(57)【要約】【課題】短期間で測定された物理量を用いても制御コンプライアンスを精度良く算出できるようにして、負荷機構１２のフィードバック制御をより精度良く行えるようにすることを目的とする。【解決手段】材料試験機１は、負荷機構１２と、クロスヘッド１０の移動距離を測定するエンコーダ２０と、試験片ＴＰの伸び量Ｐを測定する伸び計９０と、クロスヘッド１０の移動距離の時間変化を表す近似直線の傾きである第１傾きを算出する第１傾き算出部５４１と、伸び量Ｐの時間変化を表す近似直線の傾きである第２傾きを算出する第２傾き算出部５４２と、第１傾きと第２傾きとの比を制御コンプライアンスとして算出する制御コンプライアンス算出部５４３と、制御コンプライアンス算出部５４３が算出した制御コンプライアンスに基づいて負荷機構１２をフィードバック制御するフィードバック制御部５４４と、を備える。【選択図】図１
2020165702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象に負荷を付与する負荷機構と、
前記負荷の付与に応じて前記試験対象又は前記負荷機構に生じる第１物理量を測定する第１測定部と、
前記負荷機構のフィードバック制御において応答となる第２物理量を測定する第２測定部と、
前記第１測定部が測定した前記第１物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第１傾きを算出する第１傾き算出部と、
前記第２測定部が測定した前記第２物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第２傾きを算出する第２傾き算出部と、
前記第１傾き算出部が算出した前記第１傾きと、前記第２傾き算出部が算出した前記第２傾きとの比を、前記第１物理量の変化を示す第１変化量と前記第２物理量の変化を示す第２変化量との比である変化量比として算出する変化量比算出部と、
前記変化量比算出部が算出した前記変化量比に基づいて、前記試験対象における実際の前記第２物理量と、前記第２物理量の目標値である目標第２物理量との偏差を減少させるように前記負荷機構をフィードバック制御するフィードバック制御部と、を備える、
材料試験機。
【請求項２】
前記第１傾き算出部は、最小二乗法によって前記第１傾きを算出し、
前記第２傾き算出部は、最小二乗法によって前記第２傾きを算出する、
請求項１に記載の材料試験機。
【請求項３】
前記第１測定部は、前記第１物理量として前記負荷機構の移動距離を測定し、
前記第２測定部は、前記第２物理量として前記試験対象の変位量を測定し、
前記変化量比は、前記負荷機構の移動量と前記試験対象の変位量の変化量との比を示す制御コンプライアンスであり、
前記フィードバック制御部は、前記偏差に前記制御コンプライアンスを乗じることによって、前記偏差を前記試験対象の変位量の変化量から前記負荷機構の移動量に換算し、換算した前記負荷機構の移動量に基づいて前記負荷機構をフィードバック制御する、
請求項１又は２に記載の材料試験機。
【請求項４】
前記第１傾き算出部は、所定期間において前記第１測定部が測定した前記第１物理量に基づいて前記第１傾きを算出し、
前記第２傾き算出部は、前記所定期間において前記第２測定部が測定した前記第２物理量に基づいて前記第２傾きを算出し、
前記第１傾き算出部、及び、前記第２傾き算出部は、前記所定期間における単位時間当たりの前記第１物理量の変化率、及び、前記所定期間における単位時間当たりの前記第２物理量の変化率の少なくともいずれかに応じて、前記所定期間の時間幅を変更して対応する傾きを算出する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の材料試験機。
【請求項５】
試験対象に負荷を付与する負荷機構と、前記負荷の付与に応じて前記試験対象又は前記負荷機構に生じる第１物理量を測定する第１測定部と、前記負荷機構のフィードバック制御において応答となる第２物理量を測定する第２測定部と、制御装置と、を備える材料試験機の制御方法であって、
前記制御装置が、
前記第１測定部が測定した前記第１物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第１傾きを算出し、
前記第２測定部が測定した前記第２物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第２傾きを算出し、
算出した前記第１傾きと、算出した前記第２傾きとの比を、前記第１物理量の変化を示す第１変化量と前記第２物理量の変化を示す第２変化量との比である変化量比として算出し、
算出した前記変化量比に基づいて、前記試験対象における実際の前記第２物理量と、前記第２物理量の目標値である目標第２物理量との偏差を減少させるように前記負荷機構をフィードバック制御する、
材料試験機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、材料試験機の材料試験においては、試験対象に負荷を付与する負荷機構の駆動対象に指示を与えて制御対象とする計測値をフィードバックするフィードバック制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、クロスヘッドを移動させて試験片に試験力を付与する負荷機構をフィードバック制御する材料試験機を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３７８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載のような材料試験では、フィードバック制御において、試験対象又は負荷機構に生じる物理量の変化と負荷機構に与える指示値と相関の高い物理量の変化との比を、制御パラメータとして加味する場合がある。この場合、材料試験機は、どのくらいの応答変化に対してどのくらいの物理量変化が試験対象又は負荷機構に生ずるかをフィードバック制御で加味できるため、負荷機構のフィードバック制御の精度が向上する。
【０００５】
ところで、前記比は、材料試験中において、試験対象の特性変化に応じて変化する制御パラメータである。したがって、より精度良く負荷機構のフィードバック制御を行うためには、前記比を試験対象の特性変化により追従した制御パラメータとする必要がある。そのため、負荷機構のフィードバック制御においては、短期間で測定された物理量を用いて前記比を算出できるようにすることが望まれる。しかしながら、一般に測定された物理量にはノイズが重畳するため、例えば最小二乗法等の従来の算出方法では、重畳するノイズが大きい場合や算出に用いる物理量の測定数が少ない場合、ノイズによる測定値の変動を大きく受けて前記比の算出精度が低下し得る。そのため、従来の前記比の算出方法では、短時間で測定された物理量を用いて前記比を精度良く算出することが難しかった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてならされたものであり、短期間で測定された物理量を用いても前記比を精度良く算出できるようにして、負荷機構のフィードバック制御をより精度良く行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、試験対象に負荷を付与する負荷機構と、前記負荷の付与に応じて前記試験対象又は前記負荷機構に生じる第１物理量を測定する第１測定部と、前記負荷機構のフィードバック制御において応答となる第２物理量を測定する第２測定部と、前記第１測定部が測定した前記第１物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第１傾きを算出する第１傾き算出部と、前記第２測定部が測定した前記第２物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第２傾きを算出する第２傾き算出部と、前記第１傾き算出部が算出した前記第１傾きと、前記第２傾き算出部が算出した前記第２傾きとの比を、前記第１物理量の変化を示す第１変化量と前記第２物理量の変化を示す第２変化量との比である変化量比として算出する変化量比算出部と、前記変化量比算出部が算出した前記変化量比に基づいて、前記試験対象における実際の前記第２物理量と、前記第２物理量の目標値である目標第２物理量との偏差を減少させるように前記負荷機構をフィードバック制御するフィードバック制御部と、を備える、材料試験機に関する。
【０００８】
本発明の第２の態様は、試験対象に負荷を付与する負荷機構と、前記負荷の付与に応じて前記試験対象又は前記負荷機構に生じる第１物理量を測定する第１測定部と、前記負荷機構のフィードバック制御において応答となる第２物理量を測定する第２測定部と、制御装置と、を備える材料試験機の制御方法であって、前記制御装置が、前記第１測定部が測定した前記第１物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第１傾きを算出し、前記第２測定部が測定した前記第２物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第２傾きを算出し、算出した前記第１傾きと、算出した前記第２傾きとの比を、前記第１物理量の変化を示す第１変化量と前記第２物理量の変化を示す第２変化量との比である変化量比として算出し、算出した前記変化量比に基づいて、前記試験対象における実際の前記第２物理量と、前記第２物理量の目標値である目標第２物理量との偏差を減少させるように前記負荷機構をフィードバック制御する、材料試験機の制御方法に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、ノイズによる測定値の変動が取り除かれた第１物理量及び第２物理量の変化に関するパラメータで変化量比を算出できる。そのため、第１物理量及び第２物理量に重畳したノイズによる測定値の変動が、変化量比の算出で加味されることがないため、短期間で測定された物理量を用いても変化量比を精度良く算出できるようになり、負荷機構のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の材料試験機の構成を模式的に示す図である。
【図２】負荷機構の制御系のブロック線図である。
【図３】制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】対象物理量の時間変化を擬似的に示す図である。
【図５】応答物理量の時間変化を擬似的に示す図である。
【図６】種々の算出方法により算出した制御コンプライアンスを比較するための図である。
【図７】試験片の伸び量とクロスヘッドの移動距離との時間変化を示す図である。
【図８】試験片の伸び量とクロスヘッドの移動距離との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［１．材料試験機の構成］
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。
図１は、本実施形態に係る材料試験機１の構成を模式的に示す図である。
材料試験機１は、引張試験や、圧縮試験、曲げ試験等の材料試験を実行し、試験対象である試験片ＴＰの機械的性質を試験する試験機である。なお、試験対象は、各種材料や工業製品、この工業製品の部品又は部材等であり、試験片ＴＰは、材料試験のために所定の規格に基づいて作成されている。
【００１３】
図１に示すように、材料試験機１は、試験片ＴＰに負荷として試験力Ｆを付与して材料試験を行う試験機本体２と、試験機本体２による材料試験動作を制御する制御ユニット４と、を備える。また、材料試験機１は、試験片ＴＰの歪みを測定する際に使用する伸び計９０を備える。伸び計９０は、試験片ＴＰの把持と解放を使用者の手作業に依らずに行う自動伸び計であり、試験片ＴＰを把持して、試験片ＴＰと共に変位する上アーム９２及び下アーム９３と、上アーム９２及び下アーム９３の変位を検出する歪みゲージ９１とを備える。歪みゲージ９１は、試験片ＴＰの伸び量Ｐを測定し、伸び量測定信号Ａ２を制御装置３０に出力するセンサである。伸び計９０は、本発明の「第２測定部」の一例に対応する。また、伸び量は、本発明の「第２物理量」、及び、「試験片の変位量」の一例に対応する。
【００１４】
［２．試験機本体の構成］
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を移動させて試験片ＴＰに試験力Ｆ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、試験片ＴＰに与えられる荷重である試験力Ｆを測定し、試験力測定信号Ａ１を出力するセンサである。なお、試験機本体２は、ねじ棹を１本とする構成としてもよい。
【００１５】
一対のねじ棹８、９は、ボールねじから成り、クロスヘッド１０は、各ねじ棹８、９に対して図示を省略したナットを介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とを備える。また、ねじ棹９には、エンコーダ２０が装着されている。エンコーダ２０は、ねじ棹９が所定角度回転する毎に１つのパルスを出力する移動距離測定信号Ａ３を生成し、生成した移動距離測定信号Ａ３をカウンタ回路４３を介して制御装置３０に出力する。
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、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。
【００１６】
クロスヘッド１０には、試験片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、試験片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、試験片ＴＰの上端部を上つかみ具２１で把持すると共に、試験片ＴＰの下端部を下つかみ具２２で把持した状態で、制御装置３０による制御により、クロスヘッド１０を上昇させることによって、試験片ＴＰに試験力Ｆを与える。上つかみ具２１の上下のスライドに応じて、上つかみ具２１と下つかみ具２２との間隔が変更される。
【００１７】
［３．制御ユニットの構成］
制御ユニット４は、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。
【００１８】
制御装置３０は、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Ａ１や、伸び計９０が出力する伸び量測定信号Ａ２、エンコーダ２０が出力する移動距離測定信号Ａ３、制御や試験に要する適宜の信号などである。
【００１９】
表示装置３２は、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、制御装置３０は、材料試験の間、試験力測定信号Ａ１に基づいて試験片ＴＰに付与されている試験力Ｆの測定値や、移動距離測定信号Ａ３に基づいてクロスヘッド１０の位置等を表示装置３２に表示する。
【００２０】
試験プログラム実行装置３４は、材料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、制御装置３０に出力する機能や、試験力Ｆの測定値等のデータを解析する機能などを備えた装置である。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、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ログラムである材料試験プログラムを実行することで、上述の各種機能を実現する。
【００２１】
次いで、制御装置３０について詳述する。
図１に示すように、制御装置３０は、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。
【００２２】
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４１と、第２センサアンプ４２、カウンタ回路４３と、サーボアンプ４４と、を有する。
【００２３】
第１センサアンプ４１は、ロードセル１４が出力する試験力測定信号Ａ１を増幅して制御回路ユニット５０に入力する増幅器である。
【００２４】
第２センサアンプ４２は、伸び計９０が出力する伸び量測定信号Ａ２を増幅して制御回路ユニット５０に入力する増幅器である。
【００２５】
カウンタ回路４３は、エンコーダ２０が出力する移動距離測定信号Ａ３のパルス数をカウントし、カウント値Ａ４を制御回路ユニット５０にデジタル信号で出力する。カウント値Ａ４は、移動開始前のクロスヘッド１０の位置から、サーボモータ１８の回転によって移動したクロスヘッド１０の位置までの距離である移動距離を示している。なお、エンコーダ２０とカウンタ回路４３とにより移動距離測定部６０が構成され、この移動距離測定部６０は、本発明の「第１測定部」の一例に対応する。また、クロスヘッド１０の移動距離は、本発明の「第１物理量」の一例に対応する。
【００２６】
なお、移動距離測定部６０は、エンコーダ２０に代えて、サーボモータ１８に設けられたロータリーエンコーダを備える構成でもよい。この構成の場合、当該ロータリーエンコーダは、サーボモータ１８が所定角度回転する毎に１つのパルスを出力する信号を生成し、カウンタ回路４３に出力する。そして、カウンタ回路４３は、当該ロータリーエンコーダが出力する信号のパルス数をカウントし、カウント値Ａ４を制御回路ユニット５０にデジタル信号で出力する。
【００２７】
サーボアンプ４４は、制御回路ユニット５０の制御の下、サーボモータ１８を制御する装置である。
【００２８】
制御回路ユニット５０は、通信部５２と、制御部５４と、記憶部５６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、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、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ログラムを実行することで、制御部５４の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Ａ１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。
【００２９】
通信部５２は、試験プログラム実行装置３４との間で通信し、材料試験条件の設定や各種設定パラメータの設定値、材料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５２は、試験力測定信号Ａ１に基づく試験力Ｆの測定値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。
【００３０】
記憶部５６は、メモリデバイスにより構成され、目標データ５６１を記憶する。
目標データは、材料試験における試験力Ｆやクロスヘッド１０の移動速度等の目標値の時間的変動を示す時系列データである。目標データ５６１は、試験プログラム実行装置３４に対するユーザ設定操作に応じて制御回路ユニット５０によって変更可能に記憶される。
【００３１】
制御部５４は、試験機本体２の負荷機構１２としてサーボモータ１８をフィードバック制御して材料試験に係る処理を実行する機能部である。ここで、制御部５４が具備する各機能部を説明する前に、サーボモータ１８のフィードバック制御の制御系について説明する。
【００３２】
［３−１．制御系の構成］
図２を参照して、サーボモータ１８をフィードバック制御する制御系の構成について説明する。
図２は、本実施形態におけるサーボモータ１８のフィードバック制御の制御系を示すブロック線図である。図２においてｔは、フィードバック制御の制御周期の実行タイミングを示している。
【００３３】
負荷機構１２のフィードバック制御では、図２に示すようにＰＩＤ制御が行われ、サーボモータ１８の回転量Ｔｒ（ｔ）を決定する。そして、サーボモータ１８のフォードバック制御では、予め設定された制御周期毎に、サーボモータ１８の回転量Ｔｒ（ｔ）を更新する。
【００３４】
図２に示すようにフィーバック制御のブロック線図は、減算器７０、換算器７１、及び、制御器７８を含む。制御器７８は、比例器７２、積分器７３、第１微分器７４、第１加算器７５、第２加算器７６、及び、第２微分器７７を含む。
【００３５】
減算器７０は、各制御周期において目標伸び量Ｐｃ（ｔ）から測定伸び量Ｐｓ（ｔ）を減じた偏差ｅ（ｔ）を算出し、算出した偏差ｅ（ｔ）を換算器７１に出力する。なお、目標伸び量Ｐｃは、目標となる試験片ＴＰの伸び量Ｐを示し、本発明の「目標第２物理量」の一例に対応する。また、測定伸び量Ｐｓは、伸び計９０が測定した試験片ＴＰの伸び量Ｐであり、本発明の「実際の前記第２物理量」の一例に対応する。
【００３６】
換算器７１は、減算器７０が出力する偏差ｅ（ｔ）に後述する制御コンプライアンスＣｏｍｐ（ｔ）を乗じて、当該偏差ｅ（ｔ）をクロスヘッド１０の移動量Ｘ（ｔ）（ストローク値ともいう）に相当する偏差ｅ´（ｔ）に換算する。換算器７１は、換算した偏差ｅ´（ｔ）を比例器７２、積分器７３、及び、第１微分器７４に入力する。なお、本実施形態において、クロスヘッド１０の移動量Ｘとは、あるタイミングにおけるクロスヘッド１０の位置と、前記あるタイミングと異なるタイミングにおけるクロスヘッド１０の位置との距離を示す。クロスヘッド１０の移動量Ｘは、本発明の「第１変化量」、及び、「負荷機構の移動量」の一例に対応する。
【００３７】
第１加算器７５は、比例器７２、積分器７３、及び、第１微分器７４の出力を加算し、第１加算値Ｋ１（ｔ）を第２加算器７６に出力する。また、第２加算器７６は、第１加算器７５が出力した第１加算値Ｋ１（ｔ）に移動量初期値Ｕ０を加算し、第２加算値Ｋ２（ｔ）を第２微分器７７出力する。
【００３８】
第２微分器７７は、第２加算器７６から出力された第２加算値Ｋ２（ｔ）を微分することにより、第２加算値Ｋ２（ｔ）が示すクロスヘッド１０の移動量Ｘ（ｔ）からサーボモータ１８の回転量Ｔｒ（ｔ）を算出する。そして、図２に示すフィードバック制御では、サーボモータ１８の回転量Ｔｒ（ｔ）を示す指令信号Ｂ１をサーボアンプ４４に出力する。
【００３９】
［３−２．制御回路ユニットの構成］
図１を参照して、制御部５４の機能ブロックについて説明する。
制御部５４は、第１傾き算出部５４１、第２傾き算出部５４２、制御コンプライアンス算出部５４３、及び、フィードバック制御部５４４を備える。制御コンプライアンス算出部５４３は、本発明の「変化量比算出部」の一例に対応する。
【００４０】
また、第１傾き算出部５４１は、フィードバック制御の制御周期が到来すると、クロスヘッド１０の移動距離と時間との関係を表す近似直線の傾きである第１傾きＳｌｏｐ１を算出する。すなわち、第１傾き算出部５４１は、到来した制御周期から過去に向かって予め設定された期間におけるクロスヘッド１０の移動距離に基づいて、当該期間における単位時間当たりのクロスヘッド１０の移動量Ｘを算出する。以下の説明において、到来した制御周期から過去に向かって予め設定された期間を、「傾き算出設定期間」という。傾き算出設定期間は、本発明の「所定期間」の一例に対応する。
【００４１】
第１傾き算出部５４１は、カウンタ回路４３から入力されるカウント値Ａ４に基づいてクロスヘッド１０の移動距離を逐次算出する。そして、第１傾き算出部５４１は、制御周期が到来すると、傾き算出設定期間において算出したクロスヘッド１０の移動距離に基づいて、当該クロスヘッド１０の移動距離と時間との関係を表す近似直線を算出し、算出した近似直線の傾きを第１傾きＳｌｏｐ１として算出する。本実施形態では、第１傾き算出部５４１は、近似直線を最小二乗法により算出して第１傾きＳｌｏｐ１を算出する。
【００４２】
第２傾き算出部５４２は、フィードバック制御の制御周期が到来すると、試験片ＴＰの伸び量Ｐと時間との関係を表す近似直線の傾きである第２傾きＳｌｏｐ２を算出する。すなわち、第２傾き算出部５４２は、傾き算出設定期間において取得した試験片ＴＰの伸び量Ｐに基づいて、傾き算出設定期間における単位時間当たりの試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量を算出する。なお、第１傾き算出部５４１の傾き算出設定期間と第２傾き算出部５４２の傾き算出設定期間とは、同期している。試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量は、本発明の「第２変化量」、及び、「試験対象の変位量の変化量」の一例に対応する。
【００４３】
第２傾き算出部５４２は、第２センサアンプ４２を介して伸び計９０から入力される伸び量測定信号Ａ２から、試験片ＴＰの伸び量Ｐを逐次取得する。そして、第２傾き算出部５４２は、制御周期が到来すると、傾き算出設定期間において取得した試験片ＴＰの伸び量Ｐに基づいて、試験片ＴＰの伸び量Ｐの時間変化を表す近似直線を算出し、算出した近似直線の傾きを、第２傾きＳｌｏｐ２として算出する。本実施形態では、第２傾き算出部５４２は、近似直線を最小二乗法により算出して第２傾きＳｌｏｐ２を算出する。
【００４４】
制御コンプライアンス算出部５４３は、制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出する。制御コンプライアンスＣｏｍｐとは、試験片ＴＰ又は負荷機構１２に生じるフィードバック対象の物理量の変化と、負荷機構１２の駆動対象に与える指示値（本実施形態ではサーボモータ１８の回転量Ｔｒ）と相関の最も高い物理量の変化との比である。本実施形態では、制御コンプライアンス算出部５４３は、クロスヘッド１０の移動量Ｘと、試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量との比である制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出する。制御コンプライアンスＣｏｍｐは、本発明の「変化量比」の一例に対応する。制御コンプライアンス算出部５４３は、例えば、以下の式（１）に基づいて制御コンプライアンスを算出する。
Ｃｏｍｐ（ｔ）＝Ｓｌｏｐ１（ｔ）／Ｓｌｏｐ２（ｔ）・・・（１）
式（１）において、ｔは制御周期の実行タイミングである。また、Ｃｏｍｐ（ｔ）は各制御周期における制御コンプライアンスを示す。また、Ｓｌｏｐ１（ｔ）は各制御周期における第１傾き算出部５４１が算出した第１傾きを示す。また、Ｓｌｏｐ２は各制御周期における第２傾き算出部５４２が算出した第２傾きを示す。
【００４５】
フィードバック制御部５４４は、サーボモータ１８のフィードバック制御を実行する。フィードバック制御部５４４は、各制御周期において、目標伸び量Ｐｃ（ｔ）と伸び計９０が測定した測定伸び量Ｐｓとの偏差ｅ（ｔ）に、制御コンプライアンス算出部５４３が算出した制御コンプライアンスＣｏｍｐを乗じて偏差ｅ´（ｔ）を算出する。そして、フィードバック制御部５４４は、算出した偏差ｅ´（ｔ）に基づいて、測定伸び量Ｐｓ（ｔ）と目標伸び量Ｐｃ（ｔ）との偏差ｅ（ｔ）を減少させるサーボモータ１８の回転量Ｔｒ（ｔ）を演算し、回転量Ｔｒ（ｔ）を示す指令信号Ｂ１をサーボアンプ４４に出力する。
【００４６】
［４．材料試験機の動作］
次に、材料試験機１の動作について説明する。
図３は、材料試験機１の動作を示すフローチャートであり、特にサーボモータ１８のフィードバック制御に係る動作を示すフローチャートである。
【００４７】
図３に示すフローチャートの説明では、負荷機構１２のフィードバック制御について説明する。制御装置３０は、材料試験の実行中に、図４に示すフローチャートの動作を所定の制御周期毎に実行して、負荷機構１２をフィードバック制御する。
【００４８】
制御周期が到来すると、制御装置３０の制御部５４の第１傾き算出部５４１は、傾き算出設定期間において算出したクロスヘッド１０の移動距離に基づいて、第１傾きＳｌｏｐ１（ｔ）を算出する（ステップＳＡ１）。
【００４９】
次いで、第２傾き算出部５４２は、傾き算出設定期間において取得した試験片ＴＰの伸び量Ｐに基づいて、第２傾きＳｌｏｐ２（ｔ）を算出する（ステップＳＡ２）。
【００５０】
なお、ステップＳＡ１とステップＳＡ２との処理順は、この順に限定されず、逆でもよいし同時でもよい。
【００５１】
次いで、制御コンプライアンス算出部５４３は、制御コンプライアンスＣｏｍｐ（ｔ）を算出する（ステップＳＡ３）。
【００５２】
次いで、フィードバック制御部５４４は、目標伸び量Ｐｃ（ｔ）から測定伸び量Ｐｓ（ｔ）を減じて、偏差ｅ（ｔ）を算出する（ステップＳＡ４）。そして、フィードバック制御部５４４は、偏差ｅ（ｔ）にステップＳＡ３で算出した制御コンプライアンスＣｏｍｐを乗じて偏差ｅ´（ｔ）を算出する（ステップＳＡ５）。
【００５３】
次いで、フィードバック制御部５４４は、偏差ｅ´（ｔ）に基づいて、目標伸び量Ｐｃ（ｔ）と測定伸び量Ｐｓ（ｔ）とを一致させるサーボモータ１８の回転量Ｔｒ（ｔ）を算出する（ステップＳＡ６）。
【００５４】
そして、フィードバック制御部５４４は、算出した回転量Ｔｒ（ｔ）を示す指令信号Ｂ１をサーボアンプ４６に出力する（ステップＳＡ７）。
【００５５】
［５．精度の検証］
図４〜図８を参照して、制御コンプライアンス算出部５４３が算出する制御コンプライアンスＣｏｍｐの精度について説明する。
【００５６】
［５−１．シミュレーションによる検証］
まず、シミュレーションから、制御コンプライアンス算出部５４３が算出する制御コンプライアンスＣｏｍｐの精度について説明する。
【００５７】
図４は、負荷機構１２のフィードバック制御において、試験片ＴＰ又は負荷機構１２に生じる物理量（以下では、「対象物理量」という）の時間変化を擬似的に示すグラフである。なお、対象物理量は、本実施形態においてはクロスヘッド１０の移動距離であり、本発明の「第１物理量」である。
【００５８】
図４において、縦軸は対象物理量に設定される。なお、縦軸の単位を無次元としているのは、対象物理量の単位が無次元であることを意味しているのではなく、対象物理量の概念に種々の物理量が含まれていて特定の単位に限定されないことを意味している。なお、縦軸が本実施形態のクロスヘッド１０の移動距離である場合、図４に示す縦軸の単位は例えば「ｍｍ」となる。図４において、横軸は時間（ｍｓ）に設定される。なお、図４の横軸は、サンプリング数としてもよい。
【００５９】
図４において、グラフＧｆ−１は、直線のグラフＧｆ−２に対してランダムノイズを重畳したグラフであって、測定された対象物理量の時間変化を擬似的に示している。なお、仮に、傾き算出設定期間において算出したクロスヘッド１０の移動距離の時間変化がグラフＧｆ−１の特性であった場合、第１傾き算出部５４１は、ステップＳＡ１において、最小二乗法によりグラフＧｆ−２の近似直線を算出して、グラフＧｆ−２の傾きを第１傾きＳｌｏｐ１として算出する。
【００６０】
図５は、負荷機構１２のフィードバック制御において、フィードバック制御において応答となる物理量（以下では、「応答物理量」という）の時間変化を擬似的に示すグラフである。なお、応答物理量は、本実施形態においては試験片ＴＰの伸び量Ｐであり、本発明の「第２物理量」に相当する。
【００６１】
図５において、縦軸は応答物理量に設定される。なお、縦軸の単位を無次元としているのは、応答物理量の単位が無次元であることを意味しているのではなく、応答物理量の概念に種々の物理量が含まれていて特定の単位に限定されないことを意味している。なお、縦軸が本実施形態の試験片ＴＰの伸び量Ｐを示す場合、縦軸の単位は例えば「ｍｍ」となる。図５において、横軸は時間（ｍｓ）に設定される。なお、図４の横軸は、サンプリング数としてもよい。
【００６２】
図５において、グラフＧｆ−３は、直線のグラフＧｆ−４に対してランダムノイズを重畳したグラフであって、測定された応答物理量の時間変化を擬似的に示している。なお、仮に、傾き算出設定期間において取得した試験片ＴＰの伸び量Ｐの時間変化がグラフＧｆ−３の特性であった場合、第２傾き算出部５４２は、最小二乗法によりグラフＧ−４の近似直線を算出して、グラフＧｆ−４の傾きを第２傾きＳｌｏｐ２として算出する。
【００６３】
図６は、種々の算出方法により求めた制御コンプライアンスＣｏｍｐを比較するための図である。図６は、縦軸を応答物理量に設定して横軸を対象物理量に設定して図４及び図５に示す態様物理量と応答物理量との関係を示している。図６では、縦軸は応答物理量に設定され、横軸は対象物理量に設定される。なお、図６において縦軸及び横軸が無次元であるのは、図４及び図５の縦軸が無次元であることと同じである。
【００６４】
図６においては、直線の傾きが制御コンプライアンスＣｏｍｐに対応する。図６において、黒丸で示すプロットは、図６のグラフＧｆ−５に重畳したランダムノイズ、すなわち、図４のグラフＧｆ−１と図５のグラフＧｆ−３とに重畳しているランダムノイズを示している。また、図６においてグラフＧｆ−５は、プロットに基づく制御コンプライアンスＣｏｍｐの真の値を、傾きとして有する直線である。
【００６５】
図６では、グラフＧｆ−６、Ｇｆ−７、Ｇｆ−８を示している。グラフＧｆ−６は、図６に示す複数のプロットに基づいて最小二乗法により算出された制御コンプライアンスＣｏｍｐを傾きとして有する直線である。また、グラフＧｆ−７は、図６に示す複数のプロットに基づく主成分分析により算出された制御コンプライアンスＣｏｍｐを傾きとして有する主成分軸である。また、グラフＧｆ−８は、図６に示す複数のプロットに基づいて制御コンプライアンス算出部５４３が算出した制御コンプライアンスＣｏｍｐを傾きとして有する直線である。
【００６６】
前述した通り、図６において、直線の傾きは制御コンプライアンスＣｏｍｐに対応する。したがって、図６では、グラフＧｆ−５の傾きに近い傾きを有するグラフであるほど、真の値に近い制御コンプライアンスＣｏｍｐを有するグラフである。グラフＧｆ−６、Ｇｆ−７、Ｇｆ−８の中で、最もグラフＧｆ−５の傾きに近い直線は、グラフＧｆ−８である。したがって、制御コンプライアンス算出部５４３が算出した制御コンプライアンスＣｏｍｐは、最小二乗法、及び、主成分分析で求められた制御コンプライアンスＣｏｍｐより真の値に近い。これは、第１傾きＳｌｏｐ１及び第２傾きＳｌｏｐ２を制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出パラメータとすることで、制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出パラメータを、図４〜図６が示すランダムノイズによる測定値の変動が取り除かれたパラメータとすることができるためであり、また、当該変動が制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出に加味されないためである。例えば、以上のシミュレーションから、制御コンプライアンス算出部５４３が精度良く制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できることが検証された。
【００６７】
［５−２．測定データによる検証］
次に、測定データに基づいて、制御コンプライアンス算出部５４３が算出する制御コンプライアンスＣｏｍｐの精度について説明する。
【００６８】
図７は、試験片ＴＰの伸び量Ｐとクロスヘッド１０の移動距離との時間変化を示す図である。図７では、横軸が時間（ｓｅｃ）で設定され、左縦軸が試験片ＴＰの伸び量（ｍｍ）に設定され、右縦軸がクロスヘッド１０の移動距離（ｍｍ）に設定される。なお、右横軸においては、移動開始前のクロスヘッド１０の所定位置を「０」としている。
【００６９】
図７において、グラフＧｆ−９は、伸び計９０によって測定された試験片ＴＰの伸び量Ｐの測定データを示している。また、図７において、グラフＧｆ−１０は、移動距離測定部６０によって測定されたクロスヘッド１０の移動距離の測定データを示している。
【００７０】
図８は、図７の４−５秒区間における試験片ＴＰの伸び量Ｐとクロスヘッド１０の移動距離との関係を示す図である。図８において、縦軸はクロスヘッド１０の移動距離（ｍｍ）に設定され、横軸は試験片ＴＰの伸び量Ｐ（ｍｍ）に設定される。
【００７１】
図８において、グラフＧｆ−１１は、図７の４−５秒区間の波形を、クロスヘッド１０の移動距離と試験片ＴＰの伸び量Ｐとの波形で示した測定データである。図８において、直線の傾きが制御コンプライアンスＣｏｍｐになる。また、図８において、グラフＧｆ−１２は、グラフＧｆ−１１が示す測定データに基づいて最小二乗法により算出された近似直線である。グラフＧｆ−１３は、グラフＧｆ−１１が測定データに基づいて制御コンプライアンス算出部５４３が算出した制御コンプライアンスＣｏｍｐを、傾きとして有する測定データの近似直線である。
【００７２】
グラフＧｆ−１２、Ｇｆ−１３の傾きを比較して明らかな通り、グラフＧｆ−１３の傾きは、グラフＧｆ−１２の傾きよりグラフＧｆ−１１の傾きに近い。これは、最小二乗法によって制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出するより、第１傾きＳｌｏｐ１と第２傾きＳｌｏｐ２との比を制御コンプライアンスＣｏｍｐとして算出する算出方法のほうが、精度良く制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できることを示している。これは、第１傾きＳｌｏｐ１及び第２傾きＳｌｏｐ２を制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出パラメータとすることで、制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出パラメータを、図７及び図８が示すノイズによる測定値の変動が取り除かれたパラメータとすることができるためであり、また、当該変動が制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出に加味されないためである。以上より、測定データからも、制御コンプライアンス算出部５４３が精度良く制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できることが検証された。
【００７３】
［６．変形例］
次に、変形例について説明する。
変形例において第１傾き算出部５４１は、傾き算出設定期間における単位時間当たりのクロスヘッド１０の移動距離の変化率、すなわち、傾き算出設定期間における単位時間当たりのクロスヘッド１０の移動量Ｘに応じて、傾き算出設定期間の時間幅を変更する。また、変形例において第２傾き算出部５４２は、傾き算出設定期間における単位時間当たりの試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化率、すなわち、傾き算出設定期間における単位時間当たりの試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量に応じて、傾き算出設定期間の時間幅を変更する。そして、第１傾き算出部５４１、及び、第２傾き算出部５４２は、いずれかの算出部が変更した傾き算出設定期間に基づいて、対応する近似直線の傾きを算出する。
【００７４】
例えば、第１傾き算出部５４１は、傾き算出設定期間における単位時間当たりのクロスヘッド１０の移動量Ｘが大きくなればなるほど、傾き算出設定期間の時間幅を狭くする。そして、第１傾き算出部５４１、及び、第２傾き算出部５４２は、狭くした傾き算出設定期間に基づいて、対応する近似直線の傾きを算出する。また、例えば、第２傾き算出部５４２は、傾き算出設定期間における単位時間当たりの試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量が大きくなればなるほど、傾き算出設定期間の時間幅を狭くする。そして、第１傾き算出部５４１、及び、第２傾き算出部５４２は、狭くした傾き算出設定期間に基づいて、対応する近似直線の傾きを算出する。
【００７５】
これにより、制御コンプライアンスＣｏｍｐが急激に変化した場合、傾き算出設定期間を変更できるため、より短期間で測定された物理量を用いて制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できるようになる。上述したように、制御コンプライアンス算出部５４３は、短期間で測定された物理量に用いても精度良く制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できる。よって、変形例は、実際の変化に追従した高精度の制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出でき、負荷機構のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【００７６】
［７．まとめ］
以上、説明したように、材料試験機１は、試験片ＴＰに試験力Ｆを付与する負荷機構１２と、クロスヘッド１０の移動距離を測定する測定する移動距離測定部６０と、負荷機構１２のフィードバック制御において応答となる試験片ＴＰの伸び量Ｐを測定する伸び計９０と、移動距離測定部６０が測定したクロスヘッド１０の移動距離と時間との関係を表す近似直線の傾きである第１傾きＳｌｏｐ１を算出する第１傾き算出部５４１と、伸び計９０が測定した伸び量Ｐと時間との関係を表す近似直線の傾きである第２傾きＳｌｏｐ２を算出する第２傾き算出部５４２と、第１傾きＳｌｏｐ１と第２傾きＳｌｏｐ２との比を制御コンプライアンスＣｏｍｐとして算出する制御コンプライアンス算出部５４３と、制御コンプライアンス算出部５４３が算出した制御コンプライアンスＣｏｍｐに基づいて、測定伸び量Ｐｓと目標伸び量Ｐｃとの偏差ｅを減少させるように負荷機構１２をフィードバック制御するフィードバック制御部５４４と、を備える。
【００７７】
この構成によれば、第１傾きＳｌｏｐ１及び第２傾きＳｌｏｐ２を制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出パラメータとする。そのため、制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出パラメータを、測定されたクロスヘッド１０の移動距離及び試験片ＴＰの伸び量Ｐに重畳したノイズによる測定値の変動が取り除かれたパラメータであって、且つ、クロスヘッド１０の移動量Ｘ及び試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量に関するパラメータとすることができる。したがって、第１傾きＳｌｏｐ１及び第２傾きＳｌｏｐ２の比を制御コンプライアンスＣｏｍｐとして算出することによって、ノイズによる測定値の変動が制御コンプライアンスＣｏｍｐの算出に加味されることがなく、精度良く制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できる。したがって、材料試験機１は、短期間で測定されたクロスヘッド１０の移動距離及び試験片ＴＰの伸び量Ｐを用いても精度良く制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できるようになり、負荷機構１２のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【００７８】
また、第１傾き算出部５４１は、最小二乗法によって第１傾きＳｌｏｐ１を算出し、第２傾き算出部５４２は、最小二乗法によって第２傾きＳｌｏｐ２を算出する。
【００７９】
この構成によれば、簡易な演算によって、測定した物理量に重畳したノイズを精度良く取り除いた第１傾きＳｌｏｐ１及び第２傾きＳｌｏｐ２を算出できるため、制御コンプライアンスＣｏｍｐを速やかに且つ精度良く算出できる。したがって、材料試験機１は、負荷機構１２のフィードバック制御をさらに精度良く行うことができる。
【００８０】
また、制御コンプライアンスＣｏｍｐは、負荷機構１２の移動量Ｘと試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量との比を示す。フィードバック制御部５４４は、偏差ｅに制御コンプライアンスＣｏｍｐを乗じることによって、偏差ｅを試験片ＴＰの伸び量Ｐから負荷機構１２の移動量Ｘに換算し、換算した負荷機構１２の移動量Ｘに基づいて負荷機構１２をフィードバック制御する。
【００８１】
この構成によれば、制御コンプライアンスＣｏｍｐを乗じることにより、負荷機構１２の移動量Ｘに基づく負荷機構１２のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【００８２】
また、第１傾き算出部５４１、及び、第２傾き算出部５４２は、傾き算出設定期間における単位時間当たりのクロスヘッド１０の移動量Ｘ、及び、傾き算出設定期間における単位時間当たりの試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量の少なくともいずれかに応じて、傾き算出設定期間の時間幅を変更して対応する傾きを算出する。
【００８３】
この構成によれば、例えば制御コンプライアンスＣｏｍｐが急激に変化した場合、傾き算出設定期間を変更できるため、より短期間で測定された物理量を用いて制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できるようになる。上述したように、制御コンプライアンス算出部５４３は、短期間で測定された物理量に用いても精度良く制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出できる。以上より、材料試験機１は、実際の変化に追従した高精度の制御コンプライアンスＣｏｍｐを算出でき、負荷機構のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【００８４】
［８．他の実施形態］
なお、上述した実施形態及び変形例は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、および応用が可能である。
【００８５】
例えば、上記実施形態及び変形例では、図２に示したブロック線図に示したように、ＰＩＤ制御により、サーボモータ１８のフィードバック制御を行う。他の構成として、一般的なＰＤ制御により、サーボモータ１８のフィードバック制御を行ってもよい。
【００８６】
例えば、上記実施形態及び変形例では、クロスヘッド１０の移動距離を本発明の第１物理量とし、クロスヘッド１０の移動量Ｘを本発明の第１変化量とし、試験片ＴＰの伸び量Ｐを本発明の応答物理量として、試験片ＴＰの伸び量Ｐの変化量を本発明の第２変化量とした場合のサーボモータ１８のフィードバック制御を例示した。本発明の第１物理量、第１変化量、第２物理量、及び、第２変化量はこれら限定されない。例えば、第１物理量は、試験片ＴＰの伸び量Ｐとしてもよいし、この場合に第２物理量を試験力Ｆとしてもよい。
【００８７】
例えば、上記実施形態及び変形例では、エンコーダ２０により、クロスヘッド１０の移動距離を測定したが、サーボモータ１８に設けられたロータリーエンコーダ等によって当該移動距離を測定する構成としてもよい。
【００８８】
例えば、上記実施形態及び変形例では、負荷機構１２の駆動源としてサーボモータ１８を用いたが、油圧源等の他の駆動源を用いてもよい。この場合は、図２のブロック線図における制御対象への出力は、駆動源に応じた物理量に設定する。
【００８９】
例えば、上述実施形態及び変形例において、図１に示した機能ブロックは、本願発明を理解容易にするために構成要素を主な処理内容に応じて分類して示した概略図であり、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。
【００９０】
例えば、図３に示す動作のステップ単位は、材料試験機１の各部の動作の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものであり、処理単位の分割の仕方や名称によって、本発明が限定されることはない。処理内容に応じて、さらに多くのステップ単位に分割してもよい。また、１つのステップ単位がさらに多くの処理を含むように分割してもよい。また、そのステップの順番は、本発明の趣旨に支障のない範囲で適宜に入れ替えてもよい。
【００９１】
［９．態様］
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。
【００９２】
（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する負荷機構と、前記負荷の付与に応じて前記試験対象又は前記負荷機構に生じる第１物理量を測定する第１測定部と、前記負荷機構のフィードバック制御において応答となる第２物理量を測定する第２測定部と、前記第１測定部が測定した前記第１物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第１傾きを算出する第１傾き算出部と、前記第２測定部が測定した前記第２物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第２傾きを算出する第２傾き算出部と、前記第１傾き算出部が算出した前記第１傾きと、前記第２傾き算出部が算出した前記第２傾きとの比を、前記第１物理量の変化を示す第１変化量と前記第２物理量の変化を示す第２変化量との比である変化量比として算出する変化量比算出部と、前記変化量比算出部が算出した前記変化量比に基づいて、前記試験対象における実際の前記第２物理量と、前記第２物理量の目標値である目標第２物理量との偏差を減少させるように前記負荷機構をフィードバック制御するフィードバック制御部と、を備える。
【００９３】
第１項に記載の材料試験機によれば、ノイズによる測定値の変動が取り除かれた第１物理量及び第２物理量の変化に関するパラメータで変化量比を算出できる。そのため、第１物理量及び第２物理量に重畳したノイズによる測定値の変動が、変化量比の算出で加味されることがないため、短期間で測定された物理量を用いても変化量比を精度良く算出できるようになり、負荷機構のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【００９４】
（第２項）
第１項に記載の材料試験機において、前記第１傾き算出部は、最小二乗法によって前記第１傾きを算出し、前記第２傾き算出部は、最小二乗法によって前記第２傾きを算出する。
【００９５】
第２項に記載の材料試験機によれば、第１傾き及び第２傾きを最小二乗法で算出することで、簡易な演算によって、測定した物理量に重畳したノイズを精度良く取り除いた第１傾き及び第２傾きを算出できるため、変化量比を速やかに且つ精度良く算出できる。したがって、負荷機構のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【００９６】
（第３項）
第１項又は第２項に記載の材料試験機において、前記第１測定部は、前記第１物理量として前記負荷機構の移動距離を測定し、前記第２測定部は、前記第２物理量として前記試験対象の変位量を測定し、前記変化量比は、前記負荷機構の移動量と前記試験対象の変位量の変化量との比を示す制御コンプライアンスであり、前記フィードバック制御部は、前記偏差に前記制御コンプライアンスを乗じることによって、前記偏差を前記試験対象の変位量の変化量から前記負荷機構の移動量に換算し、換算した前記負荷機構の移動量に基づいて前記負荷機構をフィードバック制御する。
【００９７】
第３項に記載の材料試験機によれば、制御コンプライアンスを乗じることによって負荷機構の移動量に基づく負荷機構のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【００９８】
（第４項）
第１項から第３項のいずれか一つの材料試験機において、前記第１傾き算出部は、所定期間において前記第１測定部が測定した前記第１物理量に基づいて前記第１傾きを算出し、前記第２傾き算出部は、前記所定期間において前記第２測定部が測定した前記第２物理量に基づいて前記第２傾きを算出し、前記第１傾き算出部、及び、前記第２傾き算出部は、前記所定期間における単位時間当たりの前記第１物理量の変化率、及び、前記所定期間における単位時間当たりの前記第２物理量の変化率の少なくともいずれかに応じて、前記所定期間の時間幅を変更して対応する傾きを算出する。
【００９９】
第４項に記載の材料試験機によれば、実際の変化により追従した高精度の変化量比を算出できるようになり、負荷機構のフィードバック制御をより精度良く行うことができる。
【０１００】
（第５項）
別の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する負荷機構と、前記負荷の付与に応じて前記試験対象又は前記負荷機構に生じる第１物理量を測定する第１測定部と、前記負荷機構のフィードバック制御において応答となる第２物理量を測定する第２測定部と、制御装置と、を備える材料試験機の制御方法であって、前記制御装置が、前記第１測定部が測定した前記第１物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第１傾きを算出し、前記第２測定部が測定した前記第２物理量と時間との関係を表す近似直線の傾きである第２傾きを算出し、算出した前記第１傾きと、算出した前記第２傾きとの比を、前記第１物理量の変化を示す第１変化量と前記第２物理量の変化を示す第２変化量との比である変化量比として算出し、算出した前記変化量比に基づいて、前記試験対象における実際の前記第２物理量と、前記第２物理量の目標値である目標第２物理量との偏差を減少させるように前記負荷機構をフィードバック制御する。
【０１０１】
第５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。
【符号の説明】
【０１０２】
１  材料試験機
１２  負荷機構
３０  制御装置
６０  移動距離測定部（第１測定部）
９０  伸び計（第２測定部）
５４１  第１傾き算出部
５４２  第２傾き算出部
５４３  制御コンプライアンス算出部（変化量比算出部）
５４４  フィードバック制御部
Ｐ  伸び量（第２物理量）
Ｐｃ  目標伸び量（目標第２物理量）
Ｐｓ  測定伸び量（実際の前記第２物理量）
Ｓｌｏｐ１  第１傾き
Ｓｌｏｐ２  第２傾き
Ｃｏｍｐ  制御コンプライアンス（変化量比)
ＴＰ  試験片（試験対象）
Ｘ  移動量（第１変化量）
【図１】
2020165702.tif 000003
【図２】
2020165702.tif 000004
【図３】
2020165702.tif 000005
【図４】
2020165702.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020165702.tif 000008
【図７】
2020165702.tif 000009
【図８】
2020165702.tif 000010