JP2012001009A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は制御装置に関し、特に、流量制御弁の制御の安定性を向上させ、それに伴い油圧アクチュエータの駆動制御を安定化させると共に、油圧アクチュエータの応答性を確保できる制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device, and more particularly to a control device that can improve the control stability of a flow control valve, and accordingly stabilize the drive control of a hydraulic actuator and ensure the response of the hydraulic actuator.
従来より、油圧アクチュエータへ供給する作動油の流量を流量制御弁で制御して、油圧アクチュエータの駆動量を制御する制御装置が知られている。このような制御装置を適用したものとして、例えば、特許文献1に開示される技術がある。特許文献1に開示される技術は、油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)により車輪を操向する荷役車両の操舵装置に関するものであり、コントローラ(制御装置)は、車輪の目標操舵角を算出する目標操舵角算出手段と、その目標操舵角に対応する油圧シリンダの目標ストロークと油圧シリンダストロークとの偏差を算出するストローク偏差算出手段と、その偏差に基づき油圧シリンダストロークが目標操舵角になるような電磁弁の開度を算出する電磁弁開度調整手段とを備えている(特許文献1の請求項3)。この構成により、油圧シリンダストローク(駆動量)がフィードバックされ、目標操舵角(目標駆動量)と油圧シリンダストローク(駆動量)との偏差が算出される。その偏差に比例した操作信号が設定(修正)されて電磁弁(流量制御弁)に出力される。電磁弁(流量制御弁)は、操作信号が設定(修正)されることで、油圧シリンダストローク(駆動量)を目標ストローク(目標駆動量)に一致させて偏差をゼロにするように開度が調整される。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a control device that controls a driving amount of a hydraulic actuator by controlling a flow rate of hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator with a flow control valve. As an example to which such a control device is applied, there is a technique disclosed in Patent Document 1, for example. The technology disclosed in Patent Document 1 relates to a steering apparatus for a cargo handling vehicle that steers wheels by a hydraulic cylinder (hydraulic actuator), and a controller (control apparatus) calculates a target steering angle for the wheels. A calculating means, a stroke deviation calculating means for calculating a deviation between the target stroke of the hydraulic cylinder corresponding to the target steering angle and the hydraulic cylinder stroke, and a solenoid valve that makes the hydraulic cylinder stroke a target steering angle based on the deviation. And an electromagnetic valve opening adjusting means for calculating the opening (
しかしながら、特許文献1に開示される技術では、流量制御弁の操作信号は、油圧アクチュエータの駆動量と目標駆動量との偏差に基づき、その偏差をゼロにするように設定(修正)される。駆動量が出力される制御対象は油圧アクチュエータであり、操作信号が入力される制御対象は流量制御弁である。以上のように異なる制御対象の間でフィードバック制御が行われるので、流量制御弁に入力される制御信号の設定(修正)が後手に回り、流量制御弁の制御の安定性が低下するという問題点があった。そのため、油圧アクチュエータの駆動制御が不安定になったり、目標駆動量の変化に対する油圧アクチュエータの応答性が悪くなったりすることがあった。これらの問題が生じるか否かは、各々の制御対象の特性、例えば、操作信号に対する流量制御弁の開度特性に左右されていた。特に、開度特性の操作信号に対する直線性が悪い場合や、作動油の流量・圧力・温度の変化等の外的な作用(外乱)により開度特性が大きく変動する場合には、これらの問題が生じやすかった。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, the operation signal of the flow control valve is set (corrected) so that the deviation becomes zero based on the deviation between the drive amount of the hydraulic actuator and the target drive amount. The control target to which the drive amount is output is a hydraulic actuator, and the control target to which the operation signal is input is a flow control valve. As described above, since feedback control is performed between different control targets, the setting (correction) of the control signal input to the flow control valve is delayed and the control stability of the flow control valve is reduced. was there. For this reason, the drive control of the hydraulic actuator may become unstable or the response of the hydraulic actuator to the change of the target drive amount may be deteriorated. Whether or not these problems occur depends on the characteristics of each control object, for example, the opening characteristics of the flow control valve with respect to the operation signal. These problems occur especially when the linearity of the opening characteristic with respect to the operation signal is poor or when the opening characteristic fluctuates greatly due to external effects (disturbances) such as changes in the flow rate, pressure, and temperature of the hydraulic fluid. It was easy to occur.
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、流量制御弁の制御の安定性を向上させ、それに伴い油圧アクチュエータの駆動制御を安定化させると共に、油圧アクチュエータの応答性を確保できる制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and improves the stability of the control of the flow control valve, thereby stabilizing the drive control of the hydraulic actuator and ensuring the response of the hydraulic actuator. An object of the present invention is to provide a control device that can be used.
この目的を達成するために、請求項1記載の制御装置によれば、流量制御弁の目標開度が目標開度設定手段により設定され、流量制御弁の開度が開度取得手段により取得される。取得される流量制御弁の開度と設定される目標開度とに基づいて、開度調整手段により流量制御弁の開度が調整される。このように流量制御弁の開度(出力)を見て流量制御弁の開度を調整する(入力を修正する)ので、操作信号に対する開度特性の直線性が悪い流量制御弁や、外乱により開度特性が大きく変動する流量制御弁であっても、流量制御弁に入力される制御信号の設定(修正)が迅速に行われ、流量制御弁の制御の安定性を向上できる効果がある。 In order to achieve this object, according to the control device of the first aspect, the target opening of the flow control valve is set by the target opening setting means, and the opening of the flow control valve is acquired by the opening acquisition means. The Based on the acquired opening degree of the flow control valve and the set target opening degree, the opening degree adjusting means adjusts the opening degree of the flow control valve. As described above, the flow control valve opening (output) is adjusted to adjust the flow control valve opening (input is corrected). Even in the case of a flow rate control valve whose opening characteristic greatly fluctuates, the control signal input to the flow rate control valve is quickly set (corrected), and the control stability of the flow rate control valve can be improved.
さらに、目標開度設定手段による流量制御弁の目標開度の設定は、駆動量取得手段により取得される油圧アクチュエータの駆動量と、目標駆動量設定手段により設定される油圧アクチュエータの目標駆動量とに基づいているので、流量制御弁の開度と油圧アクチュエータの駆動量とを密接に関連付けることができる。 Furthermore, the setting of the target opening of the flow control valve by the target opening setting means includes the drive amount of the hydraulic actuator acquired by the drive amount acquisition means, and the target drive amount of the hydraulic actuator set by the target drive amount setting means. Therefore, the opening degree of the flow control valve and the driving amount of the hydraulic actuator can be closely related.
以上のように、油圧アクチュエータの駆動量と目標駆動量とに基づいて目標開度設定手段により流量制御弁の目標開度が設定され、その目標開度と流量制御弁の開度とに基づいて開度調整手段により流量制御弁の開度が調整されるので、油圧アクチュエータや流量制御弁の各々の特性に左右されることなく、流量制御弁の制御の安定性を向上させ、それに伴い油圧アクチュエータの駆動制御を安定化させると共に、油圧アクチュエータの応答性を確保できる効果がある。 As described above, the target opening degree of the flow control valve is set by the target opening degree setting means based on the driving amount and the target driving amount of the hydraulic actuator, and based on the target opening degree and the opening degree of the flow control valve. Since the opening of the flow control valve is adjusted by the opening adjustment means, the stability of the control of the flow control valve is improved without being influenced by the characteristics of the hydraulic actuator and the flow control valve, and accordingly the hydraulic actuator As a result, the drive control can be stabilized and the response of the hydraulic actuator can be secured.
請求項2記載の制御装置によれば、流量制御弁は、油圧源と油圧アクチュエータとの間に配設されるものであり、油圧アクチュエータは、車輪を操向する油圧シリンダである。これにより、流量制御弁の制御の安定性を向上させ、それに伴い操向制御を安定化させると共に応答性を確保できるので、請求項1の効果に加え、スムーズに車輪を操向できると共に、車輪の操向応答性を確保できる効果がある。 According to the control device of the second aspect, the flow control valve is disposed between the hydraulic source and the hydraulic actuator, and the hydraulic actuator is a hydraulic cylinder that steers the wheel. Thereby, the stability of the control of the flow control valve is improved, and accordingly, the steering control is stabilized and the responsiveness can be ensured. In addition to the effect of the first aspect, the wheel can be steered smoothly, and the wheel This has the effect of ensuring the steering response.
請求項3記載の制御装置によれば、油圧アクチュエータの駆動量と目標駆動量との偏差である駆動量偏差が駆動量偏差演算手段により演算され、その駆動量偏差に対し、駆動量偏差と目標開度との対応関係を参照して、対応関係参照手段により流量制御弁の目標開度が設定される。これにより、流量制御弁の特性に合わせて目標開度設定手段により流量制御弁の目標開度を設定できる。流量比例弁は、設定された目標開度に一致するように開度調整手段により開度が調整されるので、請求項1又は2の効果に加え、流量制御弁の制御の安定性を向上できる効果がある。 According to the control device of the third aspect, the driving amount deviation which is the deviation between the driving amount of the hydraulic actuator and the target driving amount is calculated by the driving amount deviation calculating means, and the driving amount deviation and the target are compared with the driving amount deviation. With reference to the correspondence with the opening, the correspondence reference means sets the target opening of the flow control valve. Thereby, the target opening degree of the flow control valve can be set by the target opening degree setting means in accordance with the characteristics of the flow control valve. Since the opening degree of the flow rate proportional valve is adjusted by the opening degree adjusting means so as to coincide with the set target opening degree, in addition to the effect of claim 1 or 2, the control stability of the flow rate control valve can be improved. effective.
請求項4記載の制御装置によれば、流量制御弁の操作信号に対する開度の情報と関連付けることで、駆動量偏差と流量制御弁の目標開度との対応関係を流量制御弁の個々の特性に応じたものにすることができる。これにより、請求項3の効果に加え、流量制御弁の制御の応答性を向上できる効果がある。
According to the control device of the fourth aspect, the correlation between the drive amount deviation and the target opening of the flow control valve is associated with the individual characteristics of the flow control valve by associating with the opening information with respect to the operation signal of the flow control valve. Can be made according to Thereby, in addition to the effect of
請求項5記載の制御装置によれば、流量制御弁の開度と目標開度との偏差である開度偏差が開度偏差演算手段により演算され、その開度偏差に所定の比例ゲインを乗ずる比例制御および開度偏差の積分値または累積値に所定の積分ゲインを乗ずる積分制御により、流量制御弁の操作信号が操作信号演算手段により演算される。その結果、操作信号演算手段の比例制御により、流量制御弁の開度をスムーズに目標開度に近づけることができると共に、積分制御により流量制御弁の開度を目標開度に制御できる。これにより、請求項1から4のいずれかの効果に加え、流量制御弁の開度の制御の安定性を向上できる効果がある。 According to the control device of the fifth aspect, an opening degree deviation which is a deviation between the opening degree of the flow rate control valve and the target opening degree is calculated by the opening degree deviation calculating means, and the opening degree deviation is multiplied by a predetermined proportional gain. The operation signal of the flow control valve is calculated by the operation signal calculation means by proportional control and integral control by multiplying the integral value or cumulative value of the opening deviation by a predetermined integral gain. As a result, the opening degree of the flow control valve can be brought close to the target opening degree smoothly by the proportional control of the operation signal calculating means, and the opening degree of the flow rate control valve can be controlled to the target opening degree by the integral control. Thereby, in addition to the effect in any one of Claims 1-4, there exists an effect which can improve the stability of control of the opening degree of a flow control valve.
以下、本発明の好ましい実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、本発明の制御装置20が搭載される車両1の概略構成を説明する。図1(a)は、本発明の一実施の形態における制御装置20が搭載される車両1の側面図であり、図1(b)は台部2を透視して見た車両1の平面図である。なお、図1(b)では、運転室5などの図示が省略されている。また、複数ある同一の構成には、それら複数の構成のうちの一部の構成のみに符号を付して図面を簡略化している。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a schematic configuration of a vehicle 1 on which the
図1に示すように、車両1は、搬送物が積載される台部2の下方に複数の駆動ユニット3及び走行ユニット4を備えている。駆動ユニット3は、左右の車輪3aと、その車輪3aに回転駆動力を与える油圧モータ3bとを備えて構成されている。各駆動ユニット3はそれぞれ独立して操舵可能に構成されている。走行ユニット4は、車両1に積載される搬送物の負荷荷重を駆動ユニット3と分散して配分するために設けられるものであり、左右の車輪4aを備え、駆動ユニット3の駆動力により車両1が走行されるときに従動される従動輪として構成されている。各走行ユニット4も、それぞれ独立して操舵可能に構成されている。
As shown in FIG. 1, the vehicle 1 includes a plurality of
また、車両1は、台部2の前方(図1(a)左側)及び後方(図1(a)右側)に運転室5が設けられている。運転室5にはハンドル5a(図2参照)が設けられており、運転者によりハンドル5aが操作されて、駆動ユニット3及び走行ユニット4が操舵される。
Further, the vehicle 1 is provided with a cab 5 in front (left side of FIG. 1A) and rear side (right side of FIG. 1A) of the base part 2. The driver's cab 5 is provided with a
上述のように駆動ユニット3及び走行ユニット4はそれぞれ独立して操舵可能に構成されているので、車両1の前方側の車輪3a,4aと後方側の車輪3a,4aとを操向させ同相にすることで、車両1を直進、斜行若しくは横行させることができ、車両1の前方の車輪3a,4aと後方の車輪3a,4aとを操向させ逆相にするか、前方または後方のいずれかの車輪3a,4aを操向することで、車両1を旋回させることができる。
As described above, since the
次に、図2を参照して、駆動ユニット3及び走行ユニット4における車輪3a,4aの操舵機構について説明する。図2は、車両1の油圧回路および電気的構成を示す模式図である。なお、図2では、シリンダ直動方式の操舵機構を一例として示している。また、駆動ユニット3における駆動機構について説明しているが、走行ユニット4における駆動機構も同様に構成されている。
Next, the steering mechanism of the
図2に示すように、運転者が操作するハンドル5aの操舵角は、操舵角センサ装置6により検出される。操舵角センサ装置6は、ハンドル5aの操舵角を検出すると共に、その検出結果を制御装置20に出力するための装置であり、ハンドル5aの操舵角を検出する角度センサ(図示せず)と、その角度センサの検出結果を処理して制御装置20に出力する出力回路(図示せず)とを主に備えて構成されている。
As shown in FIG. 2, the steering angle of the
一方、タンク7には作動油が貯留されており、油圧ポンプ8により作動油は圧力管路9を通って流量制御弁10に供給される。流量制御弁10は、入力される操作信号に応じて無段階に開度が制御され、油圧ポンプ8から油圧シリンダ11に供給される作動油の流量を制御する装置であり、電磁コイル10aと、その電磁コイル10aにより駆動される弁体10bとを主に備えて構成されている。油圧シリンダ11に供給される作動油の流量は流量制御弁10の開度に比例し、その開度は弁体10bの移動量に比例する。その弁体10bの移動量は、流量制御弁10に内蔵の差動トランス(開度センサ10c(図3参照))の出力信号により検出される。
On the other hand, hydraulic oil is stored in the
油圧シリンダ11は、流量制御弁10から供給される作動油量に応じてピストンロッド11aを伸縮させる装置である。ピストンロッド11aの先端は駆動ユニット3に連結されており、ピストンロッド11aの伸縮に応じて、車輪3aは操向軸3cを中心に回動され、所定の操向角に調整される。車輪3aの操向角は、操向軸3cに配設される操向角センサ装置12によって検出される。操向角センサ装置12は、車輪3aの操向角を検出すると共に、その検出結果を制御装置20に出力するための装置であり、車輪3aの操向角を検出する角度センサ(図示せず)と、その角度センサの検出結果を処理して制御装置20に出力する出力回路(図示せず)とを主に備えて構成されている。
The
制御装置20は、上述のように構成される車両1の各部を制御するための装置であり、操舵角センサ装置6、流量制御弁10、操向角センサ装置12等の装置が接続されている。また、制御装置20は、制御装置20により実行される制御プログラム(例えば、図5に図示されるフローチャートのプログラム)、目標開度を演算するための関数もしくはマップ、固定値データ等を記憶する記憶部20aを備えて構成されている。
The
次いで図3を参照して、制御装置20の詳細構成について説明する。図3は制御装置20の電気的構成を示すブロック図である。
Next, a detailed configuration of the
目標操向角演算部20bは、操舵角センサ装置6からの入力信号に基づきハンドル5aの操舵角を取得し、取得した操舵角に基づいて車輪3a,4aの目標操向角(目標駆動量)を演算する。操向角偏差演算部20cは、操向角センサ装置12からの入力信号に基づき車輪3a,4aの操向角(駆動量)を取得し、取得した操向角と目標操向角演算部20bにより演算された目標操向角との偏差(駆動量偏差)を演算する。
The target steering
目標開度演算部20dは、操向角偏差演算部20cにより演算された偏差(駆動量偏差)に基づいて、流量制御弁10の目標開度を演算する。この目標開度演算部20dにおける目標開度の演算処理については後述する。開度偏差演算部20eは、開度センサ10cからの入力信号に基づき流量制御弁10の開度を取得し、取得した開度と目標開度演算部20dにより演算された目標開度との偏差e(開度偏差)を演算する。
The
比例積分演算部20fは、偏差eに比例ゲインKpを乗じて比例演算値Opを演算する。また、比例積分演算部20fは、偏差eの積分値または累積値に積分ゲインKiを乗じて積分演算値Oiを演算する。比例積分演算部20fは、比例演算値Op、積分演算値Oi及びバイアスの初期値b0を加算することにより操作信号MVを演算する。比例積分演算部20fによって演算された操作信号MVはドライバ(図示せず)に入力され、ドライバは操作信号MVに応じた電流を電磁コイル10aに出力する。
The proportional-
その結果、電磁コイル10aにより弁体10bが駆動され、油圧シリンダ11に供給される作動油の流量が調整される。その作動油の流量に応じて油圧シリンダ11が駆動され、その油圧シリンダ11の駆動量が、操向角センサ装置12により検出される。
As a result, the
次いで図4を参照して、開度調整処理について説明する。図4は開度調整処理を示すフローチャートである。この処理は、制御装置20の電源が投入されている間、繰り返し(例えば0.2秒間隔で)実行される処理であり、流量制御弁10の開度を調整する処理である。
Next, the opening degree adjusting process will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the opening adjustment process. This process is a process executed repeatedly (for example, at intervals of 0.2 seconds) while the power of the
制御装置20は開度調整処理に関し、まず、ハンドル5aの操舵角を取得し(S1)、取得した操舵角に基づき目標操向角(目標駆動量)を設定する(S2)。次いで、車輪3a,4aの操向角(駆動量)を取得し(S3)、取得した操向角と目標操向角との偏差(駆動量偏差)を演算する(S4)。次に、演算した偏差(駆動量偏差)に基づき、流量制御弁10の目標開度を設定する(S5)。流量制御弁10の開度を取得し(S6)、取得した開度と設定した目標開度との偏差e(開度偏差)を演算する(S7)。次いで、演算した偏差e(開度偏差)に比例ゲインKpを乗ずると共に(S8)、偏差e(開度偏差)の積分値または累積値に積分ゲインKiを乗ずる(S9)。次に、これらの乗算結果に基づき流量制御弁10の操作信号を設定し、流量制御弁10の開度を調整する(S10)。
Regarding the opening adjustment process, the
本実施の形態によれば、制御装置20(図3参照)は、開度センサ10cからの入力信号により流量制御弁10の開度を取得し、取得した開度に基づいて操作信号MVを演算して流量制御弁10の開度を調整するので、流量制御弁10に入力される制御信号MVの設定(修正)が迅速に行われ、流量制御弁10の制御の安定性を向上できる。さらに、目標開度演算部20dにおける流量制御弁10の目標開度の設定は、操向角センサ装置12から入力される車輪3a,4aの操向角と、目標操向角演算部20bにおいて演算される目標駆動量とに基づいて行われるので、流量制御弁10の開度と車輪3a,4aの操向角とを密接に関連付けることができる。
According to the present embodiment, the control device 20 (see FIG. 3) acquires the opening degree of the
以上のように、目標操向角演算部20bにおいて演算される目標操向角と、車輪3a,4aの操向角とに基づいて目標開度演算部20dにおいて流量制御弁10の目標開度が設定され、設定された目標開度に対し、流量制御弁10の開度がフィードバック制御されるので、流量制御弁10の安定性や外乱に左右されることが抑制され、流量制御弁10の制御の安定性を向上できる。さらに、それに伴い油圧シリンダ11の駆動制御を安定化させると共に、油圧シリンダ11の応答性を確保できる。
As described above, the target opening of the
また、開度偏差演算部20eにおいて流量制御弁10の開度と目標開度との偏差e(開度偏差)が演算され、比例積分演算部20fにおいて偏差eに比例ゲインKpを乗ずる比例制御および偏差eの積分値または累積値に積分ゲインKiを乗ずる積分制御により、流量制御弁10の操作信号MVが演算される。その結果、比例制御により流量制御弁10の開度をスムーズに目標開度に近づけることができると共に、積分制御により流量制御弁10の開度を目標開度に制御できる。これにより、流量制御弁10の開度の制御の安定性を向上できる。
Further, the deviation e (opening deviation) between the opening of the flow
さらに、流量制御弁10(図2参照)は油圧ポンプ9と油圧シリンダ11との間に配設されるものであり、油圧シリンダ11は車輪3a,4aを操向するものであるので、流量制御弁10の制御の安定性を向上させることで、車輪3a,4aの操向制御を安定化させると共に応答性を確保できる。その結果、ハンドル5aの操作に応じて車輪3a,4aをスムーズに操向できると共に、ハンドル5aの操作に対する車輪3a,4aの操向応答性を確保できる。
Further, the flow control valve 10 (see FIG. 2) is disposed between the
次に図5を参照して、制御装置20の目標開度演算部20d(図3参照)における目標開度の演算処理について説明する。図5(a)はドライバ(図示せず)から入力される電流と流量制御弁10の開度との対応関係(開度特性)を示す模式図である。流量制御弁10は入力される操作信号(本実施の形態では電流)に応じて無段階に開度が制御される装置であり、開度特性は電流に対して開度が正比例するもの(図5(a)破線)が理想的である。
Next, with reference to FIG. 5, the target opening calculation processing in the target
一方、流量制御弁10によっては、図5(a)実線に図示されるように、開度特性に直線的な比例性がないものがある。開度特性が図5(a)実線に図示される流量制御弁10は、電流が小さいときは開度がほとんど変化せず、電流を次第に大きくすると急激に開度が変化し始め、さらに電流を大きくするとわずかな電流の変化で開度が著しく変化するものである。以下、制御装置20で、開度特性が図5(a)実線に図示される流量制御弁10を制御する場合を説明する。
On the other hand, some
制御装置20の記憶部20a(図2参照)には、目標開度関数が設けられている。図5(b)を参照して、目標開度関数について説明する。図5(b)は目標開度関数の内容を模式的に示した模式図である。目標開度関数は、目標操向角と操向角との偏差(駆動量偏差)と、流量制御弁10の目標開度との対応関係を示す関数である。なお、目標操向角は目標操向角演算部20b(図3参照)により設定され、取得される操向角との偏差(駆動量偏差)は操向角偏差演算部20cにより演算される。目標開度演算部20dは、この目標開度関数を参照して、偏差(駆動量偏差)に対する流量制御弁10の目標開度を演算する。
A target opening degree function is provided in the
目標開度関数は、流量制御弁10の操作信号(電流)に対する開度の情報(図5(a))と関連付けて設定されている。即ち、流量制御弁10は、図5(a)に示すように、電流が小さいときは開度がほとんど変化しないので、目標開度関数は、図5(b)に示すように、電流に対して開度が正比例する理想的な流量制御弁のときの目標開度(図5(b)破線)に対して、偏差(駆動量偏差)が小さいときは目標開度が大きくなる(同一の偏差であれば、図5(b)の実線は破線より目標開度が大きい)ように設定されている。これにより、流量制御弁10の個々の特性に応じた目標開度関数を設定することができ、偏差が小さいとき(電流が小さいとき)の流量制御弁10の制御の応答性を向上できる。なお、目標開度演算部20d(図3参照)により目標開度が大きく設定されても、制御される油圧シリンダ11による操向角が制御装置20にフィードバックされるので、目標操向角演算部20bが設定した目標操向角に、車輪3a,4a(図2参照)の操向角が制御される。
The target opening degree function is set in association with the opening degree information (FIG. 5A) with respect to the operation signal (current) of the
次に、図5(c)を参照して、制御装置20を用いて流量制御弁10を制御した結果について説明する。図5(c)は偏差(駆動量偏差)と流量制御弁10の開度との対応関係を示す模式図である。流量制御弁10は、開度特性(電流−開度特性)に直線的な比例性がないものである(図5(a)参照)。この流量制御弁10の開度特性は、流量制御弁10の固有の特性であるため変えることはできないが、制御装置20により流量制御弁10を制御することで、図5(c)に示すように、偏差(駆動量偏差)に対する流量制御弁10の開度を直線的な比例関係とすることができる。
Next, the result of controlling the
次いで、図6及び図7を参照して、本実施の形態における制御装置20(以下「本発明品」と称す)と比較例とを対比することにより、本発明品についてさらに説明する。図6は、比較例における制御装置100の電気的構成を示すブロック図である。なお、第1実施の形態と同一の部分は、同じ符号を付して説明を省略する。図6に示すように、比較例における制御装置100は、目標開度演算部20d及び開度偏差演算部20eを備えていない点、比例積分演算部20fに代えて比例演算部102を備える点で、制御装置20と相違する。
Next, the product of the present invention will be further described by comparing the control device 20 (hereinafter referred to as “the product of the present invention”) in the present embodiment with a comparative example with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the
制御装置100の操向角偏差演算部101は、操向角センサ装置12からの入力信号に基づき車輪3a,4aの操向角(駆動量)を取得し、取得した操向角と目標操向角演算部20bにより演算された目標操向角との偏差e(駆動量偏差)を演算する。比例演算部102は、偏差eに比例ゲインKpを乗じて比例演算値Opを演算し、バイアスの初期値b0を加算することにより操作信号MVを演算する。比例演算部102によって演算された操作信号MVはドライバ(図示せず)に入力され、ドライバは操作信号MVに応じた電流を電磁コイル10aに出力する。
The steering angle
その結果、電磁コイル10aにより弁体10bが駆動され、油圧シリンダ11に供給される作動油の流量が調整される。その作動油の流量に応じて油圧シリンダ11が駆動され、その油圧シリンダ11の駆動量が、操向角センサ装置12により検出される。
As a result, the
次に、図7を参照して、本発明品(制御装置20)及び比較例における制御装置100が搭載された車両1(図1参照)を用いて動作試験を行った結果を説明する。図7(a)は比較例における制御装置100により制御された流量制御弁10及び油圧シリンダ11の動作試験結果であり、図7(b)は本発明品により制御された流量制御弁10及び油圧シリンダ11の動作試験結果である。
Next, with reference to FIG. 7, the result of performing an operation test using the vehicle 1 (see FIG. 1) on which the product of the present invention (control device 20) and the
この動作試験においては、目標操向角演算部20b(図3及び図6参照)により演算される目標操向角を操向角偏差演算部20c,101に入力するのに代えて、波形出力器の出力波形を目標操向角として操向角偏差演算部20c,101に入力した。動作試験の再現性を高めるためである。このときの操向角センサ装置12により検出される車輪3a,4aの操向角、操向角偏差演算部20c,101において演算される目標操向角と操向角との偏差、開度センサ10cにより検出される流量制御弁10の開度を測定した。なお、図6に開度センサ10cは図示されていないが、開度は流量制御弁10の差動トランスの出力信号により検出した。
In this operation test, instead of inputting the target steering angle calculated by the target steering
波形出力器から出力波形を操向角偏差演算部20c,101(図3及び図6参照)に繰り返し入力することで、図7(a)及び図7(b)に示すように目標操舵角を±14度、0.2Hzに設定した。作動油の温度を次第に上昇させたところ、比較例では図7(a)に示すように開度が振動し始め、それに伴い操向角も振動し始めた。また、偏差の最大値(遅れ量)が−3度より大きくなった。その結果、車輪3a,4aが左右に細かく振動し操舵性が悪化すると共に、応答性も悪化した。
By repeatedly inputting the output waveform from the waveform output device to the steering angle
これに対し本発明品では、比較例において振動が始まる作動油の温度になっても、図7(b)に示すように開度や操向角に振動が生じることはなかった。また、目標操向角に対する操向角の遅れ時間は0.2秒以内であり、偏差の最大値は3度以内であった。その結果、運転者に違和感を与えることなくスムーズな操舵を実現できると共に、応答性を確保できることが明らかとなった。これは、制御装置20を用いて流量制御弁10を制御することにより、図5(c)に示すように、偏差(駆動量偏差)に対する流量制御弁10の開度を直線的な比例関係とすることができたからである。
On the other hand, in the product of the present invention, even when the temperature of the hydraulic oil at which the vibration starts in the comparative example, the opening degree and the steering angle did not vibrate as shown in FIG. Further, the delay time of the steering angle with respect to the target steering angle was within 0.2 seconds, and the maximum deviation was within 3 degrees. As a result, it has been clarified that smooth steering can be realized and responsiveness can be ensured without causing the driver to feel uncomfortable. By controlling the
なお、図4に示すフローチャート(開度調整処理)において、請求項1記載の目標駆動量設定手段としてはS2の処理が、駆動量取得手段としてはS3の処理が、目標開度設定手段としてはS4及びS5の処理が、開度取得手段としてはS6の処理が、開度調整手段としてはS7,S8,S9及びS10の処理がそれぞれ該当する。請求項3記載の駆動量偏差演算手段としてはS4の処理が、対応関係参照手段としてはS5の処理において、目標開度関数(図5(b)参照)に基づいて目標開度を設定する処理がそれぞれ該当する。請求項5記載の開度偏差演算手段としてはS7の処理が、操作信号演算手段としてはS8,S9及びS10の処理がそれぞれ該当する。
In the flowchart (opening adjustment process) shown in FIG. 4, the process of S2 is performed as the target drive amount setting means according to claim 1, the process of S3 is performed as the drive amount acquisition means, and the target opening setting means is The processes of S4 and S5 correspond to the process of S6 as the opening degree obtaining means, and the processes of S7, S8, S9 and S10 as the opening degree adjusting means, respectively. The process of setting the target opening based on the target opening function (see FIG. 5B) in the process of S4 as the driving amount deviation calculating means according to
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値(例えば、各構成の数量等)は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。 The present invention has been described above based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. It can be easily guessed. For example, the numerical values (for example, the quantity of each component) given in the above embodiment are examples, and other numerical values can naturally be adopted.
上記実施の形態では、輸送用の車両1に油圧アクチュエータとしての油圧シリンダが適用された場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の油圧アクチュエータに適用することも可能である。他の油圧アクチュエータとしては、例えば、油圧ロータリアクチュエータを挙げることができる。また、輸送用の車両だけでなく、建設機械や工作機械、鋳造用設備、搬送システム、鉱業機械、農業機械、包装設備、物流システム、産業用ロボット等に適用することも可能である。 In the above-described embodiment, the case where the hydraulic cylinder as the hydraulic actuator is applied to the vehicle 1 for transportation has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and can be applied to other hydraulic actuators. Examples of other hydraulic actuators include a hydraulic rotary actuator. In addition to transportation vehicles, the present invention can also be applied to construction machines, machine tools, casting equipment, transport systems, mining machines, agricultural machinery, packaging equipment, logistics systems, industrial robots, and the like.
上記実施の形態では、車輪3a,4aの操舵装置がシリンダ直動方式の場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、ラック&ピニオン方式、リンク方式等の操舵装置に適用することも可能である。
In the above embodiment, the case where the steering device for the
上記実施の形態では、油圧シリンダ11(油圧アクチュエータ)の駆動量として操向軸3cの回動角(操向角)を検出する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、油圧アクチュエータの用途に応じて種々の状態量を駆動量として検出することが可能である。例えば、ピストンロッド11aの伸縮量を駆動量として検出することも可能である。
In the above-described embodiment, the case where the rotation angle (steering angle) of the
上記実施の形態では、駆動量偏差と流量制御弁10の目標開度との対応関係を示すものとして目標開度関数(図5(b)参照)を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、駆動量偏差と流量制御弁10の目標開度との対応関係をマップにしたものを用いることも可能である。
In the above embodiment, the target opening function (see FIG. 5B) has been described as indicating the correspondence between the driving amount deviation and the target opening of the
上記実施の形態では、流量制御弁10は、電流が小さいときは開度がほとんど変化しないので(図5(a)参照)、目標開度関数(図5(b)参照)を、電流に対して開度が正比例する理想的な流量制御弁のときの目標開度(図5(b)破線)に対して、偏差が小さいときは目標開度が大きくなるように設定した。目標開度関数は流量制御弁10の特性に応じて設定できるので、電流が小さいときに開度が大きく変化する流量制御弁であれば、偏差が小さいときは目標開度が小さくなるように設定することが可能である。これにより、上記実施の形態と同様に、制御の応答性を向上させることが可能である。
In the above embodiment, since the opening degree of the
3a,4a 車輪
8 油圧ポンプ(油圧源)
10 流量制御弁
11 油圧シリンダ(油圧アクチュエータ)
20 制御装置
3a,
10
20 Control device
Claims (5)
前記油圧アクチュエータの目標駆動量を設定する目標駆動量設定手段と、
前記油圧アクチュエータの駆動量を取得する駆動量取得手段と、
その駆動量取得手段により取得される前記油圧アクチュエータの駆動量と、前記目標駆動量設定手段により設定される前記油圧アクチュエータの目標駆動量とに基づいて前記流量制御弁の目標開度を設定する目標開度設定手段と、
前記流量制御弁の開度を取得する開度取得手段と、
その開度取得手段により取得される前記流量制御弁の開度と、前記目標開度設定手段により設定される目標開度とに基づいて前記流量制御弁の開度を調整する開度調整手段とを備えていることを特徴とする制御装置。 In the control device of the flow rate control valve that controls the flow rate of the hydraulic oil supplied to the hydraulic actuator according to the opening degree,
Target drive amount setting means for setting a target drive amount of the hydraulic actuator;
Drive amount acquisition means for acquiring the drive amount of the hydraulic actuator;
A target for setting the target opening of the flow control valve based on the drive amount of the hydraulic actuator acquired by the drive amount acquisition means and the target drive amount of the hydraulic actuator set by the target drive amount setting means Opening setting means;
An opening degree obtaining means for obtaining an opening degree of the flow control valve;
An opening adjusting means for adjusting the opening of the flow control valve based on the opening of the flow control valve acquired by the opening acquiring means and the target opening set by the target opening setting means; A control device comprising:
前記油圧アクチュエータは、車輪を操向する油圧シリンダであることを特徴とする請求項1記載の制御装置。 The flow rate control valve is disposed between a hydraulic source and the hydraulic actuator,
The control device according to claim 1, wherein the hydraulic actuator is a hydraulic cylinder that steers a wheel.
前記駆動量取得手段により取得される前記油圧アクチュエータの駆動量と、前記目標駆動量設定手段により設定される前記油圧アクチュエータの目標駆動量との偏差である駆動量偏差を演算する駆動量偏差演算手段と、
その駆動量偏差演算手段により演算される駆動量偏差に対し、その駆動量偏差と前記流量制御弁の目標開度との対応関係を参照して、前記流量制御弁の目標開度を設定する対応関係参照手段とを備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。 The target opening setting means includes
Driving amount deviation calculating means for calculating a driving amount deviation which is a deviation between the driving amount of the hydraulic actuator acquired by the driving amount acquiring means and the target driving amount of the hydraulic actuator set by the target driving amount setting means. When,
Correspondence for setting the target opening degree of the flow control valve with reference to the correspondence relationship between the driving amount deviation and the target opening degree of the flow control valve with respect to the driving amount deviation calculated by the driving amount deviation calculating means The control device according to claim 1, further comprising a relationship reference unit.
前記開度取得手段により取得される前記流量制御弁の開度と、前記目標開度設定手段により設定される目標開度との偏差である開度偏差を演算する開度偏差演算手段と、
その開度偏差演算手段により演算される開度偏差に所定の比例ゲインを乗ずる比例制御および前記開度偏差の積分値または累積値に所定の積分ゲインを乗ずる積分制御により前記流量制御弁の操作信号を演算する操作信号演算手段とを備えていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の制御装置。 The opening degree adjusting means is
An opening degree deviation calculating means for calculating an opening degree deviation which is a deviation between the opening degree of the flow rate control valve acquired by the opening degree acquiring means and the target opening degree set by the target opening degree setting means;
The operation signal of the flow rate control valve is controlled by proportional control for multiplying the opening deviation calculated by the opening deviation calculating means by a predetermined proportional gain and by integral control for multiplying the integral value or cumulative value of the opening deviation by a predetermined integral gain. The control device according to claim 1, further comprising: an operation signal calculation unit that calculates.
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