(57)【要約】【課題】測定者に高度なスキルを要求することなく、デジタル制御システムの伝達特性を精度良く測定することを可能にする。【解決手段】デジタル制御システムを含む被測定器との間でデジタルデータの授受を行うデジタル入出力インタフェースと、前記デジタル制御システムへの入力信号の波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器へ与える一方、前記デジタル制御システムの出力信号の波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器から受け取り、ゲインと位相の少なくとも一方を演算する演算部と、を有することを特徴とする伝達特性解析装置、を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル制御システムを含む被測定器との間でデジタルデータの授受を行うデジタル入出力インタフェースと、
前記デジタル制御システムへの入力信号の波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器へ与える一方、前記デジタル制御システムの出力信号の波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器から受け取り、ゲインと位相の少なくとも一方を演算する演算部と、
を有することを特徴とする伝達特性解析装置。
【請求項２】
前記デジタル入出力インタフェースは、バスインタフェースであることを特徴とする請求項１に記載の伝達特性解析装置。
【請求項３】
前記デジタル入出力インタフェースは、１または複数の前記被測定器が接続される外部機器インタフェースであることを特徴とする請求項１に記載の伝達特性解析装置。
【請求項４】
前記デジタル入出力インタフェースは、各々に前記被測定器が１つずつ接続される１または複数のデバッグインタフェースであることを特徴とする請求項１に記載の伝達特性解析装置。
【請求項５】
前記デジタル制御システムへの入力信号の波形データを記憶したメモリを備え、
前記演算部は、前記メモリから読み出した波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器へ与えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の伝達特性解析装置。
【請求項６】
前記演算部による演算結果を表示装置に描画する描画部をさらに有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の伝達特性解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御システムの伝達特性を測定する技術に関し、特にデジタル制御システムの伝達特性を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータや電源の制御を行う制御システムの伝達特性（利得対周波数特性）については、入力信号と出力信号のデータから演算で測定可能なことが従来から知られている。制御システムには、フィードバックループを含む閉ループ制御システムと、フィードバックループを含まない開ループ制御システムがある。開ループ制御システムの一例としては、フィルタを用いた制御システムが挙げられる。この種の制御システムについては、交流信号発生器から正弦波信号を当該フィルタに掃引入力して当該フィルタの出力信号の振幅を測定し、対数演算（利得Ｇ＝20log(出力信号の電圧/入力信号の電圧)）（位相は入出力ベクトルの差分）を行うことで、縦軸が利得[dB]および位相[deg]で横軸が周波数[f]の利得対周波数特性（図１０参照）を得ることができる。伝達特性を測定する際には、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）アナライザ、ネットワークアナライザ、周波数特性分析器（Frequency Response Analyzer：以下、ＦＲＡ）等が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１８４６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年ではデジタル信号処理を用いて各種制御を行うことが一般化しており、制御システムについてもハードウェア或いはソフトウェア処理で実現されるデジタル制御システムが一般化している。以下では、フィードバックループを含むデジタル制御システムを「閉ループデジタル制御システム」と呼び、フィードバックループを含まないデジタル制御システムを「開ループデジタル制御システム」と呼ぶ。デジタル制御システムには、閉ループデジタル制御システムと開ループデジタル制御システムが含まれる。デジタル制御システムの伝達特性の評価検証においても、従来からのアナログ制御システムの評価検証と同様に周波数特性測定器を用いてアナログ信号の入出力が行われることが一般的である。
【０００５】
図１１は、デジタルフィルタ１２０を用いた開ループデジタル制御システムを含む被測定器１０の伝達特性を測定するシステムの構成例を示す図である。図１１における被測定器１０は、マイコンやＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などである。図１１における３３０はアンチエリアシングフィルタであり、１２０はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器であり、１３０はデジタルフィルタ１２０の出力信吾（デジタル信号）をアナログ信号に変換するＤＡ変換器であり、３４０はＤＡ変換器１３０の出力信号からサンプリングノイズを除去するフィルタである。また、図１１における３２０は正弦波掃引信号Ｖｉｎを発生させる交流信号発生器であり、３５０は出力信号Ｖｏｕｔの電圧値を測定する交流電圧測定器である。
【０００６】
図１１に示すシステムでは、交流信号発生器３２０の発生させた入力信号（アナログ信号）Ｖｉｎを演算装置３１０に与えるとともに、同入力信号Ｖｉｎにフィルタ３３０によるアンチエリアシングフィルタ処理を施した後にＡＤ変換器１１０によりデジタルデータに変換してデジタルフィルタ１２０に与えられる。デジタルフィルタ１２０はＡＤ変換器１１０から与えられたデジタルデータに応じたデジタルデータを出力し、当該出力されたデジタルデータはＤＡ変換器１３０により出力信号Ｖｏｕｔに変換され、さらにフィルタ３４０によりサンプリングノイズの除去された出力信号Ｖｏｕｔの電圧値が交流信号測定器３５０によって読み取られる。演算装置３１０は、入力信号Ｖｉｎおよび出力信号Ｖｏｕｔを用いて上述の対数演算を行う。これにより、デジタルフィルタ１２０の伝達特性が測定される。
【０００７】
このように、被測定器がデジタル回路であっても、その伝達特性を測定する際には、アナログ信号を入出力する仕組みが必要であり、折り返し歪やクロックノイズを除去するためのアナログフィルタ（図１１におけるフィルタ３３０および３４０）を被測定器１０の外部に配置する必要があった。一般に、高精度のアナログ信号を入出力するアナログ機器は高価であり、その取扱いにはノイズの影響を排除する技術手段や高度な測定スキルが要求される。このため、デジタル回路であっても、測定者誰もがその伝達特性を容易に測定できる訳ではなかった。以上、開ループデジタル制御システムについて説明したが、これらの問題は、閉ループデジタル制御システムの伝達特性の測定においても同様に発生する。
【０００８】
本発明は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、測定者に高度なスキルを要求することなく、デジタル制御システムの伝達特性を精度良く測定することを可能にする技術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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、デジタル制御システムを含む被測定器との間でデジタルデータの授受を行うデジタル入出力インタフェースと、前記デジタル制御システムへの入力信号の波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器へ与える一方、前記デジタル制御システムの出力信号の波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器から受け取り、ゲインと位相の少なくとも一方を演算する演算部と、を有することを特徴とする伝達特性解析装置、を提供する。
【００１０】
本発明の伝達特性解析装置では、被測定器との間の信号の入出力はデジタルデータで行われ、それらデジタルデータを用いて対数演算を行うことでデジタル制御システムを含む被測定器の伝達特性が測定される。このため、本発明によれば、繊細なアナログ信号を扱う必要はなく、高価なアナログ機器を用いることなく、デジタル制御システムを含む被測定器の伝達特性を測定することが可能になる。加えて、本発明によれば、被測定器に対する入出力は全てデジタルデータで行われるため、測定誤差の少ない安定した環境で伝達特性の測定を行うことが可能になる。その結果、従来の伝達特性の測定において測定者に求められていた高度な測定スキルは不要となり、誰にでも取り扱いが容易で、かつ安価な測定環境を提供することが可能になる。
【００１１】
デジタル入出力インタフェースの具体的な態様としては種々の態様が考えられ、一例を挙げれば、バスインタフェースである。デジタル入出力インタフェースの他の具体例としては、１または複数の前記被測定器が接続される外部機器インタフェースが挙げられる。また、デジタル入出力インタフェースの他の具体例としては、各々に前記被測定器が１つずつ接続される１または複数のデバッグインタフェースが挙げられる。
【００１２】
より好ましい態様の伝達特性解析装置は、前記デジタル制御システムへの入力信号の波形データを記憶したメモリを備え、前記演算部は、前記メモリから読み出した波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器へ与えることを特徴とする。また、別の好ましい態様の伝達特性解析装置には、前記演算部による演算結果を表示装置に描画する描画部をさらに有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による伝達特性解析装置２０の構成例を示す図である。
【図２】本発明の第２実施形態による伝達特性解析装置２０Ａの構成例を示す図である。
【図３】本発明の第３実施形態による伝達特性解析装置２０Ｂの構成例を示す図である。
【図４】同伝達特性解析装置２０Ｂの他の使用例を示す図である。
【図５】本発明の第４実施形態による伝達特性解析装置２０Ｃの構成例を示す図である。
【図６】同伝達特性解析装置２０Ｃの他の構成例を示す図である。
【図７】フィードバックループを含む制御システムの構成例を示す図である。
【図８】同制御システムの伝達特性を測定するシステムの構成例を示す図である。
【図９】本発明の第５実施形態を説明するための図である。
【図１０】フィルタの伝達特性を示す利得対周波数特性グラフの一例を示す図である。
【図１１】デジタルフィルタの伝達特性を測定するための従来のシステムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
（Ａ：第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による伝達特性解析装置２０の構成例を示す図である。伝達特性解析装置２０は、測定者に高度なスキルを要求することなく、デジタルフィルタを用いた開ループデジタル制御システムの伝達特性を精度良く測定することを可能にする装置である。図１には、伝達特性解析装置２０とともに、伝達特性の測定対象のデジタル制御システムを含む被測定器１０が図示されている。図１では図８におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図８と同じ符号が付された構成要素については詳細な説明を省略する。
【００１５】
被測定器１０は、マイコン、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、専用半導体或いはプログラマブルロジックデバイスであり、図８に示す被測定器１０と同様にＡＤ変換器１１０、デジタルフィルタ１２０およびＤＡ変換器１３０を有する。また、被測定器１０は、ＡＤ変換器１１０、デジタルフィルタ１２０およびＤＡ変換器１３０の他に、デジタルフィルタ１２０によるフィルタ処理演算のワークエリアとして利用されるメモリ（例えばＲＡＭ（Random Access Memory））１４０と、デジタル通信を実現するためのデジタル入出力インタフェース（図１では、「Ｉ／Ｆ」と略記）１５０とを有する。詳細については後述するが、デジタル入出力インタフェース１５０の具体例としては、バスインタフェース、外部機器インタフェースおよびデバッグインタフェース等が挙げられる。
【００１６】
メモリ１４０およびデジタル入出力インタフェース１５０は、マイコン等の被測定器１０が一般に有するものであり、図８では図示が省略されていたに過ぎない。本実施形態の特徴の一つは、マイコン等の被測定器１０が一般に有するメモリ１４０およびデジタル入出力インタフェース１５０を利用してデジタルフィルタ１２０の伝達特性の測定を行う点にある。本実施形態では、図８における入力信号Ｖｉｎに対応するデジタルデータは、デジタル入出力インタフェース１５０およびメモリ１４０を介してデジタルフィルタ１２０に与えられ、出力信号Ｖｏｕｔに対応するデジタルデータは、メモリ１４０およびデジタル入出力インタフェース１５０を介してデジタルフィルタ１２０から出力される。図１では、ＡＤ変換器１１０からデジタルフィルタ１２０への信号伝達経路を示す矢印に×印が付与されており、デジタルフィルタ１２０からＤＡ変換器１３０への信号伝達経路を示す矢印にも×印が付与されている。これらの×印は、デジタルフィルタ１２０の伝達特性の測定の際には、上記各信号伝達経路が使用されないことを意味している（図２〜図６についても同様）。
【００１７】
伝達特性解析装置２０は、例えばパーソナルコンピュータである。図１に示すように、伝達特性解析装置２０は、演算部２１０、印加データ生成部２２０、デジタル入出力インタフェース２３０、処理結果取得部２４０、および描画部２５０を有する。デジタル入出力インタフェース２３０は被測定器１０におけるデジタル入出力インタフェース１５０に対応するデバイスであり、被測定器１０との間でデジタルデータの授受を行う。ここで、「被測定器１０におけるデジタル入出力インタフェース１５０に対応するデバイスである」とは、例えば、デジタル入出力インタフェース１５０がバスインタフェースであれば、デジタル入出力インタフェース２３０もバスインタフェースであり、デジタル入出力インタフェース１５０が外部機器インタフェースであれば、デジタル入出力インタフェース２３０も外部機器インタフェースである、といった具合にデジタル入出力インタフェース１５０とデジタル入出力インタフェース２３０の両者が同じ規格に準拠したデバイスであるという意味である。
【００１８】
演算部２１０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、伝達特性解析装置２０の制御中枢として機能する。より詳細に説明すると、演算部２１０は、デジタルフィルタ１２０を含む被測定器１０へデジタル入出力インタフェース２３０を介してそのデジタルフィルタ１２０への入力信号の波形データを与える処理、およびデジタルフィルタ１２０の出力信号の波形データをデジタル入出力インタフェース２３０を介して受け取り、前述した対数演算（図８における演算装置３１０が実行する演算）を実行し、その測定結果を描画部２５０に描画させるように、伝達特性解析装置２０の各部（印加データ生成部２２０、デジタル入出力インタフェース２３０、処理結果取得部２４０、および描画部２５０）の作動制御を行う。
【００１９】
印加データ生成部２２０は、例えば、各々周波数の異なる複数の信号波形のサンプリングデータ（波形データ）を波形毎に格納した波形メモリである。印加データ生成部２２０は、演算部２１０による制御の下、演算部２１０により出力を指示された波形データ（以下、入力波形データ）をデジタル入出力インタフェース２３０を介して被測定器１０へ出力するとともに、当該波形データを演算部２１０に与える。処理結果取得部２４０は、上記入力波形データの入力に応じて被測定器１０から出力される波形データ（以下、出力波形データ）をデジタル入出力インタフェース２３０を介して受け取り、演算部２１０に与える。描画部２５０は例えばＲＡＭＳｃｏｐｅなどのＲＡＭモニタツールであり、演算部２１０による対数演算の結果（例えば、図Ｘ７に示す利得対周波数特性のグラフ）を液晶ディスプレイなどの表示装置に描画する。
以上が伝達特性解析装置２０の構成である。
【００２０】
図１と図８とを対比すれば明らかなように、本実施形態では、デジタルフィルタ１２０に対する波形データの入出力はアナログ信号を介さずに行われるため、折り返し歪やクロックノイズを除去するためのフィルタ（図８におけるフィルタ３３０および３４０）は不要であり、測定結果に影響を与える要因を排除することができる。また、本実施形態によれば、アナログ信号のＡＤ変換およびアナログ信号へのＤＡ変換を行う際に発生する変換誤差を排除することもできる。加えて、本実施形態では、印加データ生成部２２０が交流信号発生器３２０の役割を担い、処理結果取得部２４０が交流信号測定器３５０の役割を担うため、交流信号発生器３２０および交流信号測定器３５０も不要となる。
【００２１】
以上説明したように、本実施形態によれば、繊細なアナログ信号を扱う必要がなくなり、高価なアナログ機器を使用することなく、デジタルフィルタ１２０を含む開ループデジタル制御システムの伝達特性を測定することが可能になる。加えて、本実施形態によれば、デジタルフィルタ１２０に対する入出力は全てデジタルデータで行われるため、測定誤差の少ない安定した環境で伝達特性の測定を行うことが可能になる。その結果、従来の伝達特性の測定において測定者に求められていた高度な技術は不要となり、誰にでも取り扱いが容易で、かつ安価な測定環境を提供することが可能になる。なお、伝達特性解析装置２０については、デジタルデータから伝達特性を演算する事が出来れば、様々な構成を採用することができる。本実施形態のように、伝達特性解析装置２０としてパーソナルコンピュータを用いれば、取得、演算した結果を直ちに画面に表示し、記録することが可能となる。
【００２２】
（Ｂ：第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態による伝達特性解析装置２０Ａの構成例を示す図である。
本実施形態の伝達特性解析装置２０Ａでは、デジタル入出力インタフェース２３０としてバスインタフェース２３０Ａが用いられている。同様に、被測定器１０Ａにおいてもデジタル入出力インタフェース１５０としてバスインタフェース２３０Ａに対応するバスインタフェース１５０Ａが用いられている。バスインタフェース２３０Ａおよびバスインタフェース１５０Ａの具体例としては、汎用バスＩ／Ｆとも呼ばれる非同期ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）Ｉ／Ｆ、ＤＤＲ（Double-Data-Rate）、ＤＤＲ２或いはＤＤＲ３等のＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）Ｉ／Ｆ、ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）Ｉ／Ｆ、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）／ＰＣＩ−Ｅｘｐｒｅｓｓなどが挙げられる。
【００２３】
本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様に、繊細なアナログ信号を扱う必要がなくなり、高価なアナログ機器を使用することなくデジタルフィルタ１２０を含む開ループデジタル制御システムの伝達特性を測定することが可能になり、測定誤差の少ない安定した環境で伝達特性の測定を行うことが可能になる。その結果、従来の伝達特性の測定において測定者に求められていた高度な技術は不要となり、誰にでも取り扱いが容易で、かつ安価な測定環境を提供することが可能になる。
【００２４】
加えて、本実施形態にように、デジタル入出力インタフェース１５０としてバスインタフェース１５０Ａを使用すると、被測定器１０Ａでは、図２に示すように、デジタルフィルタ１２０へのデータの入出力をメモリ１４０を介さずに直接行うことが可能になる。マイコンシステムの応用で考えるならば、伝達特性解析装置２０Ａは、外部メモリや外部周辺機器のようにして取り扱うことが可能となる。
【００２５】
（Ｃ：第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態による伝達特性解析装置２０Ｂの構成例を示す図である。
本実施形態では、デジタル入出力インタフェース２３０として、他の外部機器を接続する外部機器インタフェース２３０Ｂが用いられており、被測定器１０Ｂについてもデジタル入出力インタフェース１５０として外部機器インタフェース２３０Ｂに対応する外部機器インタフェース１５０Ｂが用いられている。外部機器インタフェース２３０Ｂおよび外部機器インタフェース１５０Ｂの具体例としては、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）のような短距離汎用通信インタフェースや、ネットワークに使用されるＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などが挙げられる。なお、図３には、被測定器１０Ｂにおけるメモリ１４０と外部機器インタフェース１５０Ｂとの間のデータ転送をＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ（以下、「ＤＭＡＣ」と略記：図３においても同様）１６０が行う態様について図示されているが、前述の第１実施形態と同様にＤＭＡＣ１６０を省略した構成としても勿論良い。
【００２６】
本実施形態においても、伝達特性の測定の際の被測定器１０Ｂへの入出力はデジタルデータで行われる。このため、第１および第２実施形態と同様に本実施形態によっても、繊細なアナログ信号を扱うことや高価なアナログ機器を必要とすることなく、測定誤差の少ない安定した環境で開ループデジタル制御システムの伝達特性の測定を行うことが可能になる。加えて、本実施形態の伝達特性解析装置２０Ｂであれば、図４に示すうように１つの伝達特性解析装置２０Ｂに複数の被測定器１０Ｂを接続したり、被測定器１０Ｂと伝達特性解析装置２０Ｂの間のデジタル通信路を長くしたりするために、ハブやルータなどのネットワーク機器を含めたデジタル通信路を採用することも可能である。
【００２７】
（Ｄ：第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態による伝達特性解析装置２０Ｃの構成例を示す図である。本実施形態では、デジタル入出力インタフェース２３０としてデバッグインタフェース２３０Ｃを用いた点が第２実施形態と異なる。デバッグインタフェース２３０Ｃの具体例としては、ＪＴＡＧベースデバッグＩ／Ｆ、パラレルＮｅｘｕｓＩ／Ｆ、シリアルＮｅｘｕｓＩ／Ｆ（Ａｕｒｏｒａ）、ＲＡＭモニタ専用Ｉ／Ｆなどが挙げられる。
【００２８】
多くの半導体デバイスは、ソフトウェア開発のためにオンチップデバッグ機能を搭載しており、本実施形態では被測定器１０Ｃ側のデジタル入出力インタフェース１５０として、このオンチップデバッグ機能を実現するデバッグインタフェース１５０Ｃが利用される。デバッグインタフェース１５０Ｃは、オンチップデバッグ機能を実現するデバッグ専用のメモリアクセスコントローラである。このメモリアクセスコントローラは、デバイスの指定されたメモリアドレスに対してメモリ１４０のリード／ライトを直接実行できる。このため、本実施形態によれば、バスインタフェースや外部機器インタフェースをデジタル入出力インタフェース１５０として用いる態様に比較して、被測定器１０Ｃのメモリ１４０における入出力データの配置に関する制限が極めて少ない、といった利点がある。
【００２９】
本実施形態においても、伝達特性の測定の際の被測定器１０Ｃへの入出力はデジタルデータで行われる。このため、第１、第２および第３実施形態と同様に本実施形態によっても、繊細なアナログ信号を扱うことや高価なアナログ機器を必要とすることなく、測定誤差の少ない安定した環境で開ループデジタル制御システムの伝達特性の測定を行うことが可能になる。
【００３０】
図６は、本実施形態の伝達特性解析装置２０Ｃの他の構成例を示す図である。図６に示す伝達特性解析装置２０Ｃは、複数のデバッグインタフェース（図６に示す例では、デバッグインタフェース２３０Ｃ−１〜２３０Ｃ−Ｎ：Ｎは２以上の任意の整数）を有する点が図５に示す伝達特性解析装置２０Ｃと異なる。図６に示す伝達特性解析装置２０Ｃのデバッグインタフェース２３０Ｃ−１〜２３０Ｃ−Ｎの各々には、互いに異なる被測定器が接続される。図６に示す例では、デバッグインタフェース２３０Ｃ−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）には非測定器１０Ｃ−ｎが接続されている。デバッグインタフェース２３０Ｃ−ｎは全て同一であっても良く、互いに異なっていても良い。被測定器に対応した任意のデバッグインタフェース２３０Ｃを任意数搭載する事で解決出来る。このように、デジタル入出力インタフェース２３０としてデバッグインタフェース２３０Ｃを用いる態様においても、多数の被測定器に対して単一の伝達特性解析装置２０Ｃで伝達特性の測定を行うことが可能である。
【００３１】
（Ｅ：第５実施形態）
上述した第１〜第４実施形態では、デジタルフィルタ１２０を含む開ループデジタル制御システムの伝達特性が測定された。しかし、本発明による伝達特性の測定対象はデジタルフィルタを含むシステムには限定されず、開ループデジタル制御システムであれば同様にその伝達特性を測定することが可能である。また、本発明による伝達特性の測定対象は開ループデジタル制御システムには限定されず、閉ループデジタル制御システムであっても、繊細なアナログ信号の扱いや高価なアナログ機器を必要とすることなく、かつ測定誤差の少ない安定した環境で、その伝達特性（閉ループ特性）を測定することが可能である。
【００３２】
図７は、閉ループ制御システムの構成例を示す図である。図７に示すように、この制御システムは、加算器４１０、アンプ４２０、およびフィードバック演算部４３０を含む。加算器４１０には、当該制御システムへの入力信号ＩＮＳとフィードバック演算部４３０の出力信号Ｓ１とが与えられる。加算器４１０は、入力信号ＩＮＳから信号Ｓ１を減算した信号Ｓ２をアンプ４２０へ出力する。アンプ４２０は、信号Ｓ２に増幅率Ａの増幅を施して出力する。アンプ４２０の出力信号Ｓ３は、当該制御システムの出力信号ＯＵＴＳとなるとともに、フィードバック演算部４３０に与えられる。フィードバック演算部４３０は、遅延の付与等の信号処理βを信号Ｓ３に施して信号Ｓ２を生成し、加算器４１０へ出力する。
【００３３】
図８は、図７に示す制御システムの閉ループ特性をＦＲＡ４５０を用いて測定するシステムの構成例を示す図である。図８に示すように、ＦＲＡ４５０を用いて閉ループ特性を測定する場合、フィードバックループを切断し、測定用信号を発生させる信号源４４０をループ内に挿入し、信号ｅ１および信号ｅ２をＦＲＡ４５０で演算して利得および位相を周波数軸で表示することが一般的である。しかし、ＦＲＡを用いた閉ループ特性の測定には、フィードバックループを切断しなければならない、といった問題がある。加えて、フィードバックループ内に本来存在しない回路（信号源４４０）を挿入することや、フィードバックループを２本のプローブによってＦＲＡに接続することは、不安定要素の追加に他ならない。さらに、ＦＲＡを用いた閉ループ特性の測定には、これらのデメリットの他に、セッティングや調整に技術力が要求されるといったデメリットもあった。
【００３４】
図９は、本発明の第５実施形態による閉ループデジタル制御システムの伝達特性の測定例を示す図である。本実施形態では、前述の第４実施形態と同様に、デジタル入出力インタフェース２３０としてデバッグインタフェース２３０Ｃを用いた伝達特性解析装置２０Ｃが用いられる。図９における被測定器１０Ｄでは、例えばＣＰＵなどの制御部１７０が図７或いは図８におけるフィードバック演算部４３０の役割を果たす。本実施形態では、デバッグインタフェース２３０Ｃを介した通信によりループ制御信号へ測定用信号（印加データ生成部２２０により生成された波形データの示す信号）が重畳されるとともに、フィードバック信号から重畳した測定用信号成分が抽出され、重畳した測定用信号とフィードバック信号から抽出した信号とを演算することで閉ループ特性が測定される。
【００３５】
ここで注目すべき点は、本実施形態では、フィードバックループを切断する必要はなく、不安定要素の追加もないといった点である。このため、本実施形態には、モータや電源等の制御対象を接続し実動作させた状態での閉ループ測定を容易に行えるといったメリットがある。また、本実施形態によれば、取得した周波数データを逆フーリエ変換することで時間軸での応答特性を表示することも可能である。
【００３６】
本実施形態においても、伝達特性の測定の際の被測定器１０Ｄへの入出力はデジタルデータで行われ、この点は、第１〜第４実施形態と同様である。したがって、本実施形態によれば、繊細なアナログ信号を扱うことや高価なアナログ機器を必要とすることはなく、測定誤差の少ない安定した環境で閉ループデジタル制御システムの伝達特性の測定を行うことが可能になる。以上第１〜第５実施形態にて説明したように、本発明によれば、繊細なアナログ信号を扱うことや高価なアナログ機器を必要とすることはなく、測定誤差の少ない安定した環境でデジタル制御システムの伝達特性の測定を行うことが可能になる。
【００３７】
（Ｆ：変形例）
以上本発明の各実施形態について説明したが、この実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上記第２実施形態におけるデジタル入出力インタフェース２３０はバスインタフェース２３０Ａであり、第３実施形態におけるデジタル入出力インタフェース２３０は外部機器インタフェース２３０Ｂであり、第４および第５実施形態におけるデジタル入出力インタフェース２３０はデバッグインタフェース２３０Ｃであった。しかし、バスインタフェース２３０Ａ、外部機器インタフェース２３０Ｂおよびデバッグインタフェース２３０Ｃのうちの任意の複数の組み合わせによりデジタル入出力インタフェース２３０を構成しても良い。
【００３８】
（２）第１〜第５実施形態における演算部２１０は、被測定器１０のデジタル制御システムへの入力信号の波形データをデジタル入出力インタフェースを介して被測定器１０へ与える一方、デジタル制御システムの出力信号の波形データをデジタル入出力インタフェースを介して被測定器１０から受け取り、ゲインを演算したが、ゲインに代えて位相の演算を行ってもよく、ゲインと位相のそれぞれを演算しても良い。要は、ゲインと位相の少なくとも一方を演算する態様であれば良い。
【００３９】
（３）第１〜第５実施形態の伝達特性解析装置は、印加データ生成部２２０、処理結果取得部２４０、および描画部２５０を含んでいたが、印加データ生成部２２０、処理結果取得部２４０、および描画部２５０のうちの任意の１つまたは複数は伝達特性解析装置に接続される外部装置であっても良い。要は、本発明の伝達特性解析装置は、デジタル制御システムを含む被測定器との間でデジタルデータの授受を行うデジタル入出力インタフェースと、前記デジタル制御システムへの入力信号の波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器へ与える一方、前記デジタル制御システムの出力信号の波形データを前記デジタル入出力インタフェースを介して前記被測定器から受け取り、ゲインと位相の少なくとも一方を演算する演算部と、を有していれば良い。
【符号の説明】
【００４０】
１０，１０Ａ，１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ…被測定器、２０，２０Ａ，２０Ｂ、２０Ｃ…伝達特性解析装置、１１０…ＡＤ変換器、１２０…デジタルフィルタ、１３０…ＤＡ変換器、１４０…メモリ、１５０，２３０…デジタル入出力インタフェース、１５０Ａ、２３０Ａ…バスインタフェース、１５０Ｂ、２３０Ｂ…外部機器インタフェース、１５０Ｃ、２３０Ｃ…デバッグインタフェース、１６０…ＤＭＡＣ、１７０…制御部、２１０…演算部、２２０…印加データ生成部、２４０…処理結果取得部、２５０…描画部、３１０…演算装置、３２０…交流信号発生器、３３０，３４０…フィルタ、３５０…交流信号測定器、４１０…加算器、４２０…アンプ、４３０…フィードバック演算部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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