JPH0435700B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

「産業上の利用分野」 この発明は例えばガス器具或いは流体の制御に
用いる開閉弁等の流量特性を測定する事に用いる
事ができる自動調圧装置に関する。 「発明の背景」 例えばガス器具或いは開閉弁などの流量特性を
測定する場合には、被試験体に既知の流体圧を与
え、各流体圧における流体の流量を測定して圧力
ー流量特性を求める。この測定を行うには広い範
囲に渡つて既知の圧力値を発生する事が出来る圧
力発生手段が要求される。 「従来の技術」 このため従来より気圧発生手段で発生させた気
体圧を制御弁を通じて取り出し、制御弁の開度を
被試験体に印加したい圧力値に応じて制御し、そ
の制御によつて被試験体に与える圧力を変化さ
せ、この圧力変化を被試験体に与えて圧力ー流量
特性等を測定している。 このように被試験体に既知の圧力変化を与える
装置を一般的にに自動調圧装置と呼んでいる。 第３図に従来の自動調圧装置を示す。図中１は
気圧発生手段をしめす、この気圧発生手段１は例
えばコンプレツサの加圧側又は吸引側の何れでも
良い。気圧発生手段１で発生した気体圧は配管２
と制御弁３を介して被試験体４与えられる。 尚、１１は手動操作弁、１２は圧力指示器を示
す。これら手動操作弁１１及び圧力指示器１２は
制御弁３の入口側に与える気体圧を予め一定の圧
力値となるよう設定することに用いる。 被試験体４に与える気体の圧力は測定手段５で
計測され、その計測を比較器６に与える。比較器
６では別に入力した目標値７と先の計測値とを比
較し、比較器６の出力側に目標値と計測値との偏
差値を持つ偏差信号を出力させる。この偏差信号
は制御手段８を構成するサーボ増幅器で増幅され
サーボモータ９を駆動して制御弁３を制御する。 このような構成によつて被試験体４に与えられ
る気体の圧力は測定手段５で計測され、その計測
値が目標値７と比較され偏差がゼロとなるように
サーボモータ９が制御弁３を制御し、被試験体４
に与えられる圧力値が常に外部から与えられる目
標値を維持するように制御される。 被試験体４に与える圧力を変化させるには目標
値７を変化させれば良い。つまり目標値７を変化
させることによつて制御弁３は測定手段５の計測
値が目標値７と等しくなるようにその開度を変化
させ、目標値７と計測値が常にバランスする状態
に制御される。 「発明が解決しようとする問題点」 従来の自動調圧装置において目標値７を変える
と被試験体４に与えられる圧力値は新しい目標値
とバランスする方向に変化する。この場合制御弁
３動きと実際に気体の圧力が変化するまでに遅れ
が存在するためハンチングが起き易い。 つまり制御弁３の応答速度を速くすると第３図
に曲線Ａで示すようにハンチングを伴う過渡応答
特性となり、圧力が安定するまでに時間が掛かる
欠点がある。 このため制御弁３の応答速度を遅くする事が考
えられるが、制御弁３の応答速度を遅くすると今
度は第３図に曲線Ｂで示すように圧力が設定値に
たどりつくまでの時間Ｔが長くなり、結局圧力が
設定値に達するまでの時間Ｔは過渡応答特性の場
合と同じ程度の時間になる。 何れにしても被試験体４に与える圧力値を変更
する際に変更後の目標値に安定するまでの時間が
長く掛り、一つの被試験体の特性を試験するに必
要な時間が長くなつつてしまう欠点がある。 このため圧力の応答特性を例えば第３図に曲線
Ａとして示すように過渡応答特性に設定し、この
過渡応答特性において圧力測定値が新しい目標値
に近づいた時点で制御弁３の制御を停止させ、圧
力の行き過ぎが可及的に小さくなるように制御す
る方法が実用されている。 然しながらこのように圧力値が目標値近づいた
時点で制御弁３の制御を停止させたとしても、圧
力の値を目標値で丁度停止させる事は難しい。つ
まり停止制御するタイミングをどこに設定するか
を決める事が難しい。 然も制御弁３の開度が小さい状態と、開度が大
きい状態とで圧力が変化する応答時間に差異があ
る。つまり新しい目標値に達するまでの時間Ｔは
制御弁３の開度が開いている領域の方が短く、制
御弁３の開度が絞られている領域の方が長くなる
傾向がある。 このため、どの開度においても圧力が目標値に
おいて丁度安定するように動作特性を設定する事
は難しい。 この発明の第一の目的は目標値の変更に対して
圧力の値を短時間に新しい目標値に安定させる事
ができ、これによつて被試験体の流量特性を短時
間に測定することができる自動調圧装置を提供す
るにある。 この発明の第二の目的は制御弁の開度がどの位
置にあつても最適応答特性を得る事が出来る自動
調圧装置を提供するにある。 「問題点を解決するための手段」 この発明においては被試験体に与える圧力値を
変更する際、新たに設定された目標値と現在の圧
力値との間に複数の仮設定値を設け、圧力測定値
がこの仮設定値に一致する毎に制御弁の制御を一
定時間停止させる。 現在の圧力値と仮設定値のまでの値は圧力測定
値が目標値に近づく程漸次小さい値となるように
設定する。このようにして仮設定値を徐々に目標
値に近づけ、短時間に圧力を目標値に合致させ
る。 この発明では更に制御弁の開度に応じて現在値
と仮設定値までの比率を異ならせ、制御弁の開度
に応じて最適な制御特性を得るように構成する。
つまり制御弁の開度に応じて仮設定値までの制御
量の比率を変化させ、制御弁が絞られている領域
では仮設定値までの制御量を小さく採つて小さい
制御量で徐々に目標値に近づけ、制御弁が開かれ
ている領域では仮設定値までの制御量を大きく採
るように構成する。 このように構成することによつて制御弁の開度
がどの位置にあつても常に最適な制御特性を得る
事が出来るため、被試験体の流量特性としては、
いかなる流量特性のものでも短時間にその流量特
性を計測する事ができ、よつて短時間に多くの数
の被試験体を試験する事ができる利点が得られ
る。 「実施例」 第１図にこの発明の一実施例をしめす。この図
にをいて第３図と対応する部分には同一符号を付
して示す。 この発明の特徴とする部分は比較手段６（これ
を以下では第一比較手段と称する）と制御手段８
の間に仮設定値発生手段１３を設けた点にある。 仮設定値発生手段１３は第一比較手段６から出
力される目標値７と現在の圧力測定値１０との間
の偏差値が与えられたときその偏差値に応じた比
率の定数を出力する定数記憶手段１４と、 この定数記憶手段１４から読出した定数を第一
比較手段６から与えられる偏差値に乗算して仮設
定値２１を出力する演算手段１５と、 この演算手段１５で算出した仮設定値２１と圧
力測定値１０との間の偏差を求める第二比較手段
１７と、 第二比較手段１７の比較結果がゼロになる毎に
演算手段１５に演算指令信号を与え、次の仮設定
値を算出させる演算制御手段１６と、 第二比較手段１７の出力がゼロになるごとに制
御弁３の駆動を一時停止させる停止制御手段１８
と、 この停止制御手段１８の制御出力よつて転換制
御され制御手段８に停止制御信号を与える切替手
段１９と、によつて構成する事ができる。 定数記憶手段１４は例えばリードオンリーメモ
リによつて構成する事ができる。この定数記憶手
段１４に第一比較手段６から目標値７と測定値１
０との間の偏差値を与える事によつてその偏差値
に対応した比率を持つ定数を読出す。 定数記憶手段１４と演算手段１５はデジタル回
路によつて構成する事が出来る。このため第一比
較手段６から出力される偏差信号はAD変換器２
２によつてデジタル信号に変換し、そのデジタル
変換出力を定数記憶手段１４と演算手段１５に与
える。 また演算手段１５の出力側にはDA変換器２３
を設け、演算して得られた仮設定値をアナログ信
号に変換して第二比較手段１７に与える。 一方制御弁３に開度検出手段２４を設け、この
開度検出手段２４の検出出力を定数記憶手段１４
に与え、制御弁３開度に応じて定数の読出領域を
選択する。尚開度検出手段２４はその検出出力を
デジタル信号で出力する形式の検出器であるもの
とする。 一例として制御弁３の開度を全閉から全開の間
を10分割し、各分割した領域毎に偏差値に対応し
た定数を設定する。 その一例を以下に示す。

【表】 このように制御弁３の開度に応じて偏差値Ａの
読出領域を規定し、各開度の領域に於いて偏差値
を与える事により、その偏差値に対応した比率を
持つ定数を読出す事が出来る。 上記した例から明らかなように開度が小さい程
定数を小さく設定し、仮設定値の値と現在の値と
の間の偏差を小さく採つて１ステツプの制御量を
小さくし、応答の遅れに伴う行き過ぎ量を小さく
するようにしている。これに対し開度が大きい場
合は開度が小さい場合より応答が速いため定数を
大きく採つて１ステツプ制御量を大きくしてい
る。 定数記憶手段１４から読出た定数は演算手段１
５に与えられ、演算手段１５で第一比較手段６か
ら与えられる偏差値に定数を掛算し仮設定値を算
出する。仮設定値を第二比較手段１７に与え、こ
の第二比較手段１７おいて測定手段５から与えら
れる測定値１０と仮設定値とを比較しその偏差値
を求める。 第二比較手段１７から出力される偏差信号は切
替手段１９を通じて制御手段８に与えられ、制御
手段８で増幅されてサーボモータ９を駆動し制御
弁３の開度を制御する。制御弁３の開度が制御さ
れる事によつて、測定手段５の計測値は第一の仮
設定値に近づき一致する。この一致した状態で第
二比較手段１７の出力はゼロの状態となる。 停止制御手段１８は第二比較手段１７の出力が
ゼロの状態に達した事を検出すると切替手段１９
を接地電位側に切り替え、制御手段８に接地電位
を与える。 この結果制御手段８はその後第二比較手段１７
から圧力の応答遅れよつて行き過ぎが生じて偏差
が生じてもサーボモータ９の駆動を阻止し、制御
弁３の開度を一定の位置に維持し、ハンチングの
発生を阻止する。 停止制御手段１８がサーボモータ９の駆動を阻
止している間に演算制御手段１６は演算手段１５
演算指令信号を与え、次の仮設定値を演算させ
る。 この状態では測定手段５の測定値は当初の値か
ら第一の仮設定値に達しているからら、その測定
値と目標値７との間の偏差値は先の値より小さく
なつている。従つてこの偏差値に応じて定数記憶
手段１４から読出されている定数を第一比較手段
６から出力されている偏差値に乗算し第二の仮設
定値を算出する。 このようにして測定手段５の測定値１０が仮設
定値に一致する毎にサーボモータ９を一定時間停
止させ、例えば数秒程度停止させ、仮設定値の値
を徐々に小さい値に変化させる事により、各仮設
定値において圧力の行き過ぎ量が徐々に小さくな
つて目標値に近づく。 「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば目標値を
変更する場合に、その目標値と現在の圧力値との
間に複数の仮設定値を設け、この仮設定値の１ス
テツプの変化量を目標値までの偏差値に応じて
徐々に小さくなるように定数を決めたから、各仮
設定値において圧力の行き過ぎがつても、その行
き過ぎ量は徐々に小さくなり、目標値に近づいた
時は圧力値の行き過ぎ量は充分に小さくなる。 従つて初期値と第一仮設定値と間及び各仮設定
値の圧力の変化速度を過渡応答特性の変化速度に
採つて各仮設定値において行き過ぎが発生したと
しても、測定１０が目標値に近づくに従つてその
行き過ぎ量は徐々に小さくなり目標値に一致する
時点では行き過ぎ量を充分小さくする事ができ
る。よつて短い時間で目的とする目標値に圧力の
値を合致させる事ができる。 更にこの発明では制御弁３の開度に応じて定数
を変化させ仮設定値を決める比率を変えるように
したから、制御弁３の開度がどの位置にあつても
最適な制御状態を維持する事が出来る。 よつてこの発明によれば短時間に目的とする圧
力値を持つ気体圧を被試験体４に次々と与える事
が出来、また制御弁の開度、つまり被試験体４を
通る気体の流量がどの流量域にあつても設定値の
変更に対して圧力の変化は短時間に設定値に追従
して変化するから、どのような流量を扱う被試験
体でも短時間にその流量特性を測定する事が出来
る実益が得られる。 尚、上述の実施例では仮設定値発生手段１３を
その構成要素毎にブロツクで構成した場合を説明
したが、この部分をマイクロ・コンピユータに置
き換える事も出来る。 ま上述では初期位置から設定値までの間に仮設
定値を四つ設けた場合を説明したが、仮設定の数
に限定のない事は容易に理解出来よう。 また上述では被試験体４に与える気体の圧力を
測定し、その圧力測定値を基に目標値７との偏差
及び仮設定値との偏差を算出するように構成した
場合を説明したが、被試験体４に与える気体の流
量を測定し、この気体の流量を基に制御を行うよ
うに構成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するための
ブロツク図、第２図はこの発明の動作を説明する
ためのグラフ、第３図は従来の技術を説明するた
めのブロツク図、第４図は従来の欠点を説明する
ためのグラフである。 １：気圧発生手段、２：配管、３：制御弁、
４：被試験体、５：測定手段、６：第一比較手
段、７：目標値、８：制御手段、９：サーボモー
タ、１０：測定値、１１：手動弁、１２：圧力指
示器、１３：仮設定値発生手段、１４：定数記憶
手段、１５：：演算手段、１６：演算制御手段、
１７：第二比較手段、１８：停止制御手段、１
９：切替手段、２１：仮設定値信号、２２：AD
変換器、２３：DA変換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ 気圧発生手段で発生する気圧が与えら
   れ、その与えられた気体を通過させる被試験体
   と、 Ｂ 上記気圧発生手段と被試験体との間に挿入さ
   れ、被試験体を流れる気体の流量（又は被試験
   体に与える気体の圧力）を制御する制御手段
   と、 Ｃ この制御弁と上記被試験体との間に設けられ
   被試験体に与えられる気体の流量又は圧力を計
   測する測定手段と Ｄ この測定手段の測定値と目標値とを比較する
   第一比較手段と、 Ｅ この第一比較手段の比較結果として得られる
   偏差値に応じて予め決められた値を持つ定数を
   出力する定数記憶手段と、 Ｆ この定数記憶手段から出力された定数を上記
   第一比較手段から出力される偏差値に乗じて仮
   設定値を算出する演算手段と、 Ｇ 上記測定手段の測定値と上記仮設定値との間
   の偏差を求める第二比較手段と、 Ｈ この第二比較手段の比較出力がゼロに近づく
   方向に上記制御弁の開度を制御する制御手段
   と、 Ｉ この制御手段の制御によつて上記測定値が仮
   設定値に一致する毎に上記演算手段において第
   ２、第３、……の仮設定値を順次算出させる演
   算制御手段と、 Ｊ 上記制御手段の制御によつて上記測定値が仮
   設定値に一致する毎に上記制御手段の制御を一
   時停止させる停止制御手段と、 から成る自動調圧装置。