JP2020085648A - 試験機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標波形に試験機の応答波形を精度よく一致させ得る試験機の制御装置の提供を目的とする。【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の制御装置１は、試験機Ａに目標波形を繰り返し出力させる制御装置１であって、周期が異なる複数のウェーブレットＷの入力に対する試験機Ａの遅れ時間τとゲインＫの特性を記憶する記憶部４と、目標波形と試験機Ａの応答波形の差分と前記特性とに基づいて差分を打ち消す補正波形を求める補正波形生成部５とを備え、目標波形を補正波形で補正して得られた修正波形に基づいて試験機Ａを制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、試験機の制御装置に関する。

配管やホース等といった試験体の疲労耐久性をテストする圧力試験機や振動試験機は、試験体に目標となる波形の圧力や振動を負荷して振動試験を行う。そのため、このような試験機の制御装置は、目標とする波形の信号を繰り返し試験機へ入力して、試験機が出力する応答波形を目標波形通りに制御する。

圧力試験機や振動試験機には、流体圧を用いた試験機が用いられ、試験機を制御する制御装置は、試験体に対して目標波形に沿った圧力や振動を与えるために、目標波形を入力として試験機のサーボ弁を制御する。

具体的には、制御装置は、目標波形に対して試験機が出力する応答波形が目標波形に追従するように、一般的には、圧力試験機にあっては圧力をフィードバックする、振動試験機にあっては変位、速度或いは加速度をフィードバックするフィードバック制御を行う（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１１−１０１７０８号公報

しかしながら、従来の制御装置では、目標波形をフィードバックループに入力してフィードバック制御を実行しているが、制御装置からの指令の入力に対して試験機には必ず応答遅れがあるとともに、試験機内の作動媒体が弾性を有しているので、目標波形に対して応答波形を精度よく一致させられない。

というのは、フィードバック制御を長時間継続していけば、応答波形が目標波形に近づくのであるが、目標波形に急峻なピークが含まれている場合、目標波形をフィードバックループに入力してフィードバック制御を実行しても応答波形のピーク値を目標波形におけるピーク値に一致させられない。

よって、従来の制御装置のように単にフィードバック制御を行うのみでは、目標波形と応答波形の一致を見られず、目標波形と応答波形とを精度よく一致させる必要がある試験には不十分である。

そこで、本発明は、目標波形に試験機の応答波形を精度よく一致させ得る試験機の制御装置の提供を目的としている。

上記した目的を達成するため、本発明の試験機の制御装置は、試験機に目標波形を繰り返し出力させる制御装置であって、周期が異なる複数のウェーブレットの入力に対する試験機の遅れ時間とゲインの特性を記憶する記憶部と、目標波形と試験機の応答波形の差分と前記特性とに基づいて差分を打ち消す補正波形を求める補正波形生成部とを備え、目標波形を補正波形で補正して得られた修正波形に基づいて試験機を制御する。

このように構成された試験機の制御装置によれば、ウェーブレットに対する試験機の特性を予め把握して、目標波形と応答波形の差分を打ち消す補正波形を生成する。

また、試験機の制御装置における補正波形生成部は、差分の波形からピーク部を抽出し、抽出した各ピーク部における差分を打ち消す補正波形を求めてもよい。このように構成された試験機の制御装置によれば、目標波形と応答波形との間に大きな差分が生じるピーク部について差分を打ち消す補正波形を生成するので、効率よく目標波形を補正でき、少ない制御回数で試験機の応答波形を目標波形に追従させ得る。

さらに、試験機の制御装置における補正波形生成部は、差分の波形からノイズを取り除いてからピーク部を抽出してもよい。このように構成された試験機の制御装置は、大きな差分が生じるピーク部を的確に選んで補正波形を生成でき、効率よく目標波形を補正して少ない制御回数で試験機の応答波形を目標波形に追従させ得る。

そして、試験機の制御装置における補正波形生成部は、ピーク部の高さおよび幅と、ピーク部が現れる時間に基づいて補正波形を生成してもよい。このように構成された試験機の制御装置によれば、ピーク部の差分を瞬間の値とみるのではなく、ピーク部の差分を或る時間範囲の或る強度の差分と認識するので、これを打ち消すウェーブレットの形状を指定して補正波形を生成できる。したがって、本実施の形態の試験機の制御装置によれば、ピーク部における差分を効率よく打ち消せるので、より一層、少ない制御回数で試験機の応答波形を目標波形に追従させ得る。

また、試験機の制御装置は、矩形のパルス波形をウェーブレットとしてもよい。このように構成された試験機の制御装置によれば、ウェーブレットの形状が補正波形の生成にあたり取扱いが非常に簡単となるので、補正波形の生成の演算負荷が軽くなり、ウェーブレットの指定も幅、高さで指定できる遅れ時間とゲインと関連付けて記憶部に記憶させても記憶容量を軽減できる。

さらに、試験機の制御装置は、繰り返し同一波形の出力が要求されるとともに、圧力媒体や試験体の弾性の影響で応答波形が目標波形に一致しづらい圧力試験機や振動試験機の制御に最適となる。

本発明の制御装置によれば、目標波形に試験機の応答波形を精度よく一致させ得る。

一実施の形態における試験機の制御装置のシステム構成図である。 一実施の形態における試験機の制御装置の制御ブロック図である。 目標波形の一例を説明する図である。 一実施の形態における試験機の制御装置の補正波形生成部の制御ブロック図である。 初回制御時における目標波形と応答波形を示した図である。 目標波形と応答波形の差分の波形を示した図である。 ウェーブレットとウェーブレットの入力に対する圧力試験機の応答波形を示した図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。図１に示すように、一実施の形態における試験機の制御装置１は、試験機を圧力試験機Ａとして、目標波形を繰り返し出力させるよう圧力試験機Ａを制御する。具体的には、制御装置１は、記憶部４と、補正波形を生成する補正波形生成部５と、補正波形を用いて目標波形を補正して修正波形を求める波形補正部６とを備える他、圧力試験機Ａを制御するため、圧力試験機Ａが出力する圧力Ｐを検知する圧力検知器２と、修正波形によって圧力試験機Ａを制御する制御部３とを備えている。

他方、圧力試験機Ａは、出力される流体圧力を制御するサーボ弁Ｖを備えており、制御装置１によるサーボ弁Ｖの制御によって、圧力試験機Ａが出力する圧力が調整される。なお、圧力試験機Ａは、図示はしないが、たとえば、ポンプと、ポンプから圧力流体の供給を受けるブースターシリンダを備えており、ブースターシリンダから出力される流体圧力をサーボ弁Ｖで調節して、ホース等の試験体Ｔの内部へ圧力を負荷するものである。サーボ弁Ｖは、ソレノイドで駆動する比例電磁弁とされており、制御装置１から供給される電流量に応じて試験体Ｔへ与える圧力を調整する。

圧力検知器２は、本例では、圧力試験機Ａが出力する圧力を試験体Ｔへ導く管路Ｈに設置されており、圧力試験機Ａが出力する圧力Ｐを検知して、制御部３、補正波形生成部５へ入力するようになっている。なお、圧力検知器２は、圧力試験機Ａが出力する圧力を検出可能な位置に設ければよい。

目標波形は、圧力試験機Ａが試験体Ｔへ負荷すべき圧力を時系列で指示する圧力指令であり、一回の目標波形の入力に対して制御装置１が圧力試験機Ａを制御して応答波形の出力が終了すると、再度、制御装置１に入力される。よって、制御装置１は、繰り返し入力される目標波形に対して制御対象である圧力試験機Ａに繰り返し応答波形の圧力を出力させる制御を行う。

制御部３は、図２に示すように、本実施の形態では、圧力試験機Ａが出力すべき圧力（指示圧力）Ｐ^＊を指示する入力波形と圧力検知器２が検知する圧力Ｐに基づいて、サーボ弁Ｖへ与えるべき電流量を指示する制御指令Ｉ^＊を生成し、サーボ弁Ｖへ電流を供給する。

制御部３に入力される入力波形は、本例では、目標波形を波形補正部６が補正した修正波形とされる。ただし、制御部３が最初にサーボ弁Ｖを制御する初回では、入力波形は、図３に示すように、試験体Ｔへ負荷すべき理想的な圧力波形を示す目標波形とされる。目標波形は、予め試験体Ｔへ負荷したい圧力を時系列に指示する一回分の圧力指令として設定される。目標波形は、一制御周期毎に一つの指示圧力Ｐ^＊を指示しており、本実施の形態では、５０００個の目標圧力のデータで構成されている。また、修正波形もまた、目標波形と同様の５０００個の目標圧力のデータで構成される。なお、本実施の形態の目標波形は、一例であり、図示した波形以外の波形を目標波形としてもよいのは当然である。

具体的には、制御部３は、図２に示すように、後述する波形補正部６から出力される入力波形が指示する圧力Ｐ^＊と圧力試験機Ａ（圧力検知器２）から出力される圧力Ｐとの偏差Ｅを求める加算部３１と、加算部３１が求めた偏差ＥをＰＩＤ補償して制御指令Ｉ^＊を求める補償部３２と、制御指令Ｉ^＊通りにサーボ弁Ｖへ電流を供給するドライバ３３とを備えて構成されている。

加算部３１は、入力波形が指示している圧力Ｐ^＊と圧力検知器２が検知した圧力Ｐとの偏差Ｅを求めて補償部３２へ入力する。補償部３２は、本例では偏差Ｅを比例積分微分補償してサーボ弁Ｖへ与える電流を指示する制御指令Ｉ^＊を求める。つまり、制御部３は、本例では、圧力フィードバックによってサーボ弁Ｖを制御する。なお、補償部３２は、本例では、ＰＩＤ補償器とされているが、比例積分補償するＰＩ補償器とされてもよい。

そして、求められた制御指令Ｉ^＊は、ドライバ３３に入力されて、ドライバ３３は、制御指令Ｉ^＊通りにサーボ弁Ｖに電流を供給する。ドライバ３３は、たとえば、オペアンプ等によるアナログ回路やスイッチング素子を備えて、スイッチング素子のオンオフによって電源からサーボ弁Ｖのソレノイドに供給する電流量を調節可能な回路とされる。

補正波形生成部５は、図４に示すように、目標波形と圧力検知器２で検知する圧力試験機Ａが出力した圧力Ｐの波形である応答波形との差分を求める差分演算部５１と、差分の波形からノイズを取り除くフィルタ５２と、フィルタ５２で処理した差分の波形からピーク部を抽出するピーク抽出部５３と、ピーク部の差分と記憶部４に格納されたウェーブレットに対する圧力試験機Ａの応答波形とに基づいて補正波形を生成する波形演算部５４と、圧力試験機Ａへの入力から応答までの特性を同定する特性同定部５５とを備えている。

差分演算部５１は、目標波形と圧力検知器２で検知する圧力試験機Ａが出力した応答波形との差分を求める。差分演算部５１は、一回の制御によって、圧力検知器２が出力した圧力Ｐの時系列データである応答波形と目標波形との差を演算して差分を求める。目標波形の入力に対して圧力試験機Ａの応答波形の出力までに時間がかかるため、応答波形をこの時間分だけ時間軸で繰り上げるオフセットをして目標波形と応答波形との差分を求める。フィルタ５２は、差分演算部５１が求めた差分を順次処理して差分から高周波のノイズを取り除く。

図５に、初回制御時において入力波形を目標波形として、図中の実線で示す目標波形と、この目標波形の制御部３への入力に対して制御対象である圧力試験機Ａが出力した圧力Ｐの波形である応答波形（図中の破線）を示している。図５に示した目標波形に対して、圧力試験機Ａが図５中破線で示した応答波形を出力したとすると、差分演算部５１で差分を求めてフィルタ５２で処理すると図６に示すような波形の差分が得られる。なお、図５中では、圧力試験機Ａの遅れ時間をオフセットして目標波形に対応する圧力試験機Ａが出力する応答波形を表示している。

ピーク抽出部５３は、フィルタ５２で得られた波形の差分からピーク部を抽出する。ピーク抽出部５３で利用するピーク部抽出のアルゴリズムは、従来周知のアルゴリズムを利用すればよい。本実施の形態では、ピーク抽出部５３は、図６に示すように、差分の波形から四箇所をピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４を抽出する。

そして、波形演算部５４は、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４における差分を打ち消すための補正波形を生成する。具体的には、波形演算部５４は、以下に説明する手順で補正波形を生成する。

ここで、差分を打ち消す補正波形を生成する原理について説明する。まず、特性同定部５５は、圧力試験機Ａの特性を把握するために、予め決められたウェーブレットＷの制御部３への入力に対して圧力試験機Ａが出力する応答波形を得る。本実施の形態では、ウェーブレットＷは、図７に示すように、縦軸に指示圧力、横軸に時間を採ったグラフ上に、幅ａ、高さｂ、幅方向の中央時間をｃとした矩形のパルス波形としている。このウェーブレットＷが指示する圧力を指令として制御部３に入力して圧力試験機Ａを制御した際に、圧力試験機Ａが図７中の破線で示すように応答波形を出力したとする。

ウェーブレットＷを画定するパラメータである幅ａは、ウェーブレットＷの指示圧力が指令として入力される時間を決定する値であり、周期に相当する値である。よって、幅ａを長くすれば、圧力試験機Ａに周期が長い指令が入力されることになり、幅ａを短くすれば、圧力試験機Ａに周期が短い指令が入力されることになる。このように考えれば、幅ａは、指令の周波数を決定する値であり、幅ａの異なるウェーブレットＷを圧力試験機Ａに複数入力すれば、圧力試験機Ａの周波数と特性を把握できる。以上から、幅ａの異なる複数のウェーブレットＷを用いて圧力試験機Ａへ指令して応答波形を得れば、圧力試験機Ａのゲイン特性と位相特性を把握できる。ウェーブレットＷを画定するパラメータである高さｂは、指示圧力の大きさを示しており、信号としての強度を表している。ウェーブレットＷを画定する時間ｃは、ウェーブレットＷを制御部３へ入力する時間の決定する値である。具体的には、ウェーブレットＷが指示する圧力であるｂが時間（ｃ−ａ／２）から時間（ｃ＋ａ／２）まで制御部３へ入力されて圧力試験機Ａが制御される。

特性同定部５５は、ウェーブレットＷの入力に対する圧力試験機Ａの特性を把握するため、ウェーブレットＷの制御部３への入力に対する圧力試験機Ａの出力までの遅れ時間τを同定するとともに、ゲイン特性を同定する。この遅れ時間τとゲイン特性の同定は、幅ａの異なるウェーブレットＷ毎に行われる。

特性同定部５５は、ウェーブレットＷと圧力試験機Ａが出力する応答波形の一致度を求めて遅れ時間τを同定する。具体的には、ウェーブレットＷと圧力試験機Ａの出力である圧力Ｐの相関を計算して遅れ時間τを同定する。ウェーブレットＷの入力に対して、圧力試験機Ａの出力としての圧力Ｐの応答波形は、系の無駄時間要素と、試験体Ｔの特性と系における周波数応答に依存した位相遅れにより、時間的に遅れる。ここで、ウェーブレットＷに対して、図７中で圧力Ｐの波形を時間軸上で時間τだけ左方へずらすと、ウェーブレットＷと圧力Ｐの波形の一致度が最大となる時間τが存在する。よって、特性同定部５５は、矩形波でなる目標圧力波形と圧力Ｐの波形の一致度が最大となる時間τを遅れ時間として同定する。

具体的には、特性同定部５５は、時間をｔとし、遅れ時間をτとすると、ウェーブレットＷを示す関数ｆ（ｔ）と、圧力試験機Ａの出力である圧力Ｐの応答波形を示す関数ｇ（ｔ＋τ）の相互相関関数Ｒｆｇ（τ）＝ｆ（ｔ）・ｇ（ｔ＋τ）を用いて一致度を求める。なお、ウェーブレットＷは、前述のように、幅ａ、高さｂ、幅中央の時間をｃとする矩形波であるので、ｔ＜ｃ−ａ／２でｆ（ｔ）＝０、ｃ−ａ／２≦ｔ≦ｃ＋ａ／２でｆ（ｔ）＝ｂ、ｃ＋ａ／２＜ｔでｆ（ｔ）＝０となる。

より詳しくは、特性同定部５５は、τをパラメータとして、以下の式（１）を演算し、式（１）の関数がピーク値を採るτを遅れ時間として同定する。相互相関関数Ｒｆｇ（τ）は、両関数の一致度を求める関数であり、この関数の値が最大値（ピーク値）をとると両関数の一致度が最大となっている点を示す。なお、式（１）中で、ｘ，ｙは、任意の時間を示しており、演算区間をｘ秒からｙ秒までとしている。ｘの値は、矩形波の目標圧力波形の入力から圧力試験機Ａの応答までの無駄時間に設定されており、ｙの値は、圧力試験機Ａの出力である圧力Ｐが０に充分に収束する程度の時間に設定されている。このように、演算区間を設定すると、一致度が最大となるτが存在しない時間領域での演算の無駄を省けるので、波形演算部５４で遅れ時間τを求める演算負担が軽減されるとともに演算時間も短縮される。

そして、ｆ（ｔ）の最大値であるｂと、圧力試験機Ａが出力する応答波形ｇ（ｔ）の最大値であるｍａｘ（ｇ（ｔ））を考えると、これらの比がゲインとなることが分かる。よって、特性同定部５５は、ｍａｘ（ｇ（ｔ））／ｂを演算してこれをゲインＫとして把握する。

このように特性同定部５５は、あるウェーブレットＷの入力に対する圧力試験機Ａの遅れ時間τとゲインＫを同定する。特性同定部５５は、幅ａの異なるウェーブレットＷ毎に遅れ時間τとゲインＫを同定して、記憶部４に遅れ時間τとゲインＫとを幅ａに関連付けて記憶させる。なお、本実施の形態では、幅ａを０．００１秒毎に０．００１秒から１秒までの１０００個の幅ａの異なるウェーブレットＷの入力に対して遅れ時間τとゲインＫの同定を行って記憶部４に格納している。遅れ時間τとゲインＫの同定数を１０００とし、幅ａの値の刻み値を０．００１とし、幅ａの範囲を０．００１から１としているが、同定数、幅ａの刻み値および幅ａの範囲については制御装置１が使用される試験機に適するように設計変更できる。

特性同定部５５の処理によって圧力試験機Ａの幅ａに対する遅れ時間τとゲインＫの特性を把握しているので、波形演算部５４は、目標波形と圧力試験機Ａが出力する応答波形とに差が有る場合、どのような幅でどのような高さの指令をどのようなタイミングで入力すればこの差を打ち消せるかを逆算できる。

具体的には、波形演算部５４は、ピーク抽出部５３が抽出した差分の波形のピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４について、それぞれの差分を打ち消す指令を求めて補正波形を生成する。具体的には、波形演算部５４は、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の波形からピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の半値幅ａ１、高さｂ１およびピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４が現れる時間ｃ１を求めて、各ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４における差分を矩形波で近似する。

そして、波形演算部５４は、各ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の差分を近似した矩形波を打ち消す指令を求める。つまり、波形演算部５４は、ピーク部ｎ１の差分を打ち消すために、半値幅ａ１、高さｂの形状の波形を時間ｃ１より遅れ時間τを見込んで時間（τ＋ａ１／２）だけ早いタイミングで入力する信号を求める。具体的には、波形演算部５４は、記憶部４に格納されている幅ａが半値幅ａ１であるウェーブレットＷの遅れ時間τとゲインＫの値を参照し、遅れ時間τとゲインＫの値から、幅をａ１とし、高さを−（ｂ１×Ｋ）とした矩形波をｃ１−τ−ａ１／２を演算して求めた時間に入力する指令を求める。このようにして求められた指令は、幅ａ１、高さ−（ｂ１×Ｋ）の矩形波をピーク部ｎ１が現れる時間ｃ１から時間（τ＋ａ１／２）だけ前倒しにして入力することを指示するものとなる。この指令の関数をＦ（ｔ）とすると、Ｆ（ｔ）は以下のようになる。

このようにピーク部ｎ１について差分を打ち消す指令を求める他、波形演算部５４は、他のピーク部ｎ２，ｎ３，ｎ４についても同様にして、ピーク部ｎ２，ｎ３，ｎ４について差分を打ち消す指令を求めて合成して時系列化された指示圧力のデータセットでなる補正波形を生成する。なお、半値幅ａ１に等しい幅のウェーブレットＷについての圧力試験機Ａの応答波形についての遅れ時間τおよびゲインＫが同定されていない場合、線形補間によって差分を打ち消す指令を生成すればよい。

そして、補正波形生成部５は、制御部３が圧力試験機Ａを制御して圧力試験機Ａの応答波形が得られる度に目標波形と応答波形との差分から補正波形を求めて補正波形を更新する。

波形補正部６は、目標波形に波形演算部５４で求めた補正波形を加算して修正波形を求める。波形補正部６は、具体的には、目標波形も補正波形も時系列に圧力を指示するデータセットであるから、目標波形と補正波形の同じ時間における指示圧力同士を加算して修正波形を求める。波形補正部６は、求めた修正波形を制御部３に入力し、制御部３は、修正波形を入力波形として圧力をフィードバックによって圧力試験機Ａを制御する。

制御装置１の圧力検知器２およびドライバ３３以外の各部は、具体的にはたとえば、図示はしないが、圧力検知器２が出力する信号を増幅するためのアンプと、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換器と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとして構成されればよい。なお、ウェーブレットＷを入力して圧力試験機Ａの応答出力を検知して遅れ時間τおよびゲインＫの同定する処理、補正波形の生成および目標波形の補正波形による補正によって修正波形を得る処理、さらには、サーボ弁Ｖを制御するための制御処理手順は、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納しておけばよい。また、試験機は圧力試験機Ａに限られず、試験体に振動を与える振動試験機等の各種試験機に制御装置１を利用できる。

このように制御装置１は構成されており、目標波形が繰り返し入力される。目標波形の入力に対して補正波形生成部５が目標波形と圧力試験機Ａの応答波形との差分から補正波形を生成して、波形補正部６が目標波形を補正波形で補正して修正波形を生成する。こうして得られた修正波形が入力波形として入力される制御部３は、入力波形が指示する指示圧力Ｐ^＊と圧力検知器２が検知する圧力Ｐとに基づいて圧力フィードバック制御を行い圧力試験機Ａが出力する圧力を制御する。一回の目標波形の入力に対して制御装置１が圧力試験機Ａを制御するのを一回目（初回）の制御とし、制御装置１が目標波形の入力を受けて圧力試験機Ａを初めて制御する場合、補正波形生成部５は、指示する圧力を０とする補正波形を波形補正部６に入力し、制御部３には目標波形がそのまま入力される。

一回目の制御時において入力波形である目標波形と制御部３による圧力フィードバック制御によって圧力試験機Ａが出力する圧力の応答波形には差が生じる。そして、制御部３が初回の目標波形の入力によって圧力試験機Ａを制御して応答波形が得られると、補正波形生成部５は、前述の処理を行って補正波形を生成する。

つづいて、二回目に目標波形が制御装置１に入力されると波形補正部６によって、補正波形生成部５が生成した補正波形を目標波形に加算して修正波形が求められ、修正波形が制御部３に入力される。

よって、二回目の制御では、補正波形生成部５が求めた補正波形によって目標波形が修正されて修正波形が生成されて、この修正波形が制御部３に入力される。初回の制御では、目標波形は入力波形とされているが、二回目の制御で制御部３に入力される入力波形は、目標波形に補正波形が加算されて得られた修正波形である。二回目の制御で制御部３に入力波形として入力されるのは修正波形であり、修正波形は、目標波形と応答波形との差分を打ち消す補正がなされた圧力指令となっているので、目標波形と二回目の制御時に得られた応答波形との差分は小さくなる。このように、二回目の制御では、このように目標波形が補正されるため、目標波形が制御部３に入力される初回制御時の応答波形より二回目の応答波形の方が目標波形に近づく波形となる。

そして、この二回目の制御によって得られた応答波形は、補正波形生成部５に入力される。補正波形生成部は、目標波形と二回目の制御時に得られた応答波形との差分から新たに差分を打ち消す指令を求める。この二回目の制御時において求められた差分を打ち消す指令は、一回目の制御時に得られた補正波形に加算されて、補正波形を更新して新たな補正波形を生成する。以降、制御装置１は、応答波形が得られる度に補正波形を更新し、制御部３に入力される修正波形も制御の回数が進むごとに改められる。

そして、圧力試験機Ａの応答波形と目標波形との差分が充分に小さくなって停止閾値以下になると、補正波形生成部５は、補正波形の更新を終了し、制御部３には以後同じ波形の修正波形が入力される。このように制御装置１が圧力試験機Ａを制御して、制御が進むと圧力試験機Ａの応答波形が目標波形に精度良く追従するようになる。

以上のように、本実施の形態の試験機の制御装置１は、圧力試験機（試験機）Ａに目標波形を繰り返し出力させる制御装置１であって、周期が異なる複数のウェーブレットＷの入力に対する圧力試験機（試験機）Ａの遅れ時間τとゲインＫの特性を記憶する記憶部４と、目標波形と圧力試験機（試験機）Ａの応答波形の差分と前記特性とに基づいて差分を打ち消す補正波形を求める補正波形生成部５とを備え、目標波形を補正波形で補正して得られた修正波形に基づいて圧力試験機（試験機）Ａを制御する。このように構成された試験機の制御装置１によれば、ウェーブレットＷに対する圧力試験機（試験機）Ａの特性を予め把握して、目標波形と応答波形の差分を打ち消す補正波形を生成するので、目標波形に急峻なピークが含まれていても応答波形を目標波形に精度よく一致させ得る。

そして、本実施の形態の試験機の制御装置１は、ウェーブレットＷの制御部３への入力に対する圧力試験機（試験機）Ａの遅れ時間τとゲインＫの特性を用いて差分を打ち消す補正波形を生成しているので、補正波形の生成にあたり使用されるパラメータは全て時間軸上で取り扱える。よって、本実施の形態の試験機の制御装置１では、取り扱いにくい周波数軸上で定義されるパラメータを使用する必要が無いので、簡単な演算で補正波形を生成できる。

また、本実施の形態の試験機の制御装置１における補正波形生成部５は、差分の波形からピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４を抽出し、抽出した各ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４における差分を打ち消す補正波形を求める。このように構成された試験機の制御装置１では、目標波形と応答波形との間に大きな差分が生じるピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４について差分を打ち消す補正波形を生成するので、効率よく目標波形を補正でき、少ない制御回数で圧力試験機（試験機）Ａの応答波形を目標波形に追従させ得る。

さらに、本実施の形態の試験機の制御装置１の補正波形生成部５は、差分の波形からノイズを取り除いてからピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４を抽出するので、大きな差分が生じるピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４を的確に選んで補正波形を生成でき、効率よく目標波形を補正して少ない制御回数で圧力試験機（試験機）Ａの応答波形を目標波形に追従させ得る。

そして、本実施の形態の試験機の制御装置１の補正波形生成部５は、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の高さｂ１および半値幅（幅）ａ１と、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４が現れる時間ｃ１に基づいて補正波形を生成する。このように構成された試験機の制御装置１によれば、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の差分を瞬間の値とみるのではなく、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の差分を或る時間範囲の或る強度の差分と認識するので、これを打ち消すウェーブレットＷの形状を指定して補正波形を生成できる。したがって、本実施の形態の試験機の制御装置１によれば、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４における差分を効率よく打ち消せるので、より一層、少ない制御回数で圧力試験機（試験機）Ａの応答波形を目標波形に追従させ得る。なお、補正波形生成部５は、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の半値幅ａ１を用いて補正波形を生成するようにしているので、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４における差分の積分値を打ち消すような補正波形を生成して差分を効果的に打ち消せるが、ピーク部ｎ１，ｎ２，ｎ３，ｎ４の半値幅ａ１以外にも全幅、三分の一の幅等から補正波形を生成してもよい。

また、本実施の形態の試験機の制御装置１は、矩形のパルス波形をウェーブレットＷとしている。このように構成された試験機の制御装置１によれば、ウェーブレットＷの形状が補正波形の生成にあたり取扱いが非常に簡単となるので、補正波形の生成の演算負荷が軽くなり、ウェーブレットＷの指定も幅ａ、高さｂで指定できる遅れ時間τとゲインＫと関連付けても記憶部４に記憶させても記憶容量を軽減できる。なお、ウェーブレットＷの形状は、矩形のパルス波形以外の波形であってもよい。

以上より、試験機の制御装置１は、繰り返し同一波形の出力が要求されるとともに、圧力媒体や試験体Ｔの弾性の影響で応答波形が目標波形に一致しづらい圧力試験機Ａや振動試験機の制御に最適となる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

１・・・試験機の制御装置、４・・・記憶部、５・・・補正波形生成部、Ｗ・・・ウェーブレット、Ａ・・・圧力試験機（試験機）

Claims (5)

1. 試験機に目標波形を繰り返し出力させる試験機の制御装置であって、
   周期が異なる複数のウェーブレットの入力に対する前記試験機の遅れ時間とゲインの特性を記憶する記憶部と、
   目標波形と前記試験機の応答波形の差分と前記特性とに基づいて前記差分を打ち消す補正波形を求める補正波形生成部とを備え、
   前記目標波形を前記補正波形で補正して得られた修正波形に基づいて前記試験機を制御する
   ことを特徴とする試験機の制御装置。
2. 前記補正波形生成部は、前記差分の波形からピーク部を抽出し、抽出した各ピーク部における前記差分を打ち消す補正波形を求める
   ことを特徴とする請求項１に記載の試験機の制御装置。
3. 前記補正波形生成部は、前記差分の波形からノイズを取り除いてから前記ピーク部を抽出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の試験機の制御装置。
4. 前記補正波形生成部は、前記ピーク部の高さおよび幅と、前記ピーク部が現れる時間に基づいて前記補正波形を生成する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の試験機の制御装置。
5. 矩形のパルス波形を前記ウェーブレットとする
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の試験機の制御装置。

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