特許 5995561 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】5995561

(24)【登録日】2016年9月2日

(45)【発行日】2016年9月21日

(54)【発明の名称】試験装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 13/02 20060101AFI20160908BHJP

   G01M 7/02 20060101ALI20160908BHJP

【ＦＩ】

   G05B13/02 D

   G01M7/00 B

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-151411(P2012-151411)

(22)【出願日】2012年7月5日

(65)【公開番号】特開2014-13545(P2014-13545A)

(43)【公開日】2014年1月23日

【審査請求日】2015年3月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100103218

【弁理士】

【氏名又は名称】牧村 浩次

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 輝雅

【審査官】 青山 純

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５２−０７９３７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １３／００ − １３／０４

Ｇ０５Ｄ １９／００ − １９／０２

Ｇ０１Ｍ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被試験構造物に対して、外力を負荷して各種の試験を行うための試験装置であって、
デジタル制御器を用いて、１サンプル毎の入出力特性を計測して、得られた計測値からインパルス応答を計算し、
前記インパルス応答の計算結果を、制御対象である被試験構造物の同定値として、制御にフィードバックしてインパルス応答制御を行い、
前記デジタル制御器を用いて、下記式、すなわち、
Ｙ（ｔ）＝Ｈ（ｔ）・Ｘ（ｔ）
ここで、Ｘ（ｔ）は入力値、Ｙ（ｔ）は出力値、Ｈ（ｔ）は、デジタル制御器の伝達関数である。
を用いて、伝達関数Ｈ（ｔ）を求めて、
次の目標値Ｒに基づいて、下記式、すなわち、
Ｒ＝Ｈ・Ｘから、次の入力値Ｘを、
Ｘ＝Ｒ／Ｈから計算し、
次の出力値Ｙを、
Ｙ＝Ｒから計算してインパルス応答制御を行うことを特徴とする試験装置。

【請求項2】

前記デジタル制御器が、
入力値を処理するインパルス応答計算処理部と、
前記インパルス応答計算処理部からの入力に基づいてデジタル処理を行うＰＩＤ制御器とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の試験装置。

【請求項3】

前記インパルス応答計算処理部が、入力値を補正する可変ウェイトと、インパルス応答計算処理器とから構成されていることを特徴とする請求項２に記載の試験装置。

【請求項4】

前記ＰＩＤ制御器から出力された命令値によって、試験を行っている被試験構造物からのセンサー信号を、下記（１）〜（３）の３系統に分割、すなわち、
（１）前記ＰＩＤ制御器のフィードバックゲインへのフィードバック、
（２）前記インパルス応答計算処理器へのフィードバック、
（３）前記可変ウェイトへのフィードバック、
して行うように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の試験装置。

【請求項5】

次の制御サンプリングにおいて、１つ前の入力値をインパルス応答計算処理器へ入力するとともに、
前記インパルス応答計算処理器で計算した制御命令値を、ＰＩＤ制御器に入力する際に、前記被試験構造物からのセンサー信号の可変ウェイトへのフィードバックを、可変ウェイトでモニターリングして、制御命令値を補正して、ＰＩＤ制御器に入力するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、自動車などの車輛のショックアブソーバ、橋梁、ビル、住宅などの建築物などの構造物などの被試験構造物に対して、外力を負荷して載荷試験などの各種の試験を行うための試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の試験装置として、被試験対象物、例えば、自動車などの車輛のショックアブソーバについて試験を行うため、図６に示したような構造の試験装置１００が提案されている。

【0003】

すなわち、図６に示したように、従来の試験装置１００は、試験を行うための試験装置本体１０２を備えている。この試験装置本体１０２は、この実施例では、試験の一例として、加振装置から構成されている。

【0004】

図６に示したように、試験装置本体１０２は、架台フレーム１０４を備えており、この架台フレーム１０４の下方にシリンダーからなるアクチュエータ１０６を備えている。このアクチュエータ１０６には、テストピースＡを載荷するためのピストン１０８と、変位を検出するための変位検出器１１０とを備えている。

【0005】

また、架台フレーム１０４の上方には、上方フレーム１１８が立設されており、この上方フレーム１１８には、上方フレーム１１８と架台フレーム１０４との間に、ガイドロッド１１２が設けられている。

【0006】

そして、ガイドロッド１１２の下方と上方フレーム１１８との間には、ボールネジ１１４が設けられており、ボールネジ１１４により、ピストン１０８に対して、上下動可能なクロスヘッド１１６が設けられている。また、このクロスヘッド１１６には、ピストン１０８と対峙するように、荷重検出器１２０が設けられている。

【0007】

このように構成される試験装置１００では、以下のように試験が行われる。

【0008】

すなわち、図６に示したように、ピストン１０８の上面に、例えば、ショックアブソーバなどのテストピースＡを載荷して、図示しない駆動機構によって、ボールネジ１１４により、ピストン１０８に対してクロスヘッド１１６を下降して、ピストン１０８の上面とクロスヘッド１１６の下面との間にテストピースＡを挟持する。

【0009】

そして、図示しない制御装置に予め記憶されたプログラムに基づいて、試験条件などの設定、試験の実施、試験データの収集が行われるようになっている。

【0010】

すなわち、図６に示したように、制御装置の制御によって、制御装置に接続された図示しないアクチュエータ動力源を所定の条件で駆動させる。これにより、アクチュエータ動力源に接続されたアクチュエータ１０６が所定の条件で駆動して、テストピースＡに対して一定の振動を与えるようになっている。

【0011】

そして、アクチュエータ１０６に設けられた変位検出器１１０によって、テストピースＡの変位が検出され、テストピースＡの変位データが、制御装置に入力されるようになっている。一方、クロスヘッド１１６に設けられた荷重検出器１２０によって、テストピースＡにかかる荷重が検出され、テストピースＡにかかる荷重データが、制御装置に入力されるようになっている。

【0012】

また、これらの試験データに基づいて、制御装置のプログラムに基づいて、制御装置からアクチュエータ動力源に、フィードバック指令信号が出力され、アクチュエータ１０６を所定の条件で駆動させるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開平１１−１７３９５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

ところで、従来、このような試験装置１００において、振幅制御を行う場合には、１周期分のデータをメモリーに格納して、加振周期に達した時点でデータを解析して、次の振幅命令値を解析結果から計算して、その値を出力していた。

【0015】

すなわち、図７に示したように、例えば、振幅制御を行う場合には、１周期分の振幅の最大値Ｐ１と最小値Ｐ２から、次の振幅命令値を計算していた。

【0016】

しかしながら、このような制御方法では、図８に示したように、周期波形の試験において、予め設定された振幅Ｐ３に到達するには、加振周期、すなわち、１周期以上の時間を要することになる。

【0017】

その結果、例えば、ショックアブソーバなどの内部に充填したオイルなどの液体のように温度依存性を有する場合に、テストピースＡに余分な負荷がかかることになり、この間の負荷によって、オイルなどの液体の粘性が変化して試験結果に影響を及ぼし、正確な試験、正確な解析を行うことができなかった。そのため、従来から設定振幅の到達時間を短くすることが求められている。

【0018】

また、例えば、地震波形再現試験において、制御波形生成過程では、従来の試験装置では、試験片またはダミー試験片を用いて、予備試験を行いデータを取得して、このデータに基づいて、制御波形を形成する必要がある。このため、１サンプル毎に制御を行うための予備試験が必要で、試験費用が高くつき、試験効率が悪く、資源の無駄遣いにもなっていた。

【0019】

本発明は、このような現状に鑑み、設定振幅の到達時間を短くすることができ、例えば、ショックアブソーバなどの内部に充填したオイルなどの液体のように温度依存性を有する場合にも、テストピースＡに余分な負荷がかかることがなく、この間の負荷によって、オイルなどの液体の粘性が変化して試験結果に影響を及ぼすことがなく、正確な試験、正確な解析を行うことが可能な試験装置を提供することを目的とする。

【0020】

また、本発明は、１サンプル毎に制御を行うための予備試験が不要で、試験費用を低減することができ、試験効率が良く、資源を効率的に利用できる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】

【0021】

本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明の試験装置は、
被試験構造物に対して、外力を負荷して各種の試験を行うための試験装置であって、
デジタル制御器を用いて、１サンプル毎の入出力特性を計測して、得られた計測値からインパルス応答を計算し、
前記インパルス応答の計算結果を、制御対象である被試験構造物の同定値として、制御にフィードバックしてインパルス応答制御を行い、
前記デジタル制御器を用いて、下記式、すなわち、
Ｙ（ｔ）＝Ｈ（ｔ）・Ｘ（ｔ）
ここで、Ｘ（ｔ）は入力値、Ｙ（ｔ）は出力値、Ｈ（ｔ）は、デジタル制御器の伝達関数である。
を用いて、伝達関数Ｈ（ｔ）を求めて、
次の目標値Ｒに基づいて、下記式、すなわち、
Ｒ＝Ｈ・Ｘから、次の入力値Ｘを、
Ｘ＝Ｒ／Ｈから計算し、
次の出力値Ｙを、
Ｙ＝Ｒから計算してインパルス応答制御を行うことを特徴とする。

【0023】

このように構成することによって、デジタル制御器を用いて、１サンプル毎の入出力特性を計測して、得られた計測値からインパルス応答を計算している。そして、この計算結果を制御対象である被試験構造物の同定値として、制御にフィードバックしている。

【0024】

従って、加振周期分計測しなくても、任意の設定振幅に対する制御を実施することができる。

【0025】

これにより、設定振幅の到達時間を短くすることができ、例えば、ショックアブソーバなどの内部に充填したオイルなどの液体のように温度依存性を有する場合にも、テストピースＡに余分な負荷がかかることがなく、この間の負荷によって、オイルなどの液体の粘性が変化して試験結果に影響を及ぼすことがなく、正確な試験、正確な解析を行うことが可能である。

【0026】

また、本発明は、１サンプル毎に制御を行うための予備試験が不要で、試験費用を低減することができ、試験効率が良く、資源を効率的に利用できる試験装置を提供することができる。

【0027】

さらに、低周波数の加振試験の振幅制御だけではなく、１サンプル毎に入出力特性を計測して、このサンプル毎に加振波形を目標波形に追従させることができるので、加振波形の歪率を改善することができ、正確な試験、正確な解析を行うことが可能である。

【0028】

また、本発明の試験装置は、
前記デジタル制御器が、
入力値を処理するインパルス応答計算処理部と、
前記インパルス応答計算処理部からの入力に基づいてデジタル処理を行うＰＩＤ制御器とから構成されていることを特徴とする。

【0029】

このように、デジタル制御器が、入力値を処理するインパルス応答計算処理部と、インパルス応答計算処理部からの入力に基づいてデジタル処理を行うＰＩＤ制御器とから構成されているのが望ましい。

【0030】

また、本発明の試験装置は、前記インパルス応答計算処理部が、入力値を補正する可変ウェイトと、インパルス応答計算処理器とから構成されていることを特徴とする。

【0031】

このように、インパルス応答計算処理部が、入力値を補正する可変ウェイトと、インパルス応答計算処理器とから構成されているのが望ましい。

【0032】

また、本発明の試験装置は、
前記ＰＩＤ制御器から出力された命令値によって、試験を行っている被試験構造物からのセンサー信号を、下記（１）〜（３）の３系統に分割、すなわち、
（１）前記ＰＩＤ制御器のフィードバックゲインへのフィードバック、
（２）前記インパルス応答計算処理器へのフィードバック、
（３）前記可変ウェイトへのフィードバック、
して行うように構成されていることを特徴とする。

【0033】

このように構成することによって、前述した作用効果を奏することができる。

【0034】

また、本発明の試験装置は、
次の制御サンプリングにおいて、１つ前の入力値をインパルス応答計算処理器へ入力するとともに、
前記ンパルス応答計算処理器で計算した制御命令値を、ＰＩＤ制御器に入力する際に、前記被試験構造物からのセンサー信号の可変ウェイトへのフィードバックを、可変ウェイトでモニターリングして、制御命令値を補正して、ＰＩＤ制御器に入力するように構成されていることを特徴とする。

【0035】

このように構成することによって、非線形要因による発散を防止し、高精度な目標追従を実現することができる。

【発明の効果】

【0036】

本発明によれば、デジタル制御器を用いて、１サンプル毎の入出力特性を計測して、得られた計測値からインパルス応答を計算している。そして、この計算結果を制御対象である被試験構造物の同定値として、制御にフィードバックしている。

【0037】

従って、加振周期分計測しなくても、任意の設定振幅に対する制御を実施することができる。

【0038】

これにより、設定振幅の到達時間を短くすることができ、例えば、ショックアブソーバなどの内部に充填したオイルなどの液体のように温度依存性を有する場合にも、テストピースＡに余分な負荷がかかることがなく、この間の負荷によって、オイルなどの液体の粘性が変化して試験結果に影響を及ぼすことがなく、正確な試験、正確な解析を行うことが可能である。

【0039】

また、本発明は、１サンプル毎に制御を行うための予備試験が不要で、試験費用を低減することができ、試験効率が良く、資源を効率的に利用できる試験装置を提供することができる。

【0040】

さらに、低周波数の加振試験の振幅制御だけではなく、１サンプル毎に入出力特性を計測して、このサンプル毎に加振波形を目標波形に追従させることができるので、加振波形の歪率を改善することができ、正確な試験、正確な解析を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】図１は、本発明の試験装置を、試験の一例として、加振試験を行う加振試験装置に適用した実施例を示す概略図である。

【図2】図２は、図１の試験装置本体の使用状態を説明する正面図である。

【図3】図３は、本発明の試験装置の制御方法を示す概略図である。

【図4】図４は、本発明の試験装置の制御方法を示すブロック図である。

【図5】図５は、本発明の試験装置の制御方法を示すグラフである。

【図6】図６は、従来の試験装置１００の正面図である。

【図7】図７は、従来の試験装置１００の制御方法を示すグラフである。

【図8】図８は、従来の試験装置１００の制御方法を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0042】

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。

【0043】

図１は、本発明の試験装置を、試験の一例として、加振試験を行う加振試験装置に適用した実施例を示す概略図、図２は、図１の試験装置本体の使用状態を説明する正面図、図３は、本発明の試験装置の制御方法を示す概略図、図４は、本発明の試験装置の制御方法を示すブロック図、図５は、本発明の試験装置の制御方法を示すグラフである。

【0044】

図１において、符号１０は、全体で本発明の試験装置を示している。

【0045】

図１〜図２に示したように、本発明の試験装置１０は、試験を行うための試験装置本体１２を備えている。この試験装置本体１２は、この実施例では、試験の一例として、加振試験を行う加振試験装置から構成されている。

【0046】

図１に示したように、試験装置本体１２は、架台フレーム１４を備えており、この架台フレーム１４の下方にシリンダーからなるアクチュエータ１６を備えている。このアクチュエータ１６には、例えば、自動車などの車輛のショックアブソーバなどのテストピースＡを載荷するためのピストン１８と、変位を検出するための変位検出器２０とを備えている。

【0047】

また、架台フレーム１４の上方には、上方フレーム２８が立設されており、この上方フレーム２８には、上方フレーム２８と架台フレーム１４との間に、ガイドロッド２２が設けられている。

【0048】

そして、ガイドロッド２２の下方と上方フレーム２８との間には、ボールネジ２４が設けられており、ボールネジ２４により、ピストン１８に対して、上下動可能なクロスヘッド２６が設けられている。また、このクロスヘッド２６には、ピストン１８と対峙するように、荷重検出器３０が設けられている。

【0049】

また、図１に示したように、本発明の試験装置１０は、試験装置本体１２に接続され、試験装置本体１２に対して、試験条件などの設定、試験の実施、試験データの収集などを行うための試験制御装置として機能する制御装置３２を備えている。

【0050】

この実施例では、制御装置３２は、試験条件などの設定画面、試験データなどの表示を行うためのＣＲＴ３４と、制御装置本体３６と、キーボード３８と、マウス４０を備えている。従って、この制御装置３２には、例えば、ハードディスクから構成される内部メモリーが内蔵されている。なお、制御装置本体３６に、操作用のパソコンが接続されている場合がある。

【0051】

そして、試験装置本体１２のアクチュエータ１６の変位検出器２０と、制御装置本体３６が接続されるとともに、試験装置本体１２の荷重検出器３０と、制御装置本体３６が接続されている。

【0052】

一方、本発明の試験装置１０では、制御装置３２の制御装置本体３６に接続されるとともに、試験装置本体１２のアクチュエータ１６に接続されたアクチュエータ動力源４４が設けられている。

【0053】

このように構成される本発明の試験装置１０では、以下のように試験が行われる。

【0054】

すなわち、図２に示したように、ピストン１８の上面にテストピースＡを載荷して、図示しない駆動機構によって、ボールネジ２４により、ピストン１８に対してクロスヘッド２６を下降して、ピストン１８の上面とクロスヘッド２６の下面との間にテストピースＡを挟持する。

【0055】

そして、制御装置３２に予め記憶されたプログラムに基づいて、試験条件などの設定、試験の実施、試験データの収集が行われるようになっている。

【0056】

すなわち、図１に示したように、制御装置３２の制御によって、制御装置３２に接続されたアクチュエータ動力源４４を所定の条件で駆動させる。これにより、アクチュエータ動力源４４に接続されたアクチュエータ１６が所定の条件で駆動して、テストピースＡに対して一定の振動を与えるようになっている。

【0057】

そして、アクチュエータ１６に設けられた変位検出器２０によって、テストピースＡの変位が検出され、テストピースＡの変位データが、制御装置３２の制御装置本体３６に入力されるようになっている。一方、クロスヘッド２６に設けられた荷重検出器３０によって、テストピースＡにかかる荷重が検出され、テストピースＡにかかる荷重データが、制御装置３２の制御装置本体３６に入力されるようになっている。

【0058】

また、これらの試験データに基づいて、制御装置３２の制御装置本体３６のプログラムに基づいて、制御装置３２からアクチュエータ動力源４４に、フィードバック指令信号が出力され、アクチュエータ動力源４４を所定の条件で駆動させるようになっている。

【0059】

ところで、本発明の試験装置１０では、制御装置３２において、下記のような制御が行われるように構成されている。

【0060】

すなわち、本発明の試験装置１０では、制御装置３２の制御装置本体３６内に、図３に示したようなデジタル制御器５０を備えている。

【0061】

このデジタル制御器５０を用いて、１サンプル毎の入出力特性を計測して、得られた計測値からインパルス応答を計算している。そして、このインパルス応答の計算結果を、制御対象である被試験構造物の同定値として、制御にフィードバックしてインパルス応答制御を行うように構成されている。

【0062】

具体的には、図５に示したグラフで説明する制御方法で制御が行われる。

【0063】

すなわち、図３に示したように、デジタル制御器５０を用いて、下記式、すなわち、
Ｙ（ｔ）＝Ｈ（ｔ）・Ｘ（ｔ）
ここで、Ｘ（ｔ）は入力値、Ｙ（ｔ）は出力値、Ｈ（ｔ）は、デジタル制御器５０の伝達関数である。

【0064】

この式を用いて、例えば、図５のグラフのＸ（ｔ１）、Ｙ（ｔ１）から、伝達関数Ｈ（ｔ）を求める。

【0065】

そして、次の目標値Ｒに基づいて、下記式、すなわち、
Ｒ＝Ｈ・Ｘから、次の入力値Ｘ（例えば、図５のグラフのＸ（ｔ２））を、
Ｘ＝Ｒ／Ｈから計算し、
次の出力値Ｙ（例えば、図５のグラフのＹ（ｔ２））を、
Ｙ＝Ｒから計算してインパルス応答制御を行うように構成されている。

【0066】

より具体的には、下記のように計算が実施される。

【0067】

すなわち、デジタル制御器５０の入力がｘ（ｎ）、出力がｙ（ｎ）の場合に、Ｚ変換すると、入力ｘ（ｚ）は、
ｘ（ｚ）＝ｘ_０＋ｘ_１ｚ^−１＋ｘ_２ｚ^−２＋‥‥ｘ_ｎ−１ｚ^−ｎ＋１
である。

【0068】

デジタル制御器５０の伝達関数Ｈは、
Ｈ（ｚ）＝ｈ_０＋ｈ_１ｚ^−１＋ｈ_２ｚ^−２＋‥‥ｈ_ｎ−１ｚ^−ｎ＋１
で表すことができる。従って、
Ｙ（ｚ）＝Ｈ（ｚ）・Ｘ（ｚ）
となる。

【0069】

ここで、入力がＸ（ｚ）、出力がＹ（ｚ）、伝達関数がＨ（ｚ）であるシステムの系となる。

【0070】

実際には、エラー信号が、この系に出力され足されることになるので、下記の式のようになる。

【0071】

ｙ（ｎ）＝ｈ（ｎ）・ｘ（ｎ）＋ｅ（ｎ）
ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙ（ｎ）

【0072】

ここで、ｄ（ｎ）は、目標（理想）とする信号である。

【0073】

【数1】

【0074】

このｅ（ｎ）は、次式によって表すことができる。

【0075】

【数2】

【0076】

ｗ＝［ｈ_０ｈ_１‥‥ｈ_Ｔ−１］^Ｔ

【0077】

ｘ（ｎ）＝［ｘ（ｎ），ｘ（ｎ-１）‥‥ｘ（ｎ-Ｉ+１）］^Ｔ

【0078】

ここで、エラーを最小にするデジタル制御器５０の係数を求めれば良いので、Ｊを最適なフィルターの係数として、以後式を展開する。

【0079】

Ｊ＝Ｅ［ｅ^２（ｎ）］
ここで、Ｅは、期待値演算子である。

【0080】

上記式（２）を用いると、
Ｊ＝ｗ^ＴＡｗ−２ｗ^Ｔｂ＋ｃ

【0081】

ここで、
Ａ＝Ｅ［ｘ（ｎ）ｘ^Ｔ（ｎ）］
ｂ＝Ｅ［ｘ（ｎ）ｄ（ｘ）］
ｃ＝Ｅ［ｄ^２（ｎ）］

【0082】

Ａは、ヘッシアン行列であって、

【0083】

【数3】

【0084】

ここで、Ｒ_ｘｘは、ｘ（ｎ）の自己相関関数である。

【0085】

【数4】

【0086】

【数5】

【0087】

上記式（１）を用いて、エラーの式を表すと、

【0088】

【数6】

【0089】

Ｊは、時間に対して不変であるとすると、

【0090】

【数7】

【0091】

さらに、信号が安定した（定常）信号と仮定すると、自己相関ならびに相関関数は、
Ｒ_ｘｘ（ｍ）＝Ｅ［ｘ（ｎ＋ｍ）ｘ^Ｔ（ｎ）］
Ｒ_ｘｄ（ｍ）＝Ｅ［ｄ（ｎ＋ｍ）ｘ^Ｔ（ｎ）］
Ｒ_ｄｄ（ｍ）＝Ｅ［ｘ（ｎ＋ｍ）ｄ^Ｔ（ｎ）］

【0092】

ここで、
Ｒ^Ｔ_ｘｘ（ｍ）＝Ｒ_ｘｘ（−ｍ）
Ｗ＝［ｗ_０ｗ_１‥‥ｗ_ｌ−１］^Ｔ
Ｒ_ｘｄ＝［Ｒ_ｘｄ（０）Ｒ_ｘｄ（１）‥‥Ｒ_ｘｄ（ｉ−１）］^Ｔ
Ｒ^Ｔ_ｘｘ＝Ｒ_ｘｘ
とすると、上記式（３）は、

【0093】

Ｅ［ｅ（ｎ）ｅ^Ｔ（ｎ）］＝ｗ^ＴＲ_ｘｘｗ−ｗ^ＴＲ_ｘｄ−Ｒ_ｘｄ^Ｔｗ−Ｒ_ｄｄ（０）

【0094】

ｔｒａｃｅ行列の性質を適用して、

【0095】

【数8】

【0096】

とすると、
Ｒ_ｘｘｗ_ｏｐｔ＝Ｒ_ｘｄ
ここで、ｗ_ｏｐｔは、傾きが０で、エラーが最小であるところである。従って、
ｗ_ｏｐｔ＝Ｒ_ｘｘ^−１・Ｒ_ｘｄ
となり、最適なデジタルシステムの系となる。これを用いて、

【0097】

Ｄ（ｚ）＝ｗ_ｏｐｔ・ｘ（ｚ） ‥‥（４）
とすると入力信号が求まる。

【0098】

しかしながら、実際には、外乱などの影響から、この式（４）だけでは発散するおそれがある。従って、
Ｃ_１＝Ｄ（ｚ）−Ｙ（ｚ）

【0099】

【数9】

【0100】

任意のデータテーブルに基づく定数を、上記式（５）にある規則に従って、補正係数Ｃ_２を設定する。すなわち、

【0101】

Ｙ（ｚ）＝Ｈ・Ｘ（Ｚ）＋Ｃ_２ ‥‥（６）

【0102】

ここで、Ｈは、ｗ_ｏｐｔの他にコントローラーのパラメーターを加えたＨである。
この式（６）により制御を行うように構成されている。

【0103】

より具体的には、本発明の試験装置１０では、制御装置３２の制御装置本体３６内に、図４に示したようなデジタル制御器５０を備えている。

【0104】

図４のブロック図に示したように、デジタル制御器５０は、入力値を処理するインパルス応答計算処理部５２と、インパルス応答計算処理部５２からの入力に基づいてデジタル処理を行うＰＩＤ制御器５４とから構成されている。また、インパルス応答計算処理部５２は、入力値を補正する可変ウェイト５６と、インパルス応答計算処理器５８とから構成されている。

【0105】

このように構成されるデジタル制御器５０では、下記のようにしてデジタル制御が行われる。

【0106】

先ず、入力６０から入力信号が、インパルス応答計算処理部５２の可変ウェイト５６を介して、ＰＩＤ制御器５４に入力される。そして、ＰＩＤ制御器５４内の比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、微分ゲインＫｄによってデジタル演算が行われ、出力信号Ｋｏｕｔを介して、制御対象である試験装置本体１２に、命令値が出力される。

【0107】

そして、試験装置本体１２において、試験が行われ、供試体であるテストピースＡからの変位検出器２０、荷重検出器３０からのセンサー信号を、下記（１）〜（３）の３系統に分割してフィードバックされるようになっている。

【0108】

すなわち、供試体であるテストピースＡからのセンサー信号は、
（１）ＰＩＤ制御器５４のフィードバックゲインＫｆｂへフィードバックされる。
（２）インパルス応答計算処理部５２のインパルス応答計算処理器５８へフィードバックされる。
（３）インパルス応答計算処理部５２の可変ウェイト５６へフィードバックされる。
このようにして、センサー信号が、３系統に分割してフィードバックされるようになっている。

【0109】

そして、次の制御サンプリングにおいて、１つ前の入力値Ｚ^−１をインパルス応答計算処理部５２のインパルス応答計算処理器５８へ入力される。

【0110】

また、インパルス応答計算処理器５８で計算した制御命令値を、ＰＩＤ制御器５４に入力する際に、被試験構造物であるテストピースＡからのセンサー信号の可変ウェイト５６へのフィードバックを、可変ウェイト５６でモニターリングして、制御命令値を補正して、ＰＩＤ制御器５４に入力するように構成されている。

【0111】

このように構成することによって、前述で説明したデジタル制御が行われる。また、非線形要因による発散を防止し、高精度な目標追従を実現することができる。

【0112】

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の試験装置１０は、試験装置として、例えば、自動車部品（駆動系や足回りの金属部品やゴム部品、ショックアブソーバなど）などの機械部品について、これらの自動車完成品などの完成品について、さらに、土木関係（橋桁、橋梁や建物用の免震ゴムなど）の構造物について、材料試験、振動試験、疲労試験、特性試験などを行うための材料試験装置、振動試験装置、疲労試験装置など各種の試験装置に適用することが可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0113】

本発明は、例えば、自動車などの車輛のショックアブソーバ、橋梁、ビル、住宅などの建築物などの構造物などの被試験構造物に対して、外力を負荷して載荷試験などの各種の試験を行うための試験装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0114】

１０ 試験装置
１２ 試験装置本体
１４ 架台フレーム
１６ アクチュエータ
１８ ピストン
２０ 変位検出器
２２ ガイドロッド
２４ ボールネジ
２６ クロスヘッド
２８ 上方フレーム
３０ 荷重検出器
３２ 制御装置
３６ 制御装置本体
３８ キーボード
４０ マウス
４４ アクチュエータ動力源
５０ デジタル制御器
５２ インパルス応答計算処理部
５４ ＰＩＤ制御器
５６ 可変ウェイト
５８ インパルス応答計算処理器
６０ 入力
１００ 試験装置
１０２ 試験装置本体
１０４ 架台フレーム
１０６ アクチュエータ
１０８ ピストン
１１０ 変位検出器
１１２ ガイドロッド
１１４ ボールネジ
１１６ クロスヘッド
１１８ 上方フレーム
１２０ 荷重検出器

Ａ テストピース（被試験構造物）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】