JPS63236939A - 自動調圧装置 - Google Patents

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」 この発明は例えばガス器具或いは流体の制御に用いる開
閉弁等の流量特性を測定する事に用いる事ができる自動
調圧装置に関する。

「発明の背景」 例えばガス器具或いは開閉弁などの流量特性を測定する
場合には、被試験体に既知の流体圧を与え、各流体圧に
おける流体の流量を測定して圧力−流量特性を求める。

この測定を行うには広い範囲に渡って既知の圧力値を発
生する事が出来る圧力発生手段が要求される。

「従来の技術」 このため従来より気圧発生手段で発生させた気体圧を制
御弁を通じて取り出し、制御弁の開度を被試験体に印加
したい圧力値に応じて制御し、その制御によって被試験
体に与える圧力を変化させ、この圧力変化を被試験体に
与えて圧力−流量特性等を測定している。

このように被試験体に既知の圧力変化を与える装置を一
般に自動調圧装置と呼んでいる。

第３図に従来の自動調圧装置を示す０図中１は気圧発生
手段をしめす、この気圧発生手段ｌは例えばコンプレッ
サの加圧側又は吸引側の何れでも良い、気圧発生手段ｌ
で発生した気体圧は配管２と制御弁３を介して被試験体
４に与えられる。

尚、１１は手動操作弁、１２は圧力指示器を示す、これ
ら手動操作弁１１及び圧力指示器１２は制御弁３の入口
側に与える気体圧を予め一定の圧力値となるように設定
することに用いる。

被試験体４に与える気体の圧力は測定手段５で計測され
、その計測値を比較器６に与える。比較器６では別に入
力した目標値７と先の計測値とを比較し、比較器６の出
力側に目標値と計測値との偏差値を持つ偏差信号を出力
させる。この偏差信号は制御手段８を構成するサーボ増
幅器で増幅されサーボモータ９を駆動して制御弁３を制
御する。

このような構成によって被試験体４に与えられる気体の
圧力は測定手段５で計測され、その計測値が目標値７と
比較され偏差がゼロとなるようにサーボモータ９が制御
弁３を制御し、被試験体４に与えられる圧力値が常に外
部から与えられる目標値を維持するように制御される。

被試験体４に与える圧力値を変化させるには目標値７を
変化させれば良い、つまり目標値７を変化させる事によ
って制御弁３は測定手段５の計測値が目標値７と等しく
なるようにその開度を変化させ、目標値７と計測値が常
にバランスする一状態に制御される。

「発明が解決しようとする問題点」 従来の自動調圧装置において目標値７を変えると被試験
体４に与えられる圧力値は新しい目標値とバランスする
方向に変化する。この場合制御弁３の動きと実際に気体
の圧力が変化するまでに遅れが存在するためハンチング
が起き易い。

つまり制御弁３の応答速度を速くすると第３図に曲＆１
１Ａで示すようにハンチングを伴う過渡応答特性となり
、圧力が安定するまでに時間が掛かる欠点がある。

このため制御弁３の応答速度を遅くする事が考えられる
が、制御弁３の応答速度を遅くすると今度は第３図に曲
線Ｂで示すように圧力が設定値にたどりつくまでの時間
Ｔが長くなり、結局圧力が設定値に達するまでの時間Ｔ
は過渡応答特性の場合と同じ程度の時間になる。

何れにしても被試験体４に与える圧力値を変更する際に
変更後の目標値に安定するまでの時間が長く掛り、一つ
の被試験体の特性を試験するに必要な時間が長くなって
しまう欠点がある。

このため圧力の応答特性を例えば第３図に曲線Ａとして
示すように過渡応答特性に設定し、この過渡応答特性に
おいて圧力測定値が新しい目標値に近づいた時点で制御
弁３の制御を停止させ、圧力の行き過ぎが可及的に小さ
くなるように制御する方法が実用されている。

熱しながらこのように圧力値が目標値に近づいた時点で
制御弁３の制御を停止させたとしても、圧力の値を目標
値で丁度停止させる事は難しい。

つまり停止制御するタイミングをどこに設定するかを決
める事が難しい。

然も制御弁３の開度が小さい状態と、開度が大きい状態
とで圧力が変化する応答時間に差異がある。つまり新し
い目標値に達するまでの時間Ｔは制御弁３の開度が開い
ている領域の方が短く、制御弁３の開度が絞られている
領域の方が長くなる傾向がある。

このため、どの開度においても圧力が目標値において丁
度安定するように動作特性を設定する事は難しい。

この発明の第一の目的は目標値の変更に対して圧力の債
を短時間に新しい目標値に安定させる事ができ、これに
よって被試験体の流量特性を短時間に測定することがで
きる自動調圧装置を提供するにある。

この発明の第二の目的は制御弁の開度がどの位置にあっ
ても最適応答特性を得る事が出来る自動調圧装置を提供
するにある。

「問題点を解決するための手段」 この発明においては被試験体に与える圧力値を変更する
際に、新たに設定された目標値と現在の圧力値との間に
複数の仮設定値を設け、圧力測定値がこの仮設定値に一
致する毎に制御弁の制御を一定時間停止させる。

現在の圧力値と仮設定値のまでの値は圧力測定値が目標
値に近づく程漸次小さい値となるように設定する。この
ようにして仮設定値を徐々に目標値に近づけ、短時間に
圧力を目標値に合致させる。

この発明では更に制御弁の開度に応じて現在値と仮設定
値までの比率を異ならせ、制御弁の開度に応じて最適な
制御特性を得るように構成する。

つまり制御弁の開度に応じて仮設定値までの制御量の比
率を変化させ、制御弁が絞られている領域では仮設定値
までの制御量を小さく採って小さい制御量で徐々に目標
値に近づけ、制御弁が開かれている領域では仮設定値ま
での制御量を太き（採るように構成する。

このように構成することによって制御弁の開度がどの位
置にあっても常に最適な制御特性を得る事が出来るため
、被試験体の流量特性としては、いかなる流量特性のも
のでも短時間にその流量特性を計測する事ができ、よっ
て短時間に多くの数の被試験体を試験する事ができる利
点が得られる。

「実施例」 第１図にこの発明の一実施例をしめす、この図にをいて
第３図と対応する部分には同一符号を付して示す。

この発明の特徴とする部分は比較手段６（これを以下で
は第一比較手段と称する）と制御手段８の間に仮設定値
発生手段１３を設けた点にある。

仮設定値発生手段１３は第一比較手段６から出力される
目標値７と現在の圧力測定値１０との間の偏差値が与え
られたときその偏差値に応じた比率の定数を出力する定
数記憶手段１４と、この定数記憶手段１４から続出した
定数を第一比較手段６から与えられる偏差値に乗算して
仮設定価２１を出力する演算手段１５と、 この演算手段１５で算出した仮設定値２１と圧力測定値
１０との間の偏差を求める第二比較手段１７と、 第二比較手段１７の比較結果がゼロになる毎に演算手段
１５に演算指令信号を与え、次の仮設定値を算出させる
演算制御手段１６と、 第二比較手段１７の出力がゼロになるごとに制御弁３の
駆動を一時停止させる停止制御手段１８と、 この停止制御手段１８の制御出力によって転換制御され
制御手段８に停止制御信号を与える切替手段１９と、に
よって構成する事ができる。

定数記憶手段１４は例えばリードオンリーメモリによっ
て構成する事ができる。この定数記憶手段１４に第一比
較手段６から目標値７と測定値１０との間の偏差値を与
える事によってその偏差値に対応した比率を持つ定数を
読出す。

定数記憶手段１４と演算手段１５はデジタル回路によっ
て構成する事が出来る。このため第一比較手段６から出
力される偏差信号はＡＤ変換器２２によってデジタル信
号に変換し、そのデジタル変換出力を定数記憶手段１４
と演算手段１５に与える。

また演算手段１５の出力側にはＤＡ変換器２３を設け、
演算して得られた仮設定値をアナログ信号に変換して第
二比較手段１７に与える。

一方制御弁３に開度検出手段２４を設け、この開度検出
手段２４の横出出力を定数記憶手段１４に与え、制御弁
３の開度に応じて定数の続出領域を選択する。尚開度検
出手段２４はその検出出力をデジタル信号で出力する形
式の検出器であるものとする。

一例として制御弁３の開度を全閉から全開の間を１０分
割し、各分割した領域毎に偏差値に対応した定数を設定
する。

その−例を以下に示す。

このように制御弁３の開度に応じて偏差値Ａの続出領域
を規定し、各開度の領域に於いて偏差値を与える事によ
り、その偏差値に対応した比率を持つ定数を読出す事が
出来る。

上記した例から明らかなように開度が小さい程定数を小
さく設定し、仮設定値の値と現在の値との間の偏差を小
さく採ってｌステップの制御量を小さくし、応答の遅れ
に伴う行き過ぎ量を小さくするようにしている。これに
対し開度が大きい場合は開度が小さい場合より応答が速
いため定数を大きく採ってｌステップの制御量を大きく
している。

定数記憶手段１４から読出た定数は演算手段１５に与え
られ、演算手段１５で第一比較手段６から与えられる偏
差値に定数を掛算し仮設定値を算出する。仮設定値を第
二比較手段１７に与え、この第二比較手段１７において
測定手段５から与えられる測定値ｌＯと仮設定値とを比
較しその偏差値を求める。

第二比較手段１７から出力される偏差信号は切替手段１
９を通じて制御手段８に与えられ、制御手段８で増幅さ
れてサーボモータ９を駆動し制御弁ｊの開度を制御する
。制御弁３の開度が制御される事によって二測定手段５
の計測値は第一の仮設定値に近づき一致する。この−敗
した状態で第二比較手段１７の出力はゼロの状態となる
。

停止制御手段１８は第二比較手段１７の出力がゼロの状
態に達した事を検出すると切替手段１９を接地電位側に
切り替え、制御手段８に接地電位を与える。

この結果制御手段８はその後第二比較手段１７から圧力
の応答遅れによって行き過ぎが生じて偏差が生じてもサ
ーボモータ９の駆動を阻止し、制御弁３の開度を一定の
位置に維持し、ハンチングの発生を阻止する。

停止制御手段１８がサーボモータ９の駆動を阻止してい
る間に演算制御手段１６は演算手段１５に演算指令信号
を与え、次の仮設定値を演算させる。

この状態では測定手段５の測定値は当初の値がら第一の
仮設定値に達しているから、その測定値と目標値７との
間の偏差値は先の値より小さくなっている。従ってこの
偏差値に応じて定数記憶手段１４から読出されている定
数を第一比較手段６から出力されている偏差値に乗算し
第二の仮設定値を算出する。

このようにして測定手段５の測定値１０が仮設定値に一
致する毎にサーボモータ９を一定時間停止させ、例えば
数秒程度停止させ、仮設定値の値を徐々に小さい値に変
化させる事により、各仮設定値において圧力の行き過ぎ
量が徐々に小さくなって目標値に近づく。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明によれば目標値を変更する
場合に、その目標値と現在の圧力値との間に複数の仮設
定値を設け、この仮設定値の１ステツプの変化量を目標
値までの偏差値に応じて徐々に小さくなるように定数を
決めたから、各仮設定値において圧力の行き過ぎがあっ
ても、その行き過ぎ量は徐々に小さくなり、目標値に近
づいた時は圧力値の行き過ぎ量は充分に小さくなる。

従って初期値と第一仮設定値との間及び各仮設定価の間
の圧力の変化速度を過渡応答特性の変化速度に採って各
仮設定値において行き過ぎが発生したとしても、測定値
１０が目標値に近づくに従ってその行き過ぎ量は徐々に
小さくなり目標値に一致する時点では行き過ぎ量を充分
小さくする事ができる。よって短い時間で目的とする目
標値に圧力の値を合致させる事ができる。

更にこの発明では制御弁３の開度に応じて定数を変化さ
せ仮設定値を決める比率を変えるようにしたから、制御
弁３の開度がどの位置にあっても最適な制御状態を維持
する事が出来る。

よってこの発明によれば短時間に目的とする圧力値を持
つ気体圧を被試験体４に次々と与える事が出来、また制
御弁の開度、つまり被試験体、４を通る気体の流量がど
の流量域にあっても設定値の変更に対して圧力の変化は
短時間に設定値に追従して変化するから、どのような流
量を扱う被試験体でも短時間にその流量特性を測定する
事が出来る実益が得られる。

尚、上述の実施例では仮設定値発生手段１３をその構成
要素毎にブロックで構成した場合を説明したが、この部
分をマイクロ・コンピュータに置キ換える事も出来る。

また上述では初期位置から設定値までの間に仮設定値を
四つ設けた場合を説明したが、仮設定の数に限定のない
事は容品に理解出来よう。

また上述では被試験体４に与える気体の圧力を測定し、
その圧力測定値を基に目標値７との偏差及び仮設定値と
の偏差を算出するように構成した場合を説明したが、被
試験体４に与える気体の流量を測定し、この気体の流量
を基に制御を行うように構成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を説明するためのブロック
図、第２図はこの発明の詳細な説明するためのグラフ、
第３図は従来の技術を説明するためのブロック図、第４
図は従来の欠点を説明するためのグラフである。 に気圧発生手段、２：配管、３：制御弁、４：被試験体
、５＋測測定段、６：第一比較手段、７：目標値、８：
制御手段、９：サーボモータ、ｌＯ：測定値、１１：手
動弁、１２：圧力指示器、１３：仮設定値発生手段、１
４：定数記憶手段、１５演算手段、１６：演算制御手段
、１７：第二比較手段、１８：停止制御手段、１９：切
替手段２１：仮設定値信号、２２７ＡＤ変換器、２３：
ＤＡ変換器。 特許出願人：株式会社　コスモ計器 代　理　人：　草野　　卓 第２　図 −Ｍ同 か３　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ、気圧発生手段で発生する気圧が与えられ、そ
   の与えられた気体を通過させる被試験体 と、 Ｂ、上記気圧発生手段と被試験体との間に挿入され、被
   試験体を流れる気体の流量（又 は被試験体に与える気体の圧力）を制御す る制御弁と、 Ｃ、この制御弁と上記被試験体との間に設けられ被試験
   体に与えられる気体の流量又は 圧力を計測する測定手段と Ｄ、この測定手段の測定値と目標値とを比較する第一比
   較手段と、 Ｅ、この第一比較手段の比較結果として得られる偏差値
   に応じて予め決められた値を持 つ定数を出力する定数記憶手段と、 Ｆ、この定数記憶手段から出力された定数を上記第一比
   較手段から出力される偏差値に 乗じて仮設定値を算出する演算手段と、 Ｇ、上記測定手段の測定値と上記仮設定値との間の偏差
   を求める第二比較手段と、 Ｈ、この第二比較手段の比較出力がゼロに近づく方向に
   上記制御弁の開度を制御する制 御手段と、 Ｉ、この制御手段の制御によって上記測定値が仮設定値
   に一致する毎に上記演算手段に おいて第２、第３、・・・の仮設定値を順 次算出させる演算制御手段と、 Ｊ、上記制御手段の制御によって上記測定値が仮設定値
   に一致する毎に上記制御手段の 制御を一時停止させる停止制御手段と、 から成る自動調圧装置。