(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械，流体，電気等の物理的現象の解析を行う仕様値からなる初期値や計算条件の解析条件を設定し、設定された解析条件から前記物理的現象の動特性解析式を作成して、動特性解析式による処理計算を実行して目的の動解析を行うようにした動特性解析システムであって、
前記物理現象の解析条件を入力設定する解析条件設定部と、解析条件設定部に入力設定された前記解析条件を基に前記物理現象の動特性解析式を作成する第１動特性解析式作成部と、解析したい対象が応答周波数の低い部位であれば前記解析条件の内応答周波数の高い仕様値の初期値と計算条件の解析刻み時間の設定を変更して解析スピードアップするよう解析条件を変更入力設定する解析条件変更設定部と、当該解析条件変更設定部で変更された解析条件により前記物理現象の動特性解析式を変更作成する第２動特性解析式作成部と、それぞれの作成部で作成された動特性解析式で処理計算を実行する第１処理計算部および第２処理計算部と、第１処理計算部と第２処理計算部の解析処理計算結果を比較し両者の差が所定許容誤差内であるかどうかを確認する許容誤差確認部と、当該許容誤差確認部で両者の差が所定誤差内であると確認した時に解析スピードアップを目的として変更入力設定した前記変更解析条件と当該変更解析条件以外で解析するために変更させた解析条件を基に前記物理現象の動特性解析式を作成する第３動特性解析式作成部と、第３動特性解析式で処理計算する第３処理計算部と、第３処理計算部で処理計算した結果を出力表示する出力表示部とで構成したことを特徴とする動特性解析システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械，流体，電気等の物理的現象の動特性を解析する動特性解析システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の動特性解析システムＡは、図３に図示するようなシステムをＣＡＤ，パソコン等に備えて解析が行われていた。すなわち、このシステムＡは以下のようになっている。機械，流体，電気等の解析する目的の物理現象を解析するにあたって、いま図４に図示する油圧回路について動解析する場合について以下に説明する。
【０００３】
まず動解析する油圧回路の解析条件をＣＡＤ，パソコン等のキーボード，マウス等により解析条件設定部２に入力インターフェース１を介して設定する。解析条件設定部２に入力設定される解析条件は、図５に図示する出力項，計算条件，初期値の各設定である。
【０００４】
出力項の設定では、解析結果を出力表示させるに何を出力表示させるか決定して設定するもので、図４に図示する油圧回路を例にあげると図５のような出力項の設定があげられるが、これらの中から解析者が解析結果を必要とする出力項を設定する。
【０００５】
計算条件の設定では、図５のような計算条件が設定される。(1)解析刻み時間は、解析者が刻み時間を代入する。デフォルト値として１／１００００秒としている。(2)解析開始時間は、解析は勿論０秒からスタートするが、後述する出力表示部の数値データの出力開始時間を設定する。(3)解析終了時間は、解析終了時間で解析者が代入する。(4)解析結果出力点数は、後述する出力表示部のデータ数を決定する。多く出せばグラフがきめ細かく出力表示される。解析結果出力点数と各時間との関係は下記通りである。
解析結果出力点数＝（解析終了時間−解析開始時間）／解析刻み時間
初期値の設定では、図４に図示する油圧回路では各油圧機器の仕様値，負荷の仕様値，配管の仕様値を設定するもので、例えばポンプの仕様値では吐出流量，初期圧力，効率，漏れ量等の設定がある。
【０００６】
解析条件設定部２に入力設定された解析条件を基に前記油圧回路の動特性解析式を動特性解析式作成部３で作成する。動特性解析式作成部３で作成された動特性解析式で処理計算を処理計算部４で実行し、解析処理計算結果を出力項で設定した出力項に基づいて出力表示部５でＣＡＤ，パソコン等の画面上に表示させ、解析者は表示した画面を見て動解析結果を知ることができる。
【０００７】
【発明が解決しょうとする課題】
このようにして行われる動解析は、数多くの解析条件で性能などが確認されるもので、実験を少なくするために行われる仮想実験であり、そのためにこの動解析は数多くの解析条件で実施される。しかもこれらの動解析は、時間計算のため、１／１００００〜１／１００００００秒刻み解析となり、例え１秒の解析としても１００００回〜１００００００回の繰返し計算を行う必要があり、時間を要する。
【０００８】
ＣＰＵの高速化処理に伴って計算処理が高速化されてきているとはいえ、まだまだ時間がかかっているのが現状である。現在のところ１／１００００００秒刻みで１秒で基本回路の解析で１時間〜３時間はかかる。よって、数多くの解析条件で解析する場合、少しでも刻み時間を大きくとることができれば、解析時間の大きな短縮につながる。
【０００９】
ところで、解析の刻み時間は、解析する対象物で決まってくる。つまり解析の刻み時間は応答周波数に影響を受けるもので、応答周波数が高いほど刻み時間を小さくする必要がある。そして応答周波数は、ばね要素で決まり、図４の油圧回路の中でその影響を受けるのは容積を持つ、シリンダ，リリーフ弁，ポンプ，タンク，それらをつなぐ配管である。しかし、タンクは大気圧としているため無視する。ここで応答周波数の高い順に並べると、リリーフ弁容積，ポンプ容積，配管容積，シリンダ容積，リリーフ弁のばねの順になる。
【００１０】
解析したい対象が応答周波数の低い部位であれば、応答周波数の高い部位の影響はほとんど受けない。すなわち、シリンダ容積によるシリンダの応答周波数は
他の部位より低いため、リリーフ弁容積，ポンプ容積，配管容積にスピードアップするよう解析条件の初期値を設定すれば、解析の刻み時間を大きくとることができ、刻み回数が少なくなる分だけ解析時間を短縮することができる。本発明はこの点に着目して解析時間を短縮できる動特性解析システムを提供するとともに、スピードアップ化するにあたって、スピードアップ化したために解析誤差が生じるかどうかを確認の上、解析できるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の動特性解析は、機械，流体，電気等の物理的現象の解析を行う仕様値からなる初期値や計算条件の解析条件を設定し、設定された解析条件から前記物理的現象の動特性解析式を作成して、動特性解析式による処理計算を実行して目的の動解析を行うようにした動特性解析システムであって、
前記物理現象の解析条件を入力設定する解析条件設定部と、解析条件設定部に入力設定された前記解析条件を基に前記物理現象の動特性解析式を作成する第１動特性解析式作成部と、解析したい対象が応答周波数の低い部位であれば前記解析条件の内応答周波数の高い仕様値の初期値と計算条件の解析刻み時間の設定を変更して解析スピードアップするよう解析条件を変更入力設定する解析条件変更設定部と、当該解析条件変更設定部で変更された解析条件により前記物理現象の動特性解析式を変更作成する第２動特性解析式作成部と、それぞれの作成部で作成された動特性解析式で処理計算を実行する第１処理計算部および第２処理計算部と、第１処理計算部と第２処理計算部の解析処理計算結果を比較し両者の差が所定許容誤差内であるかどうかを確認する許容誤差確認部と、当該許容誤差確認部で両者の差が所定誤差内であると確認した時に解析スピードアップを目的として変更入力設定した前記変更解析条件と当該変更解析条件以外で解析するために変更させた解析条件を基に前記物理現象の動特性解析式を作成する第３動特性解析式作成部と、第３動特性解析式で処理計算する第３処理計算部と、第３処理計算部で処理計算した結果を出力表示する出力表示部とで構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る動特性解析システムについて、図１〜図２に基づいて説明する。なお、本発明に係る動特性解析システムの実施形態を説明するにあたって、図４で図示した油圧回路の動特性解析を例に以下に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の動特性解析システムを備えたＣＡＤシステムの構成を示す説明図である。実際の実装にあたっては、これらの構成要素を専用のデバイスで構成してもよく、また、コンピュータのソフトウエアとして実装しても良い。
【００１４】
図１において、Ｂは、本発明に係る動特性解析システムであり、以下のように構成している。１０は、解析者（利用者）インターフェースであって、ＣＡＤやパソコンシステムなどの場合にはキーボードやマウスなどからの操作指令手段からの信号を取込む手段である。１１は、図４で図示した油圧回路の動特性解析を行うにあたって、解析条件を設定する解析条件設定部であって、従来の技術で説明した解析条件設定部２と同様に図５に図示する出力項，計算条件，初期値の各解析条件をキーボードやマウスなどからの操作指令によって入力設定される。解析条件の出力項，計算条件，初期値の各解析条件については、従来の技術で説明してあるのでここでは詳細な説明は省略する。
【００１５】
また、解析条件設定部１１では、解析条件の内解析スピードアップに関連する解析条件を変更し、変更した解析条件を入力設定する解析条件変更設定部１１ａを備えている。すなわち、解析スピードアツプに関連する解析条件として初期値と計算条件の設定が変更されるもので、初期値の設定で各仕様値における容積部の初期値を容積が増加するよう変更させ、計算条件の解析刻み時間を大きく変更（例えば、通常１／１００００秒に設定されるが１／１０００秒に変更）する。容積部の初期値は、スピードアップ係数を選択して初期値を変更可能にしている。
【００１６】
なお、解析条件変更設定部１１ａには、解析条件を設定するに際して解析スピードアップ有りまたは無しの選択するようになっており、解析のスピードアップが無しの場合は通常の解析条件を解析条件設定部１１に入力設定し、有りの場合は通常の解析条件を解析条件設定部１１に入力設定する他に解析条件変更設定部１１ａに解析スピードアツプに関連する初期値と計算条件の設定が変更されて入力設定されるようになっている。
【００１７】
１２は、解析条件設定部１１に設定された解析条件を基に前記油圧回路の動特性解析式（常微分方程式）を作成する第１動特性解析式作成部である。１３は、解析条件変更設定部１１ａで変更された解析条件により、第１動特性解析式作成部１２で作成された動特性解析式を変えて前記油圧回路の動特性解析式（常微分方程式）を変更作成する第２動特性解析式作成部である。
【００１８】
１４，１５は、第１動特性解析式作成部１２，第２動特性解析式作成部１３でそれぞれ作成された動特性解析式で処理計算を実行する第１処理計算部，第２処理計算部である。
【００１９】
１６は、第１動特性解析式作成部１２で作成した動特性解析式を基に処理計算を実行した第１処理計算部１４での解析結果と、第２動特性解析式作成部１３で作成した動特性解析式を基に処理計算を実行した第２処理計算部１５での解析結果の許容誤差を設定する許容誤差設定部であり、解析者が解析条件を設定するに際して解析スピードアップ有りを選択した際に、両処理計算結果における計算値の許容誤差を予め入力設定しておくようにしている。
【００２０】
１７は、第１動特性解析式作成部１２で作成した動特性解析式を基に処理計算を実行した第１処理計算部１４での解析結果と、第２動特性解析式作成部１３で作成した動特性解析式を基に処理計算を実行した第２処理計算部１５での解析結果を比較し、両者の解析結果の誤差が許容誤差設定部１６で設定されている許容誤差内であるかどうかを確認する許容誤差確認部である。
【００２１】
この許容誤差確認部１７では、例えば、図４の油圧回路でシリンダの変位について動解析するように解析条件の設定で出力項を設定していると、図２の如くグラフが画面上に作成される。図２のグラフには第１動特性解析式作成部１２で作成した動特性解析式を基に処理計算を実行した第１処理計算部１４での解析結果(A)と第２動特性解析式作成部１３で作成した動特性解析式を基に処理計算を実行した第２処理計算部１５での解析結果(B)の二つの特性曲線が表示される。（図２には両特性曲線に許容誤差がなく(A)，(B)が重なって表示されている。）
そして両解析結果の誤差が大きければ両特性曲線は離れて表示され、誤差が小さければ両特性曲線は近接して表示される。この時誤差が許容誤差設定部１６に設定してある許容誤差内であれば両特性曲線は緑の特性曲線で表示し、許容誤差外であれば赤の特性曲線で表示して解析者にスピードアップを有りにして解析しても許容誤差内で解析できるかどうか確認できるようになっている。
【００２２】
両解析結果の誤差が大きく許容誤差外であれば、解析条件変更設定部１１ａで入力設定した初期値の各仕様値における容積部の初期値を変更させ、再度解析条件変更設定部１１ａで変更された解析条件により前記油圧回路の動特性解析式（常微分方程式）を第２動特性解析式作成部１３で変更作成し、第２動特性解析式作成部１３で作成した動特性解析式を基に第２処理計算部１５で処理計算を実行させ、許容誤差確認部１７で再度第１動特性解析式作成部１２で作成した動特性解析式を基に処理計算を実行した第１処理計算部１４での解析結果(A)と第２動特性解析式作成部１３で作成した動特性解析式を基に処理計算を実行した第２処理計算部１５での解析結果(B)の比較を行う。
【００２３】
１８は、第２動特性解析式作成部１３で作成した動特性解析式を基に第２処理計算部１５で処理計算を実行したもの（スピードアップを図るために初期値と解析刻み時間の設定を変更して処理計算を実行したもの）と第１動特性解析式作成部１２で作成された動特性解析式を基に第１処理計算部１４で処理計算を実行したもの（通常の解析条件で処理計算を実行したもの）との誤差が許容内であると確認した時に、解析条件変更設定部１１ａで変更された解析条件（スピードアップを図るために初期値と解析刻み時間の設定を変更したもの）とスピードアップの目的で変更させた解析条件以外の解析条件（変更して解析したい解析条件を含む解析条件）を基に、前記油圧回路の動特性解析式を作成する第３動特性解析式作成部である。
【００２４】
したがって、第３動特性解析式作成部１８では、第２動特性解析式作成部１３で解析した解析条件の内スピードアップを図るために変更した初期値と解析刻み時間以外の解析条件を変更して解析を試みる場合の動特性解析式を作成するもので、この時にはインターフェース１０を介して解析条件設定部１１に設定されている計算条件，初期値の内解析を試みる計算条件，初期値を変更するようになっている。
【００２５】
１９は、第３動特性解析式作成部１８で作成された動特性解析式で処理計算する第３処理計算部である。２０は、第３処理計算部１９で処理計算した結果を解析条件設定部１１に設定してある出力項に基づいて画面上に出力表示する出力表示部である。すなわち、出力項の設定でシリンダ変位を設定していれば図２に図示するようなグラフが画面上に表示され、これを見て解析者は油圧回路の動特性を知ることができるものである。
【００２６】
このように構成された本発明の動特性解析システムを備えたＣＡＤ，パソコンで次のようにして動解析が行われる。先ず図４に図示する油圧回路の動解析を行うにあたって、図５に図示する解析条件を入力インターフェース１０を介して解析条件設定部１１に入力設定する。解析条件の出力項ではシリンダの変位を出力するように設定する。計算条件については解析刻み時間を１／１００００秒，解析開始時間を０秒，解析終了時間を３秒，解析結果出力点数３００００に入力設定する。初期値の設定については、各油圧機器の仕様値，負荷の仕様値，配管の仕様値を入力設定する。
【００２７】
また、今回の解析はシリンダの変位を目的としており、解析したい対象が応答周波数の低い部位であり、応答周波数の高いリリーフ弁容積，ポンプ容積，配管容積の影響はないことからスピードアップ有りを選択して解析条件変更設定部１１ａに解析スピードアップに関連する初期値と計算条件（例えば、刻み時間を１／１０００秒に設定する。）
第１動特性解析式作成部１２では 、解析条件設定部１１で設定された解析条件を基に前記油圧回路の動特性解析式を作成するとともに、第２動特性解析式作成部１３では、解析条件変更設定部１１ａに設定された解析条件を基に第１動特性解析式作成部１２で作成された動特性解析式を変更作成する。
【００２８】
それぞれの作成部で作成された動特性解析式を、第１処理計算部１４と第２処理計算部１５で処理計算を実行する。処理結果は、許容誤差確認部１７で図２に図示するように画面上に表示されるとともに、第１処理計算部１４と第２処理計算部１５で処理計算した結果の誤差が、予め許容誤差設定部１６に入力設定しておいた許容誤差内にあるかどうかを確認する。
【００２９】
確認の結果図２に図示するように（特性曲線(A)と(B)に誤差がなく重なっている。）許容誤差内である時に、第３動特性解析式作成部１８で、解析条件変更設定部１１ａで変更された解析条件（スピードアップを図るために初期値と解析刻み時間を変更したもの）と、スピードアップの目的で変更させた解析条件以外の解析条件（変更して解析したい解析条件を含む解析条件）を基に、前記油圧回路の動特性解析式を作成する。
【００３０】
第３動特性解析式作成部１８で作成された動特性解析式で処理計算を第３処理計算部１９で処理計算を実行し、処理結果を出力表示部２０で画面上に表示し、表示された画面を見て解析者は解析結果を知ることができる。
【００３１】
そして更にスピードアップの目的で変更させた解析条件以外の解析条件（変更して解析したい解析条件を含む解析条件）を変更させ、この変更した解析条件を基に、前記油圧回路の動特性解析式を第３動特性解析式作成部１８で作成させ、作成した動特性解析式で処理計算を第３処理計算部１９で処理計算を実行し、処理結果を出力表示部２０で画面上に表示し、表示された画面を見て解析者は解析結果を知ることの繰返しを何回となく行い、解析者は解析条件をいろいろと変更して前記油圧回路の動特性の解析をすることができるものである。
【００３２】
したがって、この繰返して行う解析の時に、スピード化を図るようにしてあるものだから、最終的には解析時間の短縮を実現することができるものである。
【００３３】
以上のように本発明の動特性解析システムＢは、通常の動解析（スピードアップさせない）とスピードアップ化した動解析の両方で解析し、その結果が許容誤差内であれば、スピードアップ化するために変更した解析条件は妥当性があることを確認し、以後スピードアップ化した際の解析条件を用いスピードアップ化した以外の解析条件（変更して解析してみたい解析条件）を変更して解析を試みるようにしたものである。
【００３４】
すなわち、スピードアップ化（するために応答周波数の低い部位の解析を）するにあたって、スピードアップ化したために影響のある解析誤差が生じるかどうかを確認の上、スピードアップ化（解析刻み時間を大きくして刻み回数を少なくしその分解析時間を短くして動特性解析のスピードアップ化）して解析するようにしたものであるから、確実なスピードアップを支援可能にできるものである。
【００３５】
なお、上記実施形態では、予め許容誤差設定部１６で許容誤差を設定しておくようにしたが、許容誤差確認部１７で表示される二つの特性曲線を解析者が見て二つの特性曲線の近接度合いを見て許容誤差内であるかどうかを解析者が直接判断して、この画面上で確認結果を入力するようにしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では図４に図示する油圧回路の動解析をする場合について説明したが、機械，電気等の物理的現象の動解析をする際にも利用できるシステムであること勿論のことである。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の動特性解析システムは、スピードアップ化するにあたって、スピードアップ化したために解析誤差が生じるかどうかを確認の上、解析できるようにしたものであるから、確実なスピードアップを支援可能にできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動特性解析システム構成を説明する説明図である。
【図２】本発明の動特性解析システム構成を説明する説明図で、許容誤差を確認する画面を説明する説明図である。
【図３】従来の動特性解析システム構成を説明する説明図である。
【図４】動解析する例としての油圧回路図である。
【図５】解析条件の例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１１  解析条件設定部
１１ａ  解析条件変更設定部
１２  第１動特性解析式作成部
１３  第２動特性解析式作成部
１４  第１処理計算部
１５  第２処理計算部
１７  許容誤差確認部
１８  第３動特性解析式作成部
１９  第３処理計算部
２０  出力表示部
Ｂ  動特性解析システム
【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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