JP3141007B2 - 液圧サーボアクチュエータシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の液圧アクチ
ュエータの出力部を互いに拘束するよう結合した液圧サ
ーボアクチュエータシステム、特にそれらアクチュエー
タ間の出力変位の差によって生じるフォースファイトを
なくすための補償アルゴリズムを備えたサーボ弁流量制
御型の液圧サーボアクチュエータシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の液圧サーボアクチュエータ
を互いの出力部が拘束されて作動するように結合したサ
ーボアクチュエータシステムが、例えば航空機のフライ
トコントロールに用いられている。この種のサーボアク
チュエータシステムにおいては、並列又は直列に結合さ
れた複数の舵面制御アクチュエータをそれぞれ電気・油
圧サーボ弁（以下、電油圧サーボ弁）で制御するととも
に、そのアクチュエータの出力部の変位又は電気・油圧
サーボ弁の弁体の変位を位置検出器により電気的に取り
出してフィードバック制御を行なっている。

【０００３】また、舵面制御アクチュエータ間の出力変
位（位置）に差があると、指令入力が零でもアクチュエ
ータ間に過大な力が働く、いわゆるフォースファイトが
生じて、分解能等の性能低下を招く。更に、液圧サーボ
アクチュエータシステムのみならず、負荷側の耐疲労性
の低下が顕著となる。そのため、これらの不具合をなく
すための対策がなされている。

【０００４】例えば、各アクチュエータの作動方向両側
の液圧室間の差圧を検出し、その差圧信号をサーボアン
プにフィードバックすることにより、不要な差圧の発生
時にアクチュエータ剛性を低下させて、フォースファイ
トを抑制する。具体的には、負荷変動による油圧シリン
ダ内の一対の油圧室間の差圧（ΔＰ）を圧力センサによ
って検出し、この圧力センサ（差圧センサ）からサーボ
アアンプ側に差圧信号をフィードバックすることにより
フォースファイトを抑制する。

【０００５】なお、フォースファイトを発生させる主な
要因は、位置フィードバック誤差、サーボ弁の中立位置
のずれ（所謂NULLずれ）、実機搭載時における調整誤
差、そしてこれらの誤差の温度変化や経時変化、電子回
路全般の温度変化や経時的な特性変化によるもの等があ
げられる。ここで位置フィードバック誤差とは、前記位
置検出器が差動変圧器（LVDT）である場合、そのゲイン
誤差や出力特性の直線性、励磁電圧の誤差、復調器ゲイ
ン誤差、サミングアンプのゲイン誤差等である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフォースファイト対策を行う液圧サーボアクチュエ
ータシステムにあっては、差圧フィードバック方式の場
合、差圧フィードバックゲインを大きくすると、アクチ
ュエータ出力の分解能（出力を変化させ得る最小入力）
が劣化するため、十分なフォースファイトの抑制（補
償）効果を期待することができなかった。

【０００７】そこで本発明は、出力分解能の低下を招く
ことなく十分なフォースファイト補償効果を期待するこ
とができる信頼性の高い液圧サーボアクチュエータシス
テムを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、電油圧サーボ弁により制御される複数の
液圧アクチュエータの出力ロッドが、互いに拘束される
とともにそれぞれの液圧アクチュエータにおける一対の
液圧室の差圧によって作動し、該拘束された出力ロッド
の位置と指令信号入力とに応じて各液圧アクチュエータ
がフィードバック制御される液圧サーボアクチュエータ
システムにおいて、各液圧アクチュエータの一対の液圧
室の間の差圧を検出する差圧検出手段と、一の液圧アク
チュエータの他の液圧アクチュエータに対する前記差圧
の差を、積分要素又は一次遅れ要素を介して該一の液圧
アクチュエータを制御する電油圧サーボ弁の指令信号入
力側にフィードバックすることにより、前記複数の液圧
アクチュエータ間のフォースファイトを軽減するフォー
スファイト補償手段と、前記差圧の差をフィードバック
する経路中に非線形要素を介在させることで、サーボル
ープの非線形性等により発生するリミットサイクルを抑
制する抑制手段と、少なくとも２つの液圧アクチュエー
タについての前記液圧室間の差圧の平均値を算出し、又
は、全ての液圧アクチュエータの液圧室間の差圧を比較
したとき最大 、 最小の間の差圧値となるいずれかの液圧
アクチュエータの液圧室間の差圧を前記差圧の平均値に
代わる中間値として求める差圧算出手段と、を具備し、
前記フォースファイト補償手段が、各液圧アクチュエー
タについての前記差圧と該差圧算出手段により算出した
差圧の平均値又は中間値との差を、前記差圧の差とする
ようにしたものである。

【０００９】なお、ここで、一の液圧アクチュエータと
は、複数のうちいずれか１つのアクチュエータ又は各ア
クチュエータであり、他のアクチュエータとは前記一の
液圧アクチュエータとは異なる１つ以上の液圧アクチュ
エータである。また、差圧の差とは、前記一のアクチュ
エータと他の特定の１つのアクチュエータについての液
圧室間の差圧の差、前記一のアクチュエータについての
液圧室間の差圧と他の特定の２つ以上のアクチュエータ
についての液圧室間の差圧の平均値や中間値（比較した
ときの最大、最小の間の差圧値）との差のみならず、全
アクチュエータについての液圧室間の差圧の平均値と前
記一のアクチュエータについての液圧室間の差圧との差
でもよい。すなわち、一のアクチュエータと他のアクチ
ュエータについての前記差圧の差に応じて変化する差情
報であれば、平均値や中間値の算出方法は任意である。

【００１０】本発明では、複数のうち１つ又は各液圧ア
クチュエータの制御系において、そのアクチュエータの
他の液圧アクチュエータに対する差圧の差が、少なくと
も２つの液圧アクチュエータについての前記液圧室間の
差圧の平均値として、又は、全ての液圧アクチュエータ
の液圧室間の差圧を比較したとき最大 、 最小の間の差圧
値となるいずれかの液圧アクチュエータの液圧室間の差
圧中間値として、差圧算出手段により求められ、各液圧
アクチュエータについての前記差圧と該差圧算出手段に
より算出した差圧の平均値又は中間値との差を前記差圧
の差としてフォースファイト補償手段が作動する。そし
て、前記差圧の差が、積分要素又は一次遅れ要素を介し
て指令信号入力側にフィードバックされ、液圧アクチュ
エータ間のフォースファイトを相殺するようにそれぞれ
の入力指令信号が補正されることで、アクチュエータ出
力の差が縮小され、アクチュエータの分解能を低下させ
ることなく、フォースファイトが有効に軽減、補償され
る。しかも、サーボループの非線形性等により発生する
リミットサイクルが抑制手段により、すなわち積分要素
又は一次遅れ要素を含むフィードバック経路中に介在す
る非線形要素によって抑制されることから、サーボルー
プ内に前記非線形性を補償する複雑な補償要素を設ける
ことなく、上述したフォースファイトの軽減、補償が可
能となる。

【００１１】さらに、少なくとも２つの液圧アクチュエ
ータについての前記液圧室間の差圧の平均値、又は、最
大 、 最小の間の差圧値となるいずれかの液圧アクチュエ
ータの液圧室間の差圧（中間値）が算出され、各液圧ア
クチュエータについての前記差圧と平均差圧算出手段の
算出値との差が前記差圧の差とされることから、何れか
のアクチュエータに故障等が生じたりしても、安定した
信号処理が可能となる。

【００１２】また、フォースファイトを生じさせる通常
誤差範囲を動作隙間とするような非線形要素を介在させ
ると、リミットサイクルが容易に防止できる。また、一
次遅れ要素により、本フォースファイト補償ループの安
定性を強化することができる。したがって、前記差圧の
差を入力する非線形要素からの出力を前記積分器又は一
次遅れ要素に入力するようにして、安定性の向上とルー
プ・ゲインの増大を図るのが好ましい。前記非線形要素
は、例えばヒステリシス特性を有するものである。

【００１３】前記非線形要素および一次遅れ要素は、好
ましくは、前記差圧の平均値と各液圧アクチュエータの
差圧との差を入力する第１の減算器と、この第１の減算
器出力と積分器出力の差を算出する第２の減算器と、該
第2の減算器からの信号入力の零点付近が不感帯となる
不感帯回路と、該不感帯回路の出力の時間積分値に比例
する出力を前記第１の減算器と前記各液圧アクチュエー
タを制御する電油圧サーボ弁の指令信号入力側とにフィ
ードバックする積分器と、を有するものである。この場
合、第2の減算器からみた不感帯回路および積分器を含
む閉ループの非線形特性がヒステリシスとなり、サーボ
ループの非線形によって生じるリミットサイクルを補償
することができる。さらに、積分器および減算器の閉ル
ープを構成することで低周波の1次遅れの機能を持た
せ、積分器の存在にもかかわらずループゲインの増大を
図って十分なフォースファイト補償効果を得ることがで
きる。

【００１４】

【００１５】加えて、本発明において、前記液圧アクチ
ュエータが３つ以上設けられ、各液圧アクチュエータに
おける液圧室間の差圧と、該アクチュエータを除く他の
２つ以上の液圧アクチュエータについての差圧の平均値
との差を、あるいは、各液圧アクチュエータの液圧室間
の差圧と、全ての液圧アクチュエータの液圧室間の差圧
を比較したとき最大 、 最小の間の差圧値となるいずれか
の液圧アクチュエータの液圧室間の差圧との差を、該各
液圧アクチュエータを制御する電油圧サーボ弁の指令信
号入力側にフィードバックするようにすると、差圧平均
値の計算を簡単にしながらも、上記と同様な効果が得ら
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を図面に基づいて説明する。 （第１実施形態）

【００１７】図１は第１実施形態に係る液圧サーボアク
チュエータシステムを示す図である。

【００１８】図１において、１１は信号処理コンピュー
タであり、この信号処理コンピュータ１１は所定のサン
プリング周期毎にループを切って外部からの指令信号
（コマンド信号）Ｖｃと後述する２つの制御系統Ａ、Ｂ
からのフィードバック信号Ｖｐａ、Ｖｐｂとに基づく指
令信号を出力する。２つの制御系統Ａ、Ｂ（図中には、
Ａｃｈ、Ｂｃｈで示す）は、並列に結合された一対の油
圧シリンダ（複数の液圧アクチュエータ）を含むもの
で、各々が同一の仕様で製作されている。

【００１９】まず、一方の制御系統Ａについて説明する
と、信号処理コンピュータ１１から出力された指令信号
は、図示しないＤ／Ａ変換器によってアナログ信号に変
換された後、アナログ信号処理系を構成する減算器１２
Ａ、プリアンプ１３Ａおよびカレントアンプ１４Ａを介
して公知の電油圧サーボ弁１５Ａ（電気液圧サーボ弁）
に入力される。この電油圧サーボ弁１５Ａは、詳細は図
示しないが、所定形状のスプール（弁体）と、油圧シリ
ンダ１６Ａの一対の油室（作動液圧室）に連通する一対
のシリンダポートと、油圧源に連通する供給圧ポート
と、タンクに連通するリターンポートとを有しており、
この電油圧サーボ弁１５Ａにより油圧シリンダ１６Ａに
作動油を給排してその作動を制御し、油圧シリンダ１６
Ａの図示しない出力ロッド（出力部、ピストンロッド）
に連結された制御対象１７、例えば航空機の操縦舵面を
コントロールするようになっている。

【００２０】また、油圧シリンダ１６Ａの前記出力ロッ
ドの変位は、差動変圧器等の位置検出器１８Ａによって
検出され、その検出信号が復調器１９Ａおよびフィルタ
２０Ａを通して交流成分を除去され、減算器１２Ａにフ
ィードバックされる。そして、減算器１２Ａは、信号処
理コンピュータ１１からの指令信号入力に対しこの位置
フィードバク信号分を減じた偏差信号をプリアンプ１３
Ａに入力する。

【００２１】なお、図１において、ｑは電油圧サーボ弁
１４Ａから油圧シリンダ１６Ａへの作動油の供給を表す
流量、Ｘp は油圧シリンダ１６Ａの前記出力ロッドの変
位を検出する位置検出器１８Ａの出力信号である。

【００２２】他方の制御系統Ｂは、信号処理コンピュー
タ１１および制御対象１７の間に、制御系統Ａとは並列
に設けられている。そして、信号処理コンピュータ１１
から出力された制御信号は、図示しないＤ／Ａ変換器に
よってアナログ信号に変換され、減算器１２Ｂ、プリア
ンプ１３Ｂおよびカレントアンプ１４Ｂを介して電油圧
サーボ弁１５Ｂに入力される。この電油圧サーボ弁１５
Ｂは、油圧シリンダ１６Ｂに作動油を給排してその作動
を制御し、油圧シリンダ１６Ｂの出力ロッドに連結され
た前記制御対象１７を油圧シリンダ１６と共にコントロ
ールするようになっている。また、油圧シリンダ１６Ｂ
の出力ロッドの変位は差動変圧器等の位置検出器１８Ｂ
によって検出され、その検出信号が復調器１９Ｂおよび
フィルタ２０Ｂを通して交流成分を除去され、減算器１
２Ｂにフィードバックされる。

【００２３】一方、２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ対応す
る各液圧アクチュエータ１６Ａ、１６Ｂの一対の液圧室
（図示していないが、出力ロッドに連結したピストンに
より仕切られている）の間の差圧を検出する差圧センサ
（差圧検出手段）である。これら差圧センサ２１Ａ、２
１Ｂの検出信号は、復調器２２Ａ、２２Ｂおよびフィル
タ２３Ａ、２３Ｂを介してそれぞれ信号処理コンピュー
タ１１にフィードバックされる。

【００２４】信号処理コンピュータ１１は、制御系統Ａ
について、フィルタ２３Ａから出て図示しないＡ／Ｄ変
換器によりディジタル信号に変換された油圧シリンダ１
６Ａからの差圧フィードバック信号Ｖｐaを入力すると
ともに、同様にフィルタ２３Ｂから出てディジタル信号
に変換された油圧シリンダ１６Ｂからの差圧フィードバ
ック信号Ｖｐbを減算入力する減算器２４Ａと、減算器
２４Ａからの信号の時間積分値を出力する積分器２５Ａ
（積分要素）と、外部からの指令信号Ｖｃに対し積分器
２５Ａの出力を減算する減算器２６Ａと、を有してい
る。また、信号処理コンピュータ１１は、制御系統Ｂに
ついても、同様な減算器２４Ｂ、２５Ｂおよび減算器２
６Ｂを有しており、減算器２４Ｂは、油圧シリンダ１６
Ｂ側からの差圧フィードバック信号Ｖｐbを入力すると
ともに油圧シリンダ１６Ａ側からの差圧フィードバック
信号Ｖｐaを減算入力するようになっている。

【００２５】前記減算器２４Ａ、積分器２５Ａおよび減
算器２６Ａは、一方の油圧シリンダ１６Ａの他方の油圧
シリンダ１６Ｂに対する液圧室間差圧（以下、シリンダ
差圧ともいう）の差を、積分器２５Ａを介し指令信号入
力側にフィードバックして油圧シリンダ１６Ａへの指令
信号入力Ｖｃから減じるものであり、減算器２４Ｂ、積
分器２５Ｂおよび減算器２６Ｂは、油圧シリンダ１６Ｂ
の油圧シリンダ１６Ａに対する液圧室間差圧の差を、積
分器２５Ｂを介し指令信号入力側にフィードバックして
油圧シリンダ１６Ｂへの指令信号入力Ｖcから減じるも
のである。これにより、油圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂの
うち差圧の大きいシリンダ１６Ａ又は１６Ｂの差圧を低
下させ、差圧の小さいシリンダ１６Ｂ又は１６Ａの差圧
を高めるように、それぞれの入力指令信号Ｖｃが調整さ
れ、一対の液圧アクチュエータ間の出力が一致するよう
な補正がされ、フォースファイトが軽減されることにな
る。すなわち、信号処理コンピュータ１１は、一対の油
圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂの間のフォースファイトを補
償する手段としての機能を有している。

【００２６】このように構成された本実施形態の液圧サ
ーボアクチュエータシステムにおいては、一対のうち各
々の液圧アクチュエータの制御系統Ａ、Ｂにおいて、そ
のアクチュエータ１６Ａ又は１６Ｂの他の液圧アクチュ
エータ１６Ｂ又は１６Ａに対する差圧の差が、積分要素
２５Ａ、２５Ｂを介して負帰還され、液圧アクチュエー
タ１６Ａ、１６Ｂ間のフォースファイトを相殺するよう
にそれぞれの入力指令信号が補正されることから、フォ
ースファイトが軽減され、確実に補償される。

【００２７】すなわち、一対の油圧シリンダ１６Ａ、１
６Ｂの間にフォースファイトが生じるとき、静的には、
両油圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂの間にはそれぞれの作動
方向両側の液圧室の間に逆向きの等しい差圧（内圧の大
小関係が逆になる状態）を生じる。したがって、両者の
差圧の差を積分して負帰還することは、両者のシリンダ
差圧の差を積分して負帰還する制御を行うことになる。
また、積分器２５Ａ、２５Ｂを介してフィードバックす
ることにより、定常偏差を抑えることができる。したが
って、簡素な構成で確実なフォースファイト補償を行う
ことができ、安定性を向上させ、ループ・ゲインの増大
を図ることができる。

【００２８】このように、本実施形態においては、一対
の油圧シリンダを用いた場合に実質的にシリンダ差圧の
差をとることになるフィードバック制御を簡単な構成で
実現することができ、差圧の平均値を計算する必要がな
くなり、信号処理を容易・迅速にすることができるか
ら、抵抗ストで信頼性の高い舵面制御システム等を提供
することができる。

【００２９】なお、本実施形態においては、後段のサー
ボループをアナログ処理系としたがこれをディジタル処
理系にすることができることはいうまでもない。 （第２実施形態）

【００３０】図２は、第２実施形態に係る液圧サーボア
クチュエータシステムの要部構成を示すブロック線図で
ある。

【００３１】本実施形態は、上述の実施形態にける制御
対象１７を駆動すべく、油圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂと
同様な３つの油圧シリンダ（以下、油圧シリンダ１６
Ａ、１６Ｂ、１６Ｃという）をそれらの出力ロッドが互
いに拘束されるように並列又は直列に結合し、各アクチ
ュエータの制御系統を上述の実施形態における信号処理
コンピュータ１１とは異なるフォースファイト補償法を
採るフォースファイト補償手段を設けたもので、信号処
理コンピュータ以外の各制御系統における構成と作用は
上述と同様である。したがって、上述例との相違点につ
いてのみ詳述する。

【００３２】図２において、信号処理コンピュータ３１
は、３つの油圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの制御
系統の各々について、ディジタル信号に変換された油圧
シリンダ１６Ａ〜１６Ｃからの差圧フィードバック信号
Ｖｐa、Ｖｐb、Ｖｐcをそれぞれ入力する３つの第１の
減算器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃと、３つの油圧シリンダ
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃのそれぞれについて自らを除く
他の２つの油圧シリンダ（（１６Ｂ、１６Ｃ）、（１６
Ａ、１６Ｃ）、（１６Ａ、１６Ｂ））についての前記差
圧の平均値、すなわち（Ｖｐb＋Ｖｐc）／２、（Ｖｐa
＋Ｖｐc）／２、（Ｖｐa＋Ｖｐb）／２をそれぞれ算出
する平均差圧算出手段３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ（差圧算
出手段）と、３つの減算器３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃから
の信号を入力する３つの第２の減算器３４Ａ、３４Ｂ、
３４Ｃと、前記差圧の平均値と各液圧アクチュエータ１
６Ａ、１６Ｂ又は１６Ｃの差圧との差を、その差の零点
付近で入力に対し出力が線形性を持たずに一定となる不
感帯回路３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃと、減算器３４Ａ、３
４Ｂ、３４Ｃからの信号を不感帯回路３５Ａ、３５Ｂ、
３５Ｃを通して入力しその時間積分値に比例する出力を
減算器３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃにフィードバックする積
分器３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃと、を有している。

【００３３】第２の減算器３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは積
分器３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの出力を負帰還させること
で低周波の一次遅れ要素として機能し、第２の減算器３
４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃからの信号を不感帯回路３５Ａ、
３５Ｂ、３５Ｃを通して積分器３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ
に入れることで、これら全体に不感帯回路３５Ａ、３５
Ｂ、３５Ｃに対応する動作隙間を有するヒステリシス特
性を持たせるようになっている。前記動作隙間はフォー
スファイトを生じさせる通常誤差範囲に設定されてお
り、第２の減算器３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、不感帯回路
３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃおよび積分器３６Ａ、３６Ｂ、
３６Ｃを備えた信号処理コンピュータ３１は、各油圧シ
リンダ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの差圧とそのシリンダを
除く他の２つの油圧シリンダについて求めた前記差圧の
平均値との差を、前記非線形要素および一次遅れ要素を
介して各油圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの指令信
号入力側にフィードバックし、これを減算器２６Ａ、２
６Ｂ、２６Ｃにおいて指令信号入力Ｖcから減じること
により、３つの油圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの
間のフォースファイトを軽減するフォースファイト補償
手段を構成している。なお、差圧算出手段３３Ａ、３３
Ｂ、３３Ｃは、２つの差圧信号を加算入力する加算器３
７と、その加算結果に０．５倍のかけ算を行う回路３８
で構成されている。差圧算出手段３３Ａ、３３Ｂ、３３
Ｃにより前記差圧の平均値を求める代わりに、差圧フィ
ードバック信号Ｖｐa、Ｖｐb、Ｖｐcを比較してその最
大、最小間の適当な値を中間値の差圧信号とし、これと
各シリンダ差圧との差をとるようにしてもよい。

【００３４】このように、本実施形態においても、差圧
センサ２１Ａ、２１Ｂによって各油圧シリンダ１６Ａ、
１６Ｂ、１６Ｃの一対の液圧室間の差圧が検出されると
ともに、平均差圧算出手段３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃによ
って少なくとも２つの油圧シリンダ間における前記差圧
の平均値が算出され、その平均値と各油圧シリンダ１６
Ａ、１６Ｂ又は１６Ｃの差圧との差が、該差の零点付近
を動作隙間とする非線形要素および一次遅れ要素を介し
て該各油圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂ又は１６Ｃを制御す
る電油圧サーボ弁の指令信号入力側にフィードバックさ
れる。そして、非線形要素および一次遅れ要素が、差圧
の平均値と各油圧シリンダ１６Ａ、１６Ｂ又は１６Ｃの
差圧との差を入力する第１の減算器３４Ａ〜３４Ｃと、
これらからの信号を入力する不感帯回路３５Ａ〜３５Ｃ
と、その不感帯回路３５Ａ〜３５Ｃの出力の時間積分値
に比例する出力を減算器３４Ａ〜３４Ｃにフィードバッ
クする積分器３６Ａ〜３６Ｃとから構成されているの
で、第２の減算器３４Ａ〜３４Ｃからみた不感帯回路３
５Ａ〜３５Ｃおよび積分器３６Ａ〜３６Ｃを含む閉ルー
プの非線形特性をヒステリシスとして、サーボループの
非線形によって生じるリミットサイクルを補償すること
ができる。すなわち、信号処理コンピュータ３１は、リ
ミットサイクルを抑制する抑制手段としても機能する。

【００３５】さらに、積分器３６Ａ〜３６Ｃおよび第２
の減算器３４Ａ〜３４Ｃの閉ループを構成することで低
周波の1次遅れの機能を持たせ、積分器３６Ａ〜３６Ｃ
の存在にもかかわらずループゲインの増大を図って十分
なフォースファイト補償効果を得ることができる。ま
た、各油圧シリンダ１６Ａ〜１６Ｃの差圧と比較する差
圧平均値を、各自のシリンダを除く他の２つの油圧シリ
ンダ間における差圧平均値とすることから、平均差圧算
出手段３３Ａ〜３３Ｃによる計算処理を容易・迅速にす
ることができる。

【００３６】なお、フォースファイト補償手段の一部を
構成する前記非線形要素は、不感帯を用いるものに限ら
れるものではなく、例えば図３又は図４に示すように、
前記差圧の平均値（（Ｖｐb＋Ｖｐc）／２、（Ｖｐa＋
Ｖｐc）／２、（Ｖｐa＋Ｖｐb）／２）と各油圧シリン
ダ１６Ａ〜１６Ｃの差圧Ｖｐa、Ｖｐb、Ｖｐcとの差を
入力するヒステリシス回路４５又は５５によって構成す
ることができ、また、リミットサイクルの補償要素とし
て積分器および減算器を含む閉ループの一次遅れに代え
て、一次遅れ回路４６や積分器５６を設けるようにして
もよい。

【００３７】さらに、サーボループの非線形性により発
生するリミットサイクルを抑制する何らかの非線形要素
からなる抑制手段６０をフォースファイト補償手段の外
部に設けた場合には、前記差圧の平均値（（Ｖｐb＋Ｖ
ｐc）／２、（Ｖｐa＋Ｖｐc）／２、（Ｖｐa＋Ｖｐb）
／２）と各油圧シリンダ１６Ａ〜１６Ｃの差圧Ｖｐa、
Ｖｐb、Ｖｐcとの差を、図５又は図６に示すように、一
次遅れ要素６６又は積分器７６を介して各指令信号入力
側にフィードバックするようにし、その一次遅れ要素６
６又は積分器７６が前記抑制手段６０と協働して複数の
油圧シリンダ１６Ａ〜１６Ｃのフォースファイトを軽減
するようにすることも考えられる。そして、このように
しても、サーボループ内に前記非線形性を補償するため
の要素を設けることなく、上述の各実施形態と同等なフ
ォースファイト補償効果を期待することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、一の液圧アクチュエー
タの他の液圧アクチュエータに対する液圧室間の差圧の
差を、積分要素又は一次遅れ要素を介して指令信号入力
側にフィードバックすることにより、液圧アクチュエー
タ間のフォースファイトを相殺しているので、アクチュ
エータの分解能を低下させることなく、フォースファイ
トを有効に軽減、補償することができる。しかも、サー
ボループの非線形性等により発生するリミットサイクル
を、非線形要素をフォースファイト補償手段と協働させ
る抑制手段によって有効に抑制することができるので、
サーボループ内に前記非線形性を補償するための複雑な
補償要素を設けることなく、上述したフォースファイト
の軽減、補償効果を得ることができる。

【００３９】また、各液圧アクチュエータについての前
記差圧と平均差圧算出手段により算出した差圧の平均値
との差を、前記差圧の差とするので、何れかのアクチュ
エータに故障等が生じたりしても、安定した信号処理を
行うことができる。

【００４０】さらに、フィードバック経路中の非線形要
素をフォースファイトを生じさせる通常誤差範囲を動作
隙間とすることで、リミットサイクルを容易に防止する
ことができ、一次遅れ要素によりフォースファイト補償
ループの安定性を強化すれば、安定性の向上とループ・
ゲインの増大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る液圧サーボアクチ
ュエータシステムの概略構成を示すブロック線図であ
る。

【図２】本発明の第２実施形態に係る液圧サーボアクチ
ュエータシステムの要部概略構成を示すブロック線図で
ある。

【図３】第２実施形態における安定性補償部内の非線形
要素をヒステリシスとした一変形態様を示すブロック線
図である。

【図４】第２実施形態における安定性補償部内の非線形
要素をヒステリシスとした他の変形態様を示すブロック
線図である。

【図５】第２実施形態における安定性補償部に非線形要
素を設けずに一次遅れ回路のみを設け、外部でサーボル
ープの非線形の影響を除去するようにした一変形態様を
示すブロック線図である。

【図６】第２実施形態における安定性補償部に非線形要
素を設けずに積分器のみを設け、外部でサーボループの
非線形の影響を除去するようにした他の変形態様を示す
ブロック線図である。

【符号の説明】

１１ 信号処理コンピュータ（フォースファイト補償
手段） １２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 減算器 １３Ａ、１３Ａ プリアンプ １４Ａ、１４Ｂ カレントアンプ １５Ａ、１５Ｂ 電油圧サーボ弁（電気液圧サーボ
弁） １６Ａ、１６Ｂ 油圧シリンダ（液圧アクチュエー
タ） １７ 制御対象 １８Ａ、１８Ｂ 位置検出器 １９Ａ、１９Ｂ 復調器 ２０Ａ、２０Ｂ フィルタ ２１Ａ、２１Ｂ 差圧センサ（差圧検出手段） ２２Ａ、２２Ｂ 復調器 ２３Ａ、２３Ｂ フィルタ ２４Ａ、２４Ｂ 減算器 ２５Ａ、２４Ｂ 積分器（積分要素） ２６Ａ、２６Ｂ 減算器 ３１ 信号処理コンピュータ（フォースファイト補償
手段、抑制手段） ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ 平均差圧算出手段 ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ 減算器（一次遅れ要素） ３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ 不感帯回路（非線形要素） ３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃ 積分器（一次遅れ要素） ４５、５５ ヒステリシス回路（非線形要素） ４６、６６ 一次遅れ回路 ５６、７６ 積分器 ６０ 抑制手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−4601（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−186601（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−26301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−30533（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−314502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−310001（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F15B 9/09 G05B 11/36 501 B64C 13/40

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電油圧サーボ弁により制御される複数の液
   圧アクチュエータの出力ロッドが、互いに拘束されると
   ともにそれぞれの液圧アクチュエータにおける一対の液
   圧室の差圧によって作動し、該拘束された出力ロッドの
   位置と指令信号入力とに応じて各液圧アクチュエータが
   フィードバック制御される液圧サーボアクチュエータシ
   ステムにおいて、 各液圧アクチュエータの一対の液圧室の間の差圧を検出
   する差圧検出手段と、 一の液圧アクチュエータの他の液圧アクチュエータに対
   する前記差圧の差を、積分要素又は一次遅れ要素を介し
   て該一の液圧アクチュエータを制御する電油圧サーボ弁
   の指令信号入力側にフィードバックすることにより、前
   記複数の液圧アクチュエータ間のフォースファイトを軽
   減するフォースファイト補償手段と、 前記差圧の差をフィードバックする経路中に非線形要素
   を介在させることで、サーボループの非線形性等により
   発生するリミットサイクルを抑制する抑制手段と、少なくとも２つの液圧アクチュエータについての前記液
   圧室間の差圧の平均値を算出し、又は、全ての液圧アク
   チュエータの液圧室間の差圧を比較したとき最大 、 最小
   の間の差圧値となるいずれかの液圧アクチュエータの液
   圧室間の差圧を前記差圧の平均値に代わる中間値として
   求める差圧算出手段と、を具備し、 前記フォースファイト補償手段が、各液圧アクチュエー
   タについての前記差圧と該差圧算出手段により算出した
   差圧の平均値又は中間値との差を、前記差圧の差とする
   ことを特徴とする液圧サーボアクチュエータシステム。
2. 【請求項２】前記非線形要素がヒステリシス特性を有す
   ることを特徴とする請求項１に記載の液圧サーボアクチ
   ュエータシステム。
3. 【請求項３】電油圧サーボ弁により制御される複数の液
   圧アクチュエータの出力ロッドが、互いに拘束されると
   ともにそれぞれの液圧アクチュエータにおける一対の液
   圧室の差圧によって作動し、該拘束された出力ロッドの
   位置と指令信号入力とに応じて各液圧アクチュエータが
   フィードバック制御される液圧サーボアクチュエータシ
   ステムにおいて、 各液圧アクチュエータの一対の液圧室の間の差圧を検出
   する差圧検出手段と、 少なくとも２つの液圧アクチュエータについての前記差
   圧の平均値を算出し、又は、全ての液圧アクチュエータ
   の液圧室間の差圧を比較したとき最大、最小の間の差圧
   値となるいずれかの液圧アクチュエータの液圧室間の差
   圧を前記差圧の平均値に代わる中間値として求める差圧
   算出手段と、 前記差圧の平均値又は前記中間値と、各液圧アクチュエ
   ータの差圧との差を、減算器と不感帯および積分器とを
   介して、該各液圧アクチュエータを制御する電油圧サー
   ボ弁の指令信号入力側にフィードバックするとともに、
   積分器の出力を不感帯の前の前記減算器にフィードバッ
   クすることにより、前記複数の液圧アクチュエータ間の
   フォースファイトを軽減するフォースファイト補償手段
   と、を設け、 サーボループの非線形性等により発生するリミットサイ
   クルを抑制しつつ、液圧アクチュエータ間のフォースフ
   ァイトを軽減するようにしたことを特徴とする液圧サー
   ボアクチュエータシステム。
4. 【請求項４】前記液圧アクチュエータが３つ以上設けら
   れるとともに、 各１つの液圧アクチュエータの液圧室間の差圧と、該ア
   クチュエータを除く他の２つ以上の液圧アクチュエータ
   についての差圧の平均値との差が、前記指令信号入力側
   にフィードバックされるようにしたことを特徴とする請
   求項１〜３のいずれかに記載の液圧サーボアクチュエー
   タシステム。
5. 【請求項５】前記液圧アクチュエータが３つ以上の奇数
   台並列結合されるとともに、 各液圧アクチュエータの液圧室間の差圧と、全ての液圧
   アクチュエータの液圧室間の差圧を比較したとき中間の
   差圧値となるいずれかの液圧アクチュエータの液圧室間
   の差圧との差が、前記指令信号入力側にフィードバック
   されるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の液圧サーボアクチュエータシステム。