(57)【要約】  制御入力をローパスフィルタを介して行う場合に、ローパスフィルタの設定に応じて、安定性及び応答性の両面についてより適切な制御ゲインを設定する。  制御部２１は、負荷機構４０に対する制御入力をローパスフィルタを介して行い、ローパスフィルタの設定が変更されたときに、負荷機構４０及びローパスフィルタを含む制御系の安定判別を行って、制御系が安定する範囲内で、目標値に対する測定値の行き過ぎ量が所定値以下となる最大の制御ゲインに基づく適正制御ゲインを設定し、適正制御ゲインを用いて、負荷機構４０の作動を制御する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象に試験力を付与する負荷機構と、
前記試験力又は前記試験力の付与に応じて変化する前記試験対象の物理量を測定する測定器と、
所定の目標値と前記測定器による測定値との差分を減少させるように、前記試験力又は前記試験対象の物理量又は前記試験対象に作用する物理量を制御して、前記試験対象に対する材料試験を行う制御部と
を備える材料試験機であって、
前記制御部は、
前記負荷機構に対する制御入力をローパスフィルタを介して行い、
前記ローパスフィルタの設定が変更されたときに、前記負荷機構及び前記ローパスフィルタを含む制御系が安定する範囲内での制御ゲインに基づく適正制御ゲインを決定し、
前記適正制御ゲインを用いて、前記負荷機構の作動を制御する
ことを特徴とする材料試験機。
【請求項２】
前記制御部は、比例制御及び積分制御により前記試験力を制御し、前記制御ゲインは積分ゲイン及び比例ゲインであり、前記適正制御ゲインとして適正比例ゲイン及び適正積分ゲインを決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の材料試験機。
【請求項３】
前記制御部は、前記制御系の伝達関数の分母を０とした方程式の判別式について、前記比例ゲインを変数としたときに前記判別式の値が最大となる点を抽出し、該抽出した点での前記比例ゲインに基づいて、前記適正比例ゲインを決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の材料試験機。
【請求項４】
前記制御部は、前記適正比例ゲインを前記判別式に代入して前記積分ゲインを変数としたときに、前記判別式の値が０以上となる範囲で最大の前記積分ゲインに基づいて、前記適正積分ゲインを決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の材料試験機。
【請求項５】
前記制御部は、前記伝達関数の分母の次数が４次以上であるときに、前記分母を３次以下に近似した方程式の判別式を、前記判別式としてとして用いる
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の材料試験機。
【請求項６】
試験対象に試験力を付与する負荷機構と、
前記試験力又は前記試験力の付与に応じて変化する前記試験対象の物理量を測定する測定器と、
所定の目標値と前記測定器による測定値との差分を減少させるように、前記試験力又は前記試験対象の物理量又は前記試験対象に作用する物理量を制御して、前記試験対象に対する材料試験を行う制御部と
を備える材料試験機において実施される材料試験機の制御方法であって、
前記制御部が、前記負荷機構に対する制御入力をローパスフィルタを介して行うステップと、
前記制御部が、前記ローパスフィルタの設定が変更されたときに、前記負荷機構及び前記ローパスフィルタを含む制御系が安定する範囲内での制御ゲインに基づく適正制御ゲインを決定するステップと、
前記制御部が、前記適正制御ゲインを用いて、前記負荷機構の作動を制御するステップと
を含むことを特徴と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】
材料試験機においては、所定の応力やひずみを目標に試験を行うことが一般的であり、ロードセルや変位計等による測定値と目標値との差をフィードバックして、試験対象に試験力を付与する負荷機構の作動を制御している（例えば、特許文献１参照）。
この種の材料試験機においては、外乱ノイズの影響を低減するために、制御入力をローパスフィルタを介して行うのが一般的であり、ローパスフィルタの設定（カットオフ周波数の設定）を所定範囲内で使用者が変更できるようになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−９６８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、外乱ノイズの影響を低減するためにローパスフィルタをした場合、ローパスフィルタによる時間遅れによって制御が不安定になることがある。そこで、制御ゲインを調整して制御の安定性を確保することが考えられる。
しかしながら、従来の材料試験機においては、ローパスフィルタの設定を所定範囲で変更することが可能であるが、制御ゲインはそれに連動して自動で変更されていなかった。そのため制御ゲインが過大であると制御が不安定になり易いため、ローパスフィルタが変更されても常に安定した制御が行われるように制御ゲインが低めに設定され、応答性については必ずしも最適なものになっていなかった。【０００５】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、制御入力をローパスフィルタを介して行う場合に、ローパスフィルタの設定に応じて、安定性及び応答性の両面についてより適切な制御ゲインを設定することができる材料試験機、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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、試験対象に試験力を付与する負荷機構と、前記試験力又は前記試験力の付与に応じて変化する前記試験対象の物理量を測定する測定器と、所定の目標値と前記測定器による測定値との差分を減少させるように、前記試験力又は前記試験対象の物理量又は前記試験対象に作用する物理量を制御して、前記試験対象に対する材料試験を行う制御部とを備える材料試験機であって、前記制御部は、前記負荷機構に対する制御入力をローパスフィルタを介して行い、前記ローパスフィルタの設定が変更されたときに、前記負荷機構及び前記ローパスフィルタを含む制御系が安定する範囲内での制御ゲインに基づく適正制御ゲインを決定し、前記適正制御ゲインを用いて、前記負荷機構の作動を制御することを特徴とする。【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記制御部は、比例制御及び積分制御により前記試験力を制御し、前記制御ゲインは積分ゲイン及び比例ゲインであり、前記適正制御ゲインとして適正比例ゲイン及び適正積分ゲインを決定することを特徴とする。【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、前記制御部は、前記制御系の伝達関数の分母を０とした方程式の判別式について、前記比例ゲインを変数としたときに前記判別式の値が最大となる点を抽出し、該抽出した点での前記比例ゲインに基づいて、前記適正比例ゲインを決定することを特徴とする。【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、前記制御部は、前記適正比例ゲインを前記判別式に代入して前記積分ゲインを変数としたときに、前記判別式の値が０以上となる範囲で最大の前記積分ゲインに基づいて、前記適正積分ゲインを決定することを特徴とする。【００１０】
第５の発明は、第３の発明又は第４の発明において、前記制御部は、前記伝達関数の分母の次数が４次以上であるときに、前記分母を３次以下に近似した方程式の判別式を、前記判別式としてとして用いることを特徴とする。【００１１】
第６の発明は、試験対象に試験力を付与する負荷機構と、前記試験力又は前記試験力の付与に応じて変化する前記試験対象の物理量を測定する測定器と、所定の目標値と前記測定器による測定値との差分を減少させるように前記試験力又は前記試験対象の物理量又は前記試験対象に作用する物理量を制御して、前記試験対象に対する材料試験を行う制御部とを備える材料試験機において実施される材料試験機の制御方法であって、前記制御部が、前記負荷機構に対する制御入力をローパスフィルタを介して行うステップと、前記制御部が、前記ローパスフィルタの設定が変更されたときに、前記負荷機構及び前記ローパスフィルタを含む制御系が安定する範囲内での制御ゲインに基づく適正制御ゲインを決定するステップと、前記制御部が、前記適正制御ゲインを用いて、前記負荷機構の作動を制御するステップとを含むことを特徴とする。
なお、この明細書には、２０１８年１２月２１日に出願された日本国特許出願・特願２０１８−２３９０５４号の全ての内容が含まれるものとする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、ローパスフィルタの設定が変更されたときに、制御部により、負荷機構及びローパスフィルタを含む制御系が安定する範囲内での制御ゲインに基づく適正制御ゲインが決定される。そして、制御部により、適正制御ゲインを用いて負荷機構の作動が制御される。これにより、ローパスフィルタの設定が変更されたときに、変更後のローパスフィルタの設定に合わせて、制御系の安定化と応答性の両面についてより適切な制御ゲインを決定することができる。
第２の発明によれば、比例制御及び積分制御により試験力を制御する場合に、ローパスフィルタの変更に応じて、より適切な比例ゲイン及び積分ゲインを設定することができる。
第３の発明によれば、制御系の伝達関数の分母を０（ゼロ）とした方程式の判別式を用いることにより、制御系の安定を確保した上で、適切な比例ゲインを容易に決定することができる。
第４の発明によれば、制御系の伝達関数の分母を０とした方程式の判別式を用いることにより、制御系の安定を確保した上で、適切な積分ゲインを容易に決定することができる。
第５の発明によれば、制御系の伝達関数の分母の次数を３次以下に近似した方程式を用いることにより、判別式による演算処理を簡素化して、適切な比例ゲイン及び積分ゲインを決定することができる。
第６の発明によれば、第６の発明の方法を材料試験機で実施することにより、第１の発明と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る材料試験機の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、制御系のブロック線図である。
【図３】図３は、制御ゲインの設定処理のフローチャートである。
【図４】図４は、適正比例ゲインの設定処理の説明図である。
【図５】図５は、適正積分ゲインの設定処理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［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。
本実施形態の材料試験機１は、いわゆる引張試験機であり、引張りやせん断などの外力に対する耐久性などを決定する材料固有の機械的性質を試験する試験機である。
【００１５】
材料試験機１は、試験対象の材料である試験片ＴＰに負荷としての試験力を付与して引張試験を行う引張試験機本体２と、試験機本体２による引張試験動作を制御する制御装置１０と、試験片ＴＰの伸び量を計測する伸び計６０とを備えている。伸び計６０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る。
【００１６】
伸び計６０は、試験片ＴＰを把持して、試験片ＴＰと共に変位する上アーム６１及び下アーム６２と、アームアクチュエータ６３とを備えている。アームアクチュエータ６３は、例えば電動モータであり、上アーム６１及び下アーム６２を上下方向に移動させる。上アーム６１及び下アーム６２の先端は開閉可能なＵ字形状となっており、アームアクチュエータ６３によって、開状態と閉状態とが切り替えられる。
【００１７】
引張試験の実行時には、アームアクチュエータ６３により、上アーム６１及び下アーム６２の先端部が閉状態とされて、上アーム６１及び下アーム６２により試験片ＴＰが把持される。引張試験の実行中は、アームアクチュエータ６３による上アーム６１及び下アーム６２の上下方向の保持が解除され、上アーム６１及び下アーム６２は、試験片ＴＰの伸びに応じて変位する。一方、アームアクチュエータ６３により、上アーム６１及び下アーム６２の先端が開状態とされたときには、試験片ＴＰは上アーム６１及び下アーム６２から解放される。
【００１８】
伸び計６０は、磁気誘導方式リニアセンサーにより試験片ＴＰの伸び量を測定し、試験片ＴＰが所定量伸びる毎に１つのパルスを生成する伸び量測定信号Ａ２を制御装置１０に出力する。なお、ストレーンゲージ式センサにより、試験片ＴＰの伸び量を測定する構成としてもよい。
【００１９】
［２．試験機本体の構成］
試験機本体２は、テーブル３０と、テーブル３０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３１、３２と、これらのねじ棹３１、３２に沿って移動可能なクロスヘッド３３と、このクロスヘッド３３を移動させて試験片ＴＰに負荷を与える負荷機構４０と、ロードセル３６とを備えている。ロードセル３６は、試験片ＴＰに付与されている引張荷重である試験力を測定し、測定された試験力を示す試験力測定信号Ａ１を制御装置１０に出力するセンサである。試験力は本発明の物理量に相当し、ロードセル３６は本発明の測定器に相当する。なお、ねじ棹を１本とする構成としてもよい。
【００２０】
一対のねじ棹３１、３２はボールねじから成り、クロスヘッド３３は、各ねじ棹３１、３２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４０は、各ねじ棹３１、３２の下端部に連結されるウォーム減速機４１、４２と、各ウォーム減速機４１、４２に連結されるサーボモータ４３とを備えている。
【００２１】
負荷機構４０は、ウォーム減速機４１、４２を介して、一対のねじ棹３１、３２にサーボモータ４３の回転を伝達し、各ねじ棹３１、３２が同期して回転することにより、クロスヘッド３３がねじ棹３１、３２に沿って昇降する。
【００２２】
クロスヘッド３３には、試験片ＴＰの上端部を把持するための上つかみ具３４が付設され、テーブル３０には、試験片ＴＰの下端部を把持するための下つかみ具３５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３４で把持すると共に、試験片ＴＰの下端部を下つかみ具３５で把持した状態で、制御装置１０による制御により、クロスヘッド３３を上昇させることによって、試験片ＴＰに試験力を付与する。
【００２３】
［３．制御装置の構成］
制御装置１０は試験機本体２の作動の制御と試験状況の測定を行う。制御装置１０には、外部制御装置であるＰＣ（Personal Computer）１００が接続され、ＰＣ１００は、制御装置１０との間で通信を行って、引張試験の試験条件の設定、引張試験の開始の指示、引張試験の進行状況の監視、及び測定データの表示と解析等を行う。
【００２４】
制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０、メモリ１１、図示しないインターフェース回路等により構成された電子回路ユニットである。制御装置１０は、ロードセル３６から出力される試験力測定信号Ａ１を増幅するセンサアンプ１２と、伸び計６０から出力される伸び量測定信号Ａ２のパルス数をカウントするカウンタ１３と、サーボモータ４３に駆動電流を供給するサーボアンプ１４とを備えている。また、制御装置１０は、伸び計６０の上アーム６１及び下アーム６２の上下方向の移動と開閉等を指示するためのリモコン１５を備えている。
【００２５】
制御装置１０は、メモリ１１に保存された制御装置１０用の制御プログラムを、ＣＰＵ２０により実行することによって、制御部２１及び測定部２２として機能する。制御部２１により、本発明の材料試験機の制御方法における各ステップの処理が実行される。制御装置１０は、ＰＣ１００から送信される試験条件命令ＴＣｄ、試験開始命令ＴＳｃ、及び伸び計操作命令ＥＸｃ等を受信する。
【００２６】
制御部２１は、試験開始命令ＴＳｃを受信した時に、試験条件命令ＴＣｄに従って、試験機本体２による引張試験の動作の制御を実行する。試験条件命令ＴＣｄにより、原点調整、ストロークレンジ、引張速度等の試験条件が指定される。また、後述する制御系のローパスフィルターの設定（カットオフ周波数の設定）についても、試験条件命令ＴＣｄによって変更される。ローパスフィルタの設定は、無段階であってもよく、複数段階（５段階等）であってもよい。
【００２７】
また、制御部２１は、伸び計操作命令ＥＸｃを受信したときには、伸び計操作命令ＥＸｃによる指示内容に応じて、上アーム６１及び下アーム６２の上下スライドを指示するスライド制御信号ＳＬｃ、上アーム６１及び下アーム６２の先端部の開閉を指示する開閉制御信号Ｃｈｃ等を、伸び計６０に出力する。
【００２８】
測定部２２は、センサアンプ１２により増幅された試験力測定信号Ａ１に基づいて、試験片ＴＰに付与されている試験力の測定値（以下、測定試験力Ｆｓと記す）を認識する。また、測定部２２は、カウンタ１３によりカウントされた伸び量測定信号Ａ２のパルス数に基づいて、引張試験開始時からの試験片ＴＰの上方向の変位（伸び量、以下、測定変位Ｘｓと記す）を認識する。上方向の変位は本発明の物理量に相当する。そして、測定部２２は、測定試験力Ｆｓと測定変位Ｘｓを含む測定データＭｄをＰＣ１００に送信する。
【００２９】
ＰＣ１００は、使用者Ｐによる操作によって設定される引張試験の実行条件を取得して、試験条件命令ＴＣｄを制御装置１０に送信する。また、ＰＣ１００は、使用者Ｐによる操作によって指示される引張試験の開始を受け付けて、試験開始命令ＴＳｃを制御装置１０に送信する。さらに、ＰＣ１００は、制御装置１０から送信される測定データＭｄを受信して測定試験力Ｆｓと測定変位Ｘｓを認識し、測定試験力Ｆｓと測定変位Ｘｓの推移等を示すモニタ画面を表示する。
【００３０】
［４．制御系の構成］
図２を参照して、試験片ＴＰに付与する試験力を制御する構成について説明する。図２は本実施形態における試験力の制御系のブロック線図であり、制御部２１は、このブロック線図によるＰＩ（比例積分）制御を行って、サーボモータ４３に対する制御入力Ｃｉｎを決定する。
【００３１】
図２のブロック線図は、試験力の目標値（目標試験力）ｆｃと測定試験力ｆｓとの差分Δｆを減算器２００で算出して、乗算器２０１により差分Δｆに積分ゲインＫｉを乗じて積分器２０２に入力する。そして、減算器２０３により、積分器２０２の出力から、乗算器２０６により測定試験力ｆｓに比例ゲインＳｔ＿ｋｐを乗じた値を減じる。
【００３２】
そして、減算器２０３の出力を、ローパスフィルタ２０４を介してサーボモータ４３に対する制御入力Ｃｉｎを算出して、差分Δｆを減少させる制御を行う。図２のブロック線図では、測定試験力ｆｓが、試験片ＴＰに実際に付与されている試験力ｆｒに外乱ノイズｄｓが重畳したものであることを、加算器２０７により表している。
【００３３】
図２のブロック線図を伝達関数で示すと、以下の式（１）となる。
【数１】
2020129283.tif 000003
【００３４】
制御部２１は、上記式（１）の伝達関数Ｇ（ｓ）の分母を０とした以下の式（２）のラプラス演算子ｓの３次の方程式についての判別式Ｄを用いて、より適切な比例ゲインＳｔ＿Ｋｐと積分ゲインＫｉを決定する。
【数２】
2020129283.tif 000004
【００３５】
ここで、以下の式（３）の３次方程式の一般式の判別式Ｄは以下の式（４）となるので、制御部２１は、上記式（２）の判別式Ｄを、以下の式（４）の形で設定する。
【数３】
2020129283.tif 000005
【数４】
2020129283.tif 000006
【００３６】
［５．ローパスフィルタの設定変更に応じた適正制御ゲインの決定］
図３に示したフローチャートに従って、ＰＣ１００の操作によって、ローパスフィルタ２０４の設定（カットオフ周波数の設定）が変更された場合に、変更されたカットオフ周波数に対応した適切な比例ゲイン及び積分ゲインを決定するための処理について説明する。
【００３７】
図３に示したフローチャートによる処理は、制御部２１により実行される。制御部２１は、図３のステップＳ１で、ＰＣ１００から送信された試験条件命令ＴＣｄに応じて、ローパスフィルタ２０４の設定を変更したときに、ステップＳ２に処理を進める。ステップＳ２で、制御部２１は、上記式（２）のｓの３次の方程式の判別式Ｄを設定する。
【００３８】
続くステップＳ３で、制御部２１は、判別式Ｄを比例ゲインＳｔ＿Ｋｐを変数とする関数として扱い、判別式Ｄが最大となる点を抽出する。そして、制御部２１は、抽出した点での比例ゲインＳｔ＿Ｋｐの値を、適正比例ゲインＫｐａｐとして決定する。ここで、図４は、適正比例ゲインＫｐａｐの決定例を示しており、縦軸が判別式Ｄ、横軸が比例ゲインＳｔ＿Ｋｐに設定されている。
【００３９】
上記式（１）の伝達関数Ｇ（ｓ）の極が全て負の実数、又は負の実数部を含む複素数である場合は安定となり極の虚数値が小さいほど、オーバーシュートが少なくなる。また、極が全て実数解の場合は、オーバーシュートが生じない。また、３次方程式の判別式Ｄについて、Ｄ＝０であれば重複解を持ち、Ｄ＞０であれば相異なる三つの実数解を持つ。
【００４０】
そこで、制御部２１は、上記式（２）の判別式Ｄを比例ゲインＳｔ＿Ｋｐを変数する関数として扱い、判別式Ｄが最大となる点を抽出する。そして、制御部２１は、判別式Ｄの値が最大となる点での比例ゲインＳｔ＿Ｋｐを、適正比例ゲインＫｐａｐとして決定する。ここで、図４は、適正比例ゲインの取得例を例示している。
【００４１】
図４は、縦軸を判別式Ｄ、横軸を比例ゲインＳｔ＿Ｋｐに設定して、判別式Ｄと比例ゲインＳｔ＿Ｋｐの関係を示したものであり、Ｓｔ＿Ｋｐ＞０の範囲では、Ｓｔ＿Ｋｐ＝Ｓｔ１の点Ｐ１が、判別式Ｄの値が最大となる点として抽出される。点Ｐ１での比例ゲインＫｐ１は、以下の式（５）で算出される。
【数５】
2020129283.tif 000007
【００４２】
そして、制御部２１は、点Ｐ１の比例ゲインＳｔ１を、適正比例ゲインＫｐａｐとして設定する。なお、適正比例ゲインＫｐａｐを、比例ゲインＳｔ＿Ｋｐの最大値Ｋｐ１ではなく、最大値Ｋｐ１に基づいて、最大値Ｋｐ１よりも若干（数％等）小さい値に設定してもよい。
【００４３】
次のステップＳ４で、制御部２１は、適正比例ゲインＫｐａｐを判別式Ｄに代入し、判別式Ｄを、積分ゲインＫｉを変数とする関数として扱って、Ｄ≧０の範囲内で最大となる積分ゲインＫｉを抽出する。そして、制御部２１は、抽出した積分ゲインＫｉを、適正積分ゲインＫｉａｐとして決定する。ここで、図５は、適正積分ゲインＫｉａｐの取得例を示している。
【００４４】
図５は、縦軸を判別式Ｄ、横軸を積分ゲインＫｉに設定して、判別式Ｄと積分ゲインＫｉとの関係を示したものであり、制御部２１は、Ｄ≧０の範囲で最大となる点Ｐ３を抽出する。そして、制御部２１は、点Ｐ３での積分ゲインＫｉの値Ｋｉ１を、適正積分ゲインＫｉａｐとして決定する。なお、適正積分ゲインＫｉａｐを、Ｄ≧０での積分ゲインＫｉの最大値Ｋｉ１ではなく、最大値Ｋｉ１に基づいて、最大値Ｋｉ１よりも若干（数％等）小さい値に設定してもよい。
【００４５】
続くステップＳ５で、制御部２１は、ステップＳ３で設定した適正比例ゲインＫｐａｐ、及びステップＳ４で設定した適正積分ゲインＫｉａｐを用いて、図２のブロック線図により、サーボモータ４３に対する制御入力Ｃｉｎを決定する。これにより、制御系の安定、及び目標試験力ｆｃからの測定試験力ｆｓのオーバーシュートを回避して、比例ゲインＳｔ＿Ｋｐ及び積分ゲインＫｉを極力大きく設定することができるため、安定性及び応答性の両面で、より適切な比例ゲインＳｔ＿Ｋｐ及び積分ゲインＫｉを設定することができる。
【００４６】
ここで、リアルタイムにゲインを計算する以外に、予め所定の周波数毎の最適ゲインを計算して作成した周波数と最適ゲインとの対応マップを準備しておき、この対応マップを参照して、最適ゲインを求める構成としもよい。
【００４７】
［６．他の実施形態］
上記実施形態では、上記式（１）の伝達関数Ｇ（ｓ）について、上記式（２）の方程式の判別式Ｄを用いて制御系の安定判別を行ったが、他の手法により安定判別を行ってもよい。
【００４８】
上記実施形態では、上記式（１）に示したように、伝達関数Ｇ（ｓ）の分母が３次である場合を示したが、伝達関数の分母の次数が４次以上になる場合は、３次以下の式に近似することで、上記実施形態と同様の処理によって、適切な制御ゲインを求めることができる。
【００４９】
上記実施形態では、比例制御及び積分制御により、試験力を制御する構成を示したが、他の制御手法による制御を採用する場合にも、制御系の安定判別を行って適正制御ゲインを設定することにより、本発明の効果を得ることができる。例えば、試験対象の物理量（変位、歪み等）、試験対象に作用する物理量（トルク、圧力等）を制御する場合であっても、本発明の適用が可能である。
【００５０】
上記実施形態では、オーバーシュートが生じないように、適正比例ゲインと適正積分ゲインを決定したが、オーバーシュートが所定値以下となるように適正比例ゲインと適正積分ゲインを決定するようにしてもよい。
【００５１】
上記実施形態では、上記実施形態では、負荷機構４０の駆動源としてサーボモータ４３を用いたが、油圧源等の他の駆動源を用いてもよい。或いは、電磁式、エア駆動式等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操作対象の近似式２０５を、負荷機構の仕様に合わせて設定する。
【００５２】
上述実施形態において、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。
【００５３】
上記実施形態では、本発明の材料試験機として、引張試験を行う材料試験機１を示したが、本発明は、試験片に試験力を付与して、試験片に生じる物理用の変化を測定する材料試験機に対して広く適用することができる。例えば、圧縮試験、曲げ試験、引き剥がし試験、疲労試験等を行う材料試験機に対して、本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  材料試験機
２  試験機本体
１０  制御装置
２０  ＣＰＵ
２１  制御部
２２  測定部
３６  ロードセル
４０  負荷機構
４３  サーボモータ
６０  伸び計
１００  ＰＣ
ＴＰ  試験片
【図１】
2020129283.tif 000008
【図２】
2020129283.tif 000009
【図３】
2020129283.tif 000010
【図４】
2020129283.tif 000011
【図５】
2020129283.tif 000012
【国際調査報告】
2020129283.tif 000013
2020129283.tif 000014
2020129283.tif 000015
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