KR100282533B1 - Method for controlling liquid quantity of electric-liquid pressure driving system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 전기-유압식 구동 시스템의 유량 제어 방법은, 단일 유압 발생 장치를 이용하여 제1 구동축 및 제2 구동축을 구동하기 위한 전기-유압식 구동 시스템의 유량 제어 방법에 관한 것으로서, 제1 구동축 및 제2 구동축의 현재 위치를 각각 검출하는 단계와, 제1 구동축의 목표 위치와 현재 위치와의 편차인 제1 위치 오차와, 제2 구동축의 목표 위치와 현재 위치와의 편차인 제2 위치 오차를 구하는 단계와, 제1 및 제2 위치 오차에 각각 비례, 적분 제어를 수행하여 제1 제어량 및 제2 제어량을 각각 구하는 단계와, 제1 제어량의 크기와 제2 제어량의 크기를 합하여 총제어량을 구하는 단계와, 단일 유압 발생 장치로부터 공급 가능한 유량에 따라 결정되는 제한 서보 제어량과 총제어량을 비교하는 단계와, 총제어량이 제한 서보 제어량보다 같거나 적으면, 제1 및 제2 제어량에 따라 제1 및 제2 구동축을 구동시키는 단계, 및 총제어량이 제한 서보 제어량보다 크면, 제1 및 제2 제어량에 각각 비례하는 제어량에 따라 제1 및 제2 구동축을 구동시키는 단계를 포함한다.The flow rate control method of an electro-hydraulic drive system according to the present invention relates to a flow rate control method of an electro-hydraulic drive system for driving a first drive shaft and a second drive shaft using a single hydraulic pressure generating device, the first drive shaft and Detecting a current position of the second drive shaft, a first position error that is a deviation between the target position and the current position of the first drive shaft, and a second position error that is a deviation between the target position and the current position of the second drive shaft. Obtaining a first control amount and a second control amount by performing proportional and integral control with respect to the first and second position errors, respectively, and obtaining a total control amount by adding the magnitude of the first control amount and the magnitude of the second control amount. Comparing the limiting servo control amount and the total control amount determined according to the flow rate that can be supplied from the single hydraulic generator, and the total control amount being equal to or greater than the limiting servo control amount And driving the first and second drive shafts according to the first and second control amounts, and if the total control amount is greater than the limited servo control amount, the first and second drive shafts according to the control amounts proportional to the first and second control amounts, respectively. Driving the step.
Description
본 발명은 전기-유압식 구동 시스템의 유량 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a flow control method of an electro-hydraulic drive system.
일반적으로, 전기-유압식 구동 시스템은 전기적 신호(예컨대 전류)를 입력받고, 입력된 전기적 신호량에 대응되는 유압을 발생시켜 대상축을 구동시키는 시스템이다.In general, an electro-hydraulic drive system is a system that receives an electrical signal (for example, a current) and generates a hydraulic pressure corresponding to the input electric signal amount to drive a target shaft.
도 1은 이와 같은 2개의 대상축을 구동시키는 전기-유압식 구동 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 전기-유압식 구동 시스템은 유압 발생 장치(11), 제어기(12), 제1축 서보 밸브(13) 및 제2축 서보 밸브(14)를 포함한다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of an electro-hydraulic drive system for driving these two target axes. As shown in FIG. 1, the electro-hydraulic drive system includes a
유압 발생 장치(11)는 공급 유량을 발생시키고, 제어기(12)는 목표 위치와, 위치 검출 센서(미도시)에 의해 검출된 현재 위치와의 차이인 위치 오차를 이용하여 제어량을 계산하고, 이 제어량을 신호 처리하여 서보 밸브(13)(14)에 대해 전류 제어를 수행한다. 그리고, 제1축 서보 밸브(13) 및 제2축 서보 밸브(14)는 제어기(12)로부터의 전류 제어 신호에 대응되는 유압의 유량을 각각 제1축 구동 드라이버 및 제2축 구동 드라이버에 전달하여 각 구동축이 움직이도록 한다.The hydraulic
이와 같은 구성을 갖는 전기-유압식 구동 시스템에 있어서, 유량을 공급하는 유압 발생 장치(11)는 부피, 중량 및 공급 전력 등의 제한으로 인하여 충분한 유량을 공급하지 못하는 경우가 발생될 수 있다. 이와 같은 경우에, 제1 구동축 및 제2 구동축을 동시에 최대 속도로 구동시키면, 공급 유량 부족으로 인하여 거동 특성이 나빠지고 구동 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.In the electro-hydraulic drive system having such a configuration, the
따라서, 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 종래에는 공급 유량이 부족한 경우에 제1 및 제2 구동축 중에서 어느 한 축, 예컨대 제1 구동축을 최대 속도로 구동하여 목표 위치에 정렬시킨 후에 제2 구동축을 최대 속도로 구동하였다. 그러나, 이와 같은 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 목표 위치에 근접하여 수행되는 미세 제어 시간에 의해 정착 시간(T)이 길어지는 문제점이 있다.Therefore, in order to improve such a problem, conventionally, when the supply flow rate is insufficient, any one of the first and second drive shafts, for example, the first drive shaft is driven at the maximum speed and aligned to the target position, thereby maximizing the second drive shaft. Drive at speed. However, in this case, as shown in FIG. 2, there is a problem in that the settling time T is long due to the fine control time performed close to the target position.
따라서, 정착 시간을 줄이기 위해서는 제1 구동축을 최대 속도로 구동하되, 목표 위치에 근접하여 미세 제어를 수행하는 순간에 제2 구동축을 최대 속도로 구동시키는 방법이 제안된 바 있다. 그러나, 이와 같은 경우에 정착 시간은 짧아지지만, 기계적 간섭이 발생되는 문제점이 있다.Therefore, a method of driving the first drive shaft at the maximum speed in order to reduce the settling time and driving the second drive shaft at the maximum speed at the moment of performing the fine control close to the target position has been proposed. However, in this case, although the fixing time is shortened, there is a problem that mechanical interference occurs.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 공급 유량이 부족한 경우에, 구동축에 대한 공급 유량이 최적으로 분산되어 공급되도록 하는 전기-유압식 구동 시스템의 유량 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and when the supply flow rate is insufficient, the object of the present invention is to provide a flow rate control method of the electro-hydraulic drive system to supply the optimum flow rate to the drive shaft is distributed. have.
도 1은 일반적인 전기-유압식 구동 시스템의 구성을 개략적으로 나타내 보인 블록도.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a general electro-hydraulic drive system.
도 2는 종래의 유량 제어 방법에 의한 시스템의 정착 특성을 나타낸 그래프.2 is a graph showing the fixing characteristics of the system by a conventional flow control method.
도 3은 본 발명에 따른 유량 제어 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트.3 is a flow chart for explaining a flow control method according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 유량 제어 방법에 의한 시스템의 거동 특성을 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the behavior of the system by the flow control method according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 유량 제어 방법에 의한 시스템의 정착 특성을 나타낸 그래프.5 is a graph showing the fixing characteristics of the system by the flow control method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
11...유압 발생 장치 12...제어기11
13...제1축 서보 밸브 14...제2축 서보 밸브13 ... 1 Axis Servo Valve 14 ... 2 Axis Servo Valve
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전기-유압식 구동 시스템의 유량 제어 방법은, 단일 유압 발생 장치를 이용하여 제1 구동축 및 제2 구동축을 구동하기 위한 전기-유압식 구동 시스템의 유량 제어 방법에 있어서, 상기 제1 구동축 및 제2 구동축의 현재 위치를 각각 검출하는 단계; 상기 제1 구동축의 목표 위치와 현재 위치와의 편차인 제1 위치 오차와, 상기 제2 구동축의 목표 위치와 현재 위치와의 편차인 제2 위치 오차를 구하는 단계; 상기 제1 및 제2 위치 오차에 각각 비례, 적분 제어를 수행하여 제1 제어량 및 제2 제어량을 각각 구하는 단계; 상기 제1 제어량의 크기와 상기 제2 제어량의 크기를 합하여 총제어량을 구하는 단계; 상기 단일 유압 발생 장치로부터 공급 가능한 유량에 따라 결정되는 제한 서보 제어량과 상기 총제어량을 비교하는 단계; 상기 총제어량이 상기 제한 서보 제어량보다 같거나 적으면, 상기 제1 및 제2 제어량에 따라 상기 제1 및 제2 구동축을 구동시키는 단계; 및 상기 총제어량이 상기 제한 서보 제어량보다 크면, 상기 제1 및 제2 제어량에 각각 비례하는 제어량에 따라 상기 제1 및 제2 구동축을 구동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the flow rate control method of the electro-hydraulic drive system according to the present invention, the flow rate control method of the electro-hydraulic drive system for driving the first drive shaft and the second drive shaft using a single hydraulic generator. The method of claim 1, further comprising: detecting current positions of the first drive shaft and the second drive shaft, respectively; Obtaining a first position error that is a deviation between a target position and a current position of the first drive shaft, and a second position error that is a deviation between a target position and a current position of the second drive shaft; Obtaining a first control amount and a second control amount by performing proportional and integral control on the first and second position errors, respectively; Obtaining a total control amount by adding the magnitude of the first control amount and the magnitude of the second control amount; Comparing the total servo control amount with a limited servo control amount determined according to a flow rate supplyable from the single hydraulic pressure generating device; If the total control amount is less than or equal to the limiting servo control amount, driving the first and second drive shafts according to the first and second control amounts; And driving the first and second drive shafts according to a control amount proportional to the first and second control amounts, respectively, if the total control amount is greater than the limited servo control amount.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 전기-유압식 구동 시스템의 유량 제어 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.3 is a flow chart for explaining the flow control method of the electro-hydraulic drive system according to the present invention.
도 3을 참조하면, 먼저 제어기(12)에서는 위치 검출 센서로부터 제1 및 제2 구동축의 현재 위치값(P1)(P2)을 각각 입력받는다(단계 31). 그리고, 제1 및 제2 구동축의 목표 위치와 상기 제1 및 제2 구동축의 현재 위치(P1)(P2)와의 각각의 편차인 제1 및 제2 위치 오차(E1)(E2)를 계산한다(단계 32).Referring to FIG. 3, first, the
다음에, 제1 및 제2 위치 오차(E1, E2)에 각각 비례, 적분 제어를 수행하여 제1 제어량 및 제2 제어량을 각각 구한다(단계 33). 이 때, 이 제1 제어량(X1) 및 제2 제어량(X2)은 아래의 수학식 1에 의해 각각 연산된다.Next, the first control amount and the second control amount are obtained by performing proportional and integral control on the first and second position errors E 1 and E 2 , respectively (step 33). At this time, the first control amount X 1 and the second control amount X 2 are respectively calculated by the following equation (1).
X2= KP×E2+ ∑(Ki×E2의 적분항)X 2 = K P × E 2 + ∑ (Integral term of K i × E 2 )
여기서, KP는 비례 이득값이고, Ki는 적분 이득값이고, E1및 E2는 각각 제1 및 제2 구동축의 위치 오차값이다.Here, K P is a proportional gain value, K i is an integral gain value, and E 1 and E 2 are position error values of the first and second drive shafts, respectively.
한편, 상기 수학식 1에서 E1의 적분항은 제1 구동축의 위치 오차값(E1)에 샘플링 주기를 곱한 값을 2로 나눈 값으로 정의되며, E2의 적분항은 제2 구동축의 위치 오차값(E2)에 샘플링 주기를 곱한 값을 2로 나눈 값으로 정의된다.On the other hand, wherein in formula (1) the integral term of E 1 is defined as the value obtained by dividing a value obtained by multiplying the sampling cycle to the position error value (E 1) of the first driving shaft 2, the integral term of the E 2 are the position of the second drive shaft It is defined as the value obtained by dividing the error value E 2 by the sampling period divided by two.
이와 같이, 제1 제어량(X1) 및 제2 제어량(X2)이 구해지면, 두 제어량의 합인 총 제어량을 구한다(단계 34).In this manner, when the first control amount X 1 and the second control amount X 2 are obtained, the total control amount that is the sum of the two control amounts is obtained (step 34).
그리고, 총제어량이 제한 서보 제어량보다 큰지를 판단한다(단계 35). 이 때, 제한 서보 제어량은 현재 공급 가능한 최대 유량을 공급하기 위하여 서보 밸브(13, 14)에 입력시켜야 하는 제어량이다.Then, it is determined whether the total control amount is larger than the limited servo control amount (step 35). At this time, the limiting servo control amount is a control amount to be input to the
상기 단계 35에서의 판단 결과, 총제어량이 제한 서보 제어량보다 크지 않은 경우, 즉 현재 공급 가능한 유량이 충분한 경우에는 제1 제어량(X1) 및 제2 제어량(X2)을 각각 제1축 서보 밸브(13) 및 제2 서보 밸브(14)에 입력시킨다(단계 36). 그러나, 35단계에서의 판단 결과, 총제어량이 제한 서보 제어량보다 큰 경우, 즉 현재 공급 가능한 유량이 부족한 경우에는 제1 및 제2 제어량(X1)(X2)에 각각 비례하는 제어량을 계산하여 제1축 서보 밸브(13) 및 제2축 서보 밸브(14)에 각각 분산하여 입력시킨다(단계 37). 이 때, 제1축 서보 밸브(13)에 입력하는 제1 입력 제어량과, 제2축 서보 밸브(14)에 입력하는 제2 입력 제어량은 아래의 수학식 2에 의해 구해진다.As a result of the determination in the
제2 입력 제어량 = Second input control amount =
여기서, L은 제한 서보 제어량이며, CT는 총제어량이며, C1및 C2는 각각 제1 제어량 및 제2 제어량이다.Where L is the limiting servo control amount, C T is the total control amount, and C 1 and C 2 are the first control amount and the second control amount, respectively.
이와 같이, 분산 제어를 수행한 시스템의 거동 특성 및 정착 특성이 각각 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.As such, the behavior characteristics and anchoring characteristics of the system in which the dispersion control is performed are shown in FIGS.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유량 제어 방법에 의하면, 가장 바람직한 형태인 대각선 형태의 거동 특성이 나타나서 기계적 간섭을 억제시킬 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이, 정착 시간이 짧아진다.As shown in Figure 4, according to the flow control method according to the present invention, the behavior characteristic of the diagonal form, which is the most preferable form, can be suppressed to suppress the mechanical interference, as shown in Figure 5, the settling time is shortened .
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전기-유압식 구동 시스템의 유량 제어 방법에 의하면, 공급 유량이 부족한 경우에 두 구동축의 각 제어량에 비례하여 공급 유량을 최적으로 분산시킬 수 있으므로, 어느 한 구동축을 최대 속도로 구동하여 목표 위치에 정렬시킨 후에 다른 구동축을 최대 속도로 구동한 경우에 비하여 시스템의 거동 특성의 향상 및 정착 시간의 단축이 이루어지며, 또한 어느 한 구동축을 최대 속도로 구동하되 목표 위치에 근접하여 미세 제어를 수행하는 순간에 다른 구동축을 최대 속도로 구동시키는 경우에 비하여 기계적 간섭 발생을 억제시켜 구동 안정성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the flow rate control method of the electro-hydraulic drive system according to the present invention, when the supply flow rate is insufficient, the supply flow rate can be optimally distributed in proportion to each control amount of the two drive shafts, After driving at the maximum speed and aligning it with the target position, it is possible to improve the behavior of the system and to shorten the settling time as compared with driving the other drive shaft at the maximum speed, and also to drive one drive shaft at the maximum speed. It is possible to improve the driving stability by suppressing the occurrence of mechanical interference as compared with the case of driving the other drive shaft at the maximum speed at the moment of performing fine control in close proximity.
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