JP4663689B2

JP4663689B2 - シミュレーション装置及び方法

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Publication number: JP4663689B2
Application number: JP2007168737A
Authority: JP
Inventors: 茂幸久井
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009008473A

Description

本発明は、制御装置から入力される制御信号に基づいて第一演算周期で第一制御対象を模擬して周期的に変動する第一特性信号を生成して出力する第一演算部と、前記第一演算周期より長い所定周期で前記第一特性信号をモニタ信号として収集する信号計測部とを備えたシミュレーション装置及び方法に関する。

近年、様々な分野において製品等の開発に要する期間やコストを削減するとともに製品等の安全性を事前検証し、或いは実際のプラントに対する運転の模擬訓練を行なうことを目的として、実際の装置やプラントにおけるメカニズムや電気的信号等の果たす役割を数式化したモデルをコンピュータに演算させて、その結果に基づいて製品等の特性を確認し、起こり得る問題を事前に解決、或いは訓練するシミュレーション装置が利用されている。

このようなシミュレーション装置として、特許文献１には、仮想的に車両用エンジン制御装置を実車両に装着した環境を作り出し、動作確認および性能評価を行うための装置であって、予め設定されるプログラムに従って、仮想的な車両に相当する車両モデルとして動作し、クランク角度およびエンジンの各行程にそれぞれ対応する模擬信号を生成し、模擬信号を車両用エンジン制御装置に与えて動作の確認および性能評価を行うモデル用コンピュータ装置と、モデル用コンピュータ装置と協調して動作し、モデル用コンピュータ装置の車両モデルに必要な信号を発生する信号発生装置とを備えたリアルタイムシミュレーション装置が提案されている。

当該シミュレーション装置は、モデル用コンピュータ装置が、制御装置から入力される制御信号に基づいて所定の演算周期で制御対象を模擬して周期的に変動する特性信号を生成して出力する演算部を備え、リアルタイムで信号の入出力処理及びモデル演算を実行するモデル演算用コンピュータと、前記演算周期よりも長い所定周期で特性信号をモニタ信号として収集して表示する信号計測部を備え、モデル演算用コンピュータにより実行されるシミュレーションの条件設定や起動管理を行なうホストコンピュータを互いにＬＡＮで接続して構成されていた。

演算用コンピュータで演算された信号の入出力処理データ及び演算値は、ＬＡＮを介して所定周期でホストコンピュータに伝送され、それらの値に基づいてホストコンピュータの表示画面に時系列的に表示される数値や波形をオペレータが目視観察することにより、エンジン制御装置が正常に作動しているか否かを評価して判断するように構成されていた。
特開平１１−３２６１３５号公報

しかし、上述の構成によれば、モデル演算用コンピュータにより所定の演算周期で演算等の処理が行なわれた特性データが、信号計測部によりその演算周期よりも長い周期で収集されるものであったため、特性データが周期的に変化する場合に、その変動周波数が高くなると信号計測部により収集されるデータに欠損が生じて、欠落により表示画面に時系列的に表示される波形が乱れ、モニタとしての機能が発揮されなくなるという問題があった。

例えば、モデル演算用コンピュータにより車両の駆動モータとして使用される永久磁石同期モータが模擬されるような場合には、図１１に示すように、モータの高速回転時にモータを駆動する三相電流波形が潰れて正常な波形を表示することができなくなり、エンジンが模擬されるような場合には、エンジンの高速回転時にエンジンに設けたノックセンサの出力波形や、排気管に設けた空燃比センサの出力波形が潰れて正常な波形を表示することができなくなる。

このような問題を解決するために、信号計測部による特性データの収集周期を短くすることが考えられるが、その場合には高速のＬＡＮを搭載する必要があり、システムの構成を大幅に変更する必要があり、既存のシミュレーション装置に対応できないという問題がある。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、演算周期より長い計測周期で特性データを収集する場合に、既存のシステムを大幅に変更せずに、波形の潰れを招くことなく、特性データを適正にモニタできるシミュレーション装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるシミュレーション装置の特徴構成は、第一及び第二制御対象を制御する制御装置から入力される制御信号に基づいて第一演算周期で第一制御対象を模擬して周期的に変動する第一特性信号を生成して出力する第一演算部と、前記第一特性信号に基づいて前記第一演算周期より長い第二演算周期で第二制御対象を模擬して第二特性信号を生成して出力する第二演算部と、前記第一特性信号及び第二特性信号をモニタ信号として収集する信号計測部とを備え、前記信号計測部から前記第一演算部に対して前記第二演算周期でデータ要求信号が出力され、当該データ要求信号を基準として前記第一演算部により一周期の第一特性信号が生成されたときに、当該一周期の第一特性信号値がその位相または時刻とともに前記信号計測部に収集され、前記第二演算部に送信されるように構成されている点にある。

上述の構成によれば、信号計測部から第二演算周期で出力されるデータ要求信号を基準として第一演算部により生成された一周期の第一特性信号がその位相または時刻とともに信号計測部に出力されるため、信号計測部では一周期の第一特性信号値が確実に収集され、従って波形の潰れを招くことがない。

以上説明した通り、本発明によれば、演算周期より長い計測周期で特性データを収集する場合に、既存のシステムを大幅に変更せずに、波形の潰れを招くことなく、特性データを適正にモニタできるシミュレーション装置を提供することができるようになった。

以下に、本発明によるシミュレーション装置について説明する。図１に示すように、シミュレーション装置１は、シミュレーション対象を模擬する被制御系としてのモデル演算部１０と、モデル演算部１０を統括管理するホストコンピュータとしての管理装置１６とを備えて構成され、モデル演算部１０と管理装置１６とは、ＬＡＮ（例えば、イーサネット（ゼロックス社の登録商標））１７を介して接続され、所定の周期、例えば５００μｓｅｃ．の周期で交信するように構成されている。

モデル演算部１０に、モデル演算部１０で模擬されるシミュレーション対象を制御する制御装置２が接続されて、制御装置２に組み込まれる制御用ソフトウェアの評価が行なわれる。具体的に、制御装置２は、車両に搭載された三相同期モータとしての永久磁石同期モータやエンジンを制御するマイクロコンピュータ及び制御プログラムが格納されたメモリを備えたハイブリッド車の電子制御装置である。

管理装置１６は、所定のオペレーティングシステム（以下、「ＯＳ」と記す。）の下で動作するアプリケーションプログラムがインストールされ、表示部や、キーボード及びマウス等の入出力機器等を備えたパーソナルコンピュータで構成されている。

管理装置１６は、ＯＳに組み込まれたＧＵＩ（Graphical User Interface）を介してオペレータが操作入力可能に構成され、オペレータによる操作に基づいてモデル演算部１０を起動し、モデル演算部１０から送信された計測データに基づいて、その結果を表示する。つまり、アプリケーションプログラムに基づいて表示部に表示された操作画面に対してマウスやキーボードを操作することにより、モデル演算部１０に対する演算条件の設定や起動または停止等の操作が可能に構成されている。

モデル演算部１０は、ＯＳを実行するＣＰＵが搭載されたマザーボードと、マザーボードとＰＣＩバス１３で接続される複数の入出力変換ボードで構成され、それらがケーシングに収容されている。

マザーボードにはＣＰＵとモデルプログラムが格納されたメモリと演算結果を格納するメモリ及び周辺回路が設けられ、ＣＰＵにより実行されるモデルプログラムに基づいて、モータの機械部分の模擬演算や、車両におけるモータ以外の機械（例えば、エンジンやトランスミッション）の模擬演算を行なうモデル演算部が構築されている。

入出力変換ボードにはＣＰＵやＦＰＧＡまたはＡＳＩＣ等を備えた演算ブロック及び演算結果を格納するメモリが設けられ、制御装置２から出力される制御信号に基づいて、永久同期磁石モータの動作を模擬して、三相電流信号やモータの回転角度信号を制御装置２に出力するモータ系のモデル演算部や、エンジン動作やトランスミッション動作を模擬してマザーボードから入力されるエンジン回転数や車速に対応するクランクパルス信号や車速パルス信号を生成して制御装置２に出力したり、制御装置２から入力される点火パルスや噴射パルス等の制御信号を計測して、点火タイミングや噴射量をマザーボードに出力するエンジン系のモデル演算部が構築されている。

上述のモデル演算部１０と制御装置２は、同一のケーシングに収容された信号中継ボードでなるインタフェース部１４（１４１、１４２）を介して接続されている。尚、インタフェース部１４は、入出力変換ボードと制御装置２の間で遣り取りされる信号を整合させるハードウェア回路である。

つまり、上述のモデル演算部１０は、制御装置２から入力される制御信号に基づいて第一演算周期で第一制御対象を模擬して周期的に変動する第一特性信号を生成して出力する電気系のモデル演算部である一対の第一演算部１１（１１Ａ，１１Ｂ）と、第一特性信号に基づいて第一演算周期より長い第二演算周期で第二制御対象を模擬して第二特性信号を生成して出力する機械系のモデル演算部である第二演算部１２で構成されている。

第一演算部１１Ａは、制御装置２から出力される三相のＰＷＭ信号に基づいてモータに印加する三相の交流電圧データを生成する模擬インバータ１１ａと、模擬インバータ１１ａから出力された三相の交流電圧データに対応する三相の交流電流データを同期モータの電圧方程式に基づいて算出するとともに、モータの回転角度データを算出する模擬モータ１１ｂと、前記回転角度データに基づいて角度成分信号を生成する模擬レゾルバ１１ｃを備えている。

模擬モータ１１ｂにより演算された三相の交流電流データはインタフェース部１４を介して制御装置２に出力されるとともに、ＰＣＩバス１３を介して第二演算部１２に出力される。また、模擬レゾルバ１１ｃで生成された角度成分信号はインタフェース部１４を介して制御装置２に出力される。

第一演算部１１Ｂは、制御装置２からエンジンに出力される点火パルス信号や噴射パルス信号を受信して第二演算部１２に出力する制御パルス信号計測部１１ｅと、第二演算部１２から出力されたエンジン回転数情報及び車速情報を受信して制御装置２にクランクパルス信号及び車速パルス信号を出力する模擬パルス信号処理部１１ｄを備えている。

つまり、第一演算部１１で算出された交流電圧データ、交流電流データ、回転角度データ、角度信号等の演算値と、制御装置２から入力されたＰＷＭ信号、点火パルス信号、噴射パルス信号等の入出力データにより第一特性データが構成される。所定期間に生成された複数の第一特性信号値はその位相または時刻とともにメモリに記憶される。

第二演算部１２は、模擬モータ１１ｂから出力された三相の交流電流データに基づいてモータトルクを算出するモータモデル演算部１２ａと、点火パルス信号や噴射パルス信号等に基づいてエンジントルクを算出するエンジンモデル演算部１２ｂと、モータモデル演算部１２ａ及びエンジンモデル演算部１２ｂで算出されたトルクに基づいてエンジン回転数情報及び車速情報を算出するトランスミッションモデル演算部１２ｃを備え、エンジン回転数情報及び車速情報を第一演算部１１Ｂに出力するように構成されている。

つまり、各モデル演算部１２ａ，１２ｂ，１２ｃで算出されるモータトルク、エンジントルク、エンジン回転数情報、車速情報等の演算値により第二特性データが構成される。

例えば、図２に示すように、模擬インバータ１１ａは、制御装置２から出力される、モータを所定トルクで駆動するための制御電流に対応する三相のＰＷＭ信号に基づいて（ＳＡ１）、制御信号としてのＵ，Ｖ，Ｗの三相電圧信号値を算出する（ＳＡ２）。ＰＷＭ信号は、例えば、正弦波状の相電圧制御値と三角波状の搬送波とを比較して得られる信号で、その周波数はＰＷＭ信号のパルス幅の変動周期により定められている。

模擬モータ１１ｂは、同期モータの特性を示す電圧方程式に基づいて、模擬インバータ１１ａから入力されるＵ，Ｖ，Ｗの三相電圧信号値からＵ，Ｖ，Ｗの三相電流信号値を算出して（ＳＡ３）、内蔵するＤＡ変換部を介して制御装置２及び第二演算部１２へ出力する（ＳＡ４）。

以下、詳述する。モータの磁極がつくる磁束の向きをｄ軸、これよりπ／２進んだ方向をｑ軸とするｄ，ｑ座標系で当該モータの特性を規定する電圧方程式は、数１で示される。

数１において、Ｖ_ｄ及びＶ_ｄは電機子電圧のｄ軸及びｑ軸成分であり、Ｉ_ｄ及びＩ_ｑは電機子電流のｄ軸及びｑ軸成分であり、Ｒは電機子巻線抵抗であり、Ｌ_ｄ及びＬ_ｑはｄ軸のインダクタンス及びｑ軸のインダクタンスであり、φは永久磁石による電機子鎖交磁束であり、ωは電気角速度であり、ｐは微分演算子である。

模擬モータ１１ｂは、先ず、当該模擬モータの電圧方程式に基づいて得られた三相の電流値Ｉ_ｕ、Ｉ_ｖ、Ｉ_ｗに対するｄ，ｑ成分値Ｉ_ｄ，Ｉ_ｑを、数２に基づいて算出する。θ_ｎはｄ軸の進み角（ｒａｄ）である。

次に、ｄｑ変換したＩ_ｄ及びＩ_ｑに対応する発生トルクＴｅ（Ｎｍ）を、数３に基づいて算出する。尚、数３において、Ｐ_ｎは極対数であり、φは鎖交磁束（Ｖ／ｒａｄ／ｓ）であり、Ｌｄはｄ軸インダクタンス（Ｈ）であり、Ｌｑはｑ軸インダクタンス（Ｈ）である。

そして、算出した発生トルクＴｅに対応する回転角速度ω（ｒａｄ／ｓ）を、数４に基づいて算出する。数４において、Ｊは慣性力（ｋｇｍ^２）であり、Ｔｍは負荷トルク（Ｎｍ）であり、Ｄは減衰係数（Ｎｍｓ／ｒａｄ）であり、ｔは時間（ｓ）である。

最後に、算出した回転角速度ωを、数５に示すように、時間積分して回転角度信号θ_ｓ（ｒａｄ）を算出して模擬レゾルバ１１ｃに出力する（ＳＡ５）。

模擬レゾルバ２０は、正弦波生成部と余弦波生成部と変調部を備え、模擬モータ１１ｂから入力された回転角度信号に対応して正弦波生成部と余弦波生成部により生成された正弦波及び余弦波を、制御装置２から出力された励磁信号に基づいて変調部で変調した角度成分信号を制御装置２に出力する（ＳＡ６）。

第一演算部１１では、このような一連の処理が１μｓｅｃ．の第一演算周期で繰り返され（ＳＡ７）、第一特性データは１μｓｅｃ．の周期で更新される。例えば、模擬モータ１１ｂで模擬される同期モータが８極の永久磁石同期モータの場合、回転数が１００００ｒｐｍであれば三相電流信号の周期は１．５ｍｓとなり、高回転領域であっても十分に対応できる演算周期に設定されている。

一方、第二演算部１２では、モータモデル演算部１２ａにより、数２、数３に示す演算式に基づいて、模擬モータ１１ｂから出力された三相電流値に対するモータトルクが算出され（ＳＡ８）、エンジンモデル演算部１２ｂにより、詳述しないが所定のエンジンモデル式に基づいてエンジントルクが算出され（ＳＡ９）、トランスミッションモデル演算部１２ｃにより、両トルクに基づいた適切なギア比が演算され（ＳＡ１０）、当該ギア比に対応した車速情報等が算出されて制御装置２に出力される（ＳＡ１１）。

第二演算部１２では、このような一連の処理が１ｍｓｅｃ．の第二演算周期で繰り返され（ＳＡ１２）、第二特性データは１ｍｓｅｃ．の周期で更新される。つまり、第一特性信号に基づいて第一演算周期より長い第二演算周期で第二制御対象を模擬して第二特性信号を生成して出力するのである。

制御装置２は、モデル演算部から出力される三相電流信号、モータ角度信号、エンジン回転数信号、さらには車速パルス信号等に基づいて、所定速度で走行するように三相のＰＷＭ信号を出力してモータの回転制御を行なうとともに、点火パルス信号や噴射パルス信号を出力してエンジンの回転制御を行なう。

上述したように、第一演算部１１、特にモータ演算を行なう第一演算部１１Ａは、高速（第二演算部１２に比べて）での演算が必要なので、ＦＰＧＡやＡＳＩＣ等のハードウェア回路で構成し、これに対して第二演算部１２は、計測処理やホストとの通信処理を行なったり、車両モデルの演算が複雑で、モデルの構成を変更する必要が生じる可能性が高いことから、ＣＰＵ（ソフトウェア）で構成することが望ましい。

上述した第二演算部１２には、さらに、第一演算部１１で処理される第一特性データ及び第二演算部１２で処理される第二特性データを、第二演算周期で計測する信号計測部１２１を備えている。

信号計測部１２１には、第一演算部１１で所定期間に生成され、入出力変換ボード上のメモリに記憶された複数の第一特性信号値を、その位相または時刻とともに所定周期で収集してマザーボード上の演算結果を格納するメモリに区画された計測データ格納領域に格納する信号送信部が設けられている。つまり、第一演算部１１で所定期間に生成された複数の第一特性信号値は、その位相または時刻とともに、所定周期で第二演算部１２に送信される。さらに、信号計測部１２１は、第二演算部１２で生成され、マザーボード上のメモリに格納された複数の第二特性値を前記計測データ格納領域に格納する。

計測データ格納領域に格納された第一及び第二特性データは、信号計測部１２１により前記第二演算部１２の演算周期またはその整数倍の周期でＬＡＮ１７を介して管理装置１６に送信され、管理装置１６の表示部に時系列的に波形データとして表示される。

信号計測部１２１による信号計測周期は、第二演算部１２の演算周期と同期した１ｍｓｅｃ．の周期に設定されている。尚、これは一例であり、本発明では第一演算周期より長い所定周期であればよい。

第一演算部１１により入出力変換ボード上のメモリに格納される第一特性信号値が生成される所定期間は、信号計測部１２１による信号計測周期よりも短く、少なくとも最も周波数の高い第一特性信号の一周期に設定されている。この周期は周波数が異なる第一特性信号夫々に対して設定されることが好ましい。

例えば、図３（ａ）に示すように、第一演算部１１で当該一周期の間に任意の第一特性信号に対する複数の信号値Ａ_１〜Ａ_ｎが第一演算周期毎に生成される場合、入出力変換ボード上のメモリに格納された信号値Ａ_１〜Ａ_ｎが、信号計測部１２１によりその信号計測周期で一括収集される。尚、これらの第一特性信号値は対応する位相または／及び時刻データとともに、ＰＣＩバスを介して信号計測部１２１に送信される。

例えば、図３（ａ）の場合、位相データ「θ_１（＝０°）」及び／または時刻データ「ＴＡ_１」が、第一特性信号値Ａ_１とともに信号計測部１２１に送信され、同様に、第一特性信号値Ａ_２〜Ａ_ｎも位相及び／または時刻のデータ（θ_２〜θ_ｎ、ＴＡ_２〜ＴＡ_ｎ）とともに信号計測部１２１に送信される。

以下、第一演算部１１と信号計測部１２１との間での第一特性信号値の送信プロトコルについて説明する。

信号計測部１２１から第一演算部１１に対して信号計測周期でデータ要求信号が出力されると、当該データ要求信号の受信タイミングを基準として第一演算部１１はメモリへの第一特性信号値の格納処理を開始する。第一演算部１１は一周期にわたる第一特性信号値のメモリへの格納処理が終了すると、信号計測部１２１に対してレディ信号を返送する。信号計測部１２１はレディ信号を受信すると、第一演算部１１に対してデータの転送命令を送信し、第一演算部１１は転送命令に応答して当該一周期の第一特性信号値と位相データ及び／または時刻データを信号計測部１２１に送信する。

尚、第一演算部１１で周波数が異なる第一特性信号夫々に対してメモリに格納されるデータの生成周期が設定されている場合には、全ての第一特性信号の格納処理が終了した時点でレディ信号が送信される。

信号計測部１２１は、第一演算部１１にデータ要求信号を送信したタイミングで、第二演算部１２により生成された第二特性信号値を収集することにより、第一演算部１１及び第二演算部１２で生成されたデータの同期を確保する。

例えば、図３（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、信号計測部１２１から第一演算部１１へデータ要求信号が出力されると（Ｔ１０、ＳＢ１）、第一演算部１１は、当該データ要求信号の受信タイミングで（ＳＣ１）、所定期間（例えば一周期）に生成された複数の信号値（第一特性信号値）を、各信号値に対応する位相または／及び時刻データとともにメモリに格納しておく（Ｔ１１〜Ｔ１２、ＳＣ２）。

第一演算部１１は、所定期間の第一特性信号値並びに位相または／及び時刻データのメモリへの格納処理が完了すると（Ｔ１２）、レディ信号を信号計測部１２１へ送信する（ＳＣ３）。

信号計測部１２１は、レディ信号を受信すると（ＳＢ２）、第一演算部１１に対してデータの転送命令を送信し（ＳＢ３）、第一演算部１１は、データの転送命令を受信すると当該転送命令に応答して（ＳＣ４）、ステップＳＣ２で格納した所定期間の第一特性信号値並びに位相または／及び時刻データを信号計測部１２１へ送信する（ＳＣ５）。

信号計測部１２１は、第一演算部１１からデータの受信を完了すると（ＳＢ４）、当該データを管理装置１６へ転送するとともに（ＳＢ５）、第一演算部１１に対して次のデータ要求信号を出力する（Ｔ２０、ＳＢ１）。

信号計測部１２１では、ステップＳＢ１からＳＢ５の一連の処理が、第一演算周期より長い所定周期である信号計測周期で繰り返される（ＳＢ６）。

第一演算部１１では、ステップＳＣ１からＳＣ５の一連の処理が、信号計測部１２１からデータ要求信号を受信する度に繰り返される（ＳＣ１）。

上述した管理装置１６には、信号計測部１２１により収集されたモニタ信号に基づいて各特性信号の波形を表示部に表示するモニタ信号表示部が備えられている。モニタ信号表示部が波形を表示部に表示する機能は、管理装置１６にインストールされたアプリケーションプログラムの実行によって実現される。

第一特性信号の波形の表示部への表示例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）における表示画面は、第一特性信号が表示された波形表示エリア３０と、マウスでのクリック等によって所定の機能を実行する機能スイッチ３１等で構成されている。所定の機能は、例えば、画面の切替、表示波形の切替、及び表示波形の倍率の変更等である。

モニタ信号表示部は、データ要求信号を基準として収集された複数周期の第一特性信号を、互いに連続するように隣接して表示するように構成されている。

詳述すると、図３（ｂ）で説明したように、信号計測部１２１は、所定周期のうちの所定期間の第一特性信号のみを収集される。つまり、図６に示すように、信号計測部１２１は、図６で実線に示す第一特性信号のデータのみを離散的に収集し、所定期間と所定期間の間の期間の第一特性信号のデータ（図６において破線で示すデータ）を収集しない。

よって、モニタ信号表示部は、図６において実線で示す所定期間の第一特性信号のみを信号計測部１２１から受け取り、受け取った離散的な第一特性信号の各々を、図６において一点鎖線にて示すように、時系列で隣接するように管理装置１６の表示部に表示する。つまり、図５（ａ）の表示例の第一特性信号は、図６の一点鎖線で示す波形が表示部に表示されたものである。

上述の構成では、表示される波形は離散データを繋げたものである。しかし、第一演算周期のような短周期で生成される特性信号は、一周期単位で見た場合にほぼ同じ波形が連続して生成される場合が多く、このような場合においては、表示される波形が離散データを繋げたものであっても、連続して生成される波形の全てを表示させるのと、ほとんど同様の波形を表示させることができる。

以上説明したとおり、本発明によるシミュレーション方法は、制御装置２から入力される制御信号に基づいて第一演算周期で第一制御対象を模擬して周期的に変動する第一特性信号を生成して出力する第一演算ステップと（図２におけるステップＳＡ２〜ＳＡ７）、第一特性信号に基づいて第一演算周期より長い第二演算周期で第二制御対象を模擬して第二特性信号を生成して出力する第二演算ステップと（図２におけるステップＳＡ８〜ＳＡ１２）、所定周期で第一特性信号及び第二特性信号をモニタ信号として収集する信号計測ステップ（図４におけるＳＢ１〜ＳＢ６、及び、ＳＣ１〜ＳＣ５）とを備え、第一演算ステップで所定期間に生成された複数の第一特性信号値がその位相または時刻とともに、所定周期で前記信号計測ステップで収集されるように構成されている。

以下、別実施形態について説明する。上述の実施形態では、モニタ信号表示部は、データ要求信号を基準として収集された複数周期の第一特性信号を、互いに連続するように隣接して表示する構成について説明したが、モニタ信号表示部は、データ要求信号を基準として収集された複数周期の第一特性信号に基づいて、モニタ信号表示部により未収集の第一特性信号を補完して表示する構成であってもよい。

例えば、モニタ信号表示部は、信号計測部１２１によって収集されていない第一特性信号に相当する部分（図６において破線で示す第一特性信号）の代わりとして、図７（ａ）に示すように、当該部分が第一演算部１１において生成される直前に第一演算部１１において生成されて信号計測部１２１によって収集された波形と同一の波形を、信号計測部１２１によって収集されていない第一特性信号に相当する部分に挿入する構成であってもよい。

また、図７（ｂ）に示すように、当該部分が第一演算部１１によって生成された直後に第一演算部１１によって生成されて信号計測部１２１によって収集された波形と同一の波形を、信号計測部１２１によって収集されていない第一特性信号に相当する部分に挿入する構成であってもよい。

別の例として、モニタ信号表示部は、図８に示すように、信号計測部１２１によって収集されていない第一特性信号に相当する部分の代わりとして、当該部分が第一演算部１１によって生成される直前及び直後に第一演算部１１によって生成されて信号計測部１２１によって収集された両波形の平均値よりなる波形を、信号計測部１２１によって収集されていない第一特性信号に相当する部分に挿入する構成であってもよい。

上述の構成によれば、信号計測部１２１が離散的なデータを収集した場合でも、モニタ信号表示部が第一特性信号を補完して表示するので、表示波形を時系列で連続性あるものにすることができる。

上述の実施形態では、モニタ信号表示部は、各特性信号の波形のうち第一特性信号の波形を表示部に表示する構成について説明したが、表示する信号は第一特性信号だけとは限らない。

つまり、シミュレーション装置１は、信号計測部１２１により収集されたモニタ信号に基づいて各特性信号の波形を表示するモニタ信号表示部を備え、信号計測部１２１から第一演算部１１に対して所定周期でデータ要求信号が出力され、当該データ要求信号を基準として第一演算部１１により一周期の第一特性信号が生成されたときに、当該一周期の第一特性信号値がその位相または時刻とともに信号計測部１２１に収集され、且つ、第二演算部１２によりデータ要求信号と同期して生成された第二特性信号値が前記信号計測部に収集されるように構成され、モニタ信号表示部１２２により第二特性信号が第一特性信号の位相または時刻と対応付けて表示される構成であってもよい。

以下に詳述する。図９に示すように、信号計測部１２１は、データ要求信号を第一演算部１１に送信するタイミングで、第二演算部１２において生成された第二特性信号の当該タイミングにおける信号値をデータＤＡ１としてメモリに格納しておく。そして、信号計測部１２１は、第一演算部１１から第一特性信号値並びに位相または／及び時刻データを受信すると、格納しておいたデータＤＡ１を受信したデータとともに管理装置１６へ転送する。同様にして、データＤＡ２〜４等のデータも管理装置１６へ転送する。

モニタ信号表示部は、受け取ったデータＤＡ１〜４を第一特性信号の所定期間の最初のタイミングにおけるデータＤＡ１〜４とし、図９に二点鎖線で示すように、各データＤＡ１〜４により形成される波形を第二特性信号として表示部に表示する。

図７（ｂ）及び図８に示すような波形を表示部に表示させる場合は、当該波形は時系列で連続するデータであるが、図７（ａ）に示すような波形を表示部に表示させる場合、当該波形は時系列で連続していない離散データである。このような離散データを表示させるときに時刻データ等を表示させた場合の表示例としては、例えば、図５（ｂ）に示すように、第一特性信号の各周期における時刻を表示させる方法がある。図５（ｂ）は、周期１０μｓｅｃの波形を４０μｓｅｃ間隔で収集した離散データを表示部に表示させた例を示している。

上述の実施形態では、シミュレーション装置１は、第一演算部１１、第二演算部１２、及び信号計測部１２１を備えた構成について説明したが、シミュレーション装置１は、第二演算部１２を備えていない構成であってもよい。

この場合、シミュレーション装置１は、制御装置２から入力される制御信号に基づいて第一演算周期で第一制御対象を模擬して周期的に変動する第一特性信号を生成して出力する第一演算部１１と、第一演算周期より長い所定周期で第一特性信号をモニタ信号として収集する信号計測部１２１とを備え、第一演算部１１で所定期間に生成された複数の第一特性信号値がその位相または時刻とともに、前記所定周期で信号計測部１２１に収集されるように構成されていてもよい。

また、信号計測部１２１は、第一特性信号をモニタ信号として外部（例えば管理装置１６）に送信する信号送信部として機能し、前記信号送信部は、第一演算部１１で所定期間に生成された第一特性信号値をその位相または時刻とともに、前記所定周期で送信するように構成されていてもよい。

更に、シミュレーション装置１に信号計測部１２１を備えることなく、第一演算部１１で所定期間に生成された第一特性信号値はその位相または時刻とともに、シミュレーション装置１に備えられた信号送信部によって、前記所定周期で、外部に設けられた信号計測部１２１に送信されるように構成してもよい。

即ち、シミュレーション装置１は、制御装置２から入力される制御信号に基づいて第一演算周期で第一制御対象を模擬して周期的に変動する第一特性信号を生成する第一演算部と、前記第一演算周期より長い所定周期で前記第一特性信号をモニタ信号として外部に送信する信号送信部とを備え、前記信号送信部は、前記第一演算部で所定期間に生成された第一特性信号値をその位相または時刻とともに、前記所定周期で送信するように構成されていてもよい。

尚、前記信号送信部は、ＰＣＩバスを介して第一特性信号等を送信する構成に限らず、例えば、無線ＬＡＮや衛星通信等の既存の通信媒体によって第一特性信号等を送信する構成であってもよい。

なお、第二演算部１２を備えていない構成において、上述の実施形態ではマザーボード（第二演算部１２）にて構築されていた機械系のモデル演算部は、電気系のモデル演算部と同様に、入出力変換ボード（第一演算部１１）にて構築されていてもよい。

上述の実施形態では、シミュレーション装置１がモータシミュレータである構成について説明した。つまり、モデル演算部１０と接続される制御装置２はモータ制御装置であり、モータ制御装置から入力される制御信号に基づいて駆動される三相同期モータの三相電流信号が第一演算部１１により第一特性信号として生成され、三相電流信号が制御装置２に入力される信号経路と、信号計測部１２１にモニタ信号として収集される信号経路とが設けられている構成について説明した。

しかし、シミュレーション装置１はモータシミュレータに限らず、例えば、制御装置２としてのエンジン制御装置やブレーキ制御装置に接続されるエンジンシミュレータやブレーキシミュレータ等であってもよい。

例えば、シミュレーション装置１をエンジンシミュレータとした場合、モデル演算部１０は、モータの電気系のモデル演算部である第一演算部１１Ａを備えずに、エンジンの電気系のモデル演算部である第一演算部１１Ｂのみを備えている。そして、モデル演算部１０と接続される制御装置２は、エンジン車の電子制御装置である。

なお、波形の潰れを招くことなく特性データを適正にモニタ表示するという本発明の目的から、本発明のシミュレーション装置１のシミュレーション対象は、短い周期の波形を出力するものであることが好ましい。

上述の実施形態では、シミュレーション装置１は、管理装置１６とモデル演算部１０を備えており、管理装置１６とモデル演算部１０とがＬＡＮ１７を介して接続されている構成について説明したが、シミュレーション装置１は、管理装置１６とモデル演算部１０が一体に構成されていてもよい。

詳述すると、この場合のシミュレーション装置１は、ＯＳの下で動作するアプリケーションプログラムを実行するＣＰＵが搭載されたメインボードと、メインボードとＰＣＩバスで接続される複数の入出力変換ボードで構成され、それらが図１０に示すようなケーシングに収容されている。

ケーシングには、管理装置１６の表示部やキーボードの代わりとしての表示部１００やボタンスイッチ等で構成される入力部２００が備え付けられており、表示部１００や入力部２００はメインボードと接続されている。

メインボードには、ＣＰＵ、プログラムが格納されたメモリ、演算結果を格納するメモリ、及び周辺回路が設けられ、ＣＰＵにより当該プログラムが実行されることで、上述した実施形態の管理装置１６におけるアプリケーションプログラムの実行、及び、第二演算部１２におけるモデルプログラムの実行により実現されていた機能が実現される。

上述した実施形態は、本発明を実現する一実施例を説明するものであり、各部の具体的な構成は、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、構築するシステムに応じて適宜変更設計することが可能である。

シミュレーション装置のブロック構成図モータシミュレーションの処理について説明するためのフローチャート（ａ）は、第一特性信号値の一括収集について説明するための、（ｂ）は、信号計測部と第一演算部との間のデータの送受信について説明するための波形図（ａ）は、第一演算部との間のデータの送受信における信号計測部の処理を説明し、（ｂ）は、信号計測部との間のデータの送受信における第一演算部の処理を説明するためのフローチャート（ａ）は、第一特性信号の波形の表示部への表示例を示し、（ｂ）は、離散データを表示させるときに時刻データ等を表示させた場合の表示部への表示例を示した説明図所定期間の第一特性信号の信号計測部による収集についての説明図（ａ）は、収集されない複数周期の直前に収集された第一特性信号の挿入による第一特性信号の補完を示し、（ｂ）は、収集されない複数周期の直後に収集された第一特性信号による第一特性信号の補完を示す説明図収集されない複数周期の直前に収集された第一特性信号と直後に収集された第一特性信号の平均値の挿入による第一特性信号の補完を示す説明図第二特性信号の信号計測部による収集についての説明図管理装置と装置筐体が一体に構成されたシミュレーション装置の外観図信号計測部により表示部に表示される特性データの波形の説明図

１：シミュレーション装置
２：制御装置
１０：モデル演算部
１１：第一演算部
１２：第二演算部
１２１：信号計測部
１６：管理装置

Claims

第一及び第二制御対象を制御する制御装置から入力される制御信号に基づいて第一演算周期で第一制御対象を模擬して周期的に変動する第一特性信号を生成して出力する第一演算部と、
前記第一特性信号に基づいて前記第一演算周期より長い第二演算周期で第二制御対象を模擬して第二特性信号を生成して出力する第二演算部と、
前記第一特性信号及び第二特性信号をモニタ信号として収集する信号計測部とを備え、
前記信号計測部から前記第一演算部に対して前記第二演算周期でデータ要求信号が出力され、当該データ要求信号を基準として前記第一演算部により一周期の第一特性信号が生成されたときに、当該一周期の第一特性信号値がその位相または時刻とともに前記信号計測部に収集され、前記第二演算部に送信されるように構成されているシミュレーション装置。
前記信号計測部により収集されたモニタ信号に基づいて各特性信号の波形を表示するモニタ信号表示部を備え、
前記データ要求信号を基準として収集された複数周期の第一特性信号が、前記モニタ信号表示部により互いに連続するように隣接して表示されるように構成されている請求項１記載のシミュレーション装置。
前記信号計測部により収集されたモニタ信号に基づいて各特性信号の波形を表示するモニタ信号表示部を備え、
前記データ要求信号を基準として収集された複数周期の第一特性信号に基づいて、前記モニタ信号表示部により未収集の第一特性信号が補完されて表示されるように構成されている請求項１記載のシミュレーション装置。
前記制御装置がモータ制御装置であり、前記モータ制御装置から入力される制御信号に基づいて駆動される三相同期モータの三相電流信号が前記第一演算部により前記第一特性信号として生成され、前記三相電流信号が前記制御装置に入力される信号経路と、前記信号計測部に前記モニタ信号として収集される信号経路が設けられている請求項１から３の何れかに記載のシミュレーション装置。
第一及び第二制御対象を制御する制御装置から入力される制御信号に基づいて第一演算周期で第一制御対象を模擬して周期的に変動する第一特性信号を生成して出力する第一演算ステップと、
前記第一特性信号に基づいて前記第一演算周期より長い第二演算周期で第二制御対象を模擬して第二特性信号を生成して出力する第二演算ステップと、
所定周期で前記第一特性信号及び第二特性信号をモニタ信号として収集する信号計測ステップとを備え、
前記信号計測ステップは、前記第一演算ステップに対して前記第二演算周期でデータ要求信号を出力し、当該データ要求信号を基準として前記第一演算ステップにより一周期の第一特性信号が生成されたときに、当該一周期の第一特性信号値をその位相または時刻とともに収集し、前記第二演算ステップに送信するように構成されているシミュレーション方法。