JP2608984B2 - アクチュエータの駆動制御装置 - Google Patents
アクチュエータの駆動制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、電気油圧変換弁などのアクチュエータの駆
動制御装置に関する。
動制御装置に関する。
B.従来の技術 多関節作業機などでは、電気油圧変換弁によって例え
ば油圧シリンダや油圧モータを駆動し、アームや作業ア
タッチメントを回動させて軌跡制御や姿勢角制御を行な
う。この電気油圧変換弁は、例えば比例ソレノイドを有
する電磁比例圧力制御弁とそれによって駆動される方向
制御弁とから構成され、比例ソレノイドへの入力指令電
流Ｉに対して第４図（ａ）に示すような制御量、すなわ
ち流量Ｑを出力する。
ば油圧シリンダや油圧モータを駆動し、アームや作業ア
タッチメントを回動させて軌跡制御や姿勢角制御を行な
う。この電気油圧変換弁は、例えば比例ソレノイドを有
する電磁比例圧力制御弁とそれによって駆動される方向
制御弁とから構成され、比例ソレノイドへの入力指令電
流Ｉに対して第４図（ａ）に示すような制御量、すなわ
ち流量Ｑを出力する。
ところで、この電気油圧変換弁の流量特性は、製品毎
のスプールや弁本体の加工誤差およびばね力などのばら
つきによって第４図（ａ）の点線A2で示す＋側の特性
と、点線A3で示す−側の特性の範囲でばらつく。そこ
で、従来はそのばらつきを按分した実線A1の特性を想定
して各種の機器を設計したり制御するようにしている。
のスプールや弁本体の加工誤差およびばね力などのばら
つきによって第４図（ａ）の点線A2で示す＋側の特性
と、点線A3で示す−側の特性の範囲でばらつく。そこ
で、従来はそのばらつきを按分した実線A1の特性を想定
して各種の機器を設計したり制御するようにしている。
C.発明が解決しようとする課題 今、実線A1で示す基準流量Qrに対するばらつき量ΔＱ
の誤差割合ΔQ/Qrを入力電流Ｉごとに算出すると、第４
図（ｂ）に示すようになる。つまり、＋側の特性A2の誤
差割合ΔQ/Qrは第４図（ｂ）の実線A2′で示すように、
小流量域で無限大となり、流量の増加とともに減少す
る。また、−側の特性A3の小流量域では入力指令値Ｉに
対してＱが発生しないので、第４図（ｂ）の実線A3′に
示すようにこの領域のΔQ/Qrは−１となり、流量が増加
するにしたがい誤差割合ΔQ/Qrは減少する。
の誤差割合ΔQ/Qrを入力電流Ｉごとに算出すると、第４
図（ｂ）に示すようになる。つまり、＋側の特性A2の誤
差割合ΔQ/Qrは第４図（ｂ）の実線A2′で示すように、
小流量域で無限大となり、流量の増加とともに減少す
る。また、−側の特性A3の小流量域では入力指令値Ｉに
対してＱが発生しないので、第４図（ｂ）の実線A3′に
示すようにこの領域のΔQ/Qrは−１となり、流量が増加
するにしたがい誤差割合ΔQ/Qrは減少する。
このような誤差は、起動時にアクチュエータが急激に
動きだしてハンチングの原因になったり、逆に動かない
ために制御精度を悪化させる。とくに＋側の誤差がある
と、次のような問題が顕在化する。すなわち、一般に制
御値を出力する際には緩起動処理を行って急激な制御値
の変化を防ぐようにし、振動によるハンチングなどを防
止しているが、誤差が＋側にある場合、第５図（ａ）に
実線で示すように起動時に制御値の急激な立上りが発生
し、ハンチングの原因となる。
動きだしてハンチングの原因になったり、逆に動かない
ために制御精度を悪化させる。とくに＋側の誤差がある
と、次のような問題が顕在化する。すなわち、一般に制
御値を出力する際には緩起動処理を行って急激な制御値
の変化を防ぐようにし、振動によるハンチングなどを防
止しているが、誤差が＋側にある場合、第５図（ａ）に
実線で示すように起動時に制御値の急激な立上りが発生
し、ハンチングの原因となる。
また、フィードバック制御を行う場合には、フィード
バックの効果は立上り以降に働くため、第５図（ｂ）に
実線で示すように、かえって制御値が振動的になりハン
チングを起こしやすい。
バックの効果は立上り以降に働くため、第５図（ｂ）に
実線で示すように、かえって制御値が振動的になりハン
チングを起こしやすい。
本発明の目的は、電気油圧変換弁などのアクチュエー
タの立上り特性を向上させたアクチュエータの駆動制御
装置を提供することにある。
タの立上り特性を向上させたアクチュエータの駆動制御
装置を提供することにある。
D.発明の概要 一実施例である第１図および第２図に対応づけて本発
明を説明すると、本発明は、所定のバラツキの範囲が許
容されるＩ−Ｑ制御特性を有し、このＩ−Ｑ制御特性に
より入力指令値Ｉに対する制御量Ｑを出力するアクチュ
エータ５の駆動制御装置であって、Ｉ−Ｑ制御特性にお
けるバラツキ範囲の上限曲線A2と下限曲線A3との間に代
表的な特性を示す曲線Ｂを設定し、その設定曲線Ｂに基
づいてＱ′−Ｉ入出力特性を決定し、アクチュエータ５
の出力制御量の目標値Ｑ′が入力されるとＱ′−Ｉ入出
力特性にしたがってアクチュエータ５の入力指令値Ｉを
発生する指令値発生手段３を備えた駆動制御装置に適用
される。
明を説明すると、本発明は、所定のバラツキの範囲が許
容されるＩ−Ｑ制御特性を有し、このＩ−Ｑ制御特性に
より入力指令値Ｉに対する制御量Ｑを出力するアクチュ
エータ５の駆動制御装置であって、Ｉ−Ｑ制御特性にお
けるバラツキ範囲の上限曲線A2と下限曲線A3との間に代
表的な特性を示す曲線Ｂを設定し、その設定曲線Ｂに基
づいてＱ′−Ｉ入出力特性を決定し、アクチュエータ５
の出力制御量の目標値Ｑ′が入力されるとＱ′−Ｉ入出
力特性にしたがってアクチュエータ５の入力指令値Ｉを
発生する指令値発生手段３を備えた駆動制御装置に適用
される。
そして、設定曲線Ｂの立上がり点PFを、バラツキ範囲
の上限曲線A2の立上がり点PA以下に設定した。
の上限曲線A2の立上がり点PA以下に設定した。
Ｉ−Ｑ制御特性のバラツキ範囲の上限曲線A2の立上が
り点PA以下に設定された点PFは、指令値発生手段３の
Ｑ′−Ｉ入出力特性の点CP（第２図）に対応し、指令値
発生手段３から出力されるアクチュエータ５の入力指令
値Ｉは点PFに対応する点CPから立上がるので、アクチュ
エータ５のＩ−Ｑ制御特性にバラツキがあってもアクチ
ュエータ５の制御量Ｑは必ず０から滑らかに立上がり、
急激な起動が防止される。
り点PA以下に設定された点PFは、指令値発生手段３の
Ｑ′−Ｉ入出力特性の点CP（第２図）に対応し、指令値
発生手段３から出力されるアクチュエータ５の入力指令
値Ｉは点PFに対応する点CPから立上がるので、アクチュ
エータ５のＩ−Ｑ制御特性にバラツキがあってもアクチ
ュエータ５の制御量Ｑは必ず０から滑らかに立上がり、
急激な起動が防止される。
なお、本発明の構成を説明する上記Ｄ項では、本発明
を分かり易くするために各手段の符号に対応する実施例
の要素と同一の符号を用いたが、これにより本発明が実
施例に限定されるものではない。
を分かり易くするために各手段の符号に対応する実施例
の要素と同一の符号を用いたが、これにより本発明が実
施例に限定されるものではない。
E.実施例 第２図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
１は種々のレバーやポテンショメータなどにより構成
される操作部であり、例えば軌跡制御時の指令速度Ｖを
出力する。２は演算処理回路であり、指令速度Ｖと後述
するセンサ７からの角度信号θとに基づいて軌跡制御な
どを行なうための制御流量の目標値Ｑ′を演算する。３
は関数発生器であり、電気油圧変換弁５の指令電流Ｉ
（入力指令値）−流量Ｑ（制御量）特性に基づいて入力
制御流量Ｑ′（制御量の目標値）に応じた指令電流Ｉを
出力する。４は電気油圧変換弁５を駆動する駆動回路で
ある。
される操作部であり、例えば軌跡制御時の指令速度Ｖを
出力する。２は演算処理回路であり、指令速度Ｖと後述
するセンサ７からの角度信号θとに基づいて軌跡制御な
どを行なうための制御流量の目標値Ｑ′を演算する。３
は関数発生器であり、電気油圧変換弁５の指令電流Ｉ
（入力指令値）−流量Ｑ（制御量）特性に基づいて入力
制御流量Ｑ′（制御量の目標値）に応じた指令電流Ｉを
出力する。４は電気油圧変換弁５を駆動する駆動回路で
ある。
電気油圧変換弁５には不図示の油圧源から圧油が導か
れており、指令電流Ｉに応じた流量Ｑと送油方向で圧油
をシリンダ６へ供給し、アーム（不図示）を回動する。
７は周知のレバー機構およびポテンショメータから構成
される角度センサであり、アームの回動支点付近に取り
付けられてアームの相対角度や姿勢角θを検出する。
れており、指令電流Ｉに応じた流量Ｑと送油方向で圧油
をシリンダ６へ供給し、アーム（不図示）を回動する。
７は周知のレバー機構およびポテンショメータから構成
される角度センサであり、アームの回動支点付近に取り
付けられてアームの相対角度や姿勢角θを検出する。
関数発生器３のＱ′−Ｉ特性は次のように定められ
る。
る。
電気油圧変換弁５の制御特性（Ｉ−Ｑ特性）は個体間
でばらつくから、第４図（ａ）に示したように実際の制
御特性は平均的な制御特性A1を境として＋側の特性A2お
よび−側の特性A3で区画される範囲に分布する。従来技
術で述べたように、このような平均的な制御特性A1に基
づいて関数発生器３のＱ′−Ｉ入出力特性を設定する
と、実際の制御特性が＋側に分布する場合、目標制御流
量Ｑ′が立上って関数発生器３が指令電流Ｉを電気油圧
変換弁５に入力するとき、電気油圧変換弁５は急激に起
動する。そこで、この実施例では、電気油圧変換弁５の
代表的な制御特性（Ｉ−Ｑ特性）に第１図（ａ）に実線
で示す曲線Ｂを設定する。この設定曲線Ｂは、電気油圧
変換弁５の制御特性のバラツキ範囲の上限の特性曲線A2
の立上がり点PA、すなわち立上がり点のバラツキ範囲の
下限PA以下の点PFを電気油圧変換弁５の立上がり点と
し、この点PFと第４図（ａ）に示す平均的な特性曲線A1
とを滑らかに結ぶことにより得られる。そして、第２図
に示す関数発生器３には、点PFに対応する点CPを立上が
り点として設定曲線Ｂに対応する入出力特性（Ｑ′−Ｉ
特性）Ｃを設定する。なお、特性A2の立上り点PAは電気
油圧変換弁５の＋側の下限である。
でばらつくから、第４図（ａ）に示したように実際の制
御特性は平均的な制御特性A1を境として＋側の特性A2お
よび−側の特性A3で区画される範囲に分布する。従来技
術で述べたように、このような平均的な制御特性A1に基
づいて関数発生器３のＱ′−Ｉ入出力特性を設定する
と、実際の制御特性が＋側に分布する場合、目標制御流
量Ｑ′が立上って関数発生器３が指令電流Ｉを電気油圧
変換弁５に入力するとき、電気油圧変換弁５は急激に起
動する。そこで、この実施例では、電気油圧変換弁５の
代表的な制御特性（Ｉ−Ｑ特性）に第１図（ａ）に実線
で示す曲線Ｂを設定する。この設定曲線Ｂは、電気油圧
変換弁５の制御特性のバラツキ範囲の上限の特性曲線A2
の立上がり点PA、すなわち立上がり点のバラツキ範囲の
下限PA以下の点PFを電気油圧変換弁５の立上がり点と
し、この点PFと第４図（ａ）に示す平均的な特性曲線A1
とを滑らかに結ぶことにより得られる。そして、第２図
に示す関数発生器３には、点PFに対応する点CPを立上が
り点として設定曲線Ｂに対応する入出力特性（Ｑ′−Ｉ
特性）Ｃを設定する。なお、特性A2の立上り点PAは電気
油圧変換弁５の＋側の下限である。
こうすることによって、第１図（ｂ）に実線A2″で示
すように、電気油圧変換弁５の制御特性が最大に＋側に
振れる特性A2の場合でも、立上り領域が必ず−側の特性
となり、かつ、中流量領域での誤差流量ΔQ/Qrを低減す
る。
すように、電気油圧変換弁５の制御特性が最大に＋側に
振れる特性A2の場合でも、立上り領域が必ず−側の特性
となり、かつ、中流量領域での誤差流量ΔQ/Qrを低減す
る。
次に、この実施例の動作を説明する。
演算処理回路２は、操作部１からの軌跡制御などの速
度指令値Ｖと角度センサ８からの角度信号θとに基づい
てシリンダ６への圧油流量の目標値Ｑ′を演算し、関数
発生器３に出力する。関数発生器３は、第２図の実線で
示す特性Ｃに基づいて、入力される目標流量Ｑ′に応じ
た指令電流Ｉを算出し、駆動回路４を介して指令電流Ｉ
で電流油圧変換弁５を駆動する。
度指令値Ｖと角度センサ８からの角度信号θとに基づい
てシリンダ６への圧油流量の目標値Ｑ′を演算し、関数
発生器３に出力する。関数発生器３は、第２図の実線で
示す特性Ｃに基づいて、入力される目標流量Ｑ′に応じ
た指令電流Ｉを算出し、駆動回路４を介して指令電流Ｉ
で電流油圧変換弁５を駆動する。
関数発生器３のＱ′−Ｉ特性Ｃを上述したように定め
ているから、第３図（ａ）の破線のように指令電流Ｉが
立ち上がっても電気油圧変換弁は直ぐには駆動されず、
時間遅れを伴って第３図（ａ）の実線のように制御流量
を出力する。したがって、起動時の急激な動作が防止さ
れ、それに伴うハンチングも抑制される。また、フィー
ドバック制御を行えば、第３図（ｂ）の実線に示すよう
にその時間遅れ要素も低減できる効果がある。
ているから、第３図（ａ）の破線のように指令電流Ｉが
立ち上がっても電気油圧変換弁は直ぐには駆動されず、
時間遅れを伴って第３図（ａ）の実線のように制御流量
を出力する。したがって、起動時の急激な動作が防止さ
れ、それに伴うハンチングも抑制される。また、フィー
ドバック制御を行えば、第３図（ｂ）の実線に示すよう
にその時間遅れ要素も低減できる効果がある。
上記実施例では、電気油圧変換弁５によりシリンダ６
を駆動して多関節アームの軌跡制御を行う制御装置につ
いて説明したが、軌跡制御装置以外の制御装置でもよ
く、また油圧モータ、油圧ロータリーアクチュエータな
どを用いたものでもよく、角度センサ８の代わりに他の
センサを用いてもよい。さらに、非線形な制御特性を持
つ電気油圧変換弁について説明したが、制御特性が線形
な場合にも本発明を適用できる。
を駆動して多関節アームの軌跡制御を行う制御装置につ
いて説明したが、軌跡制御装置以外の制御装置でもよ
く、また油圧モータ、油圧ロータリーアクチュエータな
どを用いたものでもよく、角度センサ８の代わりに他の
センサを用いてもよい。さらに、非線形な制御特性を持
つ電気油圧変換弁について説明したが、制御特性が線形
な場合にも本発明を適用できる。
以上の実施例の構成において、関数発生器３が指令値
発生手段を、電気油圧変換弁５がアクチュエータをそれ
ぞれ構成する。
発生手段を、電気油圧変換弁５がアクチュエータをそれ
ぞれ構成する。
F.発明の効果 以上説明したように本発明によれば、制御特性におけ
るバラツキ範囲の上限曲線と下限曲線との間に代表的な
特性を示す曲線を設定する時に、設定曲線の立上がり点
をバラツキ範囲の上限曲線の立上がり点以下に設定し、
その設定曲線に基づいて指令値発生手段の入出力特性を
決定し、アクチュエータの出力制御量の目標値が入力さ
れると前記入出力特性にしたがってアクチュエータの入
力指令値を発生するようにしたので、起動時の制御特性
の改善と制御精度の向上が図られる。
るバラツキ範囲の上限曲線と下限曲線との間に代表的な
特性を示す曲線を設定する時に、設定曲線の立上がり点
をバラツキ範囲の上限曲線の立上がり点以下に設定し、
その設定曲線に基づいて指令値発生手段の入出力特性を
決定し、アクチュエータの出力制御量の目標値が入力さ
れると前記入出力特性にしたがってアクチュエータの入
力指令値を発生するようにしたので、起動時の制御特性
の改善と制御精度の向上が図られる。
第１図（ａ）は本発明を適用した電気油圧変換弁の制御
特性を示す図、第１図（ｂ）はその誤差割合を示す図、
第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
（ａ），第３図（ｂ）は電気油圧変換弁の動特性を示す
図、第４図（ａ）は従来の電気油圧変換弁の制御特性を
示す図、第４図（ｂ）はその誤差割合を示す図、第５図
（ａ），第５図（ｂ）は従来の電気油圧変換弁の動特性
を示す図である。 1:操作部、2:演算処理回路 3:関数発生器、4:駆動回路 5:電気油圧変換弁、6:シリンダ 7:角度センサ
特性を示す図、第１図（ｂ）はその誤差割合を示す図、
第２図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図
（ａ），第３図（ｂ）は電気油圧変換弁の動特性を示す
図、第４図（ａ）は従来の電気油圧変換弁の制御特性を
示す図、第４図（ｂ）はその誤差割合を示す図、第５図
（ａ），第５図（ｂ）は従来の電気油圧変換弁の動特性
を示す図である。 1:操作部、2:演算処理回路 3:関数発生器、4:駆動回路 5:電気油圧変換弁、6:シリンダ 7:角度センサ
Claims (1)
- 【請求項１】所定のバラツキの範囲が許容される制御特
性を有し、この制御特性により入力指令値に対する制御
量を出力するアクチュエータの駆動制御装置であって、 前記制御特性における前記バラツキ範囲の上限曲線と下
限曲線との間に代表的な特性を示す曲線を設定し、その
制定曲線に基づいて入出力特性を決定し、前記アクチュ
エータの出力制御量の目標値が入力されると前記入出力
特性にしたがって前記アクチュエータの入力指令値を発
生する指令値発生手段を備えた駆動制御装置において、 前記設定曲線の立上がり点を、前記バラツキ範囲の上限
曲線の立上がり点以下に設定したことを特徴とするアク
チュエータの駆動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27131790A JP2608984B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | アクチュエータの駆動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27131790A JP2608984B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | アクチュエータの駆動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04151007A JPH04151007A (ja) | 1992-05-25 |
| JP2608984B2 true JP2608984B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=17498367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27131790A Expired - Fee Related JP2608984B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | アクチュエータの駆動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2608984B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2403531T3 (es) * | 1999-12-28 | 2013-05-20 | Kayaba Kogyo Kabushiki Kaisha | Procesador de señales de un dispositivo de entrada de tipo palanca de mando |
-
1990
- 1990-10-09 JP JP27131790A patent/JP2608984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04151007A (ja) | 1992-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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