JPH0199107A - 電気・油圧サーボ制御装置 - Google Patents
電気・油圧サーボ制御装置Info
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- JPH0199107A JPH0199107A JP25701387A JP25701387A JPH0199107A JP H0199107 A JPH0199107 A JP H0199107A JP 25701387 A JP25701387 A JP 25701387A JP 25701387 A JP25701387 A JP 25701387A JP H0199107 A JPH0199107 A JP H0199107A
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- filter
- control device
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Links
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Landscapes
- Servomotors (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、制御対象となる機械系の特性に影響されず、
しかも安定で高応答に動作する電気・油圧サーボ制御装
置に関するものである。
しかも安定で高応答に動作する電気・油圧サーボ制御装
置に関するものである。
[従来の技術]
電気・油圧サーボ系は、振動試験機、各種のシミュレー
タ、圧延機やロボット等産業機械の駆動部に使用されて
いる。第9図はその一例で、ストリップ1を巻取るダウ
ンコイラに備えられ、マンドレル2に巻取られるストリ
ップの周囲を押付けるラッパーロール3の電気・油圧サ
ーボ制御装置を示している。ラッパーロール3は、回転
軸7を中心として揺動するスイングフレーム4の先端に
取付けられていて、この回転軸7に角度検出器8を連結
してラッパーロール3の位置を検出するようにし、この
フレーム4を揺動させる油圧シリンダ5によって位置制
御される。油圧シリンダ5への圧油の供給量はサーボ弁
11によって制御される。図中6はピストン、6aはピ
ストンロッド、9は位置制御の目標値(設定値)、10
は演算制御装置、12.13は配管、14はストリップ
1の方向を変えるピンチロールである。
タ、圧延機やロボット等産業機械の駆動部に使用されて
いる。第9図はその一例で、ストリップ1を巻取るダウ
ンコイラに備えられ、マンドレル2に巻取られるストリ
ップの周囲を押付けるラッパーロール3の電気・油圧サ
ーボ制御装置を示している。ラッパーロール3は、回転
軸7を中心として揺動するスイングフレーム4の先端に
取付けられていて、この回転軸7に角度検出器8を連結
してラッパーロール3の位置を検出するようにし、この
フレーム4を揺動させる油圧シリンダ5によって位置制
御される。油圧シリンダ5への圧油の供給量はサーボ弁
11によって制御される。図中6はピストン、6aはピ
ストンロッド、9は位置制御の目標値(設定値)、10
は演算制御装置、12.13は配管、14はストリップ
1の方向を変えるピンチロールである。
このラッパーロール3の制御系をモデル化すると第10
図のようになり、第9図の油圧シリンダ5の油柱(ばね
)を介してフレーム4、ラッパーロール3等の可動部を
動かして、その位置決めを行うものとなる。第10図中
には油圧シリンダ5の油柱のばね定数、mはラッパーロ
ール3、フレーム4、ピストン6、ピストンロッド6a
等の可動部の質量である。又、可動部はピストン6が油
中を動くときにブレーキ作用を受ける。それを図中ダッ
シュポットで表わし、その粘性減衰係数をCとする。
図のようになり、第9図の油圧シリンダ5の油柱(ばね
)を介してフレーム4、ラッパーロール3等の可動部を
動かして、その位置決めを行うものとなる。第10図中
には油圧シリンダ5の油柱のばね定数、mはラッパーロ
ール3、フレーム4、ピストン6、ピストンロッド6a
等の可動部の質量である。又、可動部はピストン6が油
中を動くときにブレーキ作用を受ける。それを図中ダッ
シュポットで表わし、その粘性減衰係数をCとする。
ところで、制御対象つまりラッパーロール3の位置決め
の応答性及び精度を上げるためには、次のことか重要で
ある。
の応答性及び精度を上げるためには、次のことか重要で
ある。
■ 可動部の質量mが小さいこと。
■ 適当な制動が働くこと、換言すれば粘性減衰係数C
が適当な値を取ること。
が適当な値を取ること。
すなわち、油圧シリンダ5のピストン6がX′だけ変位
しても、柔らかいばねで重い可動部を押すのでは応答が
遅くなり、又制動が働かなければ振動が持続してラッパ
ーロール3の位置が目標値に落着くまでに長い時間がか
かる。
しても、柔らかいばねで重い可動部を押すのでは応答が
遅くなり、又制動が働かなければ振動が持続してラッパ
ーロール3の位置が目標値に落着くまでに長い時間がか
かる。
第11図に、応答性が悪い場合の応答波形の例を示す。
図中tRは応答時間である。
上記■、■、■の要求に応えるには次のことが必要とな
る。
る。
■′必要な強度をもたせることができる範囲で、できる
だけ機械の重量を軽くすること。
だけ機械の重量を軽くすること。
■′油圧シリンダ5の口径を大きくし、ストロークを短
くすること。
くすること。
■′積極的にダンパー等の制動機構を設けること。
ところが、■′については軽量化と強度を維持すること
の両立が難しいこと、■′については、口径を大きくす
るとその分だけ制御に必要な油量が増し、コストアップ
を招くうえ、ストロークは機械の使用条件から決まるた
めに簡単には短くできないこと、■′についてはコスト
アップを招くこと、等の問題点があった。
の両立が難しいこと、■′については、口径を大きくす
るとその分だけ制御に必要な油量が増し、コストアップ
を招くうえ、ストロークは機械の使用条件から決まるた
めに簡単には短くできないこと、■′についてはコスト
アップを招くこと、等の問題点があった。
以上述べたことは、サーボ弁、油圧シリンダを使って重
量物の位置決めを行ったり、力を制御する電気・油圧サ
ーボ系では一般的に言えることであり、このため従来か
らいくつかの制御的な解決策が提案されて来た。
量物の位置決めを行ったり、力を制御する電気・油圧サ
ーボ系では一般的に言えることであり、このため従来か
らいくつかの制御的な解決策が提案されて来た。
斯かる制御的な解決策を説明するために、先ず、電気・
油圧サーボ系の一般的な構成を第12図に示す。第12
図は電気・油圧サーボ系を示すブロック線図で、ここで
は位置制御の場合を説明するが、他の場合も同様である
。
油圧サーボ系の一般的な構成を第12図に示す。第12
図は電気・油圧サーボ系を示すブロック線図で、ここで
は位置制御の場合を説明するが、他の場合も同様である
。
第12図において制御対象(例えば第9図ではラッパー
ロール3がこれに該当する)の位置決めの目標値(設定
値)Vrは変位計22によって測定された制御対象の実
際の位置を示す信号vXと比較演算器15で比較減算さ
れ、目標値vrと実際の変位信号Vxとの偏差信号VQ
が作られる。この偏差信号Veは演算増幅器16で適正
に増幅されて信号vAとなり、サーボアンプ17でサー
ボ弁18を駆動する指令信号iに変換される。通常サー
ボ弁18は電流信号によって駆動される。而して、サー
ボ弁は指令信号である電流信号iに比例した流量の流体
qを入出力し、これは配管19を通ってシリンダ20(
第9図のシリンダ5)へ流入或いは配管19を通って流
出する流体流jlQ’ となる。この流体流ff1q’
によってシリンダ20のピストンがX′だけ出入りし、
これが制御対象である機械系21の位置(変位)Xを制
御する。そのときの機械系21の位置Xは変位計22に
よって検出され、先に述べたように目標値vrと比較さ
れる。目標値■rと制御対象の変位信号Vχが一致する
と、偏差veは零となり、シリンダ20へ流入、流出す
る流体流量q′が零となるので、シリンダ20のピスト
ンの位置X′は静止し、その結果、機械系21の位置決
めが完了する。
ロール3がこれに該当する)の位置決めの目標値(設定
値)Vrは変位計22によって測定された制御対象の実
際の位置を示す信号vXと比較演算器15で比較減算さ
れ、目標値vrと実際の変位信号Vxとの偏差信号VQ
が作られる。この偏差信号Veは演算増幅器16で適正
に増幅されて信号vAとなり、サーボアンプ17でサー
ボ弁18を駆動する指令信号iに変換される。通常サー
ボ弁18は電流信号によって駆動される。而して、サー
ボ弁は指令信号である電流信号iに比例した流量の流体
qを入出力し、これは配管19を通ってシリンダ20(
第9図のシリンダ5)へ流入或いは配管19を通って流
出する流体流jlQ’ となる。この流体流ff1q’
によってシリンダ20のピストンがX′だけ出入りし、
これが制御対象である機械系21の位置(変位)Xを制
御する。そのときの機械系21の位置Xは変位計22に
よって検出され、先に述べたように目標値vrと比較さ
れる。目標値■rと制御対象の変位信号Vχが一致する
と、偏差veは零となり、シリンダ20へ流入、流出す
る流体流量q′が零となるので、シリンダ20のピスト
ンの位置X′は静止し、その結果、機械系21の位置決
めが完了する。
このような系を単に制御対象の位置信号をフィードバッ
クする方式で制御した場合に、制御の応答速度を速くし
ようとしても機械系の固有振動数に近い周波数では制御
ループ中の信号の位相遅れが大きくなり、無理に応答を
速くしようとしても制御系が発振をしてしまう。このた
め制御の応答速度は機械系の固有振動数により制約を受
けることになる。
クする方式で制御した場合に、制御の応答速度を速くし
ようとしても機械系の固有振動数に近い周波数では制御
ループ中の信号の位相遅れが大きくなり、無理に応答を
速くしようとしても制御系が発振をしてしまう。このた
め制御の応答速度は機械系の固有振動数により制約を受
けることになる。
機械の固有振動数を高くするためには、質量mを減する
か或いは流体のばね定数Kを増す必要があるか、先に述
べたように、強度上の理由から質量を減することは容易
にはできず、又流体のばね定数を増すためにはシリンダ
20の口径を大きくして有効断面積を増したり、ストロ
ークを短くしなければならない。しかし、シリンダ20
の有効断面積を増すと流体の消費量が増加するためにサ
ーボ弁18の容量、液圧ポンプの容量を必要以上に増大
させなければならず、全くの無駄となってしまう。又ス
トロークは機器により設計上の制約があるので、通常は
任意に短くすることはできない。
か或いは流体のばね定数Kを増す必要があるか、先に述
べたように、強度上の理由から質量を減することは容易
にはできず、又流体のばね定数を増すためにはシリンダ
20の口径を大きくして有効断面積を増したり、ストロ
ークを短くしなければならない。しかし、シリンダ20
の有効断面積を増すと流体の消費量が増加するためにサ
ーボ弁18の容量、液圧ポンプの容量を必要以上に増大
させなければならず、全くの無駄となってしまう。又ス
トロークは機器により設計上の制約があるので、通常は
任意に短くすることはできない。
従って、実用上許容される経済性を考慮する限り、機械
系の固を振動数を十分に大きくする容易な手段はないと
いうことができる。
系の固を振動数を十分に大きくする容易な手段はないと
いうことができる。
同様に、振動に減衰を与えるために、制御対象の動きに
適当な制動を与えること、すなわち第10図の粘性減衰
係数Cを任意に設定することは、積極的にダンパ等を設
けない限り不可能であった。
適当な制動を与えること、すなわち第10図の粘性減衰
係数Cを任意に設定することは、積極的にダンパ等を設
けない限り不可能であった。
このため、発明者等は変位以外に制御対象の質量の速度
や加速度もフィードバックして以上の問題点を解決する
方法を提案し、一部ではすでに実施している。第13図
には斯かる補償をした場合の電気・油圧サーボ系のブロ
ック線図を示す。第13図中第12図に示す要素と同一
の要素には同一の符号が付しである。
や加速度もフィードバックして以上の問題点を解決する
方法を提案し、一部ではすでに実施している。第13図
には斯かる補償をした場合の電気・油圧サーボ系のブロ
ック線図を示す。第13図中第12図に示す要素と同一
の要素には同一の符号が付しである。
第13図においては制御対象である機械系21の変位X
以外に速度女、加速度父をそれぞれ速度検出器23、加
速度検出器25で検出し、夫々を増幅器24.26で適
当に演算増幅し、信号VAT。
以外に速度女、加速度父をそれぞれ速度検出器23、加
速度検出器25で検出し、夫々を増幅器24.26で適
当に演算増幅し、信号VAT。
VA2としてフィードバックしている。信号VA+、V
A24;t、比較演算器27.28 テ増幅器1Gから
の信号vAと比較演算され、VA −VA 1−VA2
がサーボアンプ17への入力となる。以降の作動は第1
2図の場合と同じである。
A24;t、比較演算器27.28 テ増幅器1Gから
の信号vAと比較演算され、VA −VA 1−VA2
がサーボアンプ17への入力となる。以降の作動は第1
2図の場合と同じである。
なお、制御対象である機械系の速度交や加速度kを、変
位Xと共にフィードバックすることにより対象の特性を
改善する方法の原理については、例えば特願昭59−2
52658号明細書等で詳説しである。
位Xと共にフィードバックすることにより対象の特性を
改善する方法の原理については、例えば特願昭59−2
52658号明細書等で詳説しである。
而して、このような補償法は非常に強力であるか、次の
ような問題点を有している。
ような問題点を有している。
■ 第13図を見ると分るように、速度フィードバック
、加速度フィードバックによる補償はサーボ弁18、配
管19を通してシリンダ20及び機械系21へ作用する
。従って、サーボ弁18の応答が悪かったり、配管19
が長かったりしてシリンダ20へ作用する時間が遅れる
と、実際の機械系21の動きと補正入力との間の時間ず
れのために、上述した改善効果は限定されたものとなる
。逆に、この時間ずれが大きくなると、速度フィードバ
ック、加速度フィードバックはかえっ゛て制御に悪影響
を与え、応答時間tRが長くなったり振動が発生したり
する。
、加速度フィードバックによる補償はサーボ弁18、配
管19を通してシリンダ20及び機械系21へ作用する
。従って、サーボ弁18の応答が悪かったり、配管19
が長かったりしてシリンダ20へ作用する時間が遅れる
と、実際の機械系21の動きと補正入力との間の時間ず
れのために、上述した改善効果は限定されたものとなる
。逆に、この時間ずれが大きくなると、速度フィードバ
ック、加速度フィードバックはかえっ゛て制御に悪影響
を与え、応答時間tRが長くなったり振動が発生したり
する。
■ 速度フィードバック、加速度フィードバックを行う
ためには、各々を検出する検出器、或いは位置の信号か
ら速度や加速度を演算する装置が必要となり、コストア
ップを招く。
ためには、各々を検出する検出器、或いは位置の信号か
ら速度や加速度を演算する装置が必要となり、コストア
ップを招く。
■ 速度検出器、加速度検出器を備え付けた場合には、
メンテナンス等の手間を要し、そのためランニングコス
トが増大する。
メンテナンス等の手間を要し、そのためランニングコス
トが増大する。
[発明が解決しようとする問題点コ
一方、本出願の発明者等は、速度検出器23、加速度検
出器25を用いずに、変位信号から簡単な演算により速
度及び加速度信号に相当する信号を作り、それを補償に
用いる方法を既に提案したが、上記■の問題は依然とし
て残っている。
出器25を用いずに、変位信号から簡単な演算により速
度及び加速度信号に相当する信号を作り、それを補償に
用いる方法を既に提案したが、上記■の問題は依然とし
て残っている。
本発明は斯かる実情に鑑みなしたもので、特に速度や加
速度、あるいはそれ等に相当する信号を用いず、機械系
に持続的に振動が発生するのを防止し、その結果、高応
答、高精度の電気・油圧サーボ系を実現することと、加
えてこれを簡単かつ安価に行うことを目的としている。
速度、あるいはそれ等に相当する信号を用いず、機械系
に持続的に振動が発生するのを防止し、その結果、高応
答、高精度の電気・油圧サーボ系を実現することと、加
えてこれを簡単かつ安価に行うことを目的としている。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、目標値である入力信号と制御対象の出力信号
である制御されるべき量とを比較演算して偏差を求め、
該偏差をサーボアンプを通してサーボ弁に送り該サーボ
弁を作動せしめ、偏差が小さくなるようにサーボ弁の出
力流量と方向とを制御する電気・油圧サーボ制御装置に
おいて、制御装置内に電気的なフィルターを挿入し、電
気・油圧系に発生する振動を防止すると同時に応答を高
め得るよう構成したものである。
である制御されるべき量とを比較演算して偏差を求め、
該偏差をサーボアンプを通してサーボ弁に送り該サーボ
弁を作動せしめ、偏差が小さくなるようにサーボ弁の出
力流量と方向とを制御する電気・油圧サーボ制御装置に
おいて、制御装置内に電気的なフィルターを挿入し、電
気・油圧系に発生する振動を防止すると同時に応答を高
め得るよう構成したものである。
[作 用〕
目標値である入力信号と制御対象の出力信号である制御
されるべき量を比較演算して求めた偏差は、適当に増幅
された後、サーボアンプからサーボ弁に送られ、偏差が
減小するようサーボ弁の出力流量と方向が制御されるが
、この際該増幅された信号は電気的なフィルターを通っ
てからサーボアンプへ送られるため、ゲイン余裕が増加
し、従って制御対象をステップ状に急激に動かしても有
害な振動が発生せず、迅速に目標値に到達する。
されるべき量を比較演算して求めた偏差は、適当に増幅
された後、サーボアンプからサーボ弁に送られ、偏差が
減小するようサーボ弁の出力流量と方向が制御されるが
、この際該増幅された信号は電気的なフィルターを通っ
てからサーボアンプへ送られるため、ゲイン余裕が増加
し、従って制御対象をステップ状に急激に動かしても有
害な振動が発生せず、迅速に目標値に到達する。
[実 施 例]
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する
。
。
第1図は本発明の一実施例で、第1図中第12図に示す
符号と同一のものには同一の符号が付しである。
符号と同一のものには同一の符号が付しである。
而して、第1図に示す電気・油圧サーボ制御装置は、演
算増幅器16とサーボアンプ17の間に電気的なフィル
ター29が挿入されており、フィルター29以外は第1
2図のものと全く同一構成となっている。フィルター2
9としては、例えば位相遅れフィルター或いは二次ロー
パスフィルター等が使用される。
算増幅器16とサーボアンプ17の間に電気的なフィル
ター29が挿入されており、フィルター29以外は第1
2図のものと全く同一構成となっている。フィルター2
9としては、例えば位相遅れフィルター或いは二次ロー
パスフィルター等が使用される。
次に、上述のようにフィルター29を挿入すると制御系
の特性が改善される理由について説明する。
の特性が改善される理由について説明する。
一般にフィルター29を入れてない、第12図に示す電
気・油圧サーボ系の一巡伝達関数の周波数特性をボート
線図に表わすと第14図に示すようにゲイン曲線にピー
クが現われる場合がある。
気・油圧サーボ系の一巡伝達関数の周波数特性をボート
線図に表わすと第14図に示すようにゲイン曲線にピー
クが現われる場合がある。
ここで、−巡伝達関数とは「閉回路を任意の一点で切っ
た時に生ずる開回路の伝達関数」(オーム社発行「自動
制御用語事典」より)のこさて、第12図で言えば、例
えばVeからvxまでの特性を言う。又、ボード線図と
は「周波数ωを横軸に対数目盛log+oωで記し、系
や要素のゲイン(dB)と位相(度)とをそれぞれ別々
に縦座標をとって描いた二つ一組の線図を言う。ゲイン
をGとしたとき、縦軸は201og+a (G )デ
シベル[dB]で目盛ることが多いが、(中略)・・・
位相は普通塵[deglで目盛る。横座標は周波数Hz
(サイクル7秒)、サイクル7分など、または特定の
基準周波数で除した(規準化した)周波数をとる。」
(同上書より)ものである。
た時に生ずる開回路の伝達関数」(オーム社発行「自動
制御用語事典」より)のこさて、第12図で言えば、例
えばVeからvxまでの特性を言う。又、ボード線図と
は「周波数ωを横軸に対数目盛log+oωで記し、系
や要素のゲイン(dB)と位相(度)とをそれぞれ別々
に縦座標をとって描いた二つ一組の線図を言う。ゲイン
をGとしたとき、縦軸は201og+a (G )デ
シベル[dB]で目盛ることが多いが、(中略)・・・
位相は普通塵[deglで目盛る。横座標は周波数Hz
(サイクル7秒)、サイクル7分など、または特定の
基準周波数で除した(規準化した)周波数をとる。」
(同上書より)ものである。
第14図の一巡伝達関数のボード線図から、ゲイン余裕
(Gain Margln、 CMと略す)及び位相余
裕(Phase Margin、 PMと略す)を読み
取ると、GM−5dBSPM−77度となる。一般に、
サーボ機構ではゲイン余裕は12〜20dB、位相余裕
は40〜60°ぐらいに取られることが多く、第14図
の例ではゲイン余裕か著しく少ない。ゲイン余裕が少な
いのは、第14図のゲイン曲線の30Hzから40Hz
の間に見られるピークのためである。このような特性を
持つ電気・油圧サーボ系の入力から出力(第12図でい
えば、vrからVx)までの特性(閉ループ伝達関数と
いう)をボード線図に描くと、第15図のようになる。
(Gain Margln、 CMと略す)及び位相余
裕(Phase Margin、 PMと略す)を読み
取ると、GM−5dBSPM−77度となる。一般に、
サーボ機構ではゲイン余裕は12〜20dB、位相余裕
は40〜60°ぐらいに取られることが多く、第14図
の例ではゲイン余裕か著しく少ない。ゲイン余裕が少な
いのは、第14図のゲイン曲線の30Hzから40Hz
の間に見られるピークのためである。このような特性を
持つ電気・油圧サーボ系の入力から出力(第12図でい
えば、vrからVx)までの特性(閉ループ伝達関数と
いう)をボード線図に描くと、第15図のようになる。
第15図のゲイン曲線は30Hzから40Hzの間にO
dB以上のピークがある。このピークは図より5dB相
当で、55−201o+o Gより、伝達関数GはG
−1,78となる。
dB以上のピークがある。このピークは図より5dB相
当で、55−201o+o Gより、伝達関数GはG
−1,78となる。
すなわち、第15図の特性を持つ電気・油圧サーボ系に
、30数Hzの周波数を持つ入力が印加されると、その
振幅は入力振幅よりも1.78倍に増幅されることにな
る。すなわち、目標値よりも機械が大きく動くことにな
る。このような状態の電気・油圧サーボ系へステップ人
力を加えると、ステップ状の信号は、種々の周波数成分
を含むので、その中の30数Hzの成分が強調され、第
18図のステップ応答に示されるように、目標値rのま
わりで30数Hzの減衰の悪い持続的な振動が発生する
。
、30数Hzの周波数を持つ入力が印加されると、その
振幅は入力振幅よりも1.78倍に増幅されることにな
る。すなわち、目標値よりも機械が大きく動くことにな
る。このような状態の電気・油圧サーボ系へステップ人
力を加えると、ステップ状の信号は、種々の周波数成分
を含むので、その中の30数Hzの成分が強調され、第
18図のステップ応答に示されるように、目標値rのま
わりで30数Hzの減衰の悪い持続的な振動が発生する
。
ここで、ゲイン余裕とは「−巡伝達関数の位相が−18
06となる角周波数において、そのゲインが1 (注:
OdB相当)に対してどれほど余裕があるかを示す値」
であり、位相余裕とは[−通温波数伝達関数のゲインが
1となる角周波数において、その位相が−180”に対
してどれほど余裕があるかを示す値」である(オーム社
発行「自動制御用語事典」より)。
06となる角周波数において、そのゲインが1 (注:
OdB相当)に対してどれほど余裕があるかを示す値」
であり、位相余裕とは[−通温波数伝達関数のゲインが
1となる角周波数において、その位相が−180”に対
してどれほど余裕があるかを示す値」である(オーム社
発行「自動制御用語事典」より)。
本発明は以上述べたような、電気・油圧サーボ系で制御
対象である機械の剛性か弱い等の理由によって表われる
ある周波数における減衰の悪い振動を簡単な方法で抑制
することを目的としている。この目的のために、電気的
なフィルターを入れ、位相が一180度におけるゲイン
の値を下げてやるか、−180度となる周波数をずらし
てやることを考える。こうすることによって、結果的に
ゲイン余裕を増してやる。
対象である機械の剛性か弱い等の理由によって表われる
ある周波数における減衰の悪い振動を簡単な方法で抑制
することを目的としている。この目的のために、電気的
なフィルターを入れ、位相が一180度におけるゲイン
の値を下げてやるか、−180度となる周波数をずらし
てやることを考える。こうすることによって、結果的に
ゲイン余裕を増してやる。
第2図は第1図に示す電気的なフィルター29として位
相遅れフィルターを使用した場合の電気・油圧サーボ系
の一巡伝達関数の周波数特性をコンピュータにより演算
してボード線図に表わしたものである。位相遅れ要素は
(T2S+1)/ (T+ S+1)という伝達関数で
表わされ、第14図のボード線図上で、ゲイン余裕か増
えるようにT、、T2を選定する。こうし、て得られた
第2図の一巡伝達関数のボード線図からゲイン余裕GM
、位相余裕PMを読み取ると、GM−12dB、 PM
−[i9度となる。
相遅れフィルターを使用した場合の電気・油圧サーボ系
の一巡伝達関数の周波数特性をコンピュータにより演算
してボード線図に表わしたものである。位相遅れ要素は
(T2S+1)/ (T+ S+1)という伝達関数で
表わされ、第14図のボード線図上で、ゲイン余裕か増
えるようにT、、T2を選定する。こうし、て得られた
第2図の一巡伝達関数のボード線図からゲイン余裕GM
、位相余裕PMを読み取ると、GM−12dB、 PM
−[i9度となる。
第2図のボード線図に表わされるような一巡伝達関数と
しての特性を持つ電気・油圧サーボ系の入力から出力(
第1図のvrからVx)までの特性(閉ループ伝達関数
)をボード線図に表わすと、第3図のようになる。この
第3図のゲイン曲線でも30Hzから40Hzの間にピ
ークがあるが、このピークは図より一3dB相当であり
、ゲインGは1以下となる。すなわち、第3図の特性を
持つ電気・油圧サーボ系に、30数Hzの周波数を持つ
入力が印加されても、出力の振幅は入力振幅に対して小
さくなる。従って、機械系21は目標値を越えて動くこ
とは少なくなる。このような状態の電気・油圧サーボ系
へステップ入力を加えると、ステップ状の信号が種々の
周波数成分を含んでいても、その中の30数Hzの成分
が強調されることはなく、第4図のステップ応答に示さ
れるように、目標値rに対し急速に減衰し、従って、振
動が持続することはなくなり、電気・油圧サーボ系の制
御特性が向上する。
しての特性を持つ電気・油圧サーボ系の入力から出力(
第1図のvrからVx)までの特性(閉ループ伝達関数
)をボード線図に表わすと、第3図のようになる。この
第3図のゲイン曲線でも30Hzから40Hzの間にピ
ークがあるが、このピークは図より一3dB相当であり
、ゲインGは1以下となる。すなわち、第3図の特性を
持つ電気・油圧サーボ系に、30数Hzの周波数を持つ
入力が印加されても、出力の振幅は入力振幅に対して小
さくなる。従って、機械系21は目標値を越えて動くこ
とは少なくなる。このような状態の電気・油圧サーボ系
へステップ入力を加えると、ステップ状の信号が種々の
周波数成分を含んでいても、その中の30数Hzの成分
が強調されることはなく、第4図のステップ応答に示さ
れるように、目標値rに対し急速に減衰し、従って、振
動が持続することはなくなり、電気・油圧サーボ系の制
御特性が向上する。
第1図に示す電気的なフィルター29として二次ローパ
スフィルターを使用することもできる。
スフィルターを使用することもできる。
その場合の電気・油圧サーボ系の一巡伝達関数の周波数
特性をボード線図に表わすと第5図のようになる。二次
ローパスフィルターはωn2/(S”+2ζωnS+ω
n2)という伝達関数で表わされ、やはり第14図のボ
ード線図上でゲイン余裕が増えるようにことω、を選ぶ
。この第5図の一巡伝達関数のボード線図からゲイン余
裕GM、位相余裕PMを読み取ると、GM−10,5d
B、 PH−64度となる。
特性をボード線図に表わすと第5図のようになる。二次
ローパスフィルターはωn2/(S”+2ζωnS+ω
n2)という伝達関数で表わされ、やはり第14図のボ
ード線図上でゲイン余裕が増えるようにことω、を選ぶ
。この第5図の一巡伝達関数のボード線図からゲイン余
裕GM、位相余裕PMを読み取ると、GM−10,5d
B、 PH−64度となる。
第5図のボード線図に表わされるような一巡伝達関数と
しての特性を持つ電気・油圧サーボ系の入力から出力(
第1図のV、からVx)までの特性(閉ループ伝達関数
)をボード線図に表わすと第6図のようになる。この第
6図のゲイン曲線でも上述のゲイン曲線と同様30Hz
から40Hzの間にピークがあるが、このピークは図よ
り一7dB相当であり、ゲインGは1以下となる。
しての特性を持つ電気・油圧サーボ系の入力から出力(
第1図のV、からVx)までの特性(閉ループ伝達関数
)をボード線図に表わすと第6図のようになる。この第
6図のゲイン曲線でも上述のゲイン曲線と同様30Hz
から40Hzの間にピークがあるが、このピークは図よ
り一7dB相当であり、ゲインGは1以下となる。
従って、この場合の30数Hzにおける出力は第3図の
場合よりも更に小さくなり、第4図の場合よりも更に急
速に目標値rに向って減衰し、電気・油圧サーボ系の特
性は一層良好となる。
場合よりも更に小さくなり、第4図の場合よりも更に急
速に目標値rに向って減衰し、電気・油圧サーボ系の特
性は一層良好となる。
続いて、第1図の電気・油圧サーボ制御装置の作動につ
いて説明すると、例えば、第9図のラッパーロール3を
制御対象とする目標値(設定値)Vrは変位計22によ
って測定された制御対象の実際の位置を示す信号vxと
比較演算器15で比較演算され、目標値vrと実際の変
位信号■Xとの偏差信号Veが作られ、この偏差信号V
eは演算増幅器16で適正に増幅されて信号vAとなり
、該信号VAは電気的なフィルター29で先の第2図、
第5図のボード線図に示したような特性が実現されるよ
うに変調されて修正信号VA′ となり、サーボアンプ
17へ与えられる。以下の作動は、第12図に示す電気
・油圧サーボ系の場合と同様であるから、説明は省略す
る。
いて説明すると、例えば、第9図のラッパーロール3を
制御対象とする目標値(設定値)Vrは変位計22によ
って測定された制御対象の実際の位置を示す信号vxと
比較演算器15で比較演算され、目標値vrと実際の変
位信号■Xとの偏差信号Veが作られ、この偏差信号V
eは演算増幅器16で適正に増幅されて信号vAとなり
、該信号VAは電気的なフィルター29で先の第2図、
第5図のボード線図に示したような特性が実現されるよ
うに変調されて修正信号VA′ となり、サーボアンプ
17へ与えられる。以下の作動は、第12図に示す電気
・油圧サーボ系の場合と同様であるから、説明は省略す
る。
上述のように、本発明では、電気・油圧サーボ系の制御
ループ内に減衰の悪い振動系が存在する場合、第14図
の一巡伝達関数のボード線図に見られるようなある周波
数でゲイン曲線にピークが生じ、その結果ゲイン余裕が
著しく少なくなるという特性に着目し、振動系に起因す
る固有のこの特性を制御装置内に電気的なフィルターを
挿入することにより抑制し、結果的に防振するようにし
ている。振動が抑えられるので、第1図の演算増幅器1
6の増幅率(一般にゲインと称する)を上げることがで
き、応答を高める(第11図の目標値rへの到達時間t
Rを短くする。)ことができる。従って、本発明では、
電気・油圧サーボ系で制御対象をステップ状に動かして
も、有害な振動が発生せず、速やかに目標値に到達させ
ることができる。
ループ内に減衰の悪い振動系が存在する場合、第14図
の一巡伝達関数のボード線図に見られるようなある周波
数でゲイン曲線にピークが生じ、その結果ゲイン余裕が
著しく少なくなるという特性に着目し、振動系に起因す
る固有のこの特性を制御装置内に電気的なフィルターを
挿入することにより抑制し、結果的に防振するようにし
ている。振動が抑えられるので、第1図の演算増幅器1
6の増幅率(一般にゲインと称する)を上げることがで
き、応答を高める(第11図の目標値rへの到達時間t
Rを短くする。)ことができる。従って、本発明では、
電気・油圧サーボ系で制御対象をステップ状に動かして
も、有害な振動が発生せず、速やかに目標値に到達させ
ることができる。
第1図の電気・油圧サーボ制御装置は、第9図に示すよ
うなラッパーロールの制御系以外にも適用できる。すな
わち、第8図は、油圧圧下式圧延機の制御用として成し
た本電気・油圧サーボ制御装置の構成例を表わす。この
圧延機は、下バツクアツプロール30側に油圧圧下シリ
ンダ31が備えられ、上バツクアップロール32側に圧
下スクリュー33が備えられていて、圧下シリンダ31
用のサーボ弁34の制御と、圧下スクリュー駆動モータ
35の制御によって、上下のワークロール3B、37に
よる圧延材43の圧延力を調整するようになっている。
うなラッパーロールの制御系以外にも適用できる。すな
わち、第8図は、油圧圧下式圧延機の制御用として成し
た本電気・油圧サーボ制御装置の構成例を表わす。この
圧延機は、下バツクアツプロール30側に油圧圧下シリ
ンダ31が備えられ、上バツクアップロール32側に圧
下スクリュー33が備えられていて、圧下シリンダ31
用のサーボ弁34の制御と、圧下スクリュー駆動モータ
35の制御によって、上下のワークロール3B、37に
よる圧延材43の圧延力を調整するようになっている。
而して、この圧延機は、圧下スクリュー位置検出器38
、ロードセル39及びシリンダ31の可動部分に配され
た油圧圧下シリンダ位置検出器(変位計)40を有する
。これらの検出信号は制御装置41内に入力され、ここ
に第1図に示すフィルターが挿入されている。図中42
は位置制御の目標値である。
、ロードセル39及びシリンダ31の可動部分に配され
た油圧圧下シリンダ位置検出器(変位計)40を有する
。これらの検出信号は制御装置41内に入力され、ここ
に第1図に示すフィルターが挿入されている。図中42
は位置制御の目標値である。
斯かる構成としても、上述と同様にしてワークロール3
6.37のサーボ制御を行うことができる。
6.37のサーボ制御を行うことができる。
なお、本発明の電気・油圧サーボ制御装置は、上述した
油圧ダウンコイラ、油圧圧下式圧延機以外の種々の油圧
装置に対しても適応でき、その適応範囲は広い。又、フ
ィルターは電子回路等のハードウェア及びコンピュータ
を使ったソフトウェアのどちらで構成しても良い。更に
、上述の説明では便宜上、制御対象の位置を制御する場
合を取り上げたが、その他、速度や力を制御する場合に
も本発明は適用できる。
油圧ダウンコイラ、油圧圧下式圧延機以外の種々の油圧
装置に対しても適応でき、その適応範囲は広い。又、フ
ィルターは電子回路等のハードウェア及びコンピュータ
を使ったソフトウェアのどちらで構成しても良い。更に
、上述の説明では便宜上、制御対象の位置を制御する場
合を取り上げたが、その他、速度や力を制御する場合に
も本発明は適用できる。
[発明の効果]
以上説明したように、本発明の電気・油圧サーボ制御装
置によれば、簡単なフィルターにより、有害な振動要素
を抑制し、その結果、制御対象の特性の影響を受けるこ
との少ないサーボ制御を実現することができる、という
優れた効果を奏し得る。
置によれば、簡単なフィルターにより、有害な振動要素
を抑制し、その結果、制御対象の特性の影響を受けるこ
との少ないサーボ制御を実現することができる、という
優れた効果を奏し得る。
第1図は本発明の電気・油圧サーボ制御装置の一実施例
の制御ブロック図、第2図は第1図の装置のフィルター
を位相遅れフィルターとした場合の開ループにおける周
波数特性を表わすボード線図、第3図は第1図の装置の
フィルターを位相遅れフィルターとした場合の閉ループ
における周波数特性を表わすボード線図、第4図は第1
図の装置のフィルターを位相遅れフィルターとした場合
の機械系のステップ応答状態を表わす線図、第5図は第
1図の装置のフィルターを二次ローパスフィルターとし
た場合の開ループにおける周波数特性を表わすボード線
図、第6図は第1図の装置のフィルターを二次ローパス
フィルターとした場合の閉ループにおける周波数特性を
表わすボード線図、第7図は第1図の装置のフィルター
を二次ローパスフィルターとした場合の機械系のステッ
プ応答状態を表わす線図、第8図は本発明の電気・油圧
サーボ制御装置を油圧圧下式圧延機に適用した場合の説
明図、第9図はダウンコイララッパーロールの電気・油
圧サーボ系の説明図、第10図は第9図の装置をモデル
化した場合の説明図、第11図は第9図の装置でフィル
ターを挿入することなくラッパーロールの制御を行った
場合のステップ応答状態を表わす線図、第12図は第9
図の装置のラッパーロール位置を制御する場合の従来の
電気・油圧サーボ系の制御ブロック図、第13図は同速
度信号及び加速度信号をフィードバックする場合の制御
ブロック図、第14図は第12図の制御系の開ループに
おける周波数特性を表わすボード線図、第15図は第1
2図の制御系の閉ループにおける周波数特性を表わすボ
ード線図、第16図は第12図の制御系における機械系
のステップ応答状態を表わす線図である。 図中15は比較演算器、17はサーボアンプ、18はサ
ーボ弁、19は配管、20はシリンダ、21は機械系、
22は変位計、29はフィルターを示す。
の制御ブロック図、第2図は第1図の装置のフィルター
を位相遅れフィルターとした場合の開ループにおける周
波数特性を表わすボード線図、第3図は第1図の装置の
フィルターを位相遅れフィルターとした場合の閉ループ
における周波数特性を表わすボード線図、第4図は第1
図の装置のフィルターを位相遅れフィルターとした場合
の機械系のステップ応答状態を表わす線図、第5図は第
1図の装置のフィルターを二次ローパスフィルターとし
た場合の開ループにおける周波数特性を表わすボード線
図、第6図は第1図の装置のフィルターを二次ローパス
フィルターとした場合の閉ループにおける周波数特性を
表わすボード線図、第7図は第1図の装置のフィルター
を二次ローパスフィルターとした場合の機械系のステッ
プ応答状態を表わす線図、第8図は本発明の電気・油圧
サーボ制御装置を油圧圧下式圧延機に適用した場合の説
明図、第9図はダウンコイララッパーロールの電気・油
圧サーボ系の説明図、第10図は第9図の装置をモデル
化した場合の説明図、第11図は第9図の装置でフィル
ターを挿入することなくラッパーロールの制御を行った
場合のステップ応答状態を表わす線図、第12図は第9
図の装置のラッパーロール位置を制御する場合の従来の
電気・油圧サーボ系の制御ブロック図、第13図は同速
度信号及び加速度信号をフィードバックする場合の制御
ブロック図、第14図は第12図の制御系の開ループに
おける周波数特性を表わすボード線図、第15図は第1
2図の制御系の閉ループにおける周波数特性を表わすボ
ード線図、第16図は第12図の制御系における機械系
のステップ応答状態を表わす線図である。 図中15は比較演算器、17はサーボアンプ、18はサ
ーボ弁、19は配管、20はシリンダ、21は機械系、
22は変位計、29はフィルターを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)目標値である入力信号と制御対象の出力信号である
制御されるべき量とを比較演算して偏差を求め、該偏差
をサーボアンプを通してサーボ弁に送り該サーボ弁を作
動せしめ、偏差が小さくなるようにサーボ弁の出力流量
と方向とを制御する電気・油圧サーボ制御装置において
、制御装置内に電気的なフィルターを挿入し、電気・油
圧系に発生する振動を防止すると同時に応答を高め得る
よう構成したことを特徴とする電気・油圧サーボ制御装
置。 2)前記電気的なフィルターをダウンコイラーのラッパ
ーロールの電気・油圧サーボ制御装置内に組込んだ特許
請求の範囲第1)項に記載の電気・油圧サーボ制御装置
。 3)前記電気的なフィルターを圧延機の油圧圧下制御装
置内に組込んだ特許請求の範囲第1)項に記載の電気・
油圧サーボ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25701387A JPH0199107A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 電気・油圧サーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25701387A JPH0199107A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 電気・油圧サーボ制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0199107A true JPH0199107A (ja) | 1989-04-18 |
Family
ID=17300517
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25701387A Pending JPH0199107A (ja) | 1987-10-12 | 1987-10-12 | 電気・油圧サーボ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0199107A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1166675A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-02 | Ykk Corporation | Slider for slide fastener with locking device |
WO2023149460A1 (ja) * | 2022-02-04 | 2023-08-10 | 芝浦機械株式会社 | 成形機 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5088482A (ja) * | 1973-12-08 | 1975-07-16 | ||
JPS5626841A (en) * | 1979-08-13 | 1981-03-16 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | Preparation of trimethoxybenzoic acid halide |
JPS579531A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-19 | Hitachi Ltd | Wrapper roller control device for down coiler |
JPS58318A (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-05 | Hitachi Ltd | ダウンコイラ−用ラツパ−ロ−ル制御装置 |
JPS6097156A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-05-30 | Hitachi Ltd | ダウンコイラ− |
JPS61189811A (ja) * | 1985-02-15 | 1986-08-23 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 板厚制御方法 |
-
1987
- 1987-10-12 JP JP25701387A patent/JPH0199107A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5088482A (ja) * | 1973-12-08 | 1975-07-16 | ||
JPS5626841A (en) * | 1979-08-13 | 1981-03-16 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | Preparation of trimethoxybenzoic acid halide |
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WO2023149460A1 (ja) * | 2022-02-04 | 2023-08-10 | 芝浦機械株式会社 | 成形機 |
JP2023114104A (ja) * | 2022-02-04 | 2023-08-17 | 芝浦機械株式会社 | 成形機 |
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