(57)【要約】【課題】故障が発生した場合においても安全に制御を継続し、また装置のリソースを有効に活用した効率的で信頼性の高い油圧加振機の制御装置を提供すること。【解決手段】油圧加振機を使用した振動試験装置やアクティブ制震装置において、油圧制御装置に少なくとも２台以上の制御ユニットを備え、各制御ユニットは同一の機能群を有し、通常時には各制御ユニットは該機能群のうち予め指定された少なくとも１つ以上の機能を実行し、ある制御ユニットが異常時には、正常な制御ユニットが異常な制御ユニットの機能を肩代わりすることによって、油圧加振機を安全に制御する。また、油圧加振機の制御装置において制御装置の負荷を効率的に分散かつリアルタイム性を確保する。【選択図】図２
2012063315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサが計測した油圧加振機の状態のセンサ出力信号を取得する入力手段と、前記入力手段より取得した前記センサ信号を使用し、前記油圧加振機の制御を行うための複数のタスクを記憶した記憶手段と、前記複数のタスクの選択および実行順序の管理と前記選択したタスクの実行を行う演算手段と、前記演算手段の演算結果を出力する出力手段と、外部機器と通信を行うための通信手段とを有する、少なくとも第１と第２の制御ユニットを備えた制御装置であって、前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットによって、異なるタスクを実行することを特徴とする油圧加振機の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧加振機の制御装置において、前記第１の制御ユニットに異常が生じ、前記第２の制御ユニットが正常である場合に、
前記第１の制御ユニットの通信手段が、前記第２の制御ユニットに、前記第１の制御ユニット異常情報を送信し、前記第１の制御ユニットが実行するタスクを前記第２の制御ユニットの前記演算手段が実行することを特徴とする油圧加振機の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の油圧加振機の制御装置において、前記第２の制御ユニットの前記演算手段は、前記第２の制御ユニットの前記記憶手段から前記第１の制御ユニットのタスクを読み出して実行することを特徴とする油圧加振機の制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載の油圧加振機の制御装置において、前記第１の制御ユニットの演算手段は、実行したタスクの負荷を監視し、負荷が所定値以上に増加したと判定した場合には、当該タスクを前記第２の制御ユニットの演算手段に実行させ、前記第２の制御ユニットの演算手段は、実行したタスクの負荷を監視し、負荷が所定値以上に増加したと判定した場合には、当該タスクを前記第１の制御ユニットの演算手段に実行させることを特徴とする油圧加振機の制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の油圧加振機の制御装置において、当該タスクを実行させられる前記第２の制御ユニットの演算手段は前記第２の制御ユニットの記憶手段から当該タスクを読み出して実行し、当該タスクを実行させられる前記第１の制御ユニットの演算手段は前記第１の制御ユニットの記憶手段から当該タスクを読み出して実行することを特徴とする油圧加振機の制御装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の油圧加振機の制御装置を備えたことを特徴とした振動試験装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の油圧加振機の制御装置を備えたことを特徴としたアクティブ制震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧加振機を用いた振動試験装置やアクティブ制震装置における油圧加振機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、油圧加振機の制御装置は、ピストンとシリンダで構成される油圧シリンダにおいて、サーボ弁に指令信号を与え、サーボ弁によってピストンを駆動する作動油の流量と方向を制御する。また、サーボ弁に与える指令信号は、制御装置においてピストンやサーボ弁の状態を用いて、ピストンが所望の動作をするよう補償機能を有する。
【０００３】
一般的に、油圧加振機を用いた振動試験装置は、油圧加振機を接続した振動台上に試験対象物（以下、供試体）を設置し、供試体に所望の振動が作用するように油圧加振機を駆動し、供試体の振動特性を評価するものである。
このような振動試験装置では、振動試験中に振動試験装置の異常を検知すると、油圧加振機を駆動させている指令信号を減衰停止することにより、速やかに加振を停止し、供試体およびシステムが破壊しないようなフェールセーフ措置が実行されている。
【０００４】
ところで、油圧加振機の加振力が電動サーボモータなどと比較して大きいため、振動試験装置に設置される供試体は、重厚な構造物であることが多く、それらは高価である。したがって、供試体が破壊される過程を評価する試験や耐震限界での動作試験などで、振動試験中にシステムに異常が生じた場合でも安全に試験を継続し、完了することが望まれる。
油圧加振機の制御装置では、システム異常発生時に油圧加振機が制御不能になると、供試体を不用意に塑性変形させることが考えられる。したがって、供試体を不用意に塑性変形させることなく制御を継続するためには、システム異常発生時でも油圧加振機が制御不能にならない必要がある。
【０００５】
一方、油圧加振機を用いたアクティブ制震装置では、制震対象物が地震によって振動した場合に、制震対象物の振動を打ち消すように油圧加振機を駆動し、制震対象物の振動を低減するものである。このようなアクティブ制震装置では、地震発生後直ちに油圧加振機を駆動する必要があるが、通常は待機状態であることがほとんどである。このため、アクティブ制震装置では、油圧加振機の制御装置の健全性、すなわち油圧加振機を制御可能であるかを常時監視することが重要である。
そして、制御装置に異常が生じた場合には、油圧加振機を制御可能な状態に速やかに復旧し、地震に備える必要がある。
【０００６】
以上のように、振動試験装置およびアクティブ制震装置の油圧加振機の制御装置には高い信頼性が求められる。
【０００７】
特許文献１では、複数の加振システムを用いた振動試験装置において、振動試験中に異常が発生し、供試体に関する計測情報を取得できない場合に、加振システムが有しているモデル代替機能により供試体の応答を代替模擬させることで試験を継続可能な振動試験装置がある。また特許文献２では、スキャン伝送方式を用いて自制御ステーションの情報を他ステーションにも同報通知し、特定の制御ステーションの故障および過負荷時に他の制御ステーションが効率的にバックアップする分散制御システムがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４１５８３６８号公報
【特許文献２】特開平６−２６６６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１では、モデル代替機能により加振試験の成立性を高める方法が記載してあるが、油圧加振機の制御装置自体の信頼性を向上させるための具体的な方法については述べられていない。
特許文献２では、スキャン伝送方式を用いた分散制御システムにより、ある制御ステーションの故障や過負荷発生時に他の制御ステーションが効率的にバックアップする方法があるが、バックアップ時の制御ステーションの入出力制御について具体的な方法は述べられていない。
また一般的に、制御装置の冗長化を図ることで信頼性を向上させることがあるが、同一の制御装置を備えておき、異常発生時に制御権を切り替える場合、待機側の制御装置のリソースを有効に活用することができない。また、実装スペースやコストが増大することが課題となる場合がある。
本発明の目的は以上の状況を鑑みてなされたものであり、故障が発生した場合においても安全に制御を継続し、また装置のリソースを有効に活用した効率的で信頼性の高い油圧加振機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を達成するために、本発明の油圧加振機の制御装置は、センサが計測した油圧加振機の状態のセンサ出力信号を取得する入力手段と、前記入力手段より取得した前記センサ信号を使用し、前記油圧加振機の制御を行うための複数のタスクを記憶した記憶手段と、前記複数のタスクの選択および実行順序の管理と前記選択したタスクの実行を行う演算手段と、前記演算手段の演算結果を出力する出力手段と、外部機器と通信を行うための通信手段とを有する、少なくとも第１と第２の制御ユニットを備えた制御装置であって、前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットによって、異なるタスクを実行することを特徴とする。
【００１１】
上記発明の油圧加振機の制御装置において、前記第１の制御ユニットに異常が生じ、前記第２の制御ユニットが正常である場合に、前記第１の制御ユニットの通信手段が、前記第２の制御ユニットに、前記第１の制御ユニット異常情報を送信し、前記第１の制御ユニットが実行するタスクを前記第２の制御ユニットの前記演算手段が実行することを特徴とする。
また上記発明の油圧加振機の制御装置において、前記第２の制御ユニットの前記演算手段は、前記第２の制御ユニットの前記記憶手段から前記第１の制御ユニットのタスクを読み出して実行することを特徴とする。
【００１２】
また上記の課題を達成するために、本発明の油圧加振機の制御装置は、前記第１の制御ユニットの演算手段は、実行したタスクの負荷を監視し、負荷が所定値以上に増加したと判定した場合には、当該タスクを前記第２の制御ユニットの演算手段に実行させ、前記第２の制御ユニットの演算手段は、実行したタスクの負荷を監視し、負荷が所定値以上に増加したと判定した場合には、当該タスクを前記第１の制御ユニットの演算手段に実行させるものである。
【００１３】
さらに、上記発明の油圧加振機の制御装置は、当該タスクを実行させられる前記第２の制御ユニットの演算手段は前記第２の制御ユニットの記憶手段から当該タスクを読み出して実行し、当該タスクを実行させられる前記第１の制御ユニットの演算手段は前記第１の制御ユニットの記憶手段から当該タスクを読み出して実行することを特徴とする。
【００１４】
好ましくは本発明の振動試験装置は、上記発明の油圧加振機の制御装置を備えたことを特徴とする。
また好ましくは本発明のアクティブ制震装置は、上記発明の油圧加振機の制御装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、油圧加振機を使用した振動試験装置やアクティブ制震装置において、油圧加振機の制御装置に少なくとも２台以上の制御ユニットを備え、各制御ユニットは同一の機能群を有し、通常時には各制御ユニットは前記機能群のうち予め指定された少なくとも１つ以上の機能を実行し、ある制御ユニットが異常時には、正常な制御ユニットが異常な制御ユニットの機能を肩代わりすることによって、油圧加振機を安全に制御することが可能となる。
また、本発明によれば、油圧加振機の制御装置において制御装置の負荷を効率的に分散かつリアルタイム性を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の油圧加振機の制御装置を使用した振動試験装置の一実施例の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の油圧加振機の制御装置を使用した振動試験装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の油圧加振機の演算手段の詳細な構成の一実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明の油圧加振機の制御装置を使用した振動試験装置の処理動作手順の一実施例の概要を説明するためのフローチャートである。
【図５】制御ユニットＡ１３に異常が発生した場合の演算手段１３４および演算手段１４４の処理動作手順の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【図６】制御ユニットＡ１３に負荷増加が発生した場合の演算手段１３４および演算手段１４４の処理動作手順の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の油圧加振機の制御装置は、油圧加振機の状態を計測するセンサから出力されるセンサ信号を取得する入力手段と、前記入力手段より取得した前記センサ信号の整形および前記センサ信号を使用し前記油圧加振機の制御を行うための少なくとも２個以上のタスクを記憶した記憶手段と、前記タスクの選択および実行順序の管理を行い、前記タスクを実行するための演算手段と、前記演算手段で演算した結果を出力するための出力手段と、外部機器と通信を行うための通信手段を有する制御ユニットを複数台備え、前記記憶手段に記憶した前記タスクから前記制御ユニットによって異なるタスクを実行する油圧加振機の制御装置であって、前記複数の制御ユニットのうち、どれかの制御ユニットに異常が生じかつ少なくとも１台の制御ユニットが正常である場合に、前記通信手段は、前記複数の制御ユニットのうち、どの制御ユニットに異常が生じかつどの制御ユニットが正常であることを前記制御ユニットの前記演算手段に通知し、前記異常が生じた制御ユニットが実行するタスクを、前記正常な制御ユニットの前記演算手段が該正常な前記制御ユニットの前記記憶手段から該異常な前記制御ユニットのタスクを読み出し、代替して実行するものである。
また、上記本発明の油圧加振機の制御装置は、前記制御ユニットの演算結果を前記通信手段を介して前記演算結果を参照する場合に、前記制御ユニットの演算結果を参照することによって前記演算手段の負荷が増加するため、高負荷の制御ユニットが実行するタスクを低負荷の制御ユニットの演算手段が低負荷の前記制御ユニットの記憶手段から高負荷の制御ユニットのタスクを読み込み、代替して実行することで負荷を分散させるものである。
好ましくは、上記発明の油圧加振機の制御装置は、振動試験装置やアクティブ制震装置に適用可能である
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図の説明において、共通の機能を有する構成要素には同一の参照名称を付し、できるだけ説明の重複を避ける。
【００１８】
図１は、本発明の油圧加振機の制御装置を使用した振動試験装置の一実施例の構成を示す模式図である。１は振動試験装置、２はテーブル及び供試体、３は地盤、４は静圧継手、１５は油圧加振機である。テーブル及び供試体２と地盤３は静圧継手４によって拘束されているが、油圧加振機１５の動作方向の運動を許容する構造となっている。
【００１９】
図２は、本発明の油圧加振機の制御装置を使用した振動試験装置の一実施例の構成を示すブロック図である。１は振動試験装置である。
振動試験装置１の構成において、１１は波形生成装置、１２はマンマシン装置、１３は制御ユニットＡ、１４は制御ユニットＢ、１５は油圧加振機、１６は継手、１７はネットワーク、１８はサーボ弁変位検出手段、１９は圧力検出手段、２０はピストン変位検出手段、２１は加速度検出手段である。
また波形生成装置１１の構成において、１１２は波形生成出力手段、１１３は通信手段である。
さらにマンマシン装置１２の構成において、１２１は監視手段、１２２は切替手段、１２３は通信手段、１２４は設定手段である。
また制御ユニットＡ１３の構成において、１３１はＡ／Ｄ変換手段、１３２は入力選択手段、１３３は通信手段、１３４は演算手段、１３５は記憶手段、１３６は出力選択手段、１３７はＤ／Ａ変換手段である。同様に、制御ユニットＢ１４の構成において、１４１はＡ／Ｄ変換手段、１４２は入力選択手段、１４３は通信手段、１４４は演算手段、１４５は記憶手段、１４６は出力選択手段、１４７はＤ／Ａ変換手段である。
さらに油圧加振機１５の構成においては、１５１はサーボ弁、１５２は作動油、１５３はピストンである。
【００２０】
図１および図２において、波形生成装置１１の波形生成出力手段１１２は、マンマシン装置１２から波形生成出力指示信号Ｓ１を取得し、油圧加振機１５を駆動させるための加振指令信号Ｓ２を生成する。そして生成した加振指令信号Ｓ２を制御ユニットＡ１３のＡ／Ｄ変換手段１３１および制御ユニットＢ１４のＡ／Ｄ変換手段１４１へ出力する。
加振指令信号Ｓ２は、供試体の特性を把握するためのものであり、様々な信号が考えられる。信号波形としては、例えば、正弦波やステップ波、地震波形などがある。なお、本発明においては、加振指令信号Ｓ２の生成方法を限定するものではないため詳細な説明は省略する。
なお、波形生成装置１１の通信手段１１３は、マンマシン装置１２の通信手段１２３から送信された波形生成出力指示信号Ｓ１を、ネットワーク１７を介して受信する。通信手段１１３は、受信した波形生成出力指示信号Ｓ１を、波形生成出力手段１１２に出力する。
【００２１】
制御ユニットＡ１３において、Ａ／Ｄ変換手段１３１は、波形生成装置１１の波形生成出力手段１１２から出力される加振指令信号Ｓ２、サーボ弁変位検出手段１８から出力されるサーボ弁変位応答信号Ｓ２５、圧力検出手段１９から出力される圧力応答信号Ｓ２４、ピストン変位検出手段２０から出力されるピストン変位応答信号Ｓ２３、加速度検出手段２１から出力されるテーブル及び供試体２の加速度応答信号Ｓ２２、および制御ユニットＢ１４のＤ／Ａ変換手段１４１から出力されるアナログ出力信号Ｓ２０をそれぞれデジタル変換し、デジタル入力信号Ｓ３として入力選択手段１３２に出力する。
ここでアナログ出力信号Ｓ２０は、制御ユニットＢ１４のＤ／Ａ変換手段から出力される少なくとも１種類以上の信号の全てであり、サーボ指令信号Ｓ２１を含む。また、制御ユニットＡ１３のＤ／Ａ変換手段１３７から、制御ユニットＢ１４のＤ／Ａ変換手段１４１および油圧加振機１５のサーボ弁１５１に出力されるアナログ出力信号Ｓ１１も同様に、少なくとも１種類以上の信号の全てであり、サーボ指令信号Ｓ２１を含む。
【００２２】
制御ユニットＡ１３において、入力選択手段１３２は、Ａ／Ｄ変換手段１３１から入力されるデジタル入力信号Ｓ３を、演算手段１３４から通知される入力選択情報Ｓ４に従って選択し、選択した入力信号Ｓ５を演算手段１３４に出力する。
制御ユニットＡ１３の演算手段１３４は、入力選択手段１３２から入力信号Ｓ５、記憶手段１３５からタスク及び設定情報Ｓ６、および通信手段１３３からシステム情報Ｓ７を取得する。そして、演算手段１３４は、所定のタスクを実行し、出力選択信号Ｓ８および出力信号Ｓ９を出力選択手段１３６に出力する。タスク及び設定情報Ｓ６は、油圧加振機１５を制御するための手段をプログラムで実現したものである（詳細については後述する。）。
【００２３】
制御ユニットＡ１３の出力選択手段１３６は、演算手段１３４から入力される出力信号Ｓ９を、演算手段１３４から通知される出力選択情報Ｓ８に従って選択し、選択した出力信号Ｓ１０をＤ／Ａ変換手段１３７へ伝達する。
制御ユニットＡ１３のＤ／Ａ変換手段１３７は、出力選択手段１３６から入力される選択した出力信号Ｓ１０をアナログ変換し、変換したアナログ出力信号Ｓ１１を制御ユニットＢ１４のＡ／Ｄ変換手段１４１に出力する。かつ、Ｄ／Ａ変換手段１３７は、選択した出力信号Ｓ１０をアナログ変換し、変換したサーボ指令信号Ｓ２１を油圧加振機１５のサーボ弁１５１に出力する。
【００２４】
制御ユニットＢ１４は、制御ユニットＡ１３と全く同じ手段を有しており、重複する機能の説明は省略する。
例えば、Ａ／Ｄ変換手段１３１はＡ／Ｄ変換手段１４１、入力選択手段１３２は入力選択手段１４２、通信手段１３３は通信手段１４３、演算手段１３４は演算手段１４４、記憶手段１３５は記憶手段１４５、出力選択手段１３６は出力選択手段１４６、Ｄ／Ａ変換手段１３７はＤ／Ａ変換手段１４７である。
さらに、デジタル入力信号Ｓ３はデジタル入力信号Ｓ１２、入力選択情報Ｓ４は入力選択情報Ｓ１３、入力信号Ｓ５は入力信号Ｓ１４、タスク及び設定情報Ｓ６はタスク及び設定情報Ｓ１５、システム情報Ｓ７はシステム情報Ｓ１６、出力選択信号Ｓ８は出力選択信号Ｓ１７、出力信号Ｓ９は出力信号Ｓ１８、選択した出力信号Ｓ１０は選択した出力信号Ｓ１９、アナログ出力信号Ｓ１１はアナログ出力信号Ｓ２０である。
ただし、サーボ指令信号はどちらの制御ユニットでもサーボ指令信号Ｓ２１である。これは、後述するタスクの終了によって、制御ユニットＡ１３か制御ユニットＢ１４のＤ／Ａ変換手段１３７、１４７のいずれか１つからしか出力されないからである。
【００２５】
なお、制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４の一部若しくは全てが、１個乃至複数個のＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＧａｔｅＡｒｒａｙ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、若しくはＳｏＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ）、等で構成されていても良い。
【００２６】
上述したように、油圧加振機１５のサーボ弁１５１には、制御ユニットＡ１３若しくは制御ユニットＢ１４から、サーボ指令信号Ｓ２１が入力される。サーボ弁１５１は、入力されたサーボ指令信号Ｓ２１に基づいてサーボ弁駆動する。サーボ指令信号Ｓ２１によりサーボ弁１５１がサーボ弁駆動することによって作動油１５２の流量は制御され、ピストン１５３が往復する。
【００２７】
サーボ弁変位検出手段１８は、サーボ弁１５１の変位応答信号Ｓ２５を検出し、制御ユニットＡ１３のＡ／Ｄ変換手段１３１および制御ユニットＢ１４のＡ／Ｄ変換手段１４１に出力する。
圧力検出手段１９は、油圧加振機１５のシリンダ（図示していない）の内部をピストン１５３が仕切ることで構成される２つのチャンバ（図示していない）における作動油１５２の圧力応答信号Ｓ２４を検出し、制御ユニットＡ１３のＡ／Ｄ変換手段１３１および制御ユニットＢ１４のＡ／Ｄ変換手段１４１に出力する。
ピストン変位検出手段２０は、ピストン変位応答信号Ｓ２３を検出し、制御ユニットＡ１３のＡ／Ｄ変換手段１３１および制御ユニットＢ１４のＡ／Ｄ変換手段１４１に出力する。
加速度検出手段２１は、テーブル及び供試体２及の加速度応答信号Ｓ２２を検出し、制御ユニットＡ１３のＡ／Ｄ変換手段１３１および制御ユニットＢ１４のＡ／Ｄ変換手段１４１に出力する。
なお、加速度応答信号Ｓ２２、ピストン変位応答信号Ｓ２３、圧力応答信号Ｓ２４、およびサーボ弁変位応答信号Ｓ２５は、アンプやシグナルコンディショナによって適正な信号に調整している。
【００２８】
継手１６は、油圧加振機１５のピストン１５３先端部とテーブル及び供試体２とを接続するためのものである。テーブル及び供試体２は、継手１６によってピストン１５３の往復運動による力を受け、加振される。
【００２９】
なお、テーブル及び供試体２を制震対象物とし、制御ユニットＡ１３若しくは制御ユニットＢ１４からサーボ指令信号Ｓ２１を出力するようにすることにより、制震対象物が振動しないように、油圧加振機１５を制御することができるため振動試験装置の油圧加振機の制御装置ばかりでなく、アクティブ制震装置の油圧加振機の制御装置にも適用可能なことは明らかである。
【００３０】
マンマシン装置１２において監視手段１２１は、通信手段１２３から取得するシステム情報Ｓ７を使用し、異常情報Ｓ２６を切替手段１２２に出力する。システム情報Ｓ７は、制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４の生死情報を含む。生死情報とは、例えば、ウォッチドッグパルスのデジタル信号やＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）など，周知の技術で実現される。例えば，監視手段１２１は、システム情報Ｓ７に含まれる生死情報が一定時間なければ異常と判定し、切替手段１２２に異常信号Ｓ２６として異常情報を出力する。
【００３１】
マンマシン装置１２の切替手段１２２は、監視手段１２１から異常信号Ｓ２６を取得し、取得した異常信号Ｓ２６に基づいて切替情報Ｓ２７を通信手段１２３を介して制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４に出力する。切替情報Ｓ２７とは、制御ユニットＡ１３または制御ユニットＢ１４のどちらが異常であるか、即ち、どちらの制御装置に制御を肩代りさせるかという情報である。
【００３２】
マンマシン装置１２の設定手段１２４は、ユーザの操作入力に応じた設定情報Ｓ２８を通信手段１２３に出力する（入力操作部は図示していない）。設定情報Ｓ２８には、制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４が油圧加振機１５を制御するための調整係数を含む。油圧加振機１５の制御は、例えば、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御、適応制御など様々な制御が考えられる。
マンマシン装置１２の通信手段１２３では、システム情報Ｓ７、切替情報Ｓ２７、設定情報Ｓ２８をネットワーク１７を介して、波形生成装置１１、制御ユニットＡ１３、制御ユニットＢ１４のそれぞれの通信手段１１３、１３３および１４３に出力する。
ネットワーク１７は、リレー回路やＬＡＮなどによって実現できる。
【００３３】
図３は、図２の実施例における制御ユニットＡ１３の演算手段１３４および制御ユニットＢ１４の演算手段１４４の詳細な構成の一実施例を示すブロック図である。制御ユニットＡ１３の演算手段１３４において、１３４１は入出力管理部、１３４２はタスク管理部、１３４３はタスク群である。なお、図３の説明は、制御ユニットＡ１３の演算手段１３４についての説明で、制御ユニットＢ１４の演算手段１４４の詳細な構成は図示していないが、例えば、１４４１は入出力管理部、１４４２はタスク管理部、１４４３はタスク群である。
【００３４】
演算手段１３４は、入出力管理部１３４１、タスク管理部１３４２、およびタスク群１３４３で構成される。
入出力管理部１３４１は、入力選択手段１３２に入力選択情報Ｓ４、出力選択手段１３７に出力選択情報Ｓ８を出力する。入力選択情報Ｓ４は、Ａ／Ｄ変換手段１３１においてデジタル変換したデジタル入力信号Ｓ３（図２参照）をタスク群１３４３のどのタスクへ引き渡すかを定義した情報である。例えば、デジタル入力信号Ｓ３のうちピストン変位応答信号Ｓ２３に対応するデジタル値をタスクＡへ引き渡し、圧力応答信号Ｓ２４に対応するデジタル値をタスクＢへ引き渡すと言ったような情報である。この入力選択情報Ｓ４に基づいて、入力選択手段１３２は、演算手段１３４のタスク群１３４３に入力信号Ｓ５を出力する。
出力選択情報Ｓ８は、タスク群１３４３の処理結果として出力する出力信号Ｓ９のうちどの信号を、Ｄ／Ａ変換手段１３７においてアナログ変換し（図２参照）、アナログ出力信号Ｓ１１として出力するかを定義した情報である。例えば、出力信号Ｓ９のうち、サーボ指令信号Ｓ２１を出力すると言ったような情報である。
演算手段１４４においても同様の機能を有する。説明が重複するため詳細な説明は省略する。
【００３５】
タスク管理部１３４２は、タスク群１３４３のうちどのタスクを実行するかを管理する。例えば、制御ユニットＡ１３の演算手段１３４はタスクＡおよびタスクＢを実行し、制御ユニットＢ１４の演算手段１４４はタスクＣおよびタスクＤを実行する。
タスク群１３４３とは、制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４で実行する機能の集合であり、例えば、プログラムの関数である。
【００３６】
本発明の一実施例において、タスクとは油圧加振機を制御するための機能であり、Ａ／Ｄ変換手段１３１およびＡ／Ｄ変換手段１４１において取得した信号のゼロスパン調整機能、前記信号の周波数帯域を制限するフィルタ機能、前記信号からピストンの制御性を補償するフィードバック補償機能、前記信号からピストンの制御性を補償するＰＩＤ補償機能、前記信号から油圧加振機１５の状態を自己判定するためのエラー判定機能、ピストン１５３の位置をマンマシン装置１２から手動で操作するための指令信号を作成する手動指令作成機能などがある。
なお、制御ユニットＡ１３の通信手段１３３は、制御ユニットＢ１４の通信手段１４３とネットワーク１７を介して通信し、タスク管理を実行している。即ち、制御ユニットそれぞれのタスクの切替えの情報は、システム情報Ｓ７として、相互に送信される。
【００３７】
さらに、システム情報Ｓ７は、ネットワーク１７を介してマンマシン装置１２にも送信される。従って、演算手段１３４のタスク管理部１３４２は、マンマシン装置１２の通信手段１２３を介して制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４に送信される切替情報Ｓ２７をもとに、タスク管理を実行することもある。
例えば、制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４は、それぞれのシステム情報Ｓ７をネットワーク１７を介してマンマシン装置１２に送信する。マンマシン装置１２では、監視手段１２１は、受信したシステム情報Ｓ７に応じて、異常情報Ｓ２６を切替手段１２２に出力する。切替手段１２２は、異常情報Ｓ２６に対応する切替情報Ｓ２７を、通信手段１２３を介して制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４に送信する。
【００３８】
図４は、本発明の油圧加振機の制御装置を使用した振動試験装置における波形生成装置１１およびマンマシン装置１２の処理動作手順の一実施例の概要を説明するためのフローチャートである。なお、マンマシン装置１２では、監視手段１２１と切替手段１２２が図４の動作処理を実行し、波形生成装置１１では、波形生成出力手段１１２が図４の動作処理を実行し、それぞれの通信手段１２３、１１３が通信する。
【００３９】
図４において、ステップ４０１では、マンマシン装置１２の監視手段１２１は、通信手段１２３を介して制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４から通知されるシステム情報Ｓ７およびシステム情報Ｓ１６に含まれる生死情報によって制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢが正常であるか判定する。
ここで、制御ユニットが正常であればステップ４０３へ進む。また、どちらかの制御ユニットが異常であればステップ４０２へ進む。ここで、制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４が異常の場合は、振動試験装置を非常停止する（図示していない）。
ステップ４０２では、マンマシン装置１２の監視手段１２１は、切替手段１２２から出力される切替情報Ｓ２７を含むシステム情報Ｓ７を、通信手段１２３を介して制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４へ通知する。制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４は、このシステム情報Ｓ７を受信し、正常な制御ユニットが異常な制御ユニットのタスクと自身が実行しているタスクを行う。次にステップ４０３へ進む。
ステップ４０３では、波形生成装置１１は、マンマシン装置１２からの波形生成出力信号Ｓ１を受信している場合はステップ４０４へ進む。受信していない場合は、ステップ４０１へ戻る。
ステップ４０４では、波形生成装置１１は、マンマシン装置１２によって指定された出力信号によって油圧加振機１５を駆動させる加振指令信号Ｓ２を生成し、制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４へ出力する。そしてステップ４０１へ戻る。
【００４０】
図５は、制御ユニットＡ１３に異常が発生した場合の演算手段１３４および演算手段１４４の処理動作手順の一実施例を説明するためのフローチャートである。
ステップ５０１から５０５までは、制御ユニットＡ１３の処理動作手順である。
ステップ５０１では、制御ユニットＡ１３の演算手段１３４においてタスク管理１３４２に従い、制御ユニットＡ１３が正常な場合はステップ５０２へ進む。制御ユニットＡ１３が異常な場合はステップ５１０へ進む。
制御ユニットＡ１３が正常な場合について説明する。正常な場合は、制御ユニットＡ１３は、予め決められたステップ５０２からステップ５０５をサンプリング時間内で実行する。そして、制御ユニットＢ１４についても予め決められたステップ５０６からステップ５０９をサンプリング時間内で実行する。
制御ユニットＡ１３が異常な場合は、制御ユニットＢ１４においてステップ５１０から５１７をサンプリング時間内で実行する。
【００４１】
図５において、ステップ５０１は、すべてのタスクＡ〜Ｈが実行された後に再度判定し、ステップ５０２に進むかステップ５１０に進むかを判定している。若しくは、ステップ５０１は、次のタスクＡが実行される前までに再度判定して、ステップ５０２に進むかステップ５１０に進むかを判定している。この判定情報は、システム情報Ｓ７として、マンマシン装置１２に送信される。
【００４２】
図５の実施例では、制御ユニットＡ１３と制御ユニットＢ１４とが正常な場合には、まず制御ユニットＡ１３がタスクＡ〜タスクＤを実行し、続いて、制御ユニットＢ１４がタスクＥ〜Ｈを実行していた。
しかし、制御ユニットＡ１３が異常であることが検出された場合には、制御ユニットＡ１３が実行していた処理動作を代行して、制御ユニットＢ１４が実行する。その結果、振動試験装置は正常にタスクを処理するため、油圧加振機を安全に制御することが可能となる。
【００４３】
図６は、制御ユニットＡ１３において、負荷増加が発生した場合の演算手段１３４および演算手段１４４の処理動作手順の一実施例を説明するためのフローチャートである。
【００４４】
ステップ６０１では、制御ユニットＡ１３の演算手段１３４のタスク管理部１３４２は、制御ユニットＡ１３を監視し、制御ユニットＡ１３の負荷が増加した場合には、ステップ６１０へ進む。制御ユニットＡ１３の負荷が通常値の場合にはステップ６０２へ進む。この情報は、システム情報Ｓ７として、マンマシン装置１２に送信され、る。
制御ユニットＡ１３の負荷が通常値の場合について説明する。負荷が所定値未満の場合は、制御ユニットＡ１３は、予め決められたステップ６０２からステップ６０５をサンプリング時間内で実行する。そして、制御ユニットＢ１４についても予め決められたステップ６０６からステップ６０９をサンプリング時間内で実行する。
【００４５】
ステップ６０１では、制御ユニットＡ１３の演算手段１３４を監視し、制御ユニットＡ１３にの負荷が所定値以上に増加したと判定した場合には、制御ユニットＡ１３では、ステップ６１０からステップ６１２を実行する。そして制御ユニットＢ１４ではステップ６１３からステップ６１７を実行する。
【００４６】
制御ユニットＡ１３において負荷が増加する場合とは、例えば、マンマシン装置１２において制御ユニットＡ１３のＡ／Ｄ変換手段１３１においてデジタル値に変換したピストン変位応答信号をネットワーク１７を介して取得し、トレンドグラフに表示させるような場合である。このように負荷が増加する場合は、演算処理時間の増加によりリアルタイム性を確保できなくなることがある。したがって、通常時なら制御ユニットＡ１３において実行していたタスクＣをリソースに余裕のある制御ユニットＢ１４において実行し、リアルタイム性を確保する。ここで、リアルタイム性とは一連のタスクを定められた時間内に実行することである。
【００４７】
図６において、ステップ６０１は、すべてのタスクＡ〜Ｈが実行された後に再度判定し、ステップ６０２に進むかステップ６１０に進むかを判定している。若しくは、ステップ６０１は、次のタスクＡが実行される前までに再度判定して、ステップ６０２に進むかステップ６１０に進むかを判定している。この判定情報は、システム情報Ｓ７として、マンマシン装置１２に送信される。
【００４８】
この結果、油圧加振機またのアクティブ制震装置の制御装置において制御装置の負荷を効率的に分散かつリアルタイム性を確保することが可能となる。
また、上述の実施例のように、記憶手段１３５には、制御ユニットＡ１３および制御ユニットＢ１４両者のタスクがあらかじめ書き込まれている。従って、前記通信手段を介して他の制御ユニットの記憶手段にタスクを読み出しするための負荷が他の制御ユニット、通信手段、およびネットワークに影響を及ぼさない。このため、負荷を分散させることができる。
【００４９】
以上、本発明を実施例によって詳細に説明した。しかし、本発明は、上述の実施例に限定されるわけではなく、本発明が属する技術分野において、通常の知識を有するものであれば、本発明の思想と精神に基づいて、本発明を修正若しくは変更できる発明が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００５０】
１：振動試験装置、  ２：テーブル及び供試体、  ３：地盤、  ４：静圧継手、  １１：波形生成装置、  １２：マンマシン装置、  １３：制御ユニットＡ、  １４：制御ユニットＢ、  １５：油圧加振機、  １６：継手、  １７：ネットワーク、  １８：サーボ弁変位検出手段、  １９：圧力検出手段、  ２０：ピストン変位検出手段、  ２１：加速度検出手段、  １１２：波形生成出力手段、  １１３：通信手段、  １２１：監視手段、  １２２：切替手段、  １２３：通信手段、  １２４：設定手段、  １３１：Ａ／Ｄ変換手段、  １３２：入力選択手段、  １３３：通信手段、  １３４：演算手段、  １３５：記憶手段、  １３６：出力選択手段、  １３７：Ｄ／Ａ変換手段、  １４１：Ａ／Ｄ変換手段、  １４２：入力選択手段、  １４３：通信手段、  １４４：演算手段、  １４５：記憶手段、  １４６：出力選択手段、  １４７：Ｄ／Ａ変換手段、  １５１：サーボ弁、  １５２：作動油、  １５３：ピストン、  １３４１：入出力管理部、  １３４２：タスク管理部、  １３４３：タスク群。
【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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