测试机可用于推动，拉动或扭转材料的样品，以便确定材料的机械性能。许多材料是亚博网站下载应变速率敏感，这意味着它们的性质与测试速度不同。
机电试验机电机控制系统。图片信用：Admet，Inc。 - 材料测试设备。app亚博体育亚博网站下载
如果所有供应商利用相同的测试速度，则只能获得供应商之间的有效比较供应商之间。国际标准组织（ISO）和美国的测试和材料协会（ASTM）是两个管理机械测试规范的组织。亚博网站下载
每个规格要求将力施加在特定的应变，十字头位置或应力率。测试机器控制器的一个功能是确保在整个测试中准确地维护指定的测试速率。
呼叫电源测试系统，配备了类似的控制器mtestquattro控制器是电机控制系统的一部分，负责调节电机的速度。
电机速度与测试速率成比例。如果测试速度太高，如果测试速度太低，则通过将电压降低到功率放大器的电压来完成电动机速度的控制。
用于调节电动机速度的一个简单规则是在功率放大器电压中改变，该功率放大器电压与测试速度误差成比例（实际和期望的测试速度之间的差）。
测试速度错误=所需的测试速度 - 实际测试速度（EQ.1）
放大器电压= KP X测试速度误差（EQ。2）
等式2是比例控制算法。KP是比例增益，并被改变以最小化测试速度误差。使用电机控制系统，控制测试速度有效，将取决于在MTESTQUATTRO控制器上放置的需求量。
如果可以快速更新用于计算功率放大器电压的MTESTQUATTRO控制算法，并且如果数字到模拟（D / A）和数字（A / D）转换器作为控制器的一部分，则可以更新电源放大器电压的MTESTQUATTO控制算法不需要多大的干预，那么在所需和实际测试速度之间期望最小的误差是合理的。
MTESTQUATTRO控制器的策略是尽可能频繁地更新功率放大器电压，因为功率放大器输出电压的计算不依赖于时间（参见EQ。2）。伺服更新率被定义为每个放大器电压计算之间的时间间隔。
本文中包含的示例的伺服更新速率固定在1毫秒或每秒1000次（1000 Hz）。请参阅下面的示例，将伺服更新速率与实际测试应用程序相关联。
- 例1：ASTM D638塑料拉伸性能的标准试验方法规定了2英寸/分钟或0.033英寸/秒的恒定十字头测试速度。每秒伺服更新速率为1,000次，每个伺服更新的所需的十字头移动= 0.033 / 1000 = 0.000033英寸/伺服更新。
- 例2：将10 LBF峰值施加到5Hz（每秒循环）的峰正弦波力幅度以进行测试样品。每个循环基于5 Hz规范，每0.2秒（1/5 Hz）完成每个周期。每个周期的伺服更新数= 1000 x 0.2 = 200个伺服更新每个周期。在每个循环期间，致动器将施加10LBF，然后从样品中除去10LBF，以获得20LBF的总力遍历。每个伺服更新的平均变化为20 LBF / 200 = 0.1 LBF /伺服更新。
- 例3：将10 LBF峰值施加到50Hz的50 Hz峰值正弦波力幅度至测试样品。基于50 Hz规范，每个循环将完成每0.02秒（1/50Hz）。每个周期伺服更新数= 1000 x 0.02 = 20个伺服更新每个周期。每个伺服更新的平均变化为20 lbf / 20 = 1 lbf / servo更新。
在实施例1中以0.000033英寸/伺服更新的恒定位移率进行测试。电动机控制系统能够精确地遵循所需的测试速度，因为期望的速率在整个测试期间没有变化和控制算法更新放大器电压每秒1000次。
平均来，在实施例2和3中分别在每个伺服更新中有0.1LBF和1 LBF的力。然而，正弦波型材期间的电动机连续加速和减速，产生不同的测试速度误差。
加速度变大，并且每个周期较少的伺服更新随着循环频率的增加。因此，伺服更新错误将随着频率的增加而增长，这将从控制器中需要更多，以便实现准确的控制。
在十字头位置速率控制下进行测试的框图。图片信用：Admet，Inc。 - 材料测试设备。app亚博体育亚博网站下载
在每个伺服更新，使用闭环控制，mtestquattro控制器从所需的十字头位置减去实际的十字头位置，以便确定十字头位置误差。
- 如果该伺服更新为零的错误，功率放大器电压将为零。
- 如果出现错误，将会发生纠正措施。如果实际位置滞后的位置（正误差）或者如果错误是否定的，则将被告知电机加速。随着测试进展，力增加但是材料开始屈服（过程干扰）。突然间，阻力较小，拉伸试样，实际位置超越了所需位置。因此，电机减速，控制器将降低功率放大器电压。不久之后，该材料可能开始抑制硬化，导致更耐受运动。实际位置落后，然后控制器增加功率放大器电压以加速电机。
测试机器在没有反馈循环的情况下，无法了解它的实际交叉头位置。一旦遇到了越来越大的负荷，产量或破裂的干扰，实际和所需的十字头位置之间的误差会随着测试速度而变化。
PID控制器的框图。图片信用：Admet，Inc。 - 材料测试设备。app亚博体育亚博网站下载
PID控制器以下方式工作。每个伺服更新，从所需的十字头位置减去实际的十字头位置以获取位置误差。根据哪种模式打开，错误被传递到一个，两个或全部3个P，I和D模式。
然后，组合来自每种模式的输出，并且所得到的总和是控制器输出或功率放大器电压，其设置用于该伺服更新的电动机的速度。可以打开一个，两个或所有三种模式。最常见的是PI控制，但下面列出了可能的组合。
- 仅比例控制，p
- 比例加积分控制，PI
- 比例加积分加上衍生，PID
- 比例加衍生物，PD
积分控制动作连续地将后续伺服更新的误差添加在一起，创建功率放大器电压的斜坡。随着时间的推移，此动作将使伺服更新错误驱动到零，并且还克服了在测试期间的变化负载的结果的变化电机电阻。
通常，静态试验机上的一组十字头位置PID控制增益将在机器的完全速度范围内产生可接受的十字头位置控制。
第二组十字头位置PID控制对于极高的速度，可能需要具有较大比例增益（KP）和积分控制增益（KI）值的增益。对于疲劳测试应用的幅度和频率不同，可能需要不同一组PID控制增益，从而需要更频繁的增益调谐。
调整力控制循环有几个要考虑的关键点。试样的刚度，或者相对于试验机负荷框架和电机控制系统的刚度，它在负载下延伸的刚度很重要。
如果测试样品相对于试验机非常符合（伸展更多），则可以实现对整个力范围的良好控制。如果试样的刚度等于或大于试验机的刚度，则可能会经历较高力的不稳定性。
通过降低比例和积分的增益来使控制回路更加缓慢，以便在更高负载下消除不稳定性。降低增益的最终结果是在较高负载下的稳定控制回路，但在较低负载下的控制误差较大。
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