(57)【要約】      （修正有）【課題】目標とする非ガウス特性を有しつつ、目標とするＰＳＤを持った振動を与えることのできる振動制御装置を提供する。【解決手段】制御用ＰＳＤ算出手段２２は、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤと合致するように制御用ＰＳＤを修正する。ガウス性波形生成手段２６は、制御用ＰＳＤにランダムな位相を与えて逆フーリエ変換しガウス性波形を生成する。変換手段２８は、ガウス性波形を所望の特性を有する非ガウス性波形に変換する。位相算出手段３６は、生成された非ガウス性波形をフーリエ変換し各周波数の位相を抽出する。第２非ガウス性波形生成手段３８は、制御用ＰＳＤに抽出した位相を与えて逆フーリエ変換し非ガウス性波形を生成する。波形制御手段３２は、供試体４が非ガウス性波形にて振動するようにドライブ信号を算出する。制御特性更新手段３４は、ドライブ信号と応答信号の周波数特性を比較し系の伝達関数を算出し制御特性を更新する。【選択図】図１
2018021781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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、
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る第２非ガウス性波形生成手段と、
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３】
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。
【請求項４】
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レベルでクリッピングしてクリッピング波形を得るす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５】
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６】
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。
【請求項７】
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と、目標とする特性とに基づいて、加振機に対して与えるための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８】
請求項７の振動制御装置において、
前記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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標とする非ガウス性振動が供試体に与えられるように加振機を制御する振動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
輸送中稼働中に被る振動による影響をシミュレートするため、供試体に所望の振動を与える振動試験が行われている。振動試験において、所望の振動となるように加振機を制御するのが振動制御装置である。
【０００３】
現実に加えられる振動を記録しておき、この振動を供試体に与えることができれば、正確な振動試験を行うことが可能である。しかし、実際の振動波形自体を記録し再現するためには、膨大な記録容量が必要であるため、一般的にはあまり用いられていない。
【０００４】
一方で、正弦波による振動を与える試験も行われている。この場合、正弦波を出力するだけであるから制御は容易であるが、現実に加えられる振動との乖離が大きすぎるという問題がある。
【０００５】
そこで、現実に加えられる振動の周波数特性（パワースペクトル密度）を算出し、当該目的とするパワースペクトル密度を有する振動を供試体に加えるランダム振動試験が行われている。
【０００６】
図２５に、特許文献１に開示された従来のランダム振動試験のための振動制御装置を示す。加振機２自体も周波数特性を有するので、目標とするスペクトルを有する振動を与えたとしても、そのとおりの振動が供試体４には与えられない。したがって、振動制御装置により、供試体４の振動波形のスペクトル（応答スペクトル）が、目標スペクトルに等しくなるようにフィードバック制御を行っている。
【０００７】
加振機２に固定された供試体４は、加振機２によって振動させられる。供試体４の振動は、加速度センサ６によって検出され、Ａ／Ｄ変換器８によってディジタル信号である応答信号とされる。ＰＳＤ算出手段１１は、応答信号をフーリエ変換し、応答ＰＳＤを算出する。
【０００８】
制御用ＰＳＤ算出手段１３は、目標ＰＳＤと応答ＰＳＤとを比較し、両者が等しくなるように制御用ＰＳＤを算出する。ドライブ信号生成手段１５は、制御用ＰＳＤの各周波数成分にランダムな位相を与えて逆フーリエ変換を行い、ドライブ信号を生成する。Ｄ／Ａ変換器１０は、生成されたドライブ信号をアナログ信号に変換し、加振機２に与える。
【０００９】
以上のようにして、目標スペクトルを有する振動を供試体４に与えるよう制御することができる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１の振動制御装置では、目標とするスペクトルを有する振動を供試体４に与えることはできるものの、その振動の確率密度分布は、図２６Ａの実線に示すようにガウス分布（正規分布）となる。つまり、図２６Ｂに示すような振動波形となる。
【００１１】
しかし、現実の振動は、図２６Ｃに示すように、ガウス分布と比べて大きな加速度や、下から上へ突き上げるような加速度が発生することが多い（トラックの振動の場合）。つまり、図２６Ａの破線で示すように、非ガウス分布となることが多い。にもかかわらず、特許文献１の振動制御装置では、非ガウス特性を有する振動を供試体に与えることはできなかった。
【００１２】
そこで、発明者らは、上記の問題を解決するため、既に特許文献２に記載の発明を行っている。なお、非ガウス振動は、クルトシス／尖度（図２６Ａの山の急峻さ）、スキューネス／歪度（図２６Ａの山の対称性）によって特徴付けられる。
【００１３】
図２７に、特許文献２に開示された振動制御装置の構成を示す。センサ６によって検出された振動は、Ａ／Ｄ変換器８によってディジタルデータとしての応答信号とされる。応答ＰＳＤ算出手段２０は、応答信号をフーリエ変換し応答ＰＳＤを算出する。
【００１４】
制御用ＰＳＤ算出手段２２は、目標ＰＳＤと応答ＰＳＤを比較し、両者が合致するように、制御用ＰＳＤを修正する。ガウス性波形生成手段２６は、制御用ＰＳＤの各周波数成分に一様なランダム位相を与えて、ガウス性波形を生成する。変換手段２８は、ＺＭＮＬ関数（Zero-memory nonliner system関数）を用いて、ガウス性波形を、所望のクルトシス・スキューネスを持つ非ガウス性波形に変換する。
【００１５】
ドライブ信号生成手段４０は、非ガウス性波形にて供試体６が振動するように、加振機２、供試体４を含む系の伝達特性を考慮して、ドライブ信号を生成する。すなわち、ドライブ信号生成手段４０の波形制御手段３２は、系の伝達関数の逆特性を制御特性として用い、生成された非ガウス性波形に基づいて、ドライブ信号を生成する。このドライブ信号は、Ｄ／Ａ変換器１６によってアナログのドライブ信号とされ、加振機２に与えられる。ドライブ信号生成手段４０の制御特性更新手段３４は、ドライブ信号と応答信号に基づいて、系の伝達特性を算出し、上記の制御特性を更新する。
【００１６】
以上のようにして、目標とするＰＳＤを有し、目標とする非ガウス特性を有する振動を供試体４に与えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平８−０６８７１８
【特許文献２】特許５４２０６２１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献２の装置においては、ＺＭＮＬ関数による変換によって、目標とする非ガウス特性を有する振動を得ることができるものの、ＺＭＮＬ変換の際に、ＰＳＤが変動してしまうという問題があった。また、一般的に、クルトシスを３以下とした非ガウス性波形の生成は難しかった。
【００１９】
図２８に、ＺＭＮＬ変換によるＰＳＤの変動を示す。特許文献２の装置では、応答信号をＦＦＴして得た応答ＰＳＤが、目標ＰＳＤと等しくなるように、制御用ＰＳＤを算出している。この制御用ＰＳＤを逆ＦＦＴしてガウス性波形を生成し、さらに、このガウス性波形をＺＭＮＬ変換して、非ガウス性波形としている。この非ガウス性波形にて供試体４を振動させるようにドライブ信号を生成している。
【００２０】
ここで、制御用ＰＳＤを逆ＦＦＴして得たガウス性波形は、当然のことであるが制御用ＰＳＤに示す周波数特性を持つ。このことにより、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤと等しくなるようにフィードバック制御が上手く機能するのである。しかし、ガウス性波形をＺＭＮＬ変換して得た非ガウス性波形のＰＳＤは、図２８に示すように、制御用ＰＳＤとは異なったものとなってしまう。
【００２１】
このように、フィードバックループの中にＺＭＮＬ変換という非線形要素が入るため、フィードバック制御が適切に機能せず、図２９に示すように、最終的に得られた応答ＰＳＤと目標ＰＳＤとの合致性が低いという問題があった。
【００２２】
この発明は、上記のような問題点を解決して、目標とする非ガウス特性を有しつつ、目標とするＰＳＤを持った振動を与えることのできる振動制御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】
【００２３】
この発明の独立して適用可能ないくつかの特徴を以下に列挙する。
【００２４】
(1)この発明に係る振動制御装置は、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ている。
【００２５】
したがって、非線形要素があったとしても、目標ＰＳＤに合致し、しかも、所望の非ガウス特性を有する波形にて、供試体を振動させることができる。
【００２６】
(2)この発明に係る振動制御装置は、ドライブ信号生成手段が、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る第２非ガウス性波形生成手段と、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。
【００２７】
したがって、供試体の振動が第２非ガウス性波形に合致するように、より正確にドライブ信号を制御することができる。
【００２８】
(3)この発明に係る振動制御装置は、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ている。
【００２９】
したがって、より正確に、目標非ガウス特性を有する振動を供試体に与えるように制御することができる。
【００３０】
(4)この発明に係る振動制御装置は、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レベルでクリッピングす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ている。
【００３１】
したがって、クリッピングした波形の非ガウス特性を維持しつつ、その周波数特性を変えることなく制御を行うことができる。
【００３２】
(5)この発明に係る振動制御装置は、ドライブ信号生成手段は、前記制御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。
【００３３】
したがって、供試体の振動が修正クリッピング波形に合致するように、より正確にドライブ信号を制御することができる。
【００３４】
(6)この発明に係る振動制御装置は、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レベル修正手段と備えている。
【００３５】
したがって、より正確に、クリッピングした波形と同等の目標非ガウス特性を有する振動を供試体に与えるように制御することができる。
【００３６】
「応答スペクトル算出手段」は、実施形態においては、ステップＳ２がこれに対応する。
【００３７】
「制御用ＰＳＤ算出手段」は、実施形態においては、ステップＳ３がこれに対応する。
【００３８】
「ガウス性波形生成手段」は、実施形態においては、ステップＳ５がこれに対応する。
【００３９】
「変換手段」は、実施形態においては、ステップＳ６がこれに対応する。
【００４０】
「位相算出手段」は、実施形態においては、ステップＳ７がこれに対応する。
【００４１】
「ドライブ信号生成手段」は、実施形態においては、ステップＳ８〜Ｓ１３がこれに対応する。
【００４２】
「第２非ガウス性波形生成手段」は、実施形態においては、ステップＳ９がこれに対応する。
【００４３】
「ドライブ信号制御手段」は、実施形態においては、ステップＳ１３がこれに対応する。
【００４４】
「制御特性更新手段」は、実施形態においては、ステップＳ１８がこれに対応する。
【００４５】
「非ガウス特性算出手段」は、実施形態においては、ステップＳ１９やステップＳ５３がこれに対応する。
【００４６】
「変換特性修正手段」は、実施形態においては、ステップＳ２０がこれに対応する。
【００４７】
「クリッピング手段」は、実施形態においては、ステップＳ５１がこれに対応する。
【００４８】
「修正クリッピング波形生成手段」は、実施形態においては、ステップＳ５９がこれに対応する。
【００４９】
「クリッピングレベル修正手段」は、実施形態においては、ステップＳ５４がこれに対応する。
【００５０】
「プログラム」とは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の一実施形態による振動制御装置の機能ブロック図である。
【図２】振動制御装置のハードウエア構成である。
【図３】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図４】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図５】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図６】目標ＰＳＤ、応答ＰＳＤ、制御用ＰＳＤ、修正制御用ＰＳＤの関係を示す図である。
【図７】ＺＭＮＬ関数の一例である。
【図８】位相抽出によって生成した波形と元の波形との、クルトシス、スキューネスの変化を表す図である。
【図９】１フレーム分の非ガウス性波形、窓関数、窓関数を乗じた後の非ガウス性波形を示す図である。
【図１０】窓関数を乗じた非ガウス性波形をずらしながら重畳させる処理を説明するための図である。
【図１１】非ガウス性波形からの１フレーム分の波形の取り出しを示す図である。
【図１２】第２の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図である。
【図１３】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図１４】第３の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図である。
【図１５】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図１６】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図１７】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図１８】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図１９】第４の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図である。
【図２０】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図２１】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図２２】制御プログラム６６のフローチャートである。
【図２３】他の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図である。
【図２４】他の実施形態による振動制御装置の機能ブロック図である。
【図２５】従来の振動制御装置を示す図である。
【図２５ａ】従来のクリッピング処理を行う振動制御装置を示す図である。
【図２６】ガウス性波形と非ガウス性波形を示す図である。
【図２７】従来の非ガウス性振動を制御する振動制御装置を示す図である。
【図２８】ガウス性振動を非ガウス性振動に変換した際に生じるＰＳＤの変化を示す図である。
【図２９】図２７の装置における、目標ＰＳＤと応答ＰＳＤを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
１．第１の実施形態
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。
【００５３】
制御用ＰＳＤ算出手段２２は、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤと合致するかどうかを判断し、両者が合致するように、制御用ＰＳＤを修正する。つまり、フィードバック制御を行う。
【００５４】
ガウス性波形生成手段２６は、制御用ＰＳＤにランダムな位相を与えて、逆フーリエ変換（逆ＦＦＴ）し、ガウス性波形を生成する。変換手段２８は、ＺＭＮＬ関数などを用いて、ガウス性波形を所望の特性を有する非ガウス性波形に変換する。
【００５５】
位相算出手段３６は、生成された非ガウス性波形をフーリエ変換し、各周波数の位相を抽出する。第２非ガウス性波形生成手段３８は、制御用ＰＳＤに、抽出した位相を与えて、逆フーリエ変換し、第２非ガウス性波形を生成する。
【００５６】
波形制御手段３２は、加振機２、供試体４を含む系の伝達関数を考慮した制御特性にしたがい、供試体４が第２非ガウス性波形にて振動するように、ドライブ信号を算出し出力する。
【００５７】
Ｄ／Ａ変換器１６は、ディジタルデータのドライブ信号を、アナログ信号に変換する。このドライブ信号は、増幅器（図示せず）を介して、加振機２に与えられる。
【００５８】
なお、制御特性更新手段３４は、ドライブ信号と応答信号の周波数特性を比較し、系の伝達関数を算出し、制御特性を更新する。波形制御手段３２は、更新された制御特性にしたがって、第２非ガウス性波形をドライブ信号に変換する。
【００５９】
なお、この実施形態では、第２非ガウス性波形生成手段３８、波形制御手段３２、制御特性更新手段３４によって、ドライブ信号生成手段４０が構成されている。
【００６０】
以上のようにして、所望の非ガウス特性を有する振動を、供試体４に与えることができる。
【００６１】
1.2ハードウエア構成
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。
【００６２】
ＣＰＵ５０には、メモリ５２、タッチスクリーン・ディスプレイ５４、不揮発性メモリ５６、Ｄ／Ａ変換器５８、Ａ／Ｄ変換器６２が設けられている。なお、加振機２に対する出力は、Ｄ／Ａ変換器５８、アンプ６０を介して、アナログ信号として加振機２に与えられる。また、加速度センサ６からの入力は、Ａ／Ｄ変換器６２を介して、ディジタルデータとして取り込まれる。
【００６３】
不揮発性メモリ５６には、オペレーティングシステム６４、制御プログラム６６が記録されている。制御プログラム６６は、オペレーティングシステム６４と協働してその機能を発揮するものである。
【００６４】
1.3振動制御処理
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。
【００６５】
ＣＰＵ５０は、Ａ／Ｄ変換器６２を介して、加速度センサ６からの応答信号を所定時間分（１フレームと呼ぶ）取得する（ステップＳ１）。さらに、ＣＰＵ５０は、この応答信号をフーリエ変換（ＦＦＴ）し、応答ＰＳＤを算出する（ステップＳ２）。算出された応答ＰＳＤの例を、図６Ｂに示す。なお、この実施形態では、１フレーム分の応答波形について応答ＰＳＤを算出したが、過去の所定フレーム分の応答波形について応答ＰＳＤを算出するようにしてもよい。
【００６６】
続いて、ＣＰＵ５０は、応答ＰＳＤと目標ＰＳＤを比較し、両者が合致するように制御用ＰＳＤを修正する（ステップＳ３）。たとえば、現在の制御用ＰＳＤが、図６Ｃに示すようであったとする。つまり、この制御用ＰＳＤに基づいて生成した振動にて加振機２を動作させた時の、応答ＰＳＤが図６Ｂのようになったということである。
【００６７】
図６Ｂに示す応答ＰＳＤは、目標ＰＳＤと合致していない部分がある。ＣＰＵ５０は、各周波数成分（ラインという）ごとに、その大小を比較する。各周波数成分ごとに、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤを下回っていれば、制御用ＰＳＤを大きくし、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤを上回っていれば、制御用ＰＳＤを小さくする。ＣＰＵ５０は、このような修正を施して、図６Ｄに示すように、新たな制御用ＰＳＤを得る。
【００６８】
次に、ＣＰＵ５０は、生成した制御用ＰＳＤの各周波数成分にランダムな位相を与え（ステップＳ４）、逆フーリエ変換（逆ＦＦＴ）を行う（ステップＳ５）。これにより、当該制御用ＰＳＤを有する１フレーム分のガウス性波形を得ることができる。ガウス性波形は、図２６Ａに示すような確率分布を持ち、尖度（クルトシス）Ｋが３．０、スキューネス（歪度）Ｓが０である。
【００６９】
目標として設定されている尖度Ｋは５．０、歪度Ｓは０．５であり、非ガウス性波形である。そこで、ＣＰＵ５０は、図７に示すようなＺＭＮＬ（Zero-memory nonliner system関数）を用いて、得られたガウス性波形を変換し、所望の非ガウス特性を有する波形に変換する（ステップＳ６）。
【００７０】
図７において、横軸は与えられた信号であり、縦軸は出力信号である。ガウス性波形ｘ（ｔ）を、このＺＭＮＬ関数によって変換すると、非ガウス性ランダム信号ｙ（ｔ）が得られる。
【００７１】
ＺＭＮＬ関数には、さまざまな手法があるが、ここでは一例を示す。ＺＭＮＬ関数を数式で表すと、数１のとおりである。
【００７２】
【数１】
2018021781.tif 000003
【００７３】
ｘがガウス性信号、ｙが得られる非ガウス性信号である。各係数の詳細は、数２に示すとおりである。
【００７４】
【数２】
2018021781.tif 000004
【００７５】
上式におけるスキューネスＳ、クルトシスＫに目標スキューネス、目標クルトシスの値を代入することにより、変換によって所望の非ガウス性ランダム波形を生成することのできるＺＭＮＬ関数を得ることができる。
【００７６】
なお、上式では、２．８より小さい目標クルトシスを設定することができない。そこで、数３のような関数を用いるようにしてもよい。
【００７７】
【数３】
2018021781.tif 000005
【００７８】
係数Ｃｎは、数４に示す誤差変数εを最小にする最適化問題を解くことにより決定することができる。
【００７９】
【数４】
2018021781.tif 000006
【００８０】
以上のようにして得られた非ガウス性波形は、メモリ５２に記録される。なお、前述のように、このようにして得られた非ガウス性波形は、目標スキューネス、目標クルトシスを有するものとなっているが、変換により、本来の制御用ＰＳＤとは異なったＰＳＤとなってしまっている。
【００８１】
そこで、この実施形態では、次のような処理を行うことで、制御用ＰＳＤを維持しつつ、目標とする非ガウス特性に近い特性の波形を得るようにしている。
【００８２】
ＣＰＵ５０は、この非ガウス性波形をＦＦＴし、位相の周波数特性（非ガウス位相）を算出する（ステップＳ７）。したがって、周波数ｆ１〜ｆｎごとの位相φ１〜φｎが以下のように算出されることになる。
【００８３】
ｆ１：φ１
ｆ２：φ２
ｆ３：φ３
・    ・
ｆｎ：φｎ。
【００８４】
次に、ＣＰＵ５０は、ステップＳ３において算出した制御用ＰＳＤの各周波数成分Ｐ１〜ｐｎに、算出した非ガウス位相φ１〜φｎを与え（ステップＳ８）、逆ＦＦＴを行う（ステップＳ９）。このようにして、第２非ガウス性波形を生成する。この第２非ガウス性波形の周波数特性は、当然のことであるが、制御用ＰＳＤに合致する。なお、クルトシス（尖度）Ｋ、スキューネス（歪度）Ｓは、目標値からずれるが、非ガウス特性は失われない。
【００８５】
図８Ａに、シミュレーションによって算出した、クルトシスＫの変化を示す。横軸が、ステップＳ６によって生成した非ガウス性波形のクルトシス、つまり目標クルトシスである。縦軸が、上記のステップＳ７〜Ｓ９の処理によって生成した第２非ガウス性波形のクルトシスである。
【００８６】
図８Ｂに、シミュレーションによって算出した、スキューネスＳの変化を示す。横軸が、ステップＳ６によって生成した非ガウス性波形のスキューネス、つまり目標スキューネスである。縦軸が、上記のステップＳ７〜Ｓ９の処理によって生成した第２非ガウス性波形のスキューネスである。
【００８７】
このように、クルトシス、スキューネス共に、その変化には規則性（一次関数）が見られる。したがって、この変化を見越して、ＺＭＮＬ関数による変換によって生成する非ガウス性波形のクルトシス、スキューネスを設定し、第２非ガウス性波形のクルトシス、スキューネスが目標値となるようにすればよい。
【００８８】
たとえば、目標クルトシスを１０、目標スキューネスを０．８とするのであれば、クルトシスが３２、スキューネスが２．０となるように、ＺＭＮＬ変換を行うとよい。この実施形態では、図８Ａ、図８Ｂに示す関係をテーブルまたは数式として不揮発性メモリ５６に記録している。
【００８９】
以上のようにして、制御用ＰＳＤにランダム位相を与え、逆ＦＦＴを行って得たガウス性波形をＺＭＮＬ変換し、非ガウス性波形を得て、非ガウス性波形の位相と制御用ＰＳＤに基づいて、１フレーム分の第２非ガウス性波形を得ることができる。
【００９０】
ここで、制御ループが遅かったり、窓関数による重ね合わせ処理をする場合には、制御用ＰＳＤから１フレーム分の第２非ガウス性波形を生成しただけでは、制御が間に合わなくなる。そこで、この実施形態では、１つの制御用ＰＳＤから複数フレーム分（この実施形態では２フレーム分）の第２非ガウス性波形を生成するようにしている。つまり、ステップＳ４〜Ｓ９をもう一度繰り返して実行するようにしている。なお、ステップＳ４において与える位相はランダムであって、毎回異なる位相であるので、異なった波形となる。
【００９１】
ＣＰＵ５０は、このようにして生成した複数フレームの第２非ガウス性波形に、窓関数を乗じる（ステップＳ１０）。この処理を、図９Ａ〜Ｃに示す。図９Ａは、１フレーム分の第２非ガウス性波形である。図９Ｂは、窓関数の例である。１フレームの中央部分が「１（−１）」、両端が「０」となる関数である。しかも、フレームの半分だけずらしてこの窓関数を重ねると、いずれの時点でも合計値が「１」になるような関数となっている。このような関数としては、たとえば、ハニング・ウインドウなどが知られている。
【００９２】
図９Ｃは、窓関数を乗じた後の第２非ガウス性波形である。両端部が「０」になっていることがわかる。これにより、接続部分において余分な周波数成分をもたらさないようにしている。
【００９３】
次に、ＣＰＵ５０は、図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに示すように、窓関数を乗じた第２非ガウス性波形を、１／２フレームずつずらしながら重ね合わせる（ステップＳ１１）。これにより、図１０Ｄに示すように、連続した第２非ガウス性波形を得る。
【００９４】
続いて、ＣＰＵ５０は、この連続した第２非ガウス性波形の１フレーム分を取り出す（ステップＳ１２）。ただし、取り出す位置は、１フレームではなく、１／２フレームだけずらす。したがって、取り出された波形は、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄに示すように、前回取り出した波形と１／２フレーム分だけ重畳した状態となっている。
【００９５】
ＣＰＵ５０は、取り出した１フレーム分の第２非ガウス性波形に、制御特性を乗じてドライブ信号を生成する（ステップＳ１３）。この実施形態では、制御特性として、加振機２、供試体４を含む系の伝達関数の逆特性を用いている。つまり、第２非ガウス性波形にて供試体４を振動させるためには、第２非ガウス性波形に伝達関数の逆特性を乗じた波形をドライブ信号として与えることで、これを実現できるからである。
【００９６】
ＣＰＵ５０は、このようにして得たドライブ信号に、前記の窓関数を乗じて、１／２フレームずらした状態で重ね合わせる（ステップＳ１５）。このようにして連続したドライブ信号を得て、これを出力する（ステップＳ１６）。
【００９７】
次に、ＣＰＵ５０は、加速度センサ６からの応答波形を取得する（ステップＳ１７）。与えたドライブ信号と応答波形に基づいて、系の伝達関数を算出し、制御特性を更新する（ステップＳ１８）。この制御特性は、次のドライブ信号生成の際に用いられることになる。
【００９８】
ＣＰＵ５０は、以上の処理を繰り返し、所望の非ガウス特性、ＰＳＤを有する振動を、供試体４に与えることができる。
【００９９】
1.4その他
(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。
【０１００】
(2)上記実施形態では、ステップＳ１１、Ｓ１５において、１／２フレームずらして重ね合わせるようにしている。しかし、１／ｎフレームずらして重ね合わせるようにしてもよい（ｎは任意の整数）。
【０１０１】
(3)上記実施形態では、非ガウス特性としてクルトシス、スキューネスを制御するようにしている。しかし、いずれか一方のみを制御するようにしてもよい。また、他の特性を制御するようにしてもよい。
【０１０２】
(4)上記実施形態では、系の伝達関数の逆特性を制御特性として用いている。しかし、その他の特性、たとえばインパルス応答などを制御特性として用いるようにしてもよい。
【０１０３】
(5)上記実施形態では、ドライブ信号生成時の制御特性を更新してフィードバックするようにしている。しかし、予め定めた制御特性を更新せずにそのまま用いるようにしてもよい。
【０１０４】
(6)上記実施形態では、加振機２によって一方向に加振するための振動制御装置について説明した。しかし、複数方向に加振する多軸振動制御装置についても同様に適用することができる。
【０１０５】
(6)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。
【０１０６】
２．第２の実施形態
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。
【０１０７】
第２の実施形態では、応答信号の非ガウス特性を解析し、これが目標非ガウス特性と等しくなるように、変換手段２８において用いる変換特性を修正するようにしている。
【０１０８】
図１２において、基本的な構成は図１と同様である。非ガウス特性算出手段４２は、応答信号の非ガウス特性（応答非ガウス特性）を算出する。変換特性修正手段４４は、目標非ガウス特性と応答非ガウス特性を比較し、応答非ガウス特性が目標非ガウス特性に近づくように、変換特性を修正する。変換手段２８は、修正された変換特性により、ガウス性波形を非ガウス性波形に変換する。
【０１０９】
したがって、フィードバック制御により、目標非ガウス特性に合致する特性を有する振動にて、供試体４を振動させることができる。
【０１１０】
2.2ハードウエア構成
ハードウエア構成は、図２と同様である。
【０１１１】
2.3振動制御処理
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。
【０１１２】
ステップＳ１８において制御特性を更新した後、ＣＰＵ５０は、応答信号のクルトシス（応答クルトシス）Ｋｒ、スキューネス（応答スキューネス）Ｓｒを算出する（ステップＳ１９）。次に、ＣＰＵ５０は、目標クルトシスＫｔと応答クルトシスＫｒを比較し、両者が合致するように、ステップＳ６における制御特性を修正する。
【０１１３】
具体的には、目標クルトシスＫｔよりも応答クルトシスＫｒが小さければ（大きければ）、ステップＳ６において生成する非ガウス性波形のクルトシス（制御クルトシス）を大きく（小さく）する。
【０１１４】
また、絶対値において、目標スキューネスＳｔよりも応答スキューネスＳｒが小さければ（大きければ）、ステップＳ６において生成する非ガウス性波形のスキューネス（制御スキューネス）を大きく（小さく）する。
【０１１５】
上記のようなフィードバック制御により、目標クルトシスＫｔ、目標スキューネスＳｔを持つ振動にて、供試体４を振動させることができる。
【０１１６】
2.4その他
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。
【０１１７】
３．第３の実施形態
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。
【０１１８】
波形のクリッピングは、所定値以上の振幅が供試体４に与えられないように振幅を制限する制御である。これにより、加振機２や供試体４に限界以上の振動が加えられることなく、加振機２や供試体４を保護することができる。
【０１１９】
しかし、その一方で、波形をクリッピングするとそのＰＳＤが変化してしまい、フィードバック制御がうまく機能しないこととなる。
【０１２０】
この実施形態では、クリッピングしたガウス性波形をそのまま用いるのではなく、その位相の周波数特性を抽出し、これを制御用ＰＳＤに与えて逆ＦＦＴを行い、修正クリッピング波形として用いるようにしている。これにより、制御用ＰＳＤに合致し、クリッピングした波形と同じ非ガウス特性を有する波形を制御に用いることができる。クリッピングした波形と同じ非ガウス特性を有する波形は、完全にクリッピングされているわけではないが、非ガウス特性が同じであることから、実質的にクリッピングされた波形と同等であるということができる。
【０１２１】
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。
【０１２２】
制御用ＰＳＤ算出手段２２は、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤと合致するかどうかを判断し、両者が合致するように、制御用ＰＳＤを修正する。つまり、フィードバック制御を行う。
【０１２３】
ガウス性波形生成手段２６は、制御用ＰＳＤにランダムな位相を与えて、逆フーリエ変換（逆ＦＦＴ）し、ガウス性波形を生成する。クリッピング手段２８は、ガウス性波形を所定レベルでクリッピングし、クリッピング波形を生成する。このクリッピング波形は、非ガウス特性を有することになる。
【０１２４】
位相算出手段３６は、生成されたクリッピング波形をフーリエ変換し、各周波数の位相を抽出する。修正クリッピング波形生成手段３８は、制御用ＰＳＤに、抽出した位相を与えて、逆フーリエ変換し、修正クリッピング波形を生成する。
【０１２５】
波形制御手段３２は、加振機２、供試体４を含む系の伝達関数を考慮した制御特性にしたがい、供試体４が修正クリッピング波形にて振動するように、ドライブ信号を算出し出力する。
【０１２６】
Ｄ／Ａ変換器１６は、ディジタルデータのドライブ信号を、アナログ信号に変換する。このドライブ信号は、増幅器（図示せず）を介して、加振機２に与えられる。
【０１２７】
なお、制御特性更新手段３４は、ドライブ信号と応答信号の周波数特性（ドライブＰＳＤ、応答ＰＳＤ）を比較し、系の伝達関数を算出し、制御特性を更新する。波形制御手段３２は、更新された制御特性にしたがって、修正クリッピング波形をドライブ信号に変換する。
【０１２８】
非ガウス特性算出手段４２は、応答信号の非ガウス特性（応答非ガウス特性）を算出する。変換特性修正手段４４は、応答非ガウス特性が目標非ガウス特性に近づくように、クリッピングのレベルなどを修正する。
【０１２９】
以上のようにして、所望のクリッピング波形と同じ非ガウス特性を有する振動を、供試体４に与えることができる。
【０１３０】
3.2ハードウエア構成
ハードウエア構成は、図２と同様である。
【０１３１】
3.3振動制御処理
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。
【０１３２】
次に、ＣＰＵ５０は、ＦＦＴにより、クリッピング波形の位相の周波数特性を算出する（ステップＳ７）。さらに、制御用ＰＳＤに位相を与えて、逆ＦＦＴを行い、修正クリッピング波形を生成する（ステップＳ５９）。
【０１３３】
以上のようにして、複数フレームの修正クリッピング波形を得る。ＣＰＵ５０は、修正クリッピング波形に窓関数を乗じて、ずらしながら重畳し、連続した修正クリッピング波形を得る（ステップＳ１０、Ｓ１１）。
【０１３４】
以下、図１７（図５と同様である）に示すように、修正クリッピング波形にて供試体４を振動させる（ステップＳ１２〜Ｓ１８）。
【０１３５】
さらに、ＣＰＵ５０は、応答信号のクルトシス（応答クルトシス）Ｋｒを算出する（ステップＳ５３）。この応答クルトシスＫｒが、目標クルトシスＫｔよりも小さければ（大きければ）、クリッピングレベルを上げる（下げる）（ステップＳ５４）。したがって、次のクリッピングからは、修正されたレベルにしたがってクリッピングを行う。
【０１３６】
このようにして、クリッピングされた波形の非ガウス特性と同じ非ガウス特性を持つ振動を供試体４に与えるように制御することができる。
【０１３７】
3.4その他
(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。
【０１３８】
(2)上記実施形態では、応答信号のクルトシスが目標クルトシスに合致するようにクリッピングレベルを修正してフィードバック制御を行っている。しかし、クリッピングレベル以外の要素を修正してフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【０１３９】
たとえば、クリッピングを行った波形の非ガウス特性を目標非ガウス特性として算出した後は、この目標非ガウス特性になるように、第１の実施形態、第２の実施形態の制御を行うようにしてもよい。
【０１４０】
(3)上記実施形態では、応答信号のクルトシスが目標クルトシスに合致するようにクリッピングレベルを修正してフィードバック制御を行っている。しかし、クリッピングレベルとクルトシスとの関係を予め算出しておき、この関係に基づいて、所望のクルトシスとなるようなクリッピングレベルを決定するようにしてもよい。
【０１４１】
(4)上記実施形態では、修正クリッピング波形を得た後は、当該修正クリッピング波形にて供試体４が振動するように、制御特性を考慮してドライブ信号を生成している。しかし、制御特性更新手段３４、ドライブ信号制御手段３２を設けずに、修正クリッピング波形を、連続化（窓関数を乗じてずらしながら重ね合わせる）してドライブ信号を得るようにしてもよい。この場合であっても、フードバック制御により、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤに合致するように制御が行われる。
【０１４２】
(5)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。
【０１４３】
４．第４の実施形態
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。
【０１４４】
これに対し、第４の実施形態では、ドライブ信号の非ガウス特性を、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ものである。したがって、第４の実施形態は、主として、加振機２を保護するために、振動を制限するものである。
【０１４５】
ここで、図２５に示す従来の振動制御装置について、そのドライブ信号をクリッピングする方式を、図２５ａに示す。生成されたドライブ信号について、クリッピング手段２８により、クリッピングが行われている。したがって、実際に、加振機２に与えられる信号は、クリッピングされたものとなる。
【０１４６】
ただし、図２５ａにしめすようなクリッピング方式では、加振機２に与えられる信号が、制御用ＰＳＤとは異なったものとなってしまい、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤに合致しなくなるという問題があった。第４の実施形態は、この問題を解決するものである。
【０１４７】
図１９に、第４の実施形態の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。
【０１４８】
制御用ＰＳＤ算出手段２２は、応答ＰＳＤが目標ＰＳＤと合致するかどうかを判断し、両者が合致するように、制御用ＰＳＤを修正する。つまり、フィードバック制御を行う。
【０１４９】
ドライブ信号生成手段１５は、制御用ＰＳＤにランダムな位相を与えて、逆フーリエ変換（逆ＦＦＴ）し、ドライブ信号を生成する。仮に、このドライブ信号を、連続化して加振機２に与えれば、図２５に示す従来の装置と同様の動作となる。
【０１５０】
この実施形態では、このドライブ信号をクリッピングするようにしている。クリッピング手段２８は、ドライブ信号を所定レベルでクリッピングし、クリッピング波形を生成する。このクリッピング波形は、非ガウス特性を有することになる。
【０１５１】
位相算出手段３６は、生成されたクリッピング波形をフーリエ変換し、各周波数の位相を抽出する。修正クリッピング波形生成手段３８は、制御用ＰＳＤに、抽出した位相を与えて、逆フーリエ変換し、修正クリッピング波形を生成する。
【０１５２】
連続化手段５２は、複数フレーム分の修正クリッピング波形に、窓関数を乗じ、ずらしながら重ね合わせて、連続化する。
【０１５３】
Ｄ／Ａ変換器１６は、ディジタルデータのドライブ信号を、アナログ信号に変換する。このドライブ信号は、増幅器（図示せず）を介して、加振機２に与えられる。
【０１５４】
非ガウス特性算出手段４２は、応答信号の非ガウス特性（応答非ガウス特性）を算出する。変換特性修正手段４４は、応答非ガウス特性が目標非ガウス特性に近づくように、クリッピングのレベルなどを修正する。
【０１５５】
以上のようにして、所望のクリッピング波形と同じ非ガウス特性を有するドライブ信号を、加振機２に与えることができる。
【０１５６】
4.2ハードウエア構成
ハードウエア構成は、図２と同様である。
【０１５７】
4.3振動制御処理
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。
【０１５８】
ＣＰＵ５０は、ステップＳ５１において、制御用ＰＳＤから生成したドライブ信号を、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。
【０１５９】
次に、ＣＰＵ５０は、ＦＦＴにより、クリッピング波形の位相の周波数特性を算出する（ステップＳ７）。さらに、制御用ＰＳＤに位相を与えて、逆ＦＦＴを行い、修正クリッピング波形を生成する（ステップＳ５９）。
【０１６０】
以上のようにして、複数フレームの修正クリッピング波形を得る。ＣＰＵ５０は、修正クリッピング波形に窓関数を乗じて、ずらしながら重畳し、連続したクリッピングドライブ信号を得る（ステップＳ１０、Ｓ１１）。
【０１６１】
ＣＰＵ５０は、このクリッピングドライブ信号をＤ／Ａ変換器１６に出力する（ステップＳ１６）。これにより、ドライブ信号にて加振機２が駆動される。
【０１６２】
さらに、ＣＰＵ５０は、ドライブ信号のクルトシス（応答クルトシス）Ｋｄを算出する（ステップＳ５５）。このドライブクルトシスＫｄが、目標クルトシスＫｔよりも小さければ（大きければ）、クリッピングレベルを上げる（下げる）（ステップＳ５４）。したがって、次のクリッピングからは、修正されたレベルにしたがってクリッピングを行う。
【０１６３】
このようにして、クリッピングされたドライブ信号の非ガウス特性と同じ非ガウス特性を持つドライブ信号を加振機２に与えることができる。
【０１６４】
4.4その他
(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。
【０１６５】
(2)上記実施形態では、ドライブ信号のクルトシスが目標クルトシスに合致するようにクリッピングレベルを修正してフィードバック制御を行っている。しかし、クリッピングレベル以外の要素を修正してフィードバック制御を行うようにしてもよい。
【０１６６】
たとえば、クリッピングを行った波形の非ガウス特性を目標非ガウス特性として算出した後は、この目標非ガウス特性になるように、第１の実施形態、第２の実施形態の制御を行うようにしてもよい。
【０１６７】
(3)上記実施形態では、ドライブ信号のクルトシスが目標クルトシスに合致するようにクリッピングレベルを修正してフィードバック制御を行っている。しかし、クリッピングレベルとクルトシスとの関係を予め算出しておき、この関係に基づいて、所望のクルトシスとなるようなクリッピングレベルを決定するようにしてもよい。
【０１６８】
(4)上記実施形態では、制御用ＰＳＤから複数フレームのドライブ信号を生成し、各フレームのドライブ信号をクリッピングした後に、連続化を行っている。所定レベルによるクリッピングを行う場合には、これでよいが、ＲＭＳ値を基準として定めたレベル（たとえば、ＲＭＳ値の６０％など）によりクリッピングを行う場合には、１フレームのＲＭＳ値ではなく複数フレーム分のＲＭＳ値を用いた方が好ましい。
【０１６９】
この場合には、ドライブ信号生成手段１５において、複数フレームのドライブ信号を連続化し、これに対してクリッピング処理を行うようにすればよい。この場合、連続化したドライブ信号から、一部重畳するように１フレーム分のドライブ信号を取り出し、クリッピング処理を行った後、連続化を行うようにしてもよい。
【０１７０】
(5)上記実施形態では、加振機２や供試体４を含む系の伝達特性を考慮せずに、制御用ＰＳＤを生成してフィードバック制御を行うようにしている。しかし、図２３に示すように、系の制御特性を考慮してフィードバック制御を行う場合にも、この実施形態によるクリッピング処理を適用することができる。
【０１７１】
図２３において、ドライブ信号生成手段１５は、制御用ＰＳＤを系の伝達特性を考慮した制御特性によって修正し、修正した制御用ＰＳＤに基づいてドライブ信号（連続したドライブ信号）を生成している。系の伝達特性は、信号の大きさなどによって一定ではないため、伝達特性を考慮したフィードバックを行うことにより、安定した処理を行うことができる。
【０１７２】
このようにフィードバック制御において系の伝達関数を考慮した制御を行う場合には、ドライブ信号のＰＳＤは制御ＰＳＤと異なったものとなる。したがって、修正クリッピング波形生成手段３８においては、制御用ＰＳＤを用いるのではなく、ドライブ信号ＰＳＤ算出手段５０によって、ドライブ信号のＰＳＤ（ドライブＰＳＤ）を算出し、これを用いるようにする。
【０１７３】
さらに、上記伝達特性を用いて、ガウス性波形どおりの振動を供試体４に与えるために、波形制御を行ってドライブ信号を生成する場合にも、上記のクリッピング処理を適用することができる。この場合の、全体構成図を図２４に示す。
【０１７４】
ガウス性波形生成手段２６は、系の伝達特性を考慮せずに、ガウス性波形（非ガウス性波形でもよい）を生成する。ドライブ信号生成手段４０は、このガウス性波形にて供試体４が振動するように、系の伝達特性を考慮した制御特性を用いてドライブ信号（連続したドライブ信号）を生成する。このドライブ信号に対する処理は、図２３と同じである。
【０１７５】
以上のように、どのようなドライブ信号を用いるかに関係なく、この実施形態によるクリッピング処理を用いることができる。
【０１７６】
(6)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。
【図１】
2018021781.tif 000007
【図２】
2018021781.tif 000008
【図３】
2018021781.tif 000009
【図４】
2018021781.tif 000010
【図５】
2018021781.tif 000011
【図６】
2018021781.tif 000012
【図７】
2018021781.tif 000013
【図８】
2018021781.tif 000014
【図９】
2018021781.tif 000015
【図１０】
2018021781.tif 000016
【図１１】
2018021781.tif 000017
【図１２】
2018021781.tif 000018
【図１３】
2018021781.tif 000019
【図１４】
2018021781.tif 000020
【図１５】
2018021781.tif 000021
【図１６】
2018021781.tif 000022
【図１７】
2018021781.tif 000023
【図１８】
2018021781.tif 000024
【図１９】
2018021781.tif 000025
【図２０】
2018021781.tif 000026
【図２１】
2018021781.tif 000027
【図２２】
2018021781.tif 000028
【図２３】
2018021781.tif 000029
【図２４】
2018021781.tif 000030
【図２５】
2018021781.tif 000031
【図２５ａ】
2018021781.tif 000032
【図２６】
2018021781.tif 000033
【図２７】
2018021781.tif 000034
【図２８】
2018021781.tif 000035
【図２９】
2018021781.tif 000036