(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024117275
(43)【公開日】2024-08-29
(54)【発明の名称】試験装置
(51)【国際特許分類】
G01M 7/02 20060101AFI20240822BHJP
G05B 11/32 20060101ALI20240822BHJP
G05B 13/02 20060101ALI20240822BHJP
【ＦＩ】
G01M7/02 C
G05B11/32 F
G05B13/02 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023023284
(22)【出願日】2023-02-17
(71)【出願人】
【識別番号】319007240
【氏名又は名称】株式会社日立インダストリアルプロダクツ
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】石原 新士
(72)【発明者】
【氏名】田原 孝一
【テーマコード（参考）】
5H004
【Ｆターム（参考）】
5H004HB07
5H004HB08
5H004KB32
5H004KC44
5H004MA12
5H004MA15
(57)【要約】
【課題】伝達関数を算出すること無く歪率を低減する試験装置を提供する。
【解決手段】試験装置１００は供試体設置部９、これを加振するアクチュエータ３～７、アクチュエータ３～７と供試体１０の応答を検出するセンサＳ０４、Ｓ０６、アクチュエータ３～７の応答を制御するコントローラ２、及び動作パターンを設定する目標波形設定部１ｂを有し操作者の操作で試験動作を提示するユーザインタフェース１を備える。コントローラ２は目標波形とセンサＳ０４、Ｓ０６の差を解消する制御入力を計算する制御指令演算部１２ａ、１２ｂと、このパラメータを算出する実験データ解析部２ｃとを有し、実験データ解析部２ｃは目標波形に従い理想応答の伝達関数を決定しセンサＳ０４、Ｓ０６の応答データにより理想応答に実応答が近付くように制御指令演算部１２ａ、１２ｂのパラメータを調整し目標波形の基準周波数より高いカットオフ周波数のフィルタ特性を有する。
【選択図】図２
【解決手段】試験装置１００は供試体設置部９、これを加振するアクチュエータ３～７、アクチュエータ３～７と供試体１０の応答を検出するセンサＳ０４、Ｓ０６、アクチュエータ３～７の応答を制御するコントローラ２、及び動作パターンを設定する目標波形設定部１ｂを有し操作者の操作で試験動作を提示するユーザインタフェース１を備える。コントローラ２は目標波形とセンサＳ０４、Ｓ０６の差を解消する制御入力を計算する制御指令演算部１２ａ、１２ｂと、このパラメータを算出する実験データ解析部２ｃとを有し、実験データ解析部２ｃは目標波形に従い理想応答の伝達関数を決定しセンサＳ０４、Ｓ０６の応答データにより理想応答に実応答が近付くように制御指令演算部１２ａ、１２ｂのパラメータを調整し目標波形の基準周波数より高いカットオフ周波数のフィルタ特性を有する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
評価対象である供試体が配置される供試体設置部と、
前記供試体設置部を加振するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記供試体の応答を検出するセンサと、
前記アクチュエータの応答を制御するコントローラと、
試験装置の動作パターンを設定する目標波形設定部を有し、オペレータの操作を受け入れるとともに試験動作を提示するユーザインタフェースと、
を備え、
前記コントローラは、目標波形と前記センサの応答波形との差を解消するように制御入力を計算する制御指令演算部と、実験データに基づいて前記制御指令演算部のパラメータを算出する実験データ解析部と、を有し、
前記実験データ解析部は、前記目標波形に従って閉ループ系の理想応答の伝達関数を決定し、前記センサで取得した応答データに基づいて前記理想応答に実際の応答が近付くように前記制御指令演算部のパラメータを調整し、
決定した前記伝達関数は、高調波の影響を抑制するように前記目標波形の基準周波数よりも高いカットオフ周波数をもつローパスフィルタ特性を有することを特徴とする試験装置。
前記供試体設置部を加振するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記供試体の応答を検出するセンサと、
前記アクチュエータの応答を制御するコントローラと、
試験装置の動作パターンを設定する目標波形設定部を有し、オペレータの操作を受け入れるとともに試験動作を提示するユーザインタフェースと、
を備え、
前記コントローラは、目標波形と前記センサの応答波形との差を解消するように制御入力を計算する制御指令演算部と、実験データに基づいて前記制御指令演算部のパラメータを算出する実験データ解析部と、を有し、
前記実験データ解析部は、前記目標波形に従って閉ループ系の理想応答の伝達関数を決定し、前記センサで取得した応答データに基づいて前記理想応答に実際の応答が近付くように前記制御指令演算部のパラメータを調整し、
決定した前記伝達関数は、高調波の影響を抑制するように前記目標波形の基準周波数よりも高いカットオフ周波数をもつローパスフィルタ特性を有することを特徴とする試験装置。
【請求項2】
請求項１に記載の試験装置において、
決定した前記伝達関数は、前記目標波形の基準周波数よりも高いカットオフ周波数を有する前記ローパスフィルタ特性と、基準周波数の整数倍の帯域を有する１つ以上のノッチフィルタ特性とを有することを特徴とする試験装置。
決定した前記伝達関数は、前記目標波形の基準周波数よりも高いカットオフ周波数を有する前記ローパスフィルタ特性と、基準周波数の整数倍の帯域を有する１つ以上のノッチフィルタ特性とを有することを特徴とする試験装置。
【請求項3】
請求項１に記載の試験装置において、
決定した前記伝達関数は、前記目標波形の基準周波数以上、かつ、基準周波数の３倍未満のカットオフ周波数をもつローパスフィルタ特性と、基準周波数の奇数倍の帯域を有する１つ以上のノッチフィルタ特性とを有することを特徴とする試験装置。
決定した前記伝達関数は、前記目標波形の基準周波数以上、かつ、基準周波数の３倍未満のカットオフ周波数をもつローパスフィルタ特性と、基準周波数の奇数倍の帯域を有する１つ以上のノッチフィルタ特性とを有することを特徴とする試験装置。
【請求項4】
請求項１に記載の試験装置において、
前記制御指令演算部は、調整可能なパラメータを有する伝達関数を備えるフィードバック制御部と、前記フィードバック制御部と並列に設置され、かつ、調整可能なパラメータを有する伝達関数を備えるフィードフォワード制御部と、を備え、
前記実験データ解析部は、前記フィードバック制御部の伝達関数のパラメータと前記フィードフォワード制御部の伝達関数のパラメータを調整することを特徴とする試験装置。
前記制御指令演算部は、調整可能なパラメータを有する伝達関数を備えるフィードバック制御部と、前記フィードバック制御部と並列に設置され、かつ、調整可能なパラメータを有する伝達関数を備えるフィードフォワード制御部と、を備え、
前記実験データ解析部は、前記フィードバック制御部の伝達関数のパラメータと前記フィードフォワード制御部の伝達関数のパラメータを調整することを特徴とする試験装置。
【請求項5】
請求項１に記載の試験装置において、
前記制御指令演算部は、調整可能なパラメータを有する伝達関数を備えるフィードバック制御部と、前記フィードバック制御部と直列に接続され、かつ、調整可能なパラメータを有する伝達関数を備えるフィードフォワード制御部と、を備え、
前記実験データ解析部は、前記フィードバック制御部の伝達関数のパラメータと、前記フィードフォワード制御部の伝達関数のパラメータを調整することを特徴とする試験装置。
前記制御指令演算部は、調整可能なパラメータを有する伝達関数を備えるフィードバック制御部と、前記フィードバック制御部と直列に接続され、かつ、調整可能なパラメータを有する伝達関数を備えるフィードフォワード制御部と、を備え、
前記実験データ解析部は、前記フィードバック制御部の伝達関数のパラメータと、前記フィードフォワード制御部の伝達関数のパラメータを調整することを特徴とする試験装置。
【請求項6】
評価対象である供試体が配置される供試体設置部と、
前記供試体設置部を加振するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記供試体の応答を検出するセンサと、
試験装置の動作パターンを設定する目標波形設定部と、
前記アクチュエータの応答を制御するコントローラと、
前記目標波形設定部で設定した目標波形を修正し、修正後の目標値を前記コントローラへ指令する追加コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、目標波形と前記センサの応答波形との差を解消するように制御入力を計算する制御指令演算部を有し、
前記追加コントローラは、前記目標波形設定部で設定された目標波形と前記センサの応答波形との差を解消するように目標波形を修正する目標波形修正部と、実験データに基づいて前記制御指令演算部のパラメータを算出する実験データ解析部と、を有し、
前記実験データ解析部は、前記目標波形に従って閉ループ系の理想応答の伝達関数を決定し、前記センサで取得した応答データに基づいて前記理想応答に実際の応答が近付くように前記目標波形修正部のパラメータを調整することを特徴とする試験装置。
前記供試体設置部を加振するためのアクチュエータと、
前記アクチュエータと前記供試体の応答を検出するセンサと、
試験装置の動作パターンを設定する目標波形設定部と、
前記アクチュエータの応答を制御するコントローラと、
前記目標波形設定部で設定した目標波形を修正し、修正後の目標値を前記コントローラへ指令する追加コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、目標波形と前記センサの応答波形との差を解消するように制御入力を計算する制御指令演算部を有し、
前記追加コントローラは、前記目標波形設定部で設定された目標波形と前記センサの応答波形との差を解消するように目標波形を修正する目標波形修正部と、実験データに基づいて前記制御指令演算部のパラメータを算出する実験データ解析部と、を有し、
前記実験データ解析部は、前記目標波形に従って閉ループ系の理想応答の伝達関数を決定し、前記センサで取得した応答データに基づいて前記理想応答に実際の応答が近付くように前記目標波形修正部のパラメータを調整することを特徴とする試験装置。
【請求項7】
請求項１に記載の試験装置において、
オペレータの操作を受け入れるとともに試験動作を提示するユーザインタフェースを備え、
前記コントローラは、前記実験データ解析部で変更したパラメータに基づいて試験装置の応答予測を行う応答予測部、から構成され、
前記応答予測部は、前記実験データ解析部で算出した前記パラメータを利用した伝達関数と前記センサで取得した前記応答データを予測することで、前記パラメータの変更を行った後に得られるだろう応答波形を予測し、その予測結果を前記ユーザインタフェースに提示することを特徴とする試験装置。
オペレータの操作を受け入れるとともに試験動作を提示するユーザインタフェースを備え、
前記コントローラは、前記実験データ解析部で変更したパラメータに基づいて試験装置の応答予測を行う応答予測部、から構成され、
前記応答予測部は、前記実験データ解析部で算出した前記パラメータを利用した伝達関数と前記センサで取得した前記応答データを予測することで、前記パラメータの変更を行った後に得られるだろう応答波形を予測し、その予測結果を前記ユーザインタフェースに提示することを特徴とする試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、試験対象を加振、評価する試験装置に関する。
【背景技術】
【0002】
構造物の耐震性能を評価するために、構造物の特性を模擬したモデル（以下、供試体）を加振して評価する試験装置が知られている。これらの試験装置には、地震波形など、変位や加速度の応答が早い試験パターンを再現する必要があるため、応答性や駆動力に優れる油圧アクチュエータが利用されることが多い。
【0003】
油圧アクチュエータや供試体に含まれる非線形要素などに起因して、実際の振動試験装置の応答には、加振指令値の基本周波数の他に高調波成分が含まれることが知られている。そして、この高調波成分が多くなるほど、加振指令値の再現精度が低くなってしまう。このような高調波成分の影響は数式１の「ひずみ率」で評価される。
【0004】
【数1】
【0005】
Ｅ１は基本波形の実効値、Ｅｉ（ｉ＝２、…、ｎ）は高調波（基本波形の周波数のｉ倍の周波数）の実効値である。ひずみ率を小さくすることが、加振指令値の再現精度を上げるための重要な指標として利用される。
【0006】
振動試験装置に利用されるアクチュエータには、アクチュエータの位置、速度、加速度を取得するセンサが取り付けられているため、これらの信号を利用してフィードバック制御を実施することで、所望の試験波形を再現している。
【0007】
一般に、フィードバック制御にはＰＩＤ制御を基本として構築されることが多い。
【0008】
しかし、ＰＩＤ制御のパラメータ調整にはノウハウが必要であり、パラメータ調整が不十分であると十分な制御性能を発揮できない。
【0009】
さらに、ＰＩＤ制御は線形制御であるため、パラメータを十分に調整したとしても、非線形ひずみの原因である非線形要素の影響を十分に抑制できるとは限らない。
【0010】
このような課題に対して、特許文献１では、通常のＰＩＤ制御にひずみ補正要素部を追加することで非線形ひずみの影響を抑制する制御構成を有する試験装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【特許文献1】特開２００１－２４２０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
特許文献１における試験装置は、試験装置の伝達関数、および逆伝達関数を算出し、これらの伝達関数を有するフィルタを利用して、加振指令値と実際の試験装置応答の差分に前記フィルタをかけることによって非線形要素の影響を抜き出し、これをＰＩＤ制御への入力に追加することによって効果的に非線形要素の影響を抑制する構成をとっている。
【0013】
特許文献１では、補償器の設計に試験装置の伝達関数、および逆伝達関数が必要になる。対象の伝達関数を正確に算出するには、入力信号、および、出力信号が多様な周波数を含んでいる必要がある。
【0014】
このため、一般に多様な周波数成分を含むランダム信号を利用するランダム加振やインパルス信号を利用したインパルス加振を行うことになる。
【0015】
ランダム信号は多様な周波数成分を足し合わせて加振指令値を生成しているため、伝達関数を同定するための実験には好適である。ただし、ランダム信号には著大な信号変化が含まれるため、伝達関数を同定する実験において、供試体を破損する恐れがある。このため、試験装置の制御調整時にランダム加振を行うことは望ましくない。
【0016】
インパルス加振を行った時に得られる応答であるインパス応答をラプラス変換したものが伝達関数であるため、理論上はインパルス加振を行えば伝達関数を算出することは可能である。
【0017】
しかし、実際に試験装置にインパルス加振を行うにしても、供試体保護の観点で、入力信号のレベルを低く抑えると試験装置の応答が遅く、十分な応答が得られずに伝達関数を正確に算出できないことが知られている。
【0018】
以上のように、特許文献１を利用するには、伝達関数の導出が必要になるが、試験装置の運用上は正確に伝達関数を得ることができないことが多い。そして、特許文献１の手法では、正確な伝達関数を算出できないと十分な補償効果を得ることが期待できない。
【0019】
本発明は、以上の課題を解決するために考案されたものであり、その目的は、試験装置の伝達関数を算出することなく、効果的にひずみ率を低減する制御調整機能を有する試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0020】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【0021】
試験装置は、評価対象である供試体が配置される供試体設置部と、前記供試体設置部を加振するためのアクチュエータと、前記アクチュエータと前記供試体の応答を検出するセンサと、前記アクチュエータの応答を制御するコントローラと、試験装置の動作パターンを設定する目標波形設定部を有し、オペレータの操作を受け入れるとともに試験動作を提示するユーザインタフェースと、を備え、前記コントローラは、目標波形と前記センサの応答波形との差を解消するように制御入力を計算する制御指令演算部と、実験データに基づいて前記制御指令演算部のパラメータを算出する実験データ解析部と、を有し、前記実験データ解析部は、前記目標波形に従って閉ループ系の理想応答の伝達関数を決定し、前記センサで取得した応答データに基づいて前記理想応答に実際の応答が近付くように前記制御指令演算部のパラメータを調整し、決定した前記伝達関数は、高調波の影響を抑制するように前記目標波形の基準周波数よりも高いカットオフ周波数をもつローパスフィルタ特性を有する。
【発明の効果】
【0022】
試験装置の伝達関数を算出することなく、効果的にひずみ率を低減する制御調整機能を有する試験装置を提供することができる。
【0023】
伝達関数を同定するための加振実験を行うことなく、ひずみ率を低減する制御を実行することができる。さらに、制御パラメータ調整の工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明が適用される油圧駆動式振動試験装置の概観図である。
【図2】本発明の実施例１に関する機能ブロック図である。
【図3A】本発明に関する目標波形を示す図である。
【図3B】本発明に関する目標波形と、アクチュエータ応答と関係を示す例を示す図である。
【図3C】本発明に関する目標波形と、供試体応答の関係を示す例を示す図である。
【図4A】本発明に関するコントローラのブロック線図である。
【図4B】本発明に関するコントローラのブロック線図である。
【図4C】本発明に関するコントローラのブロック線図である。
【図5】本発明の実施例１の変形例の機能ブロック図である。
【図6A】本発明に関するコントローラのブロック線図である。
【図6B】本発明に関するコントローラのブロック線図である。
【図7A】高調波の影響を抑制するための理想応答の設計指針を説明する図である。
【図7B】高調波の影響を抑制するための理想応答の設計指針を説明する図である。
【図8】高調波の影響の一例を示す図である。
【図9】ノッチフィルタによる高調波抑制効果の一例を示す図である。
【図10】本発明で利用する理想応答の設計例を示す図である。
【図11】本発明の実施例１における処理手順（フローチャート）を示す図である。
【図12】本発明の実施例２に関する機能ブロック図である。
【図13】本発明の実施例２に関するコントローラのブロック図である。
【図14】本発明の実施例３に関する機能ブロック図である。
【図15】本発明の実施例３の変形例の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【0026】
なお、本実施の形態では、説明の簡略化のため、１軸の油圧駆動式振動試験装置を例示して説明するが、本発明は１軸の油圧駆動式振動試験装置に限定されるものではない。例えば、駆動方式が油圧式の油圧ピストンでなく、電動式の直動アクチュエータであっても本発明を適用することができる。さらに、本発明の適用範囲は振動試験装置に限定するものでもない。例えば、回転運動によって遠心加速度を発生させる遠心力載荷試験装置などにも適用できることに注意されたい。
【実施例0027】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る油圧駆動式の試験装置１００を模式的に示す図である。
図１は、本発明の実施例１に係る油圧駆動式の試験装置１００を模式的に示す図である。
【0028】
図１において、ユーザインタフェース１は、試験装置１００のユーザ、もしくは、オペレータが各種試験パターンを設定するために利用される。オペレータはユーザインタフェース１を介して、目的とする加振波形を設定する。
【0029】
ユーザインタフェース１は目標信号を生成する装置であるため、専用の端末に限らず、操作端末とシグナルジェネレータの組合せなど複数機器で構成されていても良い。なお、操作端末は通常のパソコン（ＰＣ）や、タブレットＰＣであっても良い。
【0030】
なお、ユーザインタフェース１で設定する加振波形の次元は、変位、速度、加速度の何れでもよい。オペレータは、波形の振幅Ａと角周波数ωを設定することで加振波形ｒ＝Ａｓｉｎ（ωｔ）を設計する。ｔは時間を意味する。
【0031】
試験用の目標信号を生成する端末（シグナルジェネレータやＰＣ）が本発明における目標波形設定部に相当する。
【0032】
コントローラ２は、ユーザインタフェース１で設定された目標波形に従って油圧駆動式振動試験装置１００を動かすための各種制御演算を実行する。コントローラ２は、ユーザインタフェース１で設定した目標加振波形と後述の各種センサＳ０１～Ｓ０６の値を取得して、サーボアンプ３の操作量の演算を行う。コントローラ２の詳細な構成は後述する。
【0033】
サーボアンプ３は、コントローラ２から出力された指令（＝電圧）を、サーボバルブ４を駆動するために電流値へと変換する。
【0034】
サーボバルブ４は、サーボバルブ３から受け取った電流値に従って、弁の開閉を行うことで、油圧源５から油圧シリンダ６に流れる圧油を調整する。サーボバルブ４と油圧源５の間に圧油の温度を検出する温度センサＳ０１が備えられる。
【0035】
サーボバルブ４を経て油圧シリンダ６に供給された圧油は、油圧ピストン７を駆動する。このとき、サーボバルブ４の図１中の左右どちらのポートから圧油が供給されるかによって、油圧ピストン７の駆動方向が変更される。サーボバルブ４から吐出された圧油は流量センサＳ０２ａ、Ｓ０２ｂによって検出可能である。油圧ピストン７の駆動方向に応じて、圧油の流れる経路が変わるため、駆動方向によって使用する流量センサＳ０２ａと流量センサＳ０２ｂとを適時変更してもよい。
【0036】
油圧ピストン７はカップリング８を介して、テーブル（供試体設置部）９に力を加えることで、テーブル９を振動させる。油圧ピストン７には、速度センサＳ０３、変位センサＳ０４が備え付けられている。なお、速度センサＳ０３、変位センサＳ０４を両方とも備える必要はない。例えば、変位センサＳ０４のみが備えられている場合には、検出値の差分を速度として近似利用すればよい。同じく、速度センサＳ０３のみが備えられている場合には、積分値を変位量としてもよい。また、速度センサＳ０３や変位センサＳ０４の替わりに、もしくは、追加して加速度センサを備えても良い。これら油圧ピストン７の変位を検出するためのセンサが本発明の内部センサに相当する。
【0037】
油圧シリンダ６には、油圧ピストン７の前後圧を検出するための圧力センサＳ０５ａ、Ｓ０５ｂが備えられている。
【0038】
以上、サーボアンプ３から油圧ピストン７までの構成要素からなる油圧アクチュエータは本発明におけるアクチュエータに相当する。
【0039】
テーブル９に、試験対象になる構造物（供試体１０）を備え付け、ユーザインタフェース１で設定した目標波形に従って、供試体１０を加振することで、各種評価を行う。テーブル９は本発明における供試体設置部に相当する。
【0040】
試験装置１００の運用方法としては、テーブル９を目標波形で振動させる場合と、供試体１０を目標波形で振動させる場合の２通りの運用方法が考えられる。なお、油圧アクチュエータとテーブル９は高剛性のカップリング８で接続されているため、同一の挙動になる。同じく、供試体１０の剛性が極めて高い場合は、テーブル９の振動と供試体１０の振動が一致することが期待できる。ただし、供試体１０が柔軟性を持つ場合は、テーブル９の振動を制御するのではなく、供試体１０の振動を制御する構成が望ましい。
【0041】
よって、供試体１０の応答が目標波形に従う制御を構成する場合、供試体１０の挙動（変位、速度、加速度）を計測するために、非接触センサＳ０６を用意する必要がある。非接触センサＳ０６としては、例えば、レーザー変位計の利用が考えられる。
【0042】
試験装置１００に取り付けられたセンサＳ０１～Ｓ０５からの出力信号と供試体１０の挙動を計測するセンサＳ０６からの出力信号は、すべてコントローラ２に入力される。
【0043】
以下、いくつかの具体的な例を通して、本発明の実施例１の特徴を詳しく説明する。
【0044】
なお、説明を簡単にするため、加振波形の次元を特定せずに「応答」という言葉を利用して説明を行う。この「応答」が、変位、速度、加速度のいずれであっても、本発明の範囲であることは言うまでもない。
【0045】
本発明の実施例１におけるユーザインタフェース１とコントローラ２との具体的な構成要素について図２を用いて説明する。なお、図２は発明内容の理解を容易にするために、図１に含まれる要素を省略した記載になっていることに注意されたい。
【0046】
＜ユーザインタフェース１＞
図２において、ユーザインタフェース１は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１ａと目標波形設定部１ｂから構成される。ＧＵＩ１ａはオペレータが各種入力を行う操作端末（ＰＣやタブレットなど）に相当し、目標波形設定部１ｂは試験パターンを生成するシグナルジェネレータに相当する。なお、ＧＵＩ１ａはモニタを備えており、後述のとおり、オペレータが実験結果や制御器の調整結果を視覚的に確認することができる。
図２において、ユーザインタフェース１は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）１ａと目標波形設定部１ｂから構成される。ＧＵＩ１ａはオペレータが各種入力を行う操作端末（ＰＣやタブレットなど）に相当し、目標波形設定部１ｂは試験パターンを生成するシグナルジェネレータに相当する。なお、ＧＵＩ１ａはモニタを備えており、後述のとおり、オペレータが実験結果や制御器の調整結果を視覚的に確認することができる。
【0047】
＜コントローラ２＞
コントローラ２の機能は、フィードバック制御部２ａと、フィードフォワード制御部２ｂと、実験データ解析部２ｃと、応答予測部２ｂとから構成される。
コントローラ２の機能は、フィードバック制御部２ａと、フィードフォワード制御部２ｂと、実験データ解析部２ｃと、応答予測部２ｂとから構成される。
【0048】
フィードバック制御部２ａは、アクチュエータ（サーボバルブ３から油圧ピストン７に相当）の挙動が安定になるように、内部センサ（変位センサＳ０４に相当）の出力結果に基づいてフィードバック制御入力の演算を行う。フィードバック制御にはＰＩＤ制御などが利用される。
【0049】
フィードフォワード制御部２ｂは、目標波形設定部１ｂで設定された目標波形に基づいてフィードフォワード制御入力の計算を行う。フィードフォワード制御入力の演算の詳細は後述する。
【0050】
アクチュエータには、上記のフィードバック制御入力とフィードフォワード制御入力を足し合わせた値が指令値として印加される。つまり、フィードバック制御２ａとフィードフォワード制御２ｂとを加算部１１にて合わせたものが、本発明の実施例１における制御指令演算部１２ａ（フィードバック制御２ａ、フィードフォワード制御２ｂ、加算部１１）になる。
【0051】
実験データ解析部２ｃは、内部センサＳ０４で取得したアクチュータ応答（変位センサ検出値）、外部センサである非接触センサＳ０６で取得した供試体応答（非接触センサ検出値）に従って、前述のフィードフォワード制御部２ｂのパラメータ調整、および、後述の応答予測部２ｄのパラメータ調整を行う。実験データ解析部２ｃは、前記フィードバック制御部２ａの伝達関数のパラメータと前記フィードフォワード制御部２ｂの伝達関数のパラメータを調整する。
【0052】
実験データ解析部２ｃの演算の詳細は後述する。実験データ解析部２ｃは、アクチュエータ応答、供試体応答の両方が入力される必要はない。試験装置１００のユーザが試験装置１００の応答を調整したい場合はアクチュエータ応答を、供試体応答を調整したい場合は供試体応答をそれぞれ入力する形にすればよい。
【0053】
詳細は後述するが、実験データ解析部２ｃは、実験データを解析して達成したい理想的な応答を設定する理想応答設計部と、その理想応答を実現するようにフィードバック制御２ａとフィードフォワード制御２ｂのパラメータを調整するパラメータ自動調整部の２つの機能を備えている。
【0054】
応答予測部２ｄは、内部センサである変位センサＳ０４で取得したアクチュエータ応答、もしくは、外部センサである非接触センサＳ０６で取得した供試体応答と、実験データ解析部２ｃで算出されたパラメータに従って、アクチュエータ、もしくは供試体１０の応答予測値を計算する。応答予測部２ｄも実験データ解析部２ｃと同様に、試験装置１００のユーザが希望する調整対象に応じた信号が入力されていれば良い。
【0055】
応答予測部２ｄは、実験データ解析部２ｃで算出したパラメータを利用した伝達関数とセンサＳ０４、Ｓ０６で取得した応答データを予測することで、パラメータの変更を行った後に得られるだろう応答波形を予測し、その予測結果をユーザインタフェース１に提示する。
【0056】
以下、いくつかの図を利用して、コントローラ２における、フィードフォワード制御部２ｂ、実験データ解析部２ｃ、応答予測部２ｄについて具体的な説明を行う。
【0057】
上記フィードフォワード制御部２ｂと応答予測部２ｄとの２つの機能ブロックは、初回加振時は機能しておらず、試験加振を行って供試体応答、アクチュエータ応答のデータが実験データ解析部２ｃに記憶、分析されてからそれぞれの機能が有効になるように運用されることが望ましい。
【0058】
ここで、図３Ａに示すような目標波形１ｂｗ（黒実線）で試験加振を実施したとする。この時、内部センサである変位センサＳ０４で取得したアクチュエータ３～７の変位は破線（図３Ｂ）、外部センサである非接触センサＳ０６で取得した供試体変位は一点鎖線（図３Ｃ）で得られたとする。
【0059】
本発明の実施例１における試験装置１００の制御目的は、目標波形１ｂｗと、アクチュエータの応答（内部センサである変位センサＳ０４の波形）または供試体１０の応答（外部センサである非接触センサＳ０６の波形）のいずれかを一致させることである。供試体１０の剛性が低い、つまり、テーブル９の応答に対して供試体１０が応答特性を持つ場合、アクチュエータの応答と供試体１０の応答は一致しないため、アクチュエータの応答と供試体１０の応答との両方の応答を同時に目標波形１ｂに一致させることはできないことに注意されたい。
【0060】
一般に、コントローラ２に含まれるフィードバック制御部２ａはアクチュエータの応答（内部センサである変位センサＳ０４の応答）を目標波形１ｂｗに合わせるために利用されるものである。つまり、フィードバック制御部２ａは図３Ｂの２つの波形を一致させるために利用される。
【0061】
よって、供試体１０の応答を目標波形１ｂｗに一致させるには不向きであることに注意が必要である。このため、本発明の実施例１では、フィードバック制御２ａに加えて、フィードフォワード制御２ｂを併用した構成をとっている。
【0062】
フィードフォワード制御部２ｂの具体的な設計方法について説明する。
【0063】
図４Ａはフィードフォワード制御部２ｂが無効な状態であり、フィードバック制御部２ａのみが有効な時の制御ブロック図である。図４Ａにおいて、Ｃはフィードバック制御部１２ａ（図中、ＦＢ制御：Ｆｅｅｄ Ｂａｃｋ）が有する伝達関数（調整可能なパラメータを有する）、Ｐはアクチュエータ（３～７）の伝達関数、Ｇは制御対象である供試体１０の伝達関数を意味する。なお、アクチュエータ応答の調整を行う場合は伝達関数Ｇを考慮する必要はない。そのような場合は、Ｇ＝１とすればよい。
【0064】
このとき、目標値ｒ（目標波形１ｂｗに相当）からアクチュエータの応答ｙ（内部センサである変位センサＳ０４の応答に相当）までの伝達関数は数式２で与えることができる。
【0065】
【数2】
【0066】
さらに、アクチュエータの応答ｙから供試体１０の応答ｚ（外部センサである非接触センサＳ０６の応答に相当）は数式３で与えることができる。
【0067】
【数3】
【0068】
数式２と数式３より、目標値ｒから供試体１０の応答ｚへの応答を数式４で与えることができる。
【0069】
【数4】
【0070】
なお、以上の数式２～４は正確には畳み込み積分を利用した表記とする必要があるが、理解しやすさを優先した表記になっていることに注意されたい。また、以降も同様の表記を行う。
【0071】
図４Ｂは、フィードフォワード制御部２ｂが有効になったときのブロック線図であり、Ｆがフィードフォワード制御（図中、ＦＦ制御：Ｆｅｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄ）の伝達関数である。
【0072】
フィードフォワード制御が有効な時、目標値ｒからアクチュータ変位ｙまでの伝達関数は数式５で表現できる。
【0073】
【数5】
【0074】
先ほどと同様に、目標値ｒから供試体１０の応答ｚへの応答は数式６で与えることができる。
【0075】
【数6】
【0076】
ここで、フィードバック制御のみが有効なときに得られたアクチュエータの応答ｙをｙ１とし、フィードフォワード制御が追加されたときに得られるアクチュエータの応答ｙをｙ２とすると、数式２と数式５より、数式７の関係式を得ることができる。
【0077】
【数7】
【0078】
同様に、フィードバック制御のみが有効な時に得られた供試体１０の応答ｚをｚ１とし、フィードフォワード制御が追加されたときに得られる供試体１０の応答ｚをｚ２とすると、数式４と数式６より、数式８の関係式を得ることができる。
【0079】
【数8】
【0080】
つまり、フィードバック制御のみが有効なときに取得した応答ｙ１、ｚ１があれば、フィードフォワード制御を加えた後の応答ｙ２、ｚ２を数式７、数式８で算出することができる。
【0081】
＜ＦＦが有効な場合＞
なお、上記の演算は、フィードフォワード制御が無効な状態で実験データを取得することを前提としているが、フィードフォワード制御が有効な状態の実験データを使っても同様の処理を行うことができる。
なお、上記の演算は、フィードフォワード制御が無効な状態で実験データを取得することを前提としているが、フィードフォワード制御が有効な状態の実験データを使っても同様の処理を行うことができる。
【0082】
フィードフォワード制御Ｆ１が有効な状態で取得した応答をｙ１、フィードフォワード制御Ｆ２が有効な状態で取得した応答をｙ２とすると、ｙ１とｙ２の関係は数式９のように表現することができることが容易に導出できる。供試体１０の応答の予測も同様である。
【0083】
【数9】
【0084】
フィードフォワード制御Ｆを調整するには、図４Ｃのように理想的な応答を表現した参照モデルＭに対する応答ｙｍ、ｚｍ（数式１０における式１０ａと式１０ｂ）とフィードフォワード制御を加えた後の応答ｙ２、ｚ２の差ができるだけ小さくなるように、数式１１の評価関数Ｊを最小化するようにフィードフォワード制御Ｆを設計する。なお、数式１１のＮはデータ数である。
【0085】
【数10】
【0086】
【数11】
【0087】
例えば、フィードフォワード制御を、調整パラメータρを持つ伝達関数として、数式１２で定義すると、数式１１を最小化するように調整パラメータρを算出することができる。
【0088】
【数12】
【0089】
以上のパラメータ調整機能が本発明のパラメータ自動調整部に相当し、実験データ解析部２ｃの機能として提供される。
【0090】
なお、数式１２の次数ｍが大きいほど、実現可能な制御動作の幅が広がり、理想応答ｙｍ、ｚｍに近い波形を実現できるようになるが、最適化計算に必要な時間が長くなる。
【0091】
このため、次数ｍは小さな値で設定し、所望の精度を実現できない場合に限り、次数ｍを大きくする運用方法が望ましい。
【0092】
さらに、数式７～９によれば、事前に設計しているフィードバック制御Ｃと追加で設計したフィードフォワード制御Ｆもしくは変更前、変更後のフィードフォワード制御Ｆ１、Ｆ２と実測した応答ｙ１、ｚ１を利用して、設計したフィードフォワード制御追加後の応答ｙ２、ｚ２が予測できる。
【0093】
この予測結果を利用して、設計したフィードフォワード制御Ｆが所望の応答を実現するかを事前に計算することができる。この事前計算結果をユーザインタフェース１に提示することで、オペレータが次数ｍの調整を行う機構が備わっていることが望ましい。
【0094】
以上、実験データ（アクチュエータ応答や供試体応答）を利用してフィードフォワード制御部２ｂを設計するアルゴリズムが実験データ解析部２ｃに実装されている。
【0095】
＜フィードバック制御も調整する場合＞
これまではフィードフォワード制御のみを変更することを想定していたが、図５に示すように実験データ解析部２ｃでフィードバック制御部２ａを変更することも可能である。
これまではフィードフォワード制御のみを変更することを想定していたが、図５に示すように実験データ解析部２ｃでフィードバック制御部２ａを変更することも可能である。
【0096】
フィードバック制御を変更する場合、フィードバック制御を、調整パラメータθを持つ伝達関数として、数式１３で定義し、初期のパラメータで定義されるコントローラをＣ１とする（図６Ａに図示）。
【0097】
【数13】
【0098】
例えば、初期のフィードバック制御を比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉをもつＰＩ制御とすると、数式１４で与えることができる。
【0099】
【数14】
【0100】
これは、数式１３において、調整パラメータをθ０＝Ｋｐ、θ１＝Ｋｉ、θｉ＝０（ｉ＞１）と置いた状態である。
【0101】
このような条件で取得した制御入力をｕ１、アクチュエータ応答をｙ１としたとき、疑似参照信号を数式１５のように得ることができる。
【0102】
【数15】
【0103】
この疑似参照信号を利用して、数式１６を最小化する最適なパラメータθ＊を算出すると、調整後のパラメータを適用した後の閉ループ系の応答（数式１７）が数式１０の理想応答Ｍと一致することが知られている。
【0104】
【数16】
【0105】
【数17】
【0106】
さらに、フィードバック制御の調整においては、図６Ｂのように外乱ｄが印加される状況において、外乱ｄを抑制するようにパラメータθを計算することも可能である。
【0107】
なお、図５では、フィードバック制御２ａとフィードフォワード制御２ｂの両方を調整可能な構成としているが、かならず両方を調整しないと利用できないわけでない。つまり、フィードバック制御２ａのみを調整しても良いし、フィードフォワード制御２ｂのみを調整しても良く、この選択はオペレータにゆだねられる。
【0108】
フィードバック制御、フィードフォワード制御いずれのパラメータも実験データを利用して設計することができる。さらに、制御対象の伝達関数（アクチュエータの伝達関数Ｐ、供試体の伝達関数Ｇ）を直接求める必要が無いため、同定用のランダム加振が不要になるメリットもある。
【0109】
ただし、理想応答Ｍの設計方法については、本発明により実現することができる。本発明では、ひずみ率を効率的に低減可能な理想応答Ｍの設計方法を提供する。なお、この理想応答Ｍを設計する機能が本発明の理想応答設計部に相当し、実験データ解析部２ｃ内で実行される。
【0110】
＜理想応答の具体的な設計方法＞
数式１に示した通り、ひずみ率は基本波形の実効値Ｅ１に対する高調波の実効値Ｅｉ（ｉ≧２）の比率で定義される。よって、ひずみ率は、（１）分母に相当する基本波形の実効値Ｅ１を上げること、（２）分子に相当する高調波の実効値Ｅｉを下げる、という２つの操作を実現することでひずみ率を抑制できる。
数式１に示した通り、ひずみ率は基本波形の実効値Ｅ１に対する高調波の実効値Ｅｉ（ｉ≧２）の比率で定義される。よって、ひずみ率は、（１）分母に相当する基本波形の実効値Ｅ１を上げること、（２）分子に相当する高調波の実効値Ｅｉを下げる、という２つの操作を実現することでひずみ率を抑制できる。
【0111】
以下、加振波形が振幅Ａ、角周波数ωの正弦波ｒ＝Ａｓｉｎ（ωｔ）で与えられるものとして、説明をする。なお、角周波数（ｒａｄ／ｓ）と周波数（Ｈｚ、１／ｓ）は単位も異なるが、以下では、説明を簡単にするため、これらを区別することなく、単純に周波数と呼ぶ。
【0112】
上記の（１）の事項を実現するには、基本周波数、つまり、ωにおける実効値をできるだけ大きくすればよい。ただし、目標加振波形の振幅Ａよりも応答振幅が多くなることは望ましくない。よって、周波数ωにおける理想的な応答波形の振幅Ａ、つまり、応答値のゲインは０ｄＢ（１倍）になることが望ましい。
【0113】
高調波とは、基本周波数ωの整数倍の周波数成分のことを意味している。つまり、整数ｉ（ｉ≧２）を利用すると、高調波は周波数ｉ×ωに影響するものである。よって、周波数２ω以上のゲインが０ｄＢ以下になれば（２）の事項の影響を抑制できると言える。
【0114】
よって、図７Ａに示すように、カットオフ周波数ωｃｕｔがωから２ωの間に設定されるようなローパスフィルタを理想応答Ｍに設計すると、ひずみ率を効果的に低減できると言える。このようなローパスフィルタは折れ線近似を利用した１次遅れ系において、数式１８のような特性を有するように設計することができる。
【0115】
【数18】
【0116】
なお、実効値の分析には高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）が利用されることが多い。ＦＦＴを利用する場合、基本周波数の偶数倍の成分は０になる。この場合、周波数２ωの実効値Ｅ２はひずみ率に影響がないため、図７Ｂのようにカットオフ周波数ωｃｕｔを３ω未満（３倍未満）に設定したローパスフィルタを理想応答Ｍとしても良い。
【0117】
図７Ａ、図７Ｂのように示したローパスフィルタで理想応答Ｍを設計すると、高周波数帯の全域のゲインを低減することができる。ただし、試験装置１００の応答の実効値はそのイメージを図８に示すように、奇数次の高調波に大きな値が現れることがある。
【0118】
このような大きな値は図７Ａ、図７Ｂのようなローパスフィルタでは抑制することができない。このような高調波の影響を抑制するにはノッチフィルタを利用して、特定の周波数におけるゲインを抑制した形で理想応答を設計することが望ましい。つまり、伝達関数は、目標波形の基準周波数よりも高いカットオフ周波数を有するローパスフィルタ特性と、基準周波数の整数倍の帯域を有する１つ以上のノッチフィルタ特性とを有することが望ましい。
【0119】
ノッチフィルタの伝達関数Ｎｉは数式１９で与えることができる。
【0120】
【数19】
【0121】
数式１９において、ηはノッチ幅を調整するパラメータ、ｄ’はノッチの深さ（ゲイン）を調整するパラメータである。ηを小さくするほどノッチの幅が小さくなり、ｄ’を小さくするほどゲインを抑制する効果が大きくなる。これらのパラメータは、制御調整用のプレ試験で加振を行って取得した波形データを分析することで設計することが可能である。
【0122】
ｉ×ωにノッチフィルタを当てれば、高調波の影響を抑制する効果が期待できる。数式１９で設計したノッチフィルタは図９に示すように特定のゲインのみが抑制されるノッチフィルタ特性を有する。
【0123】
各伝達関数の積を利用したときに得られる伝達関数の、Ｂｏｄｅ線図は各要素の重ね合わせで表現することができる。つまり、理想応答Ｍを数式２０で設計したときに得られるＢｏｄｅ線図は図１０のようになる。
【0124】
【数20】
【0125】
なお、数式２０ａは、ＦＦＴを利用すると偶数次の実効値が０になることを利用した簡易表記である。数式２０ｂのようにすべての高調波の影響を抑制するように理想応答を設計しても良い。なお、数式２０において、Ｎｎはノッチフィルタの数を表す数値である。
【0126】
以上のような理想応答Ｍを利用したうえで、フィードバック制御Ｃとフィードフォワード制御Ｆをそれぞれ設計することでひずみ率を効果的に低減できると考えられる。
【0127】
＜応答予測部２ｄ＞
前述のように、フィードバック制御のみが有効な状態でアクチュエータ応答ｙと供試体応答ｚを取得しておくと、フィードフォワード制御追加後の応答を数式７～９で算出することができる。さらに、この予測値を解析することで、制御変更後の各周波数の実効値も予測することが可能になる。
前述のように、フィードバック制御のみが有効な状態でアクチュエータ応答ｙと供試体応答ｚを取得しておくと、フィードフォワード制御追加後の応答を数式７～９で算出することができる。さらに、この予測値を解析することで、制御変更後の各周波数の実効値も予測することが可能になる。
【0128】
よって、この仕組みを利用することで、フィードフォワード制御を追加する前にユーザインタフェースに応答予測を示すことでひずみ率の改善予測を提示することができる。
【0129】
＜実行時のフロー＞
以上で説明した本発明の実施例１によって実現される試験装置１００の駆動方法を図１１のフローチャートを用いて説明する。
以上で説明した本発明の実施例１によって実現される試験装置１００の駆動方法を図１１のフローチャートを用いて説明する。
【0130】
まず、試験装置１００の立ち上げ準備として、ステップＳ１において、オペレータが各種設定（初期設定）を行う。これはオペレータがユーザインタフェース１を操作して、試験パターンを設定する操作に相当し、この操作を行うことで、目標波形設定部１ｂに試験パターンが設定される。ここで設定した目標波形の周波数ωが基本周波数になる。
【0131】
また、コントローラ２では、オペレータが目標波形設定部１ｂに試験パターンを設定したタイミングで、フィードフォワード制御部２ｂの伝達関数Ｆ（数式１１）の分子部分の係数ρｉ（ｉ＝０～ｍ）を全て０に設定する。このように設定することで、フィードフォワード制御部２ｂは常に０を出力する、無効状態になる。
【0132】
なお、前述の通り、本発明はフィードフォワード制御が有効なデータを利用しても問題ない。ただし、そのような運用を行う場合、最初のフィードフォワード制御をオペレータが手動で設計しなくてはならないことに注意が必要である。
【0133】
また、図５に示した構成のように、フィードバック制御Ｃ（数式１３）も調整する場合は、数式１４のようなＰＩＤ制御をオペレータが設計する処理もステップＳ１に含まれる。ステップＳ１の処理がすべて完了すると、ステップＳ２に遷移する。
【0134】
ステップＳ２では、目標波形設定部１ｂに試験パターンを利用した加振試験を行う。加振開始から内部センサである変位センサＳ０４、および外部センサである非接触Ｓ０６が出力するデータをロギングし始め、加振パターンが終了するとデータのロギングを終了する。この操作がステップＳ３に相当する。なお、フィードバック制御の調整を行う場合は、コントローラ２から出力された制御入力ｕも同時にロギングされる。なお、ロギングは、実験データ解析部２ｃ内の内部メモリ（図示せず）で行われる。
【0135】
ステップＳ４では、加振中に取得したデータを利用して、ＦＦＴを実施する。ＦＦＴを実行することで図８に示したような実効値を算出することできる。この機能は実験データ解析部２ｃで実行される。
【0136】
ステップＳ５では、ステップＳ１で設定した基本周波数ωに基づいてローパスフィルタＬ（数式１８）とステップＳ４で算出した実効値に対応するようにノッチフィルタＮｉ（数式１９）を決定し、これらを利用して理想応答Ｍ（数式２０）を決定する。この機能も実験データ解析部２ｃで実行される。
【0137】
ステップＳ６では、ステップ５で決定した理想応答を利用して、フィードバック制御、フィードフォワード制御のパラメータ調整を行う。この機能も実験データ解析部２ｃで実行される。
【0138】
ステップＳ７の実行は任意であるが、ステップＳ６でフィードバック制御の調整を行った場合、応答予測（数式７、８）を使った予測式が成立しなくなる。このため、フィードバック制御の調整を行った場合（ステップＳ７でＹＥＳ）は再度試験加振を行うためステップＳ２に戻ることを推奨する。ステップＳ７において、フィードバック制御の調整を行わない場合（ＮＯ）、もしくは、オペレータが予測結果の提示を求めない場合はステップＳ８へと遷移する。
【0139】
ステップＳ８では、実験データと制御変更後のフィードフォワード制御を利用して応答予測（数式７、８）を行い、その結果をユーザインタフェース１に提示する。ユーザインタフェース１に提示する情報は、予測波形ｙ２、ｚ２（数式９）をグラフ表示するだけでなく、これらを利用したひずみ率の計算結果など数値情報を提示しても良い。
【0140】
なお、応答予測が可能な状況はフィードフォワード制御のみを変更した場合なので、フィードバック制御の調整を行って、かつ、追加の加振実験を行わなかった場合（フィードバック制御の調整を行ったが、ステップ７でＮＯを選択した場合）は応答予測が困難であることをユーザインタフェース１に提示する。ただし、応答予測ができない場合は、参考値として数式１０で計算できる理想的な応答ｙｍ、ｚｍを利用した解析結果を提示しても良い。
【0141】
ステップＳ９では、オペレータがユーザインタフェース１に提示された予測結果、もしくは、その参考値を確認して、試験を行うのに十分な性能に到達しているかを確認する。要求性能に到達している場合（ＹＥＳ）はステップＳＣ１０に遷移する。一方、要求性能に到達していない場合（ＮＯ）はステップＳ５に戻る。
【0142】
ステップＳ５に戻った場合は、ローパスフィルタＬ（数式１８）やノッチフィルタＮｉ（数式１９）の再設計を行う。さらに、ステップＳ６で調整すべきフィードバック制御の次元ｎやフィードフォワード制御の次元ｍを変更して制御調整をやり直す。
【0143】
ステップＳ１０では、制御パラメータ調整後のフィードバック制御、フィードフォワード制御を利用して本加振試験を実施する。
【0144】
ステップＳ１０までで一通りの制御調整の工程は完了する。以降は再試験を行う場合の処理になる。
【0145】
ステップＳ１１では、再試験を行うか否かを判断する。一度きりの試験であれば、再試験は不要（ＮＯ）なので、処理を終了する。ステップＳ１１で再試験を行う場合（ＹＥＳ）はステップＳ１２へと遷移する。
【0146】
ステップＳ１２では再試験を行う場合の判断を行う。再試験を行う場合でも、供試体１０に変更が無ければ（ＮＯ）、調整済みの制御器を利用できるため、ステップＳ１０に遷移して、直ぐに本加振試験を行うことができる。
【0147】
一方、ステップＳ１２において、供試体１０に変更がある場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、通常通りの作業手順を繰り返すことになる。
【0148】
なお、供試体１０が変化しても、応答調整の対象がアクチュエータ応答であれば、事前に調整しておいた制御パラメータを流用できる可能性がある。ただし、供試体１０に変更があると、供試体反力（図６Ｂにおける外乱ｄに相当）も変化する可能性が高いため、そのような運用は推奨しないようにユーザインタフェース１に提示することが望ましい。
【0149】
以上のように、本発明の実施例１によれば、試験装置１００の伝達関数を算出することなく、効果的にひずみ率を低減する制御調整機能を有する試験装置１００を提供することができる。
【0150】
また、伝達関数を同定するための加振実験を行うことなく、ひずみ率を低減する制御を実行することができる。さらに、制御パラメータ調整の工数を削減することができる。
【0151】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について、説明する。
次に、本発明の実施例２について、説明する。
【0152】
実施例１では、フィードフォワード制御２ｂがフィードバック制御２ａと並列に存在する形式を想定していた。ただし、フィードフォワード制御２ｂはこのような実装形態に限定されない。
【0153】
実施例２では、図１２のように、フィードフォワード制御２ｂがフィードバック制御２ｂと直列に並ぶ構成を説明する。本発明の実施例２における制御指令演算部１２ｂは、フィードバック制御２ａと、フィードフォワード制御２ｂと、を備える。
【0154】
なお、図１２は図５と同様にフィードバック制御２ａとフィードフォワード制御２ｂの両方の制御パラメータを実験データ解析部２ｃで調整可能な構成にしているが、図２と同様にフィードフォワード制御２ｂのみを調整するようにしても良いし、フィードバック制御２ａのみを調整するようにしても良い。
【0155】
実施例２の構成の多くは実施例１と同様であるので、実施例１との差異のみを説明する。
【0156】
実施例２では、フィードフォワード制御を含めたブロック線図を図１３のように示すことができる。
【0157】
つまり、フィードフォワード制御が有効な場合の目標波形ｒからアクチュエータ応答ｙまでの伝達関数を数式２１のように与えることができる。
【0158】
【数21】
【0159】
フィードバック制御のみが有効な場合（図４Ａ、数式５）に取得した応答波形をｙ１とすれば、実施例１と同様の議論によって、フィードフォワード制御を追加したときの応答を数式２２で与えることができる。
【0160】
【数22】
【0161】
このように、応答予測ができれば、以降の処理は実施例１と同様になる。
【0162】
実施例２の処理手順も図１１に示したフローチャートで説明できる。実施例１との差異のみを説明する。
【0163】
実施例１では、ステップＳ１にてフィードフォワード制御を無効化するために、フィードフォワード制御の伝達関数Ｆ（数式１２）の分子部分の係数ρｉ（ｉ＝０～ｍ）を全て０に設定していた。実施例２でこのような設定を行うと、Ｆ＝０になるため、修正後の目標波形ｒ’＝Ｆｒが０になってしまう。ステップＳ１では、フィードフォワード制御を無効化することが目的であるので、ｒ’＝ｒを満足する、つまり、Ｆ＝１になる値を初期値として利用する必要がある。
【0164】
よって、実施例２の場合、すべての調整パラメータρｉ（ｉ＝０～２ｍ）を１にすればよい。フィードフォワード制御の初期設定の方法さえ変更すれば、以降は実施例１と同様である。
【0165】
実施例２においても、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【0166】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について、図１４を用いて説明する。
次に、本発明の実施例３について、図１４を用いて説明する。
【0167】
実施例２では、フィードフォワード制御がコントローラ内に実装されていることを想定していた。既設の試験装置１００の場合、フィードバック制御のみで駆動させており、かつ、プログラムの書き換えが困難である状況も想定され得る。
【0168】
実施例３では、既設の試験装置１００など、コントローラ２のプログラムを更新することが困難なサイトでの利用に好適な試験装置１００を提供する。
【0169】
実施例３では、通常のコントローラ２に加えて追加コントローラ２０を備えている。追加コントローラ２０はフィードフォワード制御２０ｂ、実験データ解析部２０ｃ、応答予測部２０ｄの機能を有している。フィードフォワード制御部２０ｂ、実験データ解析部２０ｃ、応答予測部２０ｄが、コントローラ２に実装されるか、追加コントローラ２０に実装されるかが実施例２と実施例３との差になる。
【0170】
このような構成変更に伴い、実施例３におけるフィードフォワード制御部２０ｂはコントローラ２に提供する目標値を修正するために利用されている目標波形修正部として扱うことになる。
【0171】
実施例３において、コントローラ２の書換えが完全にできない場合は、フィードバック制御部２ａのパラメータを調整する機構が省略される。
【0172】
なお、制御プログラムの書き換えができなくても、制御パラメータが調整可能な場合は、図１５のように、追加コントローラ２０からフィードバック制御部２ａのパラメータを提供する構成にしても良い。
【0173】
実施例３においては、フィードバック制御部２ａが制御指令演算部に対応する。
【0174】
実施例３は、実施例２で１つのコントローラ２に実装されていた機能を追加コントローラ２０に割り当てただけなので詳細な説明は省略する。
【0175】
実施例３においても、実施例１と同様な効果を得ることができる他、既設の試験装置１００など、コントローラ２のプログラムを更新することが困難なサイトでも、試験装置１００の伝達関数を算出することなく、効果的にひずみ率を低減する制御調整機能を有する試験装置を提供することができる。
【符号の説明】
【0176】
１・・・ユーザインタフェース、１ａ・・・ＧＵＩ、１ｂ・・・目標波形設定部、２・・・コントローラ、２ａ・・・フィードバック制御部、２ｂ、２０ｂ・・・フィードフォワード制御部、２ｃ、２０ｃ・・・実験データ解析部、２ｄ、２０ｄ・・・応答予測部、３・・・サーボアンプ、４・・・サーボバルブ、５・・・油圧源、６・・・油圧シリンダ、７・・・油圧ピストン、８・・・カップリング、９・・・テーブル（供試体設置部）、１０・・・供試体、１１・・・加算部、１２ａ、１２ｂ・・・制御指令演算部、２０・・・追加コントローラ、１００・・・試験装置、Ｓ０１・・・温度センサ、Ｓ０２ａ、Ｓ０２ｂ・・・流量センサ、Ｓ０３・・・速度センサ、Ｓ０４・・・変位センサ、Ｓ０５ａ、Ｓ０５ｂ・・・圧力センサ、Ｓ０６・・・非接触センサ
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】