JPH0695298B2

JPH0695298B2 - 電気・油圧サーボ制御装置

Info

Publication number: JPH0695298B2
Application number: JP59252658A
Authority: JP
Inventors: 博明桑野
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1984-11-29
Filing date: 1984-11-29
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: JPS61143801A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、制御対象となる機械系の特性に影響されず、
しかも安定で高応答に動作する電気・油圧サーボ系の制
御装置に関するものである。

［従来の技術］電気・油圧サーボ系は、振動試験機、各種のシュミレー
タ、圧延機やロボット等産業機械の駆動部に使用されて
いる。第14図はその一例で、ストリップ１を巻取るダウ
ンコイラに備えられ、マンドレル２に巻取られるストリ
ップの周囲を押付けるラッパーロール３の電気・油圧サ
ーボ制御装置である。ラッパーロール３は、回転軸７を
中心として揺動するスイングフレーム４の先端に取付け
られていて、この回転軸７に角度検出器８を連結してラ
ッパーロール３の位置を検出するようにし、このフレー
ム４を揺動させる油圧シリンダ５によって位置制御され
る。油圧シリンダ５への圧油の供給量はサーボ弁11によ
って制御される。図中６はピストン、6aはピストンロッ
ド、９は位置制御の目標値（設定値）、10は演算制御装
置、12,13は配管、14はストリップ１の方向を変えるピ
ンチロールである。

この装置をモデル化すると第15図のようになり、油圧シ
リンダ５のばねを介してフレーム４、ラッパーロール３
等の可動部を動かして、その位置決めを行うものとな
る。油圧シリンダ５の油柱のばね常数をＫ、可動部の質
量をｍとする。又、可動部はピストン６が油中を動くと
きにブレーキ作用を受ける。それを図中ダッシュポット
で表わし、その粘性減衰係数をＣとする。

ところで、制御対象つまりラッパーロール３の位置決め
の応答性及び精度を上げるためには、次のことが重要で
ある。

可動部の質量ｍが小さいこと。

ばね常数Ｋが大きいこと。

、は制御対象の固有振動数が十分に高いことと言い換えても良い。

適当な制動が働くこと、換言すれば粘性減衰係数Ｃ
が適当な値を取ること。

すなわち、油圧シリンダ５のピストン６がｘ′だけ変位
しても、柔らかいばねで重い可動部を押すのでは応答が
遅くなり、又制動が働かなければ振動が持続してラッパ
ーロール３の位置が目標値に落着くまでに長い時間がか
かる。第16図に、応答性が悪い場合の応答波形の例を示
す。図中ｔ_Ｒは応答時間である。

上記、、の要求に応えるには次のことが必要とな
る。

′ 機械の重量を軽くしたうえで必要な強度をもたせ
ること。

′ 油圧シリンダ５の口径を大きくし、ストロークを
短くすること。

′ 積極的にダンパー等の制動機構を設けること。

ところが、′については軽量化と強度を維持すること
の両立が難しいこと、′については、口径を大きくす
るとその分だけ制御に必要な油量が増し、コストアップ
を招くうえ、ストロークは機械の使用条件から決まるた
めに簡単には短くできないこと、′についてはコスト
アップを招くこと、等の問題点があった。

以上述べたことは、サーボ弁、油圧シリンダを使って重
量物の位置決めを行ったり、力を制御する電気・油圧サ
ーボ系では一般的に言えることであり、このため従来か
らいくつかの制御的な解決策が提案されて来た。

斯かる制御的な解決策を説明するために、先ず、電気・
油圧サーボ系の一般的な構成を第17図に示す。第17図は
電気・油圧サーボ系を示す制御ブロック図で、ここでは
位置制御の場合を説明するが、他の場合も同様である。

第17図において制御対象（例えば第14図ではラッパーロ
ールがこれに相当する）の位置決めの目標値（設定値）
Vrは変位計22によって測定された制御対象の実際の位置
を示す信号Vxにより比較演算器15で比較減算され、目標
値Vrと実際の変位信号Vxとの偏差信号Veが作られる。こ
の偏差信号Veは演算増幅器16で適正に増幅されて信号Ｖ
_Ａとなり、サーボアンプ17でサーボ弁18を駆動する指令
信号ｉに変換される。通常サーボ弁18は電流信号によっ
て駆動される。而して、サーボ弁18は指令信号である電
流信号ｉに比例した流量の流体ｑを入出力し、これは配
管19を通ってシリンダ20へ流入或いは配管19を通って流
出する流体流量ｑ′となる。この流体流量ｑ′によって
シリンダ20のピストンがｘ′だけ出入りし、これが制御
対象である機械系21の位置（変位）ｘを制御する。その
ときの機械系21の位置ｘは変位計22によって検出され、
先に述べたように目標値Vrと比較される。目標値Vrと制
御対象の変位信号Vxが一致すると、偏差Veは零となり、
シリンダ20へ流入、流出する流体流量ｑ′が零となるの
で、シリンダ20のピストンの位置ｘ′は静止し、その結
果、機械系21の位置決めが完了する。

このような系を単に制御対象の位置信号をフィードバッ
クする方式で制御した場合に、制御の応答速度を速くし
ようとしても機械系の固有振動数に近い周波数では制御
ループ中の信号の位相遅れが大きくなり、無理に応答を
速くしようとしても制御系が発振をしてしまう。このた
め制御の応答速度は機械系の固有振動数により制約を受
けることになる。

機械の固有振動数を高くするためには、質量を減ずるか
或いは流体のばね定数を増す必要があるが、先に述べた
ように、強度上の理由から質量を減ずることは容易には
できず、又流体のばね定数を増すためにはシリンダ20の
口径を大きくして有効断面積を増したり、ストロークを
短くしなければならない。しかし、シリンダ20の有効断
面積を増すと流体の消費量が増加するためにサーボ弁18
の容量、液圧ポンプの容量を必要以上に増大させなけれ
ばならず、全くの無駄となってしまう。又ストロークは
機器により設計上の制約があるので、通常は任意に短く
することはできない。

従って、実用上許容される経済性を考慮する限り、機械
系の固有振動数を十分に大きくする容易な手段はないと
いうことができる。

同様に、振動に減衰を与えるために、制御対象の動きに
適当な制動を与えること、すなわち第15図の粘性減衰係
数Ｃを任意に設定することは、積極的にダンパ等を設け
ない限り不可能であった。

このため、発明者等は変位以外に対象の速度や加速度も
フィードバックして以上の問題点を解決する方法を提案
し、一部ではすでに実施している。第18図には斯かる補
償をした場合の電気・油圧サーボ系の制御ブロック図を
示す。第18図中第17図に示す要素と同一の要素には同一
の符号が付してある。

第18図においては制御対象である機械系21の変位ｘ以外
に速度、加速度をそれぞれ速度検出器23、加速度検
出器25で検出し、夫々を増幅器24,26で適当に演算増幅
し、信号Ｖ_A1,V_A2としてフィードバックしている。信号
Ｖ_A1,V_A2は比較演算器27,28で増幅器16からの信号Ｖ_Ａ
と比較演算され、Ｖ_Ａ−Ｖ_A1−Ｖ_A2がサーボアンプ17へ
の入力となる。以降の作動は第17図の場合と同じであ
る。

次に、第18図の電気油圧サーボ系の働きを第19図の制御
ブロック図により具体的に説明する。

ここで第19図〜第21図中の記号の意味は次の通りであ
る。

r;目標値 A;油圧シリンダの有効断面積Ｋ_Ｖ；サーボ弁流量ゲイン K₀;油圧シリンダの油柱ばね常数 I;ラッパーロールの機械系慣性 l;ラッパーロールのモーメントアーム（第14図参照）ｘ′；油圧シリンダのピストン変位第19図は第14図のダウンコイラの油圧ラッパーロールを
例に取り第18図を具体的に表わしたもので、ラッパーロ
ールの角度θのフィードバック以外に、角速度、角加
速度にも各々ゲインK₂、K₃をかけてその信号もフィー
ドバックして前記した問題の解消を図っている。すなわ
ち、第19図を制御ブロック図の等価変換手法により整理
すると第20図のようになる。第20図では角度θのかわり
に変位ｘで系の状態を表現している（すなわち、ｘ＝ｌ
θ、＝ｌ、＝ｌであるため）。

更に第20図の制御ブロック図を変換すると第21図を得
る。第20図において速度にゲインK₂をかけてフィード
バックしている信号は第14図の油圧シリンダ５が第19図
に示されるように積分特性1/S 41を持っているためそ
れによって積分されて、機械へ作用するときは変位ｘに
比例した信号となる。その係数が第21図のブロック29に
付加された項である。同様に、第20図で加速度にゲインK₃をかけて
フィードバックしている信号は、油圧シリンダ５の積分
特性1/S 41によって積分されるので、機械へ作用する
ときは速度に比例した信号となる。その係数が第21図
のブロック30のである。

更に分り易くするために、第21図の機械特性の部分のみ
（ｘ′からｘまで）を取出して微分方程式で表現する
と、を得る。今とおくと、（ｉ）式はｍ＋Ｃ＋Kx＝ｆ …（ii）となり、これは第15図で示した重量・ばね系の運動方程
式である。（ｉ）（ii）式の,xの係数は各々粘性減衰
項、ばね常数項を表わすので、加速度をフィードバッ
クして粘性減衰係数Ｃを任意に与え得ること、速度を
フィードバックして制御対象のばね定数Ｋを任意に設定
できることが分る。

第22図に、変位以外に速度、加速度もフィードバックし
て補償した場合の、第14図の油圧シリンダ５により作動
するラッパーロール３の応答波形を示す。第16図の応答
波形に比較して波形に振動は見られなくなり、又応答時
間ｔ_Ｒも短くなっている。

なお、第19図から第21図の制御ブロック図においては、
第18図のサーボ弁18は十分に高応答であり、配管19は十
分に短かくその伝達遅れは無視できるとして、省略して
いる。

以上示して来たように、制御対象の変位以外に速度・加
速度もフィードバックして対象の特性を任意に変更でき
ることが分った。従って、今の目的のためには第21図の
ゲインK₂を適当な大きさに設定して必要な応答が得られ
るように機械の固有振動数を大きくし、そのうえでゲイ
ンK₃を大きくして行き、減衰を与えて振動を止めれば良
い。而して、このような補償法は非常に強力であるが、
次のような問題点を有している。

第18図を見ると分るように、速度フィードバック、
加速度フィードバックによる補償はサーボ弁18、配管19
を通してシリンダ20及び機械系21へ作用する。従って、
サーボ弁18の応答が悪かったり、配管19が長かったりし
てシリンダ20へ作用する時間が遅れると、実際の機械系
21の動きと補正入力との間の時間ずれのために、上述し
た改善効果は限定されたものとなる。逆に、この時間ず
れが大きくなると、速度フィードバック、加速度フィー
ドバックはかえって制御に悪影響を与え、応答時間ｔ_Ｒ
が長くなったり、振動が発生したりする。

速度フィードバック、加速度フィードバックを行う
ためには、各々を検出する検出器、或いは位置の信号か
ら速度や加速度を演算する装置が必要となり、コストア
ップを招く。

速度検出器、加速度検出器を備え付けた場合には、
メンテナンス等の手間を要し、そのためランニングコス
トが増大する。

以上の加速度や速度などの状態量をフィードバックして
振動を防ぎ、応答を上げる手段に対して、より簡単な手
段として、第23図（イ）（ロ）（ハ）に示すように、目
標値であるステップ入力を２つに分け、１つ目のステッ
プ入力印加後２つ目を制御対象であるサーボ系の固有振
動周期の半周期相当だけ時間を遅らせて加えて逆位相の
振動を発生させ、もとの振動と互いに打消し合わせる手
段がすでに知られている。

第23図（イ）（ロ）（ハ）では、先ず目標値ｒより小さ
いステップ入力r₁を設定値Vr（第17図参照）として印加
し、Ｔ時間後に更にr₂なるステップ入力を印加する（第
23図（イ））。ここでｒ＝r₁＋r₂である。そうすると、
r₁,r₂による個々の応答は第23図（ロ）に示すように振
動性のものとなるが、ステップ入力r₁とr₂の印加時点が
制御対象の固有振動周期の半周期相当の時間Ｔだけずれ
ているため、互いに振動は逆位相となり、結果的に第23
図（ハ）のようにステップ応答の振動は消える。

ところで、このような手段は本発明者の検討によると、
ステップ入力量r₁とr₂の割合及び印加時点のＴの決め方
が難しいうえ、制御対象が第15図のモデルのような線形
の二次振動系（質量、ばね系）の場合以外は理想的な防
振効果を得ることができない、等の問題があることが判
明した。実際の電気・油圧サーボ系では、第17図に示し
たように配管による二次以上の高次の伝達遅れの特性が
機械の動きに重なるうえ又シリンダのピストン部に非線
形要素である固体摩擦が存在すること、等により第23図
（イ）（ロ）（ハ）に示す手段は予想以上にその効果が
低いのである。

［発明が解決しようとする課題］本発明は上述の実情に鑑み、特に速度や加速度の信号を
フィードバック信号として用いず入力にある操作を施す
ことで持続振動が発生するのを防止し、高応答、高精度
のサーボ系を実現すること、加えてこれを簡単且つ安価
に行うことのできる電気・油圧サーボ系の制御装置を提
供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、第１の手段では、目標値と制御量である制御対象の変位信号とを比較演算
する比較演算器と、該比較演算器の出力である偏差信号を増幅する演算増幅
器と、該演算増幅器出力を電力変換して電流信号に直すサーボ
アンプと、該サーボアンプの出力を受けて作動油の流入、流出量を
制御するサーボ弁と、制御対象である機械系と接続され前記サーボ弁からの作
動油の流入、流出量によりピストン位置を制御される油
圧シリンダと、制御対象の変位を検出する変位計とを備えた電気・油圧
サーボ制御装置において、前記目標値の変化の方向と同方向であり、かつ、前記目
標値の変化に対して前記機械系を含む電気・油圧サーボ
制御系の固有振動周期の半周期相当の時間遅れて発生
し、しかも、その後比較的短時間で零となる補正信号
を、前記目標値に加えるように構成するとともに、前記補正信号として、前記制御対象の速度信号を前記固
有振動周期の半周期相当の時間だけ遅延した信号を用い
るようにしており、第２の手段では、前記電気・油圧サーボ制御装置におい
て、前記目標値の変化の方向と同方向であり、かつ、前記目
標値の変化に対して前記機械系を含む電気・油圧サーボ
制御系の固有振動周期の半周期相当の時間遅れて発生
し、しかも、その後比較的短時間で零となる補正信号
を、前記目標値に加えるように構成するとともに、前記補正信号として、前記制御対象の速度信号を所定の
サンプリング周期でサンプルホールドした信号を用いる
ようにしており、第３の手段では、前記電気・油圧サーボ制御装置におい
て、前記目標値の変化の方向と同方向であり、かつ、前記目
標値の変化に対して前記機械系を含む電気・油圧サーボ
制御系の固有振動周期の半周期相当の時間遅れて発生
し、しかも、その後比較的短時間で零となる補正信号
を、前記目標値に加えるように構成するとともに、前記補正信号として、前記制御対象の変位の所定の時間
間隔ごとの差分信号を用いるようにしており、第４の手段では、前記電気・油圧サーボ制御装置におい
て、前記目標値の変化の方向と同方向であり、かつ、前記目
標値の変化に対して前記機械系を含む電気・油圧サーボ
制御系の固有振動周期の半周期相当の時間遅れて発生
し、しかも、その後比較的短時間で零となる補正信号
を、前記目標値に加えるように構成するとともに、前記補正信号として、前記偏差信号を前記固有振動周期
の半周期相当の時間だけ遅延した信号を用いるようにし
ている。

［作用］第１〜第４の手段の何れにおいても、サーボアンプの入
力信号に加えられる補正信号は、制御対象の固有振動周
期の半周期相当の時間だけ遅れていると共に、加えられ
た後比較的短時間で零になるため、容易且つ確実に制御
対象たる機械系の持続振動が防止され、安定且つ高速に
機械は目標値に到達する。

［実施例］以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明す
る。

先ず、本発明の原理について第１図により説明すると、
目標値ｒを与え、一定時間T₀後にr₃なる小さな補正用の
ステップ入力を与える。こうすれば、ラッパーロールの
変位Ｘの目標値ｒに対する動きを見たうえで、ステップ
入力r₃を入れるタイミングT₀を決めることができる。こ
の点は第23図の（イ）〜（ハ）の従来の方法と略同じで
ある。又T₀は制御対象の固有振動周期の半周期相当の時
間を目安として選び、実際の動きと見て調整する。更に
r₃は種々の目標値ｒに対して略固定値でも実用上問題の
ないことも確認されているが、更に高成績を得るために
は、r₃＝0.3r〜0.5rとなるようにその印加量を自動的に
変更すれば良い。なお、このままではラッパーロールの
変位ｘはｒ＋r₃になってしまうため、補正用のステップ
入力r₃は適当な時間の経過後零になるようにしている。

このように、実際の制御対象は前述のように非線形要素
を含むため（入力の大きさによって応答の様子が変化す
る）、従来例のようにｒより小さいr₁を与えるのではな
く、真の目標値ｒを与えてラッパーロールの動きを見た
後、補正入力を与えるようにすれば、第１図の実機のラ
ッパーロール変位の動きが示すように、応答時間を速く
したうえで振動を防止することができる。

第２図は第１図の原理を具体化した第14図の電気・油圧
サーボ系の目標値を与える入力部の第１例である。図中
31はスイッチ、32は遅延回路、33は関数回路、34,35は
加減算器である。

第２図において、スイッチ31をオンすると、目標値ｒが
演算制御装置10に入力され、補正用のステップ入力r₃は
固有振動周期の半周期相当の設定された時間T₀だけ遅ら
されて遅延回路32から加減算器34に送られ、又同時に関
数回路33からは第３図（イ）（ロ）（ハ）の何れかに示
すような最大値がr₃となる関数ｒ_ｔが加減算器34に送ら
れてステップ入力r₃から減算され、その信号はr₃−ｒ_ｔ
として加減算器35に送られ、加減算器35で加算されてｒ
＋r₃−ｒ_ｔが目標値９として演算制御装置10に送られ
る。関数回路33の関数が第３図（イ）の場合には補正用
の入力r₃は第１図に示すように減衰し、関数が第３図
（ロ）（ハ）の場合でも補正用の入力は減衰し、最後は
零になる。

演算制御装置10からは第14図に示されているサーボ弁11
に指令信号が与えられ、該サーボ弁11はｒ＋r₃−ｒ_ｔの
信号により制御され、ラッパーロール３は第１図に示す
ように制御される。

第１図のステップ入力ｒに一定時間T₀後に上乗せした補
正入力の形状を第４図（イ）（ロ）（ハ）に示す。第３
図（イ）（ロ）（ハ）に示した関数r₁の選び方により、
第４図（イ）（ロ）（ハ）のような補正入力の形状が決
まる（第３図（イ）〜（ハ）に示した関数以外にも、一
定時間後に零に減衰する関数であればこれ以外のもので
あっても良いことは言うまでもない）。

ところで、第４図（イ）〜（ハ）のような形状をした信
号であれば、どのような信号でも、補正入力として使え
ることに本発明者は気付き、次に示すような４つの手段
のどれもが有効であることを、計算機によるシュミレー
ション及び実機への適用から確認した。これらの手段
は、どれも電気・油圧サーボ系が、目標値であるステッ
プ入力ｒを受けて動き出した結果派生する信号を使うの
で、ステップ入力ｒの大きさに応じて自動的に補正入力
の大きさr₃（第４図（イ）〜（ハ））が変わり、第１図
から第３図（イ）〜（ハ）までで示した本発明の基本実
施例よりも、実機への適用が容易であるという特徴を持
っている。

以下、順次説明する。

第14図のラッパーロール３の変位Ｘは第５図（イ）に示
すようになり、対応する速度は第５図（ロ）に示すよ
うな波形となる。これは第４図（イ）〜（ハ）に示した
補正用の入力に形状が似ているので、これを代用して補
正することができる。第６図はラッパーロール３の速度
を補正用のステップ入力として使用した場合の入力部
の構成例で、特許請求の範囲第１項に記載された発明の
実施例である。図中23は速度検出器を示している。

速度検出器23で検出された速度の信号は演算増幅器36
で適正に増幅されて遅延回路32に送られ、目標値ｒが演
算制御装置10に入力されてから固有振動周期の半周期相
当の時間T₀だけ遅らされて速度の信号が加算器35に送
られ、該信号は加算器35で目標値ｒに加算され、その信
号が演算制御装置10へ送られる。以降の作用は第１図で
説明したのと同様である。

第７図は補正用入力を作る第３の手段である。ラッパー
ロール３の速度は第４図（ロ）に示すような形状をし
ているが、これを制御対象の固有振動周期の半周期相当
の時間だけ遅れた時点でその出力が防振用補正信号とし
て十分有効となる値となるように決定したサンプリング
周期Δｔ_ｓによりサンプリングすると第７図に示すよう
なサンプリングホールドされた信号37が得られる。ここ
で、サンプリング周期Δｔ_ｓは制御対象の固有振動周期
の略半周期相当の値を選べば良い。而してこれを補正用
のステップ入力信号として使用することができる。第８
図は第７図のサンプリングホールドされた信号37を補正
用のステップ入力として使用した場合の入力部の構成例
で、特許請求の範囲第２項に記載された発明の実施例で
ある。図中38はサンプルホールド回路である。

ラッパーロール３の速度は速度検出器23で検出され、
演算増幅器36で適正に演算増幅された後、前述のように
決定したサンプリング周期Δｔ_ｓごとにサンプルホール
ド回路36でサンプルホールドされ、該信号は加算器35へ
送られて目標値ｒと加算される。而して、サンプルホー
ルド回路38にサンプリングされる信号は最初のサンプリ
ング区間で零であるので、サンプルホールド回路38から
かΔｔ_ｓだけ遅延した小さなステップ入力列が出力され
る。従って、Δｔ_ｓを前述のように、制御対象の固有振
動周期の半周期相当の時間だけ遅れた時点でその出力が
防振用補正信号として十分有効となる値となるよう決定
することによって第５図の遅延回路32を設けたと同様の
機能を果たせることができる。

第９図（イ）（ロ）、第10図の補正入力を作る第４の手
段である。ステップ入力に応答したラッパーロール３の
変位ｘは第９図（イ）のようになるが、ある一定の時間
間隔Δｔでサンプリングして、変動分のΔｘを求め、該
変動分Δｘを時間間隔Δｔで割ると、すなわちΔx/Δｔ
を求めると、これは時間間隔Δｔ間の平均速度を表わ
す。今、Δｔは一定だから変動分Δｘはラッパーロール
３の速度に比例する信号となり、この変動分Δｘを図
示すると第９図（ロ）に示すような形状になる。従って
これを補正用のステップ入力信号として使用することが
できる。第10図はこの変動分Δｘを補正用のステップ入
力信号として使用した場合の入力部の実施例で、特許請
求の範囲第３項に記載された発明の実施例である。図中
39は演算器、40は演算増幅器である。

変位計22により検出されラッパーロールの変位は設定さ
れ時間間隔Δｔごとに変動分Δｘが演算器39で演算さ
れ、該変動分Δｘは適正に演算増幅器40で増幅され、加
減算器35に送られ、目標値ｒと加算され、演算制御装置
10へ送られる。ステップ入力ｒ印加後一定時間は第９図
（イ）の変位ｘの波形を見ると分るように変動分Δｘは
零であるので、演算器39からは一定時間だけ遅延して信
号が出力される。従ってサンプリングする時間間隔Δｔ
を制御対象の固有振動周期の半周期相当の時間だけ遅れ
た時点でその出力が防振用補正信号として十分有効とな
る値となるよう決定することにより、遅延回路を設けた
と同様の機能を果たせることができる。ここで時間間隔
Δｔは、制御対象の固有振動周期の略1/4周期の値を選
べば良いことが、計算機シュミレーション及び実機にお
ける経験から分っている。

第11図は、上述の演算速度信号を補正用のステップ入力
として使用した場合のステップ応答の例で、第16図に見
られる振動が消えていることがわかる。

第12図（イ）〜（ハ）、第13図は、補正入力を作る第５
の手段である。第17図に示した電気・油圧サーボ系にお
いて、目標値Vrと制御対象の実際の位置を示す信号Vxと
の偏差信号Ve（或いは増幅器16の出力Ｖ_Ａ、サーボアン
プ17の出力ｉでも同様である。）は、第12図（ハ）に示
す形状をしている。これは第４図（イ）に示した補正用
の入力と略同様の形状をしているので、これを補正用の
入力として使うことができる。第13図はこの場合の入力
部の構成例で、特許請求の範囲第４項に記載された発明
の実施例である。電気・油圧サーボ制御装置より取り出
された偏差信号Veは、演算増幅器36で適正に増幅されて
遅延回路32に送られ、目標値ｒが演算制御装置10に入力
されてから固有振動周期の半周期相当の時間T₀だけ遅ら
されて偏差信号Veが加減算器35に送られ、該信号は加減
算器35で目標値ｒに加算され、その信号が演算制御装置
10へ出力される。以降は、すでに説明した通りである。

なお、本発明の実施例においては、電気・油圧サーボ制
御系としてダウンコイラーのラッパーロールの場合につ
いて説明したが、油圧圧下式圧延機等他の装置の電気・
油圧サーボ系に適用することも可能であること、その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え
得ること、等は勿論である。

［発明の効果］本発明の電気・油圧サーボ制御装置によれば、制御対象
となる機械系の特性に影響されることなく該機械系に持
続振動が発生するのを防止でき、高応答、高精度のサー
ボ系を実現することが可能であり、しかも簡単な手段で
行えるのでこれを装置化した場合の価格が安価となる、
等種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の原理を説明するためのグラフ、
第２図は第１図の原理を使用して制御を行う本発明装置
の制御ブロック図、第３図（イ）（ロ）（ハ）は第２図
の制御ブロック中の関数回路に設定される関数の例のグ
ラフ、第４図（イ）（ロ）（ハ）は補正入力として使用
できる信号の形状を示すグラフ、第５図（イ）は本発明
に適用する機械系の変位と時間変化を示すグラフ、第５
図（ロ）は同速度と時間との関係を表わすグラフ、第６
図は第５図（ロ）の速度を補正用の入力として使用する
場合の本発明装置の制御ブロック図、第７図は本発明に
適用する機械系の速度をサンプルホールドした場合のサ
ンプルホールドした速度と時間との関係を表わすグラ
フ、第８図は第７図のサンプルホールドした速度を補正
用のステップ入力として使用する場合の本発明装置の制
御ブロック図、第９図（イ）は本発明に適用する機械系
の変位差を所定の時間間隔で求める場合の変位と時間と
の関係を表わすグラフ、第９図（ロ）は同求めた変動分
と時間との関係を表わすグラフ、第10図は第９図（ロ）
の差分Δｘを補正用の入力として使用する場合の本発明
装置の制御ブロック図、第11図は演算速度信号による上
乗せ分で補正入力を作り機械系の制御を行なった場合の
本発明による実機のステップ応答を示すグラフ、第12図
（イ）（ロ）（ハ）は偏差信号Veの形状を示すグラフ、
第13図は偏差信号Veを補正用の入力として使用する場合
の本発明装置の制御ブロック図、第14図はダウンコイラ
ラッパーロールの電気・油圧サーボ系の一般的な側面
図、第15図は第14図の装置をモデル化した場合の制御ブ
ロック図、第16図は第14図の装置でラッパーロールの制
御を行った場合の変位の時間変化を表わすグラフ、第17
図は第14図の装置のラッパーロールの位置を制御する場
合の電気・油圧サーボ系の制御ブロック図、第18図は同
速度信号及び加速度信号をフィードバックする場合の制
御ブロック図、第19図は第18図の制御ブロックを具体的
に表わした制御ブロック図、第20図は第19図の制御ブロ
ック図を等価変換した制御ブロック図、第21図は第20図
の制御ブロック図を更に等価変換した制御ブロック図、
第22図は速度及び加速度をフィードバックして補償を行
った場合のラッパーロールの変位の時間変化を表わすグ
ラフ、第23図（イ）（ロ）（ハ）は機械系の振動波形に
対してステップ入力を２つに分け、２つ目のステップ入
力を半波長相当だけ時間を遅らせて加えて振動を防ぐ従
来方法の説明用のグラフである。図中１はストリップ、２はマンドレル、３はラッパーロ
ール、４はスイングフレーム、５は油圧シリンダ、６は
ピストン、８は角度検出器、９は目標値、10は演算制御
装置、11はサーボ弁、15は比較演算器、17はサーボアン
プ、18はサーボ弁、20はシリンダ、21は機械系、22は変
位計、23は速度検出器、25は加速度検出器、27は比較演
算器、32は遅延回路、33は関数回路、34,35は加減算
器、36は演算増幅器、38はサンプルホールド回路、39は
演算器を示す。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭48−61878（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−87365（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−127601（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−149601（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−18705（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−56002（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−72201（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−177601（ＪＰ，Ａ) 特公昭50−34176（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭54−40712（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標値と制御量である制御対象の変位信号
とを比較演算する比較演算器と、該比較演算器の出力である偏差信号を増幅する演算増幅
器と、該演算増幅器出力を電力変換して電流信号に直すサーボ
アンプと、該サーボアンプの出力を受けて作動油の流入、流出量を
制御するサーボ弁と、制御対象である機械系と接続され前記サーボ弁からの作
動油の流入、流出量によりピストン位置を制御される油
圧シリンダと、制御対象の変位を検出する変位計とを備えた電気・油圧
サーボ制御装置において、前記目標値の変化の方向と同方向であり、かつ、前記目
標値の変化に対して前記機械系を含む電気・油圧サーボ
制御系の固有振動周期の半周期相当の時間遅れて発生
し、しかも、その後比較的短時間で零となる補正信号
を、前記目標値に加えるように構成するとともに、前記補正信号として、前記制御対象の速度信号を前記固
有振動周期の半周期相当の時間だけ遅延した信号を用い
たことを特徴とする電気・油圧サーボ制御装置。
【請求項２】目標値と制御量である制御対象の変位信号
とを比較演算する比較演算器と、該比較演算器の出力である偏差信号を増幅する演算増幅
器と、該演算増幅器出力を電力変換して電流信号に直すサーボ
アンプと、該サーボアンプの出力を受けて作動油の流入、流出量を
制御するサーボ弁と、制御対象である機械系と接続され前記サーボ弁からの作
動油の流入、流出量によりピストン位置を制御される油
圧シリンダと、制御対象の変位を検出する変位計とを備えた電気・油圧
サーボ制御装置において、前記目標値の変化の方向と同方向であり、かつ、前記目
標値の変化に対して前記機械系を含む電気・油圧サーボ
制御系の固有振動周期の半周期相当の時間遅れて発生
し、しかも、その後比較的短時間で零となる補正信号
を、前記目標値に加えるように構成するとともに、前記補正信号として、前記制御対象の速度信号を所定の
サンプリング周期でサンプルホールドした信号を用いた
ことを特徴とする電気・油圧サーボ制御装置。
【請求項３】目標値と制御量である制御対象の変位信号
とを比較演算する比較演算器と、該比較演算器の出力である偏差信号を増幅する演算増幅
器と、該演算増幅器出力を電力変換して電流信号に直すサーボ
アンプと、該サーボアンプの出力を受けて作動油の流入、流出量を
制御するサーボ弁と、制御対象である機械系と接続され前記サーボ弁からの作
動油の流入、流出量によりピストン位置を制御される油
圧シリンダと、制御対象の変位を検出する変位計とを備えた電気・油圧
サーボ制御装置において、前記目標値の変化の方向と同方向であり、かつ、前記目
標値の変化に対して前記機械系を含む電気・油圧サーボ
制御系の固有振動周期の半周期相当の時間遅れて発生
し、しかも、その後比較的短時間で零となる補正信号
を、前記目標値に加えるように構成するとともに、前記補正信号として、前記制御対象の変位の所定の時間
間隔ごとの差分信号を用いたことを特徴とする電気・油
圧サーボ制御装置。
【請求項４】目標値と制御量である制御対象の変位信号
とを比較演算する比較演算器と、該比較演算器の出力である偏差信号を増幅する演算増幅
器と、該演算増幅器出力を電力変換して電流信号に直すサーボ
アンプと、該サーボアンプの出力を受けて作動油の流入、流出量を
制御するサーボ弁と、制御対象である機械系と接続され前記サーボ弁からの作
動油の流入、流出量によりピストン位置を制御される油
圧シリンダと、制御対象の変位を検出する変位計とを備えた電気・油圧
サーボ制御装置において、前記目標値の変化の方向と同方向であり、かつ、前記目
標値の変化に対して前記機械系を含む電気・油圧サーボ
制御系の固有振動周期の半周期相当の時間遅れて発生
し、しかも、その後比較的短時間で零となる補正信号
を、前記目標値に加えるように構成するとともに、前記補正信号として、前記偏差信号を前記固有振動周期
の半周期相当の時間だけ遅延した信号を用いたことを特
徴とする電気・油圧サーボ制御装置。