JP2910443B2 - 駆動機構のシミュレーション装置及びその方法、並びに構造物システムのシミュレーション装置及びその方法 - Google Patents
駆動機構のシミュレーション装置及びその方法、並びに構造物システムのシミュレーション装置及びその方法Info
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- JP2910443B2 JP2910443B2 JP24036692A JP24036692A JP2910443B2 JP 2910443 B2 JP2910443 B2 JP 2910443B2 JP 24036692 A JP24036692 A JP 24036692A JP 24036692 A JP24036692 A JP 24036692A JP 2910443 B2 JP2910443 B2 JP 2910443B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、駆動機構や制御用駆動
機構の含まれている構造物システムのシミュレーション
装置及びその方法に係り、特に制御対象が長大で試験が
困難であるものや、想定される使用環境を実現すること
が困難であるような場合に好適な駆動機構や制御用駆動
機構の含まれている構造物システムのシミュレーション
装置及びその方法に関する。
機構の含まれている構造物システムのシミュレーション
装置及びその方法に係り、特に制御対象が長大で試験が
困難であるものや、想定される使用環境を実現すること
が困難であるような場合に好適な駆動機構や制御用駆動
機構の含まれている構造物システムのシミュレーション
装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】構造物の一点または複数点の位置、速
度、加速度等を制御するために、アクチュエータとその
制御装置からなる駆動機構を構造物に付加することが行
われている。その制御系の設計は、制御対象構造物の動
特性、駆動機構の容量、動特性等を考慮して解析的に実
施される。
度、加速度等を制御するために、アクチュエータとその
制御装置からなる駆動機構を構造物に付加することが行
われている。その制御系の設計は、制御対象構造物の動
特性、駆動機構の容量、動特性等を考慮して解析的に実
施される。
【０００３】しかし、駆動機構の特性が解析モデルで想
定されたものと異なる場合も考えられ、その場合制御の
要求が満たされない可能性がある。そのため、駆動機構
の性能、すなわち目的の制御が達成できるかの評価を行
う必要がある。
定されたものと異なる場合も考えられ、その場合制御の
要求が満たされない可能性がある。そのため、駆動機構
の性能、すなわち目的の制御が達成できるかの評価を行
う必要がある。
【０００４】上記のような駆動装置の性能評価試験は、
従来、実際の制御対象構造物、またはそのモデル及び制
御用駆動機構を製作し、想定される外力等を制御対象構
造物に加えて行っていた。
従来、実際の制御対象構造物、またはそのモデル及び制
御用駆動機構を製作し、想定される外力等を制御対象構
造物に加えて行っていた。
【０００５】しかし、制御対象構造物が非常に長大であ
る場合、例えば高層ビル等であり、制御用駆動機構がア
クティブマスダンパであるような場合は、ビルの建設の
前にダンパの性能を上記のような実物試験により評価す
るのは困難であった。
る場合、例えば高層ビル等であり、制御用駆動機構がア
クティブマスダンパであるような場合は、ビルの建設の
前にダンパの性能を上記のような実物試験により評価す
るのは困難であった。
【０００６】また、制御対象構造物及び制御用駆動機構
の使用環境が、例えば無重力状態である宇宙や非常に高
圧である深海等のように通常の環境では実現が困難な場
合には、駆動装置の性能評価が困難であった。また、制
御対象構造物と駆動機構を含めた構造物全体のシミュレ
ーションも同様に困難である。
の使用環境が、例えば無重力状態である宇宙や非常に高
圧である深海等のように通常の環境では実現が困難な場
合には、駆動装置の性能評価が困難であった。また、制
御対象構造物と駆動機構を含めた構造物全体のシミュレ
ーションも同様に困難である。
【０００７】例えば、宇宙構造物の試験を地球上で行う
ための技術に関しては、特開昭５８−１８９５３号、特
開昭６１−１８７６３１号、特開昭６１−１８７６３２
号、特開昭６３−１７９２２８号、特開昭６３−１９５
５３９号、特開昭６３−２１７２４８号等の各公報に記
載のものがある。
ための技術に関しては、特開昭５８−１８９５３号、特
開昭６１−１８７６３１号、特開昭６１−１８７６３２
号、特開昭６３−１７９２２８号、特開昭６３−１９５
５３９号、特開昭６３−２１７２４８号等の各公報に記
載のものがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、制
御対象構造物が試験対象とする事が困難である場合や、
使用環境が実現困難である場合には、制御用駆動機構の
性能評価試験が実施困難であるという問題点があった。
また、構造物システム全体の性能評価も困難であった。
御対象構造物が試験対象とする事が困難である場合や、
使用環境が実現困難である場合には、制御用駆動機構の
性能評価試験が実施困難であるという問題点があった。
また、構造物システム全体の性能評価も困難であった。
【０００９】そこで本発明の目的は、試験対象構造物を
含め、制御用駆動機構の使用条件が実現困難であっても
全体の動特性を評価し、制御用駆動機構の性能の評価が
可能であるシミュレーション装置及び方法を提供するこ
とにある。また、構造物システム全体のシミュレーショ
ン方法を提供することにある。
含め、制御用駆動機構の使用条件が実現困難であっても
全体の動特性を評価し、制御用駆動機構の性能の評価が
可能であるシミュレーション装置及び方法を提供するこ
とにある。また、構造物システム全体のシミュレーショ
ン方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】実現困難な条件で使用さ
れる制御用駆動機構の性能評価試験は、制御対象構造物
のかわりに、制御対象構造物から制御用駆動機構への反
力を模擬する一個または複数個のアクチュエータを設置
し、一個または複数個のアクチュエータを制御装置で制
御し、アクチュエータの駆動状態である変位、速度、加
速度等を計測し、その計測値を用いて計算機により、予
め入力された制御対象構造物の数値モデルにより、計測
時刻の一定時間後に駆動装置に制御対象構造物から与え
られる反力を計算し、その反力を一定時間後にアクチュ
エータで実現するように制御信号を出力することにより
達成される。
れる制御用駆動機構の性能評価試験は、制御対象構造物
のかわりに、制御対象構造物から制御用駆動機構への反
力を模擬する一個または複数個のアクチュエータを設置
し、一個または複数個のアクチュエータを制御装置で制
御し、アクチュエータの駆動状態である変位、速度、加
速度等を計測し、その計測値を用いて計算機により、予
め入力された制御対象構造物の数値モデルにより、計測
時刻の一定時間後に駆動装置に制御対象構造物から与え
られる反力を計算し、その反力を一定時間後にアクチュ
エータで実現するように制御信号を出力することにより
達成される。
【００１１】また、構造物システム全体の性能のシミュ
レーションは、上記計算機で数値モデル部分の応答を同
時に計算することにより達成される。
レーションは、上記計算機で数値モデル部分の応答を同
時に計算することにより達成される。
【００１２】また、上記の数値モデル化される制御対象
構造物は制御対象構造物の一部分であってもよく、この
場合は残りの部分は実物モデルを使用し、上記アクチュ
エータは数値モデルと実物モデルの境界に設置される。
構造物は制御対象構造物の一部分であってもよく、この
場合は残りの部分は実物モデルを使用し、上記アクチュ
エータは数値モデルと実物モデルの境界に設置される。
【００１３】本発明の駆動機構のシミュレーション装置
は、制御対象構造物に付設する駆動機構のシミュレーシ
ョン装置であって、駆動機構は前記構造物の一点または
複数点の変位、速度及び／または加速度を制御する装置
であり、かつ駆動機構は境界点を介して一個または複数
個のアクチュエータを付設し、アクチュエータ用の制御
装置と、前記構造物の数値モデルが入力されている計算
機と、並びにアクチュエータの駆動状態を計測する装置
とを備え、計測装置による計測値を計算機に入力し、計
算機にて数値モデルを用いて計測値の測定時刻の一定時
間後の境界点に発生する荷重を計算し、この一定時間後
にその荷重が実現するようにアクチュエータの制御装置
に制御信号を出力することを繰り返し行うものであるこ
とを特徴とする。
は、制御対象構造物に付設する駆動機構のシミュレーシ
ョン装置であって、駆動機構は前記構造物の一点または
複数点の変位、速度及び／または加速度を制御する装置
であり、かつ駆動機構は境界点を介して一個または複数
個のアクチュエータを付設し、アクチュエータ用の制御
装置と、前記構造物の数値モデルが入力されている計算
機と、並びにアクチュエータの駆動状態を計測する装置
とを備え、計測装置による計測値を計算機に入力し、計
算機にて数値モデルを用いて計測値の測定時刻の一定時
間後の境界点に発生する荷重を計算し、この一定時間後
にその荷重が実現するようにアクチュエータの制御装置
に制御信号を出力することを繰り返し行うものであるこ
とを特徴とする。
【００１４】本発明の駆動機構のシミュレーション方法
は、制御対象構造物に付設して該構造物の複数点の変
位、速度及び／または加速度を制御する駆動機構のシミ
ュレーション方法であって、駆動機構とは別のアクチュ
エ−タを駆動機構が設置されるべき前記構造物と駆動機
構との境界点に設置し、アクチュエータ用の制御装置に
は計算機から出力される制御信号が入力され、計算機に
は前記の構造物の数値モデルが入力されており、また計
算機にはアクチュエータの駆動状態である変位、速度及
び／または加速度の計測値を入力し、数値モデルを用い
て一定時間後の境界点に発生する荷重を計算し、計測値
の測定時刻の前記一定時間後にその荷重が実現するよう
にアクチュエータの制御装置に制御信号を出力すること
を繰り返し行うことを特徴とする。
は、制御対象構造物に付設して該構造物の複数点の変
位、速度及び／または加速度を制御する駆動機構のシミ
ュレーション方法であって、駆動機構とは別のアクチュ
エ−タを駆動機構が設置されるべき前記構造物と駆動機
構との境界点に設置し、アクチュエータ用の制御装置に
は計算機から出力される制御信号が入力され、計算機に
は前記の構造物の数値モデルが入力されており、また計
算機にはアクチュエータの駆動状態である変位、速度及
び／または加速度の計測値を入力し、数値モデルを用い
て一定時間後の境界点に発生する荷重を計算し、計測値
の測定時刻の前記一定時間後にその荷重が実現するよう
にアクチュエータの制御装置に制御信号を出力すること
を繰り返し行うことを特徴とする。
【００１５】本発明の構造物システムのシミュレーショ
ン装置とその方法は、制御対象構造物と、該構造物の一
点または複数点の変位、速度及び／または加速度を制御
する駆動機構を備えてなる構造物システムのシミュレー
ション装置とその方法であって、駆動機構に一個または
複数個のアクチュエータを駆動機構が設置されるべき前
記構造物と駆動機構との境界点に設置し、アクチュエー
タ用の制御装置には前記構造物の数値モデルが入力され
ている計算機から出力される制御信号が入力され、また
この計算機にはアクチュエータの駆動状態の計測値を入
力し、数値モデルを用いて計測値の測定時刻の一定時間
後の境界点に発生する荷重を計算し、前記の一定時間後
にその荷重が実現するようにアクチュエータの制御装置
に制御信号を出力するとともに、構造物の応答を計算す
ることを繰り返し行うことを特徴とする。
ン装置とその方法は、制御対象構造物と、該構造物の一
点または複数点の変位、速度及び／または加速度を制御
する駆動機構を備えてなる構造物システムのシミュレー
ション装置とその方法であって、駆動機構に一個または
複数個のアクチュエータを駆動機構が設置されるべき前
記構造物と駆動機構との境界点に設置し、アクチュエー
タ用の制御装置には前記構造物の数値モデルが入力され
ている計算機から出力される制御信号が入力され、また
この計算機にはアクチュエータの駆動状態の計測値を入
力し、数値モデルを用いて計測値の測定時刻の一定時間
後の境界点に発生する荷重を計算し、前記の一定時間後
にその荷重が実現するようにアクチュエータの制御装置
に制御信号を出力するとともに、構造物の応答を計算す
ることを繰り返し行うことを特徴とする。
【００１６】上記各本発明の好ましい実施態様は次の通
りである。
りである。
【００１７】（１）数値モデルを用いた荷重計算に既知
の外力項を併用する。
の外力項を併用する。
【００１８】（２）駆動機構の固定点に発生する駆動機
構からの反力を測定する荷重計測装置が付加され、その
計測値は計算機に入力され、一定時間後の荷重の計算に
は一個または複数個のアクチュエータの駆動状態である
変位、速度、加速度の計測値と、既知の外力項に加え、
前記荷重計測値を用いる。
構からの反力を測定する荷重計測装置が付加され、その
計測値は計算機に入力され、一定時間後の荷重の計算に
は一個または複数個のアクチュエータの駆動状態である
変位、速度、加速度の計測値と、既知の外力項に加え、
前記荷重計測値を用いる。
【００１９】（３）駆動機構の使用状態において制御対
象構造物またはそれに設置された計測器から得られるべ
き制御用フィードバック信号は、計算機により計算され
駆動機構に出力されるものである。
象構造物またはそれに設置された計測器から得られるべ
き制御用フィードバック信号は、計算機により計算され
駆動機構に出力されるものである。
【００２０】（４）駆動機構は制御対象構造物の一部分
の実物モデルに設置され、制御対象構造物の残りの部分
が数値モデル化され、かつ一個または複数個のアクチュ
エータは実物モデルと数値モデルの境界点に付設され
る。
の実物モデルに設置され、制御対象構造物の残りの部分
が数値モデル化され、かつ一個または複数個のアクチュ
エータは実物モデルと数値モデルの境界点に付設され
る。
【００２１】（５）駆動機構が制御すべき値は、制御対
象構造物の、回転角、角速度、角加速度のいずれか、ま
たはその組み合わせであり、付設される一個または複数
個のアクチュエータの駆動状態として計測する値は、回
転角、角速度、角加速度のいずれか、またはその組み合
わせであり、計算機で計算し、また、付設されるアクチ
ュエータで実現する値は、トルクである。
象構造物の、回転角、角速度、角加速度のいずれか、ま
たはその組み合わせであり、付設される一個または複数
個のアクチュエータの駆動状態として計測する値は、回
転角、角速度、角加速度のいずれか、またはその組み合
わせであり、計算機で計算し、また、付設されるアクチ
ュエータで実現する値は、トルクである。
【００２２】（６）計算機はデジタル計算機である。
【００２３】（７）デジタル計算機はＡ／Ｄ変換器とＤ
／Ａ変換器が設置されており、デジタル計算機と他の機
器のデータの授受は、Ａ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器を介
して入出力されるアナログ信号で行われる。
／Ａ変換器が設置されており、デジタル計算機と他の機
器のデータの授受は、Ａ／Ｄ変換器とＤ／Ａ変換器を介
して入出力されるアナログ信号で行われる。
【００２４】（８）（６）または（７）において、デジ
タル計算機は少なくとも二つのＣＰＵを有する並列計算
機であって、少なくとも一つのＣＰＵが一定時間後の荷
重計算を行い、異なる少なくとも一つのＣＰＵは並列し
て、付設される一個または複数個のアクチュエータの制
御信号の算出を行うものであり、かつアクチュエータ制
御信号算出の時間刻みは荷重信号計算の時間刻みと同じ
か若しくは短いものである。
タル計算機は少なくとも二つのＣＰＵを有する並列計算
機であって、少なくとも一つのＣＰＵが一定時間後の荷
重計算を行い、異なる少なくとも一つのＣＰＵは並列し
て、付設される一個または複数個のアクチュエータの制
御信号の算出を行うものであり、かつアクチュエータ制
御信号算出の時間刻みは荷重信号計算の時間刻みと同じ
か若しくは短いものである。
【００２５】（９）（８）において、並列計算機は複数
個のＣＰＵがアクセス可能なメモリを有し、少なくとも
一つのＣＰＵは一定時間後の荷重の計算を行い、荷重応
答計算の結果をメモリに保存するものであり、異なる少
なくとも一つのＣＰＵは並列して第二のアクチュエータ
の制御信号をメモリ上の算出結果を参照して行う。
個のＣＰＵがアクセス可能なメモリを有し、少なくとも
一つのＣＰＵは一定時間後の荷重の計算を行い、荷重応
答計算の結果をメモリに保存するものであり、異なる少
なくとも一つのＣＰＵは並列して第二のアクチュエータ
の制御信号をメモリ上の算出結果を参照して行う。
【００２６】（１０）（６）乃至（９）のいずれかにお
いて、デジタル計算機はデータ保存用メモリを有し、荷
重計算とともに制御構造物の運動を計算し、その計算値
を前記メモリに試験終了後に処理可能であるように保管
するものである。
いて、デジタル計算機はデータ保存用メモリを有し、荷
重計算とともに制御構造物の運動を計算し、その計算値
を前記メモリに試験終了後に処理可能であるように保管
するものである。
【００２７】（１１）（１０）デジタル計算値は、駆動
機構に関する信号をＡ／Ｄ変換器を介して入力し、荷重
計算値と運動計算値とともにメモリに保管するものであ
る。
機構に関する信号をＡ／Ｄ変換器を介して入力し、荷重
計算値と運動計算値とともにメモリに保管するものであ
る。
【００２８】（１２）（６）乃至（９）のいずれかにお
いて、デジタル計算機は一定時間ごとの計算値を、その
計算値が実現すべき時刻に信号として計算機外部に出力
するものである。
いて、デジタル計算機は一定時間ごとの計算値を、その
計算値が実現すべき時刻に信号として計算機外部に出力
するものである。
【００２９】（１３）（１２）において、計算値の出力
方法はＤ／Ａ変換器を介したアナログ信号である。
方法はＤ／Ａ変換器を介したアナログ信号である。
【００３０】
【作用】上記手段により、駆動機構を実際の制御対象構
造物に設置しなくても、駆動機構には同等の反力を加え
ることができるので、駆動機構の性能評価試験を実施す
ることができる。
造物に設置しなくても、駆動機構には同等の反力を加え
ることができるので、駆動機構の性能評価試験を実施す
ることができる。
【００３１】また、使用環境そのものが実現困難であっ
ても、計算機に入力される数値モデルと数値計算におい
てその環境条件を考慮すれば、想定される使用条件にお
ける性能評価のためのシミュレーションが可能となる。
同様にして、構造物システム全体のシミュレーションも
可能となる。
ても、計算機に入力される数値モデルと数値計算におい
てその環境条件を考慮すれば、想定される使用条件にお
ける性能評価のためのシミュレーションが可能となる。
同様にして、構造物システム全体のシミュレーションも
可能となる。
【００３２】
【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００３３】図１は、アクチュエータ１とその制御装置
３からなる駆動機構５０により制御対象構造物２が制御
されている状態を模式的に示している。
３からなる駆動機構５０により制御対象構造物２が制御
されている状態を模式的に示している。
【００３４】アクチュエータ１は反力壁５に設置されて
いる。また、制御対象構造物２は基礎４に自重を支持さ
れている。制御装置３はアクチュエータ１に駆動信号１
０１を入力する。
いる。また、制御対象構造物２は基礎４に自重を支持さ
れている。制御装置３はアクチュエータ１に駆動信号１
０１を入力する。
【００３５】本実施例では、図１に示した条件での駆動
機構の性能シミュレーションを行うために、図２のよう
な機器構成とする。すなわち、制御対象構造物２のかわ
りに反力壁５に固定された反力模擬用アクチュエータ６
を駆動用アクチュエータ１に連結する。反力模擬用アク
チュエータ６はその制御装置７からの駆動信号１０１に
より制御されるが、制御信号１０２は計算機８から供給
される。
機構の性能シミュレーションを行うために、図２のよう
な機器構成とする。すなわち、制御対象構造物２のかわ
りに反力壁５に固定された反力模擬用アクチュエータ６
を駆動用アクチュエータ１に連結する。反力模擬用アク
チュエータ６はその制御装置７からの駆動信号１０１に
より制御されるが、制御信号１０２は計算機８から供給
される。
【００３６】計算機８には、制御対象構造物２の数値モ
デルが入力されており、計算機８は一定時間刻みごとに
変位計測器９ａ、加速度計測器９ｂ、或いは速度計測器
（図示せず）による計測値１０３、１０４（速度計測値
は図示せず）を入力し、上記数値モデルによって、その
計測値と、既知である制御対象構造物２に働く外力を用
いて、計測時刻の一定時間後の制御対象構造物２から駆
動用アクチュエータ１にはたらく反力を算出し、アクチ
ュエータ６で前記一定時間後にその反力が実現されるよ
うに、制御信号を制御装置７に出力する。このアルゴリ
ズムについては後述する。
デルが入力されており、計算機８は一定時間刻みごとに
変位計測器９ａ、加速度計測器９ｂ、或いは速度計測器
（図示せず）による計測値１０３、１０４（速度計測値
は図示せず）を入力し、上記数値モデルによって、その
計測値と、既知である制御対象構造物２に働く外力を用
いて、計測時刻の一定時間後の制御対象構造物２から駆
動用アクチュエータ１にはたらく反力を算出し、アクチ
ュエータ６で前記一定時間後にその反力が実現されるよ
うに、制御信号を制御装置７に出力する。このアルゴリ
ズムについては後述する。
【００３７】尚、計測器９ａ、９ｂ等は図示されている
位置に設置される必要はなく、必要なデータが計測でき
る位置であればどこであっても差し支えない。また、制
御用駆動装置１は図に示されたように一つに限られるわ
けではなく、複数個であっても、それぞれの駆動装置に
反力を模擬するアクチュエータ６を設置すればよい。ま
た、駆動機構は図１に示したようなアクチュエータとそ
の制御装置により構成される必要はなく、他のものであ
っても差し支えない。
位置に設置される必要はなく、必要なデータが計測でき
る位置であればどこであっても差し支えない。また、制
御用駆動装置１は図に示されたように一つに限られるわ
けではなく、複数個であっても、それぞれの駆動装置に
反力を模擬するアクチュエータ６を設置すればよい。ま
た、駆動機構は図１に示したようなアクチュエータとそ
の制御装置により構成される必要はなく、他のものであ
っても差し支えない。
【００３８】本実施例によれば、制御対象構造物２から
の反力をアクチュエータ６により模擬することができ、
実際の構造物を使用することなく制御用駆動装置の性能
を評価できる。
の反力をアクチュエータ６により模擬することができ、
実際の構造物を使用することなく制御用駆動装置の性能
を評価できる。
【００３９】上記実施例で述べた反力の計算は例えば次
のような手法で行うことができる。
のような手法で行うことができる。
【００４０】制御対象構造物の運動方程式は、例えば有
限要素法等の手法により次のように記述できる。
限要素法等の手法により次のように記述できる。
【００４１】
【数１】
【００４２】ここで、変位ベクトルは駆動装置が設置さ
れる位置の節点とそれ以外の位置の節点に分離して表現
できる。
れる位置の節点とそれ以外の位置の節点に分離して表現
できる。
【００４３】前記実施例によればこのうち前者は計測に
より既知となるので既知ベクトルと呼ぶ。また、後者は
計算によらなければ定まらないので未知ベクトルと呼
ぶ。分離した表現は、次式の通りである。
より既知となるので既知ベクトルと呼ぶ。また、後者は
計算によらなければ定まらないので未知ベクトルと呼
ぶ。分離した表現は、次式の通りである。
【００４４】
【数２】
【００４５】これに伴い、質量、減衰、剛性の各マトリ
クス、外力ベクトルも次式の通りに分離できる。
クス、外力ベクトルも次式の通りに分離できる。
【００４６】
【数３】
【００４７】この表現を用いれば、未知ベクトルに関す
る運動方程式が次式のように書き表される。
る運動方程式が次式のように書き表される。
【００４８】
【数４】
【００４９】この運動方程式を、一定時間刻みΔｔごと
に解くことを考える。時刻ｔiにおける値に添え字ｉを
つけて表すと、時刻ｔｉにおいては次の関係式が成り立
つ。
に解くことを考える。時刻ｔiにおける値に添え字ｉを
つけて表すと、時刻ｔｉにおいては次の関係式が成り立
つ。
【００５０】
【数５】
【００５１】このうち、外力項ベクトルは既知であり、
加速度、速度、変位ベクトルも計測することにより既知
となる。尚、それぞれに依存する反力のうち、他に比べ
て非常に小さいものは無視してよく、その場合はそれに
対応する振動応答は計測する必要がない。
加速度、速度、変位ベクトルも計測することにより既知
となる。尚、それぞれに依存する反力のうち、他に比べ
て非常に小さいものは無視してよく、その場合はそれに
対応する振動応答は計測する必要がない。
【００５２】（数５）の通り右辺が既知であるから、一
定時間刻みΔｔ後の時刻ｔi+1における振動応答を求め
ることができる。そのための手法は種々の手法が考えら
れるが、以下、その一つの手法である中央差分法による
解法を示す。
定時間刻みΔｔ後の時刻ｔi+1における振動応答を求め
ることができる。そのための手法は種々の手法が考えら
れるが、以下、その一つの手法である中央差分法による
解法を示す。
【００５３】まず（数５）を書き直すと（数６）のよう
になる。
になる。
【００５４】
【数６】
【００５５】加速度ベクトル、速度ベクトルを、ｔ＝ｔ
i−Δｔからｔ＝ｔi＋Δｔの区間で一定という仮定のも
とに近似する。すなわち、（数７）のようになる。
i−Δｔからｔ＝ｔi＋Δｔの区間で一定という仮定のも
とに近似する。すなわち、（数７）のようになる。
【００５６】
【数７】
【００５７】これを（数６）に代入し、時刻ｔi+1にお
ける変位ベクトルについて解くと、（数８）のようにな
る。
ける変位ベクトルについて解くと、（数８）のようにな
る。
【００５８】
【数８】
【００５９】ただし、前述のように数値計算の手法は種
々の手法があり、中央差分法以外の手法を使ってもかま
わない。すなわち、（数６）から時刻ｔi+1における未
知ベクトルが計算できればよい。
々の手法があり、中央差分法以外の手法を使ってもかま
わない。すなわち、（数６）から時刻ｔi+1における未
知ベクトルが計算できればよい。
【００６０】さて、（数４）のように既知ベクトルに関
しての式を書き下すと、（数９）のようになる。
しての式を書き下すと、（数９）のようになる。
【００６１】
【数９】
【００６２】この外力ベクトルが駆動装置から制御対象
構造物２に加わる荷重に他ならない。従って、反力を模
擬するアクチュエータ６により駆動装置のアクチュエー
タ１に加えるべき反力はその符号を反転したものであ
る。
構造物２に加わる荷重に他ならない。従って、反力を模
擬するアクチュエータ６により駆動装置のアクチュエー
タ１に加えるべき反力はその符号を反転したものであ
る。
【００６３】（数９）のうち、未知ベクトルに関するも
のは、上記数値計算により求められている。また、既知
ベクトルに関するものは、過去のデータの外挿などによ
り定めることができる。よって、時刻ｔiにおいて既知
の情報から時刻ｔi+1における反力を計算することが可
能であり、上記実施例を実行することが可能である。
のは、上記数値計算により求められている。また、既知
ベクトルに関するものは、過去のデータの外挿などによ
り定めることができる。よって、時刻ｔiにおいて既知
の情報から時刻ｔi+1における反力を計算することが可
能であり、上記実施例を実行することが可能である。
【００６４】本手法を用いるためには、計算機８をデジ
タル計算機とするのがよいが、計算機はデジタル計算機
に限るわけではなく、他のものであっても、適当な手法
を用いることにより本発明に適用できる。
タル計算機とするのがよいが、計算機はデジタル計算機
に限るわけではなく、他のものであっても、適当な手法
を用いることにより本発明に適用できる。
【００６５】本手法を適用した場合のシミュレーション
の流れを、図２を用いて改めて説明する。計測器９ａ、
９ｂからの計測値１０３、１０４を計算機８に入力し、
（数５）により入力荷重を計算する。その結果を用いて
（数７）、（数８）によりΔｔ後の数値モデルの応答を
計算する。この結果を用いて駆動機構への反力が（数
９）により算出され、制御信号１０２を計算し制御装置
７へ出力する。
の流れを、図２を用いて改めて説明する。計測器９ａ、
９ｂからの計測値１０３、１０４を計算機８に入力し、
（数５）により入力荷重を計算する。その結果を用いて
（数７）、（数８）によりΔｔ後の数値モデルの応答を
計算する。この結果を用いて駆動機構への反力が（数
９）により算出され、制御信号１０２を計算し制御装置
７へ出力する。
【００６６】これにより、駆動機構のシミュレーション
が可能となり、また同時に構造物システム全体のシミュ
レーションが可能となる。
が可能となり、また同時に構造物システム全体のシミュ
レーションが可能となる。
【００６７】次に、別の実施例を図３および図４を用い
て説明する。
て説明する。
【００６８】制御用駆動機構５０で制御対象構造物２を
制御する場合、制御用フィードバック信号が必要とされ
る場合がある。その場合は、図３に示すように、フィー
ドバック信号計測用センサ１０により計測し、制御装置
３に制御用フィードバック信号１０５を入力する。計測
するのは場合によって、加速度、速度、変位のいずれか
であり、また、その組み合わせであってもよい。また、
別の値であってもよい。その場合、本発明により駆動機
構のシミュレーションを行うためには、図４に示すよう
に前述のような計算機８内の計算結果のうち必要なもの
を、模擬制御用フィードバック信号１０６として駆動機
構の制御装置３に出力する。
制御する場合、制御用フィードバック信号が必要とされ
る場合がある。その場合は、図３に示すように、フィー
ドバック信号計測用センサ１０により計測し、制御装置
３に制御用フィードバック信号１０５を入力する。計測
するのは場合によって、加速度、速度、変位のいずれか
であり、また、その組み合わせであってもよい。また、
別の値であってもよい。その場合、本発明により駆動機
構のシミュレーションを行うためには、図４に示すよう
に前述のような計算機８内の計算結果のうち必要なもの
を、模擬制御用フィードバック信号１０６として駆動機
構の制御装置３に出力する。
【００６９】本実施例によれば、制御対象構造物２から
フィードバック信号を取得する必要のある駆動機構に関
しても、実際の制御対象構造物２を使用することなく、
駆動機構のシミュレーションを行うことができる。
フィードバック信号を取得する必要のある駆動機構に関
しても、実際の制御対象構造物２を使用することなく、
駆動機構のシミュレーションを行うことができる。
【００７０】更に別の実施例を図５により説明する。
【００７１】これは、上述のシミュレーション装置の計
算機８をデジタル計算機とし、また計測装置９ａ、９
ｂ、からの信号１０３、１０４をアナログ信号とし、そ
の入力をＡ／Ｄ変換器１２を使用して実施し、また、制
御信号１０２の出力をＤ／Ａ変換器１１を解してアナロ
グ信号として実施したものである。これにより、計測器
などはアナログ値で行い従来のものを応用することがで
きるという効果がある。
算機８をデジタル計算機とし、また計測装置９ａ、９
ｂ、からの信号１０３、１０４をアナログ信号とし、そ
の入力をＡ／Ｄ変換器１２を使用して実施し、また、制
御信号１０２の出力をＤ／Ａ変換器１１を解してアナロ
グ信号として実施したものである。これにより、計測器
などはアナログ値で行い従来のものを応用することがで
きるという効果がある。
【００７２】更に、別の実施例を図６により説明する。
【００７３】前記実施例では、反力模擬用アクチュエー
タ６は、駆動用アクチュエータ１に直接連結されていた
が、図６のように制御対象構造物２のうち一部分のみを
数値モデル化し、他の部分１３と数値モデル化部分の境
界にアクチュエータ６を設置してもよい。数値解析手法
等は前記のものと同様である。
タ６は、駆動用アクチュエータ１に直接連結されていた
が、図６のように制御対象構造物２のうち一部分のみを
数値モデル化し、他の部分１３と数値モデル化部分の境
界にアクチュエータ６を設置してもよい。数値解析手法
等は前記のものと同様である。
【００７４】本実施例によれば、制御対象構造物２の中
に非線形性などにより数値モデル化しにくいものがあっ
た場合にはその部分は実物を用い、数値モデル化により
誤差を避けることができる。また、駆動用アクチュエー
タ１に反力模擬用アクチュエータ６が固定しにくいよう
な場合は本実施例により駆動装置の試験が実施可能とな
る。
に非線形性などにより数値モデル化しにくいものがあっ
た場合にはその部分は実物を用い、数値モデル化により
誤差を避けることができる。また、駆動用アクチュエー
タ１に反力模擬用アクチュエータ６が固定しにくいよう
な場合は本実施例により駆動装置の試験が実施可能とな
る。
【００７５】別の実施例を、図７により説明する。本実
施例は、本発明を回転機器に適用したものである。回転
装置を制御する駆動用モータ１４とその制御装置１５に
反力模擬用モータ１６が連結され、制御装置１７により
制御されている。デジタル計算機８は連結点の回転等の
計測装置１８による計測値１０７と、既知の外力によ
り、予め入力されている制御対象構造物の数値モデルを
用い、一定時間後に制御対象構造物から駆動用モータに
加わるトルクを計算し、反力模擬用モータによりそれが
前記一定時間後に実現するように制御信号１０２を制御
装置１７に出力する。
施例は、本発明を回転機器に適用したものである。回転
装置を制御する駆動用モータ１４とその制御装置１５に
反力模擬用モータ１６が連結され、制御装置１７により
制御されている。デジタル計算機８は連結点の回転等の
計測装置１８による計測値１０７と、既知の外力によ
り、予め入力されている制御対象構造物の数値モデルを
用い、一定時間後に制御対象構造物から駆動用モータに
加わるトルクを計算し、反力模擬用モータによりそれが
前記一定時間後に実現するように制御信号１０２を制御
装置１７に出力する。
【００７６】数値計算方法等は、この実施例において
は、加速度、速度、変位が、角加速度、角速度、回転角
であり、荷重がトルクであり、質量、減衰、剛性などが
上記に応じて変換したものであることの他は、上述の手
法と同様である。
は、加速度、速度、変位が、角加速度、角速度、回転角
であり、荷重がトルクであり、質量、減衰、剛性などが
上記に応じて変換したものであることの他は、上述の手
法と同様である。
【００７７】本実施例によれば、回転機器に関しても本
発明を適用することが可能となる。
発明を適用することが可能となる。
【００７８】更に別の実施例を、図８および図９を用い
て説明する。図８はアクティブマスダンパを設置した建
物の模式図である。アクチュエータ１によりマス１９が
駆動され、反力を建物２１に与えることにより、建物２
１の振動を抑える。通常、建物にはフィードバック信号
計測器１０として加速度が計測され、その計測値１０５
が制御装置３に入力され制御量が定められている。この
場合、マス１９とともに建物２１が制御対象構造物とな
る。そして、建物２１の振動応答を計算するためには、
連結点の加速度、速度、変位等の振動応答の他にアクチ
ュエータ１からの反力が必要となる。
て説明する。図８はアクティブマスダンパを設置した建
物の模式図である。アクチュエータ１によりマス１９が
駆動され、反力を建物２１に与えることにより、建物２
１の振動を抑える。通常、建物にはフィードバック信号
計測器１０として加速度が計測され、その計測値１０５
が制御装置３に入力され制御量が定められている。この
場合、マス１９とともに建物２１が制御対象構造物とな
る。そして、建物２１の振動応答を計算するためには、
連結点の加速度、速度、変位等の振動応答の他にアクチ
ュエータ１からの反力が必要となる。
【００７９】そこで図９に示したように、荷重計測器２
０を設けマス１９からの反力がアクチュエータ１を介し
て反力壁５に伝わったものを計測する。この計測値１０
８は数４の中の外力項ベクトルに含まれて計算に使用さ
れる。
０を設けマス１９からの反力がアクチュエータ１を介し
て反力壁５に伝わったものを計測する。この計測値１０
８は数４の中の外力項ベクトルに含まれて計算に使用さ
れる。
【００８０】本実施例によれば、駆動装置におよぼされ
る反力が制御対象構造物の運動に影響を与えるような場
合にも本発明を適用することができる。
る反力が制御対象構造物の運動に影響を与えるような場
合にも本発明を適用することができる。
【００８１】次に、本発明のうち、デジタル計算機に関
する実施例を示す。尚、本願明細書において計算機とは
アナログ計算機を含む概念であり、計算部分（ＣＰＵま
たはアナログ回路）と入出力部分からなるものである。
入力するものは計測値であり、出力するものは計算結果
である。また、デジタル計算機はＣＰＵと入出力部分と
を備える。
する実施例を示す。尚、本願明細書において計算機とは
アナログ計算機を含む概念であり、計算部分（ＣＰＵま
たはアナログ回路）と入出力部分からなるものである。
入力するものは計測値であり、出力するものは計算結果
である。また、デジタル計算機はＣＰＵと入出力部分と
を備える。
【００８２】図１０は、計算機８を複数個のＣＰＵを持
つデジタル並列計算機としたものである。少なくとも一
つのＣＰＵ２２は計測値と既知の外力項により、一定時
間後の反力２０１の計算、すなわちΔｔ後の荷重の計算
を行う。別の少なくとも一つのＣＰＵ２３は、その計算
結果２０１を利用して制御信号の計算を行い、制御信号
を算出して出力する。
つデジタル並列計算機としたものである。少なくとも一
つのＣＰＵ２２は計測値と既知の外力項により、一定時
間後の反力２０１の計算、すなわちΔｔ後の荷重の計算
を行う。別の少なくとも一つのＣＰＵ２３は、その計算
結果２０１を利用して制御信号の計算を行い、制御信号
を算出して出力する。
【００８３】荷重の計算値はΔｔごとに計算されるが、
荷重の制御目標は図１１に示すようになめらかなものに
する方が望ましい。そこで、制御信号の算出を上記時間
刻みΔｔより小さくして、制御する。ただし、Δｔその
ものが小さい時間刻みである場合は、制御信号の算出は
Δｔ刻みとしても差し支えない。
荷重の制御目標は図１１に示すようになめらかなものに
する方が望ましい。そこで、制御信号の算出を上記時間
刻みΔｔより小さくして、制御する。ただし、Δｔその
ものが小さい時間刻みである場合は、制御信号の算出は
Δｔ刻みとしても差し支えない。
【００８４】本実施例によれば、デジタル計算機の計算
を並列して行うことができるので、一ステップに必要な
計算が短時間に実施できることから時間刻みΔｔを小さ
くすることが可能となり、精度の高い試験を行うことが
できる。
を並列して行うことができるので、一ステップに必要な
計算が短時間に実施できることから時間刻みΔｔを小さ
くすることが可能となり、精度の高い試験を行うことが
できる。
【００８５】別の実施例を図１２で説明する。本実施例
は、振動応答計算用ＣＰＵ２２と制御信号計算用ＣＰＵ
２３の間のデータ２０１のやりとりを、二つのＣＰＵが
アクセス可能であるメモリ２４を介して行うこととした
ものである。
は、振動応答計算用ＣＰＵ２２と制御信号計算用ＣＰＵ
２３の間のデータ２０１のやりとりを、二つのＣＰＵが
アクセス可能であるメモリ２４を介して行うこととした
ものである。
【００８６】本実施例によれば、ＣＰＵ２２とＣＰＵ２
３の処理の独立性が増し、計算処理の効率が上がるとい
う効果がある。
３の処理の独立性が増し、計算処理の効率が上がるとい
う効果がある。
【００８７】図１３により別の実施例を説明する。これ
はデジタル計算機８での計算結果をメモリに保管し、試
験後に処理を可能としたものである。すなわち、ＣＰＵ
２８の計算結果２０２はデータバス２９により計算機内
部のメモリ２５に保管される。このデータ２０３は必要
に応じて外部メモリ２６に転送してもよい。試験後この
データはＣＰＵ２８で処理され、必要に応じ、外部装置
２７に出力される。本実施例により、駆動装置の性能を
試験後に詳細に検討することができる。
はデジタル計算機８での計算結果をメモリに保管し、試
験後に処理を可能としたものである。すなわち、ＣＰＵ
２８の計算結果２０２はデータバス２９により計算機内
部のメモリ２５に保管される。このデータ２０３は必要
に応じて外部メモリ２６に転送してもよい。試験後この
データはＣＰＵ２８で処理され、必要に応じ、外部装置
２７に出力される。本実施例により、駆動装置の性能を
試験後に詳細に検討することができる。
【００８８】図１４で別の実施例の説明をする。本実施
例では、前記実施例の数値計算結果だけではなく、制御
用駆動装置からの信号１０９（例えば、フィードバック
信号など）をＡ／Ｄ変換器１２を介して入力してメモリ
に保管し、試験後に処理可能としたものである。
例では、前記実施例の数値計算結果だけではなく、制御
用駆動装置からの信号１０９（例えば、フィードバック
信号など）をＡ／Ｄ変換器１２を介して入力してメモリ
に保管し、試験後に処理可能としたものである。
【００８９】本実施例により、駆動装置の性能を試験後
に詳細に検討することができ、かつ駆動装置の制御系の
検討を行うことも可能となる。
に詳細に検討することができ、かつ駆動装置の制御系の
検討を行うことも可能となる。
【００９０】図１５で更に別の実施例を示す。これは制
御信号とともに数値計算結果を、例えばＤ／Ａ変換器１
１により出力することとしたものである。
御信号とともに数値計算結果を、例えばＤ／Ａ変換器１
１により出力することとしたものである。
【００９１】これにより、試験中に制御対象構造物の応
答を見ることができ、試験の監視を行うことができ、場
合によっては、試験を中断するなどの処理をすることが
できる。また、従来のデータ収録装置を用いれば、実際
の制御対象構造物にセンサを設置したのと同様な試験処
理を実施することが可能となる。
答を見ることができ、試験の監視を行うことができ、場
合によっては、試験を中断するなどの処理をすることが
できる。また、従来のデータ収録装置を用いれば、実際
の制御対象構造物にセンサを設置したのと同様な試験処
理を実施することが可能となる。
【００９２】尚、これまで述べてきた実施例ではアクチ
ュエータは１自由度のものとして説明してきたが、本発
明はそのような場合に限らない。数値化された制御対象
構造物の境界点の自由度相当のアクチュエータを使用す
れば、どのような自由度のものでも本発明を適用でき
る。アクチュエータは、例えば、図１６のような構成と
すれば６自由度のアクチュエータが構成される。
ュエータは１自由度のものとして説明してきたが、本発
明はそのような場合に限らない。数値化された制御対象
構造物の境界点の自由度相当のアクチュエータを使用す
れば、どのような自由度のものでも本発明を適用でき
る。アクチュエータは、例えば、図１６のような構成と
すれば６自由度のアクチュエータが構成される。
【００９３】次に、本発明を宇宙空間で使用される機器
に適用した実施例を図１７、１８により説明する。宇宙
空間で使用されるマニピュレータ３０は、アクチュエー
タ３１、３１ａにより駆動される。アクチュエータ３１
を駆動させると反力がアクチュエータ３１を介して宇宙
船３２に伝達され、宇宙船３２を含めた全体が運動を開
始することになる。
に適用した実施例を図１７、１８により説明する。宇宙
空間で使用されるマニピュレータ３０は、アクチュエー
タ３１、３１ａにより駆動される。アクチュエータ３１
を駆動させると反力がアクチュエータ３１を介して宇宙
船３２に伝達され、宇宙船３２を含めた全体が運動を開
始することになる。
【００９４】このようなシステムの試験を地球上で行う
ためには、重力や空気抵抗の影響を除去するため、ワイ
ヤで釣り下げ重力をキャンセルしたり、真空チャンバ内
で実験し空気抵抗の影響を除いたりしている。しかし、
このような試験設備では、機器の運動が２次元に限られ
たり、スペースが限られたりするため、実際の使用条件
を実現することは難しい。
ためには、重力や空気抵抗の影響を除去するため、ワイ
ヤで釣り下げ重力をキャンセルしたり、真空チャンバ内
で実験し空気抵抗の影響を除いたりしている。しかし、
このような試験設備では、機器の運動が２次元に限られ
たり、スペースが限られたりするため、実際の使用条件
を実現することは難しい。
【００９５】そこで、図１８のようにマニピュレータ部
分を反力模擬アクチュエータで置き換えることにより、
真空、無重力の条件の駆動装置の試験が実施できる。こ
のとき、アクチュエータから反力壁に働く荷重を数値計
算に用いれば、宇宙船を含むシステム全体の評価も可能
となる。また、図１７のようにマニピュレータ３０内に
別のアクチュエータ３１ａがある場合は、図１８のよう
なアクチュエータの試験システム部分をアクチュエータ
３１ａでもう一組つくり、デジタル計算機８により２つ
のアクチュエータの計算および制御を同時に行えばよ
い。
分を反力模擬アクチュエータで置き換えることにより、
真空、無重力の条件の駆動装置の試験が実施できる。こ
のとき、アクチュエータから反力壁に働く荷重を数値計
算に用いれば、宇宙船を含むシステム全体の評価も可能
となる。また、図１７のようにマニピュレータ３０内に
別のアクチュエータ３１ａがある場合は、図１８のよう
なアクチュエータの試験システム部分をアクチュエータ
３１ａでもう一組つくり、デジタル計算機８により２つ
のアクチュエータの計算および制御を同時に行えばよ
い。
【００９６】また、本発明を船舶の駆動装置であるスク
リューとエンジンに適用した実施例を図１９、２０で示
す。図１９に示されている通り、船舶３３は、エンジン
３４により回転されるスクリュー３５により推進され
る。しかし、大型船舶の場合、船体や大型のスクリュー
を用いてエンジンの性能試験を行うことは困難である。
そこで図２０に示す通り、スクリューにかわり、その抵
抗を模擬するモーター３５を連結することにより、実際
と同様の条件の試験が実施できる。
リューとエンジンに適用した実施例を図１９、２０で示
す。図１９に示されている通り、船舶３３は、エンジン
３４により回転されるスクリュー３５により推進され
る。しかし、大型船舶の場合、船体や大型のスクリュー
を用いてエンジンの性能試験を行うことは困難である。
そこで図２０に示す通り、スクリューにかわり、その抵
抗を模擬するモーター３５を連結することにより、実際
と同様の条件の試験が実施できる。
【００９７】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な構成
とすることができ、様々な対象に適用できる。
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、様々な構成
とすることができ、様々な対象に適用できる。
【００９８】
【発明の効果】本発明によれば、制御対象構造物を数値
モデル化し、制御対象構造物から制御用駆動機構に対す
る反力をデジタル計算機による数値計算により求め、ア
クチュエータにより制御用駆動装置に加えるので、実際
の制御対象構造物またはそのモデルを使用しなくてもそ
れと同等の条件が再現できるシミュレーションが実施で
きる。
モデル化し、制御対象構造物から制御用駆動機構に対す
る反力をデジタル計算機による数値計算により求め、ア
クチュエータにより制御用駆動装置に加えるので、実際
の制御対象構造物またはそのモデルを使用しなくてもそ
れと同等の条件が再現できるシミュレーションが実施で
きる。
【００９９】そのため、制御対象構造物が長大でモデル
の製作が困難である場合や使用環境が実現困難である場
合などでも、それら諸条件を数値モデルおよび数値計算
上考慮することにより、駆動機構の試験が実施できる。
また、同様に構造物システム全体のシミュレーションが
可能となる。
の製作が困難である場合や使用環境が実現困難である場
合などでも、それら諸条件を数値モデルおよび数値計算
上考慮することにより、駆動機構の試験が実施できる。
また、同様に構造物システム全体のシミュレーションが
可能となる。
【図１】制御用駆動装置と制御対象構造物の関係の一例
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る駆動機構シミュレ−
ション装置の構成及びフロ−図である。
ション装置の構成及びフロ−図である。
【図３】制御用駆動装置と制御対象構造物の関係の他の
例を示す模式図である。
例を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る駆動機構シミュレ−
ション装置の構成図である。
ション装置の構成図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る駆動機構シミュレ−
ション装置の構成図である。
ション装置の構成図である。
【図６】本発明の第４実施例に係る駆動機構シミュレ−
ション装置の構成図である。
ション装置の構成図である。
【図７】本発明の第５実施例に係る駆動機構シミュレ−
ション装置の構成図である。
ション装置の構成図である。
【図８】制御用駆動装置と制御対象構造物の関係の更に
他の例を示す模式図である。
他の例を示す模式図である。
【図９】本発明の第６実施例に係る駆動機構シミュレ−
ション装置の構成図である。
ション装置の構成図である。
【図１０】本発明に用い得るデジタル計算機の構成例を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図１１】荷重制御信号の出力方法例を示す説明図であ
る。
る。
【図１２】本発明に用い得るデジタル計算機の他の構成
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図１３】本発明に用い得るデジタル計算機の更に他の
構成例を示す説明図である。
構成例を示す説明図である。
【図１４】本発明の第７実施例に係る駆動機構シミュレ
−ション装置の構成図である。
−ション装置の構成図である。
【図１５】本発明に用い得るデジタル計算機の更に他の
構成例を示す説明図である。
構成例を示す説明図である。
【図１６】本発明に用い得るアクチュエータの一例を示
す説明図である。
す説明図である。
【図１７】制御用駆動装置と制御対象構造物の関係の更
に他の例を示す模式図である。
に他の例を示す模式図である。
【図１８】本発明の第８実施例に係る駆動機構シミュレ
−ション装置の構成図である。
−ション装置の構成図である。
【図１９】制御用駆動装置と制御対象構造物の関係の更
に他の例を示す模式図である。
に他の例を示す模式図である。
【図２０】本発明の第９実施例に係る駆動機構シミュレ
−ション装置の構成図である。
−ション装置の構成図である。
１…駆動機構のアクチュエータ、２…制御対象構造物、
３…駆動機構のアクチュエータの制御装置、４…基礎、
５…反力壁、６…反力模擬用アクチュエータ、７…反力
模擬用アクチュエータの制御装置、８…計算機、９ａ…
変位測定機、９ｂ…加速度測定機、１０…フィードバッ
ク信号計測用センサ、１１…Ｄ／Ａ変換器、１２…Ａ／
Ｄ変換器、１３…制御対象構造物の他の部分、１４…駆
動用モータ、１５…駆動用モータの制御装置、１６…第
二のモータ、１７…第二のモータの制御装置、１８…回
転計測装置、１９…マス、２０、１０８…荷重計測器、
２１…建物、２２…振動計算用ＣＰＵ、２３…制御信号
計算用ＣＰＵ、２４…複数のＣＰＵによりアクセス可能
なメモリ、２５…データ保存用内部メモリ、２６…デー
タ保存用外部メモリ、２７…外部装置、２８…ＣＰＵ、
２９…データバス、３０…マニピュレータ、３１、３１
ａ、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ
…アクチュエータ、３２…宇宙船、３３…船舶、３４…
エンジン、３５…スクリュー、３６…アクチュエータの
制御装置、３７…エンジンの制御装置、５０…駆動機
構、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ
…ベアリング、、１０１…駆動信号、１０２…制御信
号、１０３…変位計測値、１０４…加速度計測値、１０
５…制御用フィードバック信号、１０６…計算された模
擬制御用フィードバック信号、１０７…角度、角速度、
角加速度の計測値、１０９…駆動機構の情報、１１０…
振動計算値のアナログ信号、１１１…制御信号のアナロ
グ信号、２０１…荷重計算値、２０２…荷重、振動など
の計算値、２０３…内部メモリに保管されているデー
タ。
３…駆動機構のアクチュエータの制御装置、４…基礎、
５…反力壁、６…反力模擬用アクチュエータ、７…反力
模擬用アクチュエータの制御装置、８…計算機、９ａ…
変位測定機、９ｂ…加速度測定機、１０…フィードバッ
ク信号計測用センサ、１１…Ｄ／Ａ変換器、１２…Ａ／
Ｄ変換器、１３…制御対象構造物の他の部分、１４…駆
動用モータ、１５…駆動用モータの制御装置、１６…第
二のモータ、１７…第二のモータの制御装置、１８…回
転計測装置、１９…マス、２０、１０８…荷重計測器、
２１…建物、２２…振動計算用ＣＰＵ、２３…制御信号
計算用ＣＰＵ、２４…複数のＣＰＵによりアクセス可能
なメモリ、２５…データ保存用内部メモリ、２６…デー
タ保存用外部メモリ、２７…外部装置、２８…ＣＰＵ、
２９…データバス、３０…マニピュレータ、３１、３１
ａ、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ
…アクチュエータ、３２…宇宙船、３３…船舶、３４…
エンジン、３５…スクリュー、３６…アクチュエータの
制御装置、３７…エンジンの制御装置、５０…駆動機
構、６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ、６０ｆ
…ベアリング、、１０１…駆動信号、１０２…制御信
号、１０３…変位計測値、１０４…加速度計測値、１０
５…制御用フィードバック信号、１０６…計算された模
擬制御用フィードバック信号、１０７…角度、角速度、
角加速度の計測値、１０９…駆動機構の情報、１１０…
振動計算値のアナログ信号、１１１…制御信号のアナロ
グ信号、２０１…荷重計算値、２０２…荷重、振動など
の計算値、２０３…内部メモリに保管されているデー
タ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今野 隆雄 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (56)参考文献 特開 平１−154973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−187631（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G09B 9/00 E04H 9/02 341 G01M 19/00
Claims (8)
- 【請求項１】制御対象構造物に付設する駆動機構のシミ
ュレーション装置であって、該駆動機構は前記構造物の
一点または複数点の変位、速度及び／または加速度を制
御する装置であり、かつ該駆動機構は境界点を介して一
個または複数個のアクチュエータを付設し、該アクチュ
エータ用の制御装置と、前記構造物の数値モデルが入力
されている計算機と、並びに該アクチュエータの駆動状
態を計測する装置とを備え、該計測装置による計測値を
前記計算機に入力し、該計算機にて前記数値モデルを用
いて前記計測値の測定時刻の一定時間後の前記境界点に
発生する荷重を計算し、前記一定時間後にその荷重が実
現するように前記アクチュエータの制御装置に制御信号
を出力することを繰り返し行うものであることを特徴と
する駆動機構のシミュレーション装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記駆動機構の固定点
に発生する該駆動機構からの反力を測定する荷重計測装
置を付設し、その計測値は前記計算機に入力し、一定時
間後の荷重の計算には前記アクチュエータの駆動状態で
ある変位、速度及び／または加速度の計測値と、既知の
外力項と、前記荷重計測値を用いるものであることを特
徴とする駆動機構のシミュレーション装置。 - 【請求項３】請求項１または２において、前記駆動機構
は前記制御対象構造物の一部分の実物モデルに設置さ
れ、該制御対象構造物の残りの部分が数値モデル化さ
れ、かつ、前記アクチュエータは実物モデルと数値モデ
ルの前記境界点に付設されることを特徴とする駆動機構
のシミュレーション装置。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記
計算機は一定時間ごとの計算値をその計算値が実現すべ
き時刻に信号として計算機外部に出力するデジタル計算
機であることを特徴とする駆動機構のシミュレーション
装置。 - 【請求項５】制御対象構造物に付設して該構造物の複数
点の変位、速度及び／または加速度を制御する駆動機構
のシミュレーション方法であって、該駆動機構とは別の
アクチュエ−タを該駆動機構が設置されるべき前記構造
物と該駆動機構との境界点に設置し、前記アクチュエー
タ用の制御装置には計算機から出力される制御信号が入
力され、該計算機には前記構造物の数値モデルが入力さ
れており、また該計算機には前記アクチュエータの駆動
状態である変位、速度及び／または加速度の計測値を入
力し、前記数値モデルを用いて一定時間後の境界点に発
生する荷重を計算し、前記計測値の測定時刻の前記一定
時間後にその荷重が実現するように前記アクチュエータ
の制御装置に制御信号を出力することを繰り返し行うこ
とを特徴とする駆動機構のシミュレーション方法。 - 【請求項６】請求項５において、荷重計測により前記駆
動機構の固定点に発生する該駆動機構からの反力を測定
し、その計測値は計算機へ入力し、一定時間後の荷重の
計算には前記アクチュエータの境界点の変位、速度及び
／または加速度の計測値と既知の外力項に加え、前記荷
重計測値を用いることを特徴とする駆動機構のシミュレ
ーション方法。 - 【請求項７】制御対象構造物と、該構造物の一点または
複数点の変位、速度及び／または加速度を制御する駆動
機構を備えてなる構造物システムのシミュレーション装
置であって、前記駆動機構に一個または複数個のアクチ
ュエータを該駆動機構が設置されるべき前記構造物と該
駆動機構との境界点に設置し、前記アクチュエータ用の
制御装置には前記構造物の数値モデルが入力されている
計算機から出力される制御信号が入力され、また前記計
算機には前記アクチュエータの駆動状態の計測値を入力
し、前記数値モデルを用いて前記計測値の測定時刻の一
定時間後の境界点に発生する荷重を計算し、前記一定時
間後にその荷重が実現するように前記アクチュエータの
制御装置に制御信号を出力するとともに、前記構造物の
応答を計算することを繰り返し行うことを特徴とする構
造物システムのシミュレーション装置。 - 【請求項８】制御対象構造物の一点または複数点の変
位、速度及び／または加速度を制御する駆動機構に一個
または複数個のアクチュエータを該駆動機構が設置され
るべき前記構造物と該駆動機構との境界点に設置し、前
記構造物の数値モデルが入力されている計算機からの出
力信号を前記アクチュエータ用の制御装置に入力し、ま
た前記計算機には前記アクチュエータの駆動状態の計測
値を入力し、前記数値モデルを用いて前記計測値の測定
時刻の一定時間後の境界点に発生する荷重を計算し、前
記一定時間後にその荷重が実現するように前記アクチュ
エータの制御装置に制御信号を出力するとともに、前記
構造物の応答を計算することを繰り返し行うことを特徴
とする構造物システムのシミュレーション方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP24036692A JP2910443B2 (ja) | 1992-09-09 | 1992-09-09 | 駆動機構のシミュレーション装置及びその方法、並びに構造物システムのシミュレーション装置及びその方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| JP24036692A Expired - Lifetime JP2910443B2 (ja) | 1991-07-02 | 1992-09-09 | 駆動機構のシミュレーション装置及びその方法、並びに構造物システムのシミュレーション装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2910443B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101516353B1 (ko) * | 2014-09-24 | 2015-05-04 | (주)에스엠테크 | 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터 |
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|---|---|---|---|---|
| CA2377146A1 (en) * | 1999-08-25 | 2001-03-01 | Ap Automotive Systems, Inc. | Dual mast system for simulation testing |
| CN106017953B (zh) * | 2016-04-14 | 2018-12-25 | 北京工业大学 | 一种用于大型复杂结构试验研究的试验方法及系统 |
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| CN113484053B (zh) * | 2021-06-22 | 2024-06-25 | 成兰铁路有限责任公司 | 一种模拟桥梁承台上覆土体荷载的等效施加装置及安装方法 |
-
1992
- 1992-09-09 JP JP24036692A patent/JP2910443B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101516353B1 (ko) * | 2014-09-24 | 2015-05-04 | (주)에스엠테크 | 신호 데이타베이스를 이용한 시뮬레이터 |
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| JPH06102815A (ja) | 1994-04-15 |
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