KR101355016B1 - 물질 테스팅 기계를 운영하기 위한 방법 및 물질 테스팅 기계 - Google Patents

물질 테스팅 기계를 운영하기 위한 방법 및 물질 테스팅 기계 Download PDF

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Abstract

시료(specimen)를 테스팅하기 위한 물질 테스팅 기계를 작동하는 방법에 있어서, 기계는 시료에 힘을 가하기 위해 배열된 전기적으로 제어 가능한 작동기를 가진다. 방법은 단일한 조정 가능한 패러미터 값을 입력하는 단계, 이로부터 모든 필요한 피드백 제어 이득들을 계산하는 단계, 그리고 뒤이어 시료의 테스틀 수행하는 단계를 포함한다.

Description

물질 테스팅 기계를 운영하기 위한 방법 및 물질 테스팅 기계{A method of operating a material testing machine for testing a specimen and a materials test machine}
본 발명은 물질 테스팅 기계, 보다 특히 기계를 튜닝(tuning)하기 위한 방법 및 장치에 관련한 것이다.
(때로 구조 테스트 기계들로 알려지기도 하는)물질 테스팅 기계들은 다수의 제조자들에 의해서 물질 시료들 또는 컴포넌트들의 물리적 성질들을 테스팅하는 용도로 생산된다. 테스트 동안, 특정한 측정된 변수가 제어되어야만 하며 가능한 한 밀접하게 명령된 궤적의 값들을 따라야만 한다. 몇 가지 전형적인 변수들은:
-{때로 변위(displacement) 또는 연장(extension)으로 알려지는} 위치
-부하(시료 상의 힘)
-스트레인(strain)(시료의 지역적 부분에 걸친 변위 또는 연장) 이다.
이러한 기계들에서의 작동 기술의 예들은:
-전기 모터들에 의해서 구동되는 스크류-드라이브들(정밀한 제어 그러나 한정된 스피드)
-유압식 액추에이터들(보다 빠른 반응 그러나 보다 복잡함)
-전기-자기 셰이커들(shakers)(매우 빠른 반응 그러나 한정된 정적 부하 용량)
-선형 3-상 전기 모터들(빠른 반응 그리고 우수한 부하 용량, 많은 전력과 빠른 제어기를 요구할 수 있음) 이다.
모든 기계들에서, 피드백 제어는 명령된 변수와 현재 측정된 값 사이의 에러를 최소화하기 위해서 사용된다. 대부분의 제어기들은, 예를 들어 PID 제어기에서 'P', 'I', 및 'D'의 다수의 피드백 이득들(gains)을 가진다. 안정성과 반응성을 향상시키기 위해서 세팅될 필요가 있는, 예를 들어 속도 피드백, 리드-랙(lead-lag) 보상 또는 시그널 필터링과 같은, 추가 제어 패러미터들이 있을 수 있다. 일반적으로, 이들 패러미터들의 모두는 새로운 시료가 기계에서 테스트될 경우, 시스템의 동역학적 성질이 시료의 첨가에 의해서 실질적으로 변경되기 때문에, 다시 튜닝될 필요가 있다. 이는, 일반적으로, 기계에 있어서 작동이 보다 다이내믹해질수록, 제어 패러미터들의 주의깊은 튜닝이 보다 필요해지게 된다.
다수의 제어 패러미터들과 시료의 측정 가능한 특성들과 원하는 제어 패러미터 값 사이의 어떠한 단순한 물리적 관계의 결여는 튜닝 프로세스를 너무 복잡하게 만들어 기계 오퍼레이터가 이를 달성할 수 없게 만든다. 대신에, 제어 패러미터들은 보통, 경험과 경험적 가이드라인들에 근거하여, 숙련된 제어 엔지니어들에 의해서 튜닝이 이루어지게 된다. 이는, 기계를 사용하는 고객이 고도로 숙련된 인력에 투자를 해야만 하거나, 또는 제조자가 고객의 현장에서 기계를 튜닝하는 것을 도와야 하기 때문에, 비용이 많이 들고 시간을 소모하게 된다.
이러한 문제가 장시간에 걸쳐 인지되어 왔으며, "자동튜닝" 알고리즘이 수동 튜닝의 필요를 감소시켜주기 위해서 개발되어왔다. 하나의 접근법은 제어 엔지니어들에 의해서 사용되는 경험적 가이드라인들을 자동화하는 것이며, 예를 들어 '최대 이득, 최소 인티그럴(integral)' 기술의 자동화를 들 수 있다. 결과하는 제어 패러미터들은 잘 작동할 수 있으나, 아래와 같은 몇몇 단점들이 남아있게 된다:
-프로세스는 사용자에게, 기계가 튜닝 프로세스 동안 무엇을 하는 가에 대한 이해와 프로세스가 성공적으로 완료되었는지를 체킹하는 어떠한 단순한 방법도 제공하지 않아, "블랙 박스"이다.
-여전히 제어 패러미터 값들과 테스트 하의 시료 사이의 사용 가능한 물리적 관계가 존재하지 않는다.
-제어 세팅들이 참조 또는 셋-업 목적으로 저장되는 경우, 사용자에게 알려지고 기록되어야만 하는 다수의 관련있는 제어 패러미터들이 존재한다.
튜닝 물질 (또는 구조) 테스트 기계들의 이러한 기술 상태 조건 하에, 특정 시료의 튜닝에 오직 하나의 패러미터 만이 요구된다면, 이것은 기계들의 고객들과 제조자들에게 커다란 진보임이 자명할 것이다. 만일 이러한 패러미터가, 기계의 사용자가 독립적으로 측정할 수 있는, 테스트 하의 시료의 물리적 특성이라면, 이는 훨씬 더 나을 것이다. 이것이 청구되는 본 발명이며, 본 발명은 물질 테스팅 기계에서 필수적인 피드백 제어 이득들 모두를 튜닝하기 위해서 시료의 강도(stiffness)의 측정만을 요구한다.
이것이 물질 테스팅 기계의 튜닝을 돕기위해 '강도'를 사용하는 첫 사용은 아니다. '적응성(adaptive)' 제어 알고리즘이 이미 우리 미국 특허-A-5,511,431에 제안되었으며, 이는 사용 동안 자동으로 정해지는 강도 값들을 사용한다. 그러나, 이 알고리즘은 오직, 수동으로 또는 강도 값들을 사용하지 않는 '자동 튜닝' 알고리즘을 사용하여, 경험적으로 튜닝되어야만 하는 초기 값들로부터 제어 이득들을 수정할 수 있다. 따라서 강도 값은 다른 제어 패러미터들을 대체하기보다는 추가적인 튜닝 패러미터라고 할 수 있다. 강도 값들은 또한 사용자들이 얻을 수 없게 되어 있어, 사용자가 강도 값을 사용하여 시스템을 셋업할 수 없게된다.
물질 시료의 제어에 있어서 강도의 또 다른 사용은 금속 시료의 '응력 율(stress rate)'을 결정하는 데에 있다. 이 경우, 강도는 물질 및 시료 기하구조에 대한 영 계수(Young's modulus)를 알아내서 소프트웨어로 내부적으로 계산된다. 강도의 이러한 사용은 위치변경률 명령을 세팅하기 위한 것이나, 이는, 이미 세팅된, 피드백 제어 이득들에 영향을 주지 않는다.
본 발명은 시료 위치 또는 시료 부하를 제어하기 위한 모든 필수적인 피드백 제어 이득들이 단일한 조정 가능한 패러미터 값으로부터 계산되는 방법 및 장치를 제공한다.
이 단일 조정 가능한 패러미터 값은 기계로 수동으로 입력될 수 있거나 또는, 테스트 하의 기계 및 시료의 조합의 단일한 물리적으로 측정 가능한 패러미터로부터 계산될 수 있다.
'스트레인(strain)' 제어를 수행하는 경우 위의 구성의 변형(refinement)으로서, 시료의 지역적(localized) 부분 상에 신장계(extensometer) 사용의 효과를 기술하기 위한 추가적인 측정 가능한 패러미터를 정의하는 것이 가능하다.
사용 시, 사용자는 단순히 테스트될 시료의 특성을 표시하는 단일 조정 가능한 패러미터를 기계로 입력한다. 다음으로 기계는 입력 값뿐만 아니라 다른 패러미터 값들에 근거하여 계산을 하며 테스트 시료에 대해서 기계가 수행한 특정 테스트에 의해서 요구되는 초기 이득 세팅들을 산정한다. 다음으로 테스트가 정상 피드백 제어 아래 수행된다.
본 발명이 보다 쉽게 이해되게 하기 위해서, 이제 본 발명의 실시예가 수반하는 도면들을 참조하여 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 물질 테스팅 기계의 개략적인 대표도.
도 2는 튜닝 프로세스를 나타내는 흐름도.
본 발명은 선형 전기 모터를 액추에이터로서 사용하는 새로운 타입의 물질 테스팅 기계에 대한 개발이었지만, 이는 활용되는 액추에이터의 일부 측정 가능한 특성들이 알려지는 한 다른 발동 기술들을 사용하는 기계들에 일반적으로 적용 가능하다.
이제 도 1에 참조하여, 물질 테스팅 기계가 도시되며, 이는 단단한 프레임(10)을 포함하며, 프레임은 베이스(11)와, 액추에이터(14)를 위한 구동 조립체를 고정하는 크로스헤드(12)를 포함한다. 액추에이터는 피스톤 및 실린더 디바이스를 포함하며, 피스톤 및 실린더 디바이스는 이 경우 전기자(armature)가 액추에이터의 피스톤을 구성하는 선형 전기 모터에 의해서 형성된다. 피스톤은 베어링들(16)에 장착되고 로드 셀(load cell)(20)을 통해서 시료 고정부(specimen grip)(18)에 부착된다. 추가 시료 고정부(21)는 기계의 베이스(11)에 부착되며, 테스트될 시료는 고정부들(18 및 21) 사이에 고정된다.
액추에이터의 피스톤의 위치는 어떤 적합한 방식으로 예를 들어 LVDT 또는 디지털 인코더(encoder)에 의해서 모니터되며, 시료는 약간 편리하나 알려진, 방식 예를 들어 시료 상의 힘을 측정하기 위해 로드 셀(20)을 사용함에 의해서 또는 테스트하의 시료의 지역적(local) 신장을 측정할 신장계(22)를 사용함에 의해서 모니터된다.
이러한 기계는 시료에 대한 다수의 상이한 테스트들의 어느 하나를 수행할 수 있으며 이는 액추에이터를 구동하는 적합한 제어들을 사용하여 성취된다. 보통, 이들 제어들은 키패드와 같은 어떤 적합한 인터페이스 시스템을 사용하여 기계에 사용자에 의해서 입력되는 테스트 타입에 따라서 컴퓨터 작동된다(computer operated). 제어 시스템과 데이터 입력 수단은 도면에 도시되지 않는다.
이전에 설명된 바와 같이, 기계의 액추에이터를 주어진 강도(stiffness)를 가지는 테스트 하의 시료에 부착시키는 것(attachment)은, 강도에 부여된 이동하 는 질량에 적용되는 힘으로 모델링될 수 있는 다이내믹 시스템을 생성한다. 이동하는 질량을 시료의 강도에 부착시킴은 특정 자연적인 주파수를 가지는 공명하는 기계적 시스템을 생성한다. 강도(stiffness)의 효과는 시스템의 다른 측정 가능한 특성들에, 예를 들어 유압 발동식 기계에서의 오일 컬럼(oil column)의 강도에 의존할 수 있다. 또한, 이 공명을 제어하는 것은 제어 시스템의 주 과제이며, 이는 시스템에서 매우 적은 자연적 댐핑(damping)이 존재할 수 있으며 자연적 댐핑의 이 결여는 선형 전기 모터를 액추에이터로서 활용하는 것과 연관된 문제들 중의 하나이기 때문이다. 이 공명 시스템과 함께 피드백 제어를 사용하는 것은 제어 패러미터들이 존재할 수 있는 피드백의 양에 대해서 적합하지 못하게 선택될 경우 불안정한 시스템을 생성할 수 있다. 또한, 액추에이터에 더한 제어기의 반응은 제어가 효과적인 사용 가능한 주파수 범위를 한정시킨다. 액추에이터에 더한 제어기의 반응은 또한 복잡한 기능이다.
이러한 문제점을 염두에 두고, 위치 또는 부하 제어(load control)에 대해서, 사용자에 의해서 세팅되어야만 하는 유일한 패러미터가 부하가 시료에 적용될 때 측정된 부하의 변화치를 측정된 위치의 변화치로 나눈 값으로 정의되는 부하 스트링 강도(Ks)인 알고리즘이 유도된다. 시료 강도(Kx)는 강도계로 스트레인 제어를 수행할 때 이득들의 미세한 조정을 위해 사용되는 지역적 강도의 보다 정확한 값이다. Kx는 측정된 부하에 있어서의 변화치를 신장계의 접촉점들 내에서의 측정된 변화치로 나눈 값으로서 정의된다. Kx값이 알려지지 않을 경우, Ks = Kx로 세팅하는 것이 대부분의 시료들에 대한 우수한 최초 근사치이며, 이는 필요한 경우 오직 하나의 패러미터가 스트레인 제어 튜닝에 대해 요구된다는 것을 또한 의미한다.
이전에 언급된 바와 같이, 자세한 디자인 및 구현은 기계의 액추에이터로서 3-상 선형 전기 모터를 가진 기계를 대상으로 한다. 제어 출력은 전류 증폭기에 공급되는 전압이다. 전류 증폭기는 전압에 비례하는 전류를 만들어 내며 모터 힘은 전류에 비례한다. 다음의 표는 튜닝 알고리즘에 관련된 패러미터들을 기술한다. 주어진 시료에 대해서 오직 강도 값(들) 만이 필요로 된다.
패러미터 이름 단위 설명 소스(source)
Ks N/m 부하 스트링 강도(프레임과 고정물들과 평행하게 측정된 시료의 강도) 자동화된 프로시저로 산정 또는 사용자 입력을 사용
Kx N/m 시료 강도('신장계' 내에서 측정된 시료의 부분의 강도) 자동화된 프로시저 로 산정 또는 사용자 입력을 사용. 알려지지 않은 경우, Kx=Ks로 세팅
Ms kg 이동하는 질량 공장-세팅
Cmin_K s 단위 강도(stiffness) 당 최소 예상 시료 댐핑(damping) 공장-세팅
Cm N 모터 상수, 모터가 생산할 수 있는 최대 힘 공장-세팅
Cb m-1s Cb*Cm이 댐핑 계수인, 모터에 대한 댐핑 패러미터 공장-세팅
Tdelay s 피드백 제어 루프에서의 지연(delay) 공장-세팅
PM_vel rad 타깃 이득 마진(gain margin), 속도 피드백 공장-세팅
GM_vel n/a 타깃 상 마진(phase margin), 속도 피드백 공장-세팅
PM rad 타깃 상 마진, 제어된 변수(위치, 부하 또는 스트레인)의 피드백 공장-세팅
GM n/a 타깃 이득 마진, 제어된 변수(위치, 부하 또는 스트레인)의 피드백 공장-세팅
시료의 강도(stiffness)는 (용어 '부하 스트링 강도', 'Ks'로 지칭) 자동적으로 산정되거나 사용자에 의해서 입력된다. 액추에이터에서의 이동 질량 그리고 어떤 다른 관련된 강도/컴플라이언스(complicance)는 기계의 명세로부터 알려지며, 따라서 자연적('공명의') 주파수가 산정될 수 있다. 자연 주파수와 연관된 '댐핑 인수(damping factor)'는 다른 알려진 액추에이터 특성들 및 산정된 물질 댐핑으로부터 산정된다.
공명의 부정적 효과는 시스템에 댐핑을 더하기 위해 '속도 피드백(velocity feedback)'을 사용함에 의해서 가능한 많이 감소된다. 속도 피드백은 가능한 한 가깝게 '점성' 댐핑을 시뮬레이트하게 시도하지만, 그 효과는 PID 제어기에서 (D) 항(term)의 사용과 유사하다. 속도 시그널은 디지털 인코더로부터 산정된다. 속도 피드백 이득('Kv')의 값은, 제어기/액추에이터에서 공명 및 지연에 대한 지식이 주어질 때, (모두 고전 제어 이론에서 잘 알려진 개념) 특정 '상 및 이득 마진들(Phase and Gain Margins)'을 성취하는 최대 값이게 선택된다. 새로운 수정된 댐핑 인자는 더해진 속도 피드백을 고려하도록 계산된다.
제어된 변수(위치, 부하 또는 스트레인)에 대한 비례 피드백 이득('Kp')는 공명 그리고 수정된 댐핑 인자의 지식을 사용하여 계산된다. (Kp)는 공명 주파수 근처에서 특정 '상 마진(Phase Margin)'을 성취하는 최대 값이게 선택된다.
제어된 변수(위치, 부하 또는 스트레인)에 대한 적분(integral) 피드백 이득('Ki')는 공명 그리고 수정된 댐핑 인자의 지식을 사용하여 계산된다. (Ki)는 공명 주파수 근처에서 특정 '이득 마진(Gain Margin)'을 성취하는 최대 값이게 선 택된다.
마지막으로, 제어될 변수에 의존하여, 일부 특정 수정들이 (Kv, Kp 및 Ki)의 값들에 만들어진다. '스트레인 제어(strain control)'의 경우, 제 2 강도 값('Kx')이 사용되며, 이는 스트레인이 측정될 곳에서 가해진 힘과 지역적 변위 사이의 물리적 관계를 도시하는데 필요로 된다. 만일 (Kx)를 얻을 수 없는 경우, Kx=Ks로 세팅하는 것이 적합한 제어 성능을 주게된다.
이제 도 2를 보면, 도 2는 기계에 의해서 테스트가 수행되기에 앞서 제어 이득들을 세팅하기 위해 알고리즘에 의해서 수행되는 프로세스가 자세하게 도시된다. 블록(201)은 기계로 부하 스트링 강도(load string stiffness)(Ks)를 표시하는 데이터의 입력을 나타내며, 이는 이전에 기술된 바와 같이 수동으로 입력되거나 또는 추가 프로시저를 사용하여 산정될 수 있다. 초기에, 알고리즘은 블록(202)에 의해서 표시되는 바와 같이 모터의 이동 질량(Ms)와 댐핑 패러미터들 (Cm, Cb, C min K)의 공장 세팅에 근거하여 기계 시스템의 공명 주파수(Ω)와 댐핑(σ)을 산정한다. 이후, 블록(203)에 표시된 바와 같이, 그리고 타깃 상 마진 속도 피드백 계수(PMvel)와 이득 마진 속도 피드백 계수(GMvel)에 근거하여 속도 피드백(Kv)이 공명 위의 PMvel을 얻는 가장 높은 (Kv)가 제공되게 계산된다. 그러나, 공명이 제어될 수 없는 경우, (Kv)는 공명에서 원하는 이득 마진을 얻도록 제한된다.
속도 피드백(Kv)이 세팅되고 나면, 수정된 댐핑 인자(σKv)가 시스템상의 속도 피드백의 효과를 포함하도록 블록(204)에서 계산된다. 이 새로운 댐핑 인자로, 변수 피드백 패러미터들(Kp 및 Ki)이 공명 위의 타깃 상(phase) 마진을 획득하는 가장 높은 안정한 (Kp) 그리고 또한 타깃 상(phase) 및 이득 마진들에 근거하여 공명에서 이득 마진을 획득하는 가장 큰 (Ki)를 획득하도록 블록(205)에서 계산된다.
이러한 단계들이 완료되고 나면, 최종 피드백 제어 이득들(Kv, Kp 및 Ki)이 어떤 타입의 테스트가 기계에 의해서 수행되는 가에 따라서 블록(210)에 표시된 바와 같이 세팅된다. 오직 스트레인 만이 테스트되는 경우, 시스템은 순응적(compliant) 시료들에 대한 (Ki)에 대해서 하한을 강요하며 공명이 잘 제어되도록 (Ki)와 균형을 이루게 (Kv)를 증가시킨다. 시스템 패러미터들에 따라서, (Kp) 및 (Ki)는 최대 곱 인자(maximum multiplication factor)까지 (Kx/Ks)의 비율만큼 증가될 수 있다. 만일 곱 인자에 의해서 제한될 경우, (Kv)를 비례적으로 감소시키는 것이 필요할 수 있다.
오직 기계의 위치 제어만이 테스트에 의해서 요구되는 경우, 시스템은 순응적 시료들을 돕기위해 (Ki) 상에 하한을 정한다. (Kv)는 공명이 시스템에서 잘 제어될 경우 (Ki)와 균형을 이루도록 증가된다.
만일 부하 제어만이 테스트에 의해서 요구될 경우, 시스템은 관성 효과들로 인한 제어상의 부정적 효과를 제한하기 위해 (Kp) 상에 상한을 정하게 된다. 만일 (Kp)가 감소되는 경우, (Ki) 및 (Kv)를 유사하게 감소시키는 것이 필요하다. 순응적 시료들의 경우, 하한이 (Ki)에 대해서 정해지며 공명에 시스템에서 잘 제어될 경우 (Ki)와 균형을 이루도록 (Kv)를 증가시키는 것이 가능하다.
피드백 제어 루프의 지연(Tdelay)은 미리 알려지며 블록들(203 및 205)에서의 계산들에 사용된다.
기술된 바와 같은 시스템은, 시료 특성들, 특히 시료 강도가, 동일하게 남아 있는 한, 시료에 매우 적합한 피드백 제어 이득들을 가진다. 실제로, 이는 보장될 수 없으며, 피드백 제어 이득들이 변화된 시료 특성들에 더 이상 적합하지 않을 수 있기 때문에 가능한 한 빨리 시료 특성들에서의 갑작스런 변화를 검출하는 것이 필요하다. 이를 수행하는 한 방법은 계속해서 시료 강도를 산정하는 것이며, 이는 '적응성(adaptive) 제어'의 설명에서 이전에 설명된 바와 같다. 이 방법은 피드백 제어 이득들을 계속해서 업데이트하는 장점을 가지나, 지금까지 구현된 바로는 초기 값에 대한 강도 변이의 한정된 범위에 적합하게 디자인되었을 뿐이며, 새로운 강도 산정값을 계산하기 위해서 다수의 일련의 측정치들을 요구하여, 상당한 지연을 야기한다. 이는, 액추에이터의 고도로 다이내믹한 성질 때문에, 전기 선형 모터를 사용하는 현재의 구현에서 특히 중요하다. 본 발명은 대신에 액추에이터의 가속의 산정값에 근거하여, 상당한 시료 변화를 감지하는 단순하나 효과적인 수단을 소개한다. 높은 액추에이터 가속들은 시료 강도가 갑자기 감소하거나(예를 들어, 시료가 구부러지거나 끊어지는 경우) 또는 갑자기 증가하여, 높은 주파수의 진동(oscillation)을 야기할 때 일어 날 수 있다. 만일 미리 정해진 레벨 위의 가속이 검출될 경우, 모든 예상되는 시료들에 대해서 안정적인 것으로 보여진 특정 셋(set)의 피드백 제어 이득들이 사용된다. 이 변화는 사용자에게 알려지며, 이는 보통 테스트의 종료를 야기하게 된다. 사용된 가속의 측정은 액추에이터에 설치된 가속도계로부터 이루어 질 수 있다. 그러나, 이 구현에서, 디지털 인코더 시그널을 수치 해석적으로 미분함에 의해서 디지털 인코더 시그널로부터 이끌어 내진 다. 이 구현은, 디지털 인코더 시그널이 보통의 가속도계 시그널들과 연관된 랜덤 전기 노이즈가 없어서 따라서 어떠한 추가 필터링도 요구하지 않기 때문에, 지연의 최소화라는 장점을 가진다.
본 발명의 위의 기술이 전자 제어를 가지는 전기 액추에이터/램을 사용하는 것에 근거하여 주어졌지만, 스크류 드라이브들 및 유압 액추에이터들과 같은 다른 발동 기술들을 사용하여 다른 디바이스들에 가속 모니터링 구성을 가지거나 가지지 않은 전자 제어 구성을 설치하는 것이 가능하다.
위의 기술로부터, 본 발명이 테스트 하의 시료의 강도만에 근거하여 물질 테스팅 기계의 사용자를 위한 튜닝의 간단한 방법을 소개한다는 것이 자명할 것이다. 이는 튜닝 프로세스를 상당히 단순화 시켜주며, 사용자에게 투명성을 제공하고, 기록되어야할 필요가 있는 셋-업 패러미터들의 수를 최소화시켜준다.
물질 테스팅 기계, 보다 특히 기계를 튜닝(tuning)하기 위한 방법 및 장치에 관련한 것으로서 산업상 이용 가능하다.

Claims (9)

  1. 시료를 테스팅하기 위하여, 물질 테스팅 기계는 시료에 힘을 가하도록 배열된 전기적으로 제어 가능한 액추에이터(actuator)를 갖는, 물질 테스팅 기계를 운영하기 위한 방법에 있어서,
    단일한 조정 가능한 패러미터 값을 입력하는 단계;
    상기 단일한 조정 가능한 패러미터 값은 시료의 강도(stiffness)와 연관되고,
    상기 단일한 조정 가능한 패러미터 값으로부터 모든 필요한 피드백 제어 이득을 계산하는 단계;
    뒤이어 시료의 테스트를 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 액추에이터(actuator)는 전기 선형 모터 구성인 물질 테스팅 기계를 운영하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    미리 정해진 임계 값에 액추에이터 가속의 산정값(an estimate)을 비교함에 의해서 시료 특성들에서 급격한 변화를 검출하는 단계;및
    피드백 제어 이득들을 미리 정해진 값들로 세팅하는 단계를 포함하는 물질 테스팅 기계를 운영하기 위한 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    가속의 산정이 액추에이터 변위를 측정하는 디지털 인코더(digital encoder)로부터의 신호의 수치해석적 미분(numerical differentiation)으로부터 얻어지는, 물질 테스팅 기계를 운영하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단일한 조정 가능 패러미터 값은 수동으로 사용자 인터페이스를 통해 입력되는, 물질 테스팅 기계를 운영하기 위한 방법.
  5. 물질 테스팅 기계로서,
    테스트될 시료와 맞물림을 위한 그립퍼(gripper), 그립퍼의 이동을 제어하기 위한 액추에이터, 및 액추에이터의 패러미터를 제어하기 위한 피드백 제어 구성을 포함하는 제어 시스템을 포함하며, 상기 제어 시스템은 단일한 조정 가능한 패러미터 값으로부터 피드백 제어 구성의 초기 이득(initial gain)을 세팅하기 위한 수단을 포함하며, 상기 단일한 조정 가능한 패러미터 값은 시료의 강도(stiffness)와 연관되고, 상기 액추에이터(actuator)는 전기 선형 모터 구성인 물질 테스팅 기계.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단일한 조정 가능한 패러미터 값을 수동으로 입력하기 위한 사용자 인터페이스를 포함하는 물질 테스팅 기계.
  7. 제5항에 있어서,
    액추에이터 가속을 모니터링하기 위한 수단과, 모니터된 가속이 미리 정해진 임계 값을 초과하는 경우 피드백 제어 이득들을 미리 정해진 값들로 세팅하기 위한 수단을 포함하는 물질 테스팅 기계.
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  9. 삭제
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