(57)【要約】【課題】  被試験体を低速域から精度良く加振する加振試験機を提供する。【解決手段】  被試験体を駆動するアクチュエータと、このアクチュエータの作動を制御して被試験体を任意の加振特性で加振するコントローラ１１とを備える加振試験機において、コントローラ１１は、制御入力値として目標速度を設定する目標速度設定手段１２と、目標速度を積分して目標変位を算出する積分器１７と、油圧シリンダ３の速度を検出する速度検出手段１３と、目標速度と実際の速度の偏差分を算出する加算器１４と、この速度偏差分を積分して目標変位に対するフィードフォワード補正分を算出する積分器１６と、目標変位にフィードフォワード補正分を加算する加算器１８と、油圧シリンダ３の変位を検出する変位検出手段１９と、目標変位と実際の変位の偏差分を算出する加算器２０と、算出された変位偏差分に応じた信号をアクチュエータのサーボ弁５に出力する。【選択図】    図２
2006258700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験体を駆動するアクチュエータを備え、
このアクチュエータを任意の加振特性で作動させる加振試験機において、
前記アクチュエータの目標速度を設定する目標速度設定手段と、
前記アクチュエータの実際の速度を検出する速度検出手段と、
この目標速度と実際の速度の偏差分を算出する速度偏差分算出手段と、
この速度偏差分を積分して目標変位に対するフィードフォワード補正分を算出するフィードフォワード補正分算出手段と、
目標変位にこのフィードフォワード補正分を加算する目標変位補正手段と、
前記アクチュエータの実際の変位を検出する変位検出手段と、
目標変位と実際の変位の偏差分を算出する変位偏差算出手段とを備え、
この変位偏差分に応じて実際の変位を目標変位に近づける信号を前記アクチュエータに出力することを特徴とする加振試験機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被試験体を任意の加振特性で加振し、その性能を試験する加振試験機の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の加振試験機においては、加振波形の歪みを抑え、目標とする加振波形が正しく再現されることが要求される。
【０００３】
従来の加振試験機は、コントローラからの制御信号がサーボ弁に入力され、油圧シリンダが伸縮作動して被試験体を加振する（特許文献１参照）。
【０００４】
図５のブロック図はコントローラの概略構成を示す。
【０００５】
コントローラは、制御入力値として目標変位を設定する目標変位設定手段５２と、油圧シリンダの変位を検出する変位検出手段５３と、目標変位と実際の変位の偏差分を算出する加算器５０と、算出された変位偏差分を増幅する増幅器５１とを備え、この増幅された変位偏差分に応じた信号を電圧電流変換器５６を介してサーボ弁５５に出力し、油圧シリンダの変位を目標変位に近づけるＰＩＤ制御が行われる。
【０００６】
これにより、加振試験機は、油圧シリンダが設定された変位特性で伸縮作動し、被試験体を加振する。
【特許文献１】特開２０００−７４７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の加振試験機にあっては、制御入力値として目標変位を設定し、油圧シリンダの変位を目標変位に近づけるＰＩＤ制御を行うため、外因で油圧シリンダの速度、加速度に乱れが生じた場合、この速度、加速度の変動を速やかに抑えられないという問題点があった。
【０００８】
図６は油圧シリンダの変位、速度、加速度をそれぞれシミュレーションした結果を示す特性図である。これに示すように、油圧シリンダの変位は経過時間に対して一次的に増減し、この変位の方向が切換わるのに伴って油圧シリンダの速度は正負の値が逆転するとともに、油圧シリンダの加速度が瞬間的に立ち上がるが、この後に油圧シリンダの速度、加速度の変動が生じている。
【０００９】
また、このフィードバック制御の応答性を高める対策として、油圧シリンダの変位を目標変位に近づける制御ゲインを大きくすることが考えられる。しかし、その場合に低速域でハンチングが生じる可能性があった。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被試験体を低速域から精度良く加振する加振試験機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】
【００１１】
本発明は、被試験体を駆動するアクチュエータを備え、このアクチュエータを任意の加振特性で作動させる加振試験機に適用する。
【００１２】
そして、アクチュエータの目標速度を設定する目標速度設定手段と、アクチュエータの実際の速度を検出する速度検出手段と、この目標速度と実際の速度の偏差分を算出する速度偏差分算出手段と、この速度偏差分を積分して目標変位に対するフィードフォワード補正分を算出するフィードフォワード補正分算出手段と、目標変位にこのフィードフォワード補正分を加算する目標変位補正手段と、アクチュエータの実際の変位を検出する変位検出手段と、目標変位と実際の変位の偏差分を算出する変位偏差算出手段とを備え、この変位偏差分に応じて実際の変位を目標変位に近づける信号をアクチュエータに出力することを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、制御入力値として目標速度を設定し、目標速度と実際の速度の偏差分を積分してフィードフォワード補正分を算出し、目標変位を算出されたフィードフォワード補正分を加算して補正し、アクチュエータの変位を目標変位に近づける制御を行うため、外因で速度の乱れが生じた場合、フィードフォワード補正分が応答良く変化し、速度、加速度の変動を速やかに抑えられる。これにより、アクチュエータの変位を目標変位に近づける制御ゲインを小さくしてハンチングを抑えることが可能となり、被試験体を低速域から目標の加振特性で加振することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１に示す加振試験機は、被試験体を所定の特性で振動させるものであり、この被試験体は例えば車両に搭載される油圧緩衝器である。
【００１６】
図１は加振試験機の概略構成を示す。加振試験機は、地面１に設置されたフレーム２と、フレーム２に固定された油圧シリンダ３とを備える。油圧シリンダ３の上端とフレーム２にはそれぞれ被試験体を取り付けるための取付用治具９、１０が固定されている。図示しない被試験体はその下部が取付用治具９、その上部が取付用治具１０にそれぞれ接続される。シリンダロッド７が変位すれば被試験体に圧縮、引張力が交互に作用し、被試験体が上下方向に加振される。
【００１７】
加振試験機は、油圧シリンダ３へ油圧を供給する油圧源４と、油圧源４から油圧シリンダ３へ供給される油圧力を制御するサーボ弁５とから構成される。コントローラ１１からの制御信号が電圧電流変換器６を介してサーボ弁５に入力され、油圧シリンダ３を伸縮作動させる。コントローラ１１はこの油圧シリンダ３の作動を制御して被試験体を任意の加振特性で加振する。
【００１８】
そして本発明の要旨とするところであるが、コントローラ１１は、油圧シリンダ（アクチュエータ）３の目標速度を設定する目標速度設定手段と、油圧シリンダ３の実際の速度を検出する速度検出手段と、この目標速度と実際の速度の偏差分を算出する速度偏差分算出手段と、この速度偏差分を積分して目標変位に対するフィードフォワード補正分を算出するフィードフォワード補正分算出手段と、目標変位にこのフィードフォワード補正分を加算する目標変位補正手段と、油圧シリンダ３の実際の変位を検出する変位検出手段と、目標変位と実際の変位の偏差分を算出する変位偏差算出手段とを備え、この変位偏差分に応じて実際の変位を目標変位に近づける信号を油圧シリンダ３に出力する。
【００１９】
図２のブロック図はコントローラ１１の概略構成を示す。
【００２０】
コントローラ１１は、制御入力値として目標速度を設定する目標速度設定手段１２と、目標速度を積分する積分器１７と、油圧シリンダ３の速度を検出する速度検出手段１３と、目標速度と実際の速度の偏差分を算出する加算器１４と、この速度偏差分を増幅する増幅器１５と、この増幅された速度偏差分を積分して目標変位に対するフィードフォワード補正分を算出する積分器１６と、目標変位にフィードフォワード補正分を加算する加算器１８と、油圧シリンダ３の変位を検出する変位検出手段１９と、目標変位と実際の変位の偏差分を算出する加算器２０と、算出された変位偏差分を増幅する増幅器２１とを備え、この増幅された変位偏差分に応じた信号を電圧電流変換器６を介してサーボ弁５に出力する。
【００２１】
図３はコントローラ１１のさらに詳細な構成を示す。
【００２２】
図３において、３５は電圧電流変換器６とサーボ弁５と油圧シリンダ３等によって構成されるアクチュエータである。
【００２３】
このアクチュエータ３５から検出される油圧シリンダ３の速度信号、加速度信号、変位センサ３６によって検出される変位信号は、それぞれフィルタ３７を介して出力され、モニタ３８に表示されるとともに、ＡＤコンバータ３９を介してアクチュエータ３５の制御系に出力される。
【００２４】
油圧シリンダ３に給排される油圧力Ｐ１とＰ２とＰ１−Ｐ２の各検出値は、それぞれ共にモニタ３８に表示される。
【００２５】
３１は信号発生器、３２，３３はそれぞれ目標速度を設定したマップであり、これらによって目標速度設定手段１２を構成する。
【００２６】
目標速度設定手段１２から出力される目標速度信号は、各増幅器４１，４２を介して５％づつ増減され、それぞれ油圧シリンダ３の速度信号と共にモニタ３８に表示される。これにより、正常時は実際の速度信号の特性が目標速度信号を５％づつ増減した速度信号の特性の間に挟まれた状態で表示される。
【００２７】
ＡＤコンバータ３９から出力される速度信号Ｘｄは増幅器４３を経て加算器１４に入力される。
【００２８】
目標速度設定手段１２から出力される目標速度信号は、増幅器４４を経て積分器１７に入力される。
【００２９】
ＡＤコンバータ３９から出力される変位信号Ｘは増幅器４５を経て加算器２０に入力される。
【００３０】
加算器２０から出力される変位偏差分の信号はリミッタ４６、フィルタ４７、加算器４８、ＤＡコンバータ４９を経てアクチュエータ３５に出力される。
【００３１】
なお、積分器１７は、目標速度を積分して目標変位を算出する目標変位算出手段を構成する。加算器１４は目標速度と実際の速度の偏差分を算出する速度偏差分算出手段を構成する。積分器１６は速度偏差分を積分して目標変位に対するフィードフォワード補正分を算出するフィードフォワード補正分算出手段を構成する。加算器１８は目標変位にフィードフォワード補正分を加算する目標変位補正手段を構成する。加算器２０は目標変位と実際の変位の偏差分を算出する変位偏差算出手段を構成する。
【００３２】
以上のように、加振試験機のコントローラ１１は、制御入力値として目標速度を設定し、目標速度と実際の速度の偏差分を積分してフィードフォワード補正分を算出し、目標変位を算出されたフィードフォワード補正分を加算して補正し、油圧シリンダ３の変位を目標変位に近づける制御を行うため、外因で速度の乱れが生じた場合、フィードフォワード補正分が応答良く変化し、速度、加速度の変動を速やかに抑えられる。
【００３３】
図４は油圧シリンダ３の変位、速度、加速度をそれぞれシミュレーションした結果を示す特性図である。これに示すように、油圧シリンダ３の変位は経過時間に対して一次的に増減し、この変位の方向が切換わるのに伴って油圧シリンダ３の速度は正負の値が逆転するとともに、油圧シリンダ３の加速度が瞬間的に立ち上がるが、この後に油圧シリンダの速度、加速度の変動が生じることが抑えられている。
【００３４】
これにより、油圧シリンダ３の変位を目標変位に近づける制御ゲインを大きくしてフィードバック制御の応答性を高める必要がないため、制御ゲインを小さくしてハンチングを抑えることが可能となり、被試験体を低速域から目標の加振特性で加振することができる。
【００３５】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の加振試験機は、被試験体として油圧緩衝器に限らず、他のものを加振する試験に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態を示す加振試験機の概略構成図。
【図２】同じくブロック図。
【図３】同じくブロック図。
【図４】同じくシミュレーションした結果を示す特性図。
【図５】従来例を示すブロック図。
【図６】同じくシミュレーションした結果を示す特性図。
【符号の説明】
【００３８】
３  油圧シリンダ
５  サーボ弁
１１  コントローラ
１２  目標速度設定手段
１３  速度検出手段
１４  加算器
１６  積分器
１７  積分器
１８  加算器
１９  変位検出手段
【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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