JP2003106967A - 油圧−サーボ式材料試験機 - Google Patents
油圧−サーボ式材料試験機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 目標値応答および外乱応答の双方を最適化す
ることができ、しかも制御を安定化させることのできる
油圧−サーボ式材料試験機を提供する。 【解決手段】 油圧駆動型の負荷機構１４を制御するた
めのフィードバックループ内の調節部５２を、それぞれ
比例動作および微分動作を実行する２つの部分５２ａ，
５２ｂから構成し、かつ、両者に重みを独立に付与する
手段を設けることで、目標値ｒの急激な変化に対してオ
ーバーシュートを生じることなく出力ｙを高応答で追随
させ、外乱入力ｗの影響を最大限に軽減する。また、調
節部５２ａ，５２ｂにおいて積分動作を実行しないの
で、入出力の伝達関数に１／ｓ2の項がなくなり、制御
の安定化を実現する。
ることができ、しかも制御を安定化させることのできる
油圧−サーボ式材料試験機を提供する。 【解決手段】 油圧駆動型の負荷機構１４を制御するた
めのフィードバックループ内の調節部５２を、それぞれ
比例動作および微分動作を実行する２つの部分５２ａ，
５２ｂから構成し、かつ、両者に重みを独立に付与する
手段を設けることで、目標値ｒの急激な変化に対してオ
ーバーシュートを生じることなく出力ｙを高応答で追随
させ、外乱入力ｗの影響を最大限に軽減する。また、調
節部５２ａ，５２ｂにおいて積分動作を実行しないの
で、入出力の伝達関数に１／ｓ2の項がなくなり、制御
の安定化を実現する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は油圧サーボ式の材料
試験機に関する。 【０００２】 【従来の技術】油圧−サーボ式の材料試験機において
は、一般に、試験片に負荷を与えるための負荷機構を油
圧アクチュエータにより駆動するとともに、制御量とし
て選択されている物理量、例えば負荷機構の変位やその
変位に伴って試験片に作用する荷重等、に係る目標値を
波形発生装置等から供給すると同時に、その制御量の検
出値をフィードバックすることによって、試験片に対し
て目標値通りの負荷を加える。 【０００３】このようなフィードバックループを備えた
油圧−サーボ式材料試験機においては、従来、目標値に
検出値をフィードバックして得られる偏差をＰＩＤ（比
例・積分・微分）演算して操作量を得る、いわゆるＰＩ
Ｄ制御が行われている。その制御系の構成例を示すと、
図３に示すように、波形発生器３１などから出力される
目標値ｒに対し、例えば負荷機構の変位や試験片に作用
する荷重などのうち、制御量ｚとして選択された物理量
を検出器３２で検出して得られる検出値（観測量）ｙを
フィードバックするとともに、その偏差ｅをＰＩＤ調節
器３３に導入して比例・積分・微分演算を施することに
より、サーボバルブ３４の弁開度を変化させるための操
作量ｕを得て、負荷機構用の油圧アクチュエータ３５を
駆動制御するように構成されている。なお、ｗは外乱を
表しており、具体的には、油圧の変動や油圧アクチュエ
ータのシール部の摩擦等が考えられる。 【０００４】この制御方式をブロック線図でより詳しく
表すと、図４に示す通りとなる。この図４において１は
比例要素を表し、Ｋｐは比例ゲインであり、ＴI は積分
時間、１／ｓは積分要素、ＴD は微分時間、Ｄ（ｓ）は
微分要素、Ｐ（ｓ）は制御対象の伝達特性を表してい
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なＰＩＤ制御を採用した従来の油圧−サーボ式の材料試
験機においては、目標値応答と外乱応答の双方を最適化
することが困難であるという問題がある。 【０００６】すなわち、図５（Ａ）に示すように、目標
値に対する応答を最適化した調整を行うと、外乱に対し
ては同図（Ｂ）に示すように大きく応答してしまう。一
方、図６（Ｂ）に示すように、外乱に対する応答が小さ
くなるように最適に調整すると、目標値に対する応答が
同図（Ａ）に示すように大きく乱れてしまう。 【０００７】また、ＰＩＤ制御を採用した従来の油圧−
サーボ式の材料試験機においては、制御対象である油圧
駆動系の伝達特性Ｐ（ｓ）に積分要素１／ｓが含まれる
ために、調節部中の積分要素１／ｓと併せて、入出力の
伝達関数中に１／ｓ2 の項が含まれることになり、制御
が不安定になり、極端な場合にはハンチングが生じるる
可能性があるという問題がある。 【０００８】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、目標値応答および外乱応答の双方を最適化する
ことができ、しかも制御を安定化させることのできる油
圧−サーボ式材料試験機の提供を目的としている。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の油圧−サーボ式材料試験機は、油圧駆動型
の負荷機構を制御するためのフィードバックループを備
えてなる油圧−サーボ式材料試験機において、上記フィ
ードバックループ内の調節部が、比例動作と微分動作を
目標値に対して実行する部分と検出値に対して実行する
部分とから構成され、かつ、これら２つの部分の重みを
独立して付与する手段を備えていることによって特徴づ
けられる。 【００１０】ここで、本発明においては、フィードバッ
クループ内の調節部の２つの部分がそれぞれ比例動作お
よび微分動作を実行するとは、調節部のこれらの部分に
おいて比例要素と微分要素とが機能するという意味であ
り、従って、本発明は、積分要素については、調節部に
存在しない構成と、存在していてもそれが実質的に機能
しない程度に積分時間が長く設定されている構成との双
方を包含する。 【００１１】本発明は、フィードバックループ内の調節
部が比例および微分動作を実行し、積分動作については
実行しないこと、つまり実質的にＰＤ制御とすることに
より、系の入出力の伝達関数中から１／ｓ2 の項をなく
するとともに、調節部を目標値に対して動作する部分と
検出値に対して動作する部分から構成し、両者の重みを
独立に付与する手段を導入することによって、目標値応
答と外乱応答との双方の最適化調整を実現しようとする
ものである。 【００１２】すなわち、油圧−サーボ式材料試験機にお
いては、前記したように制御対象である油圧駆動の負荷
機構の伝達特性に１／ｓを含んでいるため、調節部にお
いて積分要素１／ｓを機能させると、入出力の伝達関数
中に１／ｓ2 の項を含むことになるが、本発明において
は、調節部において積分要素を機能させないため、入出
力の伝達関数に１／ｓ2 の項が含まれなくなり、制御の
不安定要因をなくすることができる。 【００１３】また、調節部に、目標値に対して動作する
部分と検出値に対して動作する部分を個別に設け、それ
ぞれに任意の重みを付与することができるようにしたと
き、前者の重みを小さくするほど、目標値入力の急激な
変化があっても、出力の急な変化を抑えることができ、
オーバーシュートの発生を抑制することができる。反
面、出力の立ち上がりが遅くなる。一方、両者に等しく
かかる比例ゲインを大きくすると、フィードバックが強
化され外乱がより強く抑制されるが、過度に大きくする
とシステムが振動的になり、更には不安定となる。以上
のことから、前もってシュミレーションを行い、調節部
の２つの部分のうち、目標値に対して動作する部分に付
与すべき重みおよび比例ゲインの値を適切に調節し、出
力に急激な変化が生じずシステムが振動的にならないよ
うにしつつ外乱の抑制を値を求めて設定しておくことに
より、外乱を強く抑制し、かつ、出力に急激な変化の生
じない制御系を実現することができる。結果として前記
した図５（Ａ）に示すような目標値応答と、図６（Ｂ）
に示すような外乱応答を同時に得ることのできる制御系
が得られる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形
態の装置構成図であり、図２はその制御システムの詳細
構成を示すブロック線図である。 【００１５】試験機本体１は、テーブル１１上に２本の
コラム１２ａ，１２ｂを設け、そのコラム１２ａ，１２
ｂによってクロスヨーク１３の両端部を支持した構造を
有している。 【００１６】テーブル１１には、サーボバルブ２を介し
て供給される圧油により動作する油圧シリンダをアクチ
ュエータとする負荷機構１４が設けられている。この負
荷機構１４に下掴み具１５ａが装着されているととも
に、前記したクロスヨーク１３に、ロードセル３を介し
て上掴み具１５ｂが装着されている。試験片ＴＰは、こ
れら上下の掴み具１５ａ，１５ｂにその両端部が把持さ
れた状態で試験に供される。 【００１７】すなわち、上下の掴み具１５ａ，１５ｂに
両端部を把持された試験片ＴＰは、負荷機構１４の駆動
により負荷が加えられるとともに、試験片ＴＰに作用す
る荷重はロードセル３によって検出され、また、負荷機
構１４の変位は変位計４によって検出される。 【００１８】ロードセル３および変位計４による荷重並
びに変位の検出信号は、制御装置５に刻々と取り込まれ
る。制御装置５は、ロードセル３および変位計４の刻々
の出力を試験データとして記憶するとともに、図２にお
ける目標値ｒを出力する波形発生器５１と、調節部５２
を含み、制御量ｚとして選択されている物理量、例えば
ロードセル３による荷重の検出信号を検出値（観測量）
ｙとして調節部５２に導入してフィードバックループを
構築し、制御対象５３に供給すべき操作量ｕを生成す
る。 【００１９】さて、この制御系における特徴は、調節部
５２を、目標値ｒに対して動作する第１の調節部５２ａ
と、検出値ｙに対して動作する第２の調節部５２ｂによ
って構成し、第１の調節部５２ａの比例要素に任意の重
み（１−α）を、また、同調節部５２ａの微分要素にも
任意の重み（１−β）を付与できる点である。この２つ
の調節部５２ａ，５２ｂにおいては、従来型ＰＤ調節計
に含まれているのと同じパラメータである比例ゲインＫ
P および微分時間ＴD を含んでいる。以上、４通りのパ
ラメータを任意に付与できる構造であるため、目標値ｒ
に対する比例動作および微分動作と、検出値ｙに対する
比例動作および微分動作の強さを全て独立に設定できる
こととなる。その結果として、後述するように、目標値
応答と外乱応答の双方を最適に設定できるという作用効
果を奏している。 【００２０】以上の実施の形態においては、調節部５２
を構成する第１および第２の調節部５２ａ，５２ｂがと
もに積分動作を行わないため、系全体の入出力の伝達関
数中に含まれる積分要素に係る項は、制御対象である油
圧駆動の負荷機構１４に含まれる積分要素１／ｓの項の
みであり、従来の油圧−サーボ式材料試験機のように１
／ｓ2 の項が含まれない。従って、制御の不安定さをな
くすることができる。 【００２１】そして、以上の実施の形態において、目標
値ｒに対して動作する第１の調節部５２ａにおけるパラ
メータαおよびβを大きくすると、つまり目標値ｒに対
する比例要素および微分要素の重みを小さくしていく
と、目標値ｒの急激な変化時における出力ｙの急な変化
が少なくなり、オーバーシュートの発生を抑制すること
ができるものの、立ち上がりが遅くなっていく。また、
全体の要素に等しく掛かる比例ゲインＫｐを大きくして
いくと、外乱をより強力に抑制することができるように
なるが、過度に大きくするとシステムが振動的になり、
更には不安定になる。そこで、前もってシュミレーショ
ンを行い、目標値入力ｒに対する応答ｙが、立ち上がり
の遅れの少なくオーバーシュートが発生しない範囲で、
また、システムが振動的にならない範囲で外乱の抑制力
が最強になるような各パラメータの組み合わせを求め、
これらの値を用いて調節部５２の設定を行う。これによ
り、目標値応答を前記した図５（Ａ）に示したような最
適な状態とすることができる。 【００２２】しかも、目標値応答を上記した図５（Ａ）
に示したような最適な状態に調整した状態において、外
乱入力ｗの影響を抑制することができ、外乱応答につい
ても前記した図６（Ｂ）に示したような最適な状態とす
ることができる。 【００２３】なお、図２のブロック線図は、各部の機能
を表すブロックの集合ににより表しているが、これらの
各機能を達成する回路構成としては、各ブロックに対応
するアナログ回路を設けてもよいし、あるいはコンピュ
ータを用いて、各ブロックの機能を実行するソフトウエ
アを有する構成としてもよいことは勿論である。 【００２４】また、以上の説明における図２のブロック
線図は、２自由度制御系の一般式型にて表現している
が、フィードフォワード型、ループ補償型、フィードバ
ック補償型、目標値フィルタ型、要素分離型でも等価的
に表現することができ、その表現の仕方の相違は本発明
の要旨には関係がないことは勿論であり、本発明は、油
圧−サーボ式材料試験機に適用できる２自由度ＰＤ制御
を採用したものを全て包含する。 【００２５】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、油圧−
サーボ式材料試験機の調節部が、比例動作と微分動作を
実行して積分動作を実行せず、かつ、その動作を目標値
入力と検出値のそれぞれに対して個別に実行する２つの
部分から構成され、その各部分には独立の重みを付与す
る手段を備えているため、制御対象である油圧駆動型の
負荷機構自体の伝達関数中に積分要素の項１／ｓが含ま
れていても、入出力の伝達関数中に従来のように１／ｓ
2 の項が含まれず、制御の不安定性をなくすることがで
きるとともに、重みを適宜に設定することにより、目標
値入力の急激な変化に対して、立ち上がりが急峻でしか
もオーバーシュートのない出力を得ることができると同
時に、外乱入力に対しては抑制力に優れた制御を行うこ
とができ、目標値応答と外乱応答の双方を最適化するこ
とができる。
試験機に関する。 【０００２】 【従来の技術】油圧−サーボ式の材料試験機において
は、一般に、試験片に負荷を与えるための負荷機構を油
圧アクチュエータにより駆動するとともに、制御量とし
て選択されている物理量、例えば負荷機構の変位やその
変位に伴って試験片に作用する荷重等、に係る目標値を
波形発生装置等から供給すると同時に、その制御量の検
出値をフィードバックすることによって、試験片に対し
て目標値通りの負荷を加える。 【０００３】このようなフィードバックループを備えた
油圧−サーボ式材料試験機においては、従来、目標値に
検出値をフィードバックして得られる偏差をＰＩＤ（比
例・積分・微分）演算して操作量を得る、いわゆるＰＩ
Ｄ制御が行われている。その制御系の構成例を示すと、
図３に示すように、波形発生器３１などから出力される
目標値ｒに対し、例えば負荷機構の変位や試験片に作用
する荷重などのうち、制御量ｚとして選択された物理量
を検出器３２で検出して得られる検出値（観測量）ｙを
フィードバックするとともに、その偏差ｅをＰＩＤ調節
器３３に導入して比例・積分・微分演算を施することに
より、サーボバルブ３４の弁開度を変化させるための操
作量ｕを得て、負荷機構用の油圧アクチュエータ３５を
駆動制御するように構成されている。なお、ｗは外乱を
表しており、具体的には、油圧の変動や油圧アクチュエ
ータのシール部の摩擦等が考えられる。 【０００４】この制御方式をブロック線図でより詳しく
表すと、図４に示す通りとなる。この図４において１は
比例要素を表し、Ｋｐは比例ゲインであり、ＴI は積分
時間、１／ｓは積分要素、ＴD は微分時間、Ｄ（ｓ）は
微分要素、Ｐ（ｓ）は制御対象の伝達特性を表してい
る。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
なＰＩＤ制御を採用した従来の油圧−サーボ式の材料試
験機においては、目標値応答と外乱応答の双方を最適化
することが困難であるという問題がある。 【０００６】すなわち、図５（Ａ）に示すように、目標
値に対する応答を最適化した調整を行うと、外乱に対し
ては同図（Ｂ）に示すように大きく応答してしまう。一
方、図６（Ｂ）に示すように、外乱に対する応答が小さ
くなるように最適に調整すると、目標値に対する応答が
同図（Ａ）に示すように大きく乱れてしまう。 【０００７】また、ＰＩＤ制御を採用した従来の油圧−
サーボ式の材料試験機においては、制御対象である油圧
駆動系の伝達特性Ｐ（ｓ）に積分要素１／ｓが含まれる
ために、調節部中の積分要素１／ｓと併せて、入出力の
伝達関数中に１／ｓ2 の項が含まれることになり、制御
が不安定になり、極端な場合にはハンチングが生じるる
可能性があるという問題がある。 【０００８】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、目標値応答および外乱応答の双方を最適化する
ことができ、しかも制御を安定化させることのできる油
圧−サーボ式材料試験機の提供を目的としている。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の油圧−サーボ式材料試験機は、油圧駆動型
の負荷機構を制御するためのフィードバックループを備
えてなる油圧−サーボ式材料試験機において、上記フィ
ードバックループ内の調節部が、比例動作と微分動作を
目標値に対して実行する部分と検出値に対して実行する
部分とから構成され、かつ、これら２つの部分の重みを
独立して付与する手段を備えていることによって特徴づ
けられる。 【００１０】ここで、本発明においては、フィードバッ
クループ内の調節部の２つの部分がそれぞれ比例動作お
よび微分動作を実行するとは、調節部のこれらの部分に
おいて比例要素と微分要素とが機能するという意味であ
り、従って、本発明は、積分要素については、調節部に
存在しない構成と、存在していてもそれが実質的に機能
しない程度に積分時間が長く設定されている構成との双
方を包含する。 【００１１】本発明は、フィードバックループ内の調節
部が比例および微分動作を実行し、積分動作については
実行しないこと、つまり実質的にＰＤ制御とすることに
より、系の入出力の伝達関数中から１／ｓ2 の項をなく
するとともに、調節部を目標値に対して動作する部分と
検出値に対して動作する部分から構成し、両者の重みを
独立に付与する手段を導入することによって、目標値応
答と外乱応答との双方の最適化調整を実現しようとする
ものである。 【００１２】すなわち、油圧−サーボ式材料試験機にお
いては、前記したように制御対象である油圧駆動の負荷
機構の伝達特性に１／ｓを含んでいるため、調節部にお
いて積分要素１／ｓを機能させると、入出力の伝達関数
中に１／ｓ2 の項を含むことになるが、本発明において
は、調節部において積分要素を機能させないため、入出
力の伝達関数に１／ｓ2 の項が含まれなくなり、制御の
不安定要因をなくすることができる。 【００１３】また、調節部に、目標値に対して動作する
部分と検出値に対して動作する部分を個別に設け、それ
ぞれに任意の重みを付与することができるようにしたと
き、前者の重みを小さくするほど、目標値入力の急激な
変化があっても、出力の急な変化を抑えることができ、
オーバーシュートの発生を抑制することができる。反
面、出力の立ち上がりが遅くなる。一方、両者に等しく
かかる比例ゲインを大きくすると、フィードバックが強
化され外乱がより強く抑制されるが、過度に大きくする
とシステムが振動的になり、更には不安定となる。以上
のことから、前もってシュミレーションを行い、調節部
の２つの部分のうち、目標値に対して動作する部分に付
与すべき重みおよび比例ゲインの値を適切に調節し、出
力に急激な変化が生じずシステムが振動的にならないよ
うにしつつ外乱の抑制を値を求めて設定しておくことに
より、外乱を強く抑制し、かつ、出力に急激な変化の生
じない制御系を実現することができる。結果として前記
した図５（Ａ）に示すような目標値応答と、図６（Ｂ）
に示すような外乱応答を同時に得ることのできる制御系
が得られる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形
態の装置構成図であり、図２はその制御システムの詳細
構成を示すブロック線図である。 【００１５】試験機本体１は、テーブル１１上に２本の
コラム１２ａ，１２ｂを設け、そのコラム１２ａ，１２
ｂによってクロスヨーク１３の両端部を支持した構造を
有している。 【００１６】テーブル１１には、サーボバルブ２を介し
て供給される圧油により動作する油圧シリンダをアクチ
ュエータとする負荷機構１４が設けられている。この負
荷機構１４に下掴み具１５ａが装着されているととも
に、前記したクロスヨーク１３に、ロードセル３を介し
て上掴み具１５ｂが装着されている。試験片ＴＰは、こ
れら上下の掴み具１５ａ，１５ｂにその両端部が把持さ
れた状態で試験に供される。 【００１７】すなわち、上下の掴み具１５ａ，１５ｂに
両端部を把持された試験片ＴＰは、負荷機構１４の駆動
により負荷が加えられるとともに、試験片ＴＰに作用す
る荷重はロードセル３によって検出され、また、負荷機
構１４の変位は変位計４によって検出される。 【００１８】ロードセル３および変位計４による荷重並
びに変位の検出信号は、制御装置５に刻々と取り込まれ
る。制御装置５は、ロードセル３および変位計４の刻々
の出力を試験データとして記憶するとともに、図２にお
ける目標値ｒを出力する波形発生器５１と、調節部５２
を含み、制御量ｚとして選択されている物理量、例えば
ロードセル３による荷重の検出信号を検出値（観測量）
ｙとして調節部５２に導入してフィードバックループを
構築し、制御対象５３に供給すべき操作量ｕを生成す
る。 【００１９】さて、この制御系における特徴は、調節部
５２を、目標値ｒに対して動作する第１の調節部５２ａ
と、検出値ｙに対して動作する第２の調節部５２ｂによ
って構成し、第１の調節部５２ａの比例要素に任意の重
み（１−α）を、また、同調節部５２ａの微分要素にも
任意の重み（１−β）を付与できる点である。この２つ
の調節部５２ａ，５２ｂにおいては、従来型ＰＤ調節計
に含まれているのと同じパラメータである比例ゲインＫ
P および微分時間ＴD を含んでいる。以上、４通りのパ
ラメータを任意に付与できる構造であるため、目標値ｒ
に対する比例動作および微分動作と、検出値ｙに対する
比例動作および微分動作の強さを全て独立に設定できる
こととなる。その結果として、後述するように、目標値
応答と外乱応答の双方を最適に設定できるという作用効
果を奏している。 【００２０】以上の実施の形態においては、調節部５２
を構成する第１および第２の調節部５２ａ，５２ｂがと
もに積分動作を行わないため、系全体の入出力の伝達関
数中に含まれる積分要素に係る項は、制御対象である油
圧駆動の負荷機構１４に含まれる積分要素１／ｓの項の
みであり、従来の油圧−サーボ式材料試験機のように１
／ｓ2 の項が含まれない。従って、制御の不安定さをな
くすることができる。 【００２１】そして、以上の実施の形態において、目標
値ｒに対して動作する第１の調節部５２ａにおけるパラ
メータαおよびβを大きくすると、つまり目標値ｒに対
する比例要素および微分要素の重みを小さくしていく
と、目標値ｒの急激な変化時における出力ｙの急な変化
が少なくなり、オーバーシュートの発生を抑制すること
ができるものの、立ち上がりが遅くなっていく。また、
全体の要素に等しく掛かる比例ゲインＫｐを大きくして
いくと、外乱をより強力に抑制することができるように
なるが、過度に大きくするとシステムが振動的になり、
更には不安定になる。そこで、前もってシュミレーショ
ンを行い、目標値入力ｒに対する応答ｙが、立ち上がり
の遅れの少なくオーバーシュートが発生しない範囲で、
また、システムが振動的にならない範囲で外乱の抑制力
が最強になるような各パラメータの組み合わせを求め、
これらの値を用いて調節部５２の設定を行う。これによ
り、目標値応答を前記した図５（Ａ）に示したような最
適な状態とすることができる。 【００２２】しかも、目標値応答を上記した図５（Ａ）
に示したような最適な状態に調整した状態において、外
乱入力ｗの影響を抑制することができ、外乱応答につい
ても前記した図６（Ｂ）に示したような最適な状態とす
ることができる。 【００２３】なお、図２のブロック線図は、各部の機能
を表すブロックの集合ににより表しているが、これらの
各機能を達成する回路構成としては、各ブロックに対応
するアナログ回路を設けてもよいし、あるいはコンピュ
ータを用いて、各ブロックの機能を実行するソフトウエ
アを有する構成としてもよいことは勿論である。 【００２４】また、以上の説明における図２のブロック
線図は、２自由度制御系の一般式型にて表現している
が、フィードフォワード型、ループ補償型、フィードバ
ック補償型、目標値フィルタ型、要素分離型でも等価的
に表現することができ、その表現の仕方の相違は本発明
の要旨には関係がないことは勿論であり、本発明は、油
圧−サーボ式材料試験機に適用できる２自由度ＰＤ制御
を採用したものを全て包含する。 【００２５】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、油圧−
サーボ式材料試験機の調節部が、比例動作と微分動作を
実行して積分動作を実行せず、かつ、その動作を目標値
入力と検出値のそれぞれに対して個別に実行する２つの
部分から構成され、その各部分には独立の重みを付与す
る手段を備えているため、制御対象である油圧駆動型の
負荷機構自体の伝達関数中に積分要素の項１／ｓが含ま
れていても、入出力の伝達関数中に従来のように１／ｓ
2 の項が含まれず、制御の不安定性をなくすることがで
きるとともに、重みを適宜に設定することにより、目標
値入力の急激な変化に対して、立ち上がりが急峻でしか
もオーバーシュートのない出力を得ることができると同
時に、外乱入力に対しては抑制力に優れた制御を行うこ
とができ、目標値応答と外乱応答の双方を最適化するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の装置構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の制御システムの詳細構成
を示すブロック線図である。 【図３】従来の油圧−サーボ式材料試験機の制御系の構
成例を示すブロック図である。 【図４】図３の制御方式の詳細を示すブロック線図であ
る。 【図５】従来のＰＩＤ制御を採用した油圧−サーボ式材
料試験機において、目標値応答を最適化した調整時にお
ける目標値応答（Ａ）および外乱応答（Ｂ）を示すグラ
フである。 【図６】同じく従来のＰＩＤ制御を採用した油圧−サー
ボ式材料試験機において、外乱応答を最適化した調整時
における目標値応答（Ａ）および外乱応答（Ｂ）を示す
グラフである。 【符号の説明】 １ 試験機本体 １１ テーブル １２ａ，１２ｂ コラム １３ クロスヨーク １４ 負荷機構 １５ａ，１５ｂ 掴み具 ２ サーボバルブ ３ ロードセル ４ 変位計 ５ 制御装置 ５１ 波形発生器 ５２ 調節部 ５２ａ 第１の調節部 ５２ｂ 第２の調節部 ５３ 制御対象 ＴＰ 試験片
を示すブロック線図である。 【図３】従来の油圧−サーボ式材料試験機の制御系の構
成例を示すブロック図である。 【図４】図３の制御方式の詳細を示すブロック線図であ
る。 【図５】従来のＰＩＤ制御を採用した油圧−サーボ式材
料試験機において、目標値応答を最適化した調整時にお
ける目標値応答（Ａ）および外乱応答（Ｂ）を示すグラ
フである。 【図６】同じく従来のＰＩＤ制御を採用した油圧−サー
ボ式材料試験機において、外乱応答を最適化した調整時
における目標値応答（Ａ）および外乱応答（Ｂ）を示す
グラフである。 【符号の説明】 １ 試験機本体 １１ テーブル １２ａ，１２ｂ コラム １３ クロスヨーク １４ 負荷機構 １５ａ，１５ｂ 掴み具 ２ サーボバルブ ３ ロードセル ４ 変位計 ５ 制御装置 ５１ 波形発生器 ５２ 調節部 ５２ａ 第１の調節部 ５２ｂ 第２の調節部 ５３ 制御対象 ＴＰ 試験片
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(72)発明者 小嶺 徳晃
京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会
社島津製作所内
(72)発明者 荒木 光彦
京都市北区上賀茂畔勝町80番地２
(72)発明者 田口 秀文
大阪府豊中市柴原町４丁目８番13−303号
Ｆターム(参考） 2G061 AA01 AA02 AB01 DA03 EA01
EA02 EB03
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 油圧駆動型の負荷機構を制御するための
フィードバックループを備えてなる油圧−サーボ式材料
試験機において、 上記フィードバックループ内の調節部が、比例動作と微
分動作を目標値に対して実行する部分と検出値に対して
実行する部分とから構成され、かつ、これら２つの部分
の重みを独立して付与する手段を備えていることを特徴
とする油圧−サーボ式材料試験機。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2001302570A JP2003106967A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 油圧−サーボ式材料試験機 |
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| JP2001302570A JP2003106967A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 油圧−サーボ式材料試験機 |
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|---|---|
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ID=19122790
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| SG (1) | SG119164A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020159963A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社島津製作所 | 同定装置、材料試験機、同定装置の制御方法、及び制御プログラム |
| JP2025504900A (ja) * | 2022-01-25 | 2025-02-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 自動化された周波数応答関数測定のための多自由度インピーダンス固定具 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7089802B2 (en) * | 2003-09-05 | 2006-08-15 | The Boeing Company | Method and apparatus for determining hydrogen embrittlement |
| EP2000600A1 (en) * | 2006-03-29 | 2008-12-10 | Kubota Corporation | Wheel loader |
| RU2310824C1 (ru) * | 2006-06-23 | 2007-11-20 | Научно-исследовательский и конструкторский центр испытательных машин (ООО "НИКЦИМ Точмашприбор") | Машина испытательная гидравлическая |
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| RU2702410C1 (ru) * | 2016-06-29 | 2019-10-08 | Иллинойс Тул Воркс Инк. | Испытательная система с компенсацией изменяющихся системных параметров в реальном времени |
| US10635493B2 (en) * | 2017-11-14 | 2020-04-28 | Salesforce.Com, Inc. | Computing resource allocation based on number of items in a queue and configurable list of computing resource allocation steps |
| DE102017131066A1 (de) | 2017-12-22 | 2019-06-27 | Endress+Hauser SE+Co. KG | Verfahren zum Bereitstellen von kalibrierten Druckmessumformern |
| CN118937042B (zh) * | 2024-07-22 | 2025-02-25 | 北京航天航宇实验设备科技有限公司 | 沥青混合料性能试验机 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3664179A (en) * | 1970-05-11 | 1972-05-23 | Gilmore Ind Inc | Apparatus and method for controlling a resonant testing machine |
| DE2522890C3 (de) * | 1975-05-23 | 1985-08-29 | Carl Schenck Ag, 6100 Darmstadt | Verfahren und hydraulische Prüfeinrichtung zur Durchführung von Resonanzprüfungen |
| JPS55143604A (en) * | 1979-04-25 | 1980-11-10 | Hitachi Ltd | Separate control system for manipulated variable |
| JPS5872204A (ja) | 1981-10-23 | 1983-04-30 | Kayaba Ind Co Ltd | 電気油圧サ−ボ式圧力発生器における自動アンプゲイン調整装置 |
| CH672844A5 (ja) * | 1984-03-21 | 1989-12-29 | Strausak Ag | |
| US4718281A (en) * | 1987-02-12 | 1988-01-12 | The United States Of America As Represented By The Administrator, National Aeronautics & Space Administration | Bearing-bypass material system test |
| CN1057852C (zh) * | 1989-03-20 | 2000-10-25 | 株式会社日立制作所 | 过程控制装置及调整过程控制装置中控制器的工作参数的方法 |
| US5408591A (en) * | 1992-06-01 | 1995-04-18 | Calcomp Inc. | Automatic calibration and servo control scheme for offsetting mechanical and electronic component variances |
| JPH06323958A (ja) * | 1993-05-12 | 1994-11-25 | Kanzaki Kokyukoki Mfg Co Ltd | 負荷試験装置 |
| JPH06331497A (ja) * | 1993-05-18 | 1994-12-02 | Kanzaki Kokyukoki Mfg Co Ltd | 負荷試験装置 |
| JP3289169B2 (ja) * | 1994-07-13 | 2002-06-04 | 株式会社 神崎高級工機製作所 | 負荷試験装置 |
| US5865512A (en) * | 1996-09-05 | 1999-02-02 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for modifying the feedback gains of a traction control system |
| EP0897110A3 (en) * | 1997-08-13 | 2000-01-12 | Japan Tobacco Inc. | Material testing machine |
| EP0897111B1 (en) * | 1997-08-13 | 2004-12-29 | Japan Tobacco Inc. | Material testing machine |
-
2001
- 2001-09-28 JP JP2001302570A patent/JP2003106967A/ja active Pending
-
2002
- 2002-09-18 KR KR10-2002-0056852A patent/KR100500811B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 2002-09-27 CN CNB02144420XA patent/CN1257399C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-09-27 SG SG200205917A patent/SG119164A1/en unknown
- 2002-09-30 US US10/260,490 patent/US6834551B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020159963A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社島津製作所 | 同定装置、材料試験機、同定装置の制御方法、及び制御プログラム |
| JP7234736B2 (ja) | 2019-03-27 | 2023-03-08 | 株式会社島津製作所 | 同定装置、材料試験機、同定装置の制御方法、及び制御プログラム |
| JP2025504900A (ja) * | 2022-01-25 | 2025-02-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 自動化された周波数応答関数測定のための多自由度インピーダンス固定具 |
Also Published As
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