JPH1039902A - 電流制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】所定時間毎に制御目標値が激しく変化する場合
であっても、ソレノイドのコイル等の制御対象に通電さ
れる電流を、精度よく、かつ安定して制御することがで
きるようにする。 【解決手段】制御対象３３を通電する電流値ｙ3を検出
し、当該検出電流値ｙ3を所定の時間毎に出力する。そ
して、前回の補正電流値ｙ4oldと、今回出力された電流
値ｙ3とに基づいて、今回の補正電流値ｙ4が前回の補正
電流値ｙ4oldと今回出力された電流値ｙ3との中間の値
となるように当該今回の補正電流値ｙ4を演算して出力
する。また、前回の補正デューティｄ3oldと、今回出力
されたデューティｄ1とに基づいて、今回の補正デュー
ティｄ3が前回の補正デューティｄ3oldと今回出力され
たデューティｄ1との中間の値となるように当該今回の
補正デューティｄ3を演算する。そして、入力される目
標電流値ｘ1と、上記出力された補正電流値ｙ4と、上記
出力された補正デューティｄ3とに基づいて、デューテ
ィｄ1を演算して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象に通電さ
れる電流の大きさを制御する電流制御装置に関し、特に
通電される電流値に応じた力を発生するアクチュータの
制御に適用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】建設機械等の油圧回路では、油圧アクチ
ュエータに供給される圧油の流量を制御するために電磁
比例弁が用いられる。この電磁比例弁は、コントローラ
よりこの電磁比例弁に付設されたソレノイドに加えられ
る電流の大きさにほぼ比例してその弁開度が変化され
る。そして、その弁開度に応じた流量の圧油が油圧アク
チュエータに供給されることになる。

【０００３】この場合、ソレノイドのコイルに実際に流
れる励磁電流を検出しており、コントローラは、この検
出電流をフィードバック量として目標電流値が得られる
ようにソレノイドに加える電流を制御している。

【０００４】すなわち、コントローラは、所定の時間毎
に入力される目標電流値に対応するデューティを当該所
定の時間毎に演算し、このデューティのパルス信号を生
成しており、これを駆動用トランジスタに加えるように
している。そして、パルス信号入力に応じて駆動用トラ
ンジスタが付勢されると、ソレノイドのコイルには、上
記目標電流値が得られるように電流が通電されることに
なる。

【０００５】しかし、実際には、通電時間の長期化、油
温の上昇等によりソレノイドのコイルが温度上昇してし
まい、これに伴うコイルの直流抵抗の増加等によって、
目標電流値に見合う分だけの電流がコイルに通電されな
くなってしまい制御の精度が落ちることがある。

【０００６】そこで、こうしたコイルの温度上昇による
制御の精度の劣化を防止すべく、特公昭６２−５９４４
４号公報では、操作レバーの操作に応じた制御目標値
（目標電流値）をソレノイドに与えるようにしたコント
ローラにおいて、操作レバーが中立位置に戻されている
ときに、油圧アクチュエータが動かないレベルの一定の
電流をソレノイドに流して、そのときのデューティ値と
フィルタ処理された平均検出電流値とに基づいて補正係
数を求め、この補正係数によってデューティ値を補正す
るようにしている。

【０００７】しかし、この公報記載の技術によれば、操
作レバーが不感帯域にある場合には問題はないものの、
操作レバーが不感帯域からフルレバー操作された場合に
は、デューティを補正したとしても制御上、誤差を生じ
てしまうことがある。

【０００８】そこで、特公平７−６６２９９号公報記載
のものでは、ソレノイドのコイルに流れる励磁電流をＰ
ＷＭパルス信号に同期して積分手段で積分し、制御目標
値と積分手段から出力される積分値とからデューティを
補正するようにしている。これにより、操作レバーが不
感帯域からフルレバー操作されて、コイルの励磁電流が
増大した場合の制御上の誤差をなくすようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記公報記載のもの
は、操作レバーの操作に応じた制御目標値（目標電流
値）がコントローラに入力されることを想定しており、
制御目標値の変化はそれ程激しいものではない。

【００１０】しかし、エンジン回転数を示す信号に応じ
て生成された制御目標値がコントローラに入力される場
合には、エンジン回転数が急激に変化するため、所定時
間毎に制御目標値は激しく変化することになる。

【００１１】このように所定時間毎に制御目標値が激し
く変化する場合には、上記特公昭６２−５９４４４号公
報記載の技術によっては適切に対処することはできず、
制御上の誤差が生じることになる。

【００１２】また、上記特公平７−６６２９９号公報記
載の技術によって対処しようとしても、実現が極めて困
難となり、また制御上の不安定さが招来する。

【００１３】すなわち、この公報記載のものでは、ＰＷ
Ｍパルスの１周期毎にコイルの励磁電流の積分を行うよ
うにしているため、励磁電流を高精度に積分するにはＰ
ＷＭパルスの１周期内という高速のサンプリングでＡ/
Ｄ変換を行う必要がある。これは高速、高精度のＡ/Ｄ
変換器を必要とし、実現が極めて困難である。

【００１４】しかも、以下の理由で制御電流が不安定に
なりやすい。

【００１５】１）積分のフィードバックは現実的には１
周期おき以内では困難であるため遅れがあり、不安定に
なりやすい。

【００１６】２）補正係数を求めてそれにより指令され
る制御電流値を変化させる方式の場合には、ソレノイド
のインダクタンス分で実電流はすぐには追従できないの
で、過渡的に補正係数が大きくなったり、小さくなった
りする。これが上記１）と同じ原因で１周期以上遅れて
発生するので、これも不安定になりやすい。

【００１７】以上のように、従来の技術によれば、所定
時間毎に制御目標値が激しく変化する場合には、ソレノ
イドのコイル等の制御対象に通電される電流を、精度よ
く、かつ安定して制御することができないという問題が
招来することになっていた。

【００１８】本発明はかかる問題点を解決すべくなされ
たものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段および効果】そこで、本発
明の主たる発明では、所定の時間毎に入力された目標電
流値に対応するデューティを当該所定の時間毎に演算し
て出力するデューティ演算手段と、前記デューティ演算
手段から出力されたデューティのパルス信号を生成する
パルス信号生成手段と、前記パルス信号生成手段で生成
されたパルス信号によって駆動されることにより通電さ
れる制御対象とを有した電流制御装置において、前記制
御対象を通電する電流値を検出し、当該検出電流値を所
定の時間毎に出力する電流値検出手段と、前回の補正電
流値と、前記電流値検出手段から今回出力された電流値
とに基づいて、今回の補正電流値が前回の補正電流値と
前記電流値検出手段から今回出力された電流値との中間
の値となるように当該今回の補正電流値を所定の時間毎
に演算して出力する補正電流値演算手段と、前回の補正
デューティと、前記デューティ演算手段から今回出力さ
れたデューティとに基づいて、今回の補正デューティが
前回の補正デューティと前記デューティ演算手段から今
回出力されたデューティとの中間の値となるように当該
今回の補正デューティを所定の時間毎に演算して出力す
る補正デューティ演算手段とを具え、前記デューティ演
算手段は、前記入力される目標電流値と、前記補正電流
値演算手段から出力された補正電流値と、前記補正デュ
ーティ演算手段から出力された補正デューティとに基づ
いて、デューティを演算して出力するようにしている。

【００２０】このように、デューティ演算手段におい
て、入力される目標電流値と、前記補正電流値演算手段
から出力された補正電流値と、前記補正デューティ演算
手段から出力された補正デューティとに基づいて、デュ
ーティを演算して出力するようにしているので、制御対
象の抵抗値、これに印加される電源からの電圧値が変化
等したとしても、目標電流値に一致する電流を制御対象
に流すことができるようになり、制御の精度が飛躍的に
向上する。

【００２１】さらに、デューティ演算手段から出力され
るデューティの演算に用いられる今回の補正電流値を、
補正電流値演算手段において、前回の補正電流値と、前
記電流値検出手段から今回出力された電流値とに基づい
て、今回の補正電流値が前回の補正電流値と前記電流値
検出手段から今回出力された電流値との中間の値となる
ように所定の時間毎に演算しており、かつ上記デューテ
ィ演算手段から出力されるデューティの演算に用いられ
る今回の補正デューティを、補正デューティ演算手段に
おいて、前回の補正デューティと、前記デューティ演算
手段から今回出力されたデューティとに基づいて、今回
の補正デューティが前回の補正デューティと前記デュー
ティ演算手段から今回出力されたデューティとの中間の
値となるように所定の時間毎に演算しているので、所定
時間毎に目標電流値が激しく変化したとしても、応答
性、追従性のよいデューティ値を演算、出力することが
できるようになり、制御の安定性が飛躍的に向上する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る電流制御装置の実施の形態について説明する。

【００２３】図２は、実施の形態の装置をブロック図に
て示したものであり、この電流制御装置は、一定の周期
ｔ1毎に入力された制御目標値（目標電流値）ｘ1に対応
するデューティ（デューティ比）ｄ1を、後述する補正
電流値ｙ4と補正デューティｄ3とに基づき、当該一定の
時間ｔ1毎に演算して出力するデューティ演算部１０
と、このデューティ演算部１０から出力されたデューテ
ィｄ1に対応するＰＷＭパルス信号ｄ2を生成するパルス
信号形成部１１と、このパルス信号形成部１１で生成さ
れたパルス信号ｄ2に対応する励磁電流Ｉを生成する励
磁電流形成部１２と、この励磁電流形成部１２で生成さ
れた励磁電流Ｉが比例ソレノイドのコイルに通電される
ことにより作動する電磁装置１３と、この電磁装置１３
の比例ソレノイドのコイルに流れる励磁電流Ｉをアナロ
グ信号ｙ1として検出し、これを一定周期ｔ2毎にディジ
タル信号ｙ3に変換して出力する電流検出部１４と、こ
の電流検出部１４から出力された電流値信号ｙ3に対し
て、後述するフィルタ演算処理を一定周期ｔ3毎に実行
して、フィルタ処理された補正電流値ｙ4を上記デュー
ティ演算部１０に出力するフィルタ演算部１５と、上記
デューティ演算部１０から出力されたデューティｄ1に
対して、後述するフィルタ演算処理を一定周期ｔ3毎に
実行して、フィルタ処理された補正デューティｄ3を上
記デューティ演算部１０に出力するフィルタ演算部１６
とから構成されている。

【００２４】図１は、図２のブロック図をより具体的に
示した図であり、電磁装置１３として電磁比例弁３３を
想定している。

【００２５】すなわち、この電流制御装置は、大きく
は、マイクロプロセッサ等で構成され、制御目標値ｘ1
を入力してＰＷＭパルス信号ｄ2を出力するコントロー
ラ３０と、コントローラ３０より入力されたパルス信号
ｄ2に応じて動作して比例電磁弁３３の弁開度が調整さ
れる駆動部５０とから構成されている。

【００２６】すなわち、コントローラ３０は、図２のデ
ューティ演算部１０に相当するデューティ演算部３０ａ
と、図２のパルス信号形成部１１に相当するＰＷＭ出力
部３０ｄと、図２の電流検出部１４を構成するＡ/Ｄ変
換部３０ｅと、図２のフィルタ演算部１５に相当するフ
ィルタ演算部３０ｃと、図２のフィルタ演算部１６に相
当するフィルタ演算部３０ｂとから構成されている。

【００２７】一方、駆動部５０は、図２の励磁電流形成
部１２に相当する駆動回路３４、電源３７、フライホー
ル用のダイオード３６と、図２の電磁装置１３に相当す
る比例電磁弁３３と、図２の電流検出部１４を構成する
電流検出用抵抗３５、ハードフィルタ３２とから構成さ
れている。

【００２８】すなわち、コントローラ３０の前段では、
エンジン回転数を示す信号等に応じて、制御目標値（比
例電磁弁３３を通過する流量の目標値）が生成され、こ
れが比例電磁弁３３のソレノイドのコイルに流すべき目
標電流値ｘ1に変換されて、コントローラ３０に入力さ
れる。

【００２９】コントローラ３０のＰＷＭ出力部３０ｄか
らはＰＷＭパルス信号ｄ2が出力され、これが駆動部５
０の駆動回路３４に加えられる。

【００３０】駆動回路３４はトランジスタを中心として
構成されており、トランジスタのベースに加えられたパ
ルス信号ｄ2に応じて付勢されることにより、電源３７
を介して比例電磁弁３３のソレノイドのコイルに所定の
電圧を印加させて励磁電流Ｉを通電させる。

【００３１】ここで、電源３７としては、バッテリが使
用され、オルタネータ等によって充電されるようになっ
ている。

【００３２】図３は、比例電磁弁３３を構成するソレノ
イド４０の断面を示しており、可動鉄心であるプランジ
ャ４１と、固定鉄心４２と、コイル４３とから成ってお
り、コイル４３に流れる電流値Ｉに応じてプランジャ４
１に力が加わり、この力とプランジャ４１に対向するバ
ネ４５のバネ力とがつり合う位置まで当該プランジャ４
１が移動されるようになっている。そして、このプラン
ジャ４１の先端４１ａには弁のスプール弁４４が接続さ
れており、上記プランジャ４１の位置変化Ａに応じてス
プール弁４４が移動され、弁開度が調整される。

【００３３】検出用抵抗３５は、上記コイル４３に流れ
る電流値Ｉを、当該抵抗３５の両端に印加される電圧ｙ
1として検出するものであり、この信号ｙ1はハードフィ
ルタ３２に加えられる。

【００３４】ハードフィルタ３２は、ＰＷＭパルスのキ
ャリア周波数よりも十分低いカットオフ周波数特性を持
つローパスフィルタであり、このハードフィルタ３２を
通過した信号ｙ2がＡ/Ｄ変換部３０ｅに加えられてディ
ジタル信号ｙ3に変換される。

【００３５】このため、検出用抵抗３５から励磁電流を
検出するときにキャリアとサンプリングによるエリアシ
ングが予め除去され、Ａ/Ｄ変換部３０ｅは精度よく励
磁電流を検出することができるようになる。

【００３６】図１の各部の信号を図１１（ａ）〜（ｇ）
に例示する。

【００３７】つぎに、コントローラ３０のデューティ演
算部３０ａ、フィルタ演算部３０ｂ、フィルタ演算部３
０ｃで実行される演算処理内容について説明する。

【００３８】図４は、比例電磁弁３３のソレノイド４０
のコイル４３と検出用抵抗３５に印加される電圧と電流
との関係を示す図である。

【００３９】いま、同図に示すようにコイル４３の抵抗
値をＲ、検出用抵抗３５の抵抗値をｒ、コイル４３に流
れる励磁電流の電流値をＩ、コイル４３と検出用抵抗３
５の両端に印加される電圧値をＶとする。

【００４０】すると、これら電流値Ｉ、電圧値Ｖと、パ
ルス信号ｄ2、つまりパルス１周期の時間に対して信号
がオンしている時間の割合（デューティ）ｄ2との間に
は、次式（１）に示される関係が成立する。

【００４１】Ｉ＝ｄ2・Ｖ/（Ｒ＋ｒ） …（１） 一方、検出用抵抗３５の両端の電圧ｖ、つまり検出電流
値ｙ1に対応する電圧ｖと、上記励磁電流Ｉ、抵抗値ｒ
との間には次式（２）の関係が成立する。

【００４２】ｖ＝Ｉ・ｒ …（２） そこで、この（２）式を（１）式に代入すると、次式
（３）が得られる。

【００４３】 ｖ＝ｄ2・（Ｖ/（Ｒ＋ｒ））・ｒ …（３） ここで、仮に電圧値Ｖ、抵抗値Ｒ及びｒが一定であるも
のとすると、検出用抵抗３５の検出電流値ｙ1（電圧
ｖ）は、デューティｄ2のみによって決定されることに
なる。

【００４４】この場合には、理論電流値を示すデューテ
ィｄ1（ｄ2）は、実測電流値を示すｙ1と一致すること
になり、実測電流値を理論電流値に一致させるような補
正を行う必要はない。つまり、デューティｄ1に対応す
る補正デューティｄ3と、電流値ｙ1に対応する補正電流
値ｙ4とに基づきデューティ演算部３０ａで後述するよ
うな補正演算を行ってｄ1を算出する必要はない。

【００４５】ところが、上記（３）式における電圧値Ｖ
は、オルタネータの個体差等によって電源３７の充電電
圧がばらつくこと等から変動することがある。さらに、
抵抗値Ｒは、温度変化に応じて変動することがある。

【００４６】このため、実際には、検出用抵抗３５の検
出電流値ｙ1（電圧ｖ）は、デューティｄ2のみによって
決定されることはなく、理論電流値と実測電流値は現実
には一致しない。このため理論電流値と実測電流値を一
致させるべくディーティ演算部３０ａでｄ1を求める際
に後述する補正演算を行う必要がある。

【００４７】すなわち、図５に示すようにデューティ演
算部３０ａでは、補正係数ｋが、ｋ＝ｆ（ｄ3）/ｙ4
…（４）と求められ（ステップ１０１）、この補正係数
ｋに基づいて、制御目標値ｘ1に対応する補正デューテ
ィｄ1が以下のように演算される。

【００４８】ｄ1＝ｘ1・ｋ …（５） （ステップ１０２）上記（４）式においてｆ（ｄ3）
は、補正デューティｄ3から得られる理論電流値を意味
し、補正電流値ｙ4は実測電流値を意味する。

【００４９】上記（４）に示されるように理論電流値ｆ
（ｄ3）と実測電流値ｙ4とが仮に等しければ、ｋ＝１で
ある。この場合、上記（５）式において制御目標値ｘ1
をそのままデューティｄ1とすればよく、補正を行う必
要はない。

【００５０】また、上記（４）式において理論電流値ｆ
（ｄ3）に対して実測電流値ｙ4が小さければ、ｋ＞１と
なる。したがって、この場合、上記（５）式において制
御目標値ｘ1を大きくするような補正演算が行われてデ
ューティｄ1が取得される。

【００５１】また、上記（４）式において理論電流値ｆ
（ｄ3）に対して実測電流値ｙ4が大きければ、ｋ＜１と
なる。したがって、この場合、上記（５）式において制
御目標値ｘ1を小さくするような補正演算が行われてデ
ューティｄ1が取得される。

【００５２】図１２は補正デューティｄ3と理論電流値
ｆ（ｄ3）との関係の一例を示している。この場合、理
論電流値は ｆ（ｄ3）＝ａ・ｄ3＋ｂ …（６） ただし、ａ、ｂは０より大きい定数。

【００５３】と表され、ｄ3とｆ（ｄ3）は比例関係にあ
る。

【００５４】しかし、実際には、図１３に示されるよう
に、ｄ3とｆ（ｄ3）は、ｄ3が０に近い部分と、最大値
に近い部分において比例関係から外れてしまう。

【００５５】すなわち、図１３は、図１の回路において
デューティ演算部３０ａの出力をそのまま制御目標値ｘ
1としてデューティ演算部３０ａに入力させたときの実
測電流値ｙ4と理論電流値ｄ1との関係を示したものであ
る。

【００５６】ここで、デューティｄ1と図３のソレノイ
ド４０のコイル４３に流れる電流の平均電流Ｉ0との関
係は、上記（１）式から明らかに、 Ｉ0＝ｄ1・Ｖ/（Ｒ＋ｒ） …（７） となる。しかし、この（７）式は理想的にソレノイド４
０が駆動されたときの関係であり、実際にはダイオード
３６で電圧ロスが生じるため、上記（７）式の関係（比
例関係）は成立せず、非線形な関係（図１３参照）にな
る。

【００５７】また、ソレノイド４０のプランジャ４１の
位置は、前述したように、コイル４３に流れる電流値Ｉ
に応じて、変化される。このようにプランジャ位置が変
化することに伴い、ソレノイド４０のインダクタンスＬ
も変化してしまう。つまり、プランジャ４１と固定鉄心
４２とのギャップをｇとすると、インダクタンスＬとギ
ャップｇとの間には、 Ｌ∝１/ｇ …（８） という関係が成立する。

【００５８】よって、これらの非線形成分によって上記
（７）式のＩ0∝ｄ1という比例関係は成立しなくなり、
図１３の非線形部分の関係は、ソレノイド４０の基本的
設計値で決定されることになる。そこで、ソレノイド４
０の基本的設計値に応じて図１３の関数ｆを予め決定し
ておき、この関数ｆより理論電流値ｆ（ｄ3）を求める
ようにすればよい。もちろん、非線形部分を線形のもの
として近似することができれば、図１２に示す比例関係
の関数ｆ（第（６）式参照）から理論電流値ｆ（ｄ3）
を求めることができる。

【００５９】なお、補正係数ｋを求める演算は、上記
（４）式に示される演算に限定されるものではない。要
は、実測電流値を理論電流値に一致させるような補正を
行うことができる補正係数であればよい。

【００６０】ところで、制御目標値ｘ1がゼロになる
と、上記（５）式（ｄ1＝ｘ1・ｋ）より、デューティｄ
1がゼロになってしまう。このとき励磁電流ｙ1もゼロに
なるので、最終的にフィルタ演算部３０ｃで演算される
補正電流値ｙ4もゼロになってしまう。この補正電流値
ｙ4をそのまま上記（４）式（ｋ＝ｆ（ｄ3）/ｙ4）に代
入して補正係数ｋを求めようとすると、補正係数ｋは不
定となり、この補正係数ｋから得られるデューティｄ1
は異常な値を示すことになる。

【００６１】そこで、制御目標値ｘ1がゼロになったと
きは、（４）式の演算をそのまま実行するのではなく、
逐次、補正係数ｋの値を記憶、保持しておき、制御目標
値ｘ1がゼロになる直前に記憶、保持した補正係数ｋの
値を用いて、（５）式の演算を行い、デューティｄ1を
求めるようにすればよい。このようにすれば、デューテ
ィｄ1が異常な値を示すことを回避することができる。

【００６２】また、デューティｄ1が異常な値として出
力されないように、（５）式の演算結果にリミッタをか
けるようにしてもよい。

【００６３】リミッタをかける方法としては、 ａ）（５）式の演算結果ｄ1の上限値、下限値を適当に
予め設定しておく。

【００６４】ｂ）（５）式で補正係数ｋが１としたとき
の演算結果ｄ1に対するＤ％の値（Ｄ/１００）・ｄ1を
求め、−（Ｄ/１００）・ｄ1を下限値、（Ｄ/１００）
・ｄ1を上限値とする。

【００６５】ことなどが考えられる。

【００６６】また、電源投入直後などの初期段階では、
フィルタ演算部３０ｂ、３０ｃからそれぞれ出力される
ｄ3、ｙ4の値は不安定であり、これらから求められるデ
ューティｄ1は異常な値を示すことがある。そこで、電
源投入直後という初期段階では、補正係数ｋは１と一律
に設定しておき、初期段階が経過（一定時間経過）した
時点以後にはじめて、上記（４）式に基づき補正係数ｋ
を求めるようにすればよい。

【００６７】図５のステップ１０１の補正係数ｋを求め
るために必要な補正デューティｄ3、補正電流値ｙ4を求
める処理は、図６、図８に示される。こうした演算処理
は、フィルタ演算部３０ｂ、３０ｃでそれぞれ実行され
る。

【００６８】すなわち、フィルタ演算部３０ｂ、３０ｃ
は、フィルタとして１次の低域フィルタを用いてフィル
タリングを行い、ｄ1、ｙ3からｄ3、ｙ4をそれぞれ算出
している。これを入力をＸ（ｄ1、ｙ3）、出力をＹ（ｄ
3、ｙ4）とする伝達関数で示すと、図７に示すように１
次遅れの伝達関数 Ｙ/Ｘ＝１/（１＋Ｔｓ） …（９） ただし、Ｔはフィルタの時定数。として表される。な
お、フィルタとしては１次の低域フィルタに限定される
ものではなく、高次の低域フィルタを用いてもよい。

【００６９】上記（９）式は、図８のような演算として
実行される。

【００７０】この図８に示す演算処理は、サンプリング
タイムΔＴ（図１１（ｆ）、（ｇ）に示す周期ｔ3）毎
に起動されて、繰り返し実行されて、入力Ｘからこれを
補正した補正値Ｙが取得される。

【００７１】まず、今回ｎ回目の新たなデータＸnがサ
ンプリングされ、このＸnがＸnewの内容とされる（ステ
ップ３０１）。

【００７２】ついで、このステップ３０１で今回得られ
たＸnewと、前回演算された補正値Ｘoldとに基づき、今
回の補正値Ｘが、 Ｘ＝ｃ・Ｘnew＋（１−ｃ）・Ｘold …（１０） ただし、ｃはフィルタ係数で、０＜ｃ≦１。

【００７３】と求められる。ここで、フィルタ時定数Ｔ
と、サンプリングタイムΔＴと、フィルタ係数ｃとの関
係は、 ｃ＝Ｔ/（Ｔ＋ΔＴ） …（１１） と表される（ステップ３０２）。

【００７４】そして、このステップ３０２で今回得られ
た補正値ＸがＸoldの内容とされて（ステップ３０
３）、このＸoldが補正値Ｙとしてフィルタ演算部３０
ｂ、３０ｃから出力される（ステップ３０４）。

【００７５】このように、上記（１０）式のＸをｄ3
と、Ｘnewをｄ1と、Ｘoldをｄ3oldと置いた下式、 ｄ3＝ｃ・ｄ1＋（１−ｃ）・ｄ3old …（１２） から補正デューティｄ3が演算され、フィルタ演算部３
０ｂから出力される。つまり、前回の補正デューティｄ
3oldと、デューティ演算部３０ａから今回出力されたデ
ューティｄ1とに基づいて、今回の補正デューティｄ3が
前回の補正デューティｄ3oldとデューティ演算部３０ａ
から今回出力されたデューティｄ1との中間の値となる
ように当該今回の補正デューティｄ3が演算され、これ
がフィルタ演算部３０ｂから出力される。なお、この
「中間の値」とは、前回の補正デューティｄ3oldの値、
デューティ演算部３０ａから今回出力されたデューティ
ｄ1の値を含み、これらｄ3oldからｄ1までの間のいずれ
かの値のことを意味する（ステップ２０１）。

【００７６】ついで、上記（１０）式のＸをｙ4と、Ｘn
ewをｙ´3（これはｙ3に基づき得られる）と、Ｘoldを
ｙ4oldと置いた下式、 ｙ4＝ｃ・ｙ´3＋（１−ｃ）・ｙ4old …（１３） から補正電流値ｙ4が演算され、フィルタ演算部３０ｃ
から出力される。つまり、前回の補正電流値ｙ4oldと、
Ａ/Ｄ変換部３０ｅから今回出力された電流値ｙ3に基づ
き得られた平均電流値ｙ´3とに基づいて、今回の補正
電流値ｙ4が前回の補正電流値ｙ4oldとＡ/Ｄ変換部３０
ｅから今回出力された電流値ｙ3に基づき得られた平均
電流値ｙ´3との中間の値となるように当該今回の補正
電流値ｙ4が演算され、これがフィルタ演算部３０ｃか
ら出力される。なお、この「中間の値」とは、前回の補
正電流値ｙ4oldの値、Ａ/Ｄ変換部３０ｅから今回出力
された電流値ｙ3に基づき得られた平均電流値ｙ´3の値
を含み、これらｙ4oldからｙ´3までの間のいずれかの
値のことを意味する（ステップ２０２）。

【００７７】こうした図６の処理はサンプリングタイム
ΔＴ毎に行われるが、図５の処理はこのサンプリングタ
イムΔＴに同期しなくてもよい。

【００７８】図９は、上記（１３）式に示す平均電流値
ｙ´3を求める処理の手順を示すフローチャートであ
る。

【００７９】同図に示すように、カウンタのカウント値
ｉ（初期値は０）が＋１インクリメントされ（ステップ
４０１）、その上でＡ/Ｄ変換部３０ｅでＡ/Ｄ変換が行
われて、ディジタル信号ｙ3が取得される（ステップ４
０２）。

【００８０】ここで、ｎ個（ｎ回前まで）のディジタル
データｙ3をストアすることができるｎ個のレジスタ列
が用意されており、ｉ番目のレジスタｙ3iの内容が、こ
のカウント値ｉのときに取得されたディジタルデータｙ
3とされる（ステップ４０３）。

【００８１】ついで、現在のカウント値ｉがｎに達した
か否かが判断される（ステップ４０４）。

【００８２】この結果、カウント値ｉがｎに達していな
ければ、手順はステップ４０１に移行され、同様の処理
が繰り返されるが、カウント値ｉがｎに達していると判
断されると、今までレジスタに格納されたｎ個分（ｎ回
前まで）のディジタルデータｙ3i（ｉ＝１〜ｎ）の平均
値ｙ´3を求める演算、 が実行される（ステップ４０５）。

【００８３】その後、ｉは０にリセットされて（ステッ
プ４０６）、手順は再度ステップ４０１に移行される。

【００８４】こうして、今回取得された電流値ｙ3を含
む過去ｎ回分の平均電流値ｙ´3が演算され、これが
（１３）式に代入されて補正電流値ｙ4が演算されるこ
とになる。

【００８５】なお、図９の平均電流値ｙ´3を求める処
理は、図６の実行間隔よりも速い実行間隔で実行され
る。

【００８６】なお、（１３）式において平均電流値ｙ´
3の代わりに、今回取得された電流値ｙ3をそのまま使用
してもよい。以上のように、フィルタ演算部３０ｂ、３
０ｃでは、いわゆるフィルタ演算を実行することによ
り、補正係数ｋを求めるために必要な補正デューティｄ
3、補正電流値ｙ4が求められる。

【００８７】この場合、デューティｄ1、電流値ｙ3をそ
のまま使用してフィルタ演算を行うのではなく、デュー
ティｄ1、電流値ｙ3を積分処理したものを使用してフィ
ルタ演算を行うようにしてもよい。積分値はフィルタ演
算を行う度にリセットすればよい。

【００８８】また、以上のようなフィルタ演算を実行す
る代わりに、図１０に示すような区間平均演算を実行す
ることにより、補正係数ｋを求めるために必要な補正デ
ューティｄ3、補正電流値ｙ4を求めるようにしてもよ
い。

【００８９】この場合、図６、図８の処理の代わりに図
１０の処理が実行される。

【００９０】同図１０に示すように、まず、ｉが１にイ
ニシャライズされる（ステップ５０１）。

【００９１】ここで、図１４に示すように、ｎ個（ｎ回
前まで）のディジタルデータｄ1をｎ個のレジスタにス
トアすることができるレジスタ列｛ｄ1i、ｄ12、…、ｄ
1n｝が用意されており、ｄ1iはレジスタ列のｉ番目のレ
ジスタにストアされるｄ1の値を示す。

【００９２】そこで、前回のレジスタ列のｉ＋１番目の
レジスタにストアされたｄ1の値を、今回のレジスタ列
のｉ番目のレジスタにストアし直す処理が実行される
（ステップ５０２）。

【００９３】ついで、ｉを＋１インクリメントして（ス
テップ５０３）、ｉがｎに達していない限り（ステップ
５０４の判断ＮＯ）、同様の処理（ステップ５０２〜５
０３）が繰り返し実行される。

【００９４】そして、ｉがｎに到達すると、今回、デュ
ーティ演算部３０ａから出力されているデューティｄ1
を、今回のレジスタ列のｎ番目のレジスタにストアする
処理が実行される（ステップ５０５）。

【００９５】以上のレジスタ列のストア箇所の移動を、
図１４に矢印にて示す。つまり、毎回、ｄ1についてｎ
回前までのデータがレジスタ列に格納、保持されること
になり、その格納内容が毎回更新される。

【００９６】ついで、こうして取得された今回のレジス
タ列の格納内容ｄ1i（ｉ＝１〜ｎ）に基づき、これら区
間（ｉ＝１〜ｎ）の平均値を求める演算が下記のごとく
実行され、この区間平均値が、補正デューティｄ3とさ
れる。

【００９７】 つまり、毎回、デューティｄ1についてのｎ回前までの
データの平均値が補正デューティｄ3とされて、出力さ
れる（ステップ５０６）。

【００９８】補正デューティ電流値ｙ4についても、補
正デューティｄ3と同様にして求められる。

【００９９】すなわち、ｉが１にイニシャライズされ
（ステップ５０７）、前回のレジスタ列のｉ＋１番目の
レジスタにストアされたｙ´3の値を、今回のレジスタ
列のｉ番目のレジスタにストアし直す処理が実行される
（ステップ５０８）。

【０１００】ついで、ｉを＋１インクリメントして（ス
テップ５０９）、ｉがｎに達していない限り（ステップ
５１０の判断ＮＯ）、同様の処理（ステップ５０８〜５
０９）が繰り返し実行される。

【０１０１】そして、ｉがｎに到達すると、図９の平均
電流値の演算の結果今回取得された平均電流値ｙ´3
を、今回のレジスタ列のｎ番目のレジスタにストアする
処理が実行される（ステップ５１１）。

【０１０２】こうして、毎回、ｙ´3についてｎ回前ま
でのデータがレジスタ列に格納、保持され、その格納内
容が毎回更新されることになる。

【０１０３】ついで、こうして取得された今回のレジス
タ列の格納内容ｙ´3i（ｉ＝１〜ｎ）に基づき、これら
区間（ｉ＝１〜ｎ）の平均値を求める演算が下記のごと
く実行され、この区間平均値が、補正電流値ｙ4とされ
る。

【０１０４】 つまり、毎回、平均電流値ｙ´3についてのｎ回前まで
のデータの平均値が補正電流値ｙ4とされて、出力され
る（ステップ５１２）。

【０１０５】以上、補正電流値ｙ4および補正デューテ
ィｄ3ともに、図６に示すフィルタ演算によって求める
場合と、補正電流ｙ4および補正デューティｄ3ともに、
図１０に示す区間平均演算によって求める場合とに分け
て説明したが、補正電流値ｙ4については、図６のステ
ップ２０２に示すフィルタ演算によって求め、補正デュ
ーティｄ3については、図１０のステップ５０１〜５０
６に示す区間平均演算によって求める実施も可能であ
る。逆に、補正電流値ｙ4については、図１０のステッ
プ５０７〜５１２に示す区間平均演算によって求め、補
正デューティｄ3については、図６のステップ２０１に
示すフィルタ演算によって求める実施も可能である。

【０１０６】図１１（ａ）〜（ｇ）は、図１各部の信号
のタイミングチャートを示している。

【０１０７】同図（ａ）に示すように、制御目標値ｘ1
は、周期ｔ1毎に入力される。制御目標値ｘ1は、この周
期ｔ1毎に値が大きく変動しているのがわかる。

【０１０８】同図（ｂ）は、デューティ演算部３０ａで
演算、出力されるデューティｄ1を示している。このデ
ューティｄ1は、補正電流値ｙ4、補正デューティｄ3に
基づき入力の制御目標値ｘ1を補正して得られたもので
あるので、同図（ａ）に示す入力ｘ1に対する応答遅れ
が発生していないのがわかる。

【０１０９】同図（ｃ）は、励磁電流検出用抵抗３５で
検出される電流ｙ1（アナログ信号）を示している。同
図（ｂ）のデューティｄ1に対してはソレノイド４０の
コイル４３のインダクタンス分だけ応答遅れを生じてい
るのがわかる。

【０１１０】同図（ｄ）は、ハードフィルタ３２による
処理後の電流ｙ2（アナログ信号）を示している。高域
周波数成分が除去されているのがわかる。

【０１１１】同図（ｅ）は、Ａ/Ｄ変換部３０ｅによる
処理後の電流ｙ3（ディジタル信号）を示している。Ａ/
Ｄ変換部３０ｅは、周期ｔ2毎にアナログ信号ｙ2からデ
ィジタル信号ｙ3への変換を行い、ディジタル信号ｙ3を
出力しているのがわかる。

【０１１２】同図（ｆ）は、フィルタ演算部３０ｃによ
る補正処理後の補正電流ｙ4を示している。フィルタ演
算部３０ｃは、周期ｔ3毎に、図６のステップ２０２に
示すフィルタ演算ないしは図１０のステップ５０７〜５
１２に示す区間平均演算を行い、逐次補正電流値ｙ4を
出力する。同図（ｅ）に示す信号ｙ3の変動に比較し
て、同図（ｆ）に示す信号ｙ4の変動が極めて小さくな
るよう補正されているのがわかる。

【０１１３】同図（ｇ）は、フィルタ演算部３０ｂによ
る補正処理後の補正デューティｄ3を示している。フィ
ルタ演算部３０ｂは、周期ｔ3毎に、図６のステップ２
０１に示すフィルタ演算ないしは図１０のステップ５０
１〜５０６に示す区間平均演算を行い、逐次補正デュー
ティｄ3を出力する。同図（ｂ）に示す信号ｄ1の変動に
比較して、同図（ｇ）に示す信号ｄ3の変動が極めて小
さくなるよう補正されているのがわかる。

【０１１４】このように信号ｙ3、ｄ1の変動を抑制した
補正電流値ｙ4、補正デューティｄ3を求め（同図
（ｆ）、（ｇ）参照）、これら補正電流値ｙ4、補正デ
ューティｄ3から入力ｘ1を補正してデューティｄ1を求
めるようにしたので、たとえ周期ｔ1毎に制御目標値ｘ1
が大きく変化したとしても（同図（ａ）参照）、応答
性、追従性のよいデューティ値ｄ1を演算、出力するこ
とができるようになり（同図（ｂ）参照）、制御の安定
性が飛躍的に向上することとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る電流制御装置の実施の形
態を示すブロック図で、コントローラをマイクロプロセ
ッサで構成して、電磁装置として電磁比例弁を想定した
ものである。

【図２】図２は本発明に係る電流制御装置の実施の形態
を示すブロック図である。

【図３】図３は図１に示す電磁比例弁のソレノイドの構
造を示す断面図である。

【図４】図４は図１に示す比例電磁弁と抵抗にかかる電
圧と電流との関係を示す電気回路図である。

【図５】図５は図１に示すデューティ演算部で実行され
る処理手順を示すフローチャートである。

【図６】図６は図１に示すフィルタ演算部で実行される
処理手順を示すフローチャートである。

【図７】図７は図１に示すフィルタ演算部の伝達関数を
示す図である。

【図８】図８は図１に示すフィルタ演算部で実行される
処理手順を示すフローチャートである。

【図９】図９は図１に示すフィルタ演算部で実行される
処理手順を示すフローチャートである。

【図１０】図１０は図１に示すフィルタ演算部で実行さ
れる処理手順を示すフローチャートである。

【図１１】図１１（ａ）〜（ｇ）は図１の各部の信号の
タイミングチャートである。

【図１２】図１２は実測電流値と理論電流値との関係を
示すグラフである。

【図１３】図１３は実測電流値と理論電流値との関係を
示すグラフである。

【図１４】図１４は図１０の区間平均演算処理を説明す
るために用いた図で、レジスタ列に格納される内容を示
す図である。

【符号の説明】

３０ａ デューティ演算部 ３０ｂ フィルタ演算部 ３０ｃ フィルタ演算部 ３０ｄ ＰＷＭ出力部 ３０ｅ Ａ/Ｄ変換部 ３３ 比例電磁弁 ３５ 電流検出用抵抗 ４０ ノレノイド

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の時間毎に入力された目標電流
   値に対応するデューティを当該所定の時間毎に演算して
   出力するデューティ演算手段と、前記デューティ演算手
   段から出力されたデューティのパルス信号を生成するパ
   ルス信号生成手段と、前記パルス信号生成手段で生成さ
   れたパルス信号によって駆動されることにより通電され
   る制御対象とを有した電流制御装置において、 前記制御対象を通電する電流値を検出し、当該検出電流
   値を所定の時間毎に出力する電流値検出手段と、 前回の補正電流値と、前記電流値検出手段から今回出力
   された電流値とに基づいて、今回の補正電流値が前回の
   補正電流値と前記電流値検出手段から今回出力された電
   流値との中間の値となるように当該今回の補正電流値を
   所定の時間毎に演算して出力する補正電流値演算手段
   と、 前回の補正デューティと、前記デューティ演算手段から
   今回出力されたデューティとに基づいて、今回の補正デ
   ューティが前回の補正デューティと前記デューティ演算
   手段から今回出力されたデューティとの中間の値となる
   ように当該今回の補正デューティを所定の時間毎に演算
   して出力する補正デューティ演算手段とを具え、 前記デューティ演算手段は、 前記入力される目標電流値と、前記補正電流値演算手段
   から出力された補正電流値と、前記補正デューティ演算
   手段から出力された補正デューティとに基づいて、デュ
   ーティを演算して出力するようにした、 電流制御装置。
2. 【請求項２】 所定の時間毎に入力された目標電流
   値に対応するデューティを当該所定の時間毎に演算して
   出力するデューティ演算手段と、前記デューティ演算手
   段から出力されたデューティのパルス信号を生成するパ
   ルス信号生成手段と、前記パルス信号生成手段で生成さ
   れたパルス信号によって駆動されることにより通電され
   る制御対象とを有した電流制御装置において、 前記制御対象を通電する電流値を検出し、当該検出電流
   値を所定の時間毎に出力する電流値検出手段と、 前記電流値検出手段から今回出力された電流値と前回ま
   でに出力された所定回数分の電流値との合計値の平均値
   を所定の時間毎に演算し、これを補正電流値として出力
   する補正電流値演算手段と、 前記デューティ演算手段から今回出力されたデューティ
   と前回までに出力された所定回数分のデューティとの合
   計値の平均値を所定の時間毎に演算し、これを補正デュ
   ーティとして出力する補正デューティ演算手段とを具
   え、 前記デューティ演算手段は、 前記入力される目標電流値と、前記補正電流値演算手段
   から出力された補正電流値と、前記補正デューティ演算
   手段から出力された補正デューティとに基づいて、デュ
   ーティを演算して出力するようにした、 電流制御装置。
3. 【請求項３】 所定の時間毎に入力された目標電流
   値に対応するデューティを当該所定の時間毎に演算して
   出力するデューティ演算手段と、前記デューティ演算手
   段から出力されたデューティのパルス信号を生成するパ
   ルス信号生成手段と、前記パルス信号生成手段で生成さ
   れたパルス信号によって駆動されることにより通電され
   る制御対象とを有した電流制御装置において、 前記制御対象を通電する電流値を検出し、当該検出電流
   値を所定の時間毎に出力する電流値検出手段と、 前回の補正電流値と、前記電流値検出手段から今回出力
   された電流値とに基づいて、今回の補正電流値が前回の
   補正電流値と前記電流値検出手段から今回出力された電
   流値との中間の値となるように当該今回の補正電流値を
   所定の時間毎に演算して出力する補正電流値演算手段
   と、 前記デューティ演算手段から今回出力されたデューティ
   と前回までに出力された所定回数分のデューティとの合
   計値の平均値を所定の時間毎に演算し、これを補正デュ
   ーティとして出力する補正デューティ演算手段とを具
   え、 前記デューティ演算手段は、 前記入力される目標電流値と、前記補正電流値演算手段
   から出力された補正電流値と、前記補正デューティ演算
   手段から出力された補正デューティとに基づいて、デュ
   ーティを演算して出力するようにした、 電流制御装置。
4. 【請求項４】 所定の時間毎に入力された目標電流
   値に対応するデューティを当該所定の時間毎に演算して
   出力するデューティ演算手段と、前記デューティ演算手
   段から出力されたデューティのパルス信号を生成するパ
   ルス信号生成手段と、前記パルス信号生成手段で生成さ
   れたパルス信号によって駆動されることにより通電され
   る制御対象とを有した電流制御装置において、 前記制御対象を通電する電流値を検出し、当該検出電流
   値を所定の時間毎に出力する電流値検出手段と、 前記電流値検出手段から今回出力された電流値と前回ま
   でに出力された所定回数分の電流値との合計値の平均値
   を所定の時間毎に演算し、これを補正電流値として出力
   する補正電流値演算手段と、 前回の補正デューティと、前記デューティ演算手段から
   今回出力されたデューティとに基づいて、今回の補正デ
   ューティが前回の補正デューティと前記デューティ演算
   手段から今回出力されたデューティとの中間の値となる
   ように当該今回の補正デューティを所定の時間毎に演算
   して出力する補正デューティ演算手段とを具え、 前記デューティ演算手段は、 前記入力される目標電流値と、前記補正電流値演算手段
   から出力された補正電流値と、前記補正デューティ演算
   手段から出力された補正デューティとに基づいて、デュ
   ーティを演算して出力するようにした、 電流制御装置。