JPS60233703A - 油圧駆動機構の送り速度制御装置 - Google Patents

油圧駆動機構の送り速度制御装置

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JPS60233703A
JPS60233703A JP8991984A JP8991984A JPS60233703A JP S60233703 A JPS60233703 A JP S60233703A JP 8991984 A JP8991984 A JP 8991984A JP 8991984 A JP8991984 A JP 8991984A JP S60233703 A JPS60233703 A JP S60233703A
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JP
Japan
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signal
control system
output
command
hydraulic drive
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JP8991984A
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English (en)
Inventor
Masami Matsubara
松原 正躬
Yohei Tanaka
洋平 田中
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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Publication date
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Priority to JP8991984A priority Critical patent/JPS60233703A/ja
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/32Automatic controllers electric with inputs from more than one sensing element; with outputs to more than one correcting element

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は油圧シリンダ等で被駆動体を駆動する油圧駆動
機構の送り速度制御装置に関する。
(従来技術) 従来、油圧シリンダや油圧モータなどの油圧駆動装置で
被駆動体(台車、テーブル、ワーク等)を駆動する際の
送り速度を制御する方式として、オープンループ制御方
式と、フィードバンク制御方式とが知られている。
上記オープンループ制御方式は、例えば第4図に示すよ
うに指令信号acをサーボ増幅N12で増幅しその出力
信号で流量制御弁3の給油方向と流量とを制御すること
により油圧シリンダ2による送り速度を制御するもので
ある。
上記フィードバンク制御方式は、例えば第5図に示すよ
うに指令信号ecと速度検出器7からの検出信号とを減
算器8へ入力し、両者の偏差信号をPI動作演算回路9
で処理した操作信号をサーボ増幅器12で増幅し、その
出力信号で流量制御弁3の給油方向と流量とを制御する
ことにより油圧シリンダ2による送り速度を制御するも
のである。
上記オープンループ制御方式では、流量制御弁3の非線
型性、ヒステリシス又は負荷の外乱などのために高精度
の速度制御を実現することは到底不可能であることから
、速度制御が必要なものにはフィードバック制御方式が
適用される。
ところで、上記フィードバンク制御方式によって速度制
御する場合、被駆動体の慣性(イナーシャ)や圧油の圧
縮性が影響しない領域では問題は起らないが、これらが
影響する領域では次のような問題がおこる。
例えば、重量物を載せた台車を比較的小形の油圧シリン
ダで急加速したり急減速したりする場合には、被駆動体
の慣性や作動油の圧縮性のために安定性が悪く、ループ
ゲインを大きくするとハンチング現象を生じたりする。
そこで安定性が確保されるまでループゲインを小さくす
ると制御系の応答性が低下するので高応答の制御が実現
されず、又、外乱の影響が大きくなるので高精度の制御
が実現できない(第3図曲線F1・F2参照)。
上記のように被駆動体の慣性や圧油の圧縮性の影響が現
れるのは、上記の例に限らず、相対的に被駆動体の慣性
が大きく、圧油の油量が多く、加減速時の加速度が大き
く、油圧駆動力が小さい場合である。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の技術的課題は、被駆動体の慣性や圧油の圧縮性
の影響が現れる領域においても、高応答性と高精度制御
とを可能にすることである。
(問題点を解決するための手段) 本発明の油圧駆動機構の送り速度制御装置は、被駆動体
を駆動する油圧駆動装置と、上記油圧駆動装置へ供給さ
れる圧油の流量を調節する電気制御式流量制御弁及び上
記流量制御弁へ出力するサーボ増幅器と、外部からの指
令信号と上記油圧駆動装置で駆動される被駆動体の送り
速度の検出信号との偏差信号をPI動作演算器で処理し
た信号を出力するフィードバンク制御系と、外部からの
指令信号を係数器で処理した信号を出力するオープンル
ープ制御系と、上記両制御系からの出力信号を加算した
操作信号を上記サーボ増幅器へ出力する加算器とを備え
たものである。
(作用) 本発明の油圧駆動機構の送り速度制御装置においては、
以上のようにオープンループ制御系からは指令信号を係
数器で指令信号のに倍(例えばに#0.8〜0.9)に
縮小した信号を出力する一方、フィードバック制御系か
らは指令信号と検出信号との偏差信号をPI動作演算器
で処理した信号を出力し、両制御系からの出力信号を加
算器で加算した操作信号をサーボ増幅器へ出力するので
、加速時や減速時にはオープンループ制御系からの出力
信号による操作信号で指令値のに倍の速度まで急速に移
行し、これに引続いてフィードバンク制御系からの出力
信号により偏差分く指令値の20〜lO%の速度)が短
時間のうちに高精度に修正され、指令速度Vへ収束する
そして、指令値に到達後には、オープンループ制御系か
らの出力信号とフィードバック制御系のPI動作演算回
路に保持された出力信号とに基く操作信号で指令速度■
に保持されることになる。
更に、負荷外乱などにより送り速度が低下したときには
、再びフィードバンク制御系が上記のように作動して指
令速度Vへ復帰する。
(発明の効果) 本発明の油圧駆動機構の送り速度制御装置によれば、被
駆動体の慣性や圧油の圧縮性の影響が現れない領域では
勿論のこと、それらの影響が顕著に現われるために従来
のオープンループ制御又はフィードバンク制御では、高
応答性と高精度制御性を同時に実現することが不可能な
領域においてもオープンループ制御系による高応答性の
特性並びにフィードバンク制御系による高精度制御の特
性を同時に実現することが可能となる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。
第1図には、製鉄所で使用される鋸断機1、これを往復
駆動する油圧シリンダ2、電気制御式流量制御弁3、油
圧供給源4及び制御装置5を示す。
上記鋸断機1は各種断面の鋼材を切断するもので、レー
ル上を走行する台車1aに回転駆動される円形鋸1bを
装備してなり、その全重量は約20 ton程である。
この鋸断機1は油圧シリンダ2により待機位置と切断位
置との間を往復駆動されるのであるが、その送り速度の
目標値は例えば第2図に示す通りである。
OA間では約1〜2秒で急加速され、AB間では約20
0〜300m/秒で早送りされ、BC間では急減速され
、CD間では約20〜50m/秒で切断がなされ、DE
間では急減速されて停止し、上記同様にEFGH間で復
帰方向へ急加速、早送り、急減速を経て待機位置へ復帰
する。
上記油圧シリンダ2は内径が約100鶴、ストロークが
約1500m、油圧が約140kg/cdGの横向き複
動シリンダで、そのピストンロンドの先端が鋸断機1の
台車1aの後部に連結され、シリンダ本体は法制に固定
されている。
上記流量制御弁3は油圧供給源4から油圧シリンダ2へ
供給される圧油の供給方向と流量を制御するための電気
制御式サーボ弁であって、制御装置5からの出力で制御
される。
上記制御装置5は、指令値に対応した電圧の指令信号e
cを出力する指令信号発生器6と、鋸断機1の台車1a
の走行速度を検出し台車1aの送り速度に対応した電圧
の検出信号erを出力するタコジェネレータ7と、指令
信号ecとタコジェネレータ7からの検出信号erとを
受け指令信号ecから検出信号erを減算する減算器8
と、減算器8の出力Δeを受けるPI動作演算回路9 
((比例+積分)動作演算回路)と、指令信号発生器6
からの指令信号ecを受けこの指令信号ecをに倍(例
えばに吋0.8〜0.9)する係数器10と、F)I動
作演算回路9からの出力e2と係数器10からの出力e
1とを受けて再出力e1・e2を加算する加算器11と
、加算器11から出力される操作信号eをこれに対応す
る電流へ変換・増幅して上記流量制御弁3へ出力するサ
ーボ増幅器12とからなる。
ここで、上記タコジェネレータ7から出発し指令信号e
cをうける減算器8及びPI動作演算回路9を経由して
、加算器11へ接続される制御系がフィードバック制御
系で、指令信号ecを受ける係数器10を経由して加算
器11へ接続される制御系がオープンループ制御系であ
る。
次に、上記送り速度制御装置の作動について説明する。
先ず、指令信号発生器6から出力される切換指令信号で
流量制御弁3が油圧シリンダ2を例えば往動させるため
の往動位置へ切換えられた状態下に、鋸断機1を停止状
態から急加速する場合、指令速度Vに対応する指令信号
ecが指令信号発生器6から出力され、この指令信号e
Cがオープンループ制御系の係数器10で例えば0.8
倍された出力信号e1が加算器11へ出力される。他方
、フィードバンク制御系では、台車1aの実際の送り速
度に対応する検出信号erがタコジェネレータ7から減
算器8へ入力されると共に、指令信号ecが減算器8へ
入力され、指令信号ecと検出信号erとの偏差信号Δ
e (=ec−er)が減算器8からPI動作演算回路
9へ出力される。
PI動作演算回路9への入力がΔeのとき、その出力e
2は、 e2=Kp (Δe十(1/Tl) ×5:Δedt)
、即ち、出力e2は偏差信号Δeに比例する信号と偏差
信号へ〇を時間積分した出力との和からなるものである
そして、係数器10からの出力el (=0. 8ec
)とPI動作演算回路9からの出力e2とが加算器11
で加算して得られる操作信号e(=e1+e2)がサー
ボ増幅器12へ入力され流量制御弁3が操作されるので
あるが、起動直後にはオープンループ制御系からの出力
信号e1を主体とする操作信号eで台車1aの送り速度
は急加速されて0.8■まで直線的に立上り、その後偏
差分0゜2Vについてはフィードバック制御系からの出
力信号e2に基く操作信号eで操作され曲線的に加速さ
れて指;速度■に達することになる″(第3図曲線C参
照)。
その結果、減算器8からの出力信号Δeが「0」信号に
なっても、PI動作演算回路9には(K p /T 1
 ) Xr、”Δedtに相当する電圧の信号が保持さ
れ、これが加算器11へ出力されるので、この出力信号
e2と係数器10からの出力信号e1とが加算された操
作信号eがサーボ増幅器12へ出力され、台車1aの送
り速度が指令速度■に保持されることになる。
但し、PI動作演算回路9の比例ゲインKpと積分時間
T1との値を適宜設定する必要がある。
尚、上記toは起動から指令速度に達するまでの時間で
ある。
以上、起動時の作動について説明したが、停止時の作動
についても略同様である。
このように、オープンループ制御系に係数器10を設け
、フィードバンク制御系にPI動作演算回路9を設け、
再制御系の出力信号を加算器11で加算して操作信号e
とすることにより、オープンループ制御系の高応答性の
特性とフィードバック制御系の高精度制御の特性とを兼
備させることができる。
尚、上記係数器10の比例定数K (0<K<1.0)
の値は上記の値に限定されず、油圧シリンダ2や流量制
御弁3の特性に応じて適宜設定される。
更に、上記実施例における制御装置5はディジタルコン
ピュータなどを用いて構成してもよい。
また、上記実施例は油圧シリンダ2で駆動される鋸断機
1について説明したが、本発明の油圧駆動機構の送り速
度制御装置は鋸断機1に限らず、各種の台車、テーブル
、金型、ワークまたはプレス機械や鍛造機などの各種産
業機械等を駆動する油圧シリンダ方式の油圧駆動装置に
も適用でき、その他パワーショヘルやクレーン等を駆動
する油圧シリンダ方式の油圧駆動装置にも適用できるだ
けでなく、例えばクレーン等を駆動する油圧モータ方式
の油圧駆動装置にも適用することが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
図面のうち第1図〜第3図(曲線F1・F2以外)は本
発明の実施例を示す翫で、第1図は全体構成図、第2図
は鋸断機の送り速度(目標値)と時間との関係を示す線
図、第3図は起動時の送り速度と時間との関係を示す線
図(但し、曲線Cは実施例また曲線F1・F2は従来技
術に係るものである)、第4図は従来のオープンループ
制御方式のブロック線図、第5図は従来のフィードバン
ク制御方式のブロック線図である。 1・・鋸断機、 2・・油圧シリンダ、 3・・流量制
御弁、 9・・PI動作演算回路、 10・・係数器、
 11・・加算器、 12・・サーボ増幅器、 ec・
・指令信号、 6r・・検出信号、 Δe・・偏差信号
、 e・・操作信号。 特許出願人 川崎重工業株式会社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. fil 被駆動体を駆動する油圧駆動装置と、上記油圧
    駆動装置へ供給される圧油の流量を制御する電気制御式
    流量制御弁及び上記流量制御弁へ出力するサーボ増幅器
    と、外部からの指令信号と上記油圧駆動装置で駆動され
    る被駆動体の送り速度の検出信号との偏差信号をPI動
    作演算器で処理した信号を出力するフィードバック制御
    系と、外部からの指令信号を係数器で処理した信号を出
    力するオープンループ制御系と、上記再制御系からの出
    力信号を加算した操作信号を上記サーボ増幅器へ出力す
    る加算器とを備えたことを特徴とする油圧駆動機構の送
    り速度制御装置
JP8991984A 1984-05-04 1984-05-04 油圧駆動機構の送り速度制御装置 Pending JPS60233703A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04149603A (ja) * 1990-10-08 1992-05-22 Kobe Steel Ltd 油圧駆動機械の自動制御装置
CN107168387A (zh) * 2017-07-03 2017-09-15 马鞍山钢铁股份有限公司 基于型钢锯机摇臂升降控制系统的摇臂升降控制方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54141968A (en) * 1978-04-26 1979-11-05 Toshiba Corp Numerical control device
JPS57111702A (en) * 1980-12-29 1982-07-12 Yokogawa Hokushin Electric Corp Process control device

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