JP6815299B2 - 油圧システムのパラメータ推定方法 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本発明の第1の実施の形態による油圧システムのパラメータ推定方法について説明する。図1は、第1の実施の形態による油圧システムのパラメータ推定方法を示すフローチャートである。
以下、本実施の形態での推定に用いる条件について説明する。また、当該条件を用いて推定した結果についても説明する。
第1の実施の形態では、ベイズ推定に基づいた状態推定手法として、Unscentedカルマンフィルタを用いていたが、例えば、線形カルマンフィルタや拡張カルマンフィルタ、粒子フィルタ、アンサンブルカルマンフィルタ等を用いてもよい。なお、線形カルマンフィルタを用いる場合には、状態方程式は線形でなければならないが、例えば、動作範囲が限られた油圧システムであれば、その範囲内で非線形な状態方程式を線形な状態方程式に近似することにより、線形カルマンフィルタを適用することができる。また、限定的な仮定の下では、油圧システムの状態方程式を線形に表すこともできる。例えば、作動油の流れを層流であると仮定したり、油圧シリンダの代わりに、油圧モータを採用するのであれば、油圧システムの状態方程式を線形に表すことができる。
図11を参照しながら、本発明の第2の実施の形態による油圧システムのパラメータ推定方法について説明する。図11は、第2の実施の形態による油圧システムのパラメータ推定方法を示すフローチャートである。
先ず、逐次最小二乗法によって作動油の体積弾性率Kを推定する場合について説明する。
続いて、逐次最小二乗法によって作動油の体積弾性率Kと縮流係数Cを推定する場合について説明する。
続いて、計測値に含まれるノイズによる推定精度の低下を軽減するために、重み付き逐次最小二乗法によって作動油の体積弾性率Kと縮流係数Cを推定する場合について説明する。なお、この態様では、ステップS21の工程は、(2)の組み合わせに係る態様と同じである。
続いて、計測値に含まれるノイズによる推定精度の低下を軽減するために、重み付き逐次最小二乗法によって作動油の体積弾性率Kと縮流係数Cを推定する場合について説明する。(4)の組み合わせに係る態様では、(3)の組み合わせに係る態様と比べて、重み行列W(k)が異なっている。この重み行列W(k)は、1タイムステップにおける圧力の変化が大きいほど、重みが小さくなるように、設定されている。つまり、圧力の変化が油圧システム10の動作として想定される値よりも大きい場合、その計測値をノイズとみなし、推定への寄与を低減させる。重み行列W(k)は、例えば、以下のように設定される。
続いて、計測値に含まれるノイズによる推定精度の低下を軽減するために、周波数フィルタと逐次最小二乗法によって作動油の体積弾性率Kと縮流係数Cを推定する場合について説明する。
続いて、(6)の組み合わせに係る態様について説明する。この態様は、計測値に含まれるノイズによる推定精度の低下を軽減するために、Unscentedカルマンフィルタによって作動油の体積弾性率Kを推定する場合である。なお、Unscentedカルマンフィルタによって作動油の体積弾性率Kを推定する手法は、第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、その詳細な説明は省略する。
続いて、(7)の組み合わせに係る態様について説明する。この態様は、逐次最小二乗法に基づく作動油の体積弾性率Kの圧力依存性を推定するものである。
続いて、(8)の組み合わせに係る態様について説明する。この態様は、(7)と同様に、作動油の体積弾性率Kの圧力依存性を推定するものであるが、逐次最小二乗法ではなく、Unscentedカルマンフィルタを適用する。
第2の実施の形態では、過去の計測値への依存性を調整するパラメータとして、計算開始ステップaを用いたが、忘却係数を用いて指数関数的に過去の計測値の重みを減少させてもよい。
12 油圧ポンプ
14 方向流量制御弁
16 油圧シリンダ
18 作動油タンク
20 リリーフ弁
Claims (12)
- 作動油を吐出する油圧ポンプと、シリンダへッド側の液室及びロッド側の液室を有して前記油圧ポンプから吐出される作動油により駆動される油圧シリンダと、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の方向及び流量を変化させる方向流量制御弁と、前記油圧ポンプと前記方向流量制御弁とを接続するポンプ配管と、前記方向流量制御弁と前記シリンダヘッド側の液室とを接続するへッド側配管と、前記ロッド側の液室と前記方向流量制御弁とを接続するロッド側配管と、を備えた油圧システムの動特性に影響を与える物理量として前記油圧システムにおける作動油の体積弾性率を推定対象パラメータとして推定する油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記油圧システムの状態量と前記体積弾性率とを含み、前記油圧システムの状態量として前記ポンプ配管内の圧力、前記へッド側配管内の圧力、前記ロッド側配管内の圧力、前記油圧シリンダにおけるスプール位置及びスプール速度を含む状態ベクトルを設定する工程と、
前記状態ベクトルを用いて、前記油圧システムの非線形の状態方程式を設定する工程と、
前記ポンプ配管内の圧力、前記へッド側配管内の圧力、前記ロッド側配管内の圧力、及び前記スプール位置を観測可能な物理量とし、ベイズ推定に基づく非線形の状態推定手法を前記状態方程式に適用して、前記状態ベクトルを推定することにより、前記体積弾性率を推定する工程とを備える、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項1に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記状態方程式が雑音項を含み、
前記推定対象パラメータを推定する工程では、前記状態方程式にカルマンフィルタを適用して、前記状態ベクトルを推定することにより、前記推定対象パラメータを推定する、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 作動油を吐出する油圧ポンプと、シリンダへッド側の液室及びロッド側の液室を有して前記油圧ポンプから吐出される作動油により駆動される油圧シリンダと、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の方向及び流量を変化させる方向流量制御弁と、前記油圧ポンプと前記方向流量制御弁とを接続するポンプ配管と、前記方向流量制御弁と前記シリンダヘッド側の液室とを接続するへッド側配管と、前記ロッド側の液室と前記方向流量制御弁とを接続するロッド側配管と、を備えた油圧システムの動特性に影響を与える物理量として前記油圧システムにおける作動油の体積弾性率及び当該体積弾性率の圧力依存性を示すパラメータの少なくとも一方を推定対象パラメータとして推定する油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記油圧システムの動特性を示す第1方程式を導出する工程と、
前記推定パラメータを含む状態ベクトルを用いた第2方程式であって前記第1方程式のうち前記ポンプ配管内の圧力、前記へッド側配管内の圧力及び前記ロッド側配管内の圧力をそれぞれ微分したものについての方程式を前記推定対象パラメータに対して線形な形で離散化した第2方程式を導出する工程と、
逐次推定手法を前記第2方程式に適用することにより、前記推定対象パラメータを推定する工程とを備える、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項3に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記推定対象パラメータを推定する工程では、前記第2方程式に逐次最小二乗法を適用することにより、前記推定対象パラメータを推定する、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項4に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、さらに、
前記油圧システムの状態量を測定する工程を備え、
前記推定対象パラメータを推定する工程では、前記状態量の測定値に含まれるノイズに起因する前記推定対象パラメータの推定誤差を小さくするために、前記逐次最小二乗法を前記状態方程式に適用するに際して、前記状態量の測定値を補正する、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項5に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記推定対象パラメータを推定する工程では、前記状態量の測定値の絶対値が大きいほど、その重みを大きくするように、前記状態量の測定値を補正する、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項5に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記推定対象パラメータを推定する工程では、前記状態量の測定値の変化量が大きいほど、その重みを小さくするように、前記状態量の測定値を補正する、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項5に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記推定対象パラメータを推定する工程では、前記ノイズをフィルタによって除去することにより、前記状態量の測定値を補正する、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項3に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記第2方程式が雑音項を含み、
前記推定対象パラメータを推定する工程では、前記第2方程式にカルマンフィルタを適用することにより、前記推定対象パラメータを推定する、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項3〜9の何れか1項に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記推定対象パラメータは、前記油圧システムにおける作動油の体積弾性率である、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項3〜9の何れか1項に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記推定対象パラメータは、前記油圧システムにおける作動油の体積弾性率と縮流係数である、油圧システムのパラメータ推定方法。 - 請求項3〜9の何れか1項に記載の油圧システムのパラメータ推定方法であって、
前記推定対象パラメータは、前記油圧システムにおける作動油の体積弾性率の圧力依存性を示すものである、油圧システムのパラメータ推定方法。
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