JP2003149109A - Electrohydraulic servo-type material testing apparatus - Google Patents

Electrohydraulic servo-type material testing apparatus

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JP2003149109A
JP2003149109A JP2001346017A JP2001346017A JP2003149109A JP 2003149109 A JP2003149109 A JP 2003149109A JP 2001346017 A JP2001346017 A JP 2001346017A JP 2001346017 A JP2001346017 A JP 2001346017A JP 2003149109 A JP2003149109 A JP 2003149109A
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光彦 荒木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrohydraulic servo-type material testing apparatus, which can always obtain an optimum response as long as the tuning is conducted in a certain amplitude, even when a test is conducted in an arbitrary amplitude. SOLUTION: Detection means (pressure sensor 6a, 6b) for detecting a pressure difference in a hydraulic actuator 14 that is a driving source for load mechanism are provided so as to calculate an optimum proportional gain KP( N) , based on a proportional gain KP( T) set by tuning, using detection result of pressure difference between tuning and actual operation and a hydraulic fluid supply pressure to the hydraulic actuator 14, the gain KP( N) enabling a constant loop gain of a system at times of tuning and operating to conduct a test in an arbitrary amplitude. The setting is automatically changed to the calculated proportional gain KP( N) , thereby always obtaining an optimum response when conducting a test in an arbitrary amplitude.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試験片に負荷を与
えるための油圧アクチュエータをフィードバック制御す
る、いわゆる電気−油圧サーボ式の材料試験機に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a so-called electro-hydraulic servo type material testing machine for feedback controlling a hydraulic actuator for applying a load to a test piece.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気−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って駆動するとともに、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
の検出値を目標値に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。
2. Description of the Related Art In an electro-hydraulic servo type material testing machine, generally, a load mechanism for applying a load to a test piece is driven by a hydraulic actuator, and a physical quantity selected as a control quantity, for example, a load mechanism. By supplying the target value related to the displacement and the load acting on the test piece with the displacement, from the waveform generator, etc., at the same time, by feeding back the detected value of the controlled variable to the target value,
Load the test piece according to the target value.

【0003】このようなフィードバックループを備えた
電気−油圧サーボ式材料試験機においては、通常、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制御方式、
すなわち、PID制御が採用されている。
In the electro-hydraulic servo type material testing machine provided with such a feedback loop, the deviation obtained by feeding back the detected value to the target value is usually used as the PID.
(Proportional / integral / derivative) control method to obtain manipulated variable,
That is, PID control is adopted.

【0004】PID制御をはじめとするフィードバック
制御においては、その制御系をチューニングすること、
つまりPID制御系においては比例ゲイン、積分時間お
よび微分時間の、いわゆるPID定数を最適に設定する
ことが、目標値通りの負荷を正しく試験片に加えるため
に必要となる。
In feedback control including PID control, tuning of the control system,
That is, in the PID control system, it is necessary to optimally set the so-called PID constants of the proportional gain, the integral time and the derivative time in order to properly apply the load according to the target value to the test piece.

【0005】PID制御の各定数を調節する方法の代表
的な例として、ある振幅を持った矩形波入力に対する系
の応答波形をもとにして、ザインの調整を行う方法など
が知られている。
As a typical example of the method of adjusting each constant of PID control, there is known a method of adjusting the tine based on the response waveform of the system to a rectangular wave input having a certain amplitude. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な方法によりフィードバックループのチューニングを行
った後、実際の試験において試験片に繰り返し負荷を加
える場合、チューニング時に用いた入力信号に対応する
振幅、より詳しくはチューニング時に用いた入力波形の
最大振幅、と等しい振幅を持つ繰り返し波形を目標値と
する場合には最適な応答が得られて正確な負荷制御を行
うことができるものの、試験時における振幅の設定がチ
ューニング時における振幅とは相違する場合には最適な
応答が得られず、そのような場合には再度チューニング
をし直す必要があった。
By the way, after the feedback loop is tuned by the above method, when the load is repeatedly applied to the test piece in the actual test, the amplitude corresponding to the input signal used at the time of tuning, More specifically, when the target value is a repetitive waveform with an amplitude equal to the maximum amplitude of the input waveform used during tuning, the optimum response is obtained and accurate load control can be performed, but the amplitude during testing If the setting is different from the amplitude at the time of tuning, the optimum response cannot be obtained, and in such a case, it is necessary to tune again.

【0007】本発明はこのような実情に鑑みてなされた
もので、ある一定の振幅でチューニングを一度行ってお
けば、その振幅とは異なる任意の振幅で試験を行って
も、常に最適な応答を得ることのできる電気−油圧サー
ボ式材料試験機の提供を目的としている。
The present invention has been made in view of such a situation, and if tuning is performed once with a certain amplitude, even if a test is performed with an arbitrary amplitude different from that amplitude, an optimum response is always obtained. It is an object of the present invention to provide an electro-hydraulic servo type material testing machine capable of obtaining the above-mentioned characteristics.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の電気−油圧サーボ式材料試験機は、油圧ア
クチュエータを駆動源とする負荷機構を備え、かつ、そ
の油圧アクチュエータを制御するためのフィードバック
制御系を備えた電気−油圧サーボ式材料試験機におい
て、上記油圧アクチュエータ内の差圧を検出する差圧検
出手段と、実際の運転時における当該フィードバック制
御系の比例ゲインKP(N)を、チューニングにより設定さ
れた比例ゲインKP(T)をもとに、チューニング時の差圧
検出結果P T と、運転時における差圧検出結果PT と、
油圧アクチュエータへの作動油の供給圧力PS とを用い
て、下記の式により計算して自動的に設定変更する比例
ゲイン最適化設定手段を備えていることによって特徴づ
けられる(請求項1)。
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the electro-hydraulic servo type material testing machine of the present invention is
It is equipped with a load mechanism that uses the actuator as the drive source, and
Feedback for controlling hydraulic actuators in
An electro-hydraulic servo type material testing machine equipped with a control system
Differential pressure detection to detect the differential pressure in the hydraulic actuator.
Output means and the feedback system during actual driving
Proportional gain K of your systemP (N)Is set by tuning
Proportional gain KP (T)Based on the
Detection result P TAnd the differential pressure detection result P during operationTWhen,
Supply pressure P of hydraulic oil to hydraulic actuatorSWith and
Proportion calculated by the following formula and automatically changed.
It is characterized by having a gain optimization setting means.
(Claim 1).

【0009】KP(N)=KP(T)・(PS −PT 1/2
(PS −PN 1/2
K P (N) = K P (T). (P S −P T ) 1/2 /
(P S -P N) 1/2

【0010】ここで、本発明においては、請求項1に記
載の差圧検出手段に代えて、試験片に作用する荷重の検
出値を差圧に換算する演算手段を備えた構成(請求項
2)を採用しても、同じ目的を達成することができる。
Here, in the present invention, in place of the differential pressure detecting means according to claim 1, there is provided a calculating means for converting a detected value of the load acting on the test piece into a differential pressure (claim 2). ), The same purpose can be achieved.

【0011】本発明は、電気−油圧サーボ式材料試験機
において、油圧アクチュエータに対する作動油の流量が
系のループゲインに比例する点と、油圧アクチュエータ
に対する流量が当該油圧アクチュエータへの作動油の供
給圧力並びにその内部の差圧から計算できる点を利用
し、試験時における油圧アクチュエータ内の差圧の検出
結果に応じてフィードバック制御系の比例ゲインを自動
的に変化させることにより、系のループゲインを常に一
定に保ち、所期の目的を達成しようとするものである。
According to the present invention, in the electro-hydraulic servo type material testing machine, the flow rate of the hydraulic oil to the hydraulic actuator is proportional to the loop gain of the system, and the flow rate to the hydraulic actuator is the supply pressure of the hydraulic oil to the hydraulic actuator. Also, by utilizing the point that can be calculated from the internal differential pressure, the loop gain of the system is always changed by automatically changing the proportional gain of the feedback control system according to the detection result of the differential pressure in the hydraulic actuator during the test. It is intended to keep it constant and achieve the intended purpose.

【0012】すなわち、図1にモデルを示すように、油
圧アクチュエータHの駆動により試験片TPに矢印Fで
示す方向に負荷が加えられるものとし、その油圧アクチ
ュエータHには、サーボ弁SVを介して油圧ユニットH
Uから作動油が供給されるものとする。また、油圧アク
チュエータH内のピストンHPで仕切られた2つの油室
RA,RB内のある時点における作動油量をそれぞれx
A0,xB0とし、これらの各油室RA,RBにおけるピス
トンHPの受圧面積をそれぞれSとする。
That is, as shown in the model in FIG. 1, it is assumed that a load is applied to the test piece TP by driving the hydraulic actuator H in the direction indicated by the arrow F, and the hydraulic actuator H is supplied to the test piece TP via a servo valve SV. Hydraulic unit H
Hydraulic fluid shall be supplied from U. In addition, the amount of hydraulic oil in each of the two oil chambers RA and RB partitioned by the piston HP in the hydraulic actuator H at a certain time point is x.
Let A0 and xB0 be the pressure receiving areas of the pistons HP in these oil chambers RA and RB, respectively.

【0013】油圧アクチュエータHの駆動により試験片
TPが負荷方向Fにdだけ変形したものとすると、その
変形d後の油圧アクチュエータ1の各油室RA,RB内
の作動油量xA ,xB は xA =xA0+Sd ・・・・(1) xB =xB0−Sd ・・・・(2) となる。
Assuming that the test piece TP is deformed by d in the load direction F by driving the hydraulic actuator H, the hydraulic oil amounts x A and x B in the respective oil chambers RA and RB of the hydraulic actuator 1 after the deformation d. Becomes x A = x A0 + Sd ··· (1) x B = x B0 −Sd ··· (2).

【0014】また、変形dによる力のバランスを考える
と、試験片Wのバネ定数をkとし、油圧アクチュエータ
1の各油室RA,RB内の圧力をそれぞれPA ,PB
すると、 S(PA −PB )=kd ・・・・(3) となる。油室RA,RB間の差圧をP(=PA −PB
と置けば、(3)式は SP=kd ・・・・(4) と表すことができる。
Considering the balance of forces due to the deformation d, if the spring constant of the test piece W is k and the pressures in the oil chambers RA and RB of the hydraulic actuator 1 are P A and P B , respectively, S ( P A −P B ) = kd (3) Oil chamber RA, the differential pressure between RB P (= P A -P B )
Then, the equation (3) can be expressed as SP = kd ... (4).

【0015】一方、油圧アクチュエータHへの作動油の
供給圧力をPS 、作動油の密度をρとし、油室RA,R
Bへの作動油の流入量をそれぞれvA ,vB とすると、
ベルヌーイの定理より、 PS −PA =ρvA 2 /2 ・・・・(5) PB =ρvB 2 /2 ・・・・(6) であり、一般にvA =vB と置けるので、vA =vB
vとすると、 PS −(PA −PB )=ρv2 ・・・・(7) であるから、 PS −P=ρv2 ・・・・(8) 従って v=(PS −P)1/2 /ρ1/2 ・・・・(9) と表すことができる。
On the other hand, the supply pressure of the hydraulic oil to the hydraulic actuator H is P S , the density of the hydraulic oil is ρ, and the oil chambers RA, R
Let v A and v B be the flow rates of hydraulic oil into B , respectively.
From Bernoulli's theorem, a P S -P A = ρv A 2 /2 ···· (5) P B = ρv B 2/2 ···· (6), since generally put a v A = v B , V A = v B =
If v, then P S − (P A −P B ) = ρv 2 ··· (7), so P S −P = ρv 2 ··· (8) Therefore v = (P S −P ) 1/2 / ρ 1/2 ... (9)

【0016】さて、チューニングを行ったときの差圧
(チューニングに用いた波形入力信号がその最大振幅を
呈したときの差圧、換言すればチューニング時における
最大差圧)をPT とすると、そのときの流量vT は、 vT =(PS −PT 1/2 /ρ1/2 ・・・・(10) と表すことができる。
Let P T be the differential pressure during tuning (the differential pressure when the waveform input signal used for tuning exhibits its maximum amplitude, in other words, the maximum differential pressure during tuning). The flow rate v T at this time can be expressed as v T = (P S −P T ) 1/2 / ρ 1/2 ... (10).

【0017】一方、実際の運転(試験)時における最大
振幅時の差圧をPN とすると、そのときの流量vN は vN =(PS −PN 1/2 /ρ1/2 ・・・・(11) となる。
On the other hand, when the differential pressure at the maximum amplitude during actual operation (test) is P N , the flow rate v N at that time is v N = (P S -P N ) 1/2 / ρ 1/2 ... (11)

【0018】前記したように、系のループゲインは油圧
アクチュエータに対する作動油流量に比例するので、チ
ューニングを行ったときのループゲインをGT 、そのチ
ューニング状態をそのまま維持して実際に試験を行った
ときのループゲインをGN とすると、 GN /GT =(PS −PN 1/2 /(PS −PT 1/2 ・・・・(12) と表すことができる。
As described above, since the loop gain of the system is proportional to the hydraulic oil flow rate for the hydraulic actuator, the loop gain at the time of tuning was G T , and the actual test was carried out while maintaining the tuning state. the loop gain when the G N, can be expressed as G N / G T = (P S -P N) 1/2 / (P S -P T) 1/2 ···· (12) of the time.

【0019】そこで、フィードバック制御系の各定数の
うち、比例ゲインKP について、チューニングニより設
定された値をKP(T)とすると、作動油流量が上記したv
N となるとき、換言すれば差圧がPN となるときの比例
ゲインKp(N)を KP(N)=Kp(T)・(PS −PT 1/2 /(PS −PN 1/2 ・・・・(13) に変更することにより、運転時におけるループゲインを
チューニング時におけるそれと等しくすることができ、
常にループゲインを一定に維持することが可能となる。
従って、一定の振幅でチューニングを一度行っておきさ
えすれば、その振幅とは異なる任意の振幅で試験を行っ
ても、系の応答を常に一定にすることができる。
Therefore, among the constants of the feedback control system, when the value set by the tuning D for the proportional gain K P is K P (T) , the hydraulic oil flow rate is v
When it becomes N , in other words, when the differential pressure becomes P N , the proportional gain K p (N) is K P (N) = K p (T) · (P S −P T ) 1/2 / (P By changing to S- PN ) 1/2 ... (13), the loop gain during operation can be made equal to that during tuning,
It is possible to always keep the loop gain constant.
Therefore, if tuning is performed once with a constant amplitude, the response of the system can always be kept constant even if a test is performed with an arbitrary amplitude different from that.

【0020】ここで、以上の計算に用いた油圧アクチュ
エータ内の差圧Pは、各油室内の圧力を検出することに
よって得るほか、試験片に作用する荷重の検出結果から
算出することもできる。
Here, the differential pressure P in the hydraulic actuator used in the above calculation can be obtained by detecting the pressure in each oil chamber, and can also be calculated from the detection result of the load acting on the test piece.

【0021】すなわち、油圧アクチュエータ内の差圧P
は、前記した(4)式に示した関係を有する。この
(4)式における右辺kdは、試験片に作用する荷重F
に等しく、従って、通常の材料試験機に具備している試
験荷重検出用のロードセルによる荷重の検出値Fと、油
室の受圧面積Sとを用いて、 P=F/S ・・・・(14) によって油圧アクチュエータ内の差圧を演算により求め
ることができる。
That is, the differential pressure P in the hydraulic actuator
Have the relationship shown in the above formula (4). The right side kd in the equation (4) is the load F acting on the test piece.
Therefore, using the detected value F of the load by the load cell for detecting the test load provided in the ordinary material testing machine and the pressure receiving area S of the oil chamber, P = F / S. 14), the differential pressure in the hydraulic actuator can be calculated.

【0022】請求項2に係る発明はこの点を利用したも
のであり、油圧アクチュエータ内の差圧を検出するので
はなく、チューニング時の差圧PT および実際の運転時
における差圧PN を、荷重検出値Fから(14)式を用
いた演算によって求め、その結果を前記した(13)式
に適用する。
The invention according to claim 2 utilizes this point, and the differential pressure P T during tuning and the differential pressure P N during actual operation are not detected but the differential pressure inside the hydraulic actuator is detected. , The load detection value F is calculated by the equation (14), and the result is applied to the equation (13).

【0023】[0023]

【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2は本発明の実施の形
態の装置構成図であり、図3はそのフィードバック制御
系の構成を示すブロック線図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 2 is a device configuration diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a feedback control system thereof.

【0024】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。
The tester main body 1 is provided with two columns 12a and 12b on a table 11, and the columns 12a and 12b are provided.
It has a structure in which both ends of the cross yoke 13 are supported by b.

【0025】テーブル11の下面側には、サーボバルブ
2を介して油圧ユニット(図示せず)から供給される一
定圧PS の作動油により動作する油圧アクチュエータ1
4が設けられており、この油圧アクチュエータ14のピ
ストンの上端部に下掴み具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。
On the lower surface side of the table 11, a hydraulic actuator 1 operated by hydraulic oil of a constant pressure P S supplied from a hydraulic unit (not shown) via a servo valve 2.
4 is provided, a lower grip 15a is mounted on the upper end of the piston of the hydraulic actuator 14, and an upper grip 15b is mounted on the cross yoke 13 via the load cell 3. The test piece TP is used for the test in a state where both ends thereof are held by the upper and lower grippers 15a and 15b.

【0026】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、油圧アクチュエータ
14の駆動により負荷が加えられるとともに、その試験
時において試験片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。
That is, the test piece TP whose both ends are held by the upper and lower grippers 15a and 15b is loaded by the drive of the hydraulic actuator 14, and the load acting on the test piece TP at the time of the test is the load cell 3. The displacement of the load mechanism 14 is detected by the displacement gauge 4
Detected by.

【0027】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3にお
ける目標値rを出力する波形発生器51と、PID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観測量yと
して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。なお、この図3
に制御対象53として示されているブロックは、サーボ
バルブ2、油圧アクチュエータ14を駆動源とする試験
機本体1の負荷機構、および試験片TPを含む系を意味
しており、操作量uは、サーボバルブ2の弁開度の制御
信号である。
The load and displacement detection signals from the load cell 3 and the displacement meter 4 are taken into the control device 5 every moment. The controller 5 stores the momentary outputs of the load cell 3 and the displacement meter 4 as test data, and includes a waveform generator 51 that outputs a target value r in FIG. 3 and a PID adjuster 52, and selects it as a controlled variable z. Physical quantity,
For example, the detection signal of the load by the load cell 3 is introduced as the observed amount y to construct a feedback loop, and the manipulated variable u to be supplied to the controlled object 53 is generated. In addition, this FIG.
The block shown as the control target 53 in FIG. 2 means a system including the servo valve 2, the load mechanism of the tester main body 1 driven by the hydraulic actuator 14, and the test piece TP. This is a control signal for the valve opening of the servo valve 2.

【0028】また、油圧アクチュエータ14内のピスト
ンを挟んでその両側の油圧室内の圧力は、それぞれの油
室に連通する圧力センサ6a,6bによってそれぞれ検
出され、その各検出結果も制御装置5に取り込まれる。
The pressures in the hydraulic chambers on both sides of the piston in the hydraulic actuator 14 are detected by the pressure sensors 6a and 6b communicating with the respective hydraulic chambers, and the detection results are also taken into the control device 5. Be done.

【0029】さて、PID調節部52の比例ゲイン
P 、積分時間TI および微分時間TDの設定は、公知
のチューニング法、例えば前記したザインの方法のよう
に、ある一定の振幅を持つ矩形波を入力したときの応答
から最適値に設定される。制御装置5では、このチュー
ニング時における圧力センサ6a,6bによる圧力検出
データを読み取り、両者の値の差、つまり油圧アクチュ
エータ14内の差圧PT を算出してメモリ5aに記憶す
る。また、前記した油圧ユニットから油圧アクチュエー
タ14への供給圧PS についても、メモリ5aにあらか
じめ記憶されている。
The proportional gain K P , the integration time T I, and the derivative time T D of the PID adjusting unit 52 are set by a known tuning method, for example, a rectangle having a certain amplitude, as in the above-mentioned Zine's method. The optimum value is set based on the response when a wave is input. The control device 5 reads the pressure detection data by the pressure sensors 6a and 6b at the time of this tuning, calculates the difference between the two values, that is, the differential pressure P T in the hydraulic actuator 14 and stores it in the memory 5a. The supply pressure P S from the hydraulic unit to the hydraulic actuator 14 is also stored in the memory 5a in advance.

【0030】実際の運転に際しては、波形発生装置51
から所要の波形信号を目標値rとして出力し、運転開始
当初においてはチューニング時に設定された調節部52
の各定数を用いてフィードバック制御を行う。そして、
その運転時における圧力セン6a,6bの出力が制御装
置5に取り込まれ、油圧アクチュエータ14内の差圧P
N を算出し、この運転時における差圧PN と、メモリ5
aに記憶しているチューニング時における差圧PT 、お
よび油圧アクチュエータ14への作動油の供給圧力PS
を用いて、前記した(13)式を用いて、比例ゲインK
P の値をチューニング時におけるKp(T)からKP(N)に自
動的に設定変更する。
In actual operation, the waveform generator 51
Outputs a desired waveform signal from the target value r from the control unit 52 set at the time of tuning at the beginning of operation.
Feedback control is performed using each constant of. And
The outputs of the pressure sensors 6a and 6b during the operation are taken into the control device 5, and the differential pressure P in the hydraulic actuator 14 is taken.
N is calculated, and the differential pressure P N during this operation and the memory 5
The differential pressure P T at the time of tuning stored in a and the hydraulic oil supply pressure P S to the hydraulic actuator 14
Using the above equation (13), the proportional gain K
Automatically setting change to K P (N) values of P from K p (T) at the time of tuning.

【0031】この比例ゲインKP(N)の値は、前記(1)
〜(13)式に示したように、運転時における目標値r
の振幅がチューニング時において用い波形の振幅と相違
していても、運転時におけるフィードバックループのル
ープゲインGN をチューニング時におけるループゲイン
T と等しくすることのできる比例ゲインであり、従っ
てこの実施の形態によると、任意の振幅の波形を用いて
チューニングした後、その振幅とは異なる任意の振幅の
目標値を供給して試験片TPに負荷を加えたとき、比例
ゲインKP の値が自動的に最適化されて、目標値通りの
振幅の負荷を試験片TPに対して正しく加えることがで
きる。
The value of the proportional gain K P (N) is the same as in (1) above.
~ As shown in equation (13), the target value r during operation
Is a proportional gain that can make the loop gain G N of the feedback loop during operation equal to the loop gain G T during tuning, even if the amplitude of is different from the amplitude of the waveform used during tuning. According to the mode, when tuning is performed using a waveform having an arbitrary amplitude, and when a load is applied to the test piece TP by supplying a target value having an arbitrary amplitude different from the amplitude, the value of the proportional gain K P is automatically calculated. The load having the amplitude according to the target value can be correctly applied to the test piece TP.

【0032】なお、以上の実施の形態では、チューニン
グ時および運転時の油圧アクチュエータ14内の差圧P
T および運転時の差圧PN を、油圧アクチュエータ14
に設けた圧力センサ6a,6bの出力から求めた例を示
したが、ロードセル3による荷重検出値を前記した(1
4)式に代入することによって、チューニング時および
運転時の差圧を演算によって求めるように構成しても、
上記と同等の作用効果を奏することができる。
In the above-described embodiment, the differential pressure P in the hydraulic actuator 14 during tuning and operation is set.
T and the differential pressure P N during operation are set to the hydraulic actuator 14
Although an example obtained from the outputs of the pressure sensors 6a and 6b provided in the above is shown, the load detection value by the load cell 3 is described above (1
Even if the differential pressure at the time of tuning and at the time of operation is calculated by substituting it into the equation (4),
It is possible to achieve the same effect as the above.

【0033】また、以上の実施の形態では、負荷機構を
PID制御する方式の電気−油圧サーボ式材料試験機に
本発明を適用した例を示したが、フィードバック制御の
制御則はPID制御に限られることなく、他の制御則で
あってもよく、要はフィードバック制御系の定数として
比例ゲインを含む制御則であれば本発明を等しく適用で
きることは勿論である。
Further, in the above embodiment, an example in which the present invention is applied to the electro-hydraulic servo type material testing machine of the type in which the load mechanism is PID controlled is shown, but the control rule of the feedback control is limited to the PID control. It is needless to say that the present invention can be equally applied to other control laws, and the point is that any control law includes a proportional gain as a constant of the feedback control system.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、負荷機
構の駆動源である油圧アクチュエータ内の差圧を、チュ
ーニング時と運転時においてそれぞれ検出するか、ある
いは荷重検出値から計算によって求め、その各差圧と油
圧アクチュエータへの作動油の供給圧力を用いて、運転
時における比例ゲインの最適値をチューニングにより設
定された比例ゲインをもとに演算し、その結果により自
動的に比例ゲインを設定変更するので、運転時における
目標値の振幅の大きさに係わらず、常に系のループゲイ
ンを一定に保つことが可能となる。その結果、ある振幅
の信号を用いて一度チューニングを行っておくだけで、
任意の振幅の試験に際して再チューニングを行う必要が
なくなる。
As described above, according to the present invention, the differential pressure in the hydraulic actuator, which is the drive source of the load mechanism, is detected at the time of tuning and at the time of operation, or is calculated from the detected load value. Using the respective differential pressures and the hydraulic oil supply pressure to the hydraulic actuator, the optimum value of the proportional gain during operation is calculated based on the proportional gain set by tuning, and the proportional gain is automatically calculated based on the result. Since the setting is changed, it is possible to always keep the loop gain of the system constant regardless of the magnitude of the amplitude of the target value during operation. As a result, you only need to tune once using a signal with a certain amplitude,
Eliminates the need for retuning when testing arbitrary amplitudes.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】モデルを用いた本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention using a model.

【図2】本発明の実施の形態の装置構成図である。FIG. 2 is a device configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図3】図2の実施の形態のフィードバック制御系の構
成を示すブロック線図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a feedback control system of the embodiment shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 試験機本体 11 テーブル 12a,12b コラム 13 クロスヨーク 14 油圧アクチュエータ 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 PID調節部 53 制御対象 6a,6b 圧力センサ TP 試験片 1 Testing machine body 11 table 12a, 12b columns 13 Cross York 14 Hydraulic actuator 15a, 15b grasping tool 2 Servo valve 3 load cell 4 displacement meter 5 control device 51 Waveform generator 52 PID controller 53 control target 6a, 6b Pressure sensor TP test piece

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 DA03 EA01 EA02 EA05 EB05   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tokuaki Komine             1st Nishinokyo Kuwabara-cho, Nakagyo-ku, Kyoto City Stock Association             Inside the Shimadzu factory (72) Inventor Mitsuhiko Araki             80-2 Kamigamokachimachi, Kita-ku, Kyoto-shi (72) Inventor Hidefumi Taguchi             4-8-13-303 Shibahara-cho, Toyonaka-shi, Osaka F term (reference) 2G061 DA03 EA01 EA02 EA05 EB05

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 油圧アクチュエータを駆動源とする負荷
機構を備え、かつ、その油圧アクチュエータを制御する
ためのフィードバック制御系を備えた電気−油圧サーボ
式材料試験機において、 上記油圧アクチュエータ内の差圧を検出する差圧検出手
段と、 実際の運転時における上記フィードバック制御系の比例
ゲインKP(N)を、チューニングにより設定された比例ゲ
インKP(T)をもとに、チューニング時の差圧検出結果P
T と、運転時における差圧検出結果PN と、油圧アクチ
ュエータへの作動油の供給圧力PS とを用いて、下記の
式により計算して自動的に設定変更する比例ゲイン最適
化設定手段と、 を備えていることを特徴とする電気−油圧サーボ式材料
試験機。 KP(N)=KP(T)・(PS −PT 1/2 /(PS −PN
1/2
1. An electro-hydraulic servo type material testing machine, comprising: a load mechanism using a hydraulic actuator as a drive source; and a feedback control system for controlling the hydraulic actuator. a differential pressure detecting means for detecting a, the actual the feedback control system during operation the proportional gain K P (N), based on the set proportional gain K P to (T) by tuning, the pressure difference during tuning Detection result P
T , a differential pressure detection result P N during operation, and a hydraulic oil supply pressure P S to the hydraulic actuator, and a proportional gain optimization setting means for calculating and automatically changing the setting by the following formula. An electro-hydraulic servo type material testing machine characterized by comprising: K P (N) = K P (T)・ (P S −P T ) 1/2 / (P S −P N )
1/2
【請求項2】 請求項1に記載の差圧検出手段に代え
て、試験片に作用する荷重の検出値を差圧に換算する演
算手段を備えていることを特徴とする電気−油圧サーボ
式材料試験機。
2. An electro-hydraulic servo system characterized in that, in place of the differential pressure detecting means according to claim 1, there is provided arithmetic means for converting a detected value of a load acting on the test piece into a differential pressure. Material testing machine.
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