JP3146240B2 - 流量制御装置 - Google Patents
流量制御装置Info
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- JP3146240B2 JP3146240B2 JP29437491A JP29437491A JP3146240B2 JP 3146240 B2 JP3146240 B2 JP 3146240B2 JP 29437491 A JP29437491 A JP 29437491A JP 29437491 A JP29437491 A JP 29437491A JP 3146240 B2 JP3146240 B2 JP 3146240B2
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- Control Of Fluid Pressure (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧アクチュエータ等
の速度や位置をフィードバック制御する流量制御装置に
関する。
の速度や位置をフィードバック制御する流量制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】流量制御バルブによって油圧アクチュエ
ータの速度や位置をフィードバック制御する装置とし
て、図7に示すように、バルブコントローラ1は予め設
定された指示流量Qrと、流量計3で測定された測定流
量Qiとから、指示流量Qrと測定流量Qiの差に応じて
流量制御バルブ2の開度を補正し、指示流量Qiと一致
するようにフィードバック制御を行って油圧アクチュエ
ータ4の作動を制御するものが知られている。
ータの速度や位置をフィードバック制御する装置とし
て、図7に示すように、バルブコントローラ1は予め設
定された指示流量Qrと、流量計3で測定された測定流
量Qiとから、指示流量Qrと測定流量Qiの差に応じて
流量制御バルブ2の開度を補正し、指示流量Qiと一致
するようにフィードバック制御を行って油圧アクチュエ
ータ4の作動を制御するものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、作動油
の温度又は粘度等が変化すると、同一のバルブ開度であ
っても実際の流量Qは変化し、また、流量計3の測定流
量Qiも変化し、この測定流量Qiが実流量Qと必ずしも
一致しないために正確なフィードバック制御が行われな
いという問題が発生した。
の温度又は粘度等が変化すると、同一のバルブ開度であ
っても実際の流量Qは変化し、また、流量計3の測定流
量Qiも変化し、この測定流量Qiが実流量Qと必ずしも
一致しないために正確なフィードバック制御が行われな
いという問題が発生した。
【0004】そこで、本発明は、作動油の温度などの変
化に伴う流量センサの測定誤差を補正し、常時指示流量
と一致するように精度の高いフィードバック制御を行う
ことを目的とする。
化に伴う流量センサの測定誤差を補正し、常時指示流量
と一致するように精度の高いフィードバック制御を行う
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】第1の発明は図1に示す
ように、油圧アクチュエータ31の作動油通路に介装さ
れ駆動信号に応じて開閉する流量制御バルブ2と、予め
設定した指示流量Qr及びフィードバック流量Qfに応じ
てこの流量制御バルブ2を駆動するバルブ駆動手段32
と、流量制御バルブ2の流量を測定する流量測定手段3
3と、油圧アクチュエータ31の変位量を測定する変位
量測定手段34と、この出力が所定の変位量に達するま
での時間を測定する時間測定手段35と、時間測定手段
35の開始値と終了値で流量測定手段33の測定流量Q
iを積分して油圧アクチュエータ31の仮想変位量Liを
演算する手段36と、この仮想変位量Liと所定の変位
量Loとから測定流量Qiを補正してフィードバック流量
Qfを演算する測定流量補正手段37とを備える。
ように、油圧アクチュエータ31の作動油通路に介装さ
れ駆動信号に応じて開閉する流量制御バルブ2と、予め
設定した指示流量Qr及びフィードバック流量Qfに応じ
てこの流量制御バルブ2を駆動するバルブ駆動手段32
と、流量制御バルブ2の流量を測定する流量測定手段3
3と、油圧アクチュエータ31の変位量を測定する変位
量測定手段34と、この出力が所定の変位量に達するま
での時間を測定する時間測定手段35と、時間測定手段
35の開始値と終了値で流量測定手段33の測定流量Q
iを積分して油圧アクチュエータ31の仮想変位量Liを
演算する手段36と、この仮想変位量Liと所定の変位
量Loとから測定流量Qiを補正してフィードバック流量
Qfを演算する測定流量補正手段37とを備える。
【0006】第2の発明は、図2に示すように前記流量
測定手段33として、流量制御バルブ2の前後の圧力を
測定する圧力測定手段41と、このバルブの開度を検出
する開度検出手段42と、これら圧力値と弁開度から流
量Qiを算出する流量演算手段43とを備える。
測定手段33として、流量制御バルブ2の前後の圧力を
測定する圧力測定手段41と、このバルブの開度を検出
する開度検出手段42と、これら圧力値と弁開度から流
量Qiを算出する流量演算手段43とを備える。
【0007】
【作用】第1の発明は、油圧アクチュエータ31が所定
の変位量L0を変位するのに要した時間で流量測定手段
33からの測定流量Qiを積分した仮想変位量Liと、実
際に変位した所定の変位量L0との比で測定流量Qiを補
正して実際に油圧アクチュエータ31に流入した実流量
Qとの誤差を排除し、この補正した測定流量Qiよりフ
ィードバック流量Qfを算出してバルブ駆動手段32に
フィードバック制御を加える。
の変位量L0を変位するのに要した時間で流量測定手段
33からの測定流量Qiを積分した仮想変位量Liと、実
際に変位した所定の変位量L0との比で測定流量Qiを補
正して実際に油圧アクチュエータ31に流入した実流量
Qとの誤差を排除し、この補正した測定流量Qiよりフ
ィードバック流量Qfを算出してバルブ駆動手段32に
フィードバック制御を加える。
【0008】第2の発明は、開度検出手段42で検出し
た流量制御バルブ2の弁開度と、圧力測定手段41で測
定した流量制御バルブ2の作動油の圧力差ΔPとから、
流量演算手段43が前記弁開度から弁開口面積A(x)
を換算して測定流量Qiを算出する。
た流量制御バルブ2の弁開度と、圧力測定手段41で測
定した流量制御バルブ2の作動油の圧力差ΔPとから、
流量演算手段43が前記弁開度から弁開口面積A(x)
を換算して測定流量Qiを算出する。
【0009】
【実施例】以下、図面に従って本発明の実施例を説明す
る。
る。
【0010】図3は第1の実施例を示し、2は油圧供給
源21から供給される作動油の流量を制御する流量制御
バルブ、3は流量制御バルブ2の後段に設置されて作動
油の流量を測定する流量計、4は油圧アクチュエータと
しての油圧ラムシリンダで、ピストンロッド5を伸縮す
る。
源21から供給される作動油の流量を制御する流量制御
バルブ、3は流量制御バルブ2の後段に設置されて作動
油の流量を測定する流量計、4は油圧アクチュエータと
しての油圧ラムシリンダで、ピストンロッド5を伸縮す
る。
【0011】6及び7は、ピストンロッド5に近接して
設けられたリミットスイッチで、所定の間隔L0をおい
て固定され、ピストンロッド5の先端が通過するとスイ
ッチがオンになる。
設けられたリミットスイッチで、所定の間隔L0をおい
て固定され、ピストンロッド5の先端が通過するとスイ
ッチがオンになる。
【0012】1はバルブコントローラで、予め設定した
指示流量Qrに応じて流量制御バルブ2を開閉駆動する
一方、流量計3の出力信号から流量Qiを測定し、リミ
ットスイッチ6、7の出力から求めたピストンロッド5
の変位に基づいて測定流量Qiを補正し、指示流量Qr
と誤差を補正した測定流量Qiに基づいて流量制御バル
ブ2のフィードバック制御を行う。
指示流量Qrに応じて流量制御バルブ2を開閉駆動する
一方、流量計3の出力信号から流量Qiを測定し、リミ
ットスイッチ6、7の出力から求めたピストンロッド5
の変位に基づいて測定流量Qiを補正し、指示流量Qr
と誤差を補正した測定流量Qiに基づいて流量制御バル
ブ2のフィードバック制御を行う。
【0013】この制御内容について、先に制御の理論に
基づく概説を行い、次に具体的な制御を詳述する。
基づく概説を行い、次に具体的な制御を詳述する。
【0014】一般にバルブ吐出流量は、作動油の使用温
度、粘度により変化し、流量計3の検出出力自身も使用
温度、粘度、その他の外乱により変動し、バルブ吐出流
量と流量計3の検出出力が一致しない場合がある。ここ
で、測定された流量Qiは、
度、粘度により変化し、流量計3の検出出力自身も使用
温度、粘度、その他の外乱により変動し、バルブ吐出流
量と流量計3の検出出力が一致しない場合がある。ここ
で、測定された流量Qiは、
【数1】
【0015】となり、作動油の温度と粘度に比例するこ
とが知られている。
とが知られている。
【0016】ここで、油圧ラムシリンダ4に作動油を供
給してピストンロッド5を伸長すると、リミットスイッ
チ6を通過してオンにした後、所定の長さL0を移動し
てリミットスイッチ7をオンにする。ピストンロッド5
がL0の変位に要する時間をΔTとすると、実変位量L0
とバルブ吐出流量Q(以下実流量Qとする)との関係は
次式のようになる。
給してピストンロッド5を伸長すると、リミットスイッ
チ6を通過してオンにした後、所定の長さL0を移動し
てリミットスイッチ7をオンにする。ピストンロッド5
がL0の変位に要する時間をΔTとすると、実変位量L0
とバルブ吐出流量Q(以下実流量Qとする)との関係は
次式のようになる。
【数2】
【0017】一方、前記(1)式の流量計3で測定され
た測定流量Qiと前記ΔTから、測定流量Qiより算出さ
れたピストンロッド5の変位量を仮想変位量Liとする
と、次式のようになる。
た測定流量Qiと前記ΔTから、測定流量Qiより算出さ
れたピストンロッド5の変位量を仮想変位量Liとする
と、次式のようになる。
【数3】
【0018】したがって、フィードバック流量Qfは補
正分を考慮して次式により求められる。
正分を考慮して次式により求められる。
【数4】
【0019】バルブコントローラ1は、指示流量Qrと
フィードバック流量Qfが一致するように流量制御バル
ブ2を開閉駆動するが、実流量Qと測定流量Qiが一致
しない場合にはフィードバック流量Qfを補正しない
と、指示流量Qrに対して正確なフィードバック制御が
できない。
フィードバック流量Qfが一致するように流量制御バル
ブ2を開閉駆動するが、実流量Qと測定流量Qiが一致
しない場合にはフィードバック流量Qfを補正しない
と、指示流量Qrに対して正確なフィードバック制御が
できない。
【0020】そこで、測定流量Qiが温度変化などによ
り誤差を含んでいる場合、(2)式の実変位量L0と
(3)式の仮想変位量Liより補正係数KCを求める。
り誤差を含んでいる場合、(2)式の実変位量L0と
(3)式の仮想変位量Liより補正係数KCを求める。
【数5】
【0021】したがって、測定流量Qiを補正後のフィ
ードバック流量Qfは、(4)式に基づいて次式により
決定される。
ードバック流量Qfは、(4)式に基づいて次式により
決定される。
【数6】
【0022】すなわち、測定流量Qiから算出した仮想
変位量Liと既知の区間である実変位量L0との差が、測
定流量Qiの実流量Qとの誤差であり、上記(6)式に
より補正したフィードバック流量Qfを指示流量Qrと一
致させるように制御することにより、実流量Qが指示流
量Qrに一致する。
変位量Liと既知の区間である実変位量L0との差が、測
定流量Qiの実流量Qとの誤差であり、上記(6)式に
より補正したフィードバック流量Qfを指示流量Qrと一
致させるように制御することにより、実流量Qが指示流
量Qrに一致する。
【0023】以上の理論を適用した流量制御装置の一例
を図4のバルブコントローラ1の制御を示すフローチャ
ートを参照して説明する。
を図4のバルブコントローラ1の制御を示すフローチャ
ートを参照して説明する。
【0024】バルブコントローラ1に指示流量Qrを設
定してスタートすると、バルブコントローラ1が指示流
量Qrに応じて流量制御バルブ2を開弁して油圧ラムシ
リンダ4に作動油を供給すると共にタイマーが作動して
時間の測定が開始される(ステップ51)。
定してスタートすると、バルブコントローラ1が指示流
量Qrに応じて流量制御バルブ2を開弁して油圧ラムシ
リンダ4に作動油を供給すると共にタイマーが作動して
時間の測定が開始される(ステップ51)。
【0025】ピストンロッド5が伸長して先端がリミッ
トスイッチ6を通過すると、この通過した時間T1をタ
イマーから読み込み、流量計3の出力を読み込む(ステ
ップ52、53)。
トスイッチ6を通過すると、この通過した時間T1をタ
イマーから読み込み、流量計3の出力を読み込む(ステ
ップ52、53)。
【0026】ピストンロッド5の先端がリミットスイッ
チ7を通過すると、この通過した時間T2をタイマーか
ら読み込み、ステップ53で読み込んだ時間T1より変
位に要した時間ΔTを算出する(ステップ55〜5
7)。
チ7を通過すると、この通過した時間T2をタイマーか
ら読み込み、ステップ53で読み込んだ時間T1より変
位に要した時間ΔTを算出する(ステップ55〜5
7)。
【0026】次に前記(3)式よりピストンロッド5の
仮想変位量Liを求め(ステップ58)、既知の実変位
量L0と前記(5)式より補正係数KCを算出し(ステッ
プ59)、さらに(6)式からフィードバック流量Qf
を算出して流量制御バルブ2へ出力する。
仮想変位量Liを求め(ステップ58)、既知の実変位
量L0と前記(5)式より補正係数KCを算出し(ステッ
プ59)、さらに(6)式からフィードバック流量Qf
を算出して流量制御バルブ2へ出力する。
【0027】例えば、測定流量Qiが実流量Qより大き
いときには、実変位量L0と仮想変位量Liの関係は次式
のようになる。
いときには、実変位量L0と仮想変位量Liの関係は次式
のようになる。
【0028】L0<Li したがって、 L0/Li<1
【0029】ステップ59では前記(5)式より実変位
量L0と仮想変位量Liの比率から補正係数KCを求め、
ステップ60で前記(6)式より測定流量Qiにこの補
正係数KCを乗じたものをフィードバック流量Qfとして
算出する。この例では、フィードバック流量Qfは測定
流量Qiより小さなものに補正している。
量L0と仮想変位量Liの比率から補正係数KCを求め、
ステップ60で前記(6)式より測定流量Qiにこの補
正係数KCを乗じたものをフィードバック流量Qfとして
算出する。この例では、フィードバック流量Qfは測定
流量Qiより小さなものに補正している。
【0030】ステップ60で算出したフィードバック流
量Qfにより、バルブコントローラ1は流量制御バルブ
2を開閉制御して指示流量Qrを維持するとともに、既
知の長さである実変位量L0とステップ57で求めたΔ
Tとから測定流量Qiと実流量Qの誤差を監視し、補正
係数KCにより測定流量Qiの誤差を補正するというサイ
クルを繰り返していく。
量Qfにより、バルブコントローラ1は流量制御バルブ
2を開閉制御して指示流量Qrを維持するとともに、既
知の長さである実変位量L0とステップ57で求めたΔ
Tとから測定流量Qiと実流量Qの誤差を監視し、補正
係数KCにより測定流量Qiの誤差を補正するというサイ
クルを繰り返していく。
【0031】図5は、第2の実施例を示し、前記第1の
実施例のリミットスイッチに代わって油圧ラムシリンダ
4のストローク範囲を所定の間隔L0でn等分し、この
所定の間隔毎にn+1個の通過センサ8を設けたもので
ある。この通過センサ8は、例えばストロークセンサな
どで構成され、ピストンロッド5の先端の通過によって
パルスを発生し、バルブコントローラ1にパルスを送
り、その他の構成及び制御は前記第1の実施例と同様で
ある。
実施例のリミットスイッチに代わって油圧ラムシリンダ
4のストローク範囲を所定の間隔L0でn等分し、この
所定の間隔毎にn+1個の通過センサ8を設けたもので
ある。この通過センサ8は、例えばストロークセンサな
どで構成され、ピストンロッド5の先端の通過によって
パルスを発生し、バルブコントローラ1にパルスを送
り、その他の構成及び制御は前記第1の実施例と同様で
ある。
【0032】ピストンロッド5の伸長に伴って、図6で
示すように通過センサ8はn1から順次パルスを発生
し、前記第1の実施例と同様にして既知の間隔L0から
なる各区間を通過する毎に、間隔L0の変位に要した時
間ΔTnと測定流量Qiとからフィードバック流量Qfを
算出している。
示すように通過センサ8はn1から順次パルスを発生
し、前記第1の実施例と同様にして既知の間隔L0から
なる各区間を通過する毎に、間隔L0の変位に要した時
間ΔTnと測定流量Qiとからフィードバック流量Qfを
算出している。
【0033】ここで、ピストンロッド5の先端がn=i
番目であるniの通過センサ8を通過すると、ΔTiの測
定が開始される。このとき、流量制御バルブ2を制御す
るフィードバック流量Qfは、n=i−1番目であるΔ
Ti-1の区間で算出されたものであり、任意の区間nに
おけるフィードバック流量Qfnは前記(6)式を基に次
式より求められる。
番目であるniの通過センサ8を通過すると、ΔTiの測
定が開始される。このとき、流量制御バルブ2を制御す
るフィードバック流量Qfは、n=i−1番目であるΔ
Ti-1の区間で算出されたものであり、任意の区間nに
おけるフィードバック流量Qfnは前記(6)式を基に次
式より求められる。
【数7】
【0034】したがって、連続的に仮想変位量Liを算出
し、各測定区間毎に補正係数KCnを得て、測定流量Qin
と実流量Qnとの誤差を除去したフィードバック流量Q
fnにより流量制御バルブ2を制御するため、実流量Qを
指示流量Qrに常時一致させることが可能となり、前記
第1の実施例よりさらに精度の高い流量制御を行うこと
ができる。
し、各測定区間毎に補正係数KCnを得て、測定流量Qin
と実流量Qnとの誤差を除去したフィードバック流量Q
fnにより流量制御バルブ2を制御するため、実流量Qを
指示流量Qrに常時一致させることが可能となり、前記
第1の実施例よりさらに精度の高い流量制御を行うこと
ができる。
【0035】なお、上記実施例において、油圧ラムシリ
ンダ4による直線的変位を測定する例を示したが、他の
アクチュエータであっても上記実施例と同様の制御を行
うことができ、例えば、図示はしないが、アクチュエー
タとして油圧モータを使用し、位置センサとしてロータ
リーエンコーダを使用した場合には、前記実施例の所定
の長さL0に代わって所定の回転角度θ0を用いて測定流
量Qiから仮想回転角度θiを求めることにより、上記実
施例と同じく指示流量Qrと実流量Qを一致させること
が可能となる。
ンダ4による直線的変位を測定する例を示したが、他の
アクチュエータであっても上記実施例と同様の制御を行
うことができ、例えば、図示はしないが、アクチュエー
タとして油圧モータを使用し、位置センサとしてロータ
リーエンコーダを使用した場合には、前記実施例の所定
の長さL0に代わって所定の回転角度θ0を用いて測定流
量Qiから仮想回転角度θiを求めることにより、上記実
施例と同じく指示流量Qrと実流量Qを一致させること
が可能となる。
【0036】また、前記第2の実施例において、所定の
区間毎にパルスを発生する位置検出器を用いたが、連続
的に位置信号を発生するアナログ式位置検出器を用いて
も同様の作用、効果を得ることができる。
区間毎にパルスを発生する位置検出器を用いたが、連続
的に位置信号を発生するアナログ式位置検出器を用いて
も同様の作用、効果を得ることができる。
【0037】流量計3を流量制御バルブ2の後段に設け
る代わりに、バルブの前後差圧と弁開口面積から流量を
測定することができる。
る代わりに、バルブの前後差圧と弁開口面積から流量を
測定することができる。
【0038】すなわち、流量制御バルブ2の弁差圧を圧
力センサにより検出し、弁開口面積をバルブコントロー
ラ1の出力から換算することにより、測定流量Qiは次
式により求められる。
力センサにより検出し、弁開口面積をバルブコントロー
ラ1の出力から換算することにより、測定流量Qiは次
式により求められる。
【数8】
【0039】この測定流量Qiを上記実施例と同様に処
理することにより、簡易な構成でありながら、指示流量
Qrと実流量Qを一致させることが可能となる。
理することにより、簡易な構成でありながら、指示流量
Qrと実流量Qを一致させることが可能となる。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アクチュ
エータの実変位量L0と測定流量Qiから算出した仮想変
位量Liとの比率で測定流量Qiの実流量Qとの誤差を排
除してフィードバック流量Qfを設定するようにしたた
め、作動油の温度、粘度の変化や過負荷などの外乱に影
響されることなく精度の高い流量制御が可能となり、常
時所定の速度でアクチュエータを駆動することができ、
このため油圧機器の暖気運転が不要となって生産性を向
上させることも可能となる。
エータの実変位量L0と測定流量Qiから算出した仮想変
位量Liとの比率で測定流量Qiの実流量Qとの誤差を排
除してフィードバック流量Qfを設定するようにしたた
め、作動油の温度、粘度の変化や過負荷などの外乱に影
響されることなく精度の高い流量制御が可能となり、常
時所定の速度でアクチュエータを駆動することができ、
このため油圧機器の暖気運転が不要となって生産性を向
上させることも可能となる。
【図1】請求項1の発明に対するクレーム対応図であ
る。
る。
【図2】請求項2の発明に対するクレーム対応図であ
る。
る。
【図3】本発明の実施例を示す構成図である。
【図4】制御のフローチャートである。
【図5】他の実施例を示す構成図である。
【図6】出力信号と時間との関係を示す図である。
【図7】従来の実施例を示す構成図である。
1 バルブコントローラ 2 流量制御バルブ 3 流量計 4 油圧ラムシリンダ 5 ピストンロッド 6 リミットスイッチ 7 リミットスイッチ 31 油圧アクチュエータ 32 バルブ駆動手段 33 流量測定手段 35 時間測定手段 36 仮想変位量演算手段 37 測定流量補正手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−93101(JP,A) 特開 昭57−116911(JP,A) 特開 平2−190601(JP,A) 特公 平1−32367(JP,B2) 特公 昭48−4336(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F15B 9/09 F15B 11/04 G05D 7/06 G05D 16/20
Claims (2)
- 【請求項1】 油圧アクチュエータの作動油通路に介装
され駆動信号に応じて開閉する流量制御バルブと、予め
設定した指示流量及びフィードバック流量に応じてこの
流量制御バルブを駆動するバルブ駆動手段と、前記流量
制御バルブの流量を測定する流量測定手段と、前記油圧
アクチュエータの変位量を測定する手段と、この出力が
所定の変位量に達するまでの時間を測定する時間測定手
段と、時間測定手段の開始値と終了値で前記流量測定手
段の測定流量を積分して前記油圧アクチュエータの仮想
変位量を演算する手段と、この仮想変位量と前記所定の
変位量とから前記測定流量を補正してフィードバック流
量を演算する補正手段とを備えたことを特徴とする流量
制御装置。 - 【請求項2】 前記流量測定手段として、流量制御バル
ブの前後の圧力を測定する手段と、このバルブの開度を
検出する手段と、これら圧力値とバルブ開度から流量を
算出する手段とを備えたことを特徴とする請求項1記載
の流量制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29437491A JP3146240B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29437491A JP3146240B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 流量制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05133402A JPH05133402A (ja) | 1993-05-28 |
JP3146240B2 true JP3146240B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=17806895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29437491A Expired - Fee Related JP3146240B2 (ja) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | 流量制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3146240B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007079996A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Tokiko Techno Kk | 圧力制御装置 |
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