JPH1164194A - 材料試験機 - Google Patents
材料試験機Info
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- JPH1164194A JPH1164194A JP21855297A JP21855297A JPH1164194A JP H1164194 A JPH1164194 A JP H1164194A JP 21855297 A JP21855297 A JP 21855297A JP 21855297 A JP21855297 A JP 21855297A JP H1164194 A JPH1164194 A JP H1164194A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 油圧サーボ系の作動中に、試料に加わる荷重
や変位を検出する検出アンプのレンジ切替を安定に実行
し得る材料試験機を提供する。 【解決手段】 試料に加えられた荷重または変位を検出
する検出アンプの増幅倍率をレンジ切替手段により設定
すると共に、検出アンプによる検出値をAD変換器を介
してデジタル変換した後、デジタル係数器にて検出アン
プの増幅倍率に応じて係数処理してその検出倍率を一定
化した上で、該デジタル係数器の出力値と制御目標値と
の偏差値を求めてデジタル制御装置を作動させるように
し、更にレンジ切替手段により検出アンプに対する増幅
倍率の切り替えが実行される期間、該増幅倍率の切り替
え直前におけるデジタル係数器の出力を保持するホール
ド回路を備える。
や変位を検出する検出アンプのレンジ切替を安定に実行
し得る材料試験機を提供する。 【解決手段】 試料に加えられた荷重または変位を検出
する検出アンプの増幅倍率をレンジ切替手段により設定
すると共に、検出アンプによる検出値をAD変換器を介
してデジタル変換した後、デジタル係数器にて検出アン
プの増幅倍率に応じて係数処理してその検出倍率を一定
化した上で、該デジタル係数器の出力値と制御目標値と
の偏差値を求めてデジタル制御装置を作動させるように
し、更にレンジ切替手段により検出アンプに対する増幅
倍率の切り替えが実行される期間、該増幅倍率の切り替
え直前におけるデジタル係数器の出力を保持するホール
ド回路を備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、試験機本体に装着
した試料に荷重または変位を加える油圧サーボ系の作動
を、前記試料に加わった荷重または変位とその制御目標
値との偏差値に基づいてフィードバック制御する材料試
験機に係り、特に荷重または変位を検出する検出系アン
プのレンジ切替に拘わることなく上記フィードバック制
御系を安定に動作させ得る電気油圧サーボ型の材料試験
機に関する。
した試料に荷重または変位を加える油圧サーボ系の作動
を、前記試料に加わった荷重または変位とその制御目標
値との偏差値に基づいてフィードバック制御する材料試
験機に係り、特に荷重または変位を検出する検出系アン
プのレンジ切替に拘わることなく上記フィードバック制
御系を安定に動作させ得る電気油圧サーボ型の材料試験
機に関する。
【0002】
【関連する背景技術】近時、各種試料に対する適用範囲
が広く、しかも精度の高い制御が可能なことから、図1
に示すように構成された閉ループ式の電気油圧サーボ型
の材料試験機が注目されている。この材料試験機は、概
略的には試験機本体をなすフレーム1にロードセル2を
介して装着された試験片(試料)Sに対して、油圧アク
チュエータ3を用いて荷重や変位を加えるように構成さ
れる。この油圧アクチュエータ3は、油圧源4からサー
ボ弁5を介して与えられる圧力油(油圧)を受けて作動
するものである。また制御部6は、サーボアンプ7を介
して上記サーボ弁5の作動を制御するもので、基本的に
は制御ゲイン設定部6aにより設定された制御ゲインの
下で作動するコントロールユニット6bを備え、前記試
験片Sに加わる荷重や変位が、信号発生器6cにより生
成した制御目標値となるように前記サーボアンプ7の作
動を制御し、ひいては油圧アクチュエータ3の作動を制
御する如く構成される。
が広く、しかも精度の高い制御が可能なことから、図1
に示すように構成された閉ループ式の電気油圧サーボ型
の材料試験機が注目されている。この材料試験機は、概
略的には試験機本体をなすフレーム1にロードセル2を
介して装着された試験片(試料)Sに対して、油圧アク
チュエータ3を用いて荷重や変位を加えるように構成さ
れる。この油圧アクチュエータ3は、油圧源4からサー
ボ弁5を介して与えられる圧力油(油圧)を受けて作動
するものである。また制御部6は、サーボアンプ7を介
して上記サーボ弁5の作動を制御するもので、基本的に
は制御ゲイン設定部6aにより設定された制御ゲインの
下で作動するコントロールユニット6bを備え、前記試
験片Sに加わる荷重や変位が、信号発生器6cにより生
成した制御目標値となるように前記サーボアンプ7の作
動を制御し、ひいては油圧アクチュエータ3の作動を制
御する如く構成される。
【0003】尚、試験片Sに加えられた荷重(実荷重)
は前記ロードセル2によって検出される。また上記荷重
の印加によって試験片Sに生じる変位(実変位)は、例
えばアクチュエータ3の作動量(変位量)として変位計
8を介して検出され、更に前記荷重の印加によって試験
片Sに生じる歪みは該試験片Sに貼付された歪ゲージ9
により検出される。
は前記ロードセル2によって検出される。また上記荷重
の印加によって試験片Sに生じる変位(実変位)は、例
えばアクチュエータ3の作動量(変位量)として変位計
8を介して検出され、更に前記荷重の印加によって試験
片Sに生じる歪みは該試験片Sに貼付された歪ゲージ9
により検出される。
【0004】ここで制御部6について今少し詳しく説明
すると、この制御部6はマイクロプロセッサ等からなる
デジタル制御装置6eを主体として構成される。そして
図2に示すように、例えばロードセル2を介して求めら
れる試験片(試料)Sに生じた荷重(制御量)を検出ア
ンプ6dを介して検出し、その検出値(実荷重)と前記
信号発生器6cから与えられる制御目標値との偏差値Δ
を偏差器6fにて求めている。そして前記デジタル制御
装置6eにおいて上記偏差値Δが零(0)となるよう
に、前記サーボアンプ7の作動をフィードバック制御す
るように構成される。尚、前記制御ゲイン設定部6a
は、このようなフィードバック制御系におけるループゲ
インが最適化するように、前記デジタル制御装置6eの
制御ゲインを設定するものである。
すると、この制御部6はマイクロプロセッサ等からなる
デジタル制御装置6eを主体として構成される。そして
図2に示すように、例えばロードセル2を介して求めら
れる試験片(試料)Sに生じた荷重(制御量)を検出ア
ンプ6dを介して検出し、その検出値(実荷重)と前記
信号発生器6cから与えられる制御目標値との偏差値Δ
を偏差器6fにて求めている。そして前記デジタル制御
装置6eにおいて上記偏差値Δが零(0)となるよう
に、前記サーボアンプ7の作動をフィードバック制御す
るように構成される。尚、前記制御ゲイン設定部6a
は、このようなフィードバック制御系におけるループゲ
インが最適化するように、前記デジタル制御装置6eの
制御ゲインを設定するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで試験片Sに生
じた荷重や変位を検出する検出アンプ6dは、専ら高感
度なアナログ増幅器等によって構成される。この為、上
記検出アンプ6dからなるアナログ検出系において検出
される制御量(荷重や変位)に電源ノイズ等の雑音が混
入することが否めない。特に試験片Sに生じる荷重や変
位の制御量が微小で、その検出レベルが低い場合、上記
制御量が雑音中に埋もれ易くなる。即ち、検出値の十分
なS/Nを確保することが困難となり、制御精度が劣化
する。
じた荷重や変位を検出する検出アンプ6dは、専ら高感
度なアナログ増幅器等によって構成される。この為、上
記検出アンプ6dからなるアナログ検出系において検出
される制御量(荷重や変位)に電源ノイズ等の雑音が混
入することが否めない。特に試験片Sに生じる荷重や変
位の制御量が微小で、その検出レベルが低い場合、上記
制御量が雑音中に埋もれ易くなる。即ち、検出値の十分
なS/Nを確保することが困難となり、制御精度が劣化
する。
【0006】そこで従来では、検出対象とする制御量の
信号レベルに応じて検出アンプ6dの増幅倍率(増幅ゲ
イン)を変更し、これによってそのS/Nを確保するこ
とが行われている。この処理は、所謂検出アンプ6dの
レンジ切替と称され、例えば1倍,2倍,5倍,10倍と
言うように、その増幅倍率が選択的に設定される。ちな
みにこの場合には、例えば特開平3−248033号公
報に示されるように、上記増幅倍率の変更に連動させて
制御目標値のレベルも同時に変更することが行われる。
しかし一般に、検出信号に対するレンジ切替と制御目標
値のレベル変更とのタイミングにずれが生じることが否
めない。そこでこの公報では、制御目標値のレベル変更
が完了するまでの間、レンジ切替の実行直前に求めた検
出値と制御目標値との偏差値を、ホールド回路を用いて
保持することで上記タイミングのずれに起因する制御の
乱れを防ぐ技術が示されている。
信号レベルに応じて検出アンプ6dの増幅倍率(増幅ゲ
イン)を変更し、これによってそのS/Nを確保するこ
とが行われている。この処理は、所謂検出アンプ6dの
レンジ切替と称され、例えば1倍,2倍,5倍,10倍と
言うように、その増幅倍率が選択的に設定される。ちな
みにこの場合には、例えば特開平3−248033号公
報に示されるように、上記増幅倍率の変更に連動させて
制御目標値のレベルも同時に変更することが行われる。
しかし一般に、検出信号に対するレンジ切替と制御目標
値のレベル変更とのタイミングにずれが生じることが否
めない。そこでこの公報では、制御目標値のレベル変更
が完了するまでの間、レンジ切替の実行直前に求めた検
出値と制御目標値との偏差値を、ホールド回路を用いて
保持することで上記タイミングのずれに起因する制御の
乱れを防ぐ技術が示されている。
【0007】しかしながらこの場合、検出アンプの増幅
倍率の変更に伴って、その制御系の全体的なループゲイ
ンが変化することが否めない。特に図2に示すように、
そのフィードバック制御系がデジタル回路で実現される
場合、検出アンプの増幅倍率の変更(レンジ切替)に伴
うループゲインの変化に応じてデジタル制御装置6eの
制御ゲインを設定し直す必要が生じるので、その制御が
非常に大掛かりなものとなる。
倍率の変更に伴って、その制御系の全体的なループゲイ
ンが変化することが否めない。特に図2に示すように、
そのフィードバック制御系がデジタル回路で実現される
場合、検出アンプの増幅倍率の変更(レンジ切替)に伴
うループゲインの変化に応じてデジタル制御装置6eの
制御ゲインを設定し直す必要が生じるので、その制御が
非常に大掛かりなものとなる。
【0008】また図2に示すようにフィードバック制御
系が構成される場合には、アナログ増幅器によって構成
される検出アンプ6dでのレンジ切替には、一般的に数
十m秒程度の時間を要するが、前述したデジタル回路を
主体として実現されるフィードバック制御系におけるレ
ンジ切替は、100μ秒程度の制御周期のタイミングで
速やかに実行される。この為、デジタル系でのレンジ切
替とアナログ系でのレンジ切替とにおけるレンジ切り替
えの大きなタイミングのずれに起因して、デジタル制御
系の動作が不安定化することが否めない。
系が構成される場合には、アナログ増幅器によって構成
される検出アンプ6dでのレンジ切替には、一般的に数
十m秒程度の時間を要するが、前述したデジタル回路を
主体として実現されるフィードバック制御系におけるレ
ンジ切替は、100μ秒程度の制御周期のタイミングで
速やかに実行される。この為、デジタル系でのレンジ切
替とアナログ系でのレンジ切替とにおけるレンジ切り替
えの大きなタイミングのずれに起因して、デジタル制御
系の動作が不安定化することが否めない。
【0009】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、油圧サーボ系の作動をフィード
バック制御するデジタル制御装置の制御ゲインを変更す
ることなしに、試料に生じた荷重や変位のレベルに応じ
てそのアナログ検出系のレンジ切替を安定に実行するこ
とのできる材料試験機を提供することにある。
たもので、その目的は、油圧サーボ系の作動をフィード
バック制御するデジタル制御装置の制御ゲインを変更す
ることなしに、試料に生じた荷重や変位のレベルに応じ
てそのアナログ検出系のレンジ切替を安定に実行するこ
とのできる材料試験機を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る材料試験機は、試験機本体に装着され
た試料に荷重または変位を加える油圧サーボ系の作動
を、制御目標値と検出アンプを介して求められる前記試
料に加えられた荷重または変位の検出値との偏差値に基
づいて、デジタル制御装置を介してフィードバック制御
するようにしたものであって、特に前記試料に加えられ
た荷重または変位を検出する検出アンプの増幅倍率をレ
ンジ切替手段により設定すると共に、該連出アンプによ
る検出値をAD変換器を介してデジタル変換した後、デ
ジタル係数器にて前記検出アンプの増幅倍率に応じて係
数処理することでその検出倍率を一定化した上で、該デ
ジタル係数器の出力値と前記制御目標値との偏差値を求
めて前記デジタル制御装置を作動させるようにし、更に
前記レンジ切替手段による前記検出アンプに対する増幅
倍率の切り替えが実行される期間、該増幅倍率の切り替
え直前における前記デジタル制御装置の前記油圧サーボ
系に対する制御値を一定に保持する保持手段を備えたこ
とを特徴としている。
べく本発明に係る材料試験機は、試験機本体に装着され
た試料に荷重または変位を加える油圧サーボ系の作動
を、制御目標値と検出アンプを介して求められる前記試
料に加えられた荷重または変位の検出値との偏差値に基
づいて、デジタル制御装置を介してフィードバック制御
するようにしたものであって、特に前記試料に加えられ
た荷重または変位を検出する検出アンプの増幅倍率をレ
ンジ切替手段により設定すると共に、該連出アンプによ
る検出値をAD変換器を介してデジタル変換した後、デ
ジタル係数器にて前記検出アンプの増幅倍率に応じて係
数処理することでその検出倍率を一定化した上で、該デ
ジタル係数器の出力値と前記制御目標値との偏差値を求
めて前記デジタル制御装置を作動させるようにし、更に
前記レンジ切替手段による前記検出アンプに対する増幅
倍率の切り替えが実行される期間、該増幅倍率の切り替
え直前における前記デジタル制御装置の前記油圧サーボ
系に対する制御値を一定に保持する保持手段を備えたこ
とを特徴としている。
【0011】特に請求項2に記載するように前記保持手
段を、前記検出アンプの増幅倍率の切り替え直前におけ
る前記デジタル係数器の出力値を、上記増幅倍率の切り
替えが完了するまで保持して前記偏差器に与えるホール
ド回路として実現することを特徴としている。即ち、本
発明は検出アンプを介して試料に加えられた荷重または
変位を検出すると共に、その検出値をAD変換器を介し
てデジタル変換した後、デジタル係数器にて前記検出ア
ンプの増幅倍率に応じて係数処理してその検出倍率を一
定化した上で偏差器に与えてその制御目標値との偏差を
求めるに際し、前記検出アンプの増幅倍率を変更設定す
るに要する期間、例えばデジタル係数器の出力値をホー
ルドすることで、制御目標値を変更することなく、また
デジタル制御装置の制御ゲインを変更することなしに、
しかもアナログ系とデジタル系とにおける制御タイミン
グのずれに拘わりなく、簡易に、且つ安定にそのレンジ
切替を行い得るようにしたことを特徴としている。
段を、前記検出アンプの増幅倍率の切り替え直前におけ
る前記デジタル係数器の出力値を、上記増幅倍率の切り
替えが完了するまで保持して前記偏差器に与えるホール
ド回路として実現することを特徴としている。即ち、本
発明は検出アンプを介して試料に加えられた荷重または
変位を検出すると共に、その検出値をAD変換器を介し
てデジタル変換した後、デジタル係数器にて前記検出ア
ンプの増幅倍率に応じて係数処理してその検出倍率を一
定化した上で偏差器に与えてその制御目標値との偏差を
求めるに際し、前記検出アンプの増幅倍率を変更設定す
るに要する期間、例えばデジタル係数器の出力値をホー
ルドすることで、制御目標値を変更することなく、また
デジタル制御装置の制御ゲインを変更することなしに、
しかもアナログ系とデジタル系とにおける制御タイミン
グのずれに拘わりなく、簡易に、且つ安定にそのレンジ
切替を行い得るようにしたことを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る材料試験機について、特に試料に対して
荷重または変位を加える油圧サーボ系のフィードバック
制御動作中における制御量のアナログ検出系のレンジ切
替機能について説明する。この実施形態に係る材料試験
機は、基本的には前述した図1に示すように、ロードセ
ル2を介してフレーム1と油圧アクチュエータ3との間
に試験片(試料)Sを装着する試験機本体と、サーボア
ンプ7を介してサーボ弁5の作動を制御して、前記油圧
アクチュエータ3により前記試験片(試料)Sに加える
荷重または変位をフィードバック制御する制御部(デジ
タル制御系)6とを備えて構成される。特に上記デジタ
ル制御系は、基本的には検出アンプ6dを介して検出さ
れる荷重または変位の検出値をデジタル変換して取り込
み、その検出値と信号発生器6cから与えられる制御目
標値との偏差値Δに基づいて、所定の制御ゲインの下で
前記油圧サーボ系に対する制御出力をデジタル演算によ
って求めるPID制御装置として実現される。
実施形態に係る材料試験機について、特に試料に対して
荷重または変位を加える油圧サーボ系のフィードバック
制御動作中における制御量のアナログ検出系のレンジ切
替機能について説明する。この実施形態に係る材料試験
機は、基本的には前述した図1に示すように、ロードセ
ル2を介してフレーム1と油圧アクチュエータ3との間
に試験片(試料)Sを装着する試験機本体と、サーボア
ンプ7を介してサーボ弁5の作動を制御して、前記油圧
アクチュエータ3により前記試験片(試料)Sに加える
荷重または変位をフィードバック制御する制御部(デジ
タル制御系)6とを備えて構成される。特に上記デジタ
ル制御系は、基本的には検出アンプ6dを介して検出さ
れる荷重または変位の検出値をデジタル変換して取り込
み、その検出値と信号発生器6cから与えられる制御目
標値との偏差値Δに基づいて、所定の制御ゲインの下で
前記油圧サーボ系に対する制御出力をデジタル演算によ
って求めるPID制御装置として実現される。
【0013】さてこの材料試験機が特徴とするところ
は、図3に制御部6の機能的な概略構成を示すように、
検出アンプ6dを主体とするアナログ検出系と、この検
出アンプ6dを介して検出された試料Sに生じた荷重ま
たは変位の検出値に従って油圧サーボ系11の作動をデ
ジタル的にフィードバック制御するデジタル制御系とか
らなる。
は、図3に制御部6の機能的な概略構成を示すように、
検出アンプ6dを主体とするアナログ検出系と、この検
出アンプ6dを介して検出された試料Sに生じた荷重ま
たは変位の検出値に従って油圧サーボ系11の作動をデ
ジタル的にフィードバック制御するデジタル制御系とか
らなる。
【0014】特に上記デジタル制御系は、前記検出アン
プ6dの増幅倍率(検出レンジ)を、例えば1倍,2倍,
5倍,10倍と言うように選択的に切り替え設定するレ
ンジ切替制御部12と、上記検出アンプ6dを介して検
出された荷重または変位からなる検出値をデジタル変換
するAD変換器13と、前記検出アンプ6dに設定され
たレンジ(増幅倍率)に応じて前記AD変換器13によ
りデジタル変換された検出値を係数処理するデジタル係
数器14と、係数処理された検出値を保持するホールド
回路15とを備えている点にある。しかして偏差器6f
は、前記ホールド回路15を介して得られた検出値と信
号発生器6cが発生した制御目標値との偏差値Δを求て
おり、デジタル制御装置6eは所定の制御ゲインの下で
上記偏差値Δに従って前記油圧サーボ系11の作動を制
御するものとなっている。尚、前記デジタル係数器14
およびホールド回路15は、前記レンジ切替制御部12
によってその作動が制御される。
プ6dの増幅倍率(検出レンジ)を、例えば1倍,2倍,
5倍,10倍と言うように選択的に切り替え設定するレ
ンジ切替制御部12と、上記検出アンプ6dを介して検
出された荷重または変位からなる検出値をデジタル変換
するAD変換器13と、前記検出アンプ6dに設定され
たレンジ(増幅倍率)に応じて前記AD変換器13によ
りデジタル変換された検出値を係数処理するデジタル係
数器14と、係数処理された検出値を保持するホールド
回路15とを備えている点にある。しかして偏差器6f
は、前記ホールド回路15を介して得られた検出値と信
号発生器6cが発生した制御目標値との偏差値Δを求て
おり、デジタル制御装置6eは所定の制御ゲインの下で
上記偏差値Δに従って前記油圧サーボ系11の作動を制
御するものとなっている。尚、前記デジタル係数器14
およびホールド回路15は、前記レンジ切替制御部12
によってその作動が制御される。
【0015】このように構成される制御系における特徴
的な機能とその動作について説明すると、前記検出アン
プ6dは高感度なアナログ増幅器によって構成されてお
り、レンジ切替制御部12の制御により、その増幅倍率
(検出レンジ)が選択的に設定されるように構成されて
いる。この検出アンプ6dのレンジ切替は、増幅器の回
路定数を変更する等してハード的に実行され、その切り
替え処理には数十m秒程度の時間を要する。
的な機能とその動作について説明すると、前記検出アン
プ6dは高感度なアナログ増幅器によって構成されてお
り、レンジ切替制御部12の制御により、その増幅倍率
(検出レンジ)が選択的に設定されるように構成されて
いる。この検出アンプ6dのレンジ切替は、増幅器の回
路定数を変更する等してハード的に実行され、その切り
替え処理には数十m秒程度の時間を要する。
【0016】これに対して制御部6におけるAD変換器
13やデジタル係数器14等からなる各処理機能は、例
えば100μ秒の制御周期の下で演算処理を実行してお
り、デジタル係数器14における係数処理に用いられる
係数についても、上記制御周期で切り替え設定されるよ
うになっている。このデジタル係数器14は、前記レン
ジ切換制御部12の制御を受けて、前記検出アンプ6d
でのレンジ切替に連動してその係数値が変更されるもの
で、例えば検出アンプ6dでの検出レンジが10倍に設
定された場合、AD変換器13からの出力を(1/1
0)に変換することで、試料Sに生じた荷重または変位
の検出倍率を一定に保つ役割を担う。
13やデジタル係数器14等からなる各処理機能は、例
えば100μ秒の制御周期の下で演算処理を実行してお
り、デジタル係数器14における係数処理に用いられる
係数についても、上記制御周期で切り替え設定されるよ
うになっている。このデジタル係数器14は、前記レン
ジ切換制御部12の制御を受けて、前記検出アンプ6d
でのレンジ切替に連動してその係数値が変更されるもの
で、例えば検出アンプ6dでの検出レンジが10倍に設
定された場合、AD変換器13からの出力を(1/1
0)に変換することで、試料Sに生じた荷重または変位
の検出倍率を一定に保つ役割を担う。
【0017】即ち、例えばロードセル2により検出され
る荷重値が、その最大荷重の(1/10)程度であり、
この荷重値をS/N良く高感度に検出するべく前記検出
アンプ6dの検出レンジを10倍に設定すると、該検出
アンプ6dから出力される制御量の信号レベルは通常の
10倍となる。デジタル係数器14は、このような検出
アンプ6dからの出力信号を前記AD変換器13を介し
てデジタル変換した値を、前記検出アンプ6dの検出レ
ンジに対応して(1/10)に係数処理することで、偏
差器6fに与えるべく制御量を本来のレベルに復元する
役割を担っている。
る荷重値が、その最大荷重の(1/10)程度であり、
この荷重値をS/N良く高感度に検出するべく前記検出
アンプ6dの検出レンジを10倍に設定すると、該検出
アンプ6dから出力される制御量の信号レベルは通常の
10倍となる。デジタル係数器14は、このような検出
アンプ6dからの出力信号を前記AD変換器13を介し
てデジタル変換した値を、前記検出アンプ6dの検出レ
ンジに対応して(1/10)に係数処理することで、偏
差器6fに与えるべく制御量を本来のレベルに復元する
役割を担っている。
【0018】このような検出アンプ6dに対するレンジ
切替と、これに連動した係数処理により、検出倍率を一
定に保った条件のまま、アナログ系において混入する電
源ノイズ等の雑音成分が低減され、そのS/Nの向上が
図られる。ひいては雑音に起因する制御系の誤動作が防
止され、その動作安定化が図られる。即ち、検出アンプ
6dの増幅倍率を高くして荷重または変位を高感度に検
出しても、そこに混入する雑音成分は一定のままなの
で、これによって検出信号に対する雑音成分の比率を小
さくすることができる。
切替と、これに連動した係数処理により、検出倍率を一
定に保った条件のまま、アナログ系において混入する電
源ノイズ等の雑音成分が低減され、そのS/Nの向上が
図られる。ひいては雑音に起因する制御系の誤動作が防
止され、その動作安定化が図られる。即ち、検出アンプ
6dの増幅倍率を高くして荷重または変位を高感度に検
出しても、そこに混入する雑音成分は一定のままなの
で、これによって検出信号に対する雑音成分の比率を小
さくすることができる。
【0019】ところで上記検出アンプ6dにおけるレン
ジ切替に伴うデジタル系での動作モードの切り替えは、
前述したようにその制御周期のタイミングで高速に実行
される。この為、例えば油圧サーボ系11に対するフィ
ードバック制御動作中にレンジ切替が指示されると、検
出アンプ6dでレンジ切り替えタイミングとの間に時間
的なずれが生じることが否めない。そこでレンジ切替制
御部12では、検出アンプ6dでのレンジ切替が完了す
るまで、デジタル制御装置6eが油圧サーボ系11に対
して与える制御出力を一定に保つべく、前記ホールド回
路15を作動させている。
ジ切替に伴うデジタル系での動作モードの切り替えは、
前述したようにその制御周期のタイミングで高速に実行
される。この為、例えば油圧サーボ系11に対するフィ
ードバック制御動作中にレンジ切替が指示されると、検
出アンプ6dでレンジ切り替えタイミングとの間に時間
的なずれが生じることが否めない。そこでレンジ切替制
御部12では、検出アンプ6dでのレンジ切替が完了す
るまで、デジタル制御装置6eが油圧サーボ系11に対
して与える制御出力を一定に保つべく、前記ホールド回
路15を作動させている。
【0020】即ち、レンジ切替制御部12は、レンジ切
替が指示されたとき、デジタル係数器14の出力を一定
期間に亘って保持し、レンジ切替直前における検出値を
そのまま偏差器6fに与えるものとなっている。そして
検出アンプ6dでのレンジ切替が完了し、既にレンジ切
替が実行されたデジタル係数器14を介して検出値が正
しく求められた時点で、再度、デジタル係数器14から
の出力を前記偏差器6fに与えるものとなっている。
替が指示されたとき、デジタル係数器14の出力を一定
期間に亘って保持し、レンジ切替直前における検出値を
そのまま偏差器6fに与えるものとなっている。そして
検出アンプ6dでのレンジ切替が完了し、既にレンジ切
替が実行されたデジタル係数器14を介して検出値が正
しく求められた時点で、再度、デジタル係数器14から
の出力を前記偏差器6fに与えるものとなっている。
【0021】かくしてこのように構成された制御系によ
れば、図4にその制御処理の概念を時間的な経緯として
示すように、油圧サーボ系11に対する制御動作中にレ
ンジ切替信号Sが与えられると、制御系6におけるデジ
タル係数器14は、その制御周期を規定するクロックC
Pに従って、図中Aに示すようにその係数を速やかに切
り替える。しかしながら検出アンプ6dにおけるレンジ
切替は、図中Bに示すように数十m秒の遅れを経て完了
する。
れば、図4にその制御処理の概念を時間的な経緯として
示すように、油圧サーボ系11に対する制御動作中にレ
ンジ切替信号Sが与えられると、制御系6におけるデジ
タル係数器14は、その制御周期を規定するクロックC
Pに従って、図中Aに示すようにその係数を速やかに切
り替える。しかしながら検出アンプ6dにおけるレンジ
切替は、図中Bに示すように数十m秒の遅れを経て完了
する。
【0022】しかしてレンジ切替制御部12は、上述し
た検出アンプ6dのレンジ切替時間を見込んで図中Hに
示すようにホールド信号を出力し、ホールド回路15を
作動させている。この結果、レンジ切替直前の検出値C
1が、前記検出アンプ6dのレンジ切り替えが完了する
までホールド回路15に保持され、一定の検出値C2と
して偏差器6fに与えられる。特にホールド回路15
は、デジタル係数器14の係数値が変更される直前の該
デジタル係数器14の出力をそのまま保持し、これを偏
差器6fに与えるものとなっている。そして検出アンプ
6dのレンジ切り替えが完了した後には、新たな検出レ
ンジの下で求められた検出値C3が偏差器8bに与えら
れることになる。
た検出アンプ6dのレンジ切替時間を見込んで図中Hに
示すようにホールド信号を出力し、ホールド回路15を
作動させている。この結果、レンジ切替直前の検出値C
1が、前記検出アンプ6dのレンジ切り替えが完了する
までホールド回路15に保持され、一定の検出値C2と
して偏差器6fに与えられる。特にホールド回路15
は、デジタル係数器14の係数値が変更される直前の該
デジタル係数器14の出力をそのまま保持し、これを偏
差器6fに与えるものとなっている。そして検出アンプ
6dのレンジ切り替えが完了した後には、新たな検出レ
ンジの下で求められた検出値C3が偏差器8bに与えら
れることになる。
【0023】ちなみに検出アンプ6dのレンジ切り替え
が完了するまでの期間においては、デジタル係数器14
はAD変換器13の出力を、既にレンジ切り替えが完了
していると看做して係数処理するので、その出力は図中
Dに示すように本来のレベルの検出値とは大きく異なっ
たものとなる。即ち、検出アンプ6dでの増幅倍率が1
0倍に設定された場合、デジタル係数器14はその出力
を(1/10)に係数処理して検出倍率を一定に保とう
とするが、実際には検出アンプ6dの出力が10倍とな
っていないので、係数処理された検出値は、図中信号D
に示すように本来のレベルの(1/10)となる。この
ように検出レベルの大きく異なる信号Dが偏差器6fに
与えられることを防ぐべく、レンジ切替制御部12では
ホールド回路15を作動させている。そしてレンジ切替
直前にデジタル係数器14から出力されている検出値を
保持することで、上記の如く大きく変化するデジタル係
数器14からの不本意な検出値がそのまま偏差器6fに
与えられることを防いでいる。
が完了するまでの期間においては、デジタル係数器14
はAD変換器13の出力を、既にレンジ切り替えが完了
していると看做して係数処理するので、その出力は図中
Dに示すように本来のレベルの検出値とは大きく異なっ
たものとなる。即ち、検出アンプ6dでの増幅倍率が1
0倍に設定された場合、デジタル係数器14はその出力
を(1/10)に係数処理して検出倍率を一定に保とう
とするが、実際には検出アンプ6dの出力が10倍とな
っていないので、係数処理された検出値は、図中信号D
に示すように本来のレベルの(1/10)となる。この
ように検出レベルの大きく異なる信号Dが偏差器6fに
与えられることを防ぐべく、レンジ切替制御部12では
ホールド回路15を作動させている。そしてレンジ切替
直前にデジタル係数器14から出力されている検出値を
保持することで、上記の如く大きく変化するデジタル係
数器14からの不本意な検出値がそのまま偏差器6fに
与えられることを防いでいる。
【0024】そして検出アンプ6dのレンジ切替が完了
した後には、検出アンプ6dから出力される検出値は、
図中Eに示すようにその増幅倍率に応じたものとなる。
このときデジタル係数器14は上記検出アンプ6dの増
幅倍率に応じて上記検出値Eを係数処理して、その出力
が一定の検出倍率の検出値C3に復元する。そこでホー
ルド回路15は、前述したホールド信号Hの消滅に伴
い、上記デジタル係数器14にて係数処理して求められ
た検出値C3を通過させ、これを偏差器6fに与えるこ
とになる。
した後には、検出アンプ6dから出力される検出値は、
図中Eに示すようにその増幅倍率に応じたものとなる。
このときデジタル係数器14は上記検出アンプ6dの増
幅倍率に応じて上記検出値Eを係数処理して、その出力
が一定の検出倍率の検出値C3に復元する。そこでホー
ルド回路15は、前述したホールド信号Hの消滅に伴
い、上記デジタル係数器14にて係数処理して求められ
た検出値C3を通過させ、これを偏差器6fに与えるこ
とになる。
【0025】従って上述した如くして検出アンプ6dの
レンジ切り替えが完了するまでの期間、そのレンジ切り
替え直前の検出値をホールド回路15に保持し、これに
よって油圧サーボ系11に与える制御出力値を一定に保
持する機能を備えたこの実施形態に係る材料試験機によ
れば、油圧サーボ系11を作動させながら、そのときの
試験状態等に応じて検出アンプ6dのレンジを適宜切り
替えても、例えば偏差器6fに与える検出値の連続性を
確保することができる。従ってその制御目標に応じたレ
ンジの下で、油圧サーボ系11における荷重や変位の制
御量をS/N良く検出して、そのフィードバック制御を
安定に、且つ高精度に実行することが可能となる。
レンジ切り替えが完了するまでの期間、そのレンジ切り
替え直前の検出値をホールド回路15に保持し、これに
よって油圧サーボ系11に与える制御出力値を一定に保
持する機能を備えたこの実施形態に係る材料試験機によ
れば、油圧サーボ系11を作動させながら、そのときの
試験状態等に応じて検出アンプ6dのレンジを適宜切り
替えても、例えば偏差器6fに与える検出値の連続性を
確保することができる。従ってその制御目標に応じたレ
ンジの下で、油圧サーボ系11における荷重や変位の制
御量をS/N良く検出して、そのフィードバック制御を
安定に、且つ高精度に実行することが可能となる。
【0026】特に上述した構成によれば、検出アンプ6
dに対して設定した増幅倍率(検出レンジ)に応じてデ
ジタル係数器14における係数を設定して、偏差器6f
に与える検出値の検出倍率を一定に保つので、信号発生
器6cから偏差器6fに与える制御目標値のレベルを変
更する必要がない。しかも信号検出系のゲインが一定に
保たれるので、デジタル制御装置6eにおける制御ゲイ
ンを変更する必要もない。従って非常に簡易に、その検
出系の検出レンジ(増幅倍率)を切り替えることが可能
となる。
dに対して設定した増幅倍率(検出レンジ)に応じてデ
ジタル係数器14における係数を設定して、偏差器6f
に与える検出値の検出倍率を一定に保つので、信号発生
器6cから偏差器6fに与える制御目標値のレベルを変
更する必要がない。しかも信号検出系のゲインが一定に
保たれるので、デジタル制御装置6eにおける制御ゲイ
ンを変更する必要もない。従って非常に簡易に、その検
出系の検出レンジ(増幅倍率)を切り替えることが可能
となる。
【0027】また油圧サーボ系11に対する作動制御を
実行しながら、その検出系の検出レンジを適宜切り替え
設定することができ、レンジの切り換え動作期間におけ
る制御系の動作不安定化を招くことがない。従って試料
Sの試験状態に応じて適応的に検出レンジの切り替えを
行うことが可能となるので、試験機に対する取り扱いを
容易ならしめ、更には試験効率の向上を図り得る等の効
果が奏せられる。
実行しながら、その検出系の検出レンジを適宜切り替え
設定することができ、レンジの切り換え動作期間におけ
る制御系の動作不安定化を招くことがない。従って試料
Sの試験状態に応じて適応的に検出レンジの切り替えを
行うことが可能となるので、試験機に対する取り扱いを
容易ならしめ、更には試験効率の向上を図り得る等の効
果が奏せられる。
【0028】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えばデジタル制御装置6eが油圧サ
ーボ系11に与える制御出力をホールドすることによっ
て検出アンプ6dのレンジ切替に伴う油圧サーボ系11
の動作不安定化か防止するようにしても良い。或いは偏
差器6fの出力(偏差値Δ)をホールドすることによっ
て、同様な機能を実現することも可能である。この場
合、検出アンプ6dの検出レンジを切り替える期間、信
号発生器6cから偏差器6fに与える制御目標値を一定
に保つことが望ましい。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
るものではない。例えばデジタル制御装置6eが油圧サ
ーボ系11に与える制御出力をホールドすることによっ
て検出アンプ6dのレンジ切替に伴う油圧サーボ系11
の動作不安定化か防止するようにしても良い。或いは偏
差器6fの出力(偏差値Δ)をホールドすることによっ
て、同様な機能を実現することも可能である。この場
合、検出アンプ6dの検出レンジを切り替える期間、信
号発生器6cから偏差器6fに与える制御目標値を一定
に保つことが望ましい。その他、本発明はその要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、レ
ンジ切替手段により増幅倍率が設定される検出アンプを
介して試料に加えられた荷重または変位を検出し、この
検出アンプによる検出値をAD変換器を介してデジタル
変換した後、前記検出アンプの増幅倍率に応じて前記デ
ジタル変換された検出値を係数処理してその検出倍率を
一定化するデジタル係数器とを備え、デジタル制御装置
では上記デジタル係数器の出力値と前記試料に加える荷
重または変位に対する制御目標値との偏差値に従って油
圧サーボ系の作動をフィードバック制御するようにし、
前記レンジ切替手段による前記検出アンプに対する増幅
倍率の切り替えが実行される期間、該増幅倍率の切り替
え直前における前記デジタル制御装置の前記油圧サーボ
系に対する制御値を一定に保持する保持手段を備えてい
る。具体的には、保持手段として、前記デジタル偏差器
の出力を保持するホールド回路、または偏差器の出力を
保持するホールド回路を備えている。
ンジ切替手段により増幅倍率が設定される検出アンプを
介して試料に加えられた荷重または変位を検出し、この
検出アンプによる検出値をAD変換器を介してデジタル
変換した後、前記検出アンプの増幅倍率に応じて前記デ
ジタル変換された検出値を係数処理してその検出倍率を
一定化するデジタル係数器とを備え、デジタル制御装置
では上記デジタル係数器の出力値と前記試料に加える荷
重または変位に対する制御目標値との偏差値に従って油
圧サーボ系の作動をフィードバック制御するようにし、
前記レンジ切替手段による前記検出アンプに対する増幅
倍率の切り替えが実行される期間、該増幅倍率の切り替
え直前における前記デジタル制御装置の前記油圧サーボ
系に対する制御値を一定に保持する保持手段を備えてい
る。具体的には、保持手段として、前記デジタル偏差器
の出力を保持するホールド回路、または偏差器の出力を
保持するホールド回路を備えている。
【0030】従って本発明によれば、検出アンプのレン
ジ切替に拘わることなく、デジタル制御装置に与える検
出値の検出倍率を一定に保つことができるので、制御目
標値やデジタル制御装置の制御ゲインを変更することな
しに検出アンプのレンジを切り替えて、その制御精度を
高めることができる。しかもホールド回路により、アナ
ログ系とデジタル系でのレンジ切替のタイミングのずれ
に起因する制御誤差を吸収するので、そのレンジ切替を
安定に実行することができる。従って材料試験機の取り
扱いを容易ならしめると共に、試験効率の向上を図り得
る等の実用上多大なる効果が奏せられる。
ジ切替に拘わることなく、デジタル制御装置に与える検
出値の検出倍率を一定に保つことができるので、制御目
標値やデジタル制御装置の制御ゲインを変更することな
しに検出アンプのレンジを切り替えて、その制御精度を
高めることができる。しかもホールド回路により、アナ
ログ系とデジタル系でのレンジ切替のタイミングのずれ
に起因する制御誤差を吸収するので、そのレンジ切替を
安定に実行することができる。従って材料試験機の取り
扱いを容易ならしめると共に、試験効率の向上を図り得
る等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図1】本発明の一実施形態に係る材料試験機の概略的
な構成を示す図。
な構成を示す図。
【図2】本発明に係る電気油圧サーボ型の材料試験機に
おける制御系の構成を示すブロック線図。
おける制御系の構成を示すブロック線図。
【図3】本発明に係る材料試験機の特徴的なレンジ切替
機能を実現する制御系の概略的な構成を示す図。
機能を実現する制御系の概略的な構成を示す図。
【図4】レンジ切り替え時の制御処理の概念を時間的な
経緯として示す図。
経緯として示す図。
S 試料(試験片) 1 フレーム 2 ロードセル 3 油圧アクチュエータ 4 油圧源 5 サーボ弁 6 制御部 8 変位計 6c 信号発生器 6d 検出アンプ 6e デジタル制御装置 6f 偏差器 8c コントローラ 9 サーボアンプ 11 油圧サーボ系 12 レンジ切替制御部 13 AD変換器 14 デジタル係数器 15 ホールド回路
Claims (2)
- 【請求項1】 試験機本体に装着された試料に荷重また
は変位を加える油圧サーボ系と、レンジ切替手段により
設定された増幅倍率の下で前記試料に加えられた荷重ま
たは変位を検出する検出アンプと、この検出アンプによ
る上記荷重または変位の検出値をデジタル変換するAD
変換器と、前記検出アンプの増幅倍率に応じて前記デジ
タル変換された検出値を係数処理して前記荷重または変
位に対する検出倍率を一定化するデジタル係数器と、こ
のデジタル係数器の出力値と前記試料に加える荷重また
は変位に対する制御目標値との偏差値を求める偏差器
と、上記偏差値に従って前記油圧サーボ系の作動をフィ
ードバック制御するデジタル制御装置と、前記レンジ切
替手段による前記検出アンプに対する増幅倍率の切り替
えが実行される期間、該増幅倍率の切り替え直前におけ
る前記デジタル制御装置の前記油圧サーボ系に対する制
御値を一定に保持する保持手段とを具備したことを特徴
とする材料試験機。 - 【請求項2】 前記保持手段は、前記検出アンプの増幅
倍率の切り替え直前における前記デジタル係数器の出力
値を、上記増幅倍率の切り替えが完了するまで保持して
前記偏差器に与えるホールド回路からなることを特徴と
する請求項1に記載の材料試験機。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21855297A JP3340056B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 材料試験機 |
KR1019980032557A KR100286930B1 (ko) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | 재료시험기 |
EP98115078A EP0897109B1 (en) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Material testing machine |
DE69828551T DE69828551T2 (de) | 1997-08-13 | 1998-08-11 | Maschine zur Prüfung von Werkstoffen |
US09/132,897 US6089101A (en) | 1997-08-13 | 1998-08-12 | Material testing machine including a control system for feedback-controlling the operation of a servo system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21855297A JP3340056B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 材料試験機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1164194A true JPH1164194A (ja) | 1999-03-05 |
JP3340056B2 JP3340056B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=16721734
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21855297A Expired - Fee Related JP3340056B2 (ja) | 1997-08-13 | 1997-08-13 | 材料試験機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3340056B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014125753A1 (ja) | 2013-02-15 | 2014-08-21 | 東洋システム株式会社 | デジタルagc制御方法およびフィードバック制御装置 |
-
1997
- 1997-08-13 JP JP21855297A patent/JP3340056B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014125753A1 (ja) | 2013-02-15 | 2014-08-21 | 東洋システム株式会社 | デジタルagc制御方法およびフィードバック制御装置 |
US9391573B2 (en) | 2013-02-15 | 2016-07-12 | Toyo System Co., Ltd. | Digital AGC control method and feedback control apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3340056B2 (ja) | 2002-10-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |