JP2020169838A

JP2020169838A - Material testing machine and control method for material testing machine

Info

Publication number: JP2020169838A
Application number: JP2019070108A
Authority: JP
Inventors: 融松浦; Toru Matsuura
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-04-01
Also published as: JP7180507B2

Abstract

To appropriately filter noise of a measured value of a control target.SOLUTION: A tensile testing machine 1 is provided that imparts a test force F to a test target TP to deform the test target TP, the tensile testing machine 1 comprises: a filtering processing unit 53 executing filtering processing of reducing noise of a measured value (for example, an elongation measured value ED) of a control target; a feedback control unit 52 executing feedback control in such a way that a first deviation E1 indicating a difference between the filtered measured value and a target value corresponding to the measured value is zero; and a strength adjusting unit 54 adjusting the intensity of the filtering processing in accordance with an amount of noise in the measured value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、材料試験機、及び材料試験機の制御方法に関する。 The present invention relates to a material testing machine and a control method for the material testing machine.

従来、試験対象に負荷を付与し、試験対象を変形させて材料試験を行う材料試験機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載材の料試験機は、試験力や伸びなどの検出出力にそれぞれフィルタリング処理を施すフィルタについて、それぞれ複数種のフィルタ手法及びパラメータを記憶手段に記憶しておき、用いられているロードセルの種類や伸び計の種類、およびこれらによる各検出出力に重畳するノイズ量に基づき、各フィルタに対して最適なフィルタリング方法及びパラメータを自動的に設定することにより、各検出出力の状態等に応じた最適なフィルタリング処理を行う。 Conventionally, there is known a material testing machine that applies a load to a test object and deforms the test object to perform a material test (see, for example, Patent Document 1).
The material testing machine described in Patent Document 1 is used by storing a plurality of types of filter methods and parameters in a storage means for filters that perform filtering processing on detection outputs such as test force and elongation. By automatically setting the optimum filtering method and parameters for each filter based on the type of load cell, type of extensometer, and the amount of noise superimposed on each detection output, the state of each detection output, etc. Perform the optimum filtering process according to the situation.

特開２００５−３３１２５６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-331256

しかしながら、特許文献１に記載の材料試験機では、フィルタリング方法及びパラメータを設定することが困難である可能性がある。
例えば、引張試験機においては、引張試験の進行に伴って、伸び計の検出結果に含まれるノイズの大きさが変化する場合がある。このような場合には、最適なフィルタリング方法及びパラメータを設定することが困難である。 However, with the material testing machine described in Patent Document 1, it may be difficult to set the filtering method and parameters.
For example, in a tensile tester, the magnitude of noise included in the detection result of the extensometer may change as the tensile test progresses. In such a case, it is difficult to set the optimum filtering method and parameters.

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、制御対象の計測値のノイズを適正にフィルタリング処理できる材料試験機、及び材料試験機の制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a material testing machine capable of appropriately filtering noise of measured values to be controlled, and a control method for the material testing machine.

本発明の第１の態様は、試験対象に負荷を付与し、前記試験対象を変形させる材料試験機であって、制御対象の計測値のノイズを低減するフィルタリング処理を実行するフィルタリング処理部と、前記フィルタリング処理された前記計測値と、前記計測値に対応する目標値との差を示す偏差が零になるようにフィードバック制御を実行するフィードバック制御部と、前記計測値のノイズの大きさに応じて、前記フィルタリング処理の強度を調整する強度調整部と、を備える、材料試験機である。 A first aspect of the present invention is a material testing machine that applies a load to a test object and deforms the test object, and comprises a filtering processing unit that executes a filtering process that reduces noise of measured values of the controlled object. According to the feedback control unit that executes feedback control so that the deviation indicating the difference between the filtered measurement value and the target value corresponding to the measurement value becomes zero, and the noise magnitude of the measurement value. This is a material testing machine including a strength adjusting unit for adjusting the strength of the filtering process.

本発明の第２の態様は、試験対象に負荷を付与し、前記試験対象を変形させる材料試験機の制御方法であって、制御対象の計測値のノイズを低減するフィルタリング処理を実行するフィルタリング処理ステップと、前記フィルタリング処理された前記計測値と、前記計測値に対応する目標値との差を示す偏差が零になるようにフィードバック制御を実行するフィードバック制御ステップと、前記計測値のノイズの大きさに応じて、前記フィルタリング処理の強度を調整する強度調整ステップと、を含む、材料試験機の制御方法である。 A second aspect of the present invention is a control method of a material testing machine that applies a load to a test object and deforms the test object, and is a filtering process that executes a filtering process that reduces noise of measured values of the controlled object. The step, the feedback control step of executing the feedback control so that the deviation indicating the difference between the filtered measurement value and the target value corresponding to the measurement value becomes zero, and the noise magnitude of the measurement value. Correspondingly, it is a control method of a material tester including a strength adjusting step for adjusting the strength of the filtering process.

本発明の第１の態様によれば、強度調整部は、前記計測値のノイズの大きさに応じて、前記フィルタリング処理の強度を調整する。
したがって、例えば、引張試験の進行に伴って、伸び計の検出結果に含まれるノイズの大きさが変化する場合であっても、制御対象の計測値のノイズを適正にフィルタリング処理できる。 According to the first aspect of the present invention, the intensity adjusting unit adjusts the intensity of the filtering process according to the magnitude of the noise of the measured value.
Therefore, for example, even when the magnitude of noise included in the detection result of the extensometer changes as the tensile test progresses, the noise of the measured value to be controlled can be appropriately filtered.

本発明の第２の態様によれば、第１の態様と同様の効果を奏する。 According to the second aspect of the present invention, the same effect as that of the first aspect is obtained.

本実施形態に係る引張試験機の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the tensile tester which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る制御回路ユニットの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the control circuit unit which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るフィードバック制御部の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the feedback control part which concerns on this embodiment. 比較例におけるストローク速度計測値、試験力計測値及び伸び計測値の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the stroke speed measurement value, the test force measurement value, and the elongation measurement value in the comparative example. 比較例における伸び計測値速度の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the elongation measured value velocity in the comparative example. 本実施形態おけるストローク速度計測値、ストローク速度計測値のノイズ量、及び速度ノイズ比の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the change of the stroke speed measurement value, the noise amount of the stroke speed measurement value, and the speed noise ratio in this embodiment. 本実施形態における調整係数、観測ノイズの誤差分散、及びカルマンゲインの変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the adjustment coefficient, the error variance of observation noise, and the change of Kalman gain in this embodiment. 本実施形態における変位計測値、フィルタリング処理後の変位計測値、及びフィルタリング処理後のストローク速度計測値の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the change of the displacement measurement value, the displacement measurement value after a filtering process, and the stroke speed measurement value after a filtering process in this embodiment. 本実施形態における伸び計測値速度、及び試験力計測値の変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the change of the elongation measurement value velocity and the test force measurement value in this embodiment. 本実施形態の制御回路ユニットの処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the processing of the control circuit unit of this embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

［１．引張試験機の構成］
図１は、本実施形態に係る引張試験機１の構成の一例を示す図である。
本実施形態の引張試験機１は、試験対象ＴＰに試験力Ｆを与えて、試料の引張強度、降伏点、伸び、絞りなどの機械的性質を測定する材料試験を行う。試験力Ｆは、引張力である。
引張試験機１は、試験対象の材料である試験対象ＴＰに試験力Ｆを与えて引張試験を行う引張試験機本体２と、当該引張試験機本体２による引張試験動作を制御する制御ユニット４と、を備える。
なお、引張試験機１は、「材料試験機」の一例に対応する。 [1. Tensile tester configuration]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the tensile tester 1 according to the present embodiment.
The tensile tester 1 of the present embodiment applies a test force F to the TP to be tested and conducts a material test for measuring mechanical properties such as tensile strength, yield point, elongation, and drawing of a sample. The test force F is a tensile force.
The tensile tester 1 includes a tensile tester main body 2 that applies a test force F to a test target TP, which is a material to be tested, to perform a tensile test, and a control unit 4 that controls a tensile test operation by the tensile tester main body 2. , Equipped with.
The tensile tester 1 corresponds to an example of a “material tester”.

試験機本体２は、テーブル６と、このテーブル６上に鉛直方向を向く状態で回転可能に立設された一対のねじ棹８、９と、これらのねじ棹８、９に沿って移動可能なクロスヘッド１０と、このクロスヘッド１０を移動させて試験対象ＴＰに負荷を与える負荷機構１２と、ロードセル１４と、を備える。ロードセル１４は、試験対象ＴＰに与えられる引張荷重である試験力Ｆを測定し、試験力測定信号ＳＧ１を出力するセンサである。 The testing machine main body 2 is movable along the table 6, a pair of screw rods 8 and 9 rotatably erected on the table 6 in a vertically oriented state, and these screw rods 8 and 9. A crosshead 10, a load mechanism 12 for moving the crosshead 10 to apply a load to the TP to be tested, and a load cell 14 are provided. The load cell 14 is a sensor that measures a test force F, which is a tensile load applied to the test target TP, and outputs a test force measurement signal SG1.

一対のねじ棹８、９は、クロスヘッド１０に挿通され、クロスヘッド１０は、各ねじ棹８、９に対して連結されている。
負荷機構１２は、各ねじ棹８、９の下端部に連結されるウォーム減速機１６、１７と、各ウォーム減速機１６、１７に連結されるサーボモータ１８と、ロータリエンコーダ２０と、を備える。ロータリエンコーダ２０は、サーボモータ１８の回転量を測定し、回転量に応じたパルス数の回転測定信号ＳＧ２を制御ユニット４に出力するセンサである。
そして負荷機構１２は、ウォーム減速機１６、１７を介して、一対のねじ棹８、９にサーボモータ１８の回転を伝達し、各ねじ棹８、９が同期して回転することにより、クロスヘッド１０がねじ棹８、９に沿って昇降する。 A pair of screw paddles 8 and 9 are inserted through a crosshead 10, and the crosshead 10 is connected to each screw paddle 8 and 9.
The load mechanism 12 includes worm reducers 16 and 17 connected to the lower ends of the screw paddles 8 and 9, a servomotor 18 connected to each worm reducer 16 and 17, and a rotary encoder 20. The rotary encoder 20 is a sensor that measures the amount of rotation of the servomotor 18 and outputs a rotation measurement signal SG2 having a number of pulses corresponding to the amount of rotation to the control unit 4.
Then, the load mechanism 12 transmits the rotation of the servomotor 18 to the pair of screw paddles 8 and 9 via the worm reducers 16 and 17, and the screw paddles 8 and 9 rotate in synchronization with each other to rotate the cross head. 10 moves up and down along the screw paddles 8 and 9.

クロスヘッド１０には、試験対象ＴＰの上端部を把持するための上つかみ具２１が付設され、テーブル６には、試験対象ＴＰの下端部を把持するための下つかみ具２２が付設されている。試験機本体２は、引張試験の際、試験対象ＴＰの両端部をこれらの上つかみ具２１及び下つかみ具２２により把持した状態で、制御ユニット４の制御に従って、クロスヘッド１０を上昇させることにより、試験対象ＴＰに試験力Ｆを与える。 The crosshead 10 is provided with an upper grip 21 for gripping the upper end of the test target TP, and the table 6 is provided with a lower grip 22 for gripping the lower end of the test target TP. .. At the time of the tensile test, the testing machine main body 2 raises the crosshead 10 under the control of the control unit 4 in a state where both ends of the TP to be tested are gripped by the upper gripping tool 21 and the lower gripping tool 22. , The test force F is given to the test target TP.

試験対象ＴＰには、変位センサ１５が配置される。試験対象ＴＰは、例えば、中央がくびれて形成されたダンベル型試験対象が用いられる。変位センサ１５は、試験対象ＴＰの１対の標点の間の距離を測定することによって、伸び計測値ＥＤを測定し、伸び測定信号ＳＧ３を出力するセンサである。１対の標点は、試験対象ＴＰがくびれた領域の上部と下部とに配置される。 A displacement sensor 15 is arranged on the test target TP. As the test target TP, for example, a dumbbell type test target formed with a constricted center is used. The displacement sensor 15 is a sensor that measures the elongation measurement value ED by measuring the distance between a pair of reference points of the test target TP and outputs the elongation measurement signal SG3. A pair of gauge points are placed at the top and bottom of the constricted area of the TP under test.

制御ユニット４は、統括制御装置３０と、表示装置３２と、試験プログラム実行装置３４と、を備える。
統括制御装置３０は、当該試験機本体２を中枢的に制御する装置であり、試験機本体２との間で信号を送受信可能に接続される。試験機本体２から受信する信号は、ロードセル１４が出力する試験力測定信号ＳＧ１、ロータリエンコーダ２０が出力する回転測定信号ＳＧ２、変位センサ１５が出力する伸び測定信号ＳＧ３、及び制御や試験に要する適宜の信号などである。
表示装置３２は、統括制御装置３０から入力される信号に基づいて各種情報を表示する装置であり、例えば、統括制御装置３０は、引張試験の間、伸び測定信号ＳＧ３に基づいて試験対象ＴＰの伸びの測定値である伸び計測値ＥＤを表示装置３２に表示する。また、例えば、統括制御装置３０は、引張試験の間、回転測定信号ＳＧ２に基づくクロスヘッド１０の変位を示す変位計測値ＸＤを表示装置３２に表示する。 The control unit 4 includes a general control device 30, a display device 32, and a test program execution device 34.
The integrated control device 30 is a device that centrally controls the testing machine main body 2, and is connected to the testing machine main body 2 so as to be able to transmit and receive signals. The signals received from the tester main body 2 are the test force measurement signal SG1 output from the load cell 14, the rotation measurement signal SG2 output from the rotary encoder 20, the elongation measurement signal SG3 output from the displacement sensor 15, and appropriate measures required for control and testing. Signal etc.
The display device 32 is a device that displays various information based on the signal input from the control control device 30, and for example, the control device 30 is a device of the test target TP based on the elongation measurement signal SG3 during the tensile test. The elongation measurement value ED, which is the elongation measurement value, is displayed on the display device 32. Further, for example, the integrated control device 30 displays the displacement measurement value XD indicating the displacement of the crosshead 10 based on the rotation measurement signal SG2 on the display device 32 during the tensile test.

引張試験プログラム実行装置３４は、引張試験の試験条件といった各種設定パラメータの設定操作や実行指示操作などのユーザ操作を受け付け、統括制御装置３０に出力する機能や、試験力計測値ＦＤのデータを解析する機能などを備えた装置である。
本実施形態の引張試験プログラム実行装置３４はコンピュータを備え、このコンピュータは、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などのプロセッサと、ＲＯＭ(ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ)やＲＡＭ(ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ)などのメモリデバイスと、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）などのストレージ装置と、統括制御装置３０や各種の周辺機器などを接続するためのインターフェース回路と、を備える。そして、プロセッサがメモリデバイス又はストレージ装置に記憶されたコンピュータプログラムである引張試験プログラムを実行することで、上述の各種の機能を実現する。 The tensile test program execution device 34 receives user operations such as setting operations of various setting parameters such as test conditions for tensile tests and execution instruction operations, and outputs the functions to the integrated control device 30 and analyzes the data of the test force measurement value FD. It is a device equipped with a function to perform.
The tensile test program execution device 34 of the present embodiment includes a computer, which includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro-Processing Unit), and a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). ), A storage device such as an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), and an interface circuit for connecting a central processing unit 30 and various peripheral devices. Then, the processor executes a tensile test program, which is a computer program stored in a memory device or a storage device, to realize the above-mentioned various functions.

次いで、本実施形態の統括制御装置３０について、更に詳述する。
統括制御装置３０は、図１に示すように、信号入出力ユニット４０と、制御回路ユニット５０と、を備える。
信号入出力ユニット４０は、試験機本体２との間で信号を送受する入出力インターフェース回路を構成するものであり、本実施形態では、第１センサアンプ４２と、第２センサアンプ４５と、カウンタ回路４３と、サーボアンプ４４とを有する。
第１センサアンプ４２は、ロードセル１４が出力する試験力測定信号ＳＧ１を増幅して制御回路ユニット５０に出力する増幅器である。
第２センサアンプ４５は、変位センサ１５が出力する伸び測定信号ＳＧ３を増幅して制御回路ユニット５０に出力する増幅器である。
カウンタ回路４３は、ロータリエンコーダ２０が出力する回転測定信号ＳＧ２のパルス数を計数し、サーボモータ１８の回転量、すなわちサーボモータ１８の回転によって昇降するクロスヘッド１０の変位計測値ＸＤを示す変位測定信号Ａ３を制御回路ユニット５０にデジタル信号で出力する。
サーボアンプ４４は、制御回路ユニット５０の制御に従って、サーボモータ１８を制御する装置である。 Next, the integrated control device 30 of the present embodiment will be described in more detail.
As shown in FIG. 1, the integrated control device 30 includes a signal input / output unit 40 and a control circuit unit 50.
The signal input / output unit 40 constitutes an input / output interface circuit for transmitting and receiving signals to and from the testing machine main body 2. In the present embodiment, the first sensor amplifier 42, the second sensor amplifier 45, and the counter It has a circuit 43 and a servo amplifier 44.
The first sensor amplifier 42 is an amplifier that amplifies the test force measurement signal SG1 output from the load cell 14 and outputs it to the control circuit unit 50.
The second sensor amplifier 45 is an amplifier that amplifies the elongation measurement signal SG3 output by the displacement sensor 15 and outputs it to the control circuit unit 50.
The counter circuit 43 counts the number of pulses of the rotation measurement signal SG2 output by the rotary encoder 20, and indicates the amount of rotation of the servomotor 18, that is, the displacement measurement value XD of the crosshead 10 that moves up and down due to the rotation of the servomotor 18. The signal A3 is output to the control circuit unit 50 as a digital signal.
The servo amplifier 44 is a device that controls the servomotor 18 according to the control of the control circuit unit 50.

［２．制御回路ユニットの構成］
図２は、制御回路ユニット５０の機能的構成を示すブロック図である。
制御回路ユニット５０は、通信部５１と、フィードバック制御部５２と、フィルタリング処理部５３と、強度調整部５４と、係数算出部５５とを備える。
制御回路ユニット５０は、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリデバイスと、ＨＤＤやＳＳＤなどのストレージ装置と、信号入出力ユニット４０とのインターフェース回路と、引張試験プログラム実行装置３４と通信する通信装置と、表示装置３２を制御する表示制御回路と、各種の電子回路と、を備えたコンピュータを備える。また、制御回路ユニット５０のプロセッサがメモリデバイス又はストレージ装置に記憶された制御プログラムを実行することで、図２に示す各機能部を実現する。
また、信号入出力ユニット４０のインターフェース回路にはＡ／Ｄ変換器が設けられており、アナログ信号の試験力測定信号ＳＧ１及び伸び測定信号ＳＧ３がＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換される。
なお、制御回路ユニット５０は、コンピュータに限らず、ＩＣチップやＬＳＩなどの集積回路といった１又は複数の適宜の回路によって構成されてもよい。 [2. Control circuit unit configuration]
FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the control circuit unit 50.
The control circuit unit 50 includes a communication unit 51, a feedback control unit 52, a filtering processing unit 53, an intensity adjusting unit 54, and a coefficient calculation unit 55.
The control circuit unit 50 includes a processor such as a CPU and MPU, a memory device such as a ROM and a RAM, a storage device such as an HDD and an SSD, an interface circuit between the signal input / output unit 40, and a tensile test program execution device 34. A computer including a communication device for communication, a display control circuit for controlling the display device 32, and various electronic circuits is provided. Further, each functional unit shown in FIG. 2 is realized by executing the control program stored in the memory device or the storage device by the processor of the control circuit unit 50.
Further, an A / D converter is provided in the interface circuit of the signal input / output unit 40, and the test force measurement signal SG1 and the elongation measurement signal SG3 of the analog signal are converted into digital signals by the A / D converter.
The control circuit unit 50 is not limited to a computer, and may be configured by one or a plurality of appropriate circuits such as integrated circuits such as IC chips and LSIs.

通信部５１は、試験プログラム実行装置３４との間で通信し、試験条件の設定や各種設定パラメータの設定値、引張試験の実行指示や中断指示などを試験プログラム実行装置３４から受信する。また、通信部５１は、伸び測定信号ＳＧ３に基づく伸び計測値ＥＤ、及び試験力測定信号ＳＧ１に基づく試験力計測値ＦＤを適宜のタイミングで試験プログラム実行装置３４に送信する。また、通信部５１は、回転測定信号ＳＧ２に基づく変位計測値ＸＤを適宜のタイミングで試験プログラム実行装置３４に送信する。 The communication unit 51 communicates with the test program execution device 34, and receives test condition settings, various setting parameter setting values, tensile test execution instructions, interruption instructions, and the like from the test program execution device 34. Further, the communication unit 51 transmits the elongation measurement value ED based on the elongation measurement signal SG3 and the test force measurement value FD based on the test force measurement signal SG1 to the test program execution device 34 at appropriate timings. Further, the communication unit 51 transmits the displacement measurement value XD based on the rotation measurement signal SG2 to the test program execution device 34 at an appropriate timing.

［２−１．フィードバック制御部の構成］
フィードバック制御部５２は、試験機本体２のサーボモータ１８をフィードバック制御して引張試験を実行する。フィードバック制御部５２は、サーボモータ１８のフィードバック制御を実行する回路である。
本実施形態では、フィードバック制御部５２が、変位センサ１５によって測定された伸び計測値ＥＤについて速度制御を実行する場合について説明する。この場合には、フィードバック制御部５２は、伸び計測値速度ＶＥを伸び速度目標値ＶＥＴに一致させるように変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、当該指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４（図１）をサーボアンプ４４に出力する。伸び計測値速度ＶＥは、変位センサ１５によって測定された伸び計測値ＥＤの単位時間当たりの変化量を示し、伸び速度目標値ＶＥＴは、伸び計測値速度ＶＥの目標値を示す。
なお、伸び計測値ＥＤは、「制御対象の計測値」の一例に対応する。また、本実施形態では、図３を用いて後述するように、フィードバック制御部５２は、伸び計測値速度ＶＥに換えて、伸び計測値速度ＶＥＤを用いて、フィードバック制御を実行する。すなわち、フィードバック制御部５２は、伸び計測値速度ＶＥＤを伸び速度目標値ＶＥＴに一致させるようにフィードバック制御を実行する。 [2-1. Feedback control unit configuration]
The feedback control unit 52 feedback-controls the servomotor 18 of the testing machine main body 2 to execute a tensile test. The feedback control unit 52 is a circuit that executes feedback control of the servomotor 18.
In the present embodiment, a case where the feedback control unit 52 executes speed control on the elongation measurement value ED measured by the displacement sensor 15 will be described. In this case, the feedback control unit 52 calculates the command value dX of the displacement measurement value XD so that the elongation measurement value velocity VE matches the elongation velocity target value VET, and the command signal A4 indicating the command value dX (FIG. FIG. 1) is output to the servo amplifier 44. The elongation measurement value velocity VE indicates the amount of change in the elongation measurement value ED measured by the displacement sensor 15 per unit time, and the elongation velocity target value VET indicates the elongation measurement value velocity VE target value.
The elongation measurement value ED corresponds to an example of "measured value to be controlled". Further, in the present embodiment, as will be described later with reference to FIG. 3, the feedback control unit 52 executes feedback control using the elongation measurement value velocity VED instead of the elongation measurement value velocity VE. That is, the feedback control unit 52 executes feedback control so that the elongation measurement value velocity VED matches the elongation velocity target value VET.

本実施形態では、伸び計測値ＥＤについて速度制御を実行する場合について説明するが、フィードバック制御部５２は、例えば、ロードセル１４が出力する試験力計測値ＦＤについて速度制御を実行してもよい。この場合には、フィードバック制御部５２は、試験力計測値速度ＶＦを試験力速度目標値ＶＦＴに一致させるように変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、当該指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４（図１）をサーボアンプ４４に出力する。試験力計測値速度ＶＦは、試験力計測値ＦＤの単位時間当たりの変化量を示し、試験力速度目標値ＶＦＴは、試験力計測値速度ＶＦの目標値を示す。 In the present embodiment, the case where the speed control is executed for the elongation measurement value ED will be described, but the feedback control unit 52 may execute the speed control for the test force measurement value FD output by the load cell 14, for example. In this case, the feedback control unit 52 calculates the command value dX of the displacement measurement value XD so that the test force measurement value velocity VF matches the test force velocity target value VFT, and the command signal A4 indicating the command value dX. (FIG. 1) is output to the servo amplifier 44. The test force measurement value velocity VF indicates the amount of change in the test force measurement value FD per unit time, and the test force velocity target value VFT indicates the test force measurement value velocity VF target value.

また、ロータリエンコーダ２０によって測定された変位計測値ＸＤについて速度制御を実行してもよい。この場合には、フィードバック制御部５２は、変位計測値速度Ｖを変位速度目標値ＶＴに一致させるように変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、当該指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４（図１）をサーボアンプ４４に出力する。変位計測値速度Ｖは、変位計測値ＸＤの単位時間当たりの変化量を示し、変位速度目標値ＶＴは、変位計測値速度Ｖの目標値を示す。
なお、本実施形態において、「速度制御」とは、センサ等によって測定された検出値の単位時間当たりの変化量を、その目標値に一致させるように制御することを示す。 Further, speed control may be executed for the displacement measurement value XD measured by the rotary encoder 20. In this case, the feedback control unit 52 calculates the command value dX of the displacement measurement value XD so that the displacement measurement value velocity V matches the displacement speed target value VT, and the command signal A4 indicating the command value dX (FIG. FIG. 1) is output to the servo amplifier 44. The displacement measurement value velocity V indicates the amount of change of the displacement measurement value XD per unit time, and the displacement velocity target value VT indicates the target value of the displacement measurement value velocity V.
In the present embodiment, "speed control" means controlling the amount of change of the detected value measured by a sensor or the like per unit time so as to match the target value.

本実施形態では、変位センサ１５によって測定された伸び計測値ＥＤについて速度制御を実行する場合について説明するが、伸び計測値ＥＤについて位置制御を実行してもよい。この場合には、フィードバック制御部５２は、変位センサ１５によって測定された伸び計測値ＥＤを伸び目標値ＥＴに一致させるように変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、当該指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４（図１）をサーボアンプ４４に出力する。なお、伸び目標値ＥＴは、伸び計測値ＥＤの目標値を示す。 In the present embodiment, the case where the speed control is executed for the elongation measurement value ED measured by the displacement sensor 15 will be described, but the position control may be executed for the elongation measurement value ED. In this case, the feedback control unit 52 calculates the command value dX of the displacement measurement value XD so that the elongation measurement value ED measured by the displacement sensor 15 matches the elongation target value ET, and indicates the command value dX. The command signal A4 (FIG. 1) is output to the servo amplifier 44. The growth target value ET indicates a target value of the growth measurement value ED.

また、ロータリエンコーダ２０によって測定された変位計測値ＸＤについて位置制御を実行してもよい。この場合には、フィードバック制御部５２は、変位計測値ＸＤを変位目標値ＸＴに一致させるように変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、当該指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４（図１）をサーボアンプ４４に出力する。なお、変位目標値ＸＴは、変位計測値ＸＤの目標値を示す。
また、ロードセル１４が出力する試験力計測値ＦＤについて位置制御を実行してもよい。この場合には、フィードバック制御部５２は、試験力計測値ＦＤを試験力目標値ＦＴに一致させるように変位計測値ＸＤの指令値ｄＸを演算し、当該指令値ｄＸを示す指令信号Ａ４（図１）をサーボアンプ４４に出力する。なお、試験力目標値ＦＴは、試験力計測値ＦＤの目標値を示す。
なお、本実施形態において、「位置制御」とは、センサ等によって測定された検出値を、その目標値に一致させるように制御することを示す。 Further, the position control may be executed for the displacement measurement value XD measured by the rotary encoder 20. In this case, the feedback control unit 52 calculates the command value dX of the displacement measurement value XD so as to match the displacement measurement value XD with the displacement target value XT, and the command signal A4 (FIG. 1) indicating the command value dX. Is output to the servo amplifier 44. The displacement target value XT indicates a target value of the displacement measurement value XD.
Further, the position control may be executed for the test force measurement value FD output from the load cell 14. In this case, the feedback control unit 52 calculates the command value dX of the displacement measurement value XD so that the test force measurement value FD matches the test force target value FT, and the command signal A4 indicating the command value dX (FIG. FIG. 1) is output to the servo amplifier 44. The test force target value FT indicates a target value of the test force measurement value FD.
In addition, in this embodiment, "position control" means that the detection value measured by a sensor or the like is controlled so as to match the target value.

図３は、フィードバック制御部５２の構成の一例を示す図である。
本実施形態では、フィードバック制御にはＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御が用いられており、フィードバック制御部５２は、比例器５２３、積分器５２４、及び微分器５２５を備える。
また、フィードバック制御部５２は、減算器５２１、乗算器５２２、加算器５２６を備える。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the feedback control unit 52.
In the present embodiment, PID (Proportional-Integral-Differential) control is used for feedback control, and the feedback control unit 52 includes a proportional device 523, an integrator 524, and a differentiator 525.
Further, the feedback control unit 52 includes a subtractor 521, a multiplier 522, and an adder 526.

減算器５２１は、伸び速度目標値ＶＥＴから伸び計測値速度ＶＥＤを減じて、第１偏差Ｅ１を算出する。伸び計測値速度ＶＥＤは、フィルタリング処理部５３によって、伸び計測値速度ＶＥがフィルタリング処理された伸び計測値速度を示す。具体的には、伸び計測値速度ＶＥＤは、後述する式（１６）によって算出される。第１偏差Ｅ１は、「偏差」の一例に対応する。
乗算器５２２は、第１偏差Ｅ１に制御剛性ＣＰを乗じて、第２偏差Ｅ２を算出する。
制御剛性ＣＰは、次の式（１）によって算出される。
ＣＰ（ｔ）＝ΔＸ（ｔ）／ΔＦ（ｔ）（１）
式（１）において、時間ｔは制御周期の実行タイミングを示す。また、制御剛性ＣＰ（ｔ）は各制御周期における制御剛性ＣＰを示す。また、移動量ΔＸ（ｔ）は各制御周期におけるクロスヘッド１０の移動量ΔＸを示す。また、試験力変化量ΔＦ（ｔ）は各制御周期における試験力変化量ΔＦを示し、例えば今回の制御周期における試験力計測値ＦＤと前回の制御周期における試験力計測値ＦＤと差である。 The subtractor 521 calculates the first deviation E1 by subtracting the elongation measurement value velocity VED from the elongation velocity target value VET. The elongation measurement value velocity VED indicates the elongation measurement value velocity obtained by filtering the elongation measurement value velocity VE by the filtering processing unit 53. Specifically, the elongation measured value velocity VED is calculated by the formula (16) described later. The first deviation E1 corresponds to an example of "deviation".
The multiplier 522 multiplies the first deviation E1 by the control stiffness CP to calculate the second deviation E2.
The control rigidity CP is calculated by the following equation (1).
CP (t) = ΔX (t) / ΔF (t) (1)
In the equation (1), the time t indicates the execution timing of the control cycle. Further, the control stiffness CP (t) indicates the control stiffness CP in each control cycle. Further, the movement amount ΔX (t) indicates the movement amount ΔX of the crosshead 10 in each control cycle. Further, the test force change amount ΔF (t) indicates the test force change amount ΔF in each control cycle, and is, for example, the difference between the test force measurement value FD in the current control cycle and the test force measurement value FD in the previous control cycle.

第２偏差Ｅ２は、比例器５２３、積分器５２４、及び微分器５２５の各々に入力される。
比例器５２３は、第１操作量Ｕ１を出力し、積分器５２４は、第２操作量Ｕ２を出力し、微分器５２５は、第３操作量Ｕ３を出力する。
加算器５２６は、第１操作量Ｕ１と、第２操作量Ｕ２と、第３操作量Ｕ３とを加算して、操作量Ｕを算出する。
操作量Ｕは、試験機本体２に入力される。操作量Ｕは、例えば、サーボモータ１８の回転量を示す。 The second deviation E2 is input to each of the proportional device 523, the integrator 524, and the differentiator 525.
The proportional device 523 outputs the first operation amount U1, the integrator 524 outputs the second operation amount U2, and the differentiator 525 outputs the third operation amount U3.
The adder 526 adds the first operation amount U1, the second operation amount U2, and the third operation amount U3 to calculate the operation amount U.
The operation amount U is input to the testing machine main body 2. The operation amount U indicates, for example, the rotation amount of the servomotor 18.

［２−３．フィルタリング処理］
図２に戻って、制御回路ユニット５０の機能的構成について説明する。
フィルタリング処理部５３は、カルマンフィルタを用いて伸び計測値速度ＶＥのフィルタリング処理を実行する。カルマンフィルタは、状態空間表現と、予測ステップと、フィルタリングステップとを含む。状態空間表現は、次の式（２）に示す動作モデルと、次の式（３）に示す観測モデルとを含む。

[2-3. Filtering process]
Returning to FIG. 2, the functional configuration of the control circuit unit 50 will be described.
The filtering processing unit 53 executes the filtering processing of the elongation measured value velocity VE using the Kalman filter. The Kalman filter includes a state-space representation, a prediction step, and a filtering step. The state-space representation includes an operation model shown in the following equation (2) and an observation model shown in the following equation (3).

また、予測ステップは、次の式（４）に示す事前推定値と、次の式（５）に示す事前誤差共分散とを含む。

Further, the prediction step includes the pre-estimated value shown in the following formula (4) and the pre-error covariance shown in the following formula (5).

また、フィルタリングステップは、次の式（６）に示すカルマンゲインと、次の式（７）に示す事後推定値と、次の式（８）に示す事後誤差共分散とを含む。

Further, the filtering step includes the Kalman gain shown in the following equation (6), the posterior estimated value shown in the following equation (7), and the posterior error covariance shown in the following equation (8).

上記観測モデルにおいて、Ｃ＝１として、パラメータを全て一次元にすることによって、次の式（９）〜式（１５）が得られる。
すなわち、状態空間表現は、次の式（９）に示す動作モデルと、次の式（１０）に示す観測モデルとを含む。

In the above observation model, by setting C = 1 and making all the parameters one-dimensional, the following equations (9) to (15) can be obtained.
That is, the state space representation includes an operation model shown in the following equation (9) and an observation model shown in the following equation (10).

また、予測ステップは、次の式（１１）に示す事前推定値と、次の式（１２）に示す事前誤差共分散とを含む。

Further, the prediction step includes a pre-estimated value shown in the following formula (11) and a pre-error covariance shown in the following formula (12).

フィルタリングステップは、次の式（１３）に示すカルマンゲインＫｔと、次の式（１４）に示す事後推定値と、次の式（１５）に示す事後誤差共分散とを含む。

The filtering step includes the Kalman gain Kt shown in the following equation (13), the posterior estimation value shown in the following equation (14), and the posterior error covariance shown in the following equation (15).

カルマンゲインＫｔは、強度調整部５４によって算出される。
フィルタリング処理部５３は、強度調整部５４によって算出されたカルマンゲインＫｔを用いて、次の式（１６）により、伸び計測値速度ＶＥをフィルタリング処理し、フィルタリング処理後の伸び計測値速度ＶＥＤを算出する。
ＶＥＤ＝ＶＥ×Ｋｔ＋ＶＣ×（１−Ｋｔ）（１６）
ここで、伸び計算値速度ＶＣは、カルマンフィルタによって計算された伸び速度の計算値を示す。具体的には、カルマンフィルタは、試験機本体２の応答特性を同定し、同定結果を用いて、伸び計算値速度ＶＣを算出する。
フィードバック制御部５２は、図３に示すように、伸び計測値速度ＶＥＤを用いて、フィードバック制御を実行する。すなわち、フィードバック制御部５２は、伸び計測値速度ＶＥＤを伸び速度目標値ＶＥＴに一致させるようにフィードバック制御を実行する。 The Kalman gain Kt is calculated by the strength adjusting unit 54.
Using the Kalman gain Kt calculated by the intensity adjusting unit 54, the filtering processing unit 53 filters the elongation measured value velocity VE according to the following equation (16), and calculates the elongation measured value velocity VED after the filtering process. To do.
VED = VE × Kt + VC × (1-Kt) (16)
Here, the calculated elongation velocity VC indicates the calculated elongation velocity calculated by the Kalman filter. Specifically, the Kalman filter identifies the response characteristics of the testing machine main body 2, and uses the identification results to calculate the elongation calculated value velocity VC.
As shown in FIG. 3, the feedback control unit 52 executes feedback control using the elongation measured value velocity VED. That is, the feedback control unit 52 executes feedback control so that the elongation measurement value velocity VED matches the elongation velocity target value VET.

［２−４．調整係数とカルマンゲインとの算出］
強度調整部５４は、計測値のノイズの大きさに応じて、フィルタリング処理の強度を調整する。具体的には、強度調整部５４は、ストローク速度計測値ＳＶのノイズ量ＮＷをストローク速度計測値ＳＶで除した商である速度ノイズ比ＮＢＳが所定範囲ＲＧ内の値となるように、フィルタリング処理の強度を調整する。ストローク速度計測値ＳＶは、ストロークＳＴの単位時間当たりの変化を示す。ストロークＳＴは、クロスヘッド１０の移動量を示す。すなわち、ストロークＳＴは、サーボモータ１８によるねじ棹８、９の上下方向の移動量を示す。
速度ノイズ比ＮＢＳは、次の式（１７）で求められる。
ＮＢＳ＝ＮＷ／ＳＶ（１７）
ここで、ノイズ量ＮＷは、ストローク速度計測値ＳＶのノイズの大きさを示す。なお、ノイズ量ＮＷ及び速度ノイズ比ＮＢＳについては、図６を参照して後述する。 [2-4. Calculation of adjustment coefficient and Kalman gain]
The intensity adjusting unit 54 adjusts the intensity of the filtering process according to the magnitude of the noise of the measured value. Specifically, the intensity adjusting unit 54 performs filtering processing so that the speed noise ratio NBS, which is the quotient of the noise amount NW of the stroke speed measurement value SV divided by the stroke speed measurement value SV, is within the predetermined range RG. Adjust the strength of. The stroke speed measurement value SV indicates the change in the stroke ST per unit time. The stroke ST indicates the amount of movement of the crosshead 10. That is, the stroke ST indicates the amount of movement of the screw paddles 8 and 9 by the servomotor 18 in the vertical direction.
The speed noise ratio NBS is calculated by the following equation (17).
NBS = NW / SV (17)
Here, the noise amount NW indicates the magnitude of noise of the stroke speed measurement value SV. The noise amount NW and the speed noise ratio NBS will be described later with reference to FIG.

係数算出部５５は、カルマンゲインＫｔを調整する調整係数ρを算出する。調整係数ρは、速度ノイズ比ＮＢＳの値が所定範囲ＲＧ内になるように、カルマンゲインＫｔを調整する。所定範囲ＲＧは、例えば、１．２〜１．６の範囲である。
係数算出部５５は、調整係数ρを次の式（１８）で算出する。
ρ＝∫（ＮＢＳ−ＣＴ）ｄｔ（１８）
ここで、定数ＣＴは、例えば、所定範囲ＲＧの上限値である。すなわち、定数ＣＴは、１．６である。なお、調整係数ρについては、図７を参照して後述する。また、式（１８）の右辺は、「積算値」の一例に対応する。 The coefficient calculation unit 55 calculates the adjustment coefficient ρ for adjusting the Kalman gain Kt. The adjustment coefficient ρ adjusts the Kalman gain Kt so that the value of the velocity noise ratio NBS is within the predetermined range RG. The predetermined range RG is, for example, the range of 1.2 to 1.6.
The coefficient calculation unit 55 calculates the adjustment coefficient ρ by the following equation (18).
ρ = ∫ (NBS-CT) dt (18)
Here, the constant CT is, for example, an upper limit value of a predetermined range RG. That is, the constant CT is 1.6. The adjustment coefficient ρ will be described later with reference to FIG. 7. Further, the right side of the equation (18) corresponds to an example of "integrated value".

強度調整部５４は、カルマンフィルタにおける観測ノイズの誤差分散σ_ｚ ^２を次の式（１９）で算出することによって、速度ノイズ比ＮＢＳの値が所定範囲ＲＧ内になるように、カルマンゲインＫｔを算出する。
σ_ｚ ^２＝σ_ｚＳＴ ^２×ρ （１９）
ここで、初期誤差分散σ_ｚＳＴ ^２は、誤差分散σ_ｚ ^２の初期値を示す。なお、カルマンゲインＫｔ及び誤差分散σ_ｚ ^２については、図７を参照して後述する。 The intensity adjusting unit 54 calculates the Kalman gain Kt so that the value of the velocity noise ratio NBS is within the predetermined range RG by calculating the error variance σ _z ² of the observed noise in the Kalman filter by the following equation (19). To do.
σ _z ² = σ _zST ² × ρ (19)
Here, the initial error variance σ _zST ² indicates the initial value of the error variance σ _z ² . The Kalman gain Kt and the error variance σ _z ² will be described later with reference to FIG.

［３．実験結果］
［３−１．比較例における実験結果］
図４及び図５を参照して、比較例において伸び速度一定制御を行った場合の実験結果について説明する。
比較例は、本実施形態におけるフィルタリング処理部５３、強度調整部５４、及び係数算出部５５を備えない点で本実施形態と相違している。すなわち、比較例では、フィードバック制御部５２は、伸び計測値速度ＶＥを伸び速度目標値ＶＥＴに一致させるようにフィードバック制御を実施する。 [3. Experimental result]
[3-1. Experimental results in comparative examples]
The experimental results when the elongation rate is constantly controlled in the comparative example will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
The comparative example is different from the present embodiment in that the filtering processing unit 53, the strength adjusting unit 54, and the coefficient calculation unit 55 of the present embodiment are not provided. That is, in the comparative example, the feedback control unit 52 performs feedback control so that the elongation measurement value velocity VE matches the elongation velocity target value VET.

図４は、比較例におけるストローク速度計測値ＳＶ、試験力計測値ＦＤ及び伸び計測値ＥＤの一例を示すグラフである。図４の横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、ストローク速度計測値ＶＳＴ、試験力計測値ＦＤ及び伸び計測値ＥＤを示す。
図４のグラフＧ１１は、ストローク速度計測値ＳＶの変化を示す。グラフＧ１１に示すように、ストローク速度計測値ＳＶのノイズ量が大きかった。 FIG. 4 is a graph showing an example of the stroke speed measurement value SV, the test force measurement value FD, and the elongation measurement value ED in the comparative example. The horizontal axis of FIG. 4 indicates the time T, and the vertical axis indicates the stroke speed measurement value VST, the test force measurement value FD, and the elongation measurement value ED.
Graph G11 in FIG. 4 shows changes in the stroke speed measurement value SV. As shown in the graph G11, the amount of noise of the stroke speed measurement value SV was large.

図４のグラフＧ１２は、試験力計測値ＦＤの変化を示す。グラフＧ１２に示すように、試験力計測値ＦＤは、急激に増加した後、傾きが減少した。
図４のグラフＧ１３は、伸び計測値ＥＤの変化を示す。グラフＧ１３に示すように、伸び計測値ＥＤは、傾き一定で増加した。 Graph G12 in FIG. 4 shows changes in the test force measurement value FD. As shown in the graph G12, the test force measurement value FD increased sharply and then decreased in slope.
Graph G13 in FIG. 4 shows the change in the elongation measurement value ED. As shown in the graph G13, the elongation measurement value ED increased with a constant slope.

図５は、比較例における伸び計測値速度ＶＥの一例を示すグラフである。図５の横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、伸び速度計測値ＶＥを示す。
図５のグラフＧ２は、伸び計測値速度ＶＥの変化を示す。グラフＧ２に示すように、伸び計測値速度ＶＥは、伸び速度目標値ＶＥＴである０．０７（ｍｍ／ｍｉｎ）に到達した後、大きく振動している。
すなわち、比較例においては、制御対象の計測値である伸び計測値ＥＤのノイズの影響で、制御精度が充分ではなかった。具体的には、伸び計測値ＥＤは、伸び速度目標値ＶＥＴに対して±１０％の範囲ＲＶになるように制御することが要求されるが、比較例では、伸び計測値ＥＤを範囲ＲＶ内で制御することができなかった。 FIG. 5 is a graph showing an example of the elongation measured value velocity VE in the comparative example. The horizontal axis of FIG. 5 indicates the time T, and the vertical axis indicates the elongation rate measurement value VE.
Graph G2 in FIG. 5 shows the change in the elongation measured value velocity VE. As shown in the graph G2, the elongation measured value velocity VE vibrates significantly after reaching the elongation velocity target value VET of 0.07 (mm / min).
That is, in the comparative example, the control accuracy was not sufficient due to the influence of the noise of the elongation measurement value ED, which is the measurement value of the control target. Specifically, the elongation measurement value ED is required to be controlled so as to be within the range RV of ± 10% with respect to the elongation rate target value VET, but in the comparative example, the elongation measurement value ED is within the range RV. Could not be controlled by.

［３−２．本実施形態における実験結果］
図６は、本実施形態おけるストローク速度計測値ＳＶ、ストローク速度計測値ＳＶのノイズ量ＮＷ、及び速度ノイズ比ＮＢＳの変化の一例を示すグラフである。図６の上段の図において、横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、ノイズ量ＮＷ及びストローク速度計測値ＳＶを示す。図６の下段の図において、横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、速度ノイズ比ＮＢＳを示す。 [3-2. Experimental results in this embodiment]
FIG. 6 is a graph showing an example of changes in the stroke speed measurement value SV, the noise amount NW of the stroke speed measurement value SV, and the speed noise ratio NBS in the present embodiment. In the upper part of FIG. 6, the horizontal axis represents the time T, and the vertical axis represents the noise amount NW and the stroke speed measurement value SV. In the lower part of FIG. 6, the horizontal axis represents the time T, and the vertical axis represents the velocity noise ratio NBS.

図６の上段の図のグラフＧ３１は、ストローク速度計測値ＳＶの変化を示す。
図６の上段の図のグラフＧ３２は、ストローク速度計測値ＳＶのノイズ量ＮＷを示す。なお、本実施形態では、ノイズ量ＮＷを以下のようにして算出した。
１秒間のストローク速度計測値ＳＶに対して、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を実行し、ストローク速度計測値ＳＶの周波数毎の振幅を算出した。そして、ストローク速度計測値ＳＶの周波数毎の振幅のうち、低周波を除いた振幅累積値を算出し、振幅累積値をストローク速度目標値ＳＶＴで除してノイズ量ＮＷを算出した。ノイズ量ＮＷは、「ノイズの大きさ」の一例に対応する。
グラフＧ３１及びグラフＧ３２に示すように、材料試験を開始した時間Ｔ０から時間Ｔ１においては、図４のグラフＧ１１に示すストローク速度計測値ＳＶと同様に、ストローク速度計測値ＳＶのノイズ量ＮＷが大きかったが、時間Ｔ２以降においては、ストローク速度計測値ＳＶのノイズ量ＮＷが小さくなった。 The graph G31 in the upper part of FIG. 6 shows the change in the stroke speed measurement value SV.
The graph G32 in the upper part of FIG. 6 shows the noise amount NW of the stroke speed measurement value SV. In this embodiment, the noise amount NW was calculated as follows.
FFT (Fast Fourier Transform) was executed for the stroke speed measurement value SV for 1 second, and the amplitude of the stroke speed measurement value SV for each frequency was calculated. Then, among the amplitudes of the stroke speed measurement value SV for each frequency, the cumulative amplitude value excluding the low frequency was calculated, and the cumulative amplitude value was divided by the stroke speed target value SVT to calculate the noise amount NW. The noise amount NW corresponds to an example of "noise magnitude".
As shown in the graphs G31 and G32, from the time T0 to the time T1 when the material test was started, the noise amount NW of the stroke speed measurement value SV was large as in the stroke speed measurement value SV shown in the graph G11 of FIG. However, after the time T2, the noise amount NW of the stroke speed measurement value SV became small.

図６の下段の図のグラフＧ３３は、速度ノイズ比ＮＢＳの変化を示す。グラフＧ３３に示すように、速度ノイズ比ＮＢＳは、時間Ｔ０から時間Ｔ２までは大きな値であるが、時間Ｔ２以降は小さな値で安定している。具体的には、速度ノイズ比ＮＢＳは、時間Ｔ２以降は所定範囲ＲＧ内の値になった。なお、所定範囲ＲＧは、１．２〜１．６の範囲である。 Graph G33 in the lower part of FIG. 6 shows the change in the velocity noise ratio NBS. As shown in the graph G33, the velocity noise ratio NBS is a large value from the time T0 to the time T2, but is stable at a small value after the time T2. Specifically, the speed noise ratio NBS became a value within the predetermined range RG after the time T2. The predetermined range RG is in the range of 1.2 to 1.6.

図７は、本実施形態における調整係数ρ、観測ノイズの誤差分散σ_ｚ ^２、及びカルマンゲインＫｔの変化の一例を示すグラフである。図７の上段の図において、横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、調整係数ρを示す。図７の中段の図において、横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、誤差分散σ_ｚ ^２を示す。図７の下段の図において、横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、カルマンゲインＫｔを示す。 FIG. 7 is a graph showing an example of changes in the adjustment coefficient ρ, the error variance σ _z ² of the observed noise, and the Kalman gain Kt in the present embodiment. In the upper part of FIG. 7, the horizontal axis represents the time T, and the vertical axis represents the adjustment coefficient ρ. In the middle diagram of FIG. 7, the horizontal axis represents the time T, and the vertical axis represents the error variance σ _z ² . In the lower part of FIG. 7, the horizontal axis represents the time T and the vertical axis represents the Kalman gain Kt.

図７の上段の図のグラフＧ４１は、調整係数ρの変化を示す。グラフＧ４１に示すように、調整係数ρは、材料試験を開始した時間Ｔ０から急激に増加し、時間Ｔ３以降は傾きが減少した。 Graph G41 in the upper part of FIG. 7 shows a change in the adjustment coefficient ρ. As shown in the graph G41, the adjustment coefficient ρ increased sharply from the time T0 when the material test was started, and the slope decreased after the time T3.

図７の中段の図のグラフＧ４２は、誤差分散σ_ｚ ^２の変化を示す。グラフＧ４２に示すように、誤差分散σ_ｚ ^２は、材料試験を開始した時間Ｔ０から急激に増加し、時間Ｔ３以降は傾きが減少した。 The graph G42 in the middle of FIG. 7 shows the change in the error variance σ _z ² . As shown in the graph G42, the error variance σ _z ² increased sharply from the time T0 when the material test was started, and the slope decreased after the time T3.

図７の下段の図のグラフＧ４３は、カルマンゲインＫｔの変化を示す。グラフＧ４３に示すように、カルマンゲインＫｔは、材料試験を開始した時間Ｔ０から急激に減少し、時間Ｔ３以降は概ね一定値になった。 Graph G43 in the lower part of FIG. 7 shows the change in Kalman gain Kt. As shown in the graph G43, the Kalman gain Kt decreased sharply from the time T0 when the material test was started, and became a substantially constant value after the time T3.

図８は、本実施形態における変位計測値ＸＤ、フィルタリング処理後の変位計測値ＸＤＤ、及びフィルタリング処理後のストローク速度計測値ＳＶＤの変化の一例を示すグラフである。変位計測値ＸＤＤ及びストローク速度計測値ＳＶＤは、伸び計測値速度ＶＥＤに対応する。
図８の上段に示す図において、横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、変位計測値ＸＤ、及び変位計測値ＸＤＤを示す。図８の下段に示す図において、横軸は、時間Ｔを示し、縦軸は、ストローク速度計測値ＳＶＤを示す。 FIG. 8 is a graph showing an example of changes in the displacement measurement value XD, the displacement measurement value XDD after the filtering process, and the stroke speed measurement value SVD after the filtering process in the present embodiment. The displacement measurement value XDD and the stroke speed measurement value SVD correspond to the elongation measurement value velocity VED.
In the upper part of FIG. 8, the horizontal axis represents the time T, and the vertical axis represents the displacement measurement value XD and the displacement measurement value XDD. In the lower part of FIG. 8, the horizontal axis represents the time T, and the vertical axis represents the stroke speed measurement value SVD.

図８の上段のグラフＧ５１は、変位計測値ＸＤの変化を示す。グラフＧ５１に示すように、変位計測値ＸＤには大きなノイズが含まれていた。換言すれば、変位計測値ＸＤは、ＳＮ比が小さかった。
図８の上段のグラフＧ５２は、調整係数ρを「１」に固定した場合のフィルタリング処理後の変位計測値ＸＤＤを示す。変位計測値ＸＤＤは、グラフＧ５１に示す変位計測値ＸＤと比較して、ノイズが大幅に小さくなった。換言すれば、変位計測値ＸＤＤは、ＳＮ比が大きくなった。
図８の上段のグラフＧ５３は、フィルタリング処理後の変位計測値ＸＤＤを示す。変位計測値ＸＤＤは、グラフＧ５１に示す変位計測値ＸＤと比較して、ノイズが更に大幅に小さくなった。換言すれば、変位計測値ＸＤＤは、ＳＮ比が更に大きくなった。 The upper graph G51 of FIG. 8 shows the change in the displacement measurement value XD. As shown in the graph G51, the displacement measurement value XD contained a large amount of noise. In other words, the displacement measurement value XD had a small SN ratio.
The graph G52 in the upper part of FIG. 8 shows the displacement measurement value XDD after the filtering process when the adjustment coefficient ρ is fixed to “1”. The noise of the displacement measurement value XDD was significantly smaller than that of the displacement measurement value XD shown in the graph G51. In other words, the displacement measurement value XDD has a large SN ratio.
The upper graph G53 of FIG. 8 shows the displacement measurement value XDD after the filtering process. The measured displacement value XDD has much smaller noise than the measured displacement value XD shown in the graph G51. In other words, the displacement measurement value XDD has a higher SN ratio.

図８の下段のグラフＧ６１は、調整係数ρを「１」に固定した場合のフィルタリング処理後のストローク速度計測値ＳＶＤの変化を示す。図８の下段のグラフＧ６２は、フィルタリング処理後のストローク速度計測値ＳＶＤの変化を示す。
グラフＧ６１に示す調整係数ρを「１」に固定した場合と比較して、グラフＧ６２に示す調整係数ρを「１」に固定しない場合には（すなわち、本実施形態では）、ストローク速度計測値ＳＶＤのノイズが大幅に減少した。換言すれば、調整係数ρを用いることによって、ストローク速度計測値ＳＶＤのノイズを大幅に減少できた。 The lower graph G61 of FIG. 8 shows the change in the stroke speed measured value SVD after the filtering process when the adjustment coefficient ρ is fixed to “1”. The lower graph G62 of FIG. 8 shows the change in the stroke speed measured value SVD after the filtering process.
Compared with the case where the adjustment coefficient ρ shown in the graph G61 is fixed to "1", when the adjustment coefficient ρ shown in the graph G62 is not fixed to "1" (that is, in the present embodiment), the stroke speed measurement value SVD noise has been significantly reduced. In other words, by using the adjustment coefficient ρ, the noise of the stroke speed measurement value SVD could be significantly reduced.

図９は、本実施形態における伸び計測値速度ＶＥ、及び試験力計測値ＦＤの変化の一例を示すグラフである。図９において、横軸は、時間Ｔを示し、左側の縦軸は、伸び計測値速度ＶＥを示し、右側の縦軸は、試験力計測値ＦＤを示す。
図９のグラフＧ７１は、伸び計測値速度ＶＥの変化を示す。グラフＧ７１に示すように、伸び計測値速度ＶＥを、±１０％の範囲ＲＶで制御することができた。すなわち、制御精度を向上できた。
図９のグラフＧ７２は、試験力計測値ＦＤの変化を示す。試験力計測値ＦＤは、材料試験を開始した時間Ｔ０から急激に増加し、時間Ｔ４以降は傾きが減少した。 FIG. 9 is a graph showing an example of changes in the elongation measured value velocity VE and the test force measured value FD in the present embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis shows the time T, the vertical axis on the left side shows the elongation measured value velocity VE, and the vertical axis on the right side shows the test force measured value FD.
Graph G71 in FIG. 9 shows the change in the elongation measured value velocity VE. As shown in the graph G71, the elongation measured value velocity VE could be controlled in the range RV of ± 10%. That is, the control accuracy could be improved.
Graph G72 of FIG. 9 shows a change in the test force measurement value FD. The test force measurement value FD increased sharply from the time T0 when the material test was started, and the slope decreased after the time T4.

以上、図６〜図９を参照して説明したように、本実施形態では、調整係数ρを用いて、誤差分散σ_ｚ ^２を調整することによって、カルマンゲインＫｔを調整したため、伸び計測値速度ＶＥを、±１０％の範囲ＲＶで制御することができた。すなわち、制御精度を向上できた。 As described above with reference to FIGS. 6 to 9, in the present embodiment, the Kalman gain Kt is adjusted by adjusting the error variance σ _z ² using the adjustment coefficient ρ, so that the elongation measured value velocity The VE could be controlled in the range RV of ± 10%. That is, the control accuracy could be improved.

［４．制御装置の処理］
次に、図１０を参照して、制御回路ユニット５０の処理について説明する。
図１０は、本実施形態の制御回路ユニット５０の処理の一例を示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０１において、制御回路ユニット５０は、材料試験が開始されたか否かを判定する。
材料試験が開始されていないと制御回路ユニット５０が判定した場合（ステップＳ１０１；ＮＯ）には、処理が待機状態になる。材料試験が開始されたと制御回路ユニット５０が判定した場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）には、処理がステップＳ１０３に進む。
そして、ステップＳ１０３において、強度調整部５４は、ストローク速度計測値ＳＶのノイズ量ＮＷを算出する。 [4. Control device processing]
Next, the processing of the control circuit unit 50 will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing of the control circuit unit 50 of the present embodiment.
First, in step S101, the control circuit unit 50 determines whether or not the material test has been started.
When the control circuit unit 50 determines that the material test has not been started (step S101; NO), the process is in the standby state. If the control circuit unit 50 determines that the material test has started (step S101; YES), the process proceeds to step S103.
Then, in step S103, the intensity adjusting unit 54 calculates the noise amount NW of the stroke speed measurement value SV.

次に、ステップＳ１０５において、制御回路ユニット５０は、ストローク速度計測値ＳＶを算出する。具体的には、強度調整部５４は、変位計測値ＸＤを用いてストローク速度計測値ＳＶを算出する。
次に、ステップＳ１０７において、制御回路ユニット５０は、式（１７）を用いて、速度ノイズ比ＮＢＳを算出する。
次に、ステップＳ１０９において、係数算出部５５は、式（１８）を用いて、調整係数ρを算出する。 Next, in step S105, the control circuit unit 50 calculates the stroke speed measurement value SV. Specifically, the strength adjusting unit 54 calculates the stroke speed measurement value SV using the displacement measurement value XD.
Next, in step S107, the control circuit unit 50 calculates the velocity noise ratio NBS using the equation (17).
Next, in step S109, the coefficient calculation unit 55 calculates the adjustment coefficient ρ using the equation (18).

次に、ステップＳ１１１において、強度調整部５４は、式（１９）を用いて、観測ノイズの誤差分散σ_ｚ ^２を算出する。
次に、ステップＳ１１３において、強度調整部５４は、誤差分散σ_ｚ ^２を用いて、カルマンゲインＫｔを算出する。
次に、ステップＳ１１５において、フィルタリング処理部５３は、式（１６）を用いて、フィルタリング処理を実行し、フィルタリング処理後の伸び計測値速度ＶＥＤを算出する。 Next, in step S111, the intensity adjusting unit 54 calculates the error variance σ _z ² of the observed noise using the equation (19).
Next, in step S113, the intensity adjusting unit 54 calculates the Kalman gain Kt using the error variance σ _z ² .
Next, in step S115, the filtering processing unit 53 executes the filtering processing using the equation (16), and calculates the elongation measured value velocity VED after the filtering processing.

次に、ステップＳ１１７において、制御回路ユニット５０は、材料試験が終了したか否かを判定する。
材料試験が終了していないと制御回路ユニット５０が判定した場合（ステップＳ１１７；ＮＯ）には、処理がステップＳ１０３に戻る。材料試験が終了したと制御回路ユニット５０が判定した場合（ステップＳ１１７；ＹＥＳ）には、処理が終了する。 Next, in step S117, the control circuit unit 50 determines whether or not the material test has been completed.
If the control circuit unit 50 determines that the material test has not been completed (step S117; NO), the process returns to step S103. When the control circuit unit 50 determines that the material test has been completed (step S117; YES), the process ends.

ステップＳ１１５は、「フィルタリング処理ステップ」の一例に対応する。ステップＳ１１１及びステップＳ１１３は、「強度調整ステップ」の一例に対応する。 Step S115 corresponds to an example of the “filtering process step”. Step S111 and step S113 correspond to an example of the “strength adjustment step”.

［５．態様と効果］
上述した実施形態及び変形例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。 [5. Aspects and effects]
It will be understood by those skilled in the art that the above-described embodiments and modifications are specific examples of the following aspects.

（第１項）
一態様に関わる材料試験機は、試験対象に負荷を付与し、前記試験対象を変形させる材料試験機であって、制御対象の計測値のノイズを低減するフィルタリング処理を実行するフィルタリング処理部と、前記フィルタリング処理された前記計測値と、前記計測値に対応する目標値との差を示す偏差が零になるようにフィードバック制御を実行するフィードバック制御部と、前記計測値のノイズの大きさに応じて、前記フィルタリング処理の強度を調整する強度調整部と、を備える、材料試験機である。 (Section 1)
The material testing machine according to one aspect is a material testing machine that applies a load to the test target and deforms the test target, and includes a filtering processing unit that executes a filtering process that reduces noise of the measured value of the controlled target. According to the feedback control unit that executes feedback control so that the deviation indicating the difference between the filtered measurement value and the target value corresponding to the measurement value becomes zero, and the noise magnitude of the measurement value. This is a material testing machine including a strength adjusting unit for adjusting the strength of the filtering process.

第１項に記載の材料試験機によれば、制御対象の計測値のノイズの大きさに応じて、フィルタリング処理の強度を調整するため、制御対象の計測値のノイズを適正にフィルタリング処理できる。したがって、材料試験機の制御精度を向上できる。 According to the material testing machine described in the first item, since the intensity of the filtering process is adjusted according to the magnitude of the noise of the measured value of the controlled object, the noise of the measured value of the controlled object can be appropriately filtered. Therefore, the control accuracy of the material testing machine can be improved.

（第２項）
第１項に記載の材料試験機において、前記材料試験機は、引張試験機であって、前記強度調整部は、ストローク速度のノイズの大きさを前記ストローク速度で除した商である速度ノイズ比が所定範囲となるように、前記フィルタリング処理の強度を調整する。 (Section 2)
In the material testing machine according to the first item, the material testing machine is a tensile testing machine, and the strength adjusting unit is a speed noise ratio which is a quotient obtained by dividing the magnitude of the noise of the stroke speed by the stroke speed. Is adjusted so that the intensity of the filtering process is within a predetermined range.

第２項に記載の材料試験機によれば、速度ノイズ比が所定範囲となるように、フィルタリング処理の強度を調整するため、制御対象の計測値のノイズを更に適正にフィルタリング処理できる。したがって、材料試験機の制御精度を向上できる。 According to the material tester described in the second item, since the intensity of the filtering process is adjusted so that the velocity noise ratio is within a predetermined range, the noise of the measured value to be controlled can be filtered more appropriately. Therefore, the control accuracy of the material testing machine can be improved.

（第３項）
第２項に記載の材料試験機において、前記フィルタリング処理部は、カルマンフィルタを備え、前記強度調整部は、前記速度ノイズ比が所定範囲となるように、カルマンゲイン（Ｋｔ）を調整する。 (Section 3)
In the material testing machine according to item 2, the filtering processing unit includes a Kalman filter, and the intensity adjusting unit adjusts the Kalman gain (Kt) so that the velocity noise ratio is within a predetermined range.

第３項に記載の材料試験機によれば、速度ノイズ比が所定範囲となるように、カルマンゲインを調整するため、カルマンフィルタによるフィルタリング処理の強度を適正に調整できる。したがって、制御対象の計測値のノイズを更に適正にフィルタリング処理できる。 According to the material tester according to the third item, since the Kalman gain is adjusted so that the velocity noise ratio is within a predetermined range, the intensity of the filtering process by the Kalman filter can be appropriately adjusted. Therefore, the noise of the measured value to be controlled can be filtered more appropriately.

（第４項）
第３項に記載の材料試験機において、前記カルマンゲインを調整する調整係数を算出する係数算出部を備え、前記係数算出部は、前記速度ノイズ比と前記所定範囲の上限値との差の積算値を用いて、前記調整係数を算出し、前記強度調整部は、前記調整係数に応じて、前記カルマンフィルタにおける誤差分散を調整することによって、前記カルマンゲインを調整する。 (Section 4)
The material testing machine according to the third item includes a coefficient calculation unit for calculating an adjustment coefficient for adjusting the Kalman gain, and the coefficient calculation unit integrates the difference between the velocity noise ratio and the upper limit value of the predetermined range. The adjustment coefficient is calculated using the value, and the intensity adjusting unit adjusts the Kalman gain by adjusting the error dispersion in the Kalman filter according to the adjustment coefficient.

第４項に記載の材料試験機によれば、速度ノイズ比と所定範囲の上限値との差の積算値として、調整係数を算出し、調整係数に応じて、カルマンフィルタにおける誤差分散を調整することによって、カルマンゲインを調整するため、誤差分散を適正に調整できる。よって、カルマンゲインを適正に調整できる。したがって、制御対象の計測値のノイズを更に適正にフィルタリング処理できる。 According to the material tester described in Section 4, the adjustment coefficient is calculated as the integrated value of the difference between the velocity noise ratio and the upper limit value of the predetermined range, and the error variance in the Kalman filter is adjusted according to the adjustment coefficient. Because the Kalman gain is adjusted, the error variance can be adjusted appropriately. Therefore, the Kalman gain can be adjusted appropriately. Therefore, the noise of the measured value to be controlled can be filtered more appropriately.

（第５項）
一態様に関わる材料試験機の制御方法は、試験対象に負荷を付与し、前記試験対象を変形させる材料試験機の制御方法であって、制御対象の計測値のノイズを低減するフィルタリング処理を実行するフィルタリング処理ステップと、前記フィルタリング処理された前記計測値と、前記計測値に対応する目標値との差を示す偏差が零になるようにフィードバック制御を実行するフィードバック制御ステップと、前記計測値のノイズの大きさに応じて、前記フィルタリング処理の強度を調整する強度調整ステップと、を含む、材料試験機の制御方法である。 (Section 5)
The control method of the material tester according to one aspect is a control method of the material tester that applies a load to the test target and deforms the test target, and executes a filtering process to reduce noise of the measured value of the control target. The filtering processing step to be performed, the feedback control step for executing feedback control so that the deviation indicating the difference between the filtered measurement value and the target value corresponding to the measurement value becomes zero, and the measurement value It is a control method of a material tester including an intensity adjustment step for adjusting the intensity of the filtering process according to the magnitude of noise.

第６項に記載の材料試験機の制御方法によれば、第１項に記載の材料試験機と同様の効果を奏する。 According to the control method of the material testing machine according to the sixth item, the same effect as that of the material testing machine according to the first item is obtained.

［６．その他の実施形態］
本実施形態では、材料試験機が引張試験機１である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。材料試験機が試験対象ＴＰに負荷を付与し、試験対象ＴＰを変形させて材料試験を行えばよい。例えば、材料試験機が、圧縮試験機、曲げ試験機、又はねじり試験機でもよい。 [6. Other embodiments]
In the present embodiment, the case where the material tester is the tensile tester 1 has been described, but the present invention is not limited thereto. The material tester may apply a load to the test target TP and deform the test target TP to perform the material test. For example, the material tester may be a compression tester, a bending tester, or a torsion tester.

また、本実施形態では、制御対象の計測値が伸び計測値速度ＶＥである場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。制御対象の計測値は、試験力計測値速度ＶＦでもよい。また、制御対象の計測値が伸び計測値ＥＤでもよいし、試験力計測値ＦＤでもよい。 Further, in the present embodiment, the case where the measured value to be controlled is the elongation measured value velocity VE has been described, but the present invention is not limited to this. The measured value to be controlled may be a test force measured value velocity VF. Further, the measured value to be controlled may be the elongation measured value ED or the test force measured value FD.

また、本実施形態では、「ノイズの大きさ」としてノイズ量ＮＷを用いたが、本発明はこれに限定されない。「ノイズの大きさ」は、例えば、ＲＭＳ（Ｒｏｏｔ−Ｍｅａｎ−Ｓｑｕａｒｅ）ノイズでもよいし、ピークトゥーピーク（ｐｅａｋｔｏｐｅａｋ）ノイズでもよい。 Further, in the present embodiment, the noise amount NW is used as the “noise magnitude”, but the present invention is not limited to this. The “noise magnitude” may be, for example, RMS (Root-Mean-Quare) noise or peak-to-peak (peak to peak) noise.

また、本実施形態では、フィルタリング処理部５３が、カルマンフィルタを用いてフィルタリング処理を実行するが、本発明はこれに限定されない。フィルタリング処理部５３が、例えばローパスフィルタを用いてフィルタリング処理を実行してもよい。この場合には、強度調整部５４は、計測値のノイズの大きさに応じて、ローパスフィルタのフィルタリング処理の強度を調整する。具体的には、強度調整部５４は、計測値のノイズの大きさに応じて、ローパスフィルタのフィルタリング周波数を低減する。 Further, in the present embodiment, the filtering processing unit 53 executes the filtering processing using the Kalman filter, but the present invention is not limited to this. The filtering processing unit 53 may execute the filtering processing using, for example, a low-pass filter. In this case, the intensity adjusting unit 54 adjusts the intensity of the filtering process of the low-pass filter according to the magnitude of the noise of the measured value. Specifically, the intensity adjusting unit 54 reduces the filtering frequency of the low-pass filter according to the magnitude of the noise of the measured value.

なお、本実施形態に係る引張試験機１は、あくまでも本発明に係る材料試験機の態様の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において任意に変形および応用が可能である。 The tensile tester 1 according to the present embodiment is merely an example of the embodiment of the material tester according to the present invention, and can be arbitrarily modified and applied without departing from the gist of the present invention.

１引張試験機（材料試験機）
２引張試験機本体
４制御ユニット
１０クロスヘッド
１４ロードセル
１５変位センサ
１８サーボモータ
２０ロータリエンコーダ
２１上つかみ具
２２下つかみ具
３０統括制御装置
３２表示装置
３４引張試験プログラム実行装置
４０信号入出力ユニット
４２第１センサアンプ
４３カウンタ回路
４４サーボアンプ
４５第２センサアンプ
５０制御回路ユニット（制御装置）
５１通信部
５２フィードバック制御部
５３フィルタリング処理部
５４強度調整部
５５係数算出部
５２１減算器
５２２乗算器
５２３比例器
５２４積分器
５２５微分器
５２６加算器
ＣＰ、ＣＰＡ制御剛性
ｄＸ指令値
Ｅ１第１偏差（偏差）
Ｅ２第２偏差
ＥＤ伸び計測値（制御対象の計測値）
ＦＤ試験力計測値
Ｋｔカルマンゲイン
ＮＢＳ速度ノイズ比
ＮＷノイズ量（ノイズの大きさ）
ＲＧ所定範囲
ＲＶ範囲
ＳＧ１試験力測定信号
ＳＧ２回転測定信号
ＳＧ３伸び測定信号
ＳＶ、ＳＶＤストローク速度計測値
ＴＰ試験対象
Ｕ操作量
Ｕ１第１操作量
Ｕ２第２操作量
Ｕ３第３操作量
ＶＥ、ＶＥＤ伸び計測値速度
ＶＥＴ伸び速度目標値
ＸＤ変位計測値
ρ 調整係数 1 Tensile tester (material tester)
2 Tensile tester body 4 Control unit 10 Crosshead 14 Load cell 15 Displacement sensor 18 Servo motor 20 Rotary encoder 21 Upper gripper 22 Lower gripper 30 Control controller 32 Display device 34 Tensile test program execution device 40 Signal input / output unit 42 1 Sensor amplifier 43 Counter circuit 44 Servo amplifier 45 Second sensor amplifier 50 Control circuit unit (control device)
51 Communication unit 52 Feedback control unit 53 Filtering processing unit 54 Strength adjustment unit 55 Coefficient calculation unit 521 Subtractor 522 Multiplier 523 Proportional device 524 Integrator 525 Differentiator 526 Adder CP, CPA Control rigidity dX Command value E1 First deviation ( deviation)
E2 2nd deviation ED elongation measurement value (measurement value to be controlled)
FD test force measurement value Kt Kalman gain NBS speed noise ratio NW noise amount (noise magnitude)
RG Predetermined range RV range SG1 Test force measurement signal SG2 Rotation measurement signal SG3 Elongation measurement signal SV, SVD Stroke speed measurement value TP Test target U Operation amount U1 First operation amount U2 Second operation amount U3 Third operation amount VE, VED Elongation Measured speed VET Elongation speed Target value XD Displacement measured value ρ Adjustment coefficient

Claims

A material testing machine that applies a load to a test object and deforms the test object.
A filtering processing unit that executes filtering processing to reduce the noise of the measured value to be controlled, and
A feedback control unit that executes feedback control so that the deviation indicating the difference between the filtered measurement value and the target value corresponding to the measurement value becomes zero.
An intensity adjusting unit that adjusts the intensity of the filtering process according to the magnitude of the noise of the measured value.
A material testing machine equipped with.

The material tester is a tensile tester and
The material according to claim 1, wherein the strength adjusting unit adjusts the strength of the filtering process so that the speed noise ratio, which is the quotient of the magnitude of the stroke speed noise divided by the stroke speed, falls within a predetermined range. testing machine.

The filtering processing unit includes a Kalman filter.
The material testing machine according to claim 2, wherein the strength adjusting unit adjusts the Kalman gain so that the velocity noise ratio is within a predetermined range.

A coefficient calculation unit for calculating an adjustment coefficient for adjusting the Kalman gain is provided.
The coefficient calculation unit calculates the adjustment coefficient using the integrated value of the difference between the velocity noise ratio and the upper limit value of the predetermined range.
The material testing machine according to claim 3, wherein the strength adjusting unit adjusts the Kalman gain by adjusting the error variance in the Kalman filter according to the adjustment coefficient.

A control method for a material testing machine that applies a load to a test object and deforms the test object.
A filtering process step that executes a filtering process that reduces the noise of the measured value to be controlled, and
A feedback control step that executes feedback control so that the deviation indicating the difference between the filtered measurement value and the target value corresponding to the measurement value becomes zero.
An intensity adjustment step that adjusts the intensity of the filtering process according to the magnitude of the noise of the measured value, and
Material testing machine control methods, including.