JPH10198431A - 比例電磁弁の制御方法及び装置 - Google Patents

比例電磁弁の制御方法及び装置

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JPH10198431A
JPH10198431A JP297297A JP297297A JPH10198431A JP H10198431 A JPH10198431 A JP H10198431A JP 297297 A JP297297 A JP 297297A JP 297297 A JP297297 A JP 297297A JP H10198431 A JPH10198431 A JP H10198431A
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solenoid valve
proportional solenoid
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amount
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Katsuhiko Suzuki
克彦 鈴木
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 個体特性、油温等に影響されない、精度のよ
い流量/圧力調整ができる比例電磁弁の制御方法をえ
る。 【解決手段】 比例電磁弁31の制御方法において、流
量指定値または圧力指定値と計測した流量または圧力と
を比較して上記比例電磁弁の駆動電流のヒステリシス量
を超えるディザー量を算出し、これをもとにディザーを
作り、上記比例電磁弁の上記流量指定値または圧力指定
値相当の電流値に加算して、上記比例電磁弁へ送り同比
例電磁弁を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度等の影響を受
けないようにした比例電磁弁の制御方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】比例電磁弁の有するヒステリシス特性の
影響を除くために電磁弁出力にディザーを与えることは
従来から知られているが、これには重畳方式とPWM方
式とがある。
【0003】図10と図11は重畳方式を示したもの
で、オペアンプ1には出力回路2とディザー発生制御回
路3の出力を接続する。そして、出力回路2からの比例
電磁弁4の駆動信号と、ディザー発生制御回路3からの
矩形波信号とをオペアンプ1で加算する。オペアンプ1
で加算した信号は、増幅器5で増幅されて比例電磁弁4
のソレノイドに伝達され、比例電磁弁4を動作させる。
【0004】ここで、負荷である比例電磁弁4のソレノ
イドはインダクタンス成分のために、上記矩形波の周波
数が高くなるとディザー振幅が小さくなり、それだけデ
ィザー効果も小さくなる。反対に矩形波の周波数が低く
なるとディザー振幅は大きくなるので、ディザー効果は
大きくなる。
【0005】また図12と図13はPWM方式を示した
もので、オペアンプ6に出力回路2と三角波発生回路7
の出力を接続する。そして出力回路2から出力される比
例電磁弁4を駆動する駆動信号と、三角波発生回路7か
ら出力される三角波とを、オペアンプ6で比較して矩形
波を作る。この矩形波を増幅器5で増幅して比例電磁弁
4に伝達し、電磁弁4を動作させる。
【0006】この場合にも、負荷である比例電磁弁4の
ソレノイドがインダクタンス成分のため、矩形波の周波
数が高くなるとディザー振幅が小さくなり、ディザー効
果も小さくなる。また、矩形波の周波数が低くなるとデ
ィザー振幅が大きくなるので、ディザー効果も大きくな
る。
【0007】これらの制御装置では、油温に対する対策
が一切されていないので、温度の低い環境では、油温の
低下による作動油粘度の増加が原因でディザー効果が過
小になり、ディザー効果が過小になると、ヒステリシス
特性が悪くなってしまう。また、油温が上昇すると作動
油の粘度が低下するので、そのディザー効果が過大にな
り、比例電磁弁がハンチングするなどの問題を発生す
る。この問題の対策を講じた例を以下に述べる。これは
特開平1−216179号に紹介されているものであ
る。
【0008】図14に示したように、比例電磁弁10
は、本体11にスプール12を内装するとともに、この
スプール12の端にはプッシュロッド13を設け、同プ
ッシュロッド13の周囲にスプリング14を設置する。
そして通常はスプール12が図示の位置を保持するよう
にしている。
【0009】プッシュロッド13の先端は、プランジャ
15に固定した連動棒16の先端に連結している。また
プランジャ15を内装した室17の周囲にはソレノイド
18を設けるとともに、この室17には比例電磁弁10
の作動油が満たされる。室17にはこの作動油の温度を
検出する油温センサ19を設けている。
【0010】油温センサ19は、図15のオペアンプ2
0を持つ矩形波発生用のディザー発生制御回路22にフ
ィードバック素子として組込んでいる。オペアンプ20
で発生した矩形波と、出力回路21の比例電磁弁駆動信
号とが加算回路26で加算され、この加算信号によって
比例電磁弁10のソレノイド18が動作される。オペア
ンプ20の発信周波数は抵抗R1,R2、コンデンサC
1及びセンサ19の抵抗値によって決まる。
【0011】このセンサ19が温度が上がれば抵抗値が
小さくなる特性のサーミスタのようなものを使用すれ
ば、油温が低いときは、図11で示したように、センサ
19の抵抗値が大きく、発振周波数は低くなり、比例電
磁弁10の負荷電流波形の振幅が大きくなるので、ディ
ザー振幅も大きくなる。
【0012】また油温が高くなると、図13で示したよ
うに、センサ19の抵抗値が小さくなり、発振周波数は
高くなり、比例電磁弁10の負荷電流波形の振幅が小さ
くなるので、ディザー振幅も小さくなる。
【0013】このように、比例電磁弁10の負荷電流波
形を油温に応じて制御し、低温時にディザー効果が過小
になってヒステリシス特性が悪くなることなく、また、
高温時にディザー効果が過大になって比例電磁弁がハン
チングを起こすこともなくなる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の比例電磁弁
の制御装置では、予め設定したディザー量(振幅)にも
とずきディザー制御されている。適正なディザー振幅を
決めるには、比例電磁弁の理論ヒステリシス特性を把握
し、同ヒステリシスに合わせてディザーを最適化すれば
よいが、個体のバラツキ、油温等の影響により理論通り
には行かず、ある程度の試行錯誤をしながら経験的に求
めるしかなく、多くの手間時間がかかった。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため次の手段を講ずる。
【0016】(1) 比例電磁弁の制御方法において、
流量指定値または圧力指定値と計測した流量または圧力
とを比較して上記比例電磁弁の駆動電流のヒステリシス
量を超えるディザー量を算出し、これをもとにディザー
を作り、上記比例電磁弁の上記流量指定値または圧力指
定値相当の電流値に加算して、上記比例電磁弁へ送り同
比例電磁弁をディザー制御する。
【0017】以上において、例えば流量指定値と計測さ
れた電磁弁の流量がマイクロコンピュータに入力され
る。マイクロコンピュータはこれらの入力を比較して比
例制御弁の駆動電流のヒステリシス量を超えるディザー
量を算出する。また、これをもとにディザー信号が作ら
れ比例電磁弁の上記流量指定値相当の電流値に加算して
比例電磁弁へ送る。比例電磁弁は入力に応じて駆動さ
れ、開度が調整される。
【0018】このようにして、比例電磁弁は常に流量指
定値に対応した駆動電流のヒステリシス量を超えるディ
ザー量によりディザー制御される。したがって、個体の
バラツキ、流体温度等の影響を受けることなく、流量調
整が最適に行われる。以上は流量調整につき述べたが、
圧力調整についてもほぼ同様である。
【0019】(2) 流量または圧力調整用の比例電磁
弁と、同電磁弁用の流量センサまたは圧力センサと、同
流量センサまたは圧力センサの出力を受けるAD変換器
と、流量指定値または圧力指定値および上記AD変換器
の出力を受け上記比例電磁弁の駆動電流のヒステリシス
量を超えるディザー量を算出するとともに、これをもと
にディザー信号を作り上記比例電磁弁の上記流量指定値
または圧力指定値相当の電流値に加算し出力するマイク
ロコンピュータと、同マイクロコンピュータの出力を受
けDA変換して増幅し上記比例電磁弁へ送るDA変換手
段とを設ける。
【0020】以上において、例えば流量指定値と計測さ
れた電磁弁の流量センサの出力がマイクロコンピュータ
に入力される。マイクロコンピュータはこれらの入力を
比較して比例制御弁の駆動電流のヒステリシス量を超え
るディザー量を算出する。また、これをもとにディザー
信号が作られ比例電磁弁の上記流量指定値相当の電流値
に加算して出力する。DA変換手段はこの出力を受けD
A変換し増幅して比例電磁弁へ送る。比例電磁弁は入力
に応じて駆動され、開度が調整される。
【0021】このようにして、比例電磁弁は常に流量指
定値に対応した駆動電流のヒステリシス量を超えるディ
ザー量によりディザー制御される。したがって、個体の
バラツキ、流体温度等の影響を受けることなく、流量調
速が最適に行われる。
【0022】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1〜図
9により説明する。図1は実施例に係る作動油流量調整
用の比例電磁弁の制御回路ブロック図であり、図2は図
1に示した制御回路による比例電磁弁のディザー制御作
用説明図である。また、図3は図2のディザー制御にお
ける作動電流/時間を示す図、図4は図2のディザー制
御における流量/時間を示す図、図5は制御のフローを
示す図、図6〜図8はディザー量算定のフローを示す
図、図9はディザー制御のフローを示す図である。
【0023】図1において、流体ラインには流量調整用
の比例電磁弁31と、作動油流量を測定する流量センサ
33が設けられる。
【0024】流量指定値35sはAD変換器41を経て
マイクロコンピュータ40へ送られる。また流量センサ
33の検出信号はAD変換器34を経てマイクロコンピ
ュータ40へ送られる。ディザー量算定スイッチ43の
出力はマイクロコンピュータ40の入力回路45へ送ら
れる。
【0025】マイクロコンピュータ40の出力はDA変
換器37、出力アンプ38を順次経て比例電磁弁31の
ソレノイド32へ送られる。ここで、DA変換器(又は
PWM変換器)37と出力アンプ38がDA変換手段で
ある。
【0026】出力アンプ38の出力の電流センサ39の
出力はAD変換器42を経てマイクロコンピュータ40
へ送られる。
【0027】マイクロコンピュータ40は、ソフトウェ
アでディザー量を制御するためのCPU44、ディザー
量算定スイッチ43の入力状態をCPU44が読み取る
ための入力回路45と、ディザー量を記憶しておくため
の不揮発メモリ46と、流量指定値35sに対する基底
電流値を得るためのデータテーブルを保存するROM4
7と、AD変換器34で得られる流量値と演算途中結果
を一時的に記憶するためのRAM48を持つ。
【0028】以上において、流量指定値35sはAD変
換器41を経てマイクロコンピュータ40へ入力され
る。また流量センサ33の出力はAD変換器34を経て
マイクロコンピュータ40へ入力される。マイクロコン
ピュータ40はこれらの入力を比較して比例制御弁31
の駆動電流のヒステリシス量を超えるディザー量を算出
する。
【0029】以下ディザー量算定の手順を説明する。図
1でのディザー量算定スイッチ43の状態は入力回路4
5を介し、CPU44で読み取られる。図5のフローに
示す様に、ディザー量算定スイッチ43がオンならば、
ディザー量算定処理が実行され適正なディザー量算定の
後、このディザー量に基づき、ディザー量の制御がなさ
れる。同スイッチ43がオフならばディザー量の初期化
がなされることなくディザー量の制御がなされる。
【0030】図6に示すディザー量算定処理において
は、下記の様にディザー値2Δi1 およびΔi2 を求
め、不揮発性メモリ46に記憶する。
【0031】(1) AD変換器41から流量指定値を
入力し、流量指令とする。さらにROM47内のテーブ
ルから流量指令f*に相当する基底電流値i*を読み出
す。この基底電流値i*は図2に示す流量指令値と基底
電流値との関係を数列化しROM47内に格納したもの
である。
【0032】(2) 基底電流値i*を駆動電流値とし
て。DA変換器37へ出力する。これにより出力アンプ
38を介し、ソレノイド32を励磁し比例電磁弁31を
駆動して流量を制御する。このときの流量をセンサ33
により検出し、AD変換器34を介しマイクロコンピュ
ータ40内部に取り込み、RAM48に初期検出流量f
0 として記憶する(図3のP0 点)。
【0033】(3) 流量測定値≧f*となるまで、駆
動電流値をΔi0 ずつ(Δi0 <<i*)増加させる。
このときの駆動電流値の全増分をΔi1 とする(図3の
1′点)。
【0034】(4) 駆動電流値をi*+2Δi1 とす
ると流量はf1 となる(図3のP1点)。
【0035】(5) この点より流量測定値≦f0 とな
るまで、駆動電流値をΔi0 ずつ減少させる。このとき
の駆動電流値の全減分をΔi2 とする(図3のP1 →P
2 →P3 の経路)。
【0036】次に、得られたディザー量2Δi1 および
Δi2 が適正であるか評価するためにCPU44は下記
の処理を行う。
【0037】(6) 図7,図8の(6)以降に示すフ
ローにより、上記P0 ,P1 ,P2,P3 の一巡の電流
変化に対する流量変化を図4に示す様に、一定時間Tの
間に実施し、このときの流量値を等時間間隔でn回分、
AD変換器34を介してRAM48へ記憶させる。
【0038】(7) n個の流量計測値をRAM48か
ら読み出し、T時間内の平均流量値を下式で求める。
【0039】=1/nΣ(n回分の流量測定値) (8) 平均流量値が、許容誤差εに対し、 <f*−ε ならば 2Δi1 を 2Δi1 +α(Δ
1 >>α) >f*+ε ならば 2Δi1 を 2Δi1 −α(Δ
1 >>α) として、(6),(7),(8)を繰り返す。f*−ε
≦f*+εとなったところで、ディザー値が決定さ
れ、2Δi1 とΔi2 を不揮発性メモリ46に記憶す
る。
【0040】次にディザー量決定後のディザー制御につ
いては、図9のフローに示すように2Δi1 とΔi2
不揮発性メモリ46から読み出した後、駆動電流を図3
の様に流量指令値に対する基底電流値i*にディザー量
を加算し、最大値がi*+2Δi1 、最小値がi*+Δ
2 とする三角波状に変化させる。これより平均流量値
が概ね流量指定値となる様に制御する。この時、電流制
御の精度を向上させるために、必要ならば電流フィード
バック制御も組み込む。これは図1に示す電流センサ3
9によりソレノイド32の励磁電流を検出し、所期の駆
動電流値との比較演算を行い補償を行うものであり、デ
ィザー制御の繰り返し時間に対し十分短い時間で演算を
繰り返すことにより、電流制御の精度を向上させるため
のものである。
【0041】以上のようにして、自動的に最適のディザ
ー量が算出され、ディザー制御される。したがって、電
磁弁の個体特性や、温度に影響されることなく、精度の
高い流量調整が可能となる。
【0042】
【発明の効果】以上に説明したように本発明は次の効果
を奏する。
【0043】(1) ディザー量調整の自動化ができ、
手間がかからない。 (2) 比例弁特性が変化してもディザー量が最適化で
きるので、単体特性、温度に依存せず安定した比例電磁
弁制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の構成ブロック図であ
る。
【図2】上記一形態の作用説明図である。
【図3】上記一形態の作用説明図である。
【図4】上記一形態の作用説明図である。
【図5】上記一形態の制御フロー図である。
【図6】上記一形態のディザー量算定処理のフロー図
(その1)である。
【図7】上記一形態のディザー量算定処理のフロー図
(その2)である。
【図8】上記一形態のディザー量算定処理のフロー図
(その3)である。
【図9】上記一形態のディザー制御のフロー図である。
【図10】従来例の第1例の系統図である。
【図11】同第1例の作用説明図である。
【図12】従来例の第2例の系統図である。
【図13】同第2例の作用説明図である。
【図14】従来例の第3例の比例電磁弁の断面図であ
る。
【図15】同第3例の系統図である。
【符号の説明】
1,6,20 オペアンプ 2,21 出力回路 3 短形発生回路 4 電磁弁 5,26 増幅器 10 電磁弁 11 本体 12 スプール 13 プッシュロッド 14 スプリング 15 プランジャ 16 連動棒 17 室 18 ソレノイド 19 油温センサ 30 制御装置 31 比例電磁弁 32 ソレノイド 33 流量センサ 34 AD変換器 37 DA変換器 38 出力アンプ 40 マイクロコンピュータ 41 AD変換器 42 AD変換器 43 ディザー量算定スイッチ 44 CPU 45 入力回路 46 不揮発性メモリ 47 ROM 48 RAM

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 比例電磁弁の制御方法において、流量指
    定値または圧力指定値と計測した流量または圧力とを比
    較して上記比例電磁弁の駆動電流のヒステリシス量を超
    えるディザー量を算出し、これをもとにディザーを作
    り、上記比例電磁弁の上記流量指定値または圧力指定値
    相当の電流値に加算して、上記比例電磁弁へ送り同比例
    電磁弁を制御することを特徴とする比例電磁弁の制御方
    法。
  2. 【請求項2】 流量または圧力調整用の比例電磁弁と、
    同電磁弁用の流量センサまたは圧力センサと、同流量セ
    ンサまたは圧力センサの出力を受けるAD変換器と、流
    量指定値または圧力指定値および上記AD変換器の出力
    を受け上記比例電磁弁の駆動電流のヒステリシス量を超
    えるディザー量を算出するとともに、これをもとにディ
    ザー信号を作り上記比例電磁弁の上記流量指定値または
    圧力指定値相当の電流値に加算し出力するマイクロコン
    ピュータと、同マイクロコンピュータの出力を受けDA
    変換して増幅し上記比例電磁弁へ送るDA変換手段とを
    備えてなることを特徴とする比例電磁弁の制御装置。
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