JP2000194420A - サ―ボ制御システム - Google Patents
サ―ボ制御システムInfo
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Abstract
並びに、制御性の優れた高信頼性、低コストのサーボ制
御システムを提供する。 【解決手段】 直接駆動型の電油圧サーボバルブ15と、
このバルブ15への入力指令信号とバルブ変位に対応する
フィードバック信号Vfcとの差を求める減算器44と、こ
の減算器44とバルブ15の間に設けられた積分器12及び一
次遅れ補償器13と、を備えている。
Description
サーボバルブを用いるサーボ制御システム、特に定常偏
差の低減を図ったサーボ制御システムに関する。
用いるサーボ制御システムは、例えば航空機のフライト
コントロールシステムに採用されている。このシステム
においては、舵面制御アクチュエータを電油圧サーボバ
ルブ(電気・油圧サーボバルブ)で制御するとともに、
そのサーボバルブのバルブ変位を作動変圧器等の位置検
出器により電気的に取り出してフィードバック制御を行
なっている。
優れた応答性能に加えて高度な信頼性および制御安定性
が要求される。
を速度検出器により検出しこれをフィードバックして、
定常偏差を抑制するとともに、応答性改善を図ってい
る。
磁駆動部における渦電流損を増大させ、電油圧サーボバ
ルブの二次遅れ特性の減衰係数を増加させることによ
り、直接駆動型電油圧サーボバルブのループ・ゲインを
増大させ、これによって、直接駆動型電油圧サーボバル
ブの制御性(直線性、分解能等)並びに、システムの制
御性(分解能)の改善が図られている。
来のサーボ制御システムにあっては、バルブスプールの
速度を検出する場合には、そのための速度センサが必要
になり、コスト高を招くという問題があった。また、渦
電流損を増大させる場合には、十分な補償効果を得るこ
とができなかった。
電油圧サーボバルブ、並びに、制御性(分解能)の優れ
た高信頼性、低コストのサーボ制御システムを提供する
ものである。
め、本発明は、直接駆動型の電油圧サーボバルブと、該
電油圧サーボバルブへの入力指令信号と該電油圧サーボ
バルブのバルブ変位に対応するフィードバック信号との
差を求める減算器と、該減算器と前記電油圧サーボバル
ブの間に設けられた低域の一次遅れ要素と、を備えたも
のである。
ブの間に低域の一次遅れ要素を介在させ、直接駆動型電
油圧サーボバルブのループ・ゲインを増大させることに
より、直接駆動型電油圧サーボバルブの制御性(直線
性、分解能)並びにシステムの制御性(分解能)が改善
される。
特性は、簡略化すると、略二次遅れで近似することがで
きるが、上記一次遅れ要素の代わりに、積分器を設けた
り、減算器出力を積分する積分器およびこれと前記電油
圧サーボバルブの間に直列に挿入される一次遅れ要素を
設けたりすることによって、安定性を増強することがで
き、それによっても、直接駆動型電油圧サーボバルブの
ループ・ゲインを増大させ、直接駆動型電油圧サーボバ
ルブの制御性(直線性、分解能等)を改善することがで
きる。
ルブの間の前向き回路に設けられた積分器若しくは一次
遅れ要素と、該積分器又は一次遅れ要素を含む前向き回
路に低域の一次遅れ特性を生じさせるよう前記電油圧サ
ーボバルブのバルブ変位に対応する信号を所定の応答性
を持ってフィードバックするフィードバック回路と、を
併用することができ、例えば、積分器を組み込むととも
に、フィードバック回路中のフィルタの特性を最適化す
ることができる。
記減算器の出力を積分する積分器と、該積分器を含む前
向き回路に低域の一次遅れ特性を生じさせるよう前記電
油圧サーボバルブのバルブ変位に対応する信号を通す際
の応答性を所定値に設定したフィルタと、で構成された
もの、あるいは、前記減算器と前記電油圧サーボバルブ
の間に設けられた一次遅れ要素と、前記減算器および該
一次遅れ要素を含む前向き回路に低域の一次遅れ特性を
生じさせるよう前記電油圧サーボバルブのバルブ変位に
対応する信号を通す際の応答性を所定値に設定したフィ
ルタと、で構成されたものであってもよい。
を図面に基づいて説明する。
制御システムを示す図である。
するピストンの変位を示すフィードバック信号Vfbとの
差を算出する減算器であり、減算器11から出力される
偏差信号は減算器44にてバルブ変位信号との偏差が算
出された後、積分器12、一次遅れ補償器13を介して
電流アンプ14に与えられる。
らの指令信号に基づき、サーボバルブ15(直接駆動型
電油圧サーボバルブ)の電磁駆動コイルに供給する駆動
電流を調整する。このサーボバルブ15は、図2に示す
ように、電磁駆動部16とこれによって直接駆動される
バルブスプール17とを有する直接駆動型のサーボバル
ブであり、バルブスプール17によって油圧アクチュエ
ータ(例えば航空機の舵面制御用油圧シリンダ)18の
一対の油室18a,18bに連通する2つの制御圧室1
5a,15bが形成されている。これら制御圧室15
a,15bには、バルブスプール17の変位に応じて図
外の油圧源からの圧油Pが導入され、又は図外のリザー
バが連通し、これによって油室18a,18bへの作動
油の給排が制御されるようになっている。そして、油圧
アクチュエータ18はこの作動油の給排制御、すなわち
サーボバルブ15の油室18a,18bへの流量制御に
よって油室18a,18bの間に差圧を生じさせ、ピス
トン19(出力部材)を軸方向に変位させることができ
る。
置検出器21によって電気信号として検出され、その検
出信号が復調器22により直流電圧に変換された後、フ
ィルタ23によって交流成分を除去され、減算器11に
フィードバックされる。
変圧器等の位置検出器41によって電気信号として検出
され、その検出信号が復調器42により直流電圧に変換
された後、フィルタ43によって交流成分を除去され、
減算器44にフィードバックされる。
(サーボアンプ内の指令信号)とバルブスプール17の
位置フィードバック信号Vfcとの差を求める減算器4
4の後段に、積分器12(積分要素)を設けているの
で、減算器44からの偏差信号がゼロでないときは、図
3に示すように、積分器12により入力の時間積分に比
例する信号が出力される。したがって、定常偏差を無限
小に減少させることができる。
伝達特性は、略二次遅れで近似することができ、図4の
ボード線図にように表わすことができる。したがって、
補償なしでループを組んだ場合には、所要のゲインマー
ジンおよびフェーズマージンを確保するために、図5に
示すようにループゲインを極端に低下させざるを得な
い。
を組み込み、更に必要に応じてフィードバック回路中の
フィルタ23の特性を最適化すれば、図6に示すよう
に、図5に示した無補償の場合に比べ、ループゲインを
十分に確保することができ、安定性を補償することがで
きる。
バルブ15の入力指令信号と位置フィードバック信号V
fcの差を算出する減算器44の後段に定常偏差をなくす
積分器12を設け、更に、これと直列に接続する一次遅
れ補償器13を組み込んでいるので、直接駆動型電油圧
サーボバルブにおけるループゲインの増大と、その直線
性、分解能といった制御性の改善を図ることができ、し
かも、サーボアクチュエータシステム全体の分解能を改
善することができる。
13による補償を行う場合、安定性については電油圧サ
ーボバルブ15の位置検出情報のフィードバックポイン
ト、すなわち、減算器44への帰還入力部を切ったポイ
ントにて評価する。また、安定性の観点からは、遅れ要
素を前向きに入れてもフィードバック系に入れても同じ
であり、さらに、一般的な直接駆動型電油圧サーボバル
ブの固有振動数は略100〜200(Hz)程度、その
補償に必要なフィルターは略50〜140(Hz)程度
となることから、一般的に必要なフィルタ定数と補償定
数はほぼ同等であるということができる。したがって、
前向き回路に挿入する遅れ要素の機能の一部又は全部を
フィードバック用フィルタによって代用してもよい。
算器11とする場合、その後段(減算器44の前)に設
けた図示しないプリアンプとする場合、減算器44とす
る場合、減算器44から電流アンプ14までを含む閉ル
ープ(以下、ループAという)の全体とする場合、電流
アンプ14とする場合が考えられる。ループAを挿入ポ
イントとする場合には、そのループゲインと一次遅れ特
性によってこのループを一次遅れとする。また、電流ア
ンプ14とする場合には、その電流アンプ14に遅れを
持たせ、ループAのループゲインを適宜設定する。
ボバルブを示す図である。
おける積分器及び一次遅れを、これらと同様な機能を有
する積分器又は一次遅れ要素に置き換えたものであり、
他の構成は上述とほぼ同様であるので、上述の実施形態
との相違点についてのみ詳述する。
偏差信号は、上述の積分器12及び一遅れ補償器13と
同程度の低域の一次遅れとして機能する積分器又は一次
遅れ回路32に入力される。そして、この積分器又は一
次遅れ回路32の出力が、電流アンプ14に与えられ
る。
信号とバルブスプール17の位置フィードバック信号V
fcとの差を求める減算器44の後段に、積分器又は一
次遅れ回路32を設けているので、積分器12及び一遅
れ補償器13を設ける場合に比べると、定常偏差の抑制
効果は若干低下するが、従来と比べると、十分な定常偏
差抑制効果があるといえる。
のは、図8に積分器の伝達特性を、図9に一次遅れの伝
達特性を示すように、一次遅れのカットオフ周波数を超
低域に設定すれば、高周波数域の周波数特性は一次遅れ
と積分器とでほぼ同等となるという理由による。一次遅
れ要素の方が若干定常偏差の抑制という点で不利である
が、積分に近い効果が得られる。
せ、これに、上述した低域の一次遅れ要素の機能の一部
又は全部を持たせることも考えられる。
グ制御のみならずデジタル制御にも適用することができ
ることはいうまでもない。
減算器と電油圧サーボバルブの間に低域の一次遅れ要素
を介在させているので、直接駆動型電油圧サーボバルブ
のループ・ゲインを増大させることができ、その制御性
改善を図ることができる。
設けたり、前記減算器の出力を積分する積分器およびこ
れと直列接続する一次遅れ要素を設けたりすることによ
り、安定性を増強することができるとともに、速度セン
サ等を使用することなく定常偏差を抑えることができ、
サーボ制御システムのヒステリシスや分解能の改善を図
ることができる。
の概略構成を示すブロック線図である。
ルブの概略構成図である。
示すグラフである。
プンループ伝達特性を示すボード線図である。
て補償をかけずにループを組んだ比較例の伝達特性を示
すボード線図である。
い、積分器を挿入し補償をかけてループを組んだ比較例
の伝達特性を示すボード線図である。
サーボバルブの概略構成を示すブロック線図である。
達特性を示すボード線図である。
伝達特性を示すボード線図である。
Claims (3)
- 【請求項1】直接駆動型の電油圧サーボバルブにて作動
する電油圧サーボアクチュエータシステムにおいて、 該電油圧サーボバルブへの入力指令信号と該電油圧サー
ボバルブのバルブ変位に対応するフィードバック信号と
の差を求める減算器と、 該減算器と前記電油圧サーボバルブの間に設けられた低
域の一次遅れ要素と、を備えたことを特徴とするサーボ
制御システム。 - 【請求項2】前記低域の一次遅れ要素が、前記減算器と
前記電油圧サーボバルブの間の前向き回路に設けられた
積分器若しくは一次遅れ、又は、前記減算器の出力を積
分する積分器および該積分器と前記電油圧サーボバルブ
の間に設けられた一次遅れ要素で構成された請求項1に
記載のサーボ制御システム。 - 【請求項3】前記低域の一次遅れ要素が、前記減算器と
前記電油圧サーボバルブの間の前向き回路に設けられた
積分器若しくは一次遅れ要素と、該積分器又は一次遅れ
要素を含む前向き回路に低域の一次遅れ特性を生じさせ
るよう前記電油圧サーボバルブのバルブ変位に対応する
信号を所定の応答性を持ってフィードバックするフィー
ドバック回路と、で構成された請求項1に記載のサーボ
制御システム。
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JP37255398A Expired - Fee Related JP3640823B2 (ja) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | サーボ制御システム |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007213443A (ja) * | 2006-02-10 | 2007-08-23 | Toshiba Mach Co Ltd | 移動装置 |
JP2012151925A (ja) * | 2011-01-17 | 2012-08-09 | Panasonic Corp | モータ駆動装置の位置制御方法 |
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CN106289693B (zh) * | 2016-08-17 | 2018-08-14 | 西安交通大学 | 一种液压振动系统的低频拓展控制方法 |
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1998
- 1998-12-28 JP JP37255398A patent/JP3640823B2/ja not_active Expired - Fee Related
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