(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークプロダクトを支持し且つ含む、共振特性が可変である構造体の振動制御システムであって、
剛性外部体に一体化して固定される前記構造体に選択的に力を与える電磁気アクチュエータと、
前記構造体の感知された振動と、前記構造体の外部にある振動源であるフィードフォワード基準の感知された振動と、前記共振特性を変化させる可変量であり、前記構造体の質量又は位置を含む可変量とに応じて前記電磁気アクチュエータを操作するデジタル制御システムと、
前記フィードフォワード基準の振動を感知する１つ以上のフィードフォワードセンサと、を含み、
前記デジタル制御システムは、前記フィードフォワードセンサからの信号に反応して前記電磁気アクチュエータを制御する１つ以上のフィードフォワードループを含み、
前記フィードフォワードループのプラント伝達関数は、前記可変量に応じて制御される、
振動制御システム。
【請求項２】
配管システムにおける、共振特性が可変である構造体の振動制御システムであって、
剛性外部体に一体化して固定される前記構造体に選択的に力を与える電磁気アクチュエータと、
前記構造体の感知された振動と、前記構造体の外部にある振動源であるフィードフォワード基準の感知された振動と、前記共振特性を変化させる可変量であり、前記構造体内の材料の密度、動作圧力若しくは質量流量を含む可変量とに応じて前記電磁気アクチュエータを操作するデジタル制御システムと、
前記フィードフォワード基準の振動を感知する１つ以上のフィードフォワードセンサと、を含み、
前記デジタル制御システムは、前記フィードフォワードセンサからの信号に反応して前記電磁気アクチュエータを制御する１つ以上のフィードフォワードループを含み、
前記フィードフォワードループのプラント伝達関数は、前記可変量に応じて制御される、
振動制御システム。
【請求項３】
前記構造体の振動を感知する１つ以上の振動センサを含み、
前記デジタル制御システムは、前記振動センサからの信号に反応して前記電磁気アクチュエータを制御する１つ以上のフィードバックループを含み、
前記フィードバックループの利得は、前記可変量に応じて制御される、
請求項１又は２に記載の振動制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
［発明の属する技術分野］
本発明は、状態が可変である機械的及び／又は工業的構造体における振動を減少させ、排除し、且つ／或いは、監視する電磁気システムに関する。本発明は更に、工業機器及び他の装置と関連して使用する電磁気アクチュエータに関する。本発明は更に、被制御構造体の変化する物理的及び／又は環境的特性（位置、質量、スループット速度等）に動的に反応する振動制御システムに関する。
【０００２】
［関連技術の議論］
米国特許第５，７９６，８４９号（コールマン外）は、雑音及び構造体上の振動を能動的に制御するシステムを記載する。コールマン外による特許は、アクチュエータ装置と残りのセンサとの間の伝達関数の力学が時間の経過に伴い変化する状況に関連する。コールマン外によるシステムでは、プローブ信号を用いて、プラント伝達関数の現在の推定値を得る。米国特許第５，８１６，１２２号（ベニング外）は、機械的外乱に対するエコーのような応答を制御するシステムを記載する。ベニング外によるシステムは、金属切削機器における振動の適応抑制を提供する。特に、ベニング外による特許は、可動機械工具における振動を能動的に抑制するために、中ぐり棒と回転ワークピースの減法成形（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ  ｓｈａｐｉｎｇ）とに関連する特定の技術について述べている。米国特許第５，７１３，４３８号（ロゼッティ（Ｒｏｓｓｅｔｔｉ）外）は、飛行機の胴体又は自動車構造体の振動を制御する適応フィードフォワードシステムを記載する。ロゼッティ外によるシステムは、フィードフォワード制御と共にフィードバック制御を用いず、また、このシステムは、プラント伝達関数の測定は行わない。ロゼッティ外によるシステムは、シェーカ型の電磁気素子を用いるが、この電磁気素子は、設置及び維持することが困難且つ高価であり得、非線形の挙動及び高調波歪みの傾向がある。コールマン外、ベニング外、及びロゼッティ外による特許は、以下においてより詳細に説明する。
【０００３】
［発明の概要］
従来技術の不利点は、本発明によって、大部分が解決される。本発明の一態様によると、状態が可変である機械構造体における振動を制御するシステムが提供される。このシステムは、多数のセンサ及び他の装置を用いて、振動及び環境の制御データを得る。このシステムは、この振動及び環境の制御データに反応して１つ以上の電磁気アクチュエータを動作させる。
【０００４】
本発明は、振動入力に敏感である、高共振の、状態が可変である構造体の振動を制御するのに非常に適している。本発明のこの態様によると、被制御構造体の共振特性は静的ではなく、むしろ、構造体の質量、位置、及び／又は、他の変化する物理的特性と共に変化する。本発明は、固定的な周波数の励起を発生させるポンプやランダムな過渡振動発生源といった１つ以上の振動発生源からの振動に常にさらされる構造体を制御するために用いられる。所望の振動制御を達成するために、本発明は、動的な制御パラメータを用いて、多数の制御ストラテジを並列で用いる。
【０００５】
本発明の一態様によると、デジタル制御部は、１つ以上のセンサ及び１つ以上のアクチュエータからの情報と、予め測定した特性データとを用いて、被制御構造体の１つ以上の所定の部分における振動を最小にするアクチュエータ力を計算する。制御部は、所望のアクチュエータ信号をリアルタイムで計算し、それを対応するアクチュエータに送信する。アクチュエータは、所定の場所において被制御構造体に振動を投入する。投入場所は、振動抑制が望まれる領域から離れていてもよい。このようにすると、振動制御を得るための機器が、振動抑制が望まれる場所にある機器又は材料を干渉しない。アクチュエータによって被制御構造体に投入される振動は、構造体を伝わり、所望の場所において不必要な振動を相殺する。この不必要な振動は、被制御構造体の上述した所望の場所に、別の経路で到達する。本発明を用いると、ワークピース、又は、被制御構造体の一部は、外部の機械装置が依然として入射振動を形成していても、静止することが可能となる。
【０００６】
本発明の１つの重要な特徴は、アクチュエータの改善された構成にある。本発明の１つの好適な実施例では、各アクチュエータは、空隙の１つの側にあるアーマチュアと、その空隙のもう１つの側にある電磁コイルによって特徴付けられる。空隙に磁力が生成され、この磁力は、磁束フィードバックにより線形化される。本発明の比較的複雑でないアクチュエータは、（特に、低周波数において）従来技術の慣性シェーカより正確であり、ロバストであり、且つ、効率がよい。
【０００７】
本発明の１つの好適な実施例では、アクチュエータは、上述した所定の投入場所に一体化して固定されるコイル状にされた電磁石である。アーマチュアは、アーマチュア面が電磁石と対向するよう外部構造体に固定される。アーマチュアは、取付け板によって外部構造体に固定されてもよい。しかしながら、本発明は、本書で詳細に説明され且つ図示される特定の構造及び手段に制限されるものではない。磁束センサは、電磁石の面上に位置付けられ得る。制御システムは、磁束センサを用いて、電磁石を動作させるために必要な入力信号を計算する。磁束センサを、電磁石と一体のユニットとして位置付けることにより、アクチュエータにつながる又はアクチュエータから出てくる信号線路を一体化することができ、それにより、工業環境において、制御システムをより耐性があり、ロバストであり、設置且つ維持することが容易であるようにする。本発明の別の実施例では、磁束センサは、コイルとアーマチュアの間の磁束を効果的に感知するよう動作上構成されるならば、コイル磁石とアーマチュア間の空隙の外側に物理的に位置付けられていてもよい。
【０００８】
本発明のアクチュエータを、能動振動制御のために提案されてきた他の装置と区別する幾つかの特徴がある。公知のシステムは、一般的に、反応−質量シェーカ、気圧式又は油圧式アクチュエータを用いる。このような技術は、軸受、シール、又はバネといった可動部を有し、これらは、定期的な総点検が必要である。電磁石は、可動部がなく、流体及び塵が入らないようにすることが容易であり、保守管理をほとんど又は全く必要とせずに何年も動作することが可能である。更に、電磁石は、他の装置より安価である。更に、シェーカや他の公知の装置は、低周波数（一般的に、２０Ｈｚ以下）での有用な力レベルを達成するには、一般的に大きくてかさ張る。公知の装置は、非線形の挙動及び高調波歪みの傾向がある。対称的に、本発明により構成される電磁石は、適切なリアルタイム制御によって、既存の機械装置空間に容易に組込むことができるコンパクト且つ単純なアクチュエータと共に必要な力を生成することができる。アクチュエータは、必要に応じて、より大きな力を生成するために群れを成して或いは分散グループとして配置されてもよい。
【０００９】
本発明は、ペイロード若しくはワークロード又は状態が可変である他の構造体における振動を低減させるよう用いられ得る。更に、本発明は、特定の工業処理に使用する構造素子に被制御振動を投入するよう用いられ得る。本発明は、必要に応じて、処理中の振動レベルを監視し且つ記録し、且つ、過渡振動といった特定の事象を記録するために用いられてもよい。
【００１０】
本発明は、一般的に、様々な機械的及び工業的構造体に適用可能である。被制御構造体は、どのような形状又は寸法であってもよい。例えば、本発明は、振動源が、外部の機械装置及び／又は管を流れる材料の乱流からの運動量移動である複雑な配管システムにおける振動を制御するために用いられてもよい。被制御構造体の動的特性は、管内の材料の密度、動作圧力、質量流量等といった動作条件に依存し得る。本発明は、被制御構造体の振動特性を変化させる様々な可変の物理的条件に応答し得る。
【００１１】
流体送り管（又は他の長い構造体）における振動を制御するために、振動センサは、管に直接取付けられていてもよく、１つ以上のアクチュエータ装置は、床、又は、スタンチョン若しくはバルクヘッドといった何らかの静止した外部構造体に取付けられていてもよい。アクチュエータは、センサ及び制御部と協力して、構造体の一部の所定の部分（又は構造体全体内）における振動を低減させるよう管構造体に力を与える。必要に応じて、システムは、構造体の動的特性を監視するよう任意の他のセンサを含むことも可能である。このようなセンサ及び他の入力装置は、例えば、流量計、タコメーター、サーモカップル、圧力ゲージ等を含む。このようなセンサは全て、構造体の特定の要点における振動を低減させるアクチュエータ信号を決定するために、制御システムによって用いられる。
【００１２】
本発明の１つの好適な実施例では、デジタル制御部は、フィードフォワード制御ストラテジとフィードバック制御ストラテジの両方をタンデムで用いるようプログラムされる。本発明のこの態様に従って、適応フィードフォワード制御ユニットとモードフィードバック制御ユニットからの出力は互いに加えられ、制御システムは、被制御構造体の可変物理的特性に動的に適応される。例えば、フィードフォワードユニット用のプラント伝達関数と、フィードバックユニット用の利得は、感知される物理的パラメータ（位置、質量等）に応じて測定或いは計算され、プラント伝達関数推定値は、動的に修正されて、時間変動するフィードバック制御利得を反映する。
【００１３】
必要に応じて、制御システムは、工業処理における低周波振動（＜２０Ｈｚ）を相殺するために使用され得る。アクチュエータは、工業環境において存在し得る流体（油、水、及び他の化学物質）及び塵が入らないよう密閉され得る。
【００１４】
本発明の別の態様に従って、振動制御システムは、被制御構造体に選択的に力を与える電磁気アクチュエータから形成され、デジタル制御システムは、それらアクチュエータを動作させるために設けられる。１つの好適な実施例では、制御システムは、（１）構造体の感知された振動、（２）フィードフォワード基準の感知された振動（例えば、被制御構造体の外部にあるポンプによってもたらされる振動）、及び、（３）被制御構造体の可変物理的状態に基づいて計算を行う。必要に応じて、デジタル制御システムは、それらアクチュエータが、振動センサからの信号に反応して動作するようモードフィードバックループを行うようプログラムされ得る。必要に応じて、モードフィードバックループの利得は、被制御構造体の機械的又は物理的状態に応じて制御されてもよい。
【００１５】
本発明の更に別の態様によると、１つ以上のフィードフォワード基準の振動を感知するために用いる１つ以上のフィードフォワードセンサが設けられる。このようなフィードフォワード基準の１つの例としては、原則的に固定的な低周波数（例えば、２０Ｈｚ以下）で動作するポンプがある。この基準は、被制御構造体の外部にあるが、その振動は、被制御構造体内に伝えられる。本発明の１つの好適な実施例では、デジタル制御システムは、フィードフォワードセンサからの信号に反応して電磁気アクチュエータを制御する１つ以上のフィードフォワードループを含む。この実施例では、フィードフォワードセンサは、被制御構造体から物理的に離れている。
【００１６】
本発明は、振動制御システムの制御下にあるときに、その特性及びプラント伝達関数が変化する機械的及び工業的構造体での使用に適応し得る。一部の適応システムは、フィルタ値等を調節し、追加の情報なくして小さな変化に対応することができる。その他の場合には、良好な適応は、制御システムが新しいプラント伝達関数推定値を利用可能とした場合にのみ可能である。システムの動作時に「システム同定（ｓｙｓｔｅｍ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）」を行うことは、一般的に、制御システムがプラント応答を引出すために物理システムにエネルギー（プローブ）を投入しなければならず、その結果、雑音レベルが上がるという欠点を有する。ロゼッティ外による特許で示されるシステムは、プラント推定値を全く必要としない制御ストラテジを提供することにより、この問題を完全に解決する。このことは、必然的に、アクチュエータ配置、制御技術（例えば、フィードバック無し）、及び、制御性能におけるトレードオフを形成する。コールマン外によるシステムは、プローブ信号を形成するために投入される追加の制御システムエネルギーは、スペクトル特性が制御されて、受入れられるほど低いレベルであることを保証する。このことは、一部のシステムを比較的静かにするのには有用である。しかし、これは、プラント伝達関数の変化を追跡することのできる速度を制限してしまう。信頼度の高い推定値を達成するために、長い時間の間、弱いプローブへの応答を積算しなければならないからである。
【００１７】
本発明は、プラント伝達関数が、予測可能及び予測不可能な理由の両方により変化することがあるという事実を利用する。予測可能な理由を説明するに、例えば、延長可能な梁が伸ばされると、その梁の共振における変化は、原則的に、リアルタイムの長さ測定があれば予測可能である。これが予め特徴付けられて、位置の関数として記憶されていると、プローブエネルギーのリアルタイム投入は必要でなく、そして、プラント特性は、測定積算による遅延なく常に既知となる。予測不可能な理由を説明するに、例えば、飛行機の客室において、その中で旅客が動いている際のスピーカからマイクロホンへの伝達関数が考えられ得る。実際には、旅客の行動の影響は予測不可能であり、従って、測定しなければならない。
【００１８】
従って、本発明の一態様は、（１）プラント推定値の推論／計算を可能にするために先験的に既知の環境変数を監視することと、（２）「制御オン」（即ち、活性）レジームに入る前に、全ての予想されるこれら変数の組合せに対しシステムを同定することとに関連する。実際には、同定は、１つの変数につき１つの次元である、離散的なｎ次元のグリッドに亘って行われ、その結果は、必要に応じて後で補間される。システム同定の完全なマップによって、伝達関数を調べることができるのみならず、環境変数の所与の組合せに合わせて最良に機能するよう予め計算された値及び制御利得を取り出すことができる。
【００１９】
本発明の好適な実施例では、制御オンレジーム（即ち、活性モード）の間は、プローブ信号を生成する必要がない。
【００２０】
本発明の上述の及び他の特徴は、以下の好適な実施例の詳細な説明から明らかとなろう。
【００２１】
［好適な実施例の詳細な説明］
同一の参照番号は、同一の素子を示す図面を参照するに、図１は、ワークプロダクト１２を支持する工業装置１０を示す。ワークプロダクト１２は、例えば、工業装置１０によって処理されるペイロード材料であってもよい。工業装置１０は、剛性外部体１８に一体化して固定される支持機構１４、１６を有する。細い延長可能な梁２０が、支持機構１６に接続され、可動に支持される。支持機構１６の上又は中に置かれる好適な機構２２は、ワークプロダクト１２が第１の位置と第２の位置との間で往復して動くよう梁２０を往復させる。支持されるワークプロダクト１２の第２の位置は、図２に示す。
【００２２】
不活性モードでは、外部の回転機械装置（図示せず）が、外部体１８において低周波入射振動を発生させる。この振動は、支持構造体１４、１６、及び、延長可能な梁２０を通り、ワークプロダクト１２に伝わる。図示する配置では、ワークプロダクト１２及び梁２０は、入射振動を増幅する高共振動的システムを形成し、それにより、ワークプロダクト１２は、受入れられないレベルで振動する傾向がある。図示するシステム１０の動的（振動）特性は、ワークプロダクト１２の質量や支持構造体１４、１６に対する梁２０の位置といった機械的及び／又は工業的動作条件に強く依存する。
【００２３】
活性（即ち、「制御オン」）モードでは、引き起こされたワークプロダクト１２の振動は、デジタル制御システム３０によって減衰及び／又は相殺される。デジタル制御システム３０は、例えば、好適にプログラムされたマイクロプロセッサを含み得る。デジタル制御システム３０は、（Ａ）動作及び／又は加速センサ３２、３４、３６からの振動データと、（Ｂ）位置センサ３８及び１つ以上の他の入力装置４０からの環境（物理的特性）データと、（Ｃ）磁束密度センサ４２、４４からの磁束データとを受信する。デジタル制御システム３０は、入力データ（信号線路５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４を介して受信する）を処理し、線路７０、７２上に出力信号を生成する。出力信号（７０、７２）は、支持構造体１６に好適な力を加えるよう電磁気アクチュエータ７４、７６を動作させるために用いられ、それにより、ワークプロダクト１２において発生するであろう振動を好適に減衰及び／又は相殺することを達成する。つまり、出力信号（７０、７２）は、アクチュエータ７４、７６に与えられて、ワークプロダクト１２の付近で感知される振動（３２）を選択的に低いレベルにする。
【００２４】
図３に、デジタル制御システム３０の動作を示す。一般的に、被制御構造体１２、２０の共振モードは、フィードバックループ８０を用いて抑制される。調性（ｔｏｎａｌ）振動は、構造体１２、２０の共振周波数であろうとなかろうと、適応フィードフォワードループ８２を用いて制御される。動的状態及びプラント推定器８４は、（データ入力装置３８、４０からの信号５８、６０を通して）システムの特定の動的特徴を追跡する。追跡される動的特徴は、延長可能な梁２０の位置、処理されているワークプロダクト１２の質量、工業装置１０の周囲温度、工業装置１０のスループット生産速度等といった様々な機械的及び産業的パラメータを含み得る。本発明の１つの好適な実施例では、動的状態及びプラント推定器８４は、略瞬間のプラント伝達関数推定値８６をフィードフォワードループ８２に与え、また、適切な制御利得８８をフィードバックループ８０に与える。このようにして、フィードフォワードループ８２及びフィードバックループ８０からの組合わされた力要求は、適当な電流を電磁気アクチュエータ７４、７６に投入する力制御サーボループ９０を駆動させるよう使用され得る。各アクチュエータ７４、７６につき１つの力制御サーボループ９０が存在する。
【００２５】
説明を明確にするために、図１及び図２は、２つの振動センサ３２、３４、１つの基準センサ３６、及び、２つの電磁気アクチュエータ７４、７６のみを示す。しかし、実際には、工業装置１０は、多数のセンサ及びアクチュエータを有し得る。つまり、工業装置１０は、Ｎ個の振動センサ３２、３４、Ｍ個の電磁気アクチュエータ７４、７６、Ｐ個の制御するモード、及び、Ｑ個の調性励振（ｔｏｎａｌ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）に対する基準（３６）で構成され得る。全てのセンサ３２乃至４４は、毎秒Ｓ個のサンプルでデジタル化され、デジタル制御システム３０における全ての計算は、同じ速度でデジタル的に更新される。
図３を参照するに、本発明の１つの好適な実施例では、Ｑ個の数値制御される発振器（ＮＣＯ）９２がある。各基準センサ３６に対し１つのＮＣＯ９２がある。マルチプレクサ９４は、ハードウェアタコメータ９６を用い、或いは、ＮＣＯ９２の出力により、或いは、他の好適な手段を通じて、基準信号（５６）を追跡するために使用される。ＮＣＯ９２は、その動作周波数における正弦波及び余弦波を生成するために、サイクル毎に、その複素フェーザ出力を更新する。
【００２６】
振動センサ３２、３４からの入力５２、５４は、モード分解行列９８による乗算によりモード形に変換される。モード分解行列９８は、１つの点で感知可能な非常に独立したモードを有するシステムの単位行列であり得る。モード分解行列９８は、Ｐ個の出力１５０を生成する。各モード推定値１５０は、モード設定値１００と比較され、モード誤差推定値１０２を生成する。ワークプロダクト１２における振動の略完全な抑制を得ることを望む図示する実施例では、モード設定値１００は、ゼロである。
【００２７】
環境データ（５８、６０）は、位置センサ３８及び他のデータ入力装置４０から得られる。計算部１０４が、環境データ（５８、６０）を、瞬間プラント伝達関数推定値１０６と可変制御利得１０８に変換する。計算部１０４は、環境データ（５８、６０）が時間の経過と共に変化するに従って、滑らかな更新を与えるよう補間ルックアップテーブル、多項式による曲線のあてはめ（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｃｕｒｖｅ  ｆｉｔｔｉｎｇ）、又は、他の技術を用い得る。
【００２８】
論理部１１０は、プラント伝達関数推定値１０６及び可変制御利得１０８を修正するために使用される。最終的なフィードバック制御利得８８を生成するために、手動で入力される利得調整１１２が、自動的に生成された制御利得１０８に加えられてもよい。フィードバックループ８０内に含まれるシステム素子は、最終的なフィードフォワードプラント推定値８６をもたらすフィードバック利得８８によってその伝達関数が修正される。
【００２９】
デジタル制御システム３０の算術演算を更に理解するために、監視される振動に対する力要求からの複素伝達関数Ｈを有するシステム素子を考慮し得る。フィードバック制御がない場合、プラント伝達関数は、単純に、Ｈである。そのシステム素子が、補償伝達関数（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）Ｇを有する負のフィードバックループによって制御される場合、フィードフォワードの観点から、実効プラント伝達関数は、Ｈ／（１＋ＧＨ）となる。フィードバックループが、（例えば、オペレータのオーバライドから）追加の利得ｋを有する場合、実効プラント伝達関数は、Ｈ／（１＋ｋＧＨ）となる。そのシステム同定及び環境監視から複素伝達関数Ｈを知っていて、リアルタイムでＧ及びｋを計算するデジタル制御システム３０は、Ｈ／（１＋ｋＧＨ）もリアルタイムで計算することができる。
【００３０】
モード誤差推定値１０２は、固定フィルタ１１８及び調節可能な利得フィルタ１３０、１３２を通され、安定したフィードバック制御ループを生成する。図示する実施例では、調節可能な利得フィルタ１３０、１３２は、矩象にある２つの帯域通過フィルタを含み、それにより、誤差信号１０２の任意の位相シフトが、フィードバック制御利得８８に対する好適な選択によって達成され得る。制御利得８８は、増幅器１３１、１３３に与えられる。合計部１３４は、調節可能な利得フィルタ１３０、１３２からの出力を合計し、それにより、Ｐ個のフィードバック制御ループのそれぞれに対しモード力出力１３６を形成する。出力信号１３６は、外乱信号１４０に加算（１３８）される。外乱信号１４０は、システムの同定のための意図的なモード振動をもたらす。モード力再構成行列１４２（単位行列であり得る）は、個々のアクチュエータ７４、７６の電磁石１８２の力要求をモード制御するために必要な力を割当てる。
【００３１】
計算部１４４、１４６が、Ｑ個の選択された基準１４８とＰ個のモード推定値１５０を、それぞれ、狭帯域複素フェーザ表現１５２、１５４に変換する。使用される処理は、複素ヘテロダイニング（ｃｏｍｐｌｅｘ  ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｉｎｇ）の処理である。各基準又はモード推定値に対し、その機能がＮＣＯ９２と同一であり得るデジタル局部発振器（ＬＯ）１５６は、フィルタリング処理の中心周波数を決める。最初に、ＬＯの複素共役が、モード推定値によって乗算され、ＤＣ（「ベースバンド」）付近の所望の調性成分（ｔｏｎａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）と、モード入力及びＬＯの周波数の合計におけるイメージ成分との両方を含む複素信号が形成される。デジタル低域フィルタは次に、そのイメージ成分を取り除き、ベースバンドにおける所望の調性成分を分離させる。ＬＯによる最終の複素乗算は、その信号をその元の周波数（現時点では複素解析信号としてであるが）にアップコンバートする。本発明の別の実施例では、デジタルヒルベルト（Ｈｉｌｂｅｒｔ）変換を用い得る。複素ヘテロダイニングとヒルベルト変換に基づいた技術は、レーダ信号処理及び通信適用においてよく知られている。これらの技術は、アラン  Ｖ．オッペンハイム及びロナルド・Ｗ．シェファーによる「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（１９７５年、ＩＳＢＮ  ０−１３−２１４６３５−５、７．４節）により詳細に説明される。この開示内容は、参照により本願に組み込まれる。
【００３２】
別の計算部１５８は、様々な基準１４８に対し、Ｑ×Ｐ個の誤差の推定値を生成する。ｊ番目の基準に対するｉ番目のモードにおける誤差の推定値Ｅｉｊは、単純に、複素値Ｅｉ／Ｒｊであり、ここで、Ｅｉは、モード推定値を表すフェーザ１５４であり、Ｒｊは、基準を表すフェーザ１５２である。計算部１６０は、周波数が近いために適応時間に匹敵する積分時間の間に相関し得る基準１４８を相殺する。計算部１６０の動作は、以下の通りであり、これは、基準ｊ１と基準ｊ２の周波数が近い場合を説明する。誤差推定値Ｅｉ−ｊ１は、１からＰまでの全てのｉに対しＶｉ１を形成するよう時間平均される。誤差推定値Ｅｉ−ｊ２は、１からＰまでの全てのｉに対しＶｉ２を形成するよう時間平均される。Ｒｊ２／Ｒｊ１の比は、Ｂ１２を与えるよう時間平均される。適応に用いる前に、Ｅｉ−ｊ１は、Ｅｉ−ｊ１’＝Ｖｉ１−Ｖｉ２＊Ｂ１２に置き換えられる。同様に、Ｅｉ−ｊ２も、Ｅｉ−ｊ２’＝Ｖｉ２−Ｖｉ１＊共役（Ｂ１２）に置き換えられる。本発明のこの実施例では、計算部において同じ種類の時間平均を用いることが重要である。
【００３３】
複素乗算器１６２は、最適な複素利得を各基準１４８に与え、各モードに対する相殺力要求を形成する。別の計算部１６４は、誤差信号（１５８、１６０）と瞬間のプラント伝達関数推定値８６とに基づいて複素乗算器１６２を更新する。モード力再構成行列１４２は、次に、フィードフォワード力を様々なアクチュエータ７４、７６に割当てるよう用いられる。計算部１６４は、複素乗算器１６２の利得を制御する。
【００３４】
計算部１７０は、各アクチュエータ電磁石１８２に対する力要求７０、７２を合計するために用いられる。合計部１７０への入力は、以下を含む。即ち、意図的な外乱項１７２、フィードフォワードループ８２により計算されるフィードフォワード成分１７４、及びフィードバックループ８０により計算されるフィードバック成分１７６である。計算／合計部１７０は、倍率をかけ、全体の力要求（１７２＋１７４＋１７６）の平方根をとり、それぞれの電磁気の磁束センサ４２（即ち、アクチュエータ電磁石１８２と対応するアーマチュア１８４との間の空隙１８０）にあるべき磁束密度１７８を計算し、それにより、支持構造体１６上の好適な力を達成する。
【００３５】
動作時には、磁束センサ４２は、空隙１８０における実際の磁束１８６を感知する。感知、即ち、達成された磁束１８６は、所望の磁束１７８から引算され（計算部１８８）、それにより、磁束誤差値１９０を得る。磁束誤差値１９０は、デジタル補償フィルタ１９２を通され、アナログ入力１９４に再変換され、電磁石１８２の電力増幅器１９６に送られる。アナログ入力１９４は、使用する補償フィルタ１９２の種類に応じて、電圧要求又は電流要求の何れであってもよい。電力増幅器１９６は、電磁石１８２を駆動して、所望の磁束１７８を生成し、その結果、支持構造体１６への適当な力が生成される。
【００３６】
本発明は、様々な工業的構造体、及び、乱流体２１１が、延長管２１２を流れる複雑な配管システム２１０（図４）を含む他の構造体を制御するために用いられてもよい。図４に示すシステムは、好適な信号線路５２、５４、２２０、２２２、２２４を介してデジタル制御システム３０に振動データを供給する複数の振動センサ３２、３４、２１４、２１６、２１８を有する。更に、システム２１０は、管２１２の可変状態の特性を感知する環境センサ４０を有する。図示する実施例では、環境センサ４０は、管２１２を流れる流体２１１の質量流量を感知するよう配置される。デジタル制御システム３０に供給され得る他の環境データは、流体圧、温度等を含む。デジタル制御システム３０は、被制御構造体２１２の振動、フィードフォワード基準（図４には示さず）の振動、及び、管２１２の可変状態に関する入力データを受信し、多数のアクチュエータ７４、７６の電磁石１８２に適切な信号を与える。従って、図４の実施例におけるデジタル制御システム３０の動作は、図１及び図２の実施例における動作と同様である。
【００３７】
上述した説明及び図面は、本発明の特徴及び利点を達成する好適な実施例を単に例示するものであり、本発明を制限することを意図するものではない。特許請求の範囲の技術的思想に入る本発明の任意の修正は、本発明の一部であると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に従って構成される、工業装置に接続される振動制御システムを示す側面図である。
【図２】次の処理位置にある工業装置と共に、図１の振動制御システムを示す側面図である。
【図３】図１及び図２の振動制御システムにおける信号の流れを示す図である。
【図４】本発明の別の実施例に従って構成される流体を扱うシステムを示す側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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