DE69030289T2

DE69030289T2 - Aktives Schwingungssteuergerät

Info

Publication number: DE69030289T2
Application number: DE1990630289
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Iida; Toshihiro Miyazaki; Keiichiro Mizuno; Kazutomo Murakami
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1997-09-04
Anticipated expiration: 2010-08-14
Also published as: EP0412853A3; EP0412853A2; DE69030289D1; EP0412853B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein aktives Schwingungssteuergerät, das imstande ist, die Schwingung, die von einem beweglichen Grundteil auf einen Gegenstand übertragen wird, der auf dem Grundteil in schwingungsisolierender Weise aufgehängt ist, beträchtlich zu verringern. Ein Gerät, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 umrissen ist, ist in der EP-A2-0309211 offenbart.
Es ist auf verschiedenartigen technischen Bereichen bekannt, einen Gegenstand gegenüber Schwingung wirksam zu isolieren; beispielsweise zum Verringern von Schwingungen oder Störungen, die von Kraftmaschinen auf die Umgebung übertragen werden, zum Abschwächen der Schwingungsübertragung auf Ladungen bei Lastwagen, Zügen oder dergleichen Transportfahrzeugen, zum Isolieren von Präzisionsmaschinen, wie etwa Mikroskopen, Vorrichtungen zur Herstellung integrierter Schaltungen usw., gegenüber der Übertragung der Schwingung über einen Objekt- bzw. Supporttisch.
Zu diesem Zweck ist es in weitem Umfang bekannt, einen Gegenstand über ein elastisches Teil passiv abzustützen, wie etwa ein schwingungsisolierendes Gummiteil, eine Luftfeder, eine Metallfeder oder dergleichen, notwendigenfalls in Kombination mit einem Dämpfer Ein solches passives Abstützsystem leidet jedoch unter dem Problem, daß es von einer Resonanz bei einer Frequenz f&sub0; begleitet ist, die ausgedrückt wird als:
f&sub0; = (1/2π) K/M
wobei K die Federkonstante und M die Masse des Gegenstandes ist. Es liegt eine beträchtliche Zunahme im Ansprechverhältnis des Systems bei der Resonanzfrequenz f&sub0; vor, so daß die Schwingung in der Nähe der Resonanzfrequenz erhöht wird, statt verringert zu werden.
Somit wurde kürzlich ein sog. halbaktives Abstützsystem vorgeschlagen, worin die Federkonstante K und der Dämpfungsfaktor C des Systems variabel sind. Jedoch gibt es selbst bei dieser Art des Systems, besonders wenn die Schwingung, die vom Grundteil auf den Gegenstand übertragen wird, eine Komponente mit breitem Frequenzbereich umfaßt oder wenn die Schwingung eine zufällige Schwingung ist, notwendigerweise einen Resonanzpunkt in irgendeinem Frequenzband, wo die Schwingung nicht wirksam verringert werden kann.
Selbst bei dem oben erwähnten passiven oder halb-aktiven Abstützsystem ist es oft sehr schwierig, eine bedeutende Verringerung eines breiten Schwingungsbereichs über seinen gesamten Frequenzbereich zu erzielen.
Es ist demzufolge ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Schwingungssteuergerät vorzusehen, das im wesentlichen frei ist von den Problemen der Resonanz, und welches es somit ohne weiteres möglich macht, eine beträchtliche Verringerung des breiten Schwingungsbereichs über den gesamten Frequenzbereich zu erzielen.
Die vorliegende Erfindung sorgt für ein Gerät zum aktiven Steuern der Schwingung mindestens eines Gegenstandes, mit:
einem beweglichen Basisteil;
schwingungsisol ierenden Mitteln;
mindestens einem Gegenstand, der am beweglichen Basisteil angebracht ist, wobei die schwingungsisolierenden Mittel dazwischen angeordnet sind;
einem ersten Schwingungsfühler, der am Gegenstand angebracht ist, um dessen ursprüngliche Schwingung zu erfassen, wobei der Schwingungsfühler ein Schwingungssignal ausgibt, das der erfaßten Schwingung entspricht;
mindestens ein adaptives digitales Filter, das auf das Schwingungssignal anspricht und adaptive Algorithmusmittel aufweist, um ein Schwingungssteuersignal mit einer Schwingungs-Wellenform zum Minimieren der Amplitude der Schwingung des Gegenstandes zu erzeugen, wobei das Filter mit dem ersten Schwingungsfühler verbunden ist;
mindestens einer Betätigungseinrichtung, die am Gegenstand befestigt ist und auf das Schwingungssteuersignal anspricht, um ein umgekehrtes Schwingungssignal auf den Gegenstand aufzubringen, um die Schwingung des Gegenstandes zu verringern;
einer Resonanz-Verhinderungsschaltung zum Modifizieren des Ausgangs aus dem adaptiven digitalen Filter und in parallelem Anschluß an das adaptive digitale Filter;
Mitteln zum Übertragen der Ausgabe des adaptiven digitalen Filters an die Betätigungseinrichtung; und
einem zweiten Schwingungsfühler, der am Basisteil befestigt ist, um dessen Schwingung zu erfassen, wobei der zweite Schwingungsfühler mit dem digitalen Filter verbunden ist;
das dadurch gekennzeichnet ist, daß das umgekehrte Schwingungssignal auf die Betätigungseinrichtung vom adaptiven, digitalen Filter her übertragen wird, um auf den Gegenstand eine kompensierende Schwingung aufzubringen, die in Interferenz mit der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes steht, um aktiv die ursprüngliche Schwingung aufzuheben, und daß die Betätigungseinrichtung die kompensierende Schwingung auf der Grundlage eines Zeitbereichs in Abhängigkeit vom Schwingungssteuersignal des adaptiven, digitalen Filters erzeugt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie oben umrissen ist, ist eine Vorrichtung zum aktiven Steuern der Schwingung eines Gegenstandes vorgesehen, die auf einem Schwingungsgrundteil mit zwischenliegenden schwingungsisolierenden Mitteln angebracht ist, mit: einem Schwingungsfühler, der am genannten Gegenstand befestigt ist, um dessen Schwingung zu erfassen; einer Betätigungseinrichtung, die am genannten Gegenstand befestigt ist, um auf diesen eine umgekehrte Schwingung aufzubringen; und einem digitalen Filter mit einem Eingang, der an den Schwingungsfühler angeschlossen ist, und einem Ausgang, der an die Betätigungseinrichtung angeschlossen ist, wobei das digitale Filter dazu eingerichtet ist, ein Ausgangssignal zum Steuern der Betätigungseinrichtung zu erzeugen, so daß die Schwingung des Gegenstandes durch die umgekehrte Schwingung, die auf den Gegenstand von der Betätigungseinrichtung aufgebracht wird, mindestens unterdrückt wird.
Die vorliegende Erfindung sorgt somit für ein anpassungsfähiges, aktives Schwingungssteuersystem, um die Schwingung verschiedenartiger Gegenstände beträchtlich zu verringern, ohne von Resonanz-Spitzenfrequenzen beeinträchtigt zu werden, das besonders geeignet ist, wenn der Gegenstand mit einer Schwingung über einen breiten Frequenzbereich oder mit Schwingung zufälliger oder periodischer Natur beaufschlagt wird.
Die Erfindung wird nur beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in welchen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild ist, das ein Beispiel des Schwingungssteuergeräts gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein Blockschaltbild ist, das eine Grundanordnung des Schwingungssteuergeräts gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines adaptiven digitalen Filters ist, das in Fig. 2 gezeigt ist;
Fig. 4 ein Blockschaltbild ist, das die Grundanordnung des digitalen Filters zeigt, das in Fig. 2 gezeigt ist, wobei seine Filterkoeffizienten festgelegt sind;
Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 Blockschaltbilder sind, die verschiedenartige Beispiele der Schaltung zum Erzeugen der Umkehrschwingung im erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerät zeigen;
Fig. 10 ein Blockschaltbild ist, das eine praktische Anordnung des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts mit dem festgelegten Digitalfilter zeigt, das in Fig. 4 gezeigt ist;
Fig. 11 ein Blockschaltbild ist, das eine andere Grundanordnung des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts zeigt;
Fig. 12, 13 und 14 Diagramme sind, die jeweils die Frequenzcharakteristiken des Ansprechverhältnisses und den Schwingungsbeschleunigungspegel und die Wellenform der Beschleunigungsamplitude im erfindungsgemäßen Schwingungssteuersystem zeigen;
Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Modells ist, worin ein schwerer und hoher Gegenstand in schwingungsisolierender Weise mittels eines Tischs abgestützt ist;
Fig. 16 ein Diagramm ist, das die Frequenzcharakteristik des ansprechverhältnisses im Modell der Fig. 15 zeigt;
Fig. 17 ein Blockschaltbild ist, das den wesentlichen Abschnitt des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts zeigt, das bei der Schwingungssteuerung eines Gegenstandes mit komplizierter Ausbildung angewandt wird, mit einer Vielzahl von Schwingungsbereichen;
Fig. 1B ein Blockschaltbild ist, das die Anordnung eines erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts zeigt, das bei der Schwingungssteuerung eines Gegenstands mit einer Vielzahl von Schwingungsrichtungen angewandt ist;
Fig. 19, 20 und 21 Diagramme sind, die jeweils die Frequenzcharakteristiken des Ansprechverhältnisses und den Schwingungsbeschleunigungspegel und die Wellenform der Beschleunigungsamplitude im Schwingungssteuergerät zeigen, das in den Fig. 17 und 18 gezeigt ist;
Fig. 22, 23 und 24 schematische Ansichten sind, die jeweils die Anwendung der Erfindung bei der Schwingungssteuerung eines Fahrzeugsitzes, einer Fahrzeugaufhängung und eines Fahrzeugmotors zeigt;
Fig. 25 ein Blockschaltbild ist, das die Grundanordnung einer Schaltung zum Verringern einer zweidimensionalen Schwingung bei dem erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerät zeigt;
Fig. 26 ein Blockschaltbild ist, das die praktische Anordnung des Schwingungssteuergeräts der Fig. 25 zeigt;
Fig. 27, 28 und 29 Blockschaltbilder von Anordnungen sind, worin Kreuzkopplungs-Aufhebungsschaltungen in das Schwingungssteuergerät der Fig. 26 mit aufgenommen sind;
Fig. 30 ein Blockschaltbild ist, das eine Grundanordnung einer Schaltung zum Verringern einer dreidimensionalen Schwingung in dem erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerät zeigt;
Fig. 31 ein Blockschaltbild ist, das eine Grundanordnung der Schwingungssteuerschaltung zeigt, die in Fig. 30 gezeigt ist;
Fig. 32 und 33 Blockschaltbilder von Anordnungen sind, worin die Schaltungen zum Aufheben der Kreuzkopplung in die Schwingungssteuerschaltung der Fig. 31 mit aufgenommen sind;
Fig. 34 ein Blockschaltbild des Schwingungssteuergeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 35, 36 und 37 Blockschaltbilder ähnlich den Fig. 5 bis 9 sind, die verschiedenartige Beispiele der Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung im Schwingungssteuergerät der Fig. 34 zeigen;
Fig. 38 ein Blockschaltbild des Schwingungssteuergeräts gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist, worin eine Betätigungseinrichtung unmittelbar am Gegenstand befestigt ist;
Fig. 39 und 40 Blockschaltbilder sind, die verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts zeigen, worin die adaptive Umkehrschaltungs-Erzeugungsschaltung in Fig. 34 und 38 jeweils in einen festliegenden Digitalfilter für eine Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung eingeschaltet sind;
Fig. 41 ein Blockschaltbild ist, das eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts zeigt, die ähnlich ist der Fig. 34, worin aber die Betätigungseinrichtungen an einer unterschiedlichen Stelle angeordnet sind;
Fig. 42 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 25 ist und ein anderes Beispiel einer Grundanordnung der Schaltung zum Verringern der zweidimensionalen Schwingung im erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerät zeigt;
Fig. 43 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 39 ist und ein anderes Beispiel einer Grundanordnung der Schaltung zum Verringern der dreidimensionalen Schwingung im erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerät zeigt;
Fig. 44 ein Blockschaltbild ist, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geräts zeigt, das zum Steuern der Schwingung zweier Gegenstände dient, die übereinandergestapelt sind;
Fig. 45, 46 und 47 Abänderungen der Anordnung der Fig. 44 darstellen;
Fig. 48 ein Blockschaltbild ist, das eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt, worin die Fehler-Betriebsschaltung in Fig. 44 ersetzt ist von einem Signalmischer;
Fig. 49 ein Blockschaltbild ist, das eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 50 ein Blockschaltbild ist, das die Anwendung der Erfindung an einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem zeigt;
Fig. 51 eine schematische Ansicht ist, die ein tatsächliches Beispiel der Anordnung der Fig. 50 zeigt;
Fig. 52 bis 54 schematische Ansichten sind, die Beispiele des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts zeigen, wie es bei der Schwingungssteuerung eines Kraftfahrzeugsitzes, einer LKW-Kabine und einer Motoraufhängung angewandt ist;
Fig. 55A und 55B Diagramme sind, die die Frequenzcharakteristiken des Schwingungsbeschleunigungs-Ansprechverhältnisses gegenüber der Schwingungsbeschleunigung des beweglichen Grundteils zeigen; und
Fig. 56A und 56B Diagramme sind, die Wellenformen der Schwingungsbeschleunigungsamplitude der Gegenstände zeigen.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter durch Bezugnahme auf verschiedenartige Typen bevorzugter Ausführungsformen erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.
Zum Anfang wird das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts unten unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert, das die Grundanordnung des Geräts zeigt.
Wie anhand Fig. 2 hervorgehoben wird, wird die Schwingung von einem beweglichen Grundteil 1 über eine Aufhängung 2 auf einen Gegenstand 3 übertragen. Das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung (IVGC) 20 zum Erzeugen einer "Umkehrschwingung" mit einer Wellenform, die proportional zur Wellenform der Schwingung des Gegenstandes 3 ist, aber mit entgegengesetzten Vorzeichen. Die Umkehrschwingung, die von der Schaltung 20 erzeugt wird, wird auf den Gegenstand 3 über eine Betätigungseinrichtung 12 aufgebracht, die hieran befestigt ist. Die Umkehrschwingung, die so auf den Gegenstand 3 aufgebracht wird, wirkt der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes 3 entgegen, die vom Grundteil 1 übertragen wird, so daß der Gegenstand 3 veranlaßt wird, mit einer gesteuerten, beträchtlich verringerten Intensität zu schwingen.
Die Umkehrschwingung zum Steuern der ursprünglichen Schwingung kann auf den Gegenstand 3 entweder unmittelbar oder mittelbar über Elemente aufgebracht werden, welche gemeinsam mit dem Gegenstand 3 schwingen oder welche mit einer Wellenform schwingen, die eine bestimmte Zuordnung zu der des Gegenstands 3 hat, etwa ein Tragetisch.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 20 ein adaptives digitales Filter 8 und einen Signalprozessor 17 zum Ausführen eines adaptiven Algorithmus. Das digitale Filter 8 wird mit einem Signal gespeist, das die Schwingung des Grundteils 1 darstellt, wie sie von einem Schwingungsfühler 4 erfaßt wurde, und auch mit einem Signal, das die Schwingung des Gegenstandes 3 darstellt, wie sie von einem anderen Schwingungsfühler 13 erfaßt wurde. Die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 8 werden vom Signalprozessor 17 so rasch gesteuert, daß der Pegel des Signales minimiert wird, der vom Schwingungsfühler 13 erfaßt wird. Zu diesem Zweck ist eine Betätigungseinrichtung 12 am Gegenstand 3 befestigt und auf Echtzeitgrundlage vom digitalen Filter 8 so gesteuert, daß die Betätigungseinrichtung 12 auf den Gegenstand 3 eine Umkehrschwingung aufbringt, um die ursprüngliche Schwingung des Gegenstandes 3 wirksam aufzuheben.
Die Verwendung eines solchen digitalen Filters 8 ermöglicht es, der Änderung oder Schwankung in den Übertragungseigenschaften der Aufhängung 2 genau nachzufolgen, oder in der Ansprechcharakteristik der Meßfühler 4, 13, um hierdurch stabil die Schwingung des Gegenstandes 3 zu verringern.
Wenn somit Schwingung vom Grundteil 1 auf den Gegenstand 3 über die Aufhängung 2 übertragen wird, wird die Schwingung vom Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung dahingehend gesteuert, daß die Schwingungen des Grundteils 1 und des Gegenstandes 3 jeweils von den Meßfühlern 4 und 13 erfaßt werden, deren Ausgangssignale dem digitalen Filter 8 zugeführt werden, um ein Signal mit einer Wellenform zu erzeugen, die umgekehrt proportional zu der der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes 3 ist. Dieses Signal wird der Betätigungseinrichtung 12 zugeführt, um auf den Gegenstand 3 eine kompensierende Schwingung aufzubringen, die der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes 3 entgegenwirkt, um die letztgenannte wirksam aufzuheben.
Das adaptive digitale Filter 8, das in der Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung 20 enthalten ist, kann entweder ein FIR-Filter (endliches Impulsansprechen) oder ein IIR-Filter (unendliches Impulsansprechen) sein. Ein Beispiel eines adaptiven, digitalen FIR-Filters ist in Fig. 3 gezeigt und ist so eingerichtet, daß es ein Eingabesignal XK in ein gewünschtes Ausgangssignal YK durch ordnungsgemäße Bestimmung der Filterkoeffiziente W0K, W1K, ... WLK umformt. Da in diesem Fall das adaptive digitale Filter 8 mit dem Signalprozessor 17 (Fig. 1) mit einem adaptiven Algorithmus kombiniert ist, werden die oben erwähnten Filterkoeffizienten W0K, W1K ... WLK veranlaßt, sich in adaptiver Weise der Änderung im System oder Umgebungsparametern nachfolgend zu ändern, um zu optimalen Filterkoeffizienten zu konvergieren.
Hier kann der adaptive Algorithmus beispielsweise nach der sog. LMS- Methode (Methode des kleinsten mittleren Quadrats), der SER-Methode (Methode der fortlaufenden Regression), der Newton-Methode, der Methode des steilsten Abstiegs, dem Algorithmus des gefilterten X, dem Fehler- Abtastalgorithmus usw. ausgeführt werden. Unter anderem ist die LMS-Methode am geeignetsten, um den adaptiven Algorithmus wirksam auszuführen, wodurch die Konvergenzgeschwindigkeit und die Stabilität des adaptiven digitalen Filters 8 auf abgestimmte Weise dadurch eingestellt werden können, daß man die adaptive Verstärkungskonstante (µ) einstellt.
Es ist außerdem möglich, ein Umschalten in einen Schwingungssteuerbetrieb zu bewirken, der auf der Methode mit festgelegtem digitalem Filter beruht (siehe das digitale Filter 50 in Fig. 4), indem man die Filterkoeffiziente W0K, W1K, ... WLK des adaptiven digitalen Filters 8 festlegt. Das heißt, in der Anordnung, die in Fig. 2 gezeigt ist, konvergieren, wenn keine wesentliche Änderung in den Charakteristiken des Schwingungssystems nach Verringerung der Schwingung des Gegenstandes 3 als Ergebnis der Schwingungssteuerung mit der adaptiven Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung 20 vorliegt, die Filterkoeffiziente jeweils zu einem konstanten Wert. In einem solchen Zustand ist es durch Festlegen der Filterkoeffiziente möglich, die Schwingung in im wesentlichen derselben Weise wie in einer Situation zu steuern, in welcher eine festgelegte Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 25 verwendet wird, wie in Fig. 4 gezeigt.
Die Anordnung, die in Fig. 4 gezeigt ist, ist so aufgebaut, daß die Schwingung des beweglichen Grundteus 1, wie sie vom Fühler 4 erfaßt wird, in ein Signal umgewandelt wird, das einer festgelegten Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung 25 (oder einem festgelegten digitalen Filter 50) so zugeführt wird, daß die Betätigungseinrichtung 12 eine Umkehrschwingung auf den Gegenstand 3 aufbringt, um dessen Schwingung wesentlich zu verringern.
Wenn die Aufhängung 2, die Schwingungsfühler 4 und 13, die Betätigungseinrichtung 12 usw. mit im wesentlichen konstanten Eigenschaften ohne wesentliche Änderung oder Schwankung funktionieren, dann erzielt auch die Methode mit festgelegtem Filter, die in Fig. 4 gezeigt ist, eine hervorragende Verringerung der Schwingung auf dieselben Weise wie die Methode mit dem adaptiven Filter, die in Fig. 2 gezeigt ist. Ferner ist das Umschalten auf die Methode mit dem festgelegten Filter besonders fiir einen pulsierenden Eingabezustand vorteilhaft, da eine vollständige Vorkopplungssteuerung erzielt wird.
Es ist natürlich möglich, daß die Umschaltung im entgegengesetzten Sinn durchgeführt werden kann, das heißt von einer Methode mit festgelegtem Filter in eine Methode mit adaptivem Filter.
Beispielsweise kann während der Steuerung auf der Grundlage festgelegter digitaler Filterkoeffiziente, dann, wenn die Schwingungssteuerung aus dem einen oder anderen Grund unwirksam wird, das digitale Filter 8, das als festgelegtes digitales Filter mit den festgelegten digitalen Filterkoeffizienten funktioniert, in ein adaptives Filter so umgeschaltet werden, daß ein adaptiver Algorithmus am Signalprozessor 17 auftritt, mit den Filterkoeffizienten der festgelegten Steuerung als Ausgangswerte, wodurch die Filterkoeffiziente W0K, W1K, ... WLK rasch verändert werden, um einen Zustand mit optimal unterdrückter Schwingung zu verwirklichen.
Somit ist es durch Bewirken einer Umschaltung auf die adaptive Steuerung mit den festen Filterkoeffizienten als Ausgangswerten in vielen Fällen möglich, die Konvergenzzeit für optimale Filterkoeffiziente (entsprechend einem Zustand, in dem die Schwingung des Gegenstandes 3 am wirksamsten unterdrückt werden kann) zu verringern, verglichen mit dem Beginn der adaptiven Steuerung von Anfang an.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer praktischen Anordnung des adaptiven Schwingungssteuergeräts gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Grundaufbau, der in Fig. 2 gezeigt ist, während die Fig. 5 bis 9 Blockschaltbilder verschiedener Beispiele der Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung 20 sind, die in Fig. 1 gezeigt ist. Ferner ist in Fig. ein Blockschaltbild der Schwingungssteuerschaltung der Fig. 4 gezeigt, die durch Umschalten der Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 20 des adaptiven Schwingungssteuergeräts der Fig. 2 auf eine festgelegte Schaltung aufgebaut ist.
Bei dem Schwingungssteuergerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist es, wenn eine festgelegte Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 25, die in Fig. 4 gezeigt ist, beispielsweise durch Umschalten des adaptiven digitalen Filters 8 auf den festgelegten Filterbetrieb gebildet wird, auch möglich, die digitalen Filterbeiwertung durch Messung und Berechnungen zu bestimmen, die nachfolgend beschrieben werden sollen, und die so bestimmten Filterkoeffiziente als Ausgangswerte zum Umschalten auf eine adaptive Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 20 zu benutzen. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft beim Minimieren der Konvergenzzeit.
Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 10 die Art und Weise der Bestimmung der Filterkoeffiziente bei der oben erwähnten Methode mit festgelegtem digitalem Filter erläutert. Zunächst werden die folgenden beiden Arten von Übertragungsfunktionen (Übertragungscharakteristiken) T und D durch Messung bestimmt, woraus die digitalen Filterkoeffiziente W0K, W1K, ... WLK errechnet werden.
1. Übertragungsfunktion T: Übertragungsfunktion des Schwingungs- Übertragungsweges vom Grundteil 1 über die Aufhängung 2 zum Gegenstand 3.
2. Übertragungsfunktion D: Übertragungsfunktion des Eingabesignals gegenüber dem Schwingungssignal, das im Gegenstand 3 erzeugt wird, wenn das festgelegte digitale Filter 50 auf Allpaßbetrieb eingestellt wird und mit einem Störungssignal oder dergleichen beaufschlagt wird, um die Betätigungseinrichtung 12 zu betätigen.
Die Übertragungsfunktion (Impulsantwort) H des digitalen Filters 50, das auf den festgelegten Betrieb umgeschaltet wurde, kann durch H = - (T/D) erhalten werden. Somit kann durch Eingeben dieses Filterkoeffizientes H in das digitale Filter 50 eine festgelegte Schwingungssteuerschaltung, wie sie in Fig. 4 und 10 gezeigt ist, gebildet werden.
Nun wird die Art und Weise der tatsächlichen Bestimmung der Übertragungsfunktionen T und D unter Bezugnahme auf Fig. 10 erläutert.

Übertragungsfunktion T:

Die Übertragungsfunktion zwischen den Punkten P und Q wird mittels eines Frequenzanalysegeräts (FFT bzw. schnelle Fourier-Transformation) oder dergleichen durch Umschalten der Betätigungseinrichtung 12 in den AUS- Zustand gemessen.

Übertragungsfunktion D:

Die Übertragungsfunktion zwischen den Punkten P und Q wird durch geeignete Beschränkung des Frequenzbereiches und durch Zuführen eines verstärkten Zufallssignals vom Punkt P her zum Betreiben der Betätigungseinrichtung 12 gemessen, während der Verstärker 5 vom Punkt P abgetrennt ist und das festgelegte digitale Filter 50 auf den "Allpaßbetrieb" eingestellt ist.
Die Filterkoeffiziente des festgelegten digitalen Filters 50, die so bestimmt wurden, können als Ausgangswerte verwendet werden, um auf die adaptive digitale Filtermethode (Fig. 1) umzuschalten.
Die adaptive Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 20 kann eine Anordnung aufweisen, wie sie in den Fig. 5 bis 9 gezeigt ist, und nicht wie die, die in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn jedoch die Schaltung 20 durch wahlweises Umschalten auffestgelegten Betrieb und adaptiven Betrieb gewählt wird, ist es für die Schaltung bevorzugt, daß sie in den beiden Betriebsarten dieselbe Anordnung aufweist.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, durch Verwendung einer adaptiven Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 20, wie sie in den Fig. 1 und 2 oder in den Fig. 5 bis 9 gezeigt ist, möglich ist, eine verbesserte Schwingungsverringerung ungeachtet der Art der Eingangsschwingung durchzuführen, das heißt, ob es nun eine periodische Schwingung oder eine Zufallsschwingung ist. Außerdem können durch Ermöglichen der Umschaltung der Filterkoeffiziente W0K, W1K, ... WLK des adaptiven digitalen Filters 8 auffest die folgenden beiden Steuerbetriebsarten i) und ii) erhalten werden, wodurch das erfindungsgemäße Gerät noch wirksamer für spezielle Anwendungsbereiche benutzt werden kann.
i) Adaptiver digitaler Filterbetrieb.
ii) Selektiver Betrieb, worin der adaptive digitale Filterbetrieb auf den festen digitalen Filterbetrieb umgeschaltet werden kann und umgekehrt.
Im Fall des obigen Umschaltbetriebes ii) ist es bevorzugt, daß die Schaltung in den beiden digitalen Filterbetrieben dieselbe Anordnung aufweist.
Nun werden der Schwingungsfühler 4, 13 und die Betätigungseinrichtung 12 erläutert, die beide im Schwingungssteuergerät enthalten sind, das in Fig. 2 oder 4 gezeigt ist.
Der Schwingungsfühler 4 dient dazu, die Schwingung des beweglichen Grundteils 1 zu erfassen, das heißt das Eingangssignal, das an die adaptive Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 20 oder die feste Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung 25 anzulegen ist, die durch Umschalten der Schaltung 20 in den festen Betrieb erhalten wird. Durch Anlegen des erfaßten Signals an das digitale Filter 8 oder so ist es möglich, eine Umkehrschwingung zu erzeugen, die in Gegenwirkung mit der Schwingung des Gegenstandes 3 zu bringen ist.
Somit kann das Signal, das vom Fühler 4 erfaßt wird, eines sein, das eine Korrelation zur Schwingung des Gegenstandes 3 aufweist, so daß neben der Schwingung des beweglichen Grundteils 1 das Signal, das die Schwingung des Gegenstandes 3 selbst darstellt, seinerseits zu diesem Zweck benutzt werden kann.
Die Fühler 4 und 13 können irgendeiner Art angehören, vorausgesetzt, daß sie imstande sind, die Wellenform der Schwingung zu erfassen, etwa ein Bewegungsfühler, ein Geschwindigkeitsfühler, ein Beschleunigungsfühler usw.
Es kann auch die Betätigungseinrichtung 12 irgendeiner Art angehören, vorausgesetzt, daß sie imstande ist, eine Umkehrschwingung auf den Gegenstand 3 auf der Grundlage des Ausgangssignals aus dem digitalen Filter 8 oder 50 aufzubringen, wie etwa eine elektromagnetische oder piezoelektrische Betätigungseinrichtung, ein Ultraschallmotor, eine pneumatische oder hydraulische Betätigungseinrichtung, eine Betätigungseinrichtung, die ein Formspeichermaterial, ein elektrorheologisches Strömungsmittel (ERF) oder ein magnetisches Strömungsmittel benutzt, usw.
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das die Grundanordnung der Schwingungssteuerschaltung gemäß der Erfindung zeigt, worin die Betätigungseinrichtung 12 zwischen einem beweglichen Grundteil 1 und dem Gegenstand 3 angeordnet ist. Die Betätigungseinrichtung 12 kann auch verwendet werden, um eine Umkehrschwingung auf den Gegenstand aufzubringen, statt der Trägheits-Massen-Methode, die in Fig. 1 gezeigt ist, die Trägheitskraft verwendet.
Die Anordnung, die in Fig. 11 gezeigt ist, kann eine Betätigungseinrichtung mit einer variablen dynamischen Charakteristik benutzen, wie etwa eine Federkonstante oder Dämpfungskraft, durch Benutzen eines viskoelektrischen Strömungsmittels (ERF) oder eines magnetischen Strömungsmittels; die dynamische Charakteristik kann so geändert werden, daß eine optimale Umkehrschwingung auf den Gegenstand 3 aufgebracht wird.
Weitere Einzelheiten des Schwingungssteuergeräts gemäß der Erfindung sind wie folgt.
Zunächst umfaßt im Blockschaltbild der Fig. 1, das das adaptive Schwingungssteuergerät zeigt, die Vorrichtung zum Aufbringen der Umkehrschwingung Schwingungsfühler 4, 13 zum Erfassen der Schwingungen des Grundteils 1 bzw. des Gegenstandes 3, Verstärker 5, 14 zum Verstärken der jeweiligen Schwingungssignale, Tiefpaßfilter 6, 10, 15, Analog/Digital(A/D-)Wandler 7, 16 zum Empfang des Schwingungssignals, einen Digital/Analog-(D/A-)Wandler 9 zum Zuführen des Schwingungssignals, ein adaptives digitales Filter 8, einen Signalprozessor 17 zum Durchführen des adaptiven Algorithmus, eine die Resonanz verhindernde Schaltung 19, eine Verzögerungsschaltung 18 und eine Schwingungsbetätigungseinrichtung 12 sowie ihren Leistungsverstärker 11.
Von diesen Elementen bilden das adaptive digitale Filter 8, der Signalprozessor 17, die die Resonanz verhindernde Schaltung 19, die Analog/Digital-Wandler 7, 16 und der Digital/Analog-Wandler 9 gemeinsam die oben erwähnte Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 20.
Das Prinzip der Schwingungssteuerung ist es, wie unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert, die Schwingung des beweglichen Grundteils 1 vom Fühler 4 zu erfassen, dessen Ausgabesignal durch das adaptive digitale Filter 8 hindurchgeführt wird, um eine Wellenform zu erzeugen, die imstande ist, die Schwingung aufzuheben, die durch den Weg vom Grundteil 1 zum Gegenstand 3 über die Aufhängung 2 übertragen wird. Das Signal, das eine solche Wellenform darstellt, wird vom Verstärker 11 verstärkt, dessen Ausgabesignal an die Betätigungseinrichtung 12 angelegt wird. Entsprechend dem verstärkten Signal legt die Betätigungseinrichtung 12 an den Gegenstand 3 eine Schwingung (Umkehrschwingung) an, um dessen Schwingung zu verringern.
Hier wird die Schwingung des Gegenstandes 3 vom Fühler 13 erfaßt, und die Filterkoeffiziente des adaptiven digitalen Filters 8 werden mit hoher Geschwindigkeit unter Verwendung des Algorithmus des Prozessors 17 verändert, um zu optimalen Koeffizienten zu konvergieren und hierdurch die Schwingung des Gegenstandes 3, die vom Meßfühler 13 erfaßt wird, zu minimieren.
Um die Filterkoeffiziente des adaptiven digitalen Filters 8 zu erfassen, wird der Signalprozessor 17 mit den folgenden zwei Arten von Eingangssignalen beaufschlagt.
a) Das Schwingungssignal des Gegenstandes 3, das vom Fühler 13 erfaßt wird.
b) Das Signal, das durch Hindurchleiten des Eingabesignals zum adaptiven digitalen Filter 8 durch die Verzögerungsschaltung 18 erhalten wird.
Die beiden Signale a) und b) müssen zum gleichen Zeitpunkt in den Signalprozessor 17 zum Durchführen des adaptiven Algorithmus eingegeben werden. Deshalb muß zum Synchronisieren der beiden Signale das Eingabesignal b) an das adaptive Digitalfilter 8 um eine vorbestimmte Verzögerungszeit verzögert werden, die der Zeit entspricht, die für das Signal a) erforderlich ist, um den Weg zu durchlaufen, der das adaptive digitale Filter 8, den Digital/Analog-Wandler 9, das Tiefpaßfilter 10, den Leistungsverstärker 11, die Betätigungseinrichtung 12, den Gegenstand 3, den Schwingungsfühler 13, den Verstärker 14, das Tiefpaßfilter 15 und den Analog/Digital-Wandler 16 umfaßt.
Die Verzögerungsschaltung 18 kann von einem digitalen Filter gebildet sein, mit einer Charakteristik, die der Übertragungscharakteristik des oben erwähnten Weges entspricht, das heißt des Weges, der das adaptive digitale Filter 8, den D/A-Wandler 9, das Tiefpaßfilter 10, den Leistungsverstärker 11, die Betätigungseinrichtung 12, den Gegenstand 3, den Schwingungsfühler 13, den Verstärker 14, das Tiefpaßfilter 15 und den A/D-Wandler 16 umfaßt. Die Verzögerungsschaltung kann aber auch aus einem geeigneten Verzögerungselement gebildet sein oder kann besonders dann weggelassen werden, wenn im obigen Signal a) keine bedeutende Verzögerung vorliegt.
Die Resonanz-Verhinderungsschaltung 19, die in Fig. 1 gezeigt ist, dient zum Verhindern der Resonanz des Schwingungssignals und kann verschiedenartige Anordnungen aufweisen, wie in den Fig. 5 bis 8 gezeigt ist.
Ferner kann die Resonanz-Verhinderungsschaltung 19 aus einem digitalen Filter gebildet sein, in dem die Filterkoeffiziente auf der Grundlage eines speziellen Impuls-Ansprechverhaltens festgelegt sind, das beispielsweise durch Messen der Übertragungscharakteristik des Weges erhalten wird, der den D/A-Wandler 9, das Tiefpaßfilter 10, den Leistungsverstärker 11, die Betätigungseinrichtung 12, den Gegenstand 3, die Aufhängung 2, das bewegliche Grundteil 1, den Schwingungsfühler 4, den Verstärker 5, das Tiefpaßfilter 6 und den A/D-Wandler 7 umfaßt.
Wie jedoch in Fig. 9 gezeigt, kann das erfindungsgemäße Schwingungssteuergerät auch eine Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 20 ohne die Resonanz-Verhinderungsschaltung 19 aufweisen.
Im Schwingungssteuergerät, das in Fig. 1 oder 10 gezeigt ist, kann das Tiefpaßfilter (LPF) 6, 10 oder 15 ersetzt werden durch ein Bandpaßfilter, dessen Filtercharakteristiken in Übereinstimmung mit Systemparametern des zu steuernden Gegenstandes bestimmt sind, sowie mit Steuerbedingungen und anderen Umgebungsbedingungen.
Fig. 10 zeigt die Anordnung des Schwingungssteuergeräts, worin von dem adaptiven Filterbetrieb, der in Fig. 1 gezeigt ist, auf die Fest- Filter-Methode umgeschaltet wurde.
Bei dem Schwingungssteuergerät, das zwischen den beiden Filterbetrieben umgeschaltet werden kann, ist es möglich, eine adaptive Schwingungssteuerung in dem adaptiven Filterbetrieb durchzuführen, der in Fig. 1 gezeigt ist, und die Vorrichtung in den festen Filterbetrieb umzuschalten, der in Fig. 10 gezeigt ist, nachdem die Schwingung ausreichend verringert wurde und die digitalen Filterkoeffiziente im wesentlichen konvergiert sind und dann festgelegt wurden.
Der feste Filterbetrieb, der in Fig. 10 gezeigt ist, ist dahingehend von Vorteil, daß wegen einer vollständigen Vorkoppelungssteuerung eine hervorragende Schwingungssteuerung selbst im Fall einer pulsierenden Schwingung erreicht werden kann. Ferner dient unter speziellen Umständen, in denen die Merkmale des Gegenstandes 3, der Aufhängung 2, der Schwingungsfühler 4, 13, der Betätigungseinrichtung 12 usw. im wesentlichen unverändert aufrechterhalten bleiben, der festgelegte Filterbetrieb, der in Fig. 10 gezeigt ist, dazu, die Schwingung so wirksam wie der adaptive Filterbetrieb zu verringern, der in Fig. 1 gezeigt ist.
Beim festen Filterbetrieb, der nach Umschalten vom adaptiven Filterbetrieb her erhalten wurde, kann, wenn sich die Schwingungssteuerung verschlechtert oder aus dem einen oder anderen Grunde unwirksam wird, das Gerät wiederum aus dem festen Filterbetrieb auf den adaptiven Filterbetrieb umgeschaltet werden, um die digitalen Filterkoeffiziente in Übereinstimmung mit dem adaptiven Algorithmus durch den Signalprozessor 17 zu ändern und wieder den optimalen Zustand verringerter Schwingung einzunehmen.
Auf diese Weise ist es unter Verwendung eines adaptiven digitalen Filters 8, dessen Filterkoeffiziente festgelegt werden können, möglich, das Gerät zwischen dem adaptiven Filterbetrieb und dem festen Filterbetrieb umzuschalten, um die Vorzüge der jeweiligen Betriebsarten voll zu nutzen, um die Schwingung noch wirksamer zu unterdrücken und hierdurch ein Schwingungssteuergerät auszuführen, das für verschiedenartige Anwendungsbereiche geeignet ist.
Die vorliegende Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein Grundmodell zum Steuern einer eindimensionalen Schwingung beschrieben, obwohl eine Vielzahl solcher Grundmodelle kombiniert werden können, um eine praktischere Vorrichtung zum Steuern einer mehrdimensionalen Schwingung mit mehreren Freiheitsgraden auszuführen.
Im Prinzip kann eine Vielzahl der oben erwähnten Schwingungssteuergeräte am Gegenstand angewandt werden, dessen mehrdimensionale Schwingung gesteuert werden soll. In diesem Fall umfaßt jedes Gert Schwingungsfühler und eine Betätigungseinrichtung, die in einer Richtung ausgerichtet sind, in welcher die Schwingung verringert werden soll. Natürlich entspricht die Anzahl der Geräte den Freiheitsgraden, die die Schwingungsverringerung erfordert. Diese Geräte können gleichzeitig betrieben werden, um jegliche mehrdimensionalen Schwingungen wirksam zu verringern.
Fig. 25 ist ein Blockschaltbild, das die Anordung eines Geräts zum Steuern einer zweidimensionalen Schwingung zeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß durch Anordnen eines Paares der oben erwähnten Geräte Schwingungen in zwei Richtungen X und Y gleichzeitig verringert werden können. Hier kann, wie in Fig. 26 gezeigt, die Schwingungssteuerschaltung 72 (Fig. 25) entweder aus zwei adaptiven Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltungen 20 (Fig. 2) oder zwei festen Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltungen 25 (Fig. 4) gebildet sein, um die Schwingungen in Richtung X bzw. Y zu verringern.
Wenn jedoch die zweidimensionalen Schwingungen in gegenseitiger Zuordnung stehen, kann eine verbesserte Schwingungsverringerung dadurch erzielt werden, daß man wirksam die in Zuordnung stehenden Kreuzkopplungskomponenten aufhebt. Im Fall des Modells, das in Fig. 25 gezeigt ist, gibt es zwei Kreuzkopplungskomponenten wie folgt.
i) Die Schwingungskomponente des Gegenstands 3 in der Richtung Y, wenn die Betätigungseinrichtung den Gegenstand mit einer Schwingung in der Richtung X beaufschlagt.
ii) Die Schwingungskomponente des Gegenstands 3 in der Richtung X, wenn die Betätigungseinrichtung den Gegenstand mit Schwingungen in der Richtung Y beaufschlagt.
Somit kann, um diese Kreuzkopplungskomponenten aufzuheben und eine verbesserte Schwingungsverringerung zu erzielen, die Schwingungssteuerschaltung 72 (Fig. 25) Kreuzkopplungs-Aufhebeschaltungen 74 umfassen, wie in Fig. 27 gezeigt.
Die Kreuzkopplungs-Aufhebeschaltungen 74 können jeweils beispielsweise aus einer adaptiven Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung oder einer festen Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 25 bestehen, wie in den Fig. 28 und 29 gezeigt.
Die Schwingungssteuerschaltung 72, die in Fig. 29 gezeigt ist, umfaßt für jede Schwingungsrichtung zwei Sätze von Betätigungseinrichtungen 12, Leistungsverstärkern 11 und Tiefpaßfiltern 10, das heißt insgesamt jeweils vier Gruppen.
Fig. 30 ist ein Blockschaltbild, das die Anordnung eines Geräts zum Steuern einer dreidimensionalen Schwingung zeigt. Es wird darauf hingewiesen, daß die Steuerung der dreidimensionalen Schwingung im wesentlichen auf dieselbe Weise wie die bei der zweidimensionalen Schwingung bewirkt werden kann. Im Prinzip kann durch Kombinieren eines Satzes aus drei Schwingungssteuergeräten die dreidimensionale Schwingung gleichzeitig gesteuert werden. Hier kann, wie in Fig. 30 gezeigt, die Schwingungssteuerschaltung 73 aus entweder drei adaptiven Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltungen 20 (Fig. 2) oder drei festen Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltungen 25 (Fig. 4) gebildet sein, um die Schwingungen in Richtung X, Y bzw. Z zu verringern.
Wenn die dreidimensionalen Schwingungen miteinander in Zuordnung stehen, kann eine verbesserte Schwingungsverringerung dadurch erzielt werden, daß man wirksam die in Zuordnung stehenden Kreuzkopplungskomponenten aufhebt.
Fig. 32 ist ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung 73, die in Fig. 30 gezeigt ist und imstande ist, die Kreuzkopplungskomponenten aufzuheben. Die Kreuzkopplungs-Aufhebeschaltung 75, die in Fig. 32 gezeigt ist, kann aus adaptiven oder festen Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltungen 20 oder gebildet sein, wie in Fig. 33 gezeigt, gleichartig z.B. der Fig. 28.
Wie aus der vorangehenden Erläuterung betont werden kann, die unter Bezugnahme auf die zwei- und dreidimensionale Schwingungssteuerung vorgelegt wurde, ermöglicht es die Erfindung, gleichzeitig die mehrdimensionale Schwingung durch Kombinieren einer Anzahl von Schwingungssteuergeräten zu steuern, die jeweils in den Fig. 1 bis 11 gezeigt sind und deren Anzahl vom zu steuernden Freiheitsgrad abhängt. Es ist in diesem Fall auch erwünscht, eine verbesserte Schwingungsverringerung unter Verwendung einer geeigneten Kreuzkopplungs-Aufhebeschaltung zu erzielen, um wirksam die in Zuordnung stehenden Kreuzkopplungskomponenten aufzuheben.
Ferner besteht theoretisch keine Begrenzung für die Anzahl von Freiheitsgraden beim Einsatz des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts, obwohl es, vom praktischen Gesichtspunkt her gesehen, möglich ist, die Schwingung in optimaler Weise dadurch zu verringern, daß man die Schwingung von 2 bis 6 Freiheitsgraden steuert.
Es ist natürlich möglich, daß die Anzahl von Schwingungssteuergeräten und Steuerrichtungen nicht mit der Anzahl von Freiheitsgraden bzw. der Schwingungsrichtung zusammenfallen muß und ohne spezielle Beschränkung bestimmt werden kann, vorausgesetzt, daß die Schwingung des Gegenstandes ausreichend verringert werden kann. Es ist jedoch im allgemeinen bevorzugt, eine Anzahl von Schwingungssteuergeräten vorzusehen, die dieselbe ist oder größer ist als die Anzahl von Freiheitsgraden, so daß sie jedesmal, wenn nötig, wahlweise betrieben werden können.
Das erfindungsgemäße Schwingungssteuergerät dient zum aktiven Aufheben der Schwingung des Gegenstandes 3, die vom Grundteil 1 aus über die Aufhängung 2 übertragen wurde, durch Anlegen einer gesteuerten Umkehrschwingung am Gegenstand 3 mittels der Betätigungseinrichtung 12, und ist so eingerichtet, daß die Umkehrschwingung einer fortlaufenden Korrektur unterzogen wird, die auf einem Signal beruht, das die Schwingung des Gegenstands 3 selbst oder eine der letztgenannten zugeordnete Schwingung darstellt, um den optimalen Zustand mit verringerter Schwingung aufrechtzuerhalten. Das Gerät verkörpert somit eine aktive und adaptive Steuerung zum Verringern der Schwingung des Gegenstandes 3.
Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Ansprechverhältnisse &sub1;/ &sub0; des Gegenstandes 3 unter Bezugnahme auf das bewegliche Grundteil 1 unter der Bedingung (A) zeigt, in welcher das Schwingungssteuergerät mit der Anordnung, die in Fig. 1 gezeigt ist, in den AUS-Zustand geschaltet ist, um die Steuerung nicht zu bewirken, und der Bedingung (B), in der das Schwingungssteuergerät in den EIN-Zustand geschaltet ist, um die Steuerung zu bewirken. Ferner ist Fig. 13 ein Diagramm, das das Ergebnis der Messung des Schwingungsbeschleunigungspegels &sub1; des Gegenstands 3 entsprechend den Bedingungen (A) und (B) in Fig. 12 zeigt. Während die in den Fig. 12 und 13 gezeigten Ergebnisse dadurch erhalten wurden, daß man eine Eingabe in das Grundteil 1 mit zufälliger Schwingung anlegt, wurde bestätigt, daß eine in ähnlicher Weise wirksame Schwingungsverringerung auch in dem Fall einer periodischen Schwingung und einer Schwingung mit variabler Periode erzielt werden kann.
Aus diesen experimentellen Ergebnissen wird es deutlich, daß es die vorliegende Erfindung ermöglicht, eine resonanzfreie Anti-Schwingung- Aufhängungsvorrichtung mit einem Ansprechverhalten von 1,0 oder weniger auszuführen, wie in Fig. 12 gezeigt, und den Schwingungsbeschleunigungspegel &sub1; des Gegenstands 3 beträchtlich zu verringern, beispielsweise um etwa 20 dB bei 5 Hz, wodurch eine merkliche Schwingungsverringerung erreicht wird.
Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Schwingungsbeschleunigungsamplitude des Gegenstandes 3 unter der Bedingung (A) zeigt, worin das Schwingungssteuergerät mit der Anordnung, die in Fig. 1 gezeigt ist, in den AUS-Zustand geschaltet ist, und der Bedingung (B), in der das Schwingungssteuergerät in den EIN-Zustand geschaltet ist und die Filterkoeffiziente des adaptiven digitalen Filters 8 zu konstanten Werten konvergiert sind.
Es wird aus Fig. 14 deutlich, daß die vorliegende Erfindung es ermöglicht, die Schwingungsbeschleunigungsamplitude und somit auch die Amplitude des Gegenstandes 3 auf ein niedriges Niveau in der Größenordnung eines Rauschpegels beträchtlich zu verringern.
Es wurde ferner bestätigt, daß selbst dann, wenn die EIN-Bedingung (B) fünf Minuten lang aufrechterhalten wurde und die Filterkoeffiziente des adaptiven Filters 8 im Schwingungssteuergerät der Fig. 1 festgelegt wurden, um das Umschalten auf ein festes digitales Filter 25 (Fig. 10) zu bewirken, eine hervorragende Schwingungsverringerung erreicht werden kann, wie in dem EIN-Zustand, der in den Diagrammen der Fig. 12 bis 14 gezeigt ist.
Es wird somit deutlich, daß, wenn die Charakteristiken des Gegenstandes 3, der Aufhängung 2, der Betätigungseinrichtung 12 und der Schwingungsfühler 4, 13 im wesentlichen konstant bleiben, nachdem erst einmal die Filterkoeffiziente des adaptiven digitalen Filters konvergiert haben, ein nachfolgendes Umschalten in den festliegenden digitalen Filterbetrieb noch immer eine hervorragende Schwingungsverringerung sicherstellt.
Das Schwingungssteuergerät gemäß der Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf weitere Ausführungsformen erläutert, die verwendet werden, um die Schwingung des Gegenstandes mit mehreren Freiheitsgraden zu steuern.
Fig. 15 zeigt eine Anordnung eines Geräts zum Steuern der Schwingung eines Gegenstandes mit mehreren Freiheitsgraden, mit einer wesentlichen Masse und in einem höheren Niveau des Schwerpunkts angeordnet, während Fig. 16 ein Diagramm ist, das eine typische Frequenzcharakteristik des Ansprechverhaltens im Gerät der Fig. 15 zeigt, die eine Mehrzahl von Spitzen im Ansprechverhältnis bei entsprechenden Frequenzen f1, f2 zeigt.
Ein solcher Gegenstand 3 kann als System mit mehreren Freiheitsgraden angesehen werden, mit einer unteren Hälfte 3A und einer oberen Hälfte 3B. Im übrigen ist der Gegenstand 3 von der Aufhängung 2 über einen Tisch 26 aufgehängt, der fest an dessen Bodenfläche befestigt ist.
Im Prinzip kann die Schwingung des Gegenstands 3 im Modell der Fig. 15 durch Verwendung des Schwingungssteuergeräts, das in Fig. 1 gezeigt ist, beträchtlich verringert werden. In diesem Fall ist es für jedes Tiefpaßfilter 15, 10, 6 in Fig. 1 erwünscht, daß es einen Frequenzbereich aufweist, der die Spitzenfrequenzen f1, f2 in Fig. 16 umfaßt. Ferner kann wie in den vorangehenden Ausführungsformen die Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung 20 so eingerichtet sein, wie sie in den Fig. 5 bis 9 gezeigt ist.
Im Modell der Fig. 15 kann die Anordnung einer einzigen Einrichtung zum Aufbringen einer Umkehrschwingung (oder Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung 20) allein nur zu einer begrenzten Verringerung der Schwingung im Fall der folgenden beiden Situationen führen.
a) Die Situation, in welcher der Gegenstand 3 in Abhängigkeit von seiner Ausbildung oder seiner Gewichtsverteilung eine Mehrzahl von Bereichen aufweist, deren Schwingungen der Verringerung unterzogen werden sollen. (Das heißt, die Schwingungssteuerung eines einzigen Bereichs alleine würde nicht ohne weiteres zu einer insgesamt ausreichenden Schwingungsverringerung des Gegenstandes 3 führen.)
b) Die Situation, in welcher eine Schwingungskomponente des Gegenstandes 3 in einer Richtung (beispielsweise der Richtung X) in Abhängigkeit von ihrem Frequenzband eine Zuordnung zu einer Schwingungskomponente des Grundteils 1 in einer anderen Richtung aufweist (beispielsweise der Richtung Z).
Die oben erwähnten Situationen a) und b) werden unten unter Bezugnahme auf die Fig. 17 bis 21 erläutert. Fig. 17 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung, in welcher das Schwingungssteuergerät gemäß der Erfindung verwendet wird, um die Schwingung eines Gegenstandes 3 mit einer Vielzahl von Bereichen oder mehreren Freiheitsgraden zu steuern, und Fig. 18 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung, in welcher das erfindungsgemäße Gerät verwendet wird, um die Schwingung mit mehreren Freiheitsgraden oder einer Vielzahl von Schwingungsrichtungen zu steuern.
Ferner sind die Fig. 19, 20 und 21 Diagramme, die jeweils die Frequenzcharakteristik des Ansprechverhaltens, die Frequenzcharakteristik des Schwingungsbeschleunigungspegels und die Wellenform der Beschleunigungsamplitude im Gerät zeigen, das in den Fig. 17 und 18 gezeigt ist.
Wie in Fig. 17 gezeigt, die der obigen Situation a) entspricht, kann der Gegenstand 3 insgesamt so angesehen werden, als umfaßte er drei Bereiche 3A, 3B und 3C. Zum Verringern der Gesamtschwingung des Gegenstandes 3 sind die Bereiche 3A, 3B und 3C an jeweils vorbestimmten Stellen mit Schwingungsfühlern 39, 40 und 49 versehen. Diese Fühler 39, 40, 49 sind an Verstärker 41, 42 und 47 angeschlossen, um die Signale zu verstärken, die von den Fühlern erzeugt werden. Die von den Verstärkern 41, 42 und 47 verstärkten Signale werden nötigenfalls durch Bandpaßfilter (BPF) 43, 44 und 48 hindurchgeleitet und dann mittels eines Signalmischers 45 miteinander addiert.
Durch Zuführen des gemischten Signales aus dem Mischer 45 als ein Eingabesignal an das adaptive digitale Filter 8 (Fig. 18) des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts ist es möglich, die Schwingung des Gegenstandes 3, der in Fig. 17 gezeigt ist, insgesamt zu verringern.
Von einem praktischen Gesichtspunkt aus gesehen, sind die Schwingungsfühler 39, 40, 49, die Verstärker 41, 42, 47, die Bandpaßfilter 43, 44, 48 usw. bevorzugt in der Anzahl minimiert, während sie es ermöglichen, daß die Gesamtschwingung des Gegenstandes 3 verringert wird.
Nötigenfalls können die Bandpaßfilter (BPF) 43, 44, 48, die in Fig. 17 gezeigt sind, ersetzt werden durch Hochpaßfilter oder Tiefpaßfilter Wenn die Bandpaßfilter nicht erforderlich sind, können auch die Verstärker 41, 42, 47 unmittelbar an den Mischer 45 angeschlossen werden.
Fig. 18 entspricht der obigen Situation b), worin der Gegenstand 3 aus einem hohlen, säulenförmigen Stahlkörper mit der Größe von 0,5 x 0,5 x 1,2 m mit einem Gewicht von 480 kg gebildet ist. Der Gegenstand 3 ist auf einem Tisch 26 angeordnet und fest angebracht, welcher seinerseits von vier schwingungsisolierenden Gummiteilen 28 getragen ist. Durch Messen der Schwingung des Gegenstandes 3 hat sich herausgestellt, daß hier Resonanzspitzen an zwei Punkten nahe 4 Hz und 9 Hz vorliegen.
Die Richtung, in welcher die Schwingung gesteuert werden muß, ist die Richtung der horizontalen Achse X, wie in Fig. 18 gezeigt. Es ist somit für das Schwingungssteuergerät der Fig. 18 notwendig, gleichzeitig zwei Resonanzspitzen nahe 4 Hz und 9 Hz zu verringern.
Zu diesem Zweck wurde eine Messung ausgeführt, um die Übertragungsfunktionen (und somit die Kohärenz) zwischen der Schwingung in den Richtungen X, Y und Z des Grundteiles 1 und der Schwingung in der Richtung X des Gegenstandes 3 zu bestimmen. Es wurde somit herausgefunden, daß die Resonanzspitzen nahe 4 Hz und 9 Hz der Schwingungskomponente in Richtung X des Gegenstandes 3 eine beträchtliche Zuordnung zu den Schwingungskomponenten in den Richtungen X bzw. Z des Grundteils 1 aufweisen, mit Korrelationsfaktoren von im wesentlichen 1. Wie oben in Bezugnahme auf die Fig. 15 und 16 erläutert, ist es zum Steuern der Schwingung des Gegenstandes 3 mit einer Mehrzahl von Resonanzspitzen f1, f2 (das heißt nahe 4 Hz und 9Hz in der Anordnung der Fig. 18) im allgemeinen notwendig, eine Mehrzahl von Anordnungen von Schwingungssteuergeräten (Mitteln zum Aufbringen einer Umkehrschwingung) in einer Zahl vorzusehen, die der der Spitzen entspricht. Wie im oben erwähnten Fall der Fig. 18 kann, wenn die beiden Resonanzspitzen jeweils Schwingungskomponenten in unterschiedlichen Richtungen (X und Z) zugeordnet sind, die Schwingung nahe den beiden Spitzen wirksam und gleichzeitig mit einer einzigen Anordnung aus einem Schwingungssteuergerät in der folgenden Weise verringert werden.
Das heißt, es werden, wie in Fig. 18 gezeigt, zwei Arten von Schwingungssignalen des Grundteils 1 erfaßt, von denen eines die Schwingung in der Richtung X zum Steuern der 4 Hz-Spitzen und die anderen die Schwingung in der Richtung Z zum Steuern der 9 Hz-Spitzen ist, und diese Signale werden durch die Bandpaßfilter 37 bzw. 38 hindurchgeleitet und durch den Mixer 29 miteinander zusammengezählt. Dies ermöglicht es, beträchtlich die Schwingung nahe den Spitzen von 4 Hz und 9 Hz gleichzeitig mit einer einzigen Anordnung eines Schwingungssteuergeräts zu verringern.
Während die Schwingungskomponenten im Modell der Fig. 18 in den Richtungen X und Z verliefen, muß, wenn die Schwingungskomponente in der Richtung Y ebenfalls erforderlich ist, die Komponente in dieser Richtung vom Fühler 32 erfaßt werden, dessen Ausgangssignal durch den Verstärker 33 und das Filter 36 hindurchgeleitet und dann in den Mischer 29 in ähnlicher Weise eingeleitet wird.
In diesem Fall ist es unter den Schwingungskomponenten des Grundteils 1 erwünscht, die Mischung nur der Signale zu bewirken, die Schwingungskomponenten mit einer beträchtlichen Zuordnung zur Schwingung des Gegenstandes 3 darstellen.
Die Fig. 19 und 20 sind jeweils Diagramme, die das Ansprechverhältnis &sub1;/ &sub0; des Gegenstandes 3 unter Bezugnahme auf das bewegliche Grundteil 1 und den Schwingungsbeschleunigungspegel des Gegenstandes 3 zeigen, und zwar beide unter der Bedingung (A), in welcher das Schwingungssteuergerät mit der Anordnung, die in Fig. 18 gezeigt ist, in den AUS-Zustand geschaltet ist, und unter der Bedingung (B), in welcher das Schwingungssteuergerät in den Zustand EIN geschaltet ist und die Filterkoeffiziente des adaptiven digitalen Filters 8 konvergiert haben.
Beim Erhalten des Ergebnisses, das in Fig. 19 gezeigt ist, wurde die Schwingung des beweglichen Grundteils 1 vom Ausgabesignal aus dem Mixer 29 dargestellt, das dadurch erzielt wurde, daß man die Signale gemischt hat, die den Schwingungskomponenten in den Richtungen X und Z entsprochen haben.
Aus diesen experimentellen Ergebnissen wird es deutlich, daß es die vorliegende Erfindung ermöglicht, wirksam die beiden Resonanzspitzen (4 Hz und 9 Hz) im Frequenzbereich von 12 Hz oder weniger des Gegenstandes 3 zu verringern, um einen resonanzfreien Zustand mit einem Ansprechverhältnis von 1 oder weniger herzustellen, wie besonders in Fig. 19 gezeigt ist. Es wird auch deutlich, daß es die vorliegende Erfindung ermöglicht, beträchtlich die Schwingungsbeschleunigung &sub1; des Gegenstandes 3 zu verringern.
Fig. 21 ist ein Diagramm, das die Schwingungsbeschleunigungsamplitude des Gegenstandes 3 in der Bedingung (A) zeigt, in der das Schwingungssteuergerät mit der Anordnung in den AUS-Zustand geschaltet ist, und in der Bedingung (B), in der das Schwingungssteuergerät in den EIN- Zustand geschaltet ist und die Filterkoeffiziente des adaptiven digitalen Filters 8 konvergiert haben. Die experimentellen Ergebnisse, die in Fig. 22 gezeigt sind, offenbaren auch deutlich, daß es gemäß der Erfindung möglich ist, die Schwingungsamplitude des Gegenstandes 3 beträchtlich auf einen so niedrigen Wert wie einen Rauschpegel zu verringern.
Ferner wurde in der Anordnung, die in Fig. 18 gezeigt ist, durch Einspeisen des adaptiven digitalen Filters mit einem Eingabesignal, das die Schwingungskomponente des Grundteils 1 in nur einer Richtung darstellt, ohne die Benutzung des Mischers 29 das folgende bestätigt. Das heißt, wenn das Eingabesignal der Schwingungskomponente in Richtung X entspricht, war es möglich, die 4 Hz-Resonanzspitze beträchtlich zu verringern, obwohl die 9 Hz-Resonanzspitze nicht verringert werden konnte und im wesentlichen beim selben Niveau wie im AUS-Zustand der Schwingungssteuerung verblieb. Andererseits konnte, wenn das Eingabesignal der Schwingungskomponente in der Richtung Z entspricht, die 4 Hz-Spitze nicht verringert werden und verblieb im wesentlichen im selben Niveau wie im AUS-Zustand der Schwingungskontrolle, obwohl es möglich war, die 9 Hz-Spitze beträchtlich zu verringern.
Wenn, wie im Modell der Fig. 18, die Schwingung des Gegenstandes 3 mehrere Resonanzspitzen mit einer Zuordnung zu den Schwingungskomponenten des Grundteils 1 in unterschiedlichen Richtungen (X, Y, Z) darbietet, kann der breite Schwingungsbereich des Gegenstandes 3, der die Spitzen umfaßt, beträchtlich und gleichzeitig dadurch verringert werden, daß man die Signale entsprechend den einander zugeordneten Schwingungskomponenten des Grundteils 1 mittels des Mischers 29 addiert und das gemischte Signal als ein Eingabesignal in das adaptive digitale Filter 8 benutzt.
Während die oben erwähnten Ausführungsbeispiele sich mit der Schwingungssteuerung des Gegenstands in einer einzigen Richtung befassen, ist es auch möglich, gleichzeitig eine mehrdimensionale Schwingung durch Verwenden einer Vielzahl von Anordnungen der erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräte zu verringern. Wenn es beispielsweise in der Anordnung der Fig. 1 oder 18 notwendig ist, die Schwingung des Gegenstandes 3 in einem dreidimensionalen Sinne in den Richtungen X, Y und Z zu verringern, dann kann die Kombination aus zwei oder mehreren Anordnungen des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergeräts verwendet werden, um beträchtlich und gleichzeitig die Schwingungskomponenten des Gegenstandes 3 in drei Richtungen zu verringern.
Wenn ferner der Gegenstand 3 in der Ausbildung kompliziert ist und beispielsweise eine Vielzahl von Bereichen umfaßt, wie in Fig. 17 gezeigt, ist es auch möglich, beträchtlich die Gesamtschwingung des Gegenstandes 3 unter Benutzung eines Signals zu verringern, das durch Mischen der Signale erhalten wurde, die den Schwingungen der Bereiche entsprechen, und zwar mittels des Mischers 45 (Fig. 17).
Das Schwingungssteuergerät gemäß den vorhergehenden Ausführungsformen umfaßt gemäß der allgemeinen Erläuterung Elemente, die in den Blockschaltbildern gezeigt sind und dazu dienen, die Schwingung zu verringern, die vom Grundteil 1 auf den Gegenstand 3 über die Aufhängung 2 übertragen wurde. Im folgenden werden einige praktische Beispiele erläutert, die sich mit verschiedenartigen Anwendungsbereichen der Erfindung befassen.
Fig. 22 zeigt ein Modell, das bei der Schwingungssteuerung eines Sitzes in einem Fahrzeug angewandt ist, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, eines Flugzeugs, eines Schiffes usw. Ein Fahrgast 51 sitzt auf einem Sitz 52, auf welchen eine Schwingung aus dem Fahrzeugrahmen 54 über eine Aufhängung 55 übertragen wird. Ein Schwingungsfühler 56 ist am Sitz 52 befestigt, der mit einer Umkehrschwingung von einer Betätigungseinrichtung 53 beaufschlagt wird, die auf der Schwingung des Sitzes beruht, wie sie vom Fühler 56 erfaßt wurde.
Fig. 23 zeigt ein Modell, das bei einer Schwingungssteuerung einer gefederten Masse 61 über einer Aufhängung 58 angewandt wurde. Hier wird eine Schwingung von einer Straßenfläche 60 über einen Reifen 59 und eine Aufhängung 58 auf die gefederte Masse 61 übertragen und wird durch Aufbringen einer Umkehrschwingung mittels einer Betätigungseinrichtung 62 verringert. Die Betätigungseinrichtung wird auf der Grundlage der Schwingung der gefederten Masse 61 betrieben, wie sie von einem Schwingungsfühler 63 erfaßt sind, der an der Masse 61 befestigt ist, und der Schwingung der ungefederten Masse 64, die von einem Schwingungsfühler 71 erfaßt sind, der an der Masse 64 befestigt ist.
Fig. 24 zeigt ein Modell, das bei der Steuerung der Schwingung angewandt wird, die von einem Motor 65 an einem Fahrzeug erzeugt wird, wie etwa einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, einem Wasserfahrzeug usw. Der Motor 65 als Schwingungsquelle entspricht dem beweglichen Grundteil 1 und ist an einem Fahrzeugrahmen 66 über eine schwingungsisolierende Aufhängung 67 angebracht. In diesem Fall bildet der Rahmen 66 einen Gegenstand 3, dessen Schwingung zu verringern ist. Die Schwingung, die vom Motor 65 über eine Aufhängung 67 auf den Rahmen 66 übertragen wird, kann durch Aufbringen einer Umkehrschwingung auf den Rahmen 66 mittels einer Betätigungseinrichtung 68 wirksam verringert werden. Zu diesem Zweck sind der Rahmen 66 und der Motor 65 jeweils mit Schwingungsfühlern 69 und 70 versehen.
Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerätes wird unten unter Bezugnahme auf Fig. 34 beschrieben, die ein Blockschaltbild ist, das eine Grundanordnung ähnlich der der Fig. 10 zeigt.
Das Gerät dient zum Verringern der Schwingung eines Gegenstandes 103, der an einem Tisch 104 angebracht ist, der auf einem Grundteil 101 mittels einer Aufhängung 102 abgestützt ist. Das Gerät umfaßt Schwingungsfühler 105, 106, die am Tisch 104 bzw. am Gegenstand 103 befestigt sind. Der Fühler 105 ist mit einem Verstärker 108 verbunden, welcher seinerseits mit einem Tiefpaßfilter 111 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist der Fühler 106 mit einem Verstärker 109 verbunden, welcher seinerseits mit einem Tiefpaßfilter 113 verbunden ist. Die Ausgabesignale dieser Tiefpaßfilter 111, 113 werden einer adaptiven Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung (IVGC) 114 zugeführt, deren Ausgangssignal über ein Tiefpaßfilter 112 und einen Leistungsverstärker 110 in eine Betätigungseinrichtung 107 eingegeben wird.
Wie in den Fig. 35 bis 37 gezeigt, die ähnlich sind den Fig. 5 bis 9, kann die Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 114 ein adaptives digitales Filter 118, einen Prozessor 121 zum Ausführen eines adaptiven Algorithmus, Analog/Digital-Wandler 117, 122, einen Digital/Analog-Wandler 119, eine die Resonanz verhindernde Schaltung 116 und eine Verzögerungsschaltung 120 umfassen.
Wenn der Gegenstand 103 aus einem im wesentlichen starren Körper gebildet ist und unmittelbar auf dem Tisch 104 ohne schwingungsisolierende Mittel hierzwischen so angebracht ist, daß sie gemeinsam schwingen, oder wenn der Gegenstand 103 unmittelbar von der Aufhängung 102 ohne den Tisch 104 getragen ist, dann kann das Schwingungssteuergerät gemäß der Ausführungsform der Fig. 34 so modifiziert werden, wie es in Fig. 38 gezeigt ist.
Es wird Bezug auf die Fig. 34 und 38 genommen; die die Resonanz verhindernde Schaltung 116, die in der Umkehrschwingungs- Erzeugungsschaltung 114 enthalten ist, wird unten erläutert.
Das heißt, wenn das Gerät eine geschlossene Schleife umfaßt, worin die Umkehrschwingung, die von der Betätigungseinrichtung 107 auf den Tisch 104 aufgebracht wird, vom Fühler 105 erfaßt wird, durch das digitale Filter 118 hindurchgeleitet und wiederum in die Betätigungseinrichtung 107 eingegeben wird, dann besteht eine unerwünschte Neigung zur Resonanz, die die Stabilität des Gerätes verschlechtert.
Es ist somit vorteilhaft, die die Resonanz verhindernde Schaltung 116 hinzuzufügen, durch welche eine Schwingungskomponente, die ihren Ursprung aus der Betätigungseinrichtung 107 findet, von dem Schwingungssignal abgezogen wird, das vom Fühler 105 erfaßt wird, so daß nur das Signal, das die Schwingung darstellt, die vom Tisch 104 übertragen wird, in das adaptive digitale Filter 118 eingegeben wird.
Die Fig. 39 und 40 sind Blockschaltbilder entsprechend denen der Fig. 34 bzw. 38, worin die Filterkoeffiziente des adaptiven digitalen Filters 118 in der Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 114 festgelegt sind, um eine feste Umkehrschwingungs-Erzeugungsschaltung 115 zu bilden.
Fig. 41 ist ein Blockschaltbild, das eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerätes zeigt, das ähnlich dem der Fig. 34 ist, worin aber die Betätigungseinrichtung 107 an einer unterschiedlichen Stelle angeordnet ist, das heißt zwischen dem Grundteil 101 und dem Tisch 104, wie in der Ausführungsform der Fig. 11.
Die Ausführungsformen, die in Bezugnahme auf die Fig. 34 und 38 bis 41 erläutert werden, erreichen, wie sich erwiesen hat, hervorragende Schwingungsverringerungs-Charakteristiken, die im wesentlichen dieselben sind wie die, die in den Fig. 12 bis 14 gezeigt sind.
Fig. 42 ist ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 25 und zeigt ein anderes Beispiel einer Grundanordnung einer Schaltung zum Verringern einer zweidimensionalen Schwingung im erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerät. Ferner ist Fig. 43 ein Blockschaltbild ähnlich Fig. 39 und zeigt ein anderes Beispiel einer Grundanordnung einer Schaltung zum Verringern einer dreidimensionalen Schwingung im erfindungsgemäßen Schwingungssteuergerät.
Die vorliegende Erfindung kann wirksam angewandt werden, um aktiv Schwingungen einer Mehrzahl von Gegenständen gleichzeitig zu steuern, die auf einem beweglichen Grundteil angebracht sind und entweder in Reihe oder parallel miteinander verbunden sind. Ausführungsformen solcher spezieller Anwendungsformen werden unten erläutert.
Fig. 44 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes zeigt, das zum Steuern der Schwingung zweier Gegenstände 201 und 202 dient, die übereinandergestapelt sind. Der Gegenstand 201 ist, mehr im einzelnen, auf einem beweglichen Grundteil 210 (Schwingungsquelle) über eine schwingungsisolierende Aufhängung 3 abgestützt, die eine Feder k&sub1; und einen Dämpfer c&sub1; aufweist, während der Gegenstand 202 auf dem Gegenstand 201 über eine andere schwingungsisolierende Aufhängung 4 mit einer Feder k&sub2; und einem Dämpfer c&sub2; abgestützt ist.
Eine Betätigungseinrichtung 206 ist zwischen den Gegenständen 201, 202 angeordnet, um wirksam Schwingungen auf diese Gegenstände aufzubringen. Die Betätigungseinrichtung 206 wird von einer Antriebseinrichtung 208 angetrieben, die mit einem Signal 207 aus einem digitalen Filter 209 eines adaptiven Schwingungssteuersystems 205 gespeist wird. Das digitale Filter 209 wird mit einem Signal 213 aus einem Verstärker 212 gespeist, der dazu dient, das Ausgangssignal eines Schwingungsfühlers 211 zu verstärken, der am Grundteil 210 angebracht ist. Das digitale Filter 209, das vom FIR-Typ, vom IIR-Typ oder eine Kombination hiervon sein kann, ist so eingerichtet, daß die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 209 ordnungsgemäß auf Echtzeitgrundlage aufeinanderfolgend geändert werden können, begründet auf Steuersignalen 215 aus einer adaptiven Steuerschaltung 214.
Das Steuersignal 215 dient zum Steuern des digitalen Filters 209, um die optimalen Filterkoeffiziente auszuwählen und hierdurch die Summe der Schwingungsfehler der Gegenstände 201, 202 gegenüber dem Null-Pegel zu minimieren.
Die Gegenstände 201, 202, deren Schwingungen verringert werden sollen, sind mit Schwingungsfühlern (Übertragungsfühlern) 216, 217 versehen. Die Ausgangssignale aus den Fühlern 216, 217 werden jeweils von Verstärkern 220, 221 verstärkt und dann in die adaptive Steuerschaltung 214 eingegeben. Es werden, mehr im einzelnen, zunächst die Fehler gegenüber dem Null-Pegel der Ausgabesignale 222, 223 der Verstärker 220, 221 errechnet und von einer Fehlerverarbeitungsschaltung 218 addiert. Der addierte Fehler wird dann einer adaptiven Steuersignal-Erzeugungsschaltung 219 zugeführt, die das oben erwähnte Steuersignal 215 erzeugt und dem digitalen Filter 209 zuführt, um die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 209 zu aktualisieren, um den Fehler zu minimieren.
Die Fehlerverarbeitungsschaltung 218 kann beispielsweise eine Schaltung mit einer Funktion zum Berechnen des quadratischen Fehlers gegenüber dem Null-Pegel eines jeden Eingabesignals 222, 223 und dann zum Berechnen der Summe der quadratischen Fehler sein. Statt des Null-Pegels können die quadratischen Fehler auch unter Bezugnahme auf eine vorbestimmte Wellenform errechnet werden. Außerdem können anstelle des mittleren quadratischen Fehlers auch andere Standardfehler benutzt werden. Im einzelnen können nicht nur Fehler im Zeitbereich des Signals, sondern auch Fehler im Frequenzbereich mittels der FFT-Methode (schnelle Fourier- Transformationsmethode) oder dergleichen benutzt werden.
In der adaptiven Steuersignal-Erzeugungsschaltung 219 kann beispielsweise die Methode des kleinsten mittleren Quadrats (LMS) verwendet werden, um die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 209 zu bestimmen, um den Fehler zu minimieren, der von der Fehlerverarbeitungsschaltung 218 errechnet wurde. Ferner kann die Rechenmethode zum Bestimmen der Filterkoeffiziente auch irgendeine andere Art eines optimierenden Berechnungsalgorithmus sein.
Somit dient die adaptive Steuerschaltung 214 im Schwingungssteuersystem 205 dazu, die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 209 zu bestimmen, um die Signale zu minimieren, die die Schwingungen der Gegenstände 201, 202 darstellen, die übereinandergestapelt sind.
Die Fig. 45, 46 und 47 stellen Varianten der Anordnung der Fig. 44 dar, die ebenfalls dazu dienen, gleichzeitig die Schwingungen mehrerer Gegenstände m&sub1;, m&sub2;, ... zu verringern. Die Gegenstände sind gemäß der Darstellung in mehrfachen Stufen angeordnet, wobei einige der Gegenstände wahlweise in paralleler Verbindung (Fig. 45) angeordnet sind. Im Beispiel der Fig. 47 sind Betätigungseinrichtungen 206 an den Gegenständen selbst als Trägheitsmassen-Betätigungseinrichtungen befestigt. In diesen Beispielen sind auch Übertragungsfühler si an einer Mehrzahl gewählter Gegenstände mi befestigt, deren Schwingungen zu verringern sind, und Betätigungseinrichtungen ai (206) sind entweder zwischen diesen Gegenständen mi angeordnet oder an geeigneten Stellen dieser angesetzt. Die Ausgabesignale aus den Übertragungsfühlern si werden in die Fehlerverarbeitungsschaltung 218 in der Steuerschaltung (Fig. 44) des adaptiven Schwingungssteuersystems 205 eingegeben, während das Ausgangssignal aus dem Schwingungsquellenfühler 211 am Grundteil 210 in das digitale Filter 209 des Systems 205 eingegeben wird, um hierdurch gleichzeitig die Schwingungen einer Vielzahl vorbestimmter Gegenstände mi zu verringern.
Das Gerät zum Verringern von Schwingungen einer Vielzahl von Gegenständen kann notwendigenfalls eine Vielzahl von Anordnungen für jede der Betätigungseinrichtungen-Antriebseinrichtungen 208 entsprechend den jeweiligen Betätigungseinrichtungen ai, digitalen Filtern 209 und adaptiven Steuerschaltungen 214 umfassen.
Fig. 48 ist ein Blockschaltbild, das eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt, worin die Fehlerverarbeitungsschaltung 218 in Fig. 44 ersetzt ist durch einen Signalmischer 231. Das heißt, die Ausgabesignale der Verstärker 220, 221, die an die Übertragungsfühler 216, 217 angeschlossen sind, werden dem Signalmischer 231 zugeführt, wo sie miteinander gemischt werden. Das Ausgabesignal des Signalmischers 231 wird seinerseits in die adaptive Steuersignal-Erzeugungsschaltung 219 eingegeben, um das Steuersignal 215 zum Aktualisieren der Filteranteile des digitalen Filters 209 zu errechnen.
Fig. 49 ist ein Blockschaltbild, das eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, worin der Schwingungsquellenfühler 211 am Gegenstand 201 befestigt ist, um auch als Übertragungsfühler zu funktionieren. Das Ausgabesignal des Fühlers 211 wird sowohl dem digitalen Filter 209 als auch der Fehlerverarbeitungsschaltung 218 zugeführt. Das Ausgabesignal aus einem Übertragungsfühler 217, der an einem anderen Gegenstand 202 befestigt ist, wird der Fehlerverarbeitungsschaltung 218 zugeführt.
Die adaptive Steuersignal-Erzeugungsschaltung 219 bestimmt die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 209 so, daß der Fehler, der von der Fehlerverarbeitungsschaltung 209 errechnet wird, minimiert wird, und die so bestimmten Filterkoeffiziente werden an das digitale Filter 209 als ein Steuersignal 215 übertragen.
Der Schwingungsquellenfühler 211, der am Gegenstand 201 befestigt ist, erzeugt ein Signal, welches durch das digitale Filter 209 hindurchgeleitet wird und in die Betätigungseinrichtungs- Antriebseinrichtung 208 eingegeben wird, um die Betätigungseinrichtung 206 anzutreiben und hierdurch die Schwingungen der Gegenstände 201 und 202 zu steuern.
Somit umfaßt die Anordnung, die in Fig. 49 gezeigt ist, Rückkopplungselemente, um eine Rückkopplungssteuerung der Schwingung des unteren Gegenstandes 201 mit dem adaptiven Filter durchzuführen, sowie Vorkopplungselemente, um eine Vorkopplungssteuerung der Schwingung des oberen Gegenstandes 202 durchzuführen, wobei die beiden Arten der Steuerung gleichzeitig ausgeführt werden, um eine wirksame Verringerung der Schwingungen des unteren und oberen Gegenstandes 201, 202 durchzuführen.
Die Anordnung, die in Fig. 49 gezeigt ist, kann angewandt werden, um eine Vielzahl von Gegenständen der Schwingungssteuerung zu unterziehen, die miteinander verbunden sind, wie in den Fig. 45 bis 48 gezeigt. Auch in diesem Fall kann das Gerät zum Verringern der Schwingungen einer Vielzahl von Gegenständen eine Vielzahl von Anordnungen für jede der Betätigungseinrichtungen ai, der Antriebseinrichtungen 208 für eine Betätigungseinrichtung, der digitalen Filter 209 und der adaptiven Steuerschaltungen 214 umfassen. Ferner kann das digitale Filter 209 vom FIR-Typ, IIR-Typ oder eine Kombination dieser sein. Die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 209 können ordnungsgemäß in Übereinstimmung mit der Schwingungsumgebung gesteuert werden, beispielsweise durch Umschalten vom adaptiven Betrieb auf den festen Betrieb und umgekehrt.
In der Ausführungsform, die in den Fig. 44 bis 49 gezeigt ist, kann die Schwingung, die auf das bewegliche Grundteil 210 aufgebracht wird, eine zufällige Schwingung, eine periodische Schwingung, eine pulsierende Schwingung usw. sein. Das erfindungsgemäße Schwingungssteuergerät ist für jede Art von Schwingung wirksam.
Fig. 50 ist ein Blockschaltbild, das die Anwendung der Erfindung bei einem Kraftfahrzeug-Aufhängungssystem zeigt. Hier entspricht die Straßenoberfläche 233 dem beweglichen Grundteil 210 in Fig. 44 und die Schwingung der Straßenoberfläche relativ zum Kraftfahrzeug wird auf Echtzeitbasis von berührungslosen Straßenoberflächenfühlern 234, 235 und Übertragungsfühlern 236, 237 für eine ungefederte Masse sowohl an der vorderen als auch an der hinteren Seite erfaßt, deren Ausgangssignale in das adaptive Schwingungssteuersystem 205 eingegeben werden.
Übertragungsfühler 236, 237, 238, 239 sind an der ungefederten Masse m&sub1;, m&sub2; (Achse, Rad, usw.) und der gefederten Masse m&sub3; (Fahrzeugaufbau, Motor, usw.) befestigt, und die Ausgabesignale dieser Fühler werden dem Steuersystems 205 zugeführt, um auf Echtzeitbasis die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 209 so zu bestimmen, daß die Ausgangssignale (oder Fehler gegenüber einem vorbestimmten Wert) minimiert werden können.
Wenn das digitale Filter 209 mit den Signalen aus den Straßenoberflächenfühlers 234, 235 gespeist wird, werden hydraulische Betätigungseinrichtungen 241, 242 an der vorderen und hinteren Seite durch jeweilige Betätigungseinrichtungs-Antriebseinrichtungen 208 betrieben, um Umkehrschwingungen auf die ungefederte Masse m&sub1;, m&sub2; und die gefederte Masse m&sub3; aufzubringen.
Die Aufbringung von Umkehrschwingungen dient dazu, beträchtlich die Schwingungen sowohl der gefederten Masse als auch der ungefederten Masse des Fahrzeugs zu verringern, die von der Straßenoberfläche 233 übertragen werden, um die Bequemlichkeit von Fahrer und Fahrgästen, sowie die Steuerbarkeit des Fahrzeugs zu verbessern. Da sich in diesem Fall der Zustand der Straßenoberfläche von Zeit zu Zeit ändert, werden die Filterkoeffiziente des digitalen Filters 209 veranlaßt, sich entsprechend zu ändern, um eine adaptive Steuerung zu bewirken und die Schwingung zu optimieren oder zu minimieren.
Die Straßenoberflächenfühler 234, 235 sind im allgemeinen an Achsen befestigt und können jeweils aus einem Ultraschallfühler, Laserfühler, usw. gebildet sein.
Die hydraulischen Betätigungseinrichtungen 241, 242 an der Vorderund Hinterseite sind entweder in Reihe oder parallel mit einer relevanten Feder k&sub1;, k&sub2; und einem Stoßdämpfer c&sub1;, c&sub2; der Aufhängungen verbunden und zwischen der ungefederten Masse m&sub1;, m&sub2; und der gefederten Masse m&sub3; angeordnet. Sie können aber auch an der ungefederten Masse m&sub1;, m&sub2; oder der gefederten Masse m&sub3; als Trägheitsmassen-Betätigungseinrichtung befestigt sein, vorausgesetzt, daß eine notwendige Umkehrschwingung durch eine solche Anordnung aufgebracht werden kann. Ferner können die Betätigungseinrichtungen 241, 242 durch pneumatische Betätigungseinrichtungen ersetzt werden, die dazu eingerichtet sind, den Luftfeder-Innendruck zu ändern.
Fig. 51 ist eine schematische Ansicht, die ein tatsächliches Beispiel der Anordnung der Fig. 50 zeigt. In diesem Fall kann das hydraulische System, das die hydraulischen Betätigungseinrichtungen 241, 242 umfaßt, von einem hydraulischen Druck betätigt werden, der im allgemeinen für eine Servolenkung oder dergleichen benutzt wird.
Die Schaltung für das adaptive Schwingungssteuersystem 205 kann eine kompakte Anordnung aus einer einzigen Schaltplatte oder einer Doppel- Schaltplatte aufweisen und von Batterien als elektrische Stromquelle betrieben sein, die am Fahrzeug angebracht sind.
Die oben erwähnte Anwendung der Erfindung an einem Kraftfahrzeug- Aufhängungssystem, das in Fig. 51 gezeigt ist, benutzt die Anordnung der Fig. 44, obwohl auch die Anordnung der Fig. 49 bei einem solchen System angewandt werden kann, wenn die Straßenoberflächenfühler 234, 235 weggelassen werden. In diesem Fall entsprechen die Gegenstände 201, 202 in Fig. 49 der ungefederten Masse m&sub1;, m&sub2; bzw. der gefederten Masse m&sub3;.
Fig. 52 ist eine schematische Ansicht, die ein Modell zeigt, worin ein Sitz m&sub3; eines Fahrzeugs, wie etwa eines Kraftfahrzeugs oder eines Flugzeugs, an einem Fahrzeugaufbau (gefederte Masse m&sub2;) über eine Feder k&sub3; und einen Dämpfer c&sub3; abgestützt ist und mit der Umkehrschwingung von einer Betätigungseinrichtung a beaufschlagt wird, um die Schwingung zu verringern.
Fig. 53 ist eine schematische Ansicht, die ein Modell zeigt, worin ein Führerhaus m&sub3; eines Lastwagens am Fahrzeugaufbau (gefederte Masse m&sub2;) über eine Führerhausaufhängung mit einer Feder k&sub3; und einem Dämpfer c&sub3; aufgehängt ist und mit einer Umkehrschwingung von einer Betätigungseinrichtung a beaufschlagt wird, um die Schwingung zu verringern.
Die Anwendung der Erfindung bei solchen Aufhängungssystemen ermöglicht es, die Schwingung beträchtlich zu verringern, die von der Straßenoberfläche 210 auf den Sitz oder das Führerhaus m&sub3; über die Reifen/Radanordnung m&sub1;, k&sub1;, c&sub1; übertragen wird.
Fig. 54 ist eine schematische Ansicht, die ein Modell zum gleichzeitigen Verringern der Schwingung zeigt, die von der Straßenoberfläche 210 auf den Fahrzeugaufbau m&sub2; über die Reifen/Radanordnung m&sub1;, k&sub1;, c&sub1; übertragen wird, und auch der Schwingung, die von einem Motor m&sub3;, der am Fahrzeugaufbau m&sub2; aufgehängt ist, auf den Fahrzeugaufbau m&sub2; über die Motoraufhängung k&sub3;, c&sub3; übertragen wird. In diesem Fall ist die Betätigungseinrichtung a zum Aufbringen der Umkehrschwingung zwischen dem Fahrzeugaufbau m&sub2; und dem Motor m&sub3; parallel zur Anordnung k&sub1;, c&sub1; angeordnet, obwohl sie auch am Gegenstand m&sub1; selbst als eine Trägheitsmassen-Betätigungseinrichtung befestigt sein kann. Die Anwendung der Erfindung bei einer solchen Anordnung ermöglicht es auch, die Schwingungen beträchtlich zu verringern, die von der Straßenoberfläche 210 und dem Motor auf den Fahrzeugaufbau m&sub2; übertragen werden.
Die Fig. 55A und 55B sind Diagramme, die die Frequenzeigenschaften des Schwingungsbeschleunigungs-Ansprechverhaltens gegenüber der Schwingungsbeschleunigung &sub0; des beweglichen Grundteils 210 zeigen, in der Situation (X), in der die adaptive Schwingungssteuerung gemäß der Erfindung bewirkt wird, und in der Situation (Y) ohne die adaptive Schwingungssteuerung. Fig. 55A entspricht dem Ansprechverhältnis &sub1;/ &sub0; des unteren Gegenstandes 201 und Fig. 55B entspricht dem Ansprechverhältnis &sub2;/ &sub0; des unteren Gegenstandes 202. Es wird deutlich, daß es für beide Gegenstände 201, 202 ohne weiteres möglich ist, die Schwingung um 10 bis 20 dB bei zwei Resonanz-Spitzenfrequenzen nahe 2,2 Hz und 5 Hz beträchtlich zu verringern.
Die Fig. 56A und 56B sind Diagramme, die die Wellenformen der Schwingungsbeschleunigungsamplitude der Gegenstände 201, 202 in der Situation (X) zeigt, in welcher die erfindungsgemäße, adaptive Schwingungssteuerung bewirkt wird, und in der Situation (Y) ohne die adaptive Schwingungssteuerung. Fig. 56A entspricht der Schwingungsbeschleunigungsamplitude des Gegenstands 201 und die Fig. 56B entspricht der Schwingungsbeschleunigungsamplitude des Gegenstands 202. Es wird deutlich, daß durch Bewirken der adaptiven Schwingungssteuerung gemäß der Erfindung die Schwingungsbeschleunigungsamplitude der Gegenstände 201, 202 auf weniger als ein Drittel verringert werden kann, verglichen mit der in der Situation (Y), in welcher die adaptive Schwingungssteuerung nicht bewirkt wird.
Es wird anhand der vorangehenden Beschreibung ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung für ein adaptives, aktives Schwingungssteuergerät sorgt, um die Schwingung verschiedenartiger Gegenstände beträchtlich zu verringern, ohne von Resonanz-Spitzenfrequenzen beeinträchtigt zu sein, was besonders zweckmäßig ist, wenn auf den Gegenstand eine Schwingung über einen breiten Frequenzbereich hinweg aufgebracht wird, oder eine Schwingung zufälliger oder periodischer Natur.

Claims

1. Gerät zum aktiven Steuern der Schwingung mindestens eines Gegenstandes, mit:

einem beweglichen Basispeil (1);

schwingungsisol ierenden Mitteln;

mindestens einem Gegenstand (3), der am beweglichen Basisteil (1) angebracht ist, wobei die schwingungsisolierenden Mittel dazwischen angeordnet sind;

einem ersten Schwingungsfühler (13), der am Gegenstand (3) angebracht ist, um dessen ursprüngliche Schwingung zu erfassen, wobei der Schwingungsfühler (13) ein Schwingungssignal ausgibt, das der erfaßten Schwingung entspricht;

mindestens ein adaptives digitales Filter (8), das auf das Schwingungssignal anspricht und adaptive Algorithmusmittel (17) aufweist, um ein Schwingungssteuersignal mit einer Schwingungs-Wellenform zum Minimieren der Amplitude der Schwingung des Gegenstandes (3) zu erzeugen, wobei das Filter (8) mit dem ersten Schwingungsfühler (13) verbunden ist;

mindestens einer Betätigungseinrichtung (12), die am Gegenstand (3) befestigt ist und auf das Schwingungssteuersignal anspricht, um ein umgekehrtes Schwingungssignal auf den Gegenstand (3) aufzubringen, um die Schwingung des Gegenstandes (3) zu verringern;

einer Resonanz-Verhinderungsschaltung (19) zum Modifizieren des Ausgangs aus dem adaptiven digitalen Filter (8) und in parallelem Anschluß an das adaptive digitale Filter (8);

Mitteln zum Übertragen der Ausgabe des adaptiven digitalen Filters (8) an die Betätigungseinrichtung (12); und

einem zweiten Schwingungsfühler (4), der am Basisteil befestigt ist, um dessen Schwingung zu erfassen, wobei der zweite Schwingungsfühler (4) mit dem digitalen Filter (8) verbunden ist;

dadurch gekennzeichnet, daß das umgekehrte Schwingungssignal auf die Betätigungseinrichtung (12) vom adaptiven, digitalen Filter (8) her übertragen wird, um auf den Gegenstand (3) eine kompensierende Schwingung aufzubringen, die in Interferenz mit der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes (3) steht, um aktiv die ursprüngliche Schwingung aufzuheben, und daß die Betätigungseinrichtung (12) die kompensierende Schwingung auf der Grundlage eines Zeitbereichs in Abhängigkeit vom Schwingungssteuersignal des adaptiven, digitalen Filters (8) erzeugt.

2. Gerät, wie beansprucht in Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner Mittel zum Festlegen von Koeffizienten des adaptiven digitalen Filters (8) aufweist, um für ein digitales Filter festgelegter Art zu sorgen.

3. Gerät, wie beansprucht in Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Filter (8) entweder ein Filter mit Ansprechverhalten für einen endlichen Impuls oder ein Filter mit Ansprechverhalten für einen unendlichen Impuls ist.

4. Gerät, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwingungsfühler (13) ein Streckenfühler, ein Geschwindigkeitsfühler oder ein Beschleunigungsfühler ist.

5. Gerät, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (12) eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung, eine piezoelektrische Betätigungseinrichtung, ein Ultraschallmotor, eine pneumatische Betätigungseinrichtung oder eine hydraulische Betätigungseinrichtung ist.

6. Gerät, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand (3) ein Fahrzeugsitz eines Fahrzeugs, eine Aufhängung eines Fahrzeugs oder ein Motor eines Fahrzeugs ist.

7. Gerät, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwingungsfühler (13) mit dem adaptiven Algorithmus (17) einer Schaltung (20) zum Erzeugen einer umgekehrten Schwingung verbunden ist, so daß ein umgekehrtes Schwingungssignal an die Betätigungseinrichtung (12) vom adaptiven digitalen Filter (8) her angelegt wird, um auf den Gegenstand (3) eine kompensierende Schwingung aufzubringen, die in Interferenz mit der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes (3) steht, um aktiv die ursprüngliche Schwingung aufzuheben, und daß die Betätigungseinrichtung (12) die kompensierende Schwingung auf der Grundlage eines Zeitbereichs in Abhängigkeit vom Schwingungssteuersignal des adaptiven digitalen Filters erzeugt.

8. Gerät, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Schwingungsfühler (13, 4) mit dem adaptiven Algorithmus (17) einer Schaltung (20) zum Erzeugen einer umgekehrten Schwingung verbunden sind, so daß ein umgekehrtes Schwingungssignal auf die Betätigungseinrichtung (12) vom adaptiven digitalen Filter (8) her so aufgebracht wird, daß auf den Gegenstand (3) eine kompensierende Schwingung aufgebracht wird, die in Interferenz mit der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes (3) steht, um aktiv die ursprüngliche Schwingung aufzuheben, und daß die Betätigungseinrichtung (12) die kompensierende Schwingung auf der Grundlage eines Zeitbereichs in Abhängigkeit vom Schwingungssteuersignal des adaptiven digitalen Filters (8) erzeugt.

9. Gerät, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwingungsfühler (4) an den adaptiven Algorithmus (17) einer Schaltung (20) zum Erzeugen einer umgekehrten Schwingung so angeschlossen ist, daß ein umgekehrtes Signal auf die Betätigungseinrichtung (12) vom adaptiven digitalen Filter (8) her angelegt wird, um auf den Gegenstand (3) eine kompensierende Schwingung aufzubringen, die mit der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes (3) in Interferenz steht, um aktiv die ursprüngliche Schwingung aufzuheben, und daß die Betätigungseinrichtung (12) die kompensierende Schwingung auf der Grundlage eines Zeitbereichs in Abhängigkeit von dem Schwingungssteuersignal des adaptiven digitalen Filters (8) erzeugt.

10. Gerät, wie beansprucht in Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Schwingungsfühler (13) und/oder die Betätigungseinrichtung (12) am Gegenstand (3) befestigt ist.

11. Gerät, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsfühler (4) an den adaptiven Algorithmus (17) einer Schaltung (20) zum Erzeugen einer Umkehrschwingung angeschlossen ist, und daß die Betätigungseinrichtung (12) an die Rückkopplungsschaltung angeschlossen ist, so daß ein umgekehrtes Schwingungssignal auf die Betätigungseinrichtung (12) vom adaptiven digitalen Filter (8) her aufgebracht wird, um auf den Gegenstand (3) eine kompensierende Schwingung aufzubringen, die in Interferenz mit der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes (3) steht, um die ursprüngliche Schwingung aktiv aufzuheben, und daß die Betätigungseinrichtung (12) die kompensierende Schwingung auf der Grundlage eines Zeitbereichs in Abhängigkeit vom Schwingungssteuersignal des adaptiven digitalen Filters (8) erzeugt.

12. Gerät, wie beansprucht in Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Schwingungsfühler (13, 4) am Gegenstand (3) befestigt ist, um dessen Schwingung zu erfassen, und mit einer Schaltung (20) zum Erzeugen einer Umkehrschwingung verbunden ist.

13. Gerät, wie beansprucht in Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (12) zwischen einer Vielzahl von Gegenständen angeordnet ist, und daß das bewegliche Basisteil (1) mit den schwingungsisolierenden Mitteln dazwischen angeordnet ist.

14. Gerät, wie umrissen in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die umgekehrten Schwingungssignale auf die Betätigungseinrichtung (12, 12) von den adaptiven digitalen Filtern (8, 8) her übertragen werden, um auf den Gegenstand (3) eine kompensierende Schwingung aufzubringen, die in Interferenz mit der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes (3) steht, um die ursprüngliche Schwingung des Gegenstandes (3) in jeder zweier Richtungen aktiv aufzuheben, und daß die Betätigungseinrichtungen (12, 12) die kompensierende Schwingung auf der Grundlage eines Zeitbereichs in Abhängigkeit von den Schwingungssteuersignalen der adaptiven digitalen Filter (8, 8) erzeugen.

15. Gerät, wie beansprucht in Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Kreuzkopplungs-Aufhebeschaltung (74) für jede der beiden Richtungen aufweist, wobei die Kreuzkopplungs-Aufhebeschaltungen (74) Mittel zum Aufheben der korrelativen Kreuzkopplung zwischen jeden der digitalen Filter (8, 8) aufweist.

16. Gerät, wie beansprucht in irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die umgekehrten Schwingungssignale auf die Betätigungseinrichtung (12, 12) von den adaptiven digitalen Filtern (8, 8) her übertragen werden, um auf den Gegenstand (3) eine kompensierende Schwingung aufzubringen, die in Interferenz mit der ursprünglichen Schwingung des Gegenstandes (3) steht, um aktiv die ursprüngliche Schwingung des Gegenstandes (3) in jeder von drei Richtungen aufzuheben, und daß die Betätigungseinrichtungen (12, 12) die kompensierende Schwingung auf der Grundlage eines Zeitbereichs in Abhängigkeit von den Schwingungssteuersignalen der adaptiven digitalen Filter (8, 8) erzeugen.

17. Gerät, wie beansprucht in Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner eine Kreuzkopplungs-Aufhebeschaltung (74) für jede der drei Richtungen aufweist, wobei die Kreuzkopplungs-Aufhebeschaltungen (74) Mittel aufweisen, um die korrelative Kreuzkopplung zwischen jeden der digitalen Filter (8, 8) aufzuheben.