JPS581806B2 - Separation control device for triaxial vibration table - Google Patents
Separation control device for triaxial vibration tableInfo
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- JPS581806B2 JPS581806B2 JP13039478A JP13039478A JPS581806B2 JP S581806 B2 JPS581806 B2 JP S581806B2 JP 13039478 A JP13039478 A JP 13039478A JP 13039478 A JP13039478 A JP 13039478A JP S581806 B2 JPS581806 B2 JP S581806B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は振動台に加えたX軸方向とこれと直角を為すY
軸力向との二方向の振動力及び垂直方向の振動力によっ
て振動台がX軸回路のローリング、Y軸回りのピッチン
グ及び垂直方向軸Z回りのヨーイングの何れの回転運動
をもしないようにした振動台の制御装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention is based on the X-axis direction added to the vibration table and the Y-axis direction perpendicular to this
The vibration force in two directions with respect to the axial force direction and the vibration force in the vertical direction are used to prevent the vibration table from performing any of the following rotational movements: rolling around the X-axis circuit, pitching around the Y-axis, and yawing around the vertical axis Z. The present invention relates to a control device for a shaking table.
テーブル等の振動台にX軸方向加振器及びY軸方向加振
機により水平方向の振動力を加え、更に垂直方向加振機
により垂直方向の振動力を加え、振動台上に取付けられ
た被加振体に振動を加える振動台装置を示すと、第1図
に示す通りであり、テーブル(振動台)1上に取付けら
れた被加振体2にX軸方向加振機3a,Y軸方向加振機
3b及び、垂直方向,即ちZ軸方向加振機4により振動
力を加えている。A horizontal vibration force is applied to a vibration table such as a table by an X-axis vibrator and a Y-axis vibrator, and a vertical vibration force is applied by a vertical vibrator. A vibration table device that applies vibrations to a vibrating body is shown in FIG. Vibration force is applied by an axial vibrator 3b and a vertical vibrator 4, that is, a Z-axis vibrator.
このような振動台装置では第2図A,Bに示すように、
加振力が振動台1に加えられているため、X軸方向の合
力FX,Y軸方向の合力Fx,Z軸方向の合力Fz、X
軸回りの口ーリングトルクFφ、Y軸回りのピッチング
トルクFθ、Z軸回りのヨーイングトルクFFはそれぞ
れ次式で示すようになる。In such a shaking table device, as shown in Fig. 2 A and B,
Since the excitation force is applied to the vibration table 1, the resultant force FX in the X-axis direction, the resultant force Fx in the Y-axis direction, the resultant force Fz in the Z-axis direction,
The pitching torque Fφ around the axis, the pitching torque Fθ around the Y axis, and the yawing torque FF around the Z axis are each expressed by the following equations.
ただし、Fxi:i番目のX軸方向加振機による軸方向
加振力
Fyi:1番目のY軸方向加振機による
Y軸方向加振力
Fzi:j番目の垂直加振機による垂直
加振力
このため、X軸方向又はY軸方向の加振を単独で行なう
場合には加振力の作用する点と重心位置との高さの差C
、及び水平方向の差aがあるため、X軸回りのローリン
グ、Y軸回りのピッチング、Z軸回りのヨーイングが発
生する。However, Fxi: Axial excitation force by the i-th X-axis vibrator Fyi: Y-axis excitation force by the first Y-axis vibrator Fzi: Vertical excitation by the j-th vertical vibrator Force Therefore, when excitation is performed in the X-axis direction or Y-axis direction alone, the height difference C between the point where the excitation force acts and the center of gravity position is
, and the difference a in the horizontal direction, rolling around the X axis, pitching around the Y axis, and yawing around the Z axis occur.
このような回転運動が発生すると、振動台1及び被加振
体2における各点は並進運動をしなくなる。When such a rotational movement occurs, each point on the vibration table 1 and the vibrated body 2 no longer undergoes translational movement.
このような振動台装置において、独立なX軸方向加振指
令信号XoC、Y軸方向加振指令信号Y。In such a vibration table device, an independent X-axis direction vibration command signal XoC and a Y-axis direction vibration command signal Y are provided.
C及び垂直加振指令ZoCを与え、同時にX軸とY軸と
の二方向の水平加振とZ軸方向の垂直加振とを行おうと
する場合に、振動台1と被加振体2のX軸とY軸との二
方向の水平方向とZ軸方向の垂直方向の合計三軸方向運
動がより忠実に指令信号に従うようにするには、回転運
動を制限し、その回転運動を介しての直線運動系と回転
運動系との相互干渉を小さくするような制御の手段が必
要である。C and vertical excitation command ZoC, and when trying to simultaneously perform horizontal excitation in two directions of the X-axis and Y-axis and vertical excitation in the Z-axis direction, it is necessary to In order to make the total three-axis movement in the two horizontal directions of the X-axis and Y-axis and the vertical direction in the Z-axis direction follow the command signal more faithfully, the rotational movement is limited and the rotational movement is A means of control is required to reduce mutual interference between the linear motion system and the rotational motion system.
その手段として、従来は回転系のフィードバック制御方
式と人力信号補償による制御方式の二つの力式が提案さ
れている。As means for this, two force methods have been proposed in the past: a rotation system feedback control method and a control method using human power signal compensation.
前者の方式はX軸、Y軸の水平系、Z軸の垂直系及び回
転系のフィードバック制御を行なうもので、ローリング
、ピッチング及びヨ−イングの回転指令信号を一定値に
固定し、回転制御はローリング等の各方向の回転運動が
起こると、検出手段及び補償回路によってせれぞれを検
知し、回転系コントローラで修正動作信号を発生する。The former method performs feedback control of the horizontal system of the X-axis and Y-axis, the vertical system of the Z-axis, and the rotation system, and the rotation command signals for rolling, pitching, and yawing are fixed at constant values, and the rotation control is When a rotational movement in each direction such as rolling occurs, the detection means and the compensation circuit detect the deviation, and the rotational system controller generates a correction operation signal.
この信号はそのまま回転力発生機構への制御信号となる
。This signal directly becomes a control signal to the rotational force generating mechanism.
その制御信号により回転制御トルクが発生して回転運動
が抑止するように直線方向の加振力に差動的に作用する
成分が重畳される。A component that differentially acts on the excitation force in the linear direction is superimposed on the excitation force in the linear direction so that a rotation control torque is generated by the control signal and rotational motion is suppressed.
この従来の回転制御の方式は加振周波数が比較的低い場
合には允分な効果を持つが、高い周波数成分を持つ加振
指令で振動台装置を加振させるときには、フィードバッ
クルーグでの信号伝達おくれのため追従しきれないこと
およびおくれだ回転制御の結果による2次的な水平系と
垂直系への干渉により制御の精度がおちる。This conventional rotation control method is quite effective when the excitation frequency is relatively low, but when exciting the shaking table device with an excitation command with a high frequency component, the signal transmission through the feedback route is necessary. Control accuracy deteriorates due to the inability to follow up due to the delay and secondary interference with the horizontal and vertical systems as a result of delayed rotation control.
とくに大形の振動台装置を速い周期で加振する場合には
充分な回転運動制御の効果を期待するのは無理である。In particular, when a large-sized shaking table device is vibrated at a fast frequency, it is impossible to expect sufficient rotational motion control effects.
別の方式は前述のような方式の欠点を補なうために、X
軸、Y軸の加振指令に対して発生する回転運動を見越し
て、その影響を相殺するような回転入力補償を行なう方
式であり、これはピッチング補償のための入力信号の精
度にその成否がかかつており、次の欠点がある。Another method is to compensate for the drawbacks of the above-mentioned method.
This is a method that anticipates the rotational motion that occurs in response to the vibration commands of the axis and Y-axis and performs rotational input compensation to offset the influence.The success or failure of this method depends on the accuracy of the input signal for pitching compensation. It has the following disadvantages.
第1に、これは閉ループ系として構成されるフィードバ
ック制御系の外部から与えられる補償入力であるため、
それに誤差を含んでいる場合には、フィードバック制御
系の内部では修正動作の手段を有していない。First, since this is a compensation input given from outside the feedback control system configured as a closed-loop system,
If it contains an error, the feedback control system has no means for corrective action.
更にこの回転入力補償の方式では、X軸、Y軸加振指令
に対する回転角の応答とX軸、Y軸加振指令に対する回
転角の応答の二つの特性が既知であることが前提になっ
ている。Furthermore, this rotational input compensation method assumes that two characteristics are known: the response of the rotation angle to the X- and Y-axis excitation commands, and the response of the rotation angle to the X- and Y-axis excitation commands. There is.
そのために、補償のための入力信号を決定するために、
閉ループ系の応答特性を何らかの方法で把握しなければ
ならないが、その特性把握をフィードバック制御系の各
コントローラ、各補償回路などを調整した都合行う必要
がある。To that end, to determine the input signal for compensation,
The response characteristics of the closed-loop system must be grasped by some method, but it is necessary to grasp the characteristics by adjusting each controller, each compensation circuit, etc. of the feedback control system.
また、その特性把握と補償のための入力信号発生装置も
複雑なものになる。In addition, the input signal generation device for grasping the characteristics and compensating for it becomes complicated.
本発明はX軸、Y軸及びZ軸方向の直線運動とこれらの
軸回りの回転運動とを分離する制御手段を附加すること
によって、前記直線運動と前記回転運動の六つの独立な
フィードバック制御系と等価な機能を有する制御系を構
成し、直線の加振指令に対し回転運動が発生しないよう
にすることを目的とし、振動台を水平方向に加振するX
軸方向加振機と、このX軸方向加振機の加振方向に対し
て直角を為す水平の方向に上記振動台を加振するY軸方
向加振機と、上記振動台を垂直方向に加振するZ軸方向
加振機とを有し、更に上記振動台のX軸、Y軸及びZ軸
方向の直線運動並びにX軸回りのφ方向、Y軸回りのθ
方向、及びZ軸回りの1方向の回転運動の各検出信号と
、上記X軸、Y軸及びZ軸方向の直線運動並びにφ方向
、θ方向及びΨ方向の回転運動の各加振指令信号とを各
々の加算機にてそれぞれ加減算した出力信号を上記振動
台を操作するための操作信号を発生するX軸方向加振力
発生機構、Y軸方向加振力発生機構、Z軸方向加振力発
生機構、φ方向回転力発生機構、θ方向回転力発生機構
及びW方向回転力発生機構にそれぞれ伝達するように構
成されたX軸方向フィードバック系、Y軸方向フィード
バック系、Z軸方向フィードバック系、φ方向フィード
バック系、θ方向フィードバック系、Ψ方向フィードバ
ック系を具えた振動台の制御装置において、X軸方向加
算器及びθ方向加算器から出力された制御信号が入力さ
れ、これら制御信号からX軸方向加振力発生機構にはθ
方向フィードバック系からの外乱信号を打消す操作信号
を、θ方向回転力発生機構にはX軸方向フィードバック
系からの外乱信号を打消す操作信号をそれぞれ附与する
X−θ分離制御装置と、上記X軸方向加算器及びT方向
加算器から出力された制御信号が入力され、これら制御
信号からX軸方向加振力発生機構にはT方向フィードバ
ック系からの外乱信号を打消す操作信号を、Ψ方向回転
力発生機構にはX軸方向フィードバック系からの外乱信
号を打消す操作信号をそれぞれ附与するX−W分離制御
装置と、上記Y軸方向加算器及びφ方向加算器から出力
された制御信号が入力され、これら制御信号からY軸方
向加振力発生機構にはφ方向フィードバック系からの外
乱信号を打消す操作信号を、φ方向回転力発生機構には
Y軸方向フィードバック系からの外乱信号を打消す操作
信号をそれぞれ附与するY−φ分離制御装置と、上記Y
軸方向加算器及びΨ方向加算器から出力された制御信号
が入力され、これら制御信号からY軸力向加振力発生機
構にはΨ方向フイ−ドバツク系からの外乱信号を打消す
操作信号を、Ψ方向回転力発生機構にはY軸力向フィー
ドバック系からの外乱信号を打消す操作信号をそれぞれ
附与するY−W分離制御装置と、上記Z軸方向加算器及
びφ方向加算器から出力された制御信号が人力され、こ
れら制御信号からZ軸方向加振力発生機構にはφ方向フ
ィードバック系からの外乱信号を打消す操作信号を、φ
力向回転力発生機構にはZ軸方向フィードバック系から
の外乱信号を拐消す操作信号をそれぞれ附与するZ−φ
分離制御装置と、上記Z軸方向加算器及びθ方向加算器
から出力された制御信号が入力され、これら制御信号か
らZ軸方向加振力発生機構にはθ方向フィードバック系
からの外乱信号を拐消す操作信号を、θ方向回転力発生
機構にはZ軸方向フィードバック系からの外乱信号を打
消す操作信号をそれぞれ附与するZ一θ分離制御装置と
のうち少なくとも何れか一つを、前記各加算器と前記各
発生機構との間に設置して成る三軸方向振動台の分離制
御装置である。The present invention provides six independent feedback control systems for the linear motion and the rotational motion by adding control means that separates the linear motion in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions from the rotational motion around these axes. The purpose of this is to configure a control system with functions equivalent to the X
an axial vibrator, a Y-axis vibrator that vibrates the vibration table in a horizontal direction perpendicular to the excitation direction of the X-axis vibrator, and a Y-axis vibrator that vibrates the vibration table in a vertical direction. It has a Z-axis direction vibrator that vibrates, and furthermore, the vibration table has a linear motion in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, as well as the φ direction around the X-axis and the θ direction around the Y-axis.
and each detection signal for rotational movement in one direction around the Z-axis, and each vibration command signal for linear movement in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and rotational movement in the φ direction, θ direction, and Ψ direction. An X-axis direction excitation force generation mechanism, a Y-axis direction excitation force generation mechanism, and a Z-axis direction excitation force, each of which generates an operation signal for operating the above-mentioned vibration table by adding and subtracting the output signals from each adder. an X-axis direction feedback system, a Y-axis direction feedback system, and a Z-axis direction feedback system configured to transmit information to the generation mechanism, the φ direction rotational force generation mechanism, the θ direction rotational force generation mechanism, and the W direction rotational force generation mechanism, respectively; In a control device for a vibration table equipped with a φ direction feedback system, a θ direction feedback system, and a Ψ direction feedback system, control signals output from an X-axis direction adder and a θ-direction adder are input, and from these control signals, The directional excitation force generation mechanism has θ
an X-θ separation control device that provides an operation signal for canceling the disturbance signal from the direction feedback system and an operation signal for canceling the disturbance signal from the X-axis direction feedback system to the θ-direction rotational force generating mechanism; The control signals output from the X-axis direction adder and the T-direction adder are input, and from these control signals, the X-axis direction excitation force generation mechanism receives an operation signal that cancels the disturbance signal from the T-direction feedback system. The directional rotational force generation mechanism includes an X-W separation control device that provides operation signals for canceling disturbance signals from the X-axis direction feedback system, and control output from the Y-axis direction adder and the φ direction adder. From these control signals, the Y-axis direction excitation force generation mechanism receives an operation signal to cancel the disturbance signal from the φ-direction feedback system, and the φ-direction rotational force generation mechanism receives the disturbance signal from the Y-axis direction feedback system. a Y-φ separation control device that provides an operation signal to cancel the signal;
The control signals output from the axial adder and the Ψ direction adder are input, and from these control signals, the Y-axis force direction excitation force generation mechanism sends an operation signal to cancel the disturbance signal from the Ψ direction feedback system. , the Ψ-direction rotational force generation mechanism includes a Y-W separation control device that provides operation signals for canceling disturbance signals from the Y-axis force direction feedback system, and outputs from the Z-axis direction adder and the φ-direction adder. From these control signals, the Z-axis direction excitation force generation mechanism receives an operation signal that cancels the disturbance signal from the φ direction feedback system.
The force direction rotational force generation mechanism is provided with an operation signal that eliminates the disturbance signal from the Z-axis direction feedback system.
Control signals output from the separation control device, the Z-axis direction adder and the θ-direction adder are input, and from these control signals, the Z-axis direction excitation force generation mechanism receives a disturbance signal from the θ-direction feedback system. At least one of the Z and θ separation control devices that provides an operation signal to cancel the disturbance signal from the Z-axis direction feedback system to the θ-direction rotational force generation mechanism, and an operation signal to cancel the disturbance signal from the Z-axis direction feedback system, respectively. This is a separation control device for a triaxial vibration table installed between an adder and each of the generation mechanisms.
次に本発明の一実施例を基に説明すると、振動台(テー
ブル)1には被加振体2が取付けられており、これを水
平方向に加振する1個若しくは複数個のX軸方向加振機
3aと、このX軸方向に対して直角を為す水平の方向に
振動台1を加振する1個若しくは複数個のY軸方向加振
機3bと、Z軸方向(垂直方向)に加振する1個若しく
は複数個の加振機4とが振動台1に接続されている。Next, an explanation will be given based on an embodiment of the present invention. A vibrating body 2 is attached to a vibration table (table) 1, and one or more vibrating bodies 2 are vibrated in the X-axis direction to vibrate the vibrating body 2 in the horizontal direction. A vibrator 3a, one or more Y-axis vibrator 3b that vibrates the vibration table 1 in a horizontal direction perpendicular to the X-axis direction, and a vibrator 3b in the Z-axis direction (vertical direction). One or more vibrating machines 4 that vibrate are connected to the vibrating table 1 .
図示実施例ではX軸、Y軸及びZ軸方向ともそれぞれ複
数個の加振機により加振されるようにした場合が示され
ているが、本発明はその個数によって制限されるもので
はない。In the illustrated embodiment, a case is shown in which vibration is applied in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions by a plurality of vibrators, but the present invention is not limited by the number of vibrators.
またこの形式の振動台装置は、X軸回りのローリング、
Y軸回りのピッチング及びZ軸回りのヨ一インクのうち
少なくとも何れか一つの回転運動をさせることを目的と
する揺動装置としても使用することができる。This type of shaking table device also supports rolling around the X-axis.
It can also be used as a swinging device for the purpose of performing at least one of rotational motions among pitching around the Y-axis and rolling around the Z-axis.
振動台1の制御装置には第3図及び第4図に示すように
振動台1のX軸方向の直線運動、Y軸方向の直線運動、
Z軸方向の直線運動、X軸回りの回転運動(φ方向の回
転運動、つまりローリング)、Y軸回りの回転運動(θ
方向の回転運動、つまりピッチング)、Z軸回りの回転
運動(W方向の回転運動、つまりヨーイング)の各検出
信号X。As shown in FIGS. 3 and 4, the control device for the vibration table 1 controls linear movement of the vibration table 1 in the X-axis direction, linear movement in the Y-axis direction,
Linear movement in the Z-axis direction, rotational movement around the X-axis (rotational movement in the φ direction, that is, rolling), rotational movement around the Y-axis (θ
Detection signals X of rotational movement in the W direction (that is, pitching) and rotational movement around the Z axis (rotational movement in the W direction, that is, yawing).
,Yo,Zo,φ,θ,Ψと、X軸力向、Y軸方向及び
2軸方向の直線運動並びにφ方向、θ方向及びF方向の
回転運動の各加振指令信号X。, Yo, Zo, φ, θ, Ψ, and each excitation command signal
C,YoC,ZoC,φC,θC,ΨCとを加減算する
加算器a1〜a6が具えられている。Adders a1 to a6 are provided for adding and subtracting C, YoC, ZoC, φC, θC, and ΨC.
これらの加算器a1〜a6によって加減算した出力信号
Δex,Δey,Δe2,Δeφ,Δeθ,Δeγをそ
れぞれ振動台1を操作するための操作信号を発生するX
軸力向加振力発生機構13、Y軸方向加振力発生機構3
1、Z軸方向加振力発生機構14、φ方向回転力発生機
構(ローリングトルク発生機構)32、θ方向回転力発
生機構(ピッチングトルク発生機構)15、及びΨ万向
回転力発生機構(ヨーイングトルク発生機構)33にそ
れぞれ伝達すべく構成されたX軸方向フィードバック系
、Y軸方向フィードバック系、2軸方向フィードバック
系、φ方向フィードバック系、θ方向フィードバック、
及びΨ方向フィードバック系が第3,4図に示すように
制御装置に具えられている。The output signals Δex, Δey, Δe2, Δeφ, Δeθ, Δeγ added and subtracted by these adders a1 to a6 are used to generate operation signals for operating the vibration table 1, respectively.
Axial excitation force generation mechanism 13, Y-axis excitation force generation mechanism 3
1, Z-axis direction excitation force generation mechanism 14, φ direction rotational force generation mechanism (rolling torque generation mechanism) 32, θ direction rotational force generation mechanism (pitching torque generation mechanism) 15, and Ψ universal rotational force generation mechanism (yawing X-axis direction feedback system, Y-axis direction feedback system, two-axis direction feedback system, φ direction feedback system, θ direction feedback,
and a Ψ direction feedback system are provided in the control device as shown in FIGS. 3 and 4.
第3図は第1図及び第2図に示した多点加振式振動台装
置の制御系統図を示し、X軸方向加振機制御回路8a,
Y軸方向加振機制御回路8b及びZ軸方向加振機制御回
路9を有する前記各フィードバック系のほかに、本発明
にあっては分離制御手段5が付加されている。FIG. 3 shows a control system diagram of the multi-point vibration type vibration table apparatus shown in FIGS. 1 and 2, in which the X-axis direction vibration exciter control circuit 8a
In addition to the aforementioned feedback systems having the Y-axis vibration exciter control circuit 8b and the Z-axis vibration exciter control circuit 9, a separation control means 5 is added in the present invention.
第3図においで、サーボ増幅器10、サーボ弁11およ
びアクチュエータ(接手部を含む)12は第1図に示し
た各加振機ごとに付加される制御機器に相当する部分で
ある。In FIG. 3, a servo amplifier 10, a servo valve 11, and an actuator (including a joint part) 12 are parts corresponding to control equipment added to each exciter shown in FIG. 1.
アクチュエータ12の出力FX1〜Fxm十Fy1〜F
ymおよびFz1〜F2nはX軸、Y軸およびZ軸方向
加振機3a,3b,4が振動台1に与える加振力を示し
、振動台1からアクチュエータ12へのX,〜Xm,Y
1−YmおよびZ,〜Znは加振機取付部のX軸方向、
Y軸方向およびZ軸方向の変位が接手部の剛性によりX
軸方向加振力とY軸方向加振力とZ軸方向加振力に影響
を及ぼすことを示す。Output of actuator 12 FX1~Fxm+Fy1~F
ym and Fz1 to F2n indicate the excitation forces applied to the vibration table 1 by the X-axis, Y-axis, and Z-axis direction vibrators 3a, 3b, and 4, and the X, ~Xm, Y from the vibration table 1 to the actuator 12.
1-Ym and Z, ~Zn are the X-axis directions of the vibration exciter mounting part,
The displacement in the Y-axis direction and Z-axis direction is
This shows that it affects the axial excitation force, the Y-axis excitation force, and the Z-axis excitation force.
また振動台1からX軸力向加振機制御回路8aへの信号
線xo,xoy軸加振器制御回路8bへの信号線Yo,
Yo、および振動台1からZ軸加振機制御回路9への信
号線z,M,θyOtφ,φ,Ψ,Ψはフィードバック
制御のための信号線を示す。In addition, a signal line xo from the vibration table 1 to the X-axis force direction vibration exciter control circuit 8a, a signal line Yo to the xoy-axis vibration exciter control circuit 8b,
Yo, and signal lines z, M, θyOtφ, φ, Ψ, Ψ from the vibration table 1 to the Z-axis exciter control circuit 9 indicate signal lines for feedback control.
そして、XoC,ZoC,φC,θC,ΨCはこの制御
系への入力信号であるX軸方向加振指令、Y軸方向加振
指令、Z軸方向加振指令、ローリング回転指令、ピッチ
ング回転指令及びヨーイング回転指令を示す。XoC, ZoC, φC, θC, and ΨC are input signals to this control system, such as an X-axis vibration command, a Y-axis vibration command, a Z-axis vibration command, a rolling rotation command, a pitching rotation command, and Indicates yawing rotation command.
分離制御千段5とX軸、Y軸およびZ軸加振機制御回路
8at8bp9との間の信号線ΔeX′,Δey′,Δ
eZ′,Δeθ′,Δeφ′,ΔeΨ′,ΔeθX,Δ
eθz,ΔeXθ,Δezθ,Δezφ,Δeφz,Δ
eφy,ΔexΨtΔeyΨ,Δeyφは本発明による
分離制御を行うために必要とされる情報であり、第3図
により相互の関係が明らかにされる。Signal lines ΔeX', Δey', Δ between the separation control stage 5 and the X-axis, Y-axis and Z-axis exciter control circuit 8at8bp9
eZ', Δeθ', Δeφ', ΔeΨ', ΔeθX, Δ
eθz, ΔeXθ, Δezθ, Δezφ, Δeφz, Δ
eφy, ΔexΨtΔeyΨ, and Δeyφ are information required to perform separation control according to the present invention, and their mutual relationship is clarified in FIG.
第1図に示した振動台装置において、被加振体2を装着
した振動台1の運動はX軸方向及びY軸方向の水平並進
運動、Z軸方向の垂直並進運動並びにX軸回りの回転運
動(ローリング)、Y軸回りの回転運動(ピッチング)
及びZ軸回りの回転運動(ヨーイング)に分解して考え
られるので、第3図で示す構成の制御系は第4図のよう
に示すことができる。In the vibration table apparatus shown in FIG. 1, the movement of the vibration table 1 on which the object to be vibrated 2 is attached is horizontal translation in the X- and Y-axis directions, vertical translation in the Z-axis direction, and rotation around the X-axis. Movement (rolling), rotational movement around the Y axis (pitching)
Since the rotational movement (yawing) around the Z-axis and rotational movement (yawing) can be considered separately, the control system having the configuration shown in FIG. 3 can be shown as shown in FIG. 4.
第4図のY軸方向加振力発生機構13及びY軸方向加振
力発生機構31は第3図の水平系のサーボ増幅器10、
サーボ弁11およびアクチュエータ(接手部を含む)を
一括して示したものである。The Y-axis direction excitation force generation mechanism 13 and the Y-axis direction excitation force generation mechanism 31 in FIG. 4 are the horizontal system servo amplifier 10 in FIG.
The servo valve 11 and the actuator (including the joint part) are shown together.
Z軸方向加振力発生機構14はZ方向の加振力の合力F
z=ΣFzjを発生するのに寄与するサーボ増幅器10
、サーボベガ11およびアクチュエータ(接手部を含む
)12を一括して示している。The Z-axis direction excitation force generation mechanism 14 generates a resultant force F of the Z-direction excitation force.
Servo amplifier 10 contributing to generating z=ΣFzj
, the servo Vega 11 and the actuator (including the joint part) 12 are shown together.
また、同図のピッチングトルク発生機構15は複数個の
垂直加振機をテーブル中心を通りY−Z面に平行な面を
境界にして(第2図AtB参照)差動的に動作させた場
合にY軸回りに発生する制御トルクFo=ΣlzjFz
jに寄与する垂直加振機用サーボ増幅器10、サーボ弁
11およびアクチュエータ(接点部を含む)12を一括
して示したものである。In addition, the pitching torque generation mechanism 15 shown in the same figure operates differentially when a plurality of vertical vibrators are operated differentially with a plane passing through the center of the table and parallel to the Y-Z plane as a boundary (see AtB in Fig. 2). The control torque Fo=ΣlzjFz generated around the Y axis in
The servo amplifier 10 for the vertical vibrator, the servo valve 11, and the actuator (including the contact portion) 12 that contribute to the vertical vibration amplitude j are collectively shown.
ヨーイングトルク発生機構33、ローリングトルク発生
機構32も同様である。The same applies to the yawing torque generation mechanism 33 and the rolling torque generation mechanism 32.
第4図の振動台1は第3図のそれと同一であるが、作用
を述べるための便宜上、数式モデルの形成で内部構造を
示した。The vibrating table 1 shown in FIG. 4 is the same as that shown in FIG. 3, but for the sake of convenience in describing the operation, the internal structure is shown by forming a mathematical model.
制御系を第4図の形式で示すと、第3図のX軸方向加振
機制御回路8aはX軸方向並進運動検出手段および補償
回路16とX軸方向コントローラ17とを有するX軸方
向フィードバック系、並びにヨーイング運動検出手段お
よび補償回路40とヨーイングコントローラ43とを有
するΨ方向フィードバック系(ヨーイングフィードバッ
ク系)に区分され、Y軸方向加振機制御回路8bはX軸
方向並進運動検出手段および補償回路38とY軸コント
ローラ41とを有するY軸方向フィードバック系、並び
にローリング運動検出手段および補償回路39とローリ
ングコントローラ42とを有するφ方向フィードバック
系(ローリングフィードバック系)に区分され、Z軸方
向加振機制御回路9はZ軸方向並進運動検出手段および
補償回路18とZ軸コントローラ20とを有するZ軸方
向フィードバック系、並びにピッチング運動検出手段お
よび補償回路19とピッチングコントローラ21とを有
するθ方向フィードバック系(ピッチングフィードバッ
ク系)に区分される。When the control system is shown in the form of FIG. 4, the X-axis vibration exciter control circuit 8a in FIG. system, a Ψ direction feedback system (yawing feedback system) having a yawing motion detection means and a compensation circuit 40, and a yawing controller 43, and a Y-axis direction vibration exciter control circuit 8b has an X-axis direction translational motion detection means and a compensation circuit 43. It is divided into a Y-axis direction feedback system having a circuit 38 and a Y-axis controller 41, and a φ-direction feedback system (rolling feedback system) having a rolling motion detection means and a compensation circuit 39 and a rolling controller 42. The machine control circuit 9 includes a Z-axis feedback system having a Z-axis translational motion detection means and a compensation circuit 18 and a Z-axis controller 20, and a θ-direction feedback system having a pitching motion detection means and a compensation circuit 19 and a pitching controller 21. (pitching feedback system).
第3図における以上の構成要素は、従来の振動台装置の
制御系の構成機能に含まれるものであるが、本発明では
分離制御手段5として次の六つを付加している。The above-mentioned components shown in FIG. 3 are included in the configuration functions of the control system of the conventional shaking table apparatus, but in the present invention, the following six are added as the separation control means 5.
第1のX−θ分離制御千段6は、X軸方向加算器a5及
びθ方向加算器a4から出力された後、X軸方向コント
ローラ17及びピッチングコントローラ21を経た出力
信号Δex′とΔeθ′とを入力とし、これらの信号か
らX軸方向加振力発生機構13には制御信号UXを補正
し、θ方向フィードバック系からの外乱信号を打消すた
めの操作信号ΔexOを、θ方向回転力発生機構(ピッ
チングトルク発生機構)15には制御信号Uθを補正し
、X軸方向フィードバック系からの外乱信号を打消すた
めの操作信号Δeθxをそれぞれ附与するためのもので
ある。The first X-θ separation control stage 6 receives output signals Δex' and Δeθ' which are output from the X-axis direction adder a5 and the θ-direction adder a4 and then passed through the X-axis direction controller 17 and the pitching controller 21. is input, and from these signals, the X-axis direction excitation force generation mechanism 13 corrects the control signal UX, and outputs an operation signal ΔexO for canceling the disturbance signal from the θ-direction feedback system to the θ-direction rotational force generation mechanism. (Pitching torque generation mechanism) 15 is provided with an operation signal Δeθx for correcting the control signal Uθ and canceling a disturbance signal from the X-axis direction feedback system.
第2のX−Ψ分離制御手段36は、X軸方向加算器a5
及びF方向加算器a6から出力された後、X軸方向コン
トローラー7及びヨーイングコントローラ43を経た出
力信号Δex′とΔeΨ′とを入力とし、これらの信号
からX軸方向加振力発生機構13には制御信号Uxを補
正し、X軸方向フイードバツク系からの外乱信号を打消
すための操作信号ΔexΨを、Ψ方向回転力発生機構(
ヨーイングトルク発生機構)33には制御信号UWを補
正し、Ψ方向フィードバック系からの外乱信号を打消す
ための操作信号Δevxをそれぞれ附与するためのもの
である。The second X-Ψ separation control means 36 includes an X-axis direction adder a5
The output signals Δex' and ΔeΨ' which are output from the F-direction adder a6 and then passed through the X-axis direction controller 7 and the yawing controller 43 are input, and from these signals, the X-axis direction excitation force generation mechanism 13 The operation signal ΔexΨ for correcting the control signal Ux and canceling the disturbance signal from the X-axis direction feedback system is applied to the Ψ-direction rotational force generation mechanism (
The yawing torque generating mechanism) 33 is provided with an operation signal Δevx for correcting the control signal UW and canceling the disturbance signal from the Ψ direction feedback system.
第3のY一φ分離制御千段34は、Y軸方向加算器a1
及びφ方向加算器a2から出力された後、Y軸方向コン
トローラ41及びローリングコントローラ42を経た出
力信号Δey′とΔeφ′とを人力とし、これらの信号
からY軸方向加振力発生機構31には、制御信号Uyを
補正し、Y軸方向フイードバツク系からの外乱信号を打
消すための操作信号Δeyφを、φ方向回転力発生機構
(ローリングトルク発生機構)32には制御信号Uφを
補正し、φ方向フィードバック系からの外乱信号を打消
すための操作信号Δeφyをそれぞれ附与するためのも
のである。The third Y-φ separation control stage 34 is a Y-axis direction adder a1
The output signals Δey' and Δeφ', which are output from the φ direction adder a2 and then passed through the Y-axis direction controller 41 and the rolling controller 42, are human-powered, and from these signals, the Y-axis direction excitation force generation mechanism 31 is , the control signal Uy is corrected, and the operation signal Δeyφ is used to cancel the disturbance signal from the Y-axis direction feedback system. This is for providing an operation signal Δeφy for canceling the disturbance signal from the direction feedback system.
第4のY−Ψ分離制御手段37はY軸方向加算器a1及
び1万向加算器a6から出力された後、Y軸方向コント
ローラ41及びヨーイングコントローラ43を経た出力
信号Δe,′とΔev′とを入力とし、これらの信号か
らY軸方向加振力発生機構31には制御信号Uyを補正
し、F方向フイードバック系からの外乱信号を打消すた
めの操作信号ΔeΨyを、T方向回転力発生機構(ヨー
イングトルク発生機構)33には制御信号UWを補正し
Y軸方向フィードバック系からの外乱信号を打消すため
の操作信号ΔeΨyをそれぞれ附与するためのものであ
る。The fourth Y-Ψ separation control means 37 receives the output signals Δe,' and Δev' which are outputted from the Y-axis direction adder a1 and the 10,000-direction adder a6 and then passed through the Y-axis direction controller 41 and the yawing controller 43. is input, and from these signals, the Y-axis direction excitation force generation mechanism 31 corrects the control signal Uy, and outputs an operation signal ΔeΨy for canceling the disturbance signal from the F-direction feedback system to the T-direction rotational force generation mechanism. The (yawing torque generating mechanism) 33 is provided with an operation signal ΔeΨy for correcting the control signal UW and canceling a disturbance signal from the Y-axis direction feedback system.
第5のZ−φ分離制御千段35はZ軸方向加算器a3及
びφ方向加算器a2から出力された後、Z軸方向コント
ローラ20及びローリングコントローラ42を経た出力
信号Δe2′とΔeφ′とを入力とし、これらの信号か
らZ軸方向加振力発生機構14には制御信号Uzを補正
し、φ方向フイードバック系からの外乱信号を打消すた
めの操作信号Δezφを、φ方向回転力発生機構(ロー
リングトルク発生機構)32には制御信号Uφを補正し
、Z軸方向フィードバック系からの外乱信号を打消すた
めの操作信号Δeφ2をそれぞれ附与するためのもので
ある。The fifth Z-φ separation control stage 35 receives the output signals Δe2' and Δeφ' which are outputted from the Z-axis direction adder a3 and the φ-direction adder a2 and then passed through the Z-axis direction controller 20 and the rolling controller 42. From these signals, the Z-axis direction excitation force generation mechanism 14 corrects the control signal Uz, and inputs an operation signal Δezφ for canceling the disturbance signal from the φ-direction feedback system to the φ-direction rotational force generation mechanism ( The rolling torque generating mechanism (rolling torque generating mechanism) 32 is provided with an operation signal Δeφ2 for correcting the control signal Uφ and canceling the disturbance signal from the Z-axis direction feedback system.
第6のZ−θ分離制御千段7は、Z軸方向加算器a3及
びθ方向加算器a4から出力された後、Z軸方向コント
ローラ20及びピッチングコントローラ21を経た出力
信号Δe2′とΔeθ′とを人力とし、これらの信号か
らZ軸方向加振力発生機構14には制御信号Uzを補正
し、θ方向フイードバック系からの外乱信号を打消すた
めの操作信号Δe2θを、θ方向回転力発生機構(ピッ
チングトルク発生機構)15には制御信号Uθを補正し
、Z軸方向フィードバック系からの外乱信号を打消すた
めの操作信号Δeθ2をそれぞれ附与するためのもので
ある。A sixth Z-θ separation control stage 7 receives output signals Δe2' and Δeθ' which are outputted from the Z-axis direction adder a3 and the θ-direction adder a4 and then passed through the Z-axis direction controller 20 and the pitching controller 21. is human-powered, and from these signals, the Z-axis direction excitation force generation mechanism 14 corrects the control signal Uz, and generates an operation signal Δe2θ for canceling the disturbance signal from the θ-direction feedback system. (Pitching torque generation mechanism) 15 is provided with an operation signal Δeθ2 for correcting the control signal Uθ and canceling the disturbance signal from the Z-axis direction feedback system.
第4図はこれら六つの分離制御手段を全て具えた場合を
示すが、少なくとも何れか1つのみを具えることも可能
である。Although FIG. 4 shows a case in which all of these six separation control means are provided, it is also possible to provide only at least one of them.
従来提案されている振動台装置の制御方法には閉ループ
系の内部に分離制御手段6,7,34,35,36,3
7を持たず、閉ループ系の外部にフィードバック系への
入力信号φC,θC,FCを補償する方法がある。Conventionally proposed control methods for shaking table devices include separate control means 6, 7, 34, 35, 36, 3 within a closed loop system.
There is a method of compensating the input signals φC, θC, and FC to the feedback system outside the closed-loop system without having the input signal φC, θC, and FC.
それに対し、本発明による方法では、閉ループ系の内部
に制御偏差ΔeX′,Δey′,Δe2′,ΔeφI,
Δeθ′,ΔeΨに応動する分離制御手段6,7,34
,35,36,37が付加されている。In contrast, in the method according to the present invention, the control deviations ΔeX', Δey', Δe2', ΔeφI,
Separation control means 6, 7, 34 responsive to Δeθ′, ΔeΨ
, 35, 36, and 37 are added.
第5図は本発明の池の具体例を示す図であり、これはそ
れぞれの分離制御手段6,7,34,35,36,37
をそれぞれ図示するように各コントローラー7,20,
21,41,42,43の前に接着した場合である。FIG. 5 is a diagram showing a specific example of the pond of the present invention, which shows the respective separation control means 6, 7, 34, 35, 36, 37.
As shown in the figures, each controller 7, 20,
This is the case where it is bonded before 21, 41, 42, and 43.
本発明の分離制御手段6,7,34,35,36,37
はフィードバック制御系として構成される閉ループ系の
内部にフイードホワード要素(前向き要素)として付加
されることに特徴がある。Separation control means 6, 7, 34, 35, 36, 37 of the present invention
is characterized in that it is added as a feedforward element inside a closed loop system configured as a feedback control system.
そのためにフイードホワード要素としての制御ループ分
離作用と分離後のフィードバック制御系トしての作用に
ついて第4図に示す制御装置をもとに説明する。For this purpose, the control loop separation effect as a feedforward element and the effect as a feedback control system after separation will be explained based on the control device shown in FIG.
X軸方向コントローラ41の出力ΔeX′に対する応答
に就いて説明すると、第4図の制御系において、X軸方
向加振指令XCocの変化またはそのXoC信号に対す
るX軸方向変位X。To explain the response to the output ΔeX' of the X-axis controller 41, in the control system of FIG. 4, the change in the X-axis vibration command XCoc or the X-axis displacement X in response to the XoC signal.
の誤差があると、制御偏差ΔeXが変りX軸方向コント
ローラ17が応動し、X軸方向コントローラ17の出力
Δex′が変化する。If there is an error, the control deviation ΔeX changes, the X-axis direction controller 17 responds, and the output Δex' of the X-axis direction controller 17 changes.
ΔeX′の変化に応じ、X軸方向加振力発生機構13が
動作し、X軸方向加振力Fxを変化させテーブル1のX
軸方向加振が行なわれる。According to the change in ΔeX', the X-axis direction excitation force generation mechanism 13 operates to change the X-axis direction excitation force Fx to
Axial excitation is performed.
同時にテーブル1のY軸回りには外乱トルクCFXが、
そして、Z軸回りには外乱トルクbFxが発生する。At the same time, disturbance torque CFX is generated around the Y axis of table 1.
Then, a disturbance torque bFx is generated around the Z-axis.
X−θ回転分離千段6及びX−47分離手段36を付加
した制御系では、ΔeX′の変化に応じ、Δeθ、及び
Δefxが変化し、それが回転制御信号UθtUyに加
算され、ピッチングトルク発生機構15及びヨーイング
トルク発生機構33に作用して、制御トルクFθ,FΨ
を変化させる。In the control system that includes the 1,000-stage X-θ rotation separation 6 and the X-47 separation means 36, Δeθ and Δefx change according to changes in ΔeX′, and these are added to the rotation control signal UθtUy to generate pitching torque. Acting on the mechanism 15 and the yawing torque generating mechanism 33, the control torques Fθ, FΨ
change.
すなわち、分離制御千段6,36を付加することによっ
て、X軸方向コントローラ17の出力ΔeX′の変化し
たことによる制御の効果をX軸方向加振力発生機構13
だけでなくピッチングトルク発生機構15並びにヨーイ
ングトルク発生機構33にも同時に与え、X軸方向加振
力発生機構13の出力が回転運動に対して外乱トルクc
FxtbFxとして作用するのに見合う制御トルクFθ
,FFをピッチングトルク発生機構15及びヨーイング
トルク発生機構33によって発生させ、制御トルクF。That is, by adding the separation control stages 6 and 36, the control effect caused by the change in the output ΔeX' of the X-axis direction controller 17 can be adjusted to the X-axis direction excitation force generation mechanism 13.
In addition, it is simultaneously applied to the pitching torque generation mechanism 15 and the yawing torque generation mechanism 33, so that the output of the X-axis direction excitation force generation mechanism 13 generates a disturbance torque c against the rotational movement
Control torque Fθ suitable for acting as FxtbFx
, FF are generated by the pitching torque generation mechanism 15 and the yawing torque generation mechanism 33, and the control torque F is generated.
によって外乱トルクOFxを相殺させ制御トルクFFに
より外乱トルクbFxを相殺させる。The disturbance torque OFx is canceled by the control torque FF, and the disturbance torque bFx is canceled by the control torque FF.
その結果、X軸方向コントローラΔex′の変化はX軸
方向変位X0を制御するために有効に作用するが、X軸
方向フィードバック系からピッチング及びヨーイングに
は影響を及ぼさなくなる。As a result, changes in the X-axis controller Δex' effectively act to control the X-axis displacement X0, but the X-axis feedback system does not affect pitching and yawing.
このX一θ分離制御手段の入力ΔeX′に対する出力Δ
exOの特性等は、X軸方向加振力発生機構13、ピッ
チングトルク発生機構15などを構成する機器の動特性
および振動台1の質量M、慣性能率■y、テーブル1と
アクチュエータ12を結合する接手剛性など含むシステ
ムの動特性を考慮し、上述の分離制御の機能を満足する
ように決める。The output Δ for the input ΔeX' of this X-θ separation control means
The characteristics of exO include the dynamic characteristics of the equipment constituting the X-axis direction excitation force generation mechanism 13, the pitching torque generation mechanism 15, etc., the mass M of the vibration table 1, the inertia factor ■y, and the connection between the table 1 and the actuator 12. The dynamic characteristics of the system, including joint rigidity, are taken into account and determined so as to satisfy the above-mentioned separation control function.
次にY軸方向コントローラ41の出力Δex′に対する
応答に就いて説明すると、Δey′の変化に応じ、Y軸
方向の加振力Fyがテーブル1に作用し、テーブルのY
軸方向の加振が行なわれるが、同時にテーブル1のX軸
回りにCFy,Z軸回りにはaFyの外乱トルクが発生
する、Y−φ分離制御手段34及びY−Ψ分離制御手段
3TによりΔeφy,ΔeΨyが変化し、回転信号Uφ
,Uv/−に加算され、回転制御トルクFφ,FFを変
化させる。Next, the response to the output Δex' of the Y-axis direction controller 41 will be explained. According to the change in Δey', the excitation force Fy in the Y-axis direction acts on the table 1, and the
Excitation in the axial direction is performed, but at the same time disturbance torque of CFy is generated around the X-axis of the table 1, and disturbance torque of aFy is generated around the Z-axis. , ΔeΨy changes, and the rotation signal Uφ
, Uv/- to change the rotation control torques Fφ, FF.
前述と同様にして、CFyとFφとを相殺させ、aFy
とFFとを相殺させてY軸方向のみの運動が発生し、回
転方向の運動を減少させる。In the same manner as above, CFy and Fφ are canceled out, and aFy
and FF are canceled out to generate movement only in the Y-axis direction, reducing movement in the rotational direction.
代表例としてX軸コントローラ17を詳細に説明し、Y
軸方向コントローラ41を簡単に説明したが、池のコン
トローラの作用もまったく同様で、1方向に加振すると
き発生する外乱トルクを打消すような回転力を分離制御
手段が与え、回転加振をするときには、回転加振により
発生するX軸方向あるいはY軸方向あるいはZ軸方向の
外力を打消すような加振力をX軸あるいはY軸あるいは
Z軸に分離制御手段が与える作用を有する。The X-axis controller 17 will be explained in detail as a representative example, and the Y-axis controller 17 will be explained in detail as a representative example.
Although the axial controller 41 has been briefly explained, the action of the axial controller is exactly the same; the separation control means applies a rotational force that cancels out the disturbance torque generated when excitation is performed in one direction, and the rotational excitation is When doing so, the separation control means has the effect of applying an excitation force to the X-axis, Y-axis, or Z-axis to cancel the external force in the X-axis direction, Y-axis direction, or Z-axis direction generated by rotational excitation.
本発明の分離制御手段6,7,34,35,36,37
を用いる振動台装置の制御方法の適用において、分離制
御手段6,7,34,35,36,37の特性決定法に
はいくつかの方法が考えられるが、ここでは等価伝達関
数を用いた用例をあげておく。Separation control means 6, 7, 34, 35, 36, 37 of the present invention
In applying the control method of the shaking table apparatus using I'll give you the following.
説明を簡単化するため、Z軸系、θ系、及びX軸系の分
離制御千段7,6の特性決定方法について以下に示す。In order to simplify the explanation, a method for determining the characteristics of the 1,000-stage separation control stages 7 and 6 for the Z-axis system, θ system, and X-axis system will be described below.
第4囚の制御系のブロック線図は次の伝達関数を定義す
ると第6図のように書きかえられる。The block diagram of the control system of the fourth prisoner can be rewritten as shown in FIG. 6 by defining the following transfer function.
(第4図と対応するブロックについて、第6図では同一
番号をつげ、ダッシュを付けて明示した)。(Blocks corresponding to those in FIG. 4 are indicated by the same numbers and dashes in FIG. 6).
(1)Gx(s),G2(s),Gθ(s);X軸系:
Z軸系、θ系コントローラ17,20,21の伝達関数
。(1) Gx (s), G2 (s), Gθ (s); X-axis system:
Transfer functions of Z-axis system and θ-system controllers 17, 20, and 21.
(!!)HX(s),H2(s),Hθ(s);X軸系
、Z軸系、θ系の検出手段および補償回路16.18,
19の伝達関数、ただしそれぞれの入力はXo,Zo,
θとする。(!!) HX(s), H2(s), Hθ(s); X-axis system, Z-axis system, θ-system detection means and compensation circuit 16.18,
19 transfer functions, where each input is Xo, Zo,
Let it be θ.
(i1i)DθX(s),Dxθ(s);X−θ分離制
靜段6の伝達関数。(i1i) DθX(s), Dxθ(s); Transfer function of the X-θ separation suppressing stage 6.
(iv)D5z(s),D26(s);Z一θ分離制御
手段7の伝達関数。(iv) D5z(s), D26(s); Transfer function of Z-θ separation control means 7.
ただし、第4図では各分離制御千段6,7はそれぞれ2
人力、2出力の要素と示してあるが、この第6図による
適用では、それぞれの要素内で図示のように2個の伝達
関数で示すものとする。However, in Fig. 4, each separation control stage 6, 7 is 2
Although shown as an element with human power and two outputs, in the application shown in FIG. 6, each element is shown as two transfer functions as shown.
(V)PXX(S),Pxθ(S),Pox(S),P
9Q(S),Pθ2(s),P2θ(s),Pzz(s
);制御信号UX,Uθ,U2から制御量X。(V) PXX(S), Pxθ(S), Pox(S), P
9Q(S), Pθ2(s), P2θ(s), Pzz(s
); Controlled amount X from control signals UX, Uθ, U2.
,θ,Zoまでの前向きの等価伝達関数。, θ, forward equivalent transfer function to Zo.
以上の伝達関数を定義すると第5図の制御系がX軸系、
Z軸系およびθ系の三つの独立なフィードバック制御系
に分離できるための条件は次のとおりである。Defining the above transfer function, the control system in Figure 5 becomes an X-axis system,
The conditions for separation into three independent feedback control systems, the Z-axis system and the θ system, are as follows.
これを書きかえると、
DoX(s)Poo(s)一P0X(s),Dxθ(s
)PXX(s)=PXθ(S),Dθz(s)Pθθ(
S)一Pθz(S),D2θ(s)Pzz(s)=P2
19(S) (2′)第6図の制御系で
X軸系コントローラ17′の出力ΔeX′に対する各制
御量の応答は分離制御手段6′を付加しない場合には
Xo=Pxx(s)Δex′
θ=POx(s)Δex′(3)
それに分離制御手段6を付加すると
すなわち、θは(2)式を満足するように分離制御手段
6′のDθX(S)を設定することによりΔex′の変
化には無関係になる。Rewriting this, DoX(s)Poo(s)-P0X(s),Dxθ(s
)PXX(s)=PXθ(S),Dθz(s)Pθθ(
S) -Pθz(S),D2θ(s)Pzz(s)=P2
19(S) (2') In the control system shown in Fig. 6, the response of each controlled variable to the output ΔeX' of the X-axis system controller 17' is Xo=Pxx(s)Δex when the separation control means 6' is not added. ' θ = POx (s) Δex' (3) If the separation control means 6 is added to this, θ becomes Δex' by setting DθX(S) of the separation control means 6' so as to satisfy equation (2). becomes unrelated to changes in
同様に、Z軸系コントローラ20′の出力Δez′に対
して、分離制御手段7′を用いないとき、Zo=Pzz
(s)Δez′
θ=Pθ2(s)Δe2′
それに分離制御手段7′を用いると
すなわち、θは(2)式を満足するように分離制御手段
7′のDθ2(s)を設定することにより、Δe2′の
変化は無関係になる。Similarly, when the separation control means 7' is not used for the output Δez' of the Z-axis controller 20', Zo=Pzz
(s)Δez'θ=Pθ2(s)Δe2' If the separation control means 7' is used, θ is set by setting Dθ2(s) of the separation control means 7' so as to satisfy equation (2). , Δe2' become irrelevant.
また、θ系コントローラ21′の出力Δeθ′に対して
、分離制御千段6’,?’がない場合Xo=−Pxθ(
s)Δeθ′
Zo−P2θ(s)Δeθ′
θ =Pθθ(s)Δeθ′
分離制御手段6′,7′を用いると
すなわち、分離制御手段6’,7’のDxθ(s),D
zθ(s)を(2)式を満足することによって、Δeθ
′の変化に対してX0とZ0は応答しなくなる。Also, for the output Δeθ' of the θ system controller 21', the separation control stage 6', ? 'If there is no Xo=-Pxθ(
s) Δeθ'Zo-P2θ(s)Δeθ' θ =Pθθ(s)Δeθ' When the separation control means 6', 7' are used, that is, Dxθ(s), D of the separation control means 6', 7'
By making zθ(s) satisfy equation (2), Δeθ
X0 and Z0 no longer respond to changes in '.
分離制御手段6’,7’を第5図のように接続し、(2
)式を満足するように伝達関数Dxθ(s),Dex(
s),Dzθ(s) ,D02(s)を設定することに
よって、各コントローラの出力Δex′,Δe2′,Δ
eθ′はそれぞれ対応する制御量X。The separation control means 6' and 7' are connected as shown in FIG.
), the transfer functions Dxθ(s) and Dex(
s), Dzθ(s), and D02(s), the outputs of each controller Δex', Δe2', and Δ
eθ' is the corresponding control amount X.
,Zo,θ以外には影響を及ぼさなくなるので、第5図
の制御系は第6図に示す三つの独立な制御系に分離され
る。, Zo, and θ, the control system shown in FIG. 5 is separated into three independent control systems shown in FIG. 6.
Z系、φ系、Y系の分離制御手段34,35の特性決定
法は以上の説明において、XをYへ、θをφへ読み代え
れば良い。To determine the characteristics of the Z-system, φ-system, and Y-system separation control means 34 and 35, in the above description, X may be replaced with Y and θ may be replaced with φ.
X系、Ψ系、Y系の分離手段36,37の特性決定法は
ZをXへ、θをWへ、XをYへ読み代えれば良い。To determine the characteristics of the X-system, Ψ-system, and Y-system separation means 36 and 37, read Z as X, θ as W, and X as Y.
本発明によれば振動台制御系はたがいに独立な六つの制
御ループすなわち、X軸系、Y軸系、Z軸系、φ系、θ
系及びV系に分離することができ、そのために、X軸方
向加振とY軸方向加振、Z軸方向加振を同時に独立に行
うことが容易な制御系となる。According to the present invention, the shaking table control system has six independent control loops: X-axis system, Y-axis system, Z-axis system, φ system, and θ system.
The control system can be separated into a system and a V system, and therefore can easily perform X-axis direction vibration, Y-axis direction vibration, and Z-axis direction vibration simultaneously and independently.
またフィードバック制御による回転制御だけで、水平加
振指令および垂直加振指令に対しての回転運動の抑制を
行おうとする方法に比較し、フイードホワード制御によ
り応答速度が改善され、高い周波数範囲まで相互干渉の
少ない加振が行なえるようになる。In addition, compared to a method that attempts to suppress rotational motion in response to horizontal and vertical excitation commands using only rotational control using feedback control, feedforward control improves response speed and interferes with mutual interference up to a high frequency range. It becomes possible to excite with less vibration.
更に回転入力補償を与える方式に比較すると、本発明は
補償のために必要な数式モデルの精度がおちてもフィー
ドバック制御による修正手段を持っているので、全体と
して制御の精度が上り、回転入力補償の方法では、フィ
ードバック制御系内部のコントローラや補償回路の調整
を行う都度入力補償の信号を変更しなげればならないが
、分離制御手段を用いる方法では、先に分離制御手段の
パラメータを設定してから、コントローラおよび補償回
路の定数を調整するので、分離制御手段のパラメータを
ひんぱんに変える必要がない。Furthermore, compared to systems that provide rotational input compensation, the present invention has correction means using feedback control even if the accuracy of the mathematical model required for compensation decreases, so the overall control accuracy increases and rotational input compensation is improved. In the method described above, the input compensation signal must be changed each time the controller or compensation circuit inside the feedback control system is adjusted, but in the method using a separate control means, the parameters of the separate control means are set first. Since the constants of the controller and the compensation circuit are adjusted from the above, it is not necessary to frequently change the parameters of the separation control means.
また回転入力補償の方法では、入力信号決定のために、
並進加振指令と回転指令に対する回転角の応答特性を計
測その他複雑な手段であらかじめ求めなければならない
ので、そのための装置が犬がかりになるが、分離制御手
段による方法はそれを必要としない。In addition, in the rotational input compensation method, in order to determine the input signal,
Since the response characteristics of the rotational angle to the translational excitation command and the rotational command must be determined in advance by measurement or other complicated means, a device for this purpose is required, but the method using the separate control means does not require this.
第1図は振動台の一例を示す斜視図、第2図Aは垂直方
向の加振力による被加振体に作用する力を示す正面図、
第2図Bは水平方向の加振力による被加振体に作用する
力を示す平面図、第3図は本発明の制御系統図、第4図
は分離制御手段により詳細に示す制御系統図、第5図は
本発明の別の制御系統図、第6図は第4図の制御系統図
を伝達関数で表わした制御系統図、第T図は第6図に示
された制御系統図を三つの独立な制御系に分離した制御
系統図である。
図面中、1は振動台、2は被加振体、3aはX軸方向加
振機、3bはY軸方向加振機、4はZ軸方向加振機、5
,6,7,34,35,36,31は分離制御手段、1
3はX軸方向加振力発生機構、14はZ軸方向加振力発
生機構、15はピッチングトルク発生機構、31はY軸
方向加振力発生機構、32はローリングトルク発生機構
、33はヨーイングトルク発生機構である。Fig. 1 is a perspective view showing an example of a vibration table, Fig. 2A is a front view showing the force acting on the vibrated object due to the vertical excitation force,
Fig. 2B is a plan view showing the force acting on the vibrated body due to horizontal excitation force, Fig. 3 is a control system diagram of the present invention, and Fig. 4 is a control system diagram showing details of the separation control means. , FIG. 5 is another control system diagram of the present invention, FIG. 6 is a control system diagram expressing the control system diagram of FIG. 4 using a transfer function, and FIG. It is a control system diagram separated into three independent control systems. In the drawing, 1 is a vibration table, 2 is a vibrated object, 3a is an X-axis vibration exciter, 3b is a Y-axis vibration exciter, 4 is a Z-axis vibration exciter, 5
, 6, 7, 34, 35, 36, 31 are separation control means; 1
3 is an excitation force generation mechanism in the X-axis direction, 14 is an excitation force generation mechanism in the Z-axis direction, 15 is a pitching torque generation mechanism, 31 is an excitation force generation mechanism in the Y-axis direction, 32 is a rolling torque generation mechanism, and 33 is a yawing mechanism. It is a torque generating mechanism.
Claims (1)
のX軸方向加振機の加振方向に対して直角を為す水平の
方向に上記振動台を加振するY軸方向加振機と、上記振
動台を垂直方向に加振するZ軸方向加振機とを有し、更
に上記振動台のX軸、Y軸及びZ軸方向の直線運動並び
にX軸回りのφ方向、Y軸回りのθ方向、及びZ軸回り
のW方向の回転運動の各検出信号と、上記X軸、Y軸及
びZ軸方向の直線運動並びにφ方向、θ方向及びP方向
の回転運動の各加振指令信号とを各々の加算器にてそれ
ぞれ加減算した出力信号を上記振動台を操作するための
操作信号を発生するX軸方向加振力発生機構、Y軸方向
加振力発生機構、Z軸方向加振力発生機構、φ方向回転
力発生機構、θ方向回転力発生機構及びV方向回転力発
生機構にそれぞれ伝達ずるように構成されたX軸方向フ
ィードバック系、Y軸方向フィードバック系、Z軸方向
フィードバック系、φ方向フィードバック系、θ方向フ
ィードバック系、T方向フィードバック系を具えた振動
台の制御装置において、X軸方向加算器及びθ方向加算
器から出力された制御信号が入力され、これら制御信号
からX軸方向加振力発生機構にはθ方向フィードバック
系からの外乱信号を打消す操作信号を、θ方向回転力発
生機構にはX軸方向フィードバック系からの外乱信号を
打消す操作信号をそれぞれ附与するX−θ分離制御装置
と、上記X軸方向加算器及びF方向加算器から出力され
た制御信号が入力され、これら制御信号からX軸方向加
振力発生機構にはΨ方向フィードバック系からの外乱信
号を打消す操作信号を、Ψ方向回転力発生機構にはX軸
方向フィードバック系からの外乱信号を打消す操作信号
をそれぞれ附与するX−Ψ離制御装置と、上記Y軸方向
加算器及びφ方向加算器から出力された制御信号が人力
され、これら制御信号からY軸方向加振力発生機構には
φ方向フィードバック系からの外乱信号を打消す操作信
号を、φ方向回転力発生機構にはY軸方向フィードバッ
ク系からの外乱信号を打消す操作信号をそれぞれ附与す
るY−φ分離制御装置と、上記Y軸方向加算器及びF方
向加算器から出力された制御信号が入力され、これら制
御信号からY軸方向加振力発生機構にはΨ万向フィード
バック系からの外乱信号を打消す操作信号を、Ψ方向回
転力発生機構にはY軸方向フィードバック系からの外乱
信号を打消す操作信号をそれぞれ附与するY−W分離制
御装置と、上記Z軸方向加算器から出力された制御信号
が人力され、これら制御信号からZ軸方向加振力発生機
構にはφ方向フィードバック系からの外乱信号を打消す
操作信号を、φ方向回転力発生機構にはZ軸方向フィー
ドバック系からの外乱信号を打消す操作信号をそれぞれ
附与するZ−φ分離制御装置と、上記Z軸方向加算器及
びθ方向加算器から出力された制御信号が入力され、こ
れら制御信号からZ軸方向加振力発生機構にはθ方向フ
ィードバック系からの外乱信号を打消す操作信号を、θ
方向回転力発生機構にはZ軸方向フィードバック系から
の外乱信号を打消す操作信号をそれぞれ附与するZ−θ
分離制御装置とのうち少な《とも何れか一つを、前記各
加算器と前記各発生機構との間に設置して成る三軸方向
振動台の分離制御装置。1. An X-axis vibrator that vibrates the vibration table horizontally, and a Y-axis vibrator that vibrates the vibration table in a horizontal direction perpendicular to the excitation direction of the X-axis vibrator. a vibrator, and a Z-axis vibrator that vibrates the vibration table in the vertical direction, and further includes linear motion of the vibration table in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and a φ direction around the X-axis, Detection signals for rotational motion in the θ direction around the Y axis and in the W direction around the Z axis, linear motion in the X, Y, and Z axis directions, and rotational motion in the φ, θ, and P directions. An X-axis direction excitation force generation mechanism, a Y-axis direction excitation force generation mechanism, and a Z-axis direction excitation force generation mechanism that generate an operation signal for operating the vibration table by adding and subtracting the output signals from the excitation command signal using respective adders. An X-axis direction feedback system, a Y-axis direction feedback system, and a Z-axis direction feedback system configured to transmit information to the axial excitation force generation mechanism, the φ direction rotational force generation mechanism, the θ direction rotational force generation mechanism, and the V direction rotational force generation mechanism, respectively. In a control device for a vibration table equipped with an axial feedback system, a φ direction feedback system, a θ direction feedback system, and a T direction feedback system, control signals output from an X axis direction adder and a θ direction adder are input, and these From the control signal, the X-axis excitation force generation mechanism receives an operation signal that cancels the disturbance signal from the θ-direction feedback system, and the θ-direction rotational force generation mechanism receives an operation signal that cancels the disturbance signal from the X-axis feedback system. The control signals output from the X-axis direction adder and the F-direction adder are input to the the The control signals output from the axial adder and the φ direction adder are input manually, and from these control signals, the Y-axis direction excitation force generation mechanism receives an operation signal that cancels the disturbance signal from the φ direction feedback system. The rotational force generation mechanism includes a Y-φ separation control device that provides operation signals for canceling disturbance signals from the Y-axis feedback system, and control signals output from the Y-axis adder and F-direction adder. are input, and from these control signals, the Y-axis direction excitation force generation mechanism receives an operation signal that cancels the disturbance signal from the Ψ universal feedback system, and the Ψ-direction rotational force generation mechanism receives the disturbance signal from the Y-axis direction feedback system. The control signals output from the Y-W separation control device, which provides operation signals to cancel the signals, and the Z-axis direction adder are manually inputted, and from these control signals, the Z-axis direction excitation force generation mechanism generates φ. a Z-φ separation control device that provides an operation signal for canceling the disturbance signal from the direction feedback system and an operation signal for canceling the disturbance signal from the Z-axis direction feedback system to the φ-direction rotational force generating mechanism; The control signals output from the Z-axis direction adder and the θ-direction adder are input, and from these control signals, the Z-axis direction excitation force generation mechanism receives an operation signal that cancels the disturbance signal from the θ-direction feedback system.
The directional rotational force generating mechanism is provided with a Z-θ operation signal that cancels the disturbance signal from the Z-axis direction feedback system.
A separation control device for a triaxial vibration table, comprising at least one of the separation control devices installed between each of the adders and each of the generation mechanisms.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13039478A JPS581806B2 (en) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | Separation control device for triaxial vibration table |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13039478A JPS581806B2 (en) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | Separation control device for triaxial vibration table |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5557913A JPS5557913A (en) | 1980-04-30 |
| JPS581806B2 true JPS581806B2 (en) | 1983-01-13 |
Family
ID=15033253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13039478A Expired JPS581806B2 (en) | 1978-10-25 | 1978-10-25 | Separation control device for triaxial vibration table |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS581806B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01148103U (en) * | 1988-03-31 | 1989-10-13 |
-
1978
- 1978-10-25 JP JP13039478A patent/JPS581806B2/en not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01148103U (en) * | 1988-03-31 | 1989-10-13 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5557913A (en) | 1980-04-30 |
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