JPH04220701A - 流体制御システム - Google Patents
流体制御システムInfo
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- JPH04220701A JPH04220701A JP40506390A JP40506390A JPH04220701A JP H04220701 A JPH04220701 A JP H04220701A JP 40506390 A JP40506390 A JP 40506390A JP 40506390 A JP40506390 A JP 40506390A JP H04220701 A JPH04220701 A JP H04220701A
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Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Flow Control (AREA)
- Control Of Fluid Pressure (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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁式の比例制御弁を
用いて、流体の圧力や、流量を制御するシステムに係り
、特に、比例制御弁の入出力関係の直線性、すなわち、
目標値に対する制御量の直線性を改善した流体制御シス
テムおよびこれに用いられるコントローラ、ならびに、
比例制御弁のリニアライズ方式に関する。
用いて、流体の圧力や、流量を制御するシステムに係り
、特に、比例制御弁の入出力関係の直線性、すなわち、
目標値に対する制御量の直線性を改善した流体制御シス
テムおよびこれに用いられるコントローラ、ならびに、
比例制御弁のリニアライズ方式に関する。
【0002】
【従来の技術】流体制御システムでは、流体の圧力や流
量を制御するために、電磁式の比例制御弁を用いている
。比例制御弁としては、例えば、油圧の制御に用いられ
るものとして、パイロッリリーフ弁がある。
量を制御するために、電磁式の比例制御弁を用いている
。比例制御弁としては、例えば、油圧の制御に用いられ
るものとして、パイロッリリーフ弁がある。
【0003】このパイロットリリーフ弁は、例えば、油
圧機構部分と、直流ソレノイド部分とからなる。直流ソ
レノイド部分は、コイルと、固定鉄心と、可動鉄心とを
備え、コイルに供給される直流電流に応じて生ずる電磁
力により、可動鉄心が固定鉄心に吸引される構成となっ
ている。一方、油圧機構部分は、上記可動鉄心と連係し
て動作する弁を備える。このような構成によって、パイ
ロットリリーフ弁は、コイルに供給される直流電流の大
きさに応じて弁の開度を変化させることができるので、
油圧を用いる被制御系において、直流電流の大きさに応
じた油圧を得ることができる。
圧機構部分と、直流ソレノイド部分とからなる。直流ソ
レノイド部分は、コイルと、固定鉄心と、可動鉄心とを
備え、コイルに供給される直流電流に応じて生ずる電磁
力により、可動鉄心が固定鉄心に吸引される構成となっ
ている。一方、油圧機構部分は、上記可動鉄心と連係し
て動作する弁を備える。このような構成によって、パイ
ロットリリーフ弁は、コイルに供給される直流電流の大
きさに応じて弁の開度を変化させることができるので、
油圧を用いる被制御系において、直流電流の大きさに応
じた油圧を得ることができる。
【0004】また、このようなパイロットリリーフ弁は
、他の弁、例えば、バランスピストン型の主弁を組み合
わせて、より大きな流量を扱うことができる。
、他の弁、例えば、バランスピストン型の主弁を組み合
わせて、より大きな流量を扱うことができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この種の比例制御弁は
、入出力の関係が非線形性を有し、目標値に対する実際
の出力がリニアには対応しないという問題がある。しか
も、この非線形性は、圧力制御弁の場合、流量によって
も異なるという複雑な問題がある。図12に、バランス
ピストン型主弁をパイロットリリーフ弁でパイロット操
作した場合における入力(x軸)と出力(y軸)との関
係を示す。同図から明らかなように、入出力関係は、非
線形であり、しかも、流量の大中小に応じて、それらの
関係も異なる曲線となっている。
、入出力の関係が非線形性を有し、目標値に対する実際
の出力がリニアには対応しないという問題がある。しか
も、この非線形性は、圧力制御弁の場合、流量によって
も異なるという複雑な問題がある。図12に、バランス
ピストン型主弁をパイロットリリーフ弁でパイロット操
作した場合における入力(x軸)と出力(y軸)との関
係を示す。同図から明らかなように、入出力関係は、非
線形であり、しかも、流量の大中小に応じて、それらの
関係も異なる曲線となっている。
【0006】このような比例制御弁を用いて、油圧ライ
ンについて目的の圧力を得ようとする場合、目的の圧力
を目標値として設定しても、そのままでは、比例制御弁
の非線形性および流量による変動のため、実際に得られ
る圧力は、設定値とは異なってくる。これに対して、油
圧ラインの圧力を計測して、これをフィードバックし、
目標値との偏差を求め、この偏差を0とするように制御
すれば、最終的には、目的の圧力が得られる。ところが
、フィードバック制御を行なわないオープンループで使
用される比例制御弁の場合、目標値と実際の圧力との差
は、その修正が自動的には行なえず、誤差となるか、マ
ニュアル操作で修正せざるを得ない。
ンについて目的の圧力を得ようとする場合、目的の圧力
を目標値として設定しても、そのままでは、比例制御弁
の非線形性および流量による変動のため、実際に得られ
る圧力は、設定値とは異なってくる。これに対して、油
圧ラインの圧力を計測して、これをフィードバックし、
目標値との偏差を求め、この偏差を0とするように制御
すれば、最終的には、目的の圧力が得られる。ところが
、フィードバック制御を行なわないオープンループで使
用される比例制御弁の場合、目標値と実際の圧力との差
は、その修正が自動的には行なえず、誤差となるか、マ
ニュアル操作で修正せざるを得ない。
【0007】従来、この種の比例制御弁をオープンルー
プで用いる場合における非線形性の問題点については、
特別な配慮がなされていない。しかし、近年、油圧制御
システム等における高精度の制御の実現のために、この
種の比例制御弁の非線形性の改善が要請されつつある。
プで用いる場合における非線形性の問題点については、
特別な配慮がなされていない。しかし、近年、油圧制御
システム等における高精度の制御の実現のために、この
種の比例制御弁の非線形性の改善が要請されつつある。
【0008】本発明の第1の目的は、比例制御弁の非線
形性を改善して、オープンループで用いられても設定値
通りの制御量が得られる流体制御システムを提供するこ
とにある。
形性を改善して、オープンループで用いられても設定値
通りの制御量が得られる流体制御システムを提供するこ
とにある。
【0009】また、本発明の第2の目的は、比例制御弁
を、その非線形性を改善して、オープンループで用いら
れても設定値通りの制御量が得られるように制御するコ
ントローラを提供することにある。
を、その非線形性を改善して、オープンループで用いら
れても設定値通りの制御量が得られるように制御するコ
ントローラを提供することにある。
【0010】さらに、本発明の第3の目的は、オープン
ループで用いられても設定値通りの制御量が得られるよ
うに、比例制御弁の非線形性を改善する比例制御弁のリ
ニアライズ方法を提供することにある。
ループで用いられても設定値通りの制御量が得られるよ
うに、比例制御弁の非線形性を改善する比例制御弁のリ
ニアライズ方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るため、本発明の第1の態様によれば、制御対象となる
流体ラインと、目標値に対応する操作信号に応じて流体
を目的の状態に制御する比例制御弁と、上記流体ライン
の流体の状態を示すパラメータを計測する第1の計測手
段と、該比例制御弁の動作範囲の複数点における操作信
号と流体の制御状態との対応関係を、予め指定された上
記パラメータについて予め計測した結果を記憶する記憶
手段と、目標値を、上記第1の計測手段により計測され
る流体ラインの状態を表わすパラメータの値に応じて、
上記記憶手段に記憶される流体の制御状態に当て嵌めて
、これに対応する操作信号を求める操作信号生成手段と
を備え、この操作信号により比例制御弁を駆動させて流
体ラインを制御することを特徴とする流体制御システム
が提供される。
るため、本発明の第1の態様によれば、制御対象となる
流体ラインと、目標値に対応する操作信号に応じて流体
を目的の状態に制御する比例制御弁と、上記流体ライン
の流体の状態を示すパラメータを計測する第1の計測手
段と、該比例制御弁の動作範囲の複数点における操作信
号と流体の制御状態との対応関係を、予め指定された上
記パラメータについて予め計測した結果を記憶する記憶
手段と、目標値を、上記第1の計測手段により計測され
る流体ラインの状態を表わすパラメータの値に応じて、
上記記憶手段に記憶される流体の制御状態に当て嵌めて
、これに対応する操作信号を求める操作信号生成手段と
を備え、この操作信号により比例制御弁を駆動させて流
体ラインを制御することを特徴とする流体制御システム
が提供される。
【0012】本発明の流体制御システムは、制御対象と
なる流体ラインの制御状態を計測する第2の計測手段と
、指定されたパラメータにおける比例制御弁の動作範囲
の複数点における操作信号を生成して上記比例制御弁を
駆動させると共に、これに対応する上記第2の計測手段
の計測結果を取り込んで、上記操作信号と制御状態との
対応関係を計測する第3の計測手段とを、さらに備える
ことができる。
なる流体ラインの制御状態を計測する第2の計測手段と
、指定されたパラメータにおける比例制御弁の動作範囲
の複数点における操作信号を生成して上記比例制御弁を
駆動させると共に、これに対応する上記第2の計測手段
の計測結果を取り込んで、上記操作信号と制御状態との
対応関係を計測する第3の計測手段とを、さらに備える
ことができる。
【0013】上記第2の目的を達成するため、本発明の
第2の態様によれば、流体ラインに設けられる比例制御
弁に対し、目標値に対応する操作信号を出力して制御す
るコントローラであって、該比例制御弁の動作範囲の複
数点における操作信号と流体の制御状態との対応関係を
、予め指定された上記流体ラインの流体の状態を示すパ
ラメータについて予め計測した結果を記憶する記憶手段
と、目標値を、外部から与えられる流体ラインの状態を
表わすパラメータの値に応じて、上記記憶手段に記憶さ
れる流体の制御状態に当て嵌めて、これに対応する操作
信号を求める操作信号生成手段とを備え、この操作信号
により比例制御弁を制御することを特徴とする流体制御
用コントローラが提供される。
第2の態様によれば、流体ラインに設けられる比例制御
弁に対し、目標値に対応する操作信号を出力して制御す
るコントローラであって、該比例制御弁の動作範囲の複
数点における操作信号と流体の制御状態との対応関係を
、予め指定された上記流体ラインの流体の状態を示すパ
ラメータについて予め計測した結果を記憶する記憶手段
と、目標値を、外部から与えられる流体ラインの状態を
表わすパラメータの値に応じて、上記記憶手段に記憶さ
れる流体の制御状態に当て嵌めて、これに対応する操作
信号を求める操作信号生成手段とを備え、この操作信号
により比例制御弁を制御することを特徴とする流体制御
用コントローラが提供される。
【0014】本発明のコントローラは、指定されたパラ
メータにおける比例制御弁の動作範囲の複数点における
操作信号を生成して上記比例制御弁を駆動させると共に
、これに対応する流体の制御状態の計測結果を外部から
取り込んで、上記操作信号と制御状態との対応関係を計
測する計測手段を、さらに備えることができる。
メータにおける比例制御弁の動作範囲の複数点における
操作信号を生成して上記比例制御弁を駆動させると共に
、これに対応する流体の制御状態の計測結果を外部から
取り込んで、上記操作信号と制御状態との対応関係を計
測する計測手段を、さらに備えることができる。
【0015】さらに、上記第3の目的を達成するため、
本発明の第3の態様によれば、目標値に対応する操作信
号に応じて流体を目的の状態に制御する比例制御弁につ
いて、該比例制御弁の動作範囲の複数点における操作信
号と流体の制御状態との対応関係を予め計測した結果に
基づいて、目標値を流体の制御状態に当て嵌めて、これ
に対応する操作信号を求め、この操作信号により比例制
御弁を制御することを特徴する比例制御弁のリニアライ
ズ方式が提供される。
本発明の第3の態様によれば、目標値に対応する操作信
号に応じて流体を目的の状態に制御する比例制御弁につ
いて、該比例制御弁の動作範囲の複数点における操作信
号と流体の制御状態との対応関係を予め計測した結果に
基づいて、目標値を流体の制御状態に当て嵌めて、これ
に対応する操作信号を求め、この操作信号により比例制
御弁を制御することを特徴する比例制御弁のリニアライ
ズ方式が提供される。
【0016】
【作用】本発明は、油圧ライン等の制御対象となる流体
ラインに、目標値に対応する操作信号に応じて流体を目
的の状態に制御する比例制御弁を設け、この比例制御弁
の開度を制御することにより、流体ラインの状態、例え
ば、流体圧力を目的の値に状態に設定するシステムに適
用することができる。
ラインに、目標値に対応する操作信号に応じて流体を目
的の状態に制御する比例制御弁を設け、この比例制御弁
の開度を制御することにより、流体ラインの状態、例え
ば、流体圧力を目的の値に状態に設定するシステムに適
用することができる。
【0017】流体の制御に際しては、比例制御弁の動作
範囲の複数点における操作信号と流体の制御状態、例え
ば、流体圧力との対応関係を、予め指定された流体ライ
ンの流体の状態を示すパラメータ(例えば、油圧等の流
体圧力を制御する場合には、流量)について予め計測し
た結果を、記憶手段により記憶しておく。そして、流体
を制御するときに、上記パラメータを、計測手段により
計測する。また、操作信号生成手段により、目標値を、
上記計測手段により計測される流体ラインの状態を表わ
すパラメータの値に応じて、上記記憶手段に記憶される
流体の制御状態に当て嵌めて、これに対応する操作信号
を求める。この操作信号により比例制御弁を駆動させて
流体ラインを制御することができる。このため、操作信
号が、目標値に対応する流体の制御状態から逆に求めら
れるので、操作信号と流体の制御状態(制御量)とが非
線形であっても、目標値からは線形に見える。従って、
オープンループでも、線形に制御ができる。しかも、予
め指定された流体の制御状態を示すパラメータ、例えば
、流量について、操作信号と流体の制御状態との対応関
係が求められているので、流量等のパラメータの変動が
あっても、非線形性の改善が行なえる。
範囲の複数点における操作信号と流体の制御状態、例え
ば、流体圧力との対応関係を、予め指定された流体ライ
ンの流体の状態を示すパラメータ(例えば、油圧等の流
体圧力を制御する場合には、流量)について予め計測し
た結果を、記憶手段により記憶しておく。そして、流体
を制御するときに、上記パラメータを、計測手段により
計測する。また、操作信号生成手段により、目標値を、
上記計測手段により計測される流体ラインの状態を表わ
すパラメータの値に応じて、上記記憶手段に記憶される
流体の制御状態に当て嵌めて、これに対応する操作信号
を求める。この操作信号により比例制御弁を駆動させて
流体ラインを制御することができる。このため、操作信
号が、目標値に対応する流体の制御状態から逆に求めら
れるので、操作信号と流体の制御状態(制御量)とが非
線形であっても、目標値からは線形に見える。従って、
オープンループでも、線形に制御ができる。しかも、予
め指定された流体の制御状態を示すパラメータ、例えば
、流量について、操作信号と流体の制御状態との対応関
係が求められているので、流量等のパラメータの変動が
あっても、非線形性の改善が行なえる。
【0018】なお、予め測定されて記憶手段に格納され
る測定点は、有限個である。このため、実際の制御の際
には、それらの測定点のデータについて、例えば、1次
補間を行なって、求める量を得るようにすればよい。
る測定点は、有限個である。このため、実際の制御の際
には、それらの測定点のデータについて、例えば、1次
補間を行なって、求める量を得るようにすればよい。
【0019】また、本発明の流体制御システムは、上記
記憶手段に記憶させる操作信号と制御状態との対応関係
を、システムに自身により計測するようにしてもよい。 すなわち、計測手段により、制御対象となる流体ライン
の制御状態を計測し、かつ、指定されたパラメータにお
ける比例制御弁の動作範囲の複数点における操作信号を
生成して上記比例制御弁を駆動させると共に、これに対
応する上記計測手段の計測結果を取り込んで、上記操作
信号と制御状態との対応関係を計測するようにすること
ができる。
記憶手段に記憶させる操作信号と制御状態との対応関係
を、システムに自身により計測するようにしてもよい。 すなわち、計測手段により、制御対象となる流体ライン
の制御状態を計測し、かつ、指定されたパラメータにお
ける比例制御弁の動作範囲の複数点における操作信号を
生成して上記比例制御弁を駆動させると共に、これに対
応する上記計測手段の計測結果を取り込んで、上記操作
信号と制御状態との対応関係を計測するようにすること
ができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
して説明する。
して説明する。
【0021】図1は、本発明の流体制御システムの一実
施例の構成を示す系統図である。
施例の構成を示す系統図である。
【0022】本実施例の流体制御システムは、被制御系
である油圧ライン10と、この油圧ライン10の油圧を
制御する比例制御弁である圧力制御弁20と、油圧ライ
ン10の油圧を計測する圧力計測手段30と、油圧ライ
ン10の流量を計測する流量計測手段40と、上記圧力
制御弁20の弁開閉動作を制御するコントローラ50と
を備える。
である油圧ライン10と、この油圧ライン10の油圧を
制御する比例制御弁である圧力制御弁20と、油圧ライ
ン10の油圧を計測する圧力計測手段30と、油圧ライ
ン10の流量を計測する流量計測手段40と、上記圧力
制御弁20の弁開閉動作を制御するコントローラ50と
を備える。
【0023】油圧ライン10は、油圧源12と、タンク
14と、これらを結ぶ配管16と、該配管16に接続さ
れた圧力計18とを備える。
14と、これらを結ぶ配管16と、該配管16に接続さ
れた圧力計18とを備える。
【0024】本実施例で用いられる圧力制御弁20は、
パイロットリリーフ弁21と、バランスピストン型の主
弁22とを組み合わせて構成されるものである。パイロ
ットリリーフ弁21は、公知のものを用いることができ
、例えば、油圧機構部分と、直流ソレノイド部分とから
なる。
パイロットリリーフ弁21と、バランスピストン型の主
弁22とを組み合わせて構成されるものである。パイロ
ットリリーフ弁21は、公知のものを用いることができ
、例えば、油圧機構部分と、直流ソレノイド部分とから
なる。
【0025】圧力計測手段30は、油圧ライン10の圧
力を計測して、電気信号として出力する油圧センサが用
いられる。この圧力計測手段の出力信号は、コントロー
ラ50に送られる。
力を計測して、電気信号として出力する油圧センサが用
いられる。この圧力計測手段の出力信号は、コントロー
ラ50に送られる。
【0026】流量計測手段40は、油圧ライン10の流
量を計測して、電気信号として出力する流量センサが用
いられる。この流量計測手段40の出力信号は、流量指
令Qとしてコントローラ50に入力される。なお、流量
計測手段40は、流量センサに限られない。例えば、流
量の検知および演算ができる比例式電磁流量調整弁を用
いて、その入力値から流量を求めることができる。また
、油圧源が固定型多段ポンプの組み合わせの場合には、
オンロードされているポンプから流量値を求めることが
できる。さらに、1の固定ポンプを油圧源とする油圧ラ
インが、本実施例において用いられている圧力制御弁2
0と他の駆動のための流量調整弁とに分岐されている場
合には、“ポンプ流量(既知)−流量調整弁流量(入力
電流値)”から、圧力制御弁20の流量を求める。
量を計測して、電気信号として出力する流量センサが用
いられる。この流量計測手段40の出力信号は、流量指
令Qとしてコントローラ50に入力される。なお、流量
計測手段40は、流量センサに限られない。例えば、流
量の検知および演算ができる比例式電磁流量調整弁を用
いて、その入力値から流量を求めることができる。また
、油圧源が固定型多段ポンプの組み合わせの場合には、
オンロードされているポンプから流量値を求めることが
できる。さらに、1の固定ポンプを油圧源とする油圧ラ
インが、本実施例において用いられている圧力制御弁2
0と他の駆動のための流量調整弁とに分岐されている場
合には、“ポンプ流量(既知)−流量調整弁流量(入力
電流値)”から、圧力制御弁20の流量を求める。
【0027】コントローラ50は、例えば、図2に示す
ように、コンピュータシステムにより構成される。この
システムは、圧力センサ31からの圧力信号、流量計測
手段40からの流量指令Qおよび目標値rの各々につい
て、アナログ/ディジタル変換するA/D変換器51と
、コントローラ50として行なうべき制御動作を実行す
る中央処理装置(CPU)52と、該CPU52が実行
するプログラムを格納するリードオンリメモリ(ROM
)53と、操作信号に対する制御量の関係を示す静特性
を記憶保持する書き換え可能不揮発メモリ(EEPRO
M)54と、演算等のワークエリアとなるランダムアク
セスメモリ(55)と、CPU52に対して、外部から
指示や、パラメータ等の設定を行なう操作入力部58と
、CPU52の制御演算によって得られる操作信号をア
ナログ電圧に変換するD/A変換器56と、変換された
アナログ電圧を電流に変換するV/I変換器57とを備
えて構成される。
ように、コンピュータシステムにより構成される。この
システムは、圧力センサ31からの圧力信号、流量計測
手段40からの流量指令Qおよび目標値rの各々につい
て、アナログ/ディジタル変換するA/D変換器51と
、コントローラ50として行なうべき制御動作を実行す
る中央処理装置(CPU)52と、該CPU52が実行
するプログラムを格納するリードオンリメモリ(ROM
)53と、操作信号に対する制御量の関係を示す静特性
を記憶保持する書き換え可能不揮発メモリ(EEPRO
M)54と、演算等のワークエリアとなるランダムアク
セスメモリ(55)と、CPU52に対して、外部から
指示や、パラメータ等の設定を行なう操作入力部58と
、CPU52の制御演算によって得られる操作信号をア
ナログ電圧に変換するD/A変換器56と、変換された
アナログ電圧を電流に変換するV/I変換器57とを備
えて構成される。
【0028】ROM53には、CPU52が実行するプ
ログラムであって、操作信号に対する制御量の関係を示
す静特性を実際の圧力制御弁について計測するための手
順を記述するプログラムと、得られた静特性に基づいて
、目標値に対応する制御量を得るための操作信号を生成
する手順を記述するプログラムと、コントローラ50自
体を制御するためのプログラムが格納されている。
ログラムであって、操作信号に対する制御量の関係を示
す静特性を実際の圧力制御弁について計測するための手
順を記述するプログラムと、得られた静特性に基づいて
、目標値に対応する制御量を得るための操作信号を生成
する手順を記述するプログラムと、コントローラ50自
体を制御するためのプログラムが格納されている。
【0029】本実施例の作用について、操作信号に対す
る制御量の関係を示す静特性を実際の圧力制御弁につい
て計測するための手順と、得られた静特性に基づいて目
標値に対応する制御量を得るための操作信号を生成する
手順と共に説明する。まず、用いる圧力制御弁の通常の
使用範囲において、流量を大流量、中流量および小流量
のように、必要に応じて区分する。この実施例では、大
、中、小の3区分とする。そして、大流量時の流量信号
をQ0、中流量時の流量信号をQ1、小流量時の流量信
号をQ2とする。
る制御量の関係を示す静特性を実際の圧力制御弁につい
て計測するための手順と、得られた静特性に基づいて目
標値に対応する制御量を得るための操作信号を生成する
手順と共に説明する。まず、用いる圧力制御弁の通常の
使用範囲において、流量を大流量、中流量および小流量
のように、必要に応じて区分する。この実施例では、大
、中、小の3区分とする。そして、大流量時の流量信号
をQ0、中流量時の流量信号をQ1、小流量時の流量信
号をQ2とする。
【0030】操作信号に対する制御量の関係を示す静特
性を実際の圧力制御弁について計測するための手順につ
いて、図3、図4および図5をも参照して説明する。こ
こでは、流量が小さい順に、順次、計測を行なうことと
する。
性を実際の圧力制御弁について計測するための手順につ
いて、図3、図4および図5をも参照して説明する。こ
こでは、流量が小さい順に、順次、計測を行なうことと
する。
【0031】流量の設定は、操作入力部58から行なう
ことができる。また、この計測処理の起動も、操作入力
部58から行なうことができる。CPU52は、操作入
力部58からの指示により起動され、ROM53から操
作信号に対する制御量の関係を示す静特性を実際の圧力
制御弁について計測するための手順を記述するプログラ
ムを読みだして、順次実行する。
ことができる。また、この計測処理の起動も、操作入力
部58から行なうことができる。CPU52は、操作入
力部58からの指示により起動され、ROM53から操
作信号に対する制御量の関係を示す静特性を実際の圧力
制御弁について計測するための手順を記述するプログラ
ムを読みだして、順次実行する。
【0032】まず、CPU52は、操作入力部58から
の流量設定を受け付けて、操作量−圧力計測処理を実行
する(ステップ301,302)。これが終了すると、
CPU52は、同様にして、中流量、大流量の順に計測
処理を実行する(ステップ303から306)。
の流量設定を受け付けて、操作量−圧力計測処理を実行
する(ステップ301,302)。これが終了すると、
CPU52は、同様にして、中流量、大流量の順に計測
処理を実行する(ステップ303から306)。
【0033】操作量−圧力計測処理302は、図4に示
すように、まず、操作量Xを0にセットする(ステップ
311)。次に、この操作量Xを、順次増加させて出力
する(ステップ312)。この場合、操作量Xは、ゆっ
くり変化するランプ電圧か、微小幅で変化するステップ
電圧とする。この操作量Xは、D/A変換器56でアナ
ログ電圧に変換され、さらに、V/I変換器57で電流
に変換されて、圧力制御弁20に入力される。これによ
って、圧力制御弁20の弁の開度が変化し、油圧ライン
10の圧力が変化する。
すように、まず、操作量Xを0にセットする(ステップ
311)。次に、この操作量Xを、順次増加させて出力
する(ステップ312)。この場合、操作量Xは、ゆっ
くり変化するランプ電圧か、微小幅で変化するステップ
電圧とする。この操作量Xは、D/A変換器56でアナ
ログ電圧に変換され、さらに、V/I変換器57で電流
に変換されて、圧力制御弁20に入力される。これによ
って、圧力制御弁20の弁の開度が変化し、油圧ライン
10の圧力が変化する。
【0034】この圧力ライン10の圧力変化は、圧力セ
ンサ31により検出される。検出された圧力信号は、予
め定められたサンプリング間隔で取り込まれ、A/D変
換器51によりディジタル信号に変換される。そして、
CPU52により取り込まれて、EEPROM54に格
納される(ステップ313)。
ンサ31により検出される。検出された圧力信号は、予
め定められたサンプリング間隔で取り込まれ、A/D変
換器51によりディジタル信号に変換される。そして、
CPU52により取り込まれて、EEPROM54に格
納される(ステップ313)。
【0035】次に、CPU52は、今回の操作量Xにつ
いて、“X=X+ΔX”なる演算を実行し、次の測定す
べき操作量を決定する(ステップ314)。ここで、サ
ンプリングされる操作量は、EEPROM54の記憶容
量に限りがあるので、EEPROM54の記憶容量と静
特性のカーブとから、1のカーブについての測定点数を
予め決めておく。例えば、入力Xの最大がXmaxであ
るとすると、図5に示すように、0からXmax/(N
−1)おきに圧力Yを測定する。ΔXは、この測定点の
間隔に対応して決められる。そして、このXがXmax
を超えるまで、上記ステップ312から314までのス
テップを繰返し、XがXmaxを超えると、設定された
流量についての測定を終了する(ステップ315)。
いて、“X=X+ΔX”なる演算を実行し、次の測定す
べき操作量を決定する(ステップ314)。ここで、サ
ンプリングされる操作量は、EEPROM54の記憶容
量に限りがあるので、EEPROM54の記憶容量と静
特性のカーブとから、1のカーブについての測定点数を
予め決めておく。例えば、入力Xの最大がXmaxであ
るとすると、図5に示すように、0からXmax/(N
−1)おきに圧力Yを測定する。ΔXは、この測定点の
間隔に対応して決められる。そして、このXがXmax
を超えるまで、上記ステップ312から314までのス
テップを繰返し、XがXmaxを超えると、設定された
流量についての測定を終了する(ステップ315)。
【0036】このようにして、大、中、小の各流量につ
いて、操作信号に対する制御量の関係を示す静特性が、
それぞれEEPROM54に格納され、テーブル化され
る。図6に、この種のテーブルのフォーマットの一例を
示す。もちろん、テーブルフォーマットは、これに限ら
れない。
いて、操作信号に対する制御量の関係を示す静特性が、
それぞれEEPROM54に格納され、テーブル化され
る。図6に、この種のテーブルのフォーマットの一例を
示す。もちろん、テーブルフォーマットは、これに限ら
れない。
【0037】なお、この測定に際しては、油圧ライン1
0は、設定された流量の範囲に保持されているものとす
る。また、上記の測定は、流体制御システムの設置時に
一度行なえばよい。もっとも、環境の変化に応じて、適
宜実行することができることはいうまでもない。
0は、設定された流量の範囲に保持されているものとす
る。また、上記の測定は、流体制御システムの設置時に
一度行なえばよい。もっとも、環境の変化に応じて、適
宜実行することができることはいうまでもない。
【0038】次に、コントローラ50に目標値rを入力
して、油圧ライン10について目的の圧力を得る場合に
ついて、図7、図8、図9および図10をも参照して説
明する。
して、油圧ライン10について目的の圧力を得る場合に
ついて、図7、図8、図9および図10をも参照して説
明する。
【0039】まず、操作入力部58からの指示を受け付
けて、CPU52が起動され、得られた静特性に基づい
て、目標値に対応する制御量を得るための操作信号を生
成する手順を記述するプログラムをROM53から読み
だして実行する。このプログラムを実行することにより
、CPU52は、EEPROM54と共に、図7に示す
ように、流量信号Qに基づいて、流量Qが大流量か、中
流量か、小流量かを判別する流量判別手段501と、判
別された流量の区分に従って操作信号を生成する操作信
号生成手段502として機能する。この操作信号生成手
段502は、上記計測によって得られた静特性を格納す
る静特性記憶手段504と、この静特性記憶手段504
に格納されている予め観測された有限個の点を用いて、
2点間を1次補間することにより、目標値rから最も近
い圧力指令yを求めると共に、このyを用いて操作量x
を求め、これから操作信号Xを生成して出力する1次補
間手段503とを有する。
けて、CPU52が起動され、得られた静特性に基づい
て、目標値に対応する制御量を得るための操作信号を生
成する手順を記述するプログラムをROM53から読み
だして実行する。このプログラムを実行することにより
、CPU52は、EEPROM54と共に、図7に示す
ように、流量信号Qに基づいて、流量Qが大流量か、中
流量か、小流量かを判別する流量判別手段501と、判
別された流量の区分に従って操作信号を生成する操作信
号生成手段502として機能する。この操作信号生成手
段502は、上記計測によって得られた静特性を格納す
る静特性記憶手段504と、この静特性記憶手段504
に格納されている予め観測された有限個の点を用いて、
2点間を1次補間することにより、目標値rから最も近
い圧力指令yを求めると共に、このyを用いて操作量x
を求め、これから操作信号Xを生成して出力する1次補
間手段503とを有する。
【0040】CPU52は、図8のフローチャートに従
って、まず、圧力の目標値rを取り込み、これをA/D
変換器51によってディジタル信号に変換する(ステッ
プ801)。また、流量指令値(信号)Qを取り込み、
これをA/D変換器51によってディジタル信号に変換
する(ステップ802)。取り込んだ流量Qが大中小の
いずれの間に入っているかを判別する(ステップ803
)。今、この流量Qが大流量と中流量の間であったとす
ると、その二つの流量の各々について、目標値rに対す
る操作量x1,x2を求める(ステップ804)。そし
て、その二つの操作量x1,x2について流量方向に1
次補間し、最終的な操作量x0を求める(ステップ80
5)。得られた操作量x0をD/A変換器56によりア
ナログ電圧として出力する(ステップ806)。
って、まず、圧力の目標値rを取り込み、これをA/D
変換器51によってディジタル信号に変換する(ステッ
プ801)。また、流量指令値(信号)Qを取り込み、
これをA/D変換器51によってディジタル信号に変換
する(ステップ802)。取り込んだ流量Qが大中小の
いずれの間に入っているかを判別する(ステップ803
)。今、この流量Qが大流量と中流量の間であったとす
ると、その二つの流量の各々について、目標値rに対す
る操作量x1,x2を求める(ステップ804)。そし
て、その二つの操作量x1,x2について流量方向に1
次補間し、最終的な操作量x0を求める(ステップ80
5)。得られた操作量x0をD/A変換器56によりア
ナログ電圧として出力する(ステップ806)。
【0041】これを一定周期で繰り返すことにより、目
標値の変化、流量の変動があっても、オープンループで
使用される圧力制御弁20の出力を目標値にほぼ一致さ
せることができる。
標値の変化、流量の変動があっても、オープンループで
使用される圧力制御弁20の出力を目標値にほぼ一致さ
せることができる。
【0042】ここで、1次補間のアルゴリズムについて
、図9を参照して説明する。まず、目標値rに対する操
作量x0は、目標値rを縦軸y上にとり、目標値rを通
りx軸に平行な直線を考え、この直線が大流量Q0の圧
力の静特性を示すカーブと交差する点のx座標(x1)
を求める。このx1を求めるため、CPU52には、図
9に示す静特性のテーブルから、目標値rがどの測定点
の間に入っているかを調べる。今、その点が(x2,y
2)、(x3,y3)であるとする。x1は、この2点
間を次式の1次補間で求める。 x1=x2+(r−y2)(x3−x2)
/(y3−y2)同様にして、目標値rを通りx軸に平
行な直線と中流量Q1の圧力の静特性を示すカーブと交
差する点のx座標(x4)を、次式により求める。 x4=x5+(r−y5)(x6−x5)
/(y6−y5)さらに、流量が大流量と中流量の間で
あるので、x1とx2との間を流量Qについて、次式に
より1次補間して、最終的な出力(操作量)x0を求め
る。 x=x1+(x4−x1)(Q−Q0)/(Q1−Q0
)これにより、流量の変化があっても、目標値に対する
制御量の対応関係を精度よく線形化することができる。 従って、図10に示すように、コントローラ50への入
力(目標値)に対して油圧ライン10の圧力が、流量の
大小に関わらず、線形に対応することが分かる。また、
本実施例では、コントローラ50自身で対応する圧力制
御弁20の静特性を計測することができるので、圧力制
御弁20の機差も含めて、線形化が行なえ、より高精度
の制御が可能となる。
、図9を参照して説明する。まず、目標値rに対する操
作量x0は、目標値rを縦軸y上にとり、目標値rを通
りx軸に平行な直線を考え、この直線が大流量Q0の圧
力の静特性を示すカーブと交差する点のx座標(x1)
を求める。このx1を求めるため、CPU52には、図
9に示す静特性のテーブルから、目標値rがどの測定点
の間に入っているかを調べる。今、その点が(x2,y
2)、(x3,y3)であるとする。x1は、この2点
間を次式の1次補間で求める。 x1=x2+(r−y2)(x3−x2)
/(y3−y2)同様にして、目標値rを通りx軸に平
行な直線と中流量Q1の圧力の静特性を示すカーブと交
差する点のx座標(x4)を、次式により求める。 x4=x5+(r−y5)(x6−x5)
/(y6−y5)さらに、流量が大流量と中流量の間で
あるので、x1とx2との間を流量Qについて、次式に
より1次補間して、最終的な出力(操作量)x0を求め
る。 x=x1+(x4−x1)(Q−Q0)/(Q1−Q0
)これにより、流量の変化があっても、目標値に対する
制御量の対応関係を精度よく線形化することができる。 従って、図10に示すように、コントローラ50への入
力(目標値)に対して油圧ライン10の圧力が、流量の
大小に関わらず、線形に対応することが分かる。また、
本実施例では、コントローラ50自身で対応する圧力制
御弁20の静特性を計測することができるので、圧力制
御弁20の機差も含めて、線形化が行なえ、より高精度
の制御が可能となる。
【0043】次に、本発明の他の実施例について、図1
1を参照して説明する。図11に示す実施例は、油圧ラ
イン10と、これに設けられる圧力制御弁20と、流量
計測手段40と、コントローラ60とを備える。
1を参照して説明する。図11に示す実施例は、油圧ラ
イン10と、これに設けられる圧力制御弁20と、流量
計測手段40と、コントローラ60とを備える。
【0044】本実施例は、コントローラ60が、それ自
身において、操作量と圧力との関係を示す静特性の関係
を計測する手段を有せず、予め計測されたこの関係を示
すデータを記憶している点において、上記図1に示す実
施例と相違する。なお、他の点においては、上記図1に
示す実施例と同様に構成される。従って、ここでは、相
違点のみ説明する。
身において、操作量と圧力との関係を示す静特性の関係
を計測する手段を有せず、予め計測されたこの関係を示
すデータを記憶している点において、上記図1に示す実
施例と相違する。なお、他の点においては、上記図1に
示す実施例と同様に構成される。従って、ここでは、相
違点のみ説明する。
【0045】コントローラ60は、図2に示されるコン
トローラ50と同様のハードウエアシステムにより構成
される。すなわち、A/D変換器51と、CPU52と
、ROM53と、EEPROM54と、RAM55と、
D/A変換器56と、V/I変換器57とを備える。こ
こで、コントローラ50との相違点の第1は、本実施例
のシステムは、圧力センサを必要とせず、従って、A/
D変換器51に圧力センサ31からの信号が入力されな
いことにある。また、相違点の第2は、操作量に対する
圧力の関係を計測する処理を実行しないので、ROM5
3に、この処理のためのプログラムが搭載されないこと
にある。さらに、相違点の第3は、EEPROM54に
格納される操作信号に対する制御量の関係を示す静特性
が、コントローラ60が流体制御システムに組み込まれ
る前に、予め測定されたデータ、設計値から計算された
データ等を用いている点にある。
トローラ50と同様のハードウエアシステムにより構成
される。すなわち、A/D変換器51と、CPU52と
、ROM53と、EEPROM54と、RAM55と、
D/A変換器56と、V/I変換器57とを備える。こ
こで、コントローラ50との相違点の第1は、本実施例
のシステムは、圧力センサを必要とせず、従って、A/
D変換器51に圧力センサ31からの信号が入力されな
いことにある。また、相違点の第2は、操作量に対する
圧力の関係を計測する処理を実行しないので、ROM5
3に、この処理のためのプログラムが搭載されないこと
にある。さらに、相違点の第3は、EEPROM54に
格納される操作信号に対する制御量の関係を示す静特性
が、コントローラ60が流体制御システムに組み込まれ
る前に、予め測定されたデータ、設計値から計算された
データ等を用いている点にある。
【0046】本実施例の流体制御システムは、流量計測
手段40からの流量信号Qと目標値rをコントローラ6
0に与えることで、システムにおける油圧ライン10の
圧力を制御することができる。このように本実施例のシ
ステムは、圧力制御弁20の機差までは考慮しないので
、この点における精度は、上記図1に示す実施例に劣る
。しかし、静特性を求めるための計測処理を行なわない
ので、コントローラの負担を少なくすることができ、そ
れだけ、安価に製造できる。従って、それほど精度を要
求されない制御の場合、圧力制御弁の機差が少ない場合
に、好適に用いることができる。
手段40からの流量信号Qと目標値rをコントローラ6
0に与えることで、システムにおける油圧ライン10の
圧力を制御することができる。このように本実施例のシ
ステムは、圧力制御弁20の機差までは考慮しないので
、この点における精度は、上記図1に示す実施例に劣る
。しかし、静特性を求めるための計測処理を行なわない
ので、コントローラの負担を少なくすることができ、そ
れだけ、安価に製造できる。従って、それほど精度を要
求されない制御の場合、圧力制御弁の機差が少ない場合
に、好適に用いることができる。
【0047】上記した各実施例は、パイロットリリーフ
弁とバランスピストン型の主弁とを組み合わせた例であ
るが、本発明はこれに限定されない。他の型式の弁につ
いても適用可能である。また、本発明は、圧力制御弁に
限らず、非線形性をもつ弁であって、オープンループで
用いられる弁を組み込んでいる流体制御システムに適用
することができる。さらに、上記各実施例は、油圧シス
テムに適用した例を示したが、本発明はこれに限定され
るものではない。
弁とバランスピストン型の主弁とを組み合わせた例であ
るが、本発明はこれに限定されない。他の型式の弁につ
いても適用可能である。また、本発明は、圧力制御弁に
限らず、非線形性をもつ弁であって、オープンループで
用いられる弁を組み込んでいる流体制御システムに適用
することができる。さらに、上記各実施例は、油圧シス
テムに適用した例を示したが、本発明はこれに限定され
るものではない。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、比例制御弁の非線形性
を改善して、オープンループで用いられても設定値通り
の制御量が得られる流体制御システムを実現することが
できる。 また、本発明によれば、比例制御弁を、そ
の非線形性を改善して、オープンループで用いられても
設定値通りの制御量が得られるように制御するコントロ
ーラを実現することができる。
を改善して、オープンループで用いられても設定値通り
の制御量が得られる流体制御システムを実現することが
できる。 また、本発明によれば、比例制御弁を、そ
の非線形性を改善して、オープンループで用いられても
設定値通りの制御量が得られるように制御するコントロ
ーラを実現することができる。
【0049】さらに、本発明によれば、オープンループ
で用いられても設定値通りの制御量が得られるように、
比例制御弁の非線形性を改善することができる。
で用いられても設定値通りの制御量が得られるように、
比例制御弁の非線形性を改善することができる。
【図1】本発明の流体制御システムの一実施例の構成を
示す系統図。
示す系統図。
【図2】本発明の流体制御システムにおいて用いられる
コントローラの一実施例のハードウエアシステム構成を
示すブロック図。
コントローラの一実施例のハードウエアシステム構成を
示すブロック図。
【図3】本発明の一実施例における操作量−圧力計測処
理の手順の概要を示すフローチャート。
理の手順の概要を示すフローチャート。
【図4】図3に示すフローチャートにおける操作量−圧
力計測処理の手順の詳細を示すフローチャート。
力計測処理の手順の詳細を示すフローチャート。
【図5】本発明の一実施例における操作量−圧力計測処
理の際の入力点と圧力との関係を示すグラフ。
理の際の入力点と圧力との関係を示すグラフ。
【図6】各流量についての、操作点と圧力との関係を示
すテーブル。
すテーブル。
【図7】本発明の一実施例において目標値についてリニ
アに制御量を得るためのリニアライズ処理を行なう機能
を示すブロック図。
アに制御量を得るためのリニアライズ処理を行なう機能
を示すブロック図。
【図8】本発明の一実施例において目標値についてリニ
アに制御量を得るためのリニアライズ処理の手順を示す
フローチャート。
アに制御量を得るためのリニアライズ処理の手順を示す
フローチャート。
【図9】リニアライズ処理における補間について説明す
るためのグラフ。
るためのグラフ。
【図10】本発明の一実施例であるコントローラへの入
力とその出力との関係を示すグラフ。
力とその出力との関係を示すグラフ。
【図11】本発明の流体制御システムの他の実施例の構
成を示す系統図。
成を示す系統図。
【図12】比例圧力制御弁の入出力特性を示すグラフ。
10…油圧ライン、12…油圧源、14…タンク、16
…配管、20…圧力制御弁、21…パイロットリリーフ
弁、22…主弁、30…圧力測定手段、40…流量計測
手段、50,60…コントローラ。
…配管、20…圧力制御弁、21…パイロットリリーフ
弁、22…主弁、30…圧力測定手段、40…流量計測
手段、50,60…コントローラ。
Claims (10)
- 【請求項1】 制御対象となる流体ラインと、目標値
に対応する操作信号に応じて流体を目的の状態に制御す
る比例制御弁と、上記流体ラインの流体の状態を示すパ
ラメータを計測する第1の計測手段と、該比例制御弁の
動作範囲の複数点における操作信号と流体の制御状態と
の対応関係を、予め指定された上記パラメータについて
予め計測した結果を記憶する記憶手段と、目標値を、上
記第1の計測手段により計測される流体ラインの状態を
表わすパラメータの値に応じて、上記記憶手段に記憶さ
れる流体の制御状態に当て嵌めて、これに対応する操作
信号を求める操作信号生成手段とを備え、この操作信号
により比例制御弁を駆動させて流体ラインを制御するこ
とを特徴とする流体制御システム。 - 【請求項2】 請求項1において、上記制御対象とな
る流体ラインの制御状態を計測する第2の計測手段と、
指定されたパラメータにおける比例制御弁の動作範囲の
複数点における操作信号を生成して上記比例制御弁を駆
動させると共に、これに対応する上記第2の計測手段の
計測結果を取り込んで、上記操作信号と制御状態との対
応関係を計測する第3の計測手段とを、さらに備える流
体制御システム。 - 【請求項3】 流体ラインに設けられる比例制御弁に
対し、目標値に対応する操作信号を出力して制御するコ
ントローラであって、該比例制御弁の動作範囲の複数点
における操作信号と流体の制御状態との対応関係を、予
め指定された上記流体ラインの流体の状態を示すパラメ
ータについて予め計測した結果を記憶する記憶手段と、
目標値を、外部から与えられる流体ラインの状態を表わ
すパラメータの値に応じて、上記記憶手段に記憶される
流体の制御状態に当て嵌めて、これに対応する操作信号
を求める操作信号生成手段とを備え、この操作信号によ
り比例制御弁を制御することを特徴とする流体制御用コ
ントローラ。 - 【請求項4】 請求項3において、指定されたパラメ
ータにおける比例制御弁の動作範囲の複数点における操
作信号を生成して上記比例制御弁を駆動させると共に、
これに対応する流体の制御状態の計測結果を外部から取
り込んで、上記操作信号と制御状態との対応関係を計測
する計測手段を、さらに備える流体制御用コントローラ
。 - 【請求項5】 請求項1または2において、第1の計
測手段は、上記流体ラインの流体の状態を示すパラメー
タとして、流量を計測するものである、流体制御システ
ム。 - 【請求項6】 請求項2において、第1の計測手段は
、上記流体ラインの流体の状態を示すパラメータとして
、流量を計測するものであり、第2の計測手段は、上記
制御対象となる流体ラインの制御状態として流体の圧力
を計測するものである、流体制御システム。 - 【請求項7】 請求項3または4において、制御すべ
き比例制御弁が圧力制御弁である流体制御用コントロー
ラ。 - 【請求項8】 請求項1,2,5もしくは6において
、制御対象の流体ラインが、油圧ラインである流体制御
システム。 - 【請求項9】 請求項3,4もしくは7において、制
御対象の比例制御弁が、油圧用である、流体制御用コン
トローラ。 - 【請求項10】 目標値に対応する操作信号に応じて
流体を目的の状態に制御する比例制御弁について、該比
例制御弁の動作範囲の複数点における操作信号と流体の
制御状態との対応関係を予め計測した結果に基づいて、
目標値を流体の制御状態に当て嵌めて、これに対応する
操作信号を求め、この操作信号により比例制御弁を制御
することを特徴する比例制御弁のリニアライズ方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP40506390A JPH04220701A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 流体制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP40506390A JPH04220701A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 流体制御システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04220701A true JPH04220701A (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=18514704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP40506390A Pending JPH04220701A (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 流体制御システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04220701A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997022914A1 (fr) * | 1995-12-19 | 1997-06-26 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Methode de correction de sortie pour appareil de commande, appareil de commande et appareil de commande de pompe hydraulique |
US6101456A (en) * | 1995-03-07 | 2000-08-08 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Output correcting method in control system, control system, and hydraulic pump control system |
WO2005100793A1 (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-27 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | 傾転制御信号の補正方法、傾転制御装置、建設機械および傾転制御信号補正用プログラム |
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