JPH1164193A - Fatigue testing machine - Google Patents
Fatigue testing machineInfo
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- JPH1164193A JPH1164193A JP21855097A JP21855097A JPH1164193A JP H1164193 A JPH1164193 A JP H1164193A JP 21855097 A JP21855097 A JP 21855097A JP 21855097 A JP21855097 A JP 21855097A JP H1164193 A JPH1164193 A JP H1164193A
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Abstract
Description
【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、該試料に生じた荷重や変位に応
じてフィードバック制御して該試料の性質を計測する疲
労試験機に係り、特に制御目標値を所定の周期で変化さ
せて試料に対する負荷条件を変化させる際の制御応答性
の劣化を補償するようにした電気油圧サーボ型の疲労試
験機に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fatigue tester for measuring the properties of a sample by feedback-controlling a load applied to the sample via a hydraulic servo system in accordance with a load or displacement generated on the sample. In particular, the present invention relates to an electrohydraulic servo-type fatigue tester configured to compensate for deterioration of control responsiveness when changing a load condition on a sample by changing a control target value at a predetermined cycle.
【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（実荷重）は前記ロードセル１によって検出さ
れ、また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実荷重と荷重目標値との
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 (actual load) applied to the test piece S by the above-mentioned load is detected by the load cell 1, and the displacement generated on the test piece S by application of the load is measured by the displacement meter 6, and the distortion is further reduced. Each is detected by the strain gauge 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, and the deviation between the actual load detected by the load cell 1 and the target load value is zero (0), for example. Thus, the operation of the servo valve 5 is feedback-controlled through the servo amplifier 9 so as to be as follows. With such a feedback control system, the load (load) applied to the test piece S is adjusted by servo-controlling the actuator 3 that is hydraulically driven.
【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（負荷）Ｓの制御量
（実荷重または実変位）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８
ｃ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に対する負荷（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, this control system calculates the deviation Δ between the control target value for the load (or displacement) and the control amount (actual load or actual displacement) of the test piece (load) S detected via the detection amplifier 8a. 8b obtained through the controller 8b and having a predetermined control gain set.
The actuator 3 is hydraulically driven through the servo valve 5 by controlling the operation of the servo amplifier 9 so that the deviation Δ is set to zero (0) under the condition c. And displacement).
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】さて上述した如く構成
される電気油圧サーボ型の材料試験機（疲労試験機）に
よる試料Ｓの疲労試験は、該試料Ｓのバネ定数に応じて
設定される制御ゲインの下で、試料Ｓに加える負荷条件
を周期的に変化させ、そのときに試料Ｓに加わる実荷重
と試料Ｓに生じた実変位とをそれぞれ計測して実行され
る。具体的には、例えば制御系に与える荷重目標値を所
定の周期で、且つ所定の振幅で変化させることで試料Ｓ
に対する荷重条件を変化させ、そのときに試料Ｓに生じ
る状態変化を、その実荷重と実変位として検出すること
によって疲労試験が実行される。The fatigue test of the sample S by the electrohydraulic servo type material testing machine (fatigue testing machine) configured as described above is performed by a control set according to the spring constant of the sample S. The load condition applied to the sample S is periodically changed under the gain, and the actual load applied to the sample S and the actual displacement generated in the sample S at that time are measured and executed. Specifically, for example, by changing the load target value given to the control system at a predetermined cycle and with a predetermined amplitude,
The fatigue test is executed by changing the load condition with respect to, and detecting the state change occurring in the sample S at that time as its actual load and actual displacement.
【０００６】しかしながら、負荷条件（荷重条件）の周
期を短くしてその変化速度を早くした場合、つまり試験
周波数を高くすると、これに伴って油圧サーボ系の制御
応答性が悪くなることが否めない。すると前述した如く
偏差Δに応じて油圧サーボ系を高精度に制御しているに
も拘わらず、油圧サーボ系を介して試料Ｓに加えられる
負荷（荷重）がその制御目標値に追従して変化しなくな
り、実際に試料Ｓに対して加えられる負荷条件（荷重条
件）が、前記荷重目標値で示される試験条件とは異なっ
たものとなる。このような負荷条件のずれは、一般的に
前記試験周波数が高くなるほど顕著に生じ、試験精度の
低下の要因となる。However, when the cycle of the load condition (load condition) is shortened to increase the change speed, that is, when the test frequency is increased, it is unavoidable that the control response of the hydraulic servo system is deteriorated accordingly. . Then, as described above, the load (load) applied to the sample S via the hydraulic servo system changes following the control target value, although the hydraulic servo system is controlled with high accuracy according to the deviation Δ. The load condition (load condition) actually applied to the sample S is different from the test condition indicated by the load target value. Such a shift in the load condition generally occurs more remarkably as the test frequency increases, and causes a reduction in test accuracy.
【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、試験周波数が高い場合であって
も、試料に対する負荷条件を精度良く規定して、高精度
な疲労試験を可能とする疲労試験機を提供することにあ
る。[0007] The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to provide a high-precision fatigue test by accurately specifying the load conditions for a sample even when the test frequency is high. An object of the present invention is to provide a fatigue test machine that enables the 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
べく本発明に係る疲労試験機は、油圧サーボ系を介して
試料に負荷を加えて該試料の性質を試験するものであっ
て、試料のバネ定数に応じて設定された制御ゲインの下
で前記試料に生じた制御量（荷重または変位）とその制
御目標値との偏差に基づいて前記油圧サーボ系の作動を
制御する制御系と、前記制御目標値を所定の周期で変化
させて前記試料に与える負荷条件を変化させる負荷条件
制御手段とを備えてなり、特に試料に対する負荷条件の
変化に伴う前記制御量のピーク値とボトム値とをそれぞ
れ検出し、これらのピーク値とボトム値とに従って前記
制御目標値との実績偏差を求める偏差検出手段と、この
偏差検出手段にて求められた実績偏差に従って前記制御
目標値を補正する補正手段とを備えたことを特徴として
いる。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a fatigue tester according to the present invention applies a load to a sample via a hydraulic servo system to test the properties of the sample. A control system that controls the operation of the hydraulic servo system based on a deviation between a control amount (load or displacement) generated in the sample and a control target value thereof under a control gain set according to a spring constant of A load condition control means for changing the control target value at a predetermined cycle to change a load condition applied to the sample, and in particular, a peak value and a bottom value of the control amount with a change in the load condition for the sample. And a deviation detecting means for calculating an actual deviation from the control target value according to the peak value and the bottom value, and correcting the control target value according to the actual deviation obtained by the deviation detecting means. It is characterized in that a positive means.
【０００９】即ち、本発明に係る疲労試験機は、試料に
生じた制御量（荷重または変位）とその制御目標値との
偏差に基づいて、所定の制御周期で前記油圧サーボ系の
作動を制御する制御系とは別に、前記制御目標値の変化
周期期間内における前記制御量のピーク値とボトム値と
を検出し、これらのピーク値とボトム値とから、その負
荷条件が１周期に亘って変化する期間における負荷実績
値を求め、この負荷実績値と前記制御目標値との実績偏
差に従って前記制御目標値自体を補正することで油圧サ
ーボ系の制御応答性の劣化を補償し、これによって制御
周波数に拘わることなく試料に対する負荷条件、例えば
荷重や変位或いは歪みを一定化して、高精度な試験を行
い得るようにしたことを特徴としている。That is, a fatigue tester according to the present invention controls the operation of the hydraulic servo system at a predetermined control cycle based on a deviation between a control amount (load or displacement) generated in a sample and a control target value thereof. In addition to the control system, a peak value and a bottom value of the control amount in a change period of the control target value are detected, and the load condition is determined based on the peak value and the bottom value over one cycle. A load actual value in a changing period is obtained, and the control target value itself is corrected in accordance with an actual deviation between the load actual value and the control target value, thereby compensating for deterioration in control responsiveness of the hydraulic servo system, thereby controlling the control. The present invention is characterized in that a load condition on a sample, for example, a load, a displacement, or a strain is fixed irrespective of a frequency so that a highly accurate test can be performed.
【００１０】特に請求項２に記載するように前記偏差検
出手段においては、制御量のピーク値とボトム値とから
求められる該制御量の平均値と実績振幅値とに従って、
試料に対する負荷条件が１周期に亘って変化する期間に
おける前記制御目標値との実績偏差を求め、この実績偏
差に従って前記制御目標値自体を、その制御目標値の変
化周期毎に補正することを特徴としている。[0010] In particular, in the deviation detecting means, according to the average value and the actual amplitude value of the control amount obtained from the peak value and the bottom value of the control amount,
The actual deviation from the control target value during a period in which the load condition on the sample changes over one cycle is obtained, and the control target value itself is corrected in each change cycle of the control target value according to the actual deviation. And
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る疲労試験機について、特に油圧サーボ系
を介して試料に印加する負荷をフィードバック制御する
制御系と、この制御系に与える制御目標値を周期的に変
化させて負荷条件を変化させる際の制御応答性の補償に
ついて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, a fatigue tester according to one embodiment of the present invention will be described below. In particular, a control system for feedback-controlling a load applied to a sample via a hydraulic servo system, and this control system The compensation of the control responsiveness when the load condition is changed by periodically changing the control target value given to the controller will be described.
【００１２】この実施形態に係る疲労試験機は、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、上記サーボ弁５の作
動を制御する制御部８とを備えて構成される。特にこの
疲労試験機が特徴とするところは、制御部８において実
現される機能として、図３にその概略構成を示すよう
に、油圧サーボ系（プロセス）１１を介して試料Ｓに加
える負荷を、試料Ｓの制御量とその制御目標値との偏差
に基づいてフィードバック制御する制御系１２に加え
て、前記試料の制御量に従って制御目標値自体を補正す
る補正制御系１３を備えている点にある。The fatigue tester according to this embodiment basically comprises an actuator 3 which is hydraulically driven through a servo valve 5 and a control which controls the operation of the servo valve 5 as shown in FIG. And a unit 8. In particular, the feature of this fatigue tester is that, as a function realized by the control unit 8, as shown in FIG. 3, a load applied to the sample S via a hydraulic servo system (process) 11 is schematically shown. In addition to the control system 12 that performs feedback control based on the deviation between the control amount of the sample S and its control target value, a correction control system 13 that corrects the control target value itself in accordance with the control amount of the sample is provided. .
【００１３】尚、前記制御系１２は、例えば試料Ｓに加
えられた実荷重Ｋを制御量として検出し、実荷重Ｋとそ
の目標荷重値ＲKとの偏差ΔｅKに従って前記油圧サーボ
系１１に対する制御出力値ＵKを生成する荷重制御系と
して実現される。或いは前記制御系１２は、試料Ｓに生
じた変位（実変位）Ｈを制御量として検出し、実変位Ｈ
とその目標変位値ＲHとの偏差ΔｅHに従って前記前記油
圧サーボ系１１に対する制御出力値ＵHを生成する変位
制御系として実現される。[0013] Incidentally, the control system 12, for example, the actual load K applied to the sample S is detected as a controlled variable, with respect to the hydraulic servo system 11 in accordance with the deviation .DELTA.e K of the actual load K and the target load value R K This is realized as a load control system that generates the control output value U K. Alternatively, the control system 12 detects a displacement (actual displacement) H generated in the sample S as a control amount, and
To be implemented as a displacement control system for generating a control output value U H for the said hydraulic servo system 11 in accordance with the deviation .DELTA.e H with its target displacement value R H.
【００１４】また前記補正制御系１３は、制御目標値
（目標荷重値ＲK,目標変位値ＲH）を所定の周期で変化
させて前記試料Ｓに加える負荷条件を上記所定の周期で
変化させる際、その１周期の期間における制御量（実荷
重Ｋ,実変位Ｈ）のピーク値を検出するピーク検出部２
１と、そのボトム値を検出するボトム検出部２２を備え
ている。また上記ピーク値とボトム値とに従って、後述
するように上記負荷条件の１変化周期期間内における制
御目標値との実績偏差を求める振幅偏差演算部２３と、
上記実績偏差に従って前記制御目標値に対する補正値を
求める補正演算部２４と、この補正演算部２４の下で制
御目標値の変化周期毎に、その制御目標値を補正する目
標値補正部２５とを備えている。The correction control system 13 changes the control target values (target load value R K , target displacement value R H ) at a predetermined cycle to change the load condition applied to the sample S at the predetermined cycle. At this time, a peak detector 2 that detects a peak value of the control amount (actual load K, actual displacement H) during the one cycle period
1 and a bottom detector 22 for detecting the bottom value. An amplitude deviation calculator 23 for obtaining an actual deviation from a control target value within one change cycle period of the load condition according to the peak value and the bottom value, as described later;
A correction operation unit for obtaining a correction value for the control target value in accordance with the actual deviation; and a target value correction unit for correcting the control target value for each change cycle of the control target value under the correction operation unit. Have.
【００１５】尚、図３において検出アンプ（荷重・変位
検出部）８ａは試料Ｓに生じた制御量である実荷重Ｋま
たは実変位Ｈを検出する。そして偏差器８ｂは、制御目
標値として与えられる目標荷重値ＲKと上記実荷重Ｋと
の偏差ΔｅK、または目標変位値ＲHと実偏差Ｈとの偏差
ΔｅHを求めている。またコントローラ８ｃは、所定の
制御ゲインの下で、前記偏差ΔｅK,ΔｅHに従って、油
圧サーボ系１１に対する制御出力値ＵK,ＵHをそれぞれ
生成して、該油圧サーボ系１１の作動を制御するものと
なっている。In FIG. 3, a detection amplifier (load / displacement detecting section) 8a detects an actual load K or an actual displacement H which is a control amount generated in the sample S. The deviation device 8b is a deviation .DELTA.e H of deviation .DELTA.e K or target displacement value R H and the actual deviation H, and the target load value R K and the actual load K given as the control target value. Further, the controller 8c generates control output values U K and U H for the hydraulic servo system 11 according to the deviations Δe K and Δe H under a predetermined control gain, and controls the operation of the hydraulic servo system 11. It is something to do.
【００１６】具体的には前記制御系１２が荷重制御系と
して実現される場合、コントローラ８ｃは、試料Ｓのバ
ネ定数に応じて設定された比例制御ゲインＰKと積分制
御ゲインＩKとの下で ＵK ＝ＰK・ΔｅK ＋ＩK・ΣＫ …（１） として、その制御出力値ＵKを求めている。これに対し
て制御系１２が変位制御系として実現される場合には、
前記コントローラ８ｃは、試料Ｓのバネ定数に応じて設
定された比例制御ゲインＰHと積分制御ゲインＩHとの下
で ＵH ＝ＰH・ΔｅH ＋ＩH・ΣＨ …（２） として、その制御出力値ＵHを求めるものとなってい
る。但し、上記各式において、ΣＫは偏差ΔｅKの積分
値であり、ΣＨは偏差ΔｅHの積分値であり、これらは
ＰＩＤ制御における積分成分を示している。[0016] When specifically to the control system 12 is implemented as a load control system, the controller 8c, under the proportional control gain P K and the integral control gain I K which is set in accordance with the spring constant of the sample S Then, the control output value U K is obtained as U K = P K · Δe K + I K · ΣK (1). On the other hand, when the control system 12 is realized as a displacement control system,
The controller 8c sets U H = P H Δe H + I H ΔH under the proportional control gain P H and the integral control gain I H set according to the spring constant of the sample S, and The control output value UH is determined. However, in each of the above equations, ΣK is the integral value of the deviation Δe K , ΣH is the integral value of the deviation Δe H , and these represent integral components in PID control.
【００１７】これらの式(１)(２)に示されるように、こ
こでの油圧サーボ系１１に対するフィードバック制御
は、微分項を零（０）としたＰＩＤ制御（ＰＩ制御）に
よって実現されているが、微分制御ゲインを与えてその
制御を実行することも勿論可能である。またこの制御系
１２による油圧サーボ系１１に対する制御は、例えばマ
イクロプロセッサによって制御演算が実行される動作周
期、具体的には１００μ秒の周期で実行される。As shown in the equations (1) and (2), the feedback control for the hydraulic servo system 11 is realized by PID control (PI control) with the differential term set to zero (0). However, it is of course possible to execute the control by giving a differential control gain. The control of the hydraulic servo system 11 by the control system 12 is executed, for example, in an operation cycle in which a control operation is executed by a microprocessor, specifically, in a cycle of 100 μsec.
【００１８】ところで上記の如く構成された制御系１２
の下で油圧サーボ系１１の作動を制御して試料Ｓの疲労
試験を実行する場合、前記制御目標値としては一般的に
正弦波や三角波等の、所定の周期で変化する信号波形が
用いられる。またその変化周期（試験周波数）や変化幅
（振幅）は、その試験目的に応じて設定される。特に変
化周期（試験周波数）については、試料Ｓの剛性（バネ
特性）にもよるが、油圧サーボ型の疲労試験機にあって
は、例えば０.００１Ｈｚから１００Ｈｚ程度の広い範
囲に亘って可変的に設定されることが多い。The control system 12 constructed as described above
When the fatigue test of the sample S is performed by controlling the operation of the hydraulic servo system 11 under the following conditions, a signal waveform that generally changes at a predetermined cycle, such as a sine wave or a triangular wave, is used as the control target value. . The change period (test frequency) and change width (amplitude) are set according to the purpose of the test. In particular, the change period (test frequency) depends on the rigidity (spring characteristics) of the sample S, but in the case of a hydraulic servo type fatigue tester, it is variable over a wide range from 0.001 Hz to 100 Hz, for example. Often set to.
【００１９】しかしてこのように所定の周期で変化する
信号波形からなる制御目標値を上記制御系１２に与えて
油圧サーボ系１１の作動を制御する場合、当然のことな
がら上記制御目標値の変化に従って試料Ｓに加えられる
負荷条件が変化し、その制御量（荷重や変位）が変化す
る。しかしながら、制御目標値の変化の周期が短い場
合、つまり負荷条件に対する制御周波数が高いと、図４
に制御目標値を三角波からなる信号波形として与えた場
合の例を示すように、図中実線で示す制御目標値の変化
に比較して、図中破線で示すように試料Ｓに生じる制御
量の変化が小さくなることがある。このような制御応答
性の劣化は、油圧サーボ系１１の周波数応答性等に起因
するものであり、特に制御周波数が高くなる程、顕著に
生じる。When the operation of the hydraulic servo system 11 is controlled by providing the control system 12 with a control target value having a signal waveform that changes at a predetermined cycle, the control target value naturally changes. , The load condition applied to the sample S changes, and the control amount (load or displacement) changes. However, if the cycle of the change of the control target value is short, that is, if the control frequency for the load condition is high, FIG.
As shown in the example of the case where the control target value is given as a signal waveform composed of a triangular wave, as compared with the change of the control target value indicated by the solid line in the figure, The change may be small. Such deterioration of the control responsiveness is caused by the frequency responsiveness of the hydraulic servo system 11 and the like, and occurs more remarkably as the control frequency becomes higher.
【００２０】そこで本発明では上記制御応答性の劣化を
補償するべく、前述したピーク検出部２１とボトム検出
部２２とを介して、負荷条件が変化する１周期の期間に
おける制御量（実荷重Ｋ,実変位Ｈ）のピーク値Ｐbと、
そのボトム値Ｂbとをそれぞれ検出している。そして振
幅偏差演算部２３にて、上記実績ピーク値Ｐbと実績ボ
トム値Ｂbとに従って、その荷重の実績平均値Ｍbを Ｍb ＝ (Ｐb ＋Ｂb)／２ …（３） として求め、更にその実績振幅値（片振幅）Ｐを Ｐ＝ (Ｐb −Ｂb）／２ …（４） として求めている。尚、制御目標値で示される制御量
（荷重）のピーク値はＰaであり、またそのボトム値は
Ｂaである。そしてこれらのピーク値Ｐaとボトム値Ｂa
とにより示される荷重の目標振幅Ｐrefは Ｐref ＝（Ｐ−Ｂ）／２ …（５） であり、その平均値Ｍaは Ｍa ＝ (Ｐa −Ｂb)／２ …（６） である。Therefore, in the present invention, in order to compensate for the deterioration of the control responsiveness, the control amount (actual load K) during one cycle period in which the load condition changes via the above-described peak detection unit 21 and bottom detection unit 22. , The actual displacement H) peak value Pb,
The bottom value Bb is detected. In accordance with the actual peak value Pb and the actual bottom value Bb, the amplitude deviation calculating section 23 calculates the actual average value Mb of the load as Mb = (Pb + Bb) / 2 (3), and further obtains the actual amplitude value. (Single amplitude) P is obtained as P = (Pb−Bb) / 2 (4). The peak value of the control amount (load) indicated by the control target value is Pa, and the bottom value is Ba. And these peak value Pa and bottom value Ba
The target amplitude Pref of the load is represented by Pref = (P−B) / 2 (5), and the average value Ma is Ma = (Pa−Bb) / 2 (6).
【００２１】前記振幅偏差演算部２３は、このようにし
て負荷条件が変化する１周期毎に求められる実績振幅値
Ｐと、制御目標値とした与えた信号波形の目標振幅Ｐre
fとから、その実績偏差ΔＰを ΔＰ＝Ｐref −Ｐ …（７） として求め、この実績偏差ΔＰをＰＩＤ制御系として実
現される補正演算部２４に与えている。The amplitude deviation calculator 23 calculates the actual amplitude value P obtained for each cycle in which the load condition changes in this manner and the target amplitude Pre of the given signal waveform as the control target value.
From f, the actual deviation ΔP is obtained as ΔP = Pref−P (7), and the actual deviation ΔP is given to the correction operation unit 24 implemented as a PID control system.
【００２２】補正演算部２４では、試料Ｓのバネ定数に
応じて設定した上記ピーク値とボトム値に対する制御ゲ
インの下で、制御目標値を補正するべく制御出力値Ｃを
生成するもので、例えば荷重制御系を構築する場合に
は、比例制御ゲインＰK(PB)と積分制御ゲインＩK(PB)の
下で、その制御出力値ＣK(PB)を ＣK(PB)＝ＰK(PB)・ΔＰ＋ＩK(PB)・ΣΔＰ …（８ａ） として求めている。尚、変位制御系が構築される場合に
は、その比例制御ゲインＰH(PB)と積分制御ゲインＩH(P
B)の下で、その制御出力値ＣH(PB)が ＣH(PB)＝ＰH(PB)・ΔＰ＋ＩH(PB)・ΣΔＰ …（８ｂ） として求められる。The correction calculating section 24 generates a control output value C to correct the control target value under the control gain for the peak value and the bottom value set according to the spring constant of the sample S. When constructing a load control system, the control output value C K (PB) is changed to C K (PB) = P K (under the proportional control gain P K (PB) and the integral control gain I K (PB). PB) · ΔP + I K (PB) · ΣΔP (8a) When a displacement control system is constructed, its proportional control gain P H (PB) and integral control gain I H (P
Under B), the control output value C H (PB) is obtained as C H (PB) = P H (PB) · ΔP + I H (PB) · ΣΔP (8b).
【００２３】前記目標値補正部２５は上述した如く求め
られる制御出力値Ｃに基づいて、制御目標値Ｒの変化周
期毎に、その制御目標値Ｒを ＲK′＝ＲK ・（１＋ＣK(PB)） …（９ａ） ＲH′＝ＲH ・（１＋ＣH(PB)） …（９ｂ） として補正し、補正した制御目標値Ｒ′(ＲK′,ＲH′)
を前記制御系１２に与えている。Based on the control output value C obtained as described above, the target value correction unit 25 calculates the control target value R at every change cycle of the control target value R by R K ′ = R K · (1 + C K ( PB))... (9a) R H ′ = R H · (1 + CH (PB)) (9b) and corrected control target value R ′ (R K ′, R H ′)
Is given to the control system 12.
【００２４】かくして上述した如く試料Ｓから求められ
る制御量（実績値）に応じて制御目標値を補正して制御
系１２に与えれば、油圧サーボ系１１を介して試料Ｓに
加える負荷条件を、その制御目標とする負荷条件に効果
的に合わせることが可能となり、油圧サーボ系１１にお
ける制御応答の劣化を効果的に補償することが可能とな
る。即ち、制御応答性の劣化によって生じる負荷変化の
減少分を、予め制御目標値自体を、その実績値に基づく
補正によって増大させておくことで、上記減少分を見込
んだ制御目標値を制御系１２に与えることが可能とな
り、試料Ｓに対して目的とする負荷を精度良く加えるこ
とが可能となる。この結果、試料Ｓに対する負荷条件を
所定の周期で変化させる場合であって、その変化周期が
短い場合であっても、油圧サーボ系１１の制御応答性に
拘わることなしに、試料Ｓに対する負荷条件を精度良く
規定して、例えば目的とする荷重変化幅の下で高精度な
疲労試験を実行することが可能となる。As described above, if the control target value is corrected according to the control amount (actual value) obtained from the sample S and given to the control system 12, the load condition applied to the sample S via the hydraulic servo system 11 becomes It becomes possible to effectively match the load condition as the control target, and it is possible to effectively compensate for the deterioration of the control response in the hydraulic servo system 11. That is, by increasing the decrease in the load change caused by the deterioration of the control responsiveness in advance by correcting the control target value itself by correction based on the actual value, the control target value in consideration of the decrease is controlled by the control system 12. , And a target load can be accurately applied to the sample S. As a result, when the load condition on the sample S is changed at a predetermined cycle, and even when the change cycle is short, the load condition on the sample S can be changed regardless of the control responsiveness of the hydraulic servo system 11. Can be defined with high accuracy, and a highly accurate fatigue test can be performed, for example, under a target load change width.
【００２５】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。例えば前述したピーク値とボトム値と
から求められる実績平均値に基づいて、同様にして制御
目標値を補正することも可能である。具体的には制御目
標値の平均値Ｍaと、その実績の平均値Ｍbとから平均値
偏差Δｍを求め、この平均値偏差Δｍに従って所定の制
御ゲインＫmの下で、新しい制御目標値の平均値ＭをＭ
＝Ｍa ＋Ｋm・ΣΔｍとして求めて、制御目標値を補正す
ることも可能である。またこのような制御目標値の平均
値Ｍと、前述した制御目標値の補正処理とを併用して、
制御系１２に与える目標値を補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 present invention is not limited to the above embodiment. For example, the control target value can be similarly corrected based on the actual average value obtained from the above-described peak value and bottom value. Specifically, an average deviation Δm is obtained from the average value Ma of the control target values and the average value Mb of the actual results, and the average value of the new control target values is obtained under a predetermined control gain Km according to the average deviation Δm. M to M
= Ma + Km · ΣΔm to correct the control target value. Further, by using such an average value M of the control target values and the above-described correction processing of the control target values,
It is also possible to correct the target value given to the control system 12. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、油
圧サーボ系を介して試料に加える負荷をフィードバック
制御する制御系に対して、その制御目標値を所定の周期
で変化させて前記試料に与える負荷条件を変化させるに
際し、試料に対する負荷条件の変化に伴う前記制御量の
ピーク値とボトム値とをそれぞれ検出し、これらのピー
ク値とボトム値とに従って前記制御目標値との実績偏差
を求めて制御目標値自体を補正するので、油圧サーボ系
における制御応答性を効果的に補償して試料に加える負
荷条件を精度良く制御することができる等の実用上多大
なる効果が奏せられる。As described above, according to the present invention, a control system for feedback-controlling a load applied to a sample via a hydraulic servo system is controlled by changing a control target value at a predetermined cycle. When changing the load condition to be applied to, the peak value and the bottom value of the control amount according to the change of the load condition for the sample are respectively detected, and the actual deviation between the control target value according to the peak value and the bottom value is detected. Since the control target value itself is obtained and corrected, the control response in the hydraulic servo system can be effectively compensated and the load condition applied to the sample can be controlled with high accuracy.
【図１】本発明の一実施形態に係る疲労試験機の概略的
な構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a fatigue tester according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明に係る電気油圧サーボ型の疲労試験機に
おける概略的な制御系の構成を示すブロック線図。FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system in the electrohydraulic servo type fatigue test machine according to the present invention.
【図３】本発明に係る疲労試験機の油圧サーボ系に対す
る制御系と、制御目標値の補正制御系の構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a control system for a hydraulic servo system of the fatigue tester according to the present invention and a control system for correcting a control target value.
【図４】油圧サーボ系の周波数特性に依存する制御応答
性を示すもので、所定の周期で変化する負荷条件（制御
目標値）と、試料に生じる制御量（実績値）との関係を
示す図。FIG. 4 shows control responsiveness depending on frequency characteristics of a hydraulic servo system, and shows a relationship between a load condition (control target value) that changes in a predetermined cycle and a control amount (actual value) generated in a sample. FIG.
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 １１ 油圧サーボ系 １２ 制御系 ２１ ピーク検出部 ２２ ボトム検出部 ２３ 振幅偏差演算部 ２４ 補正演算部 ２５ 目標値補正部 １４ 制御系切換手段 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 11 Hydraulic servo system 12 Control system 21 Peak detection unit 22 Bottom detection unit 23 Amplitude deviation calculation unit 24 Correction calculation unit 25 Target value correction unit 14 Control system switching means
Claims (2)
をフィードバック制御して前記試料の性質を計測する疲
労試験機において、 試料のバネ定数に応じて設定された制御ゲインの下で、
前記試料に生じた荷重または変位からなる制御量とその
制御目標値との偏差に基づいて前記油圧サーボ系の作動
を制御する制御系と、前記制御目標値を所定の周期で変
化させて前記試料に与える負荷条件を変化させる負荷条
件制御手段と、負荷条件の変化に伴う前記制御量のピー
ク値とボトム値とをそれぞれ検出し、これらのピーク値
とボトム値とに従って前記制御目標値との実績偏差を求
める偏差検出手段と、この偏差検出手段にて求められた
実績偏差に従って前記制御目標値を補正する補正手段と
を具備したことを特徴とする疲労試験機。1. A fatigue tester for measuring the properties of a sample by feedback-controlling a load applied to the sample via a hydraulic servo system, wherein a control gain is set according to a spring constant of the sample.
A control system for controlling the operation of the hydraulic servo system based on a deviation between a control amount consisting of a load or displacement generated in the sample and a control target value thereof, and changing the control target value at a predetermined cycle to obtain the sample. A load condition control means for changing a load condition applied to the control unit, a peak value and a bottom value of the control amount associated with the change in the load condition are detected, and the actual value of the control target value is calculated according to the peak value and the bottom value. A fatigue tester comprising: a deviation detecting means for obtaining a deviation; and a correcting means for correcting the control target value in accordance with the actual deviation obtained by the deviation detecting means.
とボトム値とから求められる該制御量の平均値と実績振
幅値とに従って前記制御目標値との実績偏差を求めるも
のであって、 前記補正手段は、前記制御目標値の変化周期毎に該制御
目標値を補正することを特徴とする請求項１に記載の疲
労試験機。2. The method according to claim 1, wherein the deviation detecting means calculates an actual deviation from the control target value in accordance with an average value and an actual amplitude value of the control amount obtained from a peak value and a bottom value of the control amount. The fatigue tester according to claim 1, wherein the correction unit corrects the control target value for each change cycle of the control target value.
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP21855097A JP3399792B2 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Fatigue testing machine |
| KR19980032558A KR100307271B1 (en) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Material testing machine |
| DE69828341T DE69828341T2 (en) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Machine for testing materials |
| EP98115080A EP0897111B1 (en) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Material testing machine |
| US09/133,369 US6098465A (en) | 1997-08-13 | 1998-08-13 | Material testing machine including a control system for feedback-controlling the operation of a servo system |
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| JPH1164193A true JPH1164193A (en) | 1999-03-05 |
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1997
- 1997-08-13 JP JP21855097A patent/JP3399792B2/en not_active Ceased
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