JP6502063B2 - Electrohydrostatic actuator and parameter estimation method for electrohydrostatic actuator - Google Patents

Electrohydrostatic actuator and parameter estimation method for electrohydrostatic actuator Download PDF

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Description

本発明は、電気静油圧アクチュエータ(EHA:Electro-Hydrostatic Actuator)に関するものである。 The present invention relates to an electro-hydrostatic actuator (EHA).

モータを使用するロボットにおいては、力制御はモータに流れる電流を制御することが基本となる。例えば、従来のロボットアクチュエータの多くは歯車減速機を用いており、出力トルクはモータトルクに減速比を乗じたものから摩擦トルクを引いたものであったため、出力トルク制御は入力トルクを電流制御することで行っていた。しかしながら、実際にはモータからリンク系に至る伝達系での摩擦や、電磁的なパラメータの誤差などの要因により、モータの制御で直接的に力を制御することは難しい。 In a robot using a motor, force control is based on controlling the current flowing to the motor. For example, most of conventional robot actuators use a gear reducer, and output torque is obtained by subtracting friction torque from motor torque multiplied by reduction ratio, so output torque control controls current input torque. I was going by. However, in actuality, it is difficult to control the force directly by controlling the motor due to factors such as friction in the transmission system from the motor to the link system and errors in electromagnetic parameters.

ロボットの力制御で最も基本的な手法は外力を計測し、モータの電流にフィードバックを行うものである。単純なものでは外力と目標値の誤差を直接モータ電流にフィードバックするものから、ある物理的な現象を制御により実現するアドミタンス制御などが行われる。これは、高い減速比を有する歯車装置など、バックドライバビリティに乏しいアクチュエータ系において正確な力を再現するために有効な方法であった。同様の考えはモータ・歯車駆動系だけでなく、サーボ弁を用いた油圧系においても有効であることが報告されている。 The most basic method of robot force control is to measure external force and provide feedback to the current of the motor. In the simple case, an error between the external force and the target value is directly fed back to the motor current, and admittance control or the like for realizing a certain physical phenomenon by control is performed. This has been an effective way to reproduce accurate forces in actuator systems with poor back drivability, such as gearings with high reduction ratios. The same idea has been reported to be effective not only in motor and gear drive systems but also in hydraulic systems using servo valves.

しかしながら、上記方法は制御系の帯域が振る舞いの限界を決めるため、衝突など極めて高い周波数成分を含む現象には適さない。この問題を本質的に解決するにはバックドライバビリティを高める必要がある。 However, the above method is not suitable for a phenomenon including a very high frequency component such as a collision because the control system band determines the limit of the behavior. In order to solve this problem essentially, it is necessary to improve the back drivability.

本発明者らは電気静油圧アクチュエータ(EHA)がバックドライバビリティを高め、力に敏感な制御が可能であることを示した(非特許文献1)。さらに、モータの電流を制御することで電気静油圧アクチュエータ(EHA)の力を制御する方法を提案した(非特許文献2)。しかしながら、制御器は複雑になる上、使用できるモータ駆動装置は指令電流入力が可能なものに限られた。 The present inventors have shown that the electrohydrostatic actuator (EHA) enhances back drivability and enables force sensitive control (Non-patent Document 1). Furthermore, a method was proposed to control the force of the electrohydrostatic actuator (EHA) by controlling the current of the motor (Non-Patent Document 2). However, the controller is complicated and the usable motor drive is limited to one capable of command current input.

また、バネを用いたアクチュエータがPrattらによって提案されているが(特許文献1、非特許文献4)、位置の制御により出力トルクを制御するため遅れが大きいほか、システムダイナミクスの次元が高く、安定性に課題があった。 Also, an actuator using a spring has been proposed by Pratt et al. (Patent Document 1, Non-patent Document 4), but the delay is large because the output torque is controlled by position control, and the dimension of system dynamics is high and stable. There was a problem in sex.

米国特許第5,650,704号U.S. Patent No. 5,650,704

神永拓, 田中宏和, 甘利友也, 丹羽大和, 中村仁彦,“度関数増大によるアシスト制御を行う静油圧駆動膝用パワーアシストの開発”,日本ロボット学会誌, Vol. 29, No. 7, pp. 47−56, 2011.Taku Kaminaga, Hirokazu Tanaka, Tomoya Amari, Yamato Niwa, Hidehiko Nakamura, "Development of Power Assist for Statically Active Knee with Assist Control by Increasing Degree Function," Journal of the Robotics Society of Japan, Vol. 29, No. 7, pp 47-56, 2011. Tanaka, H., Kaminaga, H., and Nakamura, Y., “Pressure feedback control based on singular perturbation method of an electro-hydrostatic actuator for an exoskeletal power-assist system,” J. of Robotics and Mechatronics, Vol. 24, No. 2, pp.354−362, 2012.Tanaka, H., Kaminaga, H., and Nakamura, Y., “Pressure feedback control based on singular perturbation method of an electro-hydrostatic actuator for an exoskeletal power-assist system,” J. of Robotics and Mechatronics, Vol. 24 , No. 2, pp. 354-362, 2012. Kaminaga, H., Ono, J., Nakashima, Y., and Nakamura, Y.,“Development of Backdrivable Hydraulic Joint Mechanism for Knee Joint of Humanoid Robots,” In Proc. of IEEE Int'l Conf.on Robotics and Automations, pp. 1577−1582, 2009.Kaminaga, H., Ono, J., Nakashima, Y., and Nakamura, Y., “Development of Backdrivable Hydraulic Joint Mechanism for Knee Joint of Humanoid Robots,” In Proc. Of IEEE Int'l Conf. Robotics and Automations , pp. 1577-1582, 2009. Pratt, G.A. and Williamson, M.M., “Series Elastic Actuators,”In Proc. of IEEE/RSJ Int'l Conf. on Intelligent Robots and Systems, Vol. 1, pp. 399−406, 1995.Pratt, G. A. and Williamson, M. M., "Series Elastic Actuators," In Proc. Of IEEE / RSJ Int'l Conf. On Intelligent Robots and Systems, Vol. 1, pp. 399-406, 1995.

ロボットと人の協調作業や極限環境におけるロボットの信頼性を高めるためにはロボットの力制御性を高めることが欠かせない。ところが、従来の方法はトルクの発生方法や伝達原理から正確な制御が困難であったり、高速の制御が難しかったりした。
本発明はこれらの問題を解決するアクチュエータを提供することを目的とするものである。
In order to improve robot reliability in collaborative work between robots and people and in extreme environments, it is essential to improve robot force controllability. However, in the conventional method, accurate control is difficult due to the method of generating torque and transmission principle, and high speed control is difficult.
The present invention aims to provide an actuator that solves these problems.

本発明が採用した技術手段は、
入力側の第1油圧装置の第1速度の入力を、出力側の第2油圧装置の第2速度の出力に変換する静油圧伝達系と、
前記第1油圧装置を駆動し、当該第1油圧装置の第1速度を制御可能な駆動手段と、
前記第2油圧装置の第2速度を検出する手段と、
出力制御部と、
を備え、
前記出力制御部は、前記第2油圧装置の第2速度を入力として、前記第2油圧装置から出力される力の目標値を達成するように、前記駆動手段を介して前記第1油圧装置の第1速度を制御する、
電気静油圧アクチュエータ、である。
The technical means adopted by the present invention is
A hydrostatic transmission system for converting an input of a first speed of a first hydraulic device on an input side into an output of a second speed of a second hydraulic device on an output side;
Driving means capable of driving the first hydraulic device and controlling a first speed of the first hydraulic device;
Means for detecting a second speed of the second hydraulic device;
An output control unit,
Equipped with
The output control unit receives the second speed of the second hydraulic device as an input, and achieves the target value of the force output from the second hydraulic device. Control the first speed,
It is an electrostatic hydraulic actuator.

静油圧伝達系は1自由度の入力を任意の1自由度の出力に変換する装置であり、その1自由度の方向に沿った距離を位置、その時間微分を速度とする。
静油圧伝達系の出力側の動作は、典型的には、回転運動、直進運動であるが、これ以外の動作であってもよい。
1つの態様では、前記第1油圧装置は、油圧ポンプである。この場合、静油圧伝達系の入力は回転である。
1つの態様では、前記第2油圧装置は、油圧シリンダである。この場合、静油圧伝達系の出力として推力が得られる。
1つの態様では、前記第2油圧装置は、油圧モータである。この場合、静油圧伝達系の出力として出力トルクが得られる。
1つの態様では、前記駆動手段は、電動モータである。なお、駆動手段には、エンジン、その他の原動機が含まれる。
The hydrostatic transmission system is a device for converting an input of one degree of freedom into an output of any one degree of freedom, and a distance along the direction of the one degree of freedom is a position, and its time derivative is a speed.
The operation on the output side of the hydrostatic transmission system is typically a rotational movement or a linear movement, but may be another operation.
In one aspect, the first hydraulic device is a hydraulic pump. In this case, the input of the hydrostatic transmission system is rotation.
In one aspect, the second hydraulic device is a hydraulic cylinder. In this case, a thrust can be obtained as an output of the hydrostatic pressure transmission system.
In one aspect, the second hydraulic device is a hydraulic motor. In this case, an output torque can be obtained as an output of the hydrostatic pressure transmission system.
In one aspect, the drive means is an electric motor. The driving means includes an engine and other prime movers.

1つの態様では、前記出力制御部は、下記式
に基づいて、出力制御を行う、請求項1に記載の電気静油圧アクチュエータ。
ここで、
は、第1油圧装置の第1速度の目標値であり、
は、第2油圧装置の第2速度であり、
は、第2油圧装置から出力される力の目標値であり、
A、Bは、それぞれ既知の定数である。
In one aspect, the output control unit
The electrohydrostatic actuator according to claim 1, wherein the output control is performed based on.
here,
Is the target value of the first speed of the first hydraulic system,
Is the second speed of the second hydraulic system,
Is the target value of the force output from the second hydraulic system,
Each of A and B is a known constant.

より詳しくは、定数A=k22/k21であり、定数B=1/k21であり、
K21は、第2油圧装置の差圧に対する第1油圧装置の第1速度の影響を示す定数、
K22は、第2油圧装置の差圧に対する第2油圧装置の第2速度の影響を示す定数、
である。
定数A(k22/k21)、B(1/k21)には、設計値や、同定実験を行うことで取得される値を用いることができる。
同定実験としては、後述するように代表例として最小二乗法を用いることができるが、取得方法は限定されず、最小二乗法以外の数値計算法や、機械学習、これらの組み合わせ等により推定することができる。
More specifically, the constant A = k 22 / k 21 and the constant B = 1 / k 21 ,
K 21 is a constant indicating the influence of the first speed of the first hydraulic system on the differential pressure of the second hydraulic system,
K 22 is a constant indicating the influence of the second speed of the second hydraulic system on the differential pressure of the second hydraulic system,
It is.
For the constants A (k 22 / k 21 ) and B (1 / k 21 ), design values or values obtained by performing identification experiments can be used.
As the identification experiment, the least squares method can be used as a representative example as described later, but the acquisition method is not limited, and estimation is performed by numerical calculation methods other than the least squares method, machine learning, a combination of these, etc. Can.

1つの態様では、前記駆動手段の速度制御によって前記第1油圧装置の第1速度を制御する。
1つの態様では、前記駆動手段は、電動モータであり、
前記第1油圧装置の第1速度の速度制御は、前記電動モータの回転速度の制御によって行われる。
1つの態様では、前記出力制御部は、電圧制御により前記電動モータの回転速度を制御する。
1つの態様では、前記出力制御部は、電流制御により前記電動モータの回転速度を制御する。電流制御では直接には速度は制御できないが、フィードバックにより可能であり、このような速度制御も本発明の範囲に含まれる。
1つの態様では、前記電動モータの回転速度を検出する手段を備え、検出された電動モータの回転速度が前記出力制御部にフィードバックされる。
In one aspect, the speed control of the drive means controls the first speed of the first hydraulic device.
In one aspect, the drive means is an electric motor,
Speed control of the first speed of the first hydraulic device is performed by control of the rotational speed of the electric motor.
In one aspect, the output control unit controls the rotational speed of the electric motor by voltage control.
In one aspect, the output control unit controls the rotational speed of the electric motor by current control. Although current control does not directly control the speed, it is possible by feedback, and such speed control is also included in the scope of the present invention.
In one aspect, the apparatus includes means for detecting the rotational speed of the electric motor, and the detected rotational speed of the electric motor is fed back to the output control unit.

1つの態様では、前記第2油圧装置から出力される力の目標値は、前記第2油圧装置の差圧の目標値である。
1つの態様では、前記第2油圧装置の差圧を検出する手段を備え、検出された差圧が前記出力制御部にフィードバックされる。
1つの態様では、前記第2油圧装置から出力される力を検出する手段を備え、検出された力が前記出力制御部にフィードバックされる。
In one aspect, the target value of the force output from the second hydraulic device is a target value of a differential pressure of the second hydraulic device.
In one aspect, a means for detecting a differential pressure of the second hydraulic device is provided, and the detected differential pressure is fed back to the output control unit.
In one aspect, a means for detecting a force output from the second hydraulic device is provided, and the detected force is fed back to the output control unit.

1つの態様では、前記第2油圧装置の加速度を検出する手段を備え、検出された加速度が前記出力制御部にフィードバックされる。この加速度は、第2油圧装置から出力される力の目標値の計算に用いられる(図10参照)。
1つの態様では、前記第2油圧装置の第2速度を検出する手段は、第2油圧装置の位置情報を検出する手段(エンコーダ)と、位置情報を微分して速度情報(及び加速度情報)を取得する手段(コントローラ)と、から構成されている。
In one aspect, a means for detecting the acceleration of the second hydraulic device is provided, and the detected acceleration is fed back to the output control unit. This acceleration is used to calculate the target value of the force output from the second hydraulic device (see FIG. 10).
In one aspect, the means for detecting the second speed of the second hydraulic device comprises means (encoder) for detecting the position information of the second hydraulic device, and the speed information (and acceleration information) by differentiating the position information. And means for obtaining (controller).

本発明が採用した他の技術手段は、
入力側の第1油圧装置の第1速度の入力を、出力側の第2油圧装置の第2速度の出力に変換する静油圧伝達系を備えた電気静油圧アクチュエータにおいて、
第1油圧装置の第1速度と、第2油圧装置の第2速度と、第2油圧装置から出力される力の関係を以下の式で規定し、
第2油圧装置の出力軸を固定し、第1油圧装置を駆動させて、第2油圧装置の第2速度=0の時に、第1油圧装置の第1速度と第2油圧装置から出力される力を記録し、記録された測定データと、以下の式
を用いて、第2油圧装置から出力される力に対する第1油圧装置の第1速度の影響を示すパラメータk21を推定する、パラメータ推定方法、及び、
入力側の第1油圧装置の第1速度の入力を、出力側の第2油圧装置の第2速度の出力に変換する静油圧伝達系を備えた電気静油圧アクチュエータにおいて、
第1油圧装置の第1速度と、第2油圧装置の第2速度と、第2油圧装置から出力される力の関係を以下の式で規定し、
第1油圧装置の出力軸を固定し、第2油圧装置を外力で駆動させて、第1油圧装置の第1速度=0の時に、第2油圧装置の第2速度と第2油圧装置から出力される力を記録し、記録された測定データと、以下の式
を用いて、第2油圧装置から出力される力に対する第2油圧装置の第2速度の影響を示すパラメータk22を推定する、パラメータ推定方法、である。
1つの態様では、前記パラメータは、最小二乗法によって推定される。
Another technical means adopted by the present invention is
An electrohydrostatic actuator comprising a hydrostatic transmission system for converting an input of a first speed of a first hydraulic device on an input side into an output of a second speed of a second hydraulic device on an output side,
The relationship between the first speed of the first hydraulic system, the second speed of the second hydraulic system, and the force output from the second hydraulic system is defined by the following equation:
The output shaft of the second hydraulic device is fixed, the first hydraulic device is driven, and when the second speed of the second hydraulic device = 0, the first speed of the first hydraulic device and the second hydraulic device are outputted from the second hydraulic device. Recording the force, the measured data recorded, and the following formula
A parameter estimation method for estimating a parameter k 21 indicating the influence of the first speed of the first hydraulic system on the force output from the second hydraulic system, using
An electrohydrostatic actuator comprising a hydrostatic transmission system for converting an input of a first speed of a first hydraulic device on an input side into an output of a second speed of a second hydraulic device on an output side,
The relationship between the first speed of the first hydraulic system, the second speed of the second hydraulic system, and the force output from the second hydraulic system is defined by the following equation:
The output shaft of the first hydraulic device is fixed, the second hydraulic device is driven by an external force, and when the first velocity of the first hydraulic device = 0, the second velocity of the second hydraulic device and the output from the second hydraulic device Recording the measured force, the measured data recorded, and the following equation
The parameter estimation method estimates the parameter k 22 indicating the influence of the second speed of the second hydraulic device on the force output from the second hydraulic device using.
In one aspect, the parameters are estimated by least squares.

本発明は、EHAの圧力と速度の関係を用いることで、速度制御によって力制御を行うものであり、従来のアクチュエータに比べて、安定的に再現性良く力を制御できる。本発明のより具体的な効果は、本明細書の記載及び図面から読み取ることができる。 The present invention performs force control by speed control by using the relationship between the pressure and the speed of EHA, and can control the force stably and reproducibly as compared with the conventional actuator. More specific effects of the present invention can be read from the description of the present specification and the drawings.

EHAの概略図である。It is the schematic of EHA. 本実施形態に係るEHAの概念図である(基本形)。It is a conceptual diagram of EHA concerning this embodiment (basic form). 本実施形態に係るEHAの概念図である(現実形)。It is a conceptual diagram of EHA concerning this embodiment (real form). 本実施形態に係るEHAの概念図である(圧力のフィードバックを用いて精度を向上する例)。It is a conceptual diagram of EHA concerning this embodiment (an example which improves accuracy using feedback of pressure). 本実施形態に係るEHAの概念図である(力のフィードバックを用いて精度を向上する例)。It is a conceptual diagram of EHA concerning this embodiment (an example which improves accuracy using feedback of force). 従来のEHAの力制御を示す図である(基本形)。It is a figure which shows force control of conventional EHA (basic form). 従来のEHAの力制御を示す図である(現実形)。It is a figure which shows force control of conventional EHA (real form). 本実施形態に係るEHAの力制御を示す図である(基本形)。It is a figure which shows force control of EHA which concerns on this embodiment (basic form). 本実施形態に係るEHAの力制御を示す図である(現実形)。It is a figure which shows force control of EHA which concerns on this embodiment (real form). 本実施形態に係るEHAの力制御を示す図である(より厳密な実装形)。It is a figure which shows force control of EHA which concerns on this embodiment (more exact mounting form). EHAの力制御系のブロック線図である。It is a block diagram of a force control system of EHA. 実施形態に係るリニアEHA及びセンサ(モータのエンコーダ、油圧シリンダのエンコーダ、圧力センサ)を示す。The linear EHA and sensor (The encoder of a motor, the encoder of a hydraulic cylinder, a pressure sensor) which concern on embodiment are shown. パラメータk21の推定を示す図である。ドットは測定値を示し、ダッシュ線は最小二乗法によって得られた推定値を示す。Is a diagram showing the estimation of the parameter k 21. Dots indicate measurements and dashes indicate estimates obtained by the least squares method. パラメータk22の推定を示す図である。ドットは測定値を示し、ダッシュ線は最小二乗法によって得られた推定値を示す。Is a diagram showing the estimation of the parameter k 22. Dots indicate measurements and dashes indicate estimates obtained by the least squares method. 制御を行わなかった場合の結果を示し、上図は、シリンダ圧力(実線が測定値、ダッシュ線が参照値)、中図は、シリンダ位置(実線)・シリンダ速度(速度)、下図はモータ速度である。The result when control is not performed is shown, the upper figure shows cylinder pressure (solid line is measured value, dash line is reference value), middle figure shows cylinder position (solid line) and cylinder speed (speed), lower figure shows motor speed It is. 0MPaに追従した場合の結果を示し、上図は、シリンダ圧力(実線が測定値、ダッシュ線が参照値)、中図は、シリンダ位置(実線)・シリンダ速度(速度)、下図はモータ速度(参照値をダッシュ線で示すが、実線の測定値に実質的に重なっている)である。The upper figure shows the cylinder pressure (solid line is the measured value, the dash line is the reference value), the middle figure shows the cylinder position (solid line) and the cylinder speed (speed), and the lower figure shows the motor speed (speed). The reference values are indicated by dashed lines, but substantially overlap the solid line measurements. 0.6MPaに追従した場合の結果を示し、上図は、シリンダ圧力(実線が測定値、ダッシュ線が参照値)、中図は、シリンダ位置(実線)・シリンダ速度(速度)、下図はモータ速度(参照値をダッシュ線で示すが、実線の測定値に実質的に重なっている)である。The results in the case of following 0.6MPa are shown, the upper figure shows cylinder pressure (solid line is measured value, dash line is reference value), middle figure shows cylinder position (solid line) and cylinder speed (speed), lower figure shows motor speed (The reference values are shown in dashes but substantially overlap the solid line measurements).

[A]電気静油圧アクチュエータの基本構成
電気静油圧アクチュエータ(EHA)はハイドロ・スタティック・トランスミッションを、サーボモータを駆動することで油圧モータやピストンを駆動する閉回路型油圧システムである。サーボ弁を用いた抵抗制御型の油圧システムに対してEHAは容積制御型油圧システムと呼ばれ、効率やバックドライバビリティが高い特徴がある。
[A] Basic configuration of electro-hydrostatic actuator The electro-hydrostatic actuator (EHA) is a closed circuit type hydraulic system that drives a hydraulic motor or a piston by driving a servomotor with a hydro-static transmission. In contrast to a resistance control type hydraulic system using a servo valve, EHA is called a volume control type hydraulic system and is characterized by high efficiency and back drivability.

典型的なEHAの構成を図1に示す。ハイドロ・スタティック・トランスミッションの入力側には油圧ポンプ、出力側には油圧シリンダが設けてあり、油圧ポンプはサーボモータによって駆動され、油圧シリンダの出力はロボットのリンクに伝達される。サーボモータには、モータの回転角度ないし速度の検出手段(エンコーダ)が設けてあり、油圧シリンダには出力軸の位置ないし速度の検出手段(エンコーダ)が設けてある。実際の回路では回路が負圧になることを防ぐチャージポンプや過大な圧力から油圧回路を保護するリリーフ弁などを備えている。これまでの研究で、EHAは適切な設計を行うことでバックドライバビリティを高めることができることが報告されている(非特許文献1)。 A typical EHA configuration is shown in FIG. A hydraulic pump is provided on the input side of the hydro static transmission, and a hydraulic cylinder is provided on the output side. The hydraulic pump is driven by a servomotor, and the output of the hydraulic cylinder is transmitted to the link of the robot. The servomotor is provided with means (encoder) for detecting the rotational angle or speed of the motor, and the hydraulic cylinder is provided with means (encoder) for detecting the position or speed of the output shaft. The actual circuit is equipped with a charge pump that prevents the circuit from becoming a negative pressure and a relief valve that protects the hydraulic circuit from excessive pressure. Previous studies have reported that EHA can improve back drivability by performing appropriate design (Non-Patent Document 1).

本実施形態では、小型アクチュエータの強度を高め、出力を増大する直動出力型EHAを対象として扱うが、議論は一般性を失うことなく回転型のシステムにも適用可能である。 In this embodiment, a linear actuator EHA that increases the strength and the output of the small actuator is dealt with, but the discussion is applicable to a rotary system without losing generality.

[B]本発明の概要
図2〜図5は本実施形態の概念図である。図2に示すように、本実施形態に係る電気静油圧アクチュエータは、バックドラバブルなハイドロ・スタティック・トランスミッション(HST)1を備え、ハイドロ・スタティック・トランスミッション1は、入力側に第1油圧装置としての油圧モータ2を備え、出力側に第2油圧装置としての油圧シリンダ3(油圧モータであってもよい)を備えている。電気静油圧アクチュエータは、さらに、油圧モータ2を駆動するポンプ駆動モータ4、トランスミッション出力軸(油圧シリンダの出力軸30)の位置もしくは速度を検出するセンサ(エンコーダ)5と、出力軸30の速度信号を計算し、ポンプ駆動モータ4への印加電圧を制御するコントローラ(出力制御部)6を備えており、制御された力がリンクに伝達されるようになっている。言い換えると、図2に示す電気静油圧アクチュエータは、入力側の油圧ポンプ2の第1速度の入力を、出力側の油圧シリンダ3の第2速度の出力に変換する静油圧伝達系と、油圧ポンプ2を駆動し、油圧ポンプ2の第1速度を制御可能なポンプ駆動モータ4と、油圧シリンダ3の第2速度を検出するセンサ5と、出力制御部6と、を備え、出力制御部6は、油圧シリンダ3の第2速度を入力として、油圧シリンダ3から出力される力の目標値を達成するように、ポンプ駆動モータ4を介して油圧ポンプ2の第1速度を制御する。すなわち、出力制御部は、第2油圧装置の速度を入力として、第2油圧装置から出力される力(出力トルクや推力)の目標値を達成するように、駆動手段(ポンプ駆動モータ)を介して第1油圧装置の速度を制御する。
[B] Overview of the Invention FIGS. 2 to 5 are conceptual diagrams of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the electrohydrostatic actuator according to the present embodiment includes a backdatable hydro static transmission (HST) 1, and the hydro static transmission 1 serves as a first hydraulic device on the input side. And a hydraulic cylinder 3 (which may be a hydraulic motor) as a second hydraulic device on the output side. The electrohydrostatic actuator further includes a pump drive motor 4 for driving the hydraulic motor 2, a sensor (encoder) 5 for detecting the position or speed of the transmission output shaft (the output shaft 30 of the hydraulic cylinder), and a speed signal of the output shaft 30 And a controller (output control unit) 6 for controlling an applied voltage to the pump drive motor 4 so that a controlled force is transmitted to the link. In other words, the electrohydrostatic actuator shown in FIG. 2 converts the input of the first speed of the hydraulic pump 2 on the input side into the output of the second speed of the hydraulic cylinder 3 on the output side, and the hydraulic pump The output control unit 6 is provided with a pump drive motor 4 that can drive 2 and can control the first speed of the hydraulic pump 2, a sensor 5 that detects the second speed of the hydraulic cylinder 3, and an output control unit 6. The first speed of the hydraulic pump 2 is controlled via the pump drive motor 4 so that the target value of the force output from the hydraulic cylinder 3 is achieved with the second speed of the hydraulic cylinder 3 as an input. That is, the output control unit receives the speed of the second hydraulic device as an input, and achieves the target value of the force (output torque or thrust) output from the second hydraulic device via the drive means (pump drive motor). Control the speed of the first hydraulic system.

図3に示す態様では、電気静油圧アクチュエータは、さらに、ポンプ駆動モータ4の角度もしくは速度を検出するセンサ(エンコーダ)7を備えており、ポンプ駆動モータ4の速度情報がコントローラ6に入力され、フィードバック制御が行われる。 In the embodiment shown in FIG. 3, the electrohydrostatic actuator further includes a sensor (encoder) 7 for detecting the angle or speed of the pump drive motor 4, and the speed information of the pump drive motor 4 is input to the controller 6. Feedback control is performed.

図4に示す態様では、電気静油圧アクチュエータは、さらに、トランスミッションの出力軸30に印加される差圧を検出する手段(圧力センサ)8を備えており、差圧がコントローラ6に入力され、圧力のフィードバックを用いて精度を向上させる。 In the embodiment shown in FIG. 4, the electrohydrostatic actuator further includes means (pressure sensor) 8 for detecting a differential pressure applied to the output shaft 30 of the transmission, and the differential pressure is input to the controller 6 and the pressure Use the feedback of to improve accuracy.

図5に示す態様では、電気静油圧アクチュエータは、さらに、トランスミッションの出力軸30に作用する力を検出する手段(ロードセル)9を備えており、力がコントローラ6に入力され、力のフィードバックを用いて精度を向上させる。 In the embodiment shown in FIG. 5, the electrohydrostatic actuator further comprises means (load cell) 9 for detecting the force acting on the output shaft 30 of the transmission, the force being input to the controller 6 and using force feedback Improve the accuracy.

本実施形態に係るバックドライバブルなハイドロ・スタティック・トランスミッションは、油圧ポンプと、油圧シリンダ(ないし油圧モータ)の速度差に比例した力を伝達する。これを利用すると、出力したい力に対応したポンプ回転数を導出することができ、ポンプの速度を制御することでシリンダの推力(油圧モータの出力トルク)を制御できる。さらに、シリンダの推力(油圧モータの出力トルク)を測定するセンサ、もしくはシリンダ(油圧モータの出力トルク)の圧力を計測するセンサを用いることで閉ループ制御が可能となる。 The back drivable hydro static transmission according to the present embodiment transmits a force proportional to the speed difference between the hydraulic pump and the hydraulic cylinder (or hydraulic motor). By using this, it is possible to derive the pump rotational speed corresponding to the force to be output, and by controlling the speed of the pump, it is possible to control the thrust of the cylinder (the output torque of the hydraulic motor). Furthermore, closed loop control can be performed by using a sensor that measures the thrust of the cylinder (output torque of the hydraulic motor) or a sensor that measures the pressure of the cylinder (output torque of the hydraulic motor).

[C]記号の説明
本明細書における説明ないし図6〜図11に用いられる記号は以下の通りである。

[C] Description of Symbols The symbols used in the description of the specification to FIGS. 6 to 11 are as follows.

[D]EHAのダイナミクス
油圧回路には必ず高圧側から低圧側に至る内部漏れが存在する。この内部漏れを許容したEHAは粘性を結合項として次式により与えられる運動方程式で表現される(非特許文献3参照)。
ただし、θiは位置、Jiは質量、τiは外力、kijは定数であり、添字i=1はポンプ、i=2は油圧アクチュエータ部を表すものとする。また、ここでは摩擦項は省略して考える。
[D] EHA dynamics The hydraulic circuit always has an internal leak from the high pressure side to the low pressure side. EHA allowed this internal leak is expressed by an equation of motion given by the following equation, using viscosity as a coupling term (see Non-Patent Document 3).
Where θ i is position, J i is mass, τ i is an external force, k ij is a constant, subscript i = 1 is a pump, and i = 2 is a hydraulic actuator unit. Also, I will consider the friction term omitted here.

ポンプ、シリンダの速度と圧力の間には次式の関係がある。
There is the following relationship between the speed and pressure of the pump and cylinder.

[E]従来のEHAの力制御(非特許文献2)
EHAにおける力の制御は、τ2を希望の値にするようにτ1を制御することである。いま、
の場合を考えると、
となるため、
の関係が成立する。ポンプとシリンダを結ぶ管路の抵抗が無視できる場合はp1=p2であるので、k23/k13は減速比に相当する量である。さらに、この場合τi=ki3piであるので、(7)の第一項は0になる。(7)の関係を用いるとτ1の制御によりτ2を操作できる。実際にはτ1はモータの電流制御により実現される。
[E] Force control of conventional EHA (Non-patent document 2)
The control of force at EHA is to control τ 1 to bring τ 2 to the desired value. Now,
Consider the case of
To become
Relationship is established. When the resistance of the pipeline connecting the pump and the cylinder can be ignored, p 1 = p 2 , so k 23 / k 13 is an amount corresponding to the reduction ratio. Furthermore, since τ i = ki 3 p i in this case, the first term of (7) is zero. By using the relationship of (7), τ 2 can be manipulated by control of τ 1 . In practice, τ 1 is realized by current control of the motor.

従来のモータの電流制御による力制御を図6(基本形)、図7(現実形)に示す。図6、7に示すように、希望する力・トルク−τ2 dが定義され、(7)を変形した近似式でτ1 dを用いて近似される(なお、この近似式の厳密化は難しい)。モータ電圧への変換式(既知の関係)、モータ駆動回路(既知の関係であり、PWMによりデューティ比の調節でモータに印加する電圧を近似的に調節することができる装置である)、EHAのダイナミクス(既知の関係であり、(1)、(2)式に示す)を用いて、発生する力・トルク−τ2を得る。 Force control by current control of a conventional motor is shown in FIG. 6 (basic type) and FIG. 7 (real type). As shown in FIGS. 6 and 7, the desired force · torque −τ 2 d is defined, and is approximated using τ 1 d in a modified approximate expression obtained by modifying (7). difficult). Formula for conversion to motor voltage (known relationship), motor drive circuit (a known relationship, a device capable of approximately adjusting the voltage applied to the motor by adjusting the duty ratio by PWM), EHA The generated force · torque −τ 2 is obtained using the dynamics (which is a known relationship and represented by equations (1) and (2)).

[F]速度制御を用いたEHAの力制御
前述の力制御は、モータの電流制御を必要とするほか、実際にはトルク定数の誤差や油の粘度の変化などの要因によりτ2を(7)のみで制御することは難しい。本実施形態では、(2)の関係を陽に用いて力制御を行うことを考える。
[F] is the force control described above the force control of EHA with speed control, in addition to requiring a current control of the motor, in fact the tau 2 due to factors such as changes in viscosity of the error and the oil in the torque constants (7 ) It is difficult to control only. In the present embodiment, it is considered that force control is performed using the relationship of (2) explicitly.

いま、τ2とp2の間にはτ2=k23p2の関係があるため、p2を制御する。
いま、ある速度
で出力軸が移動しているとき、希望の圧力pd 2を実現する速度

で与えられる。
Now, since there is a relationship of τ 2 = k 23 p 2 between τ 2 and p 2 , p 2 is controlled.
Now there is a speed
To achieve the desired pressure p d 2 when the output shaft is moving at
Is
Given by

この項に、目標値からの圧力偏差を考慮し、圧力を実現する速度
の制御則を次式で定義する。
ただし、C(s)はフィードバックゲインを表す演算子であり、C(s)=Kpならば比例制御、C(s)=Kp+Ki1/sならばPI制御である。
In this section, considering the pressure deviation from the target value, the speed to realize the pressure
The control rule of is defined by the following equation.
Here, C (s) is an operator representing a feedback gain, and if C (s) = Kp, it is proportional control, and if C (s) = K p + K i 1 / s, it is PI control.

(9)で求められた速度の目標値は、適切な速度制御器により、速度
に追従するものとする。制御系のブロック線図を図11に示す。図11において、は、パラメータの推定値である。
The target value of the speed obtained in (9) is calculated by the appropriate speed controller.
Shall be followed. A block diagram of the control system is shown in FIG. In FIG. 11, * is an estimated value of the parameter.

本実施形態に係る力制御を図8(基本形)、図9(現実形)、図10(より厳密な実装形)に示す。図8、9に示すように、希望する力・トルク−τ2 dが定義され、希望する圧力p2 d、k23を用いた近似式で近似される。この近似式は既知の関係を用いるものであり、また、図10に示すように第2油圧装置の加速度の補償によってより厳密に近似することができる。そして、上述のように、(8)が設定され、モータ電圧への変換式(既知の関係)、モータ駆動回路(既知の関係であり、PWMによりデューティ比の調節でモータに印加する電圧を近似的に調節することができる装置である)、EHAのダイナミクス(既知の関係であり、(1)、(2)式に示す)を用いて、発生する力・トルク−τ2を得る。 Force control according to the present embodiment is shown in FIG. 8 (basic form), FIG. 9 (real form), and FIG. 10 (more strict mounting form). As shown in FIGS. 8 and 9, the desired force / torque −τ 2 d is defined and approximated by an approximation using the desired pressure p 2 d , k 23 . This approximate expression uses a known relationship, and can be approximated more exactly by compensating for the acceleration of the second hydraulic system as shown in FIG. Then, as described above, (8) is set, a conversion formula (known relation) to motor voltage, a motor drive circuit (known relation), and approximating a voltage applied to the motor by adjusting the duty ratio by PWM. adjusting a device capable of) the manner (a relationship known, (1) the dynamics of EHA, obtained by the force-torque-tau 2 for generating with (2) shown in the expression).

提案する手法の利点は、τ1を入力にとる場合に比べ、入力と出力間の不確定要素が少なく、コントローラを分離して設計することができることであり、電流制御を行うことができない安価なシステムにおいても力制御を実現できる。 The advantage of the proposed method is that there is less uncertainty between input and output compared to the case of taking τ 1 as an input, and the controller can be designed separately, which makes it difficult to carry out current control. Force control can also be realized in the system.

[G]実験
力制御を行う対象として小型直動EHAを用いた。本実施形態で扱う小型直動EHAの仕様を以下に示す。
このEHAは図12に示す形状をしており、センサとしてシリンダの圧力センサ、モータエンコーダ、モータ電流センサ、シリンダ位置センサを備えている。
[G] The compact linear EHA was used as the target of experimental force control. The specifications of the small linear motion EHA handled in the present embodiment are shown below.
This EHA has a shape shown in FIG. 12, and is provided with a pressure sensor of a cylinder, a motor encoder, a motor current sensor, and a cylinder position sensor as sensors.

まず、パラメータを求めるための予備実験を行った。今回用いる関係式は(4)であるため、次のデータを取得することで必要なパラメータを計算できる。 First, preliminary experiments were conducted to determine the parameters. Since the relational expression used this time is (4), necessary parameters can be calculated by acquiring the following data.

1.出力軸を固定し、モータを回転させる。そして、
の時の
と、p2を記録する。
1. Fix the output shaft and rotate the motor. And
At the time of
And it records the p 2.

2.ポンプ軸を固定し、シリンダを外力で駆動する。そして、
の時の
と、p2を記録し、
の部分を抽出する。
2. Fix the pump shaft and drive the cylinder by external force. And
At the time of
And record p 2 ,
Extract the part of

p1は提案手法では用いない。上記1、2は、それぞれ
の形になるため、最小二乗法を用いることでk2iを求めることができる。
p 1 is not used in the proposed method. The above 1 and 2 are respectively
Because of the form, it is possible to obtain k 2i by using the least squares method.

k21とk22の推定実験結果を図13、図14にそれぞれ示す。また、導出されたパラメータを以下に示す。
The estimation experimental results of k 21 and k 22 are shown in FIGS. 13 and 14, respectively. Also, derived parameters are shown below.

つぎに、異なる目標圧力p2 d(0MPaおよび0.6MPa)に対して提案する制御を行った場合と、制御を行わなかった場合の圧力の振る舞いを比較した。いずれの場合も出力軸に外乱を加えその際の圧力追従を評価した。圧力追従はPI制御により行った。 Next, the behavior of pressure in the case where the proposed control was performed for different target pressures p 2 d (0 MPa and 0.6 MPa) and in the case where the control was not performed was compared. In any case, disturbance was applied to the output shaft to evaluate the pressure following at that time. Pressure tracking was performed by PI control.

制御を行わなかった場合の結果を図15に、0MPaに追従した場合の結果を図16に、0.6MPaに追従した場合の結果を図17に示す。ここで、圧力に関して図15のみグラフの縦軸のスケールが異なることに注意されたい。制御評価の結果をまとめたものを以下に示す。
The result in the case where the control is not performed is shown in FIG. 15, the result in the case of following 0 MPa is shown in FIG. 16, and the result in the case of following 0.6 MPa is shown in FIG. Here, it should be noted that the scale of the vertical axis of the graph is different only in FIG. 15 with respect to pressure. The results of control evaluation are summarized below.

結果から、制御を行うことで、0MPa追従の際に圧力が非制御時の7.5%に抑制されることがわかった。圧力を0.6MPaで一定に制御する場合、シリンダへの速度外乱がRMSで0.009919m/sのとき圧力の制御誤差はRMSで0.05192MPaに留まった。参考までに、圧力センサの背景雑音はRMSで0.003726MPaである。高いモータ速度のときに誤差が大きく出る傾向があるのはk2iの推定誤差によるほか、モデルの非線形性が表れていることに起因すると考えられ、外乱オブザーバなどにより抑制することができると考えられる。 From the results, it was found that by performing control, the pressure is suppressed to 7.5% in the non-controlled state at the time of 0 MPa following. When the pressure was controlled to be constant at 0.6 MPa, when the velocity disturbance to the cylinder was 0.009919 m / s in RMS, the control error of the pressure remained at 0.05192 MPa in RMS. For reference, the background noise of the pressure sensor is 0.003726 MPa in RMS. In addition to the estimation error of k 2i , the error tends to be large at high motor speeds, and it is considered that the nonlinearity of the model appears and it can be suppressed by a disturbance observer etc. .

本実験例の結果をまとめると以下の通りとなり、提案した制御系の有効性が確認できた。
(ア)電気静油圧アクチュエータの複雑な振る舞いを考慮せずに単純な制御側で安定した力制御を実現するために、電気静油圧アクチュエータの力制御をモータの速度制御により実現する制御則を提案した。本実験では力制御の根幹となる圧力制御を実装した。
(イ)電気静油圧アクチュエータのパラメータを推定する方法を提案し、k21、k22パラメータを最小二乗法により推定した。使用した小型直動電気静油圧アクチュエータではk12=442.2Pa・s/rad、k22=64.39×106Pa・s/mである。
(ウ)0MPaに追従するPI制御を行うことにより非制御時に比べ圧力変動が7.5%に改善した。このとき、出力軸に印加した速度外乱は非制御時には0.007495m/sであったのに比べ、制御時には0.012485m/sであったことを考えても高い圧力追従能力であることがわかる。
(エ)0.6MPaの一定値に追従する制御により、速度外乱0.009919m/sのときに追従誤差は0.051916MPaであった。
It is as follows when the result of this experiment example is put together, and the effectiveness of the proposed control system has been confirmed.
(A) In order to realize stable force control on the simple control side without considering the complex behavior of the electrohydrostatic actuator, we propose a control law that realizes the force control of the electrohydrostatic actuator by speed control of the motor did. In this experiment, we implemented pressure control that is the basis of force control.
(A) A method for estimating the parameters of the electrohydrostatic actuator was proposed, and the k 21 and k 22 parameters were estimated by the least squares method. In the small-sized direct acting electrostatic hydraulic actuator used, k 12 = 442.2 Pa · s / rad and k 22 = 64. 39 × 106 Pa · s / m.
(C) By performing PI control that follows 0 MPa, the pressure fluctuation improved to 7.5% compared to the non-control time. At this time, compared with the velocity disturbance applied to the output shaft being 0.007495 m / s at the non-control time, it can be understood that the pressure following capability is high even considering that it is 0.012485 m / s at the control time.
(D) By control to follow a constant value of 0.6 MPa, when the speed disturbance was 0.009919 m / s, the follow-up error was 0.051916 MPa.

叙上のように、本実施形態ではEHAの圧力と速度の関係を陽に用いることで、モータの速度制御によって力制御を行うことを提案した。この方法ではモータの電流を制御することは必ずしも必要でなくなること、エンコーダという信号雑音比が極めて高いセンサをインナーループに用いることで制御系のゲインを高められること、制御系が単純化されるといった長所がある。加えて、入力の次元が速度であり、弾性を用いたアクチュエータの力制御を行う変位よりも高速に制御が可能である。本実施形態では、力制御をほぼ等価な制御量である圧力制御として実装し評価した結果を報告した。また、本制御は、一般的な油圧機器を組み合わせた静油圧駆動系に対して広く適用可能である。 As described above, in the present embodiment, it is proposed to perform force control by motor speed control by explicitly using the relationship between the pressure and the speed of EHA. In this method, it is not always necessary to control the current of the motor, the gain of the control system can be increased by using a sensor with a very high signal-to-noise ratio as an encoder, and the control system is simplified. There is an advantage. In addition, the dimension of the input is velocity, and control can be performed faster than displacement for force control of an actuator using elasticity. In this embodiment, the result of having implemented and evaluated force control as pressure control which is a substantially equivalent control amount was reported. Further, this control is widely applicable to a hydrostatic drive system combining general hydraulic equipment.

1 ハイドロ・スタティック・トランスミッション
2 油圧モータ(第1油圧装置)
3 油圧シリンダ(第2油圧装置)
30 出力軸
4 ポンプ駆動モータ(駆動手段)
5 位置/速度検出センサ(エンコーダ)
6 コントローラ(出力制御部)
7 位置/速度検出センサ(エンコーダ)
8 圧力センサ
9 力センサ(ロードセル)
1 Hydro-static transmission 2 Hydraulic motor (1st hydraulic system)
3 Hydraulic cylinder (2nd hydraulic system)
30 Output shaft 4 Pump drive motor (drive means)
5 Position / speed detection sensor (encoder)
6 Controller (output control unit)
7 Position / speed detection sensor (encoder)
8 Pressure sensor 9 Force sensor (load cell)

Claims (16)

入力側の第1油圧装置の第1速度の入力を、出力側の第2油圧装置の第2速度の出力に変換する静油圧伝達系と、
前記第1油圧装置を駆動し、当該第1油圧装置の第1速度を制御可能な駆動手段と、
前記第2油圧装置の第2速度を検出する手段と、
出力制御部と、
を備え、
前記出力制御部は、前記第2油圧装置の第2速度を入力として、前記第2油圧装置から出力される力の目標値を達成するように、前記駆動手段を介して前記第1油圧装置の第1速度を制御するものであって
前記出力制御部は、前記第2油圧装置の第2速度および前記第2油圧装置から出力される力の目標値により前記第1速度の目標値を算出し、算出された前記第1速度の目標値に基づいて前記第1油圧装置の第1速度を制御することで、前記第2油圧装置から出力される力を制御する、
電気静油圧アクチュエータ。
A hydrostatic transmission system for converting an input of a first speed of a first hydraulic device on an input side into an output of a second speed of a second hydraulic device on an output side;
Driving means capable of driving the first hydraulic device and controlling a first speed of the first hydraulic device;
Means for detecting a second speed of the second hydraulic device;
An output control unit,
Equipped with
The output control unit receives the second speed of the second hydraulic device as an input, and achieves the target value of the force output from the second hydraulic device. a controls the first speed,
The output control unit calculates a target value of the first speed based on a second speed of the second hydraulic device and a target value of a force output from the second hydraulic device, and calculates the target of the first speed. Controlling a first speed of the first hydraulic device based on a value to control a force output from the second hydraulic device;
Electrostatic hydraulic actuator.
前記出力制御部は、下記式
に基づいて、出力制御を行う、請求項1に記載の電気静油圧アクチュエータ。
ここで、
は、第1油圧装置の第1速度の目標値であり、
は、第2油圧装置の第2速度であり、
は、第2油圧装置から出力される力の目標値であり、
A、Bは、それぞれ既知の定数である。
The output control unit has the following formula
The electrohydrostatic actuator according to claim 1, wherein the output control is performed based on.
here,
Is the target value of the first speed of the first hydraulic system,
Is the second speed of the second hydraulic system,
Is the target value of the force output from the second hydraulic system,
Each of A and B is a known constant.
前記駆動手段は、電動モータであり、
前記第1油圧装置の第1速度の速度制御は、前記電動モータの回転速度の制御によって行われる、
請求項1、2いずれか1項に記載の電気静油圧アクチュエータ。
The drive means is an electric motor,
Speed control of the first speed of the first hydraulic device is performed by control of the rotation speed of the electric motor.
The electrohydrostatic actuator according to any one of claims 1 and 2.
前記出力制御部は、電圧制御により前記電動モータの回転速度を制御する、
請求項3に記載の電気静油圧アクチュエータ。
The output control unit controls the rotational speed of the electric motor by voltage control.
An electrohydrostatic actuator according to claim 3.
前記出力制御部は、電流制御により前記電動モータの回転速度を制御する、
請求項3に記載の電気静油圧アクチュエータ。
The output control unit controls the rotational speed of the electric motor by current control.
An electrohydrostatic actuator according to claim 3.
前記電動モータの回転速度を検出する手段を備え、
検出された電動モータの回転速度が前記出力制御部にフィードバックされる、
請求項3〜5いずれか1項に記載の電気静油圧アクチュエータ。
Means for detecting the rotational speed of the electric motor;
The detected rotational speed of the electric motor is fed back to the output control unit.
The electrohydrostatic actuator according to any one of claims 3 to 5.
前記第2油圧装置から出力される力の目標値は、前記第2油圧装置の差圧の目標値である、
請求項1〜6いずれか1項に記載の電気静油圧アクチュエータ。
The target value of the force output from the second hydraulic device is a target value of the differential pressure of the second hydraulic device,
The electrohydrostatic actuator according to any one of claims 1 to 6.
前記第2油圧装置の差圧を検出する手段を備え、
検出された差圧が前記出力制御部にフィードバックされる、
請求項7に記載の電気静油圧アクチュエータ。
A means for detecting a differential pressure of the second hydraulic device;
The detected differential pressure is fed back to the output control unit.
The electrohydrostatic actuator according to claim 7.
前記第2油圧装置から出力される力を検出する手段を備え、
検出された力が前記出力制御部にフィードバックされる、
請求項1〜8いずれか1項に記載の電気静油圧アクチュエータ。
Means for detecting a force output from the second hydraulic device;
The detected force is fed back to the output control unit.
The electrohydrostatic actuator according to any one of claims 1 to 8.
前記第2油圧装置の加速度を検出する手段を備え、
検出された加速度が前記出力制御部にフィードバックされる、
請求項1〜9いずれか1項に記載の電気静油圧アクチュエータ。
Means for detecting an acceleration of the second hydraulic device;
The detected acceleration is fed back to the output control unit.
The electrohydrostatic actuator according to any one of claims 1 to 9.
前記第1油圧装置は、油圧ポンプである、
請求項1〜10いずれか1項に記載の電気静油圧アクチュエータ。
The first hydraulic device is a hydraulic pump,
The electrohydrostatic actuator according to any one of claims 1 to 10.
前記第2油圧装置は、油圧シリンダである、
請求項1〜11いずれか1項に記載の電気静油圧アクチュエータ。
The second hydraulic device is a hydraulic cylinder,
The electrohydrostatic actuator according to any one of claims 1 to 11.
前記第2油圧装置は、油圧モータである、
請求項1〜11いずれか1項に記載の電気静油圧アクチュエータ。
The second hydraulic device is a hydraulic motor.
The electrohydrostatic actuator according to any one of claims 1 to 11.
入力側の第1油圧装置の第1速度の入力を、出力側の第2油圧装置の第2速度の出力に変換する静油圧伝達系を備えた電気静油圧アクチュエータにおいて、
第1油圧装置の第1速度
と、第2油圧装置の第2速度
と、第2油圧装置から出力される力p 2 の関係を、第2油圧装置から出力される力に対する第1油圧装置の第1速度の影響を示すパラメータk 21 、第2油圧装置から出力される力に対する第2油圧装置の第2速度の影響を示すパラメータk 22 を用いて、以下の式で規定し、
第2油圧装置の出力軸を固定し、第1油圧装置を駆動させて、第2油圧装置の第2速度=0の時に、第1油圧装置の第1速度と第2油圧装置から出力される力を記録し、記録された測定データと、以下の式
を用いて、第2油圧装置から出力される力に対する第1油圧装置の第1速度の影響を示すパラメータk21を推定する、パラメータ推定方法。
An electrohydrostatic actuator comprising a hydrostatic transmission system for converting an input of a first speed of a first hydraulic device on an input side into an output of a second speed of a second hydraulic device on an output side,
First speed of first hydraulic system
And the second speed of the second hydraulic system
When the relationship between the forces p 2 outputted from the second hydraulic system, the parameter k 21 showing a first speed of impact of the first hydraulic system for power output from the second hydraulic device, is output from the second hydraulic system Defined by the following equation using a parameter k 22 indicating the influence of the second speed of the second hydraulic system on the
The output shaft of the second hydraulic device is fixed, the first hydraulic device is driven, and when the second speed of the second hydraulic device = 0, the first speed of the first hydraulic device and the second hydraulic device are outputted from the second hydraulic device. Recording the force, the measured data recorded, and the following formula
A parameter k 21 for estimating a parameter k 21 indicating the influence of the first speed of the first hydraulic system on the force output from the second hydraulic system, using
入力側の第1油圧装置の第1速度の入力を、出力側の第2油圧装置の第2速度の出力に変換する静油圧伝達系を備えた電気静油圧アクチュエータにおいて、
第1油圧装置の第1速度
と、第2油圧装置の第2速度
と、第2油圧装置から出力される力p 2 の関係を、第2油圧装置から出力される力に対する第1油圧装置の第1速度の影響を示すパラメータk 21 、第2油圧装置から出力される力に対する第2油圧装置の第2速度の影響を示すパラメータk 22 を用いて、以下の式で規定し、
第1油圧装置の出力軸を固定し、第2油圧装置を外力で駆動させて、第1油圧装置の第1速度=0の時に、第2油圧装置の第2速度と第2油圧装置から出力される力を記録し、記録された測定データと、以下の式
を用いて、第2油圧装置から出力される力に対する第2油圧装置の第2速度の影響を示すパラメータk22を推定する、パラメータ推定方法。
An electrohydrostatic actuator comprising a hydrostatic transmission system for converting an input of a first speed of a first hydraulic device on an input side into an output of a second speed of a second hydraulic device on an output side,
First speed of first hydraulic system
And the second speed of the second hydraulic system
When the relationship between the forces p 2 outputted from the second hydraulic system, the parameter k 21 showing a first speed of impact of the first hydraulic system for power output from the second hydraulic device, is output from the second hydraulic system Defined by the following equation using a parameter k 22 indicating the influence of the second speed of the second hydraulic system on the
The output shaft of the first hydraulic device is fixed, the second hydraulic device is driven by an external force, and when the first velocity of the first hydraulic device = 0, the second velocity of the second hydraulic device and the output from the second hydraulic device Recording the measured force, the measured data recorded, and the following equation
A parameter k 22 for estimating the influence of the second speed of the second hydraulic system on the force output from the second hydraulic system, using.
前記パラメータは、最小二乗法によって推定される、請求項14、15いずれか1項に記載のパラメータ推定方法。
The parameter estimation method according to any one of claims 14 and 15, wherein the parameter is estimated by a least squares method.
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