JPH07260850A - サーボアナライザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】測定回路の応答時間による遅れを考慮しつつも
高速な測定を行うことが可能なサーボアナライザを実現
すること。 【構成】本発明は、被測定システムに正弦波信号を出力
する信号源と、被測定システムより信号を入力しデジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を
入力し、上記被測定システムにおける伝達関数を求める
ためのフーリエ積分回路と、このフーリエ積分回路から
出力信号を入力し、この出力信号における時間の微分変
化を検出する遅れ検出回路と、この遅れ検出回路から得
られる出力を入力し、入力された情報に基づいて、前記
信号源、Ａ／Ｄ変換器、フーリエ積分回路、遅れ検出回
路および表示回路の動作を制御するための信号を出力す
る制御回路と、を設けたことを特徴とするサーボアナラ
イザである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、正弦波信号を被測定シ
ステムに供給し、その応答の測定を行うサーボアナライ
ザに関し、詳しくは、その被測定システムの応答遅れに
よる測定誤差を改善しつつ、測定時間を短縮したサーボ
アナライザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からのサーボアナライザの構成図を
図３に示し、このサーボアナライザを用いて測定をする
際における被測定システムと本体サーボアナライザとの
接続関係を図４に示す。図３において、１Ａおよび１Ｂ
はＡ／Ｄ変換器で各々チャネル１および２から入力した
信号をデジタル変換する。２は、ＡＤ変換器１Ａ，１Ｂ
から入力したデジタルデータの情報に基づいて測定周波
数の信号成分のみを求め、さらに被測定システムにおけ
る伝達関数を算出するためのフーリエ積分回路である。

【０００３】３はフーリエ積分回路からの情報に基づい
て、測定結果を表示するためのスケーリング演算、表示
メモリへの描画、および表示器に出力できる信号への変
換を行う表示回路である。

【０００４】４は外部の被測定システムに任意の周波数
の正弦波信号を掃引して出力する信号源である。また、
サーボアナライザを使用する者が指定した測定したい周
波数範囲、周波数分解能（あるいは測定ポイント数）等
によって、出力する信号の周波数は決まる。

【０００５】信号源４ではある周波数ｆ_i の信号を一定
期間出力し、その周波数ｆ_i に対する被測定システムで
の応答の測定をサーボアナライザで行い、次にｆ_i より
やや高い周波数の正弦波信号を出力し、被測定システム
での応答の測定を行う。

【０００６】このように信号源４で制限波信号の周波数
を掃引して出力し、その周波数毎に測定を繰り返して被
測定システムの周波数特性を得る。５はＡＤ変換器１
Ａ，１Ｂ、フーリエ積分回路２、表示回路３、信号源４
での動作を制御するための信号を出力する制御回路であ
る。

【０００７】図４において、１０は図３の構成を有する
サーボアナライザで、２０はサーボアナライザ１０によ
って測定される被測定システムであるサーボ回路であ
る。２１は制御回路、２２は駆動回路、２３はアクチュ
エータ、２４は帰還回路で２５，２６は信号加算手段で
ありサーボ回路２０を構成するものである。

【０００８】このような構成における動作を説明する。
まず、サーボアナライザ１０を構成する信号源４から出
力された正弦波信号はサーボ回路２０内の加算手段２６
に入力されると同時に、サーボアナライザ１０内のチャ
ネル１（ＣＨ１）にも入力される。またサーボ回路２０
内の (a)点における信号をサーボアナライザ１０のチャ
ネル２（ＣＨ２）に入力する。

【０００９】このようにサーボアナライザ１０では、信
号源４から出力した信号をチャネル１から入力し、サー
ボ回路２０の (a)点における信号をチャネル２から入力
し、これらの信号をＡ／Ｄ変換器１Ａ，１Ｂでデジタル
変換する。

【００１０】フーリエ積分回路２では、ＡＤ変換器１Ａ
から入力したデジタルデータに、応答を求めたい周波数
ｆ_i の制限波信号の正弦波と余弦波をそれぞれ乗算す
る。これらの乗算結果を一定数加算すると周波数ｆ_i 以
外の周波数成分はほとんど０となる。このようにして、
ＡＤ変換器１Ａを介して入力した信号の周波数ｆ_iの成
分の値が得られ、またＡＤ変換器１Ｂを介して入力した
信号の周波数ｆ_i の成分の値も同様の方法で得られる。
このＡＤ変換器１Ｂを介した信号の周波数ｆ_i の成分の
値をＡＤ変換器１Ａから入力した信号の周波数ｆ_i の成
分の値で割ることで伝達関数を算出する。

【００１１】このような測定を行うと、サーボ回路２０
での応答が極めて遅い場合には、信号源４から出力し加
算手段２６で加えた信号によりサーボ回路２０が応答し
た結果に基づく信号が、サーボアナライザ１０のチャネ
ル２より入力される前にサーボアナライザ１０での測定
が終了してしまうという問題がある。

【００１２】このような問題を解消すべく、掃引する各
々の信号毎に（例えば仮にその周波数の内のひとつを周
波数ｆ_i とするならば）信号源４から一定期間に渡り、
周波数ｆ_i の信号を出力し、多数のサーボ回路２０の
(a)点における信号をサンプリングしたものから周波数
ｆ_i の成分の信号レベルを求め、平均化するなどして、
この応答時間に対する影響を軽減する必要があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、応答遅れ
による誤差を防ぐため１つの周波数成分に対する応答を
求めるにも平均化処理を行わなくてはならず、測定に長
時間を要し、さらに、ある測定に必要な周波数帯に渡っ
て各々の周波数の信号の伝達関数を求め全体の周波数特
性の測定を行うには、測定時間は極めて長くなるという
問題が発生する。本発明は、このような問題を解決し、
サーボ回路の応答時間を考慮しつつも短時間で測定を行
うことが可能なサーボアナライザを提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、被測定システ
ムに正弦波信号を出力する信号源と、被測定システムよ
り信号を入力しデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、この
Ａ／Ｄ変換器の出力を入力し、上記被測定システムにお
ける伝達関数を求めるためのフーリエ積分回路と、この
フーリエ積分回路から出力信号を入力し、この出力信号
における時間の微分変化を検出する遅れ検出回路と、前
記遅れ検出回路から得られる出力を入力し、入力された
情報に基づいて前記信号源、Ａ／Ｄ変換器、フーリエ積
分回路および遅れ検出回路の動作を制御するための信号
を出力する制御回路と、を設けたことを特徴とするサー
ボアナライザである。

【００１５】

【作用】サーボ回路の応答遅れ時間を自動的に検出し、
この検出結果により測定のタイミングの制御を行うた
め、サーボ回路の応答時間を考慮しつつも短時間で測定
を行うことが可能なサーボアナライザを提供することが
可能となる。

【００１６】

【実施例】図１に、本発明によるサーボアナライザの一
実施例の構成図を示す。図において図２と同様のもの
は、同一の符号を付す。また被測定対象のサーボ回路２
０は従来例と同様に図４に示すように接続する。６はフ
ーリエ積分回路２から得られる出力を入力し、入力値の
微分変化を求めることによって、サーボ回路２０におけ
る応答による遅れ時間［Δｔ］を求めるための遅れ検出
回路である。制御回路５では、この遅れ検出回路６から
得られる出力に基づいてフーリエ積分回路２で演算する
動作等の制御を行う。

【００１７】このような構成における動作を説明する。
従来例と同様にチャネル１には信号源４からの出力信号
が入力され、チャネル２にはサーボ回路２０の (a)点の
信号が入力される。この入力された信号はＡ／Ｄ変換器
１Ａ，１Ｂでデジタル変換され、フーリエ積分回路２に
入力される。

【００１８】図４に示すサーボ回路２０における周波数
ｆ₀ 〜ｆ_k の周波数特性の測定を行う場合について説明
する。このとき信号源４では、周波数ｆ₀ の正弦波信号
を一定時間出力し、その後徐々に高い周波数に切り換え
て正弦波信号を出力することで周波数の掃引をしつつ最
後には周波数ｆ_k の正弦波信号を出力し、各々の周波数
において求めた伝達関数からサーボ回路２０の周波数応
答特性を測定する。

【００１９】図２を用いて、信号源４からこの最初の周
波数ｆ₀ が出力された状態の動作を説明する。このとき
図２ (A)はチャネル１に入力される信号（出力信号）の
周波数ｆ₀ のフーリエ積分の時間変化でサーボ回路２０
の入力振幅を表し、 (B)はチャネル２に入力される信号
の周波数ｆ₀ のフーリエ成分の時間変化である出力振幅
を表す。また、出力振幅(B) を２階微分すると［０］に
なる時点（以下「遅れ時間」をΔｔとする。

【００２０】このとき、信号源４から周波数ｆ₀ の正弦
波信号が出力され、この周波数ｆ₀の制限波信号は、サ
ーボ回路２０の加算手段２６およびチャネル１に入力さ
れる。このチャネル１に入力された信号をフーリエ積分
すると 入力振幅(A) に示すように、出力が開始すると
ほぼ同時に安定状態となる。一方、この期間にチャネル
２より入力された応答信号は、図２ (B)出力振幅に示す
ように、周波数ｆ₀ の正弦波信号の出力が開始された
後、遅れ時間［Δｔ］だけ遅れて定常状態となる。

【００２１】フーリエ積分回路２では、この図２の出力
振幅(B)に該当するデータを遅れ検出回路６に出力す
る。遅れ検出回路６では、これらのデータをもとに２階
微分演算を行い、遅れ時間［Δｔ］を算出し、制御回路
５に出力する。このように制御回路５では、遅れ検出回
路６から遅れ時間［Δｔ］の情報を入力する。この遅れ
時間［Δｔ］はサーボ回路２０における応答遅れ時間に
該当する。

【００２２】この遅れ時間［Δｔ］経過の後、フーリエ
積分回路２では再び、チャネル１，２より入力され、デ
ジタル変換された信号に対し、正弦波と余弦波をそれぞ
れ乗算し、この乗算結果のデータを一定数加算すること
で、周波数ｆ₀の信号成分の値を求め、さらに伝達関数
を測定する。このときは、周波数ｆ₀ の応答がまだ表れ
ない遅れ時間［Δｔ］経過の以前の影響がないので、こ
の演算に必要なデータを取り込むための期間を充分長く
する必要がない。

【００２３】この後、信号源４からは周波数ｆ_{1 ,}ｆ₂
…と周波数を掃引して正弦波信号が出力される。これら
周波数ｆ₁以上の伝達関数を求めるには、信号源４から
出力される正弦波信号の周波数が切換わった後、遅れ時
間［Δｔ］以上経過した後にＡ／Ｄ変換器１Ａ，１Ｂか
ら得られるデジタルデータを用いて、フーリエ積分回路
２で正弦波と余弦波をそれぞれ乗算する等して演算処理
を行うことになる。

【００２４】このような構成を用いたことで、測定対象
のサーボ回路２０の応答時間に大きな遅れ時間があって
も、充分長い期間データを取り込んで平均化演算する必
要のないサーボアナライザを提供する事が可能となる。

【００２５】なお、以上の説明では、周波数特性を求め
る際に最初に出力された周波数ｆ₀を用いて、遅れ時間
［Δｔ］を検出するという構成としたが、遅れ時間検出
モードを設け、遅れ時間［Δｔ］を検出してもよい。

【００２６】この場合、使用者等の選択により遅れ時間
検出モードになると、信号源４から予め定められた周波
数ｆ_r の正弦波信号が出力される。フーリエ積分回路２
では、チャネル１より入力した周波数ｆ_r の正弦波信号
およびチャネル２より入力したこの応答による信号の各
々をフーリエ積分した図２に該当する値を求める。遅れ
検出回路６では、この図２の出力振幅(B) を２階微分し
てサーボ回路２０での応答の遅れ時間［Δｔ］を検出す
る。

【００２７】この、遅れ時間［Δｔ］は制御回路５に出
力され、第１の実施例と同様に信号源４から出力される
正弦波信号の周波数が切り換わり遅れ時間［Δｔ］経過
後に、フーリエ積分回路２で演算を行い伝達関数を求め
る動作が行われる。

【００２８】

【発明の効果】本発明により、応答による遅れ時間［Δ
ｔ］を自動的に検出し、この遅れ時間［Δｔ］後のデー
タのみを用いて測定を行うため、従来例で行っていた平
均化処理を行う必要がないので、被測定システムの応答
遅れを考慮しつつも測定時間を短縮することが可能とな
った。

【００２９】具体的に説明すると、従来例のままでは、
図４の遅れ時間［Δｔ］中の信号が無い状態でのデータ
の影響を軽減するため（遅れ時間）の数十倍の期間のデ
ータを平均化処理する必要があったが、本発明によれ
ば、遅れ時間［Δｔ］がサーボアナライザ１０に認識さ
れているため、遅れ時間［Δｔ］経過後にサンプリング
したデータを用いて測定できるので、 （遅れ時間＋必要最小の測定時間） で測定が終了することから測定時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図である。

【図２】本発明の一実施例の動作の説明図である。

【図３】従来例の構成図である。

【図４】従来例および本発明に外部の測定対象を接続し
た場合の接続図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ Ａ／Ｄ変換器 ２ フーリエ積分回路 ３ 表示回路 ４ 信号源 ５ 制御回路 ６ 遅れ検出回路 １０ サーボアナライザ ２０ サーボ回路 ２１ 制御回路 ２２ 駆動回路 ２３ アクチュエータ ２４ 帰還回路 ２５，２６ 加算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被測定システムに正弦波信号を出力する信
   号源と、 被測定システムより信号を入力しデジタル変換するＡ／
   Ｄ変換器と、 このＡ／Ｄ変換器の出力を入力し、上記被測定システム
   における伝達関数を求めるためのフーリエ積分回路と、 このフーリエ積分回路から出力信号を入力し、この出力
   信号における時間の微分変化を検出する遅れ検出回路
   と、 前記遅れ検出回路から得られる出力を入力し、入力され
   た情報に基づいて前記信号源、Ａ／Ｄ変換器、フーリエ
   積分回路および遅れ検出回路の動作を制御するための信
   号を出力する制御回路と、 を設けたことを特徴とするサーボアナライザ。