JP2020115086A - 試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】試験体が使用される環境にて実際に試験体に入力される負荷を模擬して与えることができる試験装置の提供を目的とする。【解決手段】上記した目的を達成するため、本発明の試験装置Ｗ１は、複数の可動部２，３，４を有する試験体ＤＦに各可動部２，３，４に対応して可動部２，３，４の可動方向に入力を与える複数のアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３と、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３をサーボ制御するコントローラＣ１とを備え、コントローラＣ１は、設置数より少ない数のアクチュエータＡ１を駆動側アクチュエータとし、残りのアクチュエータＡ２，Ａ３を反力側アクチュエータとして、駆動側アクチュエータＡ１については対応する可動部２を駆動する制御を行うとともに、駆動側アクチュエータＡ１によって駆動される可動部２が他の可動部３，４から受ける反力を模擬して反力側アクチュエータＡ２，Ａ３に反力を出力させる制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、試験装置に関する。

複数の可動部を有するトランスミッションやディファレンシャルギヤ等といった試験体とする試験装置は、ドライブシャフトに連結される入力軸をモータで回転駆動しつつ、車輪側に連結される出力軸もモータに連結して、これらモータの回転数を調整して性能試験や耐久試験を行うものがある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０００−１０５１７１号公報

しかしながら、従来の試験装置では、試験体の入力軸と出力軸とを各モータによって駆動できるが、試験体が実際に使用される環境において入力される負荷を模擬して与えることができなかった。

そこで、本発明は、試験体が使用される環境にて実際に試験体に入力される負荷を模擬して与えることができる試験装置の提供を目的としている。

上記した目的を達成するため、本発明の試験装置は、複数の可動部を有する試験体に各可動部に対応して可動部の可動方向に入力を与える複数のアクチュエータと、各アクチュエータをサーボ制御するコントローラとを備え、コントローラは、設置数より少ない数のアクチュエータを駆動側アクチュエータとし、残りのアクチュエータを反力側アクチュエータとして、駆動側アクチュエータについては対応する可動部を駆動する制御を行うとともに、駆動側アクチュエータによって駆動される可動部が他の可動部から受ける反力を模擬して反力側アクチュエータに反力を出力させる制御を行う。このように構成された試験装置では、試験に必要な試験トルクや試験荷重に加えて、実際に試験体が使用される環境において受ける反力を与えることができる。

さらに、試験装置は、コントローラが駆動側アクチュエータの速度をフィードバックして駆動側アクチュエータをフィードバック制御し、駆動側アクチュエータの出力に基づいて反力を求めて反力側アクチュエータを反力に基づいて制御してもよい。このように構成された試験装置によれば、実際に試験体が使用される環境において受ける反力を精度良く模擬して与えることができる。

また、試験装置は、アクチュエータがモータであって、駆動側アクチュエータに対応する可動部の駆動によって他の駆動部が駆動されて反力側アクチュエータがエネルギ回生すると、コントローラがエネルギ回生によって得られる回生電流を駆動側アクチュエータの駆動に利用してもよい。このように構成された試験装置によれば、反力側アクチュエータの発電によって得られた電流を駆動側アクチュエータの駆動電流の一部として利用するので、その分、電源からの電流量を少なくできるので消費エネルギ量を低減できる。

そして、試験装置は、コントローラが回生電流を監視し、駆動側アクチュエータに供給する電流をブレーカ容量以下となるように制御してもよい。このように構成された試験装置によれば、試験中にブレーカが作動するのを防止できるので試験が中断されずに済み、駆動側アクチュエータを電源の電流の制限を超えて高速駆動させ得る。

さらに、試験装置は、各可動部と各可動部に対応する各アクチュエータとの間に設けられる複数のギヤボックスを備え、ギヤボックスが並行配置されてギヤを有する複数の軸を有して、隣り合う軸のギヤ同士を歯合させて任意の軸の回転が他の軸に変速されて伝達されるとともに、複数の軸のうち任意の軸を選択して各可動部と各アクチュエータに接続可能としてもよい。このように構成された試験装置によれば、アクチュエータを連結する軸を選択することによって、アクチュエータの回転動力を試験体の可動部に伝達する際の減速比を簡単に変更できる。

また、試験装置におけるアクチュエータが直動型アクチュエータとされる場合、試験装置は、ダンパやシリンダといった直動型の試験体の試験に使用可能となる。

本発明の試験装置によれば、試験体が使用される環境にて実際に試験体に入力される負荷を模擬して与えることができる。

第一の実施の形態の試験装置のシステム構成図である。 ギヤボックスの断面図である。 第一の実施の形態の試験装置のコントローラの概略図である。 第一の実施の形態の試験装置におけるコントローラの制御ブロック図である。 第一の実施の形態の駆動側制御部の制御ブロック図である。 第一の実施の形態の反力側制御部の制御ブロック図である。 第二の実施の形態の試験装置のシステム構成図である。 第二の実施の形態の試験装置のコントローラの概略図である。 第二実施の形態の試験装置におけるコントローラの制御ブロック図である。 第二の実施の形態の駆動側制御部の制御ブロック図である。 第二の実施の形態の反力側制御部の制御ブロック図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。

＜第一の実施の形態＞
図１に示すように、第一の実施の形態における試験装置Ｗ１は、試験体をディファレンシャルギヤＤＦとして、ディファレンシャルギヤＤＦの三つの入出力軸に対応して、三つのアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３と、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３をサーボ制御するコントローラＣ１とを備えて構成されている。

本実施の形態において試験体であるディファレンシャルギヤＤＦは、リングギヤ、サイドギヤ等のギヤ群を収容するケース１と、ケース１内に収容されるギヤに連結されてドライブシャフトを通じて車両のエンジン側の動力の入力を受ける入力軸２と、入力軸２に入力される動力を受けて車両の左右輪へ動力を出力する一対の出力軸３，４とを備えている。そして、入力軸２と二つの出力軸３，４は、ディファレンシャルギヤＤＦにおいて可動する部位であって、本実施の形態では、可動部を構成している。よって、本実施の形態では、試験体は、三つの可動部（入力軸２、出力軸３，４）を備えている。

アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３は、試験体おける可動部である入力軸２および出力軸３，４がそれぞれ回転方向に動くため、これら入力軸２および出力軸３，４を回転方向に駆動できるようにモータとされている。また、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３は、電流供給を受けるとそれぞれ対応する入力軸２、出力軸３，４を駆動できるほか、入力軸２、出力軸３，４側から力を受けて駆動されると発電して運動エネルギを電気エネルギに変換するエネルギ回生を行える。

また、本実施の形態では、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３と対応する入力軸２、出力軸３，４との間には、それぞれギヤボックスＧ１，Ｇ２，Ｇ３が介装されている。ギヤボックスＧ１，Ｇ２，Ｇ３は、図２に示すように、それぞれ、箱形のケース５と、ケース５内に収容されるギヤ６ａ，７ａ，８ａを有して上下沿って並行配置されてケース５に軸支される三つの軸６，７，８とを備えている。そして、隣り合う軸６，７のギヤ６ａ，７ａ同士が互いに歯合し、隣り合う軸７，８のギヤ７ａ，８ａ同士が互いに歯合している。よって、軸６，７，８のうちいずれかの軸、たとえば、軸６を駆動すると、ギヤ６ａ，７ａ，８ａによって動力が伝達されて他の軸７，８も駆動され、軸６の回転がギヤ６ａ，７ａ，８ａによって変速されて軸７，８に伝達される。ギヤ６ａ，７ａ，８ａの歯数は、軸６，７，８が等速で回転しないように設定されている。

このように構成されたギヤボックスＧ１，Ｇ２，Ｇ３に対し、対応するアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３を軸６，７，８のうち任意の軸の一端を選択して連結し、入力軸２を軸６，７，８のうち任意の軸の他端を選択して連結すると、ギヤボックスＧ１，Ｇ２，Ｇ３を介してアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の動力を入力軸２に伝達できる。そして、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３を連結する軸６，７，８を選択することによって、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の回転動力をディファレンシャルギヤＤＦにおける入力軸２、出力軸３，４に伝達する際の減速比を簡単に変更できる。

コントローラＣ１は、図３に示すように、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の図示しない巻線に流れる電流を検知する電流センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３における図示しないロータの回転位置を検知するレゾルバＲ１，Ｒ２，Ｒ３と、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の出力する出力トルクを検知するトルクセンサＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３と、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３へ供給する電流を指示する電流指令を生成する制御演算装置Ｕ１と、前記電流指令の入力を受けて前記電流指令が指示する電流を各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３へ供給するモータドライバＭＤ１とを備え、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３をサーボ制御する。

電流センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ対応するアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の図示しない巻線に流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を検知して、制御演算装置Ｕ１へ入力する。また、レゾルバＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、それぞれ対応するアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の図示しないロータの回転位置θ１，θ２，θ３を検知して、制御演算装置Ｕ１へ入力する。トルクセンサＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３は、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３が出力する出力トルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３を検知して、制御演算装置Ｕ１へ入力する。

制御演算装置Ｕ１は、ディファレンシャルギヤＤＦの試験のため、入力軸２の回転速度を指示する速度指令Ｖ^＊、出力軸３，４へ与える負荷を指示する目標力Ｆ^＊、電流センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３が検知した電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３、レゾルバＲ１，Ｒ２，Ｒ３が検知したロータの回転位置θ１，θ２，θ３およびトルクセンサＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３が検知した出力トルクＴ１，Ｔ２，Ｔ３から制御に必要な情報を得て、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３へ与える電流を指示する指令を生成する。なお、ロータの回転位置θ１，θ２，θ３の検出に際してレゾルバＲ１，Ｒ２，Ｒ３以外のセンサ、たとえば、ホール素子などを利用してもよい。

より具体的には、制御演算装置Ｕ１は、入力軸２に連結されて入力軸２を回転駆動するアクチュエータＡ１を駆動側アクチュエータとし、出力軸３，４に連結されて出力軸３，４側から入力軸２に対して反力を与えるアクチュエータＡ２，Ａ３を反力側アクチュエータとして、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３をそれぞれ制御する。

制御演算装置Ｕ１は、図４に示すように、駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１を制御するための駆動側制御部ＵＣ１と、反力側アクチュエータＡ２，Ａ３を制御するための反力側制御部ＵＣ２，ＵＣ３と、駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１に供給する電流を制限する電流制限部Ｌとを備えている。

駆動側制御部ＵＣ１は、ディファレンシャルギヤＤＦの耐久試験や振動試験において、ディファレンシャルギヤＤＦが実際に車両に搭載された場合にエンジンから入力軸２に入力される駆動動力を与えるように駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１をフィードバック制御する。

詳細には、駆動側制御部ＵＣ１は、図５に示すように、レゾルバＲ１が検知したロータの回転位置θ１を微分してアクチュエータＡ１の回転速度Ｖ１を求める微分器１１と、回転速度Ｖ１と速度指令Ｖ^＊との偏差を求めてアクチュエータＡ１に供給する目標電流Ｉ１ｒｅｆを求める指令演算部１２と、目標電流Ｉ１ｒｅｆと電流センサＳ１が検知した電流Ｉ１との偏差からアクチュエータＡ１へ供給する電流を指示する電流指令Ｉ１^＊を求める電流指令演算部１３と、速度指令Ｖ^＊の入力を受けてアクチュエータＡ１の規範出力Ｖ１ｒｅｆを出力する規範モデル１４と、規範出力Ｖ１ｒｅｆとアクチュエータＡ１の実際の回転速度Ｖ１との誤差である追従誤差ΔＶ１を求める加算器１５と、追従誤差ΔＶ１の入力を受けて指令演算部１２の制御パラメータを補正する制御パラメータ設定部１６とを備えて構成されている。

指令演算部１２は、回転速度Ｖ１と速度指令Ｖ^＊との偏差を求めて、当該偏差を小さくするような目標電流Ｉ１ｒｅｆを求める。たとえば、指令演算部１２は、回転速度Ｖ１と速度指令Ｖ^＊との偏差をＰＩＤ補償或いはＰＩ補償して目標電流を求めればよいが、制御則はこれに限定されるものではない。

電流指令演算部１３は、目標電流Ｉ１ｒｅｆと電流センサＳ１が検知した電流Ｉ１との偏差をＰＩＤ補償或いはＰＩ補償してアクチュエータＡ１へ供給する電流を指示する電流指令Ｉ１^＊を求める。電流指令演算部１３は、アクチュエータＡ１の電流を目標電流Ｉ１ｒｅｆ通りとなるように制御する電流ループを構成している。

規範モデル１４は、速度指令Ｖ^＊からアクチュエータＡ１の回転速度Ｖ１までの伝達関数を持ち、速度指令Ｖ^＊の入力に対するアクチュエータＡ１の理想的な回転速度である規範出力Ｖ１ｒｅｆを出力する。規範モデル１４が出力する規範出力Ｖ１ｒｅｆとアクチュエータＡ１の実際の回転速度Ｖ１との追従誤差ΔＶ１が０でない場合、指令演算部１２が求めた目標電流Ｉ１ｒｅｆがアクチュエータＡ１の制御に最適化されていないことになる。

よって、加算器１５が求めた規範出力Ｖ１ｒｅｆとアクチュエータＡ１の実際の回転速度Ｖ１との追従誤差ΔＶ１が０でない場合、制御パラメータ設定部１６は、追従誤差ΔＶ１の値に応じて指令演算部１２における制御ゲイン等の制御パラメータを追従誤差ΔＶ１が０に近づくように修正する。指令演算部１２がＰＩＤ補償する補償器である場合、制御パラメータ設定部１６は、比例ゲイン、微分ゲインおよび積分ゲインをそれぞれ調整する。

このように駆動側制御部ＵＣ１は、アクチュエータＡ１の回転速度Ｖ１をフィードバックしてアクチュエータＡ１の回転速度Ｖ１が速度指令Ｖ^＊に追従するように制御する。また、駆動側制御部ＵＣ１は、規範モデル１４が出力する規範出力Ｖ１ｒｅｆとアクチュエータＡ１の実際の回転速度Ｖ１との追従誤差ΔＶ１が０でない場合、制御パラメータ設定部１６によって指令演算部１２の制御パラメータを最適化する適応制御を合わせて実行する。このように、学習によって制御則が更新されるので、コントローラＣ１は、アクチュエータＡ１を精度よく制御できる。

他方、反力側制御部ＵＣ２は、図６に示すように、アクチュエータＡ１の回転速度Ｖ１を微分して回転角速度ω１を求める微分器２１と、回転位置θ１、回転速度Ｖ１および回転角速度ω１とギヤボックスＧ１の減速比とから出力軸３側から入力軸２へ入力される反力を目標反力ＲＦ２^＊として求める模擬反力モデル２２と、目標反力ＲＦ２^＊とディファレンシャルギヤＤＦにおける出力軸３へ入力する試験トルクＴＦ２^＊とを加算して目標力Ｆ２^＊を求める加算器２３と、出力トルクＴ２と目標力Ｆ２^＊との偏差を求めてアクチュエータＡ２に供給する目標電流Ｉ２ｒｅｆを求める指令演算部２４と、目標電流Ｉ２ｒｅｆと電流センサＳ２が検知した電流Ｉ２との偏差からアクチュエータＡ２へ供給する電流を指示する電流指令Ｉ２^＊を求める電流指令演算部２５と、目標力Ｆ２^＊の入力を受けてアクチュエータＡ２の規範出力Ｔ２ｒｅｆを出力する規範モデル２６と、規範出力Ｔ２ｒｅｆとアクチュエータＡ２の実際の出力トルクＴ２との誤差である追従誤差ΔＴ２を求める加算器２７と、追従誤差ΔＴ２の入力を受けて指令演算部２４の制御パラメータを補正する制御パラメータ設定部２８とを備えて構成されている。

ディファレンシャルギヤＤＦが実際に車両に搭載されて使用される状況では、出力軸３は、ドライブシャフトを通じて車両における車輪に接続されて使用されるため、入力軸２を駆動すると、入力軸２には車輪が路面上を転がる際の転がり抵抗、タイヤの変形による抵抗、車両の空気抵抗、その他慣性力等の反力を出力軸３側から受けことになる。そこで、模擬反力モデル２２は、ディファレンシャルギヤＤＦが実際に車両に搭載されて使用される状況にて、入力軸２の駆動によって生じる出力軸３側から入力軸２に入力される反力を求める。

模擬反力モデル２２は、アクチュエータＡ１の出力としてアクチュエータＡ１の回転位置θ１、回転速度Ｖ１および回転角速度ω１の入力を受け、これら回転位置θ１、回転速度Ｖ１および回転角速度ω１とアクチュエータＡ１と入力軸２とギヤボックスＧ１との連結状態によって決定される減速比とから入力軸２の回転位置、回転速度および回転角速度を求める。そして、模擬反力モデル２２は、入力軸２の回転位置、回転速度および回転角速度から出力軸３から受ける前記反力を求め、これを目標反力ＲＦ２^＊とする。なお、アクチュエータＡ１の回転位置θ１、回転速度Ｖ１、回転角速度ω１のパラメータのうち、反力の算出に不要なパラメータがある場合、不要なパラメータの入力および算出を省略してよい。

加算器２３は、模擬反力モデル２２が求めた目標反力ＲＦ２^＊とディファレンシャルギヤＤＦにおける出力軸３へ入力する試験トルクＴＦ２^＊とを加算して目標力Ｆ２^＊を求める。試験トルクＴＦ２^＊は、ディファレンシャルギヤＤＦの耐久試験や性能試験時に制動時の荷重を与えたり、出力軸３，４に旋回時の回転差を与えたりするために出力軸３，４へ与えるトルクを指示する指令値である。試験トルクＴＦ^＊が０である場合、加算器２３の出力は目標反力ＲＦ２^＊となり、アクチュエータＡ２に目標反力ＲＦ２^＊を出力させる制御が行われる。

指令演算部２４は、出力トルクＴ２と目標力Ｆ２^＊との偏差を求めて、当該偏差を小さくするような目標電流Ｉ２ｒｅｆを求める。たとえば、指令演算部２４は、出力トルクＴ２と目標力Ｆ^＊との偏差をＰＩＤ補償或いはＰＩ補償して目標電流を求めればよいが、制御則はこれに限定されるものではない。なお、アクチュエータＡ２の出力トルクＴ２については、電流センサＳ２が検知したアクチュエータＡ２の電流Ｉ２から演算によって求めてもよい。

電流指令演算部２５は、目標電流Ｉ２ｒｅｆと電流センサＳ２が検知した電流Ｉ２との偏差をＰＩＤ補償或いはＰＩ補償してアクチュエータＡ２へ供給する電流を指示する電流指令Ｉ２^＊を求める。電流指令演算部２５は、アクチュエータＡ２の電流を目標電流Ｉ２ｒｅｆ通りとなるように制御する電流ループを構成している。

規範モデル２６は、目標力Ｆ２^＊からアクチュエータＡ２の出力トルクＴ２までの伝達関数を持ち、目標力Ｆ２^＊の入力に対するアクチュエータＡ２の理想的なトルクである規範出力Ｔ２ｒｅｆを出力する。規範モデル２６が出力する規範出力Ｔ２ｒｅｆとアクチュエータＡ２の実際の出力トルクＴ２との追従誤差ΔＴ２が０でない場合、指令演算部２４が求めた目標電流Ｉ２ｒｅｆがアクチュエータＡ２の制御に最適化されていないことになる。

よって、加算器２７が求めた規範出力Ｔ２ｒｅｆとアクチュエータＡ２の実際の出力トルクＴ２との追従誤差ΔＴ２が０でない場合、制御パラメータ設定部２８は、追従誤差ΔＴ２の値に応じて指令演算部２４における制御ゲイン等の制御パラメータを追従誤差ΔＴ２が０に近づくように修正する。指令演算部２４がＰＩＤ補償する補償器である場合、制御パラメータ設定部２８は、比例ゲイン、微分ゲインおよび積分ゲインをそれぞれ調整する。

このように反力側制御部ＵＣ２は、試験トルクＴＦ^＊に加えて、アクチュエータＡ１によるディファレンシャルギヤＤＦの入力軸２の駆動によって生じる出力軸３側の反力を模擬して出力軸３に与えるようアクチュエータＡ２を制御する。また、反力側制御部ＵＣ２は、規範モデル２６が出力する規範出力Ｔ２ｒｅｆとアクチュエータＡ２の実際の出力トルクＴ２との追従誤差ΔＴ２が０でない場合、制御パラメータ設定部２８によって指令演算部２４の制御パラメータを最適化する適応制御を合わせて実行する。このように、学習によって制御則が更新されるので、コントローラＣ１は、アクチュエータＡ２を精度よく制御できる。

なお、反力側制御部ＵＣ３は、図６に示すように、反力側制御部ＵＣ２と同様の構成となっており、試験入力である試験トルクＴＦ３^＊に加えて、アクチュエータＡ１によるディファレンシャルギヤＤＦの入力軸２の駆動によって生じる出力軸４側の反力を模擬して出力軸４に与えるようアクチュエータＡ３を制御する。また、反力側制御部ＵＣ３にあっても、規範出力Ｔ３ｒｅｆとアクチュエータＡ３の実際の出力トルクＴ３との追従誤差ΔＴ３が０でない場合、制御パラメータ設定部２８によって指令演算部２４の制御パラメータを最適化する適応制御を合わせて実行する。このように、学習によって制御則が更新されるので、コントローラＣ１は、アクチュエータＡ３を精度よく制御できる。

そして、モータドライバＭＤ１は、アクチュエータＡ１を駆動する駆動回路ＭＣ１と、アクチュエータＡ２を駆動する駆動回路ＭＣ２と、アクチュエータＡ３を駆動する駆動回路ＭＣ３とを備えている。駆動回路ＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３は、共に電源Ｂに対して並列に接続されている。そして、駆動側制御部ＵＣ１、反力側制御部ＵＣ２，ＵＣ３がそれぞれ求めた電流指令Ｉ１^＊，Ｉ２^＊，Ｉ３^＊の入力を受けたモータドライバＭＤ１は、電流指令Ｉ１^＊，Ｉ２^＊，Ｉ３^＊通りに対応する各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３へ電流を供給する。なお、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３がブラシレスモータである場合、駆動回路ＭＣ１，ＭＣ２，ＭＣ３は、インバータを備えてレゾルバＲ１，Ｒ２，Ｒ３で検知したロータの回転位置から電気角を把握してアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の巻線へ通電すればよい。

以上より、コントローラＣ１は、駆動用アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１の回転速度が速度指令Ｖ^＊が指示する回転速度となるようにアクチュエータＡ１を制御し、アクチュエータＡ１の駆動によって生じる反力を求めて反力用アクチュエータとしてのアクチュエータＡ２，Ａ３を制御してアクチュエータＡ２，Ａ３に反力と試験トルクを出力させる。なお、制御演算装置Ｕ１は、駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１の変位をフィードバックして制御してもよい。その場合、駆動側制御部ＵＣ１における指令演算部１２は、レゾルバＲ１が検知したロータの回転位置θ１をアクチュエータＡ１の変位として、この回転位置θ１と変位指令Ｘ^＊との偏差を求めてアクチュエータＡ１に供給する目標電流Ｉ１ｒｅｆを求めればよく、微分器１１を省略して、反力側制御部ＵＣ２，ＵＣ３において回転位置θ１から回転速度Ｖ１を求める微分器を設けておけばよい。

つづいて、電流制限部Ｌは、電流指令演算部１３と駆動回路ＭＣ１との間に設けたリミッタ３１と、リミッタ３１の制限値を変更するリミッタ制御部３２とを備えている。そして、電流制限部Ｌは、本実施の形態では、反力側アクチュエータとされるアクチュエータＡ２，Ａ３が出力軸３，４の動力で駆動された際にエネルギ回生によって生じる回生電流を電流センサＳ２，Ｓ３でモニタして、電源Ｂから駆動側アクチュエータとされるアクチュエータＡ１へ流れる電流がブレーカ４０のブレーカ容量を超えないように制限する。

リミッタ３１は、電流指令演算部１３が求めた電流指令Ｉ１^＊が制限値Ｉｌｉｍを超えないように制限する。つまり、リミッタ３１は、電流指令Ｉ^＊が制限値Ｉｌｉｍを超える場合には電流指令Ｉ^＊をクランプして制限値ＩｌｉｍとしてモータドライバＭＤ１へ出力する。リミッタ制御部３２は、リミッタ３１の制限値Ｉｌｉｍを変更する。具体的には、リミッタ制御部３２は、ブレーカ４０のブレーカ容量をＩｂとし、電流センサＳ２，Ｓ３で検知した回生電流の合計値をＩｒとし、安全率をＳｉ（１を超える値）とすると、Ｉｌｉｍ＝Ｉｂ／Ｓｉ＋Ｉｒを演算して制限値Ｉｌｉｍを求める。このように制限値Ｉｌｉｍを変更すると、駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１へ電源Ｂから供給される電流をＩｂａｔとすると、電流Ｉｂａｔは、電流制限部Ｌを設けない場合、電流指令Ｉ^＊が指示する電流のうち回生電流で賄えなくなった差分に等しくなる。よって、電流制限部Ｌを設けない場合、電流Ｉｂａｔ＝電流指令Ｉ^＊−回生電流の合計値Ｉｒとなる。しかしながら、電流指令Ｉ^＊は、電流制限部Ｌによって制限値Ｉｌｉｍに制限されるので、前述のＩｌｉｍを求める式から、電流Ｉｂａｔ＝Ｉｌｉｍ−Ｉｒ＝Ｉｂ／Ｓｉとなり、安全率Ｓｉが１を超える値であるから、常にＩｂａｔ＜Ｉｂが成立する。

詳細には、アクチュエータＡ１を駆動してディファレンシャルギヤＤＦの入力軸２を駆動して所望する回転速度まで入力軸２の回転速度を上昇させる際には、反力側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ２，Ａ３が出力軸３，４側からの動力で駆動されて発電する。こうしてアクチュエータＡ２，Ａ３の発電によって得られた回生電流を駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１の駆動に使用する。そして、電流制限部Ｌは、電流センサＳ２，Ｓ３で回生電流をモニタして、回生電流の他に電源ＢからアクチュエータＡ１へ供給される電流がブレーカ容量を超えないように電流指令Ｉ^＊の上限値である制限値Ｉｌｉｍを変更する。このようにして電流制限部Ｌが駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１の駆動電流を制限すると、アクチュエータＡ１を駆動してディファレンシャルギヤＤＦの入力軸２を駆動して回転速度を高くしていく際に、駆動しているアクチュエータＡ１へ流れる電流がブレーカ容量を超えることがなくなる。以上より、電流制限部Ｌによって駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ１の駆動電流を指示する電流指令Ｉ^＊が制限値Ｉｌｉｍを超えないように制限すると、電源Ｂから試験装置Ｗ１へ供給される電流Ｉｂａｔがブレーカ容量Ｉｂ未満になってブレーカ４０が作動するのを防止でき、試験が中断されずに済むとともに、アクチュエータＡ１を電源Ｂの電流の制限を超えて高速回転させ得る。

駆動側制御部ＵＣ１、反力側制御部ＵＣ２，ＵＣ３および電流制限部Ｌの各部は、具体的にはたとえば、図示はしないが、電流センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３、レゾルバＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびトルクセンサＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３からの信号を受け取るインターフェースと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとして構成されればよい。なお、前記した演算処理については、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納しておけばよい。

本実施の形態では、ディファレンシャルギヤＤＦを試験体として駆動側制御部ＵＣ１と二つの反力側制御部ＵＣ２，ＵＣ３とを備えているが、たとえば、ディファレンシャルギヤＤＦの出力軸３を駆動して試験を行いたい場合、アクチュエータＡ２を駆動側アクチュエータとして利用し、アクチュエータＡ１，Ａ３を反力側アクチュエータとして利用すればよい。コントローラＣ１は、電流センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３、レゾルバＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびトルクセンサＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３を備えているので、プログラムの変更や置換によってアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３のうち任意のアクチュエータを駆動側アクチュエータとして動作させるとともに残りのアクチュエータを反力側アクチュエータとして動作させるように制御演算装置Ｕ１を構築できる。実際には、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３をオペレータによる選択によって駆動側アクチュエータと反力側アクチュエータのいずれにも動作し得るようなプログラムを予めコントローラＣ１に格納しており、オペレータの選択によって、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３を駆動側アクチュエータと反力側アクチュエータとのいずれにも動作させ得るようにしてある。したがって、ディファレンシャルギヤＤＦの出力軸３，４側を駆動して入力軸２側から反力を与えるような試験も可能であり、駆動側アクチュエータを変更する度に試験体であるディファレンシャルギヤＤＦを試験装置Ｗ１に付け替える煩わしさもなくなる。

以上のように、本実施の形態の試験装置Ｗ１は、複数の可動部として入力軸２、出力軸３，４に対応して入力軸２、出力軸３，４の可動方向に入力を与える複数のアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３と、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３をサーボ制御するコントローラＣ１とを備えている。

このように構成された試験装置Ｗ１では、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３がサーボ制御されるので、各アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３から任意に選んだアクチュエータを用いてディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦの入力軸２、出力軸３，４から選択した可動部に対して動力を与えるとともに、残りのアクチュエータを駆動して他の可動部に対して実際にディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦに作用する負荷を与えることができる。

よって、本実施の形態の試験装置Ｗ１によれば、ディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦが使用される環境にて入力される負荷を模擬して与えることができる。

また、試験装置Ｗ１は、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３をディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦの入力軸２、出力軸３，４の駆動入力にも反力の負荷にも利用できるので、駆動入力を与えるアクチュエータを変更する際にもディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦを試験装置Ｗ１に付け替える必要がないので、煩雑な作業が不要となるとともに試験時間の短縮が可能となる。

さらに、本実施の形態の試験装置Ｗ１では、コントローラＣ１が設置数より少ない数のアクチュエータＡ１を駆動側アクチュエータとし、残りのアクチュエータＡ２，Ａ３を反力側アクチュエータとして、駆動側アクチュエータについては対応する入力軸（可動部）２を駆動する制御を行うとともに、駆動側アクチュエータによって駆動される入力軸（可動部）２が出力軸（他の可動部）３，４から受ける反力を模擬して反力側アクチュエータに反力を出力させる制御を行う。このように構成された試験装置Ｗ１では、駆動側アクチュエータでディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦの入力軸２に対して動力を与えるとともに、残りの反力側アクチュエータで入力軸２に駆動によって出力軸３，４から受ける反力を与えることができる。よって、本実施の形態の試験装置Ｗ１によれば、試験に必要な試験トルクに加えて、実際にディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦが車両に搭載された状態、つまり、実際に使用される環境において受ける反力を与えることができ、実際に入力され得る負荷をディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦに与えられる。

また、本実施の形態の試験装置Ｗ１では、コントローラＣ１がアクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１の速度をフィードバックしてアクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１をフィードバック制御し、アクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１の出力に基づいて反力を求めてアクチュエータ（反力側アクチュエータ）Ａ２，Ａ３を反力に基づいて制御する。このように構成された試験装置Ｗ１は、駆動側アクチュエータの出力に基づいてディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦの入力軸２が出力軸３，４から受ける反力を求めるので、アクチュエータＡ１の出力の変化に対して反力も変化させてディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦに負荷として与える。よって、本実施の形態の試験装置Ｗ１によれば、実際にディファレンシャルギヤ（試験体）ＤＦが車両に搭載された状態、つまり、実際に使用される環境において受ける反力を精度良く模擬して与えることができる。なお、コントローラＣ１は、駆動側アクチュエータについて変位をフィードバックして制御してもよい。

さらに、本実施の形態の試験装置Ｗ１は、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３がモータであって、アクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１に対応する入力軸（可動部）２の駆動によって出力軸（他の駆動部）３，４が駆動されてアクチュエータ（反力側アクチュエータ）Ａ２，Ａ３がエネルギ回生すると、コントローラＣ１がエネルギ回生によって得られる回生電流をアクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１の駆動に利用する。このように構成された試験装置Ｗ１によれば、反力側アクチュエータの発電によって得られた電流を駆動側アクチュエータの駆動電流の一部として利用するので、その分、電源Ｂからの電流量を少なくできるので消費エネルギ量を低減できる。

また、本実施の形態の試験装置Ｗ１は、コントローラＣ１が回生電流を監視し、アクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１に供給する電流をブレーカ容量Ｉｂ以下となるように制御する。このように構成された試験装置Ｗ１によれば、試験中にブレーカ４０が作動するのを防止できるので試験が中断されずに済み、アクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１を電源Ｂの電流の制限を超えて高速回転させ得る。なお、本実施の形態では、アクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１に供給する電流がブレーカ容量Ｉｂ以下となるように制御するについて、電流指令Ｉ^＊を制限値Ｉｌｉｍに制限しており、１を超える値の安全率Ｓｉでブレーカ容量Ｉｂを除した値から回生電流の合計値Ｉｒを差し引いた値を制限値Ｉｌｉｍとしている。このように制限値Ｉｌｉｍを求めると、電源Ｂからアクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ１に供給される電流は、必ずブレーカ容量Ｉｂより低くなり、ブレーカ４０の作動を確実に阻止できる。

さらに、本実施の形態の試験装置Ｗ１は、入力軸２および出力軸３，４に対応する各アクチュエータＡ１，Ａ２、Ａ３との間に設けられる複数のギヤボックスＧ１，Ｇ２，Ｇ３を備え、ギヤボックスＧ１，Ｇ２，Ｇ３が並行配置されてギヤ６ａ，７ａ，８ａを有する複数の軸６，７，８を有して、隣り合う軸６，７，８のギヤ６ａ，７ａ，８ａ同士を歯合させて任意の軸の回転が他の軸に変速されて伝達されるとともに、複数の軸６，７，８のうち任意の軸６，７，８を選択して入力軸２および出力軸３，４とアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３に接続可能である。

このように構成された試験装置Ｗ１では、ギヤボックスＧ１，Ｇ２，Ｇ３に対し、対応するアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３を軸６，７，８のうち任意の軸の一端を選択して連結し、入力軸２を軸６，７，８のうち任意の軸の他端を選択して連結すると、ギヤボックスＧ１，Ｇ２，Ｇ３を介してアクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の動力を入力軸２に伝達できる。よって、本実施の形態の試験装置Ｗ１によれば、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３を連結する軸６，７，８を選択することによって、アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３の回転動力をディファレンシャルギヤＤＦにおける入力軸２、出力軸３，４に伝達する際の減速比を簡単に変更できる。

＜第二の実施の形態＞
図７に示すように、第二の実施の形態における試験装置Ｗ２は、試験体をテレスコピック型のダンパＤとして、ダンパＤの互いに軸方向に相対移動するシリンダＣｙとロッドＲとの三つの可動部に対応して、二つの直動型のアクチュエータＡ４，Ａ５と、各アクチュエータＡ４，Ａ５をサーボ制御するコントローラＣ２とを備えて構成されている。

本実施の形態において試験体であるダンパＤは、シリンダＣｙと、シリンダＣｙ内に軸方向移動自在に挿入されるロッドＲとを備えるほか、ロッドＲに連結されてシリンダＣｙ内に摺動自在に挿入されるピストンを備え、シリンダＣｙとロッドＲとが互いに軸方向に相対移動して伸縮する際に減衰力を発揮する。

アクチュエータＡ４は、リニアモータであって試験体おける可動部であるシリンダＣｙに連結されてシリンダＣｙをシリンダＣｙの移動方向へ駆動でき、アクチュエータＡ５は、リニアモータであって試験体おける可動部であるロッドＲに連結されてロッドＲをロッドＲの移動方向へ駆動できる。

コントローラＣ２は、図８に示すように、アクチュエータＡ４，Ａ５の図示しない巻線に流れる電流を検知する電流センサＳ４，Ｓ５と、アクチュエータＡ４，Ａ５における図示しない可動子の位置を検知するストロークセンサＲ４，Ｒ５と、各アクチュエータＡ４，Ａ５の出力する推力を検知する荷重センサＴｒ４，Ｔｒ５と、各アクチュエータＡ４，Ａ５へ供給する電流を指示する電流指令を生成する制御演算装置Ｕ２と、前記指令の入力を受けて前記電流指令が指示する電流を各アクチュエータＡ４，Ａ５へ供給するモータドライバＭＤ２とを備え、各アクチュエータＡ４，Ａ５をサーボ制御する。

電流センサＳ４，Ｓ５は、それぞれ対応するアクチュエータＡ４，Ａ５の図示しない巻線に流れる電流Ｉ４，Ｉ５を検知して、制御演算装置Ｕ２へ入力する。また、ストロークセンサＲ４，Ｒ５は、それぞれ対応するアクチュエータＡ４，Ａ５の変位Ｘ４，Ｘ５を検知して、制御演算装置Ｕ２へ入力する。荷重センサＴｒ４，Ｔｒ５は、各アクチュエータＡ４，Ａ５が出力する荷重Ｔ４，Ｔ５を検知して、制御演算装置Ｕ２へ入力する。

制御演算装置Ｕ２は、ダンパＤの試験のため、シリンダＣｙの変位を指示する変位指令Ｘ^＊、ロッドＲへ与える負荷を指示する目標力Ｆ４^＊、電流センサＳ４，Ｓ５が検知した電流Ｉ４，Ｉ５、ストロークセンサＲ４，Ｒ５が検知した変位Ｘ４，Ｘ５および荷重センサＴｒ４，Ｔｒ５が検知した荷重Ｔ４，Ｔ５から制御に必要な情報を得て、各アクチュエータＡ４，Ａ５へ与える電流を指示する指令を生成する。

より具体的には、制御演算装置Ｕ２は、シリンダＣｙに連結されてシリンダＣｙを回転駆動するアクチュエータＡ４を駆動側アクチュエータとし、ロッドＲに連結されてロッドＲ側からシリンダＣｙに対して反力を与えるアクチュエータＡ５を反力側アクチュエータとして、アクチュエータＡ４，Ａ５をそれぞれ制御する。

制御演算装置Ｕ２は、図９に示すように、駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ４を制御するための駆動側制御部ＵＣ４と、反力側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ５を制御するための反力側制御部ＵＣ５とを備えている。

駆動側制御部ＵＣ４は、ダンパＤの耐久試験や振動試験において、シリンダＣｙに変位を与えるに駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ４をフィードバック制御する。

詳細には、駆動側制御部ＵＣ４は、図１０に示すように、ストロークセンサＲ４が検知したアクチュエータＡ４の変位Ｘ４と変位指令Ｘ^＊との偏差を求めてアクチュエータＡ４に供給する目標電流Ｉ４ｒｅｆを求める指令演算部４２と、目標電流Ｉ１ｒｅｆと電流センサＳ４が検知した電流Ｉ４との偏差からアクチュエータＡ４へ供給する電流を指示する電流指令Ｉ４^＊を求める電流指令演算部４３と、変位指令Ｘ^＊の入力を受けてアクチュエータＡ４の規範出力Ｖ４ｒｅｆを出力する規範モデル４４と、規範出力Ｘ４ｒｅｆとアクチュエータＡ４の実際の変位Ｘ４との誤差である追従誤差ΔＸ４を求める加算器４５と、追従誤差ΔＸ４の入力を受けて指令演算部４２の制御パラメータを補正する制御パラメータ設定部４６とを備えて構成されている。

指令演算部４２は、変位Ｘ４と変位指令Ｘ^＊との偏差を求めて、当該偏差を小さくするような目標電流Ｉ１ｒｅｆを求める。たとえば、指令演算部４２は、変位Ｘ４と変位指令Ｘ^＊との偏差をＰＩＤ補償或いはＰＩ補償して目標電流を求めればよいが、制御則はこれに限定されるものではない。

電流指令演算部４３は、目標電流Ｉ４ｒｅｆと電流センサＳ４が検知した電流Ｉ４との偏差をＰＩＤ補償或いはＰＩ補償してアクチュエータＡ４へ供給する電流を指示する電流指令Ｉ４^＊を求める。電流指令演算部４３は、アクチュエータＡ４の電流を目標電流Ｉ４ｒｅｆ通りとなるように制御する電流ループを構成している。

規範モデル４４は、変位指令Ｘ^＊からアクチュエータＡ４の変位Ｘ４までの伝達関数を持ち、変位指令Ｘ^＊の入力に対するアクチュエータＡ４の理想的な変位である規範出力Ｘ４ｒｅｆを出力する。規範モデル４４が出力する規範出力Ｘ４ｒｅｆとアクチュエータＡ４の実際の変位Ｘ４との追従誤差ΔＸ４が０でない場合、指令演算部４２が求めた目標電流Ｉ４ｒｅｆがアクチュエータＡ４の制御に最適化されていないことになる。

よって、加算器４５が求めた規範出力Ｘ４ｒｅｆとアクチュエータＡ４の実際の変位Ｘ４との追従誤差ΔＸ４が０でない場合、制御パラメータ設定部４６は、追従誤差ΔＸ４の値に応じて指令演算部４２における制御ゲイン等の制御パラメータを追従誤差ΔＸ４が０に近づくように修正する。指令演算部４２がＰＩＤ補償する補償器である場合、制御パラメータ設定部４６は、比例ゲイン、微分ゲインおよび積分ゲインをそれぞれ調整する。

このように駆動側制御部ＵＣ４は、アクチュエータＡ４の変位Ｘ４をフィードバックしてアクチュエータＡ４の変位Ｘ４が変位指令Ｘ^＊に追従するように制御する。また、駆動側制御部ＵＣ１は、規範モデル４４が出力する規範出力Ｘ４ｒｅｆとアクチュエータＡ４の実際の変位Ｘ４との追従誤差ΔＸ４が０でない場合、制御パラメータ設定部４６によって指令演算部４２の制御パラメータを最適化する適応制御を合わせて実行する。このように、学習によって制御則が更新されるので、コントローラＣ２は、アクチュエータＡ４を精度よく制御できる。

他方、反力側制御部ＵＣ５は、図１１に示すように、アクチュエータＡ４の変位Ｘ４を微分して速度Ｖ４を求める微分器５１と、速度Ｖ４を微分して加速度α４を求める微分器５２と、変位Ｘ４、速度Ｖ４および加速度α４とからロッドＲ側からシリンダＣｙへ入力される反力を目標反力ＲＦ５^＊として求める模擬反力モデル５３と、目標反力ＲＦ５^＊とダンパＤのロッドＲへ入力する試験荷重ＴＦ４^＊とを加算して目標力Ｆ５^＊を求める加算器５４と、アクチュエータＡ５の出力荷重Ｔ５と目標力Ｆ５^＊との偏差を求めてアクチュエータＡ５に供給する目標電流Ｉ５ｒｅｆを求める指令演算部５５と、目標電流Ｉ５ｒｅｆと電流センサＳ５が検知した電流Ｉ５との偏差からアクチュエータＡ５へ供給する電流を指示する電流指令Ｉ５^＊を求める電流指令演算部５６と、目標力Ｆ５^＊の入力を受けてアクチュエータＡ５の規範出力Ｔ５ｒｅｆを出力する規範モデル５７と、規範出力Ｔ５ｒｅｆとアクチュエータＡ５の実際の出力荷重Ｔ５との誤差である追従誤差ΔＴ５を求める加算器５８と、追従誤差ΔＴ５の入力を受けて指令演算部５５の制御パラメータを補正する制御パラメータ設定部５９とを備えて構成されている。

ダンパＤが実際に車両に搭載されて使用される状況では、ダンパＤは車体と車輪との間に懸架ばねと並列して介装されて減衰力を発揮するとともに、ロッドＲが車体に連結されるため、シリンダＣｙを駆動すると、ロッドＲ側から車体の慣性力、ダンパＤが発揮する減衰力および懸架ばねのばね力を受けことになる。そこで、模擬反力モデル５３は、ダンパＤが実際に車両に搭載されて使用される状況にて、シリンダＣｙの駆動によって生じるロッドＲ側からシリンダＣｙに入力される反力を求める。

模擬反力モデル５３は、アクチュエータＡ４の変位Ｘ４、速度Ｖ４および加速度α４の入力を受け、これら変位Ｘ４、速度Ｖ４および加速度α４からシリンダＣｙがロッドＲ側から受ける前記反力を求め、これを目標反力ＲＦ５^＊とする。なお、アクチュエータＡ４の変位Ｘ４、速度Ｖ４、加速度α４のパラメータのうち、反力の算出に不要なパラメータがある場合、不要なパラメータの入力および算出を省略してよい。

加算器５４は、模擬反力モデル５３が求めた目標反力ＲＦ５^＊とダンパＤにおけるロッドＲへ入力する試験荷重ＴＦ５^＊とを加算して目標力Ｆ５^＊を求める。試験荷重ＴＦ５^＊は、ダンパＤの耐久試験や性能試験のためにロッドＲに与える荷重を指示する指令値である。試験荷重ＴＦ５^＊が０である場合、加算器５４の出力は目標反力ＲＦ５^＊となり、アクチュエータＡ５に目標反力ＲＦ５^＊を出力させる制御が行われる。

指令演算部５５は、出力荷重Ｔ５と目標力Ｆ５^＊との偏差を求めて、当該偏差を小さくするような目標電流Ｉ５ｒｅｆを求める。たとえば、指令演算部５５は、出力荷重Ｔ５と目標力Ｆ５^＊との偏差をＰＩＤ補償或いはＰＩ補償して目標電流を求めればよいが、制御則はこれに限定されるものではない。なお、アクチュエータＡ５の出力荷重Ｔ５については、電流センサＳ５が検知したアクチュエータＡ５の電流Ｉ５から演算によって求めてもよい。

電流指令演算部５６は、目標電流Ｉ５ｒｅｆと電流センサＳ５が検知した電流Ｉ５との偏差をＰＩＤ補償或いはＰＩ補償してアクチュエータＡ５へ供給する電流を指示する電流指令Ｉ５^＊を求める。電流指令演算部５６は、アクチュエータＡ５の電流を目標電流Ｉ５ｒｅｆ通りとなるように制御する電流ループを構成している。

規範モデル５７は、目標力Ｆ５^＊からアクチュエータＡ５の出力荷重Ｔ５までの伝達関数を持ち、目標力Ｆ５^＊の入力に対するアクチュエータＡ５の理想的出力である規範出力Ｖ５ｒｅｆを出力する。規範モデル５７が出力する規範出力Ｔ５ｒｅｆとアクチュエータＡ５の実際の出力である出力荷重Ｔ５との追従誤差ΔＴ５が０でない場合、指令演算部５５が求めた目標電流Ｉ５ｒｅｆがアクチュエータＡ５の制御に最適化されていないことになる。

よって、加算器５８が求めた規範出力Ｔ５ｒｅｆとアクチュエータＡ５の実際の出力荷重Ｔ５との追従誤差ΔＴ５が０でない場合、制御パラメータ設定部５９は、追従誤差ΔＴ５の値に応じて指令演算部５５における制御ゲイン等の制御パラメータを追従誤差ΔＴ５が０に近づくように修正する。指令演算部５５がＰＩＤ補償する補償器である場合、制御パラメータ設定部５９は、比例ゲイン、微分ゲインおよび積分ゲインをそれぞれ調整する。

このように反力側制御部ＵＣ５は、試験荷重ＴＦ５^＊に加えて、アクチュエータＡ５によるシリンダＣｙの駆動によって生じるロッドＲ側から受ける反力を模擬してシリンダＣｙに与えるようアクチュエータＡ５を制御する。また、反力側制御部ＵＣ５は、規範モデル５７が出力する規範出力Ｔ５ｒｅｆとアクチュエータＡ５の実際の出力である出力荷重Ｔ５との追従誤差ΔＴ５が０でない場合、制御パラメータ設定部５９によって指令演算部５５の制御パラメータを最適化する適応制御を合わせて実行する。このように、学習によって制御則が更新されるので、コントローラＣ２は、アクチュエータＡ５を精度よく制御できる。

そして、モータドライバＭＤ２は、アクチュエータＡ４を駆動する駆動回路ＭＣ４と、アクチュエータＡ５を駆動する駆動回路ＭＣ５と、アクチュエータＡ３を駆動する駆動回路ＭＣ３とを備えている。駆動回路ＭＣ４，ＭＣ５は、共に電源Ｂに対して並列に接続されている。そして、駆動側制御部ＵＣ４、反力側制御部ＵＣ５がそれぞれ求めた電流指令Ｉ４^＊，Ｉ５^＊の入力を受けたモータドライバＭＤ１は、電流指令Ｉ４^＊，Ｉ５^＊通りに対応する各アクチュエータＡ４，Ａ５へ電流を供給する。なお、アクチュエータＡ４，Ａ５がブラシレスモータである場合、駆動回路ＭＣ４，ＭＣ５は、インバータを備えてストロークセンサＲ４，Ｒ５で検知した変位から可動子の電気角を把握してアクチュエータＡ４，Ａ５の巻線へ通電すればよい。

以上より、コントローラＣ２は、駆動用アクチュエータとしてのアクチュエータＡ４の変位が変位指令Ｘ^＊が指示する変位となるようにアクチュエータＡ４を制御し、アクチュエータＡ４の駆動によって生じる反力を求めて反力用アクチュエータとしてのアクチュエータＡ５を制御してアクチュエータＡ４，Ａ５に反力と試験荷重を出力させる。なお、制御演算装置Ｕ２は、駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ４の速度をフィードバックして制御してもよい。その場合、駆動側制御部ＵＣ４における指令演算部４２は、ストロークセンサＲ４が検知した変位Ｘ４から速度Ｖ４を求めて、この速度Ｖ４と速度指令Ｖ^＊との偏差を求めてアクチュエータＡ４に供給する目標電流Ｉ４ｒｅｆを求めればよい。

駆動側制御部ＵＣ４および反力側制御部ＵＣ５の各部は、具体的にはたとえば、図示はしないが、電流センサＳ４，Ｓ５、ストロークセンサＲ４，Ｒ５および荷重センサＴｒ４，Ｔｒ５からの信号を受け取るインターフェースと、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶装置、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）およびこれらを連絡するバスラインからなるコンピュータシステムとして構成されればよい。なお、前記した演算処理については、プログラムとしてＲＯＭや他の記憶装置に予め格納しておけばよい。

なお、本実施の形態では、駆動側アクチュエータをアクチュエータＡ４とし、反力側アクチュエータをアクチュエータＡ５としているが、駆動側アクチュエータをアクチュエータＡ５とし、反力側アクチュエータをアクチュエータＡ４としてもよい。コントローラＣ２は、電流センサＳ４，Ｓ５、ストロークセンサＲ４，Ｒ５および荷重センサＴｒ４，Ｔｒ５を備えているので、プログラムの変更や置換によってアクチュエータＡ４，Ａ５を駆動側アクチュエータとしても反力側アクチュエータとしても動作させるように制御演算装置Ｕ２を構築できる。したがって、ダンパＤのロッドＲ側を駆動してシリンダＣｙ側から反力を与えるような試験も可能であり、駆動側アクチュエータを変更する度に試験体であるダンパＤを試験装置Ｗ２に付け替える煩わしさもなくなる。

以上のように、本実施の形態の試験装置Ｗ２は、複数の可動部としてのシリンダＣｙとロッドＲに対応してシリンダＣｙとロッドＲの可動方向に入力を与える複数のアクチュエータＡ４，Ａ５と、各アクチュエータＡ４，Ａ５をサーボ制御するコントローラＣ２とを備えている。

このように構成された試験装置Ｗ２では、各アクチュエータＡ４，Ａ５がサーボ制御されるので、各アクチュエータＡ４，Ａ５から任意に選んだアクチュエータを用いてダンパ（試験体）ＤのシリンダＣｙあるいはロッドＲの一方に対して動力を与えるとともに、残りのアクチュエータを駆動してシリンダＣｙあるいはロッドＲの他方に対して実際にダンパ（試験体）Ｄに作用する負荷を与えることができる。

よって、本実施の形態の試験装置Ｗ２によれば、ダンパ（試験体）Ｄが使用される環境にて入力される負荷を模擬して与えることができる。試験装置Ｗ２のように、アクチュエータＡ４，Ａ５を直動型アクチュエータとすれば、試験装置Ｗ２をダンパＤやシリンダといった直動型の試験体の試験にも使用できるのである。なお、試験体が回転方向へ動く可動部と直線方向へ動く可動部とを備えている場合、試験装置は、回転型のモータと直動型のリニアモータとを備えていてもよい。

また、試験装置Ｗ２は、アクチュエータＡ４，Ａ５をダンパ（試験体）ＤのシリンダＣｙおよびロッドＲの駆動入力にも反力の負荷にも利用できるので、駆動入力を与えるアクチュエータを変更する際にもダンパ（試験体）Ｄを試験装置Ｗ２に付け替える必要がないので、煩雑な作業が不要となるとともに試験時間の短縮が可能となる。

さらに、本実施の形態の試験装置Ｗ２では、コントローラＣ２が設置数より少ない数のアクチュエータＡ４を駆動側アクチュエータとし、残りのアクチュエータＡ５を反力側アクチュエータとして、駆動側アクチュエータについては対応するシリンダ（可動部）Ｃｙを駆動する制御を行うとともに、駆動側アクチュエータによって駆動されるシリンダ（可動部）Ｃｙがロッド（他の可動部）Ｒから受ける反力を模擬して反力側アクチュエータに反力を出力させる制御を行う。このように構成された試験装置Ｗ２では、駆動側アクチュエータでダンパ（試験体）ＤのシリンダＣｙに対して動力を与えるとともに、シリンダＣｙの駆動によってロッドＲから受ける反力を残りの反力側アクチュエータにより与えることができる。よって、本実施の形態の試験装置Ｗ２によれば、試験に必要な試験荷重に加えて、実際にダンパ（試験体）Ｄが車両に搭載された状態、つまり、実際に使用される環境において受ける反力を与えることができ、実際に入力され得る負荷をダンパ（試験体）Ｄに与えられる。

また、本実施の形態の試験装置Ｗ２では、コントローラＣ２がアクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ４の変位をフィードバックしてアクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ４をフィードバック制御し、アクチュエータ（駆動側アクチュエータ）Ａ４の出力に基づいて反力を求めてアクチュエータ（反力側アクチュエータ）Ａ５を反力に基づいて制御する。このように構成された試験装置Ｗ２は、駆動側アクチュエータの出力に基づいてダンパＤのシリンダＣｙがロッドＲから受ける反力を求めるので、アクチュエータＡ４の出力の変化に対して反力も変化させてダンパＤに負荷として与える。よって、本実施の形態の試験装置Ｗ２によれば、実際にダンパＤが車両に搭載された状態、つまり、実際に使用される環境において受ける反力を精度良く模擬して与えることができる。なお、コントローラＣ２は、駆動側アクチュエータについて速度をフィードバックして制御してもよい。

なお、本実施の形態の試験装置Ｗ２においても反力側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ５が駆動側アクチュエータとしてのアクチュエータＡ４に駆動によってエネルギ回生して発電する場合、アクチュエータＡ５で発生する回生電流をアクチュエータＡ４の駆動電流に利用してもよい。このようにすれば試験装置Ｗ２にあっても、電源Ｂからの電流量を少なくできるので消費エネルギ量を低減できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形、および変更が可能である。

２・・・出力軸（可動部）、３，４・・・出力軸（可動部）、６，７，８・・・軸、６ａ，７ａ，８ａ・・・ギヤ、Ａ１，Ａ４・・・アクチュエータ（駆動側アクチュエータ）、Ａ２，Ａ３，Ａ５・・・アクチュエータ（反力側アクチュエータ）、Ｃ１，Ｃ２・・・コントローラ、Ｃｙ・・・シリンダ（可動部）、Ｄ・・・ダンパ（試験体）、ＤＦ・・・ディファレンシャルギヤ（試験体）、Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３・・・ギヤボックス、Ｒ・・・ロッド（可動部）、Ｔ１，Ｔ２・・・試験装置

Claims (6)

1. 複数の可動部を有する試験体に各可動部に対応して前記可動部の可動方向に入力を与える複数のアクチュエータと、
   各アクチュエータをサーボ制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、設置数より少ない数のアクチュエータを駆動側アクチュエータとし、残りのアクチュエータを反力側アクチュエータとして、前記駆動側アクチュエータについては対応する可動部を駆動する制御を行うとともに、前記駆動側アクチュエータによって駆動される可動部が他の可動部から受ける反力を模擬して前記反力側アクチュエータに前記反力を出力させる制御を行う
   ことを特徴とする試験装置。
2. 前記コントローラは、前記駆動側アクチュエータの変位或いは速度をフィードバックして前記駆動側アクチュエータをフィードバック制御し、前記駆動側アクチュエータの出力に基づいて前記反力を求めて前記反力側アクチュエータを前記反力に基づいて制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の試験装置。
3. 前記駆動側アクチュエータに対応する可動部の駆動によって他の駆動部が駆動されて前記反力側アクチュエータがエネルギ回生すると、前記コントローラは、前記エネルギ回生によって得られる回生電流を前記駆動側アクチュエータの駆動に利用する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の試験装置。
4. 前記コントローラは、前記回生電流を監視し、前記駆動側アクチュエータに供給する電流をブレーカ容量以下となるように制御する
   ことを特徴とする請求項３に記載の試験装置。
5. 各可動部と対応する各アクチュエータとの間に設けられる複数のギヤボックスを備え、
   前記ギヤボックスは、並行配置されてギヤを有する複数の軸を有して、隣り合う軸のギヤ同士を歯合させて任意の軸の回転が他の軸に変速されて伝達されるとともに、前記複数の軸のうち任意の軸を選択して前記可動部と前記アクチュエータに接続可能である
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の試験装置。
6. 前記アクチュエータは、直動型アクチュエータである
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の試験装置。

Images