JPS6131702A - 電気油圧サ−ボ制御装置 - Google Patents
電気油圧サ−ボ制御装置Info
- Publication number
- JPS6131702A JPS6131702A JP15265684A JP15265684A JPS6131702A JP S6131702 A JPS6131702 A JP S6131702A JP 15265684 A JP15265684 A JP 15265684A JP 15265684 A JP15265684 A JP 15265684A JP S6131702 A JPS6131702 A JP S6131702A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- inverse function
- model
- control device
- servo control
- machine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1445—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops
- G05D3/1454—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops using models or predicting devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Servomotors (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、制御対象となる機械系の特性に影響されず、
しかも安定で高応答に動作する電気油圧サーボ制御装置
に関するものである。
しかも安定で高応答に動作する電気油圧サーボ制御装置
に関するものである。
電気油圧ザーボ制御装置は、振動試験機、各種のシミュ
レータ、圧延機やロボット等産業機械の駆動部に使用さ
れている。第１図はその一例で、ストリップを巻取るダ
ウンコイラに備えられ、マンドレル１ａに巻取られるス
トリップの周囲を押付けるラッパロール１の電気油圧サ
ーボ制御装置である。ラッパロール１は、ピボット２を
中心として揺動するスウィングフレーム３の先端に取付
けられていて、このフレーム３を揺動させる油圧シリン
ダ４によって位置制御される。図中バネとして表わして
符＠５を何したものは、シリンダ中の油の剛性によると
ころの油柱のバネである。油圧シリンダ４への圧油の供
給量はサーボ弁６によって制御される。
レータ、圧延機やロボット等産業機械の駆動部に使用さ
れている。第１図はその一例で、ストリップを巻取るダ
ウンコイラに備えられ、マンドレル１ａに巻取られるス
トリップの周囲を押付けるラッパロール１の電気油圧サ
ーボ制御装置である。ラッパロール１は、ピボット２を
中心として揺動するスウィングフレーム３の先端に取付
けられていて、このフレーム３を揺動させる油圧シリン
ダ４によって位置制御される。図中バネとして表わして
符＠５を何したものは、シリンダ中の油の剛性によると
ころの油柱のバネである。油圧シリンダ４への圧油の供
給量はサーボ弁６によって制御される。
この装置をモデル化すると、第２図のように、油柱のバ
ネ５を介してフレーム３、ラッパロール１等の可動部を
動かして、その位置決めを行なうものとなる。油柱のバ
ネ５のバネ常数をｋ、可動部の質岳をｍとする。また、
可動部はピストン７が油中を動く時にブレーキ作用を受
ける。それを図中ダッシュボットで表わし、その粘性減
衰係数をＣとする。
ネ５を介してフレーム３、ラッパロール１等の可動部を
動かして、その位置決めを行なうものとなる。油柱のバ
ネ５のバネ常数をｋ、可動部の質岳をｍとする。また、
可動部はピストン７が油中を動く時にブレーキ作用を受
ける。それを図中ダッシュボットで表わし、その粘性減
衰係数をＣとする。
ところで、制御対象つまりラッパロール１の位置決めの
応答性および精度を上げるためには次のことが重要であ
る。
応答性および精度を上げるためには次のことが重要であ
る。
■ 可動部の質最ｍが小さいこと。
■ バネ常数ｋが大きいこと。
■ 適当な制動が働くこと、換言すれば粘性減衰係数Ｃ
が適当な値を取ること。
が適当な値を取ること。
すなわち、油圧シリンダ４のピストン７がＸだけ変位し
ても、柔らかいバネで重い可動部を押すのでは応答が遅
くなり、また制動が働かなければ振動が持続して、位置
が目標値に落ち着くまでに長い時間がかかる。第３図に
、応答性が悪い場合の応答波形の例を示す。図中ｔＲは
応答時間である。
ても、柔らかいバネで重い可動部を押すのでは応答が遅
くなり、また制動が働かなければ振動が持続して、位置
が目標値に落ち着くまでに長い時間がかかる。第３図に
、応答性が悪い場合の応答波形の例を示す。図中ｔＲは
応答時間である。
上記■、■、■の要求に応えるには次のことが必要とな
る。
る。
■′ 機械の重量を軽くした上で必要な強度をもたせる
こと。
こと。
■′ 油圧シリンダ４の口径を大ぎくし、ストロークを
短くすること。
短くすること。
■′ 積極的にダンパーなどの制動機構を設けること。
ところが、■−については軽量化と強度の両立が難しい
こと、■−については、口径を大きくするとその分だけ
制御に必要な油量が増しコストアップを招く、またスト
ロークは機械の使用から決まるために簡単には短くでき
ないこと、■−についてはコストアップを招く、等の問
題点があった。
こと、■−については、口径を大きくするとその分だけ
制御に必要な油量が増しコストアップを招く、またスト
ロークは機械の使用から決まるために簡単には短くでき
ないこと、■−についてはコストアップを招く、等の問
題点があった。
以上の問題点を制御で解決するために、従来の古典制御
理論では、位相進み回路を利用することがしばしば行な
われている。しかし、制御対象の特性を完全に補償′す
るための位相進み回路特性を実現するためには、純粋な
微分という数学上の定義にしか存在しない特性を実現し
な【プればならず、それは全く不可能である。そこで、
一種の擬似微分を用いて、制御対象の特性を補償要素の
改善された特性で置き換える程度の補償を行なっていた
。
理論では、位相進み回路を利用することがしばしば行な
われている。しかし、制御対象の特性を完全に補償′す
るための位相進み回路特性を実現するためには、純粋な
微分という数学上の定義にしか存在しない特性を実現し
な【プればならず、それは全く不可能である。そこで、
一種の擬似微分を用いて、制御対象の特性を補償要素の
改善された特性で置き換える程度の補償を行なっていた
。
こうした位相進み回路による補償を進展させた考え方に
逆関数補償法がある。この逆関数補償法を第１図の制御
装置に対応づけて説明する。第１図の制御装置は第４図
の構成となり、制御工学で取り扱うブロック線図で表わ
すと第５図のようになる。それに逆関数補償を加えた構
成が第６図のブロック線図のようになる。まず、第４図
、第５図において符号８は、ラッパーロール１、スウィ
ングフレーム３等の機械要素である。機械８におけるラ
ッパロール１の変位量ｙは変位計９によって検出され、
そしてフィードバックされる。その変位ｙは設定値ｒと
比較され、その偏差がεである。第５図においてＫＡは
ゲイン、Ｓはラプラス演算子であり、１／Ｓは積分を意
味する。サーボ弁６の伝達関数中のＴはサーボ弁時定数
、油圧シリンダ４の伝達関数中のＡはシリンダー有効断
面積、機械８の伝達関数中のａ、ｂ、ｃは機械の重量、
油圧シリンダのバネ常数、粘性減衰に基づく特性係数、
変位計９の伝達関数中のＴＬは変位計時定数である。そ
して、ｉがサーボ電流、Ｑがサーボ弁６の出力流量、Ｚ
が油圧シリンダ４のピストン変位となる。逆関数補償法
の採用により、第５図と第６図の比較から明らかなよう
に機械８の後に逆関数補償要素１０が入っている。この
逆関数要素１０の伝達関数は機械８の伝達関数の逆数で
あり、この結果、見かけ上機械８の特性が存在しないか
のように補償される。
逆関数補償法がある。この逆関数補償法を第１図の制御
装置に対応づけて説明する。第１図の制御装置は第４図
の構成となり、制御工学で取り扱うブロック線図で表わ
すと第５図のようになる。それに逆関数補償を加えた構
成が第６図のブロック線図のようになる。まず、第４図
、第５図において符号８は、ラッパーロール１、スウィ
ングフレーム３等の機械要素である。機械８におけるラ
ッパロール１の変位量ｙは変位計９によって検出され、
そしてフィードバックされる。その変位ｙは設定値ｒと
比較され、その偏差がεである。第５図においてＫＡは
ゲイン、Ｓはラプラス演算子であり、１／Ｓは積分を意
味する。サーボ弁６の伝達関数中のＴはサーボ弁時定数
、油圧シリンダ４の伝達関数中のＡはシリンダー有効断
面積、機械８の伝達関数中のａ、ｂ、ｃは機械の重量、
油圧シリンダのバネ常数、粘性減衰に基づく特性係数、
変位計９の伝達関数中のＴＬは変位計時定数である。そ
して、ｉがサーボ電流、Ｑがサーボ弁６の出力流量、Ｚ
が油圧シリンダ４のピストン変位となる。逆関数補償法
の採用により、第５図と第６図の比較から明らかなよう
に機械８の後に逆関数補償要素１０が入っている。この
逆関数要素１０の伝達関数は機械８の伝達関数の逆数で
あり、この結果、見かけ上機械８の特性が存在しないか
のように補償される。
第６図において、逆関数要素１０の入力、！−と出力ｙ
どの関係は下式で表わされ、入力Ｘ′の一階微分値（速
度）と二階微分値（加速麿）を含む。
どの関係は下式で表わされ、入力Ｘ′の一階微分値（速
度）と二階微分値（加速麿）を含む。
Ｂ ：ｉニー 十ｂｉ−＝ Ｃｘ −＝ ｙ −−（１
）ところが、このような微分を完全に行なうような回路
の実現は前述のように不可能で、普通は第７図＋ａ）、
（ｂ＋に示すように抵抗Ｒ、コンデン勺Ｃ、コイルＬを
用いて、補償に必要な周波数領域で返還的な微分特性を
もつ回路を使用していた。第７図において、ｅｉは入力
、ｅＯは出力を表わす。
）ところが、このような微分を完全に行なうような回路
の実現は前述のように不可能で、普通は第７図＋ａ）、
（ｂ＋に示すように抵抗Ｒ、コンデン勺Ｃ、コイルＬを
用いて、補償に必要な周波数領域で返還的な微分特性を
もつ回路を使用していた。第７図において、ｅｉは入力
、ｅＯは出力を表わす。
第７図（田、（ｂ）の回路は、下式で表わせられる。
Ｇ （Ｓ）＝ＴＳ／ （ＴＳ＋１ ）・・・・・・（２
）これは、Ｔω＜１ （Ｓ＝ｊω）のとき、下式の微分
特性をもつ。
）これは、Ｔω＜１ （Ｓ＝ｊω）のとき、下式の微分
特性をもつ。
Ｇ（Ｓ）−均ＴＳ ・・・・・・（３）但し、第
７図（ａ）ではＴ ＝ ＲＣ、＋ｂ＋ テハＴ ＝ Ｌ
／Ｒとなる。
７図（ａ）ではＴ ＝ ＲＣ、＋ｂ＋ テハＴ ＝ Ｌ
／Ｒとなる。
しかしながら、このような回路を用いて成した逆関数補
償要素は、あくまでもある周波数領域での近似回路に過
ぎない。
償要素は、あくまでもある周波数領域での近似回路に過
ぎない。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、機械
系の特性を逆関数補償要素で補償する電気油圧サーボ制
御装置において、制御対象と状態量が一致するモデルを
電気回路、コンピュータのソフトウェアで構成し、その
モデルの状態量から逆関数補償要素を構成することによ
り、制御対象の特性を完全に補償し、その結果、制御対
象の特性の影響を全く受けない電気油圧サーボ制御装置
を提供することを目的とする。
系の特性を逆関数補償要素で補償する電気油圧サーボ制
御装置において、制御対象と状態量が一致するモデルを
電気回路、コンピュータのソフトウェアで構成し、その
モデルの状態量から逆関数補償要素を構成することによ
り、制御対象の特性を完全に補償し、その結果、制御対
象の特性の影響を全く受けない電気油圧サーボ制御装置
を提供することを目的とする。
以下、本発明の実施例を第８図乃至第１１図に基づいて
説明する。なお、前述した従来のものと同様の部分には
同一符号を付してその説明を省略する。
説明する。なお、前述した従来のものと同様の部分には
同一符号を付してその説明を省略する。
第８図は第６図の制御対象８と逆関数補償要素１０の部
分を取り出したブロック線図（第６図中の点線で囲んだ
部分）である。本例は、機械８の特性を表わすモデル１
１を備え、このモデル１１の速度推定値２′、加速度推
定値Ｓ−と、機械８の実際の変位検出＠ｘ′とから、機
械８の逆関数補償要素を構成する。すなわち、各ｆｆ１
．ｒ−＋ｆ−＋Ｓ′はそれぞれ０倍、ｂ倍、８倍されて
加え合せられる。この結果、（１）式で示される機械８
の伝達関数の完全な逆関数が得られ、これを逆関数補償
要素としてフィードバック制御が行なわれる。
分を取り出したブロック線図（第６図中の点線で囲んだ
部分）である。本例は、機械８の特性を表わすモデル１
１を備え、このモデル１１の速度推定値２′、加速度推
定値Ｓ−と、機械８の実際の変位検出＠ｘ′とから、機
械８の逆関数補償要素を構成する。すなわち、各ｆｆ１
．ｒ−＋ｆ−＋Ｓ′はそれぞれ０倍、ｂ倍、８倍されて
加え合せられる。この結果、（１）式で示される機械８
の伝達関数の完全な逆関数が得られ、これを逆関数補償
要素としてフィードバック制御が行なわれる。
モデル１１は電子回路あるいはコンピュータのソフトウ
ェアによって構成されている。このモデル１１の一例を
第９図（第８図中の点線で囲んだ部分）に表わす。図中
にては、ｉＡ２．、ｇ−の検出器特性を省略している。
ェアによって構成されている。このモデル１１の一例を
第９図（第８図中の点線で囲んだ部分）に表わす。図中
にては、ｉＡ２．、ｇ−の検出器特性を省略している。
ｋ、、に２は、機械８とモデル１１の動きを一致させる
ために、機械出力Ｘ−とモデル出力９−′との差をとっ
てモデル１１の各ｆｌ ｇ ” 、 、ｆ−＝にフィー
ドバックするフィードバックゲインである。そして、こ
のモデル１１中の推定値２− ＋ ２−および測定可能
な実際の変位検出値Ｚ′によって、前述したように逆関
数補償要素を構成する。なお、実際の変位検出値Ｘ′の
代りに、モデル１１中の推定値９−を利用してもよい。
ために、機械出力Ｘ−とモデル出力９−′との差をとっ
てモデル１１の各ｆｌ ｇ ” 、 、ｆ−＝にフィー
ドバックするフィードバックゲインである。そして、こ
のモデル１１中の推定値２− ＋ ２−および測定可能
な実際の変位検出値Ｚ′によって、前述したように逆関
数補償要素を構成する。なお、実際の変位検出値Ｘ′の
代りに、モデル１１中の推定値９−を利用してもよい。
第１０図は、第１図と同様にラッパロール１の位置制御
用として成した本電気油圧サーボ制御装置の構成例を表
わす。本例では、スウィングアーム３の揺動支点部に回
転型の変位計９が備えられ、そしてモデル１１を有する
制御装置１２によって前述した逆関数補償法によるサー
ボ制御が行なわれる。こうした制御は、ストリップを巻
取るダウンコイラ回りの４つのスウィングアーム３のそ
れぞれの油圧シリンダ４に対して同様に行なわれる。
用として成した本電気油圧サーボ制御装置の構成例を表
わす。本例では、スウィングアーム３の揺動支点部に回
転型の変位計９が備えられ、そしてモデル１１を有する
制御装置１２によって前述した逆関数補償法によるサー
ボ制御が行なわれる。こうした制御は、ストリップを巻
取るダウンコイラ回りの４つのスウィングアーム３のそ
れぞれの油圧シリンダ４に対して同様に行なわれる。
第１１図は、油圧圧下式圧延機の制御用として成した本
電気油圧サーボ制御装置の構成例を表ね１゜この圧延機
は、下バツクアツプロールＲ１側に油圧圧下シリンダ１
３が備えられ、上バツクアップロールＲ２側に圧下スク
リュー１４が備えられていて、圧下シリンダ１３用のサ
ーボ弁１５の制御と、圧下スクリュー駆動モータ１６の
制御によって、上下のワークロールＲ３、Ｒ４による圧
延材Ｗの圧延力を調整するようになっている。そして、
この圧延機は、圧下スクリュー位置検出器１７、ロード
セル１８、およびシリンダ１３の可動部分に配された油
圧圧下シリンダ位置検出器（変位計）９を有する。制御
装置１２は、制御対象である圧延１１１１を利用して前
述した逆関数補償法によるサーボ制御を行なう。
電気油圧サーボ制御装置の構成例を表ね１゜この圧延機
は、下バツクアツプロールＲ１側に油圧圧下シリンダ１
３が備えられ、上バツクアップロールＲ２側に圧下スク
リュー１４が備えられていて、圧下シリンダ１３用のサ
ーボ弁１５の制御と、圧下スクリュー駆動モータ１６の
制御によって、上下のワークロールＲ３、Ｒ４による圧
延材Ｗの圧延力を調整するようになっている。そして、
この圧延機は、圧下スクリュー位置検出器１７、ロード
セル１８、およびシリンダ１３の可動部分に配された油
圧圧下シリンダ位置検出器（変位計）９を有する。制御
装置１２は、制御対象である圧延１１１１を利用して前
述した逆関数補償法によるサーボ制御を行なう。
なお、本発明の電気油圧サーボ制御装置は、上述した油
圧ダウンコイラ、油圧圧下式圧延機以外の種々の油圧装
置に対しても適応でき、その適応範囲は広い。
圧ダウンコイラ、油圧圧下式圧延機以外の種々の油圧装
置に対しても適応でき、その適応範囲は広い。
以上説明したように、本発明に係る電気油圧サーボ制御
装置は、制御対象と状態ωか一致するモデルを有して、
そのモデルの状態量によって逆関数補償要素を構成する
ものであるから、その逆関数補償要素を完全な形で構成
でき、その結果、制御対象の特性の影響を全く受けない
サーボ制御を実現することができる。また、制御対象の
状態―を直接検出する検出器を必要としない、などの数
々の特徴を有する。
装置は、制御対象と状態ωか一致するモデルを有して、
そのモデルの状態量によって逆関数補償要素を構成する
ものであるから、その逆関数補償要素を完全な形で構成
でき、その結果、制御対象の特性の影響を全く受けない
サーボ制御を実現することができる。また、制御対象の
状態―を直接検出する検出器を必要としない、などの数
々の特徴を有する。
なお、今までの説明では便宜、Ｆ、制御対象の位置を制
御する場合を取り上げたが、その他、速度や力を制ｒｎ
する場合にも本発明は適用できることを指摘しておく。
御する場合を取り上げたが、その他、速度や力を制ｒｎ
する場合にも本発明は適用できることを指摘しておく。
第１図はダウンコイラーにおけるラッパロールの位置制
御機構部の概略構成図、第２図は第１図の機構部をモデ
ル化して表わす図、第３図は位置制御の応答性が悪い場
合の応答波形の例を表わす図、第４図は油圧サーボ制御
系のブロック構成図、第５図は第４図の構成をモデル化
して表わ〕−図、第６図は逆関数補備制御系のブロック
構成図、第７図（ω、（ｂ）は従来の逆関数補償制御要
素を構成する近似微分回路の異なる例を表わす回路図、
第８図は本発明の一実施例における制御系要部の説明図
、第９図は第８＠におけるモデル部分の説明図、第１０
図は本発明の制御装置を備えたダウンコイラの概略構成
図、第１１図は本発明の制御装置を備えた油圧圧下式圧
延機の概略構成図である。 １・・・・・・ラッパロール、４・・・・・・油圧シリ
ンダ、６・・・・・・サーボ弁、８・・・・・・機械、
１０・・・・・・逆関数補償要素、１１・・・・・・モ
デル。 第１１図
御機構部の概略構成図、第２図は第１図の機構部をモデ
ル化して表わす図、第３図は位置制御の応答性が悪い場
合の応答波形の例を表わす図、第４図は油圧サーボ制御
系のブロック構成図、第５図は第４図の構成をモデル化
して表わ〕−図、第６図は逆関数補備制御系のブロック
構成図、第７図（ω、（ｂ）は従来の逆関数補償制御要
素を構成する近似微分回路の異なる例を表わす回路図、
第８図は本発明の一実施例における制御系要部の説明図
、第９図は第８＠におけるモデル部分の説明図、第１０
図は本発明の制御装置を備えたダウンコイラの概略構成
図、第１１図は本発明の制御装置を備えた油圧圧下式圧
延機の概略構成図である。 １・・・・・・ラッパロール、４・・・・・・油圧シリ
ンダ、６・・・・・・サーボ弁、８・・・・・・機械、
１０・・・・・・逆関数補償要素、１１・・・・・・モ
デル。 第１１図
Claims (1)
- 制御対象の特性を逆関数補償要素で補償する電気油圧
サーボ制御装置において、前記制御対象のモデルを構成
し、このモデルの状態量によつて逆関数補償要素を構成
したごとを特徴とする電気油圧サーボ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59152656A JPH0660642B2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 電気油圧サ−ボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59152656A JPH0660642B2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 電気油圧サ−ボ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6131702A true JPS6131702A (ja) | 1986-02-14 |
| JPH0660642B2 JPH0660642B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=15545202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59152656A Expired - Lifetime JPH0660642B2 (ja) | 1984-07-23 | 1984-07-23 | 電気油圧サ−ボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660642B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4924754A (en) * | 1988-03-11 | 1990-05-15 | Mannesmann Rexroth Gmbh | Circuit arrangement for a hydraulic drive in a position control circuit |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5867715B2 (ja) * | 2012-02-01 | 2016-02-24 | 株式会社Ihi | 油圧サーボ制御方法及び油圧サーボ制御装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5619897A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-24 | Nippon Electric Co | Method of reparing electric field light emitting lamp |
-
1984
- 1984-07-23 JP JP59152656A patent/JPH0660642B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5619897A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-24 | Nippon Electric Co | Method of reparing electric field light emitting lamp |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4924754A (en) * | 1988-03-11 | 1990-05-15 | Mannesmann Rexroth Gmbh | Circuit arrangement for a hydraulic drive in a position control circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0660642B2 (ja) | 1994-08-10 |
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