Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3819620B2 - Control device for material testing machine - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3819620B2 - Control device for material testing machine - Google Patents

Control device for material testing machine Download PDF

Info

Publication number
JP3819620B2
JP3819620B2 JP34498698A JP34498698A JP3819620B2 JP 3819620 B2 JP3819620 B2 JP 3819620B2 JP 34498698 A JP34498698 A JP 34498698A JP 34498698 A JP34498698 A JP 34498698A JP 3819620 B2 JP3819620 B2 JP 3819620B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control element
output
value
control
testing machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP34498698A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000171365A (en
Inventor
博 宇野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saginomiya Seisakusho Inc
Original Assignee
Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saginomiya Seisakusho Inc filed Critical Saginomiya Seisakusho Inc
Priority to JP34498698A priority Critical patent/JP3819620B2/en
Publication of JP2000171365A publication Critical patent/JP2000171365A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3819620B2 publication Critical patent/JP3819620B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、材料試験機等をPI(比例積分)制御する材料試験機用制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
材料試験機をフィードバック制御する材料試験機用制御装置が知られている。このような材料試験機用制御装置において、セラミックス、岩石等のように、試験試料(T.P:テストピース)の剛性が高く、かつ、材料試験機のピストン断面が小さい場合に、比例制御(P)項のゲインKpを上げると、一巡周波数伝達関数の位相角が180度となる周波数におけるゲイン余裕度が少なくなり、不安定な状態となったり発振を起こすことが知られている。
そのため、比例(P)制御のゲインKpを大きくすることができない。その結果、フィードバック系における誤差を零にする能力が小さく、定常偏差が大きい状態で制御を行うことになる。
このように、定常偏差が大きい状態で制御を行う場合の問題について一例を説明する。
【0003】
図3は、従来の材料試験機用制御装置のブロック構成図である。図中、1は試験波発生部、2は比較部、4は材料試験機の一例としての繰り返し荷重試験機、5はサーボバルブ、6は油圧アクチュエータ、6aはシリンダ、6bはピストン、7はロードセル、8は接触子、9はテストピース、10は差動トランス、11は変位センサ用アンプ、12はP(比例)制御器、19は荷重センサ用アンプである。
【0004】
試験波発生部1は、変位Ec(t)の目標値Ei(t)を出力する波形発生器である。この目標値Ei(t)は、比較部2において、変位センサ用アンプ11から出力される変位Ec(t)と比較されて、その差信号が誤差Ee(t)としてP(比例)制御器12に入力される。入力信号がゲインkpで増幅されたP制御器12の出力は、繰り返し荷重試験機4のサーボバルブ5に入力され、サーボバルブ5は、油圧アクチュエータ6を駆動する。油圧アクチュエータ6は、シリンダ6aおよびピストン6bを有し、ピストン6bは、ロードセル7および接触子8を介してテストピース9に荷重を加える。
【0005】
差動トランス10は、ピストン6bに連結されており、ピストン6bの変位量を計測する。接触子8がテストピース9を押圧している状態では、ピストン6bの変位量はテストピース9の変位量に等しい。荷重センサ用アンプ19の出力による繰り返し荷重試験時の制御態様について、この図では省略している。繰り返し荷重試験時においては、試験波発生部1から、加重Loadの振動波形を目標値として出力し、荷重センサ用アンプ19の出力と比較器2において比較して、荷重フィードバック制御を行う。ここでは、接触子8をテストピース9に接触させて所定の圧力をかけるまでの間に行う変位速度一定制御について説明する。なお、変位センサ用アンプ11および荷重センサ用アンプ19の出力は、図示しないA/D変換器によりディジタルデータに変換されている。
【0006】
図4は、図3に示した従来の材料試験機用制御装置におけるピストン6bとテストピース9との位置関係を示す説明図である。図4(a)は接触子8がテストピース9から離れている状態の説明図、図4(b)は接触子8がテストピース9に接触している状態の説明図である。図中、図3と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【0007】
テストピース9を繰り返し荷重試験機4に取り付ける際には、図4(a)に示すように、接触子8はテストピース9から離された状態にある。試験波発生部1から変位速度を一定とした目標値Ei(t)となる波形を出力し、P制御器12により増幅し、油圧アクチュエータ6を駆動し、ピストン6bを下方向(図3においては、上方向)に変位させることにより、図4(b)に示すように、接触子8をテストピース9に接触させ、以後、荷重Loadが初期目標値になるまで変位の目標値Ei(t)を定速度で増加させて変位フィードバックを行い、繰り返し荷重試験の初期状態としている。
【0008】
図5は、図3に示した従来の材料試験機用制御装置の動作を説明するための線図である。図5(a)は目標値Ei(t)を示す線図、図5(b)は変位Ec(t)を示す線図、図5(c)は荷重Load(t)を示す線図である。
【0009】
上述したように、従来は、P制御のゲインKpが大きくないので、定常偏差が大きい状態で制御が行われている。したがって、図5(a)に示すように、目標値Ei(t)に対して、変位センサ用アンプ11から出力される変位Ec(t)がわずかに小さくなっている。接触子8がテストピース9に接触する以前では、誤差Ee(t)に表れる定常偏差は、さほど大きくない。しかし、接触子8がテストピース9に接触すると、P制御のゲインKpが不足しているので、テストピース9の高剛性により誤差Ee(t)が大きくなってしまう。その結果、変位センサ用アンプ11から出力される変位Ec(t)の勾配が接触時点で急に小さくなってしまうという問題があった。そのため、変位速度一定で制御することができなかった。
【0010】
一般に、このようなP制御のゲインKpを補償するために、積分(I)制御を加えたPI制御を行うことが知られている。なお、付加的な補償用に微分制御を加えたPID制御を行うことも知られているが、このPID制御は、実質的にPI制御である。PI制御においては、I制御により誤差Ee(t)を積分してフィードバックさせることにより、誤差Ee(t)を零にする。言い換えれば、定常偏差のような、直流ないし直流近傍の低周波信号のゲインを大きくしてフィードバック制御することにより、定常偏差をなくそうとするものである。
【0011】
ところが、コンピュータが直接に制御装置として機能するDDC(Direct Digital Control)など、ソフトウエアによるサーボにおいては、アナログ方式とは異なり、積分制御要素は、直流または直流近傍の周波数信号に対してゲインが無限大になるという理想的な特性を示す。そのために、定常偏差を零に集束させることが容易である。その反面、油圧サーボループ系が確立していない運転開始時の初期状態では、収束すべき目標値がないため、積分制御要素の出力が正または負の無限大に発散する方向に変化して出力が飽和してしまうという問題がある。したがって、上述したような繰り返し荷重試験装置において、単純にPI制御を行うことができず、図5(a),図5(b)を参照して説明したような定常偏差の影響をなくすことができなかった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたもので、異常動作を起こすことなく、フィードバックループ系に積分制御要素を挿入して定常偏差をなくすことができる材料試験機用制御装置を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明においては、材料試験機のセンサから出力されるフィードバック値と目標値との誤差に基づいて制御要素が前記材料試験機のアクチュエータの操作量を出力する材料試験機用制御装置において、前記制御要素の機能を切り換える機能切替手段を有し、前記機能切替手段は、前記制御要素を比例制御要素とした状態でフィードバック制御を行なわせ、フィードバック系が確立した後に、前記制御要素に積分制御要素を挿入すると同時に、前記制御要素に積分制御要素を挿入する直前の誤差の値だけ前記目標値を低下させたものを新たな目標値にするとともに、前記積分制御要素を挿入する直前の前記制御要素の出力値を前記制御要素の出力に加算した値を前記制御要素の新たな出力とさせるものである。
したがって、異常動作を起こすことなく、フィードバックループ系に積分制御要素を挿入して定常偏差をなくすことができる。
【0014】
請求項2に記載の発明においては、請求項1に記載の材料試験機用制御装置において、第1および第2の記憶手段を有し、前記制御要素を比例制御要素とした状態においては、前記第1の記憶手段が前記誤差の値を、前記第2の記憶手段が前記制御要素の出力の値を記憶しており、前記機能切替手段により前記制御要素に積分要素が挿入されるときには、前記第1の記憶手段から読み出された値だけ前記目標値を低下させた値を新たな目標値にするとともに、前記第2の記憶手段から読み出された値を前記制御要素の出力に加算して前記制御要素の新たな出力とするものである。
したがって、前記積分制御要素を挿入する際に、制御要素の出力が大きく変化しないようにするための、補償値を容易に得ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の材料試験機用制御装置の実施の一形態のブロック構成図である。図中、図3と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。3は制御要素、13は切替器、14はI(積分)制御器、15は切替器、16は加算器、17,18はメモリである。
【0016】
比較部2から出力される誤差Ee(t)は、制御要素3に入力される。制御要素3においては、P(比例)制御器12の出力が切替器13の入力となる。切替器13の一方の出力は切替器15の一方の入力になり、切替器13の他方の出力は、I制御器14の入力となる。I制御器14の出力は、切替器15の他方の入力となる。切替器15の出力は加算器16に供給され、ここで、後述するメモリ17の出力と加算されて制御要素3の出力となり、繰り返し荷重試験機4のサーボバルブ5に入力される。
【0017】
メモリ17は、切替器13,15の切り替え前においては、制御要素3の出力Es(t)を、逐次書き込んで記憶し、切り替え後には、最後に記憶した値を読み出して加算器16に出力する。変位センサ用アンプ11の出力は、比較器2に出力される。メモリ18は、切替器13,15の切り替え前においては、比較器2の出力である誤差Ee(t)を、逐次書き込んで記憶し、切り替え後には、最後に記憶した値を読み出して試験波発生部1に出力することにより、目標値Ei(t)を制御する。切替器13,15の各切替およびメモリ17,18の書込および読出の機能切替は、連動して短時間に行われる。
【0018】
油圧投入時には、P制御を行うため、切替器13を切替器15に直結させ、P制御器12の出力を制御要素3の出力とし、I制御器14は外しておく。メモリ17は制御要素3の出力Es(t)、すなわち、P制御器12の出力を書き込む動作を行い、メモリ18は比較器2の出力、すなわち、誤差Ee(t)の出力を書き込む動作を行う。各メモリ17,18の書込動作は、所定の処理タイミングごとに行われ、書き込みがなされるごとに前の書き込みデータが消去される。すなわち、最新の値に更新される。なお、各メモリ17,18からは、何も読み出されないか、あるいは、零値が読み出される。
【0019】
時刻t0において、切替器13,15を切替制御したときには、切替器13の出力をI制御器14に出力し、I制御器14の出力を切替器15を介して加算器16に出力して、制御要素3の出力とする。メモリ17は、切り替え直前の制御要素3の最新の出力データEs(t0)を読み出して加算器16に出力する。また、メモリ18は、切り替え直前の比較器2の誤差Ee(t0)を読み出して試験波発生部1に出力する。各メモリ17,18の読み出し出力は、切り替え後においてもそのまま保持される。
【0020】
上述したように、油圧が投入された後に、油圧サーボ系が構成されるに十分な所定時間が経過してサーボ系が構成された後の時刻t0において、切替器13,15を切り換えてI制御器14を挿入する。このようにして、制御要素3の出力が発散しないようにする。しかし、単純にI制御器14を挿入するだけでは、挿入時に、アクチュエータ6のピストン6bが急に移動するという、材料試験機として好まくない挙動をするという問題がある。
【0021】
図2は、本発明の材料試験機用制御装置の実施の一形態の動作を説明するための線図である。図2(a)は目標値Ei(t)を示す線図、図2(b)は制御要素の出力Es(t)を示す線図、図2(c)は変位Ec(t)を示す線図、図2(d)は荷重Load(t)を示す線図である。
図2(a)に示すように、油圧投入開始時(t=0)以降、変位の目標値Ei(t)を直線的に増加させることにより、変位速度一定のP制御を行う。この間、変位センサ用アンプ11から出力される現在の変位量Ec(t)は、理想的にはこの目標値よりもわずかに下回った値で増加する。P制御であるため、目標値Ei(t)との定常偏差は小さいが無視できない量である。油圧投入後、ゲインKpが小さなP制御が行われて閉ループが構成されている。この間、ループ全体が比例制御系として平衡がとれていても、誤差Ee(t)として零でない偏差が存在している。
【0022】
この状態で、時間t0において、切替器13,15を切り換えることにより、P制御器12の後段にI制御器14を挿入すると、零でない誤差Ee(t0)が積分される。その結果、変位センサ用アンプ11の出力Ec(t)を大きくする方向に制御される。そして、平衡がとれた時点になって誤差Ee(t)=0となる。これは、I制御器14を挿入したときに、誤差Ee(t0)に応じてアクチュエータ6のピストン6bが急に移動することを意味する。
【0023】
そのために、切替器13,15の切り替え時に、I制御器14の入力を零にする。誤差Ee(t)=0にしてやれば、P制御器12が零をKp倍してもI制御器14の入力は零であり、I制御器14の出力も変化しない。誤差Ee(t)=0にするために、変位センサ用アンプ11の出力Ec(t)をそのままにしておき、目標値Ei(t)を制御する。すなわち、Ee(t)=Ei(t)−Ec(t)であるから、Ee(t)を零とするには、試験波発生部1において、目標値Ei(t)(次式左辺のEi(t))を、切り替え前のEi(t)(次式右辺のEi(t))に対し、
Ei(t)=Ei(t)−Ee(t0
として、比較器2に出力すればよい。すなわち、これまでの目標値Ei(t)を直流分Ee(t0)だけ、直流シフトしてやればよい。
図1においては、この動作を実現するために、メモリ18が、切り替え前において、誤差Ee(t)の値を逐次書き込み、切り替え時にこれを読み出して、切り替え直前の誤差Ee(t0)の値を試験波発生部1に出力して、試験波発生部1から直流シフトさせた目標値Ei(t)を出力している。
これに代えて、試験波発生部1はそのままに、試験波発生部1の出力を、図示しない減算器を通して目標値Ei(t)とし、これを比較部2に出力してもよい。この減算器は、切り替え前においては試験波発生部1の出力をそのまま出力するが、切り替え後においては、メモリ18の出力Ee(to)を減算して出力する。
【0024】
I制御器14の入力側の問題点については、上述した処理により解決する。しかし、図2(b)に示すように、制御要素の出力Es(t)についてみると、I制御器14の出力の初期値は零である。そのため、I制御器14を挿入する直前に制御要素3の出力Es(t0)に存在していた、Es(t0)=Kp・Ee(t0)については、I制御器14を挿入することにより零になってしまう。
制御要素の出力Es(t)がサーボバルブ5に加わることにより、フィードバックループ系のバランスがとれていたのであるから、切替器13,15の切り替え後においてもこの値を維持しなければ、油圧アクチュエータ6のピストン6bが急に大きく動いてしまう。
そのため、切替器13,15の切り替え前において、メモリ17は、P制御器の出力でもある、制御要素3の出力Es(t)=Kp・Ee(t)を逐次書き込み、切り替え時にこれを読み出して、切り替え直前のEs(t0)=Kp・Ee(t0)を、加算器16に出力している。その結果、制御要素3の出力は、切替器13,15の切り替え時点t0においても、大きく変化しないようにすることができる。その結果、I制御器14がショックなくスムーズに挿入できることとなる。
【0025】
なお、I制御器14内において、積分定数項の設定を行う場合には、加算器16に代えて、メモリ17の出力値をI制御器14の積分定数項とするように制御してもよい。また、上述した説明では、油圧投入開始時から目標値を一定勾配で増加させたが、最初は、目標値を0にしておいて油圧を投入してサーボ系が構成されるまで目標値を0にしておいてもよい。
【0026】
上述したように、異常動作を起こすことなく、フィードバックループ系にI制御器14を挿入できるようになった結果、接触子8がテストピース9に接触した時点の前後においても、変位速度が一定に保たれ、繰り返し試験の初期状態になるまで、理想的にピストン6bおよび接触子7を定速で移動させることができるようになる。
上述した説明では、繰り返し試験の初期状態になるまでの変位速度を一定に制御するときについて説明した。しかし、その後に行われる、繰り返し試験時に試験波発生部1から周期波形を出力して荷重の目標値とし、荷重フィードバック制御を行う際にも、I制御器14が挿入されているため、目標値との誤差を零にすることが可能となり、制御の精度が向上する。
また、一般に、フィードバックループ系を構成して材料試験機を制御する材料試験機用制御装置において、異常動作を起こすことなく定常偏差を零にすることができる。その結果、定常偏差が零とならないことに由来する、制御精度の低下の他、種々の問題を解決することができる。
【0027】
【発明の効果】
本発明は、上述した説明から明らかなように、異常動作を起こすことなく、フィードバックループ系に積分制御要素を挿入して定常偏差をなくすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の材料試験機用制御装置の実施の一形態のブロック構成図である。
【図2】本発明の材料試験機用制御装置の実施の一形態の動作を説明するための線図である。
【図3】従来の材料試験機用制御装置のブロック構成図である。
【図4】図3に示した従来の材料試験機用制御装置におけるピストン6bとテストピース9との位置関係を示す説明図である。
【図5】図3に示した従来の材料試験機用制御装置の動作を説明するための線図である。
【符号の説明】
1 試験波発生部、2 比較部、3 制御要素、4 繰り返し荷重試験機、5サーボバルブ、6 油圧アクチュエータ、7 ロードセル、8 接触子、9 テストピース、10 差動トランス、11 変位センサ用アンプ、12 P制御器、13,15 切替器、14 I制御器、16 加算器、17,18 メモリ、19 荷重センサ用アンプ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a material testing machine control device that performs PI (proportional integration) control of a material testing machine or the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A material testing machine control device that feedback-controls a material testing machine is known. In such a control device for a material testing machine, when the rigidity of the test sample (TP: test piece) is high and the piston cross section of the material testing machine is small, such as ceramics and rock, proportional control ( It is known that when the gain Kp of the term P) is increased, the gain margin at the frequency at which the phase angle of the one-round frequency transfer function is 180 degrees decreases, resulting in an unstable state or oscillation.
Therefore, the gain Kp for proportional (P) control cannot be increased. As a result, the ability to make the error in the feedback system zero is small, and the control is performed in a state where the steady deviation is large.
As described above, an example of a problem when the control is performed in a state where the steady deviation is large will be described.
[0003]
FIG. 3 is a block diagram of a conventional material testing machine controller. In the figure, 1 is a test wave generating unit, 2 is a comparison unit, 4 is a repetitive load testing machine as an example of a material testing machine, 5 is a servo valve, 6 is a hydraulic actuator, 6a is a cylinder, 6b is a piston, and 7 is a load cell. , 8 are contacts, 9 is a test piece, 10 is a differential transformer, 11 is a displacement sensor amplifier, 12 is a P (proportional) controller, and 19 is a load sensor amplifier.
[0004]
The test wave generator 1 is a waveform generator that outputs a target value Ei (t) of the displacement Ec (t). The target value Ei (t) is compared with the displacement Ec (t) output from the displacement sensor amplifier 11 in the comparison unit 2, and the difference signal is used as the error Ee (t) to determine the P (proportional) controller 12. Is input. The output of the P controller 12 whose input signal is amplified by the gain kp is input to the servo valve 5 of the repeated load tester 4, and the servo valve 5 drives the hydraulic actuator 6. The hydraulic actuator 6 has a cylinder 6 a and a piston 6 b, and the piston 6 b applies a load to the test piece 9 via the load cell 7 and the contact 8.
[0005]
The differential transformer 10 is connected to the piston 6b and measures the amount of displacement of the piston 6b. In a state where the contact 8 presses the test piece 9, the displacement amount of the piston 6 b is equal to the displacement amount of the test piece 9. The control mode during the repeated load test by the output of the load sensor amplifier 19 is omitted in this figure. At the time of the repeated load test, the vibration waveform of the weighted load is output as a target value from the test wave generator 1, and the output of the load sensor amplifier 19 is compared with the comparator 2 to perform load feedback control. Here, the constant displacement speed control performed between the contact 8 being brought into contact with the test piece 9 and applying a predetermined pressure will be described. The outputs of the displacement sensor amplifier 11 and the load sensor amplifier 19 are converted into digital data by an A / D converter (not shown).
[0006]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the piston 6b and the test piece 9 in the conventional material testing machine control device shown in FIG. 4A is an explanatory view showing a state where the contact 8 is separated from the test piece 9, and FIG. 4B is an explanatory view showing a state where the contact 8 is in contact with the test piece 9. FIG. In the figure, parts similar to those in FIG.
[0007]
When the test piece 9 is repeatedly attached to the load testing machine 4, the contact 8 is in a state separated from the test piece 9 as shown in FIG. A waveform having a target value Ei (t) with a constant displacement speed is output from the test wave generator 1 and amplified by the P controller 12 to drive the hydraulic actuator 6 and move the piston 6b downward (in FIG. 3). 4), the contact 8 is brought into contact with the test piece 9, and thereafter, the displacement target value Ei (t) until the load Load reaches the initial target value. Is increased at a constant speed to provide displacement feedback, which is the initial state of the repeated load test.
[0008]
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the conventional material testing machine control device shown in FIG. 5A is a diagram showing the target value Ei (t), FIG. 5B is a diagram showing the displacement Ec (t), and FIG. 5C is a diagram showing the load Load (t). .
[0009]
As described above, conventionally, since the gain Kp of the P control is not large, the control is performed in a state where the steady deviation is large. Therefore, as shown in FIG. 5A, the displacement Ec (t) output from the displacement sensor amplifier 11 is slightly smaller than the target value Ei (t). Before the contact 8 comes into contact with the test piece 9, the steady deviation appearing in the error Ee (t) is not so large. However, when the contact 8 comes into contact with the test piece 9, since the gain Kp for P control is insufficient, the error Ee (t) increases due to the high rigidity of the test piece 9. As a result, there is a problem that the gradient of the displacement Ec (t) output from the displacement sensor amplifier 11 suddenly decreases at the time of contact. Therefore, it was impossible to control at a constant displacement speed.
[0010]
In general, it is known to perform PI control including integral (I) control in order to compensate for such gain Kp of P control. It is also known to perform PID control with differential control added for additional compensation, but this PID control is substantially PI control. In the PI control, the error Ee (t) is zeroed by integrating and feeding back the error Ee (t) by the I control. In other words, the steady deviation is attempted to be eliminated by increasing the gain of the low frequency signal near the direct current, such as the steady deviation, and performing feedback control.
[0011]
However, in the servo by software, such as DDC (Direct Digital Control) in which the computer directly functions as a control device, the integral control element has an infinite gain with respect to the frequency signal near DC or DC, unlike the analog system. It shows the ideal characteristic of becoming large. Therefore, it is easy to focus the steady deviation to zero. On the other hand, in the initial state at the start of operation when the hydraulic servo loop system is not established, there is no target value to converge, so the output of the integral control element changes in the direction of divergence to positive or negative infinity and output Has the problem of becoming saturated. Therefore, in the repeated load test apparatus as described above, the PI control cannot be performed simply, and the influence of the steady deviation as described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b) can be eliminated. could not.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a control device for a material testing machine that can eliminate a steady-state deviation by inserting an integral control element into a feedback loop system without causing abnormal operation. It is intended to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, the material testing machine control in which the control element outputs the operation amount of the actuator of the material testing machine based on the error between the feedback value output from the sensor of the material testing machine and the target value. In the apparatus, the apparatus has function switching means for switching the function of the control element, and the function switching means performs feedback control in a state where the control element is a proportional control element, and after the feedback system is established, the control element At the same time that the integration control element is inserted into the control element, a value obtained by reducing the target value by the error immediately before the integration control element is inserted into the control element is set as a new target value, and immediately before the integration control element is inserted. A value obtained by adding the output value of the control element to the output of the control element is used as a new output of the control element.
Therefore, it is possible to eliminate the steady deviation by inserting the integral control element into the feedback loop system without causing abnormal operation.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the control apparatus for a material testing machine according to the first aspect, in the state having the first and second storage means and the control element as a proportional control element, The first storage means stores the error value, the second storage means stores the output value of the control element, and when the integral element is inserted into the control element by the function switching means, A value obtained by lowering the target value by the value read from the first storage means is used as a new target value, and the value read from the second storage means is added to the output of the control element. The new output of the control element.
Therefore, when the integration control element is inserted, a compensation value for preventing the output of the control element from changing greatly can be easily obtained.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block configuration diagram of an embodiment of a control apparatus for a material testing machine according to the present invention. In the figure, parts similar to those in FIG. 3 is a control element, 13 is a switch, 14 is an I (integration) controller, 15 is a switch, 16 is an adder, and 17 and 18 are memories.
[0016]
The error Ee (t) output from the comparison unit 2 is input to the control element 3. In the control element 3, the output of the P (proportional) controller 12 becomes the input of the switch 13. One output of the switcher 13 becomes one input of the switcher 15, and the other output of the switcher 13 becomes an input of the I controller 14. The output of the I controller 14 becomes the other input of the switch 15. The output of the switch 15 is supplied to an adder 16, where it is added to the output of a memory 17 to be described later to become the output of the control element 3 and input to the servo valve 5 of the repeated load tester 4.
[0017]
The memory 17 sequentially writes and stores the output Es (t) of the control element 3 before switching the switching devices 13 and 15, and after switching, reads the last stored value and outputs it to the adder 16. . The output of the displacement sensor amplifier 11 is output to the comparator 2. The memory 18 sequentially writes and stores the error Ee (t), which is the output of the comparator 2, before switching the switching units 13 and 15, and after switching, reads the last stored value to generate a test wave. By outputting to the unit 1, the target value Ei (t) is controlled. Switching between the switches 13 and 15 and switching between writing and reading functions of the memories 17 and 18 are performed in a short time in conjunction with each other.
[0018]
When the hydraulic pressure is applied, in order to perform P control, the switch 13 is directly connected to the switch 15, the output of the P controller 12 is used as the output of the control element 3, and the I controller 14 is removed. The memory 17 performs the operation of writing the output Es (t) of the control element 3, that is, the output of the P controller 12, and the memory 18 performs the operation of writing the output of the comparator 2, that is, the output of the error Ee (t). . The write operation of each of the memories 17 and 18 is performed at predetermined processing timings, and the previous write data is erased each time writing is performed. That is, it is updated to the latest value. Note that nothing is read from each of the memories 17 and 18, or a zero value is read.
[0019]
When the switching devices 13 and 15 are controlled to be switched at time t 0 , the output of the switching device 13 is output to the I controller 14, and the output of the I controller 14 is output to the adder 16 via the switching device 15. And the output of the control element 3. The memory 17 reads the latest output data Es (t 0 ) of the control element 3 immediately before switching and outputs it to the adder 16. In addition, the memory 18 reads the error Ee (t 0 ) of the comparator 2 immediately before switching and outputs it to the test wave generator 1. The read outputs of the memories 17 and 18 are held as they are even after switching.
[0020]
As described above, after the hydraulic pressure is turned on, at time t 0 after a predetermined time sufficient for configuring the hydraulic servo system has elapsed and the servo system is configured, the switches 13 and 15 are switched to switch I. The controller 14 is inserted. In this way, the output of the control element 3 is prevented from diverging. However, simply inserting the I controller 14 causes a problem that the piston 6b of the actuator 6 moves suddenly at the time of insertion, which causes an undesirable behavior as a material testing machine.
[0021]
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the control device for a material testing machine of the present invention. 2A is a diagram showing the target value Ei (t), FIG. 2B is a diagram showing the output Es (t) of the control element, and FIG. 2C is a diagram showing the displacement Ec (t). FIG. 2 and FIG. 2D are diagrams showing the load Load (t).
As shown in FIG. 2 (a), after the start of hydraulic pressure application (t = 0), the displacement target value Ei (t) is linearly increased to perform P control with a constant displacement speed. During this time, the current displacement amount Ec (t) output from the displacement sensor amplifier 11 increases ideally at a value slightly below this target value. Since it is P control, the steady-state deviation from the target value Ei (t) is small but cannot be ignored. After the hydraulic pressure is applied, P control with a small gain Kp is performed to form a closed loop. During this time, even if the entire loop is balanced as a proportional control system, there is a non-zero deviation as the error Ee (t).
[0022]
In this state, when the I controller 14 is inserted in the subsequent stage of the P controller 12 by switching the switches 13 and 15 at time t 0 , the non-zero error Ee (t 0 ) is integrated. As a result, the output Ec (t) of the displacement sensor amplifier 11 is controlled to increase. Then, when the balance is achieved, the error Ee (t) = 0. This means that when the I controller 14 is inserted, the piston 6b of the actuator 6 moves suddenly in accordance with the error Ee (t 0 ).
[0023]
For this purpose, the input of the I controller 14 is set to zero when the switches 13 and 15 are switched. If the error Ee (t) = 0, even if the P controller 12 multiplies zero by Kp, the input of the I controller 14 is zero and the output of the I controller 14 does not change. In order to set the error Ee (t) = 0, the output Ec (t) of the displacement sensor amplifier 11 is left as it is, and the target value Ei (t) is controlled. That is, since Ee (t) = Ei (t) −Ec (t), in order to make Ee (t) zero, the test wave generator 1 uses the target value Ei (t) (Ei on the left side of the following equation). (T)) with respect to Ei (t) before switching (Ei (t) on the right side of the following equation)
Ei (t) = Ei (t) −Ee (t 0 )
And output to the comparator 2. That is, the target value Ei (t) so far may be DC shifted by the DC component Ee (t 0 ).
In FIG. 1, in order to realize this operation, the memory 18 sequentially writes the value of the error Ee (t) before switching, reads this value at the time of switching, and sets the value of the error Ee (t 0 ) immediately before switching. Is output to the test wave generator 1, and the target value Ei (t) shifted from the test wave generator 1 is output.
Instead, the test wave generator 1 may leave the test wave generator 1 as it is as the target value Ei (t) through a subtracter (not shown) and output it to the comparator 2. This subtracter outputs the output of the test wave generator 1 as it is before switching, but subtracts and outputs the output Ee (t o ) of the memory 18 after switching.
[0024]
Problems on the input side of the I controller 14 are solved by the above-described processing. However, as shown in FIG. 2B, when the output Es (t) of the control element is viewed, the initial value of the output of the I controller 14 is zero. Therefore, the I controller 14 is inserted for Es (t 0 ) = Kp · Ee (t 0 ) that existed in the output Es (t 0 ) of the control element 3 immediately before the I controller 14 is inserted. It becomes zero by this.
Since the output Es (t) of the control element is applied to the servo valve 5, the feedback loop system is balanced. Therefore, if this value is not maintained even after the switching units 13 and 15 are switched, the hydraulic actuator The 6 piston 6b suddenly moves greatly.
Therefore, before switching the switching units 13 and 15, the memory 17 sequentially writes the output Es (t) = Kp · Ee (t) of the control element 3, which is also the output of the P controller, and reads this when switching. , Es (t 0 ) = Kp · Ee (t 0 ) immediately before switching is output to the adder 16. As a result, the output of the control element 3 can be prevented from changing greatly even at the switching time t 0 of the switches 13 and 15. As a result, the I controller 14 can be smoothly inserted without a shock.
[0025]
When setting the integral constant term in the I controller 14, the output value of the memory 17 may be controlled to be the integral constant term of the I controller 14 instead of the adder 16. . In the above description, the target value is increased with a constant gradient from the beginning of the hydraulic pressure application. Initially, the target value is set to 0 until the servo system is configured by setting the target value to 0 and supplying the hydraulic pressure. You may leave it.
[0026]
As described above, the I controller 14 can be inserted into the feedback loop system without causing an abnormal operation. As a result, the displacement speed is constant before and after the contact 8 contacts the test piece 9. The piston 6b and the contact 7 can ideally be moved at a constant speed until the initial state of the repeated test is maintained.
In the above description, the case where the displacement speed until the initial state of the repeated test is controlled to be constant has been described. However, since the I controller 14 is inserted also when the load feedback control is performed by outputting a periodic waveform from the test wave generator 1 during the repeated test performed thereafter and performing the load feedback control, the target value Error can be made zero, and the control accuracy is improved.
In general, in a material testing machine control device that controls a material testing machine by configuring a feedback loop system, the steady deviation can be made zero without causing abnormal operation. As a result, various problems can be solved in addition to a decrease in control accuracy resulting from the steady-state deviation not being zero.
[0027]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has an effect that a steady deviation can be eliminated by inserting an integral control element into the feedback loop system without causing abnormal operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of an embodiment of a control apparatus for a material testing machine according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the embodiment of the control device for a material testing machine of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a conventional material testing machine controller.
4 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a piston 6b and a test piece 9 in the conventional material testing machine control device shown in FIG.
5 is a diagram for explaining the operation of the conventional material testing machine control device shown in FIG. 3; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Test wave generation part, 2 Comparison part, 3 Control element, 4 Repeat load testing machine, 5 Servo valve, 6 Hydraulic actuator, 7 Load cell, 8 Contact, 9 Test piece, 10 Differential transformer, 11 Displacement sensor amplifier, 12 P controller, 13, 15 selector, 14 I controller, 16 adder, 17, 18 memory, 19 load sensor amplifier

Claims (2)

材料試験機のセンサから出力されるフィードバック値と目標値との誤差に基づいて制御要素が前記材料試験機のアクチュエータの操作量を出力する材料試験機用制御装置において、
前記制御要素の機能を切り換える機能切替手段を有し、
前記機能切替手段は、前記制御要素を比例制御要素とした状態でフィードバック制御を行なわせ、
フィードバック系が確立した後に、前記制御要素に積分制御要素を挿入すると同時に、
前記制御要素に積分制御要素を挿入する直前の誤差の値だけ前記目標値を低下させたものを新たな目標値にするとともに、
前記積分制御要素を挿入する直前の前記制御要素の出力値を前記制御要素の出力に加算した値を前記制御要素の新たな出力とさせる、
ことを特徴とする材料試験機用制御装置。
In the material testing machine control device in which the control element outputs the operation amount of the actuator of the material testing machine based on the error between the feedback value output from the sensor of the material testing machine and the target value
Having function switching means for switching the function of the control element;
The function switching means performs feedback control in a state where the control element is a proportional control element,
After the feedback system is established, the integral control element is inserted into the control element,
While reducing the target value by the value of the error immediately before inserting the integral control element into the control element, a new target value,
A value obtained by adding the output value of the control element immediately before inserting the integral control element to the output of the control element is set as a new output of the control element.
A control device for a material testing machine.
第1および第2の記憶手段を有し、
前記制御要素を比例制御要素とした状態においては、前記第1の記憶手段が前記誤差の値を、前記第2の記憶手段が前記制御要素の出力の値を記憶しており、前記機能切替手段により前記制御要素に積分要素が挿入されるときには、前記第1の記憶手段から読み出された値だけ前記目標値を低下させた値を新たな目標値にするとともに、前記第2の記憶手段から読み出された値を前記制御要素の出力に加算して前記制御要素の新たな出力とすることを特徴とする請求項1に記載の材料試験機用制御装置。
Having first and second storage means;
In a state where the control element is a proportional control element, the first storage means stores the error value, the second storage means stores the output value of the control element, and the function switching means When an integral element is inserted into the control element by the above, a value obtained by lowering the target value by a value read from the first storage means is set as a new target value, and from the second storage means 2. The control device for a material testing machine according to claim 1, wherein the read value is added to the output of the control element to obtain a new output of the control element.
JP34498698A 1998-12-04 1998-12-04 Control device for material testing machine Expired - Fee Related JP3819620B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34498698A JP3819620B2 (en) 1998-12-04 1998-12-04 Control device for material testing machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34498698A JP3819620B2 (en) 1998-12-04 1998-12-04 Control device for material testing machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000171365A JP2000171365A (en) 2000-06-23
JP3819620B2 true JP3819620B2 (en) 2006-09-13

Family

ID=18373511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34498698A Expired - Fee Related JP3819620B2 (en) 1998-12-04 1998-12-04 Control device for material testing machine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3819620B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0616590D0 (en) * 2006-08-21 2006-09-27 Instron Ltd Tuning of materials testing machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000171365A (en) 2000-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2685622B2 (en) Positioning control method and device
JP3089709B2 (en) Access servo mechanism for magnetic disk drive
JP2006059427A (en) Magnetic disk unit
JP3819620B2 (en) Control device for material testing machine
JP2003079188A (en) Supply fluctuation compensation method for switch type voltage mode voice coil motor driver circuit
JP3679956B2 (en) Magnetic disk unit
JP2000042957A (en) Robot controller
JP2000182340A (en) Head positioning device in recording disk device
JPH02278582A (en) Position control circuit
KR101120782B1 (en) Optical disk device
JPH07105122B2 (en) Head position control method and apparatus
JP2918030B2 (en) Digital control method
JP2615521B2 (en) Positioning control method
JP3332945B2 (en) Control device for voltage displacement element
JPH01133272A (en) Magnetic disk device
JP2891531B2 (en) Shaking table controller
JPS6375909A (en) position control device
JPS62149082A (en) Magnetic disk unit
JP2724198B2 (en) Position control device
JP2000021103A (en) Seek control method for magnetic disk drive
JP2009043336A (en) Magnetic disk drive and magnetic head control method
KR100258887B1 (en) Fine motion control unit
JPH10267944A (en) Scanner system
KR100252716B1 (en) Driving control device of virtual reality motion reproducer
JPH06113572A (en) Driver employing ultrasonic linear motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040507

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050617

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060613

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060615

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees