JP2652023B2 - Hydraulic flow control method for hydraulic device having single rod cylinder - Google Patents

Hydraulic flow control method for hydraulic device having single rod cylinder

Info

Publication number
JP2652023B2
JP2652023B2 JP62336381A JP33638187A JP2652023B2 JP 2652023 B2 JP2652023 B2 JP 2652023B2 JP 62336381 A JP62336381 A JP 62336381A JP 33638187 A JP33638187 A JP 33638187A JP 2652023 B2 JP2652023 B2 JP 2652023B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
hydraulic
piston
control
receiving area
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62336381A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01176805A (en
Inventor
信良 羽生田
敏明 大倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYB Corp
Original Assignee
Kayaba Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kayaba Industry Co Ltd filed Critical Kayaba Industry Co Ltd
Priority to JP62336381A priority Critical patent/JP2652023B2/en
Publication of JPH01176805A publication Critical patent/JPH01176805A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2652023B2 publication Critical patent/JP2652023B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、油圧制御装置の制御方法に関し、特にシリ
ンダ室に油圧を供給する際の制御方法に関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control method for a hydraulic control device, and more particularly to a control method for supplying hydraulic pressure to a cylinder chamber.

(従来の技術) 従来、高精度を要する油圧サーボ系においては、第5
図(a)に示すような、シリンダ1内を摺動するピスト
ン2の片側面よりシリンダ1外側に伸長するロッド3を
有する片ロッドシリンダの使用を避けるのが一般的であ
った。これは、片ロッドシリンダであると、シリンダ室
1a側とシリンダ室1b側ではピストン2の受圧面積がロッ
ド3の断面積分だけ異なり、同一の圧力で油を供給して
もピストンの運動方向によって摺動速度が異なり、系の
特性が変化してしまうため、高精度なサーボ系を実現す
ることが困難であるという理由による。
(Prior Art) Conventionally, in a hydraulic servo system requiring high accuracy,
It has been general to avoid using a single rod cylinder having a rod 3 extending outside the cylinder 1 from one side of a piston 2 sliding in the cylinder 1 as shown in FIG. If this is a single rod cylinder, the cylinder chamber
On the 1a side and the cylinder chamber 1b side, the pressure receiving area of the piston 2 differs by the sectional integral of the rod 3, and even if oil is supplied at the same pressure, the sliding speed differs depending on the direction of movement of the piston, and the characteristics of the system change. Therefore, it is difficult to realize a highly accurate servo system.

そこで、高精度を要する油圧サーボ系においては、第
5図(b)に示すような、ピストン2の両側面よりシリ
ンダ外側に伸長するロッド3,3を有する両ロッドシリン
ダを用いていた。
Therefore, in a hydraulic servo system requiring high accuracy, a double rod cylinder having rods 3, 3 extending outward from both sides of the piston 2 to the outside of the cylinder as shown in FIG. 5 (b) is used.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、両ロッドシリンダを用いた場合、片ロ
ッドシリンダと同一のシリンダストロークを得るために
は、片ロッドシリンダに比較してピストン中立時で約1.
3倍の全長となる。また、一方のロッド先端から他方の
ロッド先端までのロッド作動域で比較すると、両ロッド
シリンダは片ロッドシリンダの約1.5倍の長さが必要で
ある。従って、取り付けの際に大きな空間を必要とし、
サーボ系の制御装置の大型化を招くという問題点があっ
た。
(Problems to be solved by the invention) However, when using both rod cylinders, in order to obtain the same cylinder stroke as a single rod cylinder, it is about 1.
It becomes three times the total length. Further, when compared in the rod operating range from one rod tip to the other rod tip, both rod cylinders need to be about 1.5 times as long as one rod cylinder. Therefore, a large space is required for installation,
There is a problem that the servo system control device is increased in size.

また、部品点数も多くなるので、コスト面においても
片ロッドシリンダよりも高価になる。
Further, since the number of parts is increased, the cost is higher than that of the single rod cylinder.

本発明は上記従来例の問題点に鑑みなされたもので、
安価で取り付け空間が小さくてすむ片ロッドシリンダを
用いて、高精度なサーボ系を実現できる片ロッドシリン
ダの制御方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of the above conventional example,
It is an object of the present invention to provide a single rod cylinder control method which can realize a highly accurate servo system using a single rod cylinder which is inexpensive and requires a small mounting space.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明に係る油圧流量制御方
法は、シリンダと、このシリンダ内を摺動するピストン
と、このピストンの片側面より前記シリンダ外部に伸長
するロッドとを有する片ロッドシリンダに対して、前記
ピストンによる区画された各シリンダ室に制御入力を受
けたサーボ弁からの油圧を供給して前記ピストンの摺動
動作を行う片ロッドシリンダを有する油圧装置の油圧流
量制御方法において、次のように行うことを特徴として
いる。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a hydraulic flow rate control method according to the present invention comprises a cylinder, a piston sliding in the cylinder, and a piston extending from one side of the piston to the outside of the cylinder. A hydraulic cylinder having a single rod cylinder that performs a sliding operation of the piston by supplying a hydraulic pressure from a servo valve that has received a control input to each cylinder chamber partitioned by the piston to a single rod cylinder having a rod that performs the sliding operation. The method of controlling the hydraulic flow rate of the apparatus is characterized in that the method is performed as follows.

前記ピストンのロッド伸長側を受圧面積A1とし他方側
を受圧面積A2とした場合、受圧面積がそれぞれA1及びA2
である両ロッドシリンダとみなして線形制御理論による
制御系をそれぞれ設計して2種類の状態フィートバック
ベクトルを設定する。
When the piston rod extension side is the pressure receiving area A1 and the other side is the pressure receiving area A2, the pressure receiving areas are A1 and A2, respectively.
Then, control systems based on the linear control theory are respectively designed by considering the two rod cylinders, and two kinds of state feedback vectors are set.

前記制御入力は、サンプリング時間毎に検出される多
変数制御における系の状態を示す状態変数ベクトルと、
前記状態フィートバックベクトルの一方のベクトルとの
内積で演算される。
The control input is a state variable vector indicating the state of the system in the multivariable control detected for each sampling time,
It is calculated by the inner product of the state feedback vector and one of the vectors.

そして、前記制御入力の符号により次のサンプリング
時間で使用する状態フィートバックベクトルを選択し、
この状態フィートバックベクトルを基に演算された制御
入力により、サーボ弁からの油圧供給量を制御する。
And selecting the state feedback vector to be used at the next sampling time according to the sign of the control input,
The amount of hydraulic pressure supplied from the servo valve is controlled by a control input calculated based on the state feedback vector.

しかがって、制御入力の符号から油圧の供給側が受圧
面積A1のシリンダ室であるか受圧面積A2のシリンダ室で
あるかを一定周期毎に検出することができ、それに応じ
て受圧面積がA1又はA2である両ロッドシリンダとみなし
て動作させることができ、それぞれの場合に最適な制御
を実現できる。
Thus, it is possible to detect at regular intervals whether the hydraulic pressure supply side is the cylinder chamber having the pressure receiving area A1 or the cylinder chamber having the pressure receiving area A2 from the sign of the control input. Alternatively, the operation can be performed assuming that both rod cylinders are A2, and optimal control can be realized in each case.

サーボ弁からシリンダ室への油圧の供給は、制御器か
らの電流信号によりサーボ弁のスプールを移動させ、ポ
ンプに通じるポートの開口面積を変化させることによっ
て行われる。
The supply of hydraulic pressure from the servo valve to the cylinder chamber is performed by moving the spool of the servo valve by a current signal from the controller and changing the opening area of the port leading to the pump.

制御入力としての前記電流信号は、片ロッドシリンダ
のピストンのそれぞれの受圧面積A1,A2に対して設定さ
れた状態フィードバックベクトル と制御系の状態量の積により求められる。状態量を状態
変数ベクトル として表わし、状態フィードバックベクトルを とすると、制御入力uは によって求められる。状態フィードバックベクトル は2次形式の評価関数を最小にするよう設計され、 で与えられる。
The current signal as a control input is a state feedback vector set for each pressure receiving area A1, A2 of the piston of the single rod cylinder. And the state quantity of the control system. State variables as state variable vector And the state feedback vector is Then, the control input u becomes Required by State feedback vector Is designed to minimize the quadratic form of the evaluation function, Given by

ここで のリカッティの行列方程式を満足するものである。here Satisfy the Riccati matrix equation of

は制御入力uの重み行列であり、入力のパワーが無限大
となるような実現不可能な解に到達するのを防止する。
Is a weight matrix for the control input u, which prevents reaching an unrealizable solution such that the power of the input becomes infinite.

は状態変数に対する重み行列で、精度よく制御したい状
態変数に対応する重みを大きくとることにより、種々の
状態フィードバックベクトルを設計することができる。
Is a weight matrix for the state variables, and various state feedback vectors can be designed by increasing the weight corresponding to the state variables to be controlled with high accuracy.

は制御系の特性から求められる行列であり、例えばシリ
ンダの受圧面積や、また、構造物上の付加マスを動作さ
せて構造物の制振を行なう制振装置においては、構造物
および付加マスの質量、ばね定数、減衰定数等の数値と
なる。従って、これらの行列により受圧面積 又は受圧面積 に適した状態フィードバックベクトルを設計することが
でき、この状態フィードバックベクトルを用いて片ロッ
ドシリンダをそれぞれの受圧面積に等しい両ロッドシリ
ンダとして制御することができる。
Is a matrix obtained from the characteristics of the control system.For example, in a pressure-receiving area of a cylinder, or in a vibration damping device for damping a structure by operating an additional mass on the structure, the structure and the additional mass Numerical values such as mass, spring constant, and damping constant. Therefore, the pressure receiving area Or pressure receiving area Can be designed so that the single rod cylinder can be controlled as a double rod cylinder having the same pressure receiving area using the state feedback vector.

(作用) 本発明方法によれば、片ロッドシリンダを用いてそれ
ぞれの受圧面積に等しい両ロッドシリンダを用いたもの
として制御できるので、シリンダ室への油圧の供給方向
にかかわらず高精度な制御を行なう。
(Operation) According to the method of the present invention, it is possible to control a single rod cylinder using both rod cylinders having the same pressure receiving area, so that high-precision control can be performed irrespective of the supply direction of the hydraulic pressure to the cylinder chamber. Do.

(実施例) 本発明の一実施例について図面を参照しながら説明す
る。
(Example) An example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図乃至第4図は本発明方法を制振装置に実施した
場合を示す。制振装置は、構造物の上に往復移動可能な
付加マスを設置し、この付加マスを動作させることによ
り構造物に反力を与え構造物の振動の軽減を図るもので
ある。
1 to 4 show a case where the method of the present invention is applied to a vibration damping device. The vibration damping device is provided with an additional mass that can be reciprocated on a structure, and operates the additional mass to apply a reaction force to the structure to reduce vibration of the structure.

第3図に構造物の上部に設置された制振装置の側面図
を示し、第4図にその平面図を示す。
FIG. 3 shows a side view of the vibration damping device installed above the structure, and FIG. 4 shows a plan view thereof.

構造物4の最上部に直方体の付加マス5を設置する。
付加マス5の周面にそれぞれ片ロッドシリンダ6を装着
し、このシリンダ6のロッド軸7の一端を、付加マス5
を囲むように構造物4に立設された壁8に連結する。
A rectangular parallelepiped additional mass 5 is installed at the top of the structure 4.
A single rod cylinder 6 is mounted on the peripheral surface of the additional mass 5, and one end of a rod shaft 7 of the cylinder 6 is connected to the additional mass 5.
Is connected to a wall 8 erected on the structure 4 so as to surround the structure.

片方ロッドシリンダ6のピストンの両側面の受圧面積
は、ロッド軸7の断面積分だけ相違し、小面積側をA1,
大面積側をA2としている。
The pressure receiving areas on both sides of the piston of the one rod cylinder 6 differ by the integral of the cross section of the rod shaft 7, and the small area side is A1,
The large area side is A2.

付加マス5の中央にはシリンダ6に油を供給する油圧
ユニット9が設置されている。付加マス5の底部には車
輪10を装着し、4本のシリンダの油の供給の仕方によっ
て付加マス5が壁8で囲まれた水平面上を自由に移動可
能なようになっている。また壁8で囲まれた水平面は、
摩擦力を小さくし車輪10が動きやすくなっている。
At the center of the additional mass 5, a hydraulic unit 9 for supplying oil to the cylinder 6 is installed. Wheels 10 are mounted on the bottom of the additional mass 5 so that the additional mass 5 can freely move on a horizontal plane surrounded by the wall 8 depending on how oil is supplied to the four cylinders. The horizontal plane surrounded by the wall 8
The frictional force is reduced so that the wheels 10 can move easily.

第1図に本発明の実施例のモデル図を示す。 FIG. 1 shows a model diagram of an embodiment of the present invention.

構造物4の上部にシリンダ6により移動可能な付加マ
ス5を装着する。第1図では簡略化のため付加マス5は
1本のシリンダで移動するようにした。また実際の装置
では、構造物4、付加マス5は水平方向へ揺れるが、モ
デル図では上下方向に振動するようになっている。
An additional mass 5 movable by a cylinder 6 is mounted on the upper part of the structure 4. In FIG. 1, the additional mass 5 is moved by one cylinder for simplification. In the actual apparatus, the structure 4 and the additional mass 5 swing in the horizontal direction, but in the model diagram, they swing in the vertical direction.

構造物4および付加マス5には状態変数検出手段とし
ての変位検出手段11a、11b、速度検出手段12a、12bをそ
れぞれ設け、状態量として構造物4の変位x1、付加マス
5の変位x2構造物4の速度付加マス5の速度
サンプリング時間毎に検出する、変位x1、x2は構造物
4、付加マス5が静止している状態を0として正負の値
をとるようにする。またも付加マスの動作方
向によって正負の値をとる。
Displacement detecting means 11a as a state variable detection means to the structure 4 and the additional mass 5, 11b, provided the speed detection means 12a, 12b, respectively, displacement x 1 of the structure 4 as the state quantity, the displacement of the additional mass 5 x 2 detecting the speed 2 speed 1 additional mass 5 of the structure 4 in each sampling time, the displacement x 1, x 2 is the state in which the structure 4, additional mass 5 is at rest to take positive and negative values as 0 I do. Also, 1 and 2 take positive and negative values depending on the operation direction of the additional mass.

変位検出手段11a、11bおよび速度検出手段12a、12bか
らの信号は、制御器zに入力され、ここで構造物4と付
加マス5と相対変位x2′(x2−x1)および、相対速度
′を求める。
Signals from the displacement detecting means 11a and 11b and the speed detecting means 12a and 12b are input to the controller z, where the structure 4, the additional mass 5 and the relative displacement x 2 ′ (x 2 −x 1 ) and the relative displacement speed
Find 2 '.

制御器zには、片方ロッドシリンダ6をピストンの受
圧面積A1及び受圧面積A2に等しい2つの両ロッドシリン
ダがあると仮定して制御を行なうための2種類の状態フ
ィードバックベクトル、すなわち小面積用の状態フィー
ドバックベクトルfA1または大面積用の状態フィードバ
ックベクトルfA2が記憶されている。この状態フィード
バックベクトルは受圧面積がA1又はA2である両ロッドシ
リンダを用いた最適レギュレータシステムを作成し、そ
れぞれに対して状態フィードバックベクトル を求めておく。そしてこの状態フィードバックベクトル 及びすべての要素が0である状態フィードバックベクト
の中から、油圧の供給側に対応した状態フィードバック
ベクトルを選択する。
The controller z has two kinds of state feedback vectors for controlling the one rod cylinder 6 assuming that there are two rod cylinders equal to the pressure receiving area A1 and the pressure receiving area A2 of the piston, that is, two kinds of state feedback vectors, The state feedback vector fA1 or the state feedback vector fA2 for a large area is stored. This state feedback vector creates an optimal regulator system using both rod cylinders whose pressure receiving area is A1 or A2, and the state feedback vector for each Ask for. And this state feedback vector And a state feedback vector where all elements are 0 , A state feedback vector corresponding to the hydraulic pressure supply side is selected.

前述の状態量x1、x2′、′に、選択された
状態フィードバックベクトル のf1、f2、f3、f4をそれぞれ乗じ、演算器によりそれぞ
れの値を加え、制御入力u=f1x1+f2x2′+f3 +f4
′を得る。
The selected state feedback vector is added to the aforementioned state quantities x 1 , x 2 ′, 1 , 2 ′. F 1, f 2, f 3 , multiplied by f 4, respectively, each value added by the arithmetic unit, the control input u = f 1 x 1 + f 2 x 2 '+ f 3 1 + f 4 of
2 'is obtained.

この制御入力uは、一定時間のサンプリング時間毎に
状態量を検出して計算される。そして、この制御入力u
の符号により次のサンプリング時間での状態フィードバ
ックベクトル が選択される。
The control input u is calculated by detecting the state quantity at every fixed sampling time. And this control input u
The state feedback vector at the next sampling time by the sign of Is selected.

状態フィードバックベクトルがサンプリング時間毎に
切り換わる場合、すなわち制御入力uの符号がサンプリ
ング時間毎に相違するときには、ピストンのバタツキを
防ぐため状態フィードバックベクトルは0を選択し、サ
ーボ弁13を閉じる信号を出力する。
When the state feedback vector switches at each sampling time, that is, when the sign of the control input u is different at each sampling time, 0 is selected as the state feedback vector to prevent the piston from flapping, and a signal for closing the servo valve 13 is output. I do.

制御器zから出力される制御入力uは、サーボ弁13の
スプール14を摺動させるソレノイド15に通電するように
なっている。サーボ弁13の油圧供給側に設けられた3つ
のポートのうち、中央のポート16はポンプP(図示せ
ず)に連通し、左右のポート17、18はそれぞれタンクT
(図示せず)に連通している。サーボ弁13に設けられた
2つのポート19、20はそれぞれシリンダ6の室に連通し
ている。制御入力uによりスプール14の移動量を決め、
油圧が供給されるポート16との開口面積を変化させて受
圧面積A1側のシリンダ室又は受圧面積A2側のシリンダ室
に流れ込む油の流量を変化することによりピストン摺動
速度の制御を行なう。
A control input u output from the controller z is configured to energize a solenoid 15 that slides a spool 14 of the servo valve 13. Of the three ports provided on the hydraulic pressure supply side of the servo valve 13, the central port 16 communicates with the pump P (not shown), and the left and right ports 17, 18 are connected to the tank T, respectively.
(Not shown). The two ports 19 and 20 provided in the servo valve 13 communicate with the chamber of the cylinder 6 respectively. The amount of movement of the spool 14 is determined by the control input u,
The piston sliding speed is controlled by changing the opening area of the port 16 to which the hydraulic pressure is supplied and changing the flow rate of oil flowing into the cylinder chamber on the pressure receiving area A1 side or the cylinder chamber on the pressure receiving area A2 side.

第1図に示すモデル図では、シリンダ6のシール部か
らの油の漏れを考慮し、絞りR1R2およびタンクを用いて
油が流出する様子をモデル化してある。
In the model diagram shown in FIG. 1, the state in which oil flows out using the throttle R 1 R 2 and the tank is modeled in consideration of oil leakage from the seal portion of the cylinder 6.

構造物4が風や地震の外力を受け第1図の上方向(上
方向は実際の装置では右方向)へ揺れ始めたとすると、
揺れの状況を変位検出手段11a、11b、速度検出手段12
a、12bで検知し、この信号を制御器zに入力し、制御入
力uを演算する。
Assuming that the structure 4 starts to swing upward (the upward direction is the right direction in the actual device) in FIG.
Displacement detecting means 11a, 11b, speed detecting means 12
The signals are detected by a and 12b, and this signal is input to a controller z to calculate a control input u.

制御入力uはソレノイド15に通電され、サーボ弁13の
スプール14を例えば第1図の右方向へ摺動させ、制御入
力に応じたポートの開口部を得る。スプール14が右方向
へ摺動するとポート17が閉じられ、ポンプPからの油は
ポート16、ポート20、下方のシリンダ室へ流れ、シリン
ダ6内のピストンを押し上げ、上方のシリンダ室の油は
ポート19、ポート18を介してタンクTに導かれる。
The control input u is energized to the solenoid 15, and the spool 14 of the servo valve 13 is slid, for example, rightward in FIG. 1 to obtain a port opening corresponding to the control input. When the spool 14 slides to the right, the port 17 is closed, and the oil from the pump P flows to the port 16, the port 20, and the lower cylinder chamber to push up the piston in the cylinder 6, and the oil in the upper cylinder chamber is discharged to the port 19, guided to tank T via port 18.

この結果シリンダ6のロッド7が移動し、付加マス5
を構造物4の動きに遅れて同じ側である上側へ移動させ
る(第1図はモデル図のため鉛直方向へロッド7が移動
するようになっている)。
As a result, the rod 7 of the cylinder 6 moves, and the additional mass 5
Is moved to the upper side, which is the same side, behind the movement of the structure 4 (the rod 7 moves in the vertical direction for the model diagram in FIG. 1).

制御入力uの符号が逆になると、サーボ弁13のスプー
ル14が逆に摺動し、前記とは逆のシリンダ室に油が供給
されピストン2の摺動速度を減速させ、その後ピストン
2及び付加マス5を逆方向に移動させる。従って付加マ
ス5を動かすことによる反力により、外力と反対方向の
制御力を構造物に与えることにより構造物4の振動の低
減を図る。
When the sign of the control input u is reversed, the spool 14 of the servo valve 13 slides in the opposite direction, oil is supplied to the cylinder chamber opposite to the above, and the sliding speed of the piston 2 is reduced. The mass 5 is moved in the opposite direction. Therefore, the vibration of the structure 4 is reduced by applying a control force in a direction opposite to the external force to the structure by a reaction force caused by moving the additional mass 5.

この際、シリンダ室への油圧の供給方向により制御器
zで選択する状態フィードバックベクトルが異なるの
で、同じ状態量に対する制御入力が異なり、それぞれ最
適な制御が行われる。外的要因としての状態量が同じで
あれば、、受圧面積の差にもかかわらず同一状況でシリ
ンダ6のピストンを摺動させることができる。
At this time, since the state feedback vector selected by the controller z varies depending on the direction of supply of the hydraulic pressure to the cylinder chamber, control inputs for the same state quantity differ, and optimal control is performed respectively. If the state quantity as an external factor is the same, the piston of the cylinder 6 can be slid in the same situation regardless of the pressure receiving area difference.

本実施例では、受圧面積A1又は受圧面積A2のどちらの
ピストン面に油圧を供給するかで、1組の状態フィード
バックベクトルから状況に適した状態フィードバックベ
クトルを選択したが、受圧面積A1及び受圧面積A2用の制
振効果の異なる状態フィードバックベクトルをそれぞれ
複数個記憶しておき、ピストンの位置によって複数個の
中から1つを選択すれば、更に高精度な制御が可能であ
る。
In the present embodiment, a state feedback vector suitable for a situation is selected from a set of state feedback vectors depending on which hydraulic pressure is supplied to the piston surface of the pressure receiving area A1 or the pressure receiving area A2. If a plurality of state feedback vectors having different damping effects for A2 are stored, and one of the plurality of state feedback vectors is selected depending on the position of the piston, more precise control is possible.

次に個々の状態フィードバックベクトル の設定について説明する。Next, the individual state feedback vectors The setting will be described.

1.システムの微分方程式 外力をF、構造物1と付加マス2間に作用する力を
U、構造物1の質量をM1、構造物1の減衰定数をC1、構
造物1のばね定数をK1とすると、 構造物の運動方程式は F−U=M1 +C1 +K1x1 (1) となる。
1. Differential equation of the system The external force is F, the force acting between the structure 1 and the additional mass 2 is U, the mass of the structure 1 is M 1 , the damping constant of the structure 1 is C 1 , and the spring constant of the structure 1 the When K 1, the equation of motion of the structure is the F-U = M 1 1 + C 1 1 + K 1 x 1 (1).

付加マスの質量をM2とすると 付加マスの運動方程式は U=M2 (2) となる。Assuming that the mass of the additional mass is M 2 , the equation of motion of the additional mass is U = M 2 2 (2).

シリンダの受圧面積をA、シリンダの各室の圧力をP1
P2、シリンダの減衰定数をC2、シリンダのばね定数をK2
とし、シリンダの出力および摩擦力はゼロと考えると制
御力は、 U=A(P1−P2)−C2)−K2(x2−x1
(3) となる。
The pressure receiving area of the cylinder is A, and the pressure of each chamber of the cylinder is P 1
P 2 , cylinder damping constant C 2 , cylinder spring constant K 2
And then, outputs and frictional force of the cylinder and the control force considered zero, U = A (P 1 -P 2) -C 2 (2 - 1) -K 2 (x 2 -x 1)
(3)

シリンダにおける連続の式は、サーボ弁からシリンダ
に流入する流量をQ1、シリンダからサーボ弁へ流出する
流量をQ2、各シリンダ室から外部へ漏れる流量をQ3
Q4、第1図の下部のシリンダ室から上部のシリンダ室へ
漏れる流量をQ5とすると、1 V1/K=Q1−A()−Q3−Q5 (4)2 V2/K=−Q2+A()−Q4+Q5 (5) となる。
The continuous equation for the cylinder is as follows: Q 1 is the flow rate flowing into the cylinder from the servo valve, Q 2 is the flow rate flowing out of the cylinder to the servo valve, Q 3 is the flow rate leaking from each cylinder chamber to the outside,
Q 4, when the flow rate from the cylinder chamber at the bottom of Figure 1 leaks to the upper cylinder chamber and Q 5, 1 V 1 / K = Q 1 -A (2 - 1) -Q 3 -Q 5 (4) 2 V 2 / K = -Q 2 + a (2 - 1) -Q 4 + Q becomes 5 (5).

シリンダ室からの流れを考慮したモデルにおいて、R1
R2を絞りの係数とすると 絞りの式は Q3=R1P1 Q4=R1P2 Q5=R2(P1−P2) (6) となる。
In the model considering the flow from the cylinder chamber, R 1
Coefficient to the stop of the formula squeeze R 2 is Q 3 = R 1 P 1 Q 4 = R 1 P 2 Q 5 = R 2 (P 1 -P 2) and made (6).

次にサーボ弁の特性を考える。 Next, consider the characteristics of the servo valve.

サーボ弁の定格電流をIr、定格流量をQr、供給圧力を
Psとすると、 i≧0の場合 i<0の場合 となる。
The rated current of the servo valve is Ir, the rated flow is Qr, and the supply pressure is
If Ps, i ≧ 0 If i <0 Becomes

2.微分方程式の線形化 (7)〜(10)式を平衡点(P1=P10 P2=P20 i=
i0)の近傍で線形化し、 をとり、ΔFを外乱として取扱い、状態方程式 で表現する。このとき行列 は、それぞれ4行4列、4行1列の行列となり、行列の
各要素は次のようになる。
2. Linearization of differential equations Equations (7) to (10) are converted to equilibrium points (P 1 = P 10 P 2 = P 20 i =
i 0 ) And treat ΔF as a disturbance, Expressed by Then the matrix Is a matrix of 4 rows and 4 columns and 4 rows and 1 column, respectively, and each element of the matrix is as follows.

A11=0 A12=0 A13=1 A14=0 A21=0 A22=0 A23=0 A24=1 A31=−K1/M1 A32=K2/M1 A33=−C1/M1 A34=(1/M1){2A2/(β+R1+2R2)+C2} A41=K1M1 A42=−K2(M1+M2)/M1M2 A43=C1M1 A44 =−{(M1+M2)/M1M2}{2A2/(β+R1+2R2)+C2} b11=0 b21=0 b31=−(1/M1){2Aα/(β+R1+2R2)} b41={M1+M2/M1M2}{2Aα/(β+R1+2R2)} ここで出力ベクトルyを と定義すると出力方程式は次のようになる。 A 11 = 0 A 12 = 0 A 13 = 1 A 14 = 0 A 21 = 0 A 22 = 0 A 23 = 0 A 24 = 1 A 31 = -K 1 / M 1 A 32 = K 2 / M 1 A 33 = -C 1 / M 1 A 34 = (1 / M 1 ) 22A 2 / (β + R 1 + 2R 2 ) + C 2 } A 41 = K 1 M 1 A 42 = -K 2 (M 1 + M 2 ) / M 1 M 2 A 43 = C 1 M 1 A 44 = - {(M 1 + M 2) / M 1 M 2} {2A 2 / (β + R 1 + 2R 2) + C 2} b 11 = 0 b 21 = 0 b 31 = − (1 / M 1 ) {2Aα / (β + R 1 + 2R 2 )} b 41 = {M 1 + M 2 / M 1 M 2 } {2Aα / (β + R 1 + 2R 2 )} Then, the output equation is as follows.

3.最適レギュレータの設計 (12)(14)の式で表現されている制御系において、
評価関数 を最小にする性御入力uを求める。すなわち、(15)式
を最小にする最適レギュレータを設計する。制御入力u
をスカラ量としたので、入力の重み係数rもスカラ量と
した。
3. Optimal regulator design In the control system expressed by the equations (12) and (14),
Evaluation function Is determined. That is, an optimal regulator that minimizes equation (15) is designed. Control input u
Is a scalar quantity, so the input weight coefficient r is also a scalar quantity.

状態変数に対する重み行列Qを とおくと、評価関数Jは になる。ここで精度よく制御したい状態変数に対応する
重み係数qを大きくとることにより、制振効果が大きい
ものから小さいものまで制御系を自由に設計できる。
The weight matrix Q for the state variables is In other words, the evaluation function J is become. Here, by increasing the weight coefficient q corresponding to the state variable to be controlled with high accuracy, the control system can be freely designed from one having a large damping effect to one having a small damping effect.

最適入力u゜は最適フィードバックベクトル により次のように表わされる(u゜=Δi゜)、 制御系のブロック図を第2図に示す。The optimal input u ゜ is the optimal feedback vector (U ゜ = Δi ゜), FIG. 2 shows a block diagram of the control system.

(15)式で表わされたJを最小にする最適フィードバ
ックベクトル は一般式 で与えられる。ただし、 は次のリカッティの行列方程式を満たす正定唯一解であ
る。
Optimal feedback vector that minimizes J expressed by equation (15) Is the general formula Given by However, Is the only positive definite solution that satisfies the Riccati matrix equation

上述の状態フィードバークベクトルの設定の際、受圧
面積Aをそれぞれの受圧面積A1又は受圧面積A2として計
算すれば、受圧面積A1又は受圧面積A2の両ロッドシリン
ダを用いたものとして制御系を構成することができる。
When the pressure receiving area A is calculated as the pressure receiving area A1 or the pressure receiving area A2 at the time of setting the above-described state feedback vector, the control system is configured using both the rod cylinders of the pressure receiving area A1 or the pressure receiving area A2. be able to.

上述の実施例では、状態変数ベクトルは、構造物4の
変位x1、構造物4に対する付加マス5の相対変位x2′、
構造物4の速度、構造物4と付加マス5の相対速度
′で表現したが、他の振動に関係する変数や油圧シ
リンダの制御に関係する変数を状態量として考慮しても
よい。
In the embodiment described above, the state variable vector is the displacement x 1 of the structure 4, the relative displacement x 2 ′ of the additional mass 5 with respect to the structure 4,
Speed 1 of structure 4, relative speed of structure 4 and additional mass 5
Although represented by 2 ', other variables related to vibration and variables related to control of the hydraulic cylinder may be considered as state quantities.

すなわち、制振装置取付位置における構造物4の変位
x1、付加マス5の変位x2、構造物4の最下部又は地面の
変位x0、構造物4に次する付加マス5の相対変位x2′、
シリンダ各室の圧力p1、p2、サーボ弁13のスプール14の
変位x3とし、この中から制御に重要な要素を取り出し状
態変数ベクトルを表現してもよい。この場合評価関数J
は次のようにするのが適当である。
That is, the displacement of the structure 4 at the vibration damping device mounting position
x 1 , displacement x 2 of the additional mass 5, displacement x 0 of the lowest part or the ground of the structure 4, relative displacement x 2 ′ of the additional mass 5 following the structure 4,
Cylinder chambers of the pressure p 1, p 2, and the displacement x 3 of the spool 14 of the servo valve 13 may represent a state variable vector retrieving the key elements in the control from this. In this case, the evaluation function J
It is appropriate to do as follows.

油の圧縮性を考慮した場合にはp1p2を追加すのが有効
である。
In consideration of the compressibility of oil, it is effective to add p 1 p 2 .

のとき のとき (発明の効果) 本発明方法によれば、片ロッドシリンダを有する油圧
装置の油圧流量制御方法において、ピストンのロッド伸
長側を受圧面積A1とし他方側を受圧面積A2とした場合、
受圧面積がそれぞれA1及びA2である両ロッドシリンダと
みなして線形制御論理による制御系をそれぞれ設計して
2種類の状態フィートバックベクトルを予め設定し、状
態変数ベクトルと状態フィートバックベクトルとの内積
である制御入力の符号により、油圧の供給側が受圧面積
A1のシリンダ室であるか受圧面積A2のシリンダ室である
かを一定周期毎に検出することができ、それに応じて受
圧面積がA1又はA2である両ロッドシリンダとみなして油
圧流量の制御を行うので、片ロッドシリンダを用いてそ
れぞれの受圧面積に等しい両ロッドシリンダを用いたも
のとして制御でき、油圧の供給方向にかかわらず高精度
な制御を行なうことができる。
When When (Effect of the Invention) According to the method of the present invention, in the method for controlling the hydraulic flow rate of a hydraulic device having a single rod cylinder, when the piston rod extension side is a pressure receiving area A1 and the other side is a pressure receiving area A2,
Assuming that the pressure receiving areas are both rod cylinders A1 and A2, respectively, control systems based on linear control logic are designed and two types of state feedback vectors are set in advance, and the inner product of the state variable vector and the state feedback vector is used. Depending on the sign of a certain control input, the hydraulic pressure supply side
The cylinder chamber of A1 or the cylinder chamber of the pressure receiving area A2 can be detected at regular intervals, and accordingly, the hydraulic pressure flow rate is controlled by regarding the two pressure cylinders as the pressure receiving area of A1 or A2. Therefore, the control can be performed using both rod cylinders each having a pressure receiving area equal to each pressure receiving area using a single rod cylinder, and highly accurate control can be performed regardless of the hydraulic pressure supply direction.

従って、安価で取り付けスペースが小さい片ロッドシ
リンダにより、高精度な油圧サーボ系を構成することが
できる。
Therefore, a high-precision hydraulic servo system can be configured by a single rod cylinder that is inexpensive and has a small mounting space.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の一実施例を示す制振装置のモデル図、
第2図は制御系のブロック図、第3図は本発明を用いる
制振装置の側面図、第4図は制振装置の平面図、第5図
(a)(b)は片ロッドシリンダ及び両ロッドシリンダ
を示す説明図である。 4……構造物 5……付加マス 6……シリンダ 7……ロッド軸 11a、11b……変位検出手段 12a、12b……速度検出手段 z……制御器
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a model diagram of a vibration damping device showing an embodiment of the present invention,
2 is a block diagram of a control system, FIG. 3 is a side view of a vibration damping device using the present invention, FIG. 4 is a plan view of the vibration damping device, and FIGS. It is explanatory drawing which shows both rod cylinders. 4 Structure 5 Additional mass 6 Cylinder 7 Rod shaft 11a, 11b Displacement detecting means 12a, 12b Speed detecting means z Controller

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】シリンダと、このシリンダ内を摺動するピ
ストンと、このピストンの片側面より前記シリンダ外部
に伸長するロッドとを有する片ロッドシリンダに対し
て、前記ピストンにより区画された各シリンダ室に制御
入力を受けたサーボ弁からの油圧を供給して前記ピスト
ンの摺動動作を行う片ロッドシリンダを有する油圧装置
の油圧流量制御方法において、 前記ピストンのロッド伸長側を受圧面積A1とし他方側を
受圧面積A2とした場合、受圧面積がそれぞれA1及びA2で
ある両ロッドシリンダとみなして線形制御理論による制
御系をそれぞれ設計して2種類の状態フィートバックベ
クトルを設定し、 前記制御入力は、サンプリング時間毎に検出される多変
数制御における系の状態を示す状態変数ベクトルと、前
記状態フィートバックベクトルの一方のベクトルとの内
積で演算され、 前記制御入力の符号により次のサンプリング時間で使用
する状態フィートバックベクトルを選択し、 この状態フィートバックベクトルを基に演算された制御
入力により、サーボ弁からの油圧供給量を制御する ことを特徴とする片ロッドシリンダを有する油圧装置の
油圧流量制御方法。
1. A single rod cylinder having a cylinder, a piston sliding in the cylinder, and a rod extending from one side of the piston to the outside of the cylinder, each cylinder chamber partitioned by the piston. A hydraulic flow rate control method for a hydraulic device having a single rod cylinder that performs a sliding operation of the piston by supplying a hydraulic pressure from a servo valve that has received a control input to the piston, wherein the rod extension side of the piston is a pressure receiving area A1 and the other side is Is the pressure receiving area A2, the pressure receiving area is regarded as both rod cylinders A1 and A2, respectively, and a control system based on linear control theory is designed to set two types of state feedback vectors, and the control input is: A state variable vector indicating the state of the system in the multivariable control detected at each sampling time, and the state foot vector A state feedback vector to be used at the next sampling time is selected based on the sign of the control input, and a servo valve is calculated based on the control input calculated based on the state feedback vector. A hydraulic flow control method for a hydraulic device having a single rod cylinder, comprising controlling a hydraulic supply amount from a hydraulic cylinder.
JP62336381A 1987-12-30 1987-12-30 Hydraulic flow control method for hydraulic device having single rod cylinder Expired - Fee Related JP2652023B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62336381A JP2652023B2 (en) 1987-12-30 1987-12-30 Hydraulic flow control method for hydraulic device having single rod cylinder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62336381A JP2652023B2 (en) 1987-12-30 1987-12-30 Hydraulic flow control method for hydraulic device having single rod cylinder

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01176805A JPH01176805A (en) 1989-07-13
JP2652023B2 true JP2652023B2 (en) 1997-09-10

Family

ID=18298549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62336381A Expired - Fee Related JP2652023B2 (en) 1987-12-30 1987-12-30 Hydraulic flow control method for hydraulic device having single rod cylinder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2652023B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104728192B (en) * 2015-04-01 2016-08-24 湖北航天技术研究院总体设计所 A kind of Multi-stage cylinder Erecting System overall process homeostatic control method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5427517B2 (en) * 1972-05-31 1979-09-10
US4651272A (en) * 1985-06-03 1987-03-17 Vickers, Incorporated Power transmission

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01176805A (en) 1989-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Milić et al. Robust H∞ position control synthesis of an electro-hydraulic servo system
JP3900537B2 (en) Hydraulic cylinder control system and method
US6789458B2 (en) System for controlling hydraulic actuator
US7130721B2 (en) Electrohydraulic control system
KR900702146A (en) Hydraulic drive system of construction machinery
CN105351280A (en) Multi-point independent driving hydraulic horizontal control system for leveling
CN110794708B (en) Spray rod system testing method based on VeriStation and Simulink combined simulation
JP2652023B2 (en) Hydraulic flow control method for hydraulic device having single rod cylinder
Wu Modeling and experimental evaluation of a load-sensing and pressure compensated hydraulic system
CN107092189A (en) Multivariable based on Model Predictive Control inputs the control method of EHA systems
Essa et al. Application of fractional order controllers on experimental and simulation model of hydraulic servo system
US20230119500A1 (en) Operating Method for a Valve System, Control Unit and Computer Program Product
JP3558388B2 (en) Single rod cylinder control device
Pu et al. A new generation of pneumatic servos for industrial robots
Dindorf et al. Sensorless step positioning of hydraulic linear actuator
Kogler et al. Flatness-based control of a closed-circuit hydraulic press
US6495076B2 (en) Control method for a hydraulic mechanism of a technical process
JPH086491B2 (en) Hydraulic damping device
JPH0765408B2 (en) Control method for damping device
JPH086492B2 (en) Control method of vibration suppression device
US3524387A (en) Capacity regulator for intermittent-action displacement pump
JP2004198174A (en) Method and apparatus for measuring friction of slide mechanism
Tao et al. Modelling and simulation of unidirectional proportional pump-controlled asymmetric cylinder position control system with model predictive control algorithm
Guo et al. Analysis of asymmetric valve control asymmetric cylinder system of hydraulic leveler
WO2001066956A2 (en) System for controlling hydraulic actuator

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees