JPS62266202A - Closed loop controlling device for digital valve - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve stability and responsiveness of the device in the caption by providing a compression signal conversion means and a integrating means between a computing means and a valve-opening signal generating means. CONSTITUTION:A compression signal conversion means 11 and an integrating means 12 are provided between a computing means 18 and a valve-opening signal generating means 13, said compression signal conversion means 11 transmitting a compression signal W which presents larger compression ratio as the difference signal V becomes larger while smaller compression ratio as the difference signal V becomes smaller, and said integrating means 12 time- integrating said difference signal V. Due to the above construction, the responsiveness of the whole control system can be improved by said compression signal conversion means 11 to realize a closed loop controlling system with less steady-state deviation, while the steady-state deviation can be made better by the provision of said integrating means 12 at the cost of worsening of the responsiveness. Thus, valve-opening signal with satisfactory stability and responsiveness can be obtained from said valve-opening signal generating means 13.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アクチュエータをディジタル弁にて駆動し、
該アクチュエータの動作をフィードバック制御方式によ
り制御するようにしたディジタル弁クローズドループ制
御装置に関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention drives an actuator with a digital valve,
The present invention relates to a digital valve closed loop control device that controls the operation of the actuator using a feedback control method.

（従来例） 従来のクローズドループ制御装置は、第６図に示すよう
なものがある。(Conventional Example) A conventional closed loop control device is shown in FIG.

同図において、１は演算手段であり、制御すべきアクチ
ュエータの動作を指示するための入力指示信＠Ｓの値と
複連のフィードバック信号Ｆの値との差を検出し、その
差に相当する差信号Ｖを出力する。In the figure, numeral 1 denotes a calculation means, which detects the difference between the value of the input instruction signal @S for instructing the operation of the actuator to be controlled and the value of the multiple feedback signal F, and calculates the value corresponding to the difference. A difference signal V is output.

２は一定の増幅率Ａを有するサーボ増幅器であり、差信
号Ｖをへ倍してなる駆動信号ＡＶを出力する。A servo amplifier 2 has a constant amplification factor A, and outputs a drive signal AV obtained by multiplying the difference signal V by .

３は電気・油圧式のサーボ弁、４は流体圧力源、５はア
クチュエータであり、サーボ弁３は駆動信号ＡＶに応じ
て内部のトルクモータが作動し、ノズルとフラッパーの
組み合せ機構を使って液圧の信号に変換し、その液圧信
号でスプールを移動して流体圧力源４からアクチュエー
タ５に供給する作動液圧を調節する。3 is an electric/hydraulic servo valve, 4 is a fluid pressure source, and 5 is an actuator. The servo valve 3 operates an internal torque motor in response to a drive signal AV, and uses a combination mechanism of a nozzle and a flapper to supply liquid. The hydraulic pressure signal is converted into a pressure signal, and the hydraulic pressure signal is used to move the spool to adjust the hydraulic pressure supplied from the fluid pressure source 4 to the actuator 5.

６はアクチュエータ５の動作量を検出するセンサであり
、検出結果をフィードバック信号Ｆとして演算手段１に
供給する。A sensor 6 detects the amount of operation of the actuator 5, and supplies the detection result to the calculation means 1 as a feedback signal F.

このようなフィードバック制御方式は、入力指示信号Ｓ
とフィードバック信号Ｆとして電気的アナログ信号を用
い、これらの差信号Ｖをサーボ増幅器２にてアナログ的
に増幅してサーボ弁３のトルクモータに、供給したり、
又は、入力指示信号Ｓやフィードバック信号Ｆ、差信号
Ｖをディジタル信号で処理し、不図示のＤ／Ａ変換器（
ｄｉｇｉｔａｌ−ａｎａｌｏｇ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）
等によりアナログ信号に変換してサーボ弁３のトルクモ
ータに供給している。Such a feedback control method uses an input instruction signal S
and an electrical analog signal as the feedback signal F, and the difference signal V between them is amplified in an analog manner by the servo amplifier 2 and supplied to the torque motor of the servo valve 3.
Alternatively, the input instruction signal S, feedback signal F, and difference signal V may be processed using digital signals, and a D/A converter (not shown) may be used.
digital-analog converter)
etc., and converts it into an analog signal and supplies it to the torque motor of the servo valve 3.

そして、アクチュエータ５に対し所定の作動を行なわせ
るために供給した入力指示信号Ｓとアクチュエータ５の
実際の動作量を示すフィードバック信号Ｆとの差、すな
わち差信号■の値を零にするように制御が行なわれ、入
力指示信号Ｓで指示した動作をアクチュエータ５に行な
わせる。Then, the control is performed so that the difference between the input instruction signal S supplied to the actuator 5 to perform a predetermined operation and the feedback signal F indicating the actual amount of operation of the actuator 5, that is, the value of the difference signal ■, is made zero. is performed, causing the actuator 5 to perform the operation instructed by the input instruction signal S.

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のサーボ弁を用いたクロ
ーズドループ制御装置にあっては、サーボ弁内のフラッ
パやスプール等の作動は微小な埃塵によってもスティッ
ク等が発生するため保守管理が煩雑で、しかもサーボ弁
は装置が大きく高価となる等の欠点があった。(Problem to be Solved by the Invention) However, in a closed-loop control device using such a conventional servo valve, the operation of the flapper, spool, etc. in the servo valve is affected by minute dust particles, etc. Since this occurs, maintenance management is complicated, and servo valves have drawbacks such as large and expensive equipment.

尚、上記第６図のサーボ弁に代えてゴミ等に強く、特別
な作動液の管理をする必要がなく且つコストの安いディ
ジタル弁を使用することでこの問題を改善しようとする
ものがあったが、このようなディジタル弁を使用するク
ローズドループ制御装置にあっては、ディジタル弁の応
答特性はパルスモータの最高応答パルス周波数Ｆｍａｘ
で規定されるため応答性が比較的悪く、第４図のサーボ
増幅器２の増幅率を高くするとアクチュエータ出力の発
振等を生じ、該増幅器２の増幅率を下げると入力信号Ｓ
とアクチュエータ５の出力との差すなわち定常備差が大
きくなり充分な性能を１ｑることが出来なかった。In addition, there has been an attempt to improve this problem by using a digital valve that is resistant to dust, does not require special management of hydraulic fluid, and is inexpensive, instead of the servo valve shown in Figure 6 above. However, in a closed-loop control device using such a digital valve, the response characteristic of the digital valve is the maximum response pulse frequency Fmax of the pulse motor.
Since the response is relatively poor, increasing the amplification factor of the servo amplifier 2 shown in FIG.
The difference between the output of the actuator 5 and the output of the actuator 5, that is, the steady state difference, became large, and sufficient performance could not be achieved by 1q.

即ち、この種類のディジタール弁を使用したフィードバ
ック制御の手法によれば、第６図における演算手段１か
らの差信号■を一定の増幅率を有するいわゆる線形増幅
器であるサーボ増幅器２で増幅しその指示値にしたがっ
てディジタル弁を開閉している。しかし、アクチュエー
タ５の出力Ｆと入力指示値Ｓの定常偏差を少なくして更
に出力の応答時間の向上を図ろうとするためにこの増幅
率を上げ過ぎると、第７図に示すように、例えばステッ
プ状の入力指示信号Ｓに対し、ディジタル弁の可変絞り
の開度θとアクチュエータの動作ηが不安定となり、い
わゆるオーバーシュート及びアンダーシュートが大きく
なって、整定状態−すなわち入力指示信号Ｓで示した目
標値Ｈ以上の出力を発生して機器に悪影響を及ぼしたり
、該目標値に落ち着くのに時間を要したり、更に最悪の
場合は発振状態となる問題があった。That is, according to the feedback control method using this type of digital valve, the difference signal ■ from the calculation means 1 in FIG. A digital valve is opened and closed according to the value. However, if this amplification factor is increased too much in order to reduce the steady-state deviation between the output F of the actuator 5 and the input instruction value S and further improve the output response time, as shown in FIG. In response to the input instruction signal S, the opening degree θ of the variable throttle of the digital valve and the operation η of the actuator become unstable, and the so-called overshoot and undershoot become large, resulting in a stable state, which is indicated by the input instruction signal S. There are problems in that an output exceeding the target value H is generated, which adversely affects the equipment, it takes time to settle down to the target value, and in the worst case, an oscillation state occurs.

一方、増幅率を下げることにより動作を安定させオーバ
ーシュート等をなくすようにした場合においては、アク
チュエータ５の出力Ｆと入力指示値Ｓとの誤差すなわち
定常偏差δが大きくなり満足な性能を得ることが出来な
いためフィードバック制御による充分な効果を得る事が
できない問題があった。On the other hand, in the case where the operation is stabilized and overshoot etc. are eliminated by lowering the amplification factor, the error between the output F of the actuator 5 and the input instruction value S, that is, the steady-state deviation δ increases, making it impossible to obtain satisfactory performance. Therefore, there was a problem in that the sufficient effect of feedback control could not be obtained.

（問題を解決するための手段） 本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたちにであり、
ディジタル弁にてアクチュエータを駆動制御するものと
し、該アクチュエータの動作量を検出しフィードバック
信号を発生するセンサと、該アクチュエータの動作を指
示する入力指示信号と該フィードバック信号との差を検
出して差信号を発生する演算手段とを具備するディジタ
ル弁クローズドループ制御装置である。(Means for solving the problem) The present invention was made in view of these problems,
A digital valve is used to drive and control an actuator, and a sensor detects the amount of operation of the actuator and generates a feedback signal, and a sensor detects the difference between an input instruction signal that instructs the operation of the actuator and the feedback signal. 1. A digital valve closed loop control device comprising calculation means for generating a signal.

ここで、ディジタル弁の応答性能は該ディジタル弁を駆
動するパルスモータ−の最高応答周波数によって規定さ
れる特徴を有し、大娠幅時の応答時間は遅いが小ｊ辰幅
時の応答時間は極めて速く、例えば、パルスモータ−の
応答周波数が最大で４ｏｏｏｐｐｓとすれば２００パル
ス分開閉するときは５０ｍ５を必要とするが、１０パル
ス分の開閉には２．５ｍＳ、１パルス分には２５０μｓ
となり、開閉量によって応答速度が極めて大きく変化す
る。Here, the response performance of a digital valve has a characteristic determined by the highest response frequency of the pulse motor that drives the digital valve, and the response time when the valve is large is slow, but the response time when the valve is small is slow. Extremely fast, for example, if the maximum response frequency of a pulse motor is 4ooopps, opening and closing for 200 pulses requires 50 m5, but opening and closing for 10 pulses requires 2.5 mS, and for 1 pulse it takes 250 μs.
Therefore, the response speed changes extremely depending on the opening/closing amount.

こうした特徴に着目し本発明は、上記のディジタル弁ク
ローズドループ制御装置において更に、上記差信号を対
数特性や１／Ｎ乗特性等を有する圧縮信号に変換する圧
縮信号変換手段を備えると共に、上記演算手段からの差
信号と該圧縮信号変換手段からの圧縮信号とに基づき開
度制御信号を出力する開度信号発生手段と、該開度信号
発生手段からの開度制御信号に基づいてディジタル弁内
のパルスモータを駆動し弁開度を指示するパルスモータ
駆動手段とを具備したことを技術的要点とする。Focusing on these characteristics, the present invention provides the above digital valve closed loop control device further comprising a compression signal conversion means for converting the difference signal into a compression signal having logarithmic characteristics, 1/N power characteristics, etc. an opening signal generating means for outputting an opening control signal based on the difference signal from the compression signal converting means and the compression signal from the compression signal converting means; The technical point is that the valve is provided with a pulse motor driving means for driving the pulse motor of the valve and instructing the valve opening degree.

即ち、前記圧縮信号変換手段は、前記差信号の値が大き
い場合にはこのクローズドループ装置の動作の安定化を
図るべく圧縮率の大きな圧縮信号を発生し、該差信号が
小ざい場合には圧縮率の小さな圧縮信号を発生すること
で制御系全体の応答性を向上させるようにして定常偏差
の少ないクローズドループ制御系を実現しようと作用す
るものであり、一方、上記演算手段から出力される差信
号を積分し、その積分値に対応するようパルスモータを
開閉する制御をおこなうと、応答速度は低下するが定常
偏差の向上が得られる。これら２者の長所を利用すべく
、上記演算手段から出力される差信号と圧縮信号変換手
段からの圧縮信号とに基づき安定性と応答性とを満足す
る開度制御信号を上記開度信号発生手段より発生するよ
うにしたことを特徴とする。That is, when the value of the difference signal is large, the compressed signal converting means generates a compressed signal with a high compression rate in order to stabilize the operation of this closed loop device, and when the value of the difference signal is small, it generates a compressed signal with a high compression ratio. By generating a compression signal with a small compression ratio, the response of the entire control system is improved to realize a closed-loop control system with less steady-state deviation. If the difference signal is integrated and the pulse motor is controlled to open and close in accordance with the integrated value, the steady-state deviation can be improved, although the response speed will be reduced. In order to utilize the advantages of these two, the opening control signal that satisfies stability and responsiveness is generated based on the difference signal output from the calculation means and the compression signal from the compression signal conversion means. It is characterized by being generated by means.

（実施例） 第１図は本発明によるディジタル弁クローズドループ制
御装置の一実施例を示すブロック図である。(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital valve closed loop control device according to the present invention.

まず構７成を説明すると、１０は演算手段であり、アク
チュエータに所定動作を指示するため外部から供給され
た入力指示信号Ｓと１卦述するフィードバック信号Ｆと
の差を検出しそれを差信号■として出力する。First, to explain the configuration 7, numeral 10 is a calculation means, which detects the difference between the input instruction signal S supplied from the outside to instruct the actuator to perform a predetermined operation and the feedback signal F that describes one trigram, and converts it into a difference signal. Output as ■.

１１は圧縮信号変換手段であり、差信号Ｖを増幅して圧
縮信号Ｗを出力する。11 is a compressed signal converting means, which amplifies the difference signal V and outputs a compressed signal W.

ここで、圧縮信号変換手段１１の入出力特性を差信号Ｖ
＝Ｓ−Ｆに対する圧縮信号Ｗで示せば、次式（１）、（
２＞または（３）のように差信号■が大きいほど圧縮率
が大きく、差信号Ｖが小さいほど圧縮率が小ざくなるよ
うに設定されている。Here, the input/output characteristics of the compressed signal converting means 11 are expressed as the difference signal V
=S−F as the compressed signal W, the following equation (1), (
2> or (3), the larger the difference signal (■), the higher the compression ratio, and the smaller the difference signal V, the lower the compression ratio.

１／ｎ ｗ＝に−ｌ　ｖ　ｌ　　　＝に−Ｉ　Ｓ−Ｆ　ｌ　”０
・・・・（１） ｗ＝に−３（Ｉｓ−Ｆｌ／Ｓ）”ｎ　・・・・（２）ｗ
＝　Ｌ　・Ｉ　ＣｙＱａ　（ｌ　Ｓ　　Ｆ　ｌ　／’Ｓ
　）　　”（３）ただし、上記式（１）、（２）におい
て、定数Ｓ−Ｆ≧Ｏならばに、は正の係数、Ｓ−Ｆ＜Ｏ
ならばＫは負の係数、ｎは実定数であり、上記式（３）
において、Ｌは負の係数、ａは実定数であり、これらの
係数を適宜に変更することにより特性を設定する事がで
きる。1/n w=to−l v l=to−I S−F l ”0
...(1) w=to-3(Is-Fl/S)"n ...(2) w
= L ・I CyQa (l S F l /'S
) ”(3) However, in the above equations (1) and (2), if the constant S-F≧O, then is a positive coefficient, S-F<O
Then, K is a negative coefficient, n is a real constant, and the above formula (3)
, L is a negative coefficient and a is a real constant, and the characteristics can be set by appropriately changing these coefficients.

そしてこの特性を実現するために、圧縮信号変換手段１
１はマイクロコンピュータ等の演算機能を有する装置を
備えて上記式（１）ないしく３〉のいずれかの式に基づ
いて演算を行ったり、又は、上記式（１）ないしく３）
のいずれかの式に基づく演算を行ったのと同様の結・果
を得るために、予め上記の一つの式の演算結果に等しい
データを記憶するＲ　ＯＭ　（ｒｅａｄ　ｏｎｌｙ　ｍ
ｅｍｏｒｙ）を備え、差信号Ｖの大きざに応じて該ＲＯ
Ｍの記憶アドレスを指定して該データを得るようにする
。In order to realize this characteristic, the compressed signal converting means 1
1 is equipped with a device having an arithmetic function such as a microcomputer and performs an arithmetic operation based on any one of the above equations (1) to 3>, or the above equation (1) to 3).
In order to obtain a result similar to that obtained by performing an operation based on one of the above equations, a ROM (read only m
memory), and the RO
Specify the storage address of M to obtain the data.

尚、マイクロコンピュータやＲＯＭ等のディジタル信号
を扱うものにおいては、差信号ＶをＡ／Ｄ変換器等でデ
ィジタル信号に変換し、圧縮信号Ｗもディジタル信号で
ある。Note that in devices that handle digital signals, such as microcomputers and ROMs, the difference signal V is converted into a digital signal by an A/D converter or the like, and the compressed signal W is also a digital signal.

第２図は積分手段１２の具体的構成を示し、周波数変換
器１２ａとアップダウンカウンタ１２ｂを備えている。FIG. 2 shows a specific configuration of the integrating means 12, which includes a frequency converter 12a and an up/down counter 12b.

周波数変換器１２ａは差信号Ｖの正負極性を判別すると
共に、差信号の絶対値の大きさＩＶＩに応じた周波数の
周波数信号を発生し、差信号Ｖが正の値ならば周波数信
号ｆｗ、負ならば周波数信号ｆｃｗとして出力する。即
ち、差信号■の値が＋φならば、−位時間当たりφパル
スの周波数信号ｆｗを発生し、差信号Ｖの値が一φなら
ば単位時間当たりφパルスの周波数信号ｆＣＷを発生す
る。尚、この周波数信号ｆｗ、ｆｃｗの最大周波数は、
後述するディジタル弁１７に内蔵されたパルスモータＰ
Ｍの最大応答速度に等しいか又はそれ以下に設定されて
いる。The frequency converter 12a determines the positive or negative polarity of the difference signal V, and generates a frequency signal with a frequency corresponding to the magnitude IVI of the absolute value of the difference signal, and if the difference signal V is a positive value, the frequency signal fw is negative. If so, it is output as a frequency signal fcw. That is, if the value of the difference signal (2) is +φ, a frequency signal fw of φ pulses per unit time is generated, and if the value of the difference signal V is 1φ, a frequency signal fCW of φ pulses per unit time is generated. The maximum frequency of these frequency signals fw and fcw is
A pulse motor P built into the digital valve 17, which will be described later.
It is set equal to or less than the maximum response speed of M.

アップダウンカウンタ１２ｂは、周波数変換器１２ａか
らのパルス列ｆｗ、ｆｃｗを計数し、パルス列ｆｗが供
給されるとアップカウントを、パルス列ｆｃｗが供給さ
れるとダウンカウントを行い、計数結果を積分値信号Ｒ
として出力する。The up/down counter 12b counts the pulse trains fw and fcw from the frequency converter 12a, counts up when the pulse train fw is supplied, counts down when the pulse train fcw is supplied, and outputs the counting result as an integral value signal R.
Output as .

１３は開度信号発生手段であり、積分値信号Ｒと圧縮信
号Ｗを加算演算し、その加算結果に基づいて開度制御信
号Ｓ■を発生する。即ち次式（４）に従った演算を実行
する。Reference numeral 13 denotes an opening signal generating means, which performs an addition operation on the integral value signal R and the compression signal W, and generates an opening control signal S■ based on the addition result. That is, the calculation according to the following equation (4) is executed.

５Ｖ＝ｋ・（Ｗ＋Ｒ）　　　　・・・・（４）尚、ｋは
適宜に設定する計数値である。5V=k.(W+R) (4) Note that k is a count value set as appropriate.

１４はパルスモータ駆動手段で３あり、励磁信号発生回
路１５と駆動回路１６とを備え、ディジタル弁１７のパ
ルスモータＰＭの動作を制御して可変絞り１８の開度を
調節する。Reference numeral 14 denotes a pulse motor drive means 3, which includes an excitation signal generation circuit 15 and a drive circuit 16, and controls the operation of the pulse motor PM of the digital valve 17 to adjust the opening degree of the variable diaphragm 18.

励磁信号発生回路１５は開度制御信号Ｓ■の大小を判定
を行い、現在のパルスモータ位置すなわちバルブ開度が
指示値より大きい場合は閉じる方向に、その反対なら開
ける方向に正逆転させるべく励磁信号φ１〜φ４を出力
する。The excitation signal generation circuit 15 determines the magnitude of the opening control signal S■, and if the current pulse motor position, that is, the valve opening is larger than the indicated value, it excites it in the closing direction, and if the opposite, it excites it in the opening direction. Outputs signals φ1 to φ4.

第３図は励磁信号発生回路１５の構成を示すブロック図
であり、比較器１５ａ１判別器１５ｂ１発撮器１５ｃ、
位置カウンタ１５ｄ１パルスモータ励磁相変挽回路１５
ｅを備え、比較器１５ａに圧縮信号Ｗを入力し、パルス
モータ励磁相変換回路１５ｅからはパルスモータの各励
磁コイルを制御する励磁信号φ１〜φ４が発生するよう
になっている。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the excitation signal generation circuit 15, in which a comparator 15a1, a discriminator 15b1, an emitter 15c,
Position counter 15d1 Pulse motor excitation phase change grinding circuit 15
A compression signal W is input to the comparator 15a, and the pulse motor excitation phase conversion circuit 15e generates excitation signals φ1 to φ4 for controlling each excitation coil of the pulse motor.

尚、詳細は先に本願発明者が出願した「昭和５８年特許
願第２０７２０７＠Ｊに記載しているが、ここで概要を
説明すると、発振器１５ｃはパルス列からなる基準クロ
ック信＠Ｃしを発生し、パルスモータＰＭを最大応答速
度で駆動することのできる周波数に等しく設定されてい
る。The details are described in Patent Application No. 207207@J filed in 1982 by the inventor of the present application, but to give an overview here, the oscillator 15c generates a reference clock signal @C consisting of a pulse train. However, the frequency is set equal to the frequency at which the pulse motor PM can be driven at the maximum response speed.

比較器１５ａは、加減算カウンタを用いた位置カウンタ
１５ｄから供給されたパルスモータＰＭの現在位置信号
Ａと開度制御信号Ｓ■との大小を検出し、現在位置信号
Ａが開度制御信号Ｓより大きいとき即ちＡ　＞　Ｓ　’
Ｊの時は出力Ｑ１を発生し、現在位置信号Ａが開度制御
信号Ｓ■より小さいとき即ちＡ＜ＳＶの時は出力Ｑ２を
発生する。The comparator 15a detects the magnitude of the current position signal A of the pulse motor PM supplied from the position counter 15d using an addition/subtraction counter and the opening control signal S, and the current position signal A is larger than the opening control signal S. When it is large, that is, A >S'
When J, output Q1 is generated, and when current position signal A is smaller than opening degree control signal S, that is, when A<SV, output Q2 is generated.

判別回路１５ｂは出力Ｑｌ　、Ｑ２に基づいて位置カウ
ンタ１５ｄの加減算動作を指定する。The discrimination circuit 15b specifies the addition/subtraction operation of the position counter 15d based on the outputs Ql and Q2.

出力Ｑ１が入力された場合には、位置カウンタ１５ｄに
対し発振器１５ｃよりの基準クロック信号ＣＬを減算パ
ルスＤＯＷＮとして供給し、位置カウンタ１５ｄはＡ＝
ＳＶとなるまで計数動作し、この減算結果ＩＡ−３Ｖ　
１個のパルスからなる差修正信号ＣＷをパルスモータ励
磁相変換回路１５ｅに出力する。パルスモータ励磁相変
換回路１５ｅは差修正信号ＣＷを４相パルスモータのと
きはφ１〜φ４の励磁信号に変換し、駆動回路１６を介
して、ディジタル弁１７の可変絞り１８を閉じる方向に
パルスモータを回転駆動する。　　　一方、出力Ｑ２が
入力された場合には、位置カウンタ１５ｄに対し発振器
１５Ｃよりの基準クロック信号ＣＬを加算パルスＵＰと
して供給し、位置カウンタ１５ｄはＡ＝ＳＶとなるまで
計数動作し、この加算結果Ｉ　５Ｖ−Ａ　１個のパルス
からなる差修正信号ＣＣＷをパルスモータ励磁相変換回
路１５ｅに出力する。パルスモータ励磁相変換回路１５
ｅは４相パルスモータの時は差修正信号ＣＣＷをφ１〜
φ４の励磁信号に変換し、駆動回路１６を介して、ディ
ジタル弁１７の可変絞り１８の開度を増加する方向にパ
ルスモータＰＭを回転駆動する。When the output Q1 is input, the reference clock signal CL from the oscillator 15c is supplied to the position counter 15d as a subtraction pulse DOWN, and the position counter 15d outputs A=
Counting is performed until SV is reached, and the subtraction result is IA-3V.
A difference correction signal CW consisting of one pulse is output to the pulse motor excitation phase conversion circuit 15e. The pulse motor excitation phase conversion circuit 15e converts the difference correction signal CW into an excitation signal of φ1 to φ4 in the case of a 4-phase pulse motor, and drives the pulse motor in the direction of closing the variable throttle 18 of the digital valve 17 via the drive circuit 16. drive the rotation. On the other hand, when the output Q2 is input, the reference clock signal CL from the oscillator 15C is supplied to the position counter 15d as an addition pulse UP, the position counter 15d performs counting operation until A=SV, and the addition result is I5V-A Outputs the difference correction signal CCW consisting of one pulse to the pulse motor excitation phase conversion circuit 15e. Pulse motor excitation phase conversion circuit 15
When e is a 4-phase pulse motor, change the difference correction signal CCW from φ1 to
It is converted into an excitation signal of φ4, and the pulse motor PM is rotationally driven in a direction to increase the opening degree of the variable throttle 18 of the digital valve 17 via the drive circuit 16.

更に、判別回路１５ｂは比較器１５ａからの信号Ｑｌ　
、Ｑ２が供給されないとき、即ち、現在位置信号Ａと開
度制御信号Ｓ■が等しい場合、発振器１５Ｇの基準パル
スＣＬを位置カウンタ１５ｄに供給するのを停止する。Furthermore, the discrimination circuit 15b receives the signal Ql from the comparator 15a.
, Q2 are not supplied, that is, when the current position signal A and the opening degree control signal S■ are equal, the supply of the reference pulse CL of the oscillator 15G to the position counter 15d is stopped.

したがって、位置カウンタ１５ｄは加減算動作せず、パ
ルスモータ励磁相変換回路１５ｅへの励磁信＠ｃｗ、ｃ
ｃｗの供給が行なわれず、パルスモータＰＭは駆動され
ない。Therefore, the position counter 15d does not add or subtract, and the excitation signal @cw,c to the pulse motor excitation phase conversion circuit 15e is
CW is not supplied and the pulse motor PM is not driven.

尚、第１図において、駆動回路１４は駆動信号φ１〜φ
４を電流増幅してパルスモータの各励磁コイルに供給す
る。In FIG. 1, the drive circuit 14 receives drive signals φ1 to φ.
4 is amplified and supplied to each excitation coil of the pulse motor.

この様に、パルスモータＰＭは、現在位置信号Ａと開度
制御信号Ｓ■との差だけ駆動するように制御されるので
、常に開度制御信号Ｓｖによって指示される開度位置に
追従する。In this manner, the pulse motor PM is controlled to be driven by the difference between the current position signal A and the opening degree control signal S■, so that it always follows the opening position instructed by the opening degree control signal Sv.

１９は流体圧力源、２０はアクチュエータであり、可変
絞り１８の開度に応じた作動流圧が流体圧力源１９から
アクチュエータ２０に供給され、駆動される。Reference numeral 19 represents a fluid pressure source, and 20 represents an actuator. Working fluid pressure corresponding to the opening degree of the variable throttle 18 is supplied from the fluid pressure source 19 to the actuator 20, and the actuator 20 is driven.

２１はアクチュエータ２０の動作量を検出し、該検出値
をフィードバック信号Ｆとして演算手段１０に供給する
。21 detects the amount of operation of the actuator 20, and supplies the detected value as a feedback signal F to the calculation means 10.

かかる構成のディジタル弁クローズドループ制御装置の
作動を説明する。The operation of the digital valve closed loop control device having such a configuration will be explained.

演算手段１０において、入力指示信号Ｓと実際のアクチ
ュエータ２０の動作量を示すセンサ２１からのフィード
バック信号Ｆとの差が検出され、その差信号■は圧縮信
号変換手段１１により上記式第（１）、（２）または（
３）のいずれかの式、例えば第（１）式に基づいて処理
され、圧縮信号Ｗとなって出力される。In the calculation means 10, the difference between the input instruction signal S and the feedback signal F from the sensor 21 indicating the actual amount of operation of the actuator 20 is detected, and the difference signal ■ is converted into the above equation (1) by the compression signal conversion means 11. , (2) or (
The compressed signal W is processed based on one of the equations (3), for example, equation (1), and is output as a compressed signal W.

一方、差信号Ｖは別途積分手段１２により処理され、積
分値信号Ｒが出力される。On the other hand, the difference signal V is separately processed by an integrating means 12, and an integral value signal R is output.

開度信号発生手段１３では、積分値信号Ｒと圧縮信号Ｗ
を上記式（４）に基づいて加算演算し、開度制御信号Ｓ
■を発生する。The opening signal generating means 13 generates an integral value signal R and a compression signal W.
is added based on the above formula (4), and the opening control signal S
■Generates.

開度制御信号Ｓｖは励磁信号発生回路１５により、パル
スモータＰＭの現在位置と比較され、パルスモータＰＭ
を現在位置と開度制御信号ＳＶとの差だけ駆動する為の
励磁信号φ１〜φ４が駆動回路１４で電流増幅されてパ
ルスモータＰＭに供給され、パルスモータＰＭを開度制
御信号ＳＶに等しく追従させる。The opening control signal Sv is compared with the current position of the pulse motor PM by the excitation signal generation circuit 15, and the opening control signal Sv is compared with the current position of the pulse motor PM.
The excitation signals φ1 to φ4 for driving by the difference between the current position and the opening control signal SV are current amplified by the drive circuit 14 and supplied to the pulse motor PM, so that the pulse motor PM follows the opening control signal SV equally. let

パルスモータＰＭは励磁信号φ１〜φ４にしたがって正
転または逆転して可変絞り１８の開度を調節し、流体圧
力源１９からアクチュエータ２０へ供給する作動液圧を
調整する。The pulse motor PM rotates forward or reverse according to the excitation signals φ1 to φ4 to adjust the opening degree of the variable throttle 18 and adjust the hydraulic pressure supplied from the fluid pressure source 19 to the actuator 20.

第４図はこのフィードバック制御によって、入力指示信
号Ｓ１こ対するアクチュエータ２０の定常偏差及び応答
性が向上したことを示す。FIG. 4 shows that this feedback control improves the steady-state deviation and responsiveness of the actuator 20 with respect to the input instruction signal S1.

ここで、第４図はこの実施例の特性を示し、第７図と比
較すると、第７図は圧縮信号変換手段１１及び開度信号
発生手段１３を用いず一定の増幅率を有するサーボ増幅
器を用いて演算手段１からの差信号Ｖを増幅し、パルス
モータＰＭの動作を制御する従来のフィードバック制御
手段による特性を示しているが、該増幅器の増幅率Ｇを
２０００、入力指示信号Ｓを０．４　ｍ／ｓｅｃとし、
該入力指示信号Ｓをステップ状に供給してた場合である
。Here, FIG. 4 shows the characteristics of this embodiment, and when compared with FIG. 7, FIG. The figure shows the characteristics of a conventional feedback control means which amplifies the difference signal V from the arithmetic means 1 and controls the operation of the pulse motor PM. .4 m/sec,
This is a case where the input instruction signal S is supplied in a stepwise manner.

第７図では、入力指示信号Ｓに対するディジタル弁１７
の可変絞り１８の開度θには、大きなオーバーシュート
とアンダーシュートが発生し、一定値に安定するのに長
時間を必要としている。又、この開度θの不安定に伴な
いアクチュエータ２０の動作ηも不安定で安定するまで
に長時間を必要とし、しかも、アクチュエータ２０が安
定した状態（整定状態）の値と入力指示信号Ｓで指示さ
れた目標値Ｈとの差δが極めて大きい。In FIG. 7, the digital valve 17 in response to the input instruction signal S
Large overshoots and undershoots occur in the opening degree θ of the variable aperture 18, and it takes a long time to stabilize at a constant value. Furthermore, due to the instability of the opening θ, the operation η of the actuator 20 is also unstable and requires a long time to stabilize. The difference δ from the target value H specified by is extremely large.

したがって、アクチュエータ２０に速く目的の動作を行
なわせることができず制御性能が悪いと言える。Therefore, it can be said that the actuator 20 cannot perform the desired operation quickly, resulting in poor control performance.

これに対し、第４図は第７図と同一条件のディジタル弁
１７、流体圧力源１９、アクチュエータ２０等を使用し
、上記式（２）を適応した圧縮信号変換手段１１及び開
度信号発生手段１３を使用している。尚、上記式（２）
において、ｎ＝８、Ｋ＝４００、入力指示信号Ｓを　０
．４　ｍ／ｓｅｃとし、最低の増幅率でも４００となる
ように設定してあり、この時の圧縮信号変換手段１１の
増幅率Ｇ＊＝Ｗ／Ｖは一例を示せば次表のように差信号
第３図に示すように、入力指示信号Ｓに対するディジタ
ル弁１７の可変絞り１８の開度θ　は、極めて短時間で
一定値に安定し、また、この開度θ１も安定なことから
アクチュエータ２０の動作η“も短時間で安定する。し
かも、アクチュエータ２０が安定した状態（整定状態）
の値と入力指示信号Ｓで指示された目標値Ｈとの差すな
わち定常偏差δ　が極めて小さい。On the other hand, FIG. 4 uses the digital valve 17, fluid pressure source 19, actuator 20, etc. under the same conditions as in FIG. 13 is used. Furthermore, the above formula (2)
In, n=8, K=400, input instruction signal S is 0
．． 4 m/sec, and the lowest amplification factor is set to 400.The amplification factor G*=W/V of the compression signal conversion means 11 at this time is, for example, the difference signal as shown in the following table. As shown in FIG. 3, the opening degree θ of the variable throttle 18 of the digital valve 17 in response to the input instruction signal S stabilizes at a constant value in an extremely short period of time, and since this opening degree θ1 is also stable, the actuator 20 The operation η" also stabilizes in a short time. Moreover, the actuator 20 is in a stable state (settling state)
The difference between the value of and the target value H indicated by the input instruction signal S, that is, the steady-state deviation δ is extremely small.

このように、従来の増幅器に比べて、差信号■に対する
開度制御信号Ｓ■の増幅率を全体的に上昇することがで
きることから、目標値Ｈとアクチュエータ２０の整定値
との差δ９を極めて小さくする事ができる効果が得られ
、又、該増幅率を上昇しても発振等の不安定な状態とな
らないので、アクチュエータ２０に速く目的の動作を行
なわせることができ、応答性が改善されている。In this way, compared to conventional amplifiers, the amplification factor of the opening control signal S■ relative to the difference signal ■ can be increased overall, so the difference δ9 between the target value H and the set value of the actuator 20 can be minimized. Moreover, even if the amplification factor is increased, an unstable state such as oscillation does not occur, so the actuator 20 can perform the desired operation quickly, and the response is improved. ing.

尚、この実施例の圧縮信号変換手段１１では、上記式（
１）ないしく３）を用いたが、これに限らず、入力され
る差信号の値が大きくなるにしたがい圧縮率が大きく、
該差信号の値が小さくなるにしたがい圧縮率が小さくな
ような特性を有しているものであれば適用することが出
来る。Incidentally, in the compressed signal converting means 11 of this embodiment, the above formula (
1) or 3) is used; however, the present invention is not limited to this, and the compression ratio increases as the value of the input difference signal increases;
Any device can be applied as long as it has a characteristic that the compression ratio decreases as the value of the difference signal decreases.

第５図は伯の実施例を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of Haku.

まず、構成を第１図のブロック図に対応して示せば、相
違する点は、センサ２１からの検出信号をＡ／Ｄ変換器
２２を通してディジタル信号よりなるフィードバック信
号ＦＤに変換し、これを演算手段１０Ａに供給し、ディ
ジタル信号よりなる入力指示信号ＳＤとの差である差信
号Ｖをディジタル信号で発生させている。そして、圧縮
信号発生手段１１Ａは第１図の圧縮信号発生手段１１に
、開度信号発生手段１３Ａは第１図の開度信号発生手段
１３に相当し、共に、ＲＯＭ　（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ　
Ｈｅｍｏｒｙ）等の記憶素子にて構成されている。First, if the configuration is shown corresponding to the block diagram of FIG. 1, the difference is that the detection signal from the sensor 21 is converted to the feedback signal FD consisting of a digital signal through the A/D converter 22, and this is calculated. The signal is supplied to the means 10A, and a difference signal V, which is the difference between the signal and the input instruction signal SD, which is a digital signal, is generated as a digital signal. The compression signal generation means 11A corresponds to the compression signal generation means 11 in FIG. 1, and the opening signal generation means 13A corresponds to the opening signal generation means 13 in FIG.
It is composed of memory elements such as memory.

圧縮信号変換手段１１Ａは差信号■の値（数値）にて指
定されるＭ謂アドレス領域に上記式（１）等で演算され
た結果の圧縮信号Ｗに相当する数値データが予め記憶さ
れている。差信号■が供給されると該差信号Ｖは所謂ア
ドレス信号となり、該アドレス領域からは差信号Ｖの大
きさに対応した圧縮信号（数値）Ｗが出力される。The compressed signal conversion means 11A stores in advance numerical data corresponding to the compressed signal W calculated by the above formula (1) etc. in the so-called address area designated by the value (numerical value) of the difference signal ■. . When the difference signal (2) is supplied, the difference signal V becomes a so-called address signal, and a compressed signal (numerical value) W corresponding to the magnitude of the difference signal V is output from the address area.

開度信号発生手段１３Ａも同様に、マトリックス状に配
列された記憶領域を有するＲＯＭ等で構成され、圧縮信
号変換手段１１Ａからの圧縮信号Ｗが記憶領域の列アド
レスを、積分手段１２からの積分値信号Ｒが記憶領域の
行アドレスとなる構成となっている。Similarly, the opening signal generating means 13A is composed of a ROM or the like having a storage area arranged in a matrix, and the compressed signal W from the compressed signal converting means 11A converts the column address of the storage area into the integral from the integrating means 12. The configuration is such that the value signal R becomes the row address of the storage area.

圧縮信号Ｗと積分値信号Ｒとで指定されるアドレス領域
には、第１図の開度信号発生手段１３で求められる所定
の開度制御信号Ｓ■が圧縮信号Ｗと積分値信号Ｒに対応
して予め記憶されており、圧縮信号Ｗと積分値信号Ｒに
応じた開度制御信号ＳＶを出力するようになっている。In the address area specified by the compression signal W and the integral value signal R, a predetermined opening control signal S, which is obtained by the opening signal generation means 13 in FIG. 1, corresponds to the compression signal W and the integral value signal R. The opening control signal SV is stored in advance and outputs an opening control signal SV corresponding to the compression signal W and the integral value signal R.

この実施例によっても上記第１の実施例と同様の効果が
得られ併せて、回路構成の簡素化及び小形化が実現出来
る。This embodiment also provides the same effects as those of the first embodiment, and at the same time, it is possible to simplify and downsize the circuit configuration.

（発明の効果） 以上説明したようにこの発明例によれば、圧縮信号変換
手段は、フィードバック信号と入力指示信号との差によ
る差信号の値が大きい場合にはクローズドループ装置の
動作の安定化を図るべく圧縮率の大きな圧縮信号を発生
し、該差信号が小ざい場合には圧縮率の小さな圧縮信号
を発生することで制御系全体の応答性を向上させるよう
にして定常偏差の少ないクローズドループ制御系を実現
しようと作用するものであり、一方、上記差信号はその
まま制御信号としてパルスモータに供給すると安定性等
におりる問題があるものの応答速度は速ことから、開度
信号発生手段によりこれら２者の長所を利用すべく最適
となる開度制御信号を発生させ、この開度制御信号に基
づきディジタル弁を駆動制御するので、安定性と応答性
とを満足するディジタル弁クローズドループ制御装置を
提供することができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the compression signal conversion means stabilizes the operation of the closed loop device when the value of the difference signal due to the difference between the feedback signal and the input instruction signal is large. A compressed signal with a large compression ratio is generated in order to improve the response of the entire control system by generating a compressed signal with a large compression ratio when the difference signal is small, thereby improving the response of the entire control system. It works to realize a loop control system.On the other hand, if the difference signal is supplied as a control signal to the pulse motor as it is, there will be problems with stability etc., but since the response speed is fast, the opening signal generating means is used. Since the optimal opening control signal is generated to take advantage of the advantages of these two, and the digital valve is driven and controlled based on this opening control signal, digital valve closed-loop control that satisfies stability and responsiveness is achieved. equipment can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明による一実施例を示すブロック図、第２
図は第１図の増幅手段の構成を示すブロック図、第３図
は第１図の励磁信号発生手段の構成を示すブロック図、
第４図は本発明による効果を示す特性図、第５図は本発
明による他の実施例を示すブロック図、第６図は従来例
を示すブロック図、第７図は従来例の欠点を説明する特
性図である。 １０、ＩＯＡ：演算手段 １１、ＩＩＡ：圧縮信号変換手段 １２：積分手段 １３．１３Ａ：開度信号発生手段 １４：パルスモータ駆動手段 １５：励磁信号発生回路 １６：駆動回路 １７：ディジタル弁 １８：可変絞り １９：液体圧力源 ２０：アクチュエータ ２１：センサ ２２：Ａ／Ｄ変換器FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the amplifying means in FIG. 1, FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the excitation signal generating means in FIG. 1,
Fig. 4 is a characteristic diagram showing the effects of the present invention, Fig. 5 is a block diagram showing another embodiment of the invention, Fig. 6 is a block diagram showing a conventional example, and Fig. 7 explains the drawbacks of the conventional example. FIG. 10, IOA: calculation means 11, IIA: compression signal conversion means 12: integration means 13. 13A: opening signal generation means 14: pulse motor drive means 15: excitation signal generation circuit 16: drive circuit 17: digital valve 18: variable Aperture 19: Liquid pressure source 20: Actuator 21: Sensor 22: A/D converter

Claims (1)

【特許請求の範囲】 パルスモータにより駆動される流体液圧源からの作動液
体を制御し該作動液体にてアクチュエータを駆動するデ
ィジタル弁と、 該アクチュエータの動作量を検出しフィードバック信号
を発生するセンサと、 該アクチュエータの動作を指示する入力指示信号と該フ
ィードバック信号との差を検出し差信号を発生する演算
手段とを具備し、 該ディジタル弁によって制御される作動液体により駆動
されるアクチュエータの動作量を検出して該アクチュエ
ータをフィードバック制御するディジタル弁クローズド
ループ制御装置において、前記差信号の値が大きくなる
にしたがい圧縮率が大きく、該差信号の値が小さくなる
にしたがい圧縮率が小さい圧縮信号を発生する圧縮信号
変換手段と、 前記演算手段からの差信号の時間積分演算を行い積分値
信号を出力する積分手段と、 該圧縮信号と積分値信号とに基づく加算演算を行い開度
制御信号値を発生する開度信号発生手段と、 該開度信号発生手段からの開度制御信号に基づいてディ
ジタル弁内のパルスモータを駆動し弁開度を設定するパ
ルスモータ駆動手段とを具備したことを特徴とするディ
ジタル弁クローズドループ制御装置。[Scope of Claims] A digital valve that controls working liquid from a fluid pressure source driven by a pulse motor and drives an actuator with the working liquid, and a sensor that detects the amount of operation of the actuator and generates a feedback signal. and calculation means for detecting a difference between an input instruction signal instructing the operation of the actuator and the feedback signal and generating a difference signal, the operation of the actuator driven by the hydraulic fluid controlled by the digital valve. In a digital valve closed-loop control device that detects the amount and feedback-controls the actuator, the compression ratio increases as the value of the difference signal increases, and the compression ratio decreases as the value of the difference signal decreases. compression signal converting means for generating a compression signal; integrating means for performing a time integral calculation on the difference signal from the calculation means and outputting an integral value signal; and performing an addition calculation based on the compression signal and the integral value signal to generate an opening control signal. and a pulse motor driving means that drives a pulse motor in the digital valve to set the valve opening based on the opening control signal from the opening signal generating means. A digital valve closed loop control device featuring: