JP2000170704A - 液圧サーボ制御アクチュエータ装置 - Google Patents

液圧サーボ制御アクチュエータ装置

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JP2000170704A
JP2000170704A JP10345754A JP34575498A JP2000170704A JP 2000170704 A JP2000170704 A JP 2000170704A JP 10345754 A JP10345754 A JP 10345754A JP 34575498 A JP34575498 A JP 34575498A JP 2000170704 A JP2000170704 A JP 2000170704A
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hydraulic
differential pressure
control
hydraulic servo
differential
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JP10345754A
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English (en)
Inventor
Shigeyuki Takagi
重行 高木
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Nabtesco Corp
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Teijin Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液圧サーボアクチュエータシステムの安定性
を高める。 【解決手段】 電磁的に制御される液圧コントロールバ
ルブ5により作動する複数台の液圧アクチュエータ6
a、6bの出力ロッドが互いに拘束されて作動し、フィ
ードバック制御される液圧サーボアクチュエータ装置に
おいて、各液圧アクチュエータ6a、6bの差圧を加算
しまたは平均してフィードバックする誤差排除部14を
備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液圧サーボアクチ
ュエータシステム、特に、電磁的に制御される液圧コン
トロールバルブにより作動する複数台の液圧アクチュエ
ータの出力ロッドが互いに結合、拘束されて作動し、フ
ィードバック制御される液圧サーボアクチュエータシス
テムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、このような液圧サーボアクチュエ
ータシステムとしては、航空機のフライトコントロール
用の液圧サーボアクチュエータシステムがあり、出力を
大きくとり制御システムを簡素化するため、電磁的に制
御される複数のコントロールバルブを設け、これに対応
して複数の液圧アクチュエータを並列に設けて作動せし
め作動位置信号などをフィードバックしサーボ制御を行
っている。
【0003】従来の液圧サーボアクチュエータシステム
の構成を図4に示す。コントロールバルブ22a、22
bはソレノイドバルブ21a、21bに接続されてい
る。コントロールバルブ22a、22bはソレノイドバ
ルブ21a、21bにより開閉動作がなされる。コント
ロールバルブ22a、22bの開閉に応じてピストン2
5a、25bはシリンダ24a、24bの内部に沿って
動き、拘束ロッド26を動かす。拘束ロッド26は制御
対象たる航空機の翼、舵面27に接続されており、拘束
ロッド26が動くことにより航空機の舵面27が動く。
【0004】ところで、一般に、電磁的に制御される液
圧コントロールバルブにより作動する液圧アクチュエー
タのサーボ制御において、従来、安定性を高めるため
に、被作動構造部材の剛性を大きくしシステムの固有振
動数を上げていた。しかし、剛性をあげることは、機体
重量の増加という、例えば、航空機にとっては大きな問
題を生ずる。この問題を解決するため、液圧アクチュエ
ータのピストン内部の差圧を検出してフィードバックす
ることが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の如き複
数の液圧アクチュエータを直列または並列に結合し、こ
れらが互いに拘束し合っているものにおいては、この差
圧フィードバックを行っても安定性を改善できないとい
う問題がある。
【0006】そこで、本発明は、このような液圧サーボ
アクチュエータシステムの安定性を高めることを課題と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】この制御の不安定性の原
因は下記の通りである。不安定性の起こる様相を図5に
示す。図5(a)に正確に零位置にあるピストン25
a、25bを示す。しかし、各液圧アクチュエータを作
動せしめるコントロール系の誤差、すなわちコントロー
ルバルブの製作公差による差、制御系のゲインの差など
により、各コントロールバルブにはナル(零)ずれ、す
なわち出力が零であるべきときに零でないことがある。
そこで、仮に各ピストンが拘束されていないとすれば、
図5(b)のようにピストン25a、25bの位置がず
れる。しかし、ピストン25a、25bは拘束ロッド2
6に拘束されているので、図5(c)のようにピストン
25a、25bは位置し、差圧Pa、Pbを生ずる。こ
れらの差圧Pa、Pbの総和は零となる。この差圧の大
きさは動作時に必要とされる差圧のレベル以上であるた
め、中立点から作動を開始する際には、フィードバック
される差圧信号と制御対象の状態量(位置、速度、加速
度)との対応性が失われ、シリンダ差圧をフィードバッ
クしても制御安定性が補償できない。
【0008】本発明は、この知見に鑑みなされたもの
で、電磁的に制御される液圧コントロールバルブにより
作動する複数台の液圧アクチュエータの出力ロッドが互
いに拘束されて作動し、フィードバック制御される液圧
サーボアクチュエータ装置の改良に関するものであり、
各液圧アクチュエータの差圧を加算しまたは平均してフ
ィードバックする誤差排除部を備えることを特徴とす
る。
【0009】互いに拘束されている各液圧アクチュエー
タである液圧シリンダには、総和が零となる逆の方向の
差圧が発生する。そこで、各液圧アクチュエータの差圧
を加算または平均すれば差圧は零に近くなり、動作時に
必要とされる差圧のレベルを下回る。よって、中立点か
ら作動を開始する際には、フィードバックされる差圧信
号と制御対象の状態量(位置、速度、加速度)との対応
性が保たれ、シリンダ差圧をフィードバックして安定性
が補償できる。
【0010】なお、各液圧アクチュエータの差圧に所定
の値をかけてから平均あるいは加算することもできる。
各液圧アクチュエータの差圧を計測するときに、システ
ムの環境条件(例:航空機飛行速度等)変化により、シ
ステムの安定性が大きく変化し、最適なフィードバック
量が変化する。そこで、所定の値を乗じてシステムの環
境変化による影響を少なくすることができ、さらに良好
に安定性が補償できる。
【0011】さらに、この所定の値を必要に応じてシス
テム稼働後も変更できる。システムの環境変化による影
響をシステム稼働後に見極めて一定値を変更でき、さら
に良好に安定性が補償できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0013】図1は、本発明の液圧サーボアクチュエー
タシステムの第1の実施形態の制御回路のブロック線図
である。このシステムは、電油圧サーボ弁を駆動する電
気系統が2系統、これにより駆動、制御され、作動油を
液圧アクチュエータである油圧シリンダに供給する液圧
コントロールバルブが2機直列に連結され、このコント
ロールバルブにより制御される油圧シリンダが2系統並
列に拘束されているものである。
【0014】図1において、指令信号Xa、Xbは、各
電気系統の、後述する安定性補償回路からのフィードバ
ックポイントである減算器1a、1bおよび位置信号Y
a、Ybのフィードバックポイントである減算器2a、
2bを経て、プリアンプ3a、3b、カレントアンプ4
a、4bで増幅され、電磁的に制御される液圧コントロ
ールバルブいわゆる電油圧サーボバルブ5に投入され、
このサーボバルブの出力が液圧アクチュエータである各
油圧シリンダ6a、6bの作動油の流量を制御し、油圧
シリンダ6a、6bの作動(流量、すなわち油圧シリン
ダ6a、6bの出力ロッドの速度に変換される)をコン
トロールし、例えば、航空機の舵面である制御対象7を
駆動する。各油圧シリンダ6a、6bの出力ロッドの位
置は、差動変圧器などの位置検出器8a、8bで位置信
号Ya、Ybとして検出され、復調器9a、9b、フィ
ルタ10a、10bを介して前述の減算器2a、2bに
フィードバックされることによって位置制御が行われ
る。この回路は従来のサーボ制御機構と変わる所はな
い。なお、シリンダ6aの制御系をAチャンネル、シリ
ンダ6bの制御系をBチャンネルとして一点鎖線で示し
た。
【0015】一方、各油圧シリンダ6a、6bの差圧信
号Za、Zbは、差圧検出器11a、11bで検出さ
れ、復調器12a、12b、フィルタ13a、13bを
介して誤差排除部14でその平均値を算出した後、微分
回路15で微分された信号が前述の減算器1a、1bに
フィードバックされる。差圧の誤差排除部14、微分回
路15および減算器1a、1bが本発明の安定性の補償
回路16(図1の点線で図示)を構成する。
【0016】以下にこのシステムの作用について述べ
る。
【0017】図2(b)に示すとおり、静止時のシリン
ダ6a、6bの差圧Pa、Pbは静的状態においては各
制御系統A、Bチャンネルの電油圧サーボバルブの零点
のズレにより、制御対象を零位置に保持している間、逆
方向の同じ大きさの差圧Pa、Pbが発生している。こ
の状態で、図2(a)に示す指令信号であるステップ入
力が与えられると、この指令信号に応じて遷移状態から
定常状態に至り、定常状態では前の静的状態と同様に零
点ズレに相当する逆方向の同じ大きさの差圧Pa、Pb
が生じる。静的状態から定常状態に移る遷移状態におい
ては各系統A、Bチャネルの特性に応じた差圧経緯を経
る。この各差圧を加算すると図2(c)に示すとおり遷
移状態における差圧の差のみが検出され、各制御系統の
誤差による静的差圧Pa、Pbが相殺できて動的な要因
による差圧が大勢を占める。この信号を平均したもの
は、すなわち、前述の誤差排除部14の出力信号とな
る。なお、誤差排除部14は平均値を算出するかわり
に、ただ各差圧を加算した信号を出力するようにしても
よい。この信号成分は制御対象の加速度成分を示すの
で、この信号成分を微分回路15を介してフィードバッ
クすることは、制御対象7の加速度フィードバックと等
価な効果を生じ、安定性が補償されることとなるのであ
る。
【0018】図1の実施形態においては、誤差排除部1
4の信号を微分回路15により処理してフィードバック
したが、これは比例回路であっても、また、微分+1次
遅れ回路であっても、加速度フィードバックと同等の補
償効果を生ずる。また、図1の実施形態のシステムにあ
っては、液圧コントロールバルブが2機直列、油圧シリ
ンダが2機並列結合の場合を説明したが、本発明のシス
テムは液圧アクチュエータである油圧シリンダが直列に
相互に拘束されている場合にも、さらには、液圧アクチ
ュエータが3機以上連結されている場合にも適用できる
ことは明らかであり、液圧アクチュエータすなわち出力
ロッドが相互に拘束されているアクチュエータシステム
全てに適用できるものである。
【0019】図3は、本発明の液圧サーボアクチュエー
タシステムの第2の実施形態の制御回路のブロック線図
である。第1の実施形態と同様な部分は同じ番号を付し
て説明を省略する。第2の実施形態の制御回路は第1の
実施形態の制御回路に、補正部17a、17bを加えた
ものである。補正部17a、17bは、差圧検出器11
a、11bで検出され、復調器12a、12b、フィル
タ13a、13bを介して出力される差圧信号Za、Z
bに一定値をかけて誤差排除部14へ出力する。差圧検
出器11a、11b、復調器12a、12b、フィルタ
13a、13bのシステムの環境条件(例:航空機飛行
速度等)変化により、差圧信号ZaあるいはZbを大き
めにあるいは小さめに計測するという現象が生ずること
がある。ここで、大きめ(小さめ)に計測しがちな差圧
の方に小さめ(大きめ)の係数をかけることで、このよ
うな、環境条件の変化の影響を少なくすることが可能で
ある。
【0020】また、上記の一定値はシステム稼働後も変
更できることが望ましい。システムの環境変化による影
響をシステム稼働後に見極めて一定値を変更でき、シス
テムの環境条件(例:航空機飛行速度等)変化の影響を
さらに少なくすることが可能である。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、電磁的に制御される液
圧コントロールバルブにより作動する複数台の液圧アク
チュエータの出力ロッドが互いに拘束されて作動し、フ
ィードバック制御される液圧サーボアクチュエータシス
テムにおいて、各液圧アクチュエータの差圧を加算し、
又は平均してフィードバックするようにしているので、
従来の加速度フィードバックと同様の安定性補償効果が
得られ、システム固有振動数に対する応答性限界値が高
くなる。かつ、システムが低コストになり、制御対象を
含めた系全体の重量を軽減できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液圧サーボアクチュエータシステムの
第1の実施形態の制御回路のブロック線図である。
【図2】本発明の液圧サーボアクチュエータシステムの
第1の実施形態の制御回路の作用を示す図である。
【図3】本発明の液圧サーボアクチュエータシステムの
第2の実施形態の制御回路のブロック線図である。
【図4】従来の液圧サーボアクチュエータシステムの構
成を示す図である。
【図5】従来の液圧サーボアクチュエータシステムにお
いて不安定性が起こる様相を示す図である。
【符号の説明】
5 電油圧サーボバルブ 6 油圧シリンダ(液圧アクチュエータ) 7 制御対象 8a 位置検出器 8b 位置検出器 11a 差圧検出器 11b 差圧検出器 14 誤差排除部 15 微分回路 16 補償回路 17a 補正部 17b 補正部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G05D 3/12 304 B64C 13/40 // B64C 13/40 F15B 11/02 X Fターム(参考) 3H001 AA01 AA06 AC02 AC03 AD04 AE14 AE23 3H089 AA20 AA74 BB10 BB17 BB19 DB63 EE36 FF07 FF12 GG02 JJ11 3H106 EE48 KK03 5H004 GA08 GB13 HA07 HB03 HB07 HB20 JA13 JA22 JB08 JB15 JB20 KA65 KB38 LA18 MA60 5H303 AA11 BB01 BB06 BB11 DD07 DD19 EE03 FF03 JJ10 KK04 MM05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁的に制御される液圧コントロールバル
    ブにより作動する複数台の液圧アクチュエータの出力ロ
    ッドが互いに拘束されて作動し、フィードバック制御さ
    れる液圧サーボアクチュエータ装置において、 各液圧アクチュエータの差圧を加算しまたは平均してフ
    ィードバックする誤差排除部を備えたことを特徴とする
    液圧サーボ制御アクチュエータ装置。
  2. 【請求項2】各液圧アクチュエータの差圧に所定の値を
    乗ずる、前記誤差排除部の前に接続された補正部を備え
    たことを特徴とする請求項1に記載の液圧サーボ制御ア
    クチュエータ装置。
  3. 【請求項3】前記所定の値を変更することができること
    を特徴とする請求項2に記載の液圧サーボ制御アクチュ
    エータ装置。
JP10345754A 1998-12-04 1998-12-04 液圧サーボ制御アクチュエータ装置 Pending JP2000170704A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102563182A (zh) * 2012-01-10 2012-07-11 江苏科技大学 电液线位移伺服系统中伺服控制器控制参数的调整方法
CN106054592A (zh) * 2016-08-01 2016-10-26 江苏科技大学 一种电液位置伺服控制器
RU2610851C1 (ru) * 2015-12-30 2017-02-16 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Субмикрон" Система адаптивного управления электрогидравлическим следящим приводом с контролем
RU2815567C1 (ru) * 2023-05-31 2024-03-18 Валерий Владимирович Бодров Способ управления электрогидравлическим следящим приводом с машинно-дроссельным управлением

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