JP2000180319A - 岩石圧縮試験のシミュレーション方法および岩石圧縮試験シミュレータ - Google Patents
岩石圧縮試験のシミュレーション方法および岩石圧縮試験シミュレータInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 実試験片を用いることなく、岩石圧縮試験を
シミュレートする。 【解決手段】 関数発生器１から時間的に単調増加する
基準入力Ｅｉを生成し、コントロール部１０の加算点１
１に入力する。記憶手段２には岩石圧縮試験の各タイミ
ングにおけるモデル試験片の荷重特性データが格納され
ており、これを前記関数発生器１からのクロックに対応
してアドレスを発生するアドレス発生器３により読み出
して、仮想試験片の荷重に対応する信号として、荷重用
増幅器１３に入力する。加算器１２は、前記加算器１１
の出力Ｅｉ’＝Ｅｉ＋Ｅｓと変位用増幅器１４からの変
位に対応する電圧Ｅｄとの差を算出し、この偏差信号Ｅ
ｅはＰＩＤ調節器１５に入力され、偏差Ｅｅをゼロにす
るような制御信号がプラントシミュレーション部３０に
入力される。プラントシミュレーション部３０から変位
ＤＩＳＰに対応する信号が出力され、変位用増幅器１４
に入力される。
シミュレートする。 【解決手段】 関数発生器１から時間的に単調増加する
基準入力Ｅｉを生成し、コントロール部１０の加算点１
１に入力する。記憶手段２には岩石圧縮試験の各タイミ
ングにおけるモデル試験片の荷重特性データが格納され
ており、これを前記関数発生器１からのクロックに対応
してアドレスを発生するアドレス発生器３により読み出
して、仮想試験片の荷重に対応する信号として、荷重用
増幅器１３に入力する。加算器１２は、前記加算器１１
の出力Ｅｉ’＝Ｅｉ＋Ｅｓと変位用増幅器１４からの変
位に対応する電圧Ｅｄとの差を算出し、この偏差信号Ｅ
ｅはＰＩＤ調節器１５に入力され、偏差Ｅｅをゼロにす
るような制御信号がプラントシミュレーション部３０に
入力される。プラントシミュレーション部３０から変位
ＤＩＳＰに対応する信号が出力され、変位用増幅器１４
に入力される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボコントロー
ル試験機を用いた岩石圧縮試験のシミュレーション方法
および岩石圧縮試験シミュレータに関する。
ル試験機を用いた岩石圧縮試験のシミュレーション方法
および岩石圧縮試験シミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】岩石は、その降伏点以降の領域（post f
ailure region）における挙動により、クラス１とクラ
ス２に分類される。クラス１の岩石は、図４の（ａ）に
示すように、応力−ひずみ曲線が降伏点以降で負の勾配
を持つ。一方、クラス２の岩石は、図４の（ｂ）に示す
ように、降伏点以降でも正の勾配を持つ。前記クラス１
の岩石の場合には、ひずみ速度を一定として試験を行っ
たとき、次の式（１）で表される縦線が時間の経過とと
もに順次右方へ移動して行き、それにともなって応力−
ひずみ曲線との交点が順次求まり、図４の（ａ）に示し
たような応力−ひずみ曲線を求めることができる。 ε＝Ｃ・ｔ ……（１） ここで、εはひずみ、Ｃはひずみ速度、ｔは時間であ
る。一方、前記クラス２の岩石の場合には、上述のよう
にひずみ速度一定の条件のもとで試験すると、図中Ｂで
示すｄσ／ｄεが無限大となる点以降では、上記式
（１）で決定される縦線と応力−ひずみ曲線とが交わら
なくなり、残りの応力−ひずみ曲線は求められなくな
る。
ailure region）における挙動により、クラス１とクラ
ス２に分類される。クラス１の岩石は、図４の（ａ）に
示すように、応力−ひずみ曲線が降伏点以降で負の勾配
を持つ。一方、クラス２の岩石は、図４の（ｂ）に示す
ように、降伏点以降でも正の勾配を持つ。前記クラス１
の岩石の場合には、ひずみ速度を一定として試験を行っ
たとき、次の式（１）で表される縦線が時間の経過とと
もに順次右方へ移動して行き、それにともなって応力−
ひずみ曲線との交点が順次求まり、図４の（ａ）に示し
たような応力−ひずみ曲線を求めることができる。 ε＝Ｃ・ｔ ……（１） ここで、εはひずみ、Ｃはひずみ速度、ｔは時間であ
る。一方、前記クラス２の岩石の場合には、上述のよう
にひずみ速度一定の条件のもとで試験すると、図中Ｂで
示すｄσ／ｄεが無限大となる点以降では、上記式
（１）で決定される縦線と応力−ひずみ曲線とが交わら
なくなり、残りの応力−ひずみ曲線は求められなくな
る。
【０００３】そこで、このようなクラス２の岩石におい
て、上記Ｂ点以降の応力−ひずみ曲線を求める方法が提
案されている（大久保誠介、西松裕一「応力速度のNega
tiveFeed Backを用いた岩石の一軸圧縮試験」、日本鉱
業会誌、100巻、1161号、Ｐ．1052-1056（１９８
４））。この方法は、定数Ｅ’を適当に選び、次の式
（２）で決定される斜線を用いる方法である。 ε−（σ／Ｅ’）＝Ｃ・ｔ ……（２）
て、上記Ｂ点以降の応力−ひずみ曲線を求める方法が提
案されている（大久保誠介、西松裕一「応力速度のNega
tiveFeed Backを用いた岩石の一軸圧縮試験」、日本鉱
業会誌、100巻、1161号、Ｐ．1052-1056（１９８
４））。この方法は、定数Ｅ’を適当に選び、次の式
（２）で決定される斜線を用いる方法である。 ε−（σ／Ｅ’）＝Ｃ・ｔ ……（２）
【０００４】図５に、このような岩石の圧縮試験を行う
サーボコントロール試験装置のブロック図を示す。この
図において、１は基準入力信号Ｅｉを発生する関数発生
器、１０はサーボ制御を行うコントロール部、２０は制
御対象となるプラント部である。プラント部２０におい
て、２１は試験片（ＴＰ）、２２はコントロール部１０
からの制御信号により制御されるサーボバルブ、２３は
該サーボバルブ２２により駆動され前記試験片２１に荷
重を印加するピストン等のアクチュエータである。ま
た、２４は前記試験片２１に印加される荷重を測定する
ロードセル等の荷重測定器、２５は前記試験片の変位
（変形）量を測定するロードセル等の変位測定器であ
る。
サーボコントロール試験装置のブロック図を示す。この
図において、１は基準入力信号Ｅｉを発生する関数発生
器、１０はサーボ制御を行うコントロール部、２０は制
御対象となるプラント部である。プラント部２０におい
て、２１は試験片（ＴＰ）、２２はコントロール部１０
からの制御信号により制御されるサーボバルブ、２３は
該サーボバルブ２２により駆動され前記試験片２１に荷
重を印加するピストン等のアクチュエータである。ま
た、２４は前記試験片２１に印加される荷重を測定する
ロードセル等の荷重測定器、２５は前記試験片の変位
（変形）量を測定するロードセル等の変位測定器であ
る。
【０００５】また、前記コントロール部１０において、
１１は第１の加算点、１２は第２の加算点、１３は前記
荷重測定器２４から出力される荷重に対応した信号ＬＯ
ＡＤが入力され対応する電圧Ｅｓを出力する荷重用増幅
器、１４は前記変位測定器２５からの変位に対応する出
力信号ＤＩＳＰが入力され対応する電圧Ｅｄを出力する
変位用増幅器である。また、１５は前記第２の加算点１
２から出力される偏差信号が入力されるＰＩＤ（比例、
積分、微分）調節器である。図示するように、前記第２
の加算点１２、ＰＩＤ調節器１５、サーボバルブ２２、
アクチュエータ２３、変位測定器２５、変位用増幅器１
４により、フィードバックループが構成されており、こ
のサーボコントロール試験装置はこの主制御ループによ
り、変位ＤＩＳＰが前記第１の加算点１１の出力Ｅｉ’
に追随するように制御されるものである。なお、前記関
数発生器１およびコントロール部１０は、通常、例えば
マイクロプロセッサ等を用いてソフトウエアにより実現
されている。
１１は第１の加算点、１２は第２の加算点、１３は前記
荷重測定器２４から出力される荷重に対応した信号ＬＯ
ＡＤが入力され対応する電圧Ｅｓを出力する荷重用増幅
器、１４は前記変位測定器２５からの変位に対応する出
力信号ＤＩＳＰが入力され対応する電圧Ｅｄを出力する
変位用増幅器である。また、１５は前記第２の加算点１
２から出力される偏差信号が入力されるＰＩＤ（比例、
積分、微分）調節器である。図示するように、前記第２
の加算点１２、ＰＩＤ調節器１５、サーボバルブ２２、
アクチュエータ２３、変位測定器２５、変位用増幅器１
４により、フィードバックループが構成されており、こ
のサーボコントロール試験装置はこの主制御ループによ
り、変位ＤＩＳＰが前記第１の加算点１１の出力Ｅｉ’
に追随するように制御されるものである。なお、前記関
数発生器１およびコントロール部１０は、通常、例えば
マイクロプロセッサ等を用いてソフトウエアにより実現
されている。
【０００６】このように構成された試験装置において、
前記コントロール部１０の第１の加算点１１の一方の入
力に、前記関数発生器１から時間的に単調増加する基準
入力信号（目標値）Ｅｉ（＝Ｃ・ｔ）が入力される。こ
れにより、前記ＰＩＤ調節部１５を介して、前記サーボ
バルブ２２に制御信号が出力され、前記アクチュエータ
２３が駆動されて前記試験片２１に荷重が印加される。
このとき、前記図４（ｂ）に示す特性に応じて、前記試
験片２１が変形する。この試験片２１に印加される荷重
に対応する信号ＬＯＡＤは前記荷重用増幅器１３に入力
され、電圧Ｅｓが前記第１の加算点１１の他方の入力に
印加されて、前記基準入力Ｅｉに加算される。該第１の
加算点１１からの出力Ｅｉ’（＝Ｅｉ＋Ｅｓ）は、前記
第２の加算点１２に入力され、前記変位用増幅器１４か
らの変位に対応する信号ＤＩＳＰに応じた電圧Ｅｄと減
算される。この第２の加算点１２から出力される偏差信
号Ｅｅ（＝Ｅｉ’−Ｅｄ）は、前記ＰＩＤ調節器１５に
入力され、この偏差信号Ｅｅをゼロにするように、制御
信号が前記サーボバルブ２２に出力される。すなわち、
前記第１の加算点１１の出力Ｅｉ’に前記変位用増幅器
１４の出力Ｅｄが追随するように制御が行われる。ここ
で、Ｅｓは応力（σ）に対応し、Ｅｄはひずみ（ε）に
対応するので、この試験方法は、上記式（２）に基づい
て制御を行うものである。
前記コントロール部１０の第１の加算点１１の一方の入
力に、前記関数発生器１から時間的に単調増加する基準
入力信号（目標値）Ｅｉ（＝Ｃ・ｔ）が入力される。こ
れにより、前記ＰＩＤ調節部１５を介して、前記サーボ
バルブ２２に制御信号が出力され、前記アクチュエータ
２３が駆動されて前記試験片２１に荷重が印加される。
このとき、前記図４（ｂ）に示す特性に応じて、前記試
験片２１が変形する。この試験片２１に印加される荷重
に対応する信号ＬＯＡＤは前記荷重用増幅器１３に入力
され、電圧Ｅｓが前記第１の加算点１１の他方の入力に
印加されて、前記基準入力Ｅｉに加算される。該第１の
加算点１１からの出力Ｅｉ’（＝Ｅｉ＋Ｅｓ）は、前記
第２の加算点１２に入力され、前記変位用増幅器１４か
らの変位に対応する信号ＤＩＳＰに応じた電圧Ｅｄと減
算される。この第２の加算点１２から出力される偏差信
号Ｅｅ（＝Ｅｉ’−Ｅｄ）は、前記ＰＩＤ調節器１５に
入力され、この偏差信号Ｅｅをゼロにするように、制御
信号が前記サーボバルブ２２に出力される。すなわち、
前記第１の加算点１１の出力Ｅｉ’に前記変位用増幅器
１４の出力Ｅｄが追随するように制御が行われる。ここ
で、Ｅｓは応力（σ）に対応し、Ｅｄはひずみ（ε）に
対応するので、この試験方法は、上記式（２）に基づい
て制御を行うものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような試験装置に
おいて、理想的に制御を行うためには、試験装置の動作
中および静止時において、前記偏差信号Ｅｅ≒０でなけ
ればならない。そのためには、ループゲインを最適な値
に保つことや各種の制御パラメータを、試験の過程にお
いて最適な値に設定することが必要となる。また、この
ような制御パラメータの設定や試験全体の制御を行う運
転プログラムの動作確認を行うことが、安定した正しい
試験を行うために必要である。しかしながら、従来にお
いては、運転プログラムの動作確認をする場合であって
も、実際の岩石を破壊させて行っていたために、非常に
手間がかかるものであった。
おいて、理想的に制御を行うためには、試験装置の動作
中および静止時において、前記偏差信号Ｅｅ≒０でなけ
ればならない。そのためには、ループゲインを最適な値
に保つことや各種の制御パラメータを、試験の過程にお
いて最適な値に設定することが必要となる。また、この
ような制御パラメータの設定や試験全体の制御を行う運
転プログラムの動作確認を行うことが、安定した正しい
試験を行うために必要である。しかしながら、従来にお
いては、運転プログラムの動作確認をする場合であって
も、実際の岩石を破壊させて行っていたために、非常に
手間がかかるものであった。
【０００８】そこで本発明は、実際の岩石を用いること
なく、運転プログラムの動作確認を行うことのできる岩
石圧縮試験のシミュレーション方法および岩石圧縮試験
シミュレータを提供することを目的としている。
なく、運転プログラムの動作確認を行うことのできる岩
石圧縮試験のシミュレーション方法および岩石圧縮試験
シミュレータを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の岩石圧縮試験のシミュレーション方法は、
サーボコントロール試験機を用いる岩石圧縮試験のシミ
ュレーション方法であって、前記サーボコントロール試
験機におけるコントロール部に、時間に対応して単調増
加する基準入力信号、前記基準入力信号と時間的に対応
させて荷重データ発生手段により発生されるモデル試験
片の荷重特性に対応する信号、および、プラントシミュ
レーション部により生成される試験片の変位に対応する
信号を入力することにより当該岩石圧縮試験をシミュレ
ートするものである。
に、本発明の岩石圧縮試験のシミュレーション方法は、
サーボコントロール試験機を用いる岩石圧縮試験のシミ
ュレーション方法であって、前記サーボコントロール試
験機におけるコントロール部に、時間に対応して単調増
加する基準入力信号、前記基準入力信号と時間的に対応
させて荷重データ発生手段により発生されるモデル試験
片の荷重特性に対応する信号、および、プラントシミュ
レーション部により生成される試験片の変位に対応する
信号を入力することにより当該岩石圧縮試験をシミュレ
ートするものである。
【００１０】また、本発明の岩石圧縮試験シミュレータ
は、サーボコントロール試験機を用いる岩石圧縮試験を
シミュレートする岩石圧縮試験シミュレータであって、
当該試験プラントの伝達関数をシミュレートして試験片
の変位に対応する信号を出力するプラントシミュレーシ
ョン部と、試験の時間進行に伴うモデル試験片の荷重特
性データを発生する荷重データ発生手段とを備え、前記
荷重データ発生手段から関数発生器の出力と時間的に対
応させて前記モデル試験片の荷重特性データを発生さ
せ、コントロール部に入力するようにしたものである。
さらに、前記荷重データ発生手段は、試験の時間進行に
対応したアドレスに前記モデル試験片の当該タイミング
における荷重特性データを格納した記憶手段とされてい
るものである。
は、サーボコントロール試験機を用いる岩石圧縮試験を
シミュレートする岩石圧縮試験シミュレータであって、
当該試験プラントの伝達関数をシミュレートして試験片
の変位に対応する信号を出力するプラントシミュレーシ
ョン部と、試験の時間進行に伴うモデル試験片の荷重特
性データを発生する荷重データ発生手段とを備え、前記
荷重データ発生手段から関数発生器の出力と時間的に対
応させて前記モデル試験片の荷重特性データを発生さ
せ、コントロール部に入力するようにしたものである。
さらに、前記荷重データ発生手段は、試験の時間進行に
対応したアドレスに前記モデル試験片の当該タイミング
における荷重特性データを格納した記憶手段とされてい
るものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の岩石圧縮試験装
置のシミュレータの構成を示すブロック図である。この
図において、関数発生器１およびコントロール部１０は
前記図５に示した関数発生器１およびコントロール部１
０と同一のものであり、第１の加算点１１および第２の
加算点１２、荷重用増幅器１３、変位用増幅器１４およ
びＰＩＤ調節部１５もそれぞれ前述したものと同一であ
る。また、この関数発生器１およびコントロール部１０
は、例えば、マイクロコンピュータ等により実現されて
おり、上述した各機能は運転プログラムのソフトウエア
により実現されており、所定のサンプリングクロックに
基づいて制御を行うディジタルサーボ系とされている。
置のシミュレータの構成を示すブロック図である。この
図において、関数発生器１およびコントロール部１０は
前記図５に示した関数発生器１およびコントロール部１
０と同一のものであり、第１の加算点１１および第２の
加算点１２、荷重用増幅器１３、変位用増幅器１４およ
びＰＩＤ調節部１５もそれぞれ前述したものと同一であ
る。また、この関数発生器１およびコントロール部１０
は、例えば、マイクロコンピュータ等により実現されて
おり、上述した各機能は運転プログラムのソフトウエア
により実現されており、所定のサンプリングクロックに
基づいて制御を行うディジタルサーボ系とされている。
【００１２】図１において、３０は前記図５に示した主
制御ループにおけるプラント部２０、すなわち、前記図
５におけるサーボバルブ２２、アクチュエータ２３、試
験片２１、変位測定器２５を全体として模擬するプラン
トシミュレーション部であり、この図に示した例におい
ては、抵抗ＲとコンデンサＣとで構成された積分回路に
より上述した主制御ループにおけるプラント部２０をシ
ミュレートしている。なお、これに限られることはな
く、個々の場合におけるプラント部２０に対応した伝達
関数を用いればよい。
制御ループにおけるプラント部２０、すなわち、前記図
５におけるサーボバルブ２２、アクチュエータ２３、試
験片２１、変位測定器２５を全体として模擬するプラン
トシミュレーション部であり、この図に示した例におい
ては、抵抗ＲとコンデンサＣとで構成された積分回路に
より上述した主制御ループにおけるプラント部２０をシ
ミュレートしている。なお、これに限られることはな
く、個々の場合におけるプラント部２０に対応した伝達
関数を用いればよい。
【００１３】また、２は、前記試験片２１の荷重特性を
シミュレートするため荷重データ発生手段であり、ここ
では、試験の開始時からの各タイミングにおけるモデル
試験片の荷重値を各タイミングに対応するアドレスに格
納したテーブル構成とされた記憶手段により構成されて
いる。３は、前記関数発生器１およびコントロール部１
０に対し、このサーボ制御系のサンプリングクロックを
提供するクロック発生器である。さらに、４は、前記関
数発生器１の出力と前記記憶手段２からの荷重に対応す
る出力とのタイミングを同期させるためのアドレス発生
器であり、前記クロック発生器３から出力されるクロッ
クタイミングに応じて前記記憶手段２のアドレスを更新
する。
シミュレートするため荷重データ発生手段であり、ここ
では、試験の開始時からの各タイミングにおけるモデル
試験片の荷重値を各タイミングに対応するアドレスに格
納したテーブル構成とされた記憶手段により構成されて
いる。３は、前記関数発生器１およびコントロール部１
０に対し、このサーボ制御系のサンプリングクロックを
提供するクロック発生器である。さらに、４は、前記関
数発生器１の出力と前記記憶手段２からの荷重に対応す
る出力とのタイミングを同期させるためのアドレス発生
器であり、前記クロック発生器３から出力されるクロッ
クタイミングに応じて前記記憶手段２のアドレスを更新
する。
【００１４】このように本発明のシミュレータは、前記
主制御ループにおけるプラント部２０に替えてプラント
シミュレーション部３０を用い、前記試験片２１の荷重
特性を前記記憶手段２でシミュレートしている。そし
て、前記プラントシミュレーション部３０から出力され
る信号を前記ひずみに対応する信号ＤＩＳＰとして、前
記ひずみ用増幅器１４に入力し、前記記憶手段３２から
の出力を前記荷重に対応する信号ＬＯＡＤとして前記荷
重用増幅器１３に入力している。したがって、前記図５
に示した実際のプラント部２０および実際の試験片２１
を用いることなく、電気的な手段のみにより、シミュレ
ーションを行うことが可能となる。これにより、前記コ
ントロール部１０における各制御パラメータの設定およ
び動作プログラムの動作確認を、実プラント部および実
際の試験片を用いることなく容易に行うことが可能とな
る。
主制御ループにおけるプラント部２０に替えてプラント
シミュレーション部３０を用い、前記試験片２１の荷重
特性を前記記憶手段２でシミュレートしている。そし
て、前記プラントシミュレーション部３０から出力され
る信号を前記ひずみに対応する信号ＤＩＳＰとして、前
記ひずみ用増幅器１４に入力し、前記記憶手段３２から
の出力を前記荷重に対応する信号ＬＯＡＤとして前記荷
重用増幅器１３に入力している。したがって、前記図５
に示した実際のプラント部２０および実際の試験片２１
を用いることなく、電気的な手段のみにより、シミュレ
ーションを行うことが可能となる。これにより、前記コ
ントロール部１０における各制御パラメータの設定およ
び動作プログラムの動作確認を、実プラント部および実
際の試験片を用いることなく容易に行うことが可能とな
る。
【００１５】前記記憶手段２に格納されているデータに
ついて、図２を参照して説明する。図２の（ａ）は、試
験片の荷重特性モデルを示す図であり、この図において
横軸は時間軸、縦軸は荷重値（単位は、例えばＫｇ）で
ある。この図に示すように、試験が開始されると試験片
に荷重が印加され、試験片の圧縮過程の進行に伴い、荷
重値は増加していく。そして、最大荷重点に達した後、
破壊過程に入り、荷重値は減少していく。
ついて、図２を参照して説明する。図２の（ａ）は、試
験片の荷重特性モデルを示す図であり、この図において
横軸は時間軸、縦軸は荷重値（単位は、例えばＫｇ）で
ある。この図に示すように、試験が開始されると試験片
に荷重が印加され、試験片の圧縮過程の進行に伴い、荷
重値は増加していく。そして、最大荷重点に達した後、
破壊過程に入り、荷重値は減少していく。
【００１６】前記記憶装置２は、予め取得したモデル試
験片の荷重特性の時間変化をテーブルとして格納したも
のであり、図２の（ｂ）に示すように、図２の（ａ）に
おける時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３…における各荷重値Ｆ１，
Ｆ２，Ｆ３…を順次各時刻に対応するアドレスに格納し
たテーブルとされている。このように、この記憶装置２
には、所定のサンプリングタイミング毎のモデル試験片
の荷重値が格納されている。そして、前記関数発生器１
から発生される基準入力信号Ｅｉが最大値となる時間
と、前記記憶装置２に格納されている時間の最大値とが
一致するように、前記記憶装置２から各タイミングの荷
重値を読み出すようにする。この制御は、前記クロック
発生器１から供給されるクロックパルスに応じて前記記
憶装置２のアドレスを発生するアドレス発生器４により
行われる。
験片の荷重特性の時間変化をテーブルとして格納したも
のであり、図２の（ｂ）に示すように、図２の（ａ）に
おける時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３…における各荷重値Ｆ１，
Ｆ２，Ｆ３…を順次各時刻に対応するアドレスに格納し
たテーブルとされている。このように、この記憶装置２
には、所定のサンプリングタイミング毎のモデル試験片
の荷重値が格納されている。そして、前記関数発生器１
から発生される基準入力信号Ｅｉが最大値となる時間
と、前記記憶装置２に格納されている時間の最大値とが
一致するように、前記記憶装置２から各タイミングの荷
重値を読み出すようにする。この制御は、前記クロック
発生器１から供給されるクロックパルスに応じて前記記
憶装置２のアドレスを発生するアドレス発生器４により
行われる。
【００１７】このように構成された本発明の岩石圧縮試
験装置のシミュレータにおいて、前記関数発生器１から
前述のように時間に比例して増加する基準入力信号Ｅｉ
＝Ｃ・ｔが発生される。すなわち、前記クロック発生器
３から供給されるこのディジタルサーボ制御系のサンプ
リング周期にしたがって、第１番目のサンプリングクロ
ックｔ１のタイミングで基準入力Ｅｉ１＝Ｃ・ｔ１、第
２番目のサンプリングクロックｔ２のタイミングでＥｉ
２＝Ｃ・ｔ２、以下同様にして、基準入力信号Ｅｉが前
記第１の加算点１１に入力される。また、このサンプリ
ングクロックは、前記アドレス発生器４に入力され、該
アドレス発生器４から前記記憶手段２のテーブルを参照
するためのアドレス信号が出力される。
験装置のシミュレータにおいて、前記関数発生器１から
前述のように時間に比例して増加する基準入力信号Ｅｉ
＝Ｃ・ｔが発生される。すなわち、前記クロック発生器
３から供給されるこのディジタルサーボ制御系のサンプ
リング周期にしたがって、第１番目のサンプリングクロ
ックｔ１のタイミングで基準入力Ｅｉ１＝Ｃ・ｔ１、第
２番目のサンプリングクロックｔ２のタイミングでＥｉ
２＝Ｃ・ｔ２、以下同様にして、基準入力信号Ｅｉが前
記第１の加算点１１に入力される。また、このサンプリ
ングクロックは、前記アドレス発生器４に入力され、該
アドレス発生器４から前記記憶手段２のテーブルを参照
するためのアドレス信号が出力される。
【００１８】このとき、前述のように、前記記憶手段２
に格納されているテーブルにおける荷重値データの最終
値のタイミングと前記関数発生器１から出力される基準
入力信号Ｅｉが最大となるタイミングとが一致するよう
に、前記クロック発生器３から出力されるるサンプリン
グクロック、すなわち、このディジタルサーボ制御系の
サンプリングクロックの周期をこのアドレス発生器４で
変換し、対応するアドレス信号を前記記憶手段２に供給
する。例えば、前記記憶手段２に格納されている荷重値
データのサンプリング周期が１０ｍｓであり、このディ
ジタルサーボ制御系のサンプリング周期が２０ｍｓであ
るとすれば、前記アドレス発生器４において、前記クロ
ック発生器３からサンプリングクロックが２つ入力され
る毎に１ずつ歩進するアドレス信号を前記記憶手段２に
出力する。なお、逆に、記憶手段２に格納されている荷
重値データのサンプリング周期の方が短い場合には、読
み出された荷重値データを内挿補間したのち荷重用増幅
器１３に入力すればよい。
に格納されているテーブルにおける荷重値データの最終
値のタイミングと前記関数発生器１から出力される基準
入力信号Ｅｉが最大となるタイミングとが一致するよう
に、前記クロック発生器３から出力されるるサンプリン
グクロック、すなわち、このディジタルサーボ制御系の
サンプリングクロックの周期をこのアドレス発生器４で
変換し、対応するアドレス信号を前記記憶手段２に供給
する。例えば、前記記憶手段２に格納されている荷重値
データのサンプリング周期が１０ｍｓであり、このディ
ジタルサーボ制御系のサンプリング周期が２０ｍｓであ
るとすれば、前記アドレス発生器４において、前記クロ
ック発生器３からサンプリングクロックが２つ入力され
る毎に１ずつ歩進するアドレス信号を前記記憶手段２に
出力する。なお、逆に、記憶手段２に格納されている荷
重値データのサンプリング周期の方が短い場合には、読
み出された荷重値データを内挿補間したのち荷重用増幅
器１３に入力すればよい。
【００１９】さて、このようにして、前記第１の加算点
１１の一方の入力には、前記関数発生器１からの基準入
力信号Ｅｉが入力される。また、前記記憶手段２から対
応するタイミングにおける荷重値データＬＯＡＤが読み
出されて前記荷重用増幅器１３に入力され、前記第１の
加算点１１の他方の入力には、対応する電圧Ｅｓが入力
される。従って、第１の加算点１１から、両者の和であ
るＥｉ’＝Ｅｉ＋Ｅｓが出力される。
１１の一方の入力には、前記関数発生器１からの基準入
力信号Ｅｉが入力される。また、前記記憶手段２から対
応するタイミングにおける荷重値データＬＯＡＤが読み
出されて前記荷重用増幅器１３に入力され、前記第１の
加算点１１の他方の入力には、対応する電圧Ｅｓが入力
される。従って、第１の加算点１１から、両者の和であ
るＥｉ’＝Ｅｉ＋Ｅｓが出力される。
【００２０】図３は、この第１の加算点１１の入力信号
および出力信号を示す図であり、（ａ）は前記関数発生
器１からの基準入力Ｅｉ、（ｂ）は前記記憶手段２から
読み出される荷重値データに対応する電圧ＥＳ、およ
び、（ｃ）は前記第１の加算点１１の出力Ｅｉ’＝Ｅｉ
＋Ｅｓを示す。（ｃ）に示すように、Ｅｉ’は、試験開
始からの時間の経過に従い、徐々に上昇し、最大値とな
った後、減少する。前述のように、試験片の変位ＤＩＳ
ＰはこのＥｉ’に追随するように変化する。
および出力信号を示す図であり、（ａ）は前記関数発生
器１からの基準入力Ｅｉ、（ｂ）は前記記憶手段２から
読み出される荷重値データに対応する電圧ＥＳ、およ
び、（ｃ）は前記第１の加算点１１の出力Ｅｉ’＝Ｅｉ
＋Ｅｓを示す。（ｃ）に示すように、Ｅｉ’は、試験開
始からの時間の経過に従い、徐々に上昇し、最大値とな
った後、減少する。前述のように、試験片の変位ＤＩＳ
ＰはこのＥｉ’に追随するように変化する。
【００２１】この図３の（ｃ）の示す第１の加算点１１
の出力信号Ｅｉ’は、前記第２の加算点１２に加算入力
として入力される。この第２の加算点１２には、前述の
ように、変位信号ＤＩＳＰに対応する変位用増幅器１４
の出力Ｅｄが減算入力されており、偏差Ｅｅ（＝Ｅｉ’
−Ｅｓ）が出力される。この偏差信号Ｅｅは、ＰＩＤ調
節部１５に入力され、ゲインおよび位相の補正が行われ
て、偏差Ｅｅをゼロにするような制御信号出力が前記プ
ラントシミュレーション部３０に入力される。この制御
信号出力は、前記図８に示したプラント部２０における
サーボバルブ２２、アクチュエータ２３、試験片２１お
よび変位測定器２５に対応する伝達関数を有するプラン
トシミュレーション部２６に入力され、所定の時間遅延
を経て前記変位ひずみに対応する出力ＤＩＳＰが出力さ
れ、前記変位用増幅器１４に入力されることとなる。こ
れにより、試験片の変位に対応する電圧Ｅｄが前記変位
用増幅器１４から出力され、前記第２の加算点１２に減
算入力として印加される。このようにして、実際の試験
用プラントおよび実際の岩石試験片を用いることなく、
試験装置のシミュレーションを行うことができる。
の出力信号Ｅｉ’は、前記第２の加算点１２に加算入力
として入力される。この第２の加算点１２には、前述の
ように、変位信号ＤＩＳＰに対応する変位用増幅器１４
の出力Ｅｄが減算入力されており、偏差Ｅｅ（＝Ｅｉ’
−Ｅｓ）が出力される。この偏差信号Ｅｅは、ＰＩＤ調
節部１５に入力され、ゲインおよび位相の補正が行われ
て、偏差Ｅｅをゼロにするような制御信号出力が前記プ
ラントシミュレーション部３０に入力される。この制御
信号出力は、前記図８に示したプラント部２０における
サーボバルブ２２、アクチュエータ２３、試験片２１お
よび変位測定器２５に対応する伝達関数を有するプラン
トシミュレーション部２６に入力され、所定の時間遅延
を経て前記変位ひずみに対応する出力ＤＩＳＰが出力さ
れ、前記変位用増幅器１４に入力されることとなる。こ
れにより、試験片の変位に対応する電圧Ｅｄが前記変位
用増幅器１４から出力され、前記第２の加算点１２に減
算入力として印加される。このようにして、実際の試験
用プラントおよび実際の岩石試験片を用いることなく、
試験装置のシミュレーションを行うことができる。
【００２２】なお、上記実施の形態においては、荷重デ
ータ発生手段として、モデル試験片の荷重データを格納
したテーブルを用いていたが、これに限られることはな
く、演算によりモデル試験片の荷重データを生成するよ
うにしてもよい。また、以上の説明においては、調節器
としてＰＩＤ調節器を用いるものとして説明したが、こ
れに限られることはなく、適応制御方式など他の方式の
ものと用いることもできる。
ータ発生手段として、モデル試験片の荷重データを格納
したテーブルを用いていたが、これに限られることはな
く、演算によりモデル試験片の荷重データを生成するよ
うにしてもよい。また、以上の説明においては、調節器
としてＰＩＤ調節器を用いるものとして説明したが、こ
れに限られることはなく、適応制御方式など他の方式の
ものと用いることもできる。
【００２３】
【発明の効果】このように、本発明の岩石試験のシミュ
レーション方法および岩石圧縮試験シミュレータによれ
ば、実際の試験片および試験プラントを用いることな
く、モデル試験片の荷重特性データを発生する荷重デー
タ発生手段および実際のプラント部の伝達関数をシミュ
レートするプラントシミュレーション部を用いて試験を
シミュレートすることが可能となる。したがって、試験
片を実際に破壊することなく、各パラメータの設定およ
び制御プログラムの動作確認を行うことが可能となる。
レーション方法および岩石圧縮試験シミュレータによれ
ば、実際の試験片および試験プラントを用いることな
く、モデル試験片の荷重特性データを発生する荷重デー
タ発生手段および実際のプラント部の伝達関数をシミュ
レートするプラントシミュレーション部を用いて試験を
シミュレートすることが可能となる。したがって、試験
片を実際に破壊することなく、各パラメータの設定およ
び制御プログラムの動作確認を行うことが可能となる。
【図１】 本発明の岩石圧縮試験のシミュレーション方
法が実現されるシミュレータの構成を示すブロック図で
ある。
法が実現されるシミュレータの構成を示すブロック図で
ある。
【図２】 記憶手段２に格納されている試験片の荷重特
性を示すデータを説明するための図である。
性を示すデータを説明するための図である。
【図３】 基準入力信号、荷重データおよび第１の加算
点１１の出力を説明するための図である。
点１１の出力を説明するための図である。
【図４】 クラス１とクラス２の岩石の挙動を説明する
ための図である。
ための図である。
【図５】 岩石圧縮試験装置の構成例を説明するための
図である。
図である。
１ 関数発生器 ２ 記憶手段（荷重データ発生手段） ３ クロック発生器 ４ アドレス発生器 １０ コントロール部 １１、１２ 加算点 １３、１４ アンプ １５ ＰＩＤ調節部 ２０ プラント部 ２１ 試験片 ２２ サーボバルブ ２３ アクチュエータ ２４ 荷重測定器 ２５ 変位測定器 ３０ プラントシミュレーション部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F051 AA00 AB01 AB09 AC01 AC09 BA07 2F069 AA68 BB40 DD25 GG02 GG06 GG18 GG56 GG77 JJ19 JJ26 MM01 MM11 MM21 MM23 NN11 NN12 PP02 QQ05 2G061 AA02 CA06 DA11 DA12
Claims (3)
- 【請求項１】 サーボコントロール試験機を用いる岩石
圧縮試験のシミュレーション方法であって、 前記サーボコントロール試験機におけるコントロール部
に、時間に対応して単調増加する基準入力信号、前記基
準入力信号と時間的に対応させて荷重データ発生手段に
より発生されるモデル試験片の荷重特性に対応する信
号、および、プラントシミュレーション部により生成さ
れる試験片の変位に対応する信号を入力することにより
当該岩石圧縮試験をシミュレートすることを特徴とする
岩石圧縮試験のシミュレーション方法。 - 【請求項２】 サーボコントロール試験機を用いる岩石
圧縮試験をシミュレートする岩石圧縮試験シミュレータ
であって、 当該試験プラントの伝達関数をシミュレートして試験片
の変位に対応する信号を出力するプラントシミュレーシ
ョン部と、 試験の時間進行に伴うモデル試験片の荷重特性データを
発生する荷重データ発生手段とを備え、 前記荷重データ発生手段から関数発生器の出力と時間的
に対応させて前記モデル試験片の荷重特性データを発生
させ、コントロール部に入力するようにしたことを特徴
とする岩石圧縮試験シミュレータ。 - 【請求項３】 前記荷重データ発生手段は、試験の時間
進行に対応したアドレスに前記モデル試験片の当該タイ
ミングにおける荷重特性データを格納した記憶手段であ
ることを特徴とする前記請求項２記載の岩石圧縮試験シ
ミュレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10355524A JP2000180319A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 岩石圧縮試験のシミュレーション方法および岩石圧縮試験シミュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10355524A JP2000180319A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 岩石圧縮試験のシミュレーション方法および岩石圧縮試験シミュレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000180319A true JP2000180319A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=18444443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10355524A Pending JP2000180319A (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 岩石圧縮試験のシミュレーション方法および岩石圧縮試験シミュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000180319A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103925866A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-07-16 | 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 | 一种测量岩石试件变形方法 |
| CN108398342A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-14 | 华东交通大学 | 一种岩体在高围压卸载中的声发射测试装置及其操作方法 |
| CN108827847A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-11-16 | 中国石油大学(华东) | 砂岩早期颗粒溶解孔隙在埋藏压实过程中能否保存的分析方法 |
-
1998
- 1998-12-15 JP JP10355524A patent/JP2000180319A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103925866A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-07-16 | 中冶集团武汉勘察研究院有限公司 | 一种测量岩石试件变形方法 |
| CN108398342A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-08-14 | 华东交通大学 | 一种岩体在高围压卸载中的声发射测试装置及其操作方法 |
| CN108398342B (zh) * | 2018-02-28 | 2020-05-12 | 华东交通大学 | 一种岩体在高围压卸载中的声发射测试装置及其操作方法 |
| CN108827847A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-11-16 | 中国石油大学(华东) | 砂岩早期颗粒溶解孔隙在埋藏压实过程中能否保存的分析方法 |
| CN108827847B (zh) * | 2018-04-11 | 2020-08-14 | 中国石油大学(华东) | 砂岩早期颗粒溶解孔隙在埋藏压实过程中能否保存的分析方法 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040507 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050817 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051129 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060411 |