JP3399792B2 - Fatigue testing machine - Google Patents
Fatigue testing machineInfo
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- JP3399792B2 JP3399792B2 JP21855097A JP21855097A JP3399792B2 JP 3399792 B2 JP3399792 B2 JP 3399792B2 JP 21855097 A JP21855097 A JP 21855097A JP 21855097 A JP21855097 A JP 21855097A JP 3399792 B2 JP3399792 B2 JP 3399792B2
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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 according to the load and displacement generated in the sample. In particular, the present invention relates to an electro-hydraulic servo-type fatigue tester that compensates for deterioration of control response when a load condition for a sample is changed by changing a control target value in 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] Recently, since a wide range of application to various samples and highly accurate control are possible, FIG.
A closed loop electro-hydraulic servo type material testing machine configured as shown in FIG. This material testing machine holds test pieces S which are various samples between a frame 2 and an actuator 3 composed of a hydraulic cylinder, roughly via a load cell 1, and supplies them from a hydraulic source 4 via a servo valve 5. The actuator 3 is driven by using the pressure oil (hydraulic pressure) thus generated, so that the load is applied 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。However, the load (actual load) applied to the test piece S by the above load is detected by the load cell 1, and the displacement generated in the test piece S by the application of the load is detected by the displacement meter 6, and the strain is It is detected by the strain gauges 7 attached to the test piece S, respectively. The control unit 8 configured by a microcomputer or the like inputs the loads, displacements, and strains detected as described above, and, for example, the deviation between the actual load detected by the load cell 1 and the load target value is zero (0). The operation of the servo valve 5 is feedback-controlled via the servo amplifier 9 so that With such a feedback control system, the hydraulically driven actuator 3 is servo-controlled to adjust the 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（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 electrohydraulic servo control system is expressed as a block diagram forming a closed loop which constitutes a feedback control system as shown in FIG. That is, this control system uses the deviation Δ as 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, which is obtained through 8b and has a predetermined control gain set therein.
The actuator 3 is hydraulically driven via the servo valve 5 by controlling the operation of the servo amplifier 9 so that the deviation Δ becomes zero (0) under the condition of c. Or a displacement) can be expressed as a control loop.
【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 electro-hydraulic servo type material testing machine (fatigue testing machine) configured as described above is controlled 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 target load value applied to the control system at a predetermined cycle and with a predetermined amplitude, the sample S
The fatigue test is carried out by changing the load condition with respect to, and detecting the state change occurring in the sample S at that time as the actual load and the 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 and its change speed is increased, that is, when the test frequency is increased, the control response of the hydraulic servo system deteriorates accordingly. . Then, although the hydraulic servo system is controlled with high accuracy according to the deviation Δ as described above, the load (load) applied to the sample S via the hydraulic servo system changes following the control target value. The load condition (load condition) actually applied to the sample S becomes different from the test condition indicated by the load target value. Such a deviation of the load condition generally occurs more prominently as the test frequency becomes higher, which causes a decrease 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。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to accurately define a load condition for a sample and perform a highly accurate fatigue test even when the test frequency is high. It is to provide a fatigue testing machine that enables it.
【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（荷重条件または変位
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。In order to achieve the above-mentioned object, a fatigue testing machine according to the present invention is to test a property of a sample by applying a load to the sample via a hydraulic servo system. A control system that controls the operation of the hydraulic servo system based on the deviation between the control amount (load or displacement) generated in the sample and the control target value thereof under the control gain set according to the spring constant of The load condition (load condition or displacement) applied to the sample by changing the control target value in a predetermined cycle.
Load condition control means for changing the condition) ,
In particular, a deviation detecting means for detecting a peak value and a bottom value of the control amount associated with a change in the load condition for the sample, and obtaining a deviation of the actual value from the control target value according to the peak value and the bottom value, and the deviation. And a correction unit for correcting the control target value according to the actual result deviation obtained by the detection unit.
【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（荷重条件または変位条件）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, the fatigue testing machine according to the present invention controls the operation of the hydraulic servo system at a predetermined control cycle based on the deviation between the control amount (load or displacement) generated in the sample and its control target value. Separately from the control system to detect the peak value and the bottom value of the control amount in the change cycle period of the control target value, from these peak value and bottom value, the load condition (load condition or displacement condition ) Is obtained over a period of change in one cycle, and the control target value itself is corrected in accordance with the actual deviation between the actual load value and the control target value to deteriorate the control response of the hydraulic servo system. Is compensated, thereby making it possible to perform a highly accurate test by making the load condition on the sample, for example, the load, displacement or strain constant, regardless of the control frequency.
【００１０】特に請求項３または４に記載するように前
記偏差検出手段においては制御量（荷重または変位）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（荷重
条件または変位条件）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。In particular, as described in claim 3 or 4 , 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 ( load or displacement) , Load condition for sample (load
Condition or displacement condition) is obtained over a period in which the control target value changes in one period, and the control target value itself is corrected in accordance with this actual result deviation for each change period of the control target value. It has a feature.
【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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A fatigue testing machine according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings, particularly 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 above 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 testing machine according to this embodiment basically has an actuator 3 hydraulically driven via a servo valve 5 and a control for controlling the operation of the servo valve 5, as shown in FIG. And a section 8. In particular, the feature of this fatigue testing machine is that the load applied to the sample S via the hydraulic servo system (process) 11 is a function realized by the control unit 8 as shown in the schematic configuration of FIG. 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 according to 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。The control system 12 detects, for example, the actual load K applied to the sample S as a control amount, and controls the hydraulic servo system 11 according to the deviation Δe K between the actual load K and its target load value R K. It is realized as a load control system that generates a control output value U K. Alternatively, the control system 12 detects the displacement (actual displacement) H generated in the sample S as a control amount, and determines the actual displacement H
Is realized as a displacement control system that generates a control output value U H for the hydraulic servo system 11 in accordance with a deviation Δe H between the target displacement value R H and the 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。Further, the correction control system 13 changes the control target values (target load value R K , target displacement value R H ) in a predetermined cycle to change the load condition applied to the sample S in the predetermined cycle. At this time, the peak detection unit 2 for detecting the peak value of the control amount (actual load K, actual displacement H) in the period of one cycle.
1 and a bottom detection unit 22 that detects the bottom value thereof. An amplitude deviation calculator 23 that obtains a performance 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 calculation unit 24 that obtains a correction value for the control target value according to the actual result deviation, and a target value correction unit 25 that corrects the control target value for each change cycle of the control target value under the correction calculation unit 24. I have it.
【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, the detection amplifier (load / displacement detection section) 8a detects the actual load K or the actual displacement H, which is the 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 controls the operation of the hydraulic servo system 11 by generating control output values U K and U H for the hydraulic servo system 11 according to the deviations Δe K and Δe H , respectively, under a predetermined control gain. It is supposed 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。Specifically, when the control system 12 is realized as a load control system, the controller 8c operates under the proportional control gain P K and integral control gain I K set according to the spring constant of the sample S. Then, the control output value U K is obtained by setting 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 · ΣH (2) under the proportional control gain P H and the integral control gain I H set in accordance with the spring constant of the sample S. The control output value U H is obtained. However, in each of the above equations, ΣK is the integrated value of the deviation Δe K , ΣH is the integrated value of the deviation Δe H , and these represent the 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 these equations (1) and (2), the feedback control for the hydraulic servo system 11 is realized by PID control (PI control) in which the differential term is zero (0). However, it is of course possible to give the differential control gain and execute the control. The control of the hydraulic servo system 11 by the control system 12 is executed in an operation cycle in which control calculation is executed by, for example, 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。Incidentally, the control system 12 configured as described above
When the fatigue test of the sample S is executed by controlling the operation of the hydraulic servo system 11 under the pressure, a signal waveform that changes in a predetermined cycle such as a sine wave or a triangular wave is generally used as the control target value. . The change period (test frequency) and change width (amplitude) are set according to the test purpose. In particular, the change cycle (test frequency) depends on the rigidity (spring characteristic) of the sample S, but in the hydraulic servo type fatigue tester, it can be changed over a wide range of, for example, about 0.001 Hz to 100 Hz. 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。However, when the control target value consisting of the signal waveform changing in a predetermined cycle is given to the control system 12 to control the operation of the hydraulic servo system 11, the control target value naturally changes. Accordingly, the load condition applied to the sample S changes, and the control amount (load or displacement) changes. However, when the cycle of change of the control target value is short, that is, when the control frequency with respect to the load condition is high, FIG.
As shown in an 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 shown by the solid line in the figure, Changes may be small. Such deterioration of the control response is caused by the frequency response of the hydraulic servo system 11 or the like, and becomes more remarkable 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＝（Ｐa−Ｂa）／２
…（５）
であり、その平均値ＭaはＭa＝（Ｐa＋Ｂa）／２
…（６）
である。Therefore, in the present invention, in order to compensate for the deterioration of the control response, the control amount (actual load K) is changed through the peak detection unit 21 and the bottom detection unit 22 in the period of one cycle in which the load condition changes. , The actual displacement H) peak value Pb,
The bottom value Bb and the bottom value Bb are detected. Then, the amplitude deviation calculator 23 obtains the actual average value Mb of the load as Mb = (Pb + Bb) / 2 (3) according to the actual peak value Pb and the actual bottom value Bb, and further, the actual amplitude. The value (single amplitude) P is calculated 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 thereof is Ba. And these peak value Pa and bottom value Ba
The target amplitude Pref of the load indicated by and is Pref = (Pa−Ba) / 2 (5), and its average value Ma is Ma = (Pa + Ba) / 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 computing section 23 thus obtains the actual amplitude value P obtained for each cycle in which the load condition changes and the target amplitude Pre of the given signal waveform as the control target value Pre.
The actual deviation ΔP is obtained from f and ΔP = Pref−P (7), and the actual deviation ΔP is given to the correction calculation unit 24 realized 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 calculation unit 24 generates a control output value C for correcting 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) of the proportional control gain P K (PB) and the integral control gain I K (PB) is set to C K (PB) = P K ( 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 B
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 sets the control target value R to R K ′ = R K · (1 + C K (1 + C K ( PB)) (9a) R H ′ = R H · (1 + C H (PB)) (9b), and the 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。Thus, if the control target value is corrected and given to the control system 12 according to the control amount (actual value) obtained from the sample S as described above, the load condition applied to the sample S via the hydraulic servo system 11 is It is 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, the reduction amount of the load change caused by the deterioration of the control responsiveness is increased in advance by the correction based on the actual value of the control target value itself, so that the control target value in consideration of the reduction amount can be set in the control system 12. Therefore, it is possible to accurately apply a target load to the sample S. As a result, when the load condition for the sample S is changed in a predetermined cycle, and even if the change cycle is short, the load condition for the sample S is affected without regard to the control response of the hydraulic servo system 11. With high accuracy, it is possible to execute a highly accurate fatigue test 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, it is also possible to similarly correct the control target value based on the actual average value obtained from the above-mentioned peak value and bottom value. Specifically, the average value 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 calculated according to the average value deviation Δm under a predetermined control gain Km. M to M
It is also possible to correct the control target value by obtaining as = Ma + Km · ΣΔm. Further, by using the average value M of such control target values and the above-described correction processing of the control target values in combination,
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 scope of the invention.
【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, the control target value for feedback control of the load applied to the sample through the hydraulic servo system is changed by changing the control target value at a predetermined cycle. When changing the load condition given to, to detect the peak value and the bottom value of the control amount with the change of the load condition for the sample, respectively, the actual value deviation of the control target value according to these peak value and bottom value. Since the control target value itself is obtained and corrected, the practical effect such as effective compensation of the control response of the hydraulic servo system and accurate control of the load condition applied to the sample can be achieved.
【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 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 an electrohydraulic servo type fatigue testing 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 and a correction control system for a control target value of a fatigue testing machine according to the present invention.
【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 is a graph showing control responsiveness depending on frequency characteristics of a hydraulic servo system, showing 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 frames 3 actuators 4 hydraulic power source 5 servo valve 6 Displacement meter 7 strain gauge 8 control unit 9 Servo amplifier 11 Hydraulic servo system 12 Control system 21 Peak detector 22 Bottom detector 23 Amplitude deviation calculator 24 Correction calculator 25 Target value correction unit 14 Control system switching means
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 3/02 G01N 3/32 Front page continued (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 3/02 G01N 3/32
Claims (4)
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、
前記試料に生じた実荷重とその目標荷重値との偏差に基
づいて前記油圧サーボ系の作動を制御する荷重制御系
と、前記目標荷重値を所定の周期で変化させて前記試料
に与える荷重条件を変化させる荷重条件制御手段と、荷
重条件の変化に伴う前記実荷重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
って前記目標荷重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
前記目標荷重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, under a control gain set according to the spring constant of the sample. so,
A load control system for controlling the operation of the hydraulic servo system based on the deviation between the actual load generated on the sample and its target load value, and a load condition applied to the sample by changing the target load value at a predetermined cycle. a load condition control means for changing a load
A deviation detecting means for detecting the peak value and the bottom value of the actual load due to the change of the heavy condition, respectively, and a deviation detecting means for obtaining the actual deviation from the target load value according to the peak value and the bottom value, and the deviation detecting means. A fatigue testing machine comprising: a correction unit that corrects the target load value in accordance with the actual result deviation obtained.
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、
前記試料に生じた実変位とその変位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変位制御系
と、前記目標変位値を所定の周期で変化させて前記試料
に与える変位条件を変化させる変位条件制御手段と、変
位条件の変化に伴う前記実変位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
って前記目標変位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
前記目標変位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。 2. A displacement applied to a sample through a hydraulic servo system.
Feedback control to measure the properties of the sample
In the labor testing machine, under the control gain set according to the spring constant of the sample,
Based on the deviation between the actual displacement generated in the sample and its displacement target value
A displacement control system for controlling the operation of the hydraulic servo system based on
And changing the target displacement value in a predetermined cycle
Displacement condition control means for changing the displacement condition given to the
Peak value and bottom value of the actual displacement due to the change of the position condition
Respectively, and follow these peak and bottom values.
Deviation detecting means for obtaining the actual deviation from the target displacement value
And according to the actual deviation obtained by this deviation detecting means
Comprising a correction means for correcting the target displacement value
A characteristic fatigue testing machine.
ク値とボトム値とから求められる該実荷重の平均値と実
績振幅値とに従って前記目標荷重値との実績偏差を求め
るものであって、 前記補正手段は、前記目標荷重値の変化周期毎に該目標
荷重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。3. The deviation detecting means obtains an actual deviation from the target load value according to an average value and an actual amplitude value of the actual load obtained from a peak value and a bottom value of the actual load. The fatigue tester according to claim 1, wherein the correction unit corrects the target load value for each change cycle of the target load value.
ク値とボトム値とから求められる該実変位の平均値と実
績振幅値とに従って前記目標変位値との実績偏差を求め
るものであって、 前記補正手段は、前記目標変位値の変化周期毎に該目標
変位値を補正することを特徴とする請求項２に記載の疲
労試験機。 4. The deviation detecting means is adapted to detect the actual displacement peak.
Average value and actual value of the actual displacement obtained from the
Calculate the actual deviation from the target displacement value according to the actual amplitude value
The correction means is configured to change the target displacement value every change cycle of the target displacement value.
The fatigue according to claim 2, wherein the displacement value is corrected.
Labor testing machine.
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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21855097A JP3399792B2 (en) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | Fatigue testing machine |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH1164193A JPH1164193A (en) | 1999-03-05 |
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Family
ID=16721702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3399792B2 (en) |
Families Citing this family (6)
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| CN111899782A (en) * | 2019-05-05 | 2020-11-06 | 北京兆易创新科技股份有限公司 | Test method, test device, electronic equipment and storage medium |
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1997
- 1997-08-13 JP JP21855097A patent/JP3399792B2/en not_active Ceased
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|---|---|---|---|
| RVOP | Cancellation by post-grant opposition |