JPH0711149B2 - 電気的油圧サーボ装置 - Google Patents

電気的油圧サーボ装置

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JPH0711149B2
JPH0711149B2 JP28758785A JP28758785A JPH0711149B2 JP H0711149 B2 JPH0711149 B2 JP H0711149B2 JP 28758785 A JP28758785 A JP 28758785A JP 28758785 A JP28758785 A JP 28758785A JP H0711149 B2 JPH0711149 B2 JP H0711149B2
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ラジヤモウリ・ガンダ
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    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/14Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
    • GPHYSICS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気的油圧弁制御装置に関し、更に詳しくは、
操作者による速度信号、加速度信号を入力して弁の出力
を制御する装置に関するものである。
〔従来の技術及び問題点〕
車両その他に対する適用において、電気的油圧弁制御装
置はしばしば、装置出力の位置の制御だけでなく、速度
及び/又は加速度の制御をも必要とする。例えば、掘削
機は掘削サイクル中にはバケット歯の位置制御を、他の
作動モード中には速度制御を、及び揺れ駆動中には加速
度制御を要求することがある。従来は、位置、速度及び
加速度要求モード中において閉ループ帰還制御を行うた
めの別々な感知器(センサー)を、位置、速度及び加速
度用としてそれぞれ用意していた。しかし、3個の感知
器や変換器を用意することは、装置全体の費用及び複雑
さを増すことになる。
本発明の一般的な目的は、ただ一つだけの帰還感知器
(フィードバック・センサー)を使用して、これにより
位置、速度及び/又は加速度の制御が得られる、電気的
油圧弁制御装置を提供することである。このことに関し
これまで、位置帰還は操作者のディスプレイ及びオート
メーションにより良く従うことが認められている。従っ
て本発明のより特別な目的は、位置感知器及び帰還ルー
プを使用し、速度及び/又は加速度要求制御モードで機
能するようにされた、電気的油圧制御装置を提供するこ
とである。
本発明の別の目的は、速度又は加速度制御モードで機能
すると共に、装置出力における遅れ、徐行又は無駄時間
を補償する、上述のような性質の電気的油圧弁制御装置
を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明によれば、負荷の位置を種々変化させる弁及びア
クチュエータ装置と、前記アクチュエータ及び負荷に結
合されて前記アクチュエータ及び負荷の実際の位置を示
す位置信号を供給する位置感知器と、位置指令信号を供
給する積分器を含む指令信号装置と、及び前記位置信号
と前記位置指令信号間の差の関数として前記弁及びアク
チュエータ装置を制御する誤差信号を供給する加算器と
からなり、 前記指令信号装置は、ファクシミリ位置指令信号を形成
するように速度指令信号が積分される速度要求モード
か、速度指令信号を形成するように加速度指令信号が積
分され、このようにして形成された速度指令信号は、フ
ァクシミリ位置指令信号を形成するように積分される加
速度要求モードかのいずれかで作動するように構成さ
れ、ファクシミリ位置指令信号は、いずれの場合も前記
位置指令信号として使用され、 一つのみの帰還感知器が採用され、そして 試験装置は、前記速度指令信号が零に等しいとき、前記
ファクシミリ位置指令信号の値が前記位置信号の値に等
しくなるように自動的にセットするために、前記積分器
から独立して前記速度指令信号に応動することを特徴と
する電気的油圧サーボ装置が提供される。
本発明は、掘削機のバケットのような荷重をいろいろに
位置決めする油圧弁アクチュエータを含む電気的油圧サ
ーボ制御装置を得ることを企図している。位置感知変換
器がアクチュエータ及び荷重に結合され、アクチュエー
タ及び荷重の実際の位置を表わす電気信号を供給する。
アクチュエータは、実際の位置を示す変換信号と入力位
置指令信号との差の関数たる誤差信号によって制御され
る。
本発明の第一の重要な側面によれば、位置制御サーボ装
置は、速度又は加速度入力指令信号を受信しかつ適当に
積分してファクシミリ(模写)位置指令信号を発生する
ことにより、またアクチュエータ誤差制御信号を得るた
めにかかるファクシミリ位置指令信号を装置に対する位
置指令入力信号として処理することにより、速度又は加
速度要求モードで作動するようにされる。(下記の説明
において「運動指令信号」という語は、アクチュエータ
及び荷重に特定の位置を要求する位置指令信号とは異な
る、アクチュエータ及び荷重に特定の速度又は加速度を
要求する指令信号を包含するための一般的な意味として
用いられる。) 本発明の重要な側面は、荷重における運動の方向を変え
ることが望ましいときに、速度または加速度指令装置内
の徐行及び無駄時間をなくすことに向けられている。本
発明のこの側面によれば、運動指令入力信号の振幅が感
知されると共に、運動指令信号が0に等しいとき、ファ
クシミリ位置指令信号が実際の位置信号に等しくなるよ
うにセットされる。
電気的油圧サーボ制御装置において速度及び加速度制御
を実行すると、普通、アクチュエータ及び荷重に対し所
定の付随誤差即ち遅れを生じる。この付随誤差の量は勿
論、入力運動指令信号の振幅の関数として変化する。本
発明の第二の側面によれば、運動指令信号の関数として
オフセット信号が得られ、ファクシミリ位置指令サーボ
装置に加えられる。このオフセット機能は、アクチュエ
ータ及び荷重における急激な加速即ちジャークを回避す
るように指数的に開始されることが最も望ましい。
本発明の他の目的、特徴並びに利点は、下記の説明、特
許請求の範囲並びに添付図面から最も良く理解されるで
あろう。
〔実施例〕
第1図は、アクチュエータによって荷重に結合される電
気的油圧弁を含む弁及びアクチュエータ装置12を有する
ような、在来型の位置指令電気的油圧サーボ制御装置10
を示す。荷重を含むこの弁及びアクチュエータ装置は、
慣性質量及びばね弾性によって特徴づけられる。位置変
換器(感知器)14はアクチュエータ及び荷重に適当に機
械的に結合されて、実際のアクチュエータ及び荷重の位
置の関数としての電気出力信号、すなわち位置信号Xを
供給する。位置指令即ち位置基準信号Rが加算器16に送
られ、加算器16は位置基準信号Rと実際の位置Xとの間
の差の関数として、誤差信号Eを供給する。利得Gを持
つ適当な増幅器18に送られる誤差信号Eは、弁及びアク
チュエータ装置12の作動を制御する。加算器16及び増幅
器18は普通、単一のアナログ増幅器に組合わされる。弁
及びアクチュエータ装置12及び変換器14は任意の適当な
型のものでよく、実際には単一の組立体に含まれうる。
位置基準信号Rは、操作者の操縦桿(ジョイスティッ
ク)のような任意の適当な装置によって発生されうる。
第2図は速度要求制御を実施する、本発明による第1図
の変形を示す。操作者の操縦桿により発生されるような
速度指令信号Vは積分器20に送られるが、信号Vをラプ
ラス符号Sで割ることは積分動作を表わす標準的な方法
である。この結果生ずる信号はファクシミリ位置指令信
号R′であり、加算器16に送られる。回路の残部は第1
図のように作動する。かくして、位置帰還を持つ制御装
置は速度指令入力に応答するようにされる。積分器20を
具備することは、位置変換器を速度変換器によって取り
替えたり補ったりするよりも安上がりであり、しかも速
度帰還を提供するように位置変換器の出力を微分する方
法よりも一段と確実である(ノイズが少ない)。
第3図は、加速度要求制御を実施する本発明による第1
図の変形を示す。操作者の操縦桿から発生されるような
加速度要求信号、すなわち加速度指令信号Aは、二重積
分器22に送られる。ファクシミリ位置指令信号R′を供
給する二重積分器22の出力は、加算器16に送られる。勿
論、第2図及び第3図の回路のいずれか一方もしくは両
方は、第1図の回路と組み合わされ、或いは相互に組み
合わされて、異なる多重指令入力を持つ装置を提供する
ことができる。
ファクシミリ位置指令信号R′(第2図又は第3図)が
増加(或いは減少)している任意のある時間において、
実際の位置Xはdだけ所望の位置R′から遅れる(第4
図)。この係数dは技術的には付随誤差と言われ、弁及
びアクチュエータ装置12の機械特性の関数であり、また
ファクシミリ位置指令信号R′の所望変化率の大きさの
関数、即ち速度Vの関数でもある。第5図はかかる付随
誤差を減らしたりなくしたりするための、第2図の実施
例の変形を示す。第5図を参照すると、速度指令信号V
は積分器20を経て第一の加算器26に送られる。速度指令
信号Vは乗算器28にも送られる。オフセット信号d′
(第4図及び第5図)である乗算器28の出力は、加算器
26の第二の入力に送られ、この加算器26において信号
d′はファクシミリ位置指令信号R′に加えられて、修
正即ち合成されたファクシミリ位置指令信号R″を第二
の加算器16に供給する。乗算器28の中で、速度指令信号
Vは係数Kf/(1+TfS)を掛けられるが、この場合Kf
は付随誤差の関数として選定された定数であり、Sはラ
プラス符号であり、Tfは第4図に示されるような指数的
初期設定を与えるように選定された時定数である。かく
して装置のジャークは回避される。時定数Tfによって決
定された初期設定時間の後で、実際の位置Xが第4図に
示されるような所望の位置R′を辿るように、オフセッ
トd′は装置位置入力指令信号たるファクシミリ位置指
令信号R″を変位させる。
勿論第5図の変形を、二重積分器22を単一積分段V′=
A/S及びR′=V′/Sの二つに分けることによって、第
3図のようにして実施することもできる。第一段の出力
V′は次に乗算器28に送られ、また第二段V′/Sは第5
図の20で使用されている。
第6図は本発明の主要な第一の側面を示す。速度指令信
号Vによる入力は、0に等しいかどうかを30でまず試験
される。速度指令信号Vが0でなければ、信号Vは積分
器20で積分されて、第2図のようにして加算器16に送ら
れるファクシミリ位置指令信号R′を供給する。しか
し、速度指令信号Vが0に等しいならば、論理式は段32
を辿る。この段32は変換器(感知器)14からX入力を受
け、ファクシミリ位置指令信号R′はXに等しくなるよ
うにセットされる。
第7図は付随誤差により端部の位置での徐行をなくす、
第6図の実施例の作動を示す。操作者の操縦桿などから
の速度指令信号Vは一様であり、ファクシミリ位置指令
信号R′及びXは40で示される通り一様に増加する。時
間t1において、実際の荷重位置Xは操作者によって所望
位置にあるかのように観測されるため、速度指令信号V
は0まで減少される。ファクシミリ位置指令信号R′は
従って、水平かつ一様である。しかし前述の付随誤差d
により、実際の荷重位置Xはファクシミリ位置指令信号
R′に遅れているので、実際の荷重は誤差信号E(R′
−Xに等しい)の制御を受けて動き続ける。しかし第6
図に示した本発明によれば、第7図の下のグラフ42に示
されているように、ファクシミリ位置指令信号R′は、
Vが0に等しい時間t1で実際の位置信号Xに等しくなる
ようにセットされる。かくして、アクチュエータ及び荷
重は操作者が所望とする位置に残る。
第8図は時間t1で荷重がその極限位置X1に達する第6図
の装置の作動を示す。この極限に例えば物理的な装置の
拘束によってセットされる。しかし、操作者は時間t2
で一定の速度を求め続け、次に方向を逆にする。50で示
されるように、ファクシミリ位置指令信号R′は、たと
え荷重が追従できなくとも、時間t1とt2との間で増加し
続ける。位置要求は時間t2の後で傾斜を逆にするが、時
間t3まで極限位置信号X1と交わらない。かくして、無駄
時間t1−t2の間は荷重の移動がない。時間t3の後で、荷
重位置Xはファクシミリ位置指令信号R′に従う(がそ
の後に遅れる)。
第6図の発明の作動は、第8図の下部のグラフ52に示さ
れている。時間t2で速度信号Vが0を通過するとき、フ
ァクシミリ位置指令信号R′はXに等しくなるようにセ
ットされる。その後、ファクシミリ位置指令信号R′は
極限X1から減少し、そして荷重位置もこれに従いうる。
50で示されたような無駄時間t2−t3は存在しない。第6
図の変形が前述の第5図及び/又は第3図の変形例と共
に組み合わされうることは勿論である。
現在のところ、操作者の操縦桿62及び荷重位置感知器14
から入力を受けてこれらを周期的にサンプリングする、
第9図に示されるような適当にプログラムされたデジタ
ル・コンピュータ/コントローラ60により、段20,22,2
8,30及び32のすべてを実行することが望ましい。コント
ローラ60は、例えば源及びポンプ68から駆動シリンダ70
まで圧力下において油圧流体を選択的に供給する弁66の
ソレノイドに対して、出力を供給する。シリンダ70のピ
ストンは荷重に結合されている。当業者にとっては明ら
かであると思うが、コントローラ60にアナログ回路を使
用することもできる。
〔発明の効果〕
本発明の効果はこれまでの説明中からも明らかである
が、油圧装置の制御において位置、速度及び加速度の制
御を従来より簡単な構造により好ましく行うことがで
き、また装置の出力における遅れ、無駄時間などをも排
除することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は先行技術による位置要求サーボ装置の機能ブロ
ック図、第2図は本発明による速度要求サーボ装置の機
能ブロック図、第3図は本発明による加速度要求装置の
機能ブロック図、第4図は第5図の実施例の作動を説明
するのに役立つグラフ表示、第5図は本発明の第二の側
面に従い付随誤差をなくす第2図の変形の機能ブロック
図、第6図は本発明の第一の側面に従い運動方向の変化
による徐行及び無駄時間をなくす第2図の実施例のもう
一つの変形の機能ブロック図、第7図及び第8図は第6
図の実施例の作動を説明するグラフ表示、第9図は本発
明を実施する標準の電気的油圧制御装置の概略図であ
る。 R……位置基準信号、X……位置信号(実際の位置) E……誤差信号、G……利得 V……速度指令信号 R′,R″……ファクシミリ位置指令信号 A……加速度指令信号 10……位置指令電気的油圧サーボ制御装置 12……弁及びアクチュエータ装置 14……変換器(感知器)、16……加算器 18……増幅器、20……積分器 22……二重積分器、26……加算器 28……乗算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷の位置を種々変化させる弁及びアクチ
    ュエータ装置(12)と、 前記アクチュエータ及び負荷に結合されて前記アクチュ
    エータ及び負荷の実際の位置を示す位置信号(X)を供
    給する位置感知器(14)と、 位置指令信号(R)を供給する積分器(20)を含む指令
    信号装置と、及び 前記位置信号(X)と前記位置指令信号(R)間の差の
    関数として前記弁及びアクチュエータ装置(12)を制御
    する誤差信号(E)を供給する加算器(16)とからな
    り、 前記指令信号装置は、ファクシミリ位置指令信号
    (R′)を形成するように速度指令信号(V)が積分さ
    れる速度要求モードか、速度指令信号(V)を形成する
    ように加速度指令信号(A)が積分され、このようにし
    て形成された速度指令信号(V)は、ファクシミリ位置
    指令信号(R′)を形成するように積分される加速度要
    求モードかのいずれかで作動するように構成され、ファ
    クシミリ位置指令信号(R′)は、いずれの場合も前記
    位置指令信号(R)として使用され、 一つのみの帰還感知器(14)が採用され、そして 試験装置(30,32)は、前記速度指令信号(V)が零に
    等しいとき、前記ファクシミリ位置指令信号(R′)の
    値が前記位置信号(X)の値に等しくなるように自動的
    にセットするために、前記積分器(20)から独立して前
    記速度指令信号(V)に応動することを特徴とする電気
    的油圧サーボ装置。
  2. 【請求項2】前記弁及びアクチュエータ装置(12)及び
    負荷の付随誤差(d)を補償する補償装置(26,28)を
    更に含み、前記補償装置(26,28)は、前記速度指令信
    号(V)に応動して前記付随誤差(d)の値に相当する
    量(d′)だけ前記ファクシミリ位置指令信号(R′)
    をオフセットし、前記位置指令信号(R)として前記加
    算器(16)に送られる修正されたファクシミリ位置指令
    信号(R″)を作り出し、前記補償装置(26,28)は、
    前記弁及びアクチュエータ装置(12)及び負荷の急激な
    加速度を回避するために、前記オフセット量(d′)を
    作り出すときに前記速度指令信号(V)に応動する指数
    的初期設定手段を含む特許請求の範囲第1項記載の電気
    的油圧サーボ装置。
  3. 【請求項3】前記指令信号装置、前記積分器(20,2
    2)、及び前記試験装置(30,32)は、適当にプログラム
    されたデジタルコンピュータである共通のコントローラ
    (60)に含まれる特許請求の範囲第1項又は第2項記載
    の電気的油圧サーボ装置。
JP28758785A 1984-12-20 1985-12-20 電気的油圧サーボ装置 Expired - Lifetime JPH0711149B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US68426684A 1984-12-20 1984-12-20
US684266 1984-12-20
US06/684,265 US4612489A (en) 1984-12-20 1984-12-20 Power transmission
US684265 1984-12-20

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Publication Number Publication Date
JPS61155523A JPS61155523A (ja) 1986-07-15
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JP (1) JPH0711149B2 (ja)
CN (1) CN85109073A (ja)
AU (1) AU579424B2 (ja)
DE (1) DE3575798D1 (ja)

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