JP4433146B2 - 電空変換装置 - Google Patents
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Description
従って本発明が解決しようとする課題は、大きな不感帯を有するパイロットリレーを用い広い負荷容量範囲に対応可能な電空変換装置を実現することにある。
電気信号を空気圧信号に変換する電空変換装置において、
入力される電圧信号を電流に変換する電圧/電流変換器と、この電圧/電流変換器の出力に基づきノズル背圧を出力するトルクモータと、このトルクモータからの前記ノズル背圧を増幅して制御圧力として制御対象に供給するパイロットリレーと、このパイロットリレーの前記制御圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサの出力である圧力値信号と入力される目標値信号との偏差を求め当該偏差が零になるように前記電圧信号を調整して前記圧力値信号が前記目標値信号に一致するように制御する演算制御手段とを備え、前記演算制御手段が、値の異なる複数のループゲインを有し、ステップ幅および負荷容量に応じて前記ループゲインを切り替えることにより、広範囲の負荷領域全体で満足できる応答特性を得ることが可能になる。
請求項1記載の発明である電空変換装置において、
前記演算制御手段が、
前記目標値信号から前記ステップ幅を求めることにより、広範囲の負荷領域全体で満足できる応答特性を得ることが可能になる。
請求項1記載の発明である電空変換装置において、
前記演算制御手段が、
前記目標値信号と前記圧力値信号との偏差値に基づき前記ステップ幅を求めることにより、広範囲の負荷領域全体で満足できる応答特性を得ることが可能になる。
電気信号を空気圧信号に変換する電空変換装置において、
入力される電圧信号を電流に変換する電圧/電流変換器と、この電圧/電流変換器の出力に基づきノズル背圧を出力するトルクモータと、このトルクモータからの前記ノズル背圧を増幅して制御圧力として制御対象に供給するパイロットリレーと、このパイロットリレーの前記制御圧力を検出する圧力センサと、この圧力センサの出力である圧力値信号と入力される目標値信号との偏差を求め当該偏差が零になるように前記電圧信号を調整して前記圧力値信号が前記目標値信号に一致するように制御する演算制御手段とを備え、前記偏差の積算値の大きさにより負荷容量の大小を推定し、推定された負荷容量の大小に応じて前記ループゲインを切り替えることにより、広範囲の負荷領域全体で満足できる応答特性を得ることが可能になる。
請求項4記載の発明である電空変換装置において、
前記演算制御手段が、
前記圧力値信号の微分値から予め設定された時間後に前記圧力値信号が前記目標値信号を超えることができないと判断した場合に前記目標値信号と前記圧力値信号との偏差値を積算し、当該積算値が予め設定された閾値を超過した場合には負荷容量が大きいと判断することにより、広範囲の負荷領域全体で満足できる応答特性を得ることが可能になる。
請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の発明である電空変換装置において、
前記演算制御手段が、
前記ループゲインの切り替えの後に偏差が十分小さくなったことを確認した後に負荷容量全域で発振を生じないループゲインにループゲインを戻すことにより、広範囲の負荷領域全体で満足できる応答特性を得ることが可能になる。
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の発明である電空変換装置において、
前記演算制御手段が、
微分時間を長くして微分動作を効かせたループゲインの設定をすると共に位相進み補償制御を行うことにより、不感帯に捕捉される時間を極力短くして制御圧力におけるオーバーシュートの発生を抑えることが可能になる。
請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の発明である電空変換装置において、
前記演算制御手段が、
入力される前記目標値信号と前記圧力値信号との差分を演算する減算手段と、この減算手段の出力を積分する積分手段と、前記減算手段の出力と前記積分手段の出力を加算する加算手段と、この加算手段の出力を増幅して前記電圧信号として出力させる増幅手段と、前記圧力センサの出力を1次遅れ微分すると共に前記圧力値信号として出力する1次遅れ微分手段とから構成されたことにより、広範囲の負荷領域全体で満足できる応答特性を得ることが可能になる。
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の発明である電空変換装置において、
前記演算制御手段が、
入力される前記目標値信号と前記圧力値信号との差分を演算する減算手段と、この減算手段の出力を積分する積分手段と、前記減算手段の出力と前記積分手段の出力を加算する加算手段と、この加算手段の出力を増幅する増幅手段と、この増幅手段の出力に位相進み補償を行い前記電圧信号として出力させる位相進みフィルタ手段と、前記圧力センサの出力を1次遅れ微分すると共に前記圧力値信号として出力する1次遅れ微分手段とから構成されたことにより、不感帯に捕捉される時間を極力短くして制御圧力におけるオーバーシュートの発生を抑えることが可能になる。
請求項1,2,3,4,5,6及び請求項8の発明によれば、演算制御手段が、ステップ応答の幅に応じてループゲインを切り替え、或いは、負荷容量を推定して推定した負荷容量に応じてループゲインを切り替えることにより、広範囲の負荷領域全体で満足できる応答特性を得ることが可能になる。
Kp=0.21
Ti=0.045
TD1=0.75
γ1=0.28
TD2=0
γ2=0 (1)
とした場合、言い換えれば、位相進みフィルタ手段28を用いない場合は、図2中”CH71”に示すような特性曲線となり、図2中”CH71”に示す特性曲線から明らかなように制御圧力は発振している。
Kp=0.21
Ti=0.045
TD1=0.75
γ1=0.28
TD2=0.05
γ2=0.02 (2)
とした場合、言い換えれば、位相進みフィルタ手段28を用いる(位相進み補償制御を行う)場合は、図3中”CH81”に示すような特性曲線となり、図3中”CH81”に示す特性曲線から明らかなように制御圧力の発振が抑えられ特性の改善が図られている。
ゲイン1:低ステップ応答で全負荷容量条件で使用。
ゲイン2:10%応答付近より大きなステップ応答入力で
負荷容量が小さい場合に使用。
ゲイン3:10%応答付近より大きなステップ応答入力で
負荷容量が大きい場合に使用。
ゲイン4:10%応答付近のステップ応答入力で
負荷容量が小さい場合に使用。
ゲイン5:10%応答付近のステップ応答入力で
負荷容量が大きい場合に使用。
である。
ゲイン1<ゲイン2<ゲイン3<ゲイン4<ゲイン5 (3)
である。
2 積分回路
3 加算回路
4 増幅回路
5 電圧/電流変換器
6 トルクモータ
7,20 パイロットリレー
8,21 調節弁
9,22 圧力センサ
10 1次遅れ微分回路
11 排気弁
12 入力ダイアフラム
13 可動部
14 フィードバックダイアフラム
15 給気弁
16 ポペット
17 バネ
18 ブリード孔
19 電空変換器
23 出力制御装置
24 減算手段
25 積分手段
26 加算手段
27 増幅手段
28 位相進みフィルタ手段
29 1次遅れ微分手段
50 演算制御手段
Claims (9)
- 電気信号を空気圧信号に変換する電空変換装置において、
入力される電圧信号を電流に変換する電圧/電流変換器と、
この電圧/電流変換器の出力に基づきノズル背圧を出力するトルクモータと、
このトルクモータからの前記ノズル背圧を増幅して制御圧力として制御対象に供給するパイロットリレーと、
このパイロットリレーの前記制御圧力を検出する圧力センサと、
この圧力センサの出力である圧力値信号と入力される目標値信号との偏差を求め当該偏差が零になるように前記電圧信号を調整して前記圧力値信号が前記目標値信号に一致するように制御する演算制御手段とを備え、
前記演算制御手段が、値の異なる複数のループゲインを有し、ステップ幅および負荷容量に応じて前記ループゲインを切り替えることを特徴とする電空変換装置。 - 前記演算制御手段が、
前記目標値信号から前記ステップ幅を求めることを特徴とする請求項1記載の電空変換装置。 - 前記演算制御手段が、
前記目標値信号と前記圧力値信号との偏差値に基づき前記ステップ幅を求めることを特徴とする請求項1記載の電空変換装置。 - 電気信号を空気圧信号に変換する電空変換装置において、
入力される電圧信号を電流に変換する電圧/電流変換器と、
この電圧/電流変換器の出力に基づきノズル背圧を出力するトルクモータと、
このトルクモータからの前記ノズル背圧を増幅して制御圧力として制御対象に供給するパイロットリレーと、
このパイロットリレーの前記制御圧力を検出する圧力センサと、
この圧力センサの出力である圧力値信号と入力される目標値信号との偏差を求め当該偏差が零になるように前記電圧信号を調整して前記圧力値信号が前記目標値信号に一致するように制御する演算制御手段とを備え、
前記偏差の積算値の大きさにより負荷容量の大小を推定し、推定された負荷容量の大小に応じて前記ループゲインを切り替えることを特徴とする電空変換装置。 - 前記演算制御手段が、
前記圧力値信号の微分値から予め設定された時間後に前記圧力値信号が前記目標値信号を超えることができないと判断した場合に前記目標値信号と前記圧力値信号との偏差値を積算し、当該積算値が予め設定された閾値を超過した場合には負荷容量が大きいと判断することを特徴とする請求項4記載の電空変換装置。 - 前記演算制御手段が、
前記ループゲインの切り替えの後に偏差が十分小さくなったことを確認した後に負荷容量全域で発振を生じないループゲインにループゲインを戻すことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の電空変換装置。 - 前記演算制御手段が、
微分時間を長くして微分動作を効かせたループゲインの設定をすると共に位相進み補償制御を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電空変換装置。 - 前記演算制御手段が、
入力される前記目標値信号と前記圧力値信号との差分を演算する減算手段と、
この減算手段の出力を積分する積分手段と、
前記減算手段の出力と前記積分手段の出力を加算する加算手段と、
この加算手段の出力を増幅して前記電圧信号として出力させる増幅手段と、
前記圧力センサの出力を1次遅れ微分すると共に前記圧力値信号として出力する1次遅れ微分手段とから構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電空変換装置。 - 前記演算制御手段が、
入力される前記目標値信号と前記圧力値信号との差分を演算する減算手段と、
この減算手段の出力を積分する積分手段と、
前記減算手段の出力と前記積分手段の出力を加算する加算手段と、
この加算手段の出力を増幅する増幅手段と、
この増幅手段の出力に位相進み補償を行い前記電圧信号として出力させる位相進みフィルタ手段と、
前記圧力センサの出力を1次遅れ微分すると共に前記圧力値信号として出力する1次遅れ微分手段とから構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の電空変換装置。
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Publications (2)
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- 2003-10-27 JP JP2003365946A patent/JP4433146B2/ja not_active Expired - Fee Related
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