JP7401373B2

JP7401373B2 - 制御装置

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Publication number: JP7401373B2
Application number: JP2020056727A
Authority: JP
Inventors: 浩一市原
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2023-12-19
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: JP2021156350A

Description

本発明は、位置決め対象を位置指令で指令された位置（指令位置）まで移動させる油圧アクチュエータへの作動油の供給を制御する制御装置に関する。

油圧シリンダに作動油を供給して、ピストンの位置の微小な変位の精度を向上させることが可能な油圧駆動装置が、下記の特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された油圧駆動位置制御システムでは、ピストン位置が指令位置に到達するまで、油圧シリンダに間欠的に作動油を複数回供給してピストンの移動と停止とを繰り返し、ピストン位置を指令位置に合わせる。

特開２０１８－１７３１３１号公報

本願の発明者が行った評価実験によると、指令位置までの偏差が大きく、指令位置に到達するまでの作動油の供給回数が多くなると、位置制御系が不安定になり発振現象が生じやすくなることが判明した。

本発明の目的は、油圧駆動位置制御システムにおいて発振現象を抑制し、安定した位置制御を行うことが可能な制御装置を提供することである。

本発明の一観点によると、
位置決め対象を移動させる推力を発生する油圧アクチュエータに作動油を供給する作動油供給系を制御して前記油圧アクチュエータを駆動する制御装置であって、
制御周期ごとに、前記位置決め対象の指令位置と、前記位置決め対象の現在位置との差である位置偏差に応じて作動油の供給量を決定し、前記作動油供給系から前記油圧アクチュエータに作動油を供給させ、
直前の制御周期において、前記位置偏差に対する前記位置決め対象の変位量の比が基準値を超えたら、前記位置偏差に応じて決定される作動油の供給量より少ない供給量の作動油を前記油圧アクチュエータに供給させる制御装置が提供される。

直前の制御周期において、位置偏差と、その応答である位置決め対象の変位量の比が基準値を超えたら、位置偏差に応じて決定される作動油の供給量より少ない供給量の作動油を油圧アクチュエータに供給することにより、位置決め対象の変位量が過大になってしまうことが抑制される。これにより、発振現象を抑制し、安定した位置制御を行うことが可能になる。

図１は、実施例による油圧駆動位置制御システムの概略図である。図２は、実施例による油圧駆動位置制御システムの位置決め対象と、それを支持する支持部材との摺動面の断面図である。図３Ａは、本実施例による油圧駆動装置の制御系のブロック線図であり、図３Ｂは、指令位置の時間変化の一例を示すグラフである。図４は、位置偏差とその応答の変位量との比Ｒ（ｊ）の値から第２パルス幅を求めるための位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ）と、第２パルス幅との関係を示すグラフである。図５は、研削盤テーブルの摩擦抵抗特性の一例を示すグラフである。図６は、位置決め対象の指令位置、位置決め対象の位置の時間変化を示すグラフである。

図１～図６を参照して、実施例による油圧駆動位置制御システムについて説明する。
図１は、実施例による油圧駆動装置の概略図である。両ロッド型の油圧シリンダ１１が、シリンダボディ１１Ｓ、ピストン１１Ｐ、第１ロッド１１Ａ、及び第２ロッド１１Ｂを含む。第１ロッド１１Ａ、第２ロッド１１Ｂ、及びピストン１１Ｐが固定されており、シリンダボディ１１Ｓが固定部に対して移動する。シリンダボディ１１Ｓに位置決め対象１０が取り付けられている。位置決め対象１０は、例えば研削装置の移動テーブルである。

図２は、位置決め対象１０、及びそれを支持する支持部材１８の断面図である。位置決め対象１０の下面に油圧シリンダ１１が取り付けられている。支持部材１８が位置決め対象１０を、シリンダボディ１１Ｓの移動方向に移動可能に支持している。

位置決め対象１０の下面に、断面が逆三角形の凸状のガイド摺動面（凸）１０Ａが２列設けられている。位置決め対象１０は、支持部材１８に設けられた凹状のＶ断面のガイド摺動面（凹）１８Ａにより支持され、油圧シリンダ１１の軸方向の移動が可能にされている。勘合するガイド摺動面（凸）１０Ａとガイド摺動面（凹）１８Ａとの間に潤滑油の油膜が形成されている。

図１に示したシリンダボディ１１Ｓ内に、ピストン１１Ｐによって隔離された第１ロッド１１Ａ側の第１油室１３Ａと、第２ロッド１１Ｂ側の第２油室１３Ｂとが設けられている。第１ロッド１１Ａ及び第２ロッド１１Ｂの端部に、それぞれ第１ポート１４Ａ及び第２ポート１４Ｂが設けられている。第１ポート１４Ａは、第１ロッド１１Ａ内に設けられた第１油路１２Ａを介して第１油室１３Ａに繋がっている。第２ポート１４Ｂは、第２ロッド１１Ｂ内に設けられた第２油路１２Ｂを介して第２油室１３Ｂに繋がっている。

作動油供給系２０が、油圧シリンダ１１への作動油の供給、及び油圧シリンダ１１からの作動油の回収を行う。作動油供給系２０は、油圧ポンプ２１及び電動モータ２２を含む。油圧ポンプ２１は双方向油圧ポンプであり、電動モータ２２によって正転、逆転の両方向に駆動される。

油圧ポンプ２１と第１ポート１４Ａとの間の油路にリリーフ弁２３Ａが接続されている。同様に、油圧ポンプ２１と第２ポート１４Ｂとの間の油路に、リリーフ弁２３Ｂが接続されている。リリーフ弁２３Ａ、２３Ｂは、油路内の圧力が所定圧以上になったら油路内の作動油を作動油タンク３０に逃がす。

一方向油圧ポンプであるチャージポンプ２６が電動モータ２７によって駆動される。第１ポート１４Ａと油圧ポンプ２１との間の油路内の圧力、及び第２ポート１４Ｂと油圧ポンプ２１との間の油路内の圧力が所定のチャージ圧より低くなると、シャトル弁２４を介してチャージポンプ２６から作動油が油路に導入される。チャージポンプ２６の吐出側の油路内の圧力が所定の圧力以上になると、リリーフ弁２８が油路内の作動油を作動油タンク３０に逃がす。

圧力センサ１５Ａ、１５Ｂが、それぞれ第１ポート１４Ａ及び第２ポート１４Ｂに繋がる油路内の圧力を測定する。圧力の測定値が制御装置５０に入力される。圧力センサ１５Ａ、１５Ｂの測定値のそれぞれとピストン１１Ｐの受圧面積との積の差が、油圧シリンダ１１が発生する推力に相当する。すなわち、２つの圧力センサ１５Ａ、１５Ｂは、油圧シリンダ１１が発生する推力に関わる物理量を測定する推力センサとして機能する。位置センサ１６が、シリンダボディ１１Ｓの位置、すなわち位置決め対象１０の位置を測定する。位置の測定値が制御装置５０に入力される。

制御装置５０は、圧力センサ１５Ａ、１５Ｂ、及び位置センサ１６から入力された圧力及び位置の測定値に基づいて、作動油供給系２０を制御して、位置決め対象１０を指令位置まで移動させる。

次に、油圧シリンダ１１が位置決め対象１０に与える推力を制御する方法について説明する。

位置決め対象１０を移動させる推力Ｆは、ピストン１１Ｐの受圧面積Ａと、第１油室１３Ａと第２油室１３Ｂとの差圧Ｐを用いて以下の式で表される。

第１油室１３Ａと第２油室１３Ｂとの差圧Ｐは、作動油の圧縮性の定義から、作動油の体積弾性係数Ｋｖ、油圧ポンプ２１から油圧シリンダ１１に吐出された作動油の体積ΔＶ、油圧シリンダ１１、及び油圧シリンダ１１に繋がる作動油の管路の容積Ｖ_０を用いて、以下の式で表される。

油圧ポンプ２１から油圧シリンダ１１に吐出された作動油の体積ΔＶは、油圧ポンプ２１の１回転当たりの押しのけ容積Ｄｐ、油圧ポンプ２１の入力軸の回転角の変位量Δθ［ｒａｄ］を用いて、以下の式で表される。

油圧ポンプ２１の入力軸の回転角の変位量Δθは、入力軸の角速度ωと電動モータ２２の駆動時間Δｔを用いて、以下の式で表される。角速度ωは、予め設定された固定値である。

式（１）～式（４）から、油圧シリンダ１１の差圧Ｐは以下の式（５）、発生する推力Ｆは、以下の式（６）で表される。

式（６）は、電動モータ２２及び油圧ポンプ２１の駆動時間Δｔを制御することにより、推力Ｆを変化させることができることを示している。本実施例では、予め規定されている制御周期ごとに、１つの制御周期の長さより短いパルス時間幅（以下、「パルス幅」という。）だけ油圧ポンプ２１を動作させ、残りの時間は油圧ポンプ２１を停止させることにより、位置決め対象１０を移動させる。すなわち、制御周期ごとに油圧シリンダ１１に間欠的に作動油を供給して位置決め対象１０を微小送りしながら、複数回の制御周期を実行することにより、位置決め対象１０を指令位置まで移動させる。本明細書において、このような制御を「吐出容量制御」と呼ぶ。

吐出容量制御は、位置決め対象１０の指令位置から現在位置までの位置偏差が微小であり、位置決め対象１０の移動速度が微小な領域で採用される。例えば、スティックスリップ現象が発生するような微小な速度領域で採用される。

一方、位置決め対象１０の位置偏差や速度が大きい領域、例えばスティックスリップ現象が発生しない速度領域では、吐出流量制御が採用される。吐出流量制御では、位置決め対象１０の指令位置から現在位置までの位置偏差に応じて、油圧ポンプ２１の回転速度を制御する。

スティックスリップ現象が発生するような微速領域では速度変動が生じやすくなるため、吐出流量制御によって速度を安定して制御することが困難である。このため、位置決め対象１０の位置を安定して指令位置に合わせることが困難である。微速領域で、吐出流量制御に代えて吐出容量制御を採用することにより、位置決め対象１０の位置を精度よく指令位置に合わせることができる。

次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、本実施例による油圧駆動装置による位置決め対象１０の吐出容量制御を適用した位置制御について説明する。

図３Ａは、本実施例による油圧駆動装置の制御系のブロック線図である。制御装置５０が、制御周期ごとにモータドライバ２５に操作パルスを与える。モータドライバ２５は、操作パルスで指令された情報に基づいて電動モータ２２に駆動電力を供給する。油圧ポンプ２１は、電動モータ２２から与えられた動力によって油圧シリンダ１１に作動油を供給する。油圧シリンダ１１は、油圧ポンプ２１から供給された作動油によって推力を発生し、位置決め対象１０（図１）を移動させる。これにより、位置決め対象１０の位置Ｘが変化する。位置センサ１６（図１）が、位置決め対象１０の位置Ｘを測定する。

制御装置５０は、偏差・パルス幅変換部５１、パルス発生部５３、記憶部５５、及びダンピング補償部５６を含む。位置決め対象１０の指令位置Ｘｒｅｆが制御装置５０に入力される。制御装置５０は、指令位置Ｘｒｅｆから位置Ｘを減じることにより、位置偏差ｅを算出する。

偏差・パルス幅変換部５１は、位置偏差ｅ（ｊ）に応じて、第１操作量として第１パルス幅Ｔｗ１を生成する。例えば、第１パルス幅Ｔｗ１は位置偏差ｅ（ｊ）に比例する。なお、位置偏差ｅ（ｊ）が所定の値を超えると第１パルス幅Ｔｗ１が一定になるようにしてもよい。

記憶部５５は、制御周期ごとに位置偏差ｅ及び位置決め対象１０の位置Ｘを記憶する。記憶部５５に記憶されている時系列データの順番をｊで表す。例えば、制御周期を、指令位置Ｘｒｅｆの変化時点を起点に、１回目の制御周期、２回目の制御周期、・・・と呼び、ｊ番目の制御周期の位置偏差ｅ及び位置Ｘは、それぞれｅ（ｊ）、Ｘ（ｊ）と表記される。ｊ番目の制御周期を基準として、１制御周期前の過去の位置偏差ｅ及び位置Ｘは、それぞれｅ（ｊ－１）、Ｘ（ｊ－１）と表記される。制御周期のカウンタは、位置指令により指令される指令位置Ｘｒｅｆの立上がり及び立下りのタイミングでリセットされる。

ダンピング補償部５６は、偏差・パルス幅変換部５１で生成された第１パルス幅Ｔｗ１、記憶部５５に記憶されている１制御周期前の過去の位置偏差ｅ（ｊ－１）と位置Ｘ（ｊ－１）、及び現在の位置Ｘ（ｊ）に基づいて第２パルス幅Ｔｗ２を生成する。ダンピング補償部５６の詳細な機能については後述する。

制御装置５０は、第１パルス幅Ｔｗ１から第２パルス幅Ｔｗ２を減算して、第３操作量として第３パルス幅Ｔｗ３を生成する。第３パルス幅Ｔｗ３がパルス発生部５３に入力される。パルス発生部５３は、予め設定されている固定の回転速度設定値ωと第３パルス幅Ｔｗ３とに基づいて、モータドライバ５４に第３パルス幅Ｔｗ３の時間幅を持つ操作パルスを与える。操作パルスの高さは、回転速度設定値ωに応じて設定される。

モータドライバ５４は、入力された操作パルスに基づいて、電動モータ２２に駆動指令を出力する。電動モータ２２は、回転速度設定値ωに応じた角速度で、第３パルス幅Ｔｗ３に応じた時間だけ動作する。

図３Ｂは、制御装置５０に与えられる指令位置Ｘｒｅｆの時間変化の一例を示すグラフである。横軸は時間を表し、縦軸は指令位置Ｘｒｅｆを表す。指令位置Ｘｒｅｆを変化させる周期（以下、ステップ周期という。）をＴｓｔｐと表記し、指令位置Ｘｒｅｆの変化量（以下、ステップ量という。）をΔＸｓｔｐと表記する。

次に、図４を参照してダンピング補償部５６の機能について説明する。
現在の位置Ｘ（ｊ）と１制御周期前の位置Ｘ（ｊ－１）から、以下の式（７）を用いて位置決め対象１０の変位量ΔＸ（ｊ）を求める。過去の位置Ｘ（ｊ－１）は、記憶部５５から読み出される。変位量ΔＸ（ｊ）は、現在の制御周期より１制御周期前の位置偏差ｅ（ｊ－１）に基づく制御によって位置決め対象１０が変位した量である。

次に、変位量ΔＸ（ｊ）と、１制御周期前の位置偏差ｅ（ｊ－１）から、以下の式（８）により、位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ）を計算する。過去の位置偏差ｅ（ｊ－１）は記憶部５５から読み出される。

位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ）は、１制御周期前の制御における位置偏差ｅ（ｊ－１）と、それに基づく応答である実際の変位量Ｘ（ｊ）との比である。この数値が１を超えるということは、位置決め対象１０が位置偏差以上に変位していることを意味する。このとき、位置決め対象１０の位置Ｘ（ｊ）が指令位置Ｘｒｅｆを超えて行き過ぎが発生する。位置決め対象１０の行き過ぎは、ハンチング等の要因になるため、位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ）が１以下になるように制御することが望ましい。

図４は、位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ）の値から第２パルス幅Ｔｗ２を求めるための比Ｒ（ｊ）と第２パルス幅Ｔｗ２との関係を示すグラフである。横軸は位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ）を表し、縦軸は第２パルス幅Ｔｗ２を表す。比Ｒ（ｊ）が基準値Ｒｔｈ以下の範囲では、第２パルス幅Ｔｗ２はゼロである。比Ｒ（ｊ）が基準値Ｒｔｈ以上１以下の範囲では、第２パルス幅Ｔｗ２がゼロから飽和値Ｔｗ２_ｍａｘまで線形に増加する。比Ｒ（ｊ）が１以上の範囲では、第２パルス幅Ｔｗ２は飽和値Ｔｗ２_ｍａｘに固定される。飽和値Ｔｗ２_ｍａｘは、第１パルス幅Ｔｗ１より小さい。

ダンピング補償部５６は、式（８）により比Ｒ（ｊ）を計算し、図４に示した第２パルス幅Ｔｗ２と比Ｒ（ｊ）との関係に基づいて、第２パルス幅Ｔｗ２を決定する。なお、ダンピング補償部５６は、第１パルス幅Ｔｗ１に対する倍率と比Ｒ（ｊ）との関係を記憶しておいてもよい。倍率は１未満である。この場合、ダンピング補償部５６は、第１パルス幅Ｔｗ１に対する倍率と比Ｒ（ｊ）との関係から求められた倍率を第１パルス幅Ｔｗ１に乗じることにより、第２パルス幅Ｔｗ２を生成する。

第２パルス幅Ｔｗ２がゼロより大きな値になると、パルス発生部５３に入力される第３パルス幅Ｔｗ３が第１パルス幅Ｔｗ１より短くなる。これは、直前の制御周期において比Ｒ（ｊ）が基準値Ｒｔｈを超えたら、現時点の位置偏差ｅ（ｊ）に応じて決定される作動油の供給量より少ない供給量の作動油が、油圧シリンダ１１に供給されることを意味する。

次に、図５及び図６を参照して本実施例の優れた効果について説明する。
図５は、研削盤テーブルの摩擦抵抗特性の一例を示すグラフである。横軸はテーブルの移動速度を単位「ｍ／分」で表し、右縦軸は摩擦係数を表し、左縦軸は摩擦力（抵抗）を単位「ｋＮ」で表す。破線で接続された四角記号が摩擦係数を示す。実線で接続された丸記号が動摩擦力を示す、大きな丸記号が最大静止摩擦力を示す。

位置決め対象１０（図１）が静止しているときには、位置決め対象１０に最大静止摩擦力を上限値とする静止摩擦力が作用する。位置決め対象１０が動き出すと、位置決め対象１０に作用する摩擦力が最大静止摩擦力から動摩擦力に遷移し、摩擦力が急激に低下する。速度が約５ｍ／分以上の領域では、速度が上昇するにしたがって動摩擦力が大きくなる。ところが、速度が約５ｍ／分以下の微速領域では、逆に速度が遅くなるにしたがって動摩擦力が大きくなる。微速領域における動摩擦力は、最大静止摩擦力の１／３程度である。

油圧シリンダ１１（図１）に間欠的に作動油を供給して位置決め対象１０を移動させる場合、位置決め対象１０の平均移動速度は微速領域の範囲内になる。このため、位置決め対象１０には、最大静止摩擦力を上限とする静止摩擦力または微速領域における動摩擦力が作用する。式（４）の電動モータ２２の駆動時間Δｔを一定にしても、制御周期ごとの位置決め対象１０の変位量は摩擦状態によって大きく変化する。例えば、制御周期ごとの変位量は、摩擦状態によって２０倍程度変化することがわかった。

指令位置が変化した後、位置決め対象１０が指令位置に達するまでの制御周期の実行回数（ステップ数）が多くなると、微速領域の範囲内で速度が上昇し、速度の上昇に応じて摩擦力が低下する。このため、制御周期１回当たりの変位量が大きくなる。これは、位置ループゲインの増加を意味する。位置ループゲインの増加は、制御系の安定性の低下を招く。特に、指令位置に達するまでのステップ数が多くなり、制御周期ごとの変位量が大きくなる場合に、制御系が不安定になり、発振現象が生じやすくなる。

本実施例では、以下に説明するように、制御系が不安定になることを抑制することができる。

図６は、位置決め対象１０の指令位置Ｘｒｅｆ、位置決め対象１０の位置Ｘ、位置偏差と変位量との比Ｒ、モータドライバ２５（図３Ａ）に与える操作パルスの時間変化を示すグラフである。横軸は時間を表し、上段のグラフの縦軸は位置Ｘを表し、中段のグラフの縦軸は位置偏差と変位量との比Ｒを表し、下段のグラフの縦軸は回転速度設定値ω（図３Ａ）を表す。図６の上段のグラフの細い実線が指令位置Ｘｒｅｆを示し、太い実線が位置決め対象１０の位置Ｘを示す。時刻ｔ１で指令位置Ｘｒｅｆがステップ量ΔＸｓｔｐだけ変化している。

指令位置Ｘｒｅｆがステップ量ΔＸｓｔｐだけ変化した時刻ｔ１のタイミングで位置偏差ｅが発生し、１回目の制御周期の処理が実行される。その後、時刻ｔ２、ｔ３においてそれぞれ２回目及び３回目の制御周期の処理が実行される。１つの制御周期の開始から次の制御周期の開始までの時間間隔はＴｃである。位置決め対象１０の位置が指令位置Ｘｒｅｆに収束するまで複数回の制御周期が実行される。図６では３回分の制御周期を示している。

時系列データの間の関係の一般化を図るため、現在の時刻をｔ２として、時刻ｔ２から開始される制御周期が、指令位置Ｘｒｅｆの変化時点を起点としてｊ番目の制御周期であるとする。現在時刻ｔ２における位置決め対象１０の位置及び位置偏差は、それぞれＸ（ｊ）、ｅ（ｊ）と表される。１つ前の制御周期の開始時刻ｔ１における位置決め対象１０の位置及び位置偏差は、それぞれＸ（ｊ－１）、ｅ（ｊ－１）と表される。１つ後の制御周期の開始時刻ｔ３における位置決め対象１０の位置及び位置偏差は、それぞれＸ（ｊ＋１）、ｅ（ｊ＋１）と表される。

時刻ｔ１における位置偏差ｅ（ｊ－１）に基づいて発生した操作パルスがモータドライバ２５（図３Ａ）に与えられることにより、位置決め対象１０が１つ前の制御周期の開始時刻ｔ１における位置Ｘ（ｊ－１）から、現在の位置Ｘ（ｊ）に変位する。その変位量ΔＸ（ｊ）は、Ｘ（ｊ）－Ｘ（ｊ－１）である。同様に、位置偏差ｅ（ｊ）に基づいて発生した操作パルスがモータドライバ２５（図３Ａ）に与えられることにより、位置決め対象１０が位置Ｘ（ｊ）から位置Ｘ（ｊ＋１）に変位する。その変位量ΔＸ（ｊ＋１）は、Ｘ（ｊ＋１）－Ｘ（ｊ）である。

また、式（８）より、時刻ｔ１の時点における比Ｒ（ｊ－１）は、ΔＸ（ｊ－１）／ｅ（ｊ－２）である。ここで、ΔＸ（ｊ－１）＝Ｘ（ｊ－１）－Ｘ（ｊ－２）である。図５では、時刻ｔ２の制御周期より２つ前の制御周期は存在しないため、比Ｒ（ｊ－１）はゼロである。したがって、図４から第２パルス幅Ｔｗ２がゼロになる。第２パルス幅Ｔｗ２がゼロであるため、第３パルス幅Ｔｗ３（図３Ａ）は第１パルス幅Ｔｗ１と等しくなり、位置偏差ｅ（ｊ－１）のみに基づいて生成された操作パルスがモータドライバ２５（図３Ａ）に与えられる。

時刻ｔ２で開始される２回目の制御周期では、直前の１回目の制御周期における位置決め対象１０の変位量ΔＸ（ｊ）及び位置偏差ｅ（ｊ－１）に基づいて、位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ）が式（８）を用いて計算される。すなわち、Ｒ（ｊ）＝ΔＸ（ｊ）／ｅ（ｊ－１）となる。ここで、ΔＸ（ｊ）＝Ｘ（ｊ）－Ｘ（ｊ－１）である。このとき、比Ｒ（ｊ－１）は基準値Ｒｔｈを超えていない。このため、図４から第２パルス幅Ｔｗ２はゼロである。したがって、２回目の制御周期においても、モータドライバ２５に与えられる操作パルスのパルス幅は、第１パルス幅Ｔｗ１に等しい。

時刻ｔ３で開始される３回目の制御周期では、直前の２回目の制御周期における位置決め対象１０の変位量ΔＸ（ｊ＋１）及び位置偏差ｅ（ｊ）に基づいて、位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ＋１）が式（８）を用いて計算される。すなわち、Ｒ（ｊ＋１）＝ΔＸ（ｊ＋１）／ｅ（ｊ）となる。ここで、ΔＸ（ｊ＋１）＝Ｘ（ｊ＋１）－Ｘ（ｊ）である。このとき、位置偏差と変位量との比Ｒ（ｊ＋１）は基準値Ｒｔｈを超えている。このため、図４から、正の値を持つ第２パルス幅Ｔｗ２が生成される。第３パルス幅Ｔｗ３（図３Ａ）は、Ｔｗ３＝Ｔｗ１－Ｔｗ２となり、位置偏差ｅ（ｊ＋１）のみに基づいて決定された第１パルス幅Ｔｗ１より短くなる。

時刻ｔ３において、位置決め対象１０に作用する摩擦力が、図５に示した微速領域における小さな動摩擦力に相当する場合、位置偏差ｅ（ｊ）に応じて決定した第１パルス幅Ｔｗ１に相当する供給量の作動油を供給すると、図６において破線で示すように変位量が大きくなり過ぎ、位置決め対象１０の位置が指令位置Ｘｒｅｆを越えてしまう。位置Ｘが指令位置Ｘｒｅｆを超えてしまうと、ハンチングが生じやすくなる。

本実施例では、時刻ｔ３で開始される制御周期において、第１パルス幅Ｔｗ１より短い第３パルス幅Ｔｗ３に応じた供給量の作動油が油圧シリンダ１１に供給される。このため、位置決め対象１０の変位量ΔＸ（ｊ＋１）が破線で示した変位量より小さくなる。このため、位置Ｘが指令位置Ｘｒｅｆを越えにくくなり、その結果、ハンチングも生じにくくなる。したがって、安定した位置応答が得られる。

次に、上記実施例の変形例について説明する。
上記実施例では、油圧シリンダ１１（図１）のピストン１１Ｐ、第１ロッド１１Ａ、及び第２ロッド１１Ｂを固定し、シリンダボディ１１Ｓを移動させているが、逆にシリンダボディ１１Ｓを固定して、ピストン１１Ｐ、第１ロッド１１Ａ、及び第２ロッド１１Ｂを位置決め対象１０とともに移動させてもよい。また、上記実施例では、油圧シリンダ１１として両ロッド油圧シリンダを用いているが、その他の油圧シリンダ、例えば複動型単ロッド油圧シリンダ、単動型単ロッド油圧シリンダ等を用いてもよい。

上記実施例では、位置決め対象１０を直線に沿って移動させる油圧シリンダ１１を用いているが、油圧シリンダ１１に代えて、その他の油圧アクチュエータを用いてもよい。例えば、油圧アクチュエータとして油圧モータを用いてもよい。この場合には、油圧モータの回転方向の位置制御を行う油圧駆動装置に、上記実施例の制御装置５０を適用するとよい。

上記実施例では、制御装置５０が操作パルスにより、式（４）の角速度ωと駆動時間Δｔとをモータドライバ２５に与えている。その変形例として、制御装置５０がモータドライバ２５に、式（４）の回転角の変位量Δθを指定する情報を与えるようにしてもよい。このとき、モータドライバ２５は、与えられた回転角の変位量Δθだけ電動モータ２２を回転させる。

上述の実施例及び変形例は例示であり、異なる実施例及び変形例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。複数の実施例及び変形例の同様の構成による同様の作用効果については実施例及び変形例ごとには逐次言及しない。さらに、本発明は上述の実施例及び変形例に制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

１０位置決め対象
１１油圧シリンダ
１１Ａ第１ロッド
１１Ｂ第２ロッド
１１Ｐピストン
１１Ｓシリンダボディ
１２Ａ第１油路
１２Ｂ第２油路
１３Ａ第１油室
１３Ｂ第２油室
１４Ａ第１ポート
１４Ｂ第２ポート
１５Ａ、１５Ｂ圧力センサ
１６位置センサ
２０作動油供給系
２１油圧ポンプ
２２電動モータ
２３Ａ、２３Ｂリリーフ弁
２４シャトル弁
２６チャージポンプ
２７電動モータ
２８リリーフ弁
３０作動油タンク
５０制御装置
５１偏差・パルス幅変換部
５３パルス発生部
５４ドライバ
５５記憶部
５６ダンピング補償部

Claims

位置決め対象を移動させる推力を発生する油圧アクチュエータに作動油を供給する作動油供給系を制御して前記油圧アクチュエータを駆動する制御装置であって、
制御周期ごとに、前記位置決め対象の指令位置と、前記位置決め対象の現在位置との差である位置偏差に応じて作動油の供給量を決定し、前記作動油供給系から前記油圧アクチュエータに作動油を供給させ、
直前の制御周期において、前記位置偏差に対する前記位置決め対象の変位量の比が基準値を超えたら、前記位置偏差に応じて決定される作動油の供給量より少ない供給量の作動油を前記油圧アクチュエータに供給させる制御装置。
直前の制御周期において、前記位置偏差に対する前記位置決め対象の変位量の比が前記基準値を超えたら、前記位置偏差に対する前記位置決め対象の変位量の比が大きいほど、前記位置偏差に応じて決定される作動油の供給量から減じる量を多くする請求項１に記載の制御装置。
前記作動油供給系は、前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプを駆動する電動モータとを含み、制御周期ごとに、前記電動モータを動作させる時間を変化させることにより、作動油の供給量を変化させる請求項１または２に記載の制御装置。