JPH10222206A - 試験装置 - Google Patents
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- JPH10222206A JPH10222206A JP2032197A JP2032197A JPH10222206A JP H10222206 A JPH10222206 A JP H10222206A JP 2032197 A JP2032197 A JP 2032197A JP 2032197 A JP2032197 A JP 2032197A JP H10222206 A JPH10222206 A JP H10222206A
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- JP
- Japan
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- test
- displacement
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- control
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＰＩＤ制御器を備えた試験装置において、Ｐ
ＩＤ制御の制御係数を学習により最適化し得るものを提
供する。 【解決手段】 同一ロット内の複数のテストピースＴＰ
について順次試験するに際して、ＰＩＤ制御器２の制御
係数を記憶部８に記憶された最適値に補正値を加えた値
に設定するとともに、変位誤差面積演算部４により演算
された変位誤差面積と、変位速度誤差面積演算部５によ
り演算された変位速度誤差面積とを、加算器６により加
算して、供試体の変位および変位速度の目標変位および
目標変位速度への応答性の評価基準となる合計誤差面積
を求め、この合計誤差面積が記憶部８に記憶された最適
値よりも小さい場合には、記憶部８内の制御係数および
合計誤差面積の最適値を、そのときの制御係数および合
計誤差面積で置き換えることにより、試験が進行するに
したがって最適値がより適切な値に変更される。
ＩＤ制御の制御係数を学習により最適化し得るものを提
供する。 【解決手段】 同一ロット内の複数のテストピースＴＰ
について順次試験するに際して、ＰＩＤ制御器２の制御
係数を記憶部８に記憶された最適値に補正値を加えた値
に設定するとともに、変位誤差面積演算部４により演算
された変位誤差面積と、変位速度誤差面積演算部５によ
り演算された変位速度誤差面積とを、加算器６により加
算して、供試体の変位および変位速度の目標変位および
目標変位速度への応答性の評価基準となる合計誤差面積
を求め、この合計誤差面積が記憶部８に記憶された最適
値よりも小さい場合には、記憶部８内の制御係数および
合計誤差面積の最適値を、そのときの制御係数および合
計誤差面積で置き換えることにより、試験が進行するに
したがって最適値がより適切な値に変更される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、学習によりＰＩＤ
制御器の制御係数を適切に自動設定できる試験装置に関
する。
制御器の制御係数を適切に自動設定できる試験装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、試験片等のテストピースに与
えられる負荷（引っ張り荷重や圧縮荷重等）と、この負
荷によるテストピースの変位量との関係を測定する材料
試験装置において、制御装置内にＰＩＤ制御器を備えた
ものが知られている。このような材料試験装置では、テ
ストピースに負荷を与えるモータのドライバへの駆動入
力τを、テストピースの変位ｙが目標変位ｙDに追従し
て変化するように、ＰＩＤ制御によりフィードバック制
御している。すなわち、モータドライバへの駆動入力τ
は、
えられる負荷（引っ張り荷重や圧縮荷重等）と、この負
荷によるテストピースの変位量との関係を測定する材料
試験装置において、制御装置内にＰＩＤ制御器を備えた
ものが知られている。このような材料試験装置では、テ
ストピースに負荷を与えるモータのドライバへの駆動入
力τを、テストピースの変位ｙが目標変位ｙDに追従し
て変化するように、ＰＩＤ制御によりフィードバック制
御している。すなわち、モータドライバへの駆動入力τ
は、
【０００３】
【数１】
【０００４】となるように制御される。ここで、ｅは目
標変位と実際の変位の偏差ｙD−ｙであり、また、ＫP、
ＫD、ＫIは、ＰＩＤ制御の制御係数である。
標変位と実際の変位の偏差ｙD−ｙであり、また、ＫP、
ＫD、ＫIは、ＰＩＤ制御の制御係数である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ＰＩＤ制御においては、テストピースの変位ｙの目標変
位ｙDへの応答性は制御係数ＫP、ＫD、ＫIにより決まっ
て来るので、制御係数ＫP、ＫD、ＫIは適切な値に設定
されていることが求められる。しかしながら、その一方
で、同一の制御係数ＫP、ＫD、ＫIを用いたとしてもテ
ストピースの種類が異なることによって、この応答性は
変化してしまう。図６はこの事情を示すもので、異なる
種類のテストピースの変位ｙのグラフＢ、Ｃは、目標変
位ｙDのグラフＡの応答性が異なっている。
ＰＩＤ制御においては、テストピースの変位ｙの目標変
位ｙDへの応答性は制御係数ＫP、ＫD、ＫIにより決まっ
て来るので、制御係数ＫP、ＫD、ＫIは適切な値に設定
されていることが求められる。しかしながら、その一方
で、同一の制御係数ＫP、ＫD、ＫIを用いたとしてもテ
ストピースの種類が異なることによって、この応答性は
変化してしまう。図６はこの事情を示すもので、異なる
種類のテストピースの変位ｙのグラフＢ、Ｃは、目標変
位ｙDのグラフＡの応答性が異なっている。
【０００６】したがって、ＰＩＤ制御の制御係数ＫP、
ＫD、ＫIを固定していたのでは、この制御係数ＫP、Ｋ
D、ＫIは、さまざまな異なる種類のテストピース総てに
対して適切に設定されたものとはなり得ず、テストピー
スの種類によっては、変位ｙの目標変位ｙDへの十分な
応答性が得られない場合も生じ得る。
ＫD、ＫIを固定していたのでは、この制御係数ＫP、Ｋ
D、ＫIは、さまざまな異なる種類のテストピース総てに
対して適切に設定されたものとはなり得ず、テストピー
スの種類によっては、変位ｙの目標変位ｙDへの十分な
応答性が得られない場合も生じ得る。
【０００７】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、ＰＩＤ制御器を備えた試験装置におい
て、ＰＩＤ制御の制御係数を学習により最適化し得るも
のを提供することを目的とする。
されたもので、ＰＩＤ制御器を備えた試験装置におい
て、ＰＩＤ制御の制御係数を学習により最適化し得るも
のを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
示す図１、図２を参照して説明すると、請求項１に記載
の発明は、供試体に負荷を与えるアクチュエータ３１、
３２、３３と、供試体の変位または荷重を検出する検出
器３５、３６、２７と、検出器３５、３６、２７で検出
された検出値が目標値に近づくようにＰＩＤ制御を行な
ってアクチュエータ３１、３２、３３を制御する制御装
置１とを有する試験装置において、制御装置１は、予め
記憶されている最適値を第１の制御係数として用いた第
１の試験と、前記第１の制御係数を変更した第２の制御
係数を用いた第２の試験について、前記検出値の目標値
への応答性を評価し、前記第２の試験の応答性が前記第
１の試験の応答性より良好であると評価した場合には前
記最適値を第２の制御係数に変更する一方で、それ以外
の場合には前記最適値をそのまま保存する。
示す図１、図２を参照して説明すると、請求項１に記載
の発明は、供試体に負荷を与えるアクチュエータ３１、
３２、３３と、供試体の変位または荷重を検出する検出
器３５、３６、２７と、検出器３５、３６、２７で検出
された検出値が目標値に近づくようにＰＩＤ制御を行な
ってアクチュエータ３１、３２、３３を制御する制御装
置１とを有する試験装置において、制御装置１は、予め
記憶されている最適値を第１の制御係数として用いた第
１の試験と、前記第１の制御係数を変更した第２の制御
係数を用いた第２の試験について、前記検出値の目標値
への応答性を評価し、前記第２の試験の応答性が前記第
１の試験の応答性より良好であると評価した場合には前
記最適値を第２の制御係数に変更する一方で、それ以外
の場合には前記最適値をそのまま保存する。
【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１の試験
装置において、前記応答性の評価は、前記検出値と目標
値との誤差を所定時間にわたって積分した変位または負
荷誤差面積と、前記検出値の変化率と目標値の変化率と
の誤差を所定時間にわたって積分した変位または負荷変
化率誤差面積とを加え合わせた合計誤差面積の大きさ
を、前記第１の試験と前記第２の試験とで比較して、合
計誤差面積が小さい方が応答性がより良好であると評価
する。
装置において、前記応答性の評価は、前記検出値と目標
値との誤差を所定時間にわたって積分した変位または負
荷誤差面積と、前記検出値の変化率と目標値の変化率と
の誤差を所定時間にわたって積分した変位または負荷変
化率誤差面積とを加え合わせた合計誤差面積の大きさ
を、前記第１の試験と前記第２の試験とで比較して、合
計誤差面積が小さい方が応答性がより良好であると評価
する。
【００１０】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態について説明する。
明の実施の形態について説明する。
【００１２】図１は、本発明の材料試験装置の全体構成
を示す図である。
を示す図である。
【００１３】図示されるように、材料試験装置はテスト
ピースＴＰに引っ張り荷重または圧縮荷重を加えるもの
であり、その負荷枠２１は、テーブル２２上に立設され
た一対のねじ棹２３、２４の上端にヨーク２５を横架す
るとともに、ねじ棹２３、２４にクロスヘッド２６を螺
合して構成される。テーブル２２には負荷用のモータ３
１が設置され、このモータ３１の回転は、変速機３２を
介して一対のねじ棹２３、２４に伝達され、ねじ棹２
３、２４の回転によりクロスヘッド２６が昇降する。な
お、モータ３１を駆動するモータドライバ３３は制御装
置１により制御されるようになっている。
ピースＴＰに引っ張り荷重または圧縮荷重を加えるもの
であり、その負荷枠２１は、テーブル２２上に立設され
た一対のねじ棹２３、２４の上端にヨーク２５を横架す
るとともに、ねじ棹２３、２４にクロスヘッド２６を螺
合して構成される。テーブル２２には負荷用のモータ３
１が設置され、このモータ３１の回転は、変速機３２を
介して一対のねじ棹２３、２４に伝達され、ねじ棹２
３、２４の回転によりクロスヘッド２６が昇降する。な
お、モータ３１を駆動するモータドライバ３３は制御装
置１により制御されるようになっている。
【００１４】クロスヘッド２６にはロードセル２７を介
して上つかみ具２８が、テーブル２２には下つかみ具２
９が設けられる。テストピースＴＰは、上つかみ具２８
と下つかみ具２９により両端を把持され、クロスヘッド
２６の昇降によって引っ張り荷重または圧縮荷重が付与
される。この荷重はロードセル２７により検出されて、
増幅器３７およびＡ／Ｄ変換器３８を経て制御装置１に
入力される。
して上つかみ具２８が、テーブル２２には下つかみ具２
９が設けられる。テストピースＴＰは、上つかみ具２８
と下つかみ具２９により両端を把持され、クロスヘッド
２６の昇降によって引っ張り荷重または圧縮荷重が付与
される。この荷重はロードセル２７により検出されて、
増幅器３７およびＡ／Ｄ変換器３８を経て制御装置１に
入力される。
【００１５】一方、変速機３２にはパルスエンコーダ３
５が取り付けられ、変速機３２の回転あるいはねじ棹２
３、２４の回転に応じたパルスを出力する。このパルス
エンコーダ３５からのパルスがカウンタ３６でカウント
され、制御装置１に入力される。制御装置１は、このカ
ウンタ３６からの入力に基づいて、テストピースＴＰの
変位ｙ（実際にはこの変位ｙに相当する変速機３２によ
り変速されたモータの回転角）を検出する。
５が取り付けられ、変速機３２の回転あるいはねじ棹２
３、２４の回転に応じたパルスを出力する。このパルス
エンコーダ３５からのパルスがカウンタ３６でカウント
され、制御装置１に入力される。制御装置１は、このカ
ウンタ３６からの入力に基づいて、テストピースＴＰの
変位ｙ（実際にはこの変位ｙに相当する変速機３２によ
り変速されたモータの回転角）を検出する。
【００１６】このようにして、テストピースＴＰに付与
された荷重と、その荷重時のテストピースＴＰの変位ｙ
がそれぞれ検出され、テストピースＴＰの荷重−変位特
性が測定される。
された荷重と、その荷重時のテストピースＴＰの変位ｙ
がそれぞれ検出され、テストピースＴＰの荷重−変位特
性が測定される。
【００１７】制御装置１は、マイクロコンピュータとそ
の周辺部品から構成されているもので、入出力装置２０
と接続されている。この入出力装置２０からはテストピ
ースＴＰの目標変位ｙDに関するデータが入力される。
そして、このデータに基づいて、制御装置１内に備えら
れた波形発生回路１Ａから目標変位ｙDの波形が出力さ
れる。制御装置１は、テストピースの変位ｙがこの目標
変位ｙDに追従して変化するように、モータドライバ３
３への駆動入力τをＰＩＤ制御によりフィードバック制
御する。
の周辺部品から構成されているもので、入出力装置２０
と接続されている。この入出力装置２０からはテストピ
ースＴＰの目標変位ｙDに関するデータが入力される。
そして、このデータに基づいて、制御装置１内に備えら
れた波形発生回路１Ａから目標変位ｙDの波形が出力さ
れる。制御装置１は、テストピースの変位ｙがこの目標
変位ｙDに追従して変化するように、モータドライバ３
３への駆動入力τをＰＩＤ制御によりフィードバック制
御する。
【００１８】図２には、このＰＩＤ制御に関連する制御
装置１の内部構成を示す。
装置１の内部構成を示す。
【００１９】図示されるように、加算器３において、波
形発生回路１Ａから入力された目標変位ｙDと、モータ
３１の出力として検出されるテストピースＴＰの変位ｙ
との偏差ｅ＝ｙD−ｙが演算され、この偏差ｅがＰＩＤ
制御器２に入力される。ＰＩＤ制御器２は、前述の式
（１）に基づいてモータドライバ３３に駆動入力τを出
力し、モータ３１およびモータドライバ３３をフィード
バック制御する。
形発生回路１Ａから入力された目標変位ｙDと、モータ
３１の出力として検出されるテストピースＴＰの変位ｙ
との偏差ｅ＝ｙD−ｙが演算され、この偏差ｅがＰＩＤ
制御器２に入力される。ＰＩＤ制御器２は、前述の式
（１）に基づいてモータドライバ３３に駆動入力τを出
力し、モータ３１およびモータドライバ３３をフィード
バック制御する。
【００２０】変位誤差面積演算部４は、変位誤差面積Ｓ
Pを演算する。ここで、変位誤差面積ＳPについて図３を
参照にして説明する。図示されるように、グラフＤに示
される目標変位ｙDに対して、グラフＥに示される実際
のテストピースＴＰの変位ｙは、完全に追従することは
なく、ある程度の遅れが生じる。したがって、図に斜線
で示したように、所定の時間ｔ0までの間に、この目標
変位ｙDのグラフＤと変位ｙのグラフＥとの間に囲まれ
る領域が生じるが、この領域の面積を変位誤差面積ＳP
として演算する。すなわち、変位誤差面積ＳPとは、所
定の時間ｔ0にわたる目標変位ｙDと変位ｙの差分の積分
値である。したがって、変位誤差面積ＳPは、ＰＩＤ制
御によるテストピースの変位ｙの目標変位ｙDへの応答
性の程度の評価基準となるもので、変位誤差面積ＳPが
小さければ小さいほど応答性が高いことになる。
Pを演算する。ここで、変位誤差面積ＳPについて図３を
参照にして説明する。図示されるように、グラフＤに示
される目標変位ｙDに対して、グラフＥに示される実際
のテストピースＴＰの変位ｙは、完全に追従することは
なく、ある程度の遅れが生じる。したがって、図に斜線
で示したように、所定の時間ｔ0までの間に、この目標
変位ｙDのグラフＤと変位ｙのグラフＥとの間に囲まれ
る領域が生じるが、この領域の面積を変位誤差面積ＳP
として演算する。すなわち、変位誤差面積ＳPとは、所
定の時間ｔ0にわたる目標変位ｙDと変位ｙの差分の積分
値である。したがって、変位誤差面積ＳPは、ＰＩＤ制
御によるテストピースの変位ｙの目標変位ｙDへの応答
性の程度の評価基準となるもので、変位誤差面積ＳPが
小さければ小さいほど応答性が高いことになる。
【００２１】また、変位速度誤差面積演算部５は、変位
速度（変化率）誤差面積ＳDを演算する。この変位速度
誤差面積ＳDについて図４を参照にして説明する。変位
速度誤差面積ＳDを演算する前提として、変位速度誤差
面積演算部５は、変位ｙおよび目標変位ｙDを一階微分
して、変位速度ｖおよび目標変位速度ｖDを演算する機
能を備えている。このように演算された目標変位速度ｖ
Dは図のグラフＦのように変化するのに対して、変位速
度ｖは図のグラフＧのようにある程度の遅れをもって追
従する。したがって、変位誤差面積ＳPの場合と同様
に、所定の時間ｔ0までの間に、この目標変位速度ｖDの
グラフＦと変位速度ｖのグラフＧとの間に囲まれる領域
（図の斜線の領域）の面積を変位速度誤差面積ＳDとし
て演算する。すなわち、変位速度誤差面積ＳDとは、所
定の時間ｔ0にわたる目標変位速度ｖDと変位速度ｖの差
分の積分値である。この変位速度誤差面積ＳDは、ＰＩ
Ｄ制御によるテストピースの変位速度ｖの目標変位速度
ｖDへの応答性の程度の評価基準となるもので、変位速
度誤差面積ＳDが小さければ小さいほど応答性が高いこ
とになる。
速度（変化率）誤差面積ＳDを演算する。この変位速度
誤差面積ＳDについて図４を参照にして説明する。変位
速度誤差面積ＳDを演算する前提として、変位速度誤差
面積演算部５は、変位ｙおよび目標変位ｙDを一階微分
して、変位速度ｖおよび目標変位速度ｖDを演算する機
能を備えている。このように演算された目標変位速度ｖ
Dは図のグラフＦのように変化するのに対して、変位速
度ｖは図のグラフＧのようにある程度の遅れをもって追
従する。したがって、変位誤差面積ＳPの場合と同様
に、所定の時間ｔ0までの間に、この目標変位速度ｖDの
グラフＦと変位速度ｖのグラフＧとの間に囲まれる領域
（図の斜線の領域）の面積を変位速度誤差面積ＳDとし
て演算する。すなわち、変位速度誤差面積ＳDとは、所
定の時間ｔ0にわたる目標変位速度ｖDと変位速度ｖの差
分の積分値である。この変位速度誤差面積ＳDは、ＰＩ
Ｄ制御によるテストピースの変位速度ｖの目標変位速度
ｖDへの応答性の程度の評価基準となるもので、変位速
度誤差面積ＳDが小さければ小さいほど応答性が高いこ
とになる。
【００２２】このように演算された変位誤差面積ＳPと
変位速度誤差面積ＳDは、加算器６において加算され、
合計誤差面積ＳI＝ＳP＋ＳDが求められる。この合計誤
差面積ＳIは、変位ｙおよび変位速度ｖの両方を考慮し
たＰＩＤ制御の応答性の評価基準となるものである。
変位速度誤差面積ＳDは、加算器６において加算され、
合計誤差面積ＳI＝ＳP＋ＳDが求められる。この合計誤
差面積ＳIは、変位ｙおよび変位速度ｖの両方を考慮し
たＰＩＤ制御の応答性の評価基準となるものである。
【００２３】比較部７は、この合計誤差面積ＳIを、記
憶部８に記憶されている合計誤差面積の最適値ＳI′と
比較するものである。記憶部８には、合計誤差面積ＳI
の最適値ＳI′の他に、ＰＩＤ制御の制御係数ＫP、Ｋ
D、ＫIの最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′が記憶されてい
る。
憶部８に記憶されている合計誤差面積の最適値ＳI′と
比較するものである。記憶部８には、合計誤差面積ＳI
の最適値ＳI′の他に、ＰＩＤ制御の制御係数ＫP、Ｋ
D、ＫIの最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′が記憶されてい
る。
【００２４】制御係数設定部１０は、後述するように、
これらの最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′に基づいてＰＩＤ
制御器２の実際の制御係数ＫP、ＫD、ＫIを設定する。
そして本発明では、最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′
が、試験の進行に伴う学習により、最適なものに自動的
に変更されるようになっている。
これらの最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′に基づいてＰＩＤ
制御器２の実際の制御係数ＫP、ＫD、ＫIを設定する。
そして本発明では、最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′
が、試験の進行に伴う学習により、最適なものに自動的
に変更されるようになっている。
【００２５】以下、この学習の手順について説明する。
本発明では、一つのロット内に含まれる多数のテストピ
ースが試験されることを前提としており、また、同一ロ
ット内に含まれる各テストピースはその特性が類似して
いると想定することにより、同一ロット内での試験の進
行に伴って、そのロットに適したＰＩＤ制御の制御係数
が学習されて行くようになっている。そして、この学習
の手段として、同一ロット内のテストピースのそれぞれ
の試験において、目標変位ｙおよび目標変位速度ｙDに
対するテストピースの変位ｙおよび変位速度ｖが検出さ
れ、これらから合計誤差面積ＳIが演算される。
本発明では、一つのロット内に含まれる多数のテストピ
ースが試験されることを前提としており、また、同一ロ
ット内に含まれる各テストピースはその特性が類似して
いると想定することにより、同一ロット内での試験の進
行に伴って、そのロットに適したＰＩＤ制御の制御係数
が学習されて行くようになっている。そして、この学習
の手段として、同一ロット内のテストピースのそれぞれ
の試験において、目標変位ｙおよび目標変位速度ｙDに
対するテストピースの変位ｙおよび変位速度ｖが検出さ
れ、これらから合計誤差面積ＳIが演算される。
【００２６】この場合、同一ロット内の１個目のテスト
ピースＴＰを試験するときには、ＰＩＤ制御の制御係数
の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′および合計誤差面積の最
適値ＳI′には、記憶部８内のバックアップメモリ９に
保存されているバックアップ値α、β、γ、σが、それ
ぞれ設定される。なお、このバックアップメモリ９は、
材料試験装置の電源をＯＦＦした後もバックアップ値を
保存する。
ピースＴＰを試験するときには、ＰＩＤ制御の制御係数
の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′および合計誤差面積の最
適値ＳI′には、記憶部８内のバックアップメモリ９に
保存されているバックアップ値α、β、γ、σが、それ
ぞれ設定される。なお、このバックアップメモリ９は、
材料試験装置の電源をＯＦＦした後もバックアップ値を
保存する。
【００２７】さらに本発明では、制御係数設定部１０に
より、同一ロット内の１個目のテストピースＴＰの試験
においては、ＰＩＤ制御器２に実際に設定される制御係
数ＫP、ＫD、ＫIに対して、これらのバックアップ値
α、β、γが設定される。これに対して、同一ロット内
の２個目のテストピースＴＰの試験以降は、ＰＩＤ制御
器２に実際に設定される制御係数ＫP、ＫD、ＫIとし
て、制御係数の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′に対してラ
ンダムかつ微小な補正値ΔＫD、ΔＫP、ΔＫIを加えた
値ＫD′＋ΔＫD、ＫP′＋ΔＫP、ＫI′＋ΔＫIが設定さ
れる。ここで、ランダムかつ微小な補正値ΔＫD、ΔＫ
P、ΔＫIはあらかじめ設定しておくようにしてもよい
し、使用者が任意に選べるようにしてもよい。
より、同一ロット内の１個目のテストピースＴＰの試験
においては、ＰＩＤ制御器２に実際に設定される制御係
数ＫP、ＫD、ＫIに対して、これらのバックアップ値
α、β、γが設定される。これに対して、同一ロット内
の２個目のテストピースＴＰの試験以降は、ＰＩＤ制御
器２に実際に設定される制御係数ＫP、ＫD、ＫIとし
て、制御係数の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′に対してラ
ンダムかつ微小な補正値ΔＫD、ΔＫP、ΔＫIを加えた
値ＫD′＋ΔＫD、ＫP′＋ΔＫP、ＫI′＋ΔＫIが設定さ
れる。ここで、ランダムかつ微小な補正値ΔＫD、ΔＫ
P、ΔＫIはあらかじめ設定しておくようにしてもよい
し、使用者が任意に選べるようにしてもよい。
【００２８】このようにして各テストピースに対する試
験が進行するのであるが、この各試験で演算された合計
誤差面積ＳIは、比較器７において合計誤差面積の最適
値ＳI′と比較される。この結果、合計誤差面積ＳIが最
適値ＳI′以上である場合には、制御係数および合計誤
差面積の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′はそのまま
としておく。
験が進行するのであるが、この各試験で演算された合計
誤差面積ＳIは、比較器７において合計誤差面積の最適
値ＳI′と比較される。この結果、合計誤差面積ＳIが最
適値ＳI′以上である場合には、制御係数および合計誤
差面積の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′はそのまま
としておく。
【００２９】これに対して、合計誤差面積ＳIが最適値
ＳI′よりも小さい場合には、今回の試験で用いられた
制御係数ＫP、ＫD、ＫI、すなわち最適値ＫP′、Ｋ
D′、ＫI′に補正値ΔＫD、ΔＫP、ΔＫIを加えた制御
係数は、ＰＩＤ制御の制御係数としてより適切なもので
あると考えて、制御係数の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′
および合計誤差面積の最適値ＳI′の値を、今回の試験
で用いられた制御係数ＫP、ＫD、ＫIおよび合計誤差面
積ＳIの値で置き換える。このようにして、同一ロット
内の試験の進行にしたがって、制御係数および合計誤差
面積の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′は変更されて
行き、試験の進行に従って徐々に真に適切な値に自動的
に設定されて行く。
ＳI′よりも小さい場合には、今回の試験で用いられた
制御係数ＫP、ＫD、ＫI、すなわち最適値ＫP′、Ｋ
D′、ＫI′に補正値ΔＫD、ΔＫP、ΔＫIを加えた制御
係数は、ＰＩＤ制御の制御係数としてより適切なもので
あると考えて、制御係数の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′
および合計誤差面積の最適値ＳI′の値を、今回の試験
で用いられた制御係数ＫP、ＫD、ＫIおよび合計誤差面
積ＳIの値で置き換える。このようにして、同一ロット
内の試験の進行にしたがって、制御係数および合計誤差
面積の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′は変更されて
行き、試験の進行に従って徐々に真に適切な値に自動的
に設定されて行く。
【００３０】つぎに本発明によるＰＩＤ制御の手順を、
図５のフローチャートにしたがって説明する。
図５のフローチャートにしたがって説明する。
【００３１】本発明の材料試験装置による試験を開始す
るときには、ステップＳ１において、バックアップメモ
リ９から制御係数および合計誤差面積のバックアップ値
α、β、γ、σを読み込み、ＰＩＤ制御器２に実際に設
定される制御係数ＫP、ＫD、ＫIは、それぞれバックア
ップ値α、β、γを設定される。また、記憶部８に記憶
される制御係数の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′および合
計誤差面積ＳIの最適値には、それぞれバックアップ値
α、β、γ、σを設定する。なお、ここで、試験を開始
するとは、例えば、同一ロットの１個目のテストピース
ＴＰの試験を開始する場合、または材料試験装置の電源
をＯＦＦの状態からＯＮにして試験を開始する場合であ
る。
るときには、ステップＳ１において、バックアップメモ
リ９から制御係数および合計誤差面積のバックアップ値
α、β、γ、σを読み込み、ＰＩＤ制御器２に実際に設
定される制御係数ＫP、ＫD、ＫIは、それぞれバックア
ップ値α、β、γを設定される。また、記憶部８に記憶
される制御係数の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′および合
計誤差面積ＳIの最適値には、それぞれバックアップ値
α、β、γ、σを設定する。なお、ここで、試験を開始
するとは、例えば、同一ロットの１個目のテストピース
ＴＰの試験を開始する場合、または材料試験装置の電源
をＯＦＦの状態からＯＮにして試験を開始する場合であ
る。
【００３２】ステップＳ２においては、ＰＩＤ制御の制
御係数ＫP、ＫD、ＫIを用いて、同一ロット内の一つの
テストピースについて試験が行われる。ステップＳ３に
おいては、ステップＳ２における試験結果から、変位誤
差面積演算部４が、変位誤差面積ＳPを演算する。ステ
ップＳ４においては、ステップＳ２における試験結果か
ら、変位速度誤差面積演算部５が、変位速度誤差面積Ｓ
Dを演算する。ステップＳ５においては、加算器６によ
り、ステップＳ３において演算された変位誤差面積ＳP
と、ステップＳ４において演算された変位速度誤差面積
ＳDとが加算されて、合計誤差面積ＳIが演算される。
御係数ＫP、ＫD、ＫIを用いて、同一ロット内の一つの
テストピースについて試験が行われる。ステップＳ３に
おいては、ステップＳ２における試験結果から、変位誤
差面積演算部４が、変位誤差面積ＳPを演算する。ステ
ップＳ４においては、ステップＳ２における試験結果か
ら、変位速度誤差面積演算部５が、変位速度誤差面積Ｓ
Dを演算する。ステップＳ５においては、加算器６によ
り、ステップＳ３において演算された変位誤差面積ＳP
と、ステップＳ４において演算された変位速度誤差面積
ＳDとが加算されて、合計誤差面積ＳIが演算される。
【００３３】ステップＳ６においては、この合計誤差面
積ＳIが、記憶部８に記憶されている合計誤差面積の最
適値ＳI′と比較される。このステップＳ６の比較の結
果、合計誤差面積ＳIが最適値ＳI′よりも小さい場合に
はステップＳ７に進み、今回使用されたＰＩＤ制御器２
の制御係数ＫP、ＫD、ＫIは記憶部８に記憶されている
制御係数の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′よりもこのテス
トピースが含まれるロットに対して最適なものであると
考え、制御係数および合計誤差面積の最適値ＫP′、Ｋ
D′、ＫI′、ＳI′の値を今回の制御に使用されたＫP、
ＫD、ＫI、ＳIに置き換えたのち、ステップＳ８に進
む。
積ＳIが、記憶部８に記憶されている合計誤差面積の最
適値ＳI′と比較される。このステップＳ６の比較の結
果、合計誤差面積ＳIが最適値ＳI′よりも小さい場合に
はステップＳ７に進み、今回使用されたＰＩＤ制御器２
の制御係数ＫP、ＫD、ＫIは記憶部８に記憶されている
制御係数の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′よりもこのテス
トピースが含まれるロットに対して最適なものであると
考え、制御係数および合計誤差面積の最適値ＫP′、Ｋ
D′、ＫI′、ＳI′の値を今回の制御に使用されたＫP、
ＫD、ＫI、ＳIに置き換えたのち、ステップＳ８に進
む。
【００３４】一方、合計誤差面積ＳIが最適値ＳI′以上
である場合には、制御係数および合計誤差面積の最適値
ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′は、なお最適なものである
と考えて、これらの値はそのままで、ステップＳ８に進
む。
である場合には、制御係数および合計誤差面積の最適値
ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′は、なお最適なものである
と考えて、これらの値はそのままで、ステップＳ８に進
む。
【００３５】ステップＳ８においては、今回と同一ロッ
ト内の他のテストピースについて、さらに試験を行うか
否かが判定される。ここで、同一ロット内の他のテスト
ピースの試験を行うと判定された場合には、ステップＳ
９に進み、ＰＩＤ制御器２の各制御係数ＫP、ＫD、ＫI
を、現在の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′にランダムに定
められる微小な補正値ΔＫD、ΔＫP、ΔＫIを加えた値
ＫD′＋ΔＫD、ＫP′＋ΔＫP、ＫI′＋ΔＫIへとそれぞ
れ置き換えたのち、ステップＳ２に戻る。
ト内の他のテストピースについて、さらに試験を行うか
否かが判定される。ここで、同一ロット内の他のテスト
ピースの試験を行うと判定された場合には、ステップＳ
９に進み、ＰＩＤ制御器２の各制御係数ＫP、ＫD、ＫI
を、現在の最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′にランダムに定
められる微小な補正値ΔＫD、ΔＫP、ΔＫIを加えた値
ＫD′＋ΔＫD、ＫP′＋ΔＫP、ＫI′＋ΔＫIへとそれぞ
れ置き換えたのち、ステップＳ２に戻る。
【００３６】このようにして、この新たなテストピース
についての試験は、同一ロット内の前回のテストピース
の試験までで得られた最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′にラ
ンダムな微小補正を加えた制御係数を用いて行われ、こ
の補正後の制御係数がステップＳ６において前回までよ
り最適なものと判定されれば、ステップＳ７において最
適値ＫP′、ＫD′、ＫI′を置き換える。これにより、
同一ロット内で多数のテストピースを試験して行くうち
に、材料試験装置は、真に適切な最適値を徐々に学習し
て行くことができる。
についての試験は、同一ロット内の前回のテストピース
の試験までで得られた最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′にラ
ンダムな微小補正を加えた制御係数を用いて行われ、こ
の補正後の制御係数がステップＳ６において前回までよ
り最適なものと判定されれば、ステップＳ７において最
適値ＫP′、ＫD′、ＫI′を置き換える。これにより、
同一ロット内で多数のテストピースを試験して行くうち
に、材料試験装置は、真に適切な最適値を徐々に学習し
て行くことができる。
【００３７】一方、ステップＳ８において、同一ロット
内の他のテストピースについての試験を行わないと判定
されたときには、そのロットについての試験が終了した
か、もはや試験自体を継続しないということであるか
ら、ステップＳ１０において、バックアップ値α、β、
γ、σを、その時点での制御係数および合計誤差面積の
最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′で置き換えて、バッ
クアップメモリ９内に保存して、ルーチン終了する。
内の他のテストピースについての試験を行わないと判定
されたときには、そのロットについての試験が終了した
か、もはや試験自体を継続しないということであるか
ら、ステップＳ１０において、バックアップ値α、β、
γ、σを、その時点での制御係数および合計誤差面積の
最適値ＫP′、ＫD′、ＫI′、ＳI′で置き換えて、バッ
クアップメモリ９内に保存して、ルーチン終了する。
【００３８】なお、上記実施の形態は、材料試験装置に
よりテストピースに対して引っ張り荷重または圧縮荷重
のいずれかが、例えばテストピースが破断または破壊さ
れるまで負荷される場合を想定して記述されているが、
本発明の実施の形態はこのような場合に限られず、例え
ば、同一ロット内の複数の各テストピースに対して、圧
縮荷重や引っ張り荷重が繰り返しまたは大きさを変えて
与えられる疲労試験装置に対しても適用が可能である。
よりテストピースに対して引っ張り荷重または圧縮荷重
のいずれかが、例えばテストピースが破断または破壊さ
れるまで負荷される場合を想定して記述されているが、
本発明の実施の形態はこのような場合に限られず、例え
ば、同一ロット内の複数の各テストピースに対して、圧
縮荷重や引っ張り荷重が繰り返しまたは大きさを変えて
与えられる疲労試験装置に対しても適用が可能である。
【００３９】また、上記実施の形態では、テストピース
ＴＰの変位に基づいて誤差面積を演算したが、誤差面積
はテストピースＴＰに付与される負荷（上記実施の形態
ではロードセル２７により検出される）に基づいて、上
記実施の形態における変位を負荷に置き換えた形で演算
するようにしてもよい。
ＴＰの変位に基づいて誤差面積を演算したが、誤差面積
はテストピースＴＰに付与される負荷（上記実施の形態
ではロードセル２７により検出される）に基づいて、上
記実施の形態における変位を負荷に置き換えた形で演算
するようにしてもよい。
【００４０】また、上記実施の形態におけるＰＩＤ制御
は、比例制御、積分制御、微分制御の総ての成分を含ん
でいるが、本発明におけるＰＩＤ制御は、比例制御、積
分制御、微分制御、あるいはこれらの任意の組み合わせ
であればよく、必ずしも比例制御、積分制御、微分制御
の総てを含む必要はない。
は、比例制御、積分制御、微分制御の総ての成分を含ん
でいるが、本発明におけるＰＩＤ制御は、比例制御、積
分制御、微分制御、あるいはこれらの任意の組み合わせ
であればよく、必ずしも比例制御、積分制御、微分制御
の総てを含む必要はない。
【００４１】また、上記実施の形態では、合計誤差面積
を用いて制御の応答性を評価しているが、本発明の制御
の応答性の評価方法は合計誤差面積を用いた方法に限ら
れず、制御の応答性が評価できるものであれば任意の方
法が使用可能である。
を用いて制御の応答性を評価しているが、本発明の制御
の応答性の評価方法は合計誤差面積を用いた方法に限ら
れず、制御の応答性が評価できるものであれば任意の方
法が使用可能である。
【００４２】また、上記実施の形態では、請求項との関
係において、テストピースＴＰが供試体に、モータ３
１、変速機３２、モータドライバ３３がアクチュエータ
に、パルスエンコーダ３５、カウンタ３６、ロードセル
２７が検出器に、それぞれ対応する。
係において、テストピースＴＰが供試体に、モータ３
１、変速機３２、モータドライバ３３がアクチュエータ
に、パルスエンコーダ３５、カウンタ３６、ロードセル
２７が検出器に、それぞれ対応する。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも２回の試験
において使用された第１および第２の制御係数のうち、
目標値に対する検出値の応答性が良好である試験の制御
係数が最適値として記憶され、次回の制御はこの最適値
に基づいて行われるようにしたので、複数の供試体の試
験において最適な制御係数が試験の度に学習されること
になり、供試体の変位または負荷の目標値への応答性の
高い試験を行なうことができる。また、請求項２の発明
は、目標値と実測値との誤差面積を求めて応答性を判断
するようにしたので、簡単な構成で制御係数を学習でき
る。
において使用された第１および第２の制御係数のうち、
目標値に対する検出値の応答性が良好である試験の制御
係数が最適値として記憶され、次回の制御はこの最適値
に基づいて行われるようにしたので、複数の供試体の試
験において最適な制御係数が試験の度に学習されること
になり、供試体の変位または負荷の目標値への応答性の
高い試験を行なうことができる。また、請求項２の発明
は、目標値と実測値との誤差面積を求めて応答性を判断
するようにしたので、簡単な構成で制御係数を学習でき
る。
【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示す構成図
である。
である。
【図２】同じく一実施の形態の制御装置を示すブロック
構成図である。
構成図である。
【図３】同じく一実施の形態におけるテストピースの目
標変位ｙD、実際の変位ｙおよび変位誤差面積ＳPの関係
を示す特性図である。
標変位ｙD、実際の変位ｙおよび変位誤差面積ＳPの関係
を示す特性図である。
【図４】同じく一実施の形態におけるテストピースの目
標変位速度ｖD、実際の変位速度ｖおよび変位速度誤差
面積ＳDの関係を示す特性図である。
標変位速度ｖD、実際の変位速度ｖおよび変位速度誤差
面積ＳDの関係を示す特性図である。
【図５】同じく制御装置によるＰＩＤ制御の処理手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図６】テストピースの変位と目標変位との関係を示す
特性図である。
特性図である。
１ 制御装置 １Ａ 波形発生回路 ２ ＰＩＤ制御器 ３ 加算器 ４ 変位誤差面積演算部 ５ 変位速度誤差面積演算部 ６ 加算器 ７ 比較部 ８ 記憶部 ９ バックアップメモリ １０ 制御係数設定部 ２０ 入出力装置 ２７ ロードセル ３１ モータ ３２ 変速機 ３３ モータドライバ ３５ パルスエンコーダ ３６ カウンタ ＴＰ テストピース
Claims (2)
- 【請求項１】供試体に負荷を与えるアクチュエータと、 前記供試体の変位または荷重を検出する検出器と、 前記検出器で検出された検出値が目標値に近づくように
ＰＩＤ制御を行なって前記アクチュエータを制御する制
御装置とを有する試験装置において、 前記制御装置は、予め記憶されている最適値を第１の制
御係数として用いた第１の試験と、前記第１の制御係数
を変更した第２の制御係数を用いた第２の試験につい
て、前記検出値の目標値への応答性を評価し、前記第２
の試験の応答性が前記第１の試験の応答性より良好であ
ると評価した場合には前記最適値を第２の制御係数に変
更する一方で、それ以外の場合には前記最適値をそのま
ま保存することを特徴とする試験装置。 - 【請求項２】請求項１の試験装置において、 前記応答性の評価は、前記検出値と目標値との誤差を所
定時間にわたって積分した変位または負荷誤差面積と、
前記検出値の変化率と目標値の変化率との誤差を所定時
間にわたって積分した変位または負荷変化率誤差面積を
加え合わせた合計誤差面積の大きさを、前記第１の試験
と前記第２の試験とで比較して、合計誤差面積が小さい
方が応答性がより良好であると評価することを特徴とす
る試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032197A JPH10222206A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | 試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2032197A JPH10222206A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | 試験装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10222206A true JPH10222206A (ja) | 1998-08-21 |
Family
ID=12023873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2032197A Withdrawn JPH10222206A (ja) | 1997-02-03 | 1997-02-03 | 試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10222206A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003308101A (ja) * | 2002-04-16 | 2003-10-31 | Yokogawa Electric Corp | オフライン診断システム |
| JP2012527937A (ja) * | 2009-05-28 | 2012-11-12 | アイエムティ インフォメーション マネージメント テクノロジー アーゲー | 人工呼吸器およびその調整方法 |
| CN109564138A (zh) * | 2016-06-29 | 2019-04-02 | 伊利诺斯工具制品有限公司 | 对不同系统参数进行实时补偿的测试系统 |
| JP2020159897A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 |
-
1997
- 1997-02-03 JP JP2032197A patent/JPH10222206A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003308101A (ja) * | 2002-04-16 | 2003-10-31 | Yokogawa Electric Corp | オフライン診断システム |
| JP2012527937A (ja) * | 2009-05-28 | 2012-11-12 | アイエムティ インフォメーション マネージメント テクノロジー アーゲー | 人工呼吸器およびその調整方法 |
| CN109564138A (zh) * | 2016-06-29 | 2019-04-02 | 伊利诺斯工具制品有限公司 | 对不同系统参数进行实时补偿的测试系统 |
| US10866176B2 (en) | 2016-06-29 | 2020-12-15 | Illinois Tool Works Inc. | Testing system with real-time compensation of varying system parameters |
| CN109564138B (zh) * | 2016-06-29 | 2022-03-18 | 伊利诺斯工具制品有限公司 | 对改变的系统参数具有实时补偿的测试系统 |
| JP2020159897A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 株式会社島津製作所 | 材料試験機、及び、材料試験機の制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050301 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050316 |