JPH0580859A - 流体制御システムおよび制御弁コントローラ - Google Patents

流体制御システムおよび制御弁コントローラ

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JPH0580859A
JPH0580859A JP4021491A JP4021491A JPH0580859A JP H0580859 A JPH0580859 A JP H0580859A JP 4021491 A JP4021491 A JP 4021491A JP 4021491 A JP4021491 A JP 4021491A JP H0580859 A JPH0580859 A JP H0580859A
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JP
Japan
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control valve
fluid
pressure
operation signal
flow rate
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JP4021491A
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English (en)
Inventor
Shinjiro Takizawa
真治郎 滝沢
Tetsuo Ueno
哲夫 植野
Takeshi Kimura
猛 木村
Masamitsu Uzawa
正光 鵜沢
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Tokimec Inc
Original Assignee
Tokimec Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】操作量と制御状態量との関係が、非線型で、か
つ流体の状態を示すパラメータが変化に伴って変化する
ような場合でも、オーバーシュート等が生じことがな
く、応答特性を良くする。 【構成】操作信号ｕvに応じて油の圧力を制御する比例
制御弁２０と、油の流量Ｑを計測する流量計測器４０
と、油の圧力ｙを計測する圧力計側器３０と、予め指定
された流量に関して、予め計測された、比例制御弁２０
の動作範囲内の複数点における操作信号に対する油の圧
力の静特性を記憶するＥＥＰＲＯＭ５４と、計測された
油の圧力ｙと目標の圧力ｒとの偏差から操作信号ｕvaを
生成する手段５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、計測された油
の流量Ｑと前記静特性とに基づいて該操作信号ｕvaを補
正し、これを比例制御弁２０に出力する操作信号補正手
段５０ｄとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁式の比例制御弁を
用いて、流体の圧力や流量をフィードバック制御する流
体制御システムおよび制御弁コントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】流体制御システムの一例として、油圧ラ
インの油圧を比例圧力制御弁を用いてフィードバック制
御を行なうものについて説明する。図１１に示すよう
に、このシステムは、油圧ラインの圧力を圧力計測器５
で計測して、計測した圧力と目標の圧力との偏差をコン
トローラ１内の比例器２、積分器３および微分器４で増
幅して、操作信号ｕiを生成し、この操作信号ｕiで比例
圧力制御弁を駆動させて、油圧ラインの圧力を制御する
というものである。
【０００３】比例圧力制御弁としては、例えば、油圧の
制御に用いられるものとして、パイロットリーフ弁があ
る。このパイロットリリーフ弁は、油圧機構部分と、直
流ソレノイド部分とからなる。直流ソレノイド部分は、
コイルと、固定鉄心と、可動鉄心とを備え、コイルに供
給される直流電流に応じて生ずる電磁力により、可動鉄
心が固定鉄心に吸引される構成となっている。一方、油
圧機構部分は、前記可動鉄心と連係して動作する弁を備
える。このような構成によって、パイロットリリーフ弁
は、コイルに供給される直流電流の大きさに応じて弁の
開度を変化させることができるので、油圧を用いる被制
御系において、直流電流の大きさに応じた油圧を得るこ
とができる。また、このようなパイロットリリーフ弁
は、他の弁、例えば、バランスピストン型の主弁を組み
合わせて、より大きな流量を扱うことができる。
【０００４】一般的に、このような電磁式の比例圧力制
御弁は、操作信号である入力電流ｕiと、この入力電流
ｕiにより制御弁が駆動した結果、得られる油圧ライン
の圧力との関係は、図１２に示すような関係がある。こ
の関係は、入力電流ｕiと定常圧力ｙとの関係は線型性
がなく非線型で、かつ制御弁への油の流入量Ｑによって
も変化するというものである。具体的には、例えば、定
常圧力ｙ1を得ようとした場合、制御弁への油流入量Ｑ
が、Ｑmax、Ｑmid、Ｑminのときに、入力電流ｕiとして
は、それぞれｕ1、ｕ2、ｕ3が考えられ、油流入量
Ｑmax，Ｑmid，Ｑminに応じた入力電流ｕ1，ｕ2，ｕ3が
存在する。これを逆に考えると、ある入力電流ｕiに対
して、油流入量Ｑに応じた定常圧力ｙが存在することを
意味する。
【０００５】ところで、コントローラ１から見た制御対
象６（油圧ラインの他に制御弁も含む。）の動特性は、
数１に示すような伝達関数で表現できる。
【０００６】
【数１】
【０００７】なお、数１中、Ｓはラプラス演算子、ｔｍ
は時定数、ζは減衰係数、Ｋｕは直流ゲイン、αはパラ
メータである。図１３は、制御対象６の伝達関数が数１
で表される場合に、入力電流ｕiのステップ変化（０→
１）に対する圧力ｙの時間応答特性を示すものである
が、同図によれば、同一の入力電流に対して、油流入量
Ｑmax，Ｑmid，Ｑminに応じて異なる最終圧力定常値、
つまり直流ゲインＫu1，Ｋu2，Ｋu3が存在する。
【０００８】こうした制御対象６を図１１に示すような
閉ループで制御する場合、制御対象６の直流ゲインＫu
が入力電流ｕiや油流入量Ｑで変化することによって生
じる設定圧力との最終誤差は、積分制御によって補正さ
れることになる。しかしながら、一般的に積分制御は、
低周波応答や定常値補正にしか効果がないため、この最
終誤差補正は、閉ループ圧力動特性に悪影響を与える。
すなわち、図１４に示すように、例えば、油流入量Ｑ
midで最適調整されたもので、言い換えると、油流入量
Ｑmidで最終積分量が最小になるよう調整されていたも
ので、油流入量Ｑmax時の圧力制御を行なおうとする
と、制御対象６の直流ゲインＫuが油流入量Ｑmidのとき
と油流入量Ｑmaxのときとで異なっているため、積分制
御で補正すべき量が増え、同図中の一点鎖線のように、
オーバーシュートを生じることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
流量制御システムでは、入力電流ｕiと定常圧力ｙ、つ
まり操作量と制御状態量との関係が非線型で、かつ制御
弁への油の流入量によっても変化するような場合、コン
トローラ内の積分器が、最終定常値との偏差を埋めよう
として大きく作用し、結果としてオーバーシュートや立
上りに段差が生じるといった応答特性が良くないという
問題点がある。
【００１０】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、流体の圧力や流量等をフィ
ードバック制御するものに関して、オーバーシュートや
立上り段差を生じるといった応答特性を改善することが
できる流量制御システム、制御弁コントローラ、比例制
御弁装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
制御弁コントローラは、流体の状態を示す予め指定され
たパラメータに対して、予め計測された、比例制御弁の
動作範囲内の複数点における操作信号と流体の制御状態
量との対応関係を記憶する記憶手段と、前記流体の目標
の状態量と計測で得られる前記流体の制御状態量との偏
差から操作信号を生成し、計測で得られる前記パラメー
タと前記対応関係とに基づいて該操作信号を補正し、こ
れを前記比例制御弁に出力する操作信号生成手段とを備
えていることを特徴とするものである。
【００１２】なお、前記制御弁コントローラには、さら
に、前記比例制御弁の動作範囲の複数点における模擬の
操作信号を生成する模擬操作信号生成手段と、前記流体
が前記予め指定されたパラメータの示す状態に設定され
るたびに、前記比例制御弁が前記模擬の操作信号に応じ
て駆動した結果、前記流体の計測で得られる前記流体の
制御状態量を複数の前記模擬の操作信号に対応させて、
前記予め指定されたパラメータごとに前記記憶手段に記
憶させる模擬試験結果処理手段とが設けられていること
が好ましい。
【００１３】また、前記目的を達成するための流体制御
システムは、前記制御弁コントローラと、該制御弁コン
トローラからの操作信号に応じて駆動する比例制御弁
と、前記流体ラインの流体の状態を示すパラメータを計
測し、この値を前記制御弁コントローラに出力する第１
の計測手段と、前記流体ラインの流体の制御状態量を計
測し、この値を前記制御弁コントローラに出力する第２
の計測手段とを備えていることを特徴とするものであ
る。
【００１４】
【作用】本発明は、油圧ライン等の流体ラインに、操作
信号に応じて流体の状態を制御する比例制御弁を設け、
この比例制御弁の開度を制御することにより、流体の状
態、例えば、流体圧力を目標の圧力に設定するシステム
に適用することができる。 流体の制御に際して、比例
制御弁の動作範囲の複数点における操作信号と流体の制
御状態量、例えば、流体圧力との対応関係を、予め指定
された流体ラインの流体の状態を示すパラメータ（例え
ば、流体圧力を制御する場合には、流量）について予め
計測した結果を、記憶手段に記憶させておく。
【００１５】流体を制御するときには、前記パラメータ
が第１の計測手段により計測され、制御状態量が第２の
計測手段で計測される。そして、操作信号作成手段によ
り、この計測された制御状態量と目標の状態量との偏差
とから、仮の操作信号が作成され、この仮の操作信号
が、さらに、記憶手段に記憶されている、予め指定され
たパラメータごとの操作信号と流体の制御状態量との対
応関係、および第１の計測手段で計測されたパラメータ
に基づいて補正されて、比例制御弁に出力される。 比
例制御弁は、この補正された操作信号に応じて、直ちに
駆動して流体を目的の状態に制御する。
【００１６】以上の動作により、操作量、ここでは操作
信号と制御状態量との関係が、非線型で、かつ流体の状
態を示すパラメータが変化に伴って変化するような場合
でも、パラメータごとに、予め測定されている操作信号
と制御状態量との対応関係に基づいて、正確な操作量が
求められる。したがって、例えば、コントローラ内の積
分器が、最終定常値との偏差を埋めようとして大きく作
用しオーバーシュート等を起すことがなくなり、応答特
性を良くすることができる。
【００１７】なお、予め測定されて記憶手段に格納され
る測定点は、有限個である。このため、実際の制御の際
には、それらの測定点のデータについて、例えば、１次
補間を行なって、求める量を得るようにすればよい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１は、本発明の流体制御システムの
一実施例の構成を示す系統図である。本実施例の流体制
御システムは、被制御系である油圧ライン１０と、この
油圧ライン１０の油圧を制御する比例制御弁である圧力
制御弁２０と、油圧ライン１０の油圧を計測する圧力計
測器３０と、油圧ライン１０の流量を計測する流量計測
器４０と、圧力制御弁２０の弁開閉動作を制御するコン
トローラ５０とを備える。
【００１９】油圧ライン１０は、油圧源１２と、タンク
１４と、これらを結ぶ配管１６と、該配管１６に接続さ
れた圧力計１８とを備える。本実施例で用いられる圧力
制御弁２０は、パイロットリリーフ弁２１と、バランス
ピストン型の主弁２２とを組み合わせて構成されるもの
である。パイロットリリーフ弁２１は、公知のものを用
いることができ、例えば、油圧機構部分と、直流ソレノ
イド部分とからなる。圧力計測器３０は、油圧ライン１
０の圧力を計測して、電気信号として出力する油圧セン
サが用いられる。この圧力計測器３０の出力信号は、コ
ントローラ５０に送られる。
【００２０】流量計測器４０は、油圧ライン１０の流量
を計測して、電気信号として出力する流量センサが用い
られる。この流量計測器４０の出力信号は、流量指令Ｑ
としてコントローラ５０に入力される。なお、流量計測
器４０は、流量センサに限られない。例えば、流量の検
知および演算ができる比例式電磁流量調整弁を用いて、
その入力値から流量を求めることができる。また、油圧
源が定量型多段ポンプの組み合わせの場合には、オンロ
ードされているポンプから流量値を求めることができ
る。さらに、１の定量ポンプを油圧源とする油圧ライン
が、本実施例において用いられている圧力制御弁２０と
他の駆動のための流量調整弁とに分岐されている場合に
は、“ポンプ流量（既知）−流量調整弁流量（入力電流
値）”から、圧力制御弁２０の流量を求める。
【００２１】コントローラ５０は、例えば、図３に示す
ように、コンピュータシステムにより構成される。この
システムは、圧力計測器３０からの圧力信号ｙ、流量計
測器４０からの流量指令Ｑおよび目標圧力ｒの各々につ
いて、アナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器５１
と、コントローラ５０として行なうべき制御動作を実行
する中央処理装置（ＣＰＵ）５２と、ＣＰＵ５２が実行
するプログラムを格納するリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）５３と、操作信号に対する制御圧力量の静特性を記
憶保持する書き換え可能不揮発メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
５４と、演算等のワークエリアとなるランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）５５と、ＣＰＵ５２に対して、外部か
ら指示や、パラメータ等の設定を行なう操作入力部５８
と、ＣＰＵ５２の制御演算によって得られる操作信号を
アナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器５６と、変換され
たアナログ電圧を電流に変換するＶ／Ｉ変換器５７とを
備えて構成される。
【００２２】ＲＯＭ５３には、ＣＰＵ５２が実行するプ
ログラムであって、操作信号に対する制御圧力量の静特
性を実際の圧力制御弁２０について計測するための手順
が書き込まれているプログラムと、目標圧力と制御圧力
量との偏差から、積分量、比例量および微分量を演算し
て操作量を算出するための手順が書き込まれているプロ
グラムと、得られた静特性に基づいて、目標圧力に対応
する操作量を得るための手順が書き込まれているプログ
ラムと、コントローラ５０自体を制御するためのプログ
ラムが格納されている。
【００２３】なお、コントローラ５０は、最終的な操作
信号ｕiを算出するための構成を、機能的に把握する
と、図１に示すように、制御圧力量ｙと目標圧力ｒとの
偏差から、積分量Ｉ、比例量Ｐおよび微分量Ｄを演算し
操作量ｕvaを算出する積分器５０ｂ、比例器５０ａ、微
分器５０ｃと、計測された流量Ｑと静特性とから操作量
ｕvaを補正する補正手段５０ｄと、最終的に算出された
操作量ｕvを電流に変換して操作信号ｕiとして圧力制御
弁２０に出力するＶ／Ｉ変換器５７とから構成されてい
ることになる。
【００２４】本実施例の作用について、操作信号に対す
る制御圧力量の静特性を実際の圧力制御弁２０について
計測するための手順と、得られた静特性に基づいて実際
に流体制御システムが目標圧力を得るための手順とに分
けて説明する。操作信号に対する制御圧力量の静特性を
実際の圧力制御弁２０について計測するための手順につ
いて、図４および図５に示すフローチャートに従って説
明する。 まず、圧力制御弁２０の通常の使用範囲にお
いて、流量を大流量および小流量のように、必要に応じ
て区分する。この実施例では、大、中、小の３区分とす
る。そして、大流量時の流量信号をＱmax、中流量時の
流量信号をＱmid、小流量時の流量信号をＱminとする。
【００２５】流量の設定は、操作入力部５８から行なう
ことができる。また、この計測処理の起動も、操作入力
部５８から行なうことができる。ＣＰＵ５２は、操作入
力部５８からの指示により起動され、ＲＯＭ５３から操
作信号に対する制御圧力量の静特性を実際の圧力制御弁
２０について計測するための手順を記述するプログラム
を読み出して、順次実行する。
【００２６】まず、油圧ライン１０の流量を油圧源１２
を調整して小流量に設定すると共に、操作入力部５８を
操作して小流量の模擬試験の実行をＣＰＵ５２に認識さ
せる。（ステップ４０１）。ＣＰＵ５２は、これを受け
付けて、小流量の模擬試験を実行する（ステップ４０
２）。これが終了すると、ＣＰＵ５２は、同様にして、
中流量、大流量の順に処理を実行する（ステップ４０３
から４０６）。
【００２７】模擬試験４０２は、図５のフローチャート
に示すように、まず、操作量ｕvを０にセットする（ス
テップ４１１）。この操作量ｕvは、Ｄ／Ａ変換器５６
でアナログ電圧に変換され、さらに、Ｖ／Ｉ変換器５７
で電流に変換されて、操作信号ｕiとして圧力制御弁２
０に出力される（ステップ４１２）。これによって、圧
力制御弁２０の弁の開度が変化し、油圧ライン１０の圧
力が変化する。なお、操作量ｕvも操作信号の１つであ
るが、説明の都合上、操作量を電圧で表すものを操作量
ｕvとし、操作量を電流で表すものを操作信号ｕiとす
る。この圧力ライン１０の圧力変化は、圧力計測器３０
により計測される。計測された制御圧力量ｙは、予め定
められたサンプリング間隔で取り込まれ、Ａ／Ｄ変換器
５１によりディジタル信号に変換される。そして、ＣＰ
Ｕ５２により取り込まれて、ＥＥＰＲＯＭ５４に格納さ
れる（ステップ４１３）。
【００２８】次に、ＣＰＵ５２は、今回の操作量ｕv0に
ついて、“ｕv＝ｕv＋Δｕv”なる演算を実行し、次に
測定すべき操作量ｕv1を決定する（ステップ４１４）。
ここで、操作量のサンプリング数Ｎは、ＥＥＰＲＯＭ５
４の記憶容量に限りがあるので、ＥＥＰＲＯＭ５４の記
憶容量から、１つのカーブについての測定点数を予め決
めておく。また、図６に示すように、操作量のサンプリ
ング間隔Δｕvは、最大操作量ｕvmax（＝ｕv(N-1)）を
サンプリング数Ｎから１を引いた値（Ｎ−１）で割った
もの、つまり、ｕvmax／（Ｎ−１）を用いる。そして、
この操作量ｕvがｕvmaxを超えるまで、ステップ４１２
から４１４までのステップを繰返し、操作量ｕvがｕ
vmaxを超えると、設定された流量についての測定を終了
する（ステップ４１５）。
【００２９】このようにして、大、中、小の各流量につ
いて、図６に示すような、操作量ｕvに対する制御圧力
量ｙの静特性が、それぞれＥＥＰＲＯＭ５４に格納さ
れ、テーブル化される。図７に、この種のテーブルのフ
ォーマットの一例を示す。もちろん、テーブルフォーマ
ットは、これに限られない。
【００３０】なお、この模擬試験中は、油圧ライン１０
は、設定された流量の範囲に保持されているものとす
る。また、模擬試験は、流体制御システムの設置時に一
度行なえばよい。もっとも、環境の変化に応じて、適宜
実行することができることはいうまでもない。
【００３１】次に、コントローラ５０に目標圧力ｒが入
力されて、流体制御システムが実際に目標圧力ｒを得る
動作について、図８および図９に示すフローチャートに
従って説明する。
【００３２】まず、操作入力部５８からの指示を受け付
けて、ＣＰＵ５２が起動され、目標圧力ｒと制御圧力量
ｙとの偏差から、積分量、比例量および微分量を演算し
て操作量ｕvを算出するための手順が書き込まれている
プログラムと、得られた静特性に基づいて、目標圧力ｒ
に対応する操作量ｕvを得るための手順が書き込まれて
いるプログラムとがＲＯＭ５３から読み出される。ＣＰ
Ｕ５２は、まず、目標圧力ｒをＡ／Ｄ変換器５１でディ
ジタル信号に変換して、これを取り込む（ステップ８０
１）。そして、圧力計側器３０により計測された制御圧
力量ｙをＡ／Ｄ変換器５１でディジタル信号に変換し、
これを取り込む（ステップ８０２）。取り込んだ目標圧
力ｒと制御圧力量ｙとの偏差から積分量Ｉ、比例量Ｐお
よび微分量Ｄを計算し操作量ｕvaを算出する（ステップ
８０３からステップ８０６）。 次に、流量計測器４０
からの流量指令ＱをＡ／Ｄ変換器５１でディジタル信号
に変換し、これを取り込む（ステップ８０７）。そし
て、この流量指令Ｑが示す流量が、大流量Ｑmax、中流
量Ｑmid、小流量Ｑminのいずれの間に入っているかを判
別する（ステップ８０８）。今、仮りに、ステップ８０
８で判別された流量Ｑが、図１０に示すように、大流量
Ｑmaxと中流量Ｑmidの間であったとすると、この二つの
流量Ｑmax，Ｑmidの各々について、目標圧力ｒk（∝ｕ
va）に対する操作量ｕvr1，ｕvr2を求める（ステップ８
０９）。そして、その二つの操作量ｕvr1，ｕvr2につい
て流量方向に１次補間し、最終的な操作量ｕvrを求める
（ステップ８１０）。得られた操作量ｕvrは、Ｄ／Ａ変
換器５６によりアナログ電圧に変換され、さらにＶ／Ｉ
変換器５７で電流に変換されて、操作信号ｕiとして圧
力制御弁２０に出力される（ステップ８１１）。
【００３３】ここで、１次補間について、図１０を参照
して詳細に説明する。まず、算出された操作量ｕvaに定
数ｋを掛けて求められた目標圧力ｒkを縦軸ｙ上にと
り、この目標圧力ｒkを通りｕv軸に平行な直線を考え、
この直線が大流量Ｑmaxの静特性カーブと交差する点の
ｕv座標（ｕvr1）を求める。このｕvr1を求めるため、
ＣＰＵ５２には、大流量Ｑmaxの静特性カーブから、目
標圧力ｒkがどの測定点の間に入っているかを調べる。
今、その測定点が（ｕv2，ｙ2）、（ｕv3，ｙ3）である
とする。ｕvr1は、この２点間を次式の１次補間で求め
る。 ｕvr1＝ｕv2＋（ｒk−ｙ2）（ｕv3−ｕv2）／（ｙ3−ｙ2） 同様にして、目標圧力ｒkを通りｕv軸に平行な直線と中
流量Ｑmidの静特性カーブと交差する点のｕv座標（ｕ
vr2）を、次式により求める。 ｕvr2＝ｕv5＋（ｒk−ｙ5）（ｕv6−ｕv5）／（ｙ6−ｙ5） さらに、実際の流量Ｑは大流量Ｑmaxと中流量Ｑmidの間
であるので、ｕvr1とｕvr2を実際の流量Ｑに関して、次
式により１次補間して、最終的な操作量ｕvrを求める。 ｕvr＝ｕvr1＋（ｕvr2−ｕvr1）（Ｑ−Ｑmax）／（Ｑmid−Ｑmax） 以上の操作により、油圧ライン１０に流量変化が生じて
も、各種流量に対して、予め測定されている操作量ｕv
に対する制御圧力量ｙの静特性基づいて、正確なな操作
量ｕvが求められる。これを言い換えると、流量等によ
って変化する前述した直流ゲインＫｕが、以上の操作
で、１／Ｋｕで相殺されたことになり、積分制御が最終
的に負担する最終積分量が常に一定になるということで
ある。したがって、コントローラ５０内の積分器５０ｂ
が、最終定常値との偏差を埋めようとして大きく作用し
オーバーシュート等を起すことがなくなり、応答特性を
良くすることができる。また、本実施例では、コントロ
ーラ５０自身が制御する実際の圧力制御弁２０の静特性
を計測することができるので、圧力制御弁２０の機差も
含めて、より高精度の制御が可能となる。
【００３４】なお、本実施例では、操作量ｕvに対する
制御圧力量ｙの静特性を求めるため、コントローラ５０
自身が内部に格納されているプログラムに基づいて模擬
試験を行なうものであるが、手動で模擬試験を行ない、
その結果を操作入力部５８を操作してＥＥＰＲＯＭ５４
に書き込むようにしてもよい。また、本実施例では、比
例量、積分量および微分量を演算して仮の操作量を算出
してから、これを補正したが、目標圧力と制御圧力量と
の偏差を先に補正してから比例量等を求めるようにして
も良い。さらに、本実施例は、パイロットリリーフ弁と
バランスピストン型の主弁とを組み合わせた例である
が、本発明はこれに限定されない。他の型式の弁につい
ても適用可能である。また、本実施例では、油圧システ
ムに適用した例を示したが、本発明はこれに限定される
ものではない。また、本発明は、ＰＩＤ制御に限定され
るものではなく、例えば、ＰＩ制御やＥＭＭ（Exact Mo
del Matching）制御などに適用しても良い。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、操作量と制御状態量と
の関係が、非線型で、かつ流体の状態を示すパラメータ
が変化に伴って変化するような場合でも、正確な操作量
を算出することができるので、オーバーシュートや立上
り段差等を解消することができ、応答特性を良くするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体制御システムの一実施例の構成を
示す制御ブロック図である。
【図２】本発明の流体制御システムの一実施例の構成を
示す系統図である。
【図３】本発明の流体制御システムにおいて用いられる
コントローラの一実施例のハードウエアシステム構成を
示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施例における圧力制御弁の静特性
を計測するための手順を示すフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートにおける模擬試験の手順
の詳細を示すフローチャートである。
【図６】模擬試験の際のサンプル操作量とこれに対応す
る制御圧力量との関係を示すグラフである。
【図７】模擬試験の際のサンプル操作量とこれに対応す
る制御圧力量とが書き込まれているテーブルを示す説明
図である。
【図８】
【図９】本発明の一実施例において目標圧力を得るため
の手順を示すフローチャートである。
【図１０】計測された流量と予め測定された静特性とか
ら正確な操作量を算出する手順を説明するための説明図
である。
【図１１】従来の流体制御システムの制御ブロック図で
ある。
【図１２】比例制御弁の入出力特性を示すグラフであ
る。
【図１３】コントローラから見た制御対象の動特性を示
すグラフである。。
【図１４】制御対象を閉ループで制御する場合の制御対
象の動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…油圧ライン、１２…油圧源、１４…タンク、１６
…配管、２０…圧力制御弁、２１…パイロットリリーフ
弁、２２…主弁、３０…圧力計測器、４０…流量計測
器、５０…コントローラ、５０ａ…比例器、５０ｂ…積
分器、５０ｃ…微分器、５０ｄ…補正手段、５２…ＣＰ
Ｕ、５３…ＲＯＭ、５４…ＥＥＰＲＯＭ、５５…ＲＡ
Ｍ。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】 流体制御システムおよび制御弁コント
ローラ
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電磁式の比例制御弁を
用いて、流体の圧力や流量をフィードバック制御する流
体制御システムおよび制御弁コントローラに関する。
【０００２】
【従来の技術】流体制御システムの一例として、油圧ラ
インの油圧を比例圧力制御弁を用いてフィードバック制
御を行なうものについて説明する。図１１に示すよう
に、このシステムは、油圧ラインの圧力を圧力計測器５
で計測して、計測した圧力と目標の圧力との偏差をコン
トローラ１内の比例器２、積分器３および微分器４で増
幅して、操作信号ｕiを生成し、この操作信号ｕiで比例
圧力制御弁を駆動させて、油圧ラインの圧力を制御する
というものである。
【０００３】比例圧力制御弁としては、例えば、油圧の
制御に用いられるものとして、パイロットリーフ弁があ
る。このパイロットリリーフ弁は、油圧機構部分と、直
流ソレノイド部分とからなる。直流ソレノイド部分は、
コイルと、固定鉄心と、可動鉄心とを備え、コイルに供
給される直流電流に応じて生ずる電磁力により、可動鉄
心が固定鉄心に吸引される構成となっている。一方、油
圧機構部分は、前記可動鉄心と連係して動作する弁を備
える。このような構成によって、パイロットリリーフ弁
は、コイルに供給される直流電流の大きさに応じて弁の
開度を変化させることができるので、油圧を用いる被制
御系において、直流電流の大きさに応じた油圧を得るこ
とができる。また、このようなパイロットリリーフ弁
は、他の弁、例えば、バランスピストン型の主弁を組み
合わせて、より大きな流量を扱うことができる。
【０００４】一般的に、このような電磁式の比例圧力制
御弁は、操作信号である入力電流ｕiと、この入力電流
ｕiにより制御弁が駆動した結果、得られる油圧ライン
の圧力との関係は、図１２に示すような関係がある。こ
の関係は、入力電流ｕiと定常圧力ｙとの関係は線型性
がなく非線型で、かつ制御弁への油の流入量Ｑによって
も変化するというものである。具体的には、例えば、定
常圧力ｙ1を得ようとした場合、制御弁への油流入量Ｑ
が、Ｑmax、Ｑmid、Ｑminのときに、入力電流ｕiとして
は、それぞれｕ1、ｕ2、ｕ3が考えられ、油流入量
Ｑmax，Ｑmid，Ｑminに応じた入力電流ｕ1，ｕ2，ｕ3が
存在する。これを逆に考えると、ある入力電流ｕiに対
して、油流入量Ｑに応じた定常圧力ｙが存在することを
意味する。
【０００５】ところで、コントローラ１から見た制御対
象６（油圧ラインの他に制御弁も含む。）の動特性は、
数１に示すような伝達関数で表現できる。
【０００６】
【数１】
【０００７】なお、数１中、Ｓはラプラス演算子、ｔｍ
は時定数、ζは減衰係数、Ｋｕは直流ゲイン、αはパラ
メータである。図１３は、制御対象６の伝達関数が数１
で表される場合に、入力電流ｕiのステップ変化（０→
１）に対する圧力ｙの時間応答特性を示すものである
が、同図によれば、同一の入力電流に対して、油流入量
Ｑmax，Ｑmid，Ｑminに応じて異なる最終圧力定常値、
つまり直流ゲインＫu1，Ｋu2，Ｋu3が存在する。
【０００８】こうした制御対象６を図１１に示すような
閉ループで制御する場合、制御対象６の直流ゲインＫu
が入力電流ｕiや油流入量Ｑで変化することによって生
じる設定圧力との最終誤差は、積分制御によって補正さ
れることになる。しかしながら、一般的に積分制御は、
低周波応答や定常値補正にしか効果がないため、この最
終誤差補正は、閉ループ圧力動特性に悪影響を与える。
すなわち、図１４に示すように、例えば、油流入量Ｑ
midで最適調整されたもので、言い換えると、油流入量
Ｑmidで最終積分量が最小になるよう調整されていたも
ので、油流入量Ｑmax時の圧力制御を行なおうとする
と、制御対象６の直流ゲインＫuが油流入量Ｑmidのとき
と油流入量Ｑmaxのときとで異なっているため、積分制
御で補正すべき量が増え、同図中の一点鎖線のように、
オーバーシュートを生じることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
流量制御システムでは、入力電流ｕiと定常圧力ｙ、つ
まり操作量と制御状態量との関係が非線型で、かつ制御
弁への油の流入量によっても変化するような場合、コン
トローラ内の積分器が、最終定常値との偏差を埋めよう
として大きく作用し、結果としてオーバーシュートや立
上りに段差が生じるといった応答特性が良くないという
問題点がある。
【００１０】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、流体の圧力や流量等をフィ
ードバック制御するものに関して、オーバーシュートや
立上り段差を生じるといった応答特性を改善することが
できる流量制御システム、制御弁コントローラ、比例制
御弁装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
制御弁コントローラは、流体の状態を示す予め指定され
たパラメータに対して、予め計測された、比例制御弁の
動作範囲内の複数点における操作信号と流体の制御状態
量との対応関係を記憶する記憶手段と、前記流体の目標
の状態量と計測で得られる前記流体の制御状態量との偏
差から操作信号を生成し、計測で得られる前記パラメー
タと前記対応関係とに基づいて該操作信号を補正し、こ
れを前記比例制御弁に出力する操作信号生成手段とを備
えていることを特徴とするものである。
【００１２】なお、前記制御弁コントローラには、さら
に、前記比例制御弁の動作範囲の複数点における模擬の
操作信号を生成する模擬操作信号生成手段と、前記流体
が前記予め指定されたパラメータの示す状態に設定され
るたびに、前記比例制御弁が前記模擬の操作信号に応じ
て駆動した結果、前記流体の計測で得られる前記流体の
制御状態量を複数の前記模擬の操作信号に対応させて、
前記予め指定されたパラメータごとに前記記憶手段に記
憶させる模擬試験結果処理手段とが設けられていること
が好ましい。
【００１３】また、前記目的を達成するための流体制御
システムは、前記制御弁コントローラと、該制御弁コン
トローラからの操作信号に応じて駆動する比例制御弁
と、前記流体ラインの流体の状態を示すパラメータを計
測し、この値を前記制御弁コントローラに出力する第１
の計測手段と、前記流体ラインの流体の制御状態量を計
測し、この値を前記制御弁コントローラに出力する第２
の計測手段とを備えていることを特徴とするものであ
る。
【００１４】
【作用】本発明は、油圧ライン等の流体ラインに、操作
信号に応じて流体の状態を制御する比例制御弁を設け、
この比例制御弁の開度を制御することにより、流体の状
態、例えば、流体圧力を目標の圧力に設定するシステム
に適用することができる。 流体の制御に際して、比例
制御弁の動作範囲の複数点における操作信号と流体の制
御状態量、例えば、流体圧力との対応関係を、予め指定
された流体ラインの流体の状態を示すパラメータ（例え
ば、流体圧力を制御する場合には、流量）について予め
計測した結果を、記憶手段に記憶させておく。
【００１５】流体を制御するときには、前記パラメータ
が第１の計測手段により計測され、制御状態量が第２の
計測手段で計測される。そして、操作信号作成手段によ
り、この計測された制御状態量と目標の状態量との偏差
とから、仮の操作信号が作成され、この仮の操作信号
が、さらに、記憶手段に記憶されている、予め指定され
たパラメータごとの操作信号と流体の制御状態量との対
応関係、および第１の計測手段で計測されたパラメータ
に基づいて補正されて、比例制御弁に出力される。 比
例制御弁は、この補正された操作信号に応じて、直ちに
駆動して流体を目的の状態に制御する。
【００１６】以上の動作により、操作量、ここでは操作
信号と制御状態量との関係が、非線型で、かつ流体の状
態を示すパラメータが変化に伴って変化するような場合
でも、パラメータごとに、予め測定されている操作信号
と制御状態量との対応関係に基づいて、正確な操作量が
求められる。したがって、例えば、コントローラ内の積
分器が、最終定常値との偏差を埋めようとして大きく作
用しオーバーシュート等を起すことがなくなり、応答特
性を良くすることができる。
【００１７】なお、予め測定されて記憶手段に格納され
る測定点は、有限個である。このため、実際の制御の際
には、それらの測定点のデータについて、例えば、１次
補間を行なって、求める量を得るようにすればよい。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１は、本発明の流体制御システムの
一実施例の構成を示す系統図である。本実施例の流体制
御システムは、被制御系である油圧ライン１０と、この
油圧ライン１０の油圧を制御する比例制御弁である圧力
制御弁２０と、油圧ライン１０の油圧を計測する圧力計
測器３０と、油圧ライン１０の流量を計測する流量計測
器４０と、圧力制御弁２０の弁開閉動作を制御するコン
トローラ５０とを備える。
【００１９】油圧ライン１０は、油圧源１２と、タンク
１４と、これらを結ぶ配管１６と、該配管１６に接続さ
れた圧力計１８とを備える。本実施例で用いられる圧力
制御弁２０は、パイロットリリーフ弁２１と、バランス
ピストン型の主弁２２とを組み合わせて構成されるもの
である。パイロットリリーフ弁２１は、公知のものを用
いることができ、例えば、油圧機構部分と、直流ソレノ
イド部分とからなる。圧力計測器３０は、油圧ライン１
０の圧力を計測して、電気信号として出力する油圧セン
サが用いられる。この圧力計測器３０の出力信号は、コ
ントローラ５０に送られる。
【００２０】流量計測器４０は、油圧ライン１０の流量
を計測して、電気信号として出力する流量センサが用い
られる。この流量計測器４０の出力信号は、流量指令Ｑ
としてコントローラ５０に入力される。なお、流量計測
器４０は、流量センサに限られない。例えば、流量の検
知および演算ができる比例式電磁流量調整弁を用いて、
その入力値から流量を求めることができる。また、油圧
源が定量型多段ポンプの組み合わせの場合には、オンロ
ードされているポンプから流量値を求めることができ
る。さらに、１の定量ポンプを油圧源とする油圧ライン
が、本実施例において用いられている圧力制御弁２０と
他の駆動のための流量調整弁とに分岐されている場合に
は、“ポンプ流量（既知）−流量調整弁流量（入力電流
値）”から、圧力制御弁２０の流量を求める。
【００２１】コントローラ５０は、例えば、図３に示す
ように、コンピュータシステムにより構成される。この
システムは、圧力計測器３０からの圧力信号ｙ、流量計
測器４０からの流量指令Ｑおよび目標圧力ｒの各々につ
いて、アナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器５１
と、コントローラ５０として行なうべき制御動作を実行
する中央処理装置（ＣＰＵ）５２と、ＣＰＵ５２が実行
するプログラムを格納するリードオンリメモリ（ＲＯ
Ｍ）５３と、操作信号に対する制御圧力量の静特性を記
憶保持する書き換え可能不揮発メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）
５４と、演算等のワークエリアとなるランダムアクセス
メモリ（ＲＡＭ）５５と、ＣＰＵ５２に対して、外部か
ら指示や、パラメータ等の設定を行なう操作入力部５８
と、ＣＰＵ５２の制御演算によって得られる操作信号を
アナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換器５６と、変換され
たアナログ電圧を電流に変換するＶ／Ｉ変換器５７とを
備えて構成される。
【００２２】ＲＯＭ５３には、ＣＰＵ５２が実行するプ
ログラムであって、操作信号に対する制御圧力量の静特
性を実際の圧力制御弁２０について計測するための手順
が書き込まれているプログラムと、目標圧力と制御圧力
量との偏差から、積分量、比例量および微分量を演算し
て操作量を算出するための手順が書き込まれているプロ
グラムと、得られた静特性に基づいて、目標圧力に対応
する操作量を得るための手順が書き込まれているプログ
ラムと、コントローラ５０自体を制御するためのプログ
ラムが格納されている。
【００２３】なお、コントローラ５０は、最終的な操作
信号ｕiを算出するための構成を、機能的に把握する
と、図１に示すように、制御圧力量ｙと目標圧力ｒとの
偏差から、積分量Ｉ、比例量Ｐおよび微分量Ｄを演算し
操作量ｕvaを算出する積分器５０ｂ、比例器５０ａ、微
分器５０ｃと、計測された流量Ｑと静特性とから操作量
ｕvaを補正する補正手段５０ｄと、最終的に算出された
操作量ｕvを電流に変換して操作信号ｕiとして圧力制御
弁２０に出力するＶ／Ｉ変換器５７とから構成されてい
ることになる。
【００２４】本実施例の作用について、操作信号に対す
る制御圧力量の静特性を実際の圧力制御弁２０について
計測するための手順と、得られた静特性に基づいて実際
に流体制御システムが目標圧力を得るための手順とに分
けて説明する。操作信号に対する制御圧力量の静特性を
実際の圧力制御弁２０について計測するための手順につ
いて、図４および図５に示すフローチャートに従って説
明する。 まず、圧力制御弁２０の通常の使用範囲にお
いて、流量を大流量および小流量のように、必要に応じ
て区分する。この実施例では、大、中、小の３区分とす
る。そして、大流量時の流量信号をＱmax、中流量時の
流量信号をＱmid、小流量時の流量信号をＱminとする。
【００２５】流量の設定は、操作入力部５８から行なう
ことができる。また、この計測処理の起動も、操作入力
部５８から行なうことができる。ＣＰＵ５２は、操作入
力部５８からの指示により起動され、ＲＯＭ５３から操
作信号に対する制御圧力量の静特性を実際の圧力制御弁
２０について計測するための手順を記述するプログラム
を読み出して、順次実行する。
【００２６】まず、油圧ライン１０の流量を油圧源１２
を調整して小流量に設定すると共に、操作入力部５８を
操作して小流量の模擬試験の実行をＣＰＵ５２に認識さ
せる。（ステップ４０１）。ＣＰＵ５２は、これを受け
付けて、小流量の模擬試験を実行する（ステップ４０
２）。これが終了すると、ＣＰＵ５２は、同様にして、
中流量、大流量の順に処理を実行する（ステップ４０３
から４０６）。
【００２７】模擬試験４０２は、図５のフローチャート
に示すように、まず、操作量ｕvを０にセットする（ス
テップ４１１）。この操作量ｕvは、Ｄ／Ａ変換器５６
でアナログ電圧に変換され、さらに、Ｖ／Ｉ変換器５７
で電流に変換されて、操作信号ｕiとして圧力制御弁２
０に出力される（ステップ４１２）。これによって、圧
力制御弁２０の弁の開度が変化し、油圧ライン１０の圧
力が変化する。なお、操作量ｕvも操作信号の１つであ
るが、説明の都合上、操作量を電圧で表すものを操作量
ｕvとし、操作量を電流で表すものを操作信号ｕiとす
る。この圧力ライン１０の圧力変化は、圧力計測器３０
により計測される。計測された制御圧力量ｙは、予め定
められたサンプリング間隔で取り込まれ、Ａ／Ｄ変換器
５１によりディジタル信号に変換される。そして、ＣＰ
Ｕ５２により取り込まれて、ＥＥＰＲＯＭ５４に格納さ
れる（ステップ４１３）。
【００２８】次に、ＣＰＵ５２は、今回の操作量ｕv0に
ついて、“ｕv＝ｕv＋Δｕv”なる演算を実行し、次に
測定すべき操作量ｕv1を決定する（ステップ４１４）。
ここで、操作量のサンプリング数Ｎは、ＥＥＰＲＯＭ５
４の記憶容量に限りがあるので、ＥＥＰＲＯＭ５４の記
憶容量から、１つのカーブについての測定点数を予め決
めておく。また、図６に示すように、操作量のサンプリ
ング間隔Δｕvは、最大操作量ｕvmax（＝ｕv(N-1)）を
サンプリング数Ｎから１を引いた値（Ｎ−１）で割った
もの、つまり、ｕvmax／（Ｎ−１）を用いる。そして、
この操作量ｕvがｕvmaxを超えるまで、ステップ４１２
から４１４までのステップを繰返し、操作量ｕvがｕ
vmaxを超えると、設定された流量についての測定を終了
する（ステップ４１５）。
【００２９】このようにして、大、中、小の各流量につ
いて、図６に示すような、操作量ｕvに対する制御圧力
量ｙの静特性が、それぞれＥＥＰＲＯＭ５４に格納さ
れ、テーブル化される。図７に、この種のテーブルのフ
ォーマットの一例を示す。もちろん、テーブルフォーマ
ットは、これに限られない。
【００３０】なお、この模擬試験中は、油圧ライン１０
は、設定された流量の範囲に保持されているものとす
る。また、模擬試験は、流体制御システムの設置時に一
度行なえばよい。もっとも、環境の変化に応じて、適宜
実行することができることはいうまでもない。
【００３１】次に、コントローラ５０に目標圧力ｒが入
力されて、流体制御システムが実際に目標圧力ｒを得る
動作について、図８および図９に示すフローチャートに
従って説明する。
【００３２】まず、操作入力部５８からの指示を受け付
けて、ＣＰＵ５２が起動され、目標圧力ｒと制御圧力量
ｙとの偏差から、積分量、比例量および微分量を演算し
て操作量ｕvを算出するための手順が書き込まれている
プログラムと、得られた静特性に基づいて、目標圧力ｒ
に対応する操作量ｕvを得るための手順が書き込まれて
いるプログラムとがＲＯＭ５３から読み出される。ＣＰ
Ｕ５２は、まず、目標圧力ｒをＡ／Ｄ変換器５１でディ
ジタル信号に変換して、これを取り込む（ステップ８０
１）。そして、圧力計側器３０により計測された制御圧
力量ｙをＡ／Ｄ変換器５１でディジタル信号に変換し、
これを取り込む（ステップ８０２）。取り込んだ目標圧
力ｒと制御圧力量ｙとの偏差から積分量Ｉ、比例量Ｐお
よび微分量Ｄを計算し操作量ｕvaを算出する（ステップ
８０３からステップ８０６）。 次に、流量計測器４０
からの流量指令ＱをＡ／Ｄ変換器５１でディジタル信号
に変換し、これを取り込む（ステップ８０７）。そし
て、この流量指令Ｑが示す流量が、大流量Ｑmax、中流
量Ｑmid、小流量Ｑminのいずれの間に入っているかを判
別する（ステップ８０８）。今、仮りに、ステップ８０
８で判別された流量Ｑが、図１０に示すように、大流量
Ｑmaxと中流量Ｑmidの間であったとすると、この二つの
流量Ｑmax，Ｑmidの各々について、目標圧力ｒk（∝ｕ
va）に対する操作量ｕvr1，ｕvr2を求める（ステップ８
０９）。そして、その二つの操作量ｕvr1，ｕvr2につい
て流量方向に１次補間し、最終的な操作量ｕvrを求める
（ステップ８１０）。得られた操作量ｕvrは、Ｄ／Ａ変
換器５６によりアナログ電圧に変換され、さらにＶ／Ｉ
変換器５７で電流に変換されて、操作信号ｕiとして圧
力制御弁２０に出力される（ステップ８１１）。
【００３３】ここで、１次補間について、図１０を参照
して詳細に説明する。まず、算出された操作量ｕvaに定
数ｋを掛けて求められた目標圧力ｒkを縦軸ｙ上にと
り、この目標圧力ｒkを通りｕv軸に平行な直線を考え、
この直線が大流量Ｑmaxの静特性カーブと交差する点の
ｕv座標（ｕvr1）を求める。このｕvr1を求めるため、
ＣＰＵ５２には、大流量Ｑmaxの静特性カーブから、目
標圧力ｒkがどの測定点の間に入っているかを調べる。
今、その測定点が（ｕv2，ｙ2）、（ｕv3，ｙ3）である
とする。ｕvr1は、この２点間を次式の１次補間で求め
る。 ｕvr1＝ｕv2＋（ｒk−ｙ2）（ｕv3−ｕv2）／（ｙ3−ｙ2） 同様にして、目標圧力ｒkを通りｕv軸に平行な直線と中
流量Ｑmidの静特性カーブと交差する点のｕv座標（ｕ
vr2）を、次式により求める。 ｕvr2＝ｕv5＋（ｒk−ｙ5）（ｕv6−ｕv5）／（ｙ6−ｙ5） さらに、実際の流量Ｑは大流量Ｑmaxと中流量Ｑmidの間
であるので、ｕvr1とｕvr2を実際の流量Ｑに関して、次
式により１次補間して、最終的な操作量ｕｖｒを求め
る。 ｕｖｒ＝ｕvr1＋（ｕvr2−ｕvr1）（Ｑ−Ｑmax）／（Ｑmid−Ｑmax） 以上の操作により、油圧ライン１０に流量変化が生じて
も、各種流量に対して、予め測定されている操作量ｕv
に対する制御圧力量ｙの静特性基づいて、正確なな操作
量ｕvが求められる。これを言い換えると、流量等によ
って変化する前述した直流ゲインＫｕが、以上の操作
で、１／Ｋｕで相殺されたことになり、積分制御が最終
的に負担する最終積分量が常に一定になるということで
ある。したがって、コントローラ５０内の積分器５０ｂ
が、最終定常値との偏差を埋めようとして大きく作用し
オーバーシュート等を起すことがなくなり、応答特性を
良くすることができる。また、本実施例では、コントロ
ーラ５０自身が制御する実際の圧力制御弁２０の静特性
を計測することができるので、圧力制御弁２０の機差も
含めて、より高精度の制御が可能となる。
【００３４】なお、本実施例では、操作量ｕvに対する
制御圧力量ｙの静特性を求めるため、コントローラ５０
自身が内部に格納されているプログラムに基づいて模擬
試験を行なうものであるが、手動で模擬試験を行ない、
その結果を操作入力部５８を操作してＥＥＰＲＯＭ５４
に書き込むようにしてもよい。また、本実施例では、比
例量、積分量および微分量を演算して仮の操作量を算出
してから、これを補正したが、目標圧力と制御圧力量と
の偏差を先に補正してから比例量等を求めるようにして
も良い。さらに、本実施例は、パイロットリリーフ弁と
バランスピストン型の主弁とを組み合わせた例である
が、本発明はこれに限定されない。他の型式の弁につい
ても適用可能である。また、本実施例では、油圧システ
ムに適用した例を示したが、本発明はこれに限定される
ものではない。また、本発明は、ＰＩＤ制御に限定され
るものではなく、例えば、ＰＩ制御やＥＭＭ（Exact Mo
del Matching）制御などに適用しても良い。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、操作量と制御状態量と
の関係が、非線型で、かつ流体の状態を示すパラメータ
が変化に伴って変化するような場合でも、正確な操作量
を算出することができるので、オーバーシュートや立上
り段差等を解消することができ、応答特性を良くするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体制御システムの一実施例の構成を
示す制御ブロック図である。
【図２】本発明の流体制御システムの一実施例の構成を
示す系統図である。
【図３】本発明の流体制御システムにおいて用いられる
コントローラの一実施例のハードウエアシステム構成を
示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施例における圧力制御弁の静特性
を計測するための手順を示すフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートにおける模擬試験の手順
の詳細を示すフローチャートである。
【図６】模擬試験の際のサンプル操作量とこれに対応す
る制御圧力量との関係を示すグラフである。
【図７】模擬試験の際のサンプル操作量とこれに対応す
る制御圧力量とが書き込まれているテーブルを示す説明
図である。
【図８】本発明の一実施例において目標圧力を得るため
の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の一実施例において目標圧力を得るため
の手順を示すフローチャートである。
【図１０】計測された流量と予め測定された静特性とか
ら正確な操作量を算出する手順を説明するための説明図
である。
【図１１】従来の流体制御システムの制御ブロック図で
ある。
【図１２】比例制御弁の入出力特性を示すグラフであ
る。
【図１３】コントローラから見た制御対象の動特性を示
すグラフである。。
【図１４】制御対象を閉ループで制御する場合の制御対
象の動特性を示すグラフである。
【符号の説明】 １０…油圧ライン、１２…油圧源、１４…タンク、１６
…配管、２０…圧力制御弁、２１…パイロットリリーフ
弁、２２…主弁、３０…圧力計測器、４０…流量計測
器、５０…コントローラ、５０ａ…比例器、５０ｂ…積
分器、５０ｃ…微分器、５０ｄ…補正手段、５２…ＣＰ
Ｕ、５３…ＲＯＭ、５４…ＥＥＰＲＯＭ、５５…ＲＡ
Ｍ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鵜沢 正光 東京都大田区南蒲田２丁目16番46号 株式 会社トキメツク内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流体ラインの流体を目標の状態に制御する
    流体制御システムにおいて、 操作信号に応じて流体の状態に制御する比例制御弁と、 前記流体ラインの流体の状態を示すパラメータを計測す
    る第１の計測手段と、 前記流体ラインの流体の制御状態量を計測する第２の計
    測手段と、 予め指定された前記パラメータに対して、予め計測され
    た、前記比例制御弁の動作範囲内の複数点における操作
    信号と流体の制御状態量との対応関係を記憶する記憶手
    段と、 計測された前記流体の制御状態量と目標の状態量との偏
    差から操作信号を生成し、計測された前記パラメータと
    前記対応関係とに基づいて該操作信号を補正し、これを
    前記比例制御弁に出力する操作信号生成手段とを備えて
    いることを特徴とする流体制御システム。
  2. 【請求項２】前記比例制御弁の動作範囲の複数点におけ
    る模擬の操作信号を生成する模擬操作信号生成手段と、 前記流体が前記予め指定されたパラメータの示す状態に
    設定されるたびに、前記比例制御弁が前記模擬の操作信
    号に応じて駆動した結果、前記第２の計測手段で計測さ
    れる前記流体の制御状態量を複数の前記模擬の操作信号
    に対応させて、前記予め指定されたパラメータごとに前
    記記憶手段に記憶させる模擬試験結果処理手段とを備え
    ていることを特徴とする請求項１記載の流体制御システ
    ム。
  3. 【請求項３】流体ラインの流体の状態を制御する比例制
    御弁に対して、操作信号を出力する制御弁コントローラ
    において、 前記流体の状態を示す予め指定されたパラメータに対し
    て、予め計測された、前記比例制御弁の動作範囲内の複
    数点における操作信号と流体の制御状態量との対応関係
    を記憶する記憶手段と、 前記流体の目標の状態量と計測で得られる前記流体の制
    御状態量との偏差から操作信号を生成し、前記流体の計
    測で得られる前記パラメータと前記対応関係とに基づい
    て該操作信号を補正し、これを前記比例制御弁に出力す
    る操作信号生成手段とを備えていることを特徴とする制
    御弁コントローラ。
  4. 【請求項４】前記比例制御弁の動作範囲の複数点におけ
    る模擬の操作信号を生成する模擬操作信号生成手段と、 前記流体が前記予め指定されたパラメータの示す状態に
    設定されるたびに、前記比例制御弁が前記模擬の操作信
    号に応じて駆動した結果、計測で得られる前記流体の制
    御状態量を複数の前記模擬の操作信号に対応させて、前
    記予め指定されたパラメータごとに前記記憶手段に記憶
    させる模擬試験結果処理手段とを備えていることを特徴
    とする請求項３記載の制御弁コントローラ。
  5. 【請求項５】前記パラメータは前記流体の流量で、前記
    制御状態量は流体の圧力であることを特徴とする請求項
    ３または４記載の制御弁コントローラ。
  6. 【請求項６】操作信号の出力対象である前記比例制御弁
    が油圧制御弁であることを特徴とする請求項３、４また
    は５記載の制御弁コントローラ。
  7. 【請求項７】請求項３、４、５または６記載の制御弁コ
    ントローラと、 前記制御弁コントローラからの操作信号に応じて駆動す
    る比例制御弁とを備えている比例制御弁装置。
  8. 【請求項８】請求項３、４、５または６記載の制御弁コ
    ントローラと、 前記制御弁コントローラからの操作信号に応じて駆動す
    る比例制御弁と、 前記流体ラインの流体の状態を示すパラメータを計測
    し、この値を前記制御弁コントローラに出力する第１の
    計測手段と、 前記流体ラインの流体の制御状態量を計測し、この値を
    前記制御弁コントローラに出力する第２の計測手段とを
    備えていることを特徴とする流体制御システム。
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