JP5381333B2 - Solenoid valve opening control device - Google Patents

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Description

本発明は、ソレノイド駆動弁の開度制御装置に関する。   The present invention relates to an opening control device for a solenoid driven valve.

従来から、ソレノイド駆動弁等の比例電磁弁に発生する応答ヒステリシス(ソレノイドコイルに流す駆動電流に対する弁開方向と閉方向間に生じるヒステリシス)の影響を抑制するために、駆動電流にディザー信号を重畳させるという制御手法が採用されている。
例えば、下記特許文献1には、比例弁コイルをパルス幅変調電流の積算量によりデジタル制御する制御装置において、出力段回路に比例弁コイルと並列に抵抗を付加して比例弁コイルの閉鎖回路の時定数を小さくすることにより、比例電磁弁の閉塞制御の安定化及びディザー波形に対応する駆動電流の追随安定化を図る技術が開示されている。
Conventionally, a dither signal is superimposed on the drive current to suppress the effect of response hysteresis (hysteresis that occurs between the valve opening and closing directions on the drive current that flows through the solenoid coil) generated in a proportional solenoid valve such as a solenoid drive valve. A control method is adopted.
For example, in the following Patent Document 1, in a control device that digitally controls a proportional valve coil by an integrated amount of pulse width modulation current, a resistance is added to the output stage circuit in parallel with the proportional valve coil, A technique is disclosed in which the time constant is reduced to stabilize the proportional solenoid valve closing control and to follow the drive current corresponding to the dither waveform.

また、下記特許文献2には、電磁石に通電する電流に交流のディザー電流を重畳させてスプールを制御液圧に影響の出ない小さな振幅で揺すり、通電電流とソレノイド力との比が他の領域よりも小さくなる制御領域において、ディザー電流の振幅を他の制御領域に比べて大きくすることにより、全制御領域においてディザー効果を平均化可能とする技術が開示されている。   Further, in Patent Document 2 below, an alternating current dither current is superimposed on a current flowing through an electromagnet, and the spool is swung with a small amplitude that does not affect the control hydraulic pressure, and the ratio between the current flowing and the solenoid force is in another region. A technique is disclosed in which the dither effect can be averaged over the entire control region by increasing the amplitude of the dither current in the control region smaller than that in the other control regions.

また、下記特許文献3には、ソレノイドコイルに通電される駆動電流に応じて作動する比例電磁弁の作動時のヒステリシスを検出し、その検出されたヒステリシスが第1の所定値以上と判断されたときには駆動電流のディザー振幅を前回のディザー振幅より増加し、上記検出されたヒステリシスが第1の所定値より小さい第2の所定値以下と判断されたときには駆動電流のディザー振幅を前回のディザー振幅より低減することで、電磁弁の耐久性および信頼性を低下させることなく、電磁弁に係るヒステリシスの影響を可及的に取り除く技術が開示されている。   Further, in Patent Document 3 below, a hysteresis at the time of operation of a proportional solenoid valve that operates according to a drive current energized to a solenoid coil is detected, and the detected hysteresis is determined to be equal to or greater than a first predetermined value. Sometimes the dither amplitude of the drive current is increased from the previous dither amplitude, and when it is determined that the detected hysteresis is equal to or smaller than the second predetermined value which is smaller than the first predetermined value, the dither amplitude of the drive current is increased from the previous dither amplitude. A technique for removing as much as possible the effect of hysteresis on the solenoid valve without reducing the durability and reliability of the solenoid valve by reducing the value is disclosed.

特開平10−184972号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-184972 特開平11−202947号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-202947 特開2000−283325号公報JP 2000-283325 A

ところで、ソレノイド駆動弁のプランジャ(可動鉄心)に作用する力としては、ソレノイドコイルに駆動電流を流すことで生じる吸引力(プランジャを固定鉄心に吸引する力)と、スプリングによる反力(プランジャを固定鉄心から引き離す力)とがあり、スプリングによる反力より駆動電流による吸引力を大きくすることで開方向の弁制御を行い、スプリングによる反力より駆動電流による吸引力を小さくすることで閉方向の弁制御を行うことが一般的である。   By the way, as the force acting on the plunger (movable iron core) of the solenoid drive valve, the suction force (force that attracts the plunger to the fixed iron core) generated by flowing the drive current to the solenoid coil and the reaction force (fixing the plunger) The force in the opening direction is controlled by increasing the suction force due to the drive current rather than the reaction force from the spring, and the suction force due to the drive current is made smaller than the reaction force due to the spring. It is common to perform valve control.

このスプリングとしては比較的強力な反力を有するスプリングが用いられるため、製品によっては開方向の弁制御と閉方向の弁制御とで応答性(駆動電流に対する弁開度)が著しく異なる場合があり、開閉両方向の弁制御において同程度のディザー信号を駆動電流に重畳すると、ディザー信号に対して過度の応答性を示し、リニアな弁開度制御が困難となるという問題がある。   As this spring, a spring with a relatively strong reaction force is used. Depending on the product, the response (valve opening relative to the drive current) may differ significantly between the valve control in the opening direction and the valve control in the closing direction. When the dither signal of the same level is superimposed on the drive current in the valve control in both the opening and closing directions, there is a problem that excessive response to the dither signal is exhibited and linear valve opening control becomes difficult.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、ソレノイド駆動弁の応答性を良好に維持し、リニアな弁開度制御を可能とするソレノイド駆動弁の開度制御装置を提供することを目的とする。  The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an opening control device for a solenoid-driven valve that maintains good response of the solenoid-driven valve and enables linear valve opening control. Objective.

上記課題を解決するために、本発明に係るソレノイド駆動弁の開度制御装置は、制御対象であるソレノイド駆動弁に設けられた駆動コイルにディザー信号を重畳させた駆動電流を供給するソレノイド駆動弁の開度制御装置であって、前記ソレノイド駆動弁を開閉させる方向である弁制御方向及び前記ソレノイド駆動弁に設けられた可動鉄心の可動軸上の現在位置に応じて前記駆動電流に重畳すべきディザー信号の振幅値を決定するディザー振幅決定部を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an opening control device for a solenoid drive valve according to the present invention provides a solenoid drive valve that supplies a drive current in which a dither signal is superimposed on a drive coil provided in a solenoid drive valve to be controlled. The opening degree control device of the valve should be superimposed on the drive current in accordance with a valve control direction that is a direction for opening and closing the solenoid drive valve and a current position on a movable shaft of a movable iron core provided in the solenoid drive valve. A dither amplitude determining unit that determines an amplitude value of the dither signal is provided.

また、本発明に係るソレノイド駆動弁の開度制御装置は、前記可動鉄心の可動軸上の現在位置を検出する位置センサと、外部制御装置から入力される前記可動鉄心の目標位置と前記位置センサによって検出された前記可動鉄心の現在位置との偏差量を算出する偏差演算部と、前記偏差演算部によって算出された前記偏差量を基にPID演算を行うことで操作量を算出するPID演算部と、前記偏差演算部によって算出された前記偏差量を基に前記ソレノイド駆動弁の弁制御方向が開方向であるか閉方向であるかを判定する制御方向判定部と、前記制御方向判定部によって判定された前記弁制御方向及び前記位置センサによって検出された前記可動鉄心の現在位置とに応じて前記駆動電流に重畳すべきディザー信号の振幅値を決定する前記ディザー振幅決定部と、前記ディザー振幅決定部によって決定された振幅値を有するディザー信号を生成するディザー信号生成部と、前記PID演算部によって算出された操作量と前記ディザー信号生成部によって生成されたディザー信号とを加算する加算演算部と、前記加算演算部の加算結果に応じたPWM信号を生成するPWM信号生成部と、前記PWM信号生成部によって生成された前記PWM信号に応じて前記駆動コイルに供給するディザー信号を重畳させた駆動電流を生成する駆動電流生成部とを備えることを特徴とする。   In addition, the solenoid-operated valve opening control device according to the present invention includes a position sensor that detects a current position of the movable iron core on the movable shaft, a target position of the movable iron core that is input from an external control device, and the position sensor. A deviation calculation unit that calculates a deviation amount from the current position of the movable core detected by the PID calculation unit, and a PID calculation unit that calculates an operation amount by performing a PID calculation based on the deviation amount calculated by the deviation calculation unit A control direction determination unit that determines whether the valve control direction of the solenoid-driven valve is an open direction or a close direction based on the deviation amount calculated by the deviation calculation unit, and the control direction determination unit The dither signal amplitude value to be superimposed on the drive current is determined according to the determined valve control direction and the current position of the movable iron core detected by the position sensor. An amplitude determination unit, a dither signal generation unit that generates a dither signal having an amplitude value determined by the dither amplitude determination unit, an operation amount calculated by the PID calculation unit, and the dither signal generation unit An addition operation unit that adds the dither signal, a PWM signal generation unit that generates a PWM signal according to the addition result of the addition operation unit, and the drive coil according to the PWM signal generated by the PWM signal generation unit And a drive current generation unit that generates a drive current in which a dither signal to be supplied is superimposed.

また、本発明に係るソレノイド駆動弁の開度制御装置において、前記ディザー振幅決定部は、前記駆動電流に重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値の両方を決定することを特徴とする。
さらに、本発明に係るソレノイド駆動弁の開度制御装置において、前記ディザー振幅決定部は、前記弁制御方向の開方向及び閉方向の各々について、前記可動鉄心の現在位置に対して駆動電流に重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値が設定されたテーブルデータを予め記憶していることを特徴とする。
Further, in the solenoid-operated valve opening control apparatus according to the present invention, the dither amplitude determining unit determines both a positive-side amplitude value and a negative-side amplitude value of a dither signal to be superimposed on the driving current. It is characterized by.
Furthermore, in the solenoid-operated valve opening control apparatus according to the present invention, the dither amplitude determining unit superimposes a drive current on the current position of the movable core in each of the opening direction and the closing direction of the valve control direction. Table data in which the + side amplitude value and the − side amplitude value of the dither signal to be set are set is stored in advance.

本発明によれば、ソレノイド駆動弁の弁制御方向及びソレノイド駆動弁に設けられた可動鉄心の可動軸上の現在位置に応じて駆動電流に重畳すべきディザー信号の振幅値を決定するので、ソレノイド駆動弁に強力な反力を有するスプリングを用いる場合であっても、全ての制御領域において良好な応答性を維持でき、リニアな弁開度制御を行うことが可能となる。  According to the present invention, the amplitude value of the dither signal to be superimposed on the drive current is determined according to the valve control direction of the solenoid drive valve and the current position on the movable shaft of the movable iron core provided in the solenoid drive valve. Even when a spring having a strong reaction force is used for the drive valve, good responsiveness can be maintained in all control regions, and linear valve opening control can be performed.

本発明の一実施形態に係る電磁弁制御装置(ソレノイド駆動弁の開度制御装置)Cのブロック構成図である。It is a block block diagram of the solenoid valve control apparatus (opening control apparatus of a solenoid drive valve) C which concerns on one Embodiment of this invention. 本実施形態に係る電磁弁制御装置Cのディザー振幅決定部C4に記憶されている、弁制御方向の開方向及び閉方向の各々について、プランジャS2(可動鉄心)の現在位置に対して駆動電流に重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値が設定されたテーブルデータのイメージ図である。For each of the opening direction and the closing direction of the valve control direction stored in the dither amplitude determining unit C4 of the electromagnetic valve control device C according to the present embodiment, the driving current is set to the current position of the plunger S2 (movable iron core). It is an image figure of the table data in which the amplitude value on the + side and the amplitude value on the-side of the dither signal to be superimposed are set. 本実施形態に係る電磁弁制御装置Cの動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the solenoid valve control apparatus C which concerns on this embodiment.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るソレノイド駆動弁の開度制御装置C(以下、電磁弁制御装置と略す)のブロック構成図である。なお、以下では、本実施形態に係る電磁弁制御装置Cの制御対象としてソレノイド駆動弁Sを挙げて説明する。また、図1では、説明の簡略化のため、ソレノイド駆動弁Sの構成要素としてソレノイドコイル(駆動コイル)S1、プランジャ(可動鉄心)S2及びスプリングS3のみを図示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a solenoid-operated valve opening control device C (hereinafter abbreviated as an electromagnetic valve control device) according to the present embodiment. In the following, the solenoid driven valve S will be described as an object to be controlled by the electromagnetic valve control device C according to the present embodiment. Further, in FIG. 1, only the solenoid coil (drive coil) S1, the plunger (movable iron core) S2, and the spring S3 are shown as components of the solenoid drive valve S for the sake of simplicity.

図1において、X軸はプランジャS2の可動軸を表しており、ソレノイドコイルS1に電磁弁制御装置Cから駆動電流Iを供給することで生じる吸引力(プランジャS2を不図示の固定鉄心に吸引する力)と、スプリングS3による反力(プランジャS2を固定鉄心から引き離す力)との大小関係によってプランジャS2がX軸上を往復運動することで開方向及び閉方向の弁開度が制御される。なお、図1では、X軸の正方向を弁開度の開方向(スプリングS3が縮む方向)とし、スプリングS3が完全に伸びきった際のプランジャS2の位置X0(以下、この位置を基準位置と称する)で弁開度が「0」、つまり完全に弁が閉じるものとする。   In FIG. 1, the X axis represents the movable shaft of the plunger S2, and the suction force generated by supplying the solenoid coil S1 with the drive current I from the solenoid valve controller C (the plunger S2 is attracted to a fixed iron core (not shown). Force) and the reaction force of the spring S3 (force that pulls the plunger S2 away from the fixed iron core), the plunger S2 reciprocates on the X axis, thereby controlling the valve opening in the opening direction and the closing direction. In FIG. 1, the positive direction of the X-axis is the opening direction of the valve opening (the direction in which the spring S3 contracts), and the position X0 of the plunger S2 when the spring S3 is fully extended (hereinafter, this position is referred to as the reference position). The valve opening is “0”, that is, the valve is completely closed.

図1に示すように、本実施形態に係る電磁弁制御装置Cは、偏差演算部C1、PID演算部C2、制御方向判定部C3、ディザー振幅決定部C4、ディザー信号生成部C5、加算演算部C6、PWM(Pulse Width Modulation)信号生成部C7、スイッチング素子(駆動電流生成部)C8、ポジションセンサ(位置センサ)C9及びセンサ入力部C10から構成されている。   As shown in FIG. 1, the solenoid valve control device C according to the present embodiment includes a deviation calculation unit C1, a PID calculation unit C2, a control direction determination unit C3, a dither amplitude determination unit C4, a dither signal generation unit C5, and an addition calculation unit. C6, a PWM (Pulse Width Modulation) signal generation unit C7, a switching element (drive current generation unit) C8, a position sensor (position sensor) C9, and a sensor input unit C10.

偏差演算部C1は、不図示の上位制御装置から入力されるプランジャS2の可動軸上の目標位置Xp(目標弁開度に相当する)と、ポジションセンサC9からセンサ入力部C10を介して入力されるプランジャS2の可動軸上の現在位置Xsとの偏差量ΔX(=Xp−Xs)を算出し、その算出結果である偏差量ΔXをPID演算部C2及び制御方向判定部C3に出力する。なお、目標位置Xp及び現在位置Xsは、基準位置X0を起点とするX軸上の位置である。   The deviation calculation unit C1 is input from the host controller (not shown) on the movable shaft of the plunger S2 (corresponding to the target valve opening) and the position sensor C9 via the sensor input unit C10. The deviation amount ΔX (= Xp−Xs) of the plunger S2 from the current position Xs on the movable shaft is calculated, and the deviation amount ΔX, which is the calculation result, is output to the PID calculation unit C2 and the control direction determination unit C3. The target position Xp and the current position Xs are positions on the X axis starting from the reference position X0.

PID演算部C2は、偏差演算部C1から入力される偏差量ΔXが「0」となるように、つまりプランジャS2の可動軸上の目標位置Xpと現在位置Xsとが一致するように駆動電流Iを生成するための操作信号(操作量)をPID演算によって算出し、その算出結果である操作信号を加算演算部C6に出力する。   The PID calculation unit C2 drives the drive current I so that the deviation amount ΔX input from the deviation calculation unit C1 becomes “0”, that is, the target position Xp on the movable shaft of the plunger S2 matches the current position Xs. An operation signal (operation amount) for generating the signal is calculated by PID calculation, and an operation signal as a result of the calculation is output to the addition calculation unit C6.

制御方向判定部C3は、偏差演算部C1から入力される偏差量ΔXの正負によって弁制御方向が開方向なのか閉方向なのかを判定し、その判定結果をディザー振幅決定部C4に出力する。具体的には、この制御方向判定部C3は、偏差量ΔX>0の場合、つまり目標位置Xp>現在位置Xsの場合に弁制御方向が開方向であると判定し、また、偏差量ΔX≦0の場合、つまり目標位置Xp≦現在位置Xsの場合に弁制御方向が閉方向であると判定する。   The control direction determination unit C3 determines whether the valve control direction is the open direction or the close direction based on the sign of the deviation amount ΔX input from the deviation calculation unit C1, and outputs the determination result to the dither amplitude determination unit C4. Specifically, the control direction determination unit C3 determines that the valve control direction is the open direction when the deviation amount ΔX> 0, that is, the target position Xp> the current position Xs, and the deviation amount ΔX ≦ In the case of 0, that is, when the target position Xp ≦ the current position Xs, it is determined that the valve control direction is the closing direction.

ディザー振幅決定部C4は、制御方向判定部C3から入力される弁制御方向の判定結果と、ポジションセンサC9からセンサ入力部C10を介して入力されるプランジャS2の可動軸上の現在位置Xsとに基づいて、駆動電流Iに重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値を決定し、それらディザー振幅値の決定結果をディザー信号生成部C5に出力する。  The dither amplitude determination unit C4 is configured to determine the valve control direction determination result input from the control direction determination unit C3 and the current position Xs on the movable shaft of the plunger S2 input from the position sensor C9 via the sensor input unit C10. Based on this, the positive-side amplitude value and the negative-side amplitude value of the dither signal to be superimposed on the drive current I are determined, and the determination result of these dither amplitude values is output to the dither signal generation unit C5.

具体的には、ディザー振幅決定部C4は、図2に示すように、弁制御方向の開方向及び 閉方向の各々について、プランジャS2の現在位置X1、X2、X3、…、Xn(なお、X1<X2<X3…<Xn)に対して駆動電流Iに重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値が設定されたテーブルデータを予め記憶しており、このテーブルデータに基づいて、上述した制御方向判定部C3から入力される弁制御方向の判定結果と、ポジションセンサC9からセンサ入力部C10を介して入力されるプランジャS2の現在位置Xsとに対応するディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値を決定する。   Specifically, as shown in FIG. 2, the dither amplitude determination unit C4 is configured so that the current position X1, X2, X3,..., Xn of the plunger S2 in each of the opening direction and the closing direction of the valve control direction (X1 Table data in which the + side amplitude value and the − side amplitude value of the dither signal to be superimposed on the drive current I with respect to <X2 <X3... <Xn) are stored in advance, and based on this table data Thus, the positive side of the dither signal corresponding to the determination result of the valve control direction input from the control direction determination unit C3 and the current position Xs of the plunger S2 input from the position sensor C9 via the sensor input unit C10. And the amplitude value on the negative side are determined.

ディザー信号生成部C5は、ディザー振幅決定部C4にて決定されたディザー振幅値を有するディザー信号を生成して加算演算部C6に出力する。なお、ディザー信号の周波数は予め固定値として設定されている。加算演算部C6は、PID演算部C2から入力される操作信号とディザー信号生成部C5から入力されるディザー信号とを加算し、その加算結果である加算信号をPWM信号生成部C7に出力する。PWM信号生成部C7は、加算演算部C6から入力される加算信号(つまり、操作信号とディザー信号との加算信号)に応じたデューティ比を有するPWM信号を生成してスイッチング素子C8に出力する。  The dither signal generation unit C5 generates a dither signal having the dither amplitude value determined by the dither amplitude determination unit C4 and outputs the dither signal to the addition operation unit C6. The frequency of the dither signal is set in advance as a fixed value. The addition calculation unit C6 adds the operation signal input from the PID calculation unit C2 and the dither signal input from the dither signal generation unit C5, and outputs an addition signal as a result of the addition to the PWM signal generation unit C7. The PWM signal generation unit C7 generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the addition signal (that is, the addition signal of the operation signal and the dither signal) input from the addition calculation unit C6, and outputs the PWM signal to the switching element C8.

スイッチング素子C8は、例えば電源ラインVccとソレノイドコイルS1との間に介挿されたMOS−FETであり、PWM信号生成部C7から入力されるPWM信号に応じてオン/オフする。このようなスイッチング素子C8のPWM信号に基づくスイッチング動作によって、プランジャS2の現在位置Xsが目標位置Xpとなるような且つ上記のディザー信号が重畳された駆動電流Iが生成されてソレノイドコイルS1に供給される。  The switching element C8 is, for example, a MOS-FET interposed between the power supply line Vcc and the solenoid coil S1, and is turned on / off according to the PWM signal input from the PWM signal generation unit C7. By such a switching operation based on the PWM signal of the switching element C8, a drive current I is generated and supplied to the solenoid coil S1 so that the current position Xs of the plunger S2 becomes the target position Xp and the above-described dither signal is superimposed. Is done.

ポジションセンサC9は、例えば光学式あるいは磁気式の位置センサであり、プランジャS2の可動軸上の現在位置(つまり実際の弁開度)を計測し、その計測結果である現在位置Xsをセンサ入力部C10に出力する。センサ入力部C10は、ポジションセンサC9から入力される上記プランジャS2の可動軸上の現在位置Xsを偏差演算部C1及びディザー振幅決定部C4に出力する。   The position sensor C9 is, for example, an optical or magnetic position sensor, measures the current position (that is, the actual valve opening) on the movable shaft of the plunger S2, and uses the current position Xs as the measurement result as a sensor input unit. Output to C10. The sensor input unit C10 outputs the current position Xs on the movable shaft of the plunger S2 input from the position sensor C9 to the deviation calculation unit C1 and the dither amplitude determination unit C4.

以上が本実施形態に係る電磁弁制御装置Cの構成に関する説明であるが、上記の偏差演算部C1、PID演算部C2、制御方向判定部C3、ディザー振幅決定部C4、ディザー信号生成部C5、加算演算部C6及びPWM信号生成部C7はアナログ回路によって構成しても良いし、或いはマイクロプロセッサを用いたソフトウエア処理(デジタル処理)によって上記各構成要素の機能を実現するような構成としても良い。デジタル処理を用いる場合には、ポジションセンサC9から出力されるプランジャS2の現在位置Xsがアナログ信号であるため、このアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器を設ける必要がある。   The above is the description regarding the configuration of the electromagnetic valve control device C according to the present embodiment. The deviation calculation unit C1, the PID calculation unit C2, the control direction determination unit C3, the dither amplitude determination unit C4, the dither signal generation unit C5, The addition operation unit C6 and the PWM signal generation unit C7 may be configured by analog circuits, or may be configured to realize the functions of the above-described components by software processing (digital processing) using a microprocessor. . When digital processing is used, since the current position Xs of the plunger S2 output from the position sensor C9 is an analog signal, it is necessary to provide an A / D converter that converts the analog signal into a digital signal.

次に、上記のように構成された本実施形態に係る電磁弁制御装置Cの動作について詳細に説明する。ここで、図3(a)に示すように、上位制御装置から電磁弁制御装置CにプランジャS2の目標位置XpとしてX4が入力され、プランジャS2の可動軸上の現在位置XsがX1(X4>X1)であると仮定すると、ポジションセンサC9にて計測されるプランジャS2の現在位置XsはX1となり、偏差演算部C1にて算出される偏差量ΔXはΔX=X4−X1>0となる。   Next, the operation of the electromagnetic valve control device C according to the present embodiment configured as described above will be described in detail. Here, as shown in FIG. 3A, X4 is input from the host controller to the solenoid valve controller C as the target position Xp of the plunger S2, and the current position Xs of the plunger S2 on the movable shaft is X1 (X4>). Assuming that X1), the current position Xs of the plunger S2 measured by the position sensor C9 is X1, and the deviation amount ΔX calculated by the deviation calculator C1 is ΔX = X4−X1> 0.

この時、PID演算部C2は、偏差量ΔXが「0」となるような、つまりプランジャS2の可動軸上の現在位置がX1から目標位置X4となるような駆動電流Iを生成するための操作信号(操作量)を算出して加算演算部C6に出力する。一方、制御方向判定部C3は、偏差量ΔX>0であるので、弁制御方向が開方向であると判定し、その判定結果をディザー振幅決定部C4に出力する。   At this time, the PID calculation unit C2 generates an operation for generating the drive current I such that the deviation amount ΔX is “0”, that is, the current position on the movable shaft of the plunger S2 is changed from X1 to the target position X4. A signal (operation amount) is calculated and output to the addition operation unit C6. On the other hand, since the deviation amount ΔX> 0, the control direction determination unit C3 determines that the valve control direction is the open direction, and outputs the determination result to the dither amplitude determination unit C4.

ディザー振幅決定部C4は、図2に示すテーブルデータから、弁制御方向が開方向であり、且つプランジャS2の可動軸上の現在位置X1に対応するディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値を決定する。つまり、この時、ディザー信号の+側の振幅値はd1に決定され、−側の振幅値はd1’に決定される。そして、ディザー信号生成部C5は、上記のようにディザー振幅決定部C4によって決定されたディザー振幅値を有するディザー信号を生成して加算演算部C6に出力する。   From the table data shown in FIG. 2, the dither amplitude determining unit C4 has a valve control direction of the open direction, and the amplitude value on the positive side and the negative side of the dither signal corresponding to the current position X1 on the movable shaft of the plunger S2. Determine the amplitude value. That is, at this time, the amplitude value on the + side of the dither signal is determined to be d1, and the amplitude value on the-side is determined to be d1 '. Then, the dither signal generation unit C5 generates a dither signal having the dither amplitude value determined by the dither amplitude determination unit C4 as described above, and outputs the dither signal to the addition operation unit C6.

このように弁制御方向及びプランジャS2の現在位置に応じた振幅値を有するディザー信号と、プランジャS2の現在位置を目標位置X4とするような駆動電流Iを生成するための操作信号とが加算演算部C6によって加算され、加算信号としてPWM信号生成部C7に出力され、上記加算信号に応じたPWM信号がPWM信号生成部C7からスイッチング素子8に出力される。   Thus, the dither signal having an amplitude value corresponding to the valve control direction and the current position of the plunger S2 and the operation signal for generating the drive current I so as to set the current position of the plunger S2 to the target position X4 are added. The signals are added by the unit C6 and output as an addition signal to the PWM signal generation unit C7, and a PWM signal corresponding to the addition signal is output from the PWM signal generation unit C7 to the switching element 8.

これにより、プランジャS2の現在位置が目標位置X4となるように且つ上記のディザー信号(開方向及び現在位置X1に対応する振幅値を有するディザー信号)が重畳された駆動電流IがソレノイドコイルS1に供給され、プランジャS2にスプリングS3の反力を上回る吸引力が作用して目標位置X4に向けて移動を始めることになる。  As a result, the drive current I on which the dither signal (the dither signal having an amplitude value corresponding to the opening direction and the current position X1) is superimposed is applied to the solenoid coil S1 so that the current position of the plunger S2 becomes the target position X4. The suction force exceeding the reaction force of the spring S3 acts on the plunger S2 and starts moving toward the target position X4.

図3(b)は、上述のPID制御の様子を表すイメージ図である。この図に示すように、PID制御では、プランジャS2の目標位置Xpに対して現在位置Xsが上回ったり下回ったりを繰り返しながら、やがて目標位置Xpと一致する。すなわち、プランジャS2の目標位置Xpに対して現在位置Xsが下回っている場合には、弁制御方向は開方向(偏差量ΔX>0)となるので、図2のテーブルデータから開方向及びその時のプランジャS1の現在位置に応じたディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値を決定し、また、プランジャS2の目標位置Xpに対して現在位置Xsが上回っている場合には、弁制御方向は閉方向(偏差量ΔX≦0)となるので、図2のテーブルデータから閉方向及びその時のプランジャS2の現在位置に応じたディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値を決定することになる。  FIG. 3B is an image diagram showing the state of the PID control described above. As shown in this figure, in the PID control, the current position Xs repeatedly increases or decreases with respect to the target position Xp of the plunger S2, and eventually coincides with the target position Xp. That is, when the current position Xs is below the target position Xp of the plunger S2, the valve control direction is the opening direction (deviation amount ΔX> 0). A positive-side amplitude value and a negative-side amplitude value of the dither signal corresponding to the current position of the plunger S1 are determined, and if the current position Xs exceeds the target position Xp of the plunger S2, valve control is performed. Since the direction is the closing direction (deviation amount ΔX ≦ 0), the amplitude value on the positive side and the negative side of the dither signal corresponding to the closing direction and the current position of the plunger S2 at that time are determined from the table data of FIG. Will do.

以上のように、本実施形態に係る電磁弁制御装置Cによれば、弁制御方向(開方向、閉方向)及びプランジャS2の現在位置に応じて駆動電流Iに重畳すべきディザー信号の振幅値を決定するため、ソレノイド駆動弁Sに強力な反力を有するスプリングS3を用いる場合であっても、全ての制御領域において良好な応答性を維持でき、リニアな弁開度制御を行うことが可能となる。   As described above, according to the electromagnetic valve control device C according to the present embodiment, the amplitude value of the dither signal to be superimposed on the drive current I according to the valve control direction (opening direction, closing direction) and the current position of the plunger S2. Therefore, even when the spring S3 having a strong reaction force is used for the solenoid-operated valve S, good responsiveness can be maintained in all control regions, and linear valve opening control can be performed. It becomes.

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
(1)上記実施形態では、全ての制御領域においてディザー信号を駆動電流Iに重畳する場合を説明したが、プランジャS2の現在位置が目標位置の近く(例えば2%以内)に到達した場合にはヒステリシスの影響が小さくなるため、ディザー信号の重畳を停止するように制御しても良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications are mentioned.
(1) In the above embodiment, the case where the dither signal is superimposed on the drive current I in all the control regions has been described. However, when the current position of the plunger S2 reaches near the target position (for example, within 2%). Since the influence of the hysteresis is reduced, the dither signal superposition may be controlled to stop.

(2)また、上記実施形態では、弁制御方向(開方向、閉方向)及びプランジャS2の現在位置に応じて駆動電流Iに重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値の両方を決定する場合を説明したが、いずれか一方の振幅値を決定し、他方の振幅値は固定値としても良い。 (2) In the above embodiment, the + side amplitude value and the − side amplitude value of the dither signal to be superimposed on the drive current I according to the valve control direction (opening direction, closing direction) and the current position of the plunger S2. However, either one of the amplitude values may be determined, and the other amplitude value may be a fixed value.

(3)また、上記実施形態では、図2に示すようなテーブルデータを用いて駆動電流Iに重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値を決定する場合を説明したが、弁制御方向の各々について、プランジャS2の現在位置と+側の振幅値との関係を示す演算式と、プランジャS2の現在位置と−側の振幅値との関係を示す演算式とを予め記憶しておき、これらの演算式を用いてディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値を決定するようにしても良い。 (3) In the above embodiment, the case where the + side amplitude value and the − side amplitude value of the dither signal to be superimposed on the drive current I are determined using the table data as shown in FIG. For each of the valve control directions, an arithmetic expression indicating the relationship between the current position of the plunger S2 and the positive-side amplitude value and an arithmetic expression indicating the relationship between the current position of the plunger S2 and the negative-side amplitude value are stored in advance. In addition, the + side amplitude value and the − side amplitude value of the dither signal may be determined using these arithmetic expressions.

C…電磁弁制御装置、C1…偏差演算部、C2…PID演算部、C3…制御方向判定部、C4…ディザー振幅決定部、C5…ディザー信号生成部、C6…加算演算部、C7…PWM信号生成部、C8…スイッチング素子、C9…ポジションセンサ、C10…センサ入力部、S…ソレノイド駆動弁、S1…ソレノイドコイル、S2…プランジャ、S3…スプリング   C ... Solenoid valve control device, C1 ... Deviation calculation unit, C2 ... PID calculation unit, C3 ... Control direction determination unit, C4 ... Dither amplitude determination unit, C5 ... Dither signal generation unit, C6 ... Addition calculation unit, C7 ... PWM signal Generation unit, C8 ... switching element, C9 ... position sensor, C10 ... sensor input unit, S ... solenoid drive valve, S1 ... solenoid coil, S2 ... plunger, S3 ... spring

Claims (4)

制御対象であるソレノイド駆動弁に設けられた駆動コイルにディザー信号を重畳させた駆動電流を供給するソレノイド駆動弁の開度制御装置であって、
前記ソレノイド駆動弁を開閉させる方向である弁制御方向及び前記ソレノイド駆動弁に設けられた可動鉄心の可動軸上の現在位置に応じて前記駆動電流に重畳すべきディザー信号の振幅値を決定するディザー振幅決定部を備えることを特徴とするソレノイド駆動弁の開度制御装置。
An opening control device for a solenoid drive valve for supplying a drive current in which a dither signal is superimposed on a drive coil provided in a solenoid drive valve to be controlled,
A dither that determines an amplitude value of a dither signal to be superimposed on the drive current according to a valve control direction that is a direction for opening and closing the solenoid drive valve and a current position on a movable shaft of a movable iron core provided in the solenoid drive valve A solenoid-operated valve opening control device comprising an amplitude determining unit.
前記可動鉄心の可動軸上の現在位置を検出する位置センサと、
外部制御装置から入力される前記可動鉄心の目標位置と前記位置センサによって検出された前記可動鉄心の現在位置との偏差量を算出する偏差演算部と、
前記偏差演算部によって算出された前記偏差量を基にPID演算を行うことで操作量を算出するPID演算部と、
前記偏差演算部によって算出された前記偏差量を基に前記ソレノイド駆動弁の弁制御方向が開方向であるか閉方向であるかを判定する制御方向判定部と、
前記制御方向判定部によって判定された前記弁制御方向及び前記位置センサによって検出された前記可動鉄心の現在位置とに応じて前記駆動電流に重畳すべきディザー信号の振幅値を決定する前記ディザー振幅決定部と、
前記ディザー振幅決定部によって決定された振幅値を有するディザー信号を生成するディザー信号生成部と、
前記PID演算部によって算出された操作量と前記ディザー信号生成部によって生成されたディザー信号とを加算する加算演算部と、
前記加算演算部の加算結果に応じたPWM信号を生成するPWM信号生成部と、
前記PWM信号生成部によって生成された前記PWM信号に応じて前記駆動コイルに供給するディザー信号を重畳させた駆動電流を生成する駆動電流生成部と、
を備えることを特徴とする請求項1記載のソレノイド駆動弁の開度制御装置。
A position sensor for detecting a current position on the movable shaft of the movable iron core;
A deviation calculating unit that calculates a deviation amount between a target position of the movable core input from an external control device and a current position of the movable core detected by the position sensor;
A PID calculation unit that calculates an operation amount by performing a PID calculation based on the deviation amount calculated by the deviation calculation unit;
A control direction determination unit that determines whether the valve control direction of the solenoid-driven valve is an open direction or a close direction based on the deviation amount calculated by the deviation calculation unit;
The dither amplitude determination for determining an amplitude value of a dither signal to be superimposed on the drive current according to the valve control direction determined by the control direction determination unit and the current position of the movable core detected by the position sensor. And
A dither signal generation unit for generating a dither signal having an amplitude value determined by the dither amplitude determination unit;
An addition calculation unit that adds the operation amount calculated by the PID calculation unit and the dither signal generated by the dither signal generation unit;
A PWM signal generation unit that generates a PWM signal according to the addition result of the addition operation unit;
A drive current generator for generating a drive current in which a dither signal supplied to the drive coil is superimposed according to the PWM signal generated by the PWM signal generator;
The opening control device for a solenoid driven valve according to claim 1, comprising:
前記ディザー振幅決定部は、前記駆動電流に重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値の両方を決定することを特徴とする請求項1または2に記載のソレノイド駆動弁の開度制御装置。   3. The solenoid-operated valve according to claim 1, wherein the dither amplitude determining unit determines both a positive-side amplitude value and a negative-side amplitude value of a dither signal to be superimposed on the driving current. Opening control device. 前記ディザー振幅決定部は、前記弁制御方向の開方向及び閉方向の各々について、前記可動鉄心の現在位置に対して駆動電流に重畳すべきディザー信号の+側の振幅値及び−側の振幅値が設定されたテーブルデータを予め記憶していることを特徴とする請求項3記載のソレノイド駆動弁の開度制御装置。   The dither amplitude determining unit is configured to add a + side amplitude value and a − side amplitude value of a dither signal to be superimposed on a drive current with respect to a current position of the movable core in each of the opening direction and the closing direction of the valve control direction. 4. The solenoid-operated valve opening control device according to claim 3, wherein table data in which is set is stored in advance.
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