(57)【要約】【課題】加速度を２階積分して得た変位量のオフセットを自動補正する。【解決手段】加振源を支持する本体１２を中間体弾性部材１４を介して中間体１３で支持し、本体１２と中間体１３との間にアクチュエータ１５を設け、加速度計２１で計測した加速度ａを積分して中間体１３の変位速度ｖを算出し、これら変位速度ｖを再度積分して中間体１３の変位量ｐを算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量ｐを統計処理して変位量に含まれている変位量オフセット値Δｐを算出するとともにこの変位量オフセット値Δｐに基づいて変位量ｐを補正し、これら変位速度ｖおよび変位量ｐに基づいて中間体１３の振動を打ち消すための制振変位量ｐａを算出し、この制振変位量ｐａを発生させるための指令信号３４Ａをアクチュエータ１５へ出力する。【選択図】  図１
2009197827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加振源を支持する本体と、
中間体弾性部材を介して前記本体を支持する中間体と、
前記本体と前記中間体との間に連結されて、入力された指令信号に応じた変位量を発生するアクチュエータと、
前記中間体に取り付けられた加速度計と、
前記加速度計で計測した加速度を積分して前記中間体の変位速度を算出する変位速度算出部と、
前記変位速度を積分して前記中間体の変位量を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して前記変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて前記変位量を補正する変位量算出部と、
前記変位速度および前記変位量に基づいて前記中間体の振動を打ち消すための制振変位量を算出する制振変位量算出部と、
前記制振変位量を発生させるための指令信号を前記アクチュエータへ出力する信号出力部と
を備えることを特徴とするアクティブ防振装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアクティブ防振装置において、
前記中間体と支持座とを連結する支持座弾性部材をさらに備えることを特徴とするアクティブ防振装置。
【請求項３】
加振源を支持する本体と、
中間体弾性部材を介して前記本体を支持するとともに、支持座弾性部材を介して支持座に支持された中間体と、
前記中間体と前記支持座との間に連結されて、入力された指令信号に応じた変位量を発生するアクチュエータと、
前記支持座に取り付けられた加速度計と、
前記加速度計で計測した加速度を積分して前記支持座の変位速度を算出する変位速度算出部と、
前記変位速度を積分して前記中間体の変位量を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して前記変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて前記変位量を補正する変位量算出部と、
前記変位速度および前記変位量に基づいて前記支持座の振動を打ち消すための制振変位量を算出する制振変位量算出部と、
前記制振変位量を発生させるための指令信号を前記アクチュエータへ出力する信号出力部と
を備えることを特徴とするアクティブ防振装置。
【請求項４】
請求項１−３のいずれか１つに記載のアクティブ防振装置において、
前記変位速度算出部は、所定の補正期間ごとに、これら変位速度を統計処理して前記変位速度に含まれている変位速度オフセット値を算出するとともにこの変位速度オフセット値に基づいて前記変位速度を補正することを特徴とするアクティブ防振装置。
【請求項５】
加振源を支持する本体と、中間体弾性部材を介して前記本体を支持するとともに支持座弾性部材を介して支持座に支持された中間体と、前記本体と前記中間体の間に連結されて、入力された指令信号に応じた変位量を発生するアクチュエータとを備えるアクティブ防振装置で用いられるアクティブ防振方法であって、
前記中間体に取り付けられた加速度計により加速度を計測するステップと、
前記加速度を積分して前記中間体の変位速度を算出する変位速度算出ステップと、
前記変位速度を積分して前記中間体の変位量を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して前記変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて前記変位量を補正する変位量算出ステップと、
前記変位速度および前記変位量に基づいて前記中間体の振動を打ち消すための制振変位量を算出する制振変位量算出ステップと、
前記制振変位量を発生させるための指令信号を前記アクチュエータに対して出力する信号出力ステップと
を備えることを特徴とするアクティブ防振方法。
【請求項６】
請求項５に記載のアクティブ防振方法において、
前記中間体と支持座とを支持座弾性部材で連結するステップをさらに備えることを特徴とするアクティブ防振方法。
【請求項７】
加振源を支持する本体と、中間体弾性部材を介して前記本体を支持するとともに支持座弾性部材を介して支持座に支持された中間体と、前記中間体と前記支持座との間に連結されて、入力された指令信号に応じた変位量を発生するアクチュエータとを備えるアクティブ防振装置で用いられるアクティブ防振方法であって、
前記支持座に取り付けられた加速度計により加速度を計測するステップと、
前記加速度計で計測した加速度を積分して前記支持座の変位速度を算出する変位速度算出ステップと、
前記変位速度を積分して前記中間体の変位量を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して前記変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて前記変位量を補正する変位量算出ステップと、
前記変位速度および前記変位量に基づいて前記支持座の振動を打ち消すための制振変位量を算出する制振変位量算出ステップと、
前記制振変位量を発生させるための指令信号を前記アクチュエータへ出力する信号出力ステップと
を備えることを特徴とするアクティブ防振方法。
【請求項８】
請求項５−７のいずれか１つに記載のアクティブ防振方法において、
前記変位速度算出ステップは、所定の補正期間ごとに、これら変位速度を統計処理して前記変位速度に含まれている変位速度オフセット値を算出するとともにこの変位速度オフセット値に基づいて前記変位速度を補正することを特徴とするアクティブ防振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防振技術に関し、特に発生する振動に応じてアクチュエータを制御することにより振動を低減するアクティブ防振技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶では、搭載されているエンジンが加振源となって、船室や船外において振動や騒音が発生する。このため、エンジンで発生した振動がその支持構造である船体へ伝わらないよう、エンジンと船体との間に防振装置を設け、振動の伝播を低減する必要がある。
従来、加振源から支持構造への振動の伝播を低減するための防振装置の１つとして、アクティブ防振装置が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。アクティブ防振装置は、加振源と支持構造との間にアクチュエータを設け、加振源から検出した振動を打ち消す動きをアクチュエータに与えることにより、振動の伝播を低減している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４７８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来技術では、計測した加速度を２階積分して変位量を算出し、この変位量に基づいてＰＩ制御によりアクチュエータの制御を行っているため、計測した加速度に含まれているノイズに起因して変位量にオフセットが発生し、精度良くアクチュエータを制御できないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、加速度を２階積分して得た変位量のオフセットを自動補正できるアクティブ防振装置およびアクティブ防振方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するために、本発明にかかるアクティブ防振装置は、加振源を支持する本体と、中間体弾性部材を介して本体を支持する中間体と、本体と中間体との間に連結されて、入力された指令信号に応じた変位量を発生するアクチュエータと、中間体に取り付けられた加速度計と、加速度計で計測した加速度を積分して中間体の変位速度を算出する変位速度算出部と、変位速度を積分して中間体の変位量を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて変位量を補正する変位量算出部と、変位速度および変位量に基づいて中間体の振動を打ち消すための制振変位量を算出する制振変位量算出部と、制振変位量を発生させるための指令信号をアクチュエータへ出力する信号出力部とを備えている。
【０００６】
この際、中間体と支持座とを連結する支持座弾性部材をさらに備えてもよい。
【０００７】
また、本発明にかかる他のアクティブ防振装置は、加振源を支持する本体と、中間体弾性部材を介して本体を支持するとともに、支持座弾性部材を介して支持座に支持された中間体と、中間体と支持座との間に連結されて、入力された指令信号に応じた変位量を発生するアクチュエータと、支持座に取り付けられた加速度計と、加速度計で計測した加速度を積分して支持座の変位速度を算出する変位速度算出部と、変位速度を積分して中間体の変位量を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて変位量を補正する変位量算出部と、変位速度および変位量に基づいて支持座の振動を打ち消すための制振変位量を算出する制振変位量算出部と、制振変位量を発生させるための指令信号をアクチュエータへ出力する信号出力部とを備えている。
【０００８】
また、これらアクティブ防振装置において、変位速度算出部で、所定の補正期間ごとに、これら変位速度を統計処理して変位速度に含まれている変位速度オフセット値を算出するとともにこの変位速度オフセット値に基づいて変位速度を補正するようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明にかかるアクティブ防振方法は、加振源を支持する本体と、中間体弾性部材を介して本体を支持するとともに支持座弾性部材を介して支持座に支持された中間体と、本体と中間体の間に連結されて、入力された指令信号に応じた変位量を発生するアクチュエータとを備えるアクティブ防振装置で用いられるアクティブ防振方法であって、中間体に取り付けられた加速度計により加速度を計測するステップと、加速度を積分して中間体の変位速度を算出する変位速度算出ステップと、変位速度を積分して中間体の変位量を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて変位量を補正する変位量算出ステップと、変位速度および変位量に基づいて中間体の振動を打ち消すための制振変位量を算出する制振変位量算出ステップと、制振変位量を発生させるための指令信号をアクチュエータに対して出力する信号出力ステップとを備えている。
【００１０】
この際、中間体と支持座とを支持座弾性部材で連結するステップをさらに備えてもよい。
【００１１】
また、本発明にかかる他のアクティブ防振方法は、加振源を支持する本体と、中間体弾性部材を介して本体を支持するとともに支持座弾性部材を介して支持座に支持された中間体と、中間体と支持座との間に連結されて、入力された指令信号に応じた変位量を発生するアクチュエータとを備えるアクティブ防振装置で用いられるアクティブ防振方法であって、支持座に取り付けられた加速度計により加速度を計測するステップと、加速度計で計測した加速度を積分して支持座の変位速度を算出する変位速度算出ステップと、変位速度を積分して中間体の変位量を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて変位量を補正する変位量算出ステップと、変位速度および変位量に基づいて支持座の振動を打ち消すための制振変位量を算出する制振変位量算出ステップと、制振変位量を発生させるための指令信号をアクチュエータへ出力する信号出力ステップとを備えている。
【００１２】
また、これらアクティブ防振方法において、変位速度算出ステップで、所定の補正期間ごとに、これら変位速度を統計処理して変位速度に含まれている変位速度オフセット値を算出するとともにこの変位速度オフセット値に基づいて変位速度を補正するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、計測した加速度を２階積分して変位量を算出した場合でも、計測した加速度に含まれているノイズに起因して変位量に発生するオフセットを自動的に補正することができる。このため、精度良くアクチュエータを制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
このアクティブ防振装置１０は、加振源１１で発生した振動を加速度計により検出し、その検出結果から演算処理で得られた制振変位量をアクチュエータ１５で発生させることにより、支持座１７へ伝わる振動を抑制する装置である。アクティブ防振装置の具体的な適用例としては、船舶エンジンの防振がある。この際、船舶エンジンが加振源１１に相当し船体が支持座１７に相当する。
【００１６】
本実施の形態は、加振源を支持する本体１２を中間体弾性部材１４を介して中間体１３で支持し、本体１２と中間体１３との間にアクチュエータ１５を設け、加速度計で計測した加速度を積分して中間体の変位速度を算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量を統計処理して変位量に含まれている変位量オフセット値を算出するとともにこの変位量オフセット値に基づいて変位量を補正し、これら変位速度および変位量に基づいて中間体の振動を打ち消すための制振変位量を算出し、この制振変位量を発生させるための指令信号をアクチュエータへ出力している。
【００１７】
次に、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の構成について詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の構成例を示す説明図である。
本実施の形態にかかるアクティブ防振装置１０は、主な構成として、本体１２、中間体１３、中間体弾性部材１４、アクチュエータ１５、支持座弾性部材１６、加速度計２１、およびコントローラ３０を含んでいる。
【００１８】
本体１２は、金属などからなり、加振源１１を支持する板状またはブロック状の支持部材である。中間体１３は、金属などからなり、中間体弾性部材１４およびアクチュエータ１５を介して本体１２を支持するとともに、支持座弾性部材１６を介して支持座１７に支持されている。
中間体弾性部材１４は、防振ゴムなどの弾性部材からなり、本体１２から中間体１３へ伝わる振動を減衰させる機能を有している。支持座弾性部材１６は、防振ゴムなどの弾性部材からなり、中間体１３から支持座１７へ伝わる振動を減衰させる機能を有している。
アクチュエータ１５は、圧電式などのアクチュエータからなり、入力された指令信号に応じた変位量を発生する機能を有している。
【００１９】
図２に示した構成例において、アクチュエータ１５は、その両端がそれぞれ本体１２と中間体１３とにネジで固定されている。また、中間体弾性部材１４は、本体１２に取り付けた箱状のブラケット１２Ａと中間体１３に取り付けられた箱状のブラケット１３Ａに、その両端がそれぞれネジで固定されている。これらブラケット１２Ａ，１３Ａは、アクチュエータ１５の長さが中間体弾性部材１４の長さより大きいために、取付調整用として用いているものであり、両者の長さが一致すれば、中間体弾性部材１４の両端をそれぞれ本体１２と中間体１３とにネジで直接固定してもよい。支持座弾性部材１６は、その両端がそれぞれ中間体１３と支持座１７とにネジで固定されている。
【００２０】
加速度計２１は、中間体１３に取り付けられた一般的な加速度センサからなり、中間体１３の振動を示す加速度ａを検出する機能を有している。図２に示した構成例において、加速度計２１は、中間体１３のうち支持座弾性部材１６の取付位置の近傍に固定されている。
【００２１】
コントローラ３０は、ＣＰＵとその周辺回路を有する演算処理装置からなり、主な機能部として、変位速度算出部３１、変位量算出部３２、制振変位量算出部３３、および信号出力部３４を含んでいる。
変位速度算出部３１は、加速度計２１で計測した加速度ａを単位時間ごとに積分することにより中間体１３の変位速度ｖを算出する積分器３１Ａと、所定の補正期間ごとに、これら変位速度を統計処理して変位速度に含まれている変位速度オフセット値Δｖを算出するとともにこの変位速度オフセット値Δｖに基づいて変位速度ｖを補正する変位速度補正部３１Ｂとを有している。
【００２２】
変位量算出部３２は、変位速度算出部３１で算出した変位速度ｖを単位時間ごとに積分することにより中間体１３の変位量ｐを算出する積分器３２Ａと、所定の補正期間ごとに、これら変位量ｐを統計処理して変位量ｐに含まれている変位量オフセット値Δｐを算出するとともにこの変位量オフセット値Δｐに基づいて変位量ｐを補正する変位量補正部３２Ｂとを有している。
振動とは、任意の基準点を中心として変位を繰り返すものであることから、あるまとまった期間、すなわち補正期間における変位量や変位速度の平均値はゼロになると考えられる。本発明では、上記平均値がゼロとならない場合、加速度に含まれるノイズ成分によるオフセット値であると判断し、算出した変位量や変位速度からオフセット値を差し引くことで補正を行っている。
【００２３】
制振変位量算出部３３は、変位速度算出部３１で算出した変位速度ｖと変位量算出部３２で算出した変位量ｐとに基づいて、中間体１３の振動を打ち消すための制振変位量ｐａを算出する機能を有している。
信号出力部３４は、制振変位量算出部３３で算出された制振変位量ｐａを発生させるための指令信号３４Ａをアクチュエータ１５へ出力する機能を有している。
【００２４】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図３〜図６を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の動作について説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の各部で発生する加速度を示す説明図である。図４は、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の制御ブロック図である。図５は、変位速度および変位量に対するオフセット補正を示す信号波形図である。図６は、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の防振制御処理を示すフローチャートである。以下では、加振源１１から支持座１７へ伝播する上下振動を抑制する場合について説明する。
【００２５】
中間体１３に加わる変位量は、加振源１１から本体１２に加わる加振力の影響と、アクチュエータ１５で発生する制振力の影響を受ける。したがって、加振力に起因して中間体弾性部材１４から中間体１３へ伝わる力の加速度を加振加速度ａｐと定義し、制振力に起因してアクチュエータ１５から中間体１３へ伝わる力の制振加速度をａｃと定義した場合、中間体１３で発生する変位量の加速度ａは、次の式（１）で表現できる。
ａ＝ａｐ＋ａｃ  …（１）
【００２６】
この際、中間体弾性部材１４の伝達係数をＰ（）とした場合、本体１２の振動ｘに起因して中間体弾性部材１４から中間体１３へ伝わる力の加振加速度ａｐは次の式（２）で表される。
ａｐ＝Ｐ（ｘ）  …（２）
また、アクチュエータ１５の伝達係数をＣ（）とした場合、制振力に起因してアクチュエータ１５から中間体１３へ伝わる力の制振加速度ａｃは次の式（３）で表される。
ａｃ＝Ｃ（Ｆａ）  …（３）
【００２７】
以上のことから、中間体１３の加速度ａは、加振加速度ａｐと制振加速度ａｃの誤差に相当していることがわかる。この誤差がゼロになるようにアクチュエータ１５の制振変位量ｐａを制御すれば、加振加速度ａｐと制振加速度ａｃが打ち消されて中間体１３の加速度ａすなわち振動はゼロとなり、加振源１１で発生した振動が防振されたことになる。
ここで、加振加速度ａｐと制振加速度ａｃは実際に計測不可能であることから、コントローラ３０の制振変位量算出部３３では、計測した中間体１３の加速度ａから算出可能な変位速度ｖと変位量ａとに基づいて制振変位量ｐａを算出している。
【００２８】
制振変位量算出部３３における制振変位量ｐａの算出方法の１つとして、図４に示すような、位置フィードバック用のゲインＫｐと速度フィードバック用のゲインＴｄとを有する一般的なＰＤ制御則を用いる方法がある。このようなＰＤ制御則を用いた場合、制振変位量算出部３３では、入力された変位量ｐが基準変位量ｐ＿ｒｅｆと比較されて、その差分値がゲインＫｐで演算処理されて位置フィードバックによる制御変位量が算出される。また、入力された変位速度ｖが所定のゲインＴｄで演算処理されて速度フィードバックによる制御変位量が算出され、これら位置フィードバックによる制御変位量と速度フィードバックによる制御変位量とが加算され、目的値として制振変位量ｐａが算出される。
【００２９】
また、変位速度ｖは、変位速度算出部３１の積分器３１Ａにおいて、加速度計２１で計測した中間体１３の加速度ａのサンプリング値を単位時間ごとに積分することにより算出される。ここで単位時間Δｔを加速度ａのサンプリング期間とし、直前に算出した変位速度ｖをｖ＿ｏｌｄとした場合、変位速度ｖは、次の式（４）で算出される。
ｖ＝ｖ＿ｏｌｄ＋ａ×Δｔ  …（４）
【００３０】
また、変位量ｐは、変位量算出部３２の積分器３２Ａにおいて、変位速度算出部３１で算出した中間体１３の変位速度ｖを単位時間ごとに積分することにより算出される。ここで単位時間Δｔを加速度ａのサンプリング期間すなわち変位速度ｖの算出間隔とし、直前に算出した変位量ｐをｐ＿ｏｌｄとした場合、変位量ｐは、次の式（５）で算出される。
ｐ＝ｐ＿ｏｌｄ＋ｖ×Δｔ  …（５）
【００３１】
このように積分器３１Ａ，３２Ａを用いて、加速度ａから変位速度ｖさらには変位量ｐを算出した場合、図５に示すように、加速度ａに含まれるノイズ成分によりオフセットが発生する。したがって、変位速度算出部３１に変位速度補正部３１Ｂを設けて積分器３１Ａで算出した変位速度ｖのオフセットを補正し、変位量算出部３２に変位量補正部３２Ｂを設けて積分器３２Ａで算出した変位量ｐのオフセットを補正している。
【００３２】
図５の例では、変位速度ｖおよび変位量ｐとも、同一の補正期間ごとに統計処理を行って、平均値、中央値、最大値、最小値などの統計値をオフセット値として算出している。変位速度ｖについては、補正期間に算出した変位速度ｖ（１），ｖ（２）〜ｖ（ｎ）に基づいて、補正期間全体における変位速度ｖのずれを変位速度オフセット値Δｖとして算出し、補正期間の終了タイミングを補正タイミングＴとして、加速度ａから新たに算出した変位速度ｖ（ｎ＋１）をΔｖで補正している。同様にして、変位量ｐについても、補正期間に算出した変位量ｐ（１），ｐ（２）〜ｐ（ｎ）に基づいて、補正期間全体における変位量ｐのずれを変位量オフセット値Δｐとして算出し、補正期間の終了タイミングを補正タイミングＴとして、変位速度ｖから新たに算出した変位量ｐ（ｎ＋１）をΔｐで補正している。
【００３３】
次に、図６を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の防振制御処理について説明する。
前述した図１の構成において、加振源１１で発生した振動は、加振源１１が固定されている本体１２に伝播し、本体１２の振動は、中間体弾性部材１４を介して中間体１３へ伝播する。中間体弾性部材１４は、バネ機能と緩衝機能とで表現でき、本体１２の振動のうち、高周波成分についてはバネ機能と緩衝機能で減衰するものの、低周波成分についてはあまり減衰することなく中間体１３へ伝播する。また、アクチュエータ１５に対して防振制御が行われておらず任意のストロークに固定されている場合、本体１２の振動は、アクチュエータ１５から、高周波成分および低周波成分とも減衰することなく中間体１３へ伝播する。
【００３４】
この後、中間体１３の振動は、支持座弾性部材１６を介して支持座１７へ伝播することになる。支持座弾性部材１６は、中間体弾性部材１４と同様にバネ機能と緩衝機能とで表現でき、中間体１３の振動のうち、高周波成分についてはバネ機能と緩衝機能で減衰するものの、低周波成分についてはあまり減衰することなく支持座１７へ伝播する。これにより、加振源１１で発生した振動が支持座１７へ伝播することになる。したがって、船舶エンジンに適用した場合、船室や船外において振動や騒音が発生することになる。
【００３５】
一方、アクチュエータ１５に対して図６の防振制御を行った場合、まず、加速度計２１により中間体の加速度ａが計測され（ステップ１００）、コントローラ３０に取り込まれる。この際、加速度計２１からのアナログ計測信号は、コントローラ３０のセンサ入力インターフェース（図示せず）により所定間隔でサンプリングされてＡ／Ｄ変換された後、変位速度算出部３１へ入力される。なお、加速度ａについては、加速度計２１からデジタル計測データでコントローラ３０へ出力してもよい。
【００３６】
次に、変位速度算出部３１は、積分器３１Ａにより、加速度計２１から得た加速度ａを前述した式（４）に基づき積分して中間体１３の変位速度ｖを算出し（ステップ１０１）、変位量算出部３２と制振変位量算出部３３へ出力する。ここで、変位速度の補正タイミングが到来した場合（ステップ１０２：ＹＥＳ）、変位速度補正部３１Ｂにより、補正期間分の変位速度ｖを統計処理して変位速度オフセット値Δｖを算出し（ステップ１０３）、この変位速度オフセット値Δｖに基づいて変位速度ｖを補正してから（ステップ１０４）、変位量算出部３２と制振変位量算出部３３へ出力する。
【００３７】
続いて、変位量算出部３２は、積分器３２Ａにより、変位速度算出部３１で算出した変位速度ｖを前述した式（５）に基づき積分して中間体１３の変位量ｐを算出し（ステップ１０５）、制振変位量算出部３３へ出力する。ここで、変位量の補正タイミングが到来した場合（ステップ１０６：ＹＥＳ）、変位量補正部３２Ｂにより、補正期間分の変位量ｐを統計処理して変位量オフセット値Δｐを算出し（ステップ１０７）、この変位量オフセット値Δｐに基づいて変位量ｐを補正してから（ステップ１０８）、制振変位量算出部３３へ出力する。
【００３８】
続いて、制振変位量算出部３３は、変位速度算出部３１から入力された変位速度ｖと変位量算出部３２で算出した変位量ｐとをＰＤ制御則に基づき演算処理することにより制振変位量ｐａを算出する（ステップ１０９）。
信号出力部３４は、制振変位量算出部３３で算出された制振変位量ｐａを入力とし、この制振変位量ｐａを発生させるための指令信号３４Ａをアクチュエータ１５へ出力する（ステップ１１０）。
【００３９】
これにより、前述した式（１）に示したように、アクチュエータ１５で発生した制振変位量ｐａが制振変位力となって中間体１３へ伝わる力の制振加速度ａｃが、加振力に起因して中間体弾性部材１４から中間体１３へ伝わる力の加振加速度ａｐを打ち消すことになる。図７は、本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の動作を示す信号波形図である。いずれの信号も、横軸は時間を示し、縦軸は中間体へかかる加速度の大きさを示している。
【００４０】
このため、結果として中間体１３に加わる加速度ａすなわち振動が減衰する。この際、アクチュエータ１５やコントローラ３０の応答性能にもよるが、本体１２での振動ｘのうち高周波成分について大きな減衰は得られず中間体１３へ伝播するものの、低周波成分について大きな減衰が得られる。
【００４１】
この後、中間体１３の振動は、支持座弾性部材１６を介して支持座１７へ伝播することになる。このとき、支持座弾性部材１６は、中間体弾性部材１４と同様にバネ機能と緩衝機能とで表現でき、中間体１３の振動のうち、高周波成分についてはバネ機能と緩衝機能で減衰する。また、低周波成分については前述のようにしてアクチュエータ１５で大きな減衰が得られている。これにより、加振源１１で発生した振動のうち、その低周波成分がアクチュエータ１５で減衰されるとともに、その高周波成分が支持座弾性部材１６で減衰されることになる。したがって、船舶エンジンに適用した場合、船室や船外における振動や騒音の発生を低減することが可能となる。
【００４２】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、加振源を支持する本体１２を中間体弾性部材１４を介して中間体１３で支持し、本体１２と中間体１３との間にアクチュエータ１５を設け、加速度計２１で計測した加速度ａを積分して中間体１３の変位速度ｖを算出し、これら変位速度ｖを再度積分して中間体１３の変位量ｐを算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量ｐを統計処理して変位量に含まれている変位量オフセット値Δｐを算出するとともにこの変位量オフセット値Δｐに基づいて変位量ｐを補正し、これら変位速度ｖおよび変位量ｐに基づいて中間体１３の振動を打ち消すための制振変位量ｐａを算出し、この制振変位量ｐａを発生させるための指令信号３４Ａをアクチュエータ１５へ出力している。
【００４３】
したがって、計測した加速度を２階積分して変位量を算出した場合でも、計測した加速度に含まれているノイズに起因して変位量に発生するオフセットを自動的に補正することができる。このため、精度良くアクチュエータを制御することが可能となる。
【００４４】
また、本実施の形態では、所定の補正期間ごとに、これら変位速度ｖを統計処理して変位速度に含まれている変位速度オフセット値Δｖを算出するとともにこの変位速度オフセット値Δｖに基づいて変位速度ｖを補正するようにしてもよい。
これにより、計測した加速度を積分して変位速度を算出した場合でも、計測した加速度に含まれているノイズに起因して変位速度に発生するオフセットを自動的に補正することができる。このため、精度良くアクチュエータを制御することが可能となる。
【００４５】
また、本実施の形態では、中間体１３と支持座１７とを連結する支持座弾性部材１６をさらに設けてもよい。これにより、加振源１１で発生した振動のうち、その低周波成分がアクチュエータ１５で減衰されるとともに、その高周波成分が支持座弾性部材１６で減衰されることになり、低周波成分から高周波成分まで、広い範囲で加振源１１からの振動を減衰させることが可能となる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ防振装置について説明する。図８は、本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の構成を示すブロック図であり、図１と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００４７】
第１の実施の形態では、本体１２と中間体１３との間にアクチュエータ１５を設け、中間体１３の加速度ａに基づいて、中間体１３の振動を打ち消すための制振変位量ｐａを算出し、これに応じた指令信号をアクチュエータ１５へ出力する場合を例として説明した。本実施の形態では、中間体１３と支持座１７との間にアクチュエータ１５を設け、支持座１７に加わる加速度ａに基づいて、支持座１７の振動を打ち消すための制振変位量ｐａを算出し、これに応じた指令信号をアクチュエータ１５へ出力する場合について説明する。
【００４８】
本実施の形態では、第１の実施の形態と比較して、アクチュエータ１５が中間体１３と支持座１７との間に設けられている。また、加速度計２１が中間体１３ではなく支持座１７に取り付けられている
本実施の形態にかかるアクティブ防振装置のうち、その他の構成については、前述した第１の実施の形態と同等であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４９】
次に、図９を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の動作について説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の各部で発生する加速度を示す説明図である。図１０は、本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の制御ブロック図である。以下では、加振源１１から支持座１７へ伝播する上下振動を抑制する場合について説明する。
【００５０】
支持座１７に加わる変位量は、中間体１３に加わる加振力の影響と、アクチュエータ１５で発生する制振力の影響を受ける。したがって、加振力に起因して支持座弾性部材１６から支持座１７へ伝わる力の加速度を加振加速度ａｐと定義し、制振力に起因してアクチュエータ１５から支持座１７へ伝わる力の加速度を制振加速度ａｃと定義した場合、支持座１７で発生する変位量の加速度ａは、前述した式（１）で表現できる。
【００５１】
この際、支持座弾性部材１６の伝達係数をＰ（）とした場合、加振力に起因して支持座弾性部材１６から支持座１７へ伝わる力の加振加速度ａｐは前述した式（２）で表される。
また、アクチュエータ１５の伝達係数をＣ（）とした場合、制振力に起因してアクチュエータ１５から支持座１７へ伝わる力の制振加速度ａｃは前述した式（３）で表される。
【００５２】
以上のことから、支持座１７の加速度ａは、加振加速度ａｐと制振加速度ａｃの誤差に相当していることがわかる。この誤差がゼロになるようにアクチュエータ１５の制振変位量ｐａを制御すれば、加振加速度ａｐと制振加速度ａｃが打ち消されて支持座１７の加速度ａすなわち振動はゼロとなり、加振源１１で発生した振動が防振されたことになる。
ここで、加振加速度ａｐと制振加速度ａｃは実際に計測不可能であることから、コントローラ３０の制振変位量算出部３３では、計測した支持座１７の加速度ａから算出可能な変位速度ｖと変位量ａとに基づいて制振変位量ｐａを算出している。なお、コントローラ３０の各部における処理動作については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５３】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、加振源１１を支持する本体１２を中間体弾性部材１４を介して中間体１３で支持するとともに、支持座弾性部材１６を介してこの中間体１３を支持座１７で支持し、中間体１３と支持座１７との間にアクチュエータ１５を設け、加速度計２１で計測した加速度ａを積分して支持座１７の変位速度ｖを算出し、これら変位速度ｖを再度積分して支持座１７の変位量ａを算出し、所定の補正期間ごとに、これら変位量ａを統計処理して変位量に含まれている変位量オフセット値Δａを算出するとともにこの変位量オフセット値Δａに基づいて変位量ａを補正し、これら変位速度ｖおよび変位量ａに基づいて支持座１７の振動を打ち消すための制振変位量ｐａを算出し、この制振変位量ｐａを発生させるための指令信号３４Ａをアクチュエータ１５へ出力している。
【００５４】
したがって、計測した加速度を２階積分して変位量を算出した場合でも、計測した加速度に含まれているノイズに起因して変位量に発生するオフセットを自動的に補正することができる。このため、精度良くアクチュエータを制御することが可能となる。
【００５５】
また、本実施の形態では、所定の補正期間ごとに、これら変位速度ｖを統計処理して変位速度に含まれている変位速度オフセット値Δｖを算出するとともにこの変位速度オフセット値Δｖに基づいて変位速度ｖを補正するようにしてもよい。
これにより、計測した加速度を積分して変位速度を算出した場合でも、計測した加速度に含まれているノイズに起因して変位速度に発生するオフセットを自動的に補正することができる。このため、精度良くアクチュエータを制御することが可能となる。
【００５６】
［実施の形態の拡張］
以上の各実施の形態では、１つの加振源に対して１つのアクティブ防振装置１０を設けた場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、複数の加振源に対して複数のアクティブ防振装置１０を用いてもよい。例えば、加振源１１を支持する本体１２の四隅に、それぞれ１つずつアクティブ防振装置１０を設け、これらを独立して動作させてもよい。また、これらアクティブ防振装置１０のうち、コントローラ３０を１つに共通化してもよく、設備コストを大幅に削減できる。
【００５７】
また、各実施の形態では、加振源１１から支持座１７へ伝播する上下振動を抑制する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、振動を抑制する任意の方向にアクチュエータ１５、中間体弾性部材１４、支持座弾性部材１６を配置すれば、横方向や斜め方向などの他の方向についても適用することができる。また、加振源１１による２次元的、あるいは３次元的な方向の振動を抑制する場合には、これら次元方向ごとにアクティブ防振装置を設けて動作させればよい。
【００５８】
また、各実施の形態では、変位速度算出部３１で変位速度ｖのオフセットを補正するとともに、変位量算出部３２で変位量ｐのオフセットを補正する場合について説明したが、これに限定されるものではない。変位量ｐは、加速度ａを２階積分しているため、加速度を１階積分して得られる変位速度ｖに比較してオフセットが大きくなる傾向がある。このため、変位量ｐのオフセットだけを補正し、変位速度ｖに対するオフセット補正を省いてもよい。また逆に、変位速度ｖを積分して変位量ｐを算出していることから、変位速度ｖのオフセットだけを補正し、変位量ｐに対するオフセット補正を省いてもよい。このように、変位量ｐまたは変位速度ｖのいずれか一方のオフセット補正を省くことにより、コントローラ３０での処理負担を軽減できる。
【００５９】
また、各実施の形態では、前述の図５に示したように、変位速度ｖと変位量ｐの補正期間を同期させた場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、変位速度ｖと変位量ｐでそれぞれ異なるタイミング、あるいは異なる期間長の補正期間を用いてもよい。また、補正タイミングは、補正期間終了タイミングに限定されるものではなく、補正期間終了タイミング以降の任意のタイミングを補正タイミングとしてもよい。また、オフセット量の算出に用いる変位速度ｖや変位量ｐは、補正期間内に算出したすべての変位速度ｖや変位量ｐを用いる必要はなく、補正期間内から選択した任意の変位速度ｖや変位量ｐを用いてオフセット量を算出してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の構成例を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の各部で発生する加速度を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の制御ブロック図である。
【図５】変位速度および変位量に対するオフセット補正を示す信号波形図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の防振制御処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の動作を示す信号波形図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の各部で発生する加速度を示す説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態にかかるアクティブ防振装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…アクティブ防振装置、１１…加振源、１２…本体、１３…中間体、１４…中間体弾性部材、１５…アクチュエータ、１６…支持座弾性部材、１７…支持座、２１…加速度計、３０…コントローラ、３１…変位速度算出部、３１Ａ…積分器、３１Ｂ…変位速度補正部、３２…変位量算出部、３２Ａ…積分器、３２Ｂ…変位量補正部、３３…制振変位量算出部、３４…信号出力部、ａ…加速度、ａｐ…加振加速度、ａｃ…制振加速度、ｖ…変位速度、ｐ…変位量、ｐａ…制振変位量、Ｃ，Ｐ…伝達関数、Ｋｐ，Ｔｄ…ゲイン。
【図１】
2009197827.tif 000003
【図２】
2009197827.tif 000004
【図３】
2009197827.tif 000005
【図４】
2009197827.tif 000006
【図５】
2009197827.tif 000007
【図６】
2009197827.tif 000008
【図７】
2009197827.tif 000009
【図８】
2009197827.tif 000010
【図９】
2009197827.tif 000011
【図１０】
2009197827.tif 000012