JPH09280206A - 油圧駆動式模擬負荷装置 - Google Patents

油圧駆動式模擬負荷装置

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JPH09280206A
JPH09280206A JP8092561A JP9256196A JPH09280206A JP H09280206 A JPH09280206 A JP H09280206A JP 8092561 A JP8092561 A JP 8092561A JP 9256196 A JP9256196 A JP 9256196A JP H09280206 A JPH09280206 A JP H09280206A
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JP
Japan
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control signal
control valve
load
load force
flow rate
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Withdrawn
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JP8092561A
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English (en)
Inventor
Makoto Hisaie
誠 久家
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】強制流量に起因する圧力変化の発生を打ち消し
て、より高精度な負荷力の模擬を可能とする。 【解決手段】比較器11により負荷力設定器9からの負
荷力指令値と負荷力検出装置8からの負荷力検出値との
偏差を求め、補償器12に入力して流量制御弁制御信号
を算出する。比較器13は、補償器12からの制御信号
と制御信号推定器14からの推定制御信号との偏差を求
め、新たな流量制御弁制御信号として出力する。制御信
号推定器14は、出力軸状態量検出装置7及び負荷力検
出装置8の検出信号に基づいて、流量制御弁6と油圧モ
ータ3との強制流量による圧力変化を項を除いた逆モデ
ルにより導かれる理想的な流量制御弁制御信号を演算
し、また、実際の流量制御弁制御信号と理想的な流量制
御弁制御信号との偏差から強制流量による圧力変化に相
当する制御信号を比較器13に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機器単体に実態を
想定した模擬負荷力を加えるための油圧駆動式模擬負荷
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は、本発明の対象とする油圧駆動式
模擬負荷装置の構成を示すブロック図である。同図にお
いて、1は試験される機器で、その出力軸2を模擬負荷
装置の油圧モータ3の軸4に直結し、機器1の出力軸2
へ負荷力を伝達する。上記油圧モータ3には、油圧源装
置5から流量制御弁6を介して作動油が供給される。
【0003】そして、上記機器1の出力軸2あるいは油
圧モータ3の軸4の変位(回転角)、更にはその微分値
である速度等を検出する出力軸状態量検出装置7を設け
ると共に、機器1の出力軸2と模擬負荷装置の油圧モー
タ軸4との間に働く負荷力を検出する負荷力検出装置8
を設ける。この負荷力検出装置8は、例えば回転軸に対
してはトルク計、シリンダ等の軸方向に作用するもので
はロードセル等が用いられる。そして、上記出力軸状態
量検出装置7の出力信号を負荷力設定器9に入力し、そ
の設定値である負荷力指令値を上記負荷力検出装置8か
ら出力される負荷力検出値と共に制御器10に入力す
る。
【0004】上記負荷力設定器9における負荷力は、機
器1の特性を考慮して設定する。例えば、(ア)回転角
に比例した負荷を生じる場合(ばね負荷)、(イ)速度
に比例した負荷を生じる場合(粘性負荷)、等である。
具体的には、更に極簡単なものは以下のように設定され
る。
【0005】(ア)負荷力指令値=ばね定数×回転角 (イ)負荷力指令値=粘性抵抗の数×速度(回転角速
度) 実際には、これらを複雑に組合わせて実際の負荷特性に
合わせる。
【0006】図3は、従来の制御器10′の構成を示す
ブロック図である。従来の制御器10′は、比較器11
及び例えばPID制御等を用いた補償器12により構成
される。比較器11は、負荷力設定器9の出力信号であ
る負荷力指令値から負荷力検出装置8より出力される負
荷力検出値を減算して偏差値を求め、補償器12に入力
する。この補償器12は、比較器11で求めた偏差値か
らPID演算等により流量制御弁制御信号を算出し、流
量制御弁6の弁開度を制御する。
【0007】上記の構成において、負荷力設定器9は、
出力軸状態量検出装置7により検出された出力軸状態量
に応じ、規定された規則に従い加えるべき負荷力を算出
して制御器10に入力する。制御器10は、負荷力設定
器9から出力される負荷力指令値と負荷力検出装置8か
らの負荷力検出との偏差を比較器11により求め、その
偏差が零となるように補償器12から流量制御弁制御信
号を出力し、流量制御弁6の弁開度を制御する。この流
量制御弁6の弁開度を制御することにより、油圧源装置
5から油圧モータ3への作動油の方向と流量を調整し、
負荷力に相当する油圧駆動式模擬負荷装置の駆動力を設
定する。
【0008】なお、ここでは模擬負荷装置に油圧モータ
3を用いた例を説明したが、油圧モータ3の代わりに油
圧シリンダを用いてそのロッドの変位を検出する場合も
ある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】理想的な油圧駆動式模
擬負荷装置は、油圧モータ軸4の回転角には無関係に、
機器1に対する負荷力に相当する油圧駆動式模擬負荷装
置の駆動力が定まることが望ましい。しかし、実際は油
圧モータ軸4の回転角の変化により、強制流量が発生
し、油圧モータ軸4の回転角の変化に依存した駆動力が
生じるため駆動力が変化するという問題がある。上記強
制流量とは、例えばシリンダが動くことにより生じる容
量変化を表している。容量が変化した場合、その容積変
化分の流量が生じた場合と同様に圧力変化が生じるた
め、強制流量と表している。
【0010】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、強制流量に起因する圧力変化の発生を打ち
消すことができ、より高精度な負荷力の模擬が可能な油
圧駆動式模擬負荷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】本発明は、機器単体に実
態を想定した模擬負荷力を加えるための油圧装置と、こ
の油圧装置へ負荷力を与えるための油圧源装置からの圧
油を制御するための流量制御弁と、この流量制御弁へ制
御信号を与える制御手段とを有する油圧駆動式模擬負荷
装置において、上記油圧装置の出力軸状態量を検出する
出力軸状態量検出装置と、機器の出力軸と上記油圧装置
の出力軸との間に働く負荷力を検出する負荷力検出装置
と、負荷力設定器からの負荷力指令値と出力軸状態量検
出装置からの検出信号との偏差値から流量制御弁制御信
号を算出する補償器と、上記出力軸状態量検出装置及び
負荷力検出装置の検出信号に基づいて理想的な流量制御
弁制御信号を求め、上記補償器から出力される実際の流
量制御弁制御信号と上記理想的な流量制御弁制御信号と
の偏差値から強制流量による圧力変化に相当する信号を
算出する制御信号推定器と、この制御信号推定器により
算出された信号を上記補償器から出力される実際の流量
制御弁制御信号に付加して強制流量を打ち消す新たな流
量制御弁制御信号を発生する手段とを具備したことを特
徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図1は、本発明の対象とする油圧
駆動式模擬負荷装置の全体の構成を示すブロック図、図
2は図1における制御器10の構成を示すブロック図で
ある。
【0013】この制御器10は、比較器11、PID制
御等を用いた補償器12、比較器13、制御信号推定器
14により構成される。上記比較器11は、負荷力設定
器9からの負荷力指令値S1と負荷力検出装置8からの
負荷力検出値との偏差値S2を求めて補償器12に入力
する。この補償器12は、比較器11で求めた偏差値S
2からPID演算等により流量制御弁制御信号S3を算
出し、比較器13に入力する。この比較器13は、補償
器12からの制御信号S3と制御信号推定器14からの
推定制御信号すなわち強制流量による圧力変化に相当す
る信号S7との偏差を求め、新たな流量制御弁制御信号
S4として出力する。この流量制御弁制御信号S4は、
流量制御弁6へ送られると共に、制御信号推定器14に
入力される。また、この制御信号推定器14には、出力
軸状態量検出装置7により検出された油圧モータ回転角
及び速度等の出力端状態量S5及び負荷力検出装置8に
より検出された負荷力検出値S6が入力される。上記制
御信号推定器14は、出力軸状態量検出装置7及び負荷
力検出装置8の検出信号S5,S6に基づいて、流量制
御弁6と油圧モータ3との強制流量による圧力変化を項
を除いた逆モデルにより導かれる理想的な流量制御弁制
御信号を演算し、また、補償器12の出力である実際の
流量制御弁制御信号と理想的な流量制御弁制御信号との
偏差から強制流量による圧力変化に相当する信号A7を
算出して比較器13に出力する。
【0014】次に上記実施形態の動作を説明する。新た
な流量制御弁指令信号S4をi、出力端状態量S5をy
とすると、負荷力検出値f(S6)までの伝達特性は、
伝達関数をG20(s)、G10(s)とすると、次式のよ
うに表せる。
【0015】 f=G10(S)y+G20(S)i …(1) 但し、Sはラプラス演算子である。また、出力端状態量
S5の変化により生じる強制流量による圧力変化と分離
してモデルが次式で表せるとする。
【0016】 f=Gs1n (S)y+Gs2n (S)i−Gs2n (S)d …(2) 上記(2)式の右辺のd項は、強制流量による圧力変化
(信号S7)を表し、その他の項が強制流量による圧力
変化を除いたモデルである。
【0017】このとき強制流量による圧力変化に相当す
る信号d(信号S7)は、次式で表される。 d=−Gs2n + (S)f+Gs2n + (S)Gs1n (S)y+i …(3) 但し右肩の添字“+”は、一般化逆行列を表す。伝達関
数Gs2n + (S)の分母のSに関する次数が分子のそれ
よりも大きい場合、これは実現できないから分子の次数
より分母の方が大きくなるように遅れ要素G0 (S)を
考慮する。
【0018】 ^d=G0 (S)(−Gs2n + (S)f +Gs2n + (S)Gs1n (S)y+i) …(4) 以降、強制流量による圧力変化に相当する信号を強制流
量圧力外乱と呼ぶ。
【0019】以上の演算が制御信号推定器14にて行な
われ、強制流量による圧力変化に相当する制御信号が求
められる。上記(4)式により強制流量圧力外乱が推定
できたならば、以下のように外乱をフィードフォワード
する。
【0020】 i=iref +^d …(5) 但しiref は、流量制御弁制御信号S3に対応してい
る。上記制御系の持つ特徴を以下に説明する。
【0021】推定された強制流量圧力外乱をフィードフ
ォワード補償した場合の伝達特性は、次式で表せる。但
し以降(S)を省略する。 f=(G0S20s2n + +β)-1 {(G0S20s1n +s1n +βGs10 )y+GS20ref }…(6) 但しβは次式の通りである。
【0022】 β=1−G0 i …(7) 強制流量圧力外乱が無い理想的な特性は、次式で示され
る。 f=Gs1n y+Gs2nref …(8) 上記(6)式と(8)式の差をerrと定義する。これ
は理想的な特性からの差を示すものである。
【0023】err:(6)式−(8)式 このerrは、具体的には、次式のようになる。 err=(G0S20s2n + +β)-1)(1−G0 ) {(Gs10 −Gs1n )y+(GS20 −Gs2n )iref }…(9) 遅れ要素G0 を無限に速く取ると全ての周波数帯域でG
0 →1となるので、「err=1」となり、理想的な特
性に一致させることができる。
【0024】上記のように補償器12から求めた流量制
御弁制御信号S3に対し、更に制御信号推定器14で求
めた強制流量を打ち消すような信号S7を新たに付加す
ることにより、油圧モータ3には強制流量を打ち消すよ
うに余分に流量が流れ、もしくは制限されるので、油圧
モータ軸4の回転角の変化に依存した駆動圧力変化、つ
まり、駆動力変化は生じなくなる。
【0025】なお、上記実施形態では、模擬負荷装置に
油圧モータ3を用いた場合について説明したが、油圧モ
ータ3の代りに油圧シリンダを用いる場合もあるが、こ
の場合においても出力軸状態量検出装置7でシリンダ変
位を検出することにより、上記実施形態と同様に実施し
て同様の効果を得ることができる。
【0026】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、強
制流量に起因する圧力変化、つまり、負荷力変化の発生
が打ち消されるので、流量制御弁への指令のみで負荷力
が決定され、より高精度な負荷力の模擬が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象とする油圧駆動式模擬負荷装置の
構成を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施形態に係る油圧駆動式模擬負荷
装置の制御器の詳細な構成を示すブロック図。
【図3】従来の油圧駆動式模擬負荷装置の制御器の構成
を示すブロック図。
【符号の説明】
1 機器 2 出力軸 3 油圧モータ 4 油圧モータ軸 5 油圧源装置 6 流量制御弁 7 出力軸状態量検出装置 8 負荷力検出装置 9 負荷力設定器 10 制御器 11,13 比較器 12 補償器 14 制御信号推定器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機器単体に実態を想定した模擬負荷力を
    加えるための油圧装置と、この油圧装置へ負荷力を与え
    るための油圧源装置からの圧油を制御するための流量制
    御弁と、この流量制御弁へ制御信号を与える制御手段と
    を有する油圧駆動式模擬負荷装置において、 上記油圧装置の出力軸状態量を検出する出力軸状態量検
    出装置と、 機器の出力軸と上記油圧装置の出力軸との間に働く負荷
    力を検出する負荷力検出装置と、 負荷力設定器からの負荷力指令値と出力軸状態量検出装
    置からの検出信号との偏差値から流量制御弁制御信号を
    算出する補償器と、 上記出力軸状態量検出装置及び負荷力検出装置の検出信
    号に基づいて理想的な流量制御弁制御信号を求め、上記
    補償器から出力される実際の流量制御弁制御信号と上記
    理想的な流量制御弁制御信号との偏差値から強制流量に
    よる圧力変化に相当する信号を算出する制御信号推定器
    と、 この制御信号推定器により算出された信号を上記補償器
    から出力される実際の流量制御弁制御信号に付加して強
    制流量を打ち消す新たな流量制御弁制御信号を発生する
    手段とを具備したことを特徴とする油圧駆動式模擬負荷
    装置。
JP8092561A 1996-04-15 1996-04-15 油圧駆動式模擬負荷装置 Withdrawn JPH09280206A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010039893A (ja) * 2008-08-07 2010-02-18 Kayaba Ind Co Ltd 流体圧アクチュエータの試験装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010039893A (ja) * 2008-08-07 2010-02-18 Kayaba Ind Co Ltd 流体圧アクチュエータの試験装置

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Effective date: 20030701