体のフレームである制振対象物Ｔに対して固定して設けられており、補助質量１２はアクチュエータ１１を介して間接的に制振対象物Ｔに設けられることになる。
【００２３】
まず、動吸振器１と制振対象物Ｔとの関係について、これらをモデル化した図３の模式図を用いて説明する。
【００２４】
上記のように制振対象物Ｔに対してアクティブ制振装置Ｄの機械装置部といえる動吸振器１を設けることによって、制振対象物Ｔの振動系（以下、「制振対象主系Ｔ１」とする。）、及び動吸振器１の振動系（以下、「動吸振器系Ｄ１」とする。）が組み合わさった連成振動系が構成される。制振対象主系Ｔ１は固定面Ｇに対して、バネ要素Ｔｋ及びダンパ要素Ｔｃを介して制振対象物Ｔを接続したモデルで表されるとともに、動吸振器系Ｄ１は制振対象物Ｔに対して、バネ要素Ｄｋ、ダンパ要素Ｄｃ及び駆動部１１ａを介して補助質量１２を接続したモデルで表される。本図で示すバネ要素Ｄｋ、ダンパ要素Ｄｃ及び駆動部１１ａは本来１個のアクチュエータ１１（図１参照）を構成するものではあるが、外部からエネルギを入力されることがない所謂非作動状態においても内部に有する機械的特性によって生じるバネ力及び減衰力を発生する部分をバネ要素Ｄｋ及びダンパ要素Ｄｃとしてモデル化し、外部よりエネルギを入力されることで駆動力を出力する部分を駆動部１１ａとしてモデル化したものである。すなわち、アクチュエータ１１（図１参照）は実際には、バネ要素Ｄｋ、ダンパ要素Ｄｃ及び駆動部１１ａの機能を複合して備えており、これらより得られる力を合成しつつ出力するものである。
【００２５】
図３における「ｍ０」、「ｋ０」、「ｃ０」は、制振対象主系Ｔ１における制振対象物Ｔの質量（主系質量）、バネ要素Ｔｋのバネ定数、ダンパ要素Ｔｃの減衰係数を各々意味し、「ｍ１」、「ｋ１」、「ｃ１」は、動吸振器系Ｄ１における補助質量１２の質量、バネ要素Ｄｋのバネ定数、ダンパ要素Ｄｃの減衰係数を意味する。後述するように、駆動部１１ａによって生じる駆動力は、制振対象物Ｔと補助質量１２との間の相対変位及び相対速度に対応したものとすることで、見かけ上、バネ要素Ｄｋのバネ定数ｋ１及びダンパ要素Ｄｃの減衰係数ｃ１を変更することが可能となっている。
【００２６】
ここで、動吸振器１の具体的な構成について図４に示す模式図を用いて説明する。
【００２７】
動吸振器１を構成するアクチュエータ１１としては、電磁式アクチュエータであるレシプロモータを用いており、互いの間に空隙を持たせつつ対向して設けた一対の固定子１５，１５と、それらの間で形成される内部空間内に設けた可動子１６によって構成されている。これを駆動するための外部エネルギとしては電気エネルギを用い、後述するように電流による制御を行うようにしている。固定子１５，１５はそれぞれ制振対象物Ｔに対して固定されるとともに、可動子１６は固定子１５，１５に対して一対の板バネ１７，１７を介して弾性的に接続されることで、図中の上下方向に対して変位可能に構成されている。また、可動子１６は変位可能な上下方向に対して延在する軸体として構成されるとともに、その上端には錘等の補助質量１２を取り付けることができるようになっている。
【００２８】
固定子１５，１５には、互いに対向する内側の面に永久磁石１５ａ，１５ａを磁極の向きが逆になるようにして配置している。こうすることで、互いに対向する空間のうち、上側では図中の左から右側に向かう磁束φ１が生じるとともに、下側には図中の右から左側に向かう磁束φ２が生じるようにしている。なお、磁極の向きを図とは逆に構成することも可能ではあるが理論上は問題がない。
【００２９】
また、可動子１６にも、固定子１５，１５に設けられた永久磁石１５ｂ，１５ｂとそれぞれ対向するようにして、永久磁石１６ａ，１６ａが設けられている。可動子１６側の永久磁石１６ｂ，１６ｂは、それぞれ対向する固定子側１５，１５の永久磁石１５ｂ、１５ｂよりも上下方向に小さく形成されているとともに、対向する面同士で互いに吸引力が生じるように、磁極の向きが逆になるように構成されている。このように構成することで、アクチュエータ１１の非動作時においては、可動子１６側の永久磁石１６ｂ，１６ｂが、それぞれ対向する固定子側１５，１５の永久磁石１５ｂ，１５ｂの上下方向の中間に位置することになる。
【００３０】
さらに、各固定子１５，１５にはコイル１５ｂ，１５ｂが巻回されるように形成されており、これらに電流を流すことで、固定子１５，１５間の磁束を変化させて、可動子１６を変位させることができるようになっている。
【００３１】
具体的には、図５に示すように、コイル１５ｂ，１５ｂに対して、上側に位置する部分には紙面手前方向に、下側に位置する部分には紙面奥側方向に向かって電流を流した場合、すなわち、各コイル１５ｂ，１５ｂを紙面左側より見た場合に時計回りとなる方向に電流を流した場合には、コイル１５ｂ，１５ｂ間には図中の左から右に向かう磁束が発生することになる。そのため、もともと永久磁石１５ａ，１５ａの間で発生していた磁束φ１，φ２のうち、右向きの磁束φ１が強められ、左向きの磁束φ２が弱められることになる。こうすることで、磁束φ１側、すなわち上側に可動子１６の永久磁石１６ａ，１６ａは引きつけられることになり、可動子１６は上側に変位することになる。
【００３２】
このようなレシプロモータは、コイル１５ｂ，１５ｂに与える電流の大きさに比例した変位量が生じるように構成されており、本実施形態においてもそうした特性を利用している。しかしながら、所定の変位量を与えようとして電流目標値を決定して、その電流を流すように電圧を印加しても、固定子１５内部での可動子１６の移動に伴って逆起電力が生じるために、実際に流れる電流値は減少することになる。そこで、本実施形態においては、後述するように、上記の現象を利用して可動子１６の移動速度を推定するように構成している。
【００３３】
本実施形態においては、上記のように構成した動吸振器１内のアクチュエータ１１を制御することで、制振対象物Ｔの振動を抑制するようにしている。動吸振器１を制御するための制御部２の大まかな構成は、図１に示すとおりであるが、その説明に先駆けて、まずは制振を行う原理について説明を行っておく。
【００３４】
本実施形態において制振対象物Ｔとして設定している自動車のフレームは、主としてエンジンＥの回転に応じて加振されて、その加振周波数ωに等しい周波数成分を主体とした振動を行う。本実施形態におけるアクティブ制振装置Ｄはこの加振周波数ωに等しい周波数の振動を低減することを主な目的とするものである。
【００３５】
理論上、制振対象物Ｔに取り付けられる動吸振器１は、その加振周波数ωに等しい固有振動数を有するものである場合に、最も制振効果が高くなり、その際にはダンパとしての減衰成分をゼロとすることがより効果的である。
【００３６】
この関係より、動吸振器として理論上最適といえる目標バネ定数ｋｉｍ及び目標減衰係数ｃｉｍは、以下のように得られる。
ｋｉｍ＝ｍ１・ω２      ………………………………………………数式（１）
ｃｉｍ＝０      ………………………………………………………数式（２）
ここで、ｍ１は補助質量１２の質量を示す。
【００３７】
また、アクチュエータ１１により得ることのできるバネ特性としてのバネ定数ｋは、見かけ上、次のように表される。
ｋ＝ｋ１＋ｋ１ａ      ………………………………………………数式（３）
ここで、ｋ１は非作動状態におけるアクチュエータ１１の機械的特性としてのバネ定数であり、ｋ１ａはアクチュエータ１１を制御することによって得られる特性変化分としてのバネ定数である。
【００３８】
同様に、アクチュエータ１１により得ることのできる減衰特性としての減衰係数ｃは、見かけ上、次のように表される。
ｃ＝ｃ１＋ｃ１ａ        ……………………………………………数式（４）
ここで、ｃ１は非作動状態におけるアクチュエータ１１の機械的特性としての減衰係数であり、ｃ１ａはアクチュエータ１１を制御することによって得られる特性変化分としての減衰係数である。
【００３９】
式（１）と式（３）、および式（２）式と（４）より、それぞれ次のような関係が得られる。
ｋ１ａ＝ｋｉｍ−ｋ１＝ｍ１・ω２−ｋ１      ………………………数式（５）
ｃ１ａ＝ｃｉｍ−ｃ１＝−ｃ１      …………………………………数式（６）
【００４０】
アクチュエータ１１によって電磁的に、数式（５）および数式（６）の関係にあるバネ定数ｋ１ａ及び減衰係数ｃ１ａの特性を有するバネ及びダンパを見かけ上作り出すことになるため、補助質量１２の制振対象物Ｔに対する相対変位をｘ、相対速度をｖとしたとき、次のようにしてバネ力相当の駆動力ｆｋと、減衰力相当の駆動力ｆｃを生じさせれば良いことになる。
ｆｋ＝ｋ１ａ・ｘ      ………………………………………………数式（７）
ｆｃ＝ｃ１ａ・ｖ      ………………………………………………数式（８）
【００４１】
アクチュエータ１１は、上記バネ力相当の駆動力ｆｋと、減衰力相当の駆動力ｆｃを足し合わせた力を駆動力ｆａとして発生するように制御すればよいため、結局のところ次式のように制御を行えば良いことになる。
ｆａ＝ｆｋ＋ｆｃ＝ｋ１ａ・ｘ＋ｃ１ａ・ｖ      …………………数式（９）
上式から分かるように、制御上は、バネ定数ｋ１ａは相対変位ｘに対するフィードバックゲインとして与えるようにして構成するとともに、減衰係数ｃ１ａは相対速度ｖに対するフィードバックゲインとして与えるように構成しつつ、これらから各々得られる値を合算して、目標の駆動力ｆａとすれば良いことになる。また、上記のバネ定数ｋ１ａ及び減衰係数ｃ１ａは、数式（５），（６）に基づき、加振周波数ωに応じて随時変更を行うようにすればよい。以上のように制御を行うことで、理論的には最も効率よく制振対象物Ｔの振動を抑制することが可能となっている。
【００４２】
しかしながら、上記の理論とは異なり、現実的には相対変位ｘ及び相対速度ｖに誤差が生じるため、制振効果が低減してしまう。そのために、本実施形態においては、実際の相対変位ｘ及び相対速度ｖに対して誤差を含む相対変位推定値ｘ＊及び誤差を含む相対速度推定値ｖ＊を想定して、この誤差の影響を受けることなく、数式（９）のような駆動力をアクチュエータ１１によって生じさせることを可能としている。
【００４３】
図１に記載した制御部２は、アクチュエータ１１に対して上記の考え方に基づく制御を行わせるように構成したものであり、具体的には次のような機能ブロックとして構成している。
【００４４】
まず、変位フィードバックゲイン生成部３１は、エンジンＥから得た加振情報としての加振周波数ωに基づいて、上記の数式（５）によって、理論的に必要なバネ特性変化分としてのバネ定数である変位フィードバックゲインｋ１ａを演算によって得られるようにしている。数式（５）において用いる補助質量ｍ１及び非制御時のバネ定数ｋ１は、あらかじめ測定を行って得た数値を常数として内部に記憶させておくことで足りる。
【００４５】
同様に、速度フィードバックゲイン生成部３２は、上記の数式（６）によって、理論的に必要な減衰特性変化分としての減衰係数である速度フィードバックゲインｃ１ａを演算によって得られるようにしている。数式（６）において用いる非制御時の減衰係数ｃ１は、あらかじめ測定を行って得た数値を常数として常数として記憶させておくことで足りる。
【００４６】
これらの変位フィードバックゲインｋ１ａ及び速度フィードバックゲインｃ１ａは、誤差を含む相対変位推定値ｘ＊及び相対速度推定値ｖ＊に乗じられる前に、あらかじめその誤差分を加味した補正を行うように構成している。すなわち、変位フィードバックゲイン生成部３１より得られる変位フィードバックゲインｋ１ａに対して、変位誤差補正部３３によって補正を加えてｋ１ａ＊として出力できるようにしている。また、速度フィードバックゲイン生成部３２より得られる速度フィードバックゲインｃ１ａに対して、速度誤差補正部３４によって補正を加えてｃ１ａ＊として出力できるようにしている。
【００４７】
具体的には、変位誤差補正部３３は変位誤差関数記憶部３３ｂと変位誤差演算部３３ａとから構成されており、変位誤差関数記憶部３３ｂは相対変位推定値ｘ＊に含まれる誤差を打ち消すための変位誤差情報として、後述する変位誤差関数Ｅｒｋを変位フィードバックゲインｋ１ａの関数として記憶しており、変位誤差演算部３３ａからの指令に基づいて、当該変位誤差関数Ｅｒｋを変位誤差演算部３３ａに対して出力することができるようになっている。変位誤差演算部３３ａでは、変位フィードバックゲイン生成部３１より得られる変位フィードバックゲインｋ１ａを変位誤差関数Ｅｒｋを用いて補正して、補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊として出力することができるようになっている。
【００４８】
また、速度誤差補正部３４は速度誤差関数記憶部３４ｂと速度誤差演算部３４ａとから構成されており、速度誤差関数記憶部３４ｂは、相対速度推定値ｖ＊に含まれる誤差分を打ち消す速度誤差情報として、後述する速度誤差関数Ｅｒｃを変位フィードバックゲインｃ１ａの関数として記憶しており、速度誤差演算部３４ａからの指令に基づいて、当該速度誤差関数Ｅｒｃを速度誤差演算部３４ａに対して出力することができるようになっている。速度誤差演算部３４ａでは、速度フィードバックゲイン生成部３４より得られる速度フィードバックゲインｃ１ａを速度誤差関数Ｅｒｃを用いて補正して、補正後の変位フィードバックゲインｃ１ａ＊として出力することができるようになっている。
【００４９】
バネ力決定部３５では、上記のようにして得られた補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を、誤差を含む相対変位推定値ｘ＊に乗じることによって、アクチュエータ１１に対して電磁的に発生させるべき見かけ上のバネ力相当値ｆｋを決定する。
【００５０】
また、減衰力決定部３６においては、補正後の速度フィードバックゲインｃ１ａ＊を、誤差を含む相対速度推定値ｖ＊に乗じることによって、アクチュエータ１１に対して電磁的に発生させるべき見かけ上の減衰力相当値ｆｃを決定する。
【００５１】
駆動力指令値生成部４１は、上記のようにして得られたバネ力相当値ｆｋと減衰力相当値ｆｃとを足し合わせることで、アクチュエータ１１に電磁的に発生させるべき駆動力指令値ｆａを生成する。
【００５２】
そして、この駆動力指令値ｆａに基づいて、電流指令値生成部４２ではアクチュエータ１１の特性によって実際に与えるべき電流目標値に換算した上で、パワーアンプ５１に指令を出す。パワーアンプ５１は、電源Ｐより電力を供給されつつ、電流指令値生成部４２からの指令に基づいてアクチュエータ１１に対して電流を与える。
【００５３】
実際にアクチュエータ１１に流れる電流は電流検出部５２によって検出することができる。この電流検出値と、電流指令値生成部４２によって得られる電流目標値は、相対速度推定部４３に入力される。上述したように、実際にアクチュエータ１１に流れる電流値は、速度に依存して逆起電力が発生することによって減少するため、これを利用して相対速度推定部４３では相対速度推定値ｖ＊を算出するように構成している。このような構成とすることで、速度検出を行うためのセンサを別途設置することが不要となり、機械装置部分を小型化することが可能となっている。
【００５４】
また、相対速度推定部４３によって得られた相対速度推定値ｖ＊を、相対変位推定部４４によって積分することで、相対変位ｘ＊として出力することが可能となっている。このようにして得られた相対変位ｘ＊及び相対対速度推定値ｖ＊を、上述したようにバネ力決定部３５及び減衰力決定部３６に出力することで、駆動力指令値ｆａを生成するためのフィードバックループが形成されている。
【００５５】
上述した補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊及び速度フィードバックゲインｃ１ａ＊を得るための考え方について、図２に模式的に示したブロック図を用いて説明する。
【００５６】
まず、本実施形態においては、実際の相対変位をｘとして、相対変位推定部４４（図１参照）を通じて得られる相対変位推定値ｘ＊との間に、次式の関係があるものとする。
ｘ＊＝Ｅｒｋ・ｘ      ………………………………………………数式（１０）
【００５７】
この変位誤差関数Ｅｒｋは、相対変位推定値ｘ＊に含まれる誤差を打ち消すための変位誤差情報として事前に実験的に得ることができる。具体的には、変位フィードバックゲインｋ１ａに対応して実際に得られるバネ定数の変化量Δｋｒｅａｌの関係を得ておき、これを一次関数として近似することによって、次のような近似式として表すことが可能である。
Ｅｒｋ＝Δｋｒｅａｌ／ｋ１ａ＝（ａ・ｋ１ａ＋ｂ）／ｋ１ａ      ……数式（１１）
ここで、ａ及びｂはそれぞれ実験的手法を用いて事前に得ておく定数である。なお、ここでは定数を２個として近似しているが、より精度を向上させるために、さらにこの定数を増やすなど異なる関数の形態として構成することも可能である。
【００５８】
図２に示す変位誤差補正部３３は、数式（１１）を内部に記憶しておき、入力された変位フィードバックゲインｋ１ａを数式（１１）に代入することによって変位誤差関数Ｅｒｋの具体的値を求めることが可能となる。
【００５９】
そして、さらに次式を用いて変位フィードバックゲインｋ１ａの補正を行い、補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊として出力する。
ｋ１ａ＊＝（１／Ｅｒｋ）・ｋ１ａ      …………………………………数式（１２）
【００６０】
バネ力決定部３５においては、上記のようにして求めた補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を相対変位推定値ｘ＊に乗じて、次のようにしてバネ力相当値ｆｋを求めて出力する。
ｆｋ＝ｋ１ａ＊・ｘ＊＝｛（１／Ｅｒｋ）・ｋ１ａ｝・｛Ｅｒｋ・ｘ｝
＝ｋ１ａ・ｘ      …………………………………………………………数式（１３）
【００６１】
数式（１３）から分かるように、上記のように変位フィードバックゲインｋ１ａの補正を行っておくことで、制御上は誤差を含まないバネ力相当値ｆｋを得ることができる。
【００６２】
上記と同様の考えを、相対速度を基にする減衰力相当値ｆｃに対しても適用することができる。すなわち、実際の相対速度がｖとして、相対速度推定部４３（図１参照）を通じて得られる相対速度推定値ｖ＊との間に、次式の関係があるものとする。
ｖ＊＝Ｅｒｃ・ｖ      ………………………………………………数式（１４）
【００６３】
この速度誤差関数Ｅｒｃは、相対速度推定値ｖ＊に含まれる誤差を打ち消すための速度誤差情報として事前に実験的に得ることができ、ｃ１ａの関数として次のような一次式に近似して表すことが可能である。
【００６４】
この変位誤差関数Ｅｒｃは、相対速度推定値ｖ＊に含まれる誤差を打ち消すための速度誤差情報として事前に実験的に得ることができる。具体的には、速度フィードバックゲインｃ１ａに対応して実際に得られる減衰係数の変化量Δｃｒｅａｌの関係を得ておき、これを一次関数として近似することによって、次のような近似式として表すことが可能である。
Ｅｒｃ＝Δｃｒｅａｌ／ｃ１ａ＝（ｐ・ｋ１ａ＋ｑ）／ｃ１ａ      ……数式（１５）
ここで、ｐ及びｑはそれぞれ実験的手法を用いて事前に得ておく定数である。なお、変位誤差情報Ｅｒｋの場合と同様、より精度を向上させるために、さらにこの定数を増やすなど異なる関数の形態として構成することも可能である。
【００６５】
図２に示す速度誤差補正部３４は、数式（１５）を内部に記憶しておき、入力された速度フィードバックゲインｃ１ａを数式（１５）に代入することによって速度誤差関数Ｅｒｃの具体的値を求めることが可能となる。
【００６６】
そして、さらに次式を用いて変位フィードバックゲインｃ１ａの補正を行い、補正後の変位フィードバックゲインｃ１ａ＊として出力する。
ｃ１ａ＊＝（１／Ｅｒｃ）・ｃ１ａ      …………………………………数式（１６）
【００６７】
減衰力決定部３６においては、上記のようにして求めた補正後の変位フィードバックゲインｃ１ａ＊を相対速度推定値ｖ＊に乗じて、次のようにして減衰力相当値ｆｃを求めて出力する。
ｆｃ＝ｃ１ａ＊・ｖ＊＝｛（１／Ｅｒｃ）・ｃ１ａ｝・｛Ｅｒｃ・ｖ｝
＝ｃ１ａ・ｖ      …………………………………………………………数式（１７）
【００６８】
数式（１７）から分かるように、上記のように速度フィードバックゲインｃ１ａの補正を行っておくことで、制御上は誤差を含まない減衰力相当値ｆｃを得ることができる。
【００６９】
他方、数式（３），数式（４）を用いて上述したように、アクチュエータ１１（図１参照）の内部には、外部から得られるエネルギによって得られる見かけ上のバネ特性（ｋ１ａ）及び減衰特性（ｃ１ａ）以外に、機械的なバネ特性（バネ定数ｋ１）及び減衰特性（減衰係数ｃ１）を有している。
【００７０】
そのため、図２に示すとおり、アクチュエータ１１より補助質量１２（図１参照）に対して与えられる駆動力ｆａによって、加速度が生じ、この加速度を基に得られる相対速度ｖに応じて（ｃ１・ｖ）の減衰力が発生し、相対変位ｘに応じて（ｋ１・ｘ）のバネ力が発生することになる。
【００７１】
これらのバネ力（ｋ１・ｘ）、減衰力（ｃ１・ｖ）は、上述した電磁的に生じさせるバネ力相当値ｆｋ、減衰力相当値ｆｃとともに、実際にアクチュエータ１１より補助質量１２に与えられる駆動力の一部として作用して、ともにフィードバックループを形成することになる。
【００７２】
上記のように構成した本実施形態におけるアクティブ制振装置Ｄは、以下のようにして動作を行う。図１に戻って再度、説明を行う。
【００７３】
まず、制振対象物Ｔに与えられている加振力の加振周波数ωを得る。この際、制振対象物Ｔが自動車のフレームである場合、主な加振源はエンジンＥといえるために、このエンジンＥの回転数を検出して加振周波数に換算しても良いし、回転数を検出するかわりにエンジンＥの制御を行っている車載コンピュータより情報を得て加振周波数に換算しも良い。
【００７４】
このようにして加振周波数ωを得た場合、この周波数と一致する固有振動数となるように、動吸振器１全体の見かけ上のバネ定数ｋｉｍが得られるように制御を行う。こうすることで動吸振器の固有振動数を加振周波数ωと一致させて、制振対象物Ｔの振動を効果的に抑制することが可能となる。さらに、動吸振器１全体の見かけ上の減衰係数ｃｉｍがゼロとなるように制御を行うことで、より加振周波数ωでの振動を効果的に抑制することが可能となる。
【００７５】
見かけ上のバネ定数ｋｉｍ及び見かけ上の減衰係数ｃｉｍを得るために、制御部２は、アクチュエータ１１、すなわち制振対象物Ｔに対する補助質量１２の相対変位推定値ｘ＊及び相対速度推定値ｖ＊を得つつ、これに変位フィードバックゲインｋ１ａ＊及び速度フィードバックゲインｃ１ａ＊を乗じてバネ力相当値ｆｋと減衰力相当値ｆｃを生成し、これらを足し合わせて駆動力指令値ｆａとすることで、アクチュエータ１１より出力する駆動力を制御している。
【００７６】
この変位フィードバックゲインｋ１ａ＊及び速度フィードバックゲインｃ１ａ＊は、理論上必要となる変位フィードバックゲインｋ１ａ及び速度フィードバックゲインｃ１ａに対して補正を加えたものであり、それぞれ相対変位推定値ｘ＊及び相対速度推定値ｖ＊に含まれる誤差分を打ち消すことが可能となっている。そのため、動吸振器１を見かけ上、加振周波数ωの振動を抑制するために最も効率の高いバネ特性及び減衰特性を有するものとして、効果的に制振を行うことが可能となっている。
【００７７】
なお、このような動吸振器１による制振効果を得るためには、まずはバネ要素の特性を適正化することが最も効率が良いものといえる。さらに、本実施形態においては、相対変位推定部４４は、相対速度推定部４３によって得た相対速度推定値ｖ＊を基にして、これをさらに積分して相対変位推定値ｘ＊を生成していることから、相対変位推定値ｘ＊における誤差は相対速度推定値ｖ＊に比し大きなものとなることが多い。この影響を回避するためにも、まずはバネ定数ｋｉｍにおける誤差を排除する意義は大きいものといえる。
【００７８】
また、本実施形態においては、さらに減衰係数ｃｉｍにおける誤差を排除することで、より制振効果を高めることができるようになっている。
【００７９】
上記のような制振効果は、たとえ制振対象物Ｔに対する加振周波数ωが変更されたとしても、これに追従して変位フィードバックゲイン生成部３１及び速度フィードバックゲイン生成部３２によって、理論上必要となる目標値としての変位フィードバックゲインｋ１ａ及び速度フィードバックゲインｃ１ａを更新していくため、常に効率よく作用して振動を抑えることが可能となる。具体的には、制振対象物Ｔが自動車のフレームであった場合でも、エンジンＥの回転数と同期しつつアクティブ制振装置Ｄの特性を変化させて常時制振効果の高い条件を維持することが可能となり、振動を小さく抑えることが可能となる。
【００８０】
以上のように、本実施形態におけるアクティブ制振装置Ｄは、アクチュエータ１１及び当該アクチュエータ１１を介して制振対象物Ｔに取り付けられる補助質量１２からなる動吸振器１と、前記補助質量１２に対してバネ力及び減衰力に相当する駆動力を与えるように前記アクチュエータ１１を制御する制御部２とを備え、前記制御部２により前記アクチュエータ１１の駆動力を変化させることで動吸振器１のバネ特性及び減衰特性を変更しつつ制振対象物Ｔの振動を抑制するアクティブ制振装置Ｄであり、前記制御部２が、前記補助質量１２と前記制振対象物Ｔとの間の相対変位推定値ｘ＊を生成する相対変位推定部４４と、前記補助質量１２と前記制振対象物Ｔとの間の相対速度推定値ｖ＊を生成する相対速度推定部４３と、前記制振対象物Ｔの加振周波数ωと前記動吸振器１の固有振動数が一致するようにバネ特性としての変位フィードバックゲインｋ１ａを生成する変位フィードバックゲイン生成部３１と、前記動吸振器１に生じる減衰力が打ち消されるように減衰特性としての速度フィードバックゲインｃ１ａを生成する速度フィードバックゲイン生成部３２と、前記相対変位推定部４４より得られる相対変位推定値ｘ＊と前記変位フィードバックゲイン生成部３１より得られる変位フィードバックゲインｋ１ａ＊とを基にして前記アクチュエータ１１に生じさせるバネ力相当値ｆｋを決定するバネ力決定部３５と、前記相対速度推定部４３より得られる相対速度推定値ｖ＊と前記速度フィードバックゲイン生成部３２より得られる速度フィードバックゲインｃ１ａとを基にして前記アクチュエータ１１に生じさせる減衰力相当値ｆｃを決定する減衰力決定部３６と、前記バネ力決定部３５により得られるバネ力相当値ｆｋと前記減衰力決定部３６により得られる減衰力相当値ｆｃとを足し合わせて前記アクチュエータ１１に生じさせる駆動力指令値ｆａを生成する駆動力指令値生成部４１とを備えるとともに、前記変位フィードバックゲイン生成部３１より得られる変位フィードバックゲインｋ１ａを前記相対変位推定値ｘ＊に含まれる誤差分を打ち消す変位誤差情報としての変位誤差関数Ｅｒｋに基づいて補正する変位誤差補正部３３を備えており、前記バネ力決定部３５を、前記変位誤差補正部３３を通じて得られる補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を基にして前記前記アクチュエータ１１に生じさせるバネ力相当値ｆｋを決定するように構成したものである。
【００８１】
このように構成しているため、実際の相対変位ｘに対する相対変位推定値ｘ＊の誤差分を補正することで、アクチュエータ１１に対して高精度にバネ力に相当する駆動力を生じさせることができるため、見かけ上のバネ特性を理論値と一致させて動吸振器１の固有振動数を加振周波数ωに合致させることが可能となる。そのため、効率的に制振対象物Ｔの振動を低減させることが可能となる。
【００８２】
また、前記制御部２が、前記速度フィードバックゲイン生成部３１より得られる速度フィードバックゲインｃ１ａを前記相対速度推定値ｖ＊に含まれる誤差分を打ち消す速度誤差情報としての速度誤差関数Ｅｒｃに基づいて補正する速度誤差補正部３４を備えており、前記減衰力決定部３６を、当該速度誤差補正部３４を通じて得られる補正後の速度フィードバックゲインｃ１ａ＊を基にして前記アクチュエータ１１に生じさせる減衰力相当値ｆｃを決定するように構成しているため、実際の相対速度ｖに対する相対速度推定値ｖ＊の誤差分を補正することで、アクチュエータ１１に対して高精度に減衰力に相当する駆動力を生じさせることができるため、見かけ上の減衰特性を理論値と一致させて、より効率的に制振対象物Ｔの振動を低減させることが可能となる。
【００８３】
また、前記変位誤差補正部３３が、前記変位フィードバックゲインｋ１ａを変数として前記補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を得る変位誤差関数Ｅｒｋを前記変位誤差情報として記憶する変位誤差関数記憶部３３ｂを備えており、当該変位誤差関数記憶部３３ｂに記憶された変位誤差関数Ｅｒｋを用いることで、入力される変位フィードバックゲインｋ１ａを補正し、補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊として出力するように構成しているため、実際の相対変位ｘに対する相対変位推定値ｘ＊の誤差分を打ち消すために行う変位フィードバックゲインｋ１ａ＊の補正を簡便に行う構成とすることで、制御を簡単に行うことが可能となる。
【００８４】
また、前記速度誤差補正部が３４、前記速度フィードバックゲインｃ１ａを変数として前記補正後の速度フィードバックゲインｃ１ａ＊を得る速度誤差関数Ｅｒｃを前記速度誤差情報として記憶する速度誤差関数記憶部３４ｂを備えており、当該速度誤差関数記憶部３４ｂに記憶された速度誤差関数Ｅｒｃを用いることで、入力される速度フィードバックゲインｃ１ａを補正し、補正後の速度フィードバックゲインｃ１ａ＊として出力するように構成しているため、実際の相対速度ｖに対する相対速度推定値ｖ＊の誤差分を打ち消すために行う速度フィードバックゲインｃ１ａの補正も簡便に行う構成とすることで、制御をより簡単に行うことが可能となる。
【００８５】
さらに、前記アクチュエータ１１がコイル１５ｂ，１５ｂを備える固定子１５，１５と、当該固定子１５，１５の内部で弾性支持された永久磁石１６ａ，１６ａを備える可動子１６とを具備するものであり、前記固定子１５，１５が備えるコイル１５ｂ，１５ｂに電流を流すことで前記可動子１６を動作させる電磁式アクチュエータであって、前記制御部２が、前記駆動力指令値生成部４１により得られる駆動力指令値を基にして前記アクチュエータ１１に与える電流指令値を生成する電流指令値生成部４２と、前記アクチュエータ１１に実際に与えられる電流を電流検出値として検出する電流検出部５２とを備えており、前記相対速度推定部４３が、前記電流指令値生成部４２より得られる電流指令値と前記電流検出部５２より得られる電流検出値とに基づいて前記相対速度推定値ｖ＊を生成するように構成するとともに、前記相対変位推定部４４が、前記相対速度推定部４３より得られる相対速度推定値ｖ＊に基づいて前記相対変位推定値ｘ＊を生成するように構成しているため、制御に用いる相対変位推定値ｘ＊及び相対速度推定値ｖ＊を簡単な構成より得ることができ、装置の小型化及び製造コストの低減を図ることが可能となる。
＜第２実施形態＞
【００８６】
図６に、本発明の第２実施形態におけるアクティブ制振装置Ｄ２の機能ブロック図を示す。第１実施形態の場合と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００８７】
この第２実施形態においては、制御部１０２の一部を構成する変位誤差補正部１３３及び速度誤差補正部１３４を、第１実施形態に示した変位誤差補正部３３及び速度誤差補正部３４（図１参照）と異なる構成としている。
【００８８】
すなわち、変位誤差補正部１３３は、相対変位推定値ｘ＊に含まれる誤差分を打ち消す変位誤差情報として図７に示すような変位補正テーブルを有している。変位補正テーブル１３３ｂは、事前に測定したデータを基に作成し、変位補正テーブル記憶部１３３ｂ内に記憶させておくものであり、振動抑制のため理論上必要となる変位フィードバックゲインｋ１ａに対して、相対変位推定値ｘ＊に含まれる誤差分を打ち消すための補正量をあらかじめ加えた補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を得ることができる。
【００８９】
この際、変位フィードバックゲインｋ１ａに対応して実際に得られるバネ定数の変化量Δｋｒｅａｌの関係を得ておき、これを基にして図６のように、補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を記載した変位補正テーブルを作成しておく。変位誤差演算部１３３ａは、入力された変位フィードバックゲインｋ１ａに基づいて、変位補正テーブル記憶部１３３ｂより適切となる補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を引用して出力を行う。
【００９０】
変位補正テーブルは、離散的なデータとして保管するものではあるが、中間となる数値が必要な場合には変位誤差演算部１３３ａによって線形近似を行いながら補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を得ることができるように構成している。
【００９１】
速度誤差補正部１３４も同様に構成されており、相対速度推定値ｖ＊に含まれる誤差分を打ち消す速度誤差情報としての速度補正テーブルが速度補正テーブル記憶部１３４ｂ内に記憶され、これからデータを引用することによって速度誤差演算部１３４ａは、速度フィードバックゲインｃ１ａに補正を加え、補正後の速度フィードバックゲインｃ１ａ＊として出力することが可能となっている。
【００９２】
このように、本実施形態においては、変位誤差情報及び速度誤差情報として、変位補正テーブル及び速度補正テーブルを有しており、これを用いることで、第１実施形態と同様、相対変位推定値ｘ＊や相対対速度推定値ｖ＊に含まれる誤差の影響を排除して、制振効果を向上させることができるようになっている。さらには、相対変位推定値ｘ＊や相対対速度推定値ｖ＊に含まれる誤差を打ち消すための変位誤差情報及び速度誤差情報が、第１実施形態で示したような近似式で表すことができない場合であってもテーブルとして補正データを保有させておくことで容易に対応することが可能となる。
【００９３】
以上のように、本実施形態におけるアクティブ制振装置Ｄ２は、前記変位誤差補正部１３３が、前記変位フィードバックゲインｋ１ａに対応する前記補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊を、前記変位誤差情報である変位補正テーブルとして記憶する変位補正テーブル記憶部１３３ｂを備え、当該変位補正テーブル記憶部１３３ｂに記憶された変位補正テーブルに基づいて変位フィードバックゲインｋ１ａを補正し、補正後の変位フィードバックゲインｋ１ａ＊として出力するように構成するとともに、前記速度誤差補正部１３４が、前記速度フィードバックゲインｃ１ａに対応する前記補正後の速度フィードバックゲインｃ１ａ＊を前記速度誤差情報である速度補正テーブルとして記憶する速度補正テーブル記憶部１３４ｂを備え、当該速度補正テーブル記憶部１３４ｂに記憶された速度補正テーブルに基づいて速度フィードバックゲインｃ１ａを補正し、補正後の速度フィードバックゲインｃ１ａ＊として出力するように構成したものである。
【００９４】
このように構成しているため、相対変位推定値ｘ＊及び相対速度推定値ｖ＊の誤差分を打ち消すために行う変位フィードバックゲインｋ１ａ及び速度フィードバックゲインｃ１ａの補正を、あらかじめ作成した補正テーブルを用いて行うようにすることで簡便に制御を行うことが可能となる。また、事前に採取したデータに基づいて、近似式を用いることなく直接的な補正を行うことが可能となる。
【００９５】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００９６】
例えば、上述の実施形態においては、制振対象物Ｔを自動車のフレームとしていたが、動吸振器１の固定を行うことができる限り、いかなるものを対象とすることも可能である。
【００９７】
また、上述の実施形態においては、アクチュエータ１１により生じる駆動力が電流に比例して得られるものとしていたが、アクチュエータの出力特性にズレがある場合、その特性を事前に測定して把握した上で、上述の変位誤差情報および速度誤差情報の中に組み込むようにすることも動作精度向上の点で好適である
【００９８】
また、上述の実施形態において、アクチュエータ１１より生じさせる駆動力の精度をさらに向上させることを目的として、アクチュエータ１１の内部で発生する逆起電力に関わらず目標の電流値が流れ、所望の駆動力が発生するようにするべく、電流検出値を基に、さらにフィードバックループを増やす構成とすることも好適である。
【００９９】
また、上述の実施形態においては、相対変位推定値ｘ＊及び相対速度推定値ｖ＊を得るために、アクチュエータ１１のコイル部１５ｂに流れる電流値を基にして推定する構成としていたが、装置の大型化が許容される場合には、相対変位及び相対速度を検出するためのセンサを別途設ける構成とすることも可能である。こうした場合であっても、センサによって検出する数値には誤差が不可避となるため、本発明と同様の構成を採ることで、誤差の影響を排除して、制振効果を向上させることが可能となる。
【０１００】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…（能動型）動吸振器
２…制御部
１１…アクチュエータ
１２…補助質量
１５…固定子
１５ａ…永久磁石
１５ｂ…コイル
１６…可動子
１６ａ…永久磁石
３１…変位フィードバックゲイン生成部
３２…速度フィードバックゲイン生成部
３３…変位誤差補正部
３３ｂ…変位誤差関数記憶部
３４…速度誤差補正部
３４ｂ…速度誤差関数記憶部
３５…バネ力決定部
３６…減衰力決定部
４１…駆動力指令値生成部
４２…電流指令値生成部
４３…相対速度推定部
４４…相対変位推定部
５２…電流検出部
１３３…変位誤差補正部
１３３ｂ…変位補正テーブル記憶部
１３４…速度誤差補正部
１３４ｂ…速度補正テーブル記憶部
Ｄ，Ｄ２…アクティブ制振装置
Ｔ…制振対象物
ｃ１ａ…速度フィードバックゲイン
ｃ１ａ＊…補正後の速度フィードバックゲイン
ｆａ…駆動力指令値
ｆｃ…減衰力相当値
ｆｋ…バネ力相当値
ｋ１ａ…変位フィードバックゲイン
ｋ１ａ＊…補正後の変位フィードバックゲイン
ｘ…（実際の）相対変位
ｘ＊…相対変位推定値
ｖ…（実際の）相対速度
ｖ＊…相対速度推定値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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