JPH04507310A - シミュレーションされた補償を利用したｉ／ｐコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 シミュレーションされた補償を利用したＩ／Ｐコンバータ発明の詳細な説明 発明の背景 この発明は電流から圧力へのＩ／Ｐコンバータに関する。

既存の電流−圧力（１／Ｐ）コンバータにおいては、ライン圧力を制御する電磁 アクチュエータまたは機械的圧力ブースタによって導入される遅れが存在する。

ライン圧力が感知され、アクチュエータドライバの制御閉ループに供給するため に帰還されるとき、この帰還は前記遅延を考慮して周波数補償される。この周波 数補償は、アクチュエータがアクチュエータドライブに与える負荷からの望まし くない誘導性および温度の影響にさらされるところのアクチュエータドライブか ら取り出されている。この望ましくない誘導性および温度の影響は電流−圧力コ ンバータの動作範囲を制限する。このため、電流−圧力コンバータの温度範囲を 拡張し、アクチュエータの望ましくないリアクタンス性成分のない改良された補 償信号を与えることが必要とされている。

この発明において、電流−圧力コンバータは、コンＩく一夕のアクチュエータ負 荷において見られる望ましくないリアクタンス性成分または温度の影響を避ける ための、シミュレーションされた補償（信号）を提供する。このコンバータは、 所望の圧力を表す、コンバータによって受信される信号にしたがってライン圧力 を制御する。このコンバータは、ライン圧力および信号を感知するための感知手 段を含む。この感知手段は、補償信号を受け取り、ライン圧力および所望の圧力 を示す補償された出力を提供する。このコンバータはまた、補償された出力の関 数としてのアクチュエータドライブ（信号）を与える第１のドライバ手段、およ びライン圧力をアクチュエータドライブ信号の関数として制御するアクチュエー タを備える。このアクチュエータは、リアクタンスおよび温度感受性のような望 ましくないパラメータを有するアクチュエータドライブにアクチュエータ負荷を 与える。このコンバータはさらに、アクチュエータの望ましくないリアクタンス および温度パラメータを避けるために、アクチュエータ負荷の所望の部分をシミ ュレートするシミュレート負荷を備える。

このコンバータは、シミュレートされたドライブを補償された出力の関数として シミュレートされる負荷に与えるための第２のドライバ手段を備えている。この 第２のドライバ手段は、補償（信号）がアクチュエータ負荷から隔離されながら 、アクチュエータドライブを代表するような、シミュレートされたドライブの関 数として補償信号をさらに発生する。

図面の簡単な説明 第１図は、この発明の電流−圧力コンバータのブロック図であり、 第２図は、この発明の回路が部分的に模式化され、部分的にブロック図化された ものである。

第１図に、電流−圧力コンバータ５０の第１の好ましい実施例のブロック図か示 されている。コンバータ５０は、コンバータ５０によって受け取られ、所望の圧 力を示す信号５４にしたがってライン圧力５２を制御する。感知手段５６は、ラ イン圧力５２および信号５４を感知する。感知手段５６はまた、ライン５８から 補償信号を受け取り、ライン圧力５２および信号５４によって示される所望の圧 力を表す補償された出力６２を与える。第一１のドライバ手段６４は、補償され た出力６２の関数としてアクチュエータドライブ信号６６を与える。アクチュエ ータ６８は、アクチュエータドライブ信号６６の関数としてライン圧力５２を制 御するが、アクチュエータ６８は、アクチュエータ負荷７２を矢印７４で示され るようにアクチュエータドライブ信号６６に与える。

シミュレートされる負荷７６は、アクチュエータ負荷７２の所望の部分をシミュ レートする。第２のドライバ手段７８は、シミュレートされたドライブ信号８２ を、補償された出力６２の関数として、シミュレートされる負荷７６に与える。

第２のドライバ手段７８は、補償信号５８がアクチュエータドライブ信号６６を 表わし、しかもアクチュエータ負荷７２からは隔離されるように、シミュレート されたドライブ信号８２の関数として補償信号５８をさらに発生する。

補償された出力６２は、ライン圧力５２と信号５４で示される所望の圧力との差 を表す。補償信号５８は、ライン圧力５２と所望の圧力との間の差の変化に対す る、補償された出力６２の応答を遅らせる。この補償信号は、ドライブ信号を、 アクチュエータ６８および感知手段５６の利得および遅延パラメータに調和する ように適合させる。

第２図には、参照によって本明細書に組み込んだ米国特許第４．６６５．９３８ 号（ＰＣＴ　ＷＯ３８１０２５０９）に示されるような電流−圧力コンバータに この発明を適用した、この発明の第２の好ましい実施例が１００として示されて いる。

第２図において、４−２０ミリアンペアの制御信号が端子１０２．１０４で受け 取られ、コンバータに所望の圧力の指示を与える。電流センサ１０６は、電流を 感知し、電流が高すぎるときコンバータに圧力制限を与える回路１１０にライン １０８を介してセンス（ＳＥＮＳＥ）出力を与える。センス信号は、さらにオペ レータによって調整される通常／反転選択スイッチ１１２およびオペレータによ って調整されるはスパン調整器１１４によって条件づけられ、所望の圧力を示す 条件づけられた出力をライン１１６に供給する。圧力センサ１１８は、コンバー タの出力における圧力１２２を感知し、ライン１２６に沿って増幅器１２４に結 合されるべき圧力センサ出力を発生する。

増幅器１２４はそれぞれ、ライン１２８上に実際の圧力を表す出力を、またライ ン１３２上に温度を表す出力を与える。

温度補償回路１３４は、ライン１３６上に温度補償出力を発生する。ライン１１ ６上の所望の圧力を表す出力、ライン１２８上の圧力を表す出力およびライン１ ３６上の温度補償出力は、すべて加算ノード１３８に供給される。加算ノード１ ３８は、１２２における実際の圧力と端子１０２．１０４を通して流れる４−４ −２Ｏの受信電流によって表される所望の圧力との差の、温度補償された信号で ある出力をライン１４０上に与える。ライン１４０上の出力は、増幅器１４６の 第１の入力１４２に結合されている。ゼロ調整１４８は、増幅器の第２の入力１ ５０に結合されている。

増幅器１４６は、ライン１５２上に補償された出力を提供する。ライン１５２上 の補償された出力は、抵抗１５４を介してトランジスタ１５６のベースを駆動す るとともに、抵抗１５７を介してトランジスタ１５８のベースを駆動する。トラ ンジスタ１５６は、パイロット弁１６４を駆動する磁気アクチュエータ１６２を 駆動する。パイロット弁１６４は、ライン１６６から加圧されたガスの供給を受 け、アクチュエータ駆動の関数としてライン１６８上にパイロット圧力を提供す る。ライン１６８上のパイロット圧力は、ついで出力圧力をライン１２２に供給 する空気式ブースタ弁１７０を制御する。

アクチュエータへのドライブ信号における変化と、ライン１２２上の出力圧力に おける変化との間には遅延が存在するので、周波数補償が必要となる。アクチュ エータ１６２は、銅線よりなる電磁コイルとして形成された電磁アクチュエータ である。このため、負荷は好ましくないリアクタンス性成分および温度による変 化をトランジスタ１５６からのドライブ信号に与える。これらの望ましくない負 荷パラメータは補償信号に干渉する。このため補償の他の源（要素）としては、 負荷の温度に不感応で、誘導成分を含まないが、一方ドライバパラメータの変化 には応答するものが必要である。

トランジスタ１５６および１５８は、温度パラメータに関する限り、トランジス タ１５６によって供給されるドライブ信号をシミュレートするドライブをトラン ジスタ１５８が与えることができるように適合されているが、シミュレートされ るドライブがアクチュエータドライブより少ない電力を消費するように、抵抗１ ５４．１５７として異なる抵抗値を用いることができる。非誘導性で、温度に対 して安定な抵抗１７２がシミュレートされたドライブの負荷として与えられる。

こうして、シミュレートされたドライブ信号は、抵抗１７２のシミュレートされ る負荷からの誘導または温度の影響から解放される。補償信号は、シミュレート されたドライブ信号から、ライン１７４に沿って抵抗１７６およびコンデンサ１ ７８を通して、増幅器１４６の入力１４２に結合される。

第２図において、トランジスタ１５６．１５８かアクチュエータドライブ信号お よびシミュレートされたドライブ信号を与えるが、電界効果トランジスタ、ブツ シュ・プル段または演算増幅器のような他の増幅器を、トランジスタ１５６．１ ５８の代わりに、シミュレートされたドライブ信号およびアクチュエータドライ ブ信号を与えるために用いることができる。

補償信号を与えるためにシミュレートされる負荷の使用は、引用によって本明細 書に組み込んだプレスコツト（Ｐｒｅｓｃｏｔｔ）等の米国特許第４．４９２． ２４６号に示されるようなピエゾ電気アクチュエータを使用した電流−圧力コン バータにもまた応用することができる。この発明の電流−圧力コンバータは、弁 の位置が検出され、所望のライン圧力を表すものとしてコンバータに帰還される 弁位置決め装置の一部として用いることもできる。

この発明は、好ましい実施例に基づいて説明されているが、当業者は、この発明 の精神および範囲から逸脱することなく形態および細部の変更ができることを理 解するであろう。

Ａンζ／ 国際調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．コンバータに受信され、所望の圧力を表す信号にしたがってライン圧力を制 御するコンバータであって、補償信号を受け取り、ライン圧力および所望の圧力 を表す補償された出力を与える、ライン圧力および信号を感知するための感知手 段； 補償された出力の関数としてアクチュエータドライブ信号を与えるための第１の ドライバ手段； アクチュエータ負荷をアクチュエータドライブ信号に提供し、アクチュエータド ライブ信号の関数としてライン圧力を制御するためのアクチュエータ手段；およ びアクチュエータ負荷の所望の部分をシミュレートするためのシミュレートされ る負荷と、補償された出力の関数としてドライブ信号をこれに与え、かつアクチ ュエータドライブ信号を表す補償信号を発生するが、アクチュエータ負荷からは 隔離されている第２のドライバとを含むシミュレーション回路を具備したコンバ ータ。
2. ２．アクチュエータ手段は、アクチュエータドライブ信号における変化の後のラ イン圧力における変化を遅らせ、そして、補償信号がこの遅れを補償することを 特徴とする請求項第１のコンバータ。
3. ３．シミュレートされる負荷は、その抵抗値が実質的に温度に依存しない抵抗か らなる請求項第２のコンバータ。
4. ４．シミュレートされる負荷は、実質的に非リアクタンス性である請求項第１ま たは２のコンバータ。
5. ５．補償信号は、シミュレートされる負荷から感知手段に結合されている請求項 第１、２または３のいずれかのコンバータ。
6. ６．コンバータに受信され、所望の圧力を表す信号にしたがってライン圧力を制 御するコンバータであって、補償信号を受け取り、ライン圧力および所望の圧力 を表す補償された出力を与える、ライン圧力および信号を感知するための感知手 段； 補償された出力の関数としてアクチュエータドライブ信号を与えるための第１の ドライバ手段； アクチュエータ負荷をアクチュエータドライブ信号に提供し、アクチュエータド ライブ信号の関数としてライン圧力を制御するためのアクチュエータ手段； アクチュエータ負荷の所望の部分をシミュレートするためのシミュレートされる 負荷；および 補償された出力の関数としてシミュレートされる負荷にシミュレートされたドラ イブ信号を提供するための第２のドライバ手段であって、さらに、補償信号がア クチュエータドライブ信号を表すが、アクチュエータ負荷からは隔離されている ように、シミュレートされたドライブ信号の関数として補償信号を発生する第２ のドライバ手段を具備したコンバータ。
7. ７．補償された出力は、ライン圧力と所望の圧力との差を表すものである請求項 第６のコンバータ。
8. ８．補償信号が、ライン圧力と所望の圧力との差の変化に対する、補償された出 力の応答を遅延させる請求項第７のコンバータ。
9. ９．シミュレートされたドライブ信号およびアクチュエータドライブ信号は電流 からなり、シミュレートされたドライブ電流は、シミュレーションに消費される 電力を減少させるため、アクチュエータドライブ電流よりも小さい請求項第６、 ７または８のいずれかのコンバータ。
10. １０．第１のドライブ手段はさらに第１のドライブトランジスタからなり、第２ のドライブ手段はさらに第２のドライブトランジスタからなり、第１および第２ のドライブトランジスタは実質的に同じような温度感受性を有する請求項第９の コンバータ。
11. １１．第１および第２のドライバ手段は、さらに補償された出力を第１および第 ２のドライブトランジスタにそれぞれ結合する第１および第２のベース抵抗をそ れぞれ含んでおり、第１のベース抵抗は、シミュレートされる負荷がアクチュエ ータよりも低電力レベルで動作するように、第２のベース抵抗よりも実質的に小 さい請求項第１０のコンバータ。