JP3203002B2

JP3203002B2 - 位置制御装置

Info

Publication number: JP3203002B2
Application number: JP02300191A
Authority: JP
Inventors: 康範原; 義健米窪; 道雄中野; 芳樹松尾
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 2001-08-27
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH04239902A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はアクチュエータ、例えば
液圧シリンダのピストン位置を正しく目標位置に制御す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液圧シリンダの位置決め装置として、ス
トローク位置を検出しながらサーボ弁を用いて作動流体
を制御し、目標位置にシリンダストローク位置を制御す
る方法がある。

【０００３】しかし、サーボ弁を用いる場合、油など適
用できる作動流体の種類に制限があり、また機構が精
密、複雑で、故障や誤動作を防ぐ点からも使用条件や環
境に制約を受け、その上非常に高価となってしまう。

【０００４】そこで、構造が簡単で酷使にも耐える安価
なオンオフ弁（３ポート切換弁）が注目されるが、位置
決め制御の精度上に大きな問題を抱えている。オンオフ
弁は流量の制御がオンオフ的なため、微小流量のときは
まだしも、ある程度以上のピストン作動速度を確保する
ようにすると、目標とする位置に停止させるのに、オン
オフ弁をオフにしてから停止するまでの距離を定めるの
が難しく、しかもこれらはシリンダにかかる負荷や流体
圧力等によっても変化するため、正確な位置決めが非常
に困難となるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
るために、空気圧ロボットの位置制御装置として、３ポ
ート切換弁の下流に６個の高速切換弁を並列に接続し、
これらをパルスコード変調（ＰＣＭ）駆動することによ
り、アクチュエータの位置制御精度の向上を図った提案
がなされている（1989年2月「計測自動制御学会論文
集」第68〜75頁）。

【０００６】しかし、この場合には多数の余分な高速切
換弁を付加することから装置のコストアップが避けられ
ず、加えてＰＣＭ駆動制御のため最大速度での位置制御
が困難になる。また、アクチュエータにかかる慣性負荷
マスなどのパラメータが大きく変動することが想定され
るマニュピレータなどのへの応用時には、１回の位置決
めではパラメータ変動時に目標位置を行き過ぎ、作業に
支障をきたすことがある。

【０００７】本発明はこのような問題を解決、すなわ
ち、単純なオンオフ弁を用いるにもかかわらず、最大速
度が大きく、パラメータ変動に対しても、精度のよい位
置決めを実行できる位置制御装置を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、第１の発明にお
いては図１に示すように、アクチュエータ５０の作動室
と接続して作動流体を圧力供給するオン位置と圧力開放
するオフ位置とに切換動作するオンオフ弁５１と、アク
チュエータの変位を測定する変位測定手段５２と、アク
チュエータの変位から速度を算出する速度算出手段５３
と、変位と速度の位相面上に停止目標位置との関係にも
とづいてオンオフ弁のオフへの切換時期を決定する切換
直線を少なくともアクチュエータの作動特性、オンオフ
弁の切換遅れに対応して設定する切換直線設定手段５４
と、アクチュエータの変位、速度と切換直線が交わる点
でオンオフ弁のオフへの切換を決定する切換時期判定手
段５５と、オンオフ弁切換後アクチュエータが停止する
までの停止軌跡における変位、速度との関係に基づいて
推定したパラメータの変動に対応して前記切換直線を修
正する切換直線修正手段５６とを備えた。

【０００９】さらに、第２の発明においては図２に示す
ように、アクチュエータ５０の作動室と接続して作動流
体を圧力供給するオン位置と圧力開放するオフ位置とに
切換動作するオンオフ弁５１と、アクチュエータの変位
を測定する変位測定手段５２と、アクチュエータの変位
から速度を算出する速度算出手段５３と、変位と速度の
位相面上に停止目標位置との関係にもとづいてオンオフ
弁のオフへの切換時期を決定する切換直線を少なくとも
アクチュエータの作動特性、オンオフ弁の切換遅れに対
応して設定する切換直線設定手段５４と、アクチュエー
タの変位、速度と切換直線が交わる点でオンオフ弁のオ
フへの切換を決定する切換時期判定手段５５と、オンオ
フ弁切換後アクチュエータが停止するまでの停止軌跡に
おける変位、速度との関係に基づいて推定したパラメー
タの変動に対応して前記切換直線を修正する切換直線修
正手段５６と、アクチュエータの動き始めの位相面軌跡
からパラメータ変動を判断するパラメータ変動判定手段
５７と、このパラメータ変動時に目標位置の手前でいっ
たんアクチュエータを停止させるようにオンオフ弁を切
り換えると共にアクチュエータのステップ停止軌跡に対
応して前記切換直線を修正するステップ制御手段５８と
を備えた。

【００１０】

【作用】したがって、第１の発明では、変位と速度の位
相面上に設定された切換直線との比較に応じて、オンオ
フ弁５１のオフへの切換時期が決定されるので、オンオ
フ弁５１のオフへの切換後、アクチュエータ５０が停止
するまでの距離は正しく把握され、しかも、オンオフ弁
のオフへの切換後にアクチュエータ５０が停止するまで
の停止軌跡における変位、速度との関係に基づいて、逐
次パラメータの変動を推定しながら、これに対応して切
換直線を修正するので、パラメータ変動が生じても、正
しく目標位置にアクチュエータ５０を停止させることが
できる。

【００１１】また、第２の発明では、アクチュエータ動
き始めの位相面軌跡からパラメータの変動を判定し、変
動のあったときは、目標位置の手前でいったんアクチュ
エータ５０を停止させるようにオンオフ弁５１を切換る
ステップ制御により、パラメータ変動に対応して即座に
切換直線を修正するので、アクチュエータ５０の作動開
始後に大幅なパラメータ変動を生じた場合でも、アクチ
ュエータ５０の行き過ぎなどを確実に防止できる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。

【００１３】図３は制御系のブロック図であって、図中
１０はアクチュエータとしてのシリンダで、ピストンロ
ッド１２に負荷マス１３が連結される。シリンダ１０の
内部をピストン１１により２つの室１５Ａと１５Ｂに仕
切る。室１５Ａはオンオフ弁Ａを介して、また室１５Ｂ
はオンオフ弁Ｂを介して、ポンプ（圧力源）１６とタン
ク１７に選択的に接続される。

【００１４】オンオフ弁Ａ，Ｂは共に３ポート電磁切換
弁で構成され、オン位置ではポンプ側に接続してそれぞ
れの室１５Ａ，１５Ｂに圧力を供給し、オフ位置ではタ
ンク（ドレーン）側に接続して圧力を解放する。

【００１５】したがって、オンオフ弁Ｂをオン（Ａはオ
フ）にすると、室１５Ｂに作動流体が供給され、シリン
ダ１０の伸び行程になり、これとは反対にオンオフ弁Ａ
をオン（Ｂはオフ）にすると、室１５Ａに作動流体が供
給されてシリンダ１０の縮み行程になり、オンオフ弁
Ａ，Ｂが共にオフだとシリンダ１０の作動は停止する。
なお、オンオフ弁Ａ，Ｂと各室１５Ａ，１５Ｂの間に
は、各室からの戻り流体の流量を調整するオリフィス１
７Ａ，１７Ｂが介装される。オリフィス１７Ａ，１７Ｂ
の通過は、互いに並列に配列したチェック弁１８Ａ，１
８Ｂと１９Ａ，１９Ｂによって規制される。

【００１６】前記各オンオフ弁Ａ，Ｂを制御するため、
マイコン等で構成されたコンローラ２２が備えられ、そ
の制御信号は出力増幅器２３を介してオンオフ弁Ａ，Ｂ
に出力される。

【００１７】コンローラ２２には、シリンダ１０の目標
位置信号と、シリンダ１０の実際の作動ストロークを検
出するポテンショメータ２０からの位置検出信号が入力
し、シリンダ１０を停止させるストローク位置を目標位
置と正しく一致させるため、後述するように、オンオフ
弁Ａ，Ｂを制御する。

【００１８】いま伸び側に作動しているシリンダ１０を
停止させるには、オンオフ弁Ｂをオンからオフに切換
て、両方の室１５Ａ，１５Ｂの圧力を共に解放すればよ
いが、オンオフ弁Ｂをオフにしても、負荷マス１３の慣
性等によりピストン１１はすぐには止まらず、ある距離
だけ進む。しかもこの移動距離は、そのときの慣性負荷
の大きさやシリンダ１０への流体供給圧力によって相違
する。また、オンオフ弁Ｂに停止信号を出力しても、応
答遅れがあるために、即座にはオフに切換わらず、この
分も停止距離を延ばす一因となる。したがって、ポテン
ショメータ２０が検出した位置が目標位置と一致した時
点でオンオフ弁Ｂをオフにしたのでは、ピストン１１は
目標よりも遥かに行き過ぎてしまう。

【００１９】そこで、この発明では、ポテンショメータ
２０によって検出したシリンダ１０の変位と、この変位
を微分して算出した速度とから、変位と速度の位相面上
に停止目標位置との関係からオンオフ弁Ａ，Ｂの切換時
期を決定する切換直線を、シリンダの作動特性、オンオ
フ弁Ａ，Ｂや配管系の流量特性あるいはオンオフ弁Ａ，
Ｂの切換遅れ等に対応して設定し、シリンダ１０の変位
と速度がこの切換直線と交わる点でオンオフ弁Ａ，Ｂを
オフに切換ることにより、シリンダ１０を目標位置に停
止させ、また、このときオンオフ弁切換後、シリンダ１
０が停止するまでの位相面軌跡からシリンダ負荷や供給
圧力等のパラメータを逐次推定し、パラメータに対応し
て切換直線を修正（更新）していくことにより、常に正
しく目標位置で停止させられるようにした。

【００２０】また、シリンダ１０の動き始めの位相面上
の起動軌跡からパラメータの変動を判定し、変動のあっ
たときは、目標位置の手前でいったんシリンダ１０を停
止させ、このシリンダのステップ停止軌跡に対応して即
座に切換直線を更新することにより、シリンダ起動後に
大幅なパラメータ変動を生じた場合でも、目標位置を行
き過ぎることなく停止させることを可能とした。

【００２１】このような、コントローラ２２による基本
の制御動作について具体的に説明する。

【００２２】まず、オンオフ弁Ａ，Ｂの動作であるが、
オンオフ弁Ａをオフ、Ｂをオンにすると伸び行程で、こ
の動作モードを１、操作量をＵ＝１とする。同じく、オ
ンオフ弁Ａをオン、Ｂをオフとすると縮み行程で、この
動作モードを−１、操作量をＵ＝−１、また、オンオフ
弁Ａ，Ｂを共にオフにすると停止行程で、この動作モー
ドを０、操作量をＵ＝０とする。

【００２３】シリンダ摩擦力、内部漏洩及び作動流体の
圧縮性をゼロとし、オンオフ弁の流量抵抗をＫA,ＫBに
含めるものとして、各動作モードのシリンダ運動方程式
を整理すると、以下のようになる。

【００２４】［（Ｍｓ²＋（Ｃ＋ＫA・ＳA²＋ＫB・ＳB²）ｓ］ｙ＝Ｆここで、ＣT＝Ｃ＋ＫA・ＳA²＋ＫB・ＳB²とおくと、上
式は、［Ｍｓ²＋ＣTｓ］ｙ＝Ｆ …（１）各動作モードにおけるＦは、Ｆ＝ＰS・ＳB （Ｕ＝１）Ｆ＝−ＰS・ＳA （Ｕ＝−１）Ｆ＝０（Ｕ＝０）となる。

【００２５】ただし、上記各式において、ｓ：微分演算
子、Ｍ：負荷質量、Ｃ：粘性抵抗、ＫA,ＫB：流量抵
抗、ＳA,ＳB：ピストン受圧面積、ＰS:シリンダ供給圧
力、ｙ：シリンダ変位、Ｆ：シリンダ推力とする。

【００２６】次にシリンダ動作モードの切換による挙動
の変化を把握し、制御則を考えるために、前記（１）式
で表せられる系の位相面軌跡を求める。

【００２７】まず、負荷の速度をＶ（Ｖ＝ｄｙ／ｄｔ）とすると、（１）式は、［Ｍｓ²＋ＣTｓ］ｙ＝Ｆより、ｄＶ／ｄｔ＝−（ＣT／Ｍ）Ｖ＋（Ｆ／Ｍ）となり、これからｄｔを消去すれば、ｄＶ／ｄｙ＝（Ｆ／ＭＶ）−（ＣT／Ｍ） …（２）となる。この（２）式を解くと、Ｆ≠０のときの一般解（Ｕ＝±１）は、Ｙ＝−（Ｍ／ＣT)［Ｖ＋（Ｆ／ＣT）ｌｏｇ│Ｖ−（Ｆ／ＣT）│］＋α …（３）ただし、α：積分定数ここで、Ｙ＊＝ＣT²Ｙ／Ｍ・ＰS・ＳB、Ｖ＊＝ＣT・Ｖ／ＰS・ＳBとおき、Ｖ＊＝０のとき、Ｙ＊＝Ｙｏ＊（Ｙｏ＊：目標位置）であるとすれば、Ｙ＊＝−Ｖ＊−ｌｏｇ│Ｖ＊−１│＋Ｙｏ＊（Ｕ＝１） …（４）Ｙ＊＝−Ｖ＊＋（ＳA／ＳB）ｌｏｇ│（ＳB／ＳA）Ｖ＊−１│＋Ｙｏ＊（Ｕ＝−１） …（５）となる。また、Ｆ＝０のときの特別解（Ｕ＝０）は、Ｙ＊＝−Ｖ＊＋Ｙｏ＊（Ｕ＝０） …（６）となる。

【００２８】そして、この発明における位置決め制御
は、上記（４）〜（６）式の無次元化された変位（Ｙ
＊）と速度（Ｖ＊）の位相面上に描かれた各動作モード
の軌跡を切換えることにより実行する。

【００２９】つまり、動作モードが１（Ｕ＝１）のシリ
ンダ伸び行程ときに、目標位置で停止させるには、位相
面上において、（４）式が、Ｕ＝０の（６）式と一致し
たときに、オンオフ弁Ａ，Ｂをオフに切換ればよい。同
じく、動作モードが−１（Ｕ＝−１）のときは、（５）
式と（６）式とが一致するときにオンオフ弁Ａ，Ｂをオ
フにする。

【００３０】これらの特性を表したのが、図４である
が、実際のオンオフ弁Ａ，Ｂは駆動信号が入力しても直
ちに作動するのではなく、ある時間遅れをもって切換わ
る。この切換遅れの影響を位相面上でみると、操作量Ｕ
＝０で表す切換直線上で操作量を切換た場合、実際にオ
ンオフ弁Ａ，Ｂが切換わるのは遅れ分だけ平行移動され
た直線上であることが分かる。

【００３１】したがって、切換遅れを考慮して、これに
相当する分だけ早目に動作モードを切換ることにより、
正しく目標位置で停止させることができる。

【００３２】この切換遅れを含めた制御則は、次のよう
になる。

【００３３】Ｙ＊−Ｙｏ＊＋Ｖ＊＜−Ｔｄ＊（Ｕ＝１）Ｙ＊−Ｙｏ＊＋Ｖ＊＞（ＳA／ＳB）Ｔｄ＊（Ｕ＝−１） −Ｔｄ＊≦Ｙ＊−Ｙｏ＊＋Ｖ＊≦（ＳA／ＳB）Ｔｄ＊（Ｕ＝０）ただし、Ｔｄ＊は切換遅れところで、これらについて
は、慣性負荷マスや供給圧力等のパラメータに変化があ
ると、定常偏差が狂ってしまい、位置決め精度が悪化す
る。そこで、シリンダ作動毎にパラメータ値を正確に求
め、オンオフ弁Ａ，Ｂをオフに切換る判断時期（切換直
線）を変化させる必要がある。

【００３４】切換直線の修正（更新）は、Ｕ＝０のとき
の動作モードにおける切換直線の傾き（ｄＶ／ｄｙ）
と、ｙ切片を、最小自乗法を用いて推定することによっ
て対応する。図５はこの修正アルゴリズムを位相面上に
表したものである。

【００３５】いま、Ｕ＝１のとき、Ｙ＊−Ｙｏ＊＋Ｖ＊
＋Ｔｄ＊＝０の直線上の点（Ｙｏｆｆ＊，Ｖｏｆｆ＊）
で、Ｕ＝０に切換え、そのときの位相面上の軌跡が、直
線Ｙ＊−Ｙｏ＊＋αＶ＊＋γ＝０に乗った場合、１）軌跡が直線Ｙ＊−Ｙｏ＊＋αＶ＊＋γ＝０に乗った
後、αとγを最小自乗法により求める。

【００３６】２）軌跡の傾きが−１となるように、αを
用いて新たに無次元化する。

【００３７】３）無次元化された新たな直線Ｙ＊＊−Ｙ
ｏ＊＊＋Ｖ＊＊＋γと、これに平行で点（Ｙｏｆｆ＊
＊，Ｖｏｆｆ＊＊）を通る直線とのずれが、切換遅れＴ
ｄ＊＊を表しており、新しい直線は、Ｙ＊＊−Ｙｏ＊＊
＋Ｖ＊＊＋Ｔｄ＊＊＝０となる。このようにして、動
作モードをＵ＝０に切換える毎に、位相面上の停止軌跡
に基づいて、この修正操作を繰り返すことにより、パラ
メータ推定による逐次切換直線の更新を行い、パラメー
タが変動しても位置決め精度が低下するのを防止する。

【００３８】ところで、システムのパラメータがシリン
ダ起動後に大きく変動したときなど、前回の推定パラメ
ータのものとにオンオフ弁Ａ，Ｂを切換えたのでは、目
標位置よりも行き過ぎることがある。

【００３９】図６は目標位置の行き過ぎが発生する場合
を表しているが、負荷マスが増加したときは、（Ａ）で
示すように、立ち上がりの起動軌跡の傾きが緩やかにな
り、最大速度（終速度）に達するまでの移動距離が長く
なる。あるいは、シリンダ供給圧力が増加したときは、
（Ｂ）で示すように、最大速度が速くなり、いずれの場
合も、切換直線にしたがってオンオフ弁Ａ，Ｂを切換え
ていたのでは、慣性力が大きくなった分だけ、目標位置
よりも行き過ぎを起こすことになる。

【００４０】したがって、シリンダ起動後、最大速度と
それに達するまでの移動距離を求め、それぞれがある許
容幅よりも変化したときは、目標位置に到達する前にい
ったんオンオフ弁Ａ，Ｂをオフ（Ｕ＝０）にして、上記
と同様に停止軌跡に基づいてパラメータの修正を行う。
なお、最大速度に到達したことの判断は、いくつかの連
続した速度データの最大値と最小値がある幅に入ったと
きに終速度に到達したとして、このときの速度データの
平均値として求める。

【００４１】このようにしてシリンダ作動を微小ステッ
プさせることにより、パラメータの変動に対応して切換
直線を更新し、再起動したシリンダをこの切換直線に基
づいて停止させることにより、最新のデータによる停止
制御を行うことができ、起動後にパラメータが大きく変
動したときなどでも、目標位置に対する行き過ぎを確実
に防止できるのである。

【００４２】次に、コントローラ２２で実行されるこれ
らの演算動作を、図７に示すフローチャートにしたがっ
て説明する。

【００４３】ステップ１，２で、オンオフ弁の動作モー
ド（Ｕ＝０，±１）と、シリンダの実際の変位Ｙ、目標
位置Ｒを入力する。

【００４４】ステップ３で制御モードを選択するが、こ
れはパラメータを推定する推定モード（ＥＳＴ）、イニ
シャルモードとしての脱出モード（ＥＳＣ）、微小ステ
ップさせるスイッチングモード（ＳＷ）とがある。

【００４５】イニシャルモードのときは、図８の（Ａ）
〜（Ｃ）にも示すように、ステップ９と１０において、
シリンダ停止位置が切換直線１と２の間にあるかどうか
を判断する。つまり、切換直線１を過ぎ（ｉｎ）、かつ
切換直線２の手前にあるときは（ｉｎ）、２つの切換直
線１，２の間に停止位置があるときで、図８の（Ａ）で
示すように、いったん切換直線のいずれか外側に出ない
と制御不能となるので、ステップ１３に移行していずれ
か逆方向の動作モードにセットして、制御モードを脱出
モードとする。

【００４６】なお、図８の（Ｂ）は動作モード１のと
き、（Ｃ）は動作モード−１のときのシリンダ動作方向
と切換直線１，２の関係をそれぞれ表す。

【００４７】これに対して、切換直線１の手前にあると
きは（ｏｕｔ）、ステップ１１で動作モードを１にし
て、制御モードをＳＷ（スイッチングモード）に、また
切換直線１に達しているときは（ｉｎ）、次に切換直線
２との関係を判断し、行き過ぎ（ｏｕｔ）の場合は、ス
テップ１２で動作モードを−１にして、制御モードをＳ
Ｗにする。

【００４８】前記ステップ３において、スイッチングモ
ード（ＳＷ）が選択されたときは、ステップ１４で切換
直線１との関係を判断し、手前にあるときは（ｏｕ
ｔ）、ステップ１６で動作モードを１にし、また、達し
ていないときは（ｉｎ）、ステップ１５で切換直線２と
の関係を判断して、行き過ぎのときは（ｏｕｔ）、動作
モードを−１とする（ステップ１７）。

【００４９】そして、ステップ１８において、シリンダ
起動後の立ち上がり特性から、最大速度と、それに到達
するまでの移動距離が所定の許容幅を越えているかどう
かから、パラメータの変動を判断する。パラメータ変動
があるとしたときは、ステップ１９で、動作モードを０
にすると共に、この直後のシリンダ変位Ｙ、速度Ｖ、目
標位置Ｒを保持し、制御モードを推定モードに切換る。

【００５０】前記ステップ３で推定モードが選択された
ときは、ステップ４で、１つ前のオンオフ弁の動作モー
ドがシリンダ伸び行程（Ｕ＝１）か縮み行程（Ｕ＝−
１）かを判断したら、それぞれにおいて切換直線との関
係に基づいて、シリンダの停止判断を行い（ステップ
５，６）、ステップ７，８でオンオフ弁にオフ信号が出
力されてから実際に停止するまでの間の停止軌跡に基づ
いて前述のように、パラメータ推定を行い、パラメータ
変動に対応して切換直線を更新する。

【００５１】ステップ２０では実際に検出されたシリン
ダ変位Ｙと、目標位置Ｒとを比較して、これが所定のし
きい値の範囲に収まっていれば、ステップ２１に移行し
て動作モードを０にすると共に、制御モードを脱出モー
ドにセットする。しきい値の範囲外ならば、そのまま元
に戻る。

【００５２】図９はこれらのシリンダ位置決め制御結果
を説明するもので、まず単純に目標位置に達したときに
オンオフ弁をオフする方式では、オンオフ弁の切換遅れ
と、オフ後の慣性力による移動分とが合算され、シリン
ダは目標位置から大きく行き過ぎて停止する。

【００５３】これに対して、オフ後の慣性力による移動
分に対応して切換直線を設定し、さらに切換遅れを考慮
して切換直線を平行移動した場合、目標位置に正しく停
止させることができる。

【００５４】また、パラメータが変動しても、これに対
応して切換直線を修正しない場合には、目標位置よりも
行き過ぎ（あるいは手前での停止）を生じるが、シリン
ダ停止毎に、その停止軌跡からパラメータを推定して切
換直線を更新すると、パラメータ変動があっても、正確
に目標位置に停止させられる。

【００５５】さらに、シリンダ起動後にパラメータ変動
を発生した場合、そのまま前回停止時に推定したパラメ
ータに対応した切換直線を用いると、停止位置にずれを
生じるが、微小ステップにより、目標位置の手前でいっ
たん停止させ、そのときの停止軌跡に基づいて切換直線
を更新しておくと、行き過ぎ等を起こすことなく、確実
に目標位置に停止させることができる。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、オンオフ
弁のオフへの切換時期が、変位と速度の位相面上に設定
された切換直線との比較に応じて決定されるので、オン
オフ弁のオフへの切換後、アクチュエータが停止するま
での距離が正しく把握され、しかも、オンオフ弁のオフ
への切換後にアクチュエータが停止するまでの停止軌跡
における変位、速度との関係に基づいて、逐次パラメー
タの変動を推定しながら、これに対応して切換直線を修
正していくので、パラメータ変動が生じても、常に正し
く目標位置にアクチュエータを停止させられ、したがっ
て、アクチュエータを最大速度で動作させつつ、精度の
良い位置決めが実現できる。

【００５７】また、アクチュエータ動き始めの位相面軌
跡からパラメータの変動を判定し、目標位置の手前でい
ったんアクチュエータを停止させるようにオンオフ弁を
切換るステップ制御により、パラメータ変動に対応して
即座に切換直線を修正するので、アクチュエータの作動
開始後に大幅なパラメータ変動を生じた場合でも、最小
限の切換回数により、アクチュエータの行き過ぎなどを
確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の構成を示す構成図である。

【図２】第２の発明の構成を示す構成図である。

【図３】実施例を示すブロック回路図である。

【図４】シリンダ制御動作特性と切換直線との関係を示
す説明図である。

【図５】パラメータに対応して切換直線の修正を示す説
明図である。

【図６】パラメータ変動時のシリンダ動作特性を示す説
明図で、（Ａ）は負荷マスの増加時、（Ｂ）は供給圧力
増加時の特性である。

【図７】コントローラで実行される制御動作を示すフロ
ーチャートである。

【図８】シリンダ動作モードと切換直線との関係を示す
説明図で、（Ａ）は動作モード０の場合、（Ｂ）は動作
モード１の場合、（Ｃ）は動作モード−１の場合をそれ
ぞれ示す。

【図９】シリンダ制御特性の位相面軌跡を表す説明図で
ある。

【符号の説明】

５０アクチュエータ５１オンオフ弁５２変位測定手段５３速度算出手段５４切換直線設定手段５５切換時期判定手段５６切換直線修正手段５７パラメータ変動判断手段５８ステップ制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松尾芳樹東京都新宿区南榎町９番地 (56)参考文献特開平４−34277（ＪＰ，Ａ) 特開平２−240404（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−45179（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 3/12 305 G05D 3/12 306 F16K 31/06 325 G05B 13/00 G05D 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アクチュエータの作動室と接続して作動
流体を圧力供給するオン位置と圧力開放するオフ位置と
に切換動作するオンオフ弁と、アクチュエータの変位を
測定する変位測定手段と、アクチュエータの変位から速
度を算出する速度算出手段と、変位と速度の位相面上に
停止目標位置との関係にもとづいてオンオフ弁のオフへ
の切換時期を決定する切換直線を少なくともアクチュエ
ータの作動特性、オンオフ弁の切換遅れに対応して設定
する切換直線設定手段と、アクチュエータの変位、速度
と切換直線が交わる点でオンオフ弁のオフへの切換を決
定する切換時期判定手段と、オンオフ弁切換後アクチュ
エータが停止するまでの停止軌跡における変位、速度と
の関係に基づいて推定したパラメータの変動に対応して
前記切換直線を修正する切換直線修正手段とを備えたこ
とを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】アクチュエータの作動室と接続して作動
流体を圧力供給するオン位置と圧力開放するオフ位置と
に切換動作するオンオフ弁と、アクチュエータの変位を
測定する変位測定手段と、アクチュエータの変位から速
度を算出する速度算出手段と、変位と速度の位相面上に
停止目標位置との関係にもとづいてオンオフ弁のオフへ
の切換時期を決定する切換直線を少なくともアクチュエ
ータの作動特性、オンオフ弁の切換遅れに対応して設定
する切換直線設定手段と、アクチュエータの変位、速度
と切換直線が交わる点でオンオフ弁のオフへの切換を決
定する切換時期判定手段と、オンオフ弁切換後アクチュ
エータが停止するまでの停止軌跡における変位、速度と
の関係に基づいて推定したパラメータの変動に対応して
前記切換直線を修正する切換直線修正手段と、アクチュ
エータの動き始めの位相面軌跡からパラメータ変動を判
断するパラメータ変動判定手段と、このパラメータ変動
時に目標位置の手前でいったんアクチュエータを停止さ
せるようにオンオフ弁を切り換えると共にアクチュエー
タのステップ停止軌跡に対応して前記切換直線を修正す
るステップ制御手段とを備えたことを特徴とする位置制
御装置。
【請求項３】パラメータ変動の判断をアクチュエータ
の最大速度とそれに到達するまでの移動距離に基づいて
行うことを特徴とする請求項２に記載の位置制御装置。