JP3370272B2

JP3370272B2 - 機器の過渡状態表示装置

Info

Publication number: JP3370272B2
Application number: JP04542598A
Authority: JP
Inventors: 武彦石井
Original assignee: 株式会社日立エンジニアリングサービス
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2003-01-27
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JPH11242056A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、系統や機器等の過
渡応答信号の解析等に好適な表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動特性の検査や試験の対象機器や系統と
しては、電力系統、電力機器、各種の電気・電子回路、
コンピュータ等種々である。試験や検査は、実験室や研
究室で行う以外に、現地での立ち上げ試験や保守点検等
がある。電力システムあるいは電路の過渡応答特性を検
証したり、またＡＶＲなどの動特性試験用のデータ収録
解析編集専用の装置がある。この装置は、取り込データ
に関しての過渡応答から定常状態まで応答特性の収録編
集を行った上で画面上に表示する。また、動特性試験用
の試験器がある。この試験器は、手作業で試験信号を計
測した後に過渡特性を人があるいは解析ソフトを別に立
ち上げして編集し直すという作業が必要なため、作業効
率向上を目指した自動計測試験装置（いわゆるツール）
を付加して使う例もある。また過渡特性対象の信号を取
り込むだけの装置もある。この装置によれば、計測後に
人間が各信号レベルを校正し検証する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記専用の装置では、
編集ソフトウェアが複雑であるとの問題がある。また、
前記他の装置では、人間の介在を必要とするとの問題が
ある。

【０００４】本発明の目的は、簡易に過渡応答等を選択
表示可能にする表示装置を提供するにある。

【０００５】更に本発明の目的は、過渡状態のみが画面
に充分に入るようなタイムスケール処理を簡便に行うこ
との可能な表示装置を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、機器の計測信
号の過渡状態表示装置において、上記計測信号のサンプ
ルを行って、計測サンプルデータｄ_１、ｄ_２、…を入力
する第１の手段と、この入力データを監視して信号の立
ち上がりから定常状態に達するまでの区間である信号整
定区間Ｔ_ｅを決定する第２の手段と、この信号整定区間
Ｔ_ｅが、表示画面の横方向幅に収まるように表示タイム
スケールを決定する第３の手段と、この表示タイムスケ
ールで信号整定区間Ｔ_ｅ内の入力データｄ_ｉ、…、ｄ_ｊ
を表示する第４の手段と、を備える機器の過渡状態表示
装置を開示する。

【０００７】更に本発明は、互いに関連する２つの信号
（少なくとも一方は計測信号とする）の過渡状態表示装
置において、それぞれサンプルを行って、第１の信号の
サンプルデータｄ_１１、ｄ_１２、…、第２の信号のサン
プルデータｄ_２１、ｄ_２２、…、を入力する第１の手段
と、この入力データを監視して一方の信号である計測信
号の、信号の立ち上がりから定常状態に達するまでの区
間である信号整定区間Ｔ_ｅを決定する第２の手段と、こ
の信号整定区間Ｔ_ｅが、表示画面の横方向幅に収まるよ
うに表示タイムスケールを決定する第３の手段と、この
表示タイムスケールで信号整定区間Ｔ_ｅ内の入力データ
ｄ_１ｉ、…、ｄ_１ｊとｄ_２ｉ、…、ｄ_２ｊとを、併せて
表示する第４の手段と、を備える機器の過渡状態表示装
置を開示する。

【０００８】更に本発明は、上記第２の手段が、計測信
号のサンプルデータについてサンプルデータが零から微
少許容値になった時点を求めてこれを始点とし、定常状
態になった時点を求めてこれを終点とし、この始点と終
点とを結ぶ区間を、信号整定区間Ｔ_ｅとして決定するも
のとした機器の過渡状態表示装置を開示する。更に本発
明は、上記第２の手段では、計測信号のサンプルデータ
について信号の立ち上がり（又は立ち下がり）の開始の
時点を求めてこれを始点とし、定常状態になった時点を
求めてこれを終点とし、この始点と終点とを結ぶ区間
を、信号整定区間Ｔ_ｅとして決定するものとした機器の
過渡状態表示装置を開示する。

【０００９】更に本発明は、上記第２の手段での始点の
求めは、立ち上がり時（又は立ち下がり時）のサンプル
データの大きさが予め定めた微少許容値を超えた時点を
始点とする機器の過渡状態表示装置を開示する。更に本
発明は、上記第２の手段での終点の求めは、サンプルデ
ータが予め定めた定常状態に入ったことを示す規定振幅
値に達した時点を終点とする機器の過渡状態表示装置を
開示する。更に本発明は、上記第２の手段での終点の求
めは、サンプルデータが最大値（又は最小値）に達した
時点を終点とする機器の過渡状態表示装置を開示する。

【００１０】更に本発明は、第４の手段で表示した２つ
の信号が、相互に重なって表示されている場合に、相互
の重なりをなくするように表示位置の変更又は信号レベ
ルのレンジ変更を行うレンジ調整手段を持つ過渡状態表
示装置を開示する。

【００１１】更に本発明は、一方の信号は制御対象系へ
の制御のため入力信号、上記他方の信号である計測信号
はこの入力信号に基づいて発生する制御対象系からの応
答信号とする機器の過渡状態表示装置を開示する。

【００１２】更に本発明は、第４の手段の表示内容をみ
て入力データの信号解析を行う手段を持つ機器の過渡状
態表示装置を開示する。

【００１３】更に本発明は、表示画面でのタイムスケー
ル軸は、Ｒ個刻みとし、第３の手段での表示タイムスケ
ールの刻み時間幅τは、 τ＞（Ｔ_e／Ｒ）Ｒ≧（Ｔ_e／τ）＋２ε＋α（但し、εは１又は２又は
３の整数、αは端部吸収分で１未満の値）を満足するτ
とした機器の過渡状態表示装置を開示する。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、ＡＶＲの動特性試験時の
回路例図である。ＡＶＲ１は、自動的に系統や機器等の
電圧も調整する回路であり、内部にはＡＶＲ本体の他
に、ＡＶＲ制御回路１０を持ち、外部機器等への制御信
号を出力端子１１から発生する。この出力端子１１から
の制御信号によって系統や機器が電圧制御を受け、この
制御結果は、変成器二次端子１２から得られ、制御監視
や帰還信号として利用される。

【００１５】動特性試験装置本体としては、汎用のノー
ト型パソコン２を使った。パソコン２には、ＣＲＴ３、
プリンタ６をつなげて、出力用として使う。更に、入力
手段として、信号変換器４をつなげた。ノート型パソコ
ンを使うことで、専用マシンを使うことなく、且つ無用
な人手を介することなく、動特性試験を達成する。信号
変換器４は、絶縁信号変換器４０とＡＤ変換器４１とか
ら成る。絶縁信号変換器４０は、二次端子１２からの検
出信号を入力するものであり、ホトカプラやトランス等
より成りその入力と出力との電気的分離をはかった。Ａ
Ｄ変換器４１は、二次端子１２と変換器４０とを介して
得られる信号がアナログ信号であることから、そのデジ
タル化をはかった。

【００１６】ノート型パソコン２は、機能としては、入
力処理２０、動特性試験処理２１、出力処理２２、時間
軸・レンジ設定処理２３、編集処理２４、メモリ機能２
５を持つ。また、キーボードやマウスを持つが、図面上
は省略した。各機能について簡単に述べる。入力処理２
０…ＡＤ変換器４１のＡＤ変換出力を取り込み、メモリ
（図示略）に次々に格納する。また、キーボードやマウ
スらによる入力取り込みを含む。動特性試験処理２１…
マンマシン操作により、どのような動特性試験を行うか
を決定・指示する。指示とは、ＣＲＴ画面にその内容を
表示することである。指示と合わせて自動実行を行わせ
る機能を持つこともある。動特性試験対象は、ＡＶＲ１
であり、種々の試験項目があり、その中から試験対象項
目を指定する。試験項目及び試験内容の各種設定データ
及びソフトウェアは、メモリに格納されており、これを
読み出して表示し、試験内容のデータ及びソフトウェア
は、メモリに格納されており、これを読み出して表示
し、オペレータ（試験作業員）が表示内容を観察しなが
ら具体的な試験を実施する。出力処理２２…ＣＲＴ３、
プリンタ６への表示及びプリントアウトデータの指示及
びその出力を行う。キーボードやマウスによる表示指示
の仕方も含む。設定処理２３…本実施の形態での重要な
機能である、サンプル周期ｔ_eやサンプル時間Ｔ_sの設
定、更には信号整定区間（整定範囲）の決定やタイムス
ケールの決定やレンジの設定を行う。詳細は後述する。
編集処理２４…特性試験結果の編集や整理する処理を行
う。メモリ機能２５…各種のソフトウェアの格納及びそ
のための各種の設定データ、ワークデータの格納、測定
値や分析（解析）結果の格納、分析のための各種基準値
の格納を行う。そのメモリとしては、ＩＣメモリ、磁気
ディスク等がある。図１で、データ２５ａが動特性試験
のための試験条件設定値、データ２１ｂが基準値、デー
タ２５ｃが測定値、データ２５ｄが解析値である。

【００１７】図２は、図１の動特性試験装置を使っての
動特性試験のフローチャートを示す。先ず、ステップＳ
１００で、動特性試験モードの選択を行う。動特性試験
の試験項目は複数存在し、その中の１つをステップＳ１
０１で選択する。試験項目が定まると、その試験条件を
設定する（Ｓ１０２）。試験条件には、対象計測信号
（どこのいかなる信号）（これをＡと呼ぶ）を定めるこ
と、更には、必要とあればそのための対比すべき基準信
号（どこのいかなる信号）（これをＢと呼ぶ）を定める
こと、信号の解析目的及び解析方法を定めること、を含
む。図１では、ＡＶＲ制御回路１０から制御信号１１ａ
を発生しているが、これが上記基準信号Ｂである。更に
出力端子してからの出力信号１２ａを取り込むようにし
ているが、これが上記信号Ａである。

【００１８】信号Ａ、Ｂをどの個所のいかなるものとす
るかは解析目的や方法に応じて定める。更に解析方法は
試験ソフトウェアに登録されている。信号Ａに関して言
えば、発電機電圧、電流、界磁電圧・電流等がある。こ
こでは、信号Ａの過渡状態を対象とし、その過渡状態が
解析対象にしたものとする。信号Ｂは、パルス信号、イ
ンパルス信号、目標値信号等種々であり、個所によって
定まる。図２では、信号Ａのみの取り込み例とした。
尚、ステップＳ１０２でのスタートキー信号の受信と
は、試験スタート指示キーの押下を指す。

【００１９】ステップＳ１０３では、出力信号Ａの計測
を行い、これを変換器４を介してパソコン２に取り込
む。取り込みは入力処理２０にて行う。ＡＤ変換器４１
は、所定のサンプル周期ｔ_sで、出力信号Ａをサンプル
し、ＡＤ変換する。サンプル周期ｔ_sは、出力信号Ａの
種類や試験項目に応じて種々変更可能にしておけば、相
手に応じて適切な周期を選べる。勿論、サンプル周期ｔ
_sを、いかなる計測信号に対しても固定化しておく例も
ある。サンプル周期ｔ_sの他に、サンプリング時間Ｔｓ
をも設定してある。Ｔｓも可変、固定の両例あり、可変
では、例えば、ＡＶＲでは、数１０秒〜数１０分とな
る。サンプル周期ｔ_s、サンプリング時間Ｔ_sを与えるこ
とで、総計Ｔ_s／ｔ_sのサンプルデータを得ることができ
る。具体例としては、ｔ_s=１ｍｓｅｃ、Ｔ_s=１０ｓｅｃ
〜６０ｍｉｎがある。

【００２０】計測すべき出力信号Ａが２つ以上の例もあ
る。そうした場合、この２つ以上の信号を同時にサンプ
ルし、同時にパソコン１に取り込む。これによって位相
関係等が理解可能となる。取り込み方は、２信号なら
ば、２チャンネルで入力とかのやり方をとるとよい。こ
うして取り込んだサンプル計測信号は、メモリに順次格
納され、その後の処理のために利用する。

【００２１】ステップＳ１０４では、サンプル計測信号
を、オンラインでそのままＣＲＴ３に表示する。計測信
号を先ずオンラインで監察するためである。オンライン
の表示は、上記メモリに格納させないで取り込むと同時
にＣＲＴ３に送るというやり方で実現できるが、メモリ
として高速アクセス可能なものを使用することで、メモ
リを介しての場合でもオンライン表示は可能である。こ
のオンライン表示では、次々に時間軸が更新される故
に、一種の横スクロール表示である。かかる表示処理
は、出力処理２２が行う。

【００２２】ステップＳ１０５は、設定サンプリング時
間Ｔ_sに達したか否かチェックしており、Ｔ_sに達するま
で、繰り返しサンプルが行われ、計測信号の取り込みが
なされる。

【００２３】ステップＳ１０６は、サンプリング時間Ｔ
_sで取り込んでメモリに一時的に格納したサンプル計測
信号データについて、信号整定区間を決定する。計測信
号は、過渡状態と定常状態とを持つが、動特性試験項目
として先に、過渡状態を設定した。この過渡状態の解析
には、計測信号が立ち上がってから定常状態に達するま
での区間である信号整定区間をつかまえることが不可欠
である。

【００２４】そこで、信号整定区間をフローＳ１０６で
自動決定することにした。併せて、この信号整定区間が
ＣＲＴ３の画面に充分に入るようにタイムスケールの決
定を行う。

【００２５】先ず、信号整定区間をソフトウェアによっ
て自動的に決定する幾つかの方法を以下説明する。信号
整定区間は、始点と終点を求めた時の始点と終点とは結
ぶ区間である。そこで、始点と終点との求め方について
説明する。

【００２６】（１）、最大値（又は最小値）を求める方
法（終点算出法、その１）。計測信号が立ち上がってか
ら過渡状態を経て定常状態に入るまでに、一次遅れや二
次遅れ等の現象（単調増加現象となる）を伴う過渡状態
を経ることが多い。この場合定常状態に達した時は最大
値になった時（終点）であり、信号、立ち上げ時点から
この最大値に達するまでの区間が信号整定区間となる。
最大値を検出するには、サンプル計測信号データを、時
間経過で隣り合うもの同志の大小を比較してゆき、最大
値に達するまでは必ず、隣り合うもの同志の中でサンプ
ル周期ｔ_s遅れた後の方のサンプル計測信号が大きくな
ること、及び最大値に達すると、その大小関係がなくな
り同じ値となること（又はある許容値内となること）、
を利用する。大小関係がなくなった時点が最大値に達し
た時点となる。この終点例を図３（ａ）に示す。最大値
に達するまでに、一部の隣り合うサンプル点相互間で単
調増加とならないような事例もある。この場合、その時
点で最大値と誤判定する恐れもある故、総合的な処理又
は統計的な処理を行って単調増加を判断することが必要
となる。また、最大値に達したか否かも、最大値の前後
で信号レベルのばらつきがある場合には、統計的な処理
が必要となる。統計的な処理とは、２つの隣り合う信号
のみではなく前後３個以上の信号をみてとか、その平均
値をみてとかのことを指す。尚、過渡状態は、立ち上げ
形の他に、立ち下げ形もある故に、立ち下げ形では、最
大値の代わりに最小値を検出する。

【００２７】（２）、定常状態を示す規定値に達したか
で求める方法（終点算出法その２）。定常状態に達した
か否かは、規定値に達したか否かでも判定できる。予め
定常状態に達した時の信号レベル（規定振幅値）がわか
っている場合に適用する。この規定振幅値に達した時点
を終点とする。例えば、振動を繰り返し定常状態に達す
る如き過渡状態の終点を見つけるには好適である。その
終点例を図３（ｂ）に示す。

【００２８】（３）、混合法（終点算出法その３）。終
点算出法その１、その２とを組み合わせて終点を判定す
ると、更に精度がよくなる。

【００２９】（４）、信号立ち上り（又は立ち下り）を
求める方法（始点算出法その１）。過渡状態の始点を求
めるには、計測信号が“零”（例えば定常状態値）から
“有”になった時点であり、これは、その判断基準とし
て、ある微小許容値を与えておき、その微小許容値を越
えて“有”になった時点とするやり方をとる。その始点
例を図４（ａ）、（ｂ）に示す。過渡状態が、立ち上が
り形ではなく、立ち下り形でも、“有”が正から負にな
るだけである。

【００３０】（５）、信号立上り（又は立ち下り）を単
調増加（又は単調減少）現象から求める方法（始点算出
法その２）。始点算出法その１では、“零”の判定、
“有”の判定が困難なこともある。そこで、“有”とな
る所の立ち上げに入ったか否かを、単調増加傾向に達し
たか否かで判定する。“零”及び単調増加も統計的処理
によって判定するやり方もある。即ち、過渡状態では、
ある種の振幅のばらつきがあるため、統計的処理によっ
てそれを補い、立ち上りは単調増加をみることで検出す
るものとした。具体例を図４を利用して述べる。

【００３１】図４（ａ）で、信号立ち上り前では、振幅
値が微妙な変動を持つ。この変動は、ノイズの影響によ
るが、かかる変動分は、除くことが必要となる。そこ
で、微小許容値Ｃ₁を設定しておき、かかる許容値Ｃ₁内
での変動成分は、無視するように扱う。従って、図４
（ａ）では、許容値Ｃ₁内の変動をしている区間が存在
するが、これは信号零として処理する。また許容値Ｃ₁
は、絶対値として与えてをよいが、相対値（即ち、最大
振幅値に対する許容パーセント比率）として与えてもよ
い。その場合、例えば、Ｃ₁=±１％程度に設定する。Ｃ
₁=±２％だと誤差が大きく、Ｃ₁=±０．１％程度だと感
度がきびしくなると考えられるが、最終的には信号の性
格やねらいによって定めることが好ましい。

【００３２】図４（ａ）で、許容値Ｃ₁を越えた時点を
始点としてもよいが、更に単調増加しているか否かとい
うファクタを加えると、始点の算出精度は高くなる。そ
れを示したのが、図４（ｂ）である。即ち、許容値Ｃ₁
を越えた時点から信号の立ち上りが始まると考えられる
から、そのための立ち上げが、実際に生じているか否か
を判定する。判定法は、数１の単調増加判定式による。
ここで、ｔ₁、ｔ₂、…は、各サンプル時刻、Ｖ₁、Ｖ₂、
…は各サンプル時刻ごとの振幅値である。ｔ₁、ｔ₂−ｔ
₁、ｔ₃−ｔ₂、…がそれぞれサンプル周期ｔ_sに相当す
る。

【００３３】

【数１】数１を利用することで、ｎ回（例えばｎ=１０）連続繰
返して、各絶対値が“１”より大きい時に、立ち上りが
あったと判定する。そして、その最初のＣ₁を越えた時
点（値）より逆算して（時系列的にさかのぼって）、Ｃ
₂（但し、Ｃ₁＞Ｃ₂とする。Ｃ₁=±１％であればＣ₂=±
０．５％）を越えた時点を変化開始点（始点）とする。

【００３４】（６）、始点算出法その２を利用した終点
算出法。始点算出法その２は、終点算出法にも利用でき
る。単調増加の後で定常状態に入ると、振幅値は安定状
態となる。この安定状態に入ったか否かを、許容値Ｃ₁
で判定する。更に、数１とは異なり、数２の如く安定判
定式を用いる。ここで、ｔ₁、ｔ₂…はサンプル時点、
Ｖ’₁、Ｖ’₂…はサンプル点毎の振幅値である。

【００３５】

【数２】数２を用いて、ｎ回（例えば、ｎ=１０）連続繰返し
て、各絶対値が“１”より小さければ、安定状態に入っ
たと判定する。そして、最初にＣ₁の範囲に入った時点
（値）から時系列的に先に進んでＣ₂（又はＣ₂とは異な
るＣ₃。Ｃ₂＞Ｃ₃が好ましい）の値に達した時点を安定
点（終点）とする。

【００３６】次にタイムスケールの決定法について詳述
する。計測信号は、時間軸と振幅軸で律することができ
る。これをＣＲＴ３の画面に表示するには、画面の横軸
に時間軸をとり、画面の縦軸に振幅軸をとることで、計
測信号データを表示する。一方、画面は画素サイズ（縦
×横＝ｍピクセル×ｎピクセル。例えばｍ＝６００、ｎ
＝８００）で規定されている。こうした画面の横軸を時
間軸に設定した場合、この時間軸をタイムスケールと呼
ぶ。時間軸は、（ｎｓｅｃオーダ〜ｍｓｅｃオーダ〜ｓ
ｅｃオーダ〜ｈｏｕｒオーダ…の如く、可変化されてお
り、手動によりそのどれかに任意に選択設定できるよう
になっている。本発明では、先に求めた信号整定区間内
のすべてのサンプル計測信号データがこのＣＲＴ画面の
横幅内に充分に表示できるように、タイムスケールをソ
フトウェアによって自動決定させることにした点が特徴
の１つである。

【００３７】次にタイムスケールの自動決定について述
べる。ここで、タイムスケールとは、表示画面の時間軸
及び時間刻みのことであり、信号整定区間との関係で
は、自動決定した信号整定区間に属する全サンプル計測
信号データを表示画面に表示するように時間軸及び時間
刻みより成るタイムスケールを決定することである。そ
して、このタイムスケールに従ってこれらのデータを表
示し、併せて時間軸及び時間刻みも表示する。例えば、
自動決定した信号整定区間が８００ｍｓｅｃであった場
合、サンプル周期ｔ_sが１ｍｓｅｃではこの信号整定区
間内に８００個のサンプル計測データが存在する。そこ
で、ＣＲＴ画面の横幅（８００ピクセル又はドット。以
下同じ）に、この８００個のサンプル計測データが表示
できるように、タイムスケールを決定する。また、例え
ば信号整定区間が４００ｍｓｅｃであった場合、サンプ
ル周期が１ｍｓｅｃではこの信号整定区間内に４００個
のサンプル計測データが存在する。そこで、ＣＲＴ画面
の横幅（８００ピクセル）に、この４００個のサンプル
計測データが表示できるように、タイムスケールを決定
する。尚、データを間引いて表示することもあるがタイ
ムスケールとは直接的に関係しない。

【００３８】表示画面の横方向の両端部は、観察しにく
いため、この観察しにくい両端部の何ピクセル分かは、
表示対象領域から除くことが好ましい。この領域幅をε
とした場合、両側を除く（８００−２ε）なるピクセル
相当幅に、信号整定区間を合わせる。

【００３９】タイムスケールで決定した時間軸及びその
刻み時間の表示画面上での表示例を図５（ａ）、（ｂ）
に示す。横方向の時間刻み数Ｒは、例えば１２個であ
る。この数はＣＲＴ画面の大きさによって観察しやすい
ように事前に定めてある例が多い。１２個以外には８個
とか１６個とかの例もある。図５（ａ）に示すように、
信号整定区間内に時間刻み数１２がフルに入るように、
タイムスケールを決定するのである。そして、画面の下
方に、その時間軸Ｔを表示し、この時間軸上に１２個の
刻みスケール時間（０、１０、２０、…、１２０）を表
示し、更に時間元（ｍｓｅｃ）Ｄも表示する。図５
（ｂ）は、刻みスケール時間を０、１、２…、１２と
し、時間元Ｄとして、「（×１０ｍｓｅｃ）」を表示
させた例である。刻み時間幅τ（図５（ａ）・（ｂ）で
は１０ｍｓｅｃのこと）は、例えば以下の関係式から自
動的に求める。但し、刻み数Ｒは１２個の例とした（従
って、一般化する場合は、「１２」をＲに置換すればよ
い）。

【００４０】

【数３】ここで、τは刻み時間幅、Ｔ_eは信号整定区間時間幅、
２εは両側の除き領域（片側幅がε、但し、前述ではε
を除き分として一般化したが、ここでの幅とは、刻み時
間幅の整数倍；即ち、刻み時間幅の単位で除き領域を設
定）、αは信号整定区間（時間幅）を整数値とした時
の、その少数点以下を切り下げた時に実際の値との差分
である。数３の２つの式（イ）、（ロ）を満足するよう
に、τを選択する。数３の（イ）は、１２個の刻み時間
幅の総時間幅（τ・１２）よりも信号整定区間Ｔｅを小
さく設定する旨の式、数３の（ロ）は、それに加えて両
側２ε及び切り下げ分をカバーした式である。

【００４１】例えば計測時間（サンプリング時間）１５
秒、サンプル周期１ｍｓｅｃの時に信号整定区間が７．
８８秒とされたデータの自動スクロールによる表示タイ
ミングは、上記式（イ）から（τ・１２）＞７．８８
（≒８）よりτ＝１．０秒と算出される。表示は少数点
である０．８８を切り上げて算出された整数の整定時間
８秒の最後の値を取り込んだサンプリング時間から信号
整定区間分を表示タイミングに従い自動スクロールす
る。この自動スクロールで自動的に画面中央に最大タイ
ミングで表示させるために、刻み（タイミング）枠１２
個のうち８個を信号整定区間に使用する場合、ε＝２と
なり、且つα＝０とすると、式（ロ）に代入すれば、１
２≧｛（８／１）＋２・２＋０｝から左右が互いに「１
２」となり、等号関係が成立する。従って、前記所定描
画範囲に画面の左右それぞれ２個の枠を空けて信号整定
区間を８個の枠にタイミング１秒で表示する。このとき
切り上げられた実際値との差分の８−７．８８＝０．１
２秒は時系列的に横スクロールの右側にαとして吸収さ
れる。

【００４２】τの候補としては、刻み時間幅として観察
しやすい値とし、例えば、数値的には、τ＝１、２、
５、１０、２０、５０、１００、２００、５００の中か
ら選ぶものとし、時間元としてはｍｓｅｃ、ｓｅｃ、ｍ
ｉｎ、の中から選ぶものとする。εとしては、１、２、
３、等（その単位は刻み時間τ）であるが、ε＝３だと
両側が大きくてあいてしまい表示空間を無駄にする恐れ
がある。

【００４３】かかる数３でε＝１とした場合の図示例が
図６である。画面の横幅をＸ₀とし、この横幅Ｘ₀の中
に、１２個の時間刻みが均等（幅τ）になされている。
両側には、１枠分（１刻み分）εの空き部分を作る。従
って、信号整定区間Ｔ_eは、２枠目から１１枠までの枠
内に収まるようにしてある。更に、α分だけ内側に選ん
である。

【００４４】図２のフローの説明に戻る。フローＳ１０
７は、フローＳ１０６で得た信号整定区間及びタイムス
ケールに基づいた表示を画面に行うと共に、特性解析
を、その画面上で自動又はマンマシンコミュニケーショ
ンにより行う。特性解析の内容としては、最大値、最小
値、立ち上がり時間、遅れ時間、行き過ぎ時間、自定数
等を求めることを含む。更にこれらの値をメモリに格納
する。特性解析の具体的な説明は、本発明の目的でない
故に、省略する。

【００４５】フローＳ１０８は帳票編集の選択の有無を
チェックする。解析結果を編集したり、表作りしたりす
ることがあり、このチェックをフローＳ１０８で行う。
有であれば、フローＳ１０９で帳票編集を行って処理終
了する。

【００４６】図２は、１つの信号のみの取り込みの例と
したが、２つ以上の信号の取り込み例もある。図１に従
えば、制御信号１１ａと計測信号１２ａとを取り込んだ
例である。この場合、制御信号１１ａとしては、パルス
信号の例等がある。かかる２信号１１ａ、１２ａを表示
画面に併せて表示する。信号整定区間及びタイムスケー
ルは、信号１２ａのみから決定する。２信号１１ａと１
２ａとを併せて表示させておくことで、両信号の位相関
係を含めた特性解析（Ｓ１０７）を行うことができる。

【００４７】一方、２信号１１ａ、１２ａの表示に際し
て、画面上で重なって表示され、特性解析の妨げになる
こともある。こうした場合、両者が重なって表示されな
いような、レンジ調整することが必要となる。かかるフ
ローを図７に示す。図７で、フローＳ１１１〜Ｓ１１４
が重なりをなくすための処理を示す。先ず、フローＳ１
１０で決定した信号整定区間及びタイムスケールによっ
て２つのサンプル信号データ１１ａ、１２ａを表示す
る。フローＳ１１１では、重なりがあるか否かを目視に
よりチェックする。重なりがあれば、フローＳ１１２で
信号１１ａ、１２ａの中でレンジ切替えを行うべき信号
を指定する。例えば、信号１１ａを指定する。この信号
１１ａについて、振幅レベルが零（又は０％）位置を検
出し、次いでこの位置から上限値が例えば、１００％
（フルスパン）位置へレンジシフトを行う（フローＳ１
１３、１１４）。図８にそのレンジ切替え例を示す。重
ならなければ、１００％に達しない位置への切替えでも
よい。尚、図８は、その他に始点、終点のための算出例
も示してある。始点を信号１１ａから求め、終点を信号
１２ａから求めた例である。

【００４８】尚、重なりをなくすための処理（フローＳ
１１０〜Ｓ１１４）は、特性解析を終わった後（フロー
Ｓ１０７の後やフローＳ１０９の後）で行うようにして
もよい。

【００４９】更に重なりをなくすための他のレンジ切替
えのやり方もある。第１にシフトすべき信号の振幅値を
縮小させて（小さくして）重なりをなくした表示方式が
ある。また、振幅値の縮小と上下の位置の移動とを組み
合わせて、重なりをなくした表示方式もある。振幅値
（例えば１００Ｖとか）は、画面に表示するが、縮小の
場合も、元の振幅値としての数値はそのまま例えば１０
０Ｖの如く表示する。図１１には、表示画面の縦方向に
種々のシフトさせた例を示し、（ａ）が縦方向フルレン
ジの５０％〜７０％の区間、（ｂ）が０％〜２０％の区
間、（ｃ）が８０％〜１００％の区間の例である。重な
らないようにどれかを選択すればよい。

【００５０】図９は、自動系電圧確立試験で４つの信号
ａ、ｂ、ｃ、ｄを取り込んだ例である。信号ａ（制御信
号）のみを重ならないようにして表示した。信号ｂ、
ｃ、ｄはその応答信号である。表示画面の下段には、処
理メニューを表示してある。処理メニューとしては、ス
タート、ストップ、拡大表示、部分拡大、解析表示、波
形レンジ／位置変更、印刷、読込み、前画面に戻る、と
した。

【００５１】図９の表示例は、信号整定区間の決定例と
は特に関係しない。ある信号は信号整定区間で表示し、
ある信号は定常状態に入った状態を含めて表示した。過
渡期間が互いに異なることがあるためである。またオン
ラインで取り込んだすべてのサンプル信号を表示させた
例としてみてもよい。この場合、メニューとしての、
「拡大表示や部分拡大」のメニューを選択して表示させ
る。またこのメニューを使うことで、必要な時間幅やデ
ータ数を自在に選択できる。

【００５２】前記動特性試験データを所定表示領域の時
間推移でグラフ表示する時に、前記サンプル周期とＡ／
Ｄコンバータのスキャンクロックから決まるサンプル数
（Ｎ）と、前記所定表示領域の時間軸上のピクセル数
（画面は８００ｘ６００ピクセル）との関係を基に、表
示データは取込値の全てを取り出し指定範囲内に表示で
きる機能を装備した。これによりサンプル周期が変わっ
ても、同一表示範囲にサンプル数に応じたグラフ表示が
可能になり、全体的な表示、拡大表示や部分的な拡大表
示が同一表示範囲に行われるので、部分拡大表示や、拡
大表示の場合は全体表示の通常の部分拡大（仮想空間に
よる拡大空間の中を移動、スクロールとして拡大表示さ
せる）方式と異なり、表示画面の表示範囲指定（固定）
でこの指定範囲とする実空間による表示時間の短縮と、
表示時間当たりのサンプル数を全てのオブジェクトで計
算して表示するので、細部の詳細の識別が容易となりメ
モリを大幅に節約できる特徴が有る。

【００５３】こうした拡大表示や部分拡大を行うには、
通常、仮想空間を利用することが多い。この仮想空間の
中で、スクロールして必要な表示を行う。しかし、本発
明では、信号整定区間及びタイムスケールを決定でき、
それをもとにして「拡大表示や部分拡大」のメニューを
使うことで、実空間上で達成できる。つまり、従来の仮
想空間による倍率の算出はこの空間内をスクロールし画
面の指定範囲内に表示する方式（図１０の（ａ））、例
えば８００×６００ピクセルの画面で１ｍｓｅｃのサン
プル周期で３０秒間測定時は、（１，０００／秒）×３
０秒＝３０，０００個のデータを取込む故に、仮想空間
内の横軸（時間軸）スケールは３万個となる。この数と
仮想空間の大きさとは無関係であるが、この大きさには
限界が有りメモリとリンクする。拡大操作でタイミング
刻み１秒と設定されると、画面には１２個のタイミング
刻みエリア（時間枠）が有り、従って１２秒表示とな
る。収録が前記の３０秒であれば仮想空間は（３０，０
００／１２）×８００倍の大きさで、データは３０，０
００個の取込のうち、１２秒で１２，０００個を指定
し、その中から画面の表示範囲のピクセル数の８００個
を間引きして表示する。これでは、大きすぎてメモリを
相当数分必要とし、実現出来ないのである限界を生じ
る。つまりスクロールの限界を越える為、１ｍｓｅｃな
どのサンプル周期による表示拡大などの機能は使えず、
５０ｍｓｅｃ以上などとなってしまい精度が落ちてい
る。

【００５４】これに比べ前記と同一条件で測定した時
に、本発明では指定画面を実空間とする方式をとり（図
１０の（ｂ））、実空間にタイミング１秒で表示すると
１２秒分表示し収録時間３０秒であるから、表示開始の
何秒目から１２秒間表示するかを指定タイミング（＝倍
率）で計算する。つまりタイミングやスクロールの変更
というコマンドをトリガとして計算する為、メモリをあ
まり使わずに大幅に節約でき、スクロールに限界なく拡
大できる。

【００５５】以上説明した本実施の形態でのＡＶＲ等の
過渡応答特性を有する過渡状態表示装置による動特性自
動試験は、動特性試験及び検証の自動化で、データの自
動編集と帳票がオペレイターの要求通りに自在でありペ
ーパーレス化、ＬＡＮでのデータの一元管理による予防
保全が可能である。また計測データの良否自動判定によ
る品質維持が図れる。また試験データのグラフ表示をサ
ンプル周期に適応して自動表示させ、取り込データの全
てを表示できるので精度の高い描画表示を可能としてい
る。このため、試験結果の識別や検討を容易にできる。
本発明により、作業の効率向上と省力化が図れ、試験検
証時間が従来８時間→今回１時間、特に動特性試験デー
タの解析整理時間は従来比７０％低減と大幅な工数削減
が可能となった。

【００５６】尚、信号整定区間を求めるとしたが、信号
の性格や状態に応じて任意に特徴のある区間の算出にも
利用できることは言うまでもない。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、機器の現地試験を精度
よく自動化でき、データのグラフ表示をサンプル周期に
適応して自動表示させ、データ密度と精度の高い表示で
結果の識別・判定を容易に出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す図である。

【図２】処理フロー図である。

【図３】信号整定区間を求めるための説明図である。

【図４】信号整定区間を求めるための説明図である。

【図５】タイムスケールでの表示例図である。

【図６】タイムスケールでの表示例図である。

【図７】他の処理フロー図である。

【図８】２信号表示例図である。

【図９】自動系電圧確立試験での表示例図である。

【図１０】仮想空間、実空間との対比例図である。

【図１１】上下シフト例図である。

【符号の説明】

１ＡＶＲ２ノート型パソコン３ＣＲＴ４信号変換器５プリンタ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機器の計測信号の過渡状態表示装置にお
いて、上記計測信号のサンプルを行って、計測サンプルデータ
ｄ_１、ｄ_２、…を入力する第１の手段と、この入力データを監視して信号の立ち上がりから定常状
態に達するまでの区間である信号整定区間Ｔ_ｅを決定す
る第２の手段と、この信号整定区間Ｔ_ｅが、表示画面の横方向幅に収まる
ように表示タイムスケールを決定する第３の手段と、この表示タイムスケールで信号整定区間Ｔ_ｅ内の入力デ
ータｄ_ｉ、…、ｄ_ｊを表示する第４の手段と、を備える機器の過渡状態表示装置。
【請求項２】互いに関連する２つの信号（少なくとも
一方は計測信号とする）の過渡状態表示装置において、それぞれサンプルを行って、第１の信号のサンプルデー
タｄ_１１、ｄ_１２、…、第２の信号のサンプルデータｄ
_２１、ｄ_２２、…、を入力する第１の手段と、この入力データを監視して一方の信号である計測信号
の、信号の立ち上がりから定常状態に達するまでの区間
である信号整定区間Ｔ_ｅを決定する第２の手段と、この信号整定区間Ｔ_ｅが、表示画面の横方向幅に収まる
ように表示タイムスケールを決定する第３の手段と、この表示タイムスケールで信号整定区間Ｔ_ｅ内の入力デ
ータｄ_１ｉ、…、ｄ_１ｊとｄ_２ｉ、…、ｄ_２ｊとを、併
せて表示する第４の手段と、を備える機器の過渡状態表示装置。
【請求項３】上記第２の手段では、計測信号のサンプ
ルデータについてサンプルデータが零から微少許容値に
なった時点を求めてこれを始点とし、定常状態になった
時点を求めてこれを終点とし、この始点と終点とを結ぶ
区間を、信号整定区間Ｔ_ｅとして決定するものとした請
求項１又は２の機器の過渡状態表示装置。
【請求項４】上記第２の手段では、計測信号のサンプ
ルデータについて信号の立ち上がり（又は立ち下がり）
の開始の時点を求めてこれを始点とし、定常状態になっ
た時点を求めてこれを終点とし、この始点と終点とを結
ぶ区間を、信号整定区間Ｔ_ｅとして決定するものとした
請求項１又は２の機器の過渡状態表示装置。
【請求項５】上記第２の手段での始点の求めは、立ち
上がり時（又は立ち下がり時）のサンプルデータの大き
さが予め定めた微少許容値を超えた時点を始点とする請
求項３又は４の機器の過渡状態表示装置。
【請求項６】上記第２の手段での終点の求めは、サン
プルデータが予め定めた定常状態に入ったことを示す規
定振幅値に達した時点を終点とする請求項３又は４の機
器の過渡状態表示装置。
【請求項７】上記第２の手段での終点の求めは、サン
プルデータが最大値（又は最小値）に達した時点を終点
とする請求項３又は４の機器の過渡状態表示装置。
【請求項８】第４の手段で表示した２つの信号が、相
互に重なって表示されている場合に、相互の重なりをな
くするように表示位置の変更又は信号レベルのレンジ変
更を行うレンジ調整手段を持つ請求項２の機器の過渡状
態表示装置。
【請求項９】一方の信号は制御対象系への制御のため
入力信号、上記他方の信号である計測信号はこの入力信
号に基づいて発生する制御対象系からの応答信号とする
請求項２の機器の過渡状態表示装置。
【請求項１０】第４の手段の表示内容をみて入力デー
タの信号解析を行う手段を持つ請求項１〜９のいずれか
の機器の過渡状態表示装置。
【請求項１１】上記表示画面でのタイムスケール軸
は、Ｒ個刻みとし、第３の手段での表示タイムスケール
の刻み時間幅τは、 τ＞（Ｔ_ｅ／Ｒ）Ｒ≧（Ｔ_ｅ／τ）＋２ε＋α（但し、εは１又は２又は
３の整数、αは端部吸収分で１未満の値）を満足するτ
とした請求項１又は２の機器の過渡状態表示装置。
【請求項１２】上記刻み数Ｒは、Ｒ＝１２とした請求
項１１の機器の過渡状態表示装置。