本發(fā)明涉及抑制振動(dòng)體的振動(dòng)的動(dòng)力減振器控制裝置。
背景技術(shù)：
以往，為了減小機(jī)械的振動(dòng)，動(dòng)力減振器(動(dòng)力吸振器)被廣泛使用。動(dòng)力減振器是由將與成為問(wèn)題的振動(dòng)的頻率相同的頻率作為固有頻率的彈簧和質(zhì)量構(gòu)成的部件，利用相對(duì)于成為問(wèn)題的振動(dòng)以反相位進(jìn)行振動(dòng)，并且通過(guò)質(zhì)量的慣性力來(lái)減小成為問(wèn)題的振動(dòng)。
在此，當(dāng)固有頻率為f、固有值為ω、彈簧常數(shù)為k、質(zhì)量為m時(shí)，具有以下的關(guān)系。
通常使用的動(dòng)力減振器以由其可動(dòng)質(zhì)量m與彈簧常數(shù)k之比確定的固有頻率f，相對(duì)于輸入振動(dòng)以反相位進(jìn)行振動(dòng)，利用質(zhì)量m的慣性力來(lái)減小振動(dòng)，因此需要對(duì)成為問(wèn)題的一個(gè)頻率適用一個(gè)動(dòng)力減振器。另外，在適用多個(gè)動(dòng)力減振器的情況下，若各動(dòng)力減振器的固有頻率f接近，則還存在相互干涉，不但未減小振動(dòng)反而將振動(dòng)放大的情況。
另一方面，在減小因發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)而成為問(wèn)題的振動(dòng)噪聲的情況下，成為問(wèn)題的頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步地變化，有時(shí)存在若干個(gè)成為問(wèn)題的頻率。
因此，為了實(shí)現(xiàn)使固有頻率f可變的動(dòng)力減振器，提出有彈簧使用磁粘彈性體(mre)(例如參照專利文獻(xiàn)1)的動(dòng)力減振器。這是通過(guò)在混入有磁性體的橡膠中控制流過(guò)線圈的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度，來(lái)使橡膠的剛性可變的技術(shù)。
另外，在利用了mre的可變動(dòng)力減振器的控制中，通常從預(yù)先設(shè)定的電流值與橡膠剛性的相關(guān)表讀出電流值而進(jìn)行控制，但橡膠的彈性值根據(jù)溫度而變化，還隨時(shí)間經(jīng)過(guò)而變化，另外，特性的生產(chǎn)偏差也較大，難以長(zhǎng)期穩(wěn)定且有效地得到控制的穩(wěn)定性、控制效果。
因此，提出了如下方案：使用可動(dòng)質(zhì)量的振動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、彈簧的位移檢測(cè)機(jī)構(gòu)、及用于決定振動(dòng)減小頻率的頻率檢測(cè)機(jī)構(gòu)(發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)等)，實(shí)現(xiàn)追隨于檢測(cè)出的頻率而對(duì)動(dòng)力減振器的頻率進(jìn)行變化調(diào)整的控制方法(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
該控制法如以下這樣。即，在加速度為a、彈簧(彈簧常數(shù)k)的位移為x時(shí)，質(zhì)量m的運(yùn)動(dòng)方程式為
ma＝-kx，
若將該方程式變形，則
a/x＝-(k/m)。
另一方面，固有值f為
即，可動(dòng)質(zhì)量的振動(dòng)加速度與彈簧的位移之比成為與該瞬間的質(zhì)量m和彈簧(彈簧常數(shù)k)的固有值的平方成比例的值。利用該情況，進(jìn)行如下控制，對(duì)于檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)的頻率f，對(duì)f2與|a/x|進(jìn)行逐次比較，若f2小，則使彈簧常數(shù)k增大δk(增大施加于線圈的電流)，若f2大，則使彈簧常數(shù)k減小δk。
在先技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1：國(guó)際公開(kāi)第2012-026332號(hào)
專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2016-1008號(hào)公報(bào)
然而，例如在考慮要將由mre構(gòu)成的動(dòng)力減振器調(diào)整為200hz的情況時(shí)，
由于a/x＝-(k/m)＝-(2πf)2，
因此成為約12002。即，相對(duì)于a，x成為非常小的值，難以通過(guò)廉價(jià)的微型計(jì)算機(jī)等實(shí)現(xiàn)。計(jì)算的精度存在問(wèn)題，可能超出微型計(jì)算機(jī)能夠計(jì)算的位數(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種動(dòng)力減振器控制裝置，其能夠通過(guò)具備固定小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算器的廉價(jià)的處理器所形成的控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)追隨于成為問(wèn)題的振動(dòng)的頻率(對(duì)象頻率)而對(duì)動(dòng)力減振器的頻率進(jìn)行變化調(diào)整的控制方法，并且能夠使動(dòng)力減振器的頻率迅速地追隨于對(duì)象頻率。
用于解決課題的方案
[1]本發(fā)明的動(dòng)力減振器控制裝置具有：減振對(duì)象構(gòu)件，其根據(jù)振動(dòng)源而進(jìn)行振動(dòng)；安裝構(gòu)件，其與所述減振對(duì)象構(gòu)件連結(jié)；磁粘彈性體，其將所述安裝構(gòu)件與質(zhì)量構(gòu)件彈性連結(jié)；電磁鐵，其產(chǎn)生向所述磁粘彈性體施加的磁力；以及彈性特性控制機(jī)構(gòu)，其控制向所述電磁鐵的通電來(lái)控制所述磁粘彈性體的彈性特性，所述動(dòng)力減振器控制裝置的特征在于，所述彈性特性控制機(jī)構(gòu)具備：目標(biāo)頻率決定機(jī)構(gòu)，其根據(jù)所述振動(dòng)源的振動(dòng)狀態(tài)來(lái)決定目標(biāo)頻率；第一加速度取得機(jī)構(gòu)，其取得所述質(zhì)量構(gòu)件的第一加速度；第二加速度取得機(jī)構(gòu)，其取得所述減振對(duì)象構(gòu)件的第二加速度；以及規(guī)定變量計(jì)算機(jī)構(gòu)，其計(jì)算所述目標(biāo)頻率下的所述第一加速度相對(duì)于所述第二加速度的傳遞函數(shù)的規(guī)定變量，其中，在所述規(guī)定變量為0以外的數(shù)值的情況下，所述彈性特性控制機(jī)構(gòu)使從所述電磁鐵產(chǎn)生的所述磁力變化。
由此，能夠通過(guò)具備固定小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算器的廉價(jià)的處理器所形成的控制器，實(shí)現(xiàn)追隨于成為問(wèn)題的振動(dòng)的頻率(對(duì)象頻率)而對(duì)動(dòng)力減振器的頻率進(jìn)行變化調(diào)整的控制方法，并且能夠使動(dòng)力減振器的頻率迅速地追隨于對(duì)象頻率。
[2]在本發(fā)明中，也可以是，所述彈性特性控制機(jī)構(gòu)在所述傳遞函數(shù)的所述規(guī)定變量為正的數(shù)值的情況下，使從所述電磁鐵產(chǎn)生的所述磁力減小，所述彈性特性控制機(jī)構(gòu)在所述傳遞函數(shù)的所述規(guī)定變量為負(fù)的數(shù)值的情況下，使從所述電磁鐵產(chǎn)生的所述磁力增大。
在當(dāng)前的動(dòng)力減振器的固有值比目標(biāo)頻率(目標(biāo)固有值)低的頻率范圍內(nèi)，傳遞函數(shù)的規(guī)定變量成為正的數(shù)值。因此，向降低磁粘彈性體的彈性模量的方向控制磁力。即，降低向磁粘彈性體施加的磁力。相反，在當(dāng)前的動(dòng)力減振器的固有值比目標(biāo)頻率(目標(biāo)固有值)高的頻率范圍內(nèi)，傳遞函數(shù)的規(guī)定變量成為負(fù)的數(shù)值。因此，這次向提高磁粘彈性體的彈性模量的方向控制磁力。即，提高向磁粘彈性體施加的磁力。由此，能夠使當(dāng)前的動(dòng)力減振器的固有值迅速地追隨于目標(biāo)頻率ft(目標(biāo)固有值)。
[3]在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，所述規(guī)定變量是復(fù)數(shù)表示所述傳遞函數(shù)的情況下的與實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)。
由于不運(yùn)算復(fù)雜的傳遞函數(shù)，只運(yùn)算與傳遞函數(shù)的實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)即規(guī)定變量即可，因此與運(yùn)算復(fù)雜的傳遞函數(shù)相比，能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行運(yùn)算。即，能夠通過(guò)具備固定小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算器的廉價(jià)的處理器所形成的控制器，以較少的運(yùn)算步驟數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。
并且，由于只需基于規(guī)定變量(與傳遞函數(shù)的實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù))的正負(fù)的符號(hào)來(lái)進(jìn)行從電磁鐵產(chǎn)生的磁力的控制即可，因此能夠與上述的規(guī)定變量的運(yùn)算同樣，通過(guò)上述的廉價(jià)的處理器所形成的控制器，以較少的運(yùn)算步驟數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。
[4]在本發(fā)明中，也可以是，所述彈性特性控制機(jī)構(gòu)具有：第一基準(zhǔn)信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其基于所述目標(biāo)頻率，生成第一基準(zhǔn)信號(hào)；第二基準(zhǔn)信號(hào)生成機(jī)構(gòu)，其基于所述目標(biāo)頻率，生成相對(duì)于所述第一基準(zhǔn)信號(hào)具有預(yù)先設(shè)定的規(guī)定相位差的第二基準(zhǔn)信號(hào)；第一振動(dòng)特性計(jì)算機(jī)構(gòu)，其基于所述第一基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)計(jì)算作為所述第一加速度的復(fù)數(shù)表現(xiàn)的第一振動(dòng)特性；以及第二振動(dòng)特性計(jì)算機(jī)構(gòu)，其基于所述第二基準(zhǔn)信號(hào)來(lái)計(jì)算作為所述第二加速度的復(fù)數(shù)表現(xiàn)的第二振動(dòng)特性，其中，所述規(guī)定變量計(jì)算機(jī)構(gòu)計(jì)算與作為所述傳遞函數(shù)的復(fù)數(shù)表現(xiàn)的實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)來(lái)作為所述規(guī)定變量，所述傳遞函數(shù)通過(guò)將所述第一振動(dòng)特性除以所述第二振動(dòng)特性而得到。
若目標(biāo)頻率下的傳遞函數(shù)的相位差為-90°，則第二基準(zhǔn)信號(hào)的規(guī)定相位差為0°，若目標(biāo)頻率下的傳遞函數(shù)的相位差例如為-45°，則第二基準(zhǔn)信號(hào)的規(guī)定相位差為45°。由此，即便在mre的衰減較大的情況下，也能夠準(zhǔn)確地計(jì)算規(guī)定變量。因此，例如在伴隨著動(dòng)力減振器的隨時(shí)間變化而mre的衰減變大的情況下等，通過(guò)根據(jù)目標(biāo)頻率下的傳遞函數(shù)的相位差來(lái)設(shè)定規(guī)定相位差，從而不進(jìn)行大幅的設(shè)計(jì)變更，就能夠簡(jiǎn)單地得到與mre的特性相應(yīng)的規(guī)定變量。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)具備固定小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算器的廉價(jià)的處理器所形成的控制器，實(shí)現(xiàn)追隨于成為問(wèn)題的振動(dòng)的頻率(對(duì)象頻率)而對(duì)動(dòng)力減振器的頻率進(jìn)行變化調(diào)整的控制方法，并且能夠使動(dòng)力減振器的頻率迅速地追隨于對(duì)象頻率。
附圖說(shuō)明
圖1是表示本實(shí)施方式的動(dòng)力減振器控制裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的剖視圖。
圖2是表示動(dòng)力減振器控制裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖3a是表示可動(dòng)質(zhì)量的加速度(第一加速度a1)與減振對(duì)象構(gòu)件12的加速度(第二加速度a2)之比(a1/a2)相對(duì)于頻率的振動(dòng)增益倍率的特性圖，圖3b是表示第一加速度a1與第二加速度a2之比(a1/a2)相對(duì)于頻率的相位差的特性圖。
圖4a是將振動(dòng)增益倍率和相位差改變?yōu)閷?shí)部和虛部這樣的觀察方式而表示的說(shuō)明圖，圖4b是表示實(shí)部相對(duì)于頻率的變化的特性圖，圖4c是表示虛部相對(duì)于頻率的變化的特性圖。
圖5a及圖5b是表示調(diào)整向電磁鐵供給的電流而使動(dòng)力減振器的固有值追隨于目標(biāo)頻率(目標(biāo)固有值)的操作的說(shuō)明圖。
圖6是表示動(dòng)力減振器控制裝置的控制部的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
圖7是表示動(dòng)力減振器控制裝置的控制部的處理動(dòng)作的流程圖。
圖8是表示變形例的動(dòng)力減振器控制裝置的控制部的具體結(jié)構(gòu)例的框圖。
符號(hào)說(shuō)明：
10、10a…動(dòng)力減振器控制裝置
12…減振對(duì)象構(gòu)件
14…安裝構(gòu)件
16…質(zhì)量構(gòu)件
18…mre
20…電磁鐵
22…控制部
38…動(dòng)力減振器
40…可動(dòng)質(zhì)量
42…彈簧
44…目標(biāo)頻率決定部
46a…第一加速度傳感器
46b…第二加速度傳感器
48…規(guī)定變量計(jì)算部
50…通電控制部
52…基準(zhǔn)信號(hào)生成部
54a…第一振動(dòng)特性計(jì)算部
54b…第二振動(dòng)特性計(jì)算部
56…轉(zhuǎn)速傳感器
具體實(shí)施方式
以下，參照?qǐng)D1～圖8，對(duì)本發(fā)明的動(dòng)力減振器控制裝置的實(shí)施方式例進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)施方式的動(dòng)力減振器控制裝置10安裝于減振對(duì)象構(gòu)件12的振動(dòng)傳遞路徑。對(duì)于減振對(duì)象構(gòu)件12而言，例如在假定為車輛時(shí)，可以列舉有供發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖示)設(shè)置的副車架等。
動(dòng)力減振器控制裝置10具有：與減振對(duì)象構(gòu)件12連結(jié)的安裝構(gòu)件14；將安裝構(gòu)件14與質(zhì)量構(gòu)件16彈性連結(jié)的磁粘彈性體(以下，記作mre18)；產(chǎn)生施加于mre18的磁力的電磁鐵20；以及控制向電磁鐵20的通電來(lái)控制mre18的彈性特性的控制部22(彈性特性控制機(jī)構(gòu))。
mre18具有：作為基體的具有粘彈性的基質(zhì)彈性體24(彈性材料)；以及分散在基質(zhì)彈性體24內(nèi)的多個(gè)導(dǎo)電性的磁性粒子26。導(dǎo)電性的磁性粒子26分散于內(nèi)部，彈性模量根據(jù)被施加的磁場(chǎng)bi的強(qiáng)度而變化，并且伴隨著變形，規(guī)定的方向上的電阻值發(fā)生變化。
作為基質(zhì)彈性體24的構(gòu)成材料，例如列舉有硅酮橡膠等在常溫下具有粘彈性的公知的高分子材料。
作為磁性粒子26的構(gòu)成材料，列舉有鐵、氮化鐵、炭化鐵、羰基鐵、磁性氧化鐵類、鐵氧體類、鎳、鈷、或鈷鐵的合金類、磁鐵礦、針鐵礦等。磁性粒子26的平均粒徑例如小于50μm。
安裝構(gòu)件14例如具有一對(duì)托架28和在一對(duì)托架28上固定的磁軛構(gòu)件30。
一對(duì)托架28通過(guò)非磁性材料或磁性材料(鐵等)形成為例如截面l字狀，通過(guò)未圖示的適當(dāng)?shù)墓潭ㄊ侄?螺栓、焊接等)一體地固定于減振對(duì)象構(gòu)件12。當(dāng)然，也可以如圖1所示，在一對(duì)托架28之間一體或分體地設(shè)置將上述一對(duì)托架28相連的構(gòu)件32。
磁軛構(gòu)件30固定在一對(duì)托架28上，且構(gòu)成為將由質(zhì)量構(gòu)件16和mre18構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體的側(cè)部和上部包圍。該磁軛構(gòu)件30由磁性材料(鐵等)構(gòu)成。由此，通過(guò)被施加的磁場(chǎng)bi，以質(zhì)量構(gòu)件16→mre18→磁軛構(gòu)件30→mre18→質(zhì)量構(gòu)件16這一路徑形成閉合磁路34(用雙點(diǎn)劃線表示)。即，安裝構(gòu)件14形成為通過(guò)磁軛構(gòu)件30包圍上述結(jié)構(gòu)體的側(cè)部和上部來(lái)防止磁通泄漏的結(jié)構(gòu)。
需要說(shuō)明的是，一對(duì)托架28如上述那樣，能夠由非磁性材料或磁性材料構(gòu)成。但是，在減振對(duì)象構(gòu)件12由磁性材料構(gòu)成的情況下，當(dāng)使用由磁性材料構(gòu)成的一對(duì)托架28時(shí)，磁力線可能向減振對(duì)象構(gòu)件12側(cè)泄漏擴(kuò)散，使mre18位移而產(chǎn)生損失。因此，在減振對(duì)象構(gòu)件12由磁性材料構(gòu)成的情況下，優(yōu)選由非磁性材料構(gòu)成一對(duì)托架28。
質(zhì)量構(gòu)件16經(jīng)由mre18及安裝構(gòu)件14而支承于減振對(duì)象構(gòu)件12。質(zhì)量構(gòu)件16具有彼此相反的外表面，且在各外表面接合有mre18，從而質(zhì)量構(gòu)件16懸置在一對(duì)mre18之間。在本實(shí)施方式中，質(zhì)量構(gòu)件16能夠在上下方向上擺動(dòng)，因此，上下方向成為減振方向。
另一方面，電磁鐵20通過(guò)從控制部22供給的電力而對(duì)mre18施加磁場(chǎng)bi。供給的電力中，根據(jù)驅(qū)動(dòng)電流而施加的磁場(chǎng)bi的強(qiáng)度能夠變更。電磁鐵20的繞組以包圍質(zhì)量構(gòu)件16的方式配置。繞組的軸線配置成與mre18的軸線一致。
通過(guò)向電磁鐵20通電，從而產(chǎn)生磁場(chǎng)bi，并對(duì)mre18施加磁場(chǎng)bi。如圖1中虛線所示那樣，磁場(chǎng)bi以磁力線36從一方的mre18朝向另一方的mre18的方式生成。從電磁鐵20產(chǎn)生的磁場(chǎng)bi根據(jù)流過(guò)電磁鐵20的驅(qū)動(dòng)電流而變化，驅(qū)動(dòng)電流越大，則產(chǎn)生的磁場(chǎng)bi的強(qiáng)度越大。
當(dāng)通過(guò)對(duì)電磁鐵20通電而向mre18施加磁場(chǎng)bi時(shí)，根據(jù)磁場(chǎng)bi的強(qiáng)度而磁性粒子26極化，形成磁耦合。磁性粒子26通過(guò)例如連鎖地耦合而形成網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)等，從而使mre18的彈性模量比基質(zhì)彈性體24自身的彈性模量(剛性)大。施加于mre18的磁場(chǎng)bi越強(qiáng)，則磁性粒子26間的磁耦合越增大，mre18的彈性模量越增大。因此，向電磁鐵20供給的驅(qū)動(dòng)電流越大，則mre18的彈性模量越增大，mre18相對(duì)于載荷越難以變形。
通過(guò)上述的安裝構(gòu)件14、一對(duì)mre18及質(zhì)量構(gòu)件16構(gòu)成動(dòng)力減振器38。動(dòng)力減振器38如圖2中示意性地表示那樣，具有在減振對(duì)象構(gòu)件12的上方經(jīng)由彈簧42而連接有可動(dòng)質(zhì)量40的結(jié)構(gòu)。在此，可動(dòng)質(zhì)量40與質(zhì)量構(gòu)件16相對(duì)應(yīng)，彈簧42與mre18相對(duì)應(yīng)。
并且，在可動(dòng)質(zhì)量40的質(zhì)量為m、彈簧42的彈簧常數(shù)為k時(shí)，由圖2的可動(dòng)質(zhì)量40和彈簧42構(gòu)成的動(dòng)力減振器38的共振頻率f為
該動(dòng)力減振器38在結(jié)構(gòu)上相對(duì)于減振對(duì)象構(gòu)件12的振動(dòng)頻率fc以反相位進(jìn)行振動(dòng)，利用可動(dòng)質(zhì)量40的慣性力來(lái)減小減振對(duì)象構(gòu)件12的振動(dòng)。特別是如上述那樣，通過(guò)控制部22使mre18的彈性模量變化，因此即便減振對(duì)象構(gòu)件12的振動(dòng)頻率fc變化，也能夠使動(dòng)力減振器38的共振頻率f與振動(dòng)頻率fc一致。
控制部22構(gòu)成為將微處理器、rom、ram等集成而得到的lsi設(shè)備、組裝電子設(shè)備，例如固定于前圍板內(nèi)的適當(dāng)位置。
如上述那樣，控制部22通過(guò)向電磁鐵20供給電力并使供給的電流i變化，從而使電磁鐵20產(chǎn)生的磁場(chǎng)bi的強(qiáng)度發(fā)生變化。優(yōu)選控制部22向電磁鐵20供給的電流i的大小能夠連續(xù)地變更。
參照?qǐng)D2，來(lái)對(duì)控制部22進(jìn)行說(shuō)明。在圖2中將動(dòng)力減振器38模型化而圖示。
控制部22具有：目標(biāo)頻率決定部44，其根據(jù)作為振動(dòng)源的發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)狀態(tài)來(lái)決定目標(biāo)頻率ft；第一加速度傳感器46a，其取得作為可動(dòng)質(zhì)量40的質(zhì)量構(gòu)件16的第一加速度a1；第二加速度傳感器46b，其取得作為減振對(duì)象構(gòu)件12的副車架的第二加速度a2；規(guī)定變量計(jì)算部48，其計(jì)算目標(biāo)頻率ft下的第一加速度a1相對(duì)于第二加速度a2的傳遞函數(shù)的規(guī)定變量；以及通電控制部50，其在規(guī)定變量為0以外的數(shù)值的情況下，根據(jù)規(guī)定變量的正負(fù)而使向電磁鐵20的通電量變化。
如圖1所示，第一加速度傳感器46a安裝于質(zhì)量構(gòu)件16的例如上表面，檢測(cè)質(zhì)量構(gòu)件16的振動(dòng)方向(在本實(shí)施方式中為上下方向)的第一加速度a1。
第二加速度傳感器46b安裝于減振對(duì)象構(gòu)件12的例如上表面，檢測(cè)減振對(duì)象構(gòu)件12的振動(dòng)方向(在本實(shí)施方式中為上下方向)的第二加速度a2。
另外，控制部22具有基準(zhǔn)信號(hào)生成部52。該基準(zhǔn)信號(hào)生成部52基于來(lái)自目標(biāo)頻率決定部44的目標(biāo)頻率ft，生成目標(biāo)頻率f(或者ω＝2πf)的實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc(＝cos(ωt))和虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss(＝sin(ωt))。
控制部22還具有：第一振動(dòng)特性計(jì)算部54a，其基于來(lái)自基準(zhǔn)信號(hào)生成部52的實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc及虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss，來(lái)計(jì)算與第一加速度a1相關(guān)的目標(biāo)頻率ft的振動(dòng)特性；以及第二振動(dòng)特性計(jì)算部54b，其基于來(lái)自基準(zhǔn)信號(hào)生成部52的實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc及虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss，來(lái)計(jì)算與第二加速度a2相關(guān)的目標(biāo)頻率ft的振動(dòng)特性。
規(guī)定變量計(jì)算部48基于來(lái)自第一振動(dòng)特性計(jì)算部54a及第二振動(dòng)特性計(jì)算部54b的各振動(dòng)特性，來(lái)計(jì)算與傳遞函數(shù)的實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)即規(guī)定變量。通電控制部50根據(jù)由規(guī)定變量計(jì)算部48得到的規(guī)定變量的正負(fù)而使向電磁鐵20的通電量變化，從而使從電磁鐵20產(chǎn)生的磁力變化。
在此，參照?qǐng)D2～圖5b，對(duì)控制部22進(jìn)行的向電磁鐵20的通電控制的原理進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
首先，當(dāng)可動(dòng)質(zhì)量40的質(zhì)量為m、加速度為a1、彈簧(彈簧常數(shù)k)的位移為x時(shí)，可動(dòng)質(zhì)量40的運(yùn)動(dòng)方程式為
ma1＝-kx
即，
a1/x＝-k/m。
另一方面，固有值f為
例如當(dāng)可動(dòng)質(zhì)量40的質(zhì)量m為0.5kg、彈簧42的彈簧常數(shù)k為50n/mm時(shí)，固有值f約為50hz。
并且，當(dāng)確認(rèn)可動(dòng)質(zhì)量40的加速度(第一加速度a1)與減振對(duì)象構(gòu)件12的加速度(第二加速度a2)之比(a1/a2)相對(duì)于頻率的振動(dòng)增益倍率和相位差時(shí)，為圖3a及圖3b所示的特性。
如圖3a及圖3b所示，在作為固有值f的50hz附近，振動(dòng)增益倍率成為峰值，相位差成為-90°。即，在支承可動(dòng)質(zhì)量40的彈簧42的衰減低的情況下，在相位差-90°附近存在固有值。因此，通過(guò)經(jīng)歷以下這樣的過(guò)程，判斷怎樣控制動(dòng)力減振器38的固有值為好。
(a)檢測(cè)動(dòng)力減振器38的可動(dòng)質(zhì)量40的加速度a1、動(dòng)力減振器38的安裝點(diǎn)即減振對(duì)象構(gòu)件12的加速度a2。
(b)對(duì)兩個(gè)加速度a1及a2之比(a1/a2)進(jìn)行頻率分析。
(c)根據(jù)頻率分析，導(dǎo)出振動(dòng)增益倍率的峰值、或相位差成為-90°的頻率。
(d)對(duì)導(dǎo)出的頻率和通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne檢測(cè)出的目標(biāo)頻率ft進(jìn)行比較。
在對(duì)上述的過(guò)程使用fft(高速傅立葉變換)等的情況下，運(yùn)算負(fù)荷較高，難以通過(guò)廉價(jià)的處理器實(shí)現(xiàn)。
因此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)以下所示的簡(jiǎn)便的方法實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程。
首先，如圖4a所示，將振動(dòng)增益倍率和相位差改變?yōu)閷?shí)部和虛部這樣的觀察方式。根據(jù)圖4a可知，在固有值處，實(shí)部為0，虛部成為最小值。即，在固有值處，相位差為-90°。
此外，當(dāng)觀察實(shí)部相對(duì)于頻率的變化時(shí)，如圖4b所示，實(shí)部在比固有值(50hz)低的頻率范圍內(nèi)取正值，在比固有值高的頻率范圍內(nèi)取負(fù)值。對(duì)于虛部，如圖4c所示，不存在實(shí)部那樣明確的不同。
因此，通過(guò)采用以下的方法，能夠使使用了mre18的動(dòng)力減振器38的固有值追隨于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne求出的目標(biāo)頻率ft。
(i)通過(guò)第一加速度傳感器46a檢測(cè)出可動(dòng)質(zhì)量40的加速度(第一加速度a1)，并通過(guò)第二加速度傳感器46b檢測(cè)出減振對(duì)象構(gòu)件12的加速度(第二加速度a2)。
(ii)計(jì)算根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne求出的目標(biāo)頻率ft。
(iii)求出目標(biāo)頻率ft下的第一加速度a1和第二加速度a2的振動(dòng)增益倍率(復(fù)數(shù))。
(iv)若求出的振動(dòng)增益倍率的實(shí)部為正值，則向降低mre18的剛性的方向調(diào)整流過(guò)電磁鐵20的繞組的電流，若上述實(shí)部為負(fù)值，則向提高mre18的剛性的方向調(diào)整流過(guò)電磁鐵20的繞組的電流。由此，如圖5a及圖5b所示，能夠使當(dāng)前的動(dòng)力減振器38的固有值迅速地追隨于目標(biāo)頻率ft(目標(biāo)固有值)。
接下來(lái)，參照?qǐng)D6，對(duì)實(shí)現(xiàn)上述方法的控制部22的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
控制部22的目標(biāo)頻率決定部44基于來(lái)自檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne的轉(zhuǎn)速傳感器56的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne，來(lái)決定目標(biāo)頻率ft。作為目標(biāo)頻率ft的決定方法，存在根據(jù)將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne作為變量的規(guī)定的運(yùn)算式求出的方法、根據(jù)由模擬、實(shí)驗(yàn)等導(dǎo)出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne與目標(biāo)頻率ft的對(duì)應(yīng)映射求出的方法。規(guī)定的運(yùn)算式、對(duì)應(yīng)映射根據(jù)車型而不同，例如根據(jù)副車架的材料、從發(fā)動(dòng)機(jī)至副車架的連結(jié)結(jié)構(gòu)等而不同。
基準(zhǔn)信號(hào)生成部52基于來(lái)自目標(biāo)頻率決定部44的目標(biāo)頻率ft，生成目標(biāo)頻率ft(或者ω＝2πft)的實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc(＝cos(ωt))和虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss(＝sin(ωt))。
第一振動(dòng)特性計(jì)算部54a具有：第一實(shí)部用自適應(yīng)濾波器100a，其至少基于實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc來(lái)設(shè)定與第一加速度a1相關(guān)的第一實(shí)部濾波系數(shù)ra1；第一虛部用自適應(yīng)濾波器102a，其至少基于虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss來(lái)設(shè)定與第一加速度a1相關(guān)的第一虛部濾波系數(shù)ia1；以及第一合成部104a，其將設(shè)定的第一實(shí)部濾波系數(shù)ra1和第一虛部濾波系數(shù)ia1合成。從該第一合成部104a輸出由第一實(shí)部濾波系數(shù)ra1和第一虛部濾波系數(shù)ia1構(gòu)成的目標(biāo)頻率成分。
另外，該第一振動(dòng)特性計(jì)算部54a還具有第一減法運(yùn)算部106a、第一實(shí)部濾波系數(shù)更新部108a及第一虛部濾波系數(shù)更新部110a。
第一減法運(yùn)算部106a從來(lái)自第一加速度傳感器46a的第一加速度a1所包含的目標(biāo)頻率成分減去來(lái)自第一合成部104a的目標(biāo)頻率成分而輸出第一誤差信號(hào)e1。
實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc和第一誤差信號(hào)e1向第一實(shí)部濾波系數(shù)更新部108a輸入，虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss和第一誤差信號(hào)e1向第一虛部濾波系數(shù)更新部110a輸入。
然后，第一實(shí)部濾波系數(shù)更新部108a及第一虛部濾波系數(shù)更新部110a以使來(lái)自第一減法運(yùn)算部106a的第一誤差信號(hào)e1成為最小的方式，即，以使第一加速度a1所包含的目標(biāo)頻率成分成為最小的方式，分別通過(guò)例如lms(leastmeansquare)算法來(lái)更新第一實(shí)部濾波系數(shù)ra1及第一虛部濾波系數(shù)ia1。
第一實(shí)部濾波系數(shù)更新部108a中的第一實(shí)部濾波系數(shù)ra1的更新通過(guò)下述運(yùn)算式進(jìn)行。
ra1n+1＝ra1n-μe1cos(ωt)
第一虛部濾波系數(shù)更新部110a中的第一虛部濾波系數(shù)ia1的更新通過(guò)下述運(yùn)算式進(jìn)行。
ia1n+1＝ia1n-μe1sin(ωt)
上述各運(yùn)算式中的“μ”是被稱作步長(zhǎng)參數(shù)的比1小的正實(shí)數(shù)。
另一方面，第二振動(dòng)特性計(jì)算部54b與上述的第一振動(dòng)特性計(jì)算部54a同樣地具有：第二實(shí)部用自適應(yīng)濾波器100b，其至少基于實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc來(lái)設(shè)定與第二加速度a2相關(guān)的第二實(shí)部濾波系數(shù)ra2；第二虛部用自適應(yīng)濾波器102b，其至少基于虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss來(lái)設(shè)定與第二加速度a2相關(guān)的第二虛部濾波系數(shù)ia2；以及第二合成部104b，其將設(shè)定的第二實(shí)部濾波系數(shù)ra2和第二虛部濾波系數(shù)ia2合成。從該第二合成部104b輸出由第二實(shí)部濾波系數(shù)ra2和第二虛部濾波系數(shù)ia2構(gòu)成的目標(biāo)頻率成分。
另外，該第二振動(dòng)特性計(jì)算部54b具有第二減法運(yùn)算部106b、第二實(shí)部濾波系數(shù)更新部108b及第二虛部濾波系數(shù)更新部110b。
第二減法運(yùn)算部106b從來(lái)自第二加速度傳感器46b的第二加速度a2所包含的目標(biāo)頻率成分減去來(lái)自第二合成部104b的目標(biāo)頻率成分而輸出第二誤差信號(hào)e2。
實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc和第二誤差信號(hào)e2向第二實(shí)部濾波系數(shù)更新部108b輸入，虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss和第二誤差信號(hào)e2向第二虛部濾波系數(shù)更新部110b輸入。
然后，第二實(shí)部濾波系數(shù)更新部108b及第二虛部濾波系數(shù)更新部110b以使來(lái)自第二減法運(yùn)算部106b的第二誤差信號(hào)e2成為最小的方式，即，以使第二加速度a2所包含的目標(biāo)頻率成分成為最小的方式，分別通過(guò)例如lms算法來(lái)更新第二實(shí)部濾波系數(shù)ra2及第二虛部濾波系數(shù)ia2。
另一方面，規(guī)定變量計(jì)算部48基于第一實(shí)部濾波系數(shù)ra1、第二實(shí)部濾波系數(shù)ra2、第一虛部濾波系數(shù)ia1及第二虛部濾波系數(shù)ia2，計(jì)算目標(biāo)頻率ft下的第一加速度a1相對(duì)于第二加速度a2的傳遞函數(shù)的規(guī)定變量r。
在此，上述傳遞函數(shù)r通過(guò)以下的數(shù)學(xué)式1來(lái)求出。
[數(shù)學(xué)式1]
上述的傳遞函數(shù)r的規(guī)定變量rr為與傳遞函數(shù)r的實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)，即，rr＝(ra1·ra2-ia1·ia2)。
與運(yùn)算復(fù)雜的傳遞函數(shù)r相比，該運(yùn)算能夠簡(jiǎn)單地進(jìn)行。即，能夠通過(guò)具備固定小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算器的廉價(jià)的處理器所形成的控制器，以較少的運(yùn)算步驟數(shù)來(lái)進(jìn)行運(yùn)算。
若由規(guī)定變量計(jì)算部48得到的規(guī)定變量rr為正值(符號(hào)為正)，則通電控制部50減小向電磁鐵20供給的電流i，使施加于mre18的磁力降低。相反，若規(guī)定變量rr為負(fù)值(符號(hào)為負(fù))，則通電控制部50增大向電磁鐵20供給的電流i，使施加于mre18的磁力提高。
由于該控制也基于規(guī)定變量rr的正負(fù)符號(hào)進(jìn)行即可，因此與上述的運(yùn)算同樣，能夠通過(guò)上述的廉價(jià)的處理器所形成的控制器，以較少的運(yùn)算步驟數(shù)來(lái)進(jìn)行運(yùn)算。
接下來(lái)，也參照?qǐng)D7的流程圖，對(duì)本實(shí)施方式的動(dòng)力減振器控制裝置10的控制部22的處理動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
首先，在圖7的步驟s1中，目標(biāo)頻率決定部44根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne來(lái)決定目標(biāo)頻率ft。
在步驟s2中，基準(zhǔn)信號(hào)生成部52基于來(lái)自目標(biāo)頻率決定部44的目標(biāo)頻率ft，生成目標(biāo)頻率ft的實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc和虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss。
在步驟s3中，第一振動(dòng)特性計(jì)算部54a基于來(lái)自第一加速度傳感器46a的第一加速度a1，得到與第一加速度a1相關(guān)的目標(biāo)頻率ft的第一振動(dòng)特性a1＝ra1+iia1。這與圖6所示的來(lái)自第一合成部104a的輸出相對(duì)應(yīng)。
在步驟s4中，第二振動(dòng)特性計(jì)算部54b基于來(lái)自第二加速度傳感器46b的第二加速度a2，得到與第二加速度a2相關(guān)的目標(biāo)頻率ft的第二振動(dòng)特性a2＝ra2+iia2。這與圖6所示的來(lái)自第二合成部104b的輸出相對(duì)應(yīng)。
在步驟s5中，規(guī)定變量計(jì)算部48根據(jù)第一振動(dòng)特性a1及第二振動(dòng)特性a2，得到與傳遞函數(shù)r＝a1/a2的實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)、即規(guī)定變量rr(＝ra1·ra2-ia1·ia2)。
在步驟s6中，通電控制部50判別規(guī)定變量rr是否為0以外。若規(guī)定變量rr為0以外，則進(jìn)入接下來(lái)的步驟s7，通電控制部50判別規(guī)定變量rr是否為正值。若為正值，則進(jìn)入接下來(lái)的步驟s8，通電控制部50減小向電磁鐵20供給的電流值i，使施加于mre18的磁力降低。
在步驟s7中判別為規(guī)定變量rr為負(fù)值的情況下，進(jìn)入接下來(lái)的步驟s9，通電控制部50增大向電磁鐵20供給的電流值i，使施加于mre18的磁力提高。
在步驟s6中判別為規(guī)定變量rr為0的情況下，或者在步驟s8或9中的處理結(jié)束的階段，進(jìn)入接下來(lái)的步驟s10，控制部22判別是否存在對(duì)于動(dòng)力減振器控制裝置10的結(jié)束要求(電源切斷、維護(hù)等)。若不存在結(jié)束要求，則重復(fù)進(jìn)行步驟s1以后的處理。在步驟s10中判別為存在結(jié)束要求的情況下，結(jié)束動(dòng)力減振器控制裝置10的控制部22的處理動(dòng)作。
這樣，在本實(shí)施方式的動(dòng)力減振器控制裝置10中，不使用在需要進(jìn)行fft(高速傅立葉變換)等這樣的高負(fù)荷的運(yùn)算的情況下使用的dsp(digitalsignalprocessor)那樣高價(jià)的處理器，通過(guò)具備固定小數(shù)點(diǎn)運(yùn)算器的廉價(jià)的處理器所形成的控制器，就能夠?qū)崿F(xiàn)追隨于成為問(wèn)題的振動(dòng)的頻率(對(duì)象頻率)而對(duì)動(dòng)力減振器38的頻率進(jìn)行變化調(diào)整的控制方法。并且，由于不運(yùn)算目標(biāo)頻率ft下的第一加速度a1相對(duì)于第二加速度a2的傳遞函數(shù)r本身，只運(yùn)算與傳遞函數(shù)r的實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)即規(guī)定變量rr即可，因此運(yùn)算速度加快，能夠使動(dòng)力減振器38的頻率迅速地追隨于對(duì)象頻率。能夠迅速地減小配置有動(dòng)力減振器38的位置的減振對(duì)象構(gòu)件12的振動(dòng)。
接下來(lái)，參照?qǐng)D8，對(duì)變形例的動(dòng)力減振器控制裝置10a進(jìn)行說(shuō)明。
該變形例的動(dòng)力減振器控制裝置10a具有適合于mre18的衰減較大且固有值處的相位差不為-90°的情況、例如相位差為-45°等情況的結(jié)構(gòu)。
即，該動(dòng)力減振器控制裝置10a具有與上述的動(dòng)力減振器控制裝置10大致同樣的結(jié)構(gòu)，如圖8所示，在具有與第一加速度a1相關(guān)的第一基準(zhǔn)信號(hào)生成部52a、與第二加速度a2相關(guān)的第二基準(zhǔn)信號(hào)生成部52b這一點(diǎn)上不同。
第一基準(zhǔn)信號(hào)生成部52a基于來(lái)自目標(biāo)頻率決定部44的目標(biāo)頻率ft，生成與第一加速度a1相關(guān)的目標(biāo)頻率ft(或者ω＝2πft)的第一實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc1(＝cos(ωt))和第一虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss1(＝sin(ωt))。
第二基準(zhǔn)信號(hào)生成部52b基于來(lái)自目標(biāo)頻率決定部44的目標(biāo)頻率ft，生成與第二加速度a2相關(guān)的目標(biāo)頻率ft(或者ω＝2πft)的第二實(shí)部基準(zhǔn)信號(hào)sc2(＝cos(ωt+φ))和第二虛部基準(zhǔn)信號(hào)ss2(＝sin(ωt+φ))。在固有值處的相位差例如為-45°的情況下，φ＝45°，在相位差為-50°的情況下，φ＝50°。
由此，即便在mre18的衰減較大的情況下，也能夠準(zhǔn)確地計(jì)算規(guī)定變量rr。即，例如在伴隨著動(dòng)力減振器38的隨時(shí)間變化而mre18的衰減變大的情況下等，通過(guò)根據(jù)目標(biāo)頻率ft下的傳遞函數(shù)r的相位差來(lái)設(shè)定規(guī)定相位差
[實(shí)施方式的總結(jié)]
如以上說(shuō)明那樣，上述的實(shí)施方式的動(dòng)力減振器控制裝置具有：減振對(duì)象構(gòu)件12，其根據(jù)振動(dòng)源而進(jìn)行振動(dòng)；安裝構(gòu)件14，其與減振對(duì)象構(gòu)件12連結(jié)；mre18，其將安裝構(gòu)件14與質(zhì)量構(gòu)件16彈性連結(jié)；電磁鐵20，其產(chǎn)生向mre18施加的磁力；控制部22(彈性特性控制機(jī)構(gòu))，其控制向電磁鐵20的通電來(lái)控制mre18的彈性特性。
并且，動(dòng)力減振器控制裝置的特征在于，控制部22具備：目標(biāo)頻率決定部44，其根據(jù)振動(dòng)源的振動(dòng)狀態(tài)來(lái)決定目標(biāo)頻率ft；第一加速度傳感器46a，其取得質(zhì)量構(gòu)件16的第一加速度a1；第二加速度傳感器46b，其取得減振對(duì)象構(gòu)件12的第二加速度a2；以及規(guī)定變量計(jì)算部48，其計(jì)算目標(biāo)頻率ft下的第一加速度a1相對(duì)于第二加速度a2的傳遞函數(shù)r的規(guī)定變量rr，其中，在規(guī)定變量rr為0以外的數(shù)值的情況下，控制部22使從電磁鐵20產(chǎn)生的磁力變化。
在本實(shí)施方式中，還可以是，在傳遞函數(shù)r的規(guī)定變量rr為正的數(shù)值的情況下，控制部22使從電磁鐵20產(chǎn)生的磁力減小，在傳遞函數(shù)r的規(guī)定變量rr為負(fù)的數(shù)值的情況下，控制部22使從電磁鐵20產(chǎn)生的磁力增大。
另外，優(yōu)選的是，規(guī)定變量rr是復(fù)數(shù)表示傳遞函數(shù)r的情況下的與實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)。
在本實(shí)施方式中，還可以是，控制部22具有：第一基準(zhǔn)信號(hào)生成部52a，其基于目標(biāo)頻率ft，生成第一基準(zhǔn)信號(hào)(sc1、ss1)；第二基準(zhǔn)信號(hào)生成部52b，其基于目標(biāo)頻率ft，生成相對(duì)于第一基準(zhǔn)信號(hào)(sc1、ss1)具有預(yù)先設(shè)定的規(guī)定相位差φ的第二基準(zhǔn)信號(hào)(sc2、ss2)；第一振動(dòng)特性計(jì)算部54a，其基于第一基準(zhǔn)信號(hào)(sc1、ss1)來(lái)計(jì)算作為第一加速度a1的復(fù)數(shù)表現(xiàn)的第一振動(dòng)特性a1；以及第二振動(dòng)特性計(jì)算部54b，其基于第二基準(zhǔn)信號(hào)(sc2、ss2)來(lái)計(jì)算作為第二加速度a2的復(fù)數(shù)表現(xiàn)的第二振動(dòng)特性a2。
在該情況下，優(yōu)選的是，規(guī)定變量計(jì)算部48計(jì)算與作為傳遞函數(shù)r的復(fù)數(shù)表現(xiàn)的實(shí)部成比例關(guān)系的系數(shù)來(lái)作為規(guī)定變量rr，該傳遞函數(shù)r通過(guò)將第一振動(dòng)特性a1除以第二振動(dòng)特性a2而得到。
需要說(shuō)明的是，本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，當(dāng)然可以基于本說(shuō)明書(shū)的記載內(nèi)容而采用各種結(jié)構(gòu)。