(57)【要約】【課題】適切なシステム応答を得るための励起信号を生成する。【解決手段】方法(12)は、所定の最大及び最小入力値を有する入力でシステム(10)を励起するステップ(14)と、時点ｔｉにおける複数の最大応答値と、時点ｔｊにおける複数の最小応答値とを有するシステム応答における時点ｔｉ及びｔｊを選択するステップ(16)を含む。最悪のケースの最大励起入力が生成される。最悪のケースの最大励起入力は、所定の最小入力値から各時間(T−ｔｉ)における所定の最大入力値への正の遷移と、所定の最大入力値から各時間(T−ｔｊ)における所定の最小入力値への負の遷移を有する(18,20)。この方法は、さらに、最小入力値から各時間(T−ｔｉ)における最大入力値への負の遷移と、最大入力値から各時間(T−ｔｊ)における最小入力値への正の遷移を有する最悪のケースの最小励起入力を生成する(18,22)。【選択図】図２
2004145882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　所定の最大及び最小入力値を有する標準入力でシステム（１０）を励起するステップ（１４）と、
　時点ｔｉで複数の最大応答値を示し、時点ｔｊで複数の最小応答値を示すシステム応答における時点ｔｉ及びｔｊを選択するステップ（１６）と、
　各時点（Ｔ−ｔｉ）において所定の最小入力値から所定の最大入力値への正の遷移を生じ、各時点（Ｔ−ｔｊ）において所定の最大入力値から所定の最小入力値への負の遷移を生じる最悪の事態の最大励起入力を発生するステップ（１８、２０）
を含む、方法（１２）。
【請求項２】
　さらに、各時点（Ｔ−ｔｉ）における所定の最小入力値から所定の最大入力値への負の遷移を生じ、各時点（Ｔ−ｔｊ）における所定の最大入力値から所定の最小入力値への正の遷移を生じる、最悪の事態の最小励起入力を発生するステップ（１８、２２）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
　システムを励起するステップが、単位ステップ電流入力で前記システムを励起するステップ（１４）を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
　時点を選択するステップが、その間に最小応答値がある、任意の２つの隣接最大応答値を選択するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
　さらに、前記最悪の事態の最大及び最小励起入力の少なくとも一方を用いて、前記システムを励起するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
　さらに、前記最悪の事態の最大及び最小励起入力の少なくとも一方を用いて、前記システムのシミュレーション・モデルを励起するステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
　以下の動作が可能な符号化されたプロセスを有するコンピュータで実行可能な媒体を備えるシステム。
　所定の最大及び最小入力値を有するステップ入力でシステム（１０）を励起し（１４）、
　時点ｔｉで複数の最大応答値を示し、時点ｔｊで複数の最小応答値を示すシステム応答における時点ｔｉ及びｔｊを選択し（１６）、
　各時点（Ｔ−ｔｉ）において所定の最小入力値から所定の最大入力値への正の遷移を生じ、各時点（Ｔ−ｔｊ）において所定の最大入力値から所定の最小入力値への負の遷移を生じる、最悪の事態の最大励起入力を発生する（１８、２０）。
【請求項８】
　前記プロセスが、さらに、各時点（Ｔ−ｔｉ）において所定の最小入力値から所定の最大入力値への負の遷移を生じ、各時点（Ｔ−ｔｊ）において所定の最大入力値から所定の最小入力値への正の遷移を生じる、最悪の事態の最小励起入力を発生する（１８、２２）よう動作可能である、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
　前記プロセスが、さらに、単位ステップ電流入力で前記システムを励起する（１４）よう動作可能である、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
　前記プロセスが、さらに、その間に最小応答値がくる、任意の２つの隣接最大応答値を選択するよう動作可能である、請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、一般に、システム解析の分野に関するものであり、とりわけ、システム応答のテスト及びモデリング用のシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　システム設計の解析時に重要なのは、最悪の事態の励起または応答をもたらすことになる、システムへの入力のプロファイル（プロフィール）を決定することである。システムが最大ストレスを受けているときに、システムの挙動を調査することができ、設計変更によって、任意の望ましくないシステム応答を改善することが可能である。この解析から恩恵を受けることが可能なシステムには、自動車の懸架装置のような機械的システム、並びに、マイクロプロセッサのような電子回路及びシステムが含まれる。
【０００３】
　マイクロプロセッサのクロック周波数及び電力の要求がますます厳しくなるにつれて、配電システム（電力分配システム）に対する要求も増大している。極めて重要な点は、配電システムが、ある許容範囲内の一定電圧で、マイクロプロセッサの要求する大電流を供給できることである。マイクロプロセッサが必要とする電流量は、マイクロプロセッサのクロック周期内において、及び、多くのクロック・サイクルにわたって、時間と共に変化するので、配電システムを解析し、モデル化（モデリング）し、テストするための伝統的な方法では、周波数の関数としてのインピーダンスの測定に焦点を絞ってきた。しかし、配電システムの周波数領域の挙動に焦点を絞ると、マイクロプロセッサの実際の電圧プロファイルが考慮されないことになる。こうした情報は、極めて役に立つ可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　電気的なシステムや機械的なシステムなどのシステムのテスト及びモデリングのために、適切なシステム応答を得るための励起信号を生成する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　本発明の実施態様の１つによる方法には、所定の最大及び最小入力値を有するステップ入力でシステムを励起するステップと、時点ｔｉにおいて複数の最大応答値を示し、時点ｔｊにおいて複数の最小応答値を示すシステム応答における時点ｔｉ及びｔｊを選択するステップが含まれる。次に、最悪の事態（またはワーストケース。以下同じ）の最大励起入力を発生する。最悪の事態の最大励起入力は、各時点（Ｔ−ｔｉ）毎に、所定の最小入力値から所定の最大入力値への正の遷移を生じ、各時点（Ｔ−ｔｊ）毎に所定の最大入力値から所定の最小入力値への負の遷移を生じる。
【０００６】
　本発明のもう１つの実施態様による方法には、最悪の事態の励起入力でシステムを励起するステップが含まれる。最悪の事態の励起入力は、時点ｔｉで複数の最大応答値を示し、時点ｔｊで複数の最小応答値を示す、所定の最小及び最大入力値を有する標準入力に対する標準システム応答における時点ｔｉ及びｔｊを選択することによって発生させる。各時点（Ｔ−ｔｉ）毎に、所定の最小入力値から所定の最大入力値への正の遷移を生じ、各時点（Ｔ−ｔｊ）毎に、所定の最大入力値から所定の最小入力値への負の遷移を生じる、最悪の事態の最大励起入力が発生する。次に、最悪の事態の励起入力に対する最悪の事態のシステム応答を観測する。
【０００７】
　本発明のさらにもう１つの実施態様によれば、システムには、ターゲット・システムに入力を供給し、ターゲット・システムからの出力を受けとるよう動作可能なターゲット・システムに対するインターフェイスと、インターフェイスに結合されて、最悪の事態の励起入力を発生するよう動作可能なマイクロプロセッサが含まれる。最悪の事態の励起入力は、時点ｔｉで複数の最大応答値を示し、時点ｔｊで複数の最小応答値を示す、所定の最小及び最大入力値を有する標準入力に対する標準システム応答における時点ｔｉ及びｔｊを選択して、各時点（Ｔ−ｔｉ）毎に、所定の最小入力値から所定の最大入力値への正の遷移を有し、各時点（Ｔ−ｔｊ）毎に所定の最大入力値から所定の最小入力値への負の遷移を有する、最悪の事態の最大励起波形を発生することによって発生される。
【０００８】
　本発明の別の実施態様によれば、符号化されたプロセスを有するコンピュータで実行可能な媒体を含むシステムが提供される。このプロセスは、所定の最大及び最小入力値を有するステップ入力でシステムを励起し、時点ｔｉで複数の最大応答値を示し、時点ｔｊで複数の最小応答値を示すシステム応答における時点ｔｉ及びｔｊを選択し、各時点（Ｔ−ｔｉ）毎に所定の最小入力値から所定の最大入力値への正の遷移を生じ、各時点（Ｔ−ｔｊ）毎に所定の最大入力値から所定の最小入力値への負の遷移を生じる最悪の事態の最大励起入力を発生するよう動作可能である。
【発明の効果】
【０００９】
　本発明によれば、電気的なシステムや機械的なシステムなどのテスト及びモデリングのための適切な励起信号を生成することができる。
【実施例】
【００１０】
　本発明の望ましい実施態様及びその利点については、図面の図１〜１０を参照することによって最も良く理解される。それぞれの図面の同様な部分及び対応する部分には同じ番号を付している。本発明と、本発明の目的及び利点をより完全に理解できるように、以下では添付の図面を参照しつつ説明する。
【００１１】
　図１は、本発明の１実施態様を例示した略ブロック図である。本発明は、機械または電気システムに適用可能である。システム１０は、Ｉ（ｔ）のような時間の関数として入力を受信する。入力は、システムのタイプに応じて、例えば、自動車の懸架装置の場合であれば、道路の凸凹であったり、あるいは、マイクロプロセッサのような電気／電子回路であれば、入力電流であったりする。時間の関数としての入力に対する出力またはシステム応答は、Ｖ（ｔ）である。システム設計者の関心事は、システム１０が、システム１０に最大励起を受けさせる入力が加えられた場合に、適正に機能することができるか否かを確認することである。
【００１２】
　図２は、本発明の教示に従って、最大システム応答を生じさせることになる入力を決定する方法１２の１実施態様のフローチャートである。まず、システム１０にステップ入力（または階段状波形）を加える。図３は、ｔ＜０において高電流レベルを生じ、ｔ＞０において低電流レベルを生じるステップ電流関数の典型的なグラフである。機械システムの場合、この入力は、測定可能なシステム応答を生じさせることになるある標準的な入力または励起とすることが可能である。電流レベルが高レベルから低レベルに遷移する有限時間が存在する点に留意されたい。ステップ関数が単位ステップ関数であれば、下記のように表わすことが可能である。
【００１３】
【数１】
2004145882.tif 000003
【００１４】
　Ｉｍｉｎ、Ｉｍａｘは、最小及び最大入力値である。図３には、さらに、入力電流に対する電力ステップ応答が示されている。図２のブロック１４及び１６に示されるように、極大値（例えば、図３に示すＶ０及びＶ２）及び極小値（例えば、Ｖ１及びＶ３）応答が生じる時点ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、．．．が認められる（以下では、極大、極小を、それぞれ最大、最小とも呼ぶ）。Ｖ（ｔ）が漸減して、取るに足りない、すなわち重要でない測定値になるまで極大値時間（最大応答時点）及び極小値時間（最小応答時点）の存在が認められる。極大値をとる時点と極小値をとる時点は交互に生じるはずである。換言すれば、任意の２つの隣接する極小値をとる時点間には、極大値をとる時点が１つだけしか存在せず、任意の２つの隣接する極大値をとる時点間には、極小値をとる時点が１つだけしか存在しない。
【００１５】
　ブロック１８では、時間的に最大応答時点ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、．．．以降の時点Ｔが選択される。次に、量（Ｔ−ｔ０）、（Ｔ−ｔ１）、（Ｔ−ｔ２）、（Ｔ−ｔ３）、．．．が計算される。Ｔはそれぞれの最大及び最小応答時点より大きいので、これらの量は正になる。Ｔは、最悪の事態の応答の発生のために選択された時点になる。最悪の事態の刺激は、最大または最小応答値を生じさせることになる入力として定義される。時点Ｔにおけるシステムの最大応答値に関する刺激を得るために、こうした全ての時点（Ｔ−ｔｉ）における入力の低レベルから高レベルへの全ての正遷移は、時点ｔｉが過渡応答に関して最大の時点になるように設定される。こうした全ての時点（Ｔ−ｔｊ）に関して、入力の高レベルから低レベルへの負遷移も設定される。時点ｔｊは、局部的最小応答（極小値）が生じる時点である。時点Ｔにおけるシステムの最小応答値に関する刺激を得るために、こうした全ての時点（Ｔ−ｔｉ）における入力の高レベルから低レベルへの全ての負遷移は、時点ｔｉが過渡応答に関して最大の時点になるように設定される。時点（Ｔ−ｔｊ）における入力の低レベルから高レベルへの正遷移は、ｔｊが最小の時点になるように設定される。これら２つのステップが、ブロック２０及び２２に示されている。
【００１６】
　従って、正及び負の電圧ステップ応答は、図４に示すように、正及び負の入力電流遷移をシフトして、最悪の事態の電圧応答がＴにおいて生じるようにシフトすることが可能である。この例の場合、ｔ０において、低から高への電圧応答遷移が生じるので、図５Ａに示すように、電圧ステップ応答を−ｔ０だけシフトさせて、最大入力値における入力が求められる。図５Ｂでは、負または逆電圧ステップ応答が−ｔ１だけシフトされる。図５Ｃでは、電圧ステップ応答が−ｔ２だけシフトされる。図５Ｄでは、負電圧ステップ応答が−ｔ３だけシフトされる。図５Ｅには、全てのシフトされた電圧ステップ応答及び負電圧ステップ応答の合成グラフが示されている。時点Ｔにおいて、最悪の事態のシステム応答が生じることになる。
【００１７】
　全ての最大システム応答及び全ての最大逆システム応答が、時点Ｔにおけるこの特殊入力波形によって収集されることになる。このように構成されると、時点（Ｔ−ｔｉ）において始まる各正の遷移によって、ちょうど時点Ｔにおいて最大過渡応答が生じることになる。各負の遷移によって、時点Ｔにおいて最大逆過渡応答が生じることになる。従って、全ての最大システム応答及び全ての最大逆システム応答は、時点Ｔにおいて累積される。実際、システム応答は、時間軸に対して反転されるので、最悪の事態の刺激を生じさせるのに利用される時間は、図４Ｂに示すように、システム・ステップ応答の最大時点及び最小時点と逆順になる。図６には、図３〜５における電圧応答に対応する典型的な励起入力電流を例示したグラフが示されている。図からわかるように、全ての最大時点及び最小時点が、選択された時間Ｔに生じるようにシフトされている。従って、この例の場合、
　　Ｖ（０）＝Ｖ０−Ｖ１＋Ｖ２−Ｖ３
または、一般に、次のように表わされる。
【００１８】
【数２】
2004145882.tif 000004
ここで、
【００１９】
【数３】
2004145882.tif 000005
は、０≦ｔ＜∞における関数Ｖ（ｔ）の全ての最大値（極大値）の総和であり、
【００２０】
【数４】
2004145882.tif 000006
は、０≦ｔ＜∞における関数Ｖ（ｔ）の全ての最小値（極小値）の総和である。
【００２１】
　図７に示すように、典型的な標準刺激電流及び逆標準刺激電流のグラフは、回路シミュレーション・ソフトウェアによって作図されている。図８は、典型的な標準電圧応答及び逆標準電圧応答Ｖ（ｔ）のグラフである。図９は、本発明の教示による典型的な最悪の事態の最小電圧及び刺激電流のグラフであり、図１０は、本発明の教示による典型的な最悪の事態の最大電圧及び刺激電流のグラフである。
【００２２】
　従来のシステム・テスト及びモデリング（モデル化）では、ステップ関数の典型的な選択、または、一定のパルス繰り返し周波数を有する蛇行波のために、最悪の事態のシステム応答が導入されることはない。本発明の方法によれば、ターゲット・システムにおける最大及び最小応答を誘発することになる励起入力を決定することが可能である。テスト条件において、波形がランダムである間、刺激入力は、その最大限度と最小限度の範囲内に維持される。
【００２３】
　本発明の説明は電気または電子システムに関して行われたが、本発明は、最悪の事態の応答を生じさせることになる入力にシステムをさらして、システムの設計及び動作を検証することが重要な、例えば、自動車の懸架システムのような機械的システムにも適用可能である。例えば、懸架システムへの単位ステップ入力は、５インチといった所定の高さの隆起部とすることが可能である。システム応答は、上方及び下方への中立位置からの偏差量、及び、上方への最大偏差に関する時間ｔｉ及び下方への最大偏差に関する時間ｔｊになる。明らかに、本発明は、研究室またはシミュレートされたモデルにおける他のタイプのシステムのテスト及びモデルリングに合わせて修正し、及び、適応させることが可能である。
【００２４】
　本発明は、まず、ターゲット・システムの最悪の事態の励起入力を決定し、次に、ターゲット・システムをその最悪の場合の励起入力にさらすテスト・システムまたはシミュレーション・システムにおいて具現化することが可能である。この場合も、システムは、実際のシステムをテストすることもできるし、または、システムのモデルを用いたテストをシミュレートすることも可能である。こうしたシステムは、マイクロプロセッサをベースにしたものあって、テストを受けるシステムに励起入力を供給して、そのシステムから出力を受け取るよう動作可能なインターフェイスを備えるものである場合が多いであろう。
【００２５】
　本発明による方法(12)は、所定の最大及び最小入力値を有する入力でシステム(10)を励起するステップ(14)と、時点ｔｉにおける複数の最大応答値と、時点ｔｊにおける複数の最小応答値とを有するシステム応答における時点ｔｉ及びｔｊを選択するステップ(16)を含む。最悪のケースの最大励起入力が生成される。最悪のケースの最大励起入力は、所定の最小入力値から各時間(T−ｔｉ)における所定の最大入力値への正の遷移と、所定の最大入力値から各時間(T−ｔｊ)における所定の最小入力値への負の遷移を有する(18,20)。この方法は、さらに、最小入力値から各時間(T−ｔｉ)における最大入力値への負の遷移と、最大入力値から各時間(T−ｔｊ)における最小入力値への正の遷移を有する最悪のケースの最小励起入力を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の１実施態様を例示した略ブロック図である。
【図２】本発明の教示に従って、最大システム応答を決定する方法の１実施態様に関するフローチャートである。
【図３Ａ】本発明の教示による典型的な刺激電流及び標準電圧応答のグラフである。
【図３Ｂ】本発明の教示による典型的な刺激電流及び標準電圧応答のグラフである。
【図４Ａ】本発明の教示に従って刺激入力を構築するするための、標準電圧応答の典型的なシフトに関するグラフである。
【図４Ｂ】逆時間順の典型的なシステム応答波形に関するグラフである。
【図５Ａ】本発明の教示によるｔｉまたはｔｊだけシフトされた典型的な電圧応答のグラフである。
【図５Ｂ】本発明の教示によるｔｉまたはｔｊだけシフトされた典型的な電圧応答のグラフである。
【図５Ｃ】本発明の教示によるｔｉまたはｔｊだけシフトされた典型的な電圧応答のグラフである。
【図５Ｄ】本発明の教示によるｔｉまたはｔｊだけシフトされた典型的な電圧応答のグラフである。
【図５Ｅ】図５Ａ−５Ｄに示す電圧ステップ応答及び負電圧ステップ応答を合成して示すグラフである。
【図６】本発明の教示に従って最悪の事態の電圧応答を誘発するよう動作可能な典型的な入力刺激電流のグラフである。
【図７】本発明の教示による典型的な刺激電流及び逆標準刺激電流のグラフである。
【図８】本発明の教示による典型的な標準電圧応答及び逆標準電圧応答のグラフである。
【図９】本発明の教示による典型的な最悪の事態の最小電圧及び刺激電流のグラフである。
【図１０】本発明の教示による典型的な最悪の事態の最大電圧及び刺激電流のグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
　１０　システム
【図１】
2004145882.tif 000007
【図２】
2004145882.tif 000008
【図３Ａ】
2004145882.tif 000009
【図３Ｂ】
2004145882.tif 000010
【図４Ａ】
2004145882.tif 000011
【図４Ｂ】
2004145882.tif 000012
【図５Ａ】
2004145882.tif 000013
【図５Ｂ】
2004145882.tif 000014
【図５Ｃ】
2004145882.tif 000015
【図５Ｄ】
2004145882.tif 000016
【図５Ｅ】
2004145882.tif 000017
【図６】
2004145882.tif 000018
【図７】
2004145882.tif 000019
【図８】
2004145882.tif 000020
【図９】
2004145882.tif 000021
【図１０】
2004145882.tif 000022