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Dokumentenidentifikation DE4434024C2 02.11.2000
Titel Prüfmaschine
Anmelder Instron Ltd., High Wycombe, Buckinghamshire, GB
Erfinder Hinton, Christopher Eric, Dr., Oxfordshire, GB
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 23.09.1994
DE-Aktenzeichen 4434024
Offenlegungstag 30.03.1995
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.11.2000
IPC-Hauptklasse G01N 3/02
IPC-Nebenklasse G05D 3/12   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfmaschine, mit der Prüfungen an einer zu prüfenden Prüfstruktur ausgeführt werden, um die Reaktion der Struktur auf Prüfbelastungen zu bestimmen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (US 4 003 246).

Bei Materialprüfmaschinen werden unter Überwachung eines nachgesteuerten Regelsystems Prüfbelastungen auf einen Prüfling in Richtung einer vorbestimmten Achse des Prüflings ausgeübt, wobei das nachgesteuerte Regelsystem Teil der Maschine ist und eine Regelstrecke sowie einen Regler aufweist, wobei die Regelstrecke einen Aktuator umfaßt, der in einem Maschinenrahmen befestigt ist und bei Betätigung auf den Prüfling eine Prüfbelastung in Richtung einer vorbestimmten Achse des Prüflings ausübt und wobei der Regler in Abhängigkeit von einer Regelabweichung und Reglerparametern arbeitet, um an den Aktuator eine Stellgröße abzugeben, damit der Aktuator den Prüfling einer Prüfbelastung aussetzt, die bei dem Prüfling in Richtung der vorbestimmten Achse Längenänderungen hervorruft.

Das bei Materialprüfmaschinen normalerweise verwendete nachgesteuerte Regelsystem ist ein System mit geschlossener Regelschleife, das einen Rückkopplungspfad und einen Komparator aufweist, wobei der Rückkopplungspfad dazu dient, Istwerte rückzukoppeln, die einen vorbestimmten Zustand des Prüflings beschreiben, der ein Ergebnis der Abgabe einer Regelabweichung an den Regler ist, und wobei der Komparator die Aufgabe hat, auf eine Führungsgröße und den Istwert anzusprechen und eine Regelabweichung zu erzeugen, die den Unterschied zwischen der Führungsgröße und dem Istwert repräsentiert.

Der Regler ist normalerweise ein PID-Regler, bei dem die Führungsgröße ein Signal ist, das eine vorbestimmte Lage, eine Belastung oder eine Ausdehnung des Prüflings vorgibt, und der Rückkopplungspfad enthält eine Betriebsart-Auswahleinheit, um Istwerte rückzukoppeln, die die Belastung oder die Verformung des Prüflings repräsentieren.

In der US 4 003 246 ist eine solche Prüfmaschine beschrieben, die dazu dient, das Rissverhalten eines Prüflings zu untersuchen. Der Prüfling wird in einen Rahmen eingespannt und von außen mit einer Zugkraft beaufschlagt. Die Größe der Zugkraft wird mit Hilfe eines Reglers vorgegeben, wobei die Führungsgröße für den Regler mit Hilfe eines sogenannten Risslängenkorrelators bestimmt wird. Der Risslängenkorrelator verarbeitet, die am Prüfling angreifende Kraft sowie die Rissweite und ermittelt daraus die Regelgröße für den Regler. Die Berechnung der Regelgröße geschieht mit Hilfe eines Polynoms dritten Grades, das die Kraft, den Young'schen Modul, die Dicke und die Erweiterung des Prüflings am Riss miteinander in Beziehung setzt. Die Koeffizienten des Polynoms werden zuvor von Hand berechnet und an der Messmaschine eingestellt.

Eine Korrektur der Koeffizienten des Polynoms während der Prüfung ist nicht vorgesehen.

Die DE-35 03 101 befasst sich mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Messung des thermodynamischen Verhaltens einer nicht elastischen Deformation in Festmaterialien. Zu diesem Zweck wird entsprechend einer Theorie sprunghaft die Geschwindigkeit verändert, mit der die Verformung des jenseits der Fließgrenze befindlichen Prüflings vorgenommen wird.

Obwohl die hierfür verwendete Maschine auch einen Regelkreis mit einem Regler verwendet, wird die Reglercharakteristik des Reglers selbst nicht verändert.

Während der langjährigen Verwendung solcher Materialprüfmaschinen wurde erkannt, daß ihre Leistungsdaten in mancherlei Hinsicht verbesserungsfähig sind. Insbesondere wird das dynamische Verhalten von solchen Materialprüfmaschinen von der Steifigkeit des Prüflings beeinflusst. Die Empfindlichkeit gegenüber der Steifigkeit der Probe wirft zwei Probleme auf. Erstens muß der Regler der Maschine jedesmal, wenn eine andere Probenart geladen wird, neu eingestellt werden. Was wie oben ausgeführt ist, von Hand vorgenommen wird, und, weil dies einige Geschicklichkeit erfordert, wird diese manchmal unzureichend ausgeführt. Zweitens, selbst wenn der Regler der Maschine zu Beginn einer Prüfung richtig eingestellt ist, verhindern Änderungen der Steifigkeit während der Prüfung, dass die optimalen Kennwerte aufrecht erhalten bleiben. Solche Steifigkeitsänderungen sind üblich. Zum Beispiel bei der Metallprüfung führen Schadensmechanismen, wie beispielsweise das Fortschreiten von Ermüdungsbrüchen oder Übergänge vom elastischen zum plastischen Verhalten, dazu, dass sich die Steifigkeit ändert. Andere Proben - wie gummiartige Komponenten von Kraftfahrzeugen - haben eine innewohnende nicht-lineare Steifigkeitscharakteristik.

Wie eine Steifigkeitsänderung die Prüfmaschine beeinflusst, hängt von der für die Prüfung verwendeten Betriebsart bei der Regelung ab. Bei Belastungsregelung wird die Antwort träger, wenn die Steifigkeit der Probe abnimmt. Bei Materialspannungsregelung geschieht das Gegenteil; die Antwort wird steiler, aber dies kann zu Instabilitäten des Regelkreises führen.

Die Empfindlichkeit gegenüber Steifigkeitsänderungen hängt von der invarianten Steifigkeit des hydraulischen Aktuators und des Prüfgestells ab. Das Prüfgestell ist so gestaltet, dass es steif ist, um die in ihm gespeicherte Spannungsenergie zu minimieren, wenn die Probe eingesetzt ist. Auf der anderen Seite kommen Aktuatoren in allen Formen und Größen vor, um verschiedene Anforderungen an Geschwindigkeit, Kraft und Hub zu erfüllen. Die Empfindlichkeit ist bei Belastungsregelung am schlechtesten, wenn der Aktuator steif ist. Bei Materialspannungsregelung sind Maschinen, die mit einem weichen Aktuator versehen sind, am stärksten betroffen.

Als interner Stand der Technik wurde ein sich selbst optimierender PID-Regler zur Verwendung bei Maschinen vorgeschlagen, deren Parameter sich langsam oder unstetig verändern. Der Regler verwendet ein impulsförmiges Signal, um die Dynamik des Systems zu bestimmen. Ein mehrdimensionales Optimierungsverfahren wird sodann verwendet, um den besten Satz von PID-Parametern aufzufinden. Grundsätzlich ist das Verfahren für die anfängliche Selbstabstimmung gedacht. Es wurde vorgeschlagen, es könnte während der Prüfung verwendet werden, um den Regler neu abzugleichen, aber dies würde es mit sich bringen, dass mehrere impulsförmige Signale verwendet werden.

Es wurde intern auch vorgeschlagen ein Regel- und Überwachungssystem für eine servo-hydraulische Ermüdungsprüfmaschine zu schaffen, die ein Computernetzwerk zur adaptiven Regelung von Amplitude und Frequenz verwendet. Dies ist eine Regelsystem mit einer äußeren Regelschleife, um während Ermüdungsprüfungen die Genauigkeit der veränderlichen Belastungsamplitude am Umkehrpunkt zu verbessern. Es handelt sich um einen lernenden Regler, der Anpassungen der Führungsgröße aufgrund von Abweichungen vornimmt, die aufgezeichnet wurden, als die Prüfabfolge das letzte mal angewendet wurde. Er berücksichtigt nur die Genauigkeit am Umkehrpunkt. Übergänge von einem Umkehrpunkt zu dem nächsten werden nicht überwacht. Lediglich die Führungsgröße wird verändert. Die Genauigkeit der ersten Rückkoppelschleife bleibt unberichtigt.

Es sind auch verschiedene sich selbst korrigierende Regelsysteme für servo-hydraulische Materialprüfmaschinen mit geschlossenem Regelkreis intern vorgeschlagen worden. Bei einem Vorschlag war das erklärte Ziel, einen sich selbst abstimmenden Regler für servo-hydraulische Materialprüfmaschinen zu schaffen, der nicht von Hand nach der Art "Trial and Error" abgestimmt werden muß, wie dies bei vorhandenen PID-Reglern der Fall ist. Nach mehreren Untersuchungen wurde dann ein Polstellenregler eingesetzt. Versuche haben gezeigt, daß das System gut funktioniert, solange die Führungsgröße eine große Dynamik aufweist.

Die obigen, wie vorgeschlagen angewendeten Systeme können als sich selbst abstimmende oder lernende Regler eingeordnet werden. Ein Nachteil des lernenden Reglers besteht darin, dass er für bestimmte Prüfungsarten und Signalformen der Führungsgröße spezifisch ist und daß die Erweiterung des sich selbst abstimmenden Reglers im Sinne einer Bewältigung von Steifigkeitsänderungen, die Verwendung von unerwünschten Prüf- oder Testsignalen erfordert, um die Dynamik zu berechnen. Die Berechnung ist besonders schwierig bei Materialprüfungen, bei denen die Signale im normalen Betrieb häufig keine große Dynamik aufweisen und Testmessungen während vieler Materialprüfungen nicht hinnehmbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Prüfmaschine aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Prüfmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung, die das Verhalten einer Materialprüfmaschine als Funktion der Probensteifigkeit veranschaulicht, wenn die Maschine unter Verwendung eines konventionellen PID- Reglers in der Betriebsart Belastungregelung betrieben wird,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, die die Instabilität einer Materialprüfmaschine veranschaulicht, die einen herkömmlichen PID-Regler in der Betriebsart Materialspannungsregelung verwendet,

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer servo- hydraulischen Materialprüfmaschine gemäß der Erfindung und

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die die Stabilität veranschaulicht, die bei einer Ermüdungsprüfung mit niedriger Wiederholrate erreicht wird, die an einem Prüfling mit der in Fig. 3 gezeigten Materialprüfmaschine ausgeführt wird.

In Fig. 1 ist die Empfindlichkeit einer Materialprüfmaschine in Abhängigkeit von der Probensteifigkeit dargestellt, wenn die Maschine unter Verwendung eines herkömmlichen PID-Reglers betrieben wird, der in der Betriebsart Belastungsregelung arbeitet. Die Führungsgröße ist eine 5-Hz-Rechteckschwingung, die durch die durchgezogene Linie 10 dargestellt ist, während eine gestrichelte Linie 11 sowie eine punktierte Linie 12 die Antworten auf diese Führungsgröße zeigen, wenn eine steife bzw. eine weiche Probe untersucht wird. Wie gezeigt, wird die Antwort träger, wenn die Steifigkeit der Probe abnimmt.

Die Instabilität einer Materialprüfmaschine mit einem herkömmlichen PID-Regler, der in der Betriebsart Materialspannungsregelung arbeitet, ist in Fig. 2 veranschaulicht. Die durchgezogene Linie 13 stellt die Längenänderung eines Prüflings in Abhängigkeit von einer zunehmenden Belastung dar und zeigt die Effekte eines instabilen geschlossenen Regelkreises, die aus einer Erhöhung der Schleifenverstärkung folgen, wenn die Probe im plastischen Bereich des Materials nachgibt.

Im Gegensatz dazu ist die Materialprüfmaschine gemäß der Erfindung, die nun mit Bezug auf die Fig. 3 und 4 beschrieben wird, unempfindlich oder im wesentlichen unempfindlich gegenüber Änderungen der Probensteifigkeit, wobei die nachteiligen Effekte, die mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschrieben sind, vermieden oder wenigstens wesentlich abgeschwächt werden können.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Materialprüfmaschine. Im unteren Bereich des Blockschaltbilds befindet sich ein gewöhnlicher Regelkreis 21, der aus einem Regler 22, einem Servoventil 23, einem hydraulischen Aktuator 24 und einem Prüfling 25besteht. Die Betriebsart (Belastung oder Verformung) wird mit einem Betriebsartwählschalter 26 ausgewählt, mit dem ein geeignetes Meßwertwandlersignal als Rückkopplungssignal gewählt wird.

Eine adaptive Regelung wird erreicht, indem die PID- Reglerparameter oder -terme gemäß Schätzwerten Es auf Echtzeitbasis der Probensteifigkeit und Schätzwerten Ec auf Echtzeitbasis der kombinierten Steifigkeit von Probe und Rahmen verändert werden. Diese Schätzwerte Es und Ec werden mit Hilfe einer in dem Blockschaltbild von Fig. 3 oben gezeigten Einrichtung 27 zum Abschätzen der Steifigkeit aus der Lage, der Belastung und der Ausdehnung abgeleitet.

Die Beziehung zwischen den PID-Termen und der Steifigkeit ist nicht für alle Maschinen dieselbe. Die Beziehung für eine bestimmte Maschine ist durch ein Maschinenmodell 28 festgelegt. Es stellt die gültige Dynamik der Kombination von Aktuator, Prüfgestell und Probe mathematisch dar. Seine Parameter bestehen aus den zwei zeitvarianten Steifigkeitsschätzwerten Es und Ec sowie aus zeitvarianten Termen, die Maschineninbetriebnahme-Anfangsparameter Pc genannt werden, die sich, obwohl sie festliegen, von Maschine zu Maschine unterscheiden.

Die Anfangsparameter Pc werden, wenn die Maschine zum ersten Mal zusammengebaut ist, in einem Einmal-Experiment durch eine Einrichtung 29 zum Ermitteln der Inbetriebnahmeparameter bestimmt. Um den Aktuator 24 zu stören, werden periodische Rechtecksignale mit kleiner Amplitude verwendet, so daß diese festliegenden Terme bestimmt werden können. Während des anschließenden Betriebes muß das Maschinenmodell 28 nur durch die Steifigkeitsschätzwerte Es und Ec auf den neuesten Stand gebracht werden, um alle Änderungen der Maschinendynamik widerzuspiegeln.

Eine Stufe 30 zum Einstellen der Reglerparameter ist Teil des adaptiven Regelkreises und verändert die PID- Glieder tatsächlich. Sie macht dies gemäß einer Prüfspezifikation S, die Informationen aus dem Maschinenmodell 28 benutzt. Bei den meisten Prüfungen soll die Schleifenverstärkung so groß wie möglich sein, jedoch ohne deutliche Überschwinger in der Antwort auf die Rechteckschwingungen zu erzeugen.

Die adaptive Regelung macht die Prüfmaschine unempfindlich oder im wesentlichen unempfindlich gegenüber Steifigkeitsänderungen des Prüflings 25. Auf diese Weise werden die Kennwerte so aufrechterhalten, wie sie bei der ersten Inbetriebnahme waren. Dies ist durch das Ergebnis einer Ermüdungsprüfung mit niedriger Wiederholungsrate (low cycle fatigue, LCF) veranschaulicht, das in Fig. 4 gezeigt ist.

Fig. 4 enthält eine graphische Darstellung der Stabilität, die in einer mit der in Fig. 3 gezeigten Materialprüfmaschine an einem Prüfling 25 ausgeführten Ermüdungsprüfung mit niedriger Wiederholungsrate erreicht wird. In der Prüfung ist der Prüfling zyklisch angelegten Prüfbelastungen ausgesetzt, deren Amplituden bei jedem Zyklus die Elastizitätsgrenzen des Materials überschreiten. Die Prüfung erzeugt daher in jedem Zyklus sowohl elastische als auch plastische Verformungen. Die Steifigkeit des Prüflings verändert sich daher kontinuierlich, jedoch mit plötzlichen Änderungen bei jeder Lastumkehr.

Die in Fig. 4 gezeigten Ergebnisse stammen aus Prüfungen, die bei einer Frequenz von 1 Hz in der Betriebsart Lastregelung ausgeführt sind. Die Kurve 31 zeigt die Ausdehnung der Probe bei elastischer und plastischer Verformung als Funktion der angelegten Belastung. Die beiden Zyklen der Kurve 31 wurden bei der Wiedergabe in Zugrichtung künstlich verschoben oder gedehnt, so daß sie getrennt werden können. Die beiden Schleifen würden sonst übereinanderliegen. Zunehmende Zeit ist mit den Pfeilen T angedeutet.

Zu Beginn der Aufzeichnung der Prüfung ist die adaptive Regelung abgeschaltet. Als Ergebnis kann man in der Kurve 31 Schwingungen klar erkennen, wenn der anfängliche Zyklus in den plastischen Bereich gelangt. Diese Schwingungen entstehen aus demselben Grund wie die in Fig. 2 gezeigten Schwingungen, nämlich deswegen, weil bei Materialspannungsregelung die Schleifenverstärkung zunimmt, wenn die Probe nachgibt. Der adaptive Regelkreis wird dann an dem in der Kurve 31 mit einem Stern markierten Punkt eingeschaltet, mit dem Ergebnis, dass die Schwingungen in dem nächsten Prüfbelastungszyklus verschwunden sind. Dies veranschaulicht die Wirksamkeit des adaptiven Regelkreises in der erfindungsgemäßen Maschine. Solche Schwingungen in dem plastischen Bereich haben bislang häufig LCF-Prüfungen vereitelt. Ohne die adaptive Regelung gemäß der Erfindung können sie oft nur dadurch verhindert werden, dass die Verstärkung des Reglers herabgesetzt wird. Dieses Vorgehen hat jedoch den nachteiligen Nebeneffekt, dass die Kennwerte, bei Spannungsumkehr und wenn der Prüfling elastisch ist, verschlechtert werden.

Der adaptive Regelkreis der mit Bezug auf Fig. 3 beschriebenen Maschine kann zweckmäßigerweise mit Hilfe des vom Anmelder gelieferten Direct Digital Controller 8500 PLUS implementiert werden, der gegenwärtig in servo-hydraulischen Materialprüfmaschinen verwendet wird, die von dem Anmelder hergestellt werden. Es handelt sich um eine Multi-Prozessorplattform. Der Code liegt als Firmware vor. Echtzeitaufgaben, wie z. B. die Berechnung der Steifigkeit, der PID-Regler und das Aktualisieren der PID-Terme werden durch eine Gleitkommarechen- und Logikeinheit vom Typ TMS320C31 ausgeführt. Nichtechtzeitaufgaben, z. B. das Bestimmen der Anfangsparameter, werden durch eine 32-Bit-CPU vom Typ MC68340 zusammen mit Peripheriegeräten ausgeführt.

Im Gegensatz zu den bislang vorgeschlagenen Regelsystemen hat das oben in Verbindung mit Fig. 3 beschriebene Regelsystem mit seinem adaptiven Regler die folgenden Vorteile:

  • 1. Es ist nicht jedesmal, wenn eine andere Art von Prüfling in die Prüfmaschine gebracht wird, notwendig, ein Experiment zum Abstimmen durchzuführen. Der Bediener befestigt einfach den Prüfling in der Maschine und, ohne dass irgendwelche besonderen Signale gegeben werden, nimmt der adaptive Algorithmus die notwendigen Änderungen an dem Regler vor.
  • 2. Änderungen der Steifigkeit, die während einer Prüfung auftreten, werden ohne die Verwendung von zusätzlichen Messsignalen kompensiert. Dies ist auch dann möglich, wenn die Prüfsignale keine große Dynamik aufweisen.
  • 3. Schnellen Steifigkeitsänderungen kann genauer gefolgt werden.

Die oben genannten Vorteile ergeben sich aus der Tatsache, dass ein physikalisches bzw. mechanisches Modell der Prüfmaschine verwendet wird, um den adaptiven Algorithmus zu formulieren. Das bedeutet, dass nur der sich ändernde Parameter, d. h. die Steifigkeit, online berechnet werden muß. Die bekannten Konstruktionen folgen dem klassischen Black-Box-Ansatz, bei dem eine vernünftige dynamische Größenordnung die einzige strukturelle Information ist, die vorher angegeben werden muß. Die Physik, die das Verhalten der Maschine beherrscht, wird vollständig vernachlässigt. Aus diesem Grunde neigt die Antwort bei einer solchen Regelung dazu, langsam zu sein, und Testmessungen sind erforderlich, wenn die Signale im gewöhnlichen Betrieb keine große Dynamik aufweisen.

Bei der servo-hydraulischen Materialprüfmaschine, die mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben ist, werden die Prüfbelastungen in einer einzigen Richtung längs einer vorbestimmten Achse der Probe ausgeübt. Es ist jedoch ohne weiteres ersichtlich, dass der adaptive Regelkreis, der Teil des zusammen mit Fig. 3 beschriebenen Regelsystems ist, ebenso gut bei anderen Prüfmaschinen angewendet werden kann, bei denen Prüfbelastungen auf den Prüfling in zwei oder mehr bestimmten Achsen des Prüflings ausgeübt werden. Unter diesen Umständen würde die Prüfmaschine so aufgebaut sein, dass sie für jede der mehreren festgelegten Achsen ein nachgesteuertes Regelsystem und einen adaptiven Regelkreis gemäß der Erfindung aufweist.

Der Fachmann erkennt leicht, dass der adaptive Regelkreis gemäß der Erfindung auch bei elektromechanischen Materialprüfmaschinen angewendet werden kann.

Während bei der Beschreibung der in Fig. 3 veranschaulichten Materialprüfmaschine auf Ermüdungsprüfungen mit niedriger Wiederholrate Bezug genommen wurde, können Vorkehrungen getroffen werden, um die Materialprüfmaschine für Hochfrequenzprüfungen geeignet zu machen. Bei Hochfrequenzprüfungen stellen Verzögerungen in der Antwort der Einrichtung zur Berechnung oder Abschätzung der Steifigkeit und in der Antwort der Maschine ein Problem dar und gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird die mit Bezug auf Fig. 3 beschriebene Maschine modifiziert, indem Mittel vorgesehen werden, um die gemessenen Steifigkeitswerte zusammen mit den zugehörigen Zeit- oder Lage- oder Belastungs- oder Materialspannungswerten zu speichern und um eine vorausschauende Korrektur an den adaptiven Regelsignalen Es und Ec vorzunehmen, die von der Einrichtung 27 zur Berechnung oder Abschätzung der Steifigkeit erzeugt werden, um die Verzögerung in der Antwort der Einrichtung 27 und der Maschine auf Veränderungen in der Probensteifigkeit während nachfolgender Prüfbelastungszyklen auszugleichen.


Anspruch[de]
  1. 1. Prüfmaschine, um an einem Prüfling (25) Prüfungen zur Bestimmung der Antwort des Prüflings (25) auf in Richtung einer vorbestimmten Achse des Prüflings (25) ausgeübte Prüfbelastungen unter der Kontrolle eines Regelsystems auszuführen, wobei: das Regelsystem Teil der Prüfmaschine ist und eine Regelstrecke (23, 24) mit einem Aktuator (24) sowie einen Regler (22) aufweist,

    der in Abhängigkeit von einer Regelabweichung und PID-Reglerparametern arbeitet, um an den Aktuator ein Stellsignal abzugeben, damit der Aktuator (24) den Prüfling in Richtung der vorbestimmten Achse einer Prüfbelastung aussetzt, die bei dem Prüfling in Richtung der vorbestimmten Achse Längenänderungen hervorruft,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    eine Einrichtung (27) zur Berechnung der Steifigkeit vorgesehen ist, die ausgehend von den Änderungen der Abmessungen des Prüflings (25) Einstellsignale erzeugt, die zum einen die Steifigkeit (Es) des Prüflings (25) und zum anderen die kombinierte Steifigkeit (Ec) des Aktuators (24), des Aktuatorhalterahmens und des Prüflings (25) repräsentieren, und dass

    Mittel (28, 30) vorgesehen sind, um die PID-Reglerparameter des Reglers (22) abhängig von den Einstellsignalen derart zu verändern, dass die Prüfmaschine an Veränderungen der Steifigkeit (Es) des Prüflings (25) und der kombinierten Steifigkeit (Ec) der Prüfmaschine und des Prüflings (25) angepasst wird.
  2. 2. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsgröße ein Signal ist, das eine vorbestimmte Belastung oder Verformung des Prüflings (25) vorgibt, und daß in einem Rückkopplungspfad (21) des Regelsystems eine Betriebsart-Auswahleinheit (26) vorgesehen ist, um eine entsprechende Regelgröße rückzukoppeln.
  3. 3. Prüfmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelsystem (21, 22, 27, 28) ein Maschinenmodell (28) mit einer mathematischen Darstellung der Prüfmaschine enthält.
  4. 4. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Materialprüfmaschine ist.
  5. 5. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu eingerichtet ist, Prüfbelastungen in Richtung von mehreren vorbestimmten Achsen auszuführen, wobei die Prüfmaschine für jede Achse ein Regelsystem mit einem PID-Regler gemäß Anspruch 1 umfaßt.
  6. 6. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie dazu eingerichtet ist, periodische Prüfbelastungen auszuführen, deren Größe sich mit hoher Frequenz verändert, wobei die Prüfmaschine darüber hinaus Mittel umfaßt, um berechnete Steifigkeiten (Es, Ec) zusammen mit ihren zugehörigen Zeit-, Belastungs- oder Materialspannungsmeßwerten zu speichern und um eine vorausschauende Korrektur der Einstellsignale vorzunehmen, um Verzögerungen in der Antwort der Einrichtung (27) zur Berechnung der Steifigkeit (Es, Ec) und der Antwort der Prüfmaschine auf Änderungen der Steifigkeit (Es) des Prüflings (25) während aufeinanderfolgender Prüfbelastungszyklen auszugleichen.
  7. 7. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfmaschine eine elektromechanische Prüfmaschine ist und dass der Aktuator (24) ein sich drehender oder linearer Elektroantrieb ist.
  8. 8. Prüfmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfmaschine eine servo-hydraulische Prüfmaschine ist und dass der Aktuator (24) ein hydraulischer Aktuator (24) ist.






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