JPH1164191A - Material testing machine - Google Patents

Material testing machine

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JPH1164191A
JPH1164191A JP21854897A JP21854897A JPH1164191A JP H1164191 A JPH1164191 A JP H1164191A JP 21854897 A JP21854897 A JP 21854897A JP 21854897 A JP21854897 A JP 21854897A JP H1164191 A JPH1164191 A JP H1164191A
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JP
Japan
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sample
load
displacement
control gain
spring constant
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Nobunari Takahashi
信成 高橋
Katsumi Yamashita
勝巳 山下
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a control according to the state change of a sample by estimating the spring constant of the sample from the relation between detected load and displacement, and correcting the control gain to be set for a hydraulic servo system. SOLUTION: The operation of an actuator 3 is controlled, and a displacement caused in a sample S is monitored through a displacement gauge 6 while gradually increasing the load applied to the sample S. When a minute displacement of the degree exceeding the minimum resolution of the displacement gauge 6 is detected, the operation of the actuator 3 is stopped, and the load applied to the sample at that time is held as it is. The displacement is stabilized in this state, and the spring constant of the sample S is estimated from the relation between the load and displacement detected in the stabilized state to determine the optimum control gain of a hydraulic servo control system. Thus, even if the control gain is shifted from the optimum value by the change of rigidity of the sample S during the test, it is corrected with the determined optimum control gain, whereby a highly precise test can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、油圧サーボ系を介
して試料に加える負荷を、該試料に生じた変位、例えば
荷重や変位または歪みフィードバック制御しながら前記
試料の性質を計測する材料試験機に係り、特に試験中に
おける試料の状態変化に対応した制御を可能とした電気
油圧サーボ型の材料試験機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material testing machine for measuring the properties of a sample while controlling a load applied to the sample via a hydraulic servo system, such as a load, a displacement or a strain, by feedback control. More particularly, the present invention relates to an electro-hydraulic servo type material testing machine capable of performing control corresponding to a change in the state of a sample during a test.

【0002】[0002]

【関連する背景技術】近時、各種試料に対する適用範囲
が広く、しかも精度の高い制御が可能なことから、図1
に示すように構成された閉ループ式の電気油圧サーボ型
の材料試験機が注目されている。この材料試験機は、概
略的にはロードセル1を介してフレーム2と油圧シリン
ダからなるアクチュエータ3との間に各種試料である試
験片Sを保持し、油圧源4からサーボ弁5を介して与え
られる圧力油(油圧)を用いてアクチュエータ3を駆動
し、これによって前記試験片Sに負荷を加える如く構成
される。
[Related Background Art] In recent years, since the range of application to various samples is wide and control with high accuracy is possible, FIG.
A closed-loop electrohydraulic servo-type material testing machine configured as shown in FIG. This material testing machine generally holds test pieces S, which are various samples, between a frame 2 and an actuator 3 composed of a hydraulic cylinder via a load cell 1 and supplies the specimen S from a hydraulic source 4 via a servo valve 5. The actuator 3 is driven using the applied pressure oil (oil pressure), thereby applying a load to the test piece S.

【0003】しかして上記負荷により試験片Sに加えら
れた荷重は前記ロードセル1によって検出され、また上
記負荷の印加によって試験片Sに生じる変位は変位計6
により、更にその歪みは該試験片Sに貼付された歪みゲ
ージ7によりそれぞれ検出される。マイクロコンピュー
タ等によって構成される制御部8は、上記の如く検出さ
れる荷重や変位,歪みをそれぞれ入力し、例えばロード
セル1によって検出される荷重と目標荷重との偏差が零
(0)となるようにサーボアンプ9を介してサーボ弁5
の作動をフィードバック制御する。このようなフィード
バック制御系により、油圧駆動されるアクチュエータ3
がサーボ制御されて前記試験片Sに加えられる負荷(荷
重)が調整される。
The load applied to the test piece S by the load is detected by the load cell 1, and the displacement generated in the test piece S by the application of the load is measured by a displacement meter 6.
The strain is further detected by the strain gauges 7 attached to the test piece S. The control unit 8 constituted by a microcomputer or the like inputs the load, displacement, and strain detected as described above, for example, so that the deviation between the load detected by the load cell 1 and the target load becomes zero (0). To the servo valve 5 via the servo amplifier 9
Is feedback controlled. The actuator 3 driven hydraulically by such a feedback control system
Is servo-controlled to adjust the load (load) applied to the test piece S.

【0004】尚、この電気油圧サーボ制御系は、図2に
示すようにフィードバック制御系を構成する閉ループを
なすブロック線図として表現される。即ち、この制御系
は荷重(または変位)に対する制御目標値と、検出アン
プ8aを介して検出される試験片Sの変化(荷重や変
位)との偏差Δを偏差器8bを介して求め、所定の制御
ゲインが設定されたコントローラ8cの下で上記偏差Δ
を零(0)とするようにサーボアンプ9の作動を制御す
ることで前記サーボ弁5を介してアクチュエータ3を油
圧駆動し、これによって前記試験片Sに加える負荷(荷
重や変位)を調整する制御ループとして表現できる。
The electro-hydraulic servo control system is expressed as a closed loop block diagram constituting a feedback control system as shown in FIG. That is, the control system obtains a deviation Δ between the control target value for the load (or displacement) and the change (load or displacement) of the test piece S detected via the detection amplifier 8a via the deviation device 8b. The above-mentioned deviation Δ is obtained under the controller 8c in which the control gain is set.
The actuator 3 is hydraulically driven via the servo valve 5 by controlling the operation of the servo amplifier 9 so that is set to zero (0), whereby the load (load or displacement) applied to the test piece S is adjusted. It can be expressed as a control loop.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した如く
構成される電気油圧サーボ型の材料試験機においては、
試験片Sの仕様(剛性)に応じて最適設定された制御ゲ
インの下で、その試験を行うことが重要である。ちなみ
に制御ゲインが不足していると制御応答性が悪くなり、
また制御ゲインが過大であるとハンチングが生じたり、
試料に過度な負荷(荷重)を掛けてしまう等の問題が生
じる。そこで従来にあっては、一般的にはオペレータ
(試験者)の経験の下で試験片Sの剛性を推定して制御
ゲインを仮設定し、予備的な荷重・変位制御の下で試行
錯誤的に制御ゲインを適正化を図っている。
However, in the electrohydraulic servo type material testing machine configured as described above,
It is important to perform the test under a control gain optimally set according to the specification (rigidity) of the test piece S. By the way, if the control gain is insufficient, the control response will be poor,
If the control gain is too large, hunting may occur,
Problems such as applying an excessive load (load) to the sample occur. Therefore, conventionally, generally, the stiffness of the test piece S is estimated based on the experience of the operator (tester) to temporarily set the control gain, and trial and error is performed under the preliminary load / displacement control. The control gain is optimized.

【0006】しかしながら、上述した如く試行錯誤的に
適性な制御ゲインを設定した上で材料試験を行っても、
その試験中に試験片(試料)Sの状態(剛性)が変化
し、その制御ゲインが最適条件からずれることがある。
特に試験片(試料)Sに加えた荷重に対して該試験片
(試料)Sが弾性域にあるような場合、その制御状態が
徐々に変化するので、結局、精度の高い計測(試験)が
できなくなると言う問題がある。
However, even if a material test is performed after setting an appropriate control gain by trial and error as described above,
During the test, the state (rigidity) of the test piece (sample) S changes, and the control gain may deviate from the optimum condition.
In particular, when the test piece (sample) S is in the elastic range with respect to the load applied to the test piece (sample) S, the control state gradually changes, and as a result, highly accurate measurement (test) is eventually performed. There is a problem that it will not be possible.

【0007】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、試験中に試料の剛性が変化する
ような場合であっても、そのフィードバック制御系に対
して試料の状態変化に応じた制御ゲインを最適設定する
ことができ、常に安定に精度の高い材料試験を実施する
ことのできる材料試験機を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a feedback control system for controlling the state of a sample even when the rigidity of the sample changes during a test. An object of the present invention is to provide a material testing machine which can optimally set a control gain according to a change and can always stably perform a high-precision material test.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明は、油圧サーボ系を介して試料に加える負荷
を該試料に生じた変化、例えば荷重や変位または歪みに
応じてフィードバック制御しながら前記試料の性質を試
験する、所謂電気油圧サーボ式の材料試験機であって、
特に前記油圧サーボ系に対して設定した所定の制御ゲイ
ンの下で前記試料に負荷を加えて該試料を試験している
試験期間中において、前記試料に加わっている荷重と該
試料に生じた変位とを所定の周期で検出する検出し、検
出された荷重と変位との関係から前記試料のバネ定数を
推定する手段を備え、この推定したバネ定数に従って前
記油圧サーボ系に対して設定する制御ゲインを補正する
ことを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides feedback control of a load applied to a sample via a hydraulic servo system in accordance with a change in the sample, for example, load, displacement or strain. While testing the properties of the sample, a so-called electro-hydraulic servo type material testing machine,
In particular, during a test period in which a load is applied to the sample under a predetermined control gain set for the hydraulic servo system to test the sample, the load applied to the sample and the displacement generated in the sample. At a predetermined cycle, and means for estimating the spring constant of the sample from the relationship between the detected load and displacement, and a control gain set for the hydraulic servo system according to the estimated spring constant. Is corrected.

【0009】即ち、本発明は試験中に周期的に検出され
る試料の荷重と変位との関係から該試料のバネ定数を推
定し、この推定したバネ定数に基づいて油圧サーボ系に
対する最適な制御ゲインを求め、この最適制御ゲインに
従って前記油圧サーボ系に対して設定している制御ゲイ
ンを補正することで、試料の状態変化に拘わることな
く、常に前記油圧サーボ系に対する制御系の安定化を図
りながら高精度に試験を行うことを特徴としている。
That is, according to the present invention, the spring constant of a sample is estimated from the relationship between the load and the displacement of the sample periodically detected during a test, and optimal control for the hydraulic servo system is performed based on the estimated spring constant. By obtaining a gain and correcting the control gain set for the hydraulic servo system according to the optimum control gain, the control system for the hydraulic servo system is always stabilized regardless of a change in the state of the sample. It is characterized by performing tests with high accuracy.

【0010】また本発明は請求項2に記載するように、
試験開始に先立って前記油圧サーボ系に対する制御ゲイ
ンをその最小値から徐々に高めて前記試料に加える負荷
を漸増させ、前記試料の変位が検出された時点における
前記荷重と変位との関係から前記試料のバネ定数を推定
して油圧サーボ系に対する制御ゲインを初期設定した
後、前記試料に対する試験を開始することを特徴として
いる。
[0010] Further, the present invention provides,
Prior to the start of the test, the control gain for the hydraulic servo system is gradually increased from its minimum value to gradually increase the load applied to the sample, and the sample is determined based on the relationship between the load and the displacement when the displacement of the sample is detected. After initializing the control gain for the hydraulic servo system by estimating the spring constant of the above, the test on the sample is started.

【0011】更に本発明は請求項3に記載するように、
油圧サーボ系に対する制御ゲインについては、予め各種
試料について求めたバネ定数と油圧サーボ系に固有な最
適制御ゲインとの関係を示すテーブルを参照すること
で、試料に加えられた荷重とその変位との関係から推定
されるバネ定数に応じて求めることを特徴としている。
Further, the present invention provides, as described in claim 3,
Regarding the control gain for the hydraulic servo system, the load applied to the sample and its displacement can be determined by referring to a table showing the relationship between the spring constant previously obtained for various samples and the optimum control gain specific to the hydraulic servo system. It is characterized in that it is determined according to the spring constant estimated from the relationship.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る材料試験機について、特に試料(試験
片)Sに対して加える負荷、具体的には荷重やその変位
量を制御する油圧サーボ系に対する制御ゲインの最適設
定機能について説明する。この実施形態に係る材料試験
機は、基本的には前述した図1に示すように、サーボ弁
5を介して油圧駆動されるアクチュエータ3と、サーボ
弁5作動を制御する制御部8を備えて構成される。特に
この材料試験機が特徴とするところは、制御部8が持つ
機能の1つとして、所定の制御ゲインの下で実行される
試料(試験片S)の試験中における該試料Sの状態(剛
性)変化を監視し、この状態変化に応じて前記制御ゲイ
ンを補正することで、その油圧サーボ系に対する制御ゲ
インを最適化設定する機能を備えている点にある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, a material tester according to an embodiment of the present invention will be described below. In particular, the load applied to a sample (test piece) S, specifically, the load and its displacement amount are described. The function for optimally setting the control gain for the hydraulic servo system to be controlled will be described. The material testing machine according to this embodiment basically includes, as shown in FIG. 1 described above, an actuator 3 that is hydraulically driven via a servo valve 5 and a control unit 8 that controls the operation of the servo valve 5. Be composed. One of the features of the material testing machine is that the state of the sample S (stiffness) during the test of the sample (test piece S) executed under a predetermined control gain is one of the functions of the control unit 8. 3) The function of monitoring the change and correcting the control gain according to the change in the state to optimize and set the control gain for the hydraulic servo system.

【0013】この機能は、所定の制御ゲインが設定され
たフィードバック制御系の下でアクチュエータ3を駆動
して試料Sに負荷を加えて疲労試験を行っている際、試
料Sに加えられている荷重と、そのときに試料Sに生じ
ている変位とを所定の周期で計測する手段(検出手
段)、計測された前記試料Sの荷重と変位との関係から
該試料Sのバネ定数を推定する手段(バネ定数推定手
段)、そして推定されたバネ定数に従って油圧サーボ制
御系に対して設定している制御ゲインを補正して最適化
する手段(制御ゲイン補正手段)を具備して実現され
る。
This function is performed when the actuator 3 is driven under a feedback control system in which a predetermined control gain is set and a load is applied to the sample S to perform a fatigue test. Means for detecting the displacement occurring in the sample S at a predetermined cycle (detection means), and means for estimating the spring constant of the sample S from the relationship between the measured load and the displacement of the sample S. (Spring constant estimation means) and means (control gain correction means) for correcting and optimizing the control gain set for the hydraulic servo control system according to the estimated spring constant.

【0014】特にこの実施形態における材料試験機で
は、その油圧サーボ制御系に固有な特性として、各種試
料のバネ定数と最適制御ゲインとの関係を予め求めてテ
ーブル化して求めておき、前述した如く求めた荷重と変
位との関係から推定される試料のバネ定数に従って前記
テーブルを参照することでその制御系に最適な制御ゲイ
ンを求め、これを設定することを特徴としている。
In particular, in the material testing machine according to this embodiment, as a characteristic inherent to the hydraulic servo control system, the relationship between the spring constant of each sample and the optimum control gain is obtained in advance in a table and obtained as described above. It is characterized in that an optimum control gain for the control system is obtained by referring to the table according to the spring constant of the sample estimated from the obtained relationship between the load and the displacement, and this is set.

【0015】次にこの材料試験機の油圧サーボ制御系に
対して、試料(試験片S)の剛性に応じて設定した制御
ゲインの下での該試料(試験片S)の試験と、その試験
中における前記試料(試験片S)の状態(剛性)変化に
伴う制御ゲインの補正について説明する。油圧サーボ制
御系に対する制御ゲインの初期設定は、図3にその処理
概念を時間的な経緯として示すように、例えばフレーム
2とアクチュエータ3との間に試料Sをチャッキングし
た後、先ず油圧サーボ制御系に対する制御ゲインを、そ
の最小値から徐々に高めながらアクチュエータ3の作動
を制御し、試料Sに加える負荷(荷重)を徐々に増大さ
せることから開始される。この際、負荷(荷重)の印加
によって試料Sに生じる変位を変位計6を介して監視し
ながら、該試料Sの微小な変位、例えば変位計6の最小
分解能を越える程度の僅かな変位が検出されるまで、上
記負荷(荷重)を徐々に増大させる。尚、この初期設定
時に試料Sに加える最大荷重については、例えば疲労試
験において試料Sに加えようとする目標最大荷重値の3
0〜50%を目安として制限しておき、試験開始前に試
料Sに過大な負荷(荷重)が加わらないようにしておく
ことが好ましい。
Next, for the hydraulic servo control system of the material testing machine, a test of the sample (test piece S) under a control gain set according to the rigidity of the sample (test piece S) and the test The correction of the control gain accompanying the change in the state (rigidity) of the sample (test piece S) in the medium will be described. Initial setting of the control gain for the hydraulic servo control system is performed, for example, by chucking the sample S between the frame 2 and the actuator 3 as shown in FIG. The operation starts by gradually increasing the load (load) applied to the sample S by controlling the operation of the actuator 3 while gradually increasing the control gain for the system from its minimum value. At this time, a minute displacement of the sample S, for example, a slight displacement exceeding the minimum resolution of the displacement meter 6 is detected while monitoring the displacement generated in the sample S by the application of the load (load) via the displacement meter 6. Until the load is increased. Note that the maximum load applied to the sample S at the time of the initial setting is, for example, three times the target maximum load value to be applied to the sample S in the fatigue test.
It is preferable to limit 0 to 50% as a guide so that an excessive load (load) is not applied to the sample S before the test is started.

【0016】そして試料Sの微小な変位が検出されたな
らば、アクチュエータ3の作動状態を凍結し、その時点
において試料Sに加えている負荷状態(荷重値)をその
まま保持する。つまり試料Sに対する荷重状態をそのま
ま凍結する。そして試料Sの変位が安定するまで、所定
時間(時間T2)に亘って上記荷重状態をそのまま保持
(凍結)する。この際、試料Sの剛性が高く、そのバネ
定数KLが大きい場合には、図3の特性Aに示すように
比較的短時間のうちに変位が安定する。しかし試料Sの
剛性が低く、そのバネ定数KLが小さい場合には、図3
の特性Bに示すように或る程度の変位の変動が生じた後
にその変位が安定する。上記状態保持の待ち時間T2
は、このようなバネ定数の異なりによる変位の安定化に
要する時間を見込んで設定される。
If a small displacement of the sample S is detected, the operation state of the actuator 3 is frozen, and the load state (load value) applied to the sample S at that time is kept as it is. That is, the load state on the sample S is frozen as it is. The load state is maintained (frozen) for a predetermined time (time T2) until the displacement of the sample S is stabilized. At this time, when the rigidity of the sample S is high and the spring constant KL is large, the displacement is stabilized in a relatively short time as shown by the characteristic A in FIG. However, when the rigidity of the sample S is low and the spring constant KL is small, FIG.
As shown by the characteristic B, the displacement stabilizes after a certain degree of displacement fluctuation occurs. Waiting time T2 for holding the status
Is set in consideration of the time required for stabilizing the displacement due to such a difference in the spring constant.

【0017】このようにして前記変位の安定化を待った
後、試料Sが安定化した状態での荷重と変位をそれぞれ
複数サンプルに亘って検出する。即ち、荷重および変位
の検出は、その検出誤差等を相殺するべく、例えば10
0〜200サンプル程度に亘って繰り返し行われる。し
かる後、検出された荷重値の平均と、変位量の平均とを
それぞれ求め、[平均荷重値÷平均変位量]なる演算に
より、試料Sのバネ定数KLを推定する。そして推定し
たバネ定数KLに従い、例えば予め求められている各種
試料のバネ定数と油圧サーボ制御系に固有な最適制御ゲ
インとの関係を示すテーブルに従って、該油圧サーボ制
御系に設定すべき最適な制御ゲインを求め、これを初期
設定する。
After waiting for the stabilization of the displacement in this way, the load and the displacement in the state where the sample S is stabilized are respectively detected over a plurality of samples. That is, the detection of the load and the displacement is performed by, for example, 10
It is repeated over about 0 to 200 samples. Thereafter, the average of the detected load value and the average of the displacement amount are obtained, and the spring constant KL of the sample S is estimated by the calculation of [average load value ÷ average displacement amount]. Then, according to the estimated spring constant KL, for example, according to a table showing the relationship between the spring constant of various samples previously determined and the optimum control gain unique to the hydraulic servo control system, the optimal control to be set in the hydraulic servo control system. Find the gain and initialize it.

【0018】尚、上記バネ定数と最適制御ゲインとの関
係については、例えばバネ定数が既知である種々の試料
Sについて、予めこの材料試験機における油圧サーボ制
御系の最適化制御の下でその最適制御ゲインをそれぞれ
求め、これらのデータを整理することによって上記油圧
サーボ制御系に固有なテーブルデータとして予め求めら
れる。また疲労試験の実行に伴って、そのときのバネ定
数と最適制御ゲインが新たに求められる都度、その実績
データを学習することで上記テーブルデータの更新が行
われる。
The relationship between the spring constant and the optimum control gain is determined, for example, with respect to various samples S whose spring constants are known under the optimization control of the hydraulic servo control system in the material testing machine in advance. By obtaining control gains and arranging these data, they are obtained in advance as table data unique to the hydraulic servo control system. In addition, each time a spring constant and an optimum control gain at that time are newly obtained with the execution of the fatigue test, the table data is updated by learning the actual data.

【0019】ここで試料Sの剛性を示すバネ定数KL
と、上記試料Sを試験する材料試験機の油圧サーボ制御
系における最適制御ゲインとの関係について簡単に説明
する。試料Sに荷重を加えるアクチュエータ3を駆動す
る油圧サーボ制御系は、前述したようにフィードバック
制御系をなす。そしてこのフィードバック制御系を安定
動作させる上での最適な制御ゲインは、試料Sの剛性
(バネ定数KL)によって変化し、またその制御系に固
有な値をとる。
Here, a spring constant KL indicating the rigidity of the sample S
The relationship between the above and the optimum control gain in the hydraulic servo control system of the material testing machine for testing the sample S will be briefly described. The hydraulic servo control system that drives the actuator 3 that applies a load to the sample S forms a feedback control system as described above. The optimal control gain for stably operating the feedback control system changes depending on the rigidity (spring constant KL) of the sample S, and takes a value specific to the control system.

【0020】即ち、材料試験機の油圧サーボ制御系は、
図2にそのブロック線図を示すように、サーボアンプ
9,サーボ弁5,アクチュエータ3,および試料S(負
荷)を含む閉ループの伝達系として表される。従ってサ
ーボ制御系の安定動作を実現するには、サーボアンプ9
等の材料試験機に固有な伝達系(伝達関数)と、試料S
の性質に依存した負荷の伝達系(伝達関数)とを考慮し
て、例えばコントローラ8cにおいて最適な制御ゲイン
を設定する必要がある。
That is, the hydraulic servo control system of the material testing machine is as follows:
As shown in the block diagram in FIG. 2, the servo amplifier 9, the servo valve 5, the actuator 3, and the sample S (load) are represented as a closed loop transmission system. Therefore, to realize stable operation of the servo control system, the servo amplifier 9
The transmission system (transfer function) inherent to the material testing machine such as
It is necessary to set an optimum control gain in the controller 8c, for example, in consideration of a load transfer system (transfer function) depending on the nature of the load.

【0021】ちなみに試料Sの変位に着目してアクチュ
エータ3の作動をサーボ制御する、所謂変位制御系での
前記試料Sのバネ定数KLに対応した最適な制御ゲイン
(比例ゲインKP,積分ゲインKI)は、例えば図4
(a)に示すようになる。また試料Sに加える荷重に着目
してアクチュエータ3の作動をサーボ制御する、所謂荷
重制御系での前記試料Sのバネ定数KLに対応した最適
な制御ゲインは、例えば図4(b)に示すようになる。
Incidentally, optimal control gains (proportional gain KP, integral gain KI) corresponding to the spring constant KL of the sample S in a so-called displacement control system for controlling the operation of the actuator 3 by focusing on the displacement of the sample S. Is, for example, FIG.
As shown in FIG. In addition, an optimal control gain corresponding to the spring constant KL of the sample S in a so-called load control system that servo-controls the operation of the actuator 3 by focusing on the load applied to the sample S is, for example, as shown in FIG. become.

【0022】そこで本発明ではその準備処理として、材
料試験機における試験範囲をカバーするバネ定数KLの
範囲において、予めバネ定数KLが既知の複数の試料S
を用いて上記変位制御系および荷重制御系での比例ゲイ
ンKPと積分ゲインKIとをそれぞれチューニングして
制御系の最適化を図り、各種バネ定数KLに対する最適
な制御ゲインKP,KIを求めている。そしてこれらの
各種バネ定数KLに対する最適な制御ゲインKP,KI
の関係を、図4(c)に示すようなテーブル構造のデータ
として表現し、これをこの材料試験機に固有な特性とし
て予め準備している。このようなテーブルデータを参照
することによって、図4(a)(b)に示す材料試験機に固
有な最適制御ゲインKP,KIが、後述するように試料
Sのバネ定数KLに応じて求められるようになってい
る。
Therefore, in the present invention, as a preparatory process, a plurality of samples S whose spring constant KL is known in advance within the range of the spring constant KL covering the test range in the material testing machine.
Is used to tune the proportional gain KP and the integral gain KI in the displacement control system and the load control system, respectively, to optimize the control system, and obtain the optimum control gains KP, KI for various spring constants KL. . The optimal control gains KP, KI for these various spring constants KL
Is expressed as data having a table structure as shown in FIG. 4C, and this is prepared in advance as a characteristic unique to the material testing machine. By referring to such table data, the optimum control gains KP and KI unique to the material testing machine shown in FIGS. 4A and 4B are obtained according to the spring constant KL of the sample S as described later. It has become.

【0023】一方、試料Sのバネ定数KLを推定するべ
く、試料Sの試験開始に先立って前述したように試料S
の微小な変位が検出されるまで、試料Sに対して徐々に
負荷(荷重)を加える。この試料Sに対して加える負荷
(荷重)の制御は、例えば図5(a)に示すような荷重制
御系におけるステップ応答時のバネ定数KLと比例ゲイ
ンKPとの関係を利用して、図5(b)に例示するよう
に、時間経過に伴って比例ゲインKPを徐々に増大させ
ることにより実現される。具体的には、例えば図3に示
すように最大荷重を制限したランプ・ホールド波形を想
定した目標荷重パターンの下で、制御系において用意さ
れる最大剛性での比例ゲインKP(比例ゲイン値が最
小)から、そのゲイン値を徐々に増大させながら荷重制
御を実施することによってなされる。この際、積分ゲイ
ンKIについては、例えば零(0)に設定される。
On the other hand, in order to estimate the spring constant KL of the sample S, the sample S
A load is gradually applied to the sample S until a minute displacement is detected. The control of the load (load) applied to the sample S is performed by utilizing the relationship between the spring constant KL and the proportional gain KP at the time of step response in a load control system as shown in FIG. As illustrated in (b), this is realized by gradually increasing the proportional gain KP over time. More specifically, for example, under a target load pattern assuming a ramp-hold waveform in which the maximum load is limited as shown in FIG. 3, the proportional gain KP (the proportional gain ), The load control is performed while gradually increasing the gain value. At this time, the integral gain KI is set to, for example, zero (0).

【0024】尚、変位制御系におけるステップ応答時の
バネ定数KLと比例ゲインKPとの関係は図6(a)の如
く示される。従ってこの関係を利用して変位制御の下
で、例えば図6(b)に示すように時間経過に伴って比例
ゲインKPを徐々に増大させながら試料Sに負荷(変
位)を加えるようにしても良い。このような変位制御系
での制御の下で試料Sに負荷(変位)を加える場合であ
っても、試料Sの微小な変位が検出された時点でその負
荷状態を凍結することは勿論のことである。
The relationship between the spring constant KL and the proportional gain KP at the time of step response in the displacement control system is shown in FIG. 6 (a). Accordingly, by utilizing this relationship, a load (displacement) may be applied to the sample S under displacement control while gradually increasing the proportional gain KP with time as shown in FIG. 6B, for example. good. Even when a load (displacement) is applied to the sample S under the control of such a displacement control system, the load state is naturally frozen when a minute displacement of the sample S is detected. It is.

【0025】以上のようにして試料Sに徐々に負荷を加
え、試料Sの微小な変位が検出された時点で、例えばそ
のときの比例ゲイン値と目標値とを一定に保てば、試料
Sに対して必要以上の負荷(荷重)を掛けることなく、
その負荷を凍結して前述したように変位の安定化を待つ
ことができる。この変位の安定化に要する時間は、概略
的には図7にステップ応答時の変位安定化時間を示すよ
うにバネ定数KLによって異なる。従って負荷状態の凍
結時間については、前述したように材料試験機における
試験範囲をカバーするバネ定数KLの範囲において、特
にそのバネ定数KLが最も小さい条件において、その変
位が安定化に要する時間を見込んで設定するようにすれ
ば良い。
As described above, a load is gradually applied to the sample S, and when a minute displacement of the sample S is detected, for example, if the proportional gain value and the target value at that time are kept constant, the sample S Without applying unnecessary load (load) to
The load can be frozen and the displacement can be stabilized as described above. The time required for the stabilization of the displacement generally differs depending on the spring constant KL as shown in FIG. Therefore, as to the freezing time in the load state, as described above, the time required for the displacement to be stabilized is expected in the range of the spring constant KL covering the test range in the material testing machine, particularly under the condition where the spring constant KL is the smallest. It is good to set in.

【0026】このような時間経過を待って試料Sの変位
が安定した後、その変位量と荷重値を複数サンプルに亘
って定期的に収集し、例えばその平均を求めることで、
外乱やその他の要因による検出値のバラツキを吸収す
る。その後、[平均荷重値÷平均変位量]なる演算を実
行することにより、試料Sのバネ定数KLを推定する。
つまり試料Sにとって負担を生じることのない程度の軽
い負荷(荷重)を加えることで試料Sに微小な変位を生
じさせ、そのときに試料Sに生じている荷重と変位との
関係から該試料Sのバネ定数KLを推定する。
After the displacement of the sample S is stabilized after waiting for such a lapse of time, the displacement amount and the load value are periodically collected over a plurality of samples, and, for example, the average thereof is obtained.
Absorbs variations in detected values due to disturbances and other factors. Thereafter, the calculation of [average load value / average displacement amount] is performed to estimate the spring constant KL of the sample S.
That is, by applying a light load (load) that does not impose a load on the sample S, a minute displacement is generated in the sample S, and the sample S is determined based on the relationship between the load and the displacement generated in the sample S at that time. Is estimated.

【0027】このようにして試料Sのバネ定数KLを推
定したならば、次に前述したテーブルに従って上記推定
バネ定数KLに対応する制御ゲインを逆算する。これに
よって制御系に設定すべき最適な制御ゲインKP,KI
を求めることが可能となり、バネ定数KLの不明な試料
Sを試験するに際しての最適化制御ゲインの初期設定が
実現できる。
After the spring constant KL of the sample S has been estimated in this manner, the control gain corresponding to the estimated spring constant KL is calculated back according to the table described above. Thereby, the optimum control gains KP and KI to be set in the control system are obtained.
Can be obtained, and the initial setting of the optimized control gain when testing the sample S with unknown spring constant KL can be realized.

【0028】さて上述した如くして油圧サーボ制御系に
対する制御ゲインを初期設定したならば、この制御ゲイ
ンの下で試料Sの試験が開始される。具体的には制御系
に対して与える目標値を信号発生器の下で可変制御する
ことで、前記試料Sに対する疲労試験、クリープ試験,
リクラゼーション試験、引っ張り試験、圧縮試験が選択
的に実行される。
After the control gain for the hydraulic servo control system has been initialized as described above, the test of the sample S is started under the control gain. Specifically, the target value given to the control system is variably controlled under the signal generator, so that the fatigue test, creep test,
A reclamation test, a tensile test, and a compression test are selectively performed.

【0029】例えば図8に示すように、信号発生器にて
正弦波,三角波,矩形波,ランプ波等の連続的に繰り返
し変化する試験波形を生成する。そしてこの試験波形を
油圧サーボ制御系に対する制御目標値として入力するこ
とで、試料Sに加える負荷を繰り返し変化させ、これに
よって該試料Sの疲労試験を実行する。尚、引っ張り・
圧縮試験の場合には、ランプ波形を目標値として与える
ことでその試験が実行され、更にクリープ・リクラゼー
ション試験の場合には、ランプ・ホールド波形を目標値
として与えることで、その試験が実行される。
For example, as shown in FIG. 8, a signal generator generates a test waveform that changes continuously and repeatedly, such as a sine wave, a triangular wave, a rectangular wave, and a ramp wave. Then, by inputting this test waveform as a control target value for the hydraulic servo control system, the load applied to the sample S is repeatedly changed, thereby executing a fatigue test of the sample S. In addition, pull
In the case of a compression test, the test is executed by giving a ramp waveform as a target value, and in the case of a creep reclamation test, the test is executed by giving a ramp-hold waveform as a target value. You.

【0030】さてこのようにして試料Sに対する試験を
実行するに際して、特に周期的に繰り返し変化する試験
波形を目標値として与え、試料Sに加える荷重を周期的
に変化させて疲労試験を実行する動的試験の場合には、
試験の進行に伴う試料Sの状態(剛性)変化により、油
圧サーボ制御系に設定されている制御ゲインがその最適
値からずれることがある。このような制御ゲインの最適
値からのずれは、試料に対して実際に加えられる負荷の
変動要因となり、その試験精度が低下することが否めな
い。
When the test is performed on the sample S in this way, a test waveform that changes periodically and repeatedly is given as a target value, and the load applied to the sample S is periodically changed to execute a fatigue test. In the case of a dynamic test,
The control gain set in the hydraulic servo control system may deviate from its optimum value due to a change in the state (rigidity) of the sample S with the progress of the test. Such a deviation of the control gain from the optimum value causes a change in the load actually applied to the sample, and it is inevitable that the test accuracy is reduced.

【0031】即ち、或る変化幅(振幅)で負荷(荷重)
を繰り返し変化させながら疲労試験を行う場合、実際に
試料Sに加わる負荷(荷重)の変化幅が変化したり、そ
の荷重のレベル(平均荷重)自体が変化することがあ
る。このような試料Sに対する負荷条件(試験条件)の
変化は、当然のことながらその試験結果の誤差要因とな
る。そしてこの誤差は、試験精度の低下、ひいては疲労
試験に対する信頼性低下の原因となる。
That is, a load (load) with a certain variation width (amplitude)
When the fatigue test is performed while repeatedly changing the load, the change width of the load (load) actually applied to the sample S may change, or the level of the load (average load) itself may change. Such a change in the load condition (test condition) for the sample S naturally causes an error in the test result. This error causes a decrease in test accuracy and, consequently, a decrease in reliability of the fatigue test.

【0032】そこで本発明に係る材料試験機において
は、例えば前述した如く油圧サーボ制御系に対して所定
の制御ゲインを設定して試料Sの疲労試験を実施してい
る過程において、所定の周期で試料Sに加えられている
荷重と、そのときに該試料Sに生じている変位とを計測
し、これらの計測された荷重と変位との関係から前記試
料Sのバネ定数KLを定常的に推定し、そのバネ定数K
Lの変動を監視するものとなっている。そして試料Sの
バネ定数KLの変化が検出されたとき、例えば前述した
テーブルを参照することで、試料Sの状態変化に伴う新
たなバネ定数KLに応じた最適制御ゲインを求め、先に
油圧サーボ制御系に設定している制御ゲインを補正する
ことで、その最適化を図るものとなっている。
Therefore, in the material testing machine according to the present invention, for example, as described above, a predetermined control gain is set for the hydraulic servo control system and a fatigue test of the sample S is performed, and a predetermined period is set. The load applied to the sample S and the displacement occurring in the sample S at that time are measured, and the spring constant KL of the sample S is constantly estimated from the relationship between the measured load and the displacement. And its spring constant K
The change in L is monitored. When a change in the spring constant KL of the sample S is detected, an optimal control gain corresponding to a new spring constant KL associated with a change in the state of the sample S is obtained by, for example, referring to the above-described table. By optimizing the control gain set in the control system, the optimization is achieved.

【0033】具体的には、図9にその概略的な処理手順
を示すように、試料Sに加えている荷重の変化周期より
も十分に高速な周期で、例えば制御部8での演算処理の
周期(例えば100μ秒)毎に該試料Sに加えられてい
る荷重と、その荷重によって生じている変位とを計測す
る(ステップS1)。そして所定サンプル数のデータ
(荷重と変位)が収集されたか否かを判定し(ステップ
S2)、バネ定数KLの推定に十分なサンプル数のデー
タが得られているならば、荷重および変位の平均値をそ
れぞれ求め、これらの各平均値に基づいて試料Sのバネ
定数KLを推定する(ステップS3)。
More specifically, as shown in FIG. 9, the processing procedure of the control unit 8 is performed at a cycle sufficiently faster than the change cycle of the load applied to the sample S, as schematically shown in FIG. The load applied to the sample S and the displacement caused by the load are measured every cycle (for example, 100 μsec) (Step S1). Then, it is determined whether or not data (load and displacement) of a predetermined number of samples has been collected (step S2). If data of a sufficient number of samples has been obtained for estimating the spring constant KL, the average of the loads and displacements is obtained. The respective values are obtained, and the spring constant KL of the sample S is estimated based on each of these average values (step S3).

【0034】しかる後、推定したバネ定数KLと、現時
点において油圧サーボ制御系に設定されている制御ゲイ
ンに対応するバネ定数との差ΔKL、つまり試料Sの状
態変化に伴うバネ定数の変化分を求める(ステップS
4)。そしてその変化分(差)ΔKLが制御ゲインを補
正する上で、予め設定された所定の判定閾値を越えてい
るか否かを判定する(ステップS5)。尚、この判定閾
値は、バネ定数の僅かな変化による制御ゲインの過敏な
修正を防ぐためのものである。その上で上記バネ定数の
変化分ΔKLが上記判定閾値を越えているとき、その新
たなバネ定数KLに対応した最適制御ゲインを求める
(ステップS6)。この新たなバネ定数KLに対応した
最適制御ゲインの算出は、例えば前述したバネ定数と最
適制御ゲインとの関係を示すテーブルを参照することに
よってなされる。
Thereafter, the difference ΔKL between the estimated spring constant KL and the spring constant corresponding to the control gain currently set in the hydraulic servo control system, that is, the amount of change in the spring constant due to the change in the state of the sample S is calculated. Find (Step S
4). Then, in correcting the control gain, it is determined whether or not the change (difference) ΔKL exceeds a predetermined threshold value (Step S5). The determination threshold is for preventing the control gain from being excessively corrected due to a slight change in the spring constant. Then, when the variation ΔKL of the spring constant exceeds the determination threshold, an optimum control gain corresponding to the new spring constant KL is obtained (step S6). The calculation of the optimum control gain corresponding to the new spring constant KL is performed by referring to, for example, the above-mentioned table showing the relationship between the spring constant and the optimum control gain.

【0035】以上のようにして試料Sの状態変化に伴っ
て変化した新たなバネ定数KLに対応した最適制御ゲイ
ンが、前記テーブルの参照によって求められたならば、
この最適制御ゲインを油圧サーボ制御系に設定すること
により、油圧サーボ制御系に設定されている制御ゲイン
を補正する(ステップS7)。この制御ゲインの補正
は、例えば前述した如く油圧サーボ制御系に与える目標
値(荷重)の変化周期に同期したタイミングで行われ
る。
As described above, if the optimum control gain corresponding to the new spring constant KL changed according to the state change of the sample S is obtained by referring to the table,
By setting the optimal control gain in the hydraulic servo control system, the control gain set in the hydraulic servo control system is corrected (step S7). The correction of the control gain is performed, for example, at a timing synchronized with a change cycle of a target value (load) given to the hydraulic servo control system as described above.

【0036】かくして本発明に係る材料試験機によれ
ば、上述した如くして試料Sの試験中に、該試料Sに実
際に加えられている負荷によって生じている試料Sの荷
重と変位とを所定の周期で検出し、これらの荷重と変位
とに従って試料Sのバネ定数KLを逐次推定している。
そして試験の進行に伴って試料Sの状態、即ち、そのバ
ネ定数KLが変化した場合には、変化したバネ定数KL
に応じた最適制御ゲインを求め、これを油圧サーボ制御
系に再設定することで、該サーボ制御系の制御ゲインを
最適化補正するものとなっている。
Thus, according to the material testing machine of the present invention, during the test of the sample S as described above, the load and the displacement of the sample S caused by the load actually applied to the sample S are determined. Detection is performed at a predetermined cycle, and the spring constant KL of the sample S is sequentially estimated according to the load and the displacement.
When the state of the sample S, that is, its spring constant KL changes with the progress of the test, the changed spring constant KL
By obtaining the optimum control gain according to the above, and resetting it in the hydraulic servo control system, the control gain of the servo control system is optimized and corrected.

【0037】従ってこのような油圧サーボ制御系に対す
る制御ゲインの最適化設定機能を備えた材料試験機によ
れば、試料Sのバネ定数に応じて設定すべき油圧サーボ
制御系の制御ゲインに対して、試行錯誤的に初期設定し
た制御ゲインの誤差が大きい場合であっても、該試料S
の試験過程において推定される試料Sのバネ定数に従っ
て油圧サーボ制御系の制御ゲインを最適化設定すること
が可能となる。また油圧サーボ制御系に対する制御ゲイ
ンが最適化設定された状態で試験が開始されたと雖も、
その試験の進行に伴って試料Sの状態(バネ定数KL)
が変化し、これによって油圧サーボ制御系の制御ゲイン
が、その最適化条件から外れるような場合には、該試料
Sの試験過程において推定される試料Sのバネ定数に従
って油圧サーボ制御系の制御ゲインが最適化補正される
ことになる。
Therefore, according to such a material testing machine having the function of optimizing the control gain of the hydraulic servo control system, the control gain of the hydraulic servo control system to be set according to the spring constant of the sample S is Even if the error of the control gain initially set by trial and error is large, the sample S
It is possible to optimize and set the control gain of the hydraulic servo control system according to the spring constant of the sample S estimated in the test process. Although the test was started with the control gain for the hydraulic servo control system optimized,
As the test proceeds, the state of the sample S (spring constant KL)
When the control gain of the hydraulic servo control system deviates from the optimization condition due to the change, the control gain of the hydraulic servo control system is changed according to the spring constant of the sample S estimated in the test process of the sample S. Is optimized.

【0038】従ってこのような制御ゲインの最適化機能
によれば、油圧サーボ制御系の制御ゲインを常に最適化
し、その制御系を安定に保ちながら試料Sの試験を実行
することができるので、その試験精度を十分に高めるこ
とができる。しかも前述したように試料Sのバネ定数K
Lが、前述した判定閾値を越えて変化したときにだけ、
つまり制御ゲインの誤差が無視できないような場合にだ
け、その制御ゲインを最適化補正するので、試料Sの僅
かな状態変化に伴うバネ定数の変化に過敏に反応して制
御ゲインが修正されることがない。従って制御系の安定
状態を維持しながら、その制御ゲインを最適設定して高
精度に疲労試験を実行することが可能となる。
Therefore, according to the control gain optimizing function, the control gain of the hydraulic servo control system can always be optimized, and the test of the sample S can be executed while keeping the control system stable. The test accuracy can be sufficiently improved. In addition, as described above, the spring constant K of the sample S
Only when L changes beyond the above-described determination threshold,
That is, the control gain is optimized and corrected only when the error of the control gain cannot be ignored. Therefore, the control gain is corrected in response to a change in the spring constant caused by a slight change in the state of the sample S. There is no. Therefore, while maintaining the stable state of the control system, it is possible to execute the fatigue test with high accuracy by setting the control gain optimally.

【0039】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。実施の形態においては、予め各種試料
のバネ定数KLに対する最適な制御ゲインをテーブルと
して求めておき、このテーブルを参照することで、推定
したバネ定数に対応する最適制御ゲインを求めるように
したが、バネ定数と最適制御ゲインとの関係を数次の近
似式の形で与えておき、この近似式に従ってバネ定数K
Lに応じた最適制御ゲインを近似計算処理によって求め
るようにしても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment. In the embodiment, the optimal control gain for the spring constant KL of each sample is determined in advance as a table, and by referring to this table, the optimal control gain corresponding to the estimated spring constant is determined. The relationship between the spring constant and the optimal control gain is given in the form of a several order approximation, and the spring constant K is calculated according to this approximation.
The optimum control gain according to L may be obtained by an approximate calculation process.

【0040】また油圧サーボ制御系に対して初期設定す
る制御ゲインについては、経験的に推定されるバネ定数
の下で、制御ゲインを試行錯誤的に可変しながら定める
ようにしても良く、更には試料Sについての既知データ
(バネ定数等)に基づいて設定するようにしても良い。
また制御ゲインの最適化補正に伴って、例えば荷重に対
する制御目標値として与える信号波形のレベルや、その
振幅を修正することも可能である。その他、本発明はそ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できる。
The control gain to be initially set for the hydraulic servo control system may be determined while varying the control gain by trial and error under the empirically estimated spring constant. You may make it set based on the known data (spring constant etc.) about the sample S.
Further, with the optimization correction of the control gain, for example, it is also possible to correct the level of the signal waveform given as the control target value for the load and the amplitude thereof. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、油
圧サーボ系に対して初期設定した所定の制御ゲインの下
で試料に負荷を加えて該試料を試験している試験期間中
において、前記試料に加えている荷重と該試料に生じた
変位とを所定の周期で検出し、これらの検出した荷重と
変位との関係から前記試料のバネ定数を推定して前記油
圧サーボ系に対して設定する制御ゲインを補正するもの
となっている。
As described above, according to the present invention, during a test period in which a load is applied to a sample under a predetermined control gain initially set for the hydraulic servo system to test the sample, The load applied to the sample and the displacement generated in the sample are detected at a predetermined cycle, and the spring constant of the sample is estimated from the relationship between the detected load and the displacement to the hydraulic servo system. The control gain to be set is corrected.

【0042】従って本発明によれば、初期設定した制御
ゲインに誤差がある場合や、試験中に試料の状態が変化
し、バネ定数の変化に伴って制御系の制御ゲインがその
最適値からずれた場合であっても、そのときの試料の状
態(剛性)に応じて制御ゲインを最適化補正するので、
常に安定な制御系の下で試料に適切な負荷を加えなが
ら、その試料の性質・特性を高精度に試験することがで
きる。
Therefore, according to the present invention, when there is an error in the initially set control gain or when the state of the sample changes during the test, the control gain of the control system deviates from its optimum value with the change of the spring constant. Even if it is the case, since the control gain is optimized and corrected according to the state (rigidity) of the sample at that time,
It is possible to test the properties and characteristics of a sample with high accuracy while always applying an appropriate load to the sample under a stable control system.

【0043】また請求項2に示すように、試料の試験開
始に先立って前記油圧サーボ系に対する制御ゲインをそ
の最小値から徐々に高めることで前記試料に加える負荷
を漸増させ、試料の微小な変位が検出された時点におけ
る前記荷重と変位との関係から前記試料のバネ定数を推
定し、推定したバネ定数に従って前記油圧サーボ系に対
する制御ゲインを初期設定するので、試料に対して過剰
な負荷を不本意に加えることなしに、その特性を安定
に、しかも精度良く計測することができる。
Further, as described in claim 2, the load applied to the sample is gradually increased by gradually increasing the control gain for the hydraulic servo system from its minimum value prior to the start of the test of the sample, whereby the minute displacement of the sample is increased. Since the spring constant of the sample is estimated from the relationship between the load and the displacement at the time when is detected, and the control gain for the hydraulic servo system is initially set according to the estimated spring constant, excessive load on the sample is prevented. The characteristics can be measured stably and accurately without adding to the intention.

【0044】更には請求項3に示すように、油圧サーボ
系に固有なバネ定数と最適制御ゲインとの関係を示すテ
ーブルを準備しておき、このテーブルを参照することで
油圧サーボ系に対する最適な制御ゲインを求め、これを
設定するので、簡易にして効果的に制御系の安定化を図
りながら、その試験を進めることができる等の効果が奏
せられる。
Further, as set forth in claim 3, a table showing the relationship between the spring constant inherent to the hydraulic servo system and the optimum control gain is prepared, and by referring to this table, the optimum value for the hydraulic servo system is obtained. Since the control gain is obtained and set, it is possible to obtain an effect that the test can be advanced while simplifying and effectively stabilizing the control system.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る材料試験機の概略的
な構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a material testing machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る電気油圧サーボ型の材料試験機に
おける制御系の構成を示すブロック線図。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control system in the electrohydraulic servo type material testing machine according to the present invention.

【図3】本発明における制御ゲインの自動設定処理の概
念を、時間的な経緯として示す示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a concept of an automatic setting process of a control gain in the present invention as a time course.

【図4】制御系に固有な試料のバネ定数と最適な制御ゲ
インとの関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a spring constant of a sample unique to a control system and an optimum control gain.

【図5】荷重制御系におけるステップ応答時のバネ定数
と比例ゲインとの関係、および比例ゲインの時間的増大
特性を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a spring constant and a proportional gain at the time of a step response in a load control system, and a temporal increase characteristic of the proportional gain.

【図6】変位制御系におけるステップ応答時のバネ定数
と比例ゲインとの関係、および比例ゲインの時間的増大
特性を示す図。
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a spring constant and a proportional gain at the time of a step response in a displacement control system, and a temporal increase characteristic of the proportional gain.

【図7】ステップ応答時における変位安定化に要する時
間のバネ定数に対する変化を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a change in a time required for displacement stabilization during a step response with respect to a spring constant.

【図8】試験条件に応じて試料に加える荷重の変化特性
を規定する信号波形の例を示す図。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a signal waveform that defines a change characteristic of a load applied to a sample according to a test condition.

【図9】本発明の一実施形態に係る材料試験機の制御部
において実行される制御ゲインの補正処理手順の例を示
す図。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a control gain correction processing procedure executed in the control unit of the material testing machine according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】 S 試料(試験片) 1 ロードセル 2 フレーム 3 アクチュエータ 4 油圧源 5 サーボ弁 6 変位計 7 歪みゲージ 8 制御部 9 サーボアンプ[Explanation of Signs] S Sample (test piece) 1 Load cell 2 Frame 3 Actuator 4 Hydraulic source 5 Servo valve 6 Displacement gauge 7 Strain gauge 8 Control unit 9 Servo amplifier

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 油圧サーボ系を介して試料に加える負荷
をフィードバック制御して前記試料に生じる荷重、変位
または歪みを計測する材料試験機において、 前記油圧サーボ系に対して設定した所定の制御ゲインの
下で前記試料に負荷を加えて該試料を試験する試験手段
と、この試験手段による前記試料の試験期間中において
前記試料に加わる荷重と該試料に生じた変位とを所定の
周期で検出する検出手段と、検出された荷重と変位との
関係から前記試料のバネ定数を推定するバネ定数推定手
段と、推定したバネ定数に従って前記油圧サーボ系に対
して設定する制御ゲインを補正する制御ゲイン補正手段
とを具備したことを特徴とする材料試験機。
1. A material tester for measuring a load, displacement or strain generated on a sample by feedback-controlling a load applied to the sample via a hydraulic servo system, wherein a predetermined control gain set for the hydraulic servo system is provided. Test means for applying a load to the sample under the condition to test the sample, and detecting a load applied to the sample and a displacement generated in the sample during a test period of the sample by the test means at a predetermined cycle. Detecting means, spring constant estimating means for estimating the spring constant of the sample from the relationship between the detected load and displacement, and control gain correction for correcting a control gain set for the hydraulic servo system according to the estimated spring constant. And a means for testing the material.
【請求項2】 前記試験手段は、試験開始に先立って前
記油圧サーボ系に対する制御ゲインをその最小値から徐
々に高めて前記試料に加える負荷を漸増させ、前記試料
の変位が検出された時点における前記荷重と変位との関
係から前記試料のバネ定数を推定し、推定したバネ定数
に従って前記油圧サーボ系に対する制御ゲインを初期設
定した後、前記試料に対する試験を開始することを特徴
とする請求項1に記載の材料試験機。
2. The test means gradually increases the control gain for the hydraulic servo system from its minimum value before starting the test to gradually increase the load applied to the sample, and the control means detects the displacement at the time when the displacement of the sample is detected. 2. The test for the sample is started after estimating a spring constant of the sample from the relationship between the load and the displacement, and initially setting a control gain for the hydraulic servo system according to the estimated spring constant. Material testing machine according to 1.
【請求項3】 前記油圧サーボ系に対する制御ゲイン
は、該油圧サーボ系に固有なバネ定数と最適制御ゲイン
との関係を示すテーブルを参照して求められることを特
徴とする請求項1に記載の材料試験機。
3. The control gain according to claim 1, wherein the control gain for the hydraulic servo system is obtained by referring to a table showing a relationship between a spring constant unique to the hydraulic servo system and an optimum control gain. Material testing machine.
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