JP3761246B2

JP3761246B2 - 油圧アクチュエ−タ用サ−ボ制御装置

Info

Publication number: JP3761246B2
Application number: JP13079296A
Authority: JP
Inventors: 鏡原　　和明; 野口　　真児; 裕亮草薙
Original assignee: Tadano Ltd
Current assignee: Tadano Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09291902A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、油圧アクチュエータ用サーボ制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置を示している。図３において、油圧アクチュエータ１の制御弁２を制御するサーボ制御装置は、油圧アクチュエータ１の駆動を指示する目標値信号ａを発生する目標値信号発生手段３、油圧アクチュエータの実際の駆動状態に係るフィードバック信号を出力する駆動状態検出手段４、および、前記目標値信号発生手段３からの目標値信号ａと前記駆動状態検出手段４からのフィードバック信号ｂを受け取りこれら両信号ａ，ｂの偏差信号ｃを算出し且つこの偏差信号ｃに応じて弁駆動信号ｄを生成しこの弁駆動信号ｄを前記制御弁２に出力する制御信号出力手段５とでもって構成されている。図において、５ａは、制御信号出力手段５に包含されている弁駆動信号算出部であって、偏差信号ｃに応じて弁駆動信号ｄ算出するものである。
【０００３】
このように構成した油圧アクチュエータ用サーボ制御装置は、制御信号出力手段５からの弁駆動信号ｄが、目標値信号ａにフィードバック信号ｂが追随するよう油圧アクチュエータ１の制御弁２を切換操作するものであるから、目標値信号ａにより油圧アクチュエータ１を任意に駆動することができるものである。
【０００４】
このような油圧アクチュエータ用サーボ制御装置は、油圧アクチュエータ１の駆動速度を制御する速度制御用、または油圧アクチュエータ１の駆動位置を制御する位置制御用として多用されている。速度制御用では、目標値信号ａは油圧アクチュエータ１の駆動速度を指示する目標駆動速度信号であり、フィードバック信号ｂは油圧アクチュエータ１の実際の駆動速度を示す実際駆動速度信号が用いられる。また、位置制御用では、目標値信号ａは油圧アクチュエータ１の駆動位置を指示する目標位置信号であり、フィードバック信号ｂは油圧アクチュエータ１の実際の駆動位置を示す実際駆動位置信号が用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置は、目標値信号ａが指示する目標値（目標速度または目標位置）と、フィードバック信号ｂを介して検出される油圧アクチュエータ１の実際の駆動状態（速度または位置）の間に生じる偏差を前提として、油圧アクチュエータ１が駆動されるものである。従って、目標値信号ａが変動した場合に、油圧アクチュエータ１の駆動状態（速度または位置）がこの目標値の指示する状態（速度または位置）に達するまでに時間的な遅れ（応答遅れ）がある。このような応答遅れは、油圧アクチュエータ１の駆動抵抗（摩擦抵抗、慣性抵抗）および制御弁の切換抵抗（摩擦抵抗、慣性抵抗）等、サーボ制御系が必然的に持っており、しかもこの応答遅れは、機差（同一機種における固体差）および経年変化によって異なるものである。
このため、従来の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置は、油圧アクチュエータ１の駆動状態（速度または位置）を変動する目標値信号ａに即応させることが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、従来のサーボ制御装置に一部構成を付加することにより、従来のサーボ制御装置が持っていた問題点を解消し、油圧アクチュエータ１の駆動状態（速度または位置）を、変動する目標値信号ａ（速度または位置）に即応させることができる油圧アクチュエータ用サーボ制御装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置は以下の如く構成する。
油圧アクチュエータ１の制御弁２を制御するサーボ制御装置であって、油圧アクチュエータ１の駆動を指示する目標値信号ａを発生する目標値信号発生手段３、油圧アクチュエータの実際の駆動状態に係るフィードバック信号ｂを出力する駆動状態検出手段４、および、前記目標値信号発生手段３からの目標値信号ａと前記駆動状態検出手段４からのフィードバック信号ｂを受け取りこれら両信号ａ，ｂの偏差信号ｃを算出し且つこの偏差信号ｃに応じて弁駆動信号ｄを生成しこの弁駆動信号ｄを前記制御弁２に出力する制御信号出力手段５とを備えたものにおいて、
前記制御信号出力手段５に、目標値信号ａとフィードバック信号ｂとを受け取って演算し前記弁駆動信号ｄを補正する補正手段６を設けると共に、
前記補正手段６は、目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れに関する応答遅れ関連データを目標値信号ａの時間微分値に関連付けて更新可能に記憶すると共に、実際の目標値信号ａの時間微分値に関連して記憶にかかる応答遅れ関連データを出力する記憶部６ａと、上記記憶部６ａから出力される応答遅れ関連データを受け取り、前記制御弁２に入力する弁駆動信号ｄを目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れを減少するのに必要な値に補正する補正部６ｂとでもって構成したことを特徴とする油圧アクチュエータ用サーボ制御装置。
【０００８】
【作用】
以上の如く構成した本発明の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置は、変動する目標値信号ａ（速度または位置）に対して油圧アクチュエータ１の駆動状態（速度または位置）の応答が遅れた場合、
先ず、制御信号出力手段５中に付加された補正手段６における記憶部６ａに、この応答遅れに関する応答遅れ関連データが記憶される。この応答遅れ関連データは、記憶部６ａに入力される目標値信号ａとフィードバック信号ｂを基に算出されるもので、変動する目標値信号ａの時間微分値（変動速度）に関連付けて更新可能に記憶されるものであり、目標値信号ａとフィードバック信号ｂの偏差に関連するデータである。
【０００９】
記憶部６ａへの上記記憶は、目標値信号ａの時間微分値（変動速度）に関連づけて応答遅れデータが更新記憶される。
このようにして記憶部６ａに記憶された応答遅れデータ（目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れに関する応答遅れ関連データであって、目標値信号ａの時間微分値に関連付けて更新可能に記憶されたデータ）は、実際の目標値信号ａの時間微分値（変動速度）に関連して記憶にかかる読み出し信号によって、該当する応答遅れ関連データが読みだされる。
【００１０】
記憶部６ａから読みだされた応答遅れ関連データ（変動する目標値信号ａの実際の時間微分値に対応するもの）は、補正部６ｂに入力される。補正部６ｂは、入力に係る応答遅れ関連データを基に、制御弁２に入力する弁駆動信号ｄを目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れを減少するのに必要な値に補正するのである。
【００１１】
その結果、変動する目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れ（換言すれば変動する目標値信号ａの指示に係る油圧アクチュエータ１の速度または位置に対し、油圧アクチュエータ１の実際の駆動速度または駆動位置の応答遅れ）は、大幅に減少するのである。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置の実施例を図１および図２に基づいて説明する。本発明のサーボ制御装置は上述したように、従来のサーボ制御装置に一部構成を付加したものであるから、以下の説明においては上述した従来の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置で用いた符号は同義のものとしてそのまま援用する。
【００１３】
図１において、６は、制御信号出力手段５中に設けられた補正手段である。補正手段６は、記憶部６ａと補正部６ｂとから構成されている。
前記記憶部６ａには、目標値信号ａとフィードバック信号ｂが入力されている。そして、この補正手段６は、目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れに関する応答遅れ関連データを目標値信号ａの時間微分値に関連付けて更新可能に記憶しており、且つ実際の目標値信号ａの時間微分値に関連して記憶にかかる応答遅れ関連データを出力するようになっている。
【００１４】
従来のサーボ制御装置では、上述したように目標値信号ａが変動した場合、目標値信号ａに対してフィードバック信号ｂが常に遅れて追随する。即ち応答遅れがある。上記記憶部６ａには、この応答遅れに関連するデータを応答遅れ関連データとして、目標値信号ａの時間微分値（変動速度）に関連付けて更新可能に記憶するものである。目標値信号ａの時間微分値（変動速度）に関連付けて記憶される応答遅れ関連データとしては、目標値信号ａとフィードバック信号ｂの偏差に関連するデータが用いられる。
記憶部６ａへの上記記憶は、目標値信号ａの時間微分値（変動速度）に該当する応答遅れデータが更新記憶される。この場合、目標値信号ａが変動した場合において当該変動する目標値信号ａの時間微分値（変動速度）に該当する応答遅れ関連データが更新記憶されるのは勿論であるが、目標値信号ａが変動しない場合であっても目標値信号ａの時間微分値（変動速度＝０）に該当する応答遅れ関連データを更新記憶するようにしている。
【００１５】
図２は、目標値信号ａの時間微分値に関連して記憶される応答遅れデータの一例を示している。図２において、目標値信号ａの時間微分値として、目標値信号ａの変動速度Ｖ１〜Ｖ５（Ｖ１＜Ｖ５）が採用されており、これら変動速度Ｖ１〜Ｖ５にそれぞれ関連付けて応答遅れ関連データＳ１〜Ｓ５が更新可能に記憶されている。
更新可能に記憶される応答遅れ関連データとしては、目標値信号ａとフィードバック信号ｂの偏差に関連するデータであって、偏差あるいは偏差の時間微分値が用いられる。要は、応答遅れ関連データは、偏差信号ｃのみに応じて算出される従来の弁駆動信号ｄを、偏差信号ｃを小さくするのに必要な値に補正するため要する補正データであれば良いものである。
【００１６】
記憶部６ａの機能を図２に基づいて更に説明する。記憶部６ａは、変動する目標値信号ａを受け取ると、
▲１▼受け取りに係る目標値信号ａの時間微分値（図２では変動速度）を算出し、この算出値がＶ１〜Ｖ５のいずれに該当するかを算出する。更に記憶部６ａは、この算出したＶ１乃至Ｖ５をインデックス信号として、記憶に係る応答遅れ関連データＳ１〜Ｓ５の中から該当する応答遅れ関連データを読み出す。
【００１７】
▲２▼同時に記憶部６ａは、受け取りに係る目標値信号ａとフィードバック信号ｂとから、応答遅れ関連データの補正値δＳを算出する。この応答遅れ関連データの補正値δＳは、目標値信号ａとフィードバック信号ｂの偏差あるいは当該偏差を小ならしめるために必要な弁駆動信号ｄ補正用データである。そして、算出に係る応答遅れ関連データの補正値δＳを、上記▲１▼で読みだした応答遅れ関連データに加算して新たな応答遅れ関連データ（Ｓ１〜Ｓ５の内の一つにδＳを加算した値）を算出し、この算出結果を、▲１▼で読み出した応答遅れ関連データの読み出し先に更新記憶（入れ換えて記憶）すると共に補正部６ｂに出力する。
即ち、応答遅れ関連データＳ１〜Ｓ５の更新記憶は、更新前の記憶に係る応答遅れ関連データに、実際に生じた応答遅れ関連データ（応答遅れ関連データの補正値δＳ）を加算し、これを新たな応答遅れ関連データＳ１〜Ｓ５として記憶することでなされるものである。
【００１８】
記憶部６ａの上記▲１▼〜▲２▼の演算並びに更新記憶については、公知の技術を用いて容易に実現できるものであるから、ここではその詳細説明を省略する。
【００１９】
補正手段６における前記補正部６ｂは、記憶部６ａから出力される応答遅れ関連データＳ１〜Ｓ５に基づき、弁駆動信号ｄを補正するのである。補正部６ｂによる弁駆動信号ｄの補正は、現に制御弁２に入力されている弁駆動信号ｄをして変動する目標値信号ａに対する油圧アクチュエータ１の応答遅れを小ならしめるよう、弁駆動信号ｄを補正するのである。この補正は、制御信号出力手段５から制御弁２に出力される弁駆動信号ｄが、変動する目標値信号ａに対する油圧アクチュエータ１の応答遅れを小ならしめる値となるとよう補正するのである。図１の実施例では、偏差信号ｃを介してそのように補正する例が示されているが、弁駆動信号算出部５ａの後段に補正部６ｂを配置して弁駆動信号ｄそのものを補正するようにしても良い。
また、この補正は、記憶部６ａからの入力に係る応答遅れ関連データＳ１〜Ｓ５の関数として算出される値を係数として偏差信号ｃ（または弁駆動信号ｄ）に乗じることでなしても良いし、記憶部６ａからの入力に係る応答遅れ関連データＳ１〜Ｓ５の関数として算出される値を加算値として偏差信号ｃ（または弁駆動信号ｄ）加えることでなしても良い。
【００２０】
このようにして補正部６ｂで補正された弁駆動信号ｄは、制御弁２に入力されて、目標値信号ａが変動した場合の油圧アクチュエータ１の応答遅れを小さくするのである。補正手段６における記憶部６ａには、変動する目標値信号ａに対して油圧アクチュエータ１の応答遅れが生じる度に、新たな応答遅れ関連データが目標値信号ａの時間微分値に関連付けて記憶され、次回目標値信号ａが変動した際に、変動に係る目標値信号ａの時間微分値をインデックス信号として対応する応答遅れ関連データが読みだされ、この読みだされた応答遅れ関連データを基にして弁駆動信号ｄを補正するものであるから、記憶に係る応答遅れ関連データは、次第に最適の値に書換えられるものである。
【００２１】
なお、上記の実施例では、目標値信号ａが油圧アクチュエータ１の駆動速度を指示する信号としフィードバック信号ｂが油圧アクチュエータ１の実際の駆動速度を示す信号とした場合、および、目標値信号ａが油圧アクチュエータ１の駆動位置を指示する信号としフィードバック信号ｂが油圧アクチュエータ１の実際の駆動位置を示す信号とした場合、の双方を包含するものとして説明している。請求項１はこれら双方を包含するものであり、請求項２は前記前者を、請求項３は前記後者をそれぞれ包含している。
【００２２】
また、上記実施例では、記憶部６ａに更新可能に記憶する応答遅れ関連データは、目標値信号ａの時間微分値に関連付けて更新可能に記憶する共に、実際の目標値信号ａの時間微分値をインデックス信号として読みだすようにしているが、この応答遅れ関連データは、変動する目標値信号ａの値（レベル）毎に当該目標値信号ａの時間微分値に関連付けて更新可能に記憶すると共に、実際の目標値信号ａの値（レベル）並びにその時間微分値の双方をインデックス信号として読みだすようにしても良いものである。
このようにすると、目標値信号ａの各値（レベル）毎に異なる応答遅れ関連データを用いて弁駆動信号ｄを補正することができるので、応答遅れが、変動する目標値信号ａの値（レベル）毎に異なる場合にも応答遅れで的確に小ならしめることができるものである。
【００２３】
また記憶部６ａに目標値信号ａの時間微分値に関連付けて更新可能に記憶される応答遅れ関連データは、目標値信号ａの一階微分値（この場合変動速度になる）にのみに関連付けて更新可能に記憶するようにしても良く、目標値信号ａの一階微分値、二階微分値、…ｎ階微分値にそれぞれ関連付けて更新可能に記憶したデータの合計値として記憶するようにしても良い。いずれの場合であっても本発明の範囲に包含されるこというまでもない。
【００２４】
更に、補正手段６における記憶部６ａへの応答遅れ関連データの更新記憶に、下記の如き制限を付けるようにしても良い。
▲１▼ 記憶部６ａに記憶されている更新前の応答遅れ関連データと更新しようとする応答遅れ関連データとの差が予め設定した所定値を越えている場合には、当該所定値を限度として応答遅れ関連データを更新記憶する。即ち、更新前の応答遅れ関連データを初期値とするとき、更新後の応答遅れ関連データがこの初期値に対して予め設定した所定値を越えて更新されないよう規制するのである。上記所定値は、記憶部６ａ内に記憶しておくようにする。
このようにした場合には、例えば、ノイズ等によりフィードバック信号ｂが、油圧アクチュエータ１の実際の駆動状態から急激に離隔したような場合、あるいは、油圧アクチュエータ１が駆動終端（油圧シリンダのストロークエンド等）等で停止しているような場合に、不必要に大きな応答遅れ関連データの更新記憶を規制することができる。
この構成は、請求項４に対応している。
【００２５】
▲２▼ 応答遅れ関連データの更新記憶可能範囲（上限値および下限値）を設定しておき、逐次更新記憶される応答遅れ関連データのトータル値が、この設定に係る更新記憶可能範囲（上限値および下限値）を越えないよう規制する。更新記憶可能範囲（上限値および下限値）は、記憶部６ａ内に記憶しておくようにする。
このようにした場合には、サーボ制御装置の故障に起因して目標値信号ａに対してフィードバック信号ｂが全く追随してこないような場合でも、異常な応答遅れに関連してのデータの更新記憶が制限され、安全であるという効果がある。
この構成は、請求項５に対応している。
【００２６】
【効果】
以上の如く構成し作用する本発明に係る油圧アクチュエータ用サーボ制御装置は、従来のサーボ制御装置に補正手段６を追加した簡単な構成でありながら、従来のサーボ制御装置が持っていた変動する目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れ（油圧アクチュエータ１の応答遅れ）を大幅に解消することができるので、その効果は極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る油圧アクチュエータ用サーボ制御装置の説明用ブロック図である。
【図２】補正部６の記憶部６ａに更新可能に記憶される応答遅れ関連データの説明図である。
【図３】従来の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置の説明用ブロック図である。
【符号の説明】
１；油圧アクチュエータ、２；制御弁、３；目標値信号発生手段、
４；駆動状態検出手段、５；制御信号出力手段、
５ａ；弁駆動信号算出部、６；補正手段、
６ａ；記憶部、６ｂ；補正部、
ａ；目標値信号、ｂ；フィードバック信号、ｃ；偏差信号、
ｄ；弁駆動信号、

Claims

油圧アクチュエータ１の制御弁２を制御するサーボ制御装置であって、
油圧アクチュエータ１の駆動を指示する目標値信号ａを発生する目標値信号発生手段３、
油圧アクチュエータ１の実際の駆動状態に係るフィードバック信号を出力する駆動状態検出手段４、および、前記目標値信号発生手段３からの目標値信号ａと前記駆動状態検出手段４からのフィードバック信号ｂを受け取りこれら両信号ａ，ｂの偏差信号ｃを算出し且つこの偏差信号ｃに応じて弁駆動信号ｄを生成しこの弁駆動信号ｄを前記制御弁２に出力する制御信号出力手段５とを備えたものにおいて、
前記制御信号出力手段５に、目標値信号ａとフィードバック信号ｂとを受け取って演算し前記弁駆動信号ｄを補正する補正手段６を設けると共に、
前記補正手段６は、目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れに関連する応答遅れ関連データを目標値信号ａの時間微分値に関連付けて更新可能に記憶すると共に、実際の目標値信号ａの時間微分値に関連して記憶にかかる応答遅れ関連データを出力する記憶部６ａであって、応答遅れ関連データの更新可能な記憶が、更新前の記憶に係る応答遅れ関連データに実際に生じた応答遅れ関連データを加算しこれを新たな応答遅れ関連データとして記憶することでなされるよう構成した記憶部６ａと、上記記憶部６ａから出力される応答遅れ関連データを受け取り、前記制御弁２に出力する弁駆動信号ｄを目標値信号ａに対するフィードバック信号ｂの応答遅れを減少するのに必要な値に補正する補正部６ｂとでもって構成したことを特徴とする油圧アクチュエータ用サーボ制御装置。
油圧アクチュエータ１の駆動を指示する目標値信号ａが、油圧アクチュエータ１の駆動速度を指示する目標駆動速度信号であり、フィードバック信号ｂが油圧アクチュエータ１の実際の駆動速度を示す実際駆動速度信号であることを特徴とする請求項１の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置。
油圧アクチュエータ１の駆動を指示する目標値信号ａが、油圧アクチュエータ１の駆動位置を指示する目標駆動位置信号であり、フィードバック信号ｂが油圧アクチュエータ１の実際の駆動位置を示す実際駆動位置信号であることを特徴とする請求項１の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置。
補正手段６における記憶部６ａは、当該記憶部６ａに記憶されている更新前の応答遅れ関連データと更新しようとする応答遅れ関連データとの差が予め設定した所定値を越えて更新記憶されないよう構成してあることを特徴とする請求項１乃至３の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置。
補正手段６における記憶部６ａは、応答遅れ関連データの更新記憶可能範囲が設定されており、逐次更新記憶される応答遅れ関連データのトータル値が、この設定に係る更新記憶可能範囲を越えないよう構成してあることを特徴とする請求項１乃至４の油圧アクチュエータ用サーボ制御装置。