特許 6490563 マスダンパの試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6490563

(24)【登録日】2019年3月8日

(45)【発行日】2019年3月27日

(54)【発明の名称】マスダンパの試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/00 20190101AFI20190318BHJP

   F16F 15/02 20060101ALN20190318BHJP

【ＦＩ】

   G01M13/00

   !F16F15/02 C

【請求項の数】3

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2015-219131(P2015-219131)

(22)【出願日】2015年11月9日

(65)【公開番号】特開2017-90180(P2017-90180A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2018年6月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】504242342

【氏名又は名称】株式会社免制震ディバイス

(74)【代理人】

【識別番号】100095566

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 友雄

(74)【代理人】

【識別番号】100187805

【弁理士】

【氏名又は名称】毛利 弘人

(74)【代理人】

【識別番号】100105119

【弁理士】

【氏名又は名称】新井 孝治

(72)【発明者】

【氏名】田中 久也

(72)【発明者】

【氏名】中南 滋樹

(72)【発明者】

【氏名】木田 英範

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１０５４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１４６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１３１１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００１４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２９１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４３２６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ １３／００

Ｆ１６Ｆ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

剛性を有する伝達部材とともに付加振動系を構成し、回転マスを有するとともに、構造物の振動を抑制するためのマスダンパの性能を試験するマスダンパの試験装置であって、
剛性を有し、当該試験の対象である試験対象マスダンパに直列に連結された支持部材と、
前記試験対象マスダンパ及び前記支持部材を含む振動系に加振力を入力するためのアクチュエータと、
諸元が所定の理想値である前記試験対象マスダンパとしての理想マスダンパ、及び前記支持部材が互いに直列に連結された第１仮想振動系の固有振動数を、所定振動数に近づけるための仮想調整部材が、前記第１仮想振動系に直列に連結された第２仮想振動系に、前記所定振動数の加振力が入力されたと仮定したときの前記仮想調整部材の変位の予測値を、前記第２仮想振動系の振動方程式に基づいて取得する仮想変位取得手段と、
前記所定振動数の加振力を前記振動系に入力するための基本入力変位と、前記取得された仮想調整部材の変位の予測値とに応じて、前記アクチュエータの加振力を制御する制御手段と、
前記試験対象マスダンパの抵抗力であるダンパ抵抗力を検出するダンパ抵抗力検出手段と、
前記制御手段によって制御された前記アクチュエータの加振力が前記振動系に入力されているときに検出された前記ダンパ抵抗力に応じて、前記試験対象マスダンパの性能を表す性能パラメータを算出する性能パラメータ算出手段と、
を備えることを特徴とするマスダンパの試験装置。

【請求項2】

前記試験対象マスダンパは、本体部と、当該本体部に対して移動可能な可動部と、前記本体部に対する前記可動部の変位を回転運動に変換した状態で前記回転マスに伝達する伝達機構とをさらに有し、
前記制御手段によって制御された前記アクチュエータの加振力が前記振動系に入力されているときに検出された前記ダンパ抵抗力に応じ、前記第２仮想振動系の振動方程式に基づいて、前記制御手段によって制御される前記アクチュエータの加振力が前記第２仮想振動系に入力されることで発生すると予測される前記理想マスダンパの抵抗力を、前記ダンパ抵抗力の予測値であるダンパ予測抵抗力として算出するダンパ予測抵抗力算出手段と、
前記仮想調整部材の剛性を設定する設定手段と、をさらに備え、
前記仮想変位取得手段は、前記算出されたダンパ予測抵抗力及び前記設定された仮想調整部材の剛性に応じて、前記仮想調整部材の変位の予測値を算出することを特徴とする、請求項１に記載のマスダンパの試験装置。

【請求項3】

前記本体部に対する前記可動部の加速度を検出する可動部加速度検出手段をさらに備え、
前記ダンパ予測抵抗力算出手段は、前記制御手段によって制御された前記アクチュエータの加振力が前記振動系に入力されているときに検出された前記可動部の加速度にさらに応じて、前記ダンパ予測抵抗力を算出することを特徴とする、請求項２に記載のマスダンパの試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、剛性を有する伝達部材とともに付加振動系を構成し、回転マスを有するとともに、構造物の振動を抑制するためのマスダンパの性能を試験するマスダンパの試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のマスダンパの試験装置として、本出願人により、例えば特許文献１に記載のものが提案されている。この従来の試験装置は、鋼材で構成された上下左右のフレームを井桁状に組み合わせた試験フレームと、試験フレーム内に設けられたアクチュエータと、ロードセルを備えている。マスダンパは、筒部と、筒部に対して軸線方向に移動可能なねじ軸と、筒部に対するねじ軸の移動に伴って回転する回転マスを有している。マスダンパの筒部は、連結部材を介して右フレームに取り付けられ、ねじ軸は、ロードセルを介してアクチュエータに取り付けられている。マスダンパの抵抗力は、ロードセルによって検出される。また、アクチュエータは、左フレームに取り付けられており、所定の加振振動数の加振力を発生させる。

【0003】

上記の右フレーム及び連結部材の全体の剛性が比較的高いことにより、右フレームや連結部材の全体の剛性とマスダンパの回転慣性質量とによって定まる振動系の固有振動数が、アクチュエータの加振振動数よりもかなり高いときには、ロードセルで検出されるマスダンパの抵抗力に含まれる振動数成分のうち、振動系の固有振動数に相当する成分が大きくなる。これにより、検出されたマスダンパの抵抗力に不規則なうねりが表れる結果、回転マスの回転慣性質量などのマスダンパの性能を表す性能パラメータを、抵抗力に基づいて適切に算出できなくなる。なお、当該うねりの詳細については、特許文献１の図８などを参照されたい。

【0004】

このため、この従来の試験装置では、調整部材としての皿ばねユニットが、ねじ軸とロードセルの間に直列に設けられるとともに、調整部材、右フレーム及び連結部材の全体の剛性とマスダンパの回転慣性質量とによって定まる振動系の固有振動数がアクチュエータの加振振動数に近づくように、調整部材の剛性が調整される。これにより、検出されたマスダンパの抵抗力に含まれる振動数成分のうち、加振振動数に相当する成分を大きくすることによって、上述したようなうねりを抑制することで、性能パラメータを適切に算出するとともに、当該性能パラメータに基づいてマスダンパの性能を適切に評価するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特願２０１５−１５７９４９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、従来の試験装置では、調整部材を設置する設置作業と、この調整部材の剛性を、振動系の固有振動数が加振振動数に近づくように調整する調整作業とをオペレータが手作業で行わなければならず、その分、試験が煩雑になってしまう。また、調整部材が設けられている分、試験装置が複雑になってしまう。

【0007】

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、アクチュエータの加振力の振動数が比較的低く、かつ支持部材の剛性が比較的高いような場合でも、マスダンパの性能パラメータを適切に算出でき、性能試験確認の作業を比較的簡単に行えるとともに、構成を簡略化することができるマスダンパの試験装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、剛性を有する伝達部材とともに付加振動系を構成し、回転マスを有するとともに、構造物の振動を抑制するためのマスダンパの性能を試験するマスダンパの試験装置１、４１であって、剛性を有し、試験の対象である試験対象マスダンパ２１に直列に連結された支持部材ＭＳ（実施形態における（以下、本項において同じ）右フレーム５、連結部材７、９）と、試験対象マスダンパ２１及び支持部材ＭＳを含む振動系Ｓに加振力を入力するためのアクチュエータ６と、諸元が所定の理想値である試験対象マスダンパ２１としての理想マスダンパ２１Ｉ、及び支持部材ＭＳが互いに直列に連結された第１仮想振動系ＶＳ１の固有振動数を、所定振動数に近づけるための仮想調整部材ＭＶＡが、第１仮想振動系ＶＳ１に直列に連結された第２仮想振動系ＶＳ２に、所定振動数の加振力が入力されたと仮定したときの仮想調整部材ＭＶＡの変位の予測値（仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒ）を、第２仮想振動系ＶＳ２の振動方程式（式（１）、（１１）、（２２））に基づいて取得する仮想変位取得手段（制御装置１５、図５のステップ２〜９、図８のステップ４１、図１０のステップ５２〜５５）と、所定振動数の加振力を振動系Ｓに入力するための基本入力変位（基本値ｘｂａｓｅ）と、取得された仮想調整部材の変位の予測値とに応じて、アクチュエータ６の加振力を制御する制御手段（制御装置１５、図５、図８及び図１０のステップ１０、１１）と、試験対象マスダンパ２１の抵抗力であるダンパ抵抗力Ｐを検出するダンパ抵抗力検出手段（ロードセル１１）と、制御手段によって制御されたアクチュエータ６の加振力が振動系Ｓに入力されているときに検出されたダンパ抵抗力Ｐに応じて、試験対象マスダンパ２１の性能を表す性能パラメータ（最大速度抵抗力Ｑｖ、減衰係数Ｃｅｑ、回転慣性質量ｍｄ）を算出する性能パラメータ算出手段（制御装置１５、図７のステップ３１〜３３）と、を備えることを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、剛性を有する支持部材が、試験の対象である試験対象マスダンパに直列に連結されるとともに、試験対象マスダンパ及び支持部材を含む振動系に、アクチュエータの加振力が入力される。また、諸元が所定の理想値である試験対象マスダンパとしての理想マスダンパと、支持部材とが直列に連結された第１仮想振動系の固有振動数を、所定振動数に近づけるための仮想調整部材が、第１仮想振動系に直列に連結された第２仮想振動系に、所定振動数の加振力が入力されたと仮定したときの仮想調整部材の変位の予測値が、第２仮想振動系の振動方程式に基づき、仮想変位取得手段によって取得される。さらに、所定振動数の加振力を振動系に入力するための基本入力変位と、取得された仮想調整部材の変位の予測値とに応じ、制御手段によって、アクチュエータの加振力が制御される。

【0010】

上述した仮想調整部材の定義及び仮想調整部材の変位の予測値の定義から明らかなように、上記の基本入力変位と、この仮想調整部材の変位の予測値とに応じてアクチュエータの加振力を制御することにより、当該加振力の入力中における試験対象マスダンパの抵抗力として、仮想調整部材が直列に連結された振動系に所定振動数の加振力を入力したと仮定した場合における試験対象マスダンパの抵抗力と同等の抵抗力を、得ることができる。

【0011】

前述した構成によれば、制御手段で制御されたアクチュエータの加振力が試験対象マスダンパに入力されているときに検出された試験対象マスダンパのダンパ抵抗力に応じ、性能パラメータ算出手段によって、試験対象マスダンパの性能を表す性能パラメータが算出される。以上により、検出されたダンパ抵抗力に含まれる振動数成分のうち、アクチュエータの加振力の振動数に相当する成分を大きくすることができるので、前述したようなうねりを抑制でき、ひいては、ダンパ抵抗力に応じた性能パラメータの算出を適切に行うことができる。

【0012】

また、仮想調整部材は、仮想の部材であって、試験装置に実際に設けられておらず、前述した従来の試験装置の調整部材は不要である。したがって、その分、性能試験確認の作業を比較的簡単に行えるとともに、構成を簡略化することができる。

【0013】

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のマスダンパの試験装置４１において、試験対象マスダンパ２１は、本体部（内筒２２）と、本体部に対して移動可能な可動部（ねじ軸２３ａ）と、本体部に対する可動部の変位を回転運動に変換した状態で回転マス２４に伝達する伝達機構（ボールねじ２３）とをさらに有し、制御手段によって制御されたアクチュエータ６の加振力が振動系Ｓに入力されているときに検出されたダンパ抵抗力Ｐに応じ、第２仮想振動系ＶＳ２の振動方程式に基づいて、制御手段によって制御されるアクチュエータ６の加振力が第２仮想振動系ＶＳ２に入力されることで発生すると予測される理想マスダンパ２１Ｉの抵抗力を、ダンパ抵抗力Ｐの予測値であるダンパ予測抵抗力Ｐｐｒとして算出するダンパ予測抵抗力算出手段（制御装置１５、図１０のステップ５２、３〜６、ステップ５３、５４）と、仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１を設定する設定手段（制御装置１５、図６のステップ２１）と、をさらに備え、仮想変位取得手段は、算出されたダンパ予測抵抗力Ｐｐｒ及び設定された仮想調整部材の剛性ｋｂ１に応じて、仮想調整部材の変位の予測値を算出する（図１０のステップ５５）ことを特徴とする。

【0014】

この構成によれば、試験対象マスダンパは、本体部と、本体部に対して移動可能な可動部と、本体部に対する可動部の変位を回転運動に変換した状態で回転マスに伝達する伝達機構とを有している。また、制御手段によって制御されたアクチュエータの加振力が振動系に入力されているときに検出されたダンパ抵抗力に応じ、第２仮想振動系の振動方程式に基づいて、制御手段によって制御されるアクチュエータの加振力が第２仮想振動系に入力されることで発生すると予測される理想マスダンパの抵抗力が、ダンパ抵抗力の予測値であるダンパ予測抵抗力として、ダンパ予測抵抗力算出手段により算出される。換言すれば、このダンパ予測抵抗力は、試験対象マスダンパが理想マスダンパに代えて第２仮想振動系に設けられていると仮定したときに、当該第２仮想振動系に、制御手段で制御されるアクチュエータの加振力が入力されることで発生すると予測されるダンパ抵抗力の予測値に相当する。

【0015】

さらに、仮想調整部材の剛性が設定手段によって設定されるとともに、算出されたダンパ予測抵抗力及び設定された仮想調整部材の剛性に応じて、仮想調整部材の変位の予測値が算出される。前述したように、仮想調整部材が第１仮想振動系に直列に連結されるものであるため、上記のようにダンパ予測抵抗力及び仮想調整部材の剛性に応じて仮想調整部材の変位の予測値を算出することにより、当該算出を適切に行うことができる。また、この場合、制御手段で制御されたアクチュエータの加振力の入力中に検出された試験対象マスダンパのダンパ抵抗力に応じたダンパ予測抵抗力を、仮想調整部材の変位の予測値の算出に用いるので、試験対象マスダンパに見合った仮想調整部材の変位の予測値を適切に算出することができる。

【0016】

請求項３に係る発明は、請求項２に記載のマスダンパの試験装置４１において、本体部に対する可動部の加速度（ダンパ加速度ａｄ）を検出する可動部加速度検出手段（制御装置１５、図１１のステップ６１）をさらに備え、ダンパ予測抵抗力算出手段は、制御手段によって制御されたアクチュエータ６の加振力が振動系Ｓに入力されているときに検出された可動部の加速度にさらに応じて、ダンパ予測抵抗力Ｐｐｒを算出する（ステップ５３、５４、式（２２））ことを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、本体部に対する可動部の加速度が、可動部加速度検出手段によって検出される。また、制御手段によって制御されたアクチュエータの加振力が入力されているときに検出された可動部の加速度にさらに応じて、ダンパ予測抵抗力が算出される。試験対象マスダンパの本体部に対する可動部の加速度は、試験対象マスダンパのダンパ予測抵抗力と密接な相関を有するので、ダンパ予測抵抗力の算出をより適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第１実施形態による試験装置を、これを適用した試験対象マスダンパとともに概略的に示す図である。

【図2】試験装置の制御装置などを示すブロック図である。

【図3】（ａ）理想マスダンパや、仮想調整部材、第１仮想振動系、第２仮想振動系を示すモデル図であり、（ｂ）全体ばね要素、理想マスダンパの回転マス及び粘性体を示すモデル図である。

【図4】試験対象マスダンパの断面図である。

【図5】図２の制御装置によって実行される加振制御処理を示すフローチャートである。

【図6】図２の制御装置によって実行される剛性設定処理を示すフローチャートである。

【図7】図２の制御装置によって実行される評価処理を示すフローチャートである。

【図8】加振制御処理の変形例を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第２実施形態による試験装置の制御装置などを示すブロック図である。

【図10】図９の制御装置によって実行される加振制御処理を示すフローチャートである。

【図11】図１０の続きを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態による試験装置１を、これが適用されたマスダンパである試験対象マスダンパ２１とともに概略的に示している。この試験対象マスダンパ２１は、剛性を有する伝達部材(図示せず)とともに付加振動系を構成し、建物などの構造物の振動を抑制するためのものであり、本出願人による特許第5314201号の図３などに記載されたマスダンパと同様に構成されている。まず、この試験対象マスダンパ２１の構成及び動作について、簡単に説明する。

【0020】

図１及び図４に示すように、試験対象マスダンパ２１は、内筒２２、ボールねじ２３、回転マス２４、及び制限機構２５を有している。内筒２２は、円筒状の鋼材で構成されている。内筒２２の一端部は開口しており、他端部は、自在継ぎ手を介して第１フランジ２６に取り付けられている。

【0021】

また、ボールねじ２３は、ねじ軸２３ａと、ねじ軸２３ａに多数のボール２３ｂを介して回転可能に螺合するナット２３ｃを有している。ねじ軸２３ａの一端部は、上述した内筒２２の開口に収容されており、ねじ軸２３ａの他端部は、自在継ぎ手を介して第２フランジ２７に取り付けられている。また、ナット２３ｃは、軸受け２８を介して、内筒２２に回転可能に支持されている。なお、図１では便宜上、ねじ軸２３ａの符号を省略している。ねじ軸２３ａは、後述するアクチュエータ６からの加振力が入力されていないときには、図４に示す所定の中立位置にある。

【0022】

回転マス２４は、比重の大きな材料、例えば鉄で構成され、円筒状に形成されている。また、回転マス２４は、内筒２２及びボールねじ２３を覆っており、軸受け２９を介して、内筒２２に回転可能に支持されている。回転マス２４と内筒２２の間には、一対のリング状のシール３０、３０が設けられている。これらのシール３０、３０、回転マス２４及び内筒２２によって形成された空間には、シリコンオイルで構成された粘性体３１が充填されている。

【0023】

以上のように構成された試験対象マスダンパ２１では、内筒２２とねじ軸２３ａの間に相対変位が発生すると、この相対変位がボールねじ２３で回転運動に変換された状態で、制限機構２５を介して回転マス２４に伝達されることによって、回転マス２４が回転する。

【0024】

制限機構２５は、リング状の回転滑り材２５ａと、複数のねじ２５ｂ及びばね２５ｃ（２つのみ図示）で構成されている。試験対象マスダンパ２１の軸線方向に作用する荷重（以下「軸荷重」という）が、ねじ２５ｂの締付度合に応じて定まる制限荷重に達するまでは、回転マス２４は、ナット２３ｃと一体に回転する。一方、試験対象マスダンパ２１の軸荷重が制限荷重に達すると、回転滑り材２５ａとナット２３ｃ又は回転マス２４との間に滑りが発生する。

【0025】

次に、図１及び図２を参照しながら、試験装置１について説明する。以下の説明では、便宜上、図１の上側及び下側をそれぞれ「上」及び「下」とし、左側及び右側をそれぞれ「左」及び「右」、手前側及び奥側をそれぞれ「前」及び「後」とする。図１に示すように、試験装置１は、井桁状に一体に設けられた上下左右のフレーム２、３、４、５と、試験対象マスダンパ２１を含む後述する振動系Ｓに加振力を入力するためのアクチュエータ６と、アクチュエータ６を試験対象マスダンパ２１に連結するための連結部材７と、連結部材７を下フレーム３上に左右方向に移動可能に支持するガイド機構８を備えている。連結部材７、ガイド機構８及び試験対象マスダンパ２１は、上下左右のフレーム２〜５で区画された空間に配置されている。

【0026】

アクチュエータ６は、例えばソレノイドで構成されており、左フレーム４に取り付けられた本体部６ａと、後述するロードセル１１を介して連結部材７に連結されたプランジャ６ｂを有している。アクチュエータ６は、後述する制御装置１５（図２参照）で制御され、それにより、プランジャ６ｂから加振力が出力される。

【0027】

上記の各フレーム２〜５及び連結部材７は、鋼材で構成されている。右フレーム５には、鋼材で構成された連結部材９を介して、前述した試験対象マスダンパ２１の第１フランジ２６が連結されており、試験対象マスダンパ２１の軸線は、左右方向に延びている。なお、連結部材９を省略して、第１フランジ２６を右フレーム５に直接、連結してもよい。また、連結部材７は、下フレーム３の左右方向の中央部に配置されており、連結部材７の右面、すなわちアクチュエータ６と反対側の面には、試験対象マスダンパ２１の第２フランジ２７が取り付けられている。

【0028】

前記ガイド機構８は、下フレーム３の上面の左右方向の中央部に取り付けられ、左右方向に延びるレール８ａと、レール８ａに、複数のボール（図示せず）を介して係合するスライド部材８ｂを有している。スライド部材８ｂは、レール８ａに対して左右方向にのみ移動可能であり、回転不能である。スライド部材８ｂの上面には、連結部材７が取り付けられている。

【0029】

試験装置１はさらに、連結部材７とアクチュエータ６の間に設けられたロードセル１１と、連結部材７の右面に取り付けられた第１変位センサ１２と、前記制御装置１５を備えている。ロードセル１１は、例えばひずみゲージ式のものであり、連結部材７に作用する荷重を、試験対象マスダンパ２１の抵抗力（以下「ダンパ抵抗力」という）Ｐとして検出し、その検出信号を制御装置１５に出力する。なお、ロードセル１１として、静電容量式のものや他の適当なタイプのものを用いてもよい。また、連結部材７を省略して、アクチュエータ６のプランジャ６ｂを、ロードセル１１を介して第２フランジ２７に連結してもよい。

【0030】

第１変位センサ１２は、例えばレーザー式のものであり、試験対象マスダンパ２１の内筒２２に対するねじ軸２３ａの変位（以下「ダンパ変位」という）ｘｄを検出し、その検出信号を制御装置１５に出力する。なお、第１変位センサ１２として、接触式のものや他の適当なタイプのものを用いてもよい。制御装置１５は、アクチュエータ６を駆動するための電源や、整流器、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースなどの組み合わせで構成されている。

【0031】

以上の構成の試験装置１では、アクチュエータ６から加振力（例えば正弦波の加振力）が出力されるとともに、このアクチュエータ６の加振力（以下「アクチュエータ加振力」という）が、連結部材７、試験対象マスダンパ２１、連結部材９及び右フレーム５から成る振動系Ｓに入力される。また、制御装置１５により、当該アクチュエータ加振力の入力中に検出されたダンパ抵抗力Ｐ及びダンパ変位ｘｄに応じて、試験対象マスダンパ２１の性能を表す各種の性能パラメータが算出される。

【0032】

この場合、本発明の課題及び課題を解決するための手段で述べたように、右フレーム５や連結部材７の全体の剛性と試験対象マスダンパ２１の回転慣性質量とによって定まる振動系Ｓの固有振動数が、アクチュエータ加振力の振動数よりもかなり高いときには、ロードセル１１で検出されるダンパ抵抗力Ｐに含まれる振動数成分のうち、振動系Ｓの固有振動数に相当する成分が大きくなる。これにより、検出されたダンパ抵抗力Ｐに不規則なうねりが表れる結果、ダンパ抵抗力Ｐに基づいて試験対象マスダンパ２１の性能パラメータを適切に算出できなくなる。

【0033】

そこで、本実施形態では、性能パラメータを適切に算出するために、アクチュエータ加振力が、制御装置１５により以下に述べるようにして制御される。まず、その制御手法の技術的観点について説明する。

【0034】

本発明の前述した仮想調整部材ＭＶＡ及び理想マスダンパ２１Ｉが、右フレーム５及び連結部材７、９に直列に連結されていると仮定した場合、右フレーム５及び連結部材７、９の全体を支持部材ＭＳとすると、仮想調整部材ＭＶＡ、理想マスダンパ２１Ｉ及び支持部材ＭＳの全体を示すモデル図は、例えば図３（ａ）のように表される。この理想マスダンパ２１Ｉは、回転マス２４の回転慣性質量や粘性体３１の減衰係数などの諸元の各々がカタログに記載の所定の理想値である試験対象マスダンパ２１に相当する。また、図３（ａ）において、ＭＤＳは、理想マスダンパ２１Ｉの内筒及びボールねじから成るばね要素（以下「理想ダンパばね要素」という）である。さらに、仮想調整部材ＭＶＡは、支持部材ＭＳ及び理想マスダンパ２１Ｉが互いに直列に連結された第１仮想振動系ＶＳ１の固有振動数を後述する所定振動数に近づけるためのものである。

【0035】

また、仮想調整部材ＭＶＡ、支持部材ＭＳ及び理想ダンパばね要素ＭＤＳ全体を全体ばね要素ＭＡＳとすると、全体ばね要素ＭＡＳ、理想マスダンパ２１Ｉの回転マス２４Ｉ及び粘性体３１Ｉを示すモデル図は、例えば図３（ｂ）のように表される。以下、理想マスダンパ２１Ｉの回転マス２４Ｉ及び粘性体３１Ｉを総称して、「理想ダンパ要素」という。

【0036】

ここで、仮想調整部材ＭＶＡの剛性（ばね定数）をｋｂ１、理想ダンパばね要素ＭＤＳの剛性をｋｂ２、支持部材ＭＳの剛性をｋｂ３、全体ばね要素ＭＡＳの剛性をｋｂとすると、ｋｂは、ｋｂ１・ｋｂ２・ｋｂ３／（ｋｂ１・ｋｂ２＋ｋｂ１・ｋｂ３＋ｋｂ２・ｋｂ３）で表される。ここで、全体ばね要素ＭＡＳ及び理想ダンパ要素に入力されるアクチュエータ加振力による入力変位（以下、単に「入力変位」という）をｘとし、アクチュエータ加振力による全体ばね要素ＭＡＳの変位（以下「全体ばね要素変位」という）をｘｂとすると、ｘ＝ｘｄｉ＋ｘｂが成立する。このｘｄｉは、理想マスダンパ２１Ｉの内筒に対するねじ軸の変位（以下「理想ダンパ変位」という）である。

【0037】

また、理想ダンパ変位ｘｄｉの変化速度（ｘｄｉの１回微分値。以下「理想ダンパ速度」という）をｖｄｉとし、粘性体３１Ｉのせん断抵抗による非線形粘性減衰係数ｃｄｉ・（ｖｄｉ）が、｜ｖｄｉ｜のべき乗に比例すると仮定する、すなわち、ｃｄｉ・（ｖｄｉ）＝ｃｖ・｜ｖｄｉ｜^α-1であると仮定すると、アクチュエータ加振力が全体ばね要素ＭＡＳ及び理想ダンパ要素に入力されるときの振動方程式は、次式（１）で表される。
ＰＩ＝ｃｖ・｜ｖｄｉ｜^α-1・ｖｄｉ＋ｍｄｉ・ａｄｉ＝ｋｂ（ｘ−ｘｄｉ）
……（１）
ここで、ＰＩは、理想マスダンパ２１Ｉの抵抗力（以下「理想ダンパ抵抗力」という）であり、ｍｄｉは、回転マス２４Ｉの回転慣性質量（等価質量）である。また、ａｄｉは、理想ダンパ変位ｘｄｉの変化加速度（ｘｄｉの２回微分値。以下「理想ダンパ加速度」という）であり、他のパラメータは前述したとおりである。

【0038】

次に、この式（１）で表される振動方程式を、時刻歴応答解析で用いるために、理想ダンパ抵抗力ＰＩの単位時間当たりの変化量（以下「理想ダンパ抵抗力変化量」という）ΔＰＩの関数で表す。

【0039】

まず、理想マスダンパ２１Ｉの粘性抵抗力ｃｖ・ｓｇｎ（ｖｄｉ）｜ｖｄｉ｜^α（＝ｃｖ・｜ｖｄｉ｜^α-1・ｖｄｉ）の導関数は、速度と粘性抵抗力との関係において、理想ダンパ速度ｖｄｉに対する接線減衰係数ｃｄｔ（ｖｄｉ）であり、次式（２）で表される。また、慣性力に関する接線質量は常に、回転マス２４Ｉの回転慣性質量ｍｄｉである。
ｃｄｔ（ｖｄｉ）＝ｃｖ・α・｜ｖｄｉ｜^α-1 ……（２）

【0040】

これらの接線減衰係数ｃｄｔ（ｖｄｉ）及び回転マス２４Ｉの回転慣性質量ｍｄｉを用いて、上記の理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩは、次式（３）で表される。
ΔＰＩ＝ｃｄｔ（ｖｄｉ）・Δｖｄｉ＋ｍｄｉ・Δａｄｉ
＝ｃｖ・α・｜ｖｄｉ｜^α-1・Δｖｄｉ＋ｍｄｉ・Δａｄｉ ……（３）
ここで、Δｖｄｉは、時刻歴応答解析における１ステップ当たりの理想ダンパ速度ｖｄｉの変化量（以下「理想ダンパ速度変化量」という）であり、Δａｄｉは、１ステップ当たりの理想ダンパ加速度ａｄｉの変化量（以下「理想ダンパ加速度変化量」という）である。

【0041】

また、理想ダンパ速度変化量Δｖｄｉは、平均加速度法（β＝０．２５）を用いて、次式（４）で表される。
Δｖｄｉ＝（Δａｄｉ＋２・ａｄｉｚ）Δｔ／２ ……（４）
ここで、Δｔは、時刻歴応答解析における１ステップ当たりの時間（各ステップ間の時間。以下「ステップ時間」という）であり、ａｄｉｚは、理想ダンパ加速度ａｄｉの前回値、すなわち、前回のステップにおける理想ダンパ加速度ａｄｉである。

【0042】

さらに、この式（４）を変形すると、理想ダンパ加速度変化量Δａｄｉは、次式（５）で表される。
Δａｄｉ＝（２・Δｖｄｉ／Δｔ）−２・ａｄｉｚ ……（５）

【0043】

上記の式（３）〜（５）より次式（６）が得られる。
ΔＰＩ＝ｃｒ・Δｖｄｉ−２・ｍｄｉ・ａｄｉｚ ……（６）

【0044】

この式（６）における変数ｃｒは、次式（７）で表される。
ｃｒ＝ｃｄｔ（ｖｄｉ）＋２・ｍｄｉ／Δｔ
＝ｃｖ・α・｜ｖｄｉ｜^α-1＋２・ｍｄｉ／Δｔ ……（７）

【0045】

また、理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩは、全体ばね要素ＭＡＳの剛性ｋｂと、１ステップ当たりの全体ばね要素変位ｘｂの変化量（以下「全体ばね要素変位変化量」という）Δｘｂとを用いて、次式（８）で表される。
ΔＰＩ＝ｋｂ・Δｘｂ ……（８）

【0046】

さらに、全体ばね要素変位変化量Δｘｂは、平均加速度法（β＝０．２５）を用いて、次式（９）で表される。ここで、Δｖｂは、全体ばね要素変位変化量Δｘｂの変化速度（Δｘｂの１回微分値。以下「全体ばね要素速度変化量」という）である。換言すれば、全体ばね要素速度変化量Δｖｂは、全体ばね要素変位ｘｂの変化速度（ｘｂの１回微分値。以下「全体ばね要素速度ｖｂ」という）の１ステップ当たりの変化量である。また、ｖｂｚは、全体ばね要素速度ｖｂの前回値、すなわち、前回のステップにおける全体ばね要素速度ｖｂである。
Δｘｂ＝（Δｖｂ＋２・ｖｂｚ）Δｔ／２ ……（９）

【0047】

さらに、この式（９）を変形すると、全体ばね要素速度変化量Δｖｂは、次式（１０）で表される。
Δｖｂ＝（２・Δｘｂ／Δｔ）−２・ｖｂｚ ……（１０）

【0048】

前記式（６）〜（１０）から、理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩは、次式（１１）で表される。式（１１）において、Δｖは、入力変位ｘの変化速度（ｘの１回微分値。以下「入力速度ｖ」という）の１ステップ当たりの変化量（以下「入力速度変化量」という）である。
ΔＰＩ＝ｃｒ（Δｖ−Δｖｂ）−２・ｍｄｉ・ａｄｉｚ
＝（ｃｒ・Δｖ／κ）＋（２・ｃｒ・ｖｂｚ／κ）
−（２・ｍｄｉ・ａｄｉｚ／κ） ……（１１）
ここで、κ＝１＋｛（２・ｃｒ）／（Δｔ・ｋｂ）｝である。

【0049】

また、全体ばね要素速度ｖｂ、理想ダンパ加速度ａｄｉ、及び理想ダンパ速度ｖｄｉは、次式（１２）、（１３）、及び（１４）でそれぞれ表される。
ｖｂ＝ｖｂｚ＋Δｖｂ＝（２・Δｘｂ／Δｔ）−ｖｂｚ ……（１２）
ａｄｉ＝ａ−ａｂ
＝ａ−｛（４・Δｘｂ／Δｔ²）−（４・ｖｂｚ／Δｔ）−ａｂｚ｝
……（１３）
ｖｄｉ＝ｖ−ｖｂ＝ｖ−｛（２・Δｘｂ／Δｔ）−ｖｂｚ｝
＝ｖ−｛（２・ΔＰＩ）／（Δｔ・ｋｂ）−ｖｂｚ｝ ……（１４）
ここで、ａは、入力変位ｘの変化加速度（ｘの２回微分値。以下「入力加速度」という）であり、ａｂは、全体ばね要素変位ｘｂの変化加速度（ｘｂの２回微分値。以下「全体ばね要素加速度」という）である。また、ａｂｚは、全体ばね要素加速度ａｂの前回値、すなわち、前回のステップにおける全体ばね要素加速度ａｂである。

【0050】

また、今回の理想ダンパ抵抗力ＰＩの予測値（以下「理想ダンパ予測抵抗力」という）ＰＩｐｒは、次式（１５）で表される。
ＰＩｐｒ＝ＰＩｐｒｚ＋ΔＰＩ ……（１５）
ここで、ＰＩｐｒｚは、理想ダンパ予測抵抗力ＰＩｐｒの前回値、すなわち前回のステップにおける理想ダンパ予測抵抗力ＰＩｐｒである。

【0051】

さらに、今回の仮想調整部材ＭＶＡの変位の予測値（以下「仮想調整部材予測変位」という）ｘｂ１ｐｒは、次式（１６）で表される。前述したように、ｋｂ１は、仮想調整部材ＭＶＡの剛性である。
ｘｂ１ｐｒ＝ＰＩｐｒ／ｋｂ１ ……（１６）

【0052】

制御装置１５は、仮想調整部材ＭＶＡが試験対象マスダンパ２１を含む振動系Ｓに直列に連結された仮想の振動系（図３（ａ））に入力される入力変位と同等の変位を、アクチュエータ６から振動系Ｓに入力するために、アクチュエータ加振力による入力変位の目標値ｘｏｂｊを、その基本値ｘｂａｓｅと仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒに応じて算出するとともに、算出された目標値ｘｏｂｊに基づいて、アクチュエータ加振力を制御する。

【0053】

具体的には、制御装置１５は、図５に示すアクチュエータ６を制御するための加振制御処理を実行する。本処理は、前記ステップ時間Δｔとしての所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに、繰り返し実行され、その開始から所定の実行時間（例えば６０ｓｅｃ）が経過したときに完了（停止）される。まず、図５のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、そのときに得られている各種パラメータを、その前回値としてシフトする。これらのパラメータには、後述するようにして算出される基本値ｘｂａｓｅ、入力速度ｖ、理想ダンパ予測抵抗力ＰＩｐｒ、全体ばね要素速度ｖｂ、入力加速度ａ、理想ダンパ加速度ａｄｉ、及び理想ダンパ速度ｖｄｉが含まれる。

【0054】

次いで、前記式（７）（ｃｒ＝ｃｖ・α・｜ｖｄｉ｜^α-1＋２・ｍｄｉ／Δｔ）によって、変数ｃｒを算出する（ステップ２）。この場合、式（７）における変数ｃｖ及びαとして、仕様書に記載の試験対象マスダンパ２１の諸元の所定の理想値に応じて実験で予め求めた所定値が、用いられる。また、回転マス２４Ｉの回転慣性質量ｍｄｉとして、仕様書に記載の所定の理想値が用いられ、ステップ時間Δｔとして、上記の所定時間が用いられる。このことは、後述する他のパラメータの算出においても同様に当てはまる。さらに、理想ダンパ速度ｖｄｉとして、上記ステップ１でシフトされた理想ダンパ速度の前回値ｖｄｉｚが用いられる。なお、本処理の初回時には、当該算出において、理想ダンパ速度ｖｄｉは値０に設定される。

【0055】

次に、本処理の開始時からの経過時間を計時するためのカウンタのカウンタ値Ｃをインクリメントする（ステップ３）。次いで、カウンタ値Ｃに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、アクチュエータ６からの今回の入力変位の基本値ｘｂａｓｅを算出する（ステップ４）。このマップは、所定振動数ｆｒｅｆの地震波（例えば正弦波の振動波）に基づく入力変位を基本値ｘｂａｓｅとして、カウンタ値Ｃに関連づけてマップ化したものである。

【0056】

次いで、算出された基本値ｘｂａｓｅなどを用い、次式（１７）によって、今回の入力速度ｖを算出する（ステップ５）。
ｖ＝｛２（ｘｂａｓｅ−ｘｂａｓｅｚ）／Δｔ｝−ｖｚ ……（１７）
ここで、ｘｂａｓｅｚ及びｖｚはそれぞれ、前記ステップ１でシフトされた基本値ｘｂａｓｅ及び入力速度ｖの前回値である。なお、当該算出において、本処理の初回時には、ｘｂａｓｅｚ及びｖｚは値０に設定される。

【0057】

次に、算出された入力速度ｖから、その前回値ｖｚを減算することによって、入力速度変化量Δｖを算出する（ステップ６）。

【0058】

次いで、算出された入力速度変化量Δｖと、前記ステップ１でシフトされた全体ばね要素速度の前回値ｖｂｚ及び理想ダンパ加速度の前回値ａｄｉｚと、前記ステップ２で算出された変数ｃｒを用い、前記式（１１）（ΔＰＩ＝（ｃｒ・Δｖ／κ）＋（２・ｃｒ・ｖｂｚ／κ）−（２・ｍｄｉ・ａｄｉｚ／κ））によって、理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩを算出する（ステップ７）。

【0059】

当該ΔＰＩの算出において、本処理の初回時には、全体ばね要素速度の前回値ｖｂｚ及び理想ダンパ加速度の前回値ａｄｉｚは、値０に設定される。また、κ＝１＋｛（２・ｃｒ）／（Δｔ・ｋｂ）｝における全体ばね要素ＭＡＳの剛性ｋｂは、前述した図３から明らかなように、次式（１８）によって算出された値に予め設定される。
ｋｂ＝ｋｂ１・ｋｂ２・ｋｂ３
／（ｋｂ１・ｋｂ２＋ｋｂ１・ｋｂ３＋ｋｂ２・ｋｂ３） ……（１８）

【0060】

この場合、理想ダンパばね要素ＭＤＳ（理想マスダンパ２１Ｉの内筒及びボールねじから成るばね要素）の剛性ｋｂ２として、試験対象マスダンパ２１の仕様書に記載の諸元に基づく所定値が用いられ、支持部材ＭＳ（右フレーム５及び連結部材７、９の全体）の剛性ｋｂ３として、各部材の仕様書に基づいて予め求めた所定値が用いられる。また、仮想調整部材ＭＶＡは、第１仮想振動系ＶＳ１の固有振動数を所定振動数ｆｒｅｆに近づけるためのものである。このため、仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１は、前記図３（ａ）に示す支持部材ＭＳ、理想マスダンパ２１Ｉ及び仮想調整部材ＭＶＡが互いに直列に連結された第２仮想振動系ＶＳ２の固有振動数ｆｖｓ２が、前記基本値ｘｂａｓｅとして設定される入力加振波形の所定振動数ｆｒｅｆになるように、予め設定される。この場合、第２仮想振動系ＶＳ２の固有振動数ｆｖｓ２は、ｆｖｓ２＝sqrt｛ｋｂ／ｍｄｉ｝／（２π）で表される。

【0061】

図６は、仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１及び全体ばね要素ＭＡＳの剛性ｋｂを設定するための剛性設定処理を示しており、本処理は、加振制御処理の実行開始の直前に、１回のみ実行される。剛性設定処理では、そのステップ２１及び２２においてそれぞれ、仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１及び全体ばね要素ＭＡＳの剛性ｋｂが上述したようにして設定される。なお、当該設定にあたり、理想ダンパばね要素ＭＤＳの剛性ｋｂ２、支持部材ＭＳの剛性ｋｂ３、及び所定振動数ｆｒｅｆは、オペレータによって制御装置１５に入力される。

【0062】

図５に戻り、前記ステップ７に続くステップ８では、ステップ７で算出された理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩ及び前記ステップ１でシフトされた理想ダンパ予測抵抗力の前回値ＰＩｐｒｚを用い、前記式（１５）（ＰＩｐｒ＝ＰＩｐｒｚ＋ΔＰＩ）によって、今回の理想ダンパ予測抵抗力ＰＩｐｒを算出する。次いで、算出された理想ダンパ予測抵抗力ＰＩｐｒを用い、前記式（１６）（ｘｂ１ｐｒ＝ＰＩｐｒ／ｋｂ１）によって、仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを算出する（ステップ９）。この場合にも、上述したようにして設定された仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１が用いられる。

【0063】

次に、前記ステップ４で算出された基本値ｘｂａｓｅから、ステップ９で算出された仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを減算することによって、入力変位の目標値ｘｏｂｊを算出する（ステップ１０）。次いで、算出された目標値ｘｏｂｊに基づく制御信号をアクチュエータ６に出力する（ステップ１１）。これにより、試験対象マスダンパ２１、右フレーム５及び連結部材７、９から成る振動系Ｓにアクチュエータ６から入力される入力変位が目標値ｘｏｂｊになるように、アクチュエータ加振力が制御される。

【0064】

次に、前記ステップ７で算出された理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩを全体ばね要素ＭＡＳの剛性ｋｂで除算する（前記式（８）参照）ことによって、全体ばね要素変位変化量Δｘｂを算出する（ステップ１２）。この算出手法から明らかなように、全体ばね要素変位変化量Δｘｂは、今回の制御によるアクチュエータ加振力が入力されることで得られる全体ばね要素変位変化量に相当する。

【0065】

次いで、算出された全体ばね要素変位変化量Δｘｂと、ステップ時間Δｔと、前記ステップ１でシフトされた全体ばね要素速度の前回値ｖｂｚを用い、前記式（１２）（ｖｂ＝（２・Δｘｂ／Δｔ）−ｖｂｚ）によって、今回の全体ばね要素速度ｖｂを算出する（ステップ１３）。次に、前記ステップ５で算出された入力速度ｖと、前記ステップ１でシフトされた入力速度ｖの前回値ｖｚ及び入力加速度ａの前回値ａｚと、ステップ時間Δｔを用い、次式（１９）によって、今回の入力加速度ａを算出する（ステップ１４）。
ａ＝｛２（ｖ−ｖｚ）／Δｔ｝−ａｚ ……（１９）

【0066】

次いで、算出された入力加速度ａと、全体ばね要素変位変化量Δｘｂと、ステップ時間Δｔと、全体ばね要素速度の前回値ｖｂｚと、前記ステップ１でシフトされた全体ばね要素加速度ａｂの前回値ａｂｚを用い、前記式（１３）（ａｄｉ＝ａ−｛（４・Δｘｂ／Δｔ²）−（４・ｖｂｚ／Δｔ）−ａｂｚ｝）によって、今回の理想ダンパ加速度ａｄｉを算出する（ステップ１５）。次に、前記ステップ５で算出された入力速度ｖ、ステップ７で算出された理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩ、ステップ時間Δｔ、図６のステップ２２で設定された全体ばね要素ＭＡＳの剛性ｋｂ、前記ステップ１でシフトされた全体ばね要素速度の前回値ｖｂｚを用い、前記式（１４）（ｖｄｉ＝ｖ−｛（２・ΔＰＩ）／（Δｔ・ｋｂ）−ｖｂｚ｝）によって、理想ダンパ速度ｖｄｉを算出し（ステップ１６）、本処理を終了する。

【0067】

以上の算出手法から明らかなように、ステップ１３、１５及び１６でそれぞれ算出される全体ばね要素速度ｖｂ、理想ダンパ加速度ａｄｉ及び理想ダンパ速度ｖｄｉは、全体ばね要素変位変化量Δｘｂと同様、今回の制御によるアクチュエータ加振力が入力されることで得られる全体ばね要素速度ｖｂ、理想ダンパ加速度ａｄｉ及び理想ダンパ速度ｖｄｉにそれぞれ相当する。

【0068】

以上のように、加振制御処理では、ステップ１３、１５及び１６でそれぞれ算出された全体ばね要素速度ｖｂ、理想ダンパ加速度ａｄｉ、及び理想ダンパ速度ｖｄｉは、次回の本処理の実行時に、前回値として、変数ｃｒや理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩの算出に用いられる。

【0069】

次に、図７を参照しながら、制御装置１５によって実行される試験対象マスダンパ２１を評価するための処理について説明する。本処理は、上述した加振制御処理の実行に続いて、前記所定時間ごとに繰り返し実行される。

【0070】

まず、図７のステップ３１では、最大速度抵抗力Ｑｖを、次のようにして算出する。すなわち、加振制御処理で制御されたアクチュエータ加振力の入力中、ダンパ抵抗力Ｐ及びダンパ変位ｘｄに応じ、ねじ軸２３ａが前記中立位置（図４参照）にあるときに、すなわち、内筒２２に対するねじ軸２３ａの速度が最大であるときに検出されたダンパ抵抗力Ｐを、最大速度抵抗力Ｑｖとしてサンプリングする。この場合、ねじ軸２３ａが、アクチュエータ加振力により左右方向に往復動することから明らかなように、最大速度抵抗力Ｑｖとして、正値の最大速度抵抗力＋Ｑｖと、負値の最大速度抵抗力−Ｑｖが得られる。このため、これらの＋Ｑｖ及び−Ｑｖの各々の絶対値の平均値を、試験対象マスダンパ２１の最大速度抵抗力Ｑｖとして算出する。

【0071】

ステップ３１に続くステップ３２では、試験対象マスダンパ２１の減衰係数Ｃｅｑを、次のようにして算出する。すなわち、まず、加振制御処理で制御されたアクチュエータ加振力の入力中、ダンパ抵抗力Ｐ及びダンパ変位ｘｄを、前記所定時間ごとに、互いに関連づけてサンプリングするとともに、当該サンプリングを、ねじ軸２３ａが１サイクル分、往復動するまで、すなわち、中立位置に位置していたねじ軸２３ａが、左右に往復動して中立位置に再度、戻るまで行う。次いで、サンプリングした複数のダンパ抵抗力Ｐ及びダンパ変位ｘｄを用いて、次式（２０）によって、履歴面積ΔＷを算出する。ここで、ｉは、サンプリングされたダンパ抵抗力Ｐ及びダンパ変位ｘｄのサンプリング番号であり、ｎは、サンプリングされたダンパ抵抗力Ｐ及びダンパ変位ｘｄの個数である。

【数1】

【0072】

次に、サンプリングされた複数のダンパ変位ｘｄのうちの最大のものを最大変位ｘｄｍａｘとして設定するとともに、算出された履歴面積ΔＷ、最大変位ｘｄｍａｘ及びアクチュエータ加振力の前記所定振動数ｆｒｅｆを用い、次式（２１）によって、試験対象マスダンパ２１の減衰係数Ｃｅｑを算出する。
Ｃｅｑ＝ΔＷ／（２π²・ｆｒｅｆ・ｘｄｍａｘ²） ……（２１）

【0073】

ステップ３２に続くステップ３３では、試験対象マスダンパ２１の回転マス２４の回転慣性質量ｍｄを、次のようにして算出する。すなわち、まず、減衰係数Ｃｅｑの算出の場合と同様、加振制御処理で制御されたアクチュエータ加振力の入力中、ダンパ抵抗力Ｐ及びダンパ変位ｘｄを、所定時間ごとに、互いに関連づけてサンプリングするとともに、当該サンプリングを、ねじ軸２３ａが１サイクル分、往復動するまで行う。次いで、サンプリングされた複数のダンパ抵抗力Ｐのうち、ダンパ変位ｘｄが最大になったとき（試験対象マスダンパ２１が最も伸びたとき）、又は最小になったとき（試験対象マスダンパ２１が最も縮んだとき）にサンプリングされたＰを、最大慣性力Ｑｍａｘとして設定する。

【0074】

次に、サンプリングされた複数のダンパ変位ｘｄを２回微分することによって、そのときどきにおける内筒２２に対するねじ軸２３ａの加速度を算出するとともに、算出された複数の加速度のうちの最も大きいものを、最大加速度δｍａｘとして設定する。次いで、設定された最大慣性力Ｑｍａｘを、設定された最大加速度δｍａｘで除算することによって、試験対象マスダンパ２１の回転慣性質量ｍｄを算出する。

【0075】

ステップ３３に続くステップ３４では、試験対象マスダンパ２１の性能を次のようにして評価し、本処理を終了する。すなわち、ステップ３１で算出された最大速度抵抗力Ｑｖが所定の基準抵抗力よりも小さいという条件、ステップ３２で算出された減衰係数Ｃｅｑが所定の基準減衰係数よりも小さいという条件、及び、ステップ３３で算出された回転慣性質量ｍｄが所定の基準質量よりも小さいという条件の少なくとも１つが成立しているときには、試験対象マスダンパ２１の性能が低いと評価される。以下、これらの最大速度抵抗力Ｑｖ、減衰係数Ｃｅｑ及び回転慣性質量ｍｄを総称して適宜、「性能パラメータ」という。

【0076】

以上のように、第１実施形態によれば、剛性を有する右フレーム５及び連結部材７、９から成る支持部材ＭＳが、試験対象マスダンパ２１に直列に連結されるとともに、試験対象マスダンパ２１及び支持部材ＭＳを含む振動系Ｓに、アクチュエータ加振力が入力される。また、所定振動数ｆｒｅｆの加振力が第２仮想振動系ＶＳ２に入力されたと仮定したときの仮想調整部材ＭＶＡの変位の予測値である仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒが、第２仮想振動系ＶＳ２の振動方程式（前記式（１））から導出された式（１１）などに基づいて算出される（図５のステップ２〜９）。この第２仮想振動系ＶＳ２は、理想マスダンパ２１Ｉと、支持部材ＭＳとが直列に連結された第１仮想振動系ＶＳ１の固有振動数を所定振動数ｆｒｅｆに近づけるための仮想調整部材ＭＶＡが、第１仮想振動系ＶＳ１に直列に連結された振動系である。

【0077】

さらに、所定振動数ｆｒｅｆの加振力を入力するための入力変位の基本値ｘｂａｓｅと、算出された仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒとに応じて、アクチュエータ加振力が制御される（ステップ１０、１１）。以上のようにしてアクチュエータ加振力を制御することにより、当該アクチュエータ加振力の入力中における試験対象マスダンパ２１のダンパ抵抗力Ｐとして、仮想調整部材ＭＶＡが直列に連結された振動系Ｓに所定振動数ｆｒｅｆのアクチュエータ加振力を入力したと仮定した場合における試験対象マスダンパ２１のダンパ抵抗力Ｐと同等の抵抗力を、得ることができる。

【0078】

第１実施形態によれば、上述したように制御されたアクチュエータ加振力が振動系Ｓに入力されているときに検出された試験対象マスダンパ２１のダンパ抵抗力Ｐに応じて、試験対象マスダンパ２１の性能を表す性能パラメータが算出される（図７のステップ３１〜３３）。以上により、検出されたダンパ抵抗力Ｐに含まれる振動数成分のうち、アクチュエータ加振力の振動数に相当する成分を大きくすることができるので、前述したようなうねりを抑制でき、ひいては、ダンパ抵抗力Ｐに応じた性能パラメータの算出を適切に行うことができる。

【0079】

また、仮想調整部材ＭＶＡは、仮想の部材であって、図１に示すように試験装置１に実際に設けられておらず、前述した従来の試験装置の調整部材は不要である。したがって、その分、性能試験確認の作業を比較的簡単に行えるとともに、構成を簡略化することができる。

【0080】

次に、図８を参照しながら、第１実施形態の変形例による加振制御処理について説明する。この変形例は、第１実施形態と比較して、仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒの算出手法のみが異なっている。図８において、図５と同じ実行内容については、同じステップ番号を付している。図８に示すように、変形例では、ステップ１、２、５〜８、及び１２〜１６による処理が省略されており、前記ステップ４において基本値ｘｂａｓｅが算出されると、続くステップ４１において、前記ステップ３でインクリメントされたカウンタ値Ｃに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒが算出される。このマップは、前記式（７）や（１１）〜（１８）によって予め算出された仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを、カウンタ値Ｃに関連づけてマップ化したものである。

【0081】

上記ステップ４１に続いて、前記ステップ１０及び１１を実行し、本処理を終了する。これにより、入力変位の基本値ｘｂａｓｅから仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを減算することによって、入力変位の目標値ｘｏｂｊが算出されるとともに、算出された目標値ｘｏｂｊに基づく制御信号がアクチュエータ６に出力される。

【0082】

以上のように、上述した変形例によれば、前述した第１実施形態による効果を同様に得ることができるとともに、ステップ１、２、５〜８、及び１２〜１６による処理が省略されている分、制御装置１５の演算負荷を軽減することができる。

【0083】

次に、図９〜図１１を参照しながら、本発明の第２実施形態による試験装置４１について、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図９に示すように、この試験装置４１は、第２変位センサ１３をさらに備えている。第２変位センサ１３は、例えば前記第１変位センサ１２と同様のレーザー式のものであり、右フレーム５に設けられていて、振動による右フレーム５の変位を支持部材ＭＳの変位（以下「支持部材変位」という）ｘｂ３として検出し、その検出信号を制御装置１５に出力する。なお、第２変位センサ１３として、接触式のものや他の適当なタイプのものを用いてもよい。

【0084】

また、図１０は、試験装置４１の制御装置１５によって実行される加振制御処理を示している。同図において、第１実施形態による加振制御処理（図５）と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付している。以下、本処理について、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

【0085】

まず、図１０のステップ５１では、前記ステップ１と同様、そのときに得られている各種パラメータを、その前回値としてシフトする。これらのパラメータには、後述するようにして算出される基本値ｘｂａｓｅ、入力速度ｖ、ダンパ予測抵抗力Ｐｐｒ、全体ばね要素変位ｘｂ、全体ばね要素速度ｖｂ、ダンパ速度ｖｄ、及びダンパ加速度ａｄが含まれる。

【0086】

次いで、ステップ５１でシフトされたダンパ速度の前回値ｖｄｚを理想ダンパ速度ｖｄｉとして用い、前記式（７）によって、変数ｃｒを算出する（ステップ５２）。すなわち、この場合の変数ｃｒの算出式は、ｃｒ＝ｃｖ・α・｜ｖｄｚ｜^α-1＋２・ｍｄｉ／Δｔになる。また、第１実施形態と同様、この式における変数ｃｖ及びαとして、仕様書に記載の試験対象マスダンパ２１の諸元の所定の理想値に応じて実験で予め求めた所定値が、用いられる。また、回転マス２４Ｉの回転慣性質量ｍｄｉとして、仕様書に記載の所定の理想値が用いられ、ステップ時間Δｔとして、前記所定時間が用いられる。

【0087】

ステップ５２に次いで、前記ステップ３〜６を実行し、ステップ６に続くステップ５３では、ダンパ抵抗力変化量ΔＰを算出する。このダンパ抵抗力変化量ΔＰは、試験対象マスダンパ２１のダンパ抵抗力Ｐの所定時間（すなわちステップ時間Δｔ）当たりの今回の変化量の予測値であり、入力速度変化量Δｖと、前記ステップ５１でシフトされた全体ばね要素速度の前回値ｖｂｚ及びダンパ加速度の前回値ａｄｚと、前記ステップ５２で算出された変数ｃｒを用い、前記式（１１）を変形した次式（２２）によって算出される。なお、変数κに含まれる変数ｃｒとして、ステップ５２で算出されたｃｒが用いられることはもちろんである。
ΔＰ＝（ｃｒ・Δｖ／κ）＋（２・ｃｒ・ｖｂｚ／κ）
−（２・ｍｄｉ・ａｄｚ／κ） ……（２２）

【0088】

次いで、算出されたダンパ抵抗力変化量ΔＰを、検出されたダンパ抵抗力Ｐに加算することによって、ダンパ予測抵抗力Ｐｐｒを算出する（ステップ５４、Ｐｐｒ＝Ｐ＋ΔＰ）。このダンパ予測抵抗力Ｐｐｒは、試験対象マスダンパ２１の今回のダンパ抵抗力Ｐの予測値である。次に、算出されたダンパ予測抵抗力Ｐｐｒを仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１で除算することによって、仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを算出する（ステップ５５、ｘｂ１ｐｒ＝Ｐｐｒ／ｋｂ１）。この仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１は、第１実施形態と同様にして設定される（図６）。

【0089】

次に、前記ステップ１０を実行し、前記ステップ４で算出された基本値ｘｂａｓｅから、ステップ４５で算出された仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを減算することによって、目標値ｘｏｂｊを算出する。次いで、前記ステップ１１を実行し、算出された目標値ｘｏｂｊに基づく制御信号をアクチュエータ６に出力する。

【0090】

ステップ１１に続く図１１のステップ５６では、上記ステップ５４で算出されたダンパ予測抵抗力Ｐｐｒを理想ダンパばね要素ＭＤＳの剛性ｋｂ２で除算することによって、ダンパばね要素予測変位ｘｂ２ｐｒを算出する。このダンパばね要素予測変位ｘｂ２ｐｒは、試験対象マスダンパ２１の内筒２２及びボールねじ２３から成るばね要素の変位の今回の予測値である。

【0091】

次いで、前記ステップ５５及び５６でそれぞれ算出された仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒ及びダンパばね要素予測変位ｘｂ２ｐｒと、検出された支持部材変位ｘｂ３とを互いに足し合わせることによって、全体ばね要素変位ｘｂを算出する（ステップ５７）。次に、算出された今回の全体ばね要素変位ｘｂから、前記ステップ５１でシフトされた全体ばね要素変位の前回値ｘｂｚを減算することによって、今回の全体ばね要素変位変化量Δｘｂを算出する（ステップ５８）。

【0092】

次いで、算出された全体ばね要素変位変化量Δｘｂ、ステップ時間Δｔ、及び、前記ステップ５１でシフトされた全体ばね要素速度の前回値ｖｂｚを用い、前記式（１２）（ｖｂ＝（２・Δｘｂ／Δｔ）−ｖｂｚ）によって、今回の全体ばね要素速度ｖｂを算出する（ステップ５９）。次に、検出されたダンパ変位ｘｄ、その前回値ｘｄｚ、ステップ時間Δｔ、及び前記ステップ５１でシフトされたダンパ速度の前回値ｖｄｚを用い、次式（２３）によって、今回のダンパ速度ｖｄを算出する（ステップ６０）。このダンパ速度ｖｄは、ダンパ変位ｘｄの変化速度（ｘｄの１回微分値）である。
ｖｄ＝｛２（ｘｄ−ｘｄｚ）／Δｔ｝−ｖｄｚ ……（２３）

【0093】

次いで、算出されたダンパ速度ｖｄ、前記ステップ５１でシフトされたダンパ速度の前回値ｖｄｚ、ステップ時間Δｔ、及び前記ステップ５１でシフトされたダンパ加速度の前回値ａｄｚを用い、次式（２４）によって、今回のダンパ加速度ａｄを算出し（ステップ６１）、本処理を終了する。ダンパ加速度ａｄは、ダンパ速度ｖｄの変化速度であり、ｖｄの１回微分値、換言すれば、ダンパ変位ｘｄの２回微分値である。
ａｄ＝｛２（ｖｄ−ｖｄｚ）／Δｔ｝−ａｄｚ ……（２４）

【0094】

以上のように、第２実施形態による加振制御処理では、ステップ５９〜６１でそれぞれ算出された全体ばね要素速度ｖｂ、ダンパ速度ｖｄ、及びダンパ加速度ａｄは、次回の本処理の実行時に、前回値として、変数ｃｒやダンパ抵抗力変化量ΔＰの算出に用いられる。なお、前記ステップ１１の実行により制御された今回のアクチュエータ加振力が反映された支持部材変位ｘｂ３を用いるために、前記ステップ５７における全体ばね要素変位ｘｂの算出に用いられる支持部材変位ｘｂ３として、次回の加振制御処理の実行時に検出された支持部材変位ｘｂ３を用いてもよい。このことは、ステップ６０及び６１におけるダンパ速度ｖｄ及びダンパ加速度ａｄの算出についても同様であり、当該算出に用いられるダンパ変位ｘｄとして、次回の加振制御処理の実行時に検出されたダンパ変位ｘｄを用いてもよい。

【0095】

以上のように、第２実施形態によれば、試験対象マスダンパ２１は、内筒２２と、内筒２２に対して移動可能なねじ軸２３ａと、内筒２２に対するねじ軸２３ａの変位を回転運動に変換した状態で回転マス２４に伝達するボールねじ２３とを有している。また、加振制御処理によって制御されたアクチュエータ加振力が振動系Ｓに入力されているときに検出されたダンパ抵抗力Ｐに応じ、第２仮想振動系ＶＳ２の振動方程式（前記式（１））に基づいて導出された式（２２）などに基づき、試験対象マスダンパ２１のダンパ抵抗力Ｐの予測値であるダンパ予測抵抗力Ｐｐｒが算出される（図１０のステップ５２〜５４）。

【0096】

式（２２）などから明らかなように、ダンパ予測抵抗力Ｐｐｒは、加振制御処理によって制御されるアクチュエータ加振力が第２仮想振動系ＶＳ２に入力されることで発生すると予測される理想マスダンパ２１Ｉの抵抗力に相当する。換言すれば、このダンパ予測抵抗力Ｐｐｒは、試験対象マスダンパ２１が理想マスダンパ２１Ｉに代えて第２仮想振動系ＶＳ２に設けられていると仮定したときに、当該第２仮想振動系ＶＳ２に、加振制御処理で制御されるアクチュエータ加振力が入力されることで発生すると予測されるダンパ抵抗力Ｐの予測値に相当する。

【0097】

さらに、第１実施形態で説明したように仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１が設定される（図６のステップ２１）とともに、算出されたダンパ予測抵抗力Ｐｐｒ及び設定された仮想調整部材の剛性ｋｂ１に応じて、仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒが算出される（図１０のステップ５５）。前述したように、仮想調整部材ＭＶＡが第１仮想振動系ＶＳ１に直列に連結されるものであるため、上記のようにダンパ予測抵抗力Ｐｐｒ及び仮想調整部材の剛性ｋｂ１に応じて仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを算出することにより、当該算出を適切に行うことができる。

【0098】

また、この場合、加振制御処理で制御されたアクチュエータ加振力の入力中に検出された試験対象マスダンパ２１のダンパ抵抗力Ｐに応じたダンパ予測抵抗力Ｐｐｒを、仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒの算出に用いるので、試験対象マスダンパ２１に見合った仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを適切に算出することができる。

【0099】

さらに、ダンパ加速度ａｄが算出され（図１１のステップ６１）、このダンパ加速度ａｄは、ダンパ変位ｘｄの２回微分値であり、換言すれば、筒部２２に対するねじ軸２３ａの加速度である。また、支持部材変位ｘｂ３が第２変位センサ１３で検出されるとともに、試験対象マスダンパ２１の内筒２２及びボールねじ２３から成るばね要素の変位の今回の予測値であるダンパばね要素予測変位ｘｂ２ｐｒが算出される（ステップ５６）。さらに、仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒと、ダンパばね要素予測変位ｘｂ２ｐｒと、支持部材変位ｘｂ３との総和が、全体ばね要素変位ｘｂとして算出される（ステップ５７）とともに、算出された全体ばね要素変位ｘｂを用いて、全体ばね要素変位ｘｂの変化速度（ｘｂの１回微分値）である全体ばね要素速度ｖｂが算出される（ステップ５９）。

【0100】

また、加振制御処理によって制御されたアクチュエータ加振力が入力されているときに算出されたダンパ加速度ａｄ及び全体ばね要素速度ｖｂに応じて、ダンパ予測抵抗力Ｐｐｒが算出される（図１０のステップ５３、５４、式（２２）におけるｖｂｚ、ａｂｚ）。これらのダンパ加速度ａｄ及び全体ばね要素速度ｖｂは、試験対象マスダンパ２１のダンパ予測抵抗力Ｐｐｒと密接な相関を有するので、ダンパ予測抵抗力Ｐｐｒの算出をより適切に行うことができる。

【0101】

なお、第２実施形態では、ダンパ予測抵抗力Ｐｐｒを仮想調整部材ＭＶＡの剛性ｋｂ１で除算することによって、仮想調整部材予測変位ｘｂ１ｐｒを算出しているが、両者Ｐｐｒ、ｋｂ１に応じた所定のマップ検索によって算出してもよい。また、第２実施形態では、ダンパ速度ｖｄ及びダンパ加速度ａｄを算出しているが、センサで検出してもよい。

【0102】

さらに、第２実施形態に関し、前記ステップ５２、５３及び５６〜６１に代えて図５のステップ２、７及び１２〜１６を実行することにより、ダンパ抵抗力変化量ΔＰに代えて理想ダンパ抵抗力変化量ΔＰＩを算出するとともに、算出されたΔＰＩを、ステップ５４におけるダンパ予測抵抗力Ｐｐｒの算出に用いてもよい。あるいは、ステップ５４におけるダンパ予測抵抗力Ｐｐｒの算出に、検出されたダンパ抵抗力Ｐに代えて、ダンパ予測抵抗力Ｐｐｒの前回値Ｐｐｒｚを用いてもよい。

【0103】

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、試験対象マスダンパ２１は、制限機構２５及び粘性体３１を有しているが、両者２５、３１の少なくとも一方を有していないマスダンパでもよい。粘性体３１を有していないマスダンパの場合には、粘性抵抗力ｃｖ・ｓｇｎ（ｖｄｉ）｜ｖｄｉ｜^αに関連するパラメータは値０に設定される。また、実施形態では、本発明における伝達機構は、ボールねじ２３であるが、ラックとピニオンの組み合わせから成る伝達機構でもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

【符号の説明】

【0104】

１ 試験装置
５ 右フレーム（支持部材）
６ アクチュエータ
７ 連結部材（支持部材）
９ 連結部材（支持部材）
１１ ロードセル（ダンパ抵抗力検出手段）
１５ 制御装置（仮想変位取得手段、制御手段、性能パラメータ算出手段、ダンパ 予測抵抗力算出手段、設定手段、可動部加速度検出手段）
２１ 試験対象マスダンパ
２２ 内筒（本体部）
２３ ボールねじ（伝達機構）
２３ａ ねじ軸（可動部）
２４ 回転マス
Ｓ 振動系
２１Ｉ 理想マスダンパ
ＭＳ 支持部材
ＭＶＡ 仮想調整部材
ＶＳ１ 第１仮想振動系
ＶＳ２ 第２仮想振動系
Ｐ ダンパ抵抗力
ｋｂ１ 仮想調整部材ＭＶＡの剛性
ｘｂａｓｅ 基本値（基本入力変位）
ｘｂ１ｐｒ 仮想調整部材予測変位（仮想調整部材の変位の予測値）
Ｑｖ 最大速度抵抗力（性能パラメータ）
Ｃｅｑ 減衰係数（性能パラメータ）
ｍｄ 回転慣性質量（性能パラメータ）
４１ 試験装置
Ｐｐｒ ダンパ予測抵抗力
ａｄ ダンパ加速度（本体部に対する可動部の加速度）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】