JP2020134375A - Hydraulically drive type test device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、試験対象の駆動に油圧アクチュエータを利用する油圧駆動式試験装置に関する。 The present invention relates to a hydraulically driven test apparatus that utilizes a hydraulic actuator to drive a test object.
構造物の耐震性能を評価するために、構造物の特性を模擬したモデル（以下「供試体」と称して説明する）を加振して評価する試験装置が知られている。こうした試験装置は、地震波形などを再現する必要があるため、応答性や駆動力に優れる油圧アクチュエータが利用される。 In order to evaluate the seismic performance of a structure, a test device is known that vibrates and evaluates a model simulating the characteristics of the structure (hereinafter referred to as a "test piece"). Since such a test device needs to reproduce an earthquake waveform or the like, a hydraulic actuator having excellent responsiveness and driving force is used.
こうした試験装置は、ユーザが定めた所定の試験パターン（加速度指令や変位指令）に従って、油圧アクチュエータを駆動し、試験を実施する。 Such a test device drives a hydraulic actuator according to a predetermined test pattern (acceleration command or displacement command) determined by the user to perform a test.
しかし、油圧アクチュエータは、様々な変動要因を有するため、適切な制御パラメータの調整が必要であり、制御パラメータの調整が不適切な場合には、油圧アクチュータの応答が遅延し、所望の試験が実施できない場合がある。そして、こうした制御パラメータの調整は、経験を積んだオペレータ（作業員）が時間をかけて実施する必要がある。 However, since the hydraulic actuator has various fluctuation factors, it is necessary to adjust the control parameters appropriately, and if the adjustment of the control parameters is inappropriate, the response of the hydraulic actuator is delayed and the desired test is carried out. It may not be possible. Then, such adjustment of control parameters needs to be carried out by an experienced operator (worker) over time.
こうした本技術分野の背景技術として、特開２０１２−１８１０５８号公報（特許文献１）がある。この特許文献１には、油圧アクチュエータの動作遅れに起因する弁動作遅れを低減するため、制御装置は、内燃機関のクランク角度を含む目標リフト波形情報、回転数情報及び負荷情報に対応する弁駆動装置の動作特性に基づく動作遅れを補償する補償波形を記憶した補償波形データベースを有し、弁駆動ピストンを駆動しようとする目標リフト波形をドライブ波形として弁駆動ピストンを駆動し、実応答データである内燃機関のクランク角度と、回転数と、弁駆動装置の動作特性に基づく応答振幅減衰から演算した負荷とを取得し、取得した内燃機関のクランク角度、回転数及び負荷を補償波形データベースへ与え、対応する補償波形がある場合には、対応する補償波形を目標リフト波形に加えて補償ドライブ波形を作成し、補償ドライブ波形で弁駆動装置を制御することが記載されている（要約参照）。
As a background technology in this technical field, there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-181058 (Patent Document 1). In
特許文献１には、対応する補償波形を目標リフト波形に加えて補償ドライブ波形を作成し、補償ドライブ波形で弁駆動装置を制御し、油圧アクチュエータの動作遅れに起因する弁動作遅れを低減することが記載されている。
In
しかし、特許文献１に記載する制御装置は、クランク角度、回転数及び負荷の３つのパラメータから補償波形データベースが構成されるため、補償波形データベースの構成や対応する補償波形の参照が複雑になる可能性がある。
However, in the control device described in
また、特許文献１に記載する制御装置は、補償波形データベースの構築には、実応答データを取得する必要があるため、繰り返し（イタレーション）実験が必要であり、特に、大型の油圧駆動式試験装置に適用する場合には、油圧駆動式試験装置を駆動するためのエネルギ消費も膨大になる可能性がある。
Further, the control device described in
そこで、本発明は、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを使用すると共に、データベースの構成を簡易化し、繰り返し（イタレーション）実験を可能な限り実施することなく、適切な制御パラメータを設定することができる油圧駆動式試験装置を提供する。 Therefore, the present invention can use feedback control and feedforward control, simplify the configuration of the database, and set appropriate control parameters without performing iteration experiments as much as possible. Provided is a hydraulically driven test apparatus.
上記課題を解決するため、本発明の油圧駆動式試験装置は、圧油によって駆動し、油圧シリンダと油圧ピストンとを含む油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに流入する圧油の流量を調整するサーボバルブと、油圧ピストンの変位を検出する変位検出手段と、油圧シリンダの圧油の圧力を検出する圧力検出手段と、サーボバルブを介して、油圧アクチュエータに流入する圧油の流量を検出する流量検出手段と、油圧アクチュエータを加振するための目標値を生成する加振目標生成装置と、目標値に基づいて、サーボバルブを駆動するための操作量を演算し、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを含むコントローラと、を有し、コントローラは、フィードフォワード制御の調整パラメータと、油圧アクチュエータの圧油特性と、を紐付けて格納するデータベースを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the hydraulically driven test apparatus of the present invention includes a hydraulic actuator that is driven by pressure oil and includes a hydraulic cylinder and a hydraulic piston, and a servo valve that adjusts the flow rate of the pressure oil flowing into the hydraulic actuator. , Displacement detecting means for detecting the displacement of the hydraulic piston, pressure detecting means for detecting the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic cylinder, and flow rate detecting means for detecting the flow rate of the pressure oil flowing into the hydraulic actuator via the servo valve. , A vibration target generator that generates a target value for exciting the hydraulic actuator, and a controller that calculates the operation amount for driving the servo valve based on the target value and includes feedback control and feed forward control. The controller is characterized by having a database that stores the adjustment parameters of the feed forward control and the hydraulic pressure characteristics of the hydraulic actuator in association with each other.
本発明によれば、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを使用すると共に、データベースの構成を簡易化し、繰り返し（イタレーション）実験を可能な限り実施することなく、適切な制御パラメータを設定することができる油圧駆動式試験装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to use feedback control and feedforward control, simplify the configuration of a database, and set appropriate control parameters without performing iteration experiments as much as possible. A hydraulically driven test apparatus can be provided.
なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the explanation of the following examples.
以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or similar configurations may be designated by the same reference numerals, and if the descriptions are duplicated, the description may be omitted.
図１は、本実施例に関する油圧駆動式試験装置の概観図である。 FIG. 1 is an overview view of a hydraulically driven test apparatus according to this embodiment.
なお、本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、一つの油圧アクチュータを有する一つの油圧駆動式試験装置であるが、本発明の油圧駆動式試験装置は、一つの油圧アクチュータを有する一つの油圧駆動式試験装置に限定されるものではなく、二つ以上の油圧アクチュータを有する一つの油圧駆動式試験装置や一つ以上の油圧アクチュエータを有する二つ以上の油圧駆動式試験装置にも適用することができる。 The hydraulic drive type test apparatus described in this embodiment is one hydraulic drive type test apparatus having one hydraulic actuator, but the hydraulic drive type test apparatus of the present invention is one having one hydraulic actuator. It is not limited to the hydraulic drive test device, but also applies to one hydraulic test device having two or more hydraulic actuators and two or more hydraulic drive test devices having one or more hydraulic actuators. be able to.
本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、加振目標生成装置１、コントローラ（操作量演算部）２、サーボアンプ３、サーボバルブ４、油圧源５、圧油によって駆動し、油圧シリンダ６及び油圧ピストン７を有する油圧アクチュータ、を有する。
The hydraulically driven test apparatus described in this embodiment is driven by a
また、本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、油圧源５とサーボバルブ４との間に、圧油の温度を検出する温度センサ（Ｓ０１）と、サーボバルブ４と油圧アクチュエータとの間に、サーボバルブ４を介して、油圧アクチュエータに流入する圧油の流量を検出する流量センサ（Ｓ０２ａ、Ｓ０２ｂ）と、油圧ピストン７の速度を検出する速度センサ（Ｓ０３）と、油圧ピストン７の変位を検出する変位センサ（Ｓ０４）と、油圧シリンダ６の圧油の圧力を検出する圧力センサ（Ｓ０５ａ、Ｓ０５ｂ）と、を有する。
Further, in the hydraulic drive type test apparatus described in this embodiment, between the
なお、本実施例に記載する試験装置は、油圧駆動式試験装置の一部であり、加振目標生成装置１、サーボアンプ３、サーボバルブ４、油圧源５、油圧シリンダ６及び油圧ピストン７を有する油圧アクチュータ、を有するものであり、少なくとも、サーボバルブ４と油圧アクチュエータとの間に、圧油の流量を検出する流量センサ（Ｓ０２ａ、Ｓ０２ｂ）と、油圧ピストン７の変位を検出する変位センサ（Ｓ０４）と、油圧シリンダ６の圧油の圧力を検出する圧力センサ（Ｓ０５ａ、Ｓ０５ｂ）と、を有するものである。つまり、本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、試験装置とコントローラ２とを有するものである。
The test device described in this embodiment is a part of the hydraulic drive type test device, and includes a
加振目標生成装置１は、例えば、地震波形などの、目標とする加振波形を生成する装置であり、例えば、シグナルジェネレータ（信号発生器）などが使用される。なお、加振目標生成装置１にて生成される加振波形は、ユーザが定めた所定の試験パターン（加速度指令や変位指令）であり、目標値である。つまり、加振目標生成装置１は、油圧アクチュエータを加振するための目標値を生成する。
The vibration
コントローラ２は、加振目標生成装置１にて生成される加振波形（試験パターン）である目標値に基づいて、加振波形（試験パターン）である目標値に沿ってサーボバルブ４を駆動させるための制御演算を実行するものである。そして、コントローラ２は、この目標値に基づいて、サーボバルブ４を駆動するための操作量を演算し、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを含む制御指令演算装置２ａとセンサ信号取得装置２ｂとを有する。
The
そして、コントローラ２は、目標値と変位センサＳ０４が検出する変位（変位検出手段が出力する変位）に基づいて操作量を演算するフィードバック演算部と、目標値に基づいて操作量を演算するフィードフォワード演算部と、を含む演算部を有する。
Then, the
つまり、コントローラ２は、加振目標生成装置１にて生成される加振波形（試験パターン）である目標値と、温度センサ（Ｓ０１）と、流量センサ（Ｓ０２ａ、Ｓ０２ｂ）と、速度センサ（Ｓ０３）と、変位センサ（Ｓ０４）と、圧力センサ（Ｓ０５ａ、Ｓ０５ｂ）と、が検出するセンサ信号と、に基づいて、サーボバルブ４の操作量を演算する。
That is, the
なお、サーボバルブ４の操作量を演算する際には、必ずしも、これらセンサが検出する全てのセンサ信号（温度、流量、速度、変位、圧力）を使用する必要はなく、少なくとも流量、変位、圧力を使用する。 When calculating the operation amount of the servo valve 4, it is not always necessary to use all the sensor signals (temperature, flow rate, velocity, displacement, pressure) detected by these sensors, and at least the flow rate, displacement, and pressure. To use.
本実施例では、例えば、流量センサ（Ｓ０２ａ、Ｓ０２ｂ）、変位センサ（Ｓ０４）、圧力センサ（Ｓ０５ａ、Ｓ０５ｂ）のこれらセンサが検出するセンサ信号を使用しているが、必ずしもこれらセンサが検出するセンサ信号を使用する必要はなく、他のセンサが検出したセンサ信号等から、流量、変位、圧力を演算してもよい。つまり、それぞれ、流量検出手段、変位検出手段、圧力検出手段は、流量センサ、変位センサ、圧力センサに限定されるものではなく、それぞれ流量、圧力、変位を検出、演算できるものであればよい。 In this embodiment, for example, sensor signals detected by these sensors of the flow rate sensor (S02a, S02b), the displacement sensor (S04), and the pressure sensor (S05a, S05b) are used, but the sensors detected by these sensors are not necessarily used. It is not necessary to use a signal, and the flow rate, displacement, and pressure may be calculated from a sensor signal or the like detected by another sensor. That is, the flow rate detecting means, the displacement detecting means, and the pressure detecting means are not limited to the flow rate sensor, the displacement sensor, and the pressure sensor, respectively, and may be any one capable of detecting and calculating the flow rate, the pressure, and the displacement, respectively.
センサ信号取得装置２ｂは、温度センサ（Ｓ０１）と、流量センサ（Ｓ０２ａ、Ｓ０２ｂ）と、速度センサ（Ｓ０３）と、変位センサ（Ｓ０４）と、圧力センサ（Ｓ０５ａ、Ｓ０５ｂ）と、が検出するセンサ信号を取得する。
The sensor
制御指令演算装置２ａは、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号と、加振目標生成装置１にて生成される加振波形（試験パターン）である目標値と、に基づいて、サーボバルブ４の操作量を演算する。
The control
サーボアンプ３は、コントローラ２から出力された指令値（電圧値）を、サーボバルブ４を駆動するために操作値（サーボバルブ４の操作量：電流値）に変換し、サーボバルブ４に出力する。
The servo amplifier 3 converts the command value (voltage value) output from the
サーボバルブ４は、サーボアンプ３から出力された操作値（サーボバルブ４の操作量：電流値）に基づいて、弁を開閉し、油圧源５から油圧アクチュエータ（油圧シリンダ６および油圧ピストン７）に流入する圧油の流量を調整する。なお、サーボバルブ４と油圧源５との間には、圧油の温度を検出する温度センサＳ０１が設置される。
The servo valve 4 opens and closes the valve based on the operation value (operation amount of the servo valve 4: current value) output from the servo amplifier 3, and from the
サーボバルブ４を介して油圧アクチュエータ（油圧シリンダ６および油圧ピストン７）に流入する圧油は、油圧シリンダ６の内部にて、油圧ピストン７を駆動する。例えば、油圧シリンダ６のａ側（図中、左側）に圧油が流入する場合には、油圧ピストン７は左側から右側に駆動し、油圧シリンダ６のｂ側（図中、右側）に圧油が流入する場合には、油圧ピストン７は右側から左側に駆動する。つまり、サーボバルブ４の左右どちらのポートから圧油が供給されるかにより、油圧ピストン７の駆動方向が決定する。 The pressure oil flowing into the hydraulic actuators (hydraulic cylinder 6 and hydraulic piston 7) via the servo valve 4 drives the hydraulic piston 7 inside the hydraulic cylinder 6. For example, when pressure oil flows into the a side (left side in the figure) of the hydraulic cylinder 6, the hydraulic piston 7 is driven from the left side to the right side, and the pressure oil is driven to the b side (right side in the figure) of the hydraulic cylinder 6. Is driven in, the hydraulic piston 7 is driven from the right side to the left side. That is, the driving direction of the hydraulic piston 7 is determined by which of the left and right ports of the servo valve 4 the pressure oil is supplied.
サーボバルブ４から流出した圧油の流量は、ａ側に設置される流量センサＳ０２ａ又はｂ側に設置される流量センサＳ０２ｂにより検出される。油圧ピストン７の駆動方向に応じて、圧油の流通する経路が（ａ側かｂ側かのいずれかに）変化するため、油圧ピストン７の駆動方向により、流量センサＳ０２ａ又は流量センサＳ０２ｂの流量センサが検出するいずれかのセンサ信号を使用するかを、選択することもできる。 The flow rate of the pressure oil flowing out from the servo valve 4 is detected by the flow rate sensor S02a installed on the a side or the flow rate sensor S02b installed on the b side. Since the flow path of the pressure oil changes (either on the a side or the b side) according to the driving direction of the hydraulic piston 7, the flow rate of the flow rate sensor S02a or the flow rate sensor S02b depends on the driving direction of the hydraulic piston 7. You can also choose to use one of the sensor signals detected by the sensor.
なお、サーボバルブ４は、圧油を２方向に流通させる。つまり、圧油を油圧源５から油圧アクチュエータに流通させると共に、圧油を油圧アクチュエータから油圧源５に流通させる、いわゆる２段型（サーボ弁）サーボバルブである。
The servo valve 4 distributes pressure oil in two directions. That is, it is a so-called two-stage (servo valve) servo valve in which pressure oil is circulated from the
油圧ピストン７は、カップリング８を介して、テーブル９に接続される。油圧ピストン７が、左右又は前後に駆動することにより、テーブル９も左右又は前後に振動する。そして、テーブル９に供試体（図示なし）を設置し、供試体を加振し、供試体の耐震性能を評価する。
The hydraulic piston 7 is connected to the table 9 via the
本実施例では、油圧ピストン７に、速度センサＳ０３及び変位センサＳ０４が設置される。しかし、必ずしも速度センサＳ０３と変位センサＳ０４とを設置する必要はなく、いずれか一つでもよい。例えば、変位センサＳ０４のみが設置される場合には、変位センサＳ０４の検出値の微分値を速度として利用すればよく、同様に、速度センサＳ０３のみが設置される場合には、速度センサＳ０３の検出値の積分値を変位として利用すればよい。 In this embodiment, the speed sensor S03 and the displacement sensor S04 are installed on the hydraulic piston 7. However, it is not always necessary to install the speed sensor S03 and the displacement sensor S04, and any one of them may be used. For example, when only the displacement sensor S04 is installed, the differential value of the detected value of the displacement sensor S04 may be used as the speed. Similarly, when only the speed sensor S03 is installed, the speed sensor S03 The integrated value of the detected values may be used as the displacement.
また、油圧シリンダ６には、油圧ピストン７の前後圧を検出するための圧力センサ（Ｓ０５ａ、Ｓ０５ｂ）が設置される。例えば、油圧シリンダ６のａ側（図中、左側）に圧油が流入する場合には、油圧ピストン７は左側から右側に駆動するが、圧力センサＳ０５ａは、油圧ピストン７の駆動前の圧油の圧力と油圧ピストン７の駆動後の圧油の圧力とを検出し、油圧シリンダ６のｂ側（図中、右側）に圧油が流入する場合には、油圧ピストン７は右側から左側に駆動するが、圧力センサＳ０５ｂは、油圧ピストン７の駆動前の圧油の圧力と油圧ピストン７の駆動後の圧油の圧力とを検出する。 Further, pressure sensors (S05a, S05b) for detecting the front-rear pressure of the hydraulic piston 7 are installed in the hydraulic cylinder 6. For example, when the hydraulic oil flows into the a side (left side in the drawing) of the hydraulic cylinder 6, the hydraulic piston 7 is driven from the left side to the right side, but the pressure sensor S05a is the pressure oil before the hydraulic piston 7 is driven. And the pressure of the hydraulic oil after driving the hydraulic piston 7 are detected, and when the hydraulic oil flows into the b side (right side in the figure) of the hydraulic cylinder 6, the hydraulic piston 7 is driven from the right side to the left side. However, the pressure sensor S05b detects the pressure of the pressure oil before driving the hydraulic piston 7 and the pressure of the pressure oil after driving the hydraulic piston 7.
そして、テーブル９に試験対象である供試体（図示なし）を設置し、加振目標生成装置１にて生成される加振波形（試験パターン）である目標値に基づいて、供試体を加振し、試験対象である供試体の耐震性能を評価する。
Then, a specimen (not shown) to be tested is installed on the table 9, and the specimen is vibrated based on a target value which is a vibration waveform (test pattern) generated by the
図２は、本実施例に関するコントローラの処理機能を模式的に記載するブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram schematically describing the processing function of the controller according to the present embodiment.
ここでは、コントローラ２の処理機能について説明する。
Here, the processing function of the
制御指令演算装置２ａは、加振目標生成装置１にて生成される目標値ｒ、変位センサＳ０４の検出値（変位：センサ信号）、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（本実施例では、変位、圧力、流量）、に基づいて、操作量ｕを演算する。
The control
なお、本実施例では、目標値ｒとして、変位の次元[m]を使用するが、地震波形などを再現するために利用される加速度の次元[m/s2]を使用してもよい。なお、加速度の次元[m/s2]を、目標値ｒに使用する場合には、この加速度の次元[m/s2]を２回積分し、変位の次元[m]に変換し、使用する。 In this embodiment, the displacement dimension [m] is used as the target value r, but the acceleration dimension [m / s 2 ] used for reproducing the seismic waveform or the like may be used. When the acceleration dimension [m / s 2 ] is used for the target value r, the acceleration dimension [m / s 2 ] is integrated twice, converted to the displacement dimension [m], and used. To do.
制御指令演算装置２ａは、フィードバック制御Ｃ０１(以下、「ＦＢ制御」と称して説明する)、フィードフォワード制御Ｃ０２（以下「ＦＦ制御」と称して説明する）、および、データベースＣ０３を有する。
The control command
ＦＢ制御Ｃ０１は、目標値rと変位センサＳ０４の検出値（変位：センサ信号）との差を使用し、ＦＢ制御し、操作量ｕを演算する。このＦＢ制御には、例えば、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御が使用される。変位センサＳ０４の検出値（変位：センサ信号）は、実際の油圧アクチュエータ（油圧ピストン７）の変位ｙである。なお、ＦＢ制御Ｃ０１は、ＦＢ制御する機能を有する機能部である。 The FB control C01 uses the difference between the target value r and the detected value (displacement: sensor signal) of the displacement sensor S04 to perform FB control and calculate the operation amount u. For this FB control, for example, PID (Proportional-Integral-Differential) control is used. The detected value (displacement: sensor signal) of the displacement sensor S04 is the displacement y of the actual hydraulic actuator (hydraulic piston 7). The FB control C01 is a functional unit having a function of FB control.
ＦＦ制御Ｃ０２は、ＦＢ制御Ｃ０１が演算する出力値（ｕ１）に対して、この出力値の変動要因となる外乱を予測し、この出力値を修正する修正値（ｕ２）を演算する。なお、ＦＦ制御Ｃ０２は、ＦＦ制御する機能を有する機能部である。 The FF control C02 predicts a disturbance that causes fluctuations in the output value with respect to the output value (u1) calculated by the FB control C01, and calculates a correction value (u2) for correcting this output value. The FF control C02 is a functional unit having a function of FF control.
そして、制御指令演算装置２ａは、ＦＢ制御Ｃ０１が演算する出力値（ｕ１）にＦＦ制御Ｃ０２が演算する修正値（ｕ２）を加算し、操作量ｕ（ｕ１＋ｕ２）を演算する。
Then, the control
ＦＦ制御Ｃ０２には、例えば、参考文献１に記載されるデータ駆動制御を使用して導出される伝達関数（入力を出力に変換する関数であり、初期値を０とした場合、出力信号のラプラス変換と入力信号のラプラス変換との比である）が使用される。 The FF control C02 includes, for example, a transfer function derived by using the data drive control described in Reference 1 (a function that converts an input into an output, and when the initial value is 0, the output signal Laplace The ratio of the transform to the Laplace transform of the input signal) is used.
参考文献１：Kaneko, Osamu, Yusuke Yamashina, and Shigeru Yamamoto. "Fictitious reference tuning of the feed-forward controller in a two-degree-of-freedom control system." SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 4.1 (2011): 55-62.
ここで、データ駆動制御について説明する。
Reference 1: Kaneko, Osamu, Yusuke Yamashina, and Shigeru Yamamoto. "Fictitious reference tuning of the feed-forward controller in a two-degree-of-freedom control system." SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 4.1 ( 2011): 55-62.
Here, data drive control will be described.
現在、制御対象のモデルを使用して制御設計を行うモデルベース制御が使用されている。モデルベース制御は、一般的に、制御対象のモデル（例えば、数式モデル）を立案し、制御対象の実験データを使用し、制御対象のモデルの物理パラメータを同定する。その後、制御対象の実験データにより同定された制御対象のモデルの物理パラメータを反映した制御対象のモデルに基づいて制御設計を行う。 Currently, model-based control is used in which control design is performed using a model to be controlled. In model-based control, a model to be controlled (for example, a mathematical model) is generally designed, and experimental data of the controlled object is used to identify physical parameters of the model to be controlled. After that, the control design is performed based on the control target model that reflects the physical parameters of the control target model identified by the experimental data of the control target.
モデルベース制御は、温度依存や経年劣化などにより、物理パラメータが変化するたびに、物理パラメータを同定し直し、更に、その物理パラメータを使用して、制御パラメータの調整が必要である。このため、制御パラメータの調整に時間を要する懸念がある。 In model-based control, it is necessary to re-identify the physical parameters each time the physical parameters change due to temperature dependence, aging, etc., and further adjust the control parameters using the physical parameters. Therefore, there is a concern that it takes time to adjust the control parameters.
一方、データ駆動制御は、実験データを、直接、使用することにより、制御パラメータを適切に調整することができる制御設計手法である。 On the other hand, data-driven control is a control design method in which control parameters can be appropriately adjusted by directly using experimental data.
データ駆動制御に分類されるFRIT(Fictitious reference Iteration Tuning)やERIT(Estimated Response Iterative Tuning)の制御設計手法は、制御パラメータを自動的に調整することができるものである。 The control design method of FRIT (Fictitious reference Iteration Tuning) and ERIT (Estimated Response Iterative Tuning), which are classified as data-driven control, can automatically adjust the control parameters.
本実施例では、こうしたデータ駆動制御を、ＦＢ制御とＦＦ制御とを使用する２自由度制御におけるＦＦ制御に使用する。 In this embodiment, such data drive control is used for FF control in two degrees of freedom control using FB control and FF control.
例えば、ＦＦ制御を、式（１）の２次遅れ系の伝達関数ＣFF(s)と、事前に設定する場合、実験データを使用して、式（１）の係数であるa1〜a5を最適に調整することができる。なお、ｓはラプラス変換の演算子である。 For example, when the FF control is set in advance with the transfer function C FF (s) of the second-order lag system of the equation (1), the experimental data is used and the coefficients of the equation (1) are a 1 to a. 5 can be adjusted optimally. Note that s is an operator of the Laplace transform.
なお、式（１)におけるa1〜a5が、制御パラメータであり、ＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）である。そして、データベースＣ０３における「ＦＦ調整（１）」などには、このＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）a1〜a5が格納される。つまり、ＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）を導出するとは、式（１）の「a」を同定することである。 In addition, a 1 to a 5 in the equation (1) are control parameters, and are coefficients (adjustment parameters) of the transfer function of FF control. Then, in the "FF adjustment (1)" or the like in the database C03, the coefficients (adjustment parameters) a 1 to a 5 of the transfer function of the FF control are stored. That is, to derive the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function of FF control is to identify "a" in the equation (1).
なお、式（１）（例えば、２次遅れ系）の形は、事前に設定されるものであり、制御対象が同一である場合には、式（１）の形も同一である。 The form of the equation (1) (for example, the second-order lag system) is set in advance, and when the control targets are the same, the form of the equation (1) is also the same.
このように、本実施例では、データ駆動制御を使用することにより、非熟練のオペレータであっても簡易に制御パラメータを調整することができ、物理パラメータが変化しても、容易に制御パラメータを調整することができる。 As described above, in this embodiment, by using the data-driven control, even an unskilled operator can easily adjust the control parameters, and even if the physical parameters change, the control parameters can be easily adjusted. Can be adjusted.
また、本実施例は、ＦＢ制御とＦＦ制御とを使用し、ＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）を自動的に調整するものであり、試験装置の挙動が変化する時変システム（動特性を有するシステム）に使用することができる。 Further, in this embodiment, the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function of the FF control is automatically adjusted by using the FB control and the FF control, and the time-varying system (movement) in which the behavior of the test apparatus changes. It can be used for systems with characteristics).
なお、データ駆動制御を使用して導出される伝達関数には、入出力データが必要となる。本実施例では、入力データを操作量ｕ、出力データを変位ｙとする。出力データの変位ｙは、変位センサＳ０４の検出値（センサ信号）であり、入力データの操作量ｕは、コントローラ２から出力されるサーボバルブ４の操作量である。
Input / output data is required for the transfer function derived using data-driven control. In this embodiment, the input data is the operation amount u and the output data is the displacement y. The displacement y of the output data is the detection value (sensor signal) of the displacement sensor S04, and the operation amount u of the input data is the operation amount of the servo valve 4 output from the
このように、ＦＦ制御Ｃ０２には、伝達関数が使用され、伝達関数の係数（調整パラメータ）はデータベースＣ０３に格納される。 As described above, the transfer function is used for the FF control C02, and the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function is stored in the database C03.
どのような試験条件においても、試験装置の挙動が変化しない場合には、データベースＣ０３には、１回の実験で取得した実験データ（変位ｙや操作量ｕ）に基づいて自動的に調整される伝達関数の係数（調整パラメータ）を、１組、格納すれば十分である。 If the behavior of the test device does not change under any test conditions, the database C03 is automatically adjusted based on the experimental data (displacement y and operation amount u) acquired in one experiment. It is sufficient to store one set of transfer function coefficients (adjustment parameters).
しかし、試験装置は、油圧源５の油温変化による粘性変化、圧油の空気含有によるキャビテーション、目標値rの振幅など試験装置の運転状態や運転条件により、その挙動が変化する時変システム（動特性を有するシステム）である。
However, the test device is a time-varying system whose behavior changes depending on the operating conditions and operating conditions of the test device, such as the change in viscosity due to the change in oil temperature of the
そこで、特定の試験条件の実験で取得した実験データに基づいて自動的に調整される伝達関数の係数（調整パラメータ）を、複数組、データベースＣ０３に格納することにより、より適切な制御パラメータを設定でき、十分な制御特性を達成することができる。 Therefore, more appropriate control parameters are set by storing a plurality of sets of transfer function coefficients (adjustment parameters) automatically adjusted based on the experimental data acquired in the experiment under specific test conditions in the database C03. It is possible to achieve sufficient control characteristics.
なお、様々な試験条件の実験で取得した実験データに基づいて自動的に調整される伝達関数の係数（調整パラメータ）を、データベースＣ０３に格納することにより、試験装置の運転状態や運転条件が様々に変化した場合であっても、十分な制御性能を達成することができる。 By storing the transfer function coefficients (adjustment parameters) that are automatically adjusted based on the experimental data acquired in the experiments under various test conditions in the database C03, the operating conditions and operating conditions of the test equipment can be varied. Sufficient control performance can be achieved even when it changes to.
本実施例では、センサ信号取得装置２ｂは、パラメータ推定手段Ｃ０４を有する。これにより、データベースＣ０３の構築のために、様々な試験条件の実験を行う必要がなく、膨大な時間と繰り返し（イタレーション）実験を必要としない。
In this embodiment, the sensor
パラメータ推定手段Ｃ０４は、センサ信号取得装置２ｂにおける１つの機能であり、流量センサＳ０２、変位センサＳ０４、及び圧力センサＳ０５が検出するセンサ信号に基づいて、試験装置（特に、油圧アクチュエータ）の圧油特性（特に、油圧アクチュエータに起因する特性）を演算（推定）する。また、パラメータ推定手段Ｃ０４は、ＦＦ制御Ｃ０２にて使用される伝達関数の係数（調整パラメータ）が、自動的に調整（導出）する。
The parameter estimation means C04 is one function in the sensor
つまり、パラメータ推定手段Ｃ０４は、試験装置の圧油特性を演算するパラメータ推定部と、ＦＦ制御Ｃ０２にて使用される伝達関数の係数（調整パラメータ）を演算するフィードフォワード算出部と、の２つの機能を有する。 That is, the parameter estimation means C04 has two parts, a parameter estimation unit that calculates the pressure oil characteristics of the test device and a feed forward calculation unit that calculates the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function used in the FF control C02. Has a function.
コントローラ２は、流量検出手段、変位検出手段、及び圧力検出手段が出力する流量、変位、圧力に基づいて、油圧アクチュエータの圧油特性を演算するパラメータ推定手段（パラメータ推定部）を有し、操作量ｒと変位検出手段が出力する変位ｙとに基づいて、ＦＦ制御の調整パラメータを演算するパラメータ推定手段（フィードフォワード算出部）を有する。
The
このように様々な運転状態や運転条件で変化する試験装置の動特性の変化を「圧油特性」という１つのパラメータにまとめることにより、データベースＣ０３の構築や構成を簡易化することができる。 By summarizing the changes in the dynamic characteristics of the test apparatus that change under various operating conditions and operating conditions into one parameter called "pressure oil characteristics", the construction and configuration of the database C03 can be simplified.
つまり、時々の試験条件の実験で、圧油特性を演算し、この圧油特性が変わらなければ時不変システムとして扱う。このため、たとえ試験条件が相違したとしても、圧油特性が同一であれば、同一の調整パラメータ（伝達関数の係数）を使用する。 In other words, the pressure oil characteristics are calculated in experiments under occasional test conditions, and if these pressure oil characteristics do not change, they are treated as a time-invariant system. Therefore, even if the test conditions are different, if the pressure oil characteristics are the same, the same adjustment parameters (coefficients of the transfer function) are used.
このように、ＦＦ制御Ｃ０２の調整パラメータ（図中のＦＦ調整（１）など）と試験装置の圧油特性（図中の特性（１）など）とを紐付けて、データベースＣ０３に格納することにより、データベースの構築が容易になると共に、適切な制御パラメータを設定することができる。 In this way, the adjustment parameters of the FF control C02 (FF adjustment (1) in the figure, etc.) and the pressure oil characteristics of the test device (characteristics (1), etc. in the figure) are linked and stored in the database C03. As a result, the database can be easily constructed and appropriate control parameters can be set.
なお、本実施例では、データベースＣ０３に、１０組のデータ（ＦＦ制御Ｃ０２の調整パラメータと試験装置の圧油特性との組み合わせ）が格納されているが、１０組に限定されるものではない。 In this embodiment, 10 sets of data (combination of adjustment parameters of FF control C02 and pressure oil characteristics of the test device) are stored in the database C03, but the data is not limited to 10 sets.
つまり、コントローラ２は、ＦＦ制御Ｃ０２の調整パラメータ（図中のＦＦ調整（１）など）と試験装置（特に、油圧アクチュエータ）の圧油特性（図中の特性（１）など）とを紐付けて格納するデータベースＣ０３を有する。
That is, the
このように、本実施例に記載する油圧駆動型試験装置は、ＦＦ制御Ｃ０２にて使用される伝達関数の係数（調整パラメータ）が、自動的に調整されるため、オペレータの技能によらず、誰が作業を実施しても、高性能な制御特性を提供することができる。 As described above, in the hydraulic drive type test apparatus described in this embodiment, the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function used in the FF control C02 is automatically adjusted, so that it does not depend on the skill of the operator. No matter who performs the work, it can provide high-performance control characteristics.
また、追従性と外乱抑制とを両立すると共に、繰り返し（イタレーション）実験を可能な限り実施することなく、つまり、繰り返し（イタレーション）実験の回数を削減し、繰り返し（イタレーション）実験に使用されていた膨大な時間を削減し、油圧駆動式試験装置を駆動するためのエネルギ消費も抑制することができる。 In addition, while achieving both followability and disturbance suppression, it is used for iterative experiments by reducing the number of iterative experiments, that is, without performing iterative experiments as much as possible. It is possible to reduce the enormous amount of time required and reduce the energy consumption for driving the hydraulically driven test apparatus.
図３は、本実施例に係るデータベースの構築と本加振実験の実施との流れを示すフローチャート図である。 FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the construction of the database according to the present embodiment and the implementation of the vibration experiment.
ここでは、まず、データベースＣ０３の構築について説明する。 Here, first, the construction of the database C03 will be described.
ステップＦｃ０１では、データベースＣ０３にデータ（ＦＦ制御Ｃ０２の調整パラメータと試験装置の圧油特性との組み合わせ）が格納されているか否かを判定する。ステップＦｃ０１は、試験装置の納入直後など、データベースＣ０３にデータが格納されていない場合に使用されるステップである。 In step Fc01, it is determined whether or not the data (combination of the adjustment parameter of the FF control C02 and the pressure oil characteristic of the test apparatus) is stored in the database C03. Step Fc01 is a step used when data is not stored in the database C03, such as immediately after delivery of the test apparatus.
データベースＣ０３にデータが格納されていない場合(Yes)には、ステップＦｃ０２に遷移し、データベースＣ０３にデータが格納されている場合(No)には、ステップＦｃ０６に遷移する。 If the data is not stored in the database C03 (Yes), the process proceeds to step Fc02, and if the data is stored in the database C03 (No), the process proceeds to step Fc06.
データベースＣ０３にデータが格納されていない場合(Yes)、ステップＦｃ０２では、ＦＢ制御を単独で使用し、実験を実施する。なお、ステップＦｃ０１からステップＦｃ０２への遷移の段階では、ＦＢ制御のゲイン調整は完了しているものとする。ＦＢ制御を単独で使用した実験が完了した後、ステップＦｃ０３へ遷移する。 If no data is stored in database C03 (Yes), step Fc02 uses FB control alone to carry out the experiment. It is assumed that the gain adjustment of the FB control is completed at the stage of the transition from step Fc01 to step Fc02. After the experiment using FB control alone is completed, the transition to step Fc03 is performed.
ステップＦｃ０３では、取得した入出力データ（操作量ｕ及び変位ｙ）を使用して、ＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）を自動調整する。つまり、ＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）を導出する。このＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）の導出は、パラメータ算出手段Ｃ０４のフィードフォワード算出部にて実行される。ＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）の導出が完了した後、ステップＦｃ０４へ遷移する。 In step Fc03, the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function of the FF control is automatically adjusted by using the acquired input / output data (operation amount u and displacement y). That is, the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function of FF control is derived. The derivation of the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function of the FF control is executed by the feed forward calculation unit of the parameter calculation means C04. After the derivation of the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function of the FF control is completed, the process proceeds to step Fc04.
ステップＦｃ０４では、ステップＦｃ０２にて取得した実験データ（流量、圧力、変位）を使用して、試験装置の圧油特性を演算する。試験装置の圧油特性は、パラメータ算出手段Ｃ０４のパラメータ算出部にて実行される。試験装置の圧油特性の演算が完了した後、ステップＦｃ０５へ遷移する。 In step Fc04, the pressure oil characteristics of the test apparatus are calculated using the experimental data (flow rate, pressure, displacement) acquired in step Fc02. The pressure oil characteristics of the test apparatus are executed by the parameter calculation unit of the parameter calculation means C04. After the calculation of the pressure oil characteristics of the test apparatus is completed, the process proceeds to step Fc05.
なお、ステップＦｃ０３とステップＦｃ０４との実行順序は逆であっても良い。 The execution order of step Fc03 and step Fc04 may be reversed.
ステップＦｃ０５では、ステップＦｃ０３で自動調整されたＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）、及び、ステップＦｃ０４で演算された試験装置の圧油特性をセットにして、データベースＣ０３に格納し、データベースＣ０３を構築する。なお、セットにして格納する際には、入出力データの変位と実験データの変位とが、同一時刻に、変位センサＳ０４が検出した検出値（センサ信号）であることから、ＦＦ制御の伝達関数の係数（調整パラメータ）と試験装置の圧油特性とが紐付けられる。 In step Fc05, the coefficient (adjustment parameter) of the transfer function of the FF control automatically adjusted in step Fc03 and the pressure oil characteristic of the test device calculated in step Fc04 are stored in the database C03 and stored in the database C03. To build. When storing as a set, since the displacement of the input / output data and the displacement of the experimental data are the detection values (sensor signals) detected by the displacement sensor S04 at the same time, the transmission function of the FF control. The coefficient (adjustment parameter) of is linked to the pressure oil characteristics of the test equipment.
次に、本加振実験の実施について説明する。 Next, the implementation of this vibration experiment will be described.
ステップＦｃ０２〜ステップＦｃ０５が完了すると、データベースＣ０３には少なくとも１組のデータ（ＦＦ制御の調整パラメータと試験装置の圧油特性との組み合わせ）が格納される。このため、これ以降、ステップＦｃ０１でYesの判定がなされることはない。 When steps Fc02 to Fc05 are completed, at least one set of data (combination of FF control adjustment parameters and pressure oil characteristics of the test apparatus) is stored in the database C03. Therefore, after that, the determination of Yes is not made in step Fc01.
データベースＣ０３にデータが格納されている場合(No)、ステップＦｃ０６では、試加振を実施する。試加振は、実際の本加振実験に先立って、試験装置を駆動する確認動作である。試加振が完了した後、ステップＦｃ０７へ遷移する。 When the data is stored in the database C03 (No), the trial vibration is performed in step Fc06. The test vibration is a confirmation operation for driving the test apparatus prior to the actual vibration experiment. After the trial vibration is completed, the process proceeds to step Fc07.
ステップＦｃ０７では、ステップＦｃ０６にて取得した試加振における実験データ（流量、圧力、変位）を使用して、試験装置の圧油特性を演算する。試験装置の圧油特性の演算が完了した後、ステップＦｃ０８へ遷移する。 In step Fc07, the oil pressure characteristics of the test apparatus are calculated using the experimental data (flow rate, pressure, displacement) in the test vibration acquired in step Fc06. After the calculation of the pressure oil characteristic of the test apparatus is completed, the transition to step Fc08 is performed.
ステップＦｃ０８では、データベースＣ０３にデータ（ステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性にマッチングする試験装置の圧油特性）が格納されているか否かを判定する。つまり、ステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性を使用して、データベースＣ０３に格納されている試験装置の圧油特性から、ステップＦｃ０７で演算された試験装置の圧油特性に、マッチングする試験装置の圧油特性があるか否かを検索（参照）する。 In step Fc08, it is determined whether or not data (pressure oil characteristics of the test device matching the pressure oil characteristics of the test device calculated in step Fc07) is stored in the database C03. That is, using the pressure oil characteristics of the test device calculated in step Fc07, the pressure oil characteristics of the test device stored in the database C03 are matched with the pressure oil characteristics of the test device calculated in step Fc07. Search (see) whether or not the test equipment has pressure oil characteristics.
データベースＣ０３に格納されている試験装置の圧油特性（データ）にマッチングするステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性がある場合(Yes)には、ステップＦｃ０９に遷移し、データベースＣ０３に格納されている試験装置の圧油特性（データ）にマッチングするステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性がない場合(No)には、ステップＦｃ１１に遷移する。 If there is a pressure oil characteristic of the test device calculated in step Fc07 that matches the pressure oil characteristic (data) of the test device stored in the database C03 (Yes), the process proceeds to step Fc09 and is stored in the database C03. If there is no oil pressure characteristic of the test equipment calculated in step Fc07 that matches the oil pressure characteristic (data) of the test equipment being tested (No), the process proceeds to step Fc11.
なお、データベースＣ０３に格納されている試験装置の圧油特性とステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性とのマッチングにおいて、ステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性とデータベースＣ０３に格納されている試験装置の圧油特性とが完全に一致している必要はなく、動特性に大きな変化が無い範囲で、許容範囲の差を設定して参照することができる。 In the matching between the pressure oil characteristics of the test device stored in the database C03 and the pressure oil characteristics of the test device calculated in step Fc07, the pressure oil characteristics of the test device calculated in step Fc07 and the pressure oil characteristics of the test device are stored in the database C03. It is not necessary that the pressure oil characteristics of the test equipment used are completely the same, and a difference in the allowable range can be set and referred to within a range in which there is no significant change in the dynamic characteristics.
例えば、データベースＣ０３に格納されている試験装置の圧油特性が６０（この試験装置の圧油特性は、正規化され、０〜１００で表現される）であり、許容範囲の差が１０％に設定されている場合には、ステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性が５４〜６６（この試験装置の圧油特性も、正規化され、０〜１００で表現される）であれば、これら試験装置の圧油特性は同一である（ステップＦｃ０８にてYes）と判定する。 For example, the pressure oil characteristic of the test device stored in the database C03 is 60 (the pressure oil characteristic of this test device is normalized and expressed by 0 to 100), and the difference in the allowable range is 10%. When set, if the pressure oil characteristic of the test device calculated in step Fc07 is 54 to 66 (the pressure oil characteristic of this test device is also normalized and expressed by 0 to 100). It is determined that the pressure oil characteristics of these test devices are the same (Yes in step Fc08).
許容範囲の差を大きくするほど、データベースＣ０３の参照は高速化されるが、ＦＦ制御の調整パラメータの導出に使用した試験条件（入出力データ（操作量ｕ及び変位ｙ））と、試加振における試験条件との間に差が発生するため、制御特性は低下する。一方、許容範囲の差を小さくするほど、制御特性は向上するが、データベースＣ０３の参照が複雑化する。 The larger the difference in the allowable range, the faster the reference to the database C03, but the test conditions (input / output data (operation amount u and displacement y)) used to derive the adjustment parameters for FF control and the test vibration. Since a difference occurs from the test conditions in the above, the control characteristics are deteriorated. On the other hand, the smaller the difference in the allowable range, the better the control characteristics, but the more complicated the reference to the database C03.
データベースＣ０３に格納されている試験装置の圧油特性（データ）にマッチングするステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性がある場合(Yes)、ステップＦｃ０９では、データベースＣ０３に格納されている、試験装置の圧油特性と紐付けられているＦＦ制御の調整パラメータを設定する。ＦＦ制御の調整パラメータの設定が完了した後、ステップＦｃ１０へ遷移する。 If there is a pressure oil characteristic of the test device calculated in step Fc07 that matches the pressure oil characteristic (data) of the test device stored in the database C03 (Yes), in step Fc09, it is stored in the database C03. Set the adjustment parameter of FF control associated with the pressure oil characteristics of the test equipment. After the setting of the adjustment parameter of the FF control is completed, the process proceeds to step Fc10.
ステップＦｃ１０では、本加振実験を、データベースＣ０３に格納されているＦＦ制御の調整パラメータを使用して、実行する。 In step Fc10, the vibration experiment is performed using the FF control adjustment parameters stored in the database C03.
データベースＣ０３に格納されている試験装置の圧油特性（データ）にマッチングするステップＦｃ０７で演算される試験装置の圧油特性がない場合(No)、ステップＦｃ１１では、試加振の実施にて取得した入出力データ（操作量ｕ及び変位ｙ）を使用して、ステップＦｃ０３と同様に、ＦＦ制御の調整パラメータを自動調整、つまり、ＦＦ制御の調整パラメータを導出する。ＦＦ制御の調整パラメータの導出が完了した後、ステップＦｃ１２へ遷移する。 If there is no pressure oil characteristic of the test equipment calculated in step Fc07 that matches the pressure oil characteristic (data) of the test equipment stored in the database C03 (No), it is acquired by performing trial vibration in step Fc11. Using the input / output data (operation amount u and displacement y), the FF control adjustment parameter is automatically adjusted, that is, the FF control adjustment parameter is derived, as in step Fc03. After the derivation of the adjustment parameter of the FF control is completed, the transition to step Fc12 is performed.
ステップＦｃ１２では、ステップＦｃ１１で自動調整されたＦＦ制御の調整パラメータ、及び、ステップＦｃ０７で演算された試験装置の圧油特性をセットにして、データベースＣ０３に格納し、データベースＣ０３を構築する。つまり、データベースＣ０３に、データ（ＦＦ制御の調整パラメータと試験装置の圧油特性との組み合わせ）が格納され、データが追加される。データの追加が完了した後、ステップＦｃ１３へ遷移する。 In step Fc12, the adjustment parameters of the FF control automatically adjusted in step Fc11 and the pressure oil characteristics of the test apparatus calculated in step Fc07 are stored in the database C03 and the database C03 is constructed. That is, the data (combination of the adjustment parameter of the FF control and the pressure oil characteristic of the test device) is stored in the database C03, and the data is added. After the addition of data is completed, the process proceeds to step Fc13.
ステップＦｃ１３では、データベースＣ０３に格納されている、試験装置の圧油特性と紐付けられているＦＦ制御の調整パラメータを設定（選出）する。ＦＦ制御の調整パラメータの設定（選出）が完了した後、ステップＦｃ１０へ遷移する。 In step Fc13, the adjustment parameter of the FF control associated with the pressure oil characteristic of the test apparatus stored in the database C03 is set (selected). After the setting (selection) of the adjustment parameter of the FF control is completed, the process proceeds to step Fc10.
ステップＦｃ１０では、本加振実験を、データベースＣ０３に格納されているＦＦ制御の調整パラメータを使用して、実施する。 In step Fc10, this vibration experiment is carried out using the FF control adjustment parameters stored in the database C03.
このように、ステップＦｃ０６〜ステップＦｃ１３が実行されるたびに、データベースＣ０３が拡充され、本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、様々な試験条件において、より最適な制御特性を提供できるようになる。 In this way, each time step Fc06 to step Fc13 is executed, the database C03 is expanded so that the hydraulically driven test apparatus described in this embodiment can provide more optimum control characteristics under various test conditions. become.
本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、ステップＦｃ０８にて、データの有無を最初に確認することにより、ステップＦｃ１１におけるＦＦ制御の調整パラメータの自動調整を省略することができるため、試験の準備時間を短縮することができる。 In the hydraulic drive type test apparatus described in this embodiment, the presence or absence of data can be first confirmed in step Fc08, so that the automatic adjustment of the adjustment parameter of the FF control in step Fc11 can be omitted. The preparation time can be shortened.
ここで、パラメータ推定手段Ｃ０４における圧油特性の演算について説明する。油圧駆動式試験装置の動特性を、例えば、参考文献２の記載に基づいて、式（２）および式（３）を使用して、設定することができる。
Here, the calculation of the pressure oil characteristic in the parameter estimation means C04 will be described. The dynamic characteristics of the hydraulically driven test apparatus can be set using, for example, equations (2) and (3), based on the description in
参考文献２：名古屋工業大学博士論文乙第257号：耐震試験用振動試験機の制御性能向上に関する研究
ここで、Qmはサーボバルブ４から吐出される圧油の流量であり、流量センサＳ０２により検出される。また、流量センサＳ０２が設置できない場合は、サーボバルブ４の動作特性が線形性を有するため、操作量uからQmを推定することができる。このため、流量センサＳ０２により検出されるQmの代わりに、操作量uから推定されるQmを使用してもよい。つまり、サーボ弁流量算出手段としては、流量センサＳ０２に限定されず、操作量uからQmを推定する推定手段であっても良い。
Reference 2: Nagoya Institute of Technology Doctoral Dissertation Otsu No. 257: Research on improvement of control performance of vibration tester for seismic test Here, Qm is the flow rate of pressure oil discharged from the servo valve 4, which is detected by the flow rate sensor S02. Will be done. Further, when the flow rate sensor S02 cannot be installed, since the operating characteristics of the servo valve 4 have linearity, Qm can be estimated from the operation amount u. Therefore, instead of Qm detected by the flow rate sensor S02, Qm estimated from the operation amount u may be used. That is, the servo valve flow rate calculation means is not limited to the flow rate sensor S02, and may be an estimation means that estimates Qm from the operation amount u.
Ypは油圧ピストン７の変位、Pmは油圧シリンダ６も圧油の圧力であり、それぞれ変位センサＳ０４、圧力センサＳ０５により検出される。これらは時間に応じて変化するパラメータである。なお、ラプラス変換の演算子sによって、微分を表現する。 Yp is the displacement of the hydraulic piston 7, and Pm is the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic cylinder 6, which are detected by the displacement sensors S04 and the pressure sensor S05, respectively. These are parameters that change over time. The derivative is expressed by the operator s of the Laplace transform.
Fpはテーブル９から受ける外力である。この外力はロードセル（力を検出するセンサであり、力を電気信号に変換する装置）により、直接、検出することができるが、変位センサＳ０４の検出値や速度センサＳ０３の検出値から演算される加速度から推定することもできる。なお、テーブル９を外した状態で試加振を実施する場合、外力が発生しないため、Fp=0になる。 Fp is the external force received from the table 9. This external force can be directly detected by a load cell (a sensor that detects the force and is a device that converts the force into an electric signal), but is calculated from the detection value of the displacement sensor S04 and the detection value of the speed sensor S03. It can also be estimated from the acceleration. When the trial vibration is performed with the table 9 removed, no external force is generated, so Fp = 0.
Aaは油圧ピストン７の受圧面積、Maは油圧ピストン７の質量であり、試験装置の設計情報を使用することができる。 Aa is the pressure receiving area of the hydraulic piston 7, and Ma is the mass of the hydraulic piston 7, and the design information of the test device can be used.
Calは油圧シリンダ６の漏れ流量係数、Cafは圧油の粘性抵抗、Kaは油圧アクチュエータの剛性（圧油の圧縮性）に関するパラメータである。これらのパラメータは実測が困難であるため、実験データに基づいて同定する。試験条件に応じて、CafとKaとは大きく変化する。なお、圧油特性は、例えば、CafとKaとに関するものである。つまり、圧油特性とは、油圧アクチュエータに起因する特性であり、油圧シリンダ６と油圧ピストン７との間の摩擦や油圧アクチュエータからの圧油の漏れなどの変動要因により変化するものである。 Cal is the leakage flow coefficient of the hydraulic cylinder 6, Caf is the viscous resistance of the pressure oil, and Ka is a parameter related to the rigidity of the hydraulic actuator (compressibility of the pressure oil). Since these parameters are difficult to measure, they are identified based on experimental data. Caf and Ka vary greatly depending on the test conditions. The pressure oil characteristics are related to, for example, Caf and Ka. That is, the pressure oil characteristic is a characteristic caused by the hydraulic actuator, and changes due to fluctuation factors such as friction between the hydraulic cylinder 6 and the hydraulic piston 7 and leakage of pressure oil from the hydraulic actuator.
例えば、Kaを未知変数とする場合、式（２）および式（３）から次の状態空間モデル式（４）を得ることができる。なお、Vpは油圧ピストン７の速度であり、速度センサＳ０３により検出される。 For example, when Ka is an unknown variable, the following state space model equation (4) can be obtained from equations (2) and (3). Vp is the speed of the hydraulic piston 7, and is detected by the speed sensor S03.
式（４）の状態空間モデルに対して、カルマンフィルタやオブザーバを構築することにより、Kaが推定できる。Cafを未知変数とする場合も、同様に、Cafが推定できる。 Ka can be estimated by constructing a Kalman filter or an observer for the state-space model of Eq. (4). Similarly, when Caf is an unknown variable, Caf can be estimated.
このように、推定されるKaやCafの少なくとも一つを圧油特性としてデータベースＣ０３に格納し、インデックスとして使用することができる。 In this way, at least one of the estimated Ka and Caf can be stored in the database C03 as the pressure oil characteristic and used as an index.
このように、本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、圧油によって駆動し、油圧シリンダ６と油圧ピストン７とを含む油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに流入する圧油の流量を調整するサーボバルブ４と、油圧ピストン７の変位を検出する変位検出手段（例えば変位センサ）と、油圧シリンダ６の圧油の圧力を検出する圧力検出手段（例えば圧力センサ）と、サーボバルブ４を介して、油圧アクチュエータに流入する圧油の流量を検出する流量検出手段（例えば流量センサ）と、油圧アクチュエータを加振するための目標値を生成する加振目標生成装置１と、を有する試験装置を有する。
As described above, the hydraulically driven test apparatus described in this embodiment is driven by hydraulic pressure oil to adjust the hydraulic actuator including the hydraulic cylinder 6 and the hydraulic piston 7 and the flow rate of the hydraulic pressure oil flowing into the hydraulic actuator. Via the valve 4, the displacement detecting means for detecting the displacement of the hydraulic piston 7 (for example, a displacement sensor), the pressure detecting means for detecting the pressure of the hydraulic oil in the hydraulic cylinder 6 (for example, the pressure sensor), and the servo valve 4. It has a test device including a flow rate detecting means (for example, a flow rate sensor) for detecting the flow rate of the pressure oil flowing into the hydraulic actuator, and a vibration
そして、コントローラ２は、目標値に基づいて、サーボバルブ４を駆動するための操作量を演算し、ＦＢ制御とＦＦ制御とを含む演算部と、ＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを演算するパラメータ推定手段Ｃ０４と、ＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを紐付けて格納するデータベースＣ０３と、を有する。
Then, the
これにより、本実施例では、ＦＢ制御とＦＦ制御とを使用すると共に、データベースの構成を簡易化し、繰り返し（イタレーション）実験を可能な限り実施することなく、適切な制御パラメータを設定することができる油圧駆動式試験装置を提供することができる。 As a result, in this embodiment, it is possible to use FB control and FF control, simplify the database configuration, and set appropriate control parameters without performing iteration experiments as much as possible. A hydraulically driven test apparatus capable of being provided can be provided.
実施例１に記載する油圧駆動式試験装置は、油圧アクチュエータが、１つ搭載された試験装置を有するものである。一方、本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、油圧アクチュエータが、２つ搭載された試験装置を有するものである。 The hydraulic drive type test apparatus described in the first embodiment has a test apparatus in which one hydraulic actuator is mounted. On the other hand, the hydraulic drive type test device described in this embodiment has a test device in which two hydraulic actuators are mounted.
油圧アクチュータを２つ搭載することにより、上下方向（２方向）および左右方向（２方向）の４方向に、上下方向（２方向）および前後方向（２方向）の４方向に、または、左右方向（２方向）および前後方向（２方向）の４方向に、供試体を加振することができる。このように、１つの油圧駆動式試験装置に２つ以上の同型の油圧アクチュエータを設置することにより、複雑に供試体を加振することができる。 By installing two hydraulic actuators, four directions of vertical direction (2 directions) and horizontal direction (2 directions), vertical direction (2 directions) and front-rear direction (2 directions), or left-right direction The specimen can be vibrated in four directions (two directions) and the front-back direction (two directions). In this way, by installing two or more hydraulic actuators of the same type in one hydraulic drive type test device, the specimen can be vibrated in a complicated manner.
本実施例では、このような２つ以上の同型の油圧アクチュエータを有する油圧駆動式試験装置を説明する。 In this embodiment, a hydraulically driven test apparatus having two or more such hydraulic actuators of the same type will be described.
図４は、実施例２に係る複数の油圧アクチュータを有する油圧駆動式試験装置の概念図である。 FIG. 4 is a conceptual diagram of a hydraulic drive type test apparatus having a plurality of hydraulic actuators according to the second embodiment.
本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、加振目標生成装置１、コントローラ２、サーボアンプ３Ａおよびサーボアンプ３Ｂ、サーボバルブ４Ａおよびサーボバルブ４Ｂ、油圧源５、油圧シリンダ６Ａ及び油圧ピストン７Ａを有する油圧アクチュータＡおよび油圧シリンダ６Ｂ及び油圧ピストン７Ｂを有する油圧アクチュータＢ、を有する。
The hydraulic drive type test apparatus described in this embodiment includes a
また、本実施例に記載する油圧駆動式試験装置は、サーボバルブ４Ａと油圧アクチュエータＡとの間に、圧油の流量を検出する二つの流量センサ（Ｓ０２Ａ）、サーボバルブ４Ｂと油圧アクチュエータＢとの間に、圧油の流量を検出する二つの流量センサ（Ｓ０２Ｂ）、油圧ピストン７Ａの変位を検出する変位センサ（Ｓ０４Ａ）、油圧シリンダ６Ａの圧油の圧力を検出する二つの圧力センサ（Ｓ０５Ａ）、油圧ピストン７Ｂの変位を検出する変位センサ（Ｓ０４Ｂ）、油圧シリンダ６Ｂの圧油の圧力を検出する二つの圧力センサ（Ｓ０５Ｂ）、を有する。
Further, the hydraulic drive type test apparatus described in this embodiment includes two flow sensor (S02A) for detecting the flow rate of pressure oil between the servo valve 4A and the hydraulic actuator A, the
なお、図示はしていないが、油圧ピストン７Ａの速度を検出する速度センサ、油圧ピストン７Ｂの速度を検出する速度センサ、油圧源５とサーボバルブ４Ａとの間に設置される圧油の温度を検出する温度センサ、油圧源５とサーボバルブ４Ｂとの間に設置される圧油の温度を検出する温度センサ、を有してもよい。
Although not shown, the speed sensor that detects the speed of the
コントローラ２は、加振目標生成装置１にて生成される加振波形（試験パターン）である目標値と、流量センサ（Ｓ０２Ａ）、流量センサ（Ｓ０２Ｂ）、変位センサ（Ｓ０４Ａ）、変位センサ（Ｓ０４Ａ）、圧力センサ（Ｓ０５Ａ）、圧力センサ（Ｓ０５Ｂ）、が検出するセンサ信号と、に基づいて、サーボバルブ４Ａおよびサーボバルブ４Ｂの操作量を演算する。
The
そして、油圧ピストン７Ａおよび油圧ピストン７Ｂは、カップリング（図示なし）を介して、テーブル（図示なし）に接続される。油圧ピストン７Ａおよび油圧ピストン７Ｂが、加振目標生成装置１にて生成される加振波形（試験パターン）であるそれぞれの目標値に基づいて駆動することにより、テーブルが前後左右等に振動する。そして、テーブルに設置される供試体を前後左右等に加振し、供試体の耐震性能を評価する。
Then, the
図５は、実施例２に係る複数の油圧アクチュータを有するコントローラの処理機能を模式的に示すブロック図である。 FIG. 5 is a block diagram schematically showing a processing function of a controller having a plurality of hydraulic actuators according to the second embodiment.
ＦＢ制御Ｃ０１ＡおよびＦＦ制御Ｃ０２Ａは、油圧アクチュエータＡ（油圧シリンダ６Ａおよび油圧ピストン７Ａ）、ＦＢ制御Ｃ０１ＢおよびＦＦ制御Ｃ０２Ｂは、油圧アクチュエータＢ（油圧シリンダ６Ｂおよび油圧ピストン７Ｂ）、それぞれを制御するために、それぞれに設置される。
The FB control C01A and FF control C02A control the hydraulic actuator A (
また、油圧アクチュエータＡと油圧アクチュエータＢとの駆動方向が相違するため、加振目標生成装置１も、それぞれの油圧アクチュエータに対して設置される。つまり、油圧アクチュエータＡに対しては加振目標生成装置１Ａが設置され、目標値ｒＡが出力され、油圧アクチュエータＢに対しては加振目標生成装置１Ｂが設置され、目標値ｒＢが出力される。
Further, since the driving directions of the hydraulic actuator A and the hydraulic actuator B are different, the vibration
そして、ＦＢ制御Ｃ０１ＡおよびＦＦ制御Ｃ０２Ａは、操作量ｕＡを演算し、ＦＢ制御Ｃ０１ＢおよびＦＦ制御Ｃ０２Ｂは、操作量ｕＢを演算する。油圧アクチュエータＡは操作量ｕＡに基づいて、油圧アクチュエータＢは操作量ｕＢに基づいて、それぞれ駆動する。 Then, the FB control C01A and the FF control C02A calculate the operation amount uA, and the FB control C01B and the FF control C02B calculate the operation amount uB. The hydraulic actuator A is driven based on the operation amount uA, and the hydraulic actuator B is driven based on the operation amount uB.
パラメータ推定手段Ｃ０４Ａは、油圧アクチュエータＡに設置される変位センサＳ０４Ａおよび圧力センサＳ０５Ａ、サーボバルブ４Ａと油圧アクチュエータＡとの間に設置される流量センサＳ０２Ａが検出するセンサ信号（変位、圧力、流量）に基づいて、油圧アクチュエータＡの圧油特性を演算する。また、パラメータ推定手段Ｃ０４Ｂは、油圧アクチュエータＢに設置される変位センサＳ０４Ｂおよび圧力センサＳ０５Ｂ、サーボバルブ４Ｂと油圧アクチュエータＢとの間に設置される流量センサＳ０２Ｂが検出するセンサ信号（変位、圧力、流量）に基づいて、油圧アクチュエータＢの圧油特性を演算する。
The parameter estimation means C04A is a sensor signal (displacement, pressure, flow rate) detected by the displacement sensor S04A and the pressure sensor S05A installed in the hydraulic actuator A, and the flow sensor S02A installed between the servo valve 4A and the hydraulic actuator A. The pressure oil characteristic of the hydraulic actuator A is calculated based on. Further, the parameter estimation means C04B is a sensor signal (displacement, pressure, which is detected by a displacement sensor S04B and a pressure sensor S05B installed in the hydraulic actuator B, and a flow sensor S02B installed between the
なお、パラメータ推定手段Ｃ０４Ａおよびパラメータ推定手段Ｃ０４Ｂでは、入力されるセンサ信号は相違するが、演算方法は同一である。 The parameter estimation means C04A and the parameter estimation means C04B have different input sensor signals, but the calculation method is the same.
データベースＣ０３は、油圧駆動型試験装置に設置される油圧アクチュエータが同型である限り、１つ設置すればよい。このデータベースＣ０３には、パラメータ推定手段Ｃ０４Ａにて演算される油圧アクチュエータＡの圧油特性、および、パラメータ推定手段Ｃ０４Ｂにて演算される油圧アクチュエータＢの圧油特性、が格納される。 As long as the hydraulic actuators installed in the hydraulic drive type test apparatus are of the same type, one database C03 may be installed. The database C03 stores the oil pressure characteristics of the hydraulic actuator A calculated by the parameter estimation means C04A and the oil pressure characteristics of the hydraulic actuator B calculated by the parameter estimation means C04B.
つまり、データベースＣ０３には、試験装置の圧油特性、つまり油圧アクチュエータ（ＡおよびＢ）の圧油特性とＦＦ制御の調整パラメータ（ＦＦ制御の伝達関数の係数）とが、紐付けられて格納される。 That is, in the database C03, the pressure oil characteristics of the test device, that is, the pressure oil characteristics of the hydraulic actuators (A and B) and the adjustment parameters of the FF control (coefficients of the transfer function of the FF control) are stored in association with each other. Ru.
パラメータ推定手段Ｃ０４Ａおよびパラメータ推定手段Ｃ０４Ｂにて演算される圧油特性を使用し、その演算されたそれぞれの圧油特性から、データベースＣ０３に格納されているＦＦ制御の調整パラメータを選出し、油圧アクチュエータＡを制御するＦＦ制御Ｃ０２Ａおよび油圧アクチュエータＢを制御するＦＦ制御Ｃ０２Ｂをそれぞれ変更する。 Using the pressure oil characteristics calculated by the parameter estimation means C04A and the parameter estimation means C04B, the adjustment parameters of the FF control stored in the database C03 are selected from the calculated pressure oil characteristics, and the hydraulic actuator is selected. The FF control C02A that controls A and the FF control C02B that controls the hydraulic actuator B are changed.
このように、異なる油圧アクチュータに対して、共通のデータベースを使用することにより、データベースの拡充を効率的に実施することができる。 In this way, by using a common database for different hydraulic actuators, it is possible to efficiently expand the database.
また、共通の環境化であれば、異なるアクチュータであっても、類似の動特性を示すことが多いため、データ駆動制御によるＦＦ制御の調整結果がほぼ同じになることが期待できる。このため、軸ごとに制御調整を実施するよりも、それぞれの軸の調整パラメータを共有することにより、制御調整の時間を短縮することができる。 In addition, if the environment is common, even different actuators often show similar dynamic characteristics, so it can be expected that the adjustment results of FF control by data drive control will be almost the same. Therefore, rather than performing control adjustment for each axis, it is possible to shorten the control adjustment time by sharing the adjustment parameters of each axis.
なお、異なる型式の油圧アクチュエータが複数混在する試験装置の場合には、型式ごとにデータベースを構築すればよい。 In the case of a test device in which a plurality of hydraulic actuators of different types coexist, a database may be constructed for each model.
本実施例は、遠隔地の複数サイトで動作する試験装置に、本発明の油圧駆動式試験装置の概念を適用するものである。 In this embodiment, the concept of the hydraulically driven test device of the present invention is applied to a test device that operates at a plurality of sites in remote locations.
図６は、実施例３に係る複数サイトの試験装置から構成されるネットワーク接続型の油圧駆動式試験装置の概念図である。 FIG. 6 is a conceptual diagram of a network-connected hydraulically driven test device composed of test devices at a plurality of sites according to the third embodiment.
複数の各サイト(Ａ、Ｂ、・・・、Ｘ)は、同型の油圧アクチュエータを有する試験装置とコントローラ２とを有する。そして、各サイトは、ネットワークを介して、サーバなどの情報処理装置１０に接続する。
Each of the plurality of sites (A, B, ..., X) has a test device having the same type of hydraulic actuator and a
本実施例に記載する試験装置は、加振目標生成装置、サーボアンプ、サーボバルブ、油圧源、油圧シリンダ及び油圧ピストンを有する油圧アクチュータ、を有する。そして、少なくとも、サーボバルブと油圧アクチュエータとの間に、圧油の流量を検出する流量センサと、油圧ピストンの変位を検出する変位センサと、油圧シリンダの圧油の圧力を検出する圧力センサと、を有する。 The test device described in this embodiment includes a vibration target generator, a servo amplifier, a servo valve, a hydraulic source, a hydraulic cylinder, and a hydraulic actuator having a hydraulic piston. Then, at least, a flow sensor for detecting the flow rate of the pressure oil between the servo valve and the hydraulic actuator, a displacement sensor for detecting the displacement of the hydraulic piston, and a pressure sensor for detecting the pressure of the pressure oil in the hydraulic cylinder. Has.
また、本実施例に記載するコントローラ２は、加振目標生成装置にて生成される加振波形（試験パターン）である目標値に基づいて、加振波形（試験パターン）である目標値に基づいてサーボバルブを駆動させるための制御演算を実行するものであり、制御指令演算装置２ａとセンサ信号取得装置２ｂとを有する。
Further, the
制御指令演算装置２ａは、加振目標生成装置にて生成される目標値、変位センサの検出値（変位：センサ信号）、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（本実施例では、変位、圧力、流量）、に基づいて、操作量を演算する。制御指令演算装置２ａは、ＦＢ制御Ｃ０１、ＦＦ制御Ｃ０２を有する。
The control
そして、情報処理装置１０は、データベースＣ０３を有する。 The information processing device 10 has a database C03.
つまり、各サイトは、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（本実施例では、変位、圧力、流量）に基づいて、センサ信号取得装置２ｂのパラメータ推定手段Ｃ０４Ａにて演算される油圧アクチュエータの圧油特性を、ネットワークを介して、情報処理装置１０のデータベースＣ０３にアップロードすることができる。
That is, each site is a hydraulic actuator calculated by the parameter estimation means C04A of the sensor
さらに、各サイトは、制御指令演算装置２ａが演算する操作量と、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（変位：変位センサの検出値）と、に基づいて、センサ信号取得装置２ｂのパラメータ推定手段Ｃ０４Ａにて演算されるＦＦ制御の調整パラメータを、ネットワークを介して、情報処理装置１０のデータベースＣ０３にアップロードすることができる。
Further, each site has parameters of the sensor
これら油圧アクチュエータの圧油特性とＦＦ制御の調整パラメータとが関連付けられ、情報処理装置１０は、データベースＣ０３を構築する。そして、ネットワークを介して、入力される油圧アクチュエータの圧油特性に基づいて、関連するＦＦ制御の調整パラメータを出力する。 The pressure oil characteristics of these hydraulic actuators are associated with the adjustment parameters of the FF control, and the information processing apparatus 10 constructs the database C03. Then, the related FF control adjustment parameters are output via the network based on the input hydraulic actuator pressure oil characteristics.
なお、各サイトのコントローラ２が、ネットワークに接続されていない場合には、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号や、演算される油圧アクチュエータの圧油特性およびＦＦ制御の調整パラメータを、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやＨＤＤ（hard disk drive）などの情報記憶装置に保存し、この情報記憶装置をネットワークに接続できるパソコンやタブレットなどの情報処理端末に接続し、情報処理装置１０のデータベースＣ０３にアップロードすることができる。
When the
また、各サイトの試験装置に搭載される油圧アクチュエータが同型であれば、各サイトの試験装置（油圧アクチュエータ）の駆動軸の本数は同一である必要はない。例えば、サイトＡの試験装置が図２に示すような１軸の試験装置（図２参照）であり、サイトＢの試験装置が図６に示すような２軸の試験装置であっても良い。 Further, if the hydraulic actuators mounted on the test devices at each site are of the same type, the number of drive shafts of the test devices (hydraulic actuators) at each site does not have to be the same. For example, the test apparatus at Site A may be a uniaxial test apparatus as shown in FIG. 2 (see FIG. 2), and the test apparatus at Site B may be a biaxial test apparatus as shown in FIG.
このようなネットワーク接続型の試験装置は、各サイトにて演算されるデータベース情報（油圧アクチュエータの圧油特性およびＦＦ制御の調整パラメータ）を、情報処理装置１０にて統合し、管理することができる。各サイトでは、各サイトのコントローラ２にて演算し、管理するデータベース情報に加え、情報処理装置１０にて管理されるデータベース情報を参照することができる。
In such a network connection type test device, the database information (hydraulic actuator pressure oil characteristics and FF control adjustment parameters) calculated at each site can be integrated and managed by the information processing device 10. .. At each site, in addition to the database information calculated and managed by the
このように、本実施例では、目標値に基づいて、サーボバルブ４を駆動するための操作量を演算し、ＦＢ制御とＦＦ制御とを含む演算部と、ＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを演算するパラメータ推定手段Ｃ０４と、の機能と、ＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを紐付けて格納するデータベースＣ０３の機能と、を分離し、ＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを紐付けて格納するデータベースＣ０３の機能を情報処理装置１０に設置する。そしてこれら分離された機能間（演算部と情報処理装置１０との間）をネットワークにて接続する。 As described above, in this embodiment, the operation amount for driving the servo valve 4 is calculated based on the target value, the calculation unit including the FB control and the FF control, the adjustment parameter of the FF control, and the hydraulic actuator. The function of the parameter estimation means C04 that calculates the pressure oil characteristics and the function of the database C03 that stores the adjustment parameters of the FF control and the pressure oil characteristics of the hydraulic actuator in association with each other are separated to adjust the FF control. The information processing device 10 is provided with the function of the database C03 that stores the parameters and the pressure oil characteristics of the hydraulic actuator in association with each other. Then, these separated functions (between the arithmetic unit and the information processing device 10) are connected by a network.
このように各サイトにてデータベースＣ０３を共有することにより、ネットワークに接続される各サイト間にて、最適なＦＦ制御の調整パラメータを調整することができるため、調整用の試験を削減することができる。例えば、導入時期が早いサイトＡやサイトＢにて、十分な試験を実施し、情報処理装置１０のデータベースＣ０３に十分なデータベース情報が管理されていれば、導入時期が遅いサイトＸでは、調整用の試験を実施せずに、十分な制御性能を提供することができる。 By sharing the database C03 at each site in this way, it is possible to adjust the optimum FF control adjustment parameters between each site connected to the network, so that the adjustment test can be reduced. it can. For example, if sufficient tests are conducted at sites A and B, which are introduced early, and sufficient database information is managed in the database C03 of the information processing apparatus 10, site X, which is late introduced, is for adjustment. Sufficient control performance can be provided without conducting the test.
図７は、実施例４に係る複数サイトの試験装置から構成されるネットワーク接続型の油圧駆動式試験装置の概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram of a network-connected hydraulically driven test device composed of test devices at a plurality of sites according to the fourth embodiment.
実施例３に記載するネットワーク接続型の試験装置は、情報処理装置１０にデータベースＣ０３を有するものである。一方、本実施例に記載するネットワーク接続型の試験装置は、情報処理装置１０にデータベースＣ０３およびパラメータ推定手段Ｃ０４を有するものである。 The network connection type test apparatus described in Example 3 has a database C03 in the information processing apparatus 10. On the other hand, the network connection type test apparatus described in this embodiment has the database C03 and the parameter estimation means C04 in the information processing apparatus 10.
本実施例に記載するコントローラ２は、加振目標生成装置にて生成される加振波形（試験パターン）である目標値に基づいて、加振波形（試験パターン）である目標値に基づいてサーボバルブを駆動させるための制御演算を実行するものであり、制御指令演算装置２ａとセンサ信号取得装置２ｂとを有する。
The
制御指令演算装置２ａは、加振目標生成装置にて生成される目標値、変位センサの検出値（変位：センサ信号）、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（本実施例では、変位、圧力、流量）、に基づいて、操作量を演算する。制御指令演算装置２ａは、ＦＢ制御Ｃ０１、ＦＦ制御Ｃ０２を有する。
The control
そして、情報処理装置１０は、データベースＣ０３およびパラメータ推定手段Ｃ０４を有する。 The information processing device 10 has a database C03 and a parameter estimation means C04.
各サイトは、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（本実施例では、変位、圧力、流量）を、ネットワークを介して、情報処理装置１０のデータベースＣ０３にアップロードすることができる。
Each site can upload the sensor signal (displacement, pressure, flow rate in this embodiment) acquired by the sensor
各サイトは、制御指令演算装置２ａが演算する操作量とセンサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（変位：変位センサの検出値）とをネットワークを介して、情報処理装置１０のデータベースＣ０３にアップロードすることができる。
Each site uploads the operation amount calculated by the control
また、情報処理装置１０のパラメータ推定手段Ｃ０４は、センサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（本実施例では、変位、圧力、流量）に基づいて、油圧アクチュエータの圧油特性を演算する。
Further, the parameter estimation means C04 of the information processing device 10 calculates the pressure oil characteristics of the hydraulic actuator based on the sensor signals (displacement, pressure, flow rate in this embodiment) acquired by the sensor
また、情報処理装置１０のパラメータ推定手段Ｃ０４は、制御指令演算装置２ａが演算する操作量とセンサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号（変位：変位センサの検出値）とに基づいて、ＦＦ制御の調整パラメータを演算する。
Further, the parameter estimation means C04 of the information processing device 10 controls FF based on the operation amount calculated by the control
そして、情報処理装置１０は、これら油圧アクチュエータの圧油特性とＦＦ制御の調整パラメータとを関連付け、データベースＣ０３を構築する。そして、ネットワークを介して、入力される油圧アクチュエータの圧油特性に基づいて、関連するＦＦ制御の調整パラメータを出力する。 Then, the information processing device 10 associates the pressure oil characteristics of these hydraulic actuators with the adjustment parameters of the FF control, and constructs the database C03. Then, the related FF control adjustment parameters are output via the network based on the input hydraulic actuator pressure oil characteristics.
このようなネットワーク接続型の試験装置は、データベース情報（油圧アクチュエータの圧油特性およびＦＦ制御の調整パラメータ）を、情報処理装置１０にて演算し、統合し、管理することができる。 In such a network connection type test apparatus, database information (hydraulic actuator pressure oil characteristics and FF control adjustment parameters) can be calculated, integrated, and managed by the information processing apparatus 10.
つまり、情報処理装置１０は、各サイトの制御指令演算装置２ａが演算する操作量や各サイトのセンサ信号取得装置２ｂが取得するセンサ信号を、ネットワークを介して、情報処理装置１０に送信し、情報処理装置１０にて、データベース情報を演算する。そして、入力されるセンサ信号に基づいて、関連するＦＦ制御の調整パラメータを出力する。
That is, the information processing device 10 transmits the operation amount calculated by the control
このように、本実施例では、目標値に基づいて、サーボバルブ４を駆動するための操作量を演算し、ＦＢ制御とＦＦ制御とを含む演算部の機能と、ＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを演算するパラメータ推定手段Ｃ０４と、ＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを紐付けて格納するデータベースＣ０３と、の機能と、を分離し、ＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを演算するパラメータ推定手段Ｃ０４の機能とＦＦ制御の調整パラメータと油圧アクチュエータの圧油特性とを紐付けて格納するデータベースＣ０３の機能とを情報処理装置１０に設置する。そしてこれら分離された機能間（演算部と情報処理装置１０との間）をネットワークにて接続する。 As described above, in this embodiment, the operation amount for driving the servo valve 4 is calculated based on the target value, the function of the calculation unit including the FB control and the FF control, the adjustment parameter of the FF control, and the hydraulic pressure. The functions of the parameter estimation means C04 that calculates the pressure oil characteristics of the actuator and the database C03 that stores the adjustment parameters of the FF control and the pressure oil characteristics of the hydraulic actuator in association with each other are separated to adjust the FF control. The information processing device 10 is equipped with the function of the parameter estimation means C04 that calculates the parameters and the hydraulic oil characteristics of the hydraulic actuator, and the function of the database C03 that stores the adjustment parameters of FF control and the hydraulic actuator pressure oil characteristics in association with each other. To do. Then, these separated functions (between the arithmetic unit and the information processing device 10) are connected by a network.
このように情報処理装置１０がデータベースＣ０３およびパラメータ推定手段Ｃ０４を共有することにより、各サイトのコントローラ２にて実施するパラメータ推定を省略することができる。
By sharing the database C03 and the parameter estimation means C04 with the information processing apparatus 10 in this way, the parameter estimation performed by the
本実施例によれば、各サイトのコントローラ２の計算負荷を低減することができる。このため、既設の計算能力が低いコントローラ２を有するサイトにおいても、データベース情報を演算することができ、十分な制御性能を提供することができる。
According to this embodiment, the calculation load of the
試験条件が同一であれば、パラメータ推定手段Ｃ０４にて演算する油圧アクチュエータの圧油特性は同一である。しかし、万が一、試験装置に不具合（油圧ピストンのシール劣化による圧油漏れなど）が発生すると、圧油特性が変化する。 If the test conditions are the same, the hydraulic actuator characteristics calculated by the parameter estimation means C04 are the same. However, in the unlikely event that a malfunction occurs in the test device (such as pressure oil leakage due to deterioration of the hydraulic piston seal), the pressure oil characteristics change.
本実施例は、パラメータ推定手段Ｃ０４にて、圧油特性を監視し、圧油特性の変化から、油圧駆動式試験装置の不具合発生を判定するものである。 In this embodiment, the parameter estimation means C04 monitors the pressure oil characteristics and determines the occurrence of a defect in the hydraulic drive type test device from the change in the pressure oil characteristics.
なお、本実施例に記載する不具合発生を判定する動作ロジックは、実施例１乃至実施例４に記載する油圧駆動式試験装置に適用することができる。 The operation logic for determining the occurrence of a defect described in this embodiment can be applied to the hydraulically driven test apparatus described in Examples 1 to 4.
図８Ａは、油圧駆動式試験装置の不具合発生を示す説明図である。また、図８Ｂは、パラメータ推定手段を使用した油圧駆動式試験装置の不具合発生を判定する動作ロジックを示す説明図である。 FIG. 8A is an explanatory diagram showing the occurrence of a defect in the hydraulic drive type test device. Further, FIG. 8B is an explanatory diagram showing an operation logic for determining the occurrence of a defect in the hydraulic drive type test apparatus using the parameter estimation means.
パラメータ推定手段Ｃ０４は、時間経過に対する油圧アクチュエータの圧油特性を監視する（図８Ａ参照）。図８Ａにおいて、黒色線は、Ａｖｅ過去平均を示し、同一の試験条件を繰り返し実施した際に取得された（保存されている）各時刻の圧油特性の平均値を示し、灰色線は、Ｈｉｇｈ逸脱上限およびＬｏｗ逸脱下限を示し、許容可能な圧油特性の逸脱値の上限値と下限値とを示す。また、◆は、パラメータ推定手段Ｃ０４が演算する各時刻（演算周期）における圧油特性を示す。 The parameter estimation means C04 monitors the oil pressure characteristics of the hydraulic actuator over time (see FIG. 8A). In FIG. 8A, the black line indicates the Ave historical average, the average value of the oil pressure characteristics obtained (stored) at each time when the same test conditions are repeatedly performed, and the gray line indicates High. The upper limit of deviation and the lower limit of Low deviation are shown, and the upper limit and lower limit of the deviation value of the permissible pressure oil characteristics are shown. Further, ◆ indicates the pressure oil characteristic at each time (calculation cycle) calculated by the parameter estimation means C04.
なお、Ｈｉｇｈ逸脱上限およびＬｏｗ逸脱下限は、オペレータが事前に設計した値を使用しても良い。また、試験装置が正常な試験状態において、パラメータ推定手段Ｃ０４が演算する圧油特性の最大値および最小値を使用しても良い。さらに、パラメータ推定手段Ｃ０４にカルマンフィルタを利用し、カルマンフィルタが演算する誤差共分散を使用して求めても良い。 For the High deviation upper limit and the Low deviation lower limit, values designed in advance by the operator may be used. Further, the maximum value and the minimum value of the pressure oil characteristic calculated by the parameter estimation means C04 may be used in a normal test state of the test apparatus. Further, a Kalman filter may be used for the parameter estimation means C04, and the error covariance calculated by the Kalman filter may be used for the determination.
圧油特性が、逸脱上限を上回る、または、逸脱下限を下回る、と逸脱判定は有効になる（図８Ｂ上図参照）。そして、この逸脱判定が所定時間継続されると、不具合判定が有効になる（図８Ｂ下図参照）。 The deviation determination becomes effective when the pressure oil characteristic exceeds the deviation upper limit or falls below the deviation lower limit (see the upper figure of FIG. 8B). Then, when this deviation determination is continued for a predetermined time, the defect determination becomes effective (see the figure below in FIG. 8B).
本実施例では、時刻ｔ１において、圧油特性が逸脱下限を下回り、時刻ｔ２において、圧油特性が逸脱下限を下回る（図８Ａ参照）。 In this embodiment, the pressure oil characteristic falls below the deviation lower limit at time t1, and the pressure oil characteristic falls below the deviation lower limit at time t2 (see FIG. 8A).
時刻ｔ１において、圧油特性が逸脱下限を下回ったため、逸脱判定は有効になる（図８Ｂ上図参照）。しかし、逸脱判定が有効な状態が、所定時間継続されないため、不具合判定は有効にならない（図８Ｂ下図参照）。つまり、時刻ｔ１以降は、圧油特性が再度逸脱上限と逸脱下限との間に収まるため、時刻ｔ１における圧油特性の逸脱はセンサノイズ等が原因であるとみなされ、不具合判定は有効にならない。 At time t1, the pressure oil characteristic has fallen below the lower limit of deviation, so that the deviation determination is valid (see the upper figure of FIG. 8B). However, since the state in which the deviation determination is valid is not continued for a predetermined time, the defect determination is not valid (see the figure below in FIG. 8B). That is, after time t1, the pressure oil characteristic falls between the deviation upper limit and the deviation lower limit again, so that the deviation of the pressure oil characteristic at time t1 is considered to be caused by sensor noise or the like, and the defect determination is not effective. ..
一方、時刻ｔ２において、圧油特性が逸脱下限を下回ったため、再度、逸脱判定は有効になる（図８Ｂ上図参照）。そして、逸脱判定が有効な状態が、所定時間（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）継続されるため、時刻ｔ３において不具合判定は有効になる（図８Ｂ下図参照）。つまり、時刻ｔ２以降も、圧油特性が逸脱下限を下回った状態が所定時間（本実施例では、５サンプリング）継続されるため、所定時間が経過した後の時刻ｔ３において、不具合判定を有効にする。なお、本実施例では、所定時間を５サンプリングと設定したが、所定時間は、適宜、設定することができ、５サンプリングに限定されるものではない。 On the other hand, at time t2, the pressure oil characteristic fell below the deviation lower limit, so that the deviation determination becomes effective again (see the upper figure of FIG. 8B). Then, since the state in which the deviation determination is valid is continued for a predetermined time (time t2 to time t3), the defect determination becomes effective at the time t3 (see the figure below in FIG. 8B). That is, even after the time t2, the state in which the pressure oil characteristic is below the deviation lower limit is continued for a predetermined time (5 samplings in this embodiment), so that the defect determination is effective at the time t3 after the predetermined time has elapsed. To do. In this embodiment, the predetermined time is set to 5 samplings, but the predetermined time can be set as appropriate and is not limited to 5 samplings.
このようにパラメータ推定手段Ｃ０４は、演算周期ごとに、演算される圧油特性と保存されている圧油特性とを比較し、演算される圧油特性が、所定演算周期の間、保存されている圧油特性の上限値と下限値との間から逸脱する場合に、試験装置の異常を通知する。 In this way, the parameter estimation means C04 compares the calculated pressure oil characteristic with the stored pressure oil characteristic for each calculation cycle, and the calculated pressure oil characteristic is stored for a predetermined calculation cycle. If the pressure oil characteristics deviate from the upper and lower limits, an abnormality in the test equipment will be notified.
このように、逸脱判定がなされても、即座に不具合判定がなされないことにより、突発的なセンサノイズ等による不具合の誤検知を回避することができる。 In this way, even if the deviation determination is made, the defect determination is not made immediately, so that it is possible to avoid erroneous detection of the defect due to sudden sensor noise or the like.
なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。また、一つの実施例の構成の一部を他の実施例の構成の一部に置き換えることができ、また、一つの実施例の構成に他の実施例の構成を加えることもできる。 The present invention is not limited to the above-mentioned examples, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment is described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with a part of the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
１：加振目標生成装置
２：コントローラ
３：サーボアンプ
４：サーボバルブ
５：油圧源
６：油圧シリンダ
７：油圧ピストン
８：カップリング
９：テーブル
１０：情報処理装置
Ｓ０１：温度センサ
Ｓ０２：流量センサ
Ｓ０３：速度センサ
Ｓ０４：変位センサ
Ｓ０５：圧力センサ
1: Vibration target generator 2: Controller 3: Servo amplifier 4: Servo valve 5: Hydraulic source 6: Hydraulic cylinder 7: Hydraulic piston 8: Coupling 9: Table 10: Information processing device S01: Temperature sensor S02: Flow sensor S03: Speed sensor S04: Displacement sensor S05: Pressure sensor
Claims (9)
前記コントローラは、前記フィードフォワード制御の調整パラメータと、前記油圧アクチュエータの圧油特性と、を紐付けて格納するデータベースを有することを特徴とする油圧駆動式試験装置。 A hydraulic actuator driven by pressure oil and including a hydraulic cylinder and a hydraulic piston, a servo valve for adjusting the flow rate of the pressure oil flowing into the hydraulic actuator, a displacement detecting means for detecting the displacement of the hydraulic piston, and the hydraulic pressure. A pressure detecting means for detecting the pressure of the pressure oil in the cylinder, a flow rate detecting means for detecting the flow rate of the pressure oil flowing into the hydraulic actuator via the servo valve, and a target value for exciting the hydraulic actuator. It has a vibration target generator that generates a vibration target, and a controller that calculates an operation amount for driving the servo valve based on the target value and includes a feedback control and a feed forward control.
The controller is a hydraulically driven test apparatus having a database for storing the adjustment parameters of the feed forward control and the pressure oil characteristics of the hydraulic actuator in association with each other.
前記目標値に基づいて、前記サーボバルブを駆動するための操作量を演算し、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを含む演算部と、
前記フィードフォワード制御の調整パラメータと前記油圧アクチュエータの圧油特性とを演算するパラメータ推定手段と、
前記フィードフォワード制御の調整パラメータと前記油圧アクチュエータの圧油特性とを紐付けて格納するデータベースと、
を有することを特徴とする油圧駆動式試験装置。 A hydraulic actuator driven by pressure oil and including a hydraulic cylinder and a hydraulic piston, a servo valve for adjusting the flow rate of the pressure oil flowing into the hydraulic actuator, a displacement detecting means for detecting the displacement of the hydraulic piston, and the hydraulic pressure. A pressure detecting means for detecting the pressure of the pressure oil in the cylinder, a flow rate detecting means for detecting the flow rate of the pressure oil flowing into the hydraulic actuator via the servo valve, and a target value for exciting the hydraulic actuator. With a vibration target generator, and with a test apparatus,
Based on the target value, an operation amount for driving the servo valve is calculated, and a calculation unit including feedback control and feedforward control, and a calculation unit.
A parameter estimation means for calculating the adjustment parameter of the feed forward control and the pressure oil characteristic of the hydraulic actuator, and
A database that stores the adjustment parameters of the feed forward control and the pressure oil characteristics of the hydraulic actuator in association with each other.
A hydraulically driven test apparatus characterized by having.
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