JPH0455982A - 流体関連回路開発支援システム - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油圧回路等の流体関連回路の設計及びその挙
動の検証に使用される流体関連回路開発支援システムに
関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の流体回路の設計及びその挙動の検証は以
下に説明するような方法でおこなわれてきた。即ち、Ｃ
ＡＤを利用して流体回路の回路図を作成し、この回路図
に基づいて実物の流体回路を製作するとともに、この実
物の流体回路を使用してその挙動を検証するという順序
でおこなわれてきた。このような設計開発段階において
は、この操作を繰り返しながら、目的に応じた流体回路
を得ているが、或は、このような実物の流体回路を製作
する以前に、設計された回路図に基づき別途シミュレー
ションプログラムを設計者か作成して挙動を確認する作
業がおこなわれていた。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしながら、実際に流体回路を製作する方法では、Ｃ
ＡＤによる設計をし、流体回路を作成し、実験をし、こ
の検証をするため、各流体エレメントの入手、組立、試
験に長時間を要するとともに、その都度製作する回路の
費用もばかにならない。さらにこういった場合に、流体
エレメントそれ自体が大きなものであったり、費用のか
かかるものであれば、事実上、実験は不可能となる場合
もある。さらに当初の設計物が、目的どおりに作動しな
かった場合、すべての流体エレメントのパラメータを自
由に変化させて実験をおこなうことは、はぼ不可能であ
る。

一方、シミュレーションプログラムを作成して油圧回路
の検証をおこなう場合は、流体回路全体に対応する統括
モデル式の生成を、各流体エレメントについてのモデル
式、各変数等をこの回路全体にわたって統一的に名前付
けしておこなわれなければならないため、多大の工数を
必要とし、結果的に極簡単な流体回路に対応するものに
しか応用されていなかった。

一方こういった流体回路の設計においては、ポンプに接
続されるエンジン、油圧シリンダに連結されるリンク機
構、あるいはこの流体回路の制御弁及び操作系に連結さ
れる制御手段といったように、機械系、電気系のエレメ
ント（機器）が流体回路とともに併設されるのであるが
、こういったエレメントを含めた流体関連回路の全体の
挙動を検討てきる支援システムはこれまでなかった。

そこで本願の目的は、流体関連回路図の生成から、その
挙動の出力まで一貫しておこなう二とかできる流体関連
回路開発支援システムを得ることである。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明による流体関連回路開
発支援システムは、 流体関連機器としての様々なエレメントに対応するシン
ボル図と、該エレメントへの入力と、該エレメントから
の出力としての該エレメントの状態量の関係を示すモデ
ル式か登録されているライブラリー部と、 所望の流体関連動作を得るために、前記シンボル図を組
み合わせて流体関連回路図を作成する前処理部と、 前記流体関連回路図に基づいて、前記ライブラリー部よ
り記載エレメントに対応した各モデル式を呼び出し、流
体関連回路全体に対応する統括モデル式を自動生成する
とともに、該統括モデル式を入力条件に従って解く解析
部と、前記解析部により得られた前記統括モデル式の解
を出力する後処理部とから構成されていることを特徴と
する。

〔作　用〕

上述のような構成の流体関連回路開発システムを使用す
る場合、設計者は、前処理部において、ライブラリー部
に登録されでいるエレメントのシンボル図を呼び出し、
これらを組み合わせて所望の動作を得るための流体関連
回路図を作成する。そしてこの支援システムにおいては
、前記ライブラリー部に、前記シンボル図に対応してこ
のエレメントに対応したモデル式か登録されている。こ
のモデル式は該エレメントに加わえれれる入力と、該エ
レメントからの出力としての該エレメントの状態量の関
係を規定するものであり、個々に各エレメントに関する
入出力関係を規定するものである。そこで前記流体関連
回路図の作成を完了した後、本願の支援システムにおい
ては、解析部で前記流体関連回路全体に対応する統括モ
デル式が、前述の回路図にしたかって各エレメントの連
結関係の対応を取りなから自動生成されるのである。さ
らにこの統括モデル式は、設計者によって入力される条
件の基に、この解析部で解かれる。この操作の後、前記
入力条件に従って解かれた統括モデル式の挙動が、後処
理部により出力されるのである。

〔発明の効果〕

本願の流体関連回路開発システムにおいては、上記の構
成により流体関連回路図の生成から、その挙動の出力ま
でか一貫しておこなわれる。

ここで設計者の作業は、回路図、及び各エレメントの接
続関係の指定、回路に対する条件設定に限られる。従っ
て従来行われていたように、実際の流体回路を製作して
実験をおこなう場合にも、この支援システムを利用した
検討の結果、最良と考えられる流体関連回路の構成で実
際の回路を製作し、実験をおこなえばよい。

さらに条件を変化させることにより、各エレメントの機
能の選択、回路図の変更、新たなエレメントの追加、削
除といった設計段階のパラメータ検討も自由におこなう
ことが可能となる。

また、最初から流体回路全体を対象としないで、各エレ
メント基準で先ずモデル式か登録され、これを入力され
る油圧関連回路図に従って組み合わせる作業により、全
体系の統括モデル式を最終的に自動生成する作業か支援
システム内の処理としておこなわれるため、従来の方法
に比較して、時間的、経費的な作業効率か格段に向上し
た。

さらに上述の構成において、前処理部に、シンボル図を
作成する手段と、モデル式の作成、変更手段を有する構
成とすると、設計者が使用を意図する実際のエレメント
に対応してこれのシンボル図、モデル式を登録すること
が可能となるとともに、例えば各エレメントを使用した
場合の実験データに基づいて、このモデル式を改良して
いくと、本願の支援システムのシミュレーションをより
実際のものに近いものとすることか可能となる。

さらに前述の構成において、 各エレメントとして、流体系エレメントのみならず、機
械系、電気系エレメントに対応するシンボル図及びモデ
ル式か前記ライブラリー部に備えられているものとする
と、この支援システムで取り扱える系を、はぼ完全に実
際の検討対象系と同様なものとすることかでき、こうい
った支援システムの適応範囲を格段に広げることが可能
となった。

〔実施例〕

以下本願の実施例を図面に基づいて説明する。

まず本願の油圧関連回路開発支援システムの概要を、第
１図に基づいて説明する。このシステムは図示するよう
に、４つの主要な部位（前処理部（１）、解析部（２）
、後処理部（３）、及びライブラリー部（４））から構
成されている。

各部の機能について説明すると、まず前処理部（１）は
、主には、このシステムの使用者が意図する油圧関連回
路図（５）の作成に供せられる部位、即ちＣＡＤ手段で
あり、さらに、こういった油圧関連回路図（５）に使用
される各エレメントのシンボル図（６）の作成、またこ
れに関連付けられたモデルのモデル式（ｅ１）の作成、
変更をも行う部分である。ここでシンボル図（６）とは
、油圧関連回路（５）に実際に使用される高速応答弁（
１５）　、リリーフ弁（１８）といった油圧機器等（エ
レメント）の機能を、回路図上に現すためにこれらを模
式図的に表現するものであり、モデル式（ｅ１）とは前
述のエレメントに対応してこれらの回路要素かどのよう
に働くかを数式的に表したものである。

次に前記解析部（２）の働きについて説明する。

この解析部（２）は、前述の前処理部（１）で作成され
る油圧関連回路図（５）に基づいて、作成済みの油圧関
連回路の統括モデル式（Ｅ１）を自動生成する部位であ
る。この部位（２）での操作においては、当然各エレメ
ントに対応するモデルの選択、モデルにおける部品デー
タの入力、そして計算条件の入力等が必要である。

そして各エレメントに対応してモデル個々に前記ライブ
ラリー部（４）に登録されているモデル式（ｅ　Ｉ）が
、作成済みの油圧関連回路図（５）に基づいて組み合わ
される。さらにこの部位（２）で、この油圧関連回路対
応の統括モデル式（Ｅ１）か入力条件に従って解かれる
のである。ここまでが、解析部（２）か受け持つ役割で
ある。

さらに後処理部（３）においては、前述の解析部（２）
において得られる油圧関連回路の解を動特性のチャート
（８）として出力するのである。さらにこの支援システ
ムにおいては、各エレメントに対して選択されたモデル
に基づき、この回路で使用される部品の部品表（図外）
か出力されるように構成されている。上述の各部（１）
（２）（３）（４）における処理の流れが第２図に示さ
れている。

本願のシステムの概略構成は以上のようであるが、これ
を三点リンク機構の昇降操作用の油圧関連回路に対して
使用する例に即して、本願の油圧関連回路開発支援シス
テムの構成、働きを順次説明する。第３図にはこの系の
機械的模式図が、そして第４図にはこの系の油圧関連回
路図か示されている。

先ず第３図について説明する。この作業車（１０）には
その後部に前述の三点リンク機構（１１）か装備され、
このリンク機構としての三点リンク機構（１１）により
負荷ウェイトとしてのロータリといった作業装置（１１
ａ）が昇降操作されるわけである。ここで、この三点リ
ンク機構（１１）は油圧シリンダ（１２）により駆動さ
れる。そしてこの油圧シリンダ（Ｊ２）への圧油の供給
は、エンジン（Ｉ３）に機械的に接続されたポンプ（１
４）によりおこなわれる。さらにこのポンプ（１４）か
ら前記油圧シリンダ（１２）までの回路には昇降用切換
弁としての高速応答弁（１５）と、流量調整弁としての
落下速度調節弁（１６）が介装されている。この高速応
答弁（１５）は、本願の例においては制御手段としての
ＰＩＤ制御部（＋７）の制御指令をうけて、前記高速応
答弁（１５）を開閉制御するためのものであり、一方前
記落下速度調整弁（１６）は、作業装置の下降操作にお
ける急激な下降を防止するためのものである。このＰＩ
Ｄ制御部（１７）は前記三点リンク機構（１１）の位置
を制御情報として得ている。さらにこの回路には、リリ
ーフ弁（１８）か設けられている。

本願の支援システムの使用者は、上記のようなハード系
を頭に描きなから、あるいは参考図面を参照しながら、
このハード系に対する油圧関連回路図（５）を前述の前
処理部（１）で作成してゆく。この手法は、従来のＣＡ
Ｄシステムに採用されていたものと同一である。第４図
に、この様にして作成される油圧関連回路図（５）が示
されている。この図においては、対応するエレメントが
、同一の番号で記載されている。

この油圧関連回路図（５）は、ＣＡＤシステムにより作
成されることとなるわけであるが、本願の例においては
、各エレメントとして油圧系エレメントとともに、エン
ジン（＋３）、三点リンク機構（１１）といった機械系
エレメント、およびＰＩＤ制御部（１７）といった電気
系エレメントをも含んだ形で、油圧関連回路図（５）か
構成されている。即ち、この支援システムにおいては、
リリーフ弁（１８）　、高速応答弁（１５）、落下速度
調整弁（１６）　、油圧シリンダー（１２）および各管
路（ｐ）といった油圧系エレメントの他に、エンジン（
１３）、三点リンク機構（１１）、及びＰＩＤ制御部（
１７）といった機械系、電気系エレメントまでが、検討
対象として採用され、油圧関連回路の挙動の検討がなさ
れるのである。

さて、以上のようにして得られる油圧関連回路図（５）
から、この回路図に対応した統括モデル式（Ｅ１）を作
成する方法について以下に説明する。前述のように、こ
のシステムは、ライブラリー部（４）を備えており、こ
の部位（４）に前述の各モデルに対応したモデル式（ｅ
　Ｉ）か登録されている。このモデル式（ｅ１）におい
ては、それぞれのモデルに対する入力（外部変数）系、
出力（状態変数）系が規定されているとともに、さらに
モデル自体の性質を決定する条件（固有定数、計算定数
）系を有する構成となっている。例えば、前述の高速応
答弁（１５）においては、入力系は、第４図において示
す弁入口（１５Ｉ）、第一、第二、第三出口（１５０１
）（１５０２）（１５０３）の流量、第一電磁弁（Ｖ１
）への第一電流信号（ＩＩ）、第二電磁弁（ｖ２）への
第二電流信号（■２）であり、出力系は、弁入口（１５
Ｉ）、第一、第二、第三弁出口（１５０１）（１５０２
）（１５０３）における流体圧である。条件系としては
リリーフの設定圧等を挙げることができる。

各管路（ｐ）においては、入力系は管路入口、出口にお
ける流量、出力系は管路入口、出口における圧力、さら
に条件系は、これらの各管路（ｐ）自体の管径、管路長
さ等といったようになるのである。本願のように機械系
エレメント、電気系エレメントの物理量を対象とする場
合は、機械系エレメントの物理量としては、作用力、負
荷トルク、位置、速度、加速度、角速度、角加速度か考
慮される。ここで、機械系エレメントは、回転運動系と
直線運動系に分類されている。また、電気系エレメント
の物理量としては、電流値、電圧値等が考慮される構成
とされているのである。

さて、それぞれ異なった機能を有するエレメントに対し
ては、それらのシンボル図、これに対応して選択可能な
モデルとそのモデル式（ｅ　１）　、そしてこのモデル
式（ｅ　１）における入力、出力、及び条件系か決って
前記ライブラリー部（４）内に記憶されている。即ちこ
のシステムにおいては、各シンボル図とこのシンボル図
に対応してモデル選択の結果決まるモデル式（ｅ　１）
か関連付されている。ここで本願においては、プログラ
ムかＦＯＲＴＲＡＮ言語を使用して作成されるため、モ
デル式（ｅ　１）はサブルーチン形式で記載され、入出
力系かサブルーチンにおける引数群として記載されてい
る。このモデル式（ｅ１）においては引数群が、その処
理方式とともに規定されている。

さらに上記のように各エレメントに対応して代表的なモ
デルか用意されるとともに、必要な場合は、このモデル
のモデル式（ｅ１）を変形することかできるようにも構
成されている。

以下に本願における機械系エレメントと、電気系エレメ
ントのモデル式（ｅ１）の構成例を紹介しておく。機械
系エレメントとしての回転運動系として分類されるエン
ジン（１３）に対しては、モデル式はエンジン回転数を
出力とするように構成され、予め与えられているエンジ
ン回転に関するモデルデータを基に、これを時間域で線
型補間することにより所望の時間の回転数を出力するよ
うに構成されている。そしてこのエンジンより引き渡さ
れる回転数及び他の条件（流体系の条件）をもとに、ポ
ンプにおいてはその吸い込み圧力と吐出圧力か出力され
る。

またポンプ側からエンジンへ負荷トルクか受け渡される
。

さらに直線運動系として分類される三点リンク機構（１
１）及び負荷ウェイト（１１ａ）で形成される系に対し
てその情報の受け渡し相手となるのは油圧シリンダー（
１２）であり、三点リンク機構（１１）よりなる系は連
接点の位置、移動速度、移動加速度を、油圧シリンダー
（１２）は負荷力を受け渡す。

一方、電気系エレメントについて、ＰＩＤ制御部（１７
）を例として説明する。このＰＩＤ制御部（１７）は、
３点リンク機構からリフトアーム角度を検出し、高速応
答弁（１５）への電流オフ時間を計算して現時刻がオン
時間であれば出力電流値を計算する。電流オフ時間の計
算式は下記のように構成されている。

ｄＴｏ　ｆ　ｆ　　（ｎ）＝Ｋｐ＊ｄＥＶ　（ｎ）＋Ｋ
ｉ＊ＥＶ　（ｎ）＋Ｋｄ＊ｄ２ＥＶ　（ｎ）二こて、ｄ
Ｔ、ｏ　ｆ　ｆ　（ｎ）は電流オフ時間、Ｋｐ、Ｋｉ、
Ｋｄは比例、積分、微分ゲイン、Ｖ　（ｎ）は実際のリ
フトアーム速度、ＲＶ　（ｎ）は目標速度てあり、ＥＶ
　（ｎ）、ｄＥＶ　（ｎ）。

ｄ２ＥＶ（ｎ）は下記のように記載される。

（ｎは時間ステップを示す。） ＥＶ　（ｎ）　　−Ｖ　（ｎ）−ＲＶ　（ｎ）ｄＥＶ　
（ｎ）＝ＥＶ　（ｎ）−ＥＶ　（ｎ　−１）ｄ　２ＥＶ
　（ｎ）＝ｄＥＶ　（ｎ）−ｄＥＶ　（ｎ　−１）そし
て、高速応答弁（１５）においてはＰＩＤ制御部（１７
）から電流値を受取り、ソレノイド力を計算し、弁の速
度を計算するように構成されているのである。

つぎに前記解析部（２）において、油圧関連回路図（５
）に基づいて回路自身の全体の統括モデル式（Ｅ１）を
自動生成する方法について説明する。本願においてはこ
の自動生成方法に独特の手法か採用されている。即ち本
願における統括モデル式自動生成手段（２０）かそれで
ある。

第５図に統括モデル式自動生成手段（２０）の処理の流
れが示されており、この図に基ついて説明する。これは
エレメント順序化手段（２１）　、ノード順序化手段（
２２）、自由度順序化手段（２３）から構成されており
、これらは全て、前記作成済みの特定の流体関連回路図
（５）・全体に対して各エレメント、各ノード、統括モ
デル式（Ｅ１）内の独立変数を、通し番号で識別可能と
するための処理手段ということができる。ここでノード
とは、各エレメントの接続点のことである。

各手段（２１）（２２）（２３）のそれぞれの働きにつ
いて以下に説明する。先ず最初に各エレメントの順序化
かエレメント順序化手段（２１）によって行われる。こ
の順序化はＣＡＤによる入力の順に（油圧回路の流路の
順にほぼそって）主要エレメントから各管路に至るまて
以下に示すように行われるのである。この例か以下に示
されている。

エレメント、ｌ　モータ（エンジン） エレメント　２　ギアポンプ エレメント　３　Ｔ型継手 エレメント：４　高速応答弁 エレメント＝５　リリーフ弁 エレメント＝６　タンク （ここで、エンジンはシステム内てモータとして取り扱
われている。） つぎに前記ノード順序化手段（２２）により、各エレメ
ントそれぞれの連結点としてのノードの順序化がおこな
われ、これとともに、第６図に示すノード対応表（Ｔ１
）が作成される。このノード対応表（Ｔ１）は、各ノー
ドに接続する主なエレメントとしての主シンボル（ｔ１
）と、前記主なエレメントに接続されるエレメントとし
ての副シンボル（ｔ２）と、これらのエレメントにおけ
る対応するボート名（ｔ３．ｔ４）とを、ノード番号（
ｔ５）に対応させた表である。この段階においては、各
エレメントのポート名（ｔ３）（ｔ４）の表示は、各エ
レメント依存の表示をとっている。即ち、例えば工しメ
ントの入口はとのエレメントにおいてもＩ等で記述され
ており、また出口は同様に２等で示されている。

さらに本願においては前記ノード対応表（Ｔ１）の作成
の後に、自由度順序化手段（２３）により、自由度対応
表（Ｔ２）か生成された後、統括モデル式（Ｅ１）が自
動生成される。この方式について以下に説明する。本願
においては、各エレメントに対応するモデル式（ｅ１）
の引数群が、状態変数、外部変数、固有定数、計算定数
等に分類されている。ここで状態変数は、そのエレメン
トか各計算ステップ（状態）で持っている物理量として
の変数であり、外部変数とは、このエレメントに接続さ
れているエレメントから引き渡される状態変数である。

ここて、当然このモデル式（ｅ　１）か呼ばれた段階と
、このモデル式（ｅ　１）での処理を終了した状態では
、前記の状態変数は演算処理を受けた分だけ異なってい
る。さらに上記の固有定数、計算定数は各モデル式（ｅ
１）での処理において使用される定数である。　本願に
おいてはこのモデル式（ｅ１）の引数群か独特の構成を
持って記載、配列されている。即ち、それぞれの引数は
変数の種類を示す１文字と、−個のアンダースコアーを
介して接続される各モデルのボート名（４文字以内）で
表現され、さらに各モデル式（ｅ１）における引数が、
前記の分類に従って、状態変数と、外部変数に分類され
、これらが状態変数群、及び外部変数群として順番にサ
ブルーチンの引数群として配列されているのである。こ
の例を以下に示す。

ＭＯＴＯＲ（Ｗ　　ＭＣ！状態変数 ）　　　　！外部変数無し ＰＵＭＰ　　　（Ｐ　　１．Ｐ　　２！状態変数Ｑ　　
１．　Ｑ　　２．Ｗ　　ＭＣ） ！外部変数 ＴＥＥ　　　　　（Ｐ　　１．Ｐ　　２．Ｐ　　３！状
聾変数 Ｑ　　ｔ、Ｑ　　２．Ｑ　　３） ！外部変数 ＤＥＮＪＩ　　　（Ｐ　　Ｐ、Ｐ　　Ｃ。

！状態変数 ＤＤ）！外部変数 ＲＥＬＴＥＦ（Ｘ　　ＲＦ、Ｖ　　ＲＦ、Ｐ　　ＩＦ５
．Ｐ３゜ Ｑｌ、Ｑ２） ＴＡＮＫ　　　　（Ｐ　　１） ＩＰＥ （Ｑ　　１．Ｑ　　２．Ｐ ＰＩ、Ｐ２） 二こでは、モータ（エンジン）、ポンプ、Ｔ型継手、高
速応答弁、リリーフ弁、タンク、及びパイプの例か示さ
れており、例えばモータ（エンジン）を例に取ると、（
Ｗ　　ＭＣ）は変数の種類はＷ、角速度を示し、ＭＣボ
ートの変数であることを示している。このような準備段
階を経た後、前記自由度順序化手段（２３）により前述
の回路図（５）に従って、自由度をパラメータとした統
一変数（Ｙ）を使用して統括モデル式（Ｅ１）における
独立変数を規定しながら、統括モデル式（Ｅ１）か作成
される。この処理において、前述の自由度は、統括モデ
ル式（Ｅ１）における順序化されたエレメント類に、さ
らにこのエレメントに対応するモデル式（ｅ１）におけ
る引数部での、前記状態変数のみ（外部変数は、最初考
慮されない。）の記載順に決定される。以下にこの場合
の例をプログラム形式で記載したものを示す。ここでは
、プログラムは前述の順序化されたエレメント類に前記
モデル式（ｅ　１）を呼び出す形式で作成されるため、
この順にＣＡＬＬ文で記載されている。

ＣＡＬＬ　　ＭＯＴＯＲ（Ｙ　（１））！状態変数！外
部変数無し ＣＡＬＬ、ＰＵＭＰ　　（Ｙ（２）、Ｙ（３）！状態変
数 Ｙ（４０）、Ｙ（４３）、Ｙ（１）） ！外部変数 ＣＡＬＬ　　ＴＥＥ　　（Ｙ　（４）、Ｙ　（５）、Ｙ
　（６）！状態変数 Ｙ（４４）、Ｙ（４６）、Ｙ（４９））！外部変数 ＣＡＬＬ　　ＤＥＮＪ　Ｉ　（Ｙ　（７）、Ｙ　（８）
、　　・・・！状態変数 Ｙ　（６１）、　Ｙ　（６２）　’） ！外部変数 ＥＲＩＥＦ ＣＡＬＬ （２７）、　　・　・　・ （Ｙ（２６）、Ｙ ＣＡＬＬ Ｙ　（５０）、Ｙ　（５２）） ＴＡＮＫ　　　、（Ｙ　（３１）） ＣＡＬＬ　　ＰＩＰＥ（Ｙ（４０）、Ｙ（４１）。

Ｙ（４２） Ｙ　（２）、Ｙ　（３１）　） 二こて、最初に、モータ（エンジン）の状態変数である
（Ｗ　　ＭＣ）の引数か自由度ｌを有する統一変数（Ｙ
（１））で置き換えられる。このモータ（エンジン）の
場合は、外部変数がないため、これ以上の操作はおこな
われない。次にポンプについては、その状態変数である
（Ｐ　　１．Ｐ　　２）が、統一変数（Ｙ　（２）、Ｙ
（３・））で置き換えられていく。ここで外部変数（Ｑ
−１、Ｑ２、Ｑ−３）はまだ処理に関係しないため統一
変数では置き換えられない。

そしてポンプの外部変数である（Ｗ　　ＭＣ）はノード
Ｉで接続される記載形式を同じくしたモータ（エンジン
）の状態変数であるため、この置換を行い（Ｙ（１））
として置き換えられていくのである。例えばポンプで初
めて現れることとなる（Ｙ　（２）　）は、ノードの関
係からエレメント類でプログラム後部に現れるパイプ（
ＰＩＰＥ）の外部変数（Ｐ　　１）と置き換えられてい
る。このような操作か全回路に渡っておこなわれる。

前述の操作は、説明を容易にするためＦＯＲＴＲＡＮベ
ースで説明したが、こういった置換操作の前に本願にお
いては、発明者か自由度対応表と呼ぶ表（Ｔ２）が作成
される。この自由度対応表（Ｔ２）は、統一変数（Ｙ）
の自由度（ｔ　ｌ　Ｏ）順に記載された、変数の種類（
ｔ　１１）、状態変数として識別されるエレメント番号
（ｔ１２）及びボート塩（ｔ１３）、対応ノード番号（
ｔ１４）、外部変数として識別されるエレメント番号（
ｔ１５）及びボート塩（ｔ　１６）を対照表としたもの
である。この表（Ｔ２）からも容易に理解されるように
、ここでは検討対象とする固有の回路系に基づいて統括
モデル式（Ｅ１）を自由度をパラメータとした統一変数
で記載し、統一的な処理か可能になっているのである。

ここで、回路の初期値は前述の条件系の一態様として所
定のステップにおいて入力しておく。

そしてこのシステムにおいては、上述のようにして形成
された統括モデル式（Ｅ１）をポンプ、フッタ、ギル法
等て時間ステップを追いながら解く。

以下に上述の三点リンク（１１）による作業装置の昇降
操作を目的とした油圧関連回路のシミュレーション結果
について説明する。即ち解析部（２）で得られた演算結
果は、後処理部（３）において、プリンタ出力、図示出
力される。ここで、プリンタ出力は一般的な出力形式で
あるため、この説明を省略する。第８図（イ）（ロ）に
は図示出力の結果が示されている。ここで、それぞれの
図面において、横軸が時間、縦軸として第８図（イ）に
ついては圧力（左側スケールｋｇｆ／ｃｍ２）と位置（
高さ）（右側スケールｃｍ）か示されており、第８図（
ロ）においては流量（左側スケールＩ／ｍ１ｎ）と回転
数（右側スケール　ｒｐｍ）か示されている。おのおの
の図面における二の出力例のグラフを順次説明する。第
８図（イ）においては、ポンプ吐出圧力か実線（□）で
、シリンダ内圧か一点鎖線（−・−−ｍ−・−・→て、
ロアーリンク高さか長破線（−−ｍ−−）で、高速応答
弁吐出圧力か単破線（−−−−−−−−−）て示されて
いる。

一方策８図（ロ）においては、ポンプ回転数か実線（□
）で、シリンダ変位か長破線 （−−−→て、第一制御電流（１１）か点線（・・　　
）で、第二制御電流（■２）が−点鎖線（−一・−ｍ−
・→で示されている。この実施例における作業装置の昇
降操作においては、この装置を短時間にしかも、オーバ
ーシュートなく且つハンチング等を起こさずにいかに制
御できるかが問題となる。第８図においては、０．０か
ら２．０　（ｓｅｃ）までがこの上昇行程（ＵＰ）を示
しているのであり、２．０から３．０　（ｓｅｃ）まで
が、下降行程（Ｄ　ｏ　ｗｎ　）を示している。さらに
、この上昇行程（ＵＰ）は、作業装置か目標位置に対し
て十分離間しており第一制御電流（１１）が常時入り状
態となっている第一上昇行程（ＵＰＩ）と、第一制御電
流（ｒ　Ｉ）が断続的に入り切り操作されている第二上
昇行程（ＵＰ２）から概略成立していることがわかる。

　さらに下降行程（Ｄｏｗｎ）もまたこうイッた構成（
Ｄｏｗｎ　１）（Ｄｏｗｎ２）をとっている。この第一
上昇、または下降行程（ＵＰ　Ｉ）（Ｄｏｗｎ　１）に
おいては、制御電流（Ｎ）（１２）が、一定値に保たれ
ており、圧力、流量等が長周期で脈動している。一方策
二上昇または下降行程（ＵＰ２）（Ｄ’ｏｗｎ２）にお
いてはＰＩＤ制御部（１７）により高速応答弁（１５）
が断続制御され、圧力、流量等が大きく変化するととも
に、シリンダ変位、ローア−リンク高さがなめらかに、
目標値（ＳＰＩ）（ＳＦ３）（ＬＲＩ）（ＬＲ２）に漸
近している。これはあくまでも、各エレメント、ＰＩＤ
ＩＤ制作条件理想的な状態に設定された場合の作動図を
第８図（イ）（ロ）か示しているためである。この例と
対象するため、ＰＩＤ制御において、この制御条件（比
例及び積分ゲイン）を変化させた例か第９図（イ）（ロ
）に示されている。この場合は前述の第二上昇行程（Ｕ
Ｐ２）において、ポンプ、シリンダ内圧の激しい振動を
起こしているとともに、シリンダ変位自体にハンチング
部（Ｐ）が発生している。

〔別実施例〕

上記の実施例においては、機械系エレメントとして、エ
ンジン、三点リンク機構について説明したが、所定の物
理量の入力系に対して定型的に応答するものであれば、
これらはいかなるものでもよい。また同様のことが電気
系エレメントについてもいえる。

さらに上記の例において、制御手段としてはＰＩＤ制御
手法によるものとしたが、これは、ファジィ制御といっ
た他の制御手法を採用してもよい。

上記の実施例においては、この対象回路について、ＰＨ
）制作の条件を変化させた場合の系の応答変化について
説明したが、こういった油圧関連回路の設計において、
そのハード面（各油圧エレメント、機械系エレメント、
及び電気系エレメント）の動特性を変化させる（使用機
器を変える）ことは熱論のこと、新たな油圧エレメント
等を回路に加えたり、削除したりしてこの回路構成を変
化させたりして、上述した油圧関連回路の動特性を検討
することか可能である。

さらに解析部においては、本願の自由度対応表（Ｔ２）
を使用して構成される油圧関連回路の統括モデル式（Ｅ
１）を解く場合にルンゲ、フッタ、ギル法以外の方法も
採用することが可能である。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る流体関連回路開発支援システムの実
施例を示し、第１図は流体関連回路開発支援システムの
主要構成を示す図、第２図は各主要部における処理の流
れを示す図、第３図は本願支援システムの一検討対象系
のハード系の図、第４図は第３図に示す一検討対象系の
油圧関連回路図、第５図は統括モデル式自動生成手段の
処理の流れを示す図、第６図はノード対応表の図、第７
図は自由度対応表の図、第８図は第３図に示す一検討対
象系の最適作動状態における出力の図、第９図は第３図
に示す一検討対象系の条件設定か不適当な場合の出力の
図である。 （１）・・・前処理部、（２）・・・解析部、（３）・
・・後処理部、（４）・・・ライブラリー部、（５）・
・・流体関連回路図、（Ｔ１）・・・ノード対応表、（
Ｔ２）・・・自由度対応表。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体関連機器としての様々なエレメントに対応する
   シンボル図と、該エレメントへの入力と、該エレメント
   からの出力としての該エレメントの状態量の関係を示す
   モデル式 （ｅ１）が登録されているライブラリー部（４）と、 所望の流体関連動作を得るために、前記シンボル図を組
   み合わせて流体関連回路図（５）を作成する前処理部（
   １）と、 前記流体関連回路図（５）に基づいて、前記ライブラリ
   ー部（４）より記載エレメントに対応した各モデル式（
   ｅ１）を呼び出し、流体関連回路全体に対応する統括モ
   デル式 （Ｅ１）を自動生成するとともに、該統括モデル式（Ｅ
   １）を入力条件に従って解く解析部（２）と、前記解析
   部（２）により得られた前記統括モデル式（Ｅ１）の解
   を出力する後処理部（３）とから構成されている流体関
   連回路開発支援システム。 ２、前記前処理部（１）に、前記シンボル図を作成する
   手段と、前記モデル式（ｅ１）を作成、変更する手段を
   有する請求項１記載の流体関連回路開発支援システム。 ３、前記各エレメントに対応して複数のモデル式（ｅ１
   ）が前記ライブラリー部（４）内に登録されており、前
   記解析部（２）において前記モデル式（ｅ１）の選択が
   可能である請求項１記載の流体関連回路開発支援システ
   ム。 ４、前記ライブラリー部（４）に前記各モデル式（ｅ１
   ）に対応する部品が登録されており、前記解析部（２）
   において選択されるモデル式（ｅ１）に従い、前記後処
   理部（３）で前記流体関連回路に必要な部品の部品表が
   出力されるものである請求項３記載の流体関連回路開発
   支援システム。 ５、前記各エレメントとして、流体系エレメントのみな
   らず、機械系、電気系エレメントに対応するシンボル図
   及びモデル式（ｅ１）か前記ライブラリー部（４）に備
   えられている請求項１記載の流体関連回路開発支援シス
   テム。 ６、前記電気系エレメントが、他のエレメントより入力
   信号を得、いずれかのエレメントに制御信号を出力する
   制御手段である請求項５記載の流体関連回路開発支援シ
   ステム。 ７、前記機械系エレメントが、回転運動系と直線運動系
   に分類されている請求項５記載の流体関連回路開発支援
   システム。 ８、前記回転運動系としての機械系エレメントがポンプ
   （１４）に接続されるエンジン （１３）であり、前記エンジン（１３）からポンプ（１
   ４）に受渡す情報がエンジンの回転数であり、前記ポン
   プ（１４）からエンジン（１３）に受け渡す情報が負荷
   トルクである請求項７記載の流体関連回路開発支援シス
   テム。 ９、前記直線運動系としての機械系エレメントが、流体
   系エレメントとしての油圧シリンダ（１２）に接続され
   るリンク機構（１１）及び負荷ウェイト（１１ａ）であ
   り、前記油圧シリンダ（１２）から受け渡される情報が
   連接点の位置、移動速度、移動加速度であり、前記リン
   ク機構（１１）及び負荷ウェイト（１１ａ）から受け渡
   される情報が、負荷力である請求項７記載の流体関連回
   路開発支援システム。