JP5911455B2 - 環境試験装置および環境試験装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、被試験体への環境負荷にかかわる所定の物理量を制御対象として、センサで検出した制御対象物理量と目標設定物理量との差分である偏差を最小化するためのフィードバック制御を行う環境試験装置および環境試験装置の制御方法であって、より詳しくは、被試験体の近傍での実際の検出物理量が操作部（例えば空調吹出口）の近傍での検出物理量に対して恒常的にずれを有するような環境下での環境試験に適用される環境試験装置および環境試験装置の制御方法に関する。

フィードバック制御は制御部（調節部）、操作部、検出部（センサ）、偏差演算部などを構成要素とし、検出部による検出物理量と制御部に設定した目標設定物理量との差分を偏差として、その偏差が最小化するように（限りなくゼロに近づくように）制御部が操作部を制御するものである。

従来の環境試験装置の一例として、被試験体を規定の温度下において温度試験を行うシステムを取り上げて説明する。試験空間である試験室に空調装置が付属しており、試験室内の天井付近において空調装置の吹出口の近傍に温度センサが配置されている。被試験体は試験室の床近傍に置かれ、被試験体の近傍温度を規定温度に保持しながら被試験体に対する温度試験を行う。被試験体は吹出口から離れている関係で、被試験体の近傍温度は不可避的に温度センサの検出温度に対し恒常的にずれ（差分）を生じる。吹出口から被試験体に至る空調空気の流速がもし充分に大きいのであれば上記の温度差分も小さく影響は少ないのであるが、実際には空調空気の流速はかなりの低速であり、吹出口における空調空気の温度が被試験体近傍の空気温度に反映される応答性が相当に悪く、オーバーシュートやアンダーシュートやハンチングなどを引き起こし、被試験体を正確に規定温度に保つことがむずかしかった。

そこで、被試験体の近傍の温度をモニタしながら温度試験を行うようにしたシステムが考えられる。それは、都度に被試験体の近傍での検出温度と吹出口近傍の検出温度との差分を求め、その差分による影響が緩和されるように目標設定温度を手動で変更するというものである。

特許文献１に開示の技術は環境試験装置ではなく空調制御システムに関するものであり、温度センサの検出温度と室内中心部の実際の温度との間の恒常的なずれによる空調制御の性能低下を抑制するものである。この従来例にあっては、温度センサによる検出温度と室内中心部の温度との差分をオフセット値としてあらかじめ設定し、温度センサの検出温度からオフセット値を減算した値を表示設定器に表示し、目標設定温度にオフセット値を加算した値を補正目標設定温度として設定するようにしている（段落［０００７］、［０００９］、［００１２］〜［００１５］参照）。この場合に、オフセット値の入力は手動で行う（段落［００１２］、［００１３］参照）。

特開平６−１０９３０６号公報

上記の特許文献１の従来例にあっては、あらかじめ空調装置に付属の温度センサの近傍の温度と室内中心部の温度との温度差を測定しておき、その温度差の値をオフセット値として空調制御装置のキー操作部から入力しておく（段落［００１３］参照）。ここで、離れた２箇所での温度の測定と両測定温度の差分の計算ならびにキー操作部からの入力は人為的に行うものと考えられる。また、温度センサの近傍の温度の測定は、その温度センサによって行うのではなく、室内中心部の温度の測定の場合と同様に温度計など別途の測温器によって行われるものと考えられる。そして、これらの人為作業を行うのは、空調装置の設置のときや毎年のシーズン初期の運転開始時期などごく限られたときのみであると考えられる。つまり、恒常的かつ自動的な制御系に組み込まれたものではなく、人為作業に頼っている事項である。

上記の空調制御システムに関する従来例にあっては、偏差に加味されて補正偏差として用いられるオフセット値は、事前に取得された固定値となっている。この従来例の考え方を本発明が関係する環境試験装置に転用することの是非はともかくとして、仮に転用したと想定した場合には次のような問題が惹起されると予想される。

前記のオフセット値を１回の環境試験（複数回の環境試験にわたる場合もある）で固定値のまま継続使用することになる。外部環境が大きく変動した結果としてオフセット値が実情に沿わなくなっても継続使用されるものである。このような場合の試験結果は正確性の点で十分ではない（ハンチングなどを生じる）。そのオフセット値は個々の環境試験において試験遂行中にリアルタイムに取得されているものではないからである。

用いているオフセット値につきオペレータが実情にそぐわないと気が付いた場合は、試験を中止して、再度改めて吹出口近傍の検出温度と被試験体の近傍の検出温度との温度差を測定し、その温度差の値をオフセット値として空調装置の目標設定温度を手動で変更することになる。このような対応を含めて、従来例の考え方を転用した想定の環境試験装置にあっては試験効率が相当に低いものとなる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、目標設定温度への高速高精度収斂を簡易に実現することができる環境試験装置を提供することを目的としている。

本発明は、次のような手段を講じることにより上記の課題を解決する。

すなわち、本発明による環境試験装置は、
内部で生成する制御量に基づいて制御信号を出力する制御部と、
前記制御部による前記制御信号によって制御される操作部と、
前記操作部の近傍に配置されて規定の物理量を検出するメインセンサと、
被試験体の近傍における前記と同じ物理量を検出するサブセンサとを備え、
前記制御部はさらに移動平均演算手段と制御量演算手段とを備え、
前記移動平均演算手段は、前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分を時系列的に取得し、その取得した時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算するように構成され、
前記制御量演算手段は、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均をオフセット値として、前記制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから前記制御量を生成するものであって、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均を規定の閾値範囲と比較して、前記移動平均が前記閾値範囲内であればその移動平均を前記オフセット値とし、前記移動平均が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記オフセット値とすることができるように構成されている。

また、本発明による環境試験装置の制御方法は、
メインセンサおよびサブセンサからそれぞれ所定の検出物理量を取得するステップと、
前記両検出物理量の差分を求めるステップと、
時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算し、得られた移動平均をオフセット値とするステップと、
制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから操作部に対する制御量を生成するステップとを有し、
前記移動平均をオフセット値とするステップは、前記差分の移動平均を規定の閾値範囲と比較して、前記移動平均が前記閾値範囲内であればその移動平均を前記オフセット値とし、前記移動平均が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記オフセット値とすることができるものである。

上記の構成において、制御部における移動平均演算手段は、サブセンサによる検出物理量とメインセンサによる検出物理量との差分を時系列的に取得し、その取得した時系列をなす複数タイミングでの両検出物理量の差分の移動平均を演算する。時系列をなす複数個の差分の合計をその差分の個数で除算したものが差分の移動平均である。この差分の移動平均の情報は制御量演算手段に渡される。なお、移動平均には複数個の差分を単純に加算する単純移動平均、重み付した上で加算する加重移動平均、重みに指数関数を取り入れた指数移動平均などいくつかの態様があるが、そのいずれでも構わない。

制御部における制御量演算手段は、制御部に対する目標設定物理量とメインセンサによる検出物理量と移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均から制御量を生成する。そして、この制御量に基づいて操作部に対する制御信号を出力する。この制御量は一般的なフィードバック制御にいう偏差を補正したものに相当している。

制御部が操作部に対して用いる制御量には、直近過去の複数個の検出物理量の情報を含む差分の移動平均が加味されていることが望ましい。これら複数個の検出物理量の差分は毎回の環境試験において、制御部による制御動作の最中に規定の時間間隔でその都度リアルタイムに自動的に取得される情報である。しかも、最新１回の取得情報のみに頼るのではなく、直近過去の複数個の検出物理量の差分の移動平均をオフセット値として用いて制御量（補正偏差）とし、実際の制御に用いる。結果として、環境試験の実行中に時々刻々に変化してゆく外部条件に即応した状況下での試験となり、得られる試験結果の精度が充分に高いものとなる。移動平均は時系列データを平滑化するもので、検出物理量の時間的変化のパターンの特徴をよく捉えることができる。したがって、操作部に対する制御部の制御が比較的穏やかに行われ、オーバーシュートやアンダーシュートやハンチングなどの不具合を確実に抑制することが可能となる。

加えて、時々刻々の外部条件の変化に対し、人為作業によらずに自動的に即応することができ、目標設定物理量への高速高精度収斂を簡易に実現することが可能となる。

本発明によれば、目標設定物理量への高速高精度収斂を簡易に実現でき、試験効率を向上させることができる。また、被試験体の近傍の制御対象物理量を検出するサブセンサの配置が被試験体や試験空間に対して位置変更されても、フィードバック制御に用いるパラメータとしては同じものの使用が可能で、面倒な調節作業を不要化できる。

本発明の実施形態における環境試験装置の構成を示すブロック図 図１における制御量演算手段の好ましい３態様を表すブロック図 図１における移動平均演算手段の好ましい１態様を表すブロック図 図１における移動平均演算手段の好ましい別の態様を表すブロック図 本発明の実施形態の環境試験装置の動作を示すフローチャート 本発明の実施形態の環境試験装置の別の動作を示すフローチャート 本発明の実施形態の環境試験装置のさらに別の動作を示すフローチャート 本発明の実施例の環境試験装置の構成を示す概略図 図８における制御部のハードウエア構成を表すブロック図 本発明の実施例の環境試験装置における温度調節の動作を示すフローチャート 図１０の場合の環境試験装置における試験結果を示すグラフ 本発明の実施例の環境試験装置における湿度調節の動作を示すフローチャート 本発明の別の実施例の環境試験装置における温度調節の動作を示すフローチャート 図１３の場合の環境試験装置における試験結果を示すグラフ

以下、上記構成の本発明の環境試験装置の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態における環境試験装置の構成を示すブロック図である。図１において、１０はマイクロコンピュータやマイクロコントローラなどで構成される制御部、２は制御部１０（その駆動制御部１）によって駆動制御される操作部（例えば温度調節機構・送風機）、３は操作部２の近傍に配置されて規定の物理量（例えば温度）を検出するメインセンサ、４はメインセンサ３とサブセンサ５の同時刻検出値に差分が生じる試験環境下（例えば温度試験）に置かれる被試験体、５は被試験体４の近傍における前記と同じ物理量（例えば温度）を検出するサブセンサである。１１はサブセンサ５による検出物理量Ｆｓi とメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi との差分ΔＦi （＝Ｆｓi −Ｆｍi ）を時系列的に取得し（添え字の「ｉ」は時系列をなす個々のタイミングを表す変数である）、その取得した時系列をなす最新のｋ個のタイミングでの両検出物理量の差分ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) の移動平均（Moving Average)ＭＡi を演算する移動平均演算手段である。１２は制御部１０に対する目標設定物理量Ｆｏとメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi と移動平均演算手段１１によって演算された差分の移動平均ＭＡi の三つの要素（Ｆｍi ，Ｆｏ，ＭＡi ）に基づいた演算で制御量ｅi ′を生成する制御量演算手段である。この制御量ｅi ′は一般的なフィードバック制御にいう偏差ｅi を補正したものに相当している。移動平均演算手段１１と制御量演算手段１２は駆動制御部１とともに制御部１０の構成要素となっている。

制御部１０における駆動制御部１は補正偏差である制御量ｅi ′に基づいて操作部２に対する駆動制御（フィードバック制御）を行うように構成されている。フィードバック制御の態様はＰＩＤ（比例積分微分）制御のほか、ＰＩ（比例積分）制御、Ｐ（比例）制御など任意である。

本実施形態においては、制御対象物理量の変動を検出するのに、操作部２における直接作用部（例えば空調吹出口）の近傍の物理量（例えば温度）を検出するメインセンサ３以外に、試験空間に置かれる被試験体４の近傍における物理量を検出するためのサブセンサ５を構成要素としてシステムに組み込んでいる。

移動平均演算手段１１は、規定の時間間隔をおいて周期的に、サブセンサ５による検出物理量Ｆｓi とメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi との差分ΔＦi （＝Ｆｓi −Ｆｍi ）を時系列的に取得し、その取得した時系列をなす最新複数タイミングでの両検出物理量の差分ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) の移動平均ＭＡi を演算する（差分のデータ個数をｋ個としている）。

この差分の移動平均ＭＡi は、その演算方程式として複数の種類があるが、ここでは理解を容易にするため例えば単純移動平均で表すとすれば、
ＭＡi ＝Σ（ΔＦi ）／ｋ
となる（単純移動平均は一例）。ここで、分子のΣ（ΔＦi ）は直近の複数ｋ個の検出物理量の差分ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) の合計で、
Σ（ΔＦi ）＝ΔＦn ＋ΔＦn-1 ＋ΔＦn-2 ＋……＋ΔＦn-(k-1)
である。すなわち、差分の合計Σ（ΔＦi ）をその差分の個数ｋで除算したものが差分の移動平均ＭＡi （単純移動平均）である。この差分の移動平均ＭＡi の情報は制御量演算手段１２に渡される。

制御量演算手段１２は、移動平均演算手段１１によって演算された差分の移動平均ＭＡi をオフセット値として用いて、制御部１０に対する目標設定物理量Ｆｏとメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi との相対的数値関係に補正を与え、補正偏差に相当する制御量ｅi ′を生成する。

この補正偏差としての制御量ｅi ′は駆動制御部１に渡され、駆動制御部１において実際の制御に供される。すなわち、駆動制御部１は、制御量ｅi ′に基づいて操作部２に対する駆動制御（制御量ｅi ′を最小化するフィードバック制御）を行う。

上記構成の環境試験装置において、制御部１０（駆動制御部１）が操作部２に対して行う制御の基準として用いる制御量ｅi ′には差分の移動平均ＭＡi がオフセット値ＯＳi として加味される。差分の移動平均ＭＡi には直近過去の複数ｋ個の検出物理量の差分ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) の情報が含まれている。すなわち、サブセンサ５による検出物理量Ｆｓn とメインセンサ３による検出物理量Ｆｍn との差分についての最新の検出タイミングでの差分ΔＦn （＝Ｆｓn −Ｆｍn ）、その一つ前の検出タイミングでの差分ΔＦn-1 （＝Ｆｓn-1 −Ｆｍn-1 ）、さらに一つ前の検出タイミングでの差分ΔＦn-2 （＝Ｆｓn-2 −Ｆｍn-2 ）、……、最終ｋ番目の検出タイミングでの差分ΔＦn-(k-1) （＝Ｆｓn-(k-1) −Ｆｍn-(k-1) ）の各情報が加味されている。

これら複数ｋ個の検出物理量の差分ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) は毎回の環境試験において、制御部１０による制御動作の最中に規定の時間間隔でその都度リアルタイムに自動的に取得される情報である。しかも、最新１回の取得情報のみに頼るのではなく、直近過去の複数ｋ個の検出物理量の差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として用い（結果的には一般的なフィードバック制御にいう偏差ｅi （＝Ｆｍi −Ｆｏ）を補正することと等価になる）、制御量ｅi ′を実際の制御に用いるものである。したがって、環境試験の実行中に時々刻々に変化してゆく外部条件に即応した状況下での試験となり、得られる試験結果の精度が充分に高いものとなる。移動平均は時系列データを平滑化するもので、検出物理量の時間的変化のパターンの特徴をよく捉えることができる。結果として、操作部２に対する制御部１０の制御が比較的穏やかに行われ、オーバーシュートやアンダーシュートやハンチングなどの不具合が生じにくい。

加えて、時々刻々の外部条件の変化に対し、人為作業によらずに自動的に即応することができ、目標設定物理量Ｆｏへの高速高精度収斂を簡易に実現することが可能となる。

以上のように本発明によれば、目標設定物理量Ｆｏへの高速高精度収斂を簡易に実現でき、試験効率を向上させることができる。また、被試験体４の近傍の制御対象物理量を検出するサブセンサ５の配置が被試験体４や試験空間に対して位置変更されてもフィードバック制御に用いるパラメータとしては同じものの使用が可能で、面倒な調節作業を不要化できる。

次に、制御量演算手段１２のより詳しい構成につき、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に代表的な三つのパターンを例示して説明する。

図２（ａ）に示す制御量演算手段１２は、オフセット付加手段１２ａと差分手段１２ｂとを有して構成されている。オフセット付加手段１２ａは、メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi に対して移動平均演算手段１１によって演算された差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与え、補正検出物理量Ｆｍi ′を生成するように構成されている。差分手段１２ｂは、オフセット付加手段１２ａによる補正検出物理量Ｆｍi ′と目標設定物理量Ｆｏとの差分をとり制御量ｅi ′を生成するように構成されている。

数式で表すと、制御量演算手段１２では、
ＯＳi ←ＭＡi （＝Σ（ΔＦi ）／ｋ）
とされ、オフセット付加手段１２ａでは、
Ｆｍi ′＝Ｆｍi ＋ＯＳi
となる。なお、ここでは、オフセット値ＯＳi が加算される形になっている点に注意されたい。差分手段１２ｂでは、
ｅi ′＝Ｆｍi ′−Ｆｏ
となる。後者の式を変形すると、
ｅi ′＝（Ｆｍi ＋ＯＳi ）−Ｆｏ
＝（Ｆｍi −Ｆｏ）＋ＯＳi
＝ｅi ＋ＯＳi
となる。ここで、
ｅi ＝Ｆｍi −Ｆｏ
としている（ｅi は一般的なフィードバック制御にいう偏差に相当している）。

参考までにこれらの式の意味合いを検証すると、オフセット付加手段１２ａにおいて検出物理量Ｆｍi に差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与えて補正検出物理量Ｆｍi ′を生成し、さらに差分手段１２ｂにおいて補正検出物理量Ｆｍi ′と目標設定物理量Ｆｏとの差分をとって制御量ｅi ′を生成することは、結果的に、一般的なフィードバック制御にいう偏差ｅi に差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与えること（ｅi ′＝ｅi ＋ＯＳi ）と等価であることが分かる。

次に、図２（ｂ）に示す制御量演算手段１２は、オフセット付加手段１２ｃと差分手段１２ｄとを有して構成されている。オフセット付加手段１２ｃは、目標設定物理量Ｆｏに対して移動平均演算手段１１によって演算された差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与え、補正目標設定物理量Ｆｏ′を生成するように構成されている。差分手段１２ｄは、メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi とオフセット付加手段１２ｃによる補正目標設定物理量Ｆｏ′との差分をとり制御量ｅi ′とするように構成されている。

数式で表すと、オフセット付加手段１２ｃでは、
Ｆｏ′＝Ｆｏ−ＯＳi
となる。なお、ここでは、オフセット値ＯＳi が減算される形になっている点に注意されたい。差分手段１２ｄでは、
ｅi ′＝Ｆｍi −Ｆｏ′
となる。後者の式を変形すると、
ｅi ′＝Ｆｍi −（Ｆｏ−ＯＳi ）
＝（Ｆｍi −Ｆｏ）＋ＯＳi
＝ｅi ＋ＯＳi
となる。

参考までにこれらの式の意味合いを検証すると、オフセット付加手段１２ｃにおいて目標設定物理量Ｆｏに差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与えて補正目標設定物理量Ｆｏ′を生成し、さらに差分手段１２ｄにおいて検出物理量Ｆｍi と補正目標設定物理量Ｆｏ′との差分をとって制御量ｅi ′を生成することは、結果的に、一般的なフィードバック制御にいう偏差ｅi に差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与えること（ｅi ′＝ｅi ＋ＯＳi ）と等価であることが分かる。

次に、図２（ｃ）に示す制御量演算手段１２は、差分手段１２ｅとオフセット付加手段１２ｆとを有して構成されている。差分手段１２ｅは、メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi と目標設定物理量Ｆｏとの差分ΔＦi をとるものとして構成されている。この差分ΔＦi は偏差ｅi でもある。オフセット付加手段１２ｆは、差分手段１２ｅによって演算された差分ΔＦi に対して移動平均演算手段１１によって演算された差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与え補正偏差ｅi ′とするように構成されている。

数式で表すと、差分手段１２ｅでは、
ΔＦi ＝Ｆｍi −Ｆｏ
となり、オフセット付加手段１２ｆでは、
ｅi ′＝ΔＦi ＋ＯＳi
となる。後者の式を変形すると、
ｅi ′＝（Ｆｍi −Ｆｏ）＋ＯＳi
＝ｅi ＋ＯＳi
となる。なお、ここでは、オフセット値ＯＳi が加算される形になっている点に注意されたい。

参考までにこれらの式の意味合いを検証すると、差分手段１２ｅにおいて検出物理量Ｆｍi と目標設定物理量Ｆｏとの差分ΔＦi をとり、オフセット付加手段１２ｆにおいて差分ΔＦi に差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与えて制御量ｅi ′を生成することは、結果的に、一般的なフィードバック制御にいう偏差ｅi に差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として与えること（ｅi ′＝ｅi ＋ＯＳi ）と等価である。

以上、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）の三つの態様で共通していることは、制御量演算手段１２は、移動平均演算手段１１によって演算された差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として用いて、制御部１０に対する目標設定物理量Ｆｏとメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi との相対的数値関係に補正を与え、補正偏差に相当する制御量ｅi ′を生成するということである。

次に、移動平均演算手段１１について代表的な二つのパターンを説明する。

図３は図１、図２における移動平均演算手段１１について、その好ましい１態様を表している。この実施形態での移動平均演算手段１１は、差分算出手段１１ａと差分データ記憶手段１１ｂと移動平均算出手段１１ｃを備えている。

上記構成の本発明の環境試験装置において、前記の移動平均演算手段１１の構成に関して次のように構成する好ましい態様がある。それはすなわち、時系列をなす複数タイミングで繰り返しながら、サブセンサ５による検出物理量Ｆｓi とメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi との差分ΔＦi （＝Ｆｓi −Ｆｍi ）を算出する差分算出手段１１ａと、差分算出手段１１ａによる検出物理量の差分ΔＦi のデータを時系列をなす最新複数タイミングのもの（ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) ）について記憶する差分データ記憶手段１１ｂと、差分データ記憶手段１１ｂに記憶されている時系列をなす最新複数タイミングの差分の移動平均ＭＡi を算出する移動平均算出手段１１ｃとを備えたものである。

これは、個々のタイミングにおいて、取得した両センサ３，５の検出物理量Ｆｓi ，Ｆｍi から直ちに差分ΔＦi （＝Ｆｓi −Ｆｍi ）を求め、それをその都度記憶させることとし、移動平均ＭＡi を求めるときは、最新複数タイミングの差分データ（ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) ）から求めることとしたものである。

図４は図１、図２における移動平均演算手段１１について、その好ましい別の態様を表している。すなわち、図３の方式とは別に、移動平均演算手段１１の構成に関して次のように構成する好ましい態様がある。それは、サブセンサ５による検出物理量Ｆｓi とメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi とにつき時系列をなす最新複数タイミングのもの（（Ｆｓn ，Ｆｍn ），（Ｆｓn-1 ，Ｆｍn-1 ），（Ｆｓn-2 ，Ｆｍn-2 ），……，（Ｆｓn-(k-1) ，Ｆｍn-(k-1) ）について記憶する検出物理量記憶手段１１ｄと、検出物理量記憶手段１１ｄによる時系列をなす最新複数タイミングでの、同時刻のサブセンサ５による検出物理量Ｆｓi とメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi との差分ΔＦi （＝Ｆｓi −Ｆｍi ）をそれぞれ算出する差分算出手段１１ｅと、差分算出手段１１ｅによる時系列をなす複数の差分（ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) ）について、その差分の移動平均ＭＡi を算出する移動平均算出手段１１ｆとを備えたものである。

これは、個々のタイミングにおいて取得した両センサ３，５の検出物理量Ｆｓi ，Ｆｍi をその都度記憶させ、移動平均ＭＡi を求めるに際しては、まず最新複数タイミングの差分データ（ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) ）を求め、次いでその求めた差分データから移動平均ＭＡi を得るようにしたものである。

また、今回分の移動平均ＭＡn を求めるのに、
ＭＡn ＝ＭＡn-1 ＋ΔＦn ／ｋ−ΔＦn-(k-1) ／ｋ
としてもよい。この式は、
ＭＡn-1 ＝（ΔＦn-1 ＋ΔＦn-2 ＋ΔＦn-3 ＋……＋ΔＦn-(k-2) ＋ΔＦn-(k-1) ）／ｋ
を利用すれば、
ＭＡn ＝（ΔＦn ＋ΔＦn-1 ＋ΔＦn-2 ＋……＋ΔＦn-(k-1) ）／ｋ
と等価であることが理解される。

つまり、前回分の移動平均ＭＡn-1 を基準に、今回分の差分ΔＦn をデータ数ｋで除算したものを加算しかつ最も古い分の差分ΔＦn-(k-1) をデータ数ｋで除算したものを減算するのでもよい。

移動平均の計算方程式には単純移動平均、加重移動平均、指数移動平均などいくつかの種類があり、本発明ではそのいずれの方式を採用してもよい。

図５は図２（ａ）および図３の構成に対応した環境試験装置の動作を示すフローチャートである。この制御は制御部１０において実行される。制御部１０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ワーキングメモリとしてのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、操作部２に対する駆動制御部１、この駆動制御部１やメインセンサ３やサブセンサ５と接続された入出力インターフェースなどを備えている。

まず、ステップＳ１において、目標設定物理量Ｆｏの設定を行う。初回の設定であればキー操作等により外部から入力し、不揮発性メモリに格納させておく。初回でなければ、すでに不揮発性メモリに登録してある目標設定物理量Ｆｏを呼び出してもよい。

次いで、ステップＳ２において、メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi を取得するとともに、サブセンサ５による検出物理量Ｆｓi を取得する。

次いで、ステップＳ３において、サブセンサ５による検出物理量Ｆｓi とメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi との差分ΔＦi （＝Ｆｓi −Ｆｍi ）を算出する。この演算は移動平均演算手段１１における差分算出手段１１ａによって実行される。

次いで、ステップＳ４において、ステップＳ３で取得した差分ΔＦi （＝Ｆｓi −Ｆｍi ）のデータを差分データ記憶手段１１ｂにおいて更新的に記憶する。ステップＳ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６→（Ｓ７，Ｓ８）→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ２のループルーチンを繰り返すことにより、差分データ記憶手段１１ｂには時系列をなす複数ｋ個の差分（ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) ）のデータが記憶されることになる。

次いで、ステップＳ５において、差分データ記憶手段１１ｂにおける複数ｋ個の差分（ΔＦn ，ΔＦn-1 ，ΔＦn-2 ，……，ΔＦn-(k-1) ）のデータを用いて差分の移動平均ＭＡi を算出する。この演算は移動平均算出手段１１ｃによって実行される。その演算式の一例を挙げると、
ＭＡi ＝Σ（ΔＦi ）／ｋ
＝（ΔＦn ＋ΔＦn-1 ＋ΔＦn-2 ＋……＋ΔＦn-(k-1) ）／ｋ
がある。これは単純移動平均である。

次いで、ステップＳ６において、差分の移動平均ＭＡi の値をリミッタ判定する。すなわち、移動平均ＭＡi の大きさを規定の閾値範囲〔下限値ＭＡth1 ：上限値ＭＡth2 〕と比較して、移動平均ＭＡi がその閾値範囲内にあるかを判定し、閾値範囲内にあればステップＳ７に進み、閾値範囲内になければステップＳ８に進む。

ここで、下限値ＭＡth1 との比較、上限値ＭＡth2 との比較のいずれにおいても、それぞれの値を含む場合と含まない場合とがあり得る。すなわち、
ＭＡth1 ≦ＭＡi ≦ＭＡth2
ＭＡth1 ≦ＭＡi ＜ＭＡth2
ＭＡth1 ＜ＭＡi ≦ＭＡth2
ＭＡth1 ＜ＭＡi ＜ＭＡth2
のうちのいずれを採用してもよい。さらにここで、下限値ＭＡth1 と上限値ＭＡth2 とは任意の値を取り得るものとする（ただし、ＭＡth1 ≦ＭＡth2 ）。また、プラス値、マイナス値に関しても、
ＭＡth1 ：マイナス値 ＭＡth2 ：マイナス値
ＭＡth1 ：マイナス値 ＭＡth2 ：ゼロ値
ＭＡth1 ：マイナス値 ＭＡth2 ：プラス値
ＭＡth1 ：ゼロ値 ＭＡth2 ：ゼロ値
ＭＡth1 ：ゼロ値 ＭＡth2 ：プラス値
ＭＡth1 ：プラス値 ＭＡth2 ：プラス値
のうちのいずれを採用してもよい。装置の保護等のことを考慮してゼロ値の場合も含めている。

リミッタ判定についてより分かりやすくするために具体例をいくつか挙げると、
−２≦ＭＡi ≦２
−１．５≦ＭＡi ＜２
−２＜ＭＡi ≦２．５
２．１＜ＭＡi ＜２．９
−２．７≦ＭＡi ≦−１．２
０＜ＭＡi ≦１．９
−２≦ＭＡi ＜０
などのように、閾値とその境界判定については全く任意に定めてよい。

さらに、下限値ＭＡth1 と上限値ＭＡth2 のうちいずれか一方が無限定の場合も含み得るものとする。すなわち、
ＭＡth1 ≦ＭＡi
ＭＡth1 ＜ＭＡi
ＭＡi ≦ＭＡth2
ＭＡi ＜ＭＡth2
のうちのいずれを採用してもよい。

以上において、下限値ＭＡth1 、上限値ＭＡth2 のそれぞれにつき、いずれの値を採用するかは、試験条件や外部環境などに応じて任意に定めることが可能である。

移動平均ＭＡi の大きさが規定の閾値範囲内にあるとして進んだステップＳ７では、その規定の閾値範囲内にある移動平均ＭＡi を事後の演算に用いるオフセット値ＯＳi として採用する（ＯＳi ＝ＭＡi ）。

一方、移動平均ＭＡi の大きさが規定の閾値範囲内にないとして進んだステップＳ８では、その規定の閾値範囲を超えた側のリミット値（下限値ＭＡth1 または上限値ＭＡth2 ）を事後の演算に用いるオフセット値ＯＳi として採用する（ＯＳi ＝リミット値）。

ステップＳ７またはステップＳ８の次のステップＳ９において、前記のオフセット値ＯＳi を用いて検出物理量Ｆｍi を補正し、その補正後の検出物理量である補正検出物理量Ｆｍi ′とする。すなわち、
Ｆｍi ′＝Ｆｍi ＋ＯＳi
である。この演算は図２（ａ）の制御量演算手段１２におけるオフセット付加手段１２ａによって実行される。なお、オフセット値ＯＳi の付加の形態は加算となっている。メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi に対してオフセット値ＯＳi を作用させる図２（ａ）の様式では、オフセット値ＯＳi は「＋ＯＳi 」のかたちで作用させる。

次いで、ステップＳ１０において、補正検出物理量Ｆｍi ′と目標設定物理量Ｆｏとの差分を求め、これを補正偏差である制御量ｅi ′とする。すなわち、
ｅi ′＝Ｆｍi ′−Ｆｏ
である。この演算は制御量演算手段１２における差分手段１２ｂによって行われる。

次いで、ステップＳ１１において、駆動制御部１は制御量ｅi ′に基づいて操作部２を制御する。すなわち、制御量ｅi ′を最小化するように（限りなくゼロに近づくように）フィードバック制御を行う。

次いで、ステップＳ１２において、キー操作部からの駆動停止の指令の有無を判断する。その指令がなければステップＳ２にリターンし、上記のループルーチンを繰り返し実行する。駆動停止の指令があったときは制御動作を終了する。

また、ステップＳ４での差分ΔＦi （＝Ｆｓi −Ｆｍi ）の記憶については、いわゆる先入れ先出し（ＦＩＦＯ）方式を用いて、最新の差分データが取得されたときは最も古い差分データを消去し、代わりにその最新の差分データを記憶させることが好ましい。こうすることにより、ＲＡＭの必要容量を削減できる。

図６は図２（ｂ）および図３の構成に対応した環境試験装置の動作を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて図５のフローチャートとの対比で相違するのはステップＳ２９とステップＳ３０とである。

ステップＳ２９においては、ステップＳ２７またはステップＳ２８で求めたオフセット値ＯＳi を用いて目標設定物理量Ｆｏを補正し、その補正後の目標設定物理量である補正目標設定物理量Ｆｏ′とする。すなわち、
Ｆｏ′＝Ｆｏ−ＯＳi
である。この演算は図２（ｂ）の制御量演算手段１２におけるオフセット付加手段１２ｃによって実行される。なお、オフセット値ＯＳi の付加の形態は減算となっている。制御部１０への目標設定物理量Ｆｏに対してオフセット値ＯＳi を作用させる図２（ｂ）の様式では、オフセット値ＯＳi は「−ＯＳi 」のかたちで作用させる。

次いで、ステップＳ３０において、メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi と補正目標設定物理量Ｆｏ′との差分を求め、これを補正偏差である制御量ｅi ′とする。すなわち、
ｅi ′＝Ｆｍi −Ｆｏ′
である。この演算は制御量演算手段１２における差分手段１２ｄによって行われる。

その他のステップについては図５の場合と同様のものになっている。

図７は図２（ｃ）および図３の構成に対応した環境試験装置の動作を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて図５のフローチャートとの対比で相違するのはステップＳ４３とステップＳ５０である。

ステップＳ４３においては、メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi と制御部１０に設定された目標設定物理量Ｆｏとの差分である偏差ｅi を算出する。

ｅi ＝Ｆｍi −Ｆｏ
である。これは、差分手段１２ｅが実行する。なお、ステップＳ４３は図示の位置でなくてもよく、制御量ｅi ′の算出（ステップＳ５０参照）の前にあればよい。

ステップＳ５０においては、ステップＳ４３で求めた偏差ｅi （＝Ｆｍi −Ｆｏ）をステップＳ４８またはステップＳ４９で求めたオフセット値ＯＳi を用いて補正し、補正偏差である制御量ｅi ′とする。すなわち、
ｅi ′＝ｅi ＋ＯＳi
である。なお、オフセット値ＯＳi の付加の形態は加算となっている。元来の偏差ｅi （＝Ｆｍi −Ｆｏ）に対してオフセット値ＯＳi を作用させる図２（ｃ）の様式では、オフセット値ＯＳi は「＋ＯＳi 」のかたちで作用させる。

さらに詳しく解説すると次のようになる。

フィードバック制御において最小化を期する偏差ｅi は、制御部１０に対する目標設定物理量Ｆｏとメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi との差分である。すなわち、目標設定物理量Ｆｏをベースとして、〔ｅi ＝Ｆｍi −Ｆｏ〕である。また、制御量ｅi ′は、駆動制御部１が操作部２に対して行う制御の基準として用いる情報であるが、
ｅi ′＝ｅi ＋ＯＳi ＝（Ｆｍi −Ｆｏ）＋ＯＳi
である。

すなわち、実務上のこととして、制御量ｅi ′を求めるに際して、補正前の偏差ｅi が既知であれば、〔ｅi ′＝ｅi ＋ＯＳi 〕の演算で制御量ｅi ′を求めればよい。

補正前の偏差ｅi が既知でなければ、メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi を補正するか、目標設定物理量Ｆｏを補正すればよい。

メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi を補正する場合は、〔Ｆｍi ′＝Ｆｍi ＋ＯＳi 〕とし、〔ｅi ′＝Ｆｍi ′−Ｆｏ〕より、
ｅi ′＝（Ｆｍi ＋ＯＳi ）−Ｆｏ
とすればよい。

目標設定物理量Ｆｏを補正する場合は、〔Ｆｏ′＝Ｆｏ−ＯＳi 〕とし、〔ｅi ′＝Ｆｍi −Ｆｏ′〕より、
ｅi ′＝Ｆｍi −（Ｆｏ−ＯＳi ）
とすればよい。メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi に対してオフセット値ＯＳi を作用させるときは、加算をもって作用させる。一方、制御部１０に対する目標設定物理量Ｆｏに対してオフセット値ＯＳi を作用させるときは、減算をもって作用させる。

以上の説明はｅi ＝Ｆｍi −Ｆｏ＞０の場合である。

ｅi ＝Ｆｏ−Ｆｍi ＜０の場合には、次のようになる。この場合は、移動平均ＭＡi もオフセット値ＯＳi もマイナスとなる。

メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi を補正する場合は、
Ｆｍi ′＝Ｆｍi −｜ＯＳi ｜＝Ｆｍi ＋ＯＳi
であり、〔ｅi ′＝Ｆｍi ′−Ｆｏ〕であるから、
ｅi ′＝（Ｆｍi ＋ＯＳi ）−Ｆｏ
となり、上記のｅi ＝Ｆｍi −Ｆｏ＞０の場合と同じ式で表される。

目標設定物理量Ｆｏを補正する場合は、
Ｆｏ′＝Ｆｏ＋｜ＯＳi ｜＝Ｆｏ−ＯＳi
であり、〔ｅi ′＝Ｆｍi −Ｆｏ′〕より、
ｅi ′＝Ｆｍi −（Ｆｏ−ＯＳi ）
となり、これも上記のｅi ＝Ｆｍi −Ｆｏ＞０の場合と同じ式で表される。

以上のいずれにしても論理的には帰結は等価であり、差分の移動平均ＭＡi に基づくオフセット値ＯＳi で補正して制御量ｅi ′を算出し、この制御量ｅi ′を最小化するようにフィードバック制御を行う、ということである。

なお、上記では移動平均算出手段１１ｃが差分ΔＦi を求めるときの演算式を、
ΔＦi ＝Ｆｓi −Ｆｍi
としたが、これに代えて、前者と後者を入れ替えて、
ΔＦi ＝Ｆｍi −Ｆｓi
としてもよい。

また、上記ではオフセット値ＯＳi を検出物理量Ｆｍi または目標設定物理量Ｆｏに対して作用させるに当たり、メインセンサ３による検出物理量Ｆｍi に対して、
Ｆｍi ′＝Ｆｍi ＋ＯＳi
のように作用させる場合と、目標設定物理量Ｆｏに対して、
Ｆｏ′＝Ｆｏ−ＯＳi
のように作用させる場合とに画然と区分したが、本発明はこれに限定されるものではなく、オフセット値ＯＳi を２つに分けて、
ＯＳi ＝ＯＳ１i ＋ＯＳ２i
のようにし、
Ｆｍi ′＝Ｆｍi ＋ＯＳ１i
Ｆｏ′＝Ｆｏ−ＯＳ２i
の組み合わせでオフセット値ＯＳi をメインセンサ３による検出物理量Ｆｍi と目標設定物理量Ｆｏとの双方に対して作用させてもよい。

なお、上記した各事項および下記の各事項は後述する実施例においても当然に当てはめてよきものである。

また上記構成の本発明の環境試験装置において、前記の制御対象に関して、これを流体の温度とし、操作部２については流体に対して温度調節を行う温度調節機構とし、操作部２の出口を流体流出口とし、メインセンサ３およびサブセンサ５を温度センサとする態様がある。

またこれとは別に、前記の制御対象に関して、これを流体の湿度とし、操作部２については流体に対して湿度調節を行う湿度調節機構とし、操作部２の出口を流体流出口とし、メインセンサ３およびサブセンサ５を湿度センサとする態様がある。

また別に、前記の制御対象に関して、これを流体の温湿度とし、操作部２については流体に対して温度調節と湿度調節を行う温湿度調節機構とし、操作部２出口を流体流出口とし、メインセンサ３およびサブセンサ５を温湿度センサとする態様がある。

なお、ここでの２文節では、「温度」と「湿度」と「温湿度」の表記の区別に留意されたい。

上記において、流体としては気体、液体のいずれでもよい。気体の場合は空気のほか任意の元素ガス、混合ガスに適用可能であり、気体の温度、湿度、温湿度、流量、圧力などを制御対象とできる。液体の場合は水のほか任意の元素の液体、混合液体に適用可能であり、温度、流量、圧力を制御対象とできる。

また上記構成の本発明の環境試験装置において、前記のサブセンサ５として複数のサブセンサ５を設けた態様もある。この場合に、前記の移動平均演算手段１１としては、複数のサブセンサ５による検出物理量の平均値をもって差分の移動平均の演算を行うように構成する。あるいは、各差分の平均値をもって差分の移動平均としても構わない。

（Ｆ１ｓ＋Ｆ２ｓ）／２＝Ｆav
とした上で、
ΔＦ＝Ｆav−Ｆｍ
とするのが前者であり、
ΔＦ１＝Ｆ１ｓ−Ｆｍ
ΔＦ２＝Ｆ２ｓ−Ｆｍ
としたうえで、
ΔＦav＝（ΔＦ１＋ΔＦ２）／２
とするのが後者である。なお、サフィックスの「av」は平均値を意味する。

被試験体４における複数箇所についての環境試験や複数の被試験体４に対する同時的な環境試験を行うときに、サブセンサ５の個数が多いほど、全体的な傾向を容易に捕捉することが可能となる。

また、図５のステップＳ６や図６のステップＳ２６や図７のステップＳ４７で示すリミッタについては、これを差分の算出の際に使用してもよい。また、リミッタを省略することもあり得る。また、条件や状況に応じてリミッタを動作させるモードとリミッタを停止させるモードとを適宜に切り替える方式でもよい。また、リミッタの閾値（下限値ＭＡth1 または上限値ＭＡth2 ）を物理量の検出域に応じて変化させてもよい。例えば、装置の安定時にリミッタの閾値を少しずつ大きくしていき、最終的にはリミッタを無効化するようにしてもよい。また、リミッタは、上下限値の絶対値が同じ場合、移動平均の絶対値と比較するものであってもよい。

また、移動平均演算に用いる複数タイミングでの検出物理量について、これらは最新の複数タイミングでのものを採用するのが望ましいと言えるが、必ずしもこれのみに拘泥する必要はなくて、例えば、２つ飛び置きの複数タイミングでのものとか、３つ飛び置きの複数タイミングでのものとか、あるいはアトランダムに飛び飛びのものとか、あるいはある時間帯では連続した複数タイミングのものと、別の時間帯では飛び飛びの複数タイミングでのものとの組み合わせとしても構わない。

以下、本発明にかかわる環境試験装置の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。図８は本発明の実施例の環境試験装置の構成を示す概略図である。

図８において、１０は制御部、２は操作部としての空調装置である。空調装置２は温度調節機構２ａと湿度調節機構２ｂと送風機２ｃとを備えている。温度調節機構２ａは加熱器２ａ1 と冷却器２ａ2 とを備え、湿度調節機構２ｂは加湿器２ｂ1 と除湿器２ｂ2 とを備えている。３ａは温度のメインセンサ、３ｂは湿度のメインセンサ、４は被試験体、５ａは温度のサブセンサ、５ｂは湿度のサブセンサ、６は試験室、７は吹出ダクト、８は吸込ダクトである。

空調装置２の送風機２ｃは吹出ダクト７を介して試験室６の天井部に連通している。また、吹出ダクト７から離れた位置で試験室６の天井部が吸込ダクト８を介して空調装置２に連通している。温度調節機構２ａにおいて温度調節された空気や湿度調節機構２ｂにおいて湿度調節された空気が送風機２ｃおよび吹出ダクト７を介して試験室６に供給され、試験室６に置かれた被試験体４に対して温度調節された空気または湿度調節された空気または温湿度調節された空気が供給される。試験室６に供給された空気は吸込ダクト８を介して空調装置２の温度調節機構２ａや湿度調節機構２ｂに還流し、循環する。

温度のメインセンサ３ａおよび湿度のメインセンサ３ｂは試験室６の天井部で吹出ダクト７の吹出口近傍に配置されている。一方、温度のサブセンサ５ａおよび湿度のサブセンサ５ｂは被試験体４の近傍に配置されている。温度のサブセンサ５ａおよび湿度のサブセンサ５ｂは試験室６内において位置変更自在となっている。それは被試験体４の部位を異にする複数箇所に対して位置変更するためである。また、被試験体４自体の位置や姿勢の変更に対応するためである。

空調装置２に付随の制御部１０は図１の構成を有し、さらにその移動平均演算手段１１は図３または図４の構成を有している。

図９は制御部１０のハードウエア構成を表すブロック図である。図９において、１４はＣＰＵ、１５はＲＯＭ、１６はＲＡＭ、１７は不揮発性メモリ、１８は入出力インターフェースである。入出力インターフェース１８には温度のメインセンサ３ａ、サブセンサ５ａ、湿度のメインセンサ３ｂ、サブセンサ５ｂ、キー操作部１９および駆動制御部１が接続されている。

次に、上記構成の環境試験装置の動作を、（Ａ）温度センサによる温度調節の動作と、（Ｂ）湿度センサによる湿度調節の動作とに分けて、以下に説明する。

（Ａ）温度センサによる温度調節の動作
温度調節の動作を図１０のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートの場合、制御量演算手段１２は図２（ａ）のタイプとなっている。この実施例での特徴は、差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として用いる対象がメインセンサ３ａによる検出温度Ｔｍi となっており、補正偏差である制御量ｅi ′が補正後の検出温度Ｔｍi ′と制御部１０に対する目標設定温度Ｔｏとの差分として求められている点にある。

まず、ステップＳ６１において、不揮発性メモリ１７から目標設定温度Ｔｏを読み出して、ＲＡＭ１６に初期設定する。

次いで、ステップＳ６２において、温度のメインセンサ３ａによる検出温度Ｔｍi を取得するとともに、温度のサブセンサ５ａによる検出温度Ｔｓi を取得する。

次いで、ステップＳ６３において、サブセンサ５ａによる検出温度Ｔｓi とメインセンサ３ａによる検出温度Ｔｍi との差分ΔＴi （＝Ｔｓi −Ｔｍi ）を算出する。

次いで、ステップＳ６４において、ステップＳ６３で取得した差分ΔＴi （＝Ｔｓi −Ｔｍi ）のデータを差分データ記憶手段１１ｂにおいて更新的に記憶する。差分データ記憶手段１１ｂには時系列をなす複数ｋ個の差分（ΔＴn ，ΔＴn-1 ，ΔＴn-2 ，……，ΔＴn-(k-1) ）のデータが記憶されることになる。

次いで、ステップＳ６５において、差分データ記憶手段１１ｂにおける複数ｋ個の差分（ΔＴn ，ΔＴn-1 ，ΔＴn-2 ，……，ΔＴn-(k-1) ）のデータを用いて差分の移動平均ＭＡi を算出する。単純移動平均では、
ＭＡi ＝Σ（ΔＴi ）／ｋ
＝（ΔＴn ＋ΔＴn-1 ＋ΔＴn-2 ＋……＋ΔＴn-(k-1) ）／ｋ
である。

次いで、ステップＳ６６において、差分の移動平均ＭＡi の値をリミッタ判定する。すなわち、移動平均ＭＡi の大きさを規定の閾値範囲〔下限値ＭＡth1 ：上限値ＭＡth2 〕と比較して、移動平均ＭＡi がその閾値範囲内にあるかを判定し、閾値範囲内にあればステップＳ６７に進み、閾値範囲内になければステップＳ６８に進む。

移動平均ＭＡi の大きさが規定の閾値範囲内にあるとして進んだステップＳ６７では、その規定の閾値範囲内にある移動平均ＭＡi を事後の演算に用いるオフセット値ＯＳi として採用する（ＯＳi ＝ＭＡi ）。

一方、移動平均ＭＡi の大きさが規定の閾値範囲内にないとして進んだステップＳ６８では、その規定の閾値範囲を超えた側のリミット値（下限値ＭＡth1 または上限値ＭＡth2 ）を事後の演算に用いるオフセット値ＯＳi として採用する（ＯＳi ＝リミット値）。

ステップＳ６７またはステップＳ６８の次のステップＳ６９において、前記のオフセット値ＯＳi を用いて温度のメインセンサ３ａによる検出温度Ｔｍi を補正する。その補正後の検出温度をＴｍi ′とすると、
Ｔｍi ′＝Ｔｍi ＋ＯＳi
である。この演算はオフセット付加手段１２ａによって行われる。ここでは、オフセット値ＯＳi が加算される形になっている。

次いで、ステップＳ７０において、補正検出温度Ｔｍi ′と目標設定温度Ｔｏとの差分を求め、これを補正偏差である制御量ｅi ′とする。すなわち、
ｅi ′＝Ｔｍi ′−Ｔｏ
とする。この演算は差分手段１２ｂによって行われる。

次いで、ステップＳ７１において、駆動制御部１は制御量ｅi ′を最小化するようにフィードバック制御を行う。

次いで、ステップＳ７２において、キー操作部１９からの駆動停止の指令の有無を判断する。その指令がなければステップＳ６２にリターンし、上記のループルーチンを繰り返し実行する。駆動停止の指令があったときは制御動作を終了する。

ここで、上記ステップＳ７０の補正偏差である制御量〔ｅi ′＝Ｔｍi ′−Ｔｏ〕について検討する。〔Ｔｍi ′＝Ｔｍi ＋ＯＳi 〕であるから、
ｅi ′＝Ｔｍi ′−Ｔｏ
＝（Ｔｍi ＋ＯＳi ）−Ｔｏ
＝（Ｔｍi −Ｔｏ）＋ＯＳi
となる。ところで、〔ｅi ＝Ｔｍi −Ｔｏ〕であるから、結局は、
ｅi ′＝ｅi ＋ＯＳi
となる。これは、図７のステップＳ５０の式と同じである。

ステップＳ７１での制御量ｅi ′に基づく制御は駆動制御部１から操作部である空調装置２の温度調節機構２ａに対して行われる。試験条件と外部温度の関係に合わせて加熱器２ａ1 と冷却器２ａ2 の駆動状態は変わる。

以上のように、本実施例においては、サブセンサ５ａによる検出温度Ｔｓi とメインセンサ３ａによる検出温度Ｔｍi との差分ΔＴi （＝Ｔｓi −Ｔｍi ）をリアルタイムで時系列的に取得し、その複数ｋ個の検出温度の差分ΔＴn ，ΔＴn-1 ，ΔＴn-2 ，……，ΔＴn-(k-1) の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として用いてメインセンサ３による検出温度Ｔｍi を補正し、その補正結果の制御量ｅi ′を用いてフィードバック制御を行うようにしたので、次のような効果が発揮される。

すなわち、被試験体４のある場所が吹出ダクト７の吹出口からかなり離れており、しかも被試験体４の近傍では空調空気の流れが吹出口近傍に比べて相当に遅いことから被試験体４の近傍の温度は外気の影響を受けやすいものとなっていて、ダクト吹出口近傍のメインセンサ３ａの検出温度に対して被試験体４の近傍温度のずれが大きくなりやすい条件下であっても、目標設定温度Ｔｏへの高速高精度収斂を簡易に実現することができ、試験効率を向上させることができる。また、被試験体４の近傍の温度を検出するサブセンサ５ａの配置が被試験体４や試験室６に対して位置変更されてもフィードバック制御に用いるパラメータとしては同じものの使用が可能で、面倒な調節作業を不要化できる。

図１１は本実施例の環境試験装置における制御結果の一例を描いたものである。横軸に時間をとり、縦軸に温度をとっている。図１１（ａ）は時間推移を表し、図１１（ｂ）は図１１（ａ）での時刻ｔ１での各データの相関関係を示し、図１１（ｃ）は図１１（ａ）での時刻ｔ２での各データの相関関係を示す。

（Ｂ）湿度センサによる湿度調節の動作
湿度調節の動作を図１２のフローチャートを用いて説明する。

まず、ステップＳ８１において、不揮発性メモリ１７から目標設定湿度Ｈｏを読み出して、ＲＡＭ１６に初期設定する。

次いで、ステップＳ８２において、湿度のメインセンサ３ｂによる検出湿度Ｈｍi を取得するとともに、湿度のサブセンサ５ｂによる検出湿度Ｈｓi を取得する。

次いで、ステップＳ８３において、サブセンサ５ｂによる検出湿度Ｈｓi とメインセンサ３ｂによる検出湿度Ｈｍi との差分ΔＨi （＝Ｈｓi −Ｈｍi ）を算出する。

次いで、ステップＳ８４において、ステップＳ８３で取得した差分ΔＨi （＝Ｈｓi −Ｈｍi ）のデータを差分データ記憶手段１１ｂにおいて更新的に記憶する。差分データ記憶手段１１ｂには時系列をなす複数ｋ個の差分（ΔＨn ，ΔＨn-1 ，ΔＨn-2 ，……，ΔＨn-(k-1) ）のデータが記憶されることになる。

次いで、ステップＳ８５において、差分データ記憶手段１１ｂにおける複数ｋ個の差分（ΔＨn ，ΔＨn-1 ，ΔＨn-2 ，……，ΔＨn-(k-1) ）のデータを用いて差分の移動平均ＭＡi を算出する。単純移動平均では、
ＭＡi ＝Σ（ΔＨi ）／ｋ
＝（ΔＨn ＋ΔＨn-1 ＋ΔＨn-2 ＋……＋ΔＨn-(k-1) ）／ｋ
である。

次いで、ステップＳ８６において、差分の移動平均ＭＡi の値をリミッタ判定する。すなわち、移動平均ＭＡi の大きさを規定の閾値範囲〔下限値ＭＡth1 ：上限値ＭＡth2 〕と比較して、移動平均ＭＡi がその閾値範囲内にあるかを判定し、閾値範囲内にあればステップＳ８７に進み、閾値範囲内になければステップＳ８８に進む。

移動平均ＭＡi の大きさが規定の閾値範囲内にあるとして進んだステップＳ８７では、その規定の閾値範囲内にある移動平均ＭＡi を事後の演算に用いるオフセット値ＯＳi として採用する（ＯＳi ＝ＭＡi ）。

一方、移動平均ＭＡi の大きさが規定の閾値範囲内にないとして進んだステップＳ８８では、その規定の閾値範囲を超えた側のリミット値（下限値ＭＡth1 または上限値ＭＡth2 ）を事後の演算に用いるオフセット値ＯＳi として採用する（ＯＳi ＝リミット値）。

ステップＳ８７またはステップＳ８８の次のステップＳ８９において、前記のオフセット値ＯＳi を用いて湿度のメインセンサ３ｂによる検出湿度Ｈｍi を補正する。その補正後の検出湿度をＨｍi ′とすると、
Ｈｍi ′＝Ｈｍi ＋ＯＳi
である。ここでは、オフセット値ＯＳi が加算される形になっている。

次いで、ステップＳ９０において、補正検出湿度Ｈｍi ′と目標設定湿度Ｈｏとの差分を求め、これを補正偏差である制御量ｅi ′とする。すなわち、
ｅi ′＝Ｈｍi ′−Ｈｏ
とする。

次いで、ステップＳ９１において、駆動制御部１は制御量ｅi ′を最小化するようにフィードバック制御を行う。

次いで、ステップＳ９２において、キー操作部１９からの駆動停止の指令の有無を判断する。その指令がなければステップＳ８２にリターンし、上記のループルーチンを繰り返し実行する。駆動停止の指令があったときは制御動作を終了する。

ステップＳ９１での制御量ｅi ′に基づく制御は駆動制御部１から操作部である空調装置２の湿度調節機構２ｂに対して行われる。乾燥する時期では主に加湿器２ｂ1 を駆動し、高湿の時期では主に除湿器２ｂ2 を駆動することになる。もっとも、試験条件や外部環境によってはこれ以外の動作ももちろんあり得る。

以上のように、本実施例においては、サブセンサ５ｂによる検出湿度Ｈｓi とメインセンサ３ｂによる検出湿度Ｈｍi との差分ΔＨi （＝Ｈｓi −Ｈｍi ）をリアルタイムで時系列的に取得し、その複数ｋ個の検出湿度の差分ΔＨn ，ΔＨn-1 ，ΔＨn-2 ，……，ΔＨn-(k-1) の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として用いてメインセンサ３ｂによる検出湿度Ｈｍｉを補正し、その補正結果の制御量ｅi ′を用いてフィードバック制御を行うようにしたので、次のような効果が発揮される。すなわち、被試験体４のある場所が吹出ダクト７の吹出口からかなり離れており、しかも被試験体４の近傍では空調空気の流れが吹出口近傍に比べて相当に遅いことから被試験体４の近傍の湿度は外気の影響を受けやすいものとなっていて、ダクト吹出口近傍のメインセンサ３ｂの検出湿度に対して被試験体４の近傍湿度のずれが大きくなりやすい条件下であっても、目標設定湿度Ｈｏへの高速高精度収斂を簡易に実現することができ、試験効率を向上させることができる。また、被試験体４の近傍の湿度を検出するサブセンサ５ｂの配置が被試験体４や試験室６に対して位置変更されてもフィードバック制御に用いるパラメータとしては同じものの使用が可能で、面倒な調節作業を不要化できる。

図１０のフローチャートによる温度制御と図１２のフローチャートによる湿度制御とは互いに独立したものであってもよく、あるいは同時並行的に動作するのでもよい。さらには、湿度制御の結果を温度制御に反映させたり、逆に温度制御の結果を湿度制御に反映させるように構成してもよい。

図１３は温度調節の制御に関する別の実施例のフローチャートである。図１０のフローチャートと比較すると、ステップＳ６９ａとステップＳ７０ａが相違し、その他のステップは同じである。この実施例での特徴は、差分の移動平均ＭＡi をオフセット値ＯＳi として用いる対象が制御部１０に対する目標設定温度Ｔｏとなっており、補正偏差である制御量ｅi ′がメインセンサ３ａによる検出温度Ｔｍi と補正後の目標設定温度Ｔｏ′との差分として求められている点にある。

ステップＳ６９ａにおいて、差分の移動平均ＭＡi であるオフセット値ＯＳi を用いて制御部１０への目標設定温度Ｔｏを補正して、
Ｔｏ′＝Ｔｏ−ＯＳi
とする。なお、オフセット値ＯＳi の付加の形態は減算となっている。

次いで、ステップＳ７０ａにおいて、補正後の目標設定温度Ｔｏ′を用いて補正偏差である制御量ｅi ′を得る。すなわち、
ｅi ′＝Ｔｍi −Ｔｏ′
とする。

ここで、上記ステップＳ７０ａの補正偏差である制御量〔ｅi ′＝Ｔｍi −Ｔｏ′〕について検討する。〔Ｔｏ′＝Ｔｏ−ＯＳi 〕であるから、
ｅi ′＝Ｔｍi −Ｔｏ′
＝Ｔｍi −（Ｔｏ−ＯＳi ）
＝（Ｔｍi −Ｔｏ）＋ＯＳi
となる。〔ｅi ＝Ｔｍi −Ｔｏ〕であるから、結局は、
ｅi ′＝ｅi ＋ＯＳi
となる。これは、図７のステップＳ５０の式と同じである。

図１４は本実施例の環境試験装置における制御結果の一例を描いたものである。横軸に時間をとり、縦軸に温度をとっている。図１４（ａ）は時間推移を表し、図１４（ｂ）は図１４（ａ）での時刻ｔ１１での各データの相関関係を示し、図１４（ｃ）は図１４（ａ）での時刻ｔ１２での各データの相関関係を示す。

なお、フローチャートの図示は省略するが、湿度調節の場合も同様に考えることができる。なお、図１３で「温度」を「湿度」と書き替え、「Ｔ」を「Ｈ」と書き替えたものが湿度調節の場合のフローチャートに相当する。なお、空調装置と試験室が一体となっている構成でもよい。

また、次の（１）〜（４）のいずれかのモードの切り替えが行われる環境試験装置であってもよい。

（１）移動平均を用いた制御に加えて、リミッタを使用するモード
（２）移動平均を用いた制御は行うが、リミッタを使用しないモード
（３）移動平均は用いず偏差を用いる制御に加えて、リミッタを使用するモード
（４）移動平均は用いず偏差を用いる制御は行うが、リミッタを使用しないモード
例えば、温度、湿度、温湿度などの制御対象物理量の状態が不安定なときや過渡的な変化を示すときには上記の（１）のモードを選択し、それ以外の制御対象物理量の状態が安定なときや制御が不安定になりにくいときには上記の（２），（３），（４）のいずれかのモードを選択する。つまり、（１）のモードから（２），（３），（４）のいずれかのモードへの切り替えや、（２），（３），（４）のいずれかのモードから（１）のモードへの切り替えを行うものであってもよい。この他、（２）と（３）または（４）の切り替えでもよい。また、（１）〜（４）のすべてのモードを備えている必要はない。

このように時間的に一部にでも移動平均を用いた制御を含むものは、本発明の技術的範囲に属するものである。

本発明は、各種の環境試験装置において、目標設定物理量への高速高精度収斂を簡易に実現し、試験効率を向上させるための技術として有用である。

１ 駆動制御部
２ 操作部（空調装置）
２ａ 温度調節機構
２ｂ 湿度調節機構
２ｃ 送風機
３ メインセンサ
３ａ 温度のメインセンサ
３ｂ 湿度のメインセンサ
４ 被試験体
５ サブセンサ
５ａ 温度のサブセンサ
５ｂ 湿度のサブセンサ
６ 試験室
１０ 制御部
１１ 移動平均演算手段
１１ａ 差分算出手段
１１ｂ 差分データ記憶手段
１１ｃ 移動平均算出手段
１１ｄ 検出物理量記憶手段
１１ｅ 差分算出手段
１１ｆ 移動平均算出手段
１２ 制御量演算手段
１２ａ オフセット付加手段
１２ｂ 差分手段
１２ｃ オフセット付加手段
１２ｄ 差分手段
１２ｅ 差分手段
１２ｆ オフセット付加手段

Claims (14)

1. 内部で生成する制御量に基づいて制御信号を出力する制御部と、
   前記制御部による前記制御信号によって制御される操作部と、
   前記操作部の近傍に配置されて規定の物理量を検出するメインセンサと、
   被試験体の近傍における前記と同じ物理量を検出するサブセンサとを備え、
   前記制御部はさらに移動平均演算手段と制御量演算手段とを備え、
   前記移動平均演算手段は、前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分を時系列的に取得し、その取得した時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算するように構成され、
   前記制御量演算手段は、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均をオフセット値として、前記制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから前記制御量を生成するものであって、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均を規定の閾値範囲と比較して、前記移動平均が前記閾値範囲内であればその移動平均を前記オフセット値とし、前記移動平均が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記オフセット値とすることができるように構成されている環境試験装置。
2. 内部で生成する制御量に基づいて制御信号を出力する制御部と、
   前記制御部による前記制御信号によって制御される操作部と、
   前記操作部の近傍に配置されて規定の物理量を検出するメインセンサと、
   被試験体の近傍における前記と同じ物理量を検出するサブセンサとを備え、
   前記制御部はさらに移動平均演算手段と制御量演算手段とを備え、
   前記移動平均演算手段は、前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分を時系列的に取得し、その取得した時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算するように構成され、
   前記制御量演算手段は、前記移動平均演算手段によって演算された差分の移動平均をオフセット値として、前記制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから前記制御量を生成するものであって、
   前記移動平均演算手段は、前記差分を規定の閾値範囲と比較して、前記差分が前記閾値範囲内であればその差分を前記移動平均の演算に用い、前記差分が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記移動平均の演算に用いることができるように構成されている環境試験装置。
3. 前記制御量演算手段は、
   前記メインセンサによる検出物理量に対して前記移動平均演算手段によって得られた前記オフセット値を与えて補正検出物理量を生成するオフセット付加手段と、
   前記オフセット付加手段による補正検出物理量と前記目標設定物理量との差分をとり前記制御量とする差分手段とを備えて構成されている請求項１又は２に記載の環境試験装置。
4. 前記制御量演算手段は、
   前記目標設定物理量に対して前記移動平均演算手段によって得られた前記オフセット値を与えて補正目標設定物理量を生成するオフセット付加手段と、
   前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット付加手段による前記補正目標設定物理量との差分をとり前記制御量とする差分手段とを備えて構成されている請求項１又は２に記載の環境試験装置。
5. 前記制御量演算手段は、
   前記メインセンサによる検出物理量と前記目標設定物理量との差分をとり偏差とする差分手段と、
   前記差分手段による偏差に対して前記移動平均演算手段によって得られた前記オフセット値を与えて前記制御量とするオフセット付加手段とを備えて構成されている請求項１又は２に記載の環境試験装置。
6. 前記移動平均演算手段は、
   時系列をなす複数タイミングで繰り返しながら、前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分を算出する差分算出手段と、
   前記差分算出手段による検出物理量の差分のデータを時系列をなす複数タイミングのものについて記憶する差分データ記憶手段と、
   前記差分データ記憶手段に記憶されている時系列をなす複数タイミングの差分の移動平均を算出する移動平均算出手段とを備えたものとして構成されている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の環境試験装置。
7. 前記移動平均演算手段は、
   前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量とにつき時系列をなす複数タイミングのものについて記憶する検出物理量記憶手段と、
   前記検出物理量記憶手段による時系列をなす複数タイミングでの、同時刻の前記サブセンサによる検出物理量と前記メインセンサによる検出物理量との差分をそれぞれ算出する差分算出手段と、
   前記差分算出手段による時系列をなす複数の差分について、その差分の移動平均を算出する移動平均算出手段とを備えたものとして構成されている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の環境試験装置。
8. 前記制御対象が流体の温度または湿度の少なくともいずれか一方を含むものであり、前記操作部が流体に対して温度調節を行う温度調節機構または湿度調節を行う湿度調節機構の少なくともいずれか一方を含むものであり、前記操作部の近傍が流体流出口であり、前記メインセンサおよび前記サブセンサが温度センサまたは湿度センサの少なくともいずれか一方を含むものである請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の環境試験装置。
9. 前記サブセンサとして複数のサブセンサが設けられ、前記移動平均演算手段は前記複数のサブセンサによる検出物理量の平均値をもって前記差分の移動平均の演算を行うように構成されている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の環境試験装置。
10. メインセンサおよびサブセンサからそれぞれ所定の検出物理量を取得するステップと、
    前記両検出物理量の差分を求めるステップと、
    時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算し、得られた移動平均をオフセット値とするステップと、
    制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから操作部に対する制御量を生成するステップとを有し、
    前記移動平均をオフセット値とするステップは、前記差分の移動平均を規定の閾値範囲と比較して、前記移動平均が前記閾値範囲内であればその移動平均を前記オフセット値とし、前記移動平均が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記オフセット値とすることができる環境試験装置の制御方法。
11. メインセンサおよびサブセンサからそれぞれ所定の検出物理量を取得するステップと、
    前記両検出物理量の差分を求めるステップと、
    時系列をなす複数タイミングでの前記両検出物理量の差分の移動平均を演算し、得られた移動平均をオフセット値とするステップと、
    制御部に対する目標設定物理量と前記メインセンサによる検出物理量と前記オフセット値とから操作部に対する制御量を生成するステップとを有し、
    前記移動平均をオフセット値とするステップは、前記差分を規定の閾値範囲と比較して、前記差分が前記閾値範囲内であればその差分を前記移動平均の演算に用い、前記差分が前記閾値範囲内でなければその閾値範囲のリミット値を前記移動平均の演算に用いることができる環境試験装置の制御方法。
12. 前記制御量を生成するステップは、前記メインセンサによる検出物理量に対して前記オフセット値を与えて補正検出物理量を生成し、前記補正検出物理量と前記目標設定物理量との差分をとることにより前記制御量を生成する請求項１０又は１１に記載の環境試験装置の制御方法。
13. 前記制御量を生成するステップは、前記目標設定物理量に対して前記オフセット値を与えて補正目標設定物理量を生成し、前記メインセンサによる検出物理量と前記補正目標設定物理量との差分をとることにより前記制御量を生成する請求項１０又は１１に記載の環境試験装置の制御方法。
14. 前記制御量を生成するステップは、前記メインセンサによる検出物理量と前記目標設定物理量との差分をとって偏差を生成し、前記偏差に対して前記オフセット値を与えることにより前記制御量を生成する請求項１０又は１１に記載の環境試験装置の制御方法。

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