JP2576627B2 - 流体アクチュエータの制御装置 - Google Patents

流体アクチュエータの制御装置

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JP2576627B2 JP1114420A JP11442089A JP2576627B2 JP 2576627 B2 JP2576627 B2 JP 2576627B2 JP 1114420 A JP1114420 A JP 1114420A JP 11442089 A JP11442089 A JP 11442089A JP 2576627 B2 JP2576627 B2 JP 2576627B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、電磁弁を経る作動流体で駆動される流体ア
クチュエータを、その位置検出信号に基づいてフィード
バック制御する制御装置に関する。
<従来の技術> 従来、この種の制御装置として、例えば第4図に示す
ようなものがある。この制御装置は、油圧シリンダ21の
両端のポートに、電磁比例式制御弁22を介して油圧源23
からの圧油を切換供給するとともに、油圧シリンダ21の
ロッド21aの速度を検出するセンサ24からの速度検出信
号Vfと目標速度を表わす速度指令信号Viをコントローラ
25に入力し、コントローラ25で両信号の偏差Vi−Vfを求
め、これに制御特性に関する補償演算を施して、速度制
御信号Vcとして上記電磁比例式制御弁22のソレノイド22
aに出力するものである。
ところで、作動油の粘度は温度上昇と共に低下するか
ら、電磁比例式制御弁22の開度が一定の場合、油圧シリ
ンダ21には高温になるほど多量の作動油が供給される。
従って、油圧シリンダ21の往復速度を一定に保つには、
コントローラ25から出力する速度制御信号Vcを、第5図
(a)に示すように高温になるほど大きくして、制御弁
22をその開度を小さくする図中右シンボル位置側に切り
換える必要がある。換言すれば、油温の変動によって速
度制御信号Vcにドリフトが生じることになる。この速度
制御信号Vcの温度ドリフトは、油温変化を検出して解析
的に解消するのが難しいため、上記制御装置では、コン
トローラ25内に上記偏差信号Vi−Vfを積分補償する積分
回路を設けて、温度ドリフト分をオフセットした速度制
御信号を出力し、シリンダ速度の定常偏差をなくすよう
にしている。
<発明が解決しようとする課題> ところが、上記従来の制御装置は、コントローラ25内
に積分回路を設け、この積分回路では単に偏差信号を積
分しているだけなので、次のような問題がある。即ち、
温度ドリフトによる定常偏差Bをなくするように積分ゲ
インを大きくすると速度制御信号Vcにより制御弁22を介
して駆動される油圧シリンダ21の応答(シリンダ速度)
は、第5図(b)に示すように、目標速度Viに対してオ
ーバシュートAを生じる。一方、積分ゲインを小さくす
ると、温度ドリフトをなくすることができない。
そこで、本発明の目的は、制御特性を補償すべく本来
の検出信号を積分する積分手段と、温度ドリフトによる
検出信号を解消する積分手段を別々に制御装置に併設す
ることによって、電磁弁を介して流体アクチュエータを
オーバーシュート等のない良好な制御特性に維持しつ
つ、温度ドリフトによる定常偏差を皆無にすることがで
きる流体アクチュエータを制御装置を提供することであ
る。
<課題を解決するための手段> 上記目的を達成するため、本発明の流体アクチュエー
タの制御装置は、第1図に例示するように、電磁弁22を
経る作動流体で駆動される流体アクチュエータ21の作動
を検出するセンサ24からの検出信号Vfを受け、この検出
信号Vfを指令信号Viから減算して得た偏差信号Veに補償
演算を施して、制御信号Vcとして上記電磁弁22に出力す
るものにおいて、制御特性を補償すべく上記偏差信号Ve
を積分して制御信号Vcとして出力するゲインの小さい第
1積分手段4と、温度変動による制御信号のドリフトを
解消すべく上記偏差信号Veを積分して制御信号Vcとして
出力するゲインの大きい第2積分手段5と、流体アクチ
ュエータ21の非定常作動時には上記第1積分手段4を動
作させ、流体アクチュエータ21が定常状態に達したとき
上記第1積分手段4に代えて上記第2積分手段5を動作
させる切換手段6を設けたことを特徴とする。
また、第2図に例示するように、上記制御装置の切換
手段6を省略し、第1積分手段14の前段に偏差信号Ve中
の高周波信号のみを通過させるハイパスフィルタ12を設
け、第2積分手段15の前段に偏差信号中の低周波信号の
みを通過させるローパスフィルタ13を設けて制御装置を
構成することもできる。
<作用> 起動直後,停止直前などの流体アクチュエータ21が非
定常状態にあるとき、切換手段6によってゲインの小さ
い第1積分手段4が動作し、偏差信号Ve(=Vi−Vf)を
積分し、過渡応答特性を改善するように補償を施して制
御信号Vcとして出力する。従って、この制御信号Vcで制
御される電磁弁22を経る作動流体で駆動される流体アク
チュエータ21の応答は、振動やオーバーシュートを生じ
ることなく指令信号の変化に追従せしめられ、制御特性
が向上する。次に、流体アクチュエータ21の動きが定常
状態に達すると、切換手段6によってゲインの大きい第
2積分手段5が第1積分手段4に代わって動作し、偏差
信号Veを積分し、温度ドリフトを解消するように補償を
施して制御信号Vcとして出力する。従って、この制御信
号Vcで制御される電磁弁22を経る作動流体で駆動される
流体アクチュエータ21の動きに存する定常偏差が皆無と
なり、流体アクチュエータ21の動きは指令信号Viに一致
して変化する。
また、上記切換手段6を省略し、ハイパスフィルタ12
とローパスフィルタ13を設けた制御装置においては、ハ
イパスフィルタ12が偏差信号Ve中の温度ドリフトによる
低周波の信号をカットして第1積分手段14に出力する一
方、ローパスフィルタ13が偏差信号Ve中の高周波の信号
をカットして第2積分手段15に出力するので、上述と同
様に第1積分手段14で制御特性を補償が、第2積分手段
15で温度ドリフトの補償が夫々行なわれる。また、この
制御装置では、両積分手段14,15が常時動作するので、
非定常状態においても温度ドリフトを解消でき、定常状
態においても温度ドリフト以外の外乱に直ちに対応する
ことができる。
<実施例> 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。
第1図は本発明の制御装置を備えた流体アクチュエー
タの制御系の一例を示すブロック線図であり、この制御
系は、既述の第4図と同じ油圧源23,電磁比例式制御弁2
2,油圧シリンダ21,速度センサ24をもち、速度制御信号V
cに対して速度検出信号Vfを出力する制御対象ブロック
1と、図中の破線で囲まれた各ブロックを備えたコント
ローラ2からなる。
上記コントローラ2は、制御対象ブロック1の速度セ
ンサ24からフィードバックされる速度検出信号Vfを速度
指令信号Viから減算して、偏差信号Ve(=Vi−Vf)を出
力する減算器3と、制御特性を補償すべく上記偏差信号
Veを積分するゲインの小さい(例えば5以下)第1積分
器4と、温度変動による速度制御信号Vcのドリフトを消
去すべく上記偏差信号Veを積分するゲインの大きい(例
えば50以上)第2積分器5と、上記減算器3からの偏差
信号Veを、油圧シリンダ21の非定常作動時に第1積分器
4へ、定常作動時に第2積分器5へ切換入力するスイッ
チ手段6と、上記両積分器4,5からの信号を加算して速
度制御信号Veとして制御対象ブロック1に出力する加算
器7から構成される。なお、スイッチ手段6は、速度指
令信号Viと速度検出信号Vfの変化に基づいて、油圧シリ
ンダ21の作動が定常状態にあるか否かを判断し、自動的
に偏差信号Veの切り換えを行なうようになっている。
上記構成のコントローラ2による油圧シリンダ21の制
御について次に述べる。
制御対象ブロック1内の速度センサ24は、油圧シリン
ダ21のロッド21aの速度を検出して、速度検出信号Vfを
コントローラ2の減算器3に出力する、減算器3は、こ
の速度検出信号Vfを速度指令信号Viから減じて、偏差信
号Ve(=Vi−Vf)を出力する。いま、油圧シリンダ21が
起動直後あるいは定時直前などの非定常作動状態にある
とき、スイッチ手段6は、これを検知して切り換わり、
上記偏差信号Veを第1積分器4へ入力する。すると、ゲ
インの小さい第1積分器4は、偏差信号Veを積分し、過
渡応答特性を改善するように補償を施して出力する。次
いで、加算器7は、第2積分器5からの出力信号がない
ので、上記第1積分器4からの出力信号を速度制御信号
Vcとして制御対象ブロック1の電磁比例式制御弁22に出
力する。従って、この制御弁22を経る圧油で駆動される
油圧シリンダ21の応答(シリンダ速度)は、振動やオー
バーシュート(第5図(b)参照)を生じることなく速
度指令信号Viの変化に追従せしめられ、過渡応答等の制
御特性が向上する。
次に、油圧シリンダ21を速度が略一定の定常作動状態
に達すると、スイッチ手段6は、これを検知して切り換
わり、偏差信号Veを第2積分器5へ入力する。すると、
ゲインの大きい第2積分器5は、偏差信号Veを積分し、
温度ドリフトを解消するように補償を施して出力する。
次いで、加算器7は、上記第2積分器5からの出力信号
と第1積分器4が作動時に積分補償した最終出力信号を
加算するが、後者の信号は定常作動状態に達する時点で
殆んど0になっているから、前者の大きなゲインの積分
で作成された出力信号が、速度制御信号Vcとして制御弁
22に出力される。従って、この制御弁22を経る圧油で駆
動される油圧シリンダ21の速度の定常偏差(第5図
(b)のB参照)が0になり、シリンダ速度は速度指令
信号Viに一致して変化することになる。
第2図は、本発明の制御装置の他の実施例を示すブロ
ック線図である。この制御装置は、第1図で述べたコン
トローラ2のスイッチ手段6を省略し、これに代えて第
1積分器14,第2積分器15と減算器3の間に夫々ハイパ
スフィルタ12,ローパスフィルタ13を設けるとともに、
加算器7の出力信号を増幅して速度制御信号Vcとして出
力するアンプ16を設けている。ハイパスフィルタ12は、
第3図(a)に示すように、偏差信号Ve中の周波数がF1
以上の本来の信号成分だけを第1積分器14へ通過させ、
ローパスフィルタ13は、第3図(b)に示すように、偏
差信号Ve中の温度ドリフトによる周波数がF2以下の信号
成分だけを第2積分器15へ通過させる。そして、第1積
分器14は制御特性を補償すべく、第2積分器15は温度ド
リフトを補償すべく夫々の信号成分を積分する。なお、
上記両積分器14,15のゲインの大,小は問わない。
従って、この制御装置も、第1図で述べた実施例と同
様に動作し、油圧シリンダ21の過渡応答等の速度制御特
性が向上するとともに、速度の定常偏差が0になる。さ
らに、この制御装置では、両積分器14,15が常時動作す
るので、非定常状態においても温度ドリフトを解消でき
るとともに、定常状態においても温度ドリフト以外の外
乱に起因する偏差を補償でき、油圧シリンダ21の位置決
め時の剛性を高め得て、常に所望の制御特性を維持する
ことができる。
なお、上記実施例では、コントローラ2をアナログ回
路として構成したが、これを公知の手法でディジタル化
して、コントローラたるコンピュータを駆動する積分プ
ログラムやフィルタプログラム等のソフトウェアとして
構成することもできる。また、流体アクチュエータは、
実施例の油圧シリンダに限らず、制御対象を流体アクチ
ュエータの速度でなく位置にすることもできる。
さらに、本発明が図示の実施例に限られないのはいう
までもない。
<発明の効果> 以上の説明で明らかなように、本発明の流体アクチュ
エータの制御装置は、電磁弁を経る作動流体で駆動され
る流体アクチュエータの作動状態検出信号Vfと指令信号
Viの偏差信号Veに補償を施して、制御信号Vcとして上記
電磁弁に出力するものにおいて、切換手段あるいはハイ
パスフィルタ,ローパスフィルタを用いて、非定常状態
時の偏差信号Veを第1積分手段で積分して過渡応答特性
を補償する一方、定常状態時の偏差信号Veを第2積分手
段で積分して温度ドリフトを解消し、両積分手段からの
出力信号を制御信号Vcとして出力するようにしているの
で、流体アクチュエータをオーバーシュート等のない良
好な制御特性に維持しつつ、温度ドリフトによる定常偏
差を0にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御装置の一実施例を備えた流体アク
チュエータの制御系を示すブロック線図、第2図は他の
実施例を備えた同様のブロック線図、第3図は第2図の
フィルタの特性を示す図、第4図は従来の制御系を示す
全体図、第5図(a),(b)は従来の制御信号の温度
ドリフト,シリンダ速度の応答を示す図である。 1……制御対象、2……コントローラ、3……減算器、 4,14……第1積分器、5,15……第2積分器、 7……加算器、12……ハイパスフィルタ、 13……ローパスフィルタ、Vi……速度指令信号、 Vf……速度検出信号、Ve……偏差信号、 Vc……速度制御信号。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁弁(22)を経る作動流体で駆動される
    流体アクチュエータ(21)の作動を検出するセンサ(2
    4)からの検出信号(Vf)を受け、この検出信号(Vf)
    を指令信号(Vi)から減算して得た偏差信号(Ve)を補
    償演算を施して、制御信号(Vc)として上記電磁弁(2
    2)を出力する流体アクチュエータの制御装置におい
    て、制御特性を補償すべく上記偏差信号(Ve)を積分し
    て制御信号(Vc)として出力するゲインの小さい第1積
    分手段(4)と、温度変動等によるドリフトを解消すべ
    く上記偏差信号(Ve)を積分して制御信号(Vc)として
    出力するゲインの大きい第2積分手段(5)と、流体ア
    クチュエータ(21)の非定常作動時には上記第1積分手
    段(4)を動作させ、流体アクチュエータ(21)が定常
    状態に達したとき上記第1積分手段(4)に代えて上記
    第2積分手段(5)を動作させる切換手段(6)を設け
    たことを特徴とする流体アクチュエータの制御装置。
  2. 【請求項2】電磁弁(22)を経る作動流体で駆動される
    流体アクチュエータ(21)の作動を検出するセンサ(2
    4)からの検出信号(Vf)を受け、この検出信号(Vf)
    を指令信号(Vi)から減算して得た偏差信号(Ve)に補
    償演算を施して、制御信号(Vc)として上記電磁弁(2
    2)に出力する流体アクチュエータの制御装置におい
    て、 上記偏差信号(Ve)を受けるハイパスフィルタ(12)
    と、制御特性を補償すべく上記ハイパスフィルタ(12)
    の出力信号を積分して制御信号(Vc)として出力する第
    1積分手段(14)と、上記偏差信号(Ve)を受けるロー
    パスフィルタ(13)と、温度変動によるドリフトを解消
    すべく上記ローパスフィルタ(13)の出力信号を積分し
    て制御信号(Vc)として出力する第2積分手段(15)を
    設けたことを特徴とする流体アクチュエータの制御装
    置。
JP1114420A 1989-05-08 1989-05-08 流体アクチュエータの制御装置 Expired - Lifetime JP2576627B2 (ja)

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