JPH048643B2 - - Google Patents
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- JPH048643B2 JPH048643B2 JP60225679A JP22567985A JPH048643B2 JP H048643 B2 JPH048643 B2 JP H048643B2 JP 60225679 A JP60225679 A JP 60225679A JP 22567985 A JP22567985 A JP 22567985A JP H048643 B2 JPH048643 B2 JP H048643B2
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- signal
- actuator
- pulse motor
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Description
（産業上の利用分野）
本発明はアクチユエータをデイジタル弁にて駆
動し、該アクチユエータの移動速度をフイードバ
ツク制御方式により制御するようにしたデイジタ
ル弁クローズドループ制御装置に関する。 （従来例） 従来のアクチユエータを速度制御するクローズ
ドループ制御装置は、第４図に示すようなものが
ある。 同図において、１は演算器であり、制御すべき
アクチユエータの動作（移動速度）を指示するた
めの入力指示信号Ｓの値と後述のフイードバツク
信号（速度検出信号）Ｆの値との差を検出し、そ
の差に相当する差信号ｖを出力する。 ２は一定の増幅率Ａを有するサーボ増幅器であ
り、差信号ｖをＡ倍した駆動信号Avを出力する。 ３は電気・油圧式のサーボ弁、４は流体圧力
源、５はアクチユエータであり、サーボ弁３は駆
動信号Avに応じて内部のトルクモータが作動し、
ノズルとフラツパーの組み合せ機構を使つて液圧
の信号に変換し、その液圧信号でスプールを移動
して流体圧力源４からアクチユエータ５に供給す
る作動液圧を調節する。 ６はアクチユエータ５の動作量を検出するセン
サであり、これをフイードバツク信号Ｆとして演
算器１に供給する。 このフイードバツク制御方式は、入力指示信号
Ｓとフイードバツク信号Ｆに電気的アナログ信号
を用い、これらの差信号ｖをサーボ増幅器２にて
アナログ的に増幅し、サーボ弁３のトルクモータ
に供給したり、入力指示信号Ｓやフイードバツク
信号Ｆ、差信号ｖをデイジタル信号で処理し、不
図示のＤ／Ａ変換器（digital−analog
converter）等によりアナログ信号に変換してサ
ーボ弁３のトルクモータに供給している。 そして、アクチユエータ５に目的の作動を行な
わせるために供給した入力指示信号Ｓとアクチユ
エータ５の実際の動作量を示すフイードバツク信
号Ｆとの差、すなわち差信号ｖの値を零にするよ
うに制御が行なわれ、入力指示信号Ｓで指示した
動作をアクチユエータ５に行なわせる。 しかしながら、このようなサーボ弁を用いたク
ローズドループ制御装置にあつては、サーボ弁内
のスプールやノズルフラツパー等の作動は微小な
挨塵によつてもステイツク等が発生するため保守
管理が煩雑で、しかもサーボ弁は装置が大きく高
価となる等の問題があつた。 そこで、上記第４図のサーボ弁に代えてゴミ等
に強く、特別な作動液の管理をする必要がなく且
つコストの安いデイジタル弁を使用することでこ
の問題を改善しようとするものがあつた。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、デイジタル弁を使用するクロー
ズドループ制御装置にあつては、デイジタル弁の
応答特性はパルスモータの最高応答パルス周波数
Fmaxで規定されるため応答性が比較的悪く、サ
ーボ増幅器２の増幅率を高くするとアクチユエー
タ出力の発振等を生じ、該増幅器２の増幅率を下
げると入力信号Ｓとアクチユエータ５の出力との
差すなわち定常偏差が大きくなり充分な性能を得
ることが出来なかつた。 即ち、従来のフイードバツク制御の手法によれ
ば、第４図における演算器１からの差信号ｖを一
定の増幅率を有するいわゆる線形増幅器であるサ
ーボ増幅器２で増幅しその指示値にしたがつてデ
イジタル弁を開閉する。しかし、アクチユエータ
５の出力Ｆと入力指示値Ｓの定常偏差を少なくし
て更に出力の応答時間の向上を図ろうとするため
にこの増幅率を上げ過ぎると、第５図に示すよう
に、例えばステツプ状の入力指示信号Ｓに対し、
デイジタル弁の可変絞りの開度θとアクチユエー
タの動作ηが不安定となり、いわゆるオーバーシ
ユート及びアンダーシユートが大きくなつて、整
定状態すなわち入力指示信号Ｓで示した目標値Ｈ
以上の出力を発生して機器に悪影響を及ぼした
り、該目標値に落ち着くのに時間を要したり、更
に最悪の場合は発振状態となる問題があつた。 一方、振幅率を下げることにより動作を安定さ
せオーバーシユート等をなくした場合において
は、アクチユエータ５の出力Ｆと入力指示値Ｓと
の誤差すなわち定常偏差δが大きくなり満足な性
能を得ることが出来ないためフイードバツク制御
による充分な効果を得る事ができない問題があつ
た。 （問題を解決するための手段） 本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたもに
であり、デイジタル弁の応答性能はパルスモータ
ーの最高応答周波数によつて規定されてしまい、
大振幅時の応答時間は遅いが小振幅時の応答時間
は極めて速く、例えば、パルスモーターの応答周
波数が最大で4000ppsとすれば200パルス分開閉
するときは50ｍＳを必要とするが、10パルス分の
開閉には2.5ｍＳ、１パルス分には250μSとなり、
開閉量によつて応答速度が極めて大きく変化す
る。この点に着目し、定常偏差が少なく安定性の
高いデイジタル弁クローズドループ制御装置を提
供することを目的とし、この目的を達成するた
め、デイジタル弁にてアクチユエータを駆動する
構成とし、該アクチユエータの動作量を検出して
フエードバツク信号を発生するセンサと、アクチ
ユエータに動作を指示する入力指示信号と該フイ
ードバツク信号との差を検出し差信号を出力する
演算器と、該差信号を対数特性や１／Ｎ乗特性等
を有する圧縮増幅率で増幅する圧縮増幅器と、該
圧縮増幅器から出力された信号に基づいてデイジ
タル弁内のパルスモータを駆動し弁開度を指示す
るパルスモータ制御回路とを設けたことを技術的
要点とする。 （作用） このような構成を備えた本発明のデイジタル弁
クローズドループ制御装置にあつては、差信号の
値が大きい場合には差信号の増幅率を抑制して目
標値に達した時のオーバーシユートやアンダーシ
ユートを抑えてクローズトループ制御の動作の安
定化を図り、一方、差信号が小さい場合には差信
号の増幅率を上げて制御系全体の応答安定性を充
分確保した上で目標値に速やか安定させて極めて
定常偏差の少ないクローズドループ制御を実現す
ることができる。 （実施例） 第１図は本発明によるデイジタル弁クローズド
ループ制御装置の一実施例を示すブロツク図であ
る。 まず構成を説明すると、１０は演算器であり、
アクチユエータに所定動作、即ち所定の設定速度
を指示するため外部から供給された入力指示信号
Ｓと後述するフイードバツク信号Ｆ、即ちセンサ
１８で検出したアクチユエータ１７の速度検出信
号Ｆとの差を検出しそれを差信号ｖとして出力す
る。 １１は圧縮増幅器であり、差信号ｖを増幅して
開度指示信号ｗを出力する。 ここで、圧縮増幅器１１の入出力特性を差信号
ｖ＝Ｓ−Ｆに対する開度指示信号ｗで示せば、次
式(1)、(2)または(3)のように差信号ｖが大きいほど
増幅率が抑制されるように設定されている。 ｗ＝Ｋ・｜ｖ｜1/n＝Ｋ・｜Ｓ−Ｆ｜1/n ……(1) ｗ＝Ｋ・Ｓ・（｜Ｓ−Ｆ｜／Ｓ）1/n ……(2) ｗ＝Ｌ・loga｛｜Ｓ−Ｆ｜／Ｓ｝ ……(3) ただし、上記式(1)、(2)において、定数Ｓ−Ｆ≧
０ならばＫは正の係数、Ｓ−Ｆ＜ＯならばＫは負
の係数、ｎは実定数であり、上記式(3)において、
Ｌは負の係数、ａは実定数であり、これらの係数
を適宜に変更することにより特性を設定す事がで
きる。 そしてこの特性を実現するために、圧縮増幅器
１１はマイクロコンピユータ等の演算機能を有す
る装置を備えて上記式(1)ないし(3)のいずれかの式
に基づいて演算を行つたり、又は、上記式(1)ない
し(3)のいずれかの式に基づく演算を行つたのと同
様の結果を得るために、予め上記の一つの式の演
算結果に等しいデータを記憶するROM（read
only memory）を備え、差信号ｖの大きさに応
じて該ROMの記憶アドレスを指定して該データ
を得るようにする。 １２はパルスモータ制御回路であり、励磁信号
発生回路１３と駆動回路１４とを備え、デイジタ
ル弁１５のパルスモータPMの動作を制御して可
変絞り１５ａの開度を調節する。 励磁信号発生回路１３は開度指示信号ｗの大小
を判定を行い、現在のパルスモータ位置すなわち
バルブ開度が指示値より大きい場合は閉じる方向
に、その反対なら開ける方向に正逆転させるべく
励磁信号φ1〜φ4を出力する。 第２図は励磁信号発生回路１３の構成を示すブ
ロツク図であり、比較器１３ａ、判別器１３ｂ、
発振器１３ｃ、位置カウンタ１３ｄ、パルスモー
タ励磁相変換回路１３ｅを備え、比較器１３ａに
開度指示信号ｗを入力し、パルスモータ励磁相変
換回路１３ｅからはパルスモータの各励磁コイル
を制御する励磁信号φ1〜φ4が発生するようにな
つている。 尚、詳細は先に本願発明者が出願した「昭和58
年特許願第207207号（特開昭60−100215号公報）」
に記載しているが、ここで概要を説明すると、発
振器１３ｃはパルス列からなる基準クロツク信号
CLを発生し、パルスモータPMを最大応答速度
で駆動することのできる周波数に等しく設定され
ている。 比較器１３ａは加減算カウンタを用いた位置カ
ウンタ１３ｄから供給されたパルスモータPMの
現在位置信号Ａと開度指示信号ｗとの大小を検出
し、現在位置信号Ａが開度指示信号ｗより大きい
とき即ちＡ＞ｗの時は出力Ｑ１を発生し、現在位
置信号Ａが開度指示信号ｗより小さいとき即ちＡ
＜ｗの時は出力Ｑ２を発生する。 判別回路１３ｂは出力Ｑ１，Ｑ２基づいて位置
カウンタ１３ｄの加減算動作を指定する。 出力Ｑ１が入力された場合には、位置カウンタ
１３ｄに対し発振器１３ｃよりの基準クロツク信
号CLを減算パルスDOWNとして供給し、位置カ
ウンタ１３ｄはＡ＝ｗとなるまで計数動作し、こ
の減算結果｜Ａ−ｗ｜個のパルスからなる差修正
信号cwをパルスモータ励磁相変換回路１３ｅに
出力する。パルスモータ励磁相変換回路１３ｅは
差修正信号cwを４相パルスモータのときはφ1〜
φ4の励磁信号に変換し、デイジタル弁１５の可
変絞り１５ａを閉じる方向にパルスモータを回転
駆動する。 一方、出力Ｑ２が入力された場合には、位置カ
ウンタ１３ｄに対し発振器１３ｃよりの基準クロ
ツク信号CLを加算パルスUPとして供給し、位置
カウンタ１３ｄはＡ＝ｗとなるまで計数動作し、
この加算結果｜ｗ−Ａ｜個のパルスからなる差修
正信号ccwをパルスモータ励磁相変換回路１３ｅ
に出力する。パルスモータ励磁相変換回路１３ｅ
は４相パルスモータの時は差修正信号ccwをφ1〜
φ4の励磁信号に変換し、デイジタル弁１５の可
変絞り１５ａの開度を増加する方向にパルスモー
タPMを回転駆動する。 更に、判別回路１３ｂは比較器１３ａからの信
号Ｑ１，Ｑ２が供給されないとき、即ち、現在位
置信号Ａと開度指示信号ｗが等しい場合、発振器
１３ｃの基準パルスCLを位置カウンタ１３ｄに
供給するのを停止する。 したがつて、位置カウンタ１３ｄは加減算動作
せず、パルスモータ励磁相変換回路１３ｅへの励
磁信号cw、ccwの供給が行なわれず、パルスモ
ータPMは駆動されない。 次に、第１図において、駆動回路１４は駆動信
号φ1〜φ4を電流増幅してパルスモータの各励磁
コイルに供給する。 この様に、パルスモータPMは、現在位置信号
Ａと開度指示信号ｗとの差だけ駆動するように制
御されるので、常に開度開示信号ｗによつて指示
される開度位置に追従する。 よつて１６は流体圧力源、１７はアクチユエー
タであり、可変絞り１５ａの開度に応じた作動流
圧が流体圧力源１６からアクチユエータ１７に供
給され、アクチユエータ１７が駆動される。 １８はセンサであり、アクチユエータ１７の動
作速度を検出し該検出値をフイードバツク信号Ｆ
として演算器１０に供給する。 かかる構成のデイジタル弁クローズドループ制
御装置の作動を説明する。 演算器１０において、アクチユエータ１７に所
定の動作を指令する入力指示信号Ｓと実際のアク
チユエータ１７の動作量を示すセンサ１８からの
フイードバツク信号Ｆとの差が検出され、その差
信号ｖは圧縮増幅器１１により上記式第(1)、(2)ま
たは(3)のいずれかの式、例えば第(1)式に基づいて
増幅演算され、開度指示信号ｗとなつて出力され
る。 励磁信号発生回路１３では、開度指示信号ｗと
パルスモータPMの現在位置とを比較し、パルス
モータPMを現在位置と開度指示信号ｗとの差だ
け駆動する為の励磁信号φ1〜φ4を発生し、駆動
回路１４で電流増幅して、パルスモータPMに供
給し、パルスモータPMを開度指示信号ｗに等し
く追従させる。 パルスモータPMは励磁信号φ1〜φ4にしたが
つて正転または逆転して可変絞り１５ａの開度を
調節し、流体圧力源１６からアクチユエータ１７
へ供給する作動液圧を調整する。 第３図はこのフイードバツク制御によつて、入
力指示信号Ｓに対するアクチユエータ１７の定常
偏差及び応答性が向上したことを示す。 ここで、第５図と比較すると、第５図は圧縮増
幅器１１を用いず一定の増幅率を有する増幅器を
用いて演算器１０からの差信号ｖを増幅し、パル
スモータPMの動作を制御する従来のフイードバ
ツク制御手段による結果を示し、該増幅器の増幅
率Ｇを2000、入力指示信号Ｓを0.4ｍ／secとし、
該入力指示信号Ｓをステツプ状に供給してた場合
である。 第５図に示すように、入力指示信号Ｓに対する
デイジタル弁１５の可変絞り１５ａの開度θに
は、大きなオーバーシユートとアンダーシユート
が発生し、一定値に安定するに長時間を必要とし
ている。又、この開度θの不安定に伴ないアクチ
ユエータ１７の動作ηも不安定で安定するまでに
長時間を必要とし、しかも、アクチユエータ１７
が安定した状態（整定状態）の値と入力指示信号
Ｓで指示された目標値Ｈとの差δが極めて大き
い。 したがつて、アクチユエータ１７に速く目的の
動作を行なわせることができず応答性が悪いと言
える。 これに対し、第３図は第４図と同一条件のデイ
ジタル弁１５、流体圧力源１６、アクチユエータ
１７等を使用し、上記式(2)を適応した圧縮増幅器
１１を使用している。尚、上記式(2)において、ｎ
＝８、Ｋ＝400、入力指示信号Ｓを0.4ｍ／secと
し、最低の増幅率でも400となるように設定して
あり、この時の圧縮増幅器１１の増幅率G*＝
ｗ／ｖは一例を示せば次表のように差信号に対し
変化する。
動し、該アクチユエータの移動速度をフイードバ
ツク制御方式により制御するようにしたデイジタ
ル弁クローズドループ制御装置に関する。 （従来例） 従来のアクチユエータを速度制御するクローズ
ドループ制御装置は、第４図に示すようなものが
ある。 同図において、１は演算器であり、制御すべき
アクチユエータの動作（移動速度）を指示するた
めの入力指示信号Ｓの値と後述のフイードバツク
信号（速度検出信号）Ｆの値との差を検出し、そ
の差に相当する差信号ｖを出力する。 ２は一定の増幅率Ａを有するサーボ増幅器であ
り、差信号ｖをＡ倍した駆動信号Avを出力する。 ３は電気・油圧式のサーボ弁、４は流体圧力
源、５はアクチユエータであり、サーボ弁３は駆
動信号Avに応じて内部のトルクモータが作動し、
ノズルとフラツパーの組み合せ機構を使つて液圧
の信号に変換し、その液圧信号でスプールを移動
して流体圧力源４からアクチユエータ５に供給す
る作動液圧を調節する。 ６はアクチユエータ５の動作量を検出するセン
サであり、これをフイードバツク信号Ｆとして演
算器１に供給する。 このフイードバツク制御方式は、入力指示信号
Ｓとフイードバツク信号Ｆに電気的アナログ信号
を用い、これらの差信号ｖをサーボ増幅器２にて
アナログ的に増幅し、サーボ弁３のトルクモータ
に供給したり、入力指示信号Ｓやフイードバツク
信号Ｆ、差信号ｖをデイジタル信号で処理し、不
図示のＤ／Ａ変換器（digital−analog
converter）等によりアナログ信号に変換してサ
ーボ弁３のトルクモータに供給している。 そして、アクチユエータ５に目的の作動を行な
わせるために供給した入力指示信号Ｓとアクチユ
エータ５の実際の動作量を示すフイードバツク信
号Ｆとの差、すなわち差信号ｖの値を零にするよ
うに制御が行なわれ、入力指示信号Ｓで指示した
動作をアクチユエータ５に行なわせる。 しかしながら、このようなサーボ弁を用いたク
ローズドループ制御装置にあつては、サーボ弁内
のスプールやノズルフラツパー等の作動は微小な
挨塵によつてもステイツク等が発生するため保守
管理が煩雑で、しかもサーボ弁は装置が大きく高
価となる等の問題があつた。 そこで、上記第４図のサーボ弁に代えてゴミ等
に強く、特別な作動液の管理をする必要がなく且
つコストの安いデイジタル弁を使用することでこ
の問題を改善しようとするものがあつた。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、デイジタル弁を使用するクロー
ズドループ制御装置にあつては、デイジタル弁の
応答特性はパルスモータの最高応答パルス周波数
Fmaxで規定されるため応答性が比較的悪く、サ
ーボ増幅器２の増幅率を高くするとアクチユエー
タ出力の発振等を生じ、該増幅器２の増幅率を下
げると入力信号Ｓとアクチユエータ５の出力との
差すなわち定常偏差が大きくなり充分な性能を得
ることが出来なかつた。 即ち、従来のフイードバツク制御の手法によれ
ば、第４図における演算器１からの差信号ｖを一
定の増幅率を有するいわゆる線形増幅器であるサ
ーボ増幅器２で増幅しその指示値にしたがつてデ
イジタル弁を開閉する。しかし、アクチユエータ
５の出力Ｆと入力指示値Ｓの定常偏差を少なくし
て更に出力の応答時間の向上を図ろうとするため
にこの増幅率を上げ過ぎると、第５図に示すよう
に、例えばステツプ状の入力指示信号Ｓに対し、
デイジタル弁の可変絞りの開度θとアクチユエー
タの動作ηが不安定となり、いわゆるオーバーシ
ユート及びアンダーシユートが大きくなつて、整
定状態すなわち入力指示信号Ｓで示した目標値Ｈ
以上の出力を発生して機器に悪影響を及ぼした
り、該目標値に落ち着くのに時間を要したり、更
に最悪の場合は発振状態となる問題があつた。 一方、振幅率を下げることにより動作を安定さ
せオーバーシユート等をなくした場合において
は、アクチユエータ５の出力Ｆと入力指示値Ｓと
の誤差すなわち定常偏差δが大きくなり満足な性
能を得ることが出来ないためフイードバツク制御
による充分な効果を得る事ができない問題があつ
た。 （問題を解決するための手段） 本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたもに
であり、デイジタル弁の応答性能はパルスモータ
ーの最高応答周波数によつて規定されてしまい、
大振幅時の応答時間は遅いが小振幅時の応答時間
は極めて速く、例えば、パルスモーターの応答周
波数が最大で4000ppsとすれば200パルス分開閉
するときは50ｍＳを必要とするが、10パルス分の
開閉には2.5ｍＳ、１パルス分には250μSとなり、
開閉量によつて応答速度が極めて大きく変化す
る。この点に着目し、定常偏差が少なく安定性の
高いデイジタル弁クローズドループ制御装置を提
供することを目的とし、この目的を達成するた
め、デイジタル弁にてアクチユエータを駆動する
構成とし、該アクチユエータの動作量を検出して
フエードバツク信号を発生するセンサと、アクチ
ユエータに動作を指示する入力指示信号と該フイ
ードバツク信号との差を検出し差信号を出力する
演算器と、該差信号を対数特性や１／Ｎ乗特性等
を有する圧縮増幅率で増幅する圧縮増幅器と、該
圧縮増幅器から出力された信号に基づいてデイジ
タル弁内のパルスモータを駆動し弁開度を指示す
るパルスモータ制御回路とを設けたことを技術的
要点とする。 （作用） このような構成を備えた本発明のデイジタル弁
クローズドループ制御装置にあつては、差信号の
値が大きい場合には差信号の増幅率を抑制して目
標値に達した時のオーバーシユートやアンダーシ
ユートを抑えてクローズトループ制御の動作の安
定化を図り、一方、差信号が小さい場合には差信
号の増幅率を上げて制御系全体の応答安定性を充
分確保した上で目標値に速やか安定させて極めて
定常偏差の少ないクローズドループ制御を実現す
ることができる。 （実施例） 第１図は本発明によるデイジタル弁クローズド
ループ制御装置の一実施例を示すブロツク図であ
る。 まず構成を説明すると、１０は演算器であり、
アクチユエータに所定動作、即ち所定の設定速度
を指示するため外部から供給された入力指示信号
Ｓと後述するフイードバツク信号Ｆ、即ちセンサ
１８で検出したアクチユエータ１７の速度検出信
号Ｆとの差を検出しそれを差信号ｖとして出力す
る。 １１は圧縮増幅器であり、差信号ｖを増幅して
開度指示信号ｗを出力する。 ここで、圧縮増幅器１１の入出力特性を差信号
ｖ＝Ｓ−Ｆに対する開度指示信号ｗで示せば、次
式(1)、(2)または(3)のように差信号ｖが大きいほど
増幅率が抑制されるように設定されている。 ｗ＝Ｋ・｜ｖ｜1/n＝Ｋ・｜Ｓ−Ｆ｜1/n ……(1) ｗ＝Ｋ・Ｓ・（｜Ｓ−Ｆ｜／Ｓ）1/n ……(2) ｗ＝Ｌ・loga｛｜Ｓ−Ｆ｜／Ｓ｝ ……(3) ただし、上記式(1)、(2)において、定数Ｓ−Ｆ≧
０ならばＫは正の係数、Ｓ−Ｆ＜ＯならばＫは負
の係数、ｎは実定数であり、上記式(3)において、
Ｌは負の係数、ａは実定数であり、これらの係数
を適宜に変更することにより特性を設定す事がで
きる。 そしてこの特性を実現するために、圧縮増幅器
１１はマイクロコンピユータ等の演算機能を有す
る装置を備えて上記式(1)ないし(3)のいずれかの式
に基づいて演算を行つたり、又は、上記式(1)ない
し(3)のいずれかの式に基づく演算を行つたのと同
様の結果を得るために、予め上記の一つの式の演
算結果に等しいデータを記憶するROM（read
only memory）を備え、差信号ｖの大きさに応
じて該ROMの記憶アドレスを指定して該データ
を得るようにする。 １２はパルスモータ制御回路であり、励磁信号
発生回路１３と駆動回路１４とを備え、デイジタ
ル弁１５のパルスモータPMの動作を制御して可
変絞り１５ａの開度を調節する。 励磁信号発生回路１３は開度指示信号ｗの大小
を判定を行い、現在のパルスモータ位置すなわち
バルブ開度が指示値より大きい場合は閉じる方向
に、その反対なら開ける方向に正逆転させるべく
励磁信号φ1〜φ4を出力する。 第２図は励磁信号発生回路１３の構成を示すブ
ロツク図であり、比較器１３ａ、判別器１３ｂ、
発振器１３ｃ、位置カウンタ１３ｄ、パルスモー
タ励磁相変換回路１３ｅを備え、比較器１３ａに
開度指示信号ｗを入力し、パルスモータ励磁相変
換回路１３ｅからはパルスモータの各励磁コイル
を制御する励磁信号φ1〜φ4が発生するようにな
つている。 尚、詳細は先に本願発明者が出願した「昭和58
年特許願第207207号（特開昭60−100215号公報）」
に記載しているが、ここで概要を説明すると、発
振器１３ｃはパルス列からなる基準クロツク信号
CLを発生し、パルスモータPMを最大応答速度
で駆動することのできる周波数に等しく設定され
ている。 比較器１３ａは加減算カウンタを用いた位置カ
ウンタ１３ｄから供給されたパルスモータPMの
現在位置信号Ａと開度指示信号ｗとの大小を検出
し、現在位置信号Ａが開度指示信号ｗより大きい
とき即ちＡ＞ｗの時は出力Ｑ１を発生し、現在位
置信号Ａが開度指示信号ｗより小さいとき即ちＡ
＜ｗの時は出力Ｑ２を発生する。 判別回路１３ｂは出力Ｑ１，Ｑ２基づいて位置
カウンタ１３ｄの加減算動作を指定する。 出力Ｑ１が入力された場合には、位置カウンタ
１３ｄに対し発振器１３ｃよりの基準クロツク信
号CLを減算パルスDOWNとして供給し、位置カ
ウンタ１３ｄはＡ＝ｗとなるまで計数動作し、こ
の減算結果｜Ａ−ｗ｜個のパルスからなる差修正
信号cwをパルスモータ励磁相変換回路１３ｅに
出力する。パルスモータ励磁相変換回路１３ｅは
差修正信号cwを４相パルスモータのときはφ1〜
φ4の励磁信号に変換し、デイジタル弁１５の可
変絞り１５ａを閉じる方向にパルスモータを回転
駆動する。 一方、出力Ｑ２が入力された場合には、位置カ
ウンタ１３ｄに対し発振器１３ｃよりの基準クロ
ツク信号CLを加算パルスUPとして供給し、位置
カウンタ１３ｄはＡ＝ｗとなるまで計数動作し、
この加算結果｜ｗ−Ａ｜個のパルスからなる差修
正信号ccwをパルスモータ励磁相変換回路１３ｅ
に出力する。パルスモータ励磁相変換回路１３ｅ
は４相パルスモータの時は差修正信号ccwをφ1〜
φ4の励磁信号に変換し、デイジタル弁１５の可
変絞り１５ａの開度を増加する方向にパルスモー
タPMを回転駆動する。 更に、判別回路１３ｂは比較器１３ａからの信
号Ｑ１，Ｑ２が供給されないとき、即ち、現在位
置信号Ａと開度指示信号ｗが等しい場合、発振器
１３ｃの基準パルスCLを位置カウンタ１３ｄに
供給するのを停止する。 したがつて、位置カウンタ１３ｄは加減算動作
せず、パルスモータ励磁相変換回路１３ｅへの励
磁信号cw、ccwの供給が行なわれず、パルスモ
ータPMは駆動されない。 次に、第１図において、駆動回路１４は駆動信
号φ1〜φ4を電流増幅してパルスモータの各励磁
コイルに供給する。 この様に、パルスモータPMは、現在位置信号
Ａと開度指示信号ｗとの差だけ駆動するように制
御されるので、常に開度開示信号ｗによつて指示
される開度位置に追従する。 よつて１６は流体圧力源、１７はアクチユエー
タであり、可変絞り１５ａの開度に応じた作動流
圧が流体圧力源１６からアクチユエータ１７に供
給され、アクチユエータ１７が駆動される。 １８はセンサであり、アクチユエータ１７の動
作速度を検出し該検出値をフイードバツク信号Ｆ
として演算器１０に供給する。 かかる構成のデイジタル弁クローズドループ制
御装置の作動を説明する。 演算器１０において、アクチユエータ１７に所
定の動作を指令する入力指示信号Ｓと実際のアク
チユエータ１７の動作量を示すセンサ１８からの
フイードバツク信号Ｆとの差が検出され、その差
信号ｖは圧縮増幅器１１により上記式第(1)、(2)ま
たは(3)のいずれかの式、例えば第(1)式に基づいて
増幅演算され、開度指示信号ｗとなつて出力され
る。 励磁信号発生回路１３では、開度指示信号ｗと
パルスモータPMの現在位置とを比較し、パルス
モータPMを現在位置と開度指示信号ｗとの差だ
け駆動する為の励磁信号φ1〜φ4を発生し、駆動
回路１４で電流増幅して、パルスモータPMに供
給し、パルスモータPMを開度指示信号ｗに等し
く追従させる。 パルスモータPMは励磁信号φ1〜φ4にしたが
つて正転または逆転して可変絞り１５ａの開度を
調節し、流体圧力源１６からアクチユエータ１７
へ供給する作動液圧を調整する。 第３図はこのフイードバツク制御によつて、入
力指示信号Ｓに対するアクチユエータ１７の定常
偏差及び応答性が向上したことを示す。 ここで、第５図と比較すると、第５図は圧縮増
幅器１１を用いず一定の増幅率を有する増幅器を
用いて演算器１０からの差信号ｖを増幅し、パル
スモータPMの動作を制御する従来のフイードバ
ツク制御手段による結果を示し、該増幅器の増幅
率Ｇを2000、入力指示信号Ｓを0.4ｍ／secとし、
該入力指示信号Ｓをステツプ状に供給してた場合
である。 第５図に示すように、入力指示信号Ｓに対する
デイジタル弁１５の可変絞り１５ａの開度θに
は、大きなオーバーシユートとアンダーシユート
が発生し、一定値に安定するに長時間を必要とし
ている。又、この開度θの不安定に伴ないアクチ
ユエータ１７の動作ηも不安定で安定するまでに
長時間を必要とし、しかも、アクチユエータ１７
が安定した状態（整定状態）の値と入力指示信号
Ｓで指示された目標値Ｈとの差δが極めて大き
い。 したがつて、アクチユエータ１７に速く目的の
動作を行なわせることができず応答性が悪いと言
える。 これに対し、第３図は第４図と同一条件のデイ
ジタル弁１５、流体圧力源１６、アクチユエータ
１７等を使用し、上記式(2)を適応した圧縮増幅器
１１を使用している。尚、上記式(2)において、ｎ
＝８、Ｋ＝400、入力指示信号Ｓを0.4ｍ／secと
し、最低の増幅率でも400となるように設定して
あり、この時の圧縮増幅器１１の増幅率G*＝
ｗ／ｖは一例を示せば次表のように差信号に対し
変化する。
【表】
第３図に示すように、入力指示信号Ｓに対する
デイジタル弁１５の可変絞り１５ａの開度θ*は、
極めて短時間で一定値に安定し、また、この開度
θ*も安定なことからアクチユエータ１７の動作
η*も短時間で安定する。しかも、アクチユエー
タ１７が安定した状態（整定状態）の値と入力指
示信号Ｓで指示された目標値Ｈとの差すなわち定
常偏差δ*が極めて小さい。 このように、従来の増幅器に比べて増幅率を全
体的に上昇することができることから、目標値Ｈ
とアクチユエータの整定値との差δ*を極めて小さ
くする事ができる効果が得られ、又、増幅率を上
昇しても発振等の不安定な状態とならないので、
アクチユエータ１７に速く目的の動作を行なわせ
ることができ、応答性が改善されている。 尚、この実施例の圧縮振幅器１１では、上記式
(1)ないし(3)を用いたが、これに限らず、入力され
る差信号の値が小さくなるにしたがい増幅率が上
昇し、該差信号の値が大きくなるにしたがい増幅
率が低下するような特性を有しているものであれ
ば適用することが出来る。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、入力指示
信号とフイードバツク信号との差の差信号を圧縮
増幅器で増幅してアクチユエータをフイードバツ
ク制御するので、従来の増幅器に比べて増幅率を
全体的に上昇することができることから、アクチ
ユエータを入力指示信号で示された所定値に極め
て安定かつ精度よく駆動制御することができ、応
答性を改善することができる。
デイジタル弁１５の可変絞り１５ａの開度θ*は、
極めて短時間で一定値に安定し、また、この開度
θ*も安定なことからアクチユエータ１７の動作
η*も短時間で安定する。しかも、アクチユエー
タ１７が安定した状態（整定状態）の値と入力指
示信号Ｓで指示された目標値Ｈとの差すなわち定
常偏差δ*が極めて小さい。 このように、従来の増幅器に比べて増幅率を全
体的に上昇することができることから、目標値Ｈ
とアクチユエータの整定値との差δ*を極めて小さ
くする事ができる効果が得られ、又、増幅率を上
昇しても発振等の不安定な状態とならないので、
アクチユエータ１７に速く目的の動作を行なわせ
ることができ、応答性が改善されている。 尚、この実施例の圧縮振幅器１１では、上記式
(1)ないし(3)を用いたが、これに限らず、入力され
る差信号の値が小さくなるにしたがい増幅率が上
昇し、該差信号の値が大きくなるにしたがい増幅
率が低下するような特性を有しているものであれ
ば適用することが出来る。 （発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、入力指示
信号とフイードバツク信号との差の差信号を圧縮
増幅器で増幅してアクチユエータをフイードバツ
ク制御するので、従来の増幅器に比べて増幅率を
全体的に上昇することができることから、アクチ
ユエータを入力指示信号で示された所定値に極め
て安定かつ精度よく駆動制御することができ、応
答性を改善することができる。
第１図は本発明によるデイジタル弁クローズド
ループ制御装置の一実施例を示すブロツク図、第
２図は第１図の実施例におけるパルスモータ制御
回路の構成を示すブロツク図、第３図は第１図の
実施例による作動特性を示す説明図、第４図は従
来のクローズドループ制御装置の一例を示すブロ
ツク図、第５図は従来のクローズドループ制御装
置の問題点を説明するための説明図である。 １０：演算器、１１：圧縮増幅器、１２：パル
スモータ制御回路、１３：励磁信号発生回路、１
４：駆動回路、１５：デイジヨイタル弁、１６：
流体圧力源、１７：アクチユエータ、１８：セン
サ。
ループ制御装置の一実施例を示すブロツク図、第
２図は第１図の実施例におけるパルスモータ制御
回路の構成を示すブロツク図、第３図は第１図の
実施例による作動特性を示す説明図、第４図は従
来のクローズドループ制御装置の一例を示すブロ
ツク図、第５図は従来のクローズドループ制御装
置の問題点を説明するための説明図である。 １０：演算器、１１：圧縮増幅器、１２：パル
スモータ制御回路、１３：励磁信号発生回路、１
４：駆動回路、１５：デイジヨイタル弁、１６：
流体圧力源、１７：アクチユエータ、１８：セン
サ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ パルスモータの駆動で流体液圧源からの作動
液体を制御するデイジタル弁を具備し、該デジタ
ル弁によつて制御される作動液体により駆動され
るアクチユエータの動作速度を検出して該アクチ
ユエータをフイードバツグ制御するデイジタル弁
ククローズドループ制御装置において、 前記アクチユエータの動作速度を検出しフイー
ドバツク信号を発生するセンサと、 前記アクチユエータの目標動作速度を指示する
入力指示信号と該フイードバツク信号との差を検
出し差信号を発生する演算器と、 該差信号の値が小さくなるにしたがい増幅率が
上昇し該差信号の値が大きくなるにしたがい増幅
率が低下する特性の増幅率で該差信号を増幅する
対数増幅器と、 該対数増幅器から出力された信号に基づいて前
記デイジタル弁のパルスモータを駆動して弁開度
を設定するパルスモータ制御回路とを具備したこ
とを特徴とするデイジタル弁クローズドループ制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22567985A JPS6283503A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | デイジタル弁クロ−ズドル−プ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22567985A JPS6283503A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | デイジタル弁クロ−ズドル−プ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6283503A JPS6283503A (ja) | 1987-04-17 |
| JPH048643B2 true JPH048643B2 (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=16833083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22567985A Granted JPS6283503A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | デイジタル弁クロ−ズドル−プ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6283503A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0724641Y2 (ja) * | 1989-03-15 | 1995-06-05 | 横河電機株式会社 | 電空ポジショナ |
| JP7289670B2 (ja) * | 2019-02-19 | 2023-06-12 | 学校法人 中央大学 | 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54112365A (en) * | 1978-02-22 | 1979-09-03 | Hitachi Ltd | Controller for position of hydraulic screw down |
| JPS6014602A (ja) * | 1983-07-07 | 1985-01-25 | Amada Metoretsukusu:Kk | 油圧シリンダの制御方法 |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP22567985A patent/JPS6283503A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6283503A (ja) | 1987-04-17 |
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