JP7489766B2 - 液圧駆動システム、それを備える電液アクチュエータユニット、及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、液圧アクチュエータを駆動するための液圧駆動システム、それを備える電液アクチュエータユニット、及び制御装置に関する。

液圧シリンダと液圧ポンプとが互いに接続されて閉回路を形成し、液圧ポンプから吐出される作動液の方向に応じて液圧シリンダを伸縮させる液圧駆動システムが実用に供されており、その一例として例えば特許文献１のような液圧駆動システムが知られている。特許文献１の液圧駆動システムでは、サーボモータが液圧ポンプを正方向及び逆方向に回転駆動し、サーボモータの回転方向に応じた方向の作動液を液圧ポンプに吐出させて液圧シリンダを伸縮させる。このように構成されている液圧駆動システムは、例えば位置センサと制御装置とを備えており、液圧シリンダにおける制御対象、例えばロッドの位置を位置センサによって検出し、その検出結果に基づいて制御装置がロッドの位置を制御する。

特開２０１９－６５９３６号公報

特許文献１の液圧駆動システムにおいて、制御装置は、例えば以下のような位置制御を実行する。即ち、制御装置に入力される位置指令と位置センサで検出する位置実績との偏差である位置偏差に対して例えばＰＩ制御を実行してサーボモータに対する電流指令（即ち、トルク）を算出し、算出された電流指令に応じた電流をサーボモータに与えることによってロッドを位置指令に応じた位置へと移動させる。このような機能を有する制御装置は、位置制御に対するＰＩ制御に関する比例ゲイン及び積分ゲインが夫々設定可能に構成されており、高負荷且つ高速度時においてもロッドが位置指令に追従するように比例ゲインの値が大きな値に設定されている。

しかし、比例ゲインが大きな値に設定されると、低負荷且つ低速度時において位置実績が位置指令に対してオーバーシュートする場合がある。例えば、液圧シリンダに作用する負荷の方向が動作方向と逆方向から同方向へと変化する場合、サーボモータの動作は力行から回生に変化する瞬間があるので、比例ゲインが大きな値に設定されていると前述する瞬間に位置実績がオーバーシュートする。制御装置は、オーバーシュートした後、位置制御によってオーバーシュートした位置実績を位置指令へと戻そうする。しかし、位置実績が一度オーバーシュートすると、サーボモータの動作に対する液圧シリンダの動作の応答が遅いので、ハンチングや持続振動が発生して位置指令へと戻すことが難しい。

そこで本発明は、低負荷と高負荷、低速度と高速度が混在する液圧アクチュエータの位置制御に関して、低負荷且つ低速度で動作する際にオーバーシュートが発生することを抑制できる液圧駆動システムを提供することを目的としている。

本発明の液圧駆動システムは、液圧アクチュエータと閉回路を形成する液圧ポンプと、入力される駆動指令に応じて前記液圧ポンプを回転駆動する駆動モータと、前記液圧アクチュエータの制御対象の位置を検出する位置センサと、入力される位置指令と前記位置センサにて検出される位置実績とに基づく位置偏差に対して少なくとも比例制御を実行して前記駆動指令を算出し、算出された前記駆動指令を前記駆動モータに出力する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記比例制御における位置可変比例ゲインを前記制御対象の駆動状態に基づいて増減させ、前記駆動状態は、少なくとも前記制御対象の負荷及び速度に基づいているものである。

本発明に従えば、駆動状態に応じて位置可変比例ゲインを増減させることによって、液圧アクチュエータの制御対象が低負荷且つ低速度で動作する際に位置可変比例ゲインを小さく設定することができる。これにより、低負荷且つ低速度で動作する際にオーバーシュート、ハンチング、及び持続振動が発生することを抑制できる。

本発明の電液アクチュエータユニットは、前述する液圧駆動システムと、前記液圧駆動システムの前記液圧ポンプに接続されて閉回路を形成する前記液圧アクチュエータとを備えるものである。

本発明に従えば、前述するような機能を有する電液アクチュエータユニットを構成することができる。

本発明の制御装置は、液圧アクチュエータと閉回路を形成する液圧ポンプを入力される駆動指令に応じて回転駆動する駆動モータに駆動指令を出力して、前記液圧アクチュエータの制御対象を作動させる制御装置であって、入力される位置指令と前記制御対象の位置実績とに基づく位置偏差に対して少なくとも比例制御を実行して前記駆動指令を算出し、前記比例制御における位置可変比例ゲインを前記制御対象の駆動状態に基づいて増減させるようになっており、前記駆動状態は、前記制御対象の負荷及び速度に基づいているものである。

本発明に従えば、駆動状態に応じて位置可変比例ゲインを増減させることによって、液圧アクチュエータの制御対象が低負荷且つ低速度で動作する際に位置可変比例ゲインを小さく設定することができる。これにより、低負荷且つ低速度で動作する際にオーバーシュート、ハンチング、及び持続振動が発生することを抑制できる。

本発明によれば、低負荷と高負荷、低速度と高速度が混在する液圧アクチュエータの位置制御に関して、低負荷且つ低速度で動作する際にオーバーシュートが発生することを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る電液アクチュエータユニットの概略構成図である。 図１の電液アクチュエータユニットの液圧駆動システムに備わる制御装置が実行する制御ブロックを示すブロック図である。 図２の制御ブロックにおける位置可変比例ゲインを変える手順を示すフローチャートである。 図２の制御ブロックにおける速度フィードフォワードゲインを変える手順を示すフローチャートである。

以下、本実施形態の液圧駆動システム１、及びそれを備える電液アクチュエータユニット２について前述する図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する液圧駆動システム１、及び電液アクチュエータユニット２は、一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

＜電液アクチュエータユニット＞
図１に示す電液アクチュエータユニット２は、液圧アクチュエータ３と液圧駆動システム１とを備えており、液圧駆動システム１から液圧アクチュエータ３に作動液（主に、油であるが油以外の液体、例えば水であってもよい）を供給することによって液圧アクチュエータ３を駆動する。液圧アクチュエータ３は、本実実施形態において液圧シリンダ３であり、液圧シリンダ３は、そのロッド側ポート３ａ及びヘッド側ポート３ｂの各々に作動液を供給することによってロッド３ｃをその駆動方向一方及び他方に動かすことができる、即ち伸縮する。このように構成される液圧シリンダ３には、ロッド３ｃを動かすべく液圧駆動システム１が接続されている。

＜液圧駆動システム＞
液圧駆動システム１は、液圧ポンプ１１と、駆動モータ１２と、制御装置１３と、位置センサ１４と、操作装置１５とを有している。液圧ポンプ１１は、例えば可変容量型の斜板ポンプであって２つのポート１１ａ，１１ｂを有している。各ポート１１ａ，１１ｂは、液圧シリンダ３のロッド側ポート３ａ及びヘッド側ポート３ｂの各々に接続されており、液圧ポンプ１１は、液圧シリンダ３と共に閉回路を形成している。また、液圧ポンプ１１は、入力軸１１ｃの回転方向（即ち、正方向及び逆方向）に応じて２つのポート１１ａ，１１ｂの何れか一方から作動液を吸入し、他方のポート１１ｂ，１１ａから作動液を吐出するようになっており、各ポート１１ａ，１１ｂから作動液を吐出させることによって液圧シリンダ３を伸縮させることができる。そして、液圧ポンプ１１の入力軸１１ｃには、それを回転させるべく駆動モータ１２が連結されている。

駆動モータ１２は、例えばサーボモータであり、そこに入力される駆動指令、例えば電流指令に応じたトルク及び回転方向（即ち、正方向又は逆方向）にて入力軸１１ｃを回転駆動する。これにより、電流指令に応じた液圧と流量の作動液が液圧ポンプ１１から液圧シリンダ３に供給され、電流指令に応じたトルク及び速度にて液圧シリンダ３が伸縮する。また駆動モータ１２には、そこに電流指令を入力して駆動モータ１２の動作を制御すべく制御装置１３が電気的に接続されている。

制御装置１３は、後で詳述する制御ブロックに基づいて演算された電流指令に応じた電流を駆動モータ１２に出力し、駆動モータ１２の動作を制御する。また、制御装置１３には、駆動モータ１２の動作を制御すべく位置センサ１４が電気的に接続されている。位置センサ１４は、例えばストロークセンサであり、制御対象である液圧シリンダ３のロッド３ｃのストローク量、即ちロッド３ｃの位置を検出する。なお、本実施形態では、位置センサとしてストロークセンサが用いられているが、ストローク量をボールねじ機構等によって角変位量等に変換してエンコーダによって検出するようにしてもよい。また、制御対象は、必ずしもロッド３ｃである必要はなく、ロッド３ｃに設けられた部材であってもよい。位置センサ１４によって検出された位置、即ち位置実績は、制御装置１３に出力される。また、制御装置１３には、位置センサ１４に加えて操作装置１５が電気的に接続されている。

操作装置１５は、ロッド３ｃの位置指令を与えるものであり、例えば電気ジョイスティック、リモートコントロール弁、ティーチペンダント等である。即ち、操作装置１５は、操作レバー等の操作具を備えており、操作具の操作量に応じた位置指令を制御装置１３に出力する。そして、制御装置１３は、操作装置１５から出力される位置指令と位置センサ１４の検出結果である位置、即ち位置実績に基づいて駆動モータ１２の動作を制御する。以下では、図２を参照しながら、制御装置１３が駆動モータ１２の動作を制御する際に実行する制御ブロックを説明する。

＜制御ブロック＞
制御装置１３は、まず位置指令から位置実績を減算して位置偏差を算出し（図２の第１減算器２１参照）、算出された位置偏差に対して例えば比例制御（以下、「Ｐ制御」という）を実行して補正前の速度指令を算出する（図２の位置Ｐ制御器２２参照）。また、制御装置１３は、速度フィードフォワード制御（以下、「速度ＦＦ制御」という）を実行すべく、補正前の速度指令を算出するのに並行して速度フィードフォワード指令（以下、「速度ＦＦ指令」という）を算出する。即ち、制御装置１３は、操作装置１５からの位置指令を微分し（図２の第１微分器２３参照）、その微分値の高周波成分を１次フィルタ２４によってカットする。そして、制御装置１３は、フィルタリングされた微分値に対して速度フィードフォワードゲイン（以下、「速度ＦＦゲイン」という）Ｋｆｆを掛け合わせて速度ＦＦ指令を算出する（図２の速度ＦＦ制御器２５参照）。

算出された速度ＦＦ指令は、速度ＦＦ指令上限値以下に制限され（図２の速度ＦＦ用リミッタ２６参照）、制限された速度ＦＦ指令が前述する補正前の速度指令に加算される（図２の加算器２７参照）。このように制御装置１３は、位置偏差に対して例えばＰ制御を実行すると共に、位置指令に対して実行される速度フィードフォワード制御に基づいて補正前の速度指令を補正して速度指令を算出している。このようにして算出された速度指令は、速度指令上限値以下に制限され（図２の速度指令用リミッタ２８参照）、制御装置１３は、制限された速度指令に基づいて速度偏差を算出する。

このように制御装置１３は、検出される位置実績を微分して速度実績、即ちロッド３ｃの実速度を算出し（図２の第２微分器２９参照）、前述する速度指令から速度実績を減算して速度偏差を算出する（図２の第２減算器３０参照）。更に、制御装置１３は、算出された速度偏差に基づいて電流指令を算出する。具体的には、制御装置１３は、算出された速度偏差に対して例えば比例積分制御（以下、「ＰＩ制御」という）を実行することによって電流指令を算出する（図２の速度ＰＩ制御器３１参照）。制御装置１３は、得られた電流指令に応じた電流を駆動モータ１２に出力して液圧ポンプ１１を回転駆動することによって、液圧シリンダ３のロッド３ｃを位置指令に応じた位置へと移動させる。

このように構成される制御装置１３では、位置Ｐ制御器２２において位置可変比例ゲインＫＰが採用されており、位置可変比例ゲインＫＰは、液圧シリンダ３の駆動状態に基づいて増減する。例えば、制御装置１３は、液圧シリンダ３のロッド３ｃが低負荷且つ低速度という駆動状態において位置可変比例ゲインＫＰを小さくし、それ以外の場合、位置可変比例ゲインＫＰを大きくする。なお、本実施形態において低負荷とは、例えば液圧シリンダ３の最大負荷の４５％以下の負荷であり、低速度は、例えば液圧シリンダ３の最大速度の５％以下の速度である。以下では、制御装置１３が位置可変比例ゲインＫＰを増減させる手順（位置ゲイン可変処理）について、図３を参照しながら更に詳細に説明する。

＜位置ゲイン可変処理＞
位置ゲイン可変処理は、制御装置１３の電源がオンになった後、所定間隔毎に開始され、ステップｓ１に移行する。負荷判定工程であるステップＳ１では、液圧シリンダ３が低負荷状態であるか否かを制御装置１３が判定する。具体的に説明すると、制御装置１３は、負荷実績が所定の負荷閾値（第１閾値）未満か否かを判定する。ここで負荷実績は、液圧シリンダ３のロッド３ｃに作用する負荷であり、例えば駆動モータ１２のトルク（即ち、電流指令）に対応している。それ故、制御装置１３は、負荷として電流指令を用い、電流指令が所定の電流閾値未満であるか否かを判定する。電流指令が電流閾値未満である場合に負荷実績が第１閾値未満である、即ち液圧シリンダ３が低負荷状態であると判定する。なお、負荷実績の判定には、必ずしも電流指令を用いる必要はなく、液圧シリンダ３の各ポート３ａ，３ｂの圧力を用いてもよいし、電流実績を用いてもよい。また、第１閾値及び電流閾値は、液圧シリンダ３が前述する低負荷の状態であると判定すべく予め設定される値である。電流指令が電流閾値未満である（即ち、低負荷状態である）と判定されるとステップＳ２に移行し、電流指令が電流閾値以上であると判定されるとステップＳ３に移行する。負荷フラグＯＮ工程であるステップＳ２では、負荷フラグがＯＮとなり、その後ステップＳ４に移行する。また、負荷フラグＯＦＦ工程であるステップＳ３では、負荷フラグがＯＦＦとなり、その後ステップＳ４に移行する。

速度指令判定工程であるステップＳ４では、液圧シリンダ３のロッド３ｃの速度が所定の速度閾値（第２閾値）未満か否かを制御装置１３が判定する。具体的に説明すると、制御装置１３は、算出される速度指令が第２閾値未満か否かを判定する。即ち、駆動モータ１２の回転速度は、液圧ポンプ１１の吐出流量に対応しており、駆動モータ１２の回転速度、即ち速度指令を液圧シリンダ３のロッド３ｃの速度として用いることができる。それ故、速度指令によって液圧シリンダ３のロッド３ｃの速度が第２閾値未満か否かを判定している。また、第２閾値は、液圧シリンダ３が前述する低速度の状態であると判定すべく予め設定される値である。速度指令が第２閾値未満である（即ち、低速度状態である）と判定されるとステップＳ５に移行し、速度指令が第２閾値以上であると判定されるとステップＳ６に移行する。速度フラグＯＮ工程であるステップＳ５では、速度フラグがＯＮとなり、その後ステップＳ７に移行する。また、速度フラグＯＦＦ工程であるステップＳ６では、速度フラグがＯＦＦとなり、その後ステップＳ７に移行する。

速度実績判定工程であるステップＳ７では、液圧シリンダ３の速度がある程度以上であるか否かを制御装置１３が判定する。具体的に説明すると、制御装置１３は、位置センサ１４からの位置実績を微分して速度実績を算出し、算出される速度実績が所定の速度、即ち実績閾値を超えているか否か判定する。また、実績閾値は、第２閾値と異なる値であって、本実施形態において第２閾値より小さい値であるが、第２閾値より大きい値であってもよい。速度実績が実績閾値より大きいと判定されるとステップＳ８に移行し、速度実績が実績閾値以下であると判定されるとステップＳ９に移行する。カウント工程であるステップＳ８では、継続動作時間のカウントが開始又は継続され、その後ステップＳ１０に移行する。また、カウントＯＦＦ工程であるステップＳ９では、継続動作時間のカウントが止められて継続動作時間が０に戻され、その後ステップＳ１０に移行する。

継続動作時間判定工程であるステップＳ１０では、液圧シリンダ３が動作開始直後の状態でないか否かを制御装置１３が判定する。具体的に説明すると、制御装置１３は、前述する継続動作時間が所定時間、即ち第３閾値を超えているか否かを判定する。継続動作時間が第３閾値を超えていると判定されるとステップＳ１１に移行し、継続動作時間が第３閾値以下であると判定されるとステップＳ１２に移行する。動作フラグＯＮ工程であるステップＳ１１では、動作フラグがＯＮとなり、その後ステップＳ１３に移行する。また、動作フラグＯＦＦ工程であるステップＳ１２では、動作フラグがＯＦＦとなり、その後ステップＳ１３に移行する。

フラグ判定工程であるステップＳ１３では、位置可変比例ゲインＫＰを増減させるべく前述する３つのフラグの状態（即ち、所定の条件の充足の有無）を制御装置１３が判定する。具体的に説明すると、制御装置１３は、負荷フラグ、速度フラグ、及び動作フラグが共にＯＮであるか否かを判定する。３つのフラグ全てがＯＮである（即ち、駆動状態が所定の条件を充足する）と判定されるとステップＳ１４に移行し、３つのフラグの何れか１つがＯＦＦである（即ち、駆動状態が所定の条件を充足しない）と判定されるとステップＳ１５に移行する。ゲイン減算工程であるステップＳ１４では、制御装置１３が位置可変比例ゲインＫＰを減少させる。より詳細に説明すると、制御装置１３は、現在の位置可変比例ゲインＫＰに対して所定の第１変化量α１を減算し、減算された値を新たな位置可変比例ゲインＫＰに設定する。即ち、動作開始直後でなく、且つ低負荷及び低速度の状態において位置可変比例ゲインＫＰをより小さい値へと下げることができる。これにより、前述するような状態において位置実績がオーバーシュートすることを抑制することができ、それに伴うハンチングや持続振動が発生することを抑えることができる。

他方、ゲイン加算工程であるステップＳ１５では、制御装置１３が位置可変比例ゲインＫＰを増加させる。より詳細に説明すると、制御装置１３は、現在の位置可変比例ゲインＫＰに対して所定の第２変化量α２を加算し、加算された値を新たな位置可変比例ゲインＫＰに設定する。本実施形態の第２変化量α２は、第１変化量α１と同じに設定されているが、異なる値に設定してもよい。このように第２変化量α２を加算することによって、動作開始直後、低負荷且つ低速度以外の状態において、位置可変比例ゲインＫＰをより高い値へと上げることができる。これにより、前述するような状態においてロッド３ｃをより素早く指令位置へと到達させることができる。このように位置可変比例ゲインＫＰが変更されると、ステップＳ１４，Ｓ１５の各々からステップＳ１６へと移行する。

ゲイン制限工程であるステップＳ１６では、位置可変比例ゲインＫＰが過度に下がりすぎたり、また上がりすぎたりすることを制御装置１３が制限する。具体的に説明すると、制御装置１３は、位置可変比例ゲインＫＰが最小ゲインＫＰｍｉｎ以上且つ最大ゲインＫＰｍａｘ以下の範囲内であるか否かを判定する。範囲内である場合、位置可変比例ゲインＫＰは、ステップＳ１４，Ｓ１５で設定される値を保持する。他方、位置可変比例ゲインＫＰが最小ゲインＫＰｍｉｎより小さい場合、位置可変比例ゲインＫＰが最小ゲインＫＰｍｉｎに設定され、また位置可変比例ゲインＫＰが最大ゲインＫＰｍａｘより大きい場合、位置可変比例ゲインＫＰが最大ゲインＫＰｍａｘに設定される。このようにして位置可変比例ゲインＫＰが設定されると、位置ゲイン可変処理が終了し、制御装置１３は、設定された位置可変比例ゲインＫＰに基づいて位置偏差に対するＰ制御を実行し、補正前の速度指令を算出する。

このように液圧駆動システム１では、位置ゲイン可変処理を実行することによってロッド３ｃの駆動状態に応じて位置可変比例ゲインＫＰを増減させることができる。即ち、動作開始直後以外においてロッド３ｃが低負荷且つ低速度で動作する際に位置可変比例ゲインＫＰを小さく設定することができ、これによって低負荷且つ低速度で動作する際にオーバーシュート、ハンチング、及び持続振動が発生することを抑制できる。また、液圧駆動システム１では、位置ゲイン可変処理を実行することによって例えば、以下のような駆動状態においてもオーバーシュート等の発生を抑えることができる。即ち、液圧シリンダ３のロッド３ｃの動作が力行から回生へと切替わる際、ロッド３ｃが低負荷且つ低速度となる。それ故、液圧シリンダ３のロッド３ｃの動作が力行から回生へと切替わる際もまた、オーバーシュート等の発生を抑えることができる。

また、液圧駆動システム１では、低負荷且つ低速度の状態が継続的に続く場合において位置可変比例ゲインＫＰをより小さくし、液圧シリンダ３の位置制御に関してオーバーシュート、ハンチング、及び持続振動が発生することを更に抑制することができる。他方、低負荷且つ低速度の状態が断続的である場合又は動作開始直後において、位置可変比例ゲインＫＰが小さくなりすぎることを抑制できるので、ロッド３ｃの位置を素早く位置指令に到達させることができる。

更に、液圧駆動システム１の位置ゲイン可変処理では、電流指令、及び位置制御において算出される速度指令、並びに速度実績に基づいて算出される継続動作時間に基づいて位置可変比例ゲインＫＰが増減されている。それ故、液圧駆動システム１では、位置センサ１４等の既存の部品を用い、制御装置１３のソフトウェアの変更によってオーバーシュート、ハンチング、及び持続振動の発生を抑制することができる。従って、位置可変比例ゲインＫＰを増減させるべく新たなセンサ等を設ける必要がないので、液圧駆動システム１のコストの増加及びシステムの大型化を抑えることができる。

液圧駆動システム１は、前述するような手順にて実行される位置ゲイン可変処理を所定の間隔、例えば１００μｓｅｃ以上５００μｓｅｃ以下の間隔で実行し、位置可変比例ゲインＫＰを随時変更する。このように位置可変比例ゲインＫＰに対して所定の間隔毎に所定の変化量α１、α２が増減されるので、位置可変比例ゲインＫＰが急激に増減することを抑えることができる。これにより、オーバーシュートしたり、過度に応答速度が遅くなったりすることを抑制できる。

＜速度ゲイン可変処理＞
このように構成される液圧駆動システム１は、速度ＦＦ制御を実行することによって、以下のような利点を有する。即ち、液圧シリンダ３が低負荷且つ低速度の状態において位置可変比例ゲインＫＰが下げられた際に、位置指令に対するロッド３ｃの位置の追従性を向上させることができる（図２のグラフ参照）。また、本実施形態において速度ＦＦゲインＫｆｆは、ロッド３ｃの位置の追従性を更に向上させるべく変更可能に設定されている。更に詳細に説明すると、制御装置１３は、図４に示すように位置ゲイン可変処理を実行すると、速度ＦＦゲインＫｆｆの増減（速度ゲイン可変処理）を実行する。速度ゲイン可変処理が実行されると、ステップＳ２１に移行する。

位置ゲイン判定工程であるステップＳ２１では、位置可変比例ゲインＫＰの増減の有無を制御装置１３が判定する。更に詳細に説明すると、制御装置１３は、所定の間隔前の位置可変比例ゲインＫＰと現在の位置可変比例ゲインＫＰとを比較し、位置可変比例ゲインＫＰに対して増減がないかを判定する。例えば、位置可変比例ゲインＫＰが最小ゲインＫＰｍｉｎ及び最大ゲインＫＰｍａｘに設定されたままの場合、増減がないと判断される。他方、位置ゲイン可変処理にて位置可変比例ゲインＫＰが刻々と変わる場合には、増減があると判定される。なお、位置可変比例ゲインＫＰの増減の有無に関しては、位置ゲイン可変処理において位置可変比例ゲインＫＰが増減すると、制御装置１３が増減フラグをＯＮにする等し、増減フラグをＯＮ及びＯＦＦを判定することによって位置可変比例ゲインＫＰの増減の有無を判定するようにしてもよい。増減がない場合には、速度ＦＦゲインＫｆｆを保持し、速度ゲイン可変処理を終了する。他方、増減がある場合には、ステップＳ２２に移行する。

増減判定工程であるステップＳ２２では、制御装置１３が位置可変比例ゲインＫＰの増減が増加及び減少の何れであるかを判定する。具体的に説明すると、所定の間隔前の位置可変比例ゲインＫＰと現在の位置可変比例ゲインＫＰとを比較し、現在の位置可変比例ゲインＫＰが小さい場合、位置可変比例ゲインＫＰが減少したと判定する。そうすると、ステップＳ２３に移行する。他方、現在の位置可変比例ゲインＫＰが大きい場合、位置可変比例ゲインＫＰが増加したと判定し、ステップＳ２４に移行する。

速度ＦＦゲイン加算工程であるステップＳ２３では、制御装置１３が速度ＦＦゲインＫｆｆを増加させる。より詳細に説明すると、制御装置１３は、現在の速度ＦＦゲインＫｆｆに対して所定の第１変化量β１を加算し、加算された値を速度ＦＦゲインＫｆｆに設定する。これにより、位置可変比例ゲインＫＰが下げられた際の追従性を確保することができる。他方、速度ＦＦゲイン減算工程であるステップＳ２４では、制御装置１３が速度ＦＦゲインＫｆｆを減少させる。より詳細に説明すると、制御装置１３は、現在の速度ＦＦゲインＫｆｆに対して所定の第２変化量β２を減算し、減算された値を新たな速度ＦＦゲインＫｆｆに設定する。なお、本実施形態の第２変化量β２は、第１変化量β１と同じに設定されているが、異なる値に設定してもよい。このように第２変化量β２を減算することによって、速度ＦＦ制御を実行した場合でもオーバーシュート等が発生することを抑制できる。このように速度ＦＦゲインＫｆｆが変更されると、ステップＳ２３，Ｓ２４の各々からステップＳ２５へと移行する。

速度ＦＦゲイン制限工程であるステップＳ２５では、速度ＦＦゲインＫｆｆが過度に下がりすぎたり、また上がりすぎたりすることを制御装置１３が制限する。具体的に説明すると、制御装置１３は、速度ＦＦゲインＫｆｆが最小ゲインＫｆｆｍｉｎ以上且つ最大ゲインＫｆｆｍａｘ以下の範囲内であるか否かを判定する。範囲内である場合、速度ＦＦゲインＫｆｆは、ステップＳ２３，Ｓ２４で設定される値を保持する。他方、速度ＦＦゲインＫｆｆが最小ゲインＫｆｆｍｉｎより小さい場合、速度ＦＦゲインＫｆｆが最小ゲインＫｆｆｍｉｎに設定され、また速度ＦＦゲインＫｆｆが最大ゲインＫｆｆｍａｘより大きい場合、速度ＦＦゲインＫｆｆが最大ゲインＫｆｆｍａｘに設定される。このようにして速度ＦＦゲインＫｆｆが設定されると、速度ゲイン可変処理が終了し、制御装置１３は、設定された速度ＦＦゲインＫｆｆに基づいて速度ＦＦ制御を実行する。

＜その他の実施形態について＞
本実施形態の液圧駆動システム１では、液圧アクチュエータが液圧シリンダ３であるが、必ずしも液圧シリンダ３である必要はない。即ち、液圧アクチュエータは液圧モータであってもよく、液圧ポンプ１１と閉回路を構成し且つ液圧ポンプ１１からの作動液の吐出方向に応じて作動方向を変えることができる液圧アクチュエータであればよい。なお、液圧モータの場合には、回転方向が駆動方向となる。更に、制御装置１３の制御ブロックは、前述するようなものに限定されず、少なくとも位置偏差に対してＰ制御を実行して電流指令を算出するものであればよい。即ち、必ずしも速度ＦＦ制御が実行される必要はない。

また、本実施形態の液圧駆動システム１において、制御装置１３は、電流指令、速度指令、及び継続動作時間に基づいて位置可変比例ゲインＫＰを増減させているが必ずしも全ての値に基づく必要はない。即ち、位置可変比例ゲインＫＰは、少なくとも電流指令及び速度指令に基づいて増減されればよい。また、位置偏差に対して実行される制御は、必ずしもＰ制御である必要はなく、Ｐ制御を含む比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）やＰＩ制御であってもよい。即ち、位置制御に実行される制御には、少なくともＰ制御が含まれればよく、ＰＩ制御及びＰＩＤ制御であってもよい。

１ 液圧駆動システム
２ 電液アクチュエータユニット
３ 液圧シリンダ（液圧アクチュエータ）
３ｃ ロッド
１１ 液圧ポンプ
１２ 駆動モータ
１３ 制御装置
１４ 位置センサ

Claims (9)

1. 液圧アクチュエータと閉回路を形成する液圧ポンプと、
   入力される駆動指令に応じて前記液圧ポンプを回転駆動する駆動モータと、
   前記液圧アクチュエータの制御対象の位置を検出する位置センサと、
   入力される位置指令と前記位置センサにて検出される位置実績とに基づく位置偏差に対して少なくとも比例制御を実行することによって速度指令を算出し、算出された前記速度指令と前記制御対象の速度実績との偏差である速度偏差に基づいて前記駆動指令を算出し、算出された前記駆動指令を前記駆動モータに出力する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記比例制御における位置可変比例ゲインを前記制御対象の駆動状態に基づいて増減させ、
   前記駆動状態は、少なくとも前記制御対象の負荷及び速度を含み、
   前記駆動状態における前記制御対象の負荷として、算出される前記駆動指令を用い、
   前記駆動状態における前記制御対象の速度として、算出される前記速度指令を用いる、液圧駆動システム。
2. 前記制御装置は、前記駆動状態が所定の条件を充足する場合、前記位置可変比例ゲインに対して所定の第１変化量を減算し、前記駆動状態が前記所定の条件を充足しない場合、前記位置可変比例ゲインに対して所定の第２変化量を加算し、
   前記所定の条件は、前記駆動状態における前記制御対象の負荷及び速度が各々に応じて定められた第１及び第２閾値未満であることを含む、請求項１に記載の液圧駆動システム。
3. 液圧アクチュエータと閉回路を形成する液圧ポンプと、
   入力される駆動指令に応じて前記液圧ポンプを回転駆動する駆動モータと、
   前記液圧アクチュエータの制御対象の位置を検出する位置センサと、
   入力される位置指令と前記位置センサにて検出される位置実績とに基づく位置偏差に対して少なくとも比例制御を実行して前記駆動指令を算出し、算出された前記駆動指令を前記駆動モータに出力する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記比例制御における位置可変比例ゲインを前記制御対象の駆動状態に基づいて増減させ、
   前記駆動状態は、少なくとも前記制御対象の負荷及び速度を含み、前記液圧アクチュエータが継続的に動作している時間である継続動作時間に基づいている、液圧駆動システム。
4. 前記制御装置は、前記位置偏差に対して少なくとも前記比例制御を実行することによって速度指令を算出し、算出された前記速度指令と前記制御対象の速度実績との偏差である速度偏差に基づいて前記駆動指令を算出し、且つ前記位置センサの検出結果に基づいて前記速度実績を算出し、
   前記駆動状態における前記制御対象の負荷として、算出される前記駆動指令を用い、
   前記駆動状態における前記制御対象の速度として、算出される前記速度指令を用い、
   前記駆動状態における前記継続動作時間は、前記速度実績が所定の速度を超える時間である、請求項３に記載の液圧駆動システム。
5. 前記制御装置は、前記駆動状態が所定の条件を充足する場合、前記位置可変比例ゲインに対して所定の第１変化量を減算し、前記駆動状態が前記所定の条件を充足しない場合、前記位置可変比例ゲインに対して所定の第２変化量を加算し、
   前記所定の条件は、前記駆動状態における前記制御対象の負荷及び速度が各々に応じて定められた第１及び第２閾値未満であり、且つ前記駆動状態における前記継続動作時間が第３閾値を超えることを含む、請求項４に記載の液圧駆動システム。
6. 液圧アクチュエータと閉回路を形成する液圧ポンプと、
   入力される駆動指令に応じて前記液圧ポンプを回転駆動する駆動モータと、
   前記液圧アクチュエータの制御対象の位置を検出する位置センサと、
   前記位置センサの検出結果に基づいて速度実績を算出すると共に、位置偏差に対して少なくとも比例制御を実行すると共に位置指令に対して実行される速度フィードフォワード制御に基づく補正をすることによって速度指令を算出し、算出された前記速度指令と前記制御対象の速度実績との偏差である速度偏差に基づいて前記駆動指令を算出し、算出された前記駆動指令を前記駆動モータに出力する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記比例制御における位置可変比例ゲインを前記制御対象の駆動状態に基づいて増減させ、
   前記駆動状態は、少なくとも前記制御対象の負荷及び速度を含む、液圧駆動システム。
7. 前記制御装置は、前記速度フィードフォワード制御を実行する際の速度フィードフォワードゲインを前記位置可変比例ゲインの増減に応じて増減させる、請求項６に記載の液圧駆動システム。
8. 請求項１乃至７の何れか１つに記載の液圧駆動システムと、
   前記液圧駆動システムの前記液圧ポンプに接続されて閉回路を形成する前記液圧アクチュエータとを備える電液アクチュエータユニット。
9. 液圧アクチュエータと閉回路を形成する液圧ポンプを入力される駆動指令に応じて回転駆動する駆動モータに駆動指令を出力して、前記液圧アクチュエータの制御対象を作動させる制御装置であって、
   入力される位置指令と前記制御対象の位置実績とに基づく位置偏差に対して少なくとも比例制御を実行することによって速度指令を算出し、算出された前記速度指令と前記制御対象の速度実績との偏差である速度偏差に基づいて前記駆動指令を算出し、前記比例制御における位置可変比例ゲインを前記制御対象の駆動状態に基づいて増減させるようになっており、
   前記駆動状態は、少なくとも前記制御対象の負荷及び速度を含み、
   前記駆動状態における前記制御対象の負荷として、算出される前記駆動指令を用い、
   前記駆動状態における前記制御対象の速度として、算出される前記速度指令を用いる、制御装置。

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