KR102510782B1 - 유압 서보 밸브의 제어 장치, 유압 서보 밸브의 제어 방법, 유압 서보 밸브의 제어 프로그램 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파일럿 밸브의 열화의 영향을 받기 어려운 유압 서보 밸브의 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
밸브 제어 장치(100)는 스풀 제어부(30c)와, 취득부(14, 24)와, 추정부(34)를 구비한다. 스풀 제어부(30c)는 메인 밸브의 스풀의 목표 위치와 실제 위치 MVx의 차에 따라서 메인 밸브의 스풀을 구동하는 파일럿 밸브의 스풀의 위치 PVx를 피드백 제어 한다. 취득부(14, 24, 30a)는, 파일럿 밸브의 스풀의 위치 PVx와 메인 밸브의 스풀의 실제 위치 MVx 및 목표 위치의 적어도 한쪽의 위치와, 또는, 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 파일럿 밸브의 스풀을 구동하는 구동 전류 Id를 취득한다. 추정부(34)는 취득부가 취득한 정보에 기초하여 파일럿 밸브의 상태를 추정한다.

Description

유압 서보 밸브의 제어 장치, 유압 서보 밸브의 제어 방법, 유압 서보 밸브의 제어 프로그램{HYDRAULIC SERVO VALVE CONTROL DEVICE, HYDRAULIC SERVO VALVE CONTROL METHOD, HYDRAULIC SERVO VALVE CONTROL PROGRAM}

본 발명은 유압 서보 밸브의 제어 장치, 유압 서보 밸브의 제어 방법 및 유압 서보 밸브의 제어 프로그램에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 피드백을 사용한 서보계를 구비하는 서보 제어 시스템이 기재되어 있다. 이 서보 제어 시스템은, 서보 밸브에 의해 제어되는 유압 실린더와, 이 유압 실린더에 의해 조작되는 부하와, 유압 실린더 스트로크 변위와 목표 신호의 편차를 해소하도록 제어 입력을 부여하는 컨트롤러를 구비한다. 또한, 이 시스템은, 제어 대상의 상태량을 추정하는 옵저버와, 이 옵저버의 추정 결과를 제로로 하는 상태 피드백을 행하는 서보계를 구비한다.

일본 특허 제3490562호 공보

본 발명자들은, 파일럿 밸브를 통하여 메인 밸브를 제어하는 유압 서보 시스템에 대하여 이하의 인식을 얻었다.

엔진 제어 장치 등의 상위 제어 시스템의 명령 정보에 기초하여 파일럿 밸브를 통하여 메인 밸브를 제어하는 유압 서보 시스템에 대해서, 메인 밸브의 스풀의 위치를 피드백하여 폐루프 제어하는 구성을 생각할 수 있다. 이 경우, 제어 시스템의 파라미터는, 열화 전의 파일럿 밸브의 특성에 기초하여 설정된다.

그러나, 이러한 시스템에서는, 메인 밸브의 스풀의 위치가 일정해지도록 제어하고 있는 경우, 메인 밸브의 스풀의 위치의 변화는 검지할 수 없다. 이 때문에, 파일럿 밸브의 열화 상태를 파악할 수 없어, 파일럿 밸브가 돌발적으로 파손된다는 과제가 있다.

본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 파일럿 밸브의 열화 상태를 추정할 수 있는 유압 서보 밸브의 제어 장치를 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어느 양태의 유압 서보 밸브의 제어 장치는, 메인 밸브의 스풀의 목표 위치와 실제 위치의 차에 따라서 메인 밸브의 스풀을 구동하는 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 피드백 제어하는 제어부와, 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 메인 밸브의 스풀의 실제 위치 및 목표 위치의 적어도 한쪽의 위치와, 또는, 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 파일럿 밸브의 스풀을 구동하는 구동 전류를 취득하는 취득부와, 취득부가 취득한 정보에 기초하여 파일럿 밸브의 상태를 추정하는 추정부를 구비한다.

이 양태에 의하면, 피드백 제어와 병행하여 파일럿 밸브의 열화 상태를 추정함으로써 파일럿 밸브의 수명을 파악할 수 있다. 이에 의해, 파일럿 밸브가 갑자기 파손되는 것을 피할 수 있다.

또한, 이상의 임의의 조합이나, 본 발명의 구성 요소나 표현을 방법, 장치, 프로그램, 프로그램을 기록한 일시적인 또는 일시적이지 않은 기억 매체, 시스템 등의 사이에서 서로 치환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.

본 발명에 따르면, 파일럿 밸브의 열화 상태를 추정할 수 있는 유압 서보 밸브의 제어 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시 형태에 관계되는 유압 서보 밸브의 제어 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 2는 도 1의 제어 장치를 도시하는 블록도이다.
도 3은 도 1의 제어 장치를 포함하는 제어 루프를 도시하는 블록선도이다.
도 4는 도 1의 제어 장치의 열화 상태를 추정하는 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 도 1의 제어 장치의 제어 파라미터를 보정하는 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 도 1의 제어 장치의 추정 모델을 생성하는 뉴럴 네트워크를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 7은 도 1의 제어 장치의 보정 모델을 생성하는 뉴럴 네트워크를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 제3 실시 형태에 관계되는 유압 서보 밸브의 제어 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 9는 도 8의 제어 장치를 도시하는 블록도이다.
도 10은 도 8의 제어 장치의 제어 루프를 도시하는 블록선도이다.
도 11은 제4 실시 형태에 관계되는 제어 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 12는 피드백 제어의 오프셋을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명을 적합한 실시 형태를 바탕으로 각 도면을 참조하면서 설명한다. 실시 형태 및 변형예에서는, 동일 또는 동등한 구성 요소, 부재에는, 동일한 번호를 붙이는 것으로 하고, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 각 도면에 있어서의 부재의 치수는, 이해를 용이하게 하기 위하여 적절히 확대, 축소하여 나타난다. 또한, 각 도면에 있어서 실시 형태를 설명함에 있어서 중요하지 않은 부재의 일부는 생략하여 표시한다.

또한, 제1, 제2 등의 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위하여 사용되는데, 이 용어는 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별할 목적으로만 사용되고, 이 용어에 의해 구성 요소가 한정되는 것은 아니다.

[제1 실시 형태]

도면을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관계되는 유압 서보 밸브의 밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 본 발명에 관계되는 제어 장치는, 각종 유압 서보 밸브에 사용할 수 있는데, 제1 실시 형태에서는, 액추에이터(80)를 유압에 의해 구동하는 유압 서보 밸브(10, 20)를 제어하는 밸브 제어 장치(100)에 의해 예시된다. 액추에이터(80)는 선박 엔진에 연료를 공급한다.

우선, 유압 서보 밸브(10, 20) 및 그 주변 구성을 설명한다. 도 1은, 유압 서보 밸브(10, 20)와 밸브 제어 장치(100)를 개략적으로 도시하는 구성도이다. 도 2는, 유압 서보 밸브(10, 20)와 밸브 제어 장치(100)를 도시하는 블록도이다. 이 도면에서는, 설명에 중요하지 않은 구성 요소의 기재를 생략하고 있다. 본 실시 형태에서는, 유압 서보 밸브(10, 20)는, 액추에이터(80)에 유압을 공급하는 메인 밸브(20)와, 메인 밸브(20)의 동작을 유압에 의해 제어하는 파일럿 밸브(10)를 포함한다. 파일럿 밸브(10) 및 메인 밸브(20)에 한정은 없지만, 본 실시 형태에서는, 입력 신호에 대하여 출력 유체의 압력 또는 유량을 비례적으로 제어하는 비례 제어 밸브이다. 이 경우, 밸브는 제어량에 비례하여 동작하므로, 안정된 피드백 제어를 실현할 수 있다.

파일럿 밸브(10)는 스풀(이하, 「파일럿 스풀(12)」이라고 한다)을 갖는다. 파일럿 스풀(12)은 엔진 제어 장치(82)(상위 제어 장치) 및 밸브 제어 장치(100)의 명령에 기초하여 이동하여 그 위치가 변화한다. 파일럿 밸브(10)는 파일럿 스풀(12)의 위치에 따라서 메인 밸브(20)에의 작동유(48)의 송출 상태를 변화시킨다.

메인 밸브(20)는, 스풀(이하, 「메인스풀(22)」이라고 한다)을 갖는다. 메인스풀(22)은 파일럿 밸브(10)로부터의 작동유(48)의 송출 상태에 따라서 이동하여 그 위치가 변화한다. 메인 밸브(20)는, 메인스풀(22)의 위치에 따라서 액추에이터(80)에 공급하는 유압을 제어한다. 즉, 엔진 제어 장치(82)는 파일럿 밸브(10), 메인 밸브(20) 및 밸브 제어 장치(100)를 통하여 액추에이터(80)를 제어한다. 파일럿 밸브(10)와 메인 밸브(20)의 세트는, 엔진의 복수(예를 들어, 6개)의 기통 각각에 대응하는 액추에이터(80)에 마련되어 있다.

도 1의 메인 밸브(20)의 유압 계통은, 작동유(48)를 저류하는 드레인 탱크(44)와, 드레인 탱크(44)의 작동유(48)를 가압하여 송출하는 유압 펌프(42)를 포함한다. 유압 펌프(42)로부터 송출된 작동유(48)는 메인 밸브(20) 내의 펌프측 배관부(28p)를 통해서, 메인 밸브(20)의 내부와 파일럿 밸브(10)에 공급된다. 파일럿 밸브(10)와 메인 밸브(20)의 내부로부터 배출되는 작동유(48)는 메인 밸브(20) 내의 탱크측 배관부(28t)를 통하여 드레인 탱크(44)로 되돌려진다.

파일럿 밸브(10)는 파일럿 스풀(12)과, 제1 위치 센서(14s)와, 포트(16)와, 스풀 구동부(18)를 주로 포함한다. 파일럿 스풀(12)은 복수의 밸브체(12g)를 갖는다. 스풀 구동부(18)는 파일럿 스풀(12)을 이동시키는 솔레노이드(도시하지 않음)를 포함하고, 밸브 제어 장치(100)로부터의 명령에 기초하여 파일럿 스풀(12)을 이동시켜서 밸브체(12g)의 위치를 제어한다. 이 예에서는, 3개의 밸브체(12g)는 3개의 포트(16)를 개폐 가능한 위치에 배치되어 있고, 파일럿 스풀(12)의 위치에 따라서 복수의 포트(16) 간의 연통 상태를 변화시킨다.

본 실시 형태의 포트(16)는 포트(16p)와, 포트(16a)와, 포트(16t)를 포함한다. 포트(16p)는, 메인 밸브(20)의 펌프측 배관부(28p)에 접속되고, 유압 펌프(42)로부터 가압된 작동유(48)의 공급을 받는다. 포트(16a)는 메인 밸브(20)의 작동유 수납부(28a)에 접속된다. 포트(16t)는, 탱크측 배관부(28t)에 접속되고, 파일럿 밸브(10)에 흐른 작동유(48)를 탱크측 배관부(28t)를 통하여 드레인 탱크(44)에 배출한다.

제1 위치 센서(14s)는, 파일럿 스풀(12)의 위치를 검지하고, 그 검지 결과(이하, 「검지 위치 PVx」, 「위치 PVx」라고 한다)를 밸브 제어 장치(100)로 송신한다.

본 실시 형태의 메인 밸브(20)는, 메인스풀(22)과, 메인스풀(22)의 위치를 취득하는 제2 위치 센서(24s)를 주로 포함한다. 메인스풀(22)은 파일럿 밸브(10)로부터 작동유 수납부(28a)에 공급된 작동유(48)의 압력에 기초하여 이동하고, 액추에이터(80)를 통하여 엔진에의 연료 공급량을 변화시킨다. 즉, 엔진에의 연료 공급량은, 메인스풀(22)의 위치에 따라서 변화한다.

제2 위치 센서(24s)는, 메인스풀(22)의 위치를 검지하고, 그 검지 결과(이하, 「검지 위치 MVx」, 「위치 MVx」라고 한다)를 엔진 제어 장치(82) 및 밸브 제어 장치(100)로 송신한다.

엔진 제어 장치(82)는 목표 위치 특정부(82a)와, 제어 연산부(82b)를 갖고, 메인스풀(22)의 목표 위치 MVs와 메인스풀(22)의 실제 위치(검지 위치 MVx)에 기초하여 피드백 제어를 행한다. 목표 위치 특정부(82a)는 목적으로 하는 엔진 출력 Hs에 대응하는 메인스풀(22)의 목표 위치 MVs를 특정한다. 제어 연산부(82b)는 제2 취득부(24)의 검지 위치 MVx를 피드백 정보로서 수신하고, 연산 처리에 의해, 목표 위치 MVs와 검지 위치 MVx의 편차에 따라서 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs를 얻는다. 엔진 제어 장치(82)는 제어 연산부(82b)의 연산 결과를 명령 정보(파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs)로서 밸브 제어 장치(100)로 송신한다.

엔진 제어 장치(82) 및 밸브 제어 장치(100)의 피드백 제어의 제어 루프를 설명한다. 도 3은, 유압 서보 밸브(10, 20)와 밸브 제어 장치(100)를 포함하는 제어 루프를 도시하는 블록선도이다. 밸브 제어 장치(100)는 엔진 제어 장치(82)의 제어 루프를 구성하는 제어 요소로서 제1 동작을 행함과 함께, 제어 파라미터를 보정하는 제2 동작을 행한다.

먼저, 밸브 제어 장치(100)의 제1 동작을 설명한다. 엔진 제어 장치(82)는 메인스풀(22)의 목표 위치 MVs와 검지 위치 MVx의 편차에 기초하여, 파일럿 스풀(12)의 위치를 변화시키는 피드백 제어를 행한다. 이 결과, 메인스풀(22)의 검지 위치 MVx가, 목표 위치 MVs에 추종하도록 제어된다.

제1 동작에 있어서, 밸브 제어 장치(100)는 엔진 제어 장치(82)의 제어 루프에 있어서, 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs(명령값)와 검지 위치 PVx(실제 위치)의 편차에 기초하여, 피드백 제어를 행한다. 밸브 제어 장치(100)의 피드백 제어의 제어 파라미터는, 후술하는 파라미터 기억부(32p)에 기억되어 있다. 이 제어 피드백은, PID 제어를 포함하고 있다. 이 결과, 파일럿 스풀(12)의 검지 위치 PVx가, 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs에 추종하도록 제어된다. 밸브 제어 장치(100)의 제어 파라미터에는, 게인 Jg과 오프셋 Js가 포함된다.

오프셋 Js를 설명한다. 도 12는, 피드백 제어에 있어서의 오프셋을 설명하는 도면이다. 이 도면은, 피드백 제어의 스텝 응답을 나타내고 있다. 이 제어에서는, 제어량은 설정값을 향하여 상승되고, 설정값의 상하에서 오버슈트와 언더슈트를 반복하여, 드디어 정상값에 수렴하여 정상 상태에 이른다. 오프셋 Js는, 정상 상태에 있어서의 제어량의 설정값에 대한 편차이다. 오프셋 Js는, 예를 들어, 부하의 변동, 센서의 검출 오차, 제어 대상의 중립 위치의 변화 등에 따라 변화한다. 오프셋 Js는, 센서의 검출값 등 귀환 루프의 도중에 보정 신호를 가함으로써 조정할 수 있다.

게인 Jg를 설명한다. 게인 Jg는, 피드백 제어의 폐루프를 끊었을 경우에 그 폐루프를 일순하는 일순 전달 함수의 루프 게인이다. 따라서, 게인 Jg는, 피드백 제어를 구성하는 각 요소의 국소적인 전달 게인(이하, 「국소 게인」이라고 한다)의 곱이다. 일순 전달 함수의 루프 게인이 크면, 오버슈트와 언더슈트가 증가하여 이들이 수렴할 때까지의 시간이 길어지고, 더욱 커지면 오버슈트와 언더슈트가 집속하지 않는 불안정 상태로 된다. 일순 전달 함수의 루프 게인이 작으면, 오버슈트와 언더슈트는 줄어들지만, 상승이 느려져서, 설정값에 도달할 때까지의 시간이 길어져, 정상 편차가 증가하여 소위 응답이 나쁜 상태가 된다. 따라서, 피드백 제어의 응답성은, 일순 전달 함수의 루프 게인에 따라 변화한다.

일순 전달 함수는 복소 함수이며, 피드백 제어의 안정성은, 루프 게인의 주파수 특성(게인 곡선)과, 위상 지연의 주파수 특성(위상 곡선)에 의해 나타난다. 루프 게인이 0dB(1배)가 되는 주파수(게인 제로 크로스 주파수)에서 위상 지연이 180°에 달하면, 오버슈트와 언더슈트가 수렴하지 않는 불안정 상태(발진 상태)가 된다.

따라서, 게인 제로 크로스 주파수에서, 위상 지연이 180° 미만인 것이 안정조건이며, 이 주파수에 있어서의, 위상 지연이 180°까지 어느 정도의 여유(위상 여유)가 있는지에 따라, 제어의 안정성을 판단할 수 있다. 즉, 위상 여유가 작으면 제어는 불안정하고, 위상 여유가 크면 안정되고, 위상 여유가 너무 크면 응답성이 나빠진다. 위상 여유는, 일순 전달 함수의 루프 게인을 높이면 감소하고, 낮추면 증대한다. 따라서, 위상 여유는, 루프 게인에 의해 조정할 수 있다. 또한, 위상 여유는, 일순 전달 함수의 위상 지연 요소가 변화하면 변화한다.

여기서, 비교를 위해서, 제2 동작을 사용하지 않는 경우(추정부(34) 및 보정부(36)를 사용하지 않는 경우)를 설명한다.

파일럿 밸브(10)의 열화는, 주로 밸브체(12g)의 마모(이하, 간단히 「마모」라고 하는 경우가 있다)에 의해 진행한다. 마모에 의해 중립 위치의 시프트(이하, 「중립 시프트」라고 한다)가 발생한다. 중립 위치는, 작동유(48)가 송출되지 않는 밸브체(12g)의 위치이며, 마모가 증가하면, 중립 위치가 마모가 없는 초기 위치로부터 변화하여, 중립 시프트를 발생한다. 중립 시프트량이 커지면, 파일럿 밸브(10)에 제어되는 메인스풀(22)의 위치가 시프트하여, 피드백 제어의 오프셋 Js가 증가한다. 오프셋 Js가 증가하면, 정상 상태에서 설정값으로부터의 편차가 커져 제어 정밀도가 저하된다.

또한, 마모에 의해, 파일럿 밸브(10)의 내부 기름 누액량이 증대하여, 파일럿 스풀(12)의 위치의 변화에 대한 작동유(48)의 송출량의 변화의 비율이 커진다. 즉, 마모에 의해, 파일럿 밸브(10)의 국소 게인이 높아진다. 파일럿 밸브(10)의 국소 게인이 높아지면, 피드백 제어의 루프 게인인 게인 Jg도 높아지고, 위상 여유가 감소하고, 오버슈트 등이 증가하고, 제어의 안정성이 저하된다.

피드백 제어의 안정성이나 제어 정밀도가 저하되면, 엔진의 연료 소비량의 증대 및 성능의 저하를 초래하기 때문에, 제어의 안정성이나 제어 정밀도의 저하는 억제되는 것이 바람직하다. 또한, 작동유(48)의 누액량이 허용 범위를 초과하면, 파일럿 밸브(10)가 정상적으로 기능하지 않게 된다. 이 때문에, 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 정확하게 추정하여, 마모가 허용 범위를 초과하기 전에 파일럿 밸브(10)를 교환 또는 수리하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서, 파일럿 밸브(10)의 열화 상태는, 스풀(12)이 마모된 상태, 스풀(12)을 구동하는 솔레노이드의 열화, 철분에 의한 작동유(48)의 점도 상승, 및 스풀(12)을 수용하는 슬리브나 스풀(12)의 변형을 포함한다.

상술한 설명을 근거로 하여, 밸브 제어 장치(100)의 제2 동작을 설명한다. 밸브 제어 장치(100)의 제2 동작은, 마모에 의한 국소 게인의 변화 및 중립 시프트량의 변화에 의한 영향을 억제하기 위하여 행하여진다. 제2 동작에 있어서, 밸브 제어 장치(100)는 파일럿 스풀(12)의 위치 PVx와 메인스풀(22)의 위치 MVx를 취득하고, 그 취득 결과에 기초하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정한다.

본 실시 형태에서는, 파일럿 밸브(10)에, 스풀 구동부(18)의 솔레노이드 코일에 흐르는 구동 전류의 값을 검지하여 검지 결과(이하, 「구동 전류 Id」라고 한다)를 송신하는 전류 센서(18s)가 마련된다. 밸브 제어 장치(100)는 구동 전류 Id를 취득하고, 그 취득 결과도 사용하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정하고 있다. 이 경우, 구동 전류 Id로부터 파일럿 스풀(12)의 마찰 저항을 추정할 수 있기 때문에 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 밸브 제어 장치(100)는 열화 상태의 추정 결과에 기초하여, 열화에 수반하는 파일럿 밸브(10)의 중립 시프트 및 국소 게인의 변화를 제거하는 방향으로, 제어 파라미터의 게인 Jg 및 오프셋 Js를 보정한다. 이 경우, 게인 Jg의 보정에 의해 오버슈트를 억제할 수 있고, 오프셋 Js의 보정에 의해 중립 시프트량의 영향을 저감할 수 있다.

밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 도 2를 포함하는 각 도면에 도시하는 각 기능 블록은, 하드웨어적으로는, 컴퓨터의 CPU를 비롯한 전자 소자나 기계 부품 등으로 실현할 수 있고, 소프트웨어적으로는 컴퓨터 프로그램 등에 의해 실현되는데, 여기에서는, 그들의 연계에 의해 실현되는 기능 블록을 그리고 있다. 따라서, 이들 기능 블록은 하드웨어, 소프트웨어의 조합에 의해 다양한 형태로 실현할 수 있는 것은, 당업자에게는 이해되는 바이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)는 복수의 기능 블록을 집약한 정보 처리부(30)와, 복수의 기억 블록을 집약한 기억부(32)를 포함한다. 정보 처리부(30)는 전류 취득부(30a)와, 제1 취득부(14)와, 제2 취득부(24)와, 명령 취득부(30j)와, 스풀 제어부(30c)와, 시험 동작 제어부(30d)와, 추정부(34)와, 보정부(36)와, 무선 통신부(38)와, 추정 모델 생성부(34g)와, 보정 모델 생성부(36g)와, 조작 취득부(30h)를 포함한다. 기억부(32)는 추정 모델(34m)과, 보정 모델(36m)과, 파라미터 기억부(32p)를 포함한다. 본 실시 형태에서는, 정보 처리부(30)와 기억부(32)는 일체적인 모듈로서 구성되어 있다.

전류 취득부(30a)는 전류 센서(18s)로부터 구동 전류 Id를 취득한다. 제1 취득부(14)는 파일럿 밸브(10)에 마련된 제1 위치 센서(14s)로부터, 파일럿 스풀(12)의 검지 위치 PVx를 취득한다. 제2 취득부(24)는 메인 밸브(20)에 마련된 제2 위치 센서(24s)로부터, 메인스풀(22)의 검지 위치 MVx를 취득한다. 명령 취득부(30j)는, 엔진 제어 장치(82)로부터 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs를 취득한다.

스풀 제어부(30c)는 상술한 제1 동작을 제어한다. 스풀 제어부(30c)는 제어부를 예시한다. 구체적으로는, 스풀 제어부(30c)는 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs와, 제1 취득부(14)로 취득한 검지 위치 PVx를 비교하여, 그 차를 비교 결과로서 얻는다. 검지 위치 PVx는 실제 위치를 예시한다. 또한, 스풀 제어부(30c)는 제어 파라미터를 사용하여, 이 비교 결과에 대하여 연산 처리를 행하고, 그 연산 결과를 스풀 구동부(18)로 송신한다. 본 실시 형태의 스풀 제어부(30c)는 PID 제어를 포함하는 피드백 제어를 행한다.

추정부(34)는 취득부(14, 24)로 취득한 검지 위치 PVx, MVx 및 전류 취득부(30a)의 취득 결과 Id에 기초하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정한다. 보정부(36)는 추정부(34)의 추정 결과에 기초하여 제어 파라미터의 보정량을 결정한다.

조작 취득부(30h)는, 파일럿 밸브(10)에 마련된 조작 입력부(17)로부터, 그 조작 결과를 취득한다. 시험 동작 제어부(30d)는 파일럿 밸브(10) 및 메인 밸브(20)의 시험 동작을 제어한다. 추정 모델 생성부(34g)는 추정 모델(34m)을 생성한다. 보정 모델 생성부(36g)는 보정 모델(36m)을 생성한다. 무선 통신부(38)는 외부와 무선 통신을 행한다. 파라미터 기억부(32p)는, 밸브 제어 장치(100)의 피드백 제어의 제어 파라미터를 기억한다.

이렇게 구성된 밸브 제어 장치(100)의 동작(제2 동작)을 설명한다. 밸브 제어 장치(100)의 동작에는, 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정하는 동작과, 그 추정 결과에 기초하여 제어 파라미터를 보정하는 동작이 포함된다. 도 4는, 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정하는 동작 S60을 도시하는 흐름도이다.

본 실시 형태는, 시험용의 제어 파라미터를 사용하여 파일럿 밸브(10) 및 메인 밸브(20)에 시험 동작을 시켰을 때에 상태를 추정한다. 특히, 본 실시 형태의 추정부(34)는 미리 설정된 시험용의 제어 파라미터에 의해 파일럿 밸브(10) 및 메인 밸브(20)를 시험 동작 Mp를 하도록 제어했을 때에, 추정부(34)는 취득부(14, 24)로 취득한 검지 위치 PVx, MVx 및 전류 취득부(30a)의 취득 결과 Id에 기초하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정한다. 이 경우, 시험용의 제어 파라미터를 사용하므로, 추정 결과의 상대 비교가 용이해진다. 시험용의 제어 파라미터는, 파라미터 기억부(32p)에 기억되어 있다. 본 실시 형태의 시험용 제어 파라미터는, 밸브 제어 장치(100)의 초기 설정 시의 제어 파라미터이다.

흐름도로 되돌아간다. 상태 추정의 타이밍에 이르면(스텝 S61의 "예"), 정보 처리부(30)의 시험 동작 제어부(30d)는 스풀 제어부(30c)를 통하여 파일럿 밸브(10) 및 메인 밸브(20)에 시험 동작 Mp를 시킨다(스텝 S62).

시험 동작 Mp를 설명한다. 엔진이 동작하고 있는 상태에서 시험을 행하면, 동작 상황에 따라 검지 데이터(PVx, MVx, Id)의 오차가 커진다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 시험 동작 Mp는, 메인 밸브(20)가 제어하는 엔진이 정지하고 있을 때의 동작이다. 이 경우, 엔진이 정지하고 있으므로 검지 데이터의 오차를 억제할 수 있다. 본 실시 형태의 시험 동작 Mp는, 메인 밸브(20)의 스풀을 소정의 진폭만큼 스텝적으로 이동시키는 동작(이하 「스텝 동작」이라고 한다) 또는 메인 밸브(20)의 스풀의 소진폭의 반복 동작(이하 「반복 동작」이라고 한다)이다. 이 경우, 메인 밸브에 스텝 동작 또는 반복 동작시켰을 때의 응답을 관찰할 수 있다.

메인 밸브(20) 또는 파일럿 밸브(10)에서는, 유체의 고화에 의한 가동부의 고착을 방지하기 위하여 고착 방지 동작이 행하여진다. 본 실시 형태의 고착 방지 동작에서는, 밸브가 개폐를 반복하도록, 스풀이 주기적으로 왕복 운동한다. 본 실시 형태의 시험 동작 Mp는, 메인 밸브(20) 또는 파일럿 밸브(10)의 고착 방지 동작을 사용하고 있다. 이 경우, 고착 방지 동작을 겸용하므로 추정 동작의 간소화가 도모된다. 고착 방지 동작은, 디더 동작이라고 칭해지는 경우가 있다.

시험 동작 Mp를 시키고 있는 동안, 시험 동작 제어부(30d)는 파일럿 스풀(12)의 위치 PVx와, 메인스풀(22)의 위치 MVx와, 스풀 구동부(18)의 구동 전류 Id를 시계열적으로 취득한다(스텝 S63). 이 스텝에서, 위치 PVx는 제1 취득부(14)를 통하여, 위치 MVx는 제2 취득부(24)를 통하여, 구동 전류 Id는 전류 취득부(30a)를 통하여 취득한다. 취득된 이들 데이터는 시계열 데이터 Dx로서 기억부(32)에 기억된다.

스텝 S62를 실행하면, 추정부(34)는 시계열 데이터 Dx에 기초하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정한다(스텝 S64). 이 스텝에서는, 메인 밸브(20)에 반복 동작시켰을 때의 검지 위치 MVx, PVx의 응답으로부터, 파일럿 밸브(10)의 중립 시프트 및 국소 게인의 초기 상태에 대한 변화를 특정한다. 이들 변화로부터 파일럿 밸브(10)의 열화 상태(내부 기름 누액량 및 중립 시프트량)를 추정할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 추정부(34)는 미리 기계 학습에 의해 생성된 추정 모델(34m)을 사용하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정한다. 이 경우, 추정 모델(34m)을 사용함으로써, 짧은 처리 시간에 정확한 추정 결과가 얻어진다. 본 실시 형태에서는, 시계열 데이터 Dx를 추정 모델(34m)에 입력함으로써, 그 결과로서, 추정 모델(34m)로부터 추정 결과가 출력된다. 본 실시 형태의 추정 결과에는, 내부 기름 누액량의 추정값 및 중립 시프트량의 추정값이 포함된다.

열화 상태를 추정하면, 기억부(32)는 추정 결과를 기억한다(스텝 S65). 스텝 S65를 실행하면, 동작 S60은 종료한다. 동작 S60은, 반복 실행되어도 된다. 상태 추정의 타이밍에 이르지 않으면(스텝 S61의 "아니오"), S62 내지 S64를 스킵한다. 이 동작 S60은, 어디까지나 일례이며, 스텝의 순서를 교체하거나, 일부의 스텝을 추가·삭제·변경하거나 해도 된다.

이어서, 제어 파라미터를 보정하는 동작을 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 제어 파라미터를 보정하는 것에는, 제어 파라미터를 재기입하는 것과, 복수의 제어 파라미터의 사이에서 사용하는 제어 파라미터를 전환하는 것이 포함된다.

도 5는, 제어 파라미터를 보정하는 동작 S70을 도시하는 흐름도이다. 본 실시 형태의 보정부(36)는 미리 생성된 보정 모델(36m)을 사용하여 제어 파라미터를 보정한다. 이 경우, 짧은 처리 시간에 적확하게 제어 파라미터를 보정할 수 있다. 보정 모델(36m)을 생성하는 방법은 후술한다.

도 2도 참조한다. 제어 파라미터는 자동적으로 보정되어도 되지만, 본 실시 형태의 보정부(36)는 유저에 의해 소정의 조작부가 조작되었을 때에 제어 파라미터를 보정하도록 구성되어 있다. 이 경우, 유저가 희망하는 타이밍에 제어 파라미터를 보정할 수 있다. 본 실시 형태의 파일럿 밸브(10)에는, 유저에 의한 소정 조작을 입력하기 위한 조작 입력부(17)(예를 들어, 조작 버튼)가 마련되어 있다. 조작 입력부(17)는 소정의 조작부를 예시한다. 이 구성에서는, 유저에 의한 소정 조작은, 조작 입력부(17)의 조작 버튼을 밀어 내리는 조작을 포함하고 있다. 조작 취득부(30h)는, 조작 입력부(17)의 조작 버튼의 상태를 취득하고, 그 취득 결과를 보정부(36)에 제공한다. 이 경우, 파일럿 밸브(10)로부터 유저의 조작에 의해 제어 파라미터를 보정할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 밸브 제어 장치(100)를 외부로부터 원격 조작하기 위한 리모트 컨트롤러(40)가 구비되어 있다. 밸브 제어 장치(100)는 리모트 컨트롤러(40)에 입력된 유저에 의한 소정 조작을 무선 통신을 통하여 수신하기 위한 무선 통신부(38)를 구비하고 있다. 이 구성에서는, 유저에 의한 소정 조작은, 리모트 컨트롤러(40)에 입력된 조작을 포함하고 있다. 리모트 컨트롤러(40)는 소정의 조작부를 예시하고 있다. 리모트 컨트롤러(40)는 조작 결과를 무선 통신을 통하여 무선 통신부(38)에 제공한다. 이 경우, 파일럿 밸브(10)로부터 이격된 위치로부터 유저의 조작에 의해 제어 파라미터를 보정할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 조작 입력부(17) 또는 리모트 컨트롤러(40)의 어느 한쪽이 조작된 경우에, 제어 파라미터가 보정된다. 본 실시 형태의 보정부(36)는 게인 Jg과 오프셋 Js의 양쪽을 보정한다. 이 경우, 오버슈트의 억제와, 중립 시프트의 영향의 저감을 실현할 수 있다.

본 실시 형태의 보정부(36)는 추정부(34)의 추정 결과가 역치를 초과한 경우에 제어 파라미터를 보정한다. 이 경우, 추정 결과가 역치 이하인 경우의 보정을 회피하여, 보정의 빈도를 줄인다. 본 실시 형태에서는, 추정 결과는, 허용 한계로 여겨지는 양을 100％로 했을 때의 비율로 변환된 후에 역치와 비교된다. 내부 기름 누액량의 추정값은, 허용 한계로 여겨지는 내부 기름 누액량을 100％로 했을 때의 비율로 변환된다. 또한, 중립 시프트량의 추정값은, 허용 한계로 여겨지는 중립 시프트량을 100％로 했을 때의 비율로 변환된다.

흐름도로 되돌아간다. 제어 파라미터를 보정할 타이밍에 이르면(스텝 S71의 "예"), 정보 처리부(30)의 보정부(36)는 추정 결과가 역치를 초과하고 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S72). 이 스텝의 역치는, 원하는 제어 특성에 대응하여 시뮬레이션에 의해 설정할 수 있다. 이 예에서는, 역치는 80％로 설정되어 있고, 추정 결과가 80％를 초과한 경우에, 제어 파라미터를 보정한다. 이 예에서는, 내부 기름 누액량의 추정값 또는 중립 시프트량의 추정값이 80％를 초과한 경우에, 제어 파라미터를 보정한다.

추정 결과가 역치를 초과하고 있지 않은 경우(스텝 S72의 "아니오"), 정보 처리부(30)는 처리를 스텝 S72의 선두로 되돌린다.

추정 결과가 역치를 초과하는 경우(스텝 S72의 "예"), 정보 처리부(30)는 추정 결과가 역치를 초과하고 있는 것을 외부에 보고한다(스텝 S73). 예를 들어, 리모트 컨트롤러(40)에 마련한 표시부(도시하지 않음)에 소정의 표시를 해도 되고, 무선 통신부(38)를 통하여 외부의 휴대 단말기 등의 정보 단말기에 소정의 정보를 송신해도 된다.

스텝 S73을 실행하면, 정보 처리부(30)의 조작 취득부(30h)는, 조작 입력부(17)로부터 조작 결과를 취득하고, 유저 조작이 있었는지 여부를 판정한다(스텝 S74). 유저 조작이 있었을 경우(스텝 S74의 "예"), 정보 처리부(30)는 처리를 스텝 S76으로 진행시킨다.

유저 조작이 없었을 경우(스텝 S74의 "아니오"), 정보 처리부(30)는 처리를 스텝 S75로 진행시킨다. 스텝 S75에서는, 정보 처리부(30)의 무선 통신부(38)는 리모트 컨트롤러(40)로부터 조작 결과를 취득하고, 유저 조작이 있었는지 여부를 판정한다(스텝 S75). 유저 조작이 없었을 경우(스텝 S75의 "아니오"), 정보 처리부(30)는 스텝 S74의 선두로 되돌린다.

유저 조작이 있었을 경우(스텝 S75의 "예"), 보정부(36)는 추정 모델(34m)의 추정 결과에 기초하여 제어 파라미터의 보정량을 결정한다(스텝 S76). 제어 파라미터의 보정량에는, 게인의 보정량과 오프셋의 보정량이 포함된다. 보정부(36)는 보정 모델(36m)에 추정 결과를 입력함으로써, 게인의 보정량과 오프셋의 보정량을 결정한다. 보정 모델(36m)을 사용함으로써, 짧은 처리 시간에 정확한 보정량을 얻을 수 있다.

스텝 S76을 실행하면, 보정부(36)는 게인의 보정량 및 오프셋의 보정량에 의해 게인 Jg 및 오프셋 Js를 보정한다(스텝 S77). 보정 후의 게인 Jg 및 오프셋 Js는, 파라미터 기억부(32p)에 기억된다.

스텝 S77을 실행하면, 동작 S70은 종료된다. 동작 S70은, 반복 실행되어도 된다. 제어 파라미터를 보정할 타이밍에 이르지 않으면(스텝 S71의 "아니오"), S72 내지 S77을 스킵한다. 이 동작 S70은, 어디까지나 일례이며, 스텝의 순서를 교체하거나, 일부의 스텝을 추가·삭제·변경하거나 해도 된다.

열화 추정과 제어 파라미터의 보정은, 따로 따로의 타이밍에 실행되어도 되지만, 본 실시 형태에서는 같은 타이밍에 연속하여 실행된다. 열화 추정 및 제어 파라미터의 보정은, 1일, 1주일, 1월 등의 소정의 간격으로 실행되어도 된다. 또한, 열화 추정 및 제어 파라미터의 보정은, 유저 조작, 상위 또는 다른 시스템으로부터의 명령, 고착 방지 동작 시의 각 부의 이동 상태 등을 트리거로 하여 실행되어도 된다.

추정 모델(34m)을 생성하는 방법을 설명한다. 도 6은, 추정 모델(34m)을 생성하는 뉴럴 네트워크의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 추정 모델 생성부(34g)는 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정하기 위해서, 실측에 의해 얻은 복수의 데이터 세트를 기초로, 미리 기계 학습에 의해 추정 모델(34m)을 생성한다. 본 실시 형태의 데이터 세트의 입력 데이터는, 파일럿 스풀(12)의 위치, 메인스풀(22)의 위치 및 구동 전류의 과거 실측값군이며, 출력 데이터(라벨)는 내부 기름 누액량 및 중립 시프트량의 과거의 실측값군이다.

추정 모델 생성부(34g)는 데이터 세트를 교사 데이터로 하여 기계 학습(교사 있는 학습)에 의해 추정 모델(34m)을 생성한다. 추정 모델 생성부(34g)는 서포트 벡터 머신, 뉴럴 네트워크(딥 러닝을 포함한다), 랜덤 포레스트 등, 공지된 기계 학습 방법을 사용하여 추정 모델(34m)을 생성할 수 있다. 추정 모델 생성부(34g)는 생성 후의 추정 모델(34m)을 기억부(32)에 저장한다.

보정 모델(36m)을 생성하는 방법을 설명한다. 도 7은, 보정 모델(36m)을 생성하는 뉴럴 네트워크의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 보정 모델 생성부(36g)는 제어 파라미터의 보정량을 결정하기 위해서, 과거의 실측에 의해 얻은 복수의 데이터 세트를 기초로, 미리 기계 학습에 의해 보정 모델(36m)을 생성한다. 본 실시 형태의 데이터 세트의 입력 데이터는, 내부 기름 누액량 및 중립 시프트량의 과거의 실측값군이며, 출력 데이터(라벨)는 게인의 보정량 및 오프셋의 보정량의 과거의 실측값군이다.

보정 모델 생성부(36g)는 데이터 세트를 교사 데이터로 하여 기계 학습(교사 있는 학습)에 의해 보정 모델(36m)을 생성한다. 보정 모델 생성부(36g)는 서포트 벡터 머신, 뉴럴 네트워크(딥 러닝을 포함한다), 랜덤 포레스트 등, 공지된 기계 학습 방법을 사용하여 보정 모델(36m)을 생성해도 된다. 보정 모델 생성부(36g)는 생성 후의 보정 모델(36m)을 기억부(32)에 저장한다.

추정 모델(34m) 및 보정 모델(36m)은, 파일럿 밸브(10) 및 메인 밸브(20)가 최초에 설치된 타이밍, 파일럿 밸브(10) 또는 메인 밸브(20)가 메인터넌스된 타이밍, 또는, 소정의 기일마다의 타이밍에 생성되어도 된다. 모델을 생성할 타이밍에 이르면, 복수의 밸브 제어 장치(100)에 대해서, 모델 생성용의 데이터 세트에 대응하는 과거의 실측값을 다수 수집하고, 각 생성부는, 수집된 과거의 실측값을 데이터 세트로서 기계 학습하여 각 모델을 생성한다. 또한, 이 데이터 세트에는, 이 밸브 제어 장치(100)뿐만 아니라 다른 밸브 제어 장치의 실측값이 포함되어도 된다.

본 실시 형태의 구성에 의하면, 파일럿 밸브(10)가 열화되어서 특성이 변화한 경우에, 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정할 수 있다. 이에 의해, 열화 상태의 추정 결과에 따라서 제어 파라미터를 보정할 수 있기 때문에, 열화에 수반하는 제어 특성의 변화를 억제하는 것이 가능하게 된다. 이 결과, 열화의 영향을 받기 어려운 밸브 제어 장치를 제공할 수 있다.

이어서, 본 발명의 제2 내지 제5 실시 형태를 설명한다. 제2 내지 제5 실시 형태의 도면 및 설명에서는, 제1 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 요소, 부재에는, 동일한 번호를 붙인다. 제1 실시 형태와 중복하는 설명을 적절히 생략하고, 제1 실시 형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.

[제2 실시 형태]

제2 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 제1 실시 형태의 설명에서는, 보정부(36)를 구비하고, 제어 파라미터를 자율적으로 보정하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 제2 실시 형태는 보정부(36)를 구비하지 않는 점에서 제1 실시 형태와 다르고, 다른 구성은 마찬가지이다.

본 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)는 스풀 제어부(30c)와, 취득부(14, 24)와, 추정부(34)를 구비한다. 스풀 제어부(30c)는 메인 밸브(20)의 스풀(22)의 위치 Mvx에 따라서 메인 밸브(20)에 유압을 공급하는 파일럿 밸브(10)의 스풀(12)의 위치 PVx를 변경하는 피드백 제어를 실행한다. 취득부(14, 24)는, 파일럿 밸브(10)의 스풀(12)의 위치 PVx와 메인 밸브(20)의 스풀(22)의 위치 Mvx와, 또는, 파일럿 밸브(10)의 스풀(12)의 위치 PVx와 파일럿 밸브(10)의 스풀(12)을 구동하는 구동 전류 Id를 취득한다.

추정부(34)는 취득부(14, 24, 30a)의 취득 결과에 기초하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정한다. 유저는, 파일럿 밸브(10)의 추정부(34)의 추정 결과에 따라서 제어 파라미터를 보정할 수 있다.

본 실시 형태에 따르면, 피드백 제어와 병행하여 파일럿 밸브의 열화 상태를 추정하여 파일럿 밸브의 수명을 파악할 수 있다. 이것에 의해, 파일럿 밸브가 갑자기 파손되는 것을 피할 수 있다. 또한, 자율적으로 보정하는 기능이 없어도, 열화 상태의 추정 결과에 맞게, 유저가 피드백 제어의 게인이나 오프셋을 보정할 수 있다.

[제3 실시 형태]

제3 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)를 설명한다. 도 8은, 제3 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)를 개략적으로 도시하는 구성도이며, 도 1에 대응한다. 도 9는, 제3 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)를 도시하는 블록도이며, 도 2에 대응한다. 도 10은, 제3 실시 형태의 밸브 제어 장치(100)의 제어 루프를 도시하는 블록선도이며, 도 3에 대응한다.

제1 실시 형태의 설명에서는, 엔진 제어 장치(82)가 메인 밸브(20)를 피드백 제어하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 실시 형태의 엔진 제어 장치(82)는 피드백 제어를 행하지 않고, 밸브 제어 장치(100)가 메인 밸브(20)를 피드백 제어하는 점에서, 제1 실시 형태와 다르다. 이 때문에, 엔진 제어 장치(82)는 도 8, 도 9에 나타내는 바와 같이, 메인스풀(22)의 목표 위치 MVs를 명령 정보로서 밸브 제어 장치(100)로 송신한다. 이 제어 형태는, 세트 포인트 제어라고 칭해지는 경우가 있다.

본 실시 형태의 엔진 제어 장치(82)는 도 10에 도시하는 바와 같이, 목표 위치 특정부(82a)와, 모니터링부(82c)를 갖는다. 목표 위치 특정부(82a)는 메인스풀(22)의 목표 위치 MVs를 명령 정보로서 밸브 제어 장치(100)로 송신한다. 모니터링부(82c)는 메인스풀(22)의 실제 위치(검지 위치 MVx)를 감시하여 이상한 편차가 발생했을 때에 외부에 보고한다.

본 실시 형태에서는, 밸브 제어 장치(100)는 엔진 제어 장치(82)를 대신하여, 목표 위치 MVs와 검지 위치 MVx의 편차에 따라서 메인 밸브(20)의 피드백 제어를 행하기 위한 제어 연산부(30k)를 더 구비한다. 명령 취득부(30j)는, 엔진 제어 장치(82)로부터 메인스풀(22)의 목표 위치 MVs를 명령 정보로서 취득한다. 제어 연산부(30k)는, 연산 처리에 의해, 목표 위치 MVs와 검지 위치 MVx의 편차로부터 파일럿 스풀(12)의 목표 위치 PVs를 특정하고, 스풀 제어부(30c)에 제공한다. 스풀 제어부(30c)는 제어 파라미터를 사용하여, 목표 위치 PVs와 검지 위치 PVx의 편차에 대하여 연산 처리를 행하고, 그 연산 결과를 스풀 구동부(18)로 송신한다.

본 실시 형태의 구성에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 및 효과를 발휘한다. 추가로, 본 실시 형태에서는, 엔진 제어 장치(82)의 처리 부하가 가벼워지기 때문에, 엔진 제어 장치(82)를 간소화할 수 있다.

[제4 실시 형태]

본 발명의 제4 실시 형태는, 유압 서보 밸브의 제어 방법이다. 본 발명에 관계되는 제어 방법은, 각종 유압 서보 밸브에 사용할 수 있지만, 본 실시 형태에서는, 액추에이터(80)를 유압에 의해 구동하는 유압 서보 밸브(10, 20)를 제어하는 제어 방법 S80에 의해 예시된다. 도 11은, 제어 방법 S80을 도시하는 흐름도이다.

제어 방법 S80은, 파일럿 밸브(10)의 스풀 위치 PVx와 메인 밸브(20)의 스풀 위치 MVx를 취득하는 취득 스텝 S81과, 취득 스텝 S81에서 취득된 취득 결과에 기초하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정하는 추정 스텝 S82와, 추정 스텝 S82에서 추정된 추정 결과에 기초하여 파일럿 밸브(10)를 제어하기 위한 제어 파라미터를 보정하는 보정 스텝 S83을 포함한다. 제어 방법 S80은, 밸브 제어 장치(100)에 의해 실현할 수 있다.

제4 실시 형태의 구성에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 및 효과를 발휘한다.

[제5 실시 형태]

본 발명의 제5 실시 형태는, 유압 서보 밸브의 제어 프로그램(컴퓨터 프로그램)이다. 본 발명에 관계되는 제어 프로그램은, 각종 유압 서보 밸브에 사용할 수 있는데, 본 실시 형태에서는, 액추에이터(80)를 유압에 의해 구동하는 유압 서보 밸브(10, 20)를 제어하는 컴퓨터 프로그램(P100)에 의해 예시된다.

컴퓨터 프로그램(P100)은, 파일럿 밸브(10)의 스풀 위치 PVx와 메인 밸브(20)의 스풀 위치 MVx를 취득하는 취득 스텝 S81과, 취득 스텝 S81에서 취득된 취득 결과에 기초하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정하는 추정 스텝 S82와, 추정 스텝 S82에서 추정된 추정 결과에 기초하여 파일럿 밸브(10)를 제어하기 위한 제어 파라미터를 보정하는 보정 스텝 S83을 컴퓨터에 실행시킨다.

컴퓨터 프로그램(P100)에서는, 이들 기능은 밸브 제어 장치(100)의 기능 블록에 대응하는 복수의 모듈이 실장된 애플리케이션 프로그램으로서 밸브 제어 장치(100)의 스토리지(예를 들어 기억부(32))에 인스톨되어도 된다. 컴퓨터 프로그램(P100)은 밸브 제어 장치(100)의 프로세서(예를 들어 CPU)의 메인 메모리에 판독되어서 실행되어도 된다.

제5 실시 형태의 구성에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 및 효과를 발휘한다.

이상, 본 발명의 실시 형태의 예에 대하여 상세하게 설명하였다. 상술한 실시 형태는, 모두 본 발명을 실시함에 있어서 구체예를 나타낸 것에 지나지 않는다. 실시 형태의 내용은, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것이 아니며, 청구의 범위에 규정된 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위에 있어서, 구성 요소의 변경, 추가, 삭제 등의 많은 설계 변경이 가능하다. 상술한 실시 형태에서는, 이러한 설계 변경이 가능한 내용에 대해서, 「실시 형태의」 「실시 형태에서는」 등과 같은 표기를 첨부하여 설명하고 있지만, 그러한 표기가 없는 내용에 설계 변경이 허용되지 않는 것은 아니다.

[변형예]

이하, 변형예에 대하여 설명한다. 변형예의 도면 및 설명에서는, 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 요소, 부재에는, 동일한 번호를 붙인다. 실시 형태와 중복하는 설명을 적절히 생략하고, 제1 실시 형태와 상이한 구성에 대하여 중점적으로 설명한다.

실시 형태의 설명에서는, 추정부(34)가 파일럿 스풀(12)의 위치와, 메인스풀(22)의 위치와, 구동 전류에 기초하여 열화 상태를 추정하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 열화 상태의 추정에 구동 전류를 사용하는 것은 필수는 아니며, 또한 이들에 추가로 다른 요소를 사용해도 된다.

실시 형태의 설명에서는, 추정부(34)가 추정 모델(34m)을 사용하여 파일럿 밸브(10)의 열화 상태를 추정하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 추정부(34)는 파일럿 스풀(12)의 위치와, 메인스풀(22)의 위치와, 구동 전류에 대응하는 내부 기름 누액량과 중립 시프트량을 포함하는 추정 테이블을 사용해도 된다. 이 경우, 파일럿 스풀(12)의 위치와, 메인스풀(22)의 위치와, 구동 전류를 키로 하여 테이블 처리에 의해 내부 기름 누액량과 중립 시프트량을 얻을 수 있다. 추정 테이블은, 과거의 데이터 세트로부터, 실험 또는 시뮬레이션에 기초하여 작성할 수 있다.

실시 형태의 설명에서는, 보정부(36)가 보정 모델(36m)을 사용하여 제어 파라미터의 보정량을 결정하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보정부(36)는 추정 결과에 대응하는 제어 파라미터의 보정량을 포함하는 보정량 테이블을 사용해도 된다. 이 경우, 추정 결과를 키로 하여 테이블 처리에 의해 제어 파라미터의 보정량을 얻을 수 있다. 보정량 테이블은, 과거의 추정 결과 및 적절한 제어 파라미터로부터, 실험 또는 시뮬레이션 결과에 기초하여 작성할 수 있다.

실시 형태의 설명에서는, 정보 처리부(30)와 기억부(32)가 일체적으로 구성되는 예를 나타냈지만, 이들은 따로따로 구성되어도 된다. 또한, 정보 처리부(30) 내의 각 블록, 기억부(32) 내의 각 블록은 각각 일체적으로 구성되어도 되고, 따로따로 구성되어도 된다.

실시 형태의 설명에서는, 보정부(36)는 제어 파라미터의 게인 Jg와 오프셋 Js의 양쪽을 보정하는 예를 나타냈지만, 제어 파라미터의 보정 내용은 한정되지 않는다. 보정부는, 게인 Jg 및 오프셋 Js의 한쪽만을 보정해도 되고, 다른 제어 파라미터를 보정해도 된다.

실시 형태의 설명에서는, 시험용의 제어 파라미터를 사용하여 파일럿 밸브(10) 및 메인 밸브(20)에 시험 동작을 시켰을 때에 상태를 추정하는 예를 나타냈지만, 파일럿 밸브(10)의 열화 상태의 추정 방법은 한정되지 않는다. 이 추정은, 시험용과는 다른 제어 파라미터를 사용하여 실행되어도 되고, 시험 동작과는 다른 동작을 시켰을 때에 실행되어도 된다.

상술한 변형예는, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용·효과를 발휘한다.

상술한 각 실시 형태 및 변형예의 임의의 조합도 또한 본 발명의 실시 형태로서 유용하다. 조합에 의해 생기는 새로운 실시 형태는, 조합되는 실시 형태 및 변형예 각각의 효과를 겸비한다.

10: 파일럿 밸브
17: 조작 입력부
20: 메인 밸브
30a: 전류 취득부
32: 기억부
34: 추정부
34g: 추정 모델 생성부
34m: 추정 모델
36: 보정부
36g: 보정 모델 생성부
36m: 보정 모델
38: 무선 통신부
40: 리모트 컨트롤러
82: 엔진 제어 장치
100: 밸브 제어 장치.

Claims (14)

1. 메인 밸브의 스풀의 목표 위치와 실제 위치의 차에 따라서 상기 메인 밸브의 스풀을 구동하는 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 피드백 제어하는 제어부와,
   상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 메인 밸브의 스풀의 실제 위치 및 목표 위치의 적어도 한쪽의 위치와, 또는, 상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 파일럿 밸브의 스풀을 구동하는 구동 전류를 취득하는 취득부와,
   상기 취득부가 취득한 정보에 기초하여 상기 파일럿 밸브의 상태를 추정하는 추정부와,
   상기 추정부의 추정 결과에 기초하여 상기 피드백 제어의 제어 파라미터를 보정하는 보정부
   를 구비하고,
   상기 보정부는, 상기 파일럿 밸브의 중립 시프트 및 국소 게인의 변화를 제거하는 방향으로 상기 피드백 제어의 제어 파라미터의 게인 및 오프셋을 보정하는, 유압 서보 밸브의 제어 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 추정부는, 소정의 제어 파라미터에 의해 상기 파일럿 밸브 및 상기 메인 밸브에 소정 동작을 시키도록 제어하고 있을 때의 상기 취득부가 취득한 정보에 기초하여 상기 파일럿 밸브의 열화 상태를 추정하는
   유압 서보 밸브의 제어 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 소정 동작은 상기 메인 밸브의 스텝 동작 또는 반복 동작인
   유압 서보 밸브의 제어 장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 소정 동작은 상기 메인 밸브 또는 파일럿 밸브의 고착 방지 동작인
   유압 서보 밸브의 제어 장치.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소정 동작은 상기 메인 밸브의 스풀의 위치에 따라서 연료 공급량이 제어되는 엔진이 정지하고 있을 때의 동작인
   유압 서보 밸브의 제어 장치.
7. 제1항, 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보정부는 유저에 의해 소정의 조작부가 조작되었을 때에 상기 제어 파라미터를 보정하는
   유압 서보 밸브의 제어 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 소정의 조작부는 상기 파일럿 밸브에 마련되는
   유압 서보 밸브의 제어 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 소정의 조작부는 리모트 컨트롤러에 마련되고,
   상기 리모트 컨트롤러에 마련된 상기 소정의 조작부가 유저에 의해 조작된 것을 나타내는 신호를 무선 통신을 통하여 수신하기 위한 무선 통신부를 구비하는
   유압 서보 밸브의 제어 장치.
10. 메인 밸브의 스풀의 목표 위치와 실제 위치의 차에 따라서 상기 메인 밸브의 스풀을 구동하는 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 피드백 제어하는 제어부와,
    상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 메인 밸브의 스풀의 실제 위치 및 목표 위치의 적어도 한쪽의 위치와, 또는, 상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 파일럿 밸브의 스풀을 구동하는 구동 전류를 취득하는 취득부와,
    상기 취득부가 취득한 정보에 기초하여 상기 파일럿 밸브의 상태를 추정하는 추정부와,
    상기 추정부의 추정 결과에 기초하여 상기 피드백 제어의 제어 파라미터를 보정하는 보정부
    를 구비하는 유압 서보 밸브의 제어 장치이며,
    상기 파일럿 밸브 및 상기 메인 밸브는 입력에 대하여 출력 유체의 유량을 비례적으로 제어하는 비례 제어 밸브이며,
    상기 보정부는 상기 제어 파라미터의 게인 또는 오프셋을 보정하는
    유압 서보 밸브의 제어 장치.
11. 메인 밸브의 스풀의 목표 위치와 실제 위치의 차에 따라서 상기 메인 밸브의 스풀을 구동하는 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 피드백 제어하는 제어부와,
    상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 메인 밸브의 스풀의 실제 위치 및 목표 위치의 적어도 한쪽의 위치와, 또는, 상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 파일럿 밸브의 스풀을 구동하는 구동 전류를 취득하는 취득부와,
    상기 취득부가 취득한 정보에 기초하여 상기 파일럿 밸브의 상태를 추정하는 추정부와,
    상기 추정부의 추정 결과에 기초하여 상기 피드백 제어의 제어 파라미터를 보정하는 보정부
    를 구비하는 유압 서보 밸브의 제어 장치이며,
    상기 추정부는 미리 기계 학습에 의해 생성된 열화 추정 모델을 사용하여 상기 파일럿 밸브의 열화 상태를 추정하고,
    상기 보정부는 상기 추정부의 추정 결과를 미리 기계 학습에 의해 생성된 파라미터 보정 모델에 입력하여 상기 제어 파라미터를 보정하는
    유압 서보 밸브의 제어 장치.
12. 메인 밸브의 스풀의 목표 위치와 실제 위치의 차에 따라서 상기 메인 밸브의 스풀을 구동하는 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 피드백 제어하는 제어부와,
    상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 메인 밸브의 스풀의 실제 위치 및 목표 위치의 적어도 한쪽의 위치와, 또는, 상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 파일럿 밸브의 스풀을 구동하는 구동 전류를 취득하는 취득부와,
    상기 취득부가 취득한 정보에 기초하여 상기 파일럿 밸브의 상태를 추정하는 추정부와,
    상기 추정부의 추정 결과에 기초하여 상기 피드백 제어의 제어 파라미터를 보정하는 보정부
    를 구비하는 유압 서보 밸브의 제어 장치이며,
    상기 보정부는 상기 추정부의 추정 결과가 역치를 초과한 경우에 상기 제어 파라미터를 보정하는
    유압 서보 밸브의 제어 장치.
13. 메인 밸브의 스풀의 위치에 따라서 상기 메인 밸브에 유압을 공급하는 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 변경하는 피드백 제어를 실행하는 스텝과,
    상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 메인 밸브의 스풀의 위치와, 또는, 상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 파일럿 밸브의 스풀을 구동하는 구동 전류를 취득하는 취득 스텝과,
    상기 취득 스텝에서 취득된 취득 결과에 기초하여 상기 파일럿 밸브의 열화 상태를 추정하는 추정 스텝과,
    상기 추정 스텝의 추정 결과에 기초하여 상기 피드백 제어의 제어 파라미터를 보정하는 보정 스텝
    을 포함하고,
    상기 보정 스텝은, 상기 파일럿 밸브의 중립 시프트 및 국소 게인의 변화를 제거하는 방향으로 상기 피드백 제어의 제어 파라미터의 게인 및 오프셋을 보정하는 것인, 유압 서보 밸브의 제어 방법.
14. 메인 밸브의 스풀의 위치에 따라서 상기 메인 밸브에 유압을 공급하는 파일럿 밸브의 스풀의 위치를 변경하는 피드백 제어를 실행하는 스텝과,
    상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 메인 밸브의 스풀의 위치와, 또는, 상기 파일럿 밸브의 스풀의 위치와 상기 파일럿 밸브의 스풀을 구동하는 구동 전류를 취득하는 취득 스텝과,
    상기 취득 스텝에서 취득된 취득 결과에 기초하여 상기 파일럿 밸브의 열화 상태를 추정하는 추정 스텝과,
    상기 추정 스텝의 추정 결과에 기초하여 상기 피드백 제어의 제어 파라미터를 보정하는 보정 스텝
    을 컴퓨터에 실행시키기 위한 기록 매체에 저장된 유압 서보 밸브의 컴퓨터 제어 프로그램이며,
    상기 보정 스텝은, 상기 파일럿 밸브의 중립 시프트 및 국소 게인의 변화를 제거하는 방향으로 상기 피드백 제어의 제어 파라미터의 게인 및 오프셋을 보정하는 것인, 컴퓨터에 실행시키기 위한 기록 매체에 저장된 유압 서보 밸브의 컴퓨터 제어 프로그램.

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