JPH0719161B2 - 油圧ポンプのフィードバック制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、可変容量型油圧ポンプのフィードバック制御
装置に関し、特にフィードバック制御系にその系の特性
改善用の補償回路を備えたものの改良に関する。

（従来の技術） 従来、可変容量油圧ポンプを用いて流量制御及び圧力制
御を行うものとして特開昭57−140576号公報（第５図）
があり、この流量制御及び圧力制御は、例えば油圧ポン
プの油圧よって油圧シヨベルや射出成形機などの油圧シ
リンダをストロークエンドに向かって駆動する際、スト
ロークエンド近傍までは油圧シリンダに作用する負荷
（実圧力）が小さいので、この間を流量制御とし、負荷
（実圧力）が大きくなるストロークエンドを圧力制御と
して使用するものである。このような制御を電気的に行
う場合、その構成は、可変容量型油圧ポンプと、該油圧
ポンプを制御するポンプ斜板と、該ポンプ斜板を操作す
る電気回路や油圧アクチュエータ等の操作要素と、この
操作要素にフィードバック量と目標量との偏差に等しい
値の偏差信号を出力する制御回路等の制御要素とを備え
ると共に、斜板角センサで検出されたポンプ斜板の傾斜
角度（流量）信号と、圧力センサで検出された油圧ポン
プからの油の作用圧力信号とを各々減算回路に常時入力
して、この減算回路で流量及び圧力の各検出値とその各
目標値との偏差を各々常時演算し、この各偏差制御信号
に基づいて偏差量判定回路で流量制御又は圧力制御を判
定して、切換選択された偏差制御信号でもってポンプ斜
板の傾斜角度を制御することにより、該油圧ポンプに接
続されるアクチュエータへの油の流量や作用圧力の制御
量を目標値にフィードバック制御すればよい。

ところで、上記の如きフィードバック制御系では、一般
に、その制御系の特性（過渡応答）を改善するための補
償回路が備えられていて、その制御系の特性をほぼ所期
通りに実現するようにしている。そして、この補償回路
は、例えば上記の如く油圧ポンプの流量と圧力との双方
をフィードバック制御する場合には、その流量制御系と
圧力制御系とでループの広さが互いに異なって、その補
償する補償定数も互いに異なることから、流量制御系と
圧力制御系との双方で補償回路が必要になり、この両者
の補償回路の接続を必要に応じて切換えて、流量のフィ
ードバック制御時には、流量制御用の補償回路を制御要
素から操作要素への偏差制御信号出力経過に介設してポ
ンプ斜板の制御ループに接続する一方、圧力のフィード
バック制御時には圧力制御用の補償回路をポンプ斜板の
制御ループに切換接続する必要がある。

しかるに、上記の如く２種の補償回路を備えた場合、例
えば流量制御用の補償回路が接続された流量フィードバ
ック制御中のときには、他の待機中の圧力制御用の補償
回路は開放状態にあり、この開放動作は、通常、この圧
力制御用の補償回路から操作要素への圧力偏差制御信号
の伝達経路の途中で行われ、このため待機中の補償回路
には、制御要素からの圧力偏差制御信号が入力される
が、この圧力偏差制御信号の値は圧力の非フィードバッ
ク制御時に伴い大きな値であって、その待機制御信号レ
ベルが大きくなり、その結果、次に流量制御から圧力制
御に切換った場合には、その大きな待機制御信号レベル
に起因して、切換当初で圧力のオーバーシュートやアン
ダーシュートが生じて、制御性が低下するという欠点が
ある。

そこで、従来、例えば特開昭54−95877号公報又は特開
昭60−147801号公報に開示されるものでは、制御対象へ
の出力、即ち例えば流量フィードバック制御中では制御
要素から出力された流量偏差制御信号を更に補償回路で
補償した信号を待機中の圧力フィードバック制御系の補
償回路に与えることにより、待機中の補償回路に与えら
れる偏差制御信号レベルを、切換選択された制御系の偏
差制御信号レベルの変化に追随させている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、油圧ポンプの流量及び圧力のフィードバ
ック制御では、その制御の切換過渡時にも高い安定性が
要求され、この観点から見ると、上記従来のものでは、
選択された補償回路で補償された偏差制御信号が待機中
の補償回路に与えられるため、選択された補償回路で補
償された分、フィードバック制御系の切換過渡時でのシ
ョックが大きく、安定性が低い欠点がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、上記のように２種の補償回路を備えた場合、選択
中の補償回路で補償される前の偏差制御信号を待機中の
補償回路に与えることにより、この待機中の補償回路の
待機制御信号レベルを作動中の補償回路と略同等にし
て、フィードバック制御の切換過渡時には、オーバーシ
ュートやアンダーシュートを防止することは勿論のこ
と、この切換過渡時でのショックを有効に軽減ないし解
消して安定性の向上を図ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の構成は、第１図に示
すように、可変容量型油圧ポンプの出力を変化させるポ
ンプ斜板（１）と、該ポンプ斜板（１）を操作する操作
要素（２）と、目標流量値信号と実流量値信号とを第１
減算回路（5a）に入力し、該第１減算回路（5a）の流量
偏差制御信号を流量制御用補償回路（10）を介して操作
要素（２）に入力する流量フィードバック制御系と、目
標圧力値信号と実圧力値信号とを第２減算回路（5b）に
入力し、該第２減算回路（5b）の圧力偏差制御信号を圧
力制御用補償回路（11）を介して上記操作要素（２）に
入力する圧力フィードバック制御系とを構成した油圧ポ
ンプのフィードバック制御装置であって、上記第１減算
回路（5a）及び第２減算回路（5b）の偏差制御信号を受
け、この両偏差制御信号のうち、検出値が目標値を越
え、その行き過ぎ量が大きい方の偏差制御信号を判定す
る偏差量判定回路（20）と、上記両補償回路（10）（1
1）の前段及び後段に配置され、上記偏差量判定回路（2
0）の出力を受けて、制御の必要な状態のフィードバッ
ク制御系に対応する上記補償回路（10又は11）を上記ポ
ンプ斜板（１）の制御ループに切換接続する２個の切換
スイッチ（17），（18）より成る切換手段（21）とを備
えるとともに、上記減算回路（5a又は5b）によるポンプ
斜板（１）のフィードバック制御時に、該減算回路（5a
又は5b）から出力された偏差制御信号であって上記制御
の必要な状態のフィードバック制御系に切換接続された
補償回路（10又は11）で補償される前の偏差制御信号を
他の待機中の補償回路（11又は10）に与える制御レベル
均等手段（22）とを備え、上記各補償回路（10），（1
1）は、コンデンサ（C₁）と抵抗（R₁）の並列回路から
成る位相進み回路（12）及び該位相進み回路（12）の後
段とグランドとの間に接続された抵抗（R₂）とコンデン
サ（C₂）の直列回路から成る位相遅れ回路（13）で構成
した油圧ポンプのフィードバック制御装置にある。

（作用） 以上の構成により、本発明では、ポンプ斜板（１）に対
して例えば流量のフィードバック制御時には、流量制御
用の補償回路（10）が切換手段（21）により上記ポンプ
斜板（１）の制御ループに切換接続されて、第１減算回
路（5a）からの流量偏差制御信号が該流量制御用の補償
回路（10）で補償されたのち、操作要素（２）に入力さ
れて、上記ポンプ斜板（１）が制御されるのが繰返され
るので、流量フィードバック制御系の特性がほぼ所期値
に実現されて、流量がほぼ目標値に収束する。

その際、待機中の圧力制御用補償回路（11）には、制御
レベル均等手段（22）により上記流量フィードバック制
御における流量制御用の補償回路（10）での補償前の流
量偏差制御信号が与えられ、この流量偏差制御信号の値
は小さいので、待機制御信号レベルが小さく保持され
る。その結果、次に、偏差量判定回路（20）により両ス
イッチ（17），（18）を切換えて流量フィードバック制
御から圧力フィードバック制御が開始される場合に、上
記圧力制御用の補償回路（11）がポンプ斜板（１）の制
御ループに接続されても、今までの流量制御用の補償回
路（10）と同等の制御信号レベルでもって圧力のフィー
ドバック制御が開始されることになるので、従来の如く
油圧ポンプの作用圧力はオーバーシュートやアンダーシ
ュートを生じることがないのは勿論のこと、この流量制
御から圧力フィードバック制御への切換過渡時に生じる
ショックが有効に軽減ないし解消される。また、補償回
路（10），（11）の位相遅れ回路（13）の特性により、
待機中の流量偏差制御信号から圧力偏差制御信号への移
行がスムーズに行われる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明を可変容量型油圧ポンプ（以下油圧ポン
プ）の流量及び圧力のフィードバック制御装置に適用し
た実施例を示す。同図において、（１）は油圧ポンプの
流量、圧力を制御するポンプ斜板、（２）は該ポンプ斜
板（１）の傾斜角度を調整操作する操作手段としての増
幅回路であって、該増幅回路（２）内には、流量及び圧
力の各偏差制御信号（後述）を増幅して上記ポンプ斜板
（１）に出力する主増幅器（2a）が備えられている。

また、（３）は上記ポンプ斜板（１）の傾斜角度、つま
り油の吐出流量を検出する斜板角センサ、（４）はポン
プ斜板（１）から油供給を受けるアクチュエータ（図示
せず）での油の作用圧力を検出する圧力センサ、（5a）
は上記斜板角センサ（３）の出力信号を受け、ポンプ斜
板（１）の実際の傾斜角度値（実流量値に相当）と目標
流量に相当する目標傾斜角度との角度偏差、つまり流量
偏差を演算する第１減算回路、（5b）は上記圧力センサ
（４）の出力を受け、油の実際の作用圧力値とその目標
値との圧力偏差を演算する第２減算回路であって、該第
１減算回路（5a）からの流量偏差制御信号（電圧信号）
及び第２減算回路（5b）からの圧力偏差制御信号（電圧
信号）は各々反転増幅回路（６），（７）を介して上記
増幅回路（２）に出力可能になっていく、増幅回路
（２）が第１減算回路（5a）から流量偏差制御信号を受
けたときには、該流量偏差制御信号値に応じてポンプ斜
板（１）の傾斜角度を増減調整して、吐出流量をその目
標値に増減調整するようにした流量フィードバック制御
系（８）を構成しているとともに、増幅回路（２）が第
２減算回路（5b）から圧力偏差制御信号を受けたときに
は、該圧力偏差制御信号値に応じてポンプ斜板（１）の
傾斜角度を増減調整して、吐出流量の調整により油の作
用圧力を高低調整するようにした圧力フィードバック制
御系（９）を構成している。

さらに、（10）は上記流量フィードバック制御系（８）
の特性（周波数応答）を改善するために補償定数が適切
に調整された流量制御用の補償回路、（11）は同様に圧
力フィードバック制御系（９）の特性を改善するために
補償定数が適切に調整された圧力制御用の補償回路であ
って、該各補償回路（10），（11）は、各々第２図に詳
示するように、第１抵抗（R₁）と第１コンデンサ（C₁）
との並列回路から成る応答性改善用の位相進み回路（1
2）と、第２抵抗（R₂）と第２コンデンサ（C₂）との直
列回路から成るループゲイン増大用の位相遅れ回路（1
3）と、増幅器（14）とからなり、前者の流量制御用で
は、流量フィードバック制御系（８）がポンプ斜板
（１）からその傾斜角度を直接フィードバックする比較
的狭いループ系を構成しているのに対し、後者の圧力制
御用では、圧力フィードバック制御系（９）がポンプ斜
板（１）からその接続アクチュエータへの油供給通路を
含む広いループ系を構成していることから、その各補償
定数は流量制御用と圧力制御用とで互いに異なる値に選
定されている。

そして、上記両補償回路（10），（11）は、上記減算回
路（5a），（5b）側に各々反転増幅回路（15），（16）
を直列に接続せしめたのち、互いに並列に接続されてい
て、この両者の並列回路の減算回路（5a），（5b）側の
前段、及び増幅回路（２）側の後段には、各々第１及び
第２の切換スイッチ（17），（18）が接続されていて、
減算回路（5a），（5b）側の前段の第１切換スイッチ
（17）は、両補償回路（10），（11）を上記第１減算回
路（5a）側と第２減算回路（5b）側とに選択的に切換る
ものであり、増幅回路（２）側の後段の第２の切換スイ
ッチ（18）は、流量制御用の補償回路（10）と圧力制御
用の補償回路（11）とを上記増幅回路（２）に選択的に
接続するものである。

加えて、（20）は偏差量判定回路であって、該偏差量判
定回路（20）は、上記第１減算回路（5a）からの流量偏
差制御信号と、第２減算回路（5b）からの圧力偏差制御
信号とを受け、この両偏差制御信号を比較して一方のフ
ィードバック制御系を選択、すなわち、検出値（センサ
出力）が目標値を越え、その行き過ぎ量が大きいフィー
ドバック制御系を判定して、流量又は圧力のフィードバ
ック制御を選択する手段として機能し、流量制御の必要
時には、上記第１及び第２の切換スイッチ（17），（1
8）を流量側に切換るよう、これらに切換信号を出力す
る一方、圧力制御の必要時にはこれらを圧力側に切換る
よう切換信号を出力するものである。

よって、上記第１及び第２の切換スイッチ（17），（1
8）により、偏差量判定回路（20）の出力を受け、流量
及び圧力の各フィードバック制御系の共通部分、つまり
ポンプ斜板（１）の制御ループのうち減算回路（5a），
（5b）から増幅回路（２）への各偏差制御信号の出力経
路の途中で、流量制御の必要時には、流量フィードバッ
ク制御系に対応する流量制御用の補償回路（10）をポン
プ斜板（１）の制御ループに切換接続する一方、圧力制
御の必要時には、圧力フィードバック制御系に対応する
圧力制御用の補償回路（11）をポンプ斜板（１）の制御
ループに切換接続するようにした切換手段（21）を構成
している。

また、上記減算回路（5a），（5b）からの流量又は圧力
の各偏差制御信号を第１切換スイッチ（17）の切換動作
で切換選択したのち、この選択した偏差制御信号を流量
及び圧力の両補償回路（10），（11）に出力することに
より、第１減算回路（5a）、（又は第２減算回路（5
b））によるポンプ斜板（１）の流量（又は圧力）のフ
ィードバック制御時には、第１減算回路（5a）、（又は
第２減算回路（5b））から出力された流量（又は圧力）
の偏差制御信号であって上記制御の必要な状態の流量
（又は圧力）フィードバック制御系に切換接続された流
量（又は圧力）制御用の補償回路（10）（又は補償回路
（11））で補償される前の流量（又は圧力）偏差制御信
号を他の待機中の圧力（又は流量）制御用の補償回路
（11）（又は補償回路（10））に与えるようにした制御
レベル均等手段（22）を構成している。

したがって、上記実施例においては、斜板角センサ
（３）で検出されたポンプ斜板（１）の傾斜角度（流
量）信号と、圧力センサ（４）で検出された油圧ポンプ
からの油の作用圧力信号とが各々減算回路（5a），（5
b）に常時入力され、この減算回路（5a），（5b）でこ
の流量及び圧力の各検出値とその各目標値との偏差が各
々常時演算されていて、検出値が目標値を越えると偏差
制御信号が出力され、この各偏差制御信号に基づいて偏
差量判定回路（20）で流量制御又は圧力制御が判定さ
れ、例えば上記偏差量判定回路（20）で流量制御が判定
された場合には、第１及び第２の切換スイッチ（17），
（18）が各々流量側に切換って、流量制御用の補償回路
（10）がポンプ斜板（１）の制御ループに接続されると
共に、第１減算回路（5a）の流量偏差制御信号がこの流
量制御用の補償回路（10）を経て増幅回路（２）に入力
されて、この増幅回路（２）により上記ポンプ斜板
（１）の傾斜角度がフィードバック制御されるので、上
記流量制御用の補償回路（10）でもって流量フィードバ
ック制御系の特性がほぼ所期値に実現されつつ、油圧ポ
ンプからの油の吐出流量が目標値に調整される。

その際、上記第切換スイッチ（17）は流量側に切換って
いて、第２減算回路（5b）からの圧力偏差制御信号は両
補償回路（10），（11）には出力されず、第１減算回路
（5a）の流量偏差制御信号が上記流量制御用の補償回路
（10）に出力されると同時に、該流量制御用の補償回路
（10）による補償前の流量偏差制御信号が待機中の圧力
制御用の補償回路（11）にも出力されているので、この
圧力制御用の補償回路（11）での待機制御電圧レベルが
作動中の流量制御用の補償回路（10）と同等になる。そ
の結果、次に圧力制御の必要時になって圧力フィードバ
ック制御が開始された場合には、その当初では油圧ポン
プの作用圧力はオーバーシュートやアンダーシュートを
生じないのは勿論のこと、この制御の切換過渡時に生じ
るショックが有効に軽減ないし解消されて、作用圧力が
その目標値に向ってスムーズに収束することになる。

以上の動作は圧力制御時の場合での同様であり、この圧
力制御時は第１及び第２の切換スイッチ（17），（18）
が各々圧力側に切換って、ポンプ斜板（１）の制御ルー
プには圧力フィードバック制御系に対応する圧力制御用
の補償回路（11）が接続されるので、圧力フィードバッ
ク制御がほぼ所期の特性でもって行われて、油の作用圧
力が目標値に良好に調整されるとともに、第２減算回路
（5b）の圧力偏差制御信号が上記圧力制御用の補償回路
（11）と共に、この圧力制御用の補償回路（11）による
補償前の圧力偏差制御信号が流量制御用の補償回路（1
0）にも入力されて、この流量制御用の補償回路（10）
の待機制御電圧レベルが上記圧力制御用の補償回路（1
1）と同等になるので、次に流量フィードバック制御の
切換った場合にも、油圧ポンプの吐出流量はオーバーシ
ュートやアンダーシュートを生じないと共に、この制御
の切換過渡時に生じるショックが有効に軽減ないし解消
されて、スムーズに目標値に収束することになる。

ここに、上記の制御切換過渡時のショックの軽減、解消
には、制御切換用の２個の切換スイッチ（17），（18）
の兼用できるので、回路構成を簡易に確保できる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の油圧ポンプのフィードバ
ック制御装置によれば、ポンプ斜板に対する流量及び圧
力のフィードバック制御系に対して各々特性改善用の補
償回路を備えた場合、所定のフィードバック制御時に
は、対応する補償回路をポンプ斜板の制御ループに接続
すると共に、この接続された補償回路での補償前の段階
の偏差制御信号を他の待機中の補償回路に対して与え
て、待機制御信号レベルを制御中の制御信号レベルに略
等しくしたので、制御が他のフィードバック制御に切換
った場合にも、今までの制御信号レベルでもってフィー
ドバック制御が開始され、切換後の状態のオーバーシュ
ートやアンダーシュートの発生を確実に防止できると共
に、制御の切換過渡時に生じるショックを有効に軽減な
いし解消できる。また、補償回路における位相遅れ回路
の特性により、待機制御信号レベルから制御すべき偏差
制御信号への移行がスムーズに行われ、目標値に収束さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は油圧ポンプから
の油の流量及び圧力のフィードバック制御に適用した場
合のブロック図、第２図は補償回路の具体的構成を示す
電気回路図である。 （１）…ポンプ斜板、（２）…操作要素、（３）…斜板
角センサ、（４）…圧力センサ、（5a），（5b）…減算
回路、（８）…流量フィードバック制御系、（９）…圧
力フィードバック制御系、（10）…流量制御用補償回
路、（11）…圧力制御用補償回路、（12）…位相進み補
償回路、（13）…位相遅れ補償回路、（17）…第１切換
スイッチ、（18）…第２切換スイッチ、（20）…偏差量
判定回路、（21）…切換手段、（22）…制御レベル均等
手段。

フロントページの続き 審判の合議体 審判長 田村 敏朗 審判官 田中 英穂 審判官 栗林 敏彦 (56)参考文献 特開 昭57−44789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−255287（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可変容量型油圧ポンプの出力を変化させる
   ポンプ斜板（１）と、該ポンプ斜板（１）を操作する操
   作要素（２）と、目標流量値信号と実流量値信号とを第
   １減算回路（5a）に入力し、該第１減算回路（5a）の流
   量偏差制御信号を流量制御用補償回路（10）を介して上
   記操作要素（２）に入力する流量フィードバック制御系
   と、目標圧力値信号と実圧力値信号とを第２減算回路
   （5b）に入力し、該第２減算回路（5b）の圧力偏差制御
   信号を圧力制御用補償回路（11）を介して上記操作要素
   （２）に入力する圧力フィードバック制御系とを構成し
   た油圧ポンプのフィードバック制御装置であって、上記
   第１減算回路（5a）及び第２減算回路（5b）の偏差制御
   信号を受け、この両偏差制御信号のうち、検出値が目標
   値を越え、その行き過ぎ量が大きい方の偏差制御信号を
   判定する偏差量判定回路（20）と、上記両補償回路（1
   0）（11）の前段及び後段に配置され、上記偏差量判定
   回路（20）の出力を受けて、制御の必要な状態のフィー
   ドバック制御系に対応する上記補償回路（10又は11）を
   上記ポンプ斜板（１）の制御ループに切換接続する２個
   の切換スイッチ（17）（18）より成る切換手段（21）と
   を備えるとともに、上記減算回路（5a又は5b）によるポ
   ンプ斜板（１）のフィードバック制御時に、該減算回路
   （5a又は5b）から出力された偏差制御信号であって上記
   制御の必要な状態のフィードバック制御系に切換接続さ
   れた補償回路（10又は11）で補償される前の偏差制御信
   号を他の待機中の補償回路（11又は10）に与える制御レ
   ベル均等手段（22）とを備え、上記各補償回路（10）
   （11）は、コンデンサ（C₁）と抵抗（R₁）の並列回路か
   ら成る位相進み回路（12）及び該位相進み回路（12）の
   後段とグランドとの間に接続された抵抗（R₂）とコンデ
   ンサ（C₂）の直列回路から成る位相遅れ回路（13）で構
   成したことを特徴とする油圧ポンプのフィードバック制
   御装置。