JPH01110884A - 可変吐出量ポンプの流量圧力制御装置 - Google Patents
可変吐出量ポンプの流量圧力制御装置Info
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- JPH01110884A JPH01110884A JP17188287A JP17188287A JPH01110884A JP H01110884 A JPH01110884 A JP H01110884A JP 17188287 A JP17188287 A JP 17188287A JP 17188287 A JP17188287 A JP 17188287A JP H01110884 A JPH01110884 A JP H01110884A
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Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Pumps (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】
(産業上の利用分野)
本発明は、シリンダ等の負荷停止時にそれまでの流量制
御から停止圧力を一定値に保つための圧力制御に切換え
る可変吐出量ポンプの流量圧力制御装置に関する。
御から停止圧力を一定値に保つための圧力制御に切換え
る可変吐出量ポンプの流量圧力制御装置に関する。
(従来技術)
従来、この種の流量圧力制御装置としては、例えば第5
図に示すようなものがある。
図に示すようなものがある。
第5図において、1は可変吐出量ポンプであり、例えば
入力電圧又は入力電流を変化させることにより斜板の角
度を変え、これによってビストンストロークが変わって
吐出量を変化させることができる。
入力電圧又は入力電流を変化させることにより斜板の角
度を変え、これによってビストンストロークが変わって
吐出量を変化させることができる。
2は流量制御用のサーボ増幅器、3は圧力制御用のサー
ボ増幅器、4はサーボ増幅器2,3の出力を切換えるス
イッチ、5はスイッチ4を切換制御するための電圧比較
器、更に、6は制御負荷となるシリンダである。
ボ増幅器、4はサーボ増幅器2,3の出力を切換えるス
イッチ、5はスイッチ4を切換制御するための電圧比較
器、更に、6は制御負荷となるシリンダである。
このような流量圧力制御装置にあっては、通常の流量制
御のときには、スイッチ4はA側に切換わっており、可
変容量ポンプ1の斜板に取付けた角度センサからの斜板
角度θ、即ちポンプ吐出流量Qを検出し、流量指示値(
設定流量)QCとの偏差を加算点7で得てサーボ増幅器
2に入力し、流量指示値QCを保つように可変吐出量ポ
ンプ1の吐出♀をフィードバック制御し、その結果、シ
リンダ6は一定の移動速度で駆動される。
御のときには、スイッチ4はA側に切換わっており、可
変容量ポンプ1の斜板に取付けた角度センサからの斜板
角度θ、即ちポンプ吐出流量Qを検出し、流量指示値(
設定流量)QCとの偏差を加算点7で得てサーボ増幅器
2に入力し、流量指示値QCを保つように可変吐出量ポ
ンプ1の吐出♀をフィードバック制御し、その結果、シ
リンダ6は一定の移動速度で駆動される。
このような流量制御によるシリンダ6の駆動でストロー
クエンドに達して機械的に停止すると、シリンダ6内の
圧力が急激に上昇し始める。
クエンドに達して機械的に停止すると、シリンダ6内の
圧力が急激に上昇し始める。
電圧比較器5には、基準電圧として圧力指示値pcから
所定値αを差し引いた(PC−α)が加算点8から与え
られており、シリンダ6のストロークエンドでの停止で
上昇した吐出圧力Pが圧力指示値pcより僅かに低い(
PC−α)に達すると電圧比較器5の出力が反転してス
イッチ4をB側に切換え、加算点9からの偏差(Pc−
P)に基づくサーボ増幅器3の出力で停止圧力Pを圧力
指示値1)cに保つように可変吐出量ポンプ1の吐出量
を制御する圧力制御が行なわれる。
所定値αを差し引いた(PC−α)が加算点8から与え
られており、シリンダ6のストロークエンドでの停止で
上昇した吐出圧力Pが圧力指示値pcより僅かに低い(
PC−α)に達すると電圧比較器5の出力が反転してス
イッチ4をB側に切換え、加算点9からの偏差(Pc−
P)に基づくサーボ増幅器3の出力で停止圧力Pを圧力
指示値1)cに保つように可変吐出量ポンプ1の吐出量
を制御する圧力制御が行なわれる。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、このような従来の流量圧力制御装置にあ
っては、流量制御から圧力制御への切換えを、吐出圧力
Pが圧力指示値PCより僅かに低い(PC−α)に達し
たときに切換えるようにしていたため、例えば第6図に
示すように、流量制御の流量指示値Qcが大流量のとき
、又はストロークエンドに達したときのシリンダ容積が
小さいときには、圧ノJ制御を行なってもポンプの応答
遅れにより必要以上の流体吐出がなされてしまい、圧力
指示値pcに対し極めて大きなオーバーシュートΔPを
発生してしまう。
っては、流量制御から圧力制御への切換えを、吐出圧力
Pが圧力指示値PCより僅かに低い(PC−α)に達し
たときに切換えるようにしていたため、例えば第6図に
示すように、流量制御の流量指示値Qcが大流量のとき
、又はストロークエンドに達したときのシリンダ容積が
小さいときには、圧ノJ制御を行なってもポンプの応答
遅れにより必要以上の流体吐出がなされてしまい、圧力
指示値pcに対し極めて大きなオーバーシュートΔPを
発生してしまう。
一方、オーバーシュートを減らすためにサーボ増幅器3
のゲインを非常に低くすると、停止圧力が圧力指示値p
cに安定するまでの静停時間が長くなり、制御精度が落
ちるという問題があった。
のゲインを非常に低くすると、停止圧力が圧力指示値p
cに安定するまでの静停時間が長くなり、制御精度が落
ちるという問題があった。
(問題点を解決するための手段)
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、負荷停止時に行なう流量制御から圧力制御への切
換えにおいて、停止圧力のオーバーシュートを起こすと
こなく短時間で停止設定圧力を保つ圧力制御に移行でき
るようにした制御応答及び制御精度の優れた可変吐出量
ポンプの流量圧力制御装置を提供することを目的とする
。
ので、負荷停止時に行なう流量制御から圧力制御への切
換えにおいて、停止圧力のオーバーシュートを起こすと
こなく短時間で停止設定圧力を保つ圧力制御に移行でき
るようにした制御応答及び制御精度の優れた可変吐出量
ポンプの流量圧力制御装置を提供することを目的とする
。
この目的を達成するため本発明にあっては、制御負荷が
停止するまで設定流量を保つようにポンプ吐出量を制御
する流量制御を行ない、前記制御負荷の停止時に上昇す
る吐出圧力を設定停止圧力に保つようにポンプ吐出量を
制御する圧力制御に切換える可変吐出量ポンプの流量圧
力制御装置に於いて、制御負荷が停止したときの吐出圧
力の上昇速度から現時点の吐出圧力が設定停止圧力に達
するまでに必要な残存吐出容積、及び吐出停止を現時点
で行なったときにポンプの動作遅れにより吐出してしま
う余剰吐出容積のそれぞれを所定周期毎に予測演算する
予測演算手段と:該予測演算手段で得られた残存吐出容
積と余剰吐出容積が一致したときにポンプの吐出停止又
は停止漏れ流量に基づく固定吐出量への制御を指令する
予測制御手段と:を設けるようにしたものである。
停止するまで設定流量を保つようにポンプ吐出量を制御
する流量制御を行ない、前記制御負荷の停止時に上昇す
る吐出圧力を設定停止圧力に保つようにポンプ吐出量を
制御する圧力制御に切換える可変吐出量ポンプの流量圧
力制御装置に於いて、制御負荷が停止したときの吐出圧
力の上昇速度から現時点の吐出圧力が設定停止圧力に達
するまでに必要な残存吐出容積、及び吐出停止を現時点
で行なったときにポンプの動作遅れにより吐出してしま
う余剰吐出容積のそれぞれを所定周期毎に予測演算する
予測演算手段と:該予測演算手段で得られた残存吐出容
積と余剰吐出容積が一致したときにポンプの吐出停止又
は停止漏れ流量に基づく固定吐出量への制御を指令する
予測制御手段と:を設けるようにしたものである。
(作用)
このような構成を僅えた本発明の可変吐出量ポンプの流
量圧力制御装置にあっては、制御負荷としてのシリンダ
の停止で吐出圧力が上昇を始めると、所定周期毎に上昇
速度に基づいて現時点から設定停止圧力に達するまでに
必要な残存吐出容積vrを予測演算すると共に、ポンプ
の吐出停止を現時点で行なったときにポンプの動作遅れ
により吐出してしまう余剰吐出容積veを予測演算し、
残存吐出容積yrが余剰吐出容積■e以上となった時に
、例えばポンプの吐出停止を指令する。
量圧力制御装置にあっては、制御負荷としてのシリンダ
の停止で吐出圧力が上昇を始めると、所定周期毎に上昇
速度に基づいて現時点から設定停止圧力に達するまでに
必要な残存吐出容積vrを予測演算すると共に、ポンプ
の吐出停止を現時点で行なったときにポンプの動作遅れ
により吐出してしまう余剰吐出容積veを予測演算し、
残存吐出容積yrが余剰吐出容積■e以上となった時に
、例えばポンプの吐出停止を指令する。
このため吐出停止によりポンプに動作遅れがあっても、
動作遅れにより吐出されてしまう余剰吐出容積Veは設
定停止圧力に到達させるために必要な残存吐出容積yr
に一致するか略等しいことから、吐出圧力が設定停止圧
力に達してもオーバーシュートは全く発生せず、この段
階で圧力制御に切換えることで、停止圧力を速やかに設
定値に保つことができる。
動作遅れにより吐出されてしまう余剰吐出容積Veは設
定停止圧力に到達させるために必要な残存吐出容積yr
に一致するか略等しいことから、吐出圧力が設定停止圧
力に達してもオーバーシュートは全く発生せず、この段
階で圧力制御に切換えることで、停止圧力を速やかに設
定値に保つことができる。
また予測制御による吐出停止が行なわれるまでは、流量
制御によって吐出圧力は急速に上昇しており、停止精度
を保つための圧力制御への移行時間は極めて短く、高い
制御応答を実現できる。
制御によって吐出圧力は急速に上昇しており、停止精度
を保つための圧力制御への移行時間は極めて短く、高い
制御応答を実現できる。
(実施例)
第1図は本発明の一実施例を示したブロック図である。
第1図において、1は可変吐出量ポンプであり、電圧入
力または電流入力に応じて斜板の傾斜角θを変えること
によってビストンストロークを変化させることができ、
これによって吐出流量を可変することができる。2は流
量制御用のサーボ増幅器であり、切換スイッチ4をA側
に切換えた状態で与えられる設定流量としての流量指示
値Qcと、可変吐出量ポンプ1の斜板傾斜角θに基づく
吐出流iQを入力した加算点7からの偏差信号に応じた
出力を生じ、吐出流ff1Qを流量指示値Qcに保つよ
うに可変吐出量ポンプ1の吐出量、即ち斜板傾斜角θを
フィードバック制御する。
力または電流入力に応じて斜板の傾斜角θを変えること
によってビストンストロークを変化させることができ、
これによって吐出流量を可変することができる。2は流
量制御用のサーボ増幅器であり、切換スイッチ4をA側
に切換えた状態で与えられる設定流量としての流量指示
値Qcと、可変吐出量ポンプ1の斜板傾斜角θに基づく
吐出流iQを入力した加算点7からの偏差信号に応じた
出力を生じ、吐出流ff1Qを流量指示値Qcに保つよ
うに可変吐出量ポンプ1の吐出量、即ち斜板傾斜角θを
フィードバック制御する。
また、サーボ増幅器2は後の説明で明らかにするように
、吐出量制御のためのサーボ出力を外部信号により強制
的に制御することかできる。
、吐出量制御のためのサーボ出力を外部信号により強制
的に制御することかできる。
3は圧力制御用のサーボ増幅器であり、加算点9から得
られる設定停止圧力としての圧力指示値pcと圧力セン
サで検出した可変吐出量ポンプ1の吐出圧力Pとの偏差
に応じた出力を生じ、サーボ増幅器3の出力はスイッチ
4がB側に切換わった状態で加算点7及びサーボ増幅器
2を介して可変吐出量ポンプ1に与えられ、可変吐出量
ポンプ1の吐出圧力Pを圧力指示値PCに保つようにフ
ィードバック制御する。
られる設定停止圧力としての圧力指示値pcと圧力セン
サで検出した可変吐出量ポンプ1の吐出圧力Pとの偏差
に応じた出力を生じ、サーボ増幅器3の出力はスイッチ
4がB側に切換わった状態で加算点7及びサーボ増幅器
2を介して可変吐出量ポンプ1に与えられ、可変吐出量
ポンプ1の吐出圧力Pを圧力指示値PCに保つようにフ
ィードバック制御する。
10は予測演算器であり、流量制御によりシリンダ6の
ピストンロッド6aが対象物11に接触して停止したと
きに、それまでの流量制御から吐出圧力を圧力指示値P
cで定まる所定の停止圧力を保つ圧力制御に切換える際
に、停止圧力を越えるオーバーシュートを起こすことな
く圧力指示値PCで定まる停止圧力となるように可変吐
出量ポンプ1の吐出量を最適制御するための予測演算を
行なう。
ピストンロッド6aが対象物11に接触して停止したと
きに、それまでの流量制御から吐出圧力を圧力指示値P
cで定まる所定の停止圧力を保つ圧力制御に切換える際
に、停止圧力を越えるオーバーシュートを起こすことな
く圧力指示値PCで定まる停止圧力となるように可変吐
出量ポンプ1の吐出量を最適制御するための予測演算を
行なう。
即ち、予測演算器10はシリンダ6のピストンロッド6
aが対象物11に接触して停止すると、所定のザンブリ
ング周明Ts毎に可変吐出量ボン □プ1の吐出流量
Q及び吐出圧力Pをサンプリングし、このサンプリング
値からシリンダ6の停止による吐出圧力の上昇速度に基
づいて現時点(サンプリング時点)から吐出圧力Pが設
定停止圧力PCに達するまでに必要な残りの吐出容量、
即ち、残存吐出容量Vrを予測演算する。
aが対象物11に接触して停止すると、所定のザンブリ
ング周明Ts毎に可変吐出量ボン □プ1の吐出流量
Q及び吐出圧力Pをサンプリングし、このサンプリング
値からシリンダ6の停止による吐出圧力の上昇速度に基
づいて現時点(サンプリング時点)から吐出圧力Pが設
定停止圧力PCに達するまでに必要な残りの吐出容量、
即ち、残存吐出容量Vrを予測演算する。
同時に予測演算器10は現時点(サンプリング時点)で
可変吐出量ポンプ1の吐出停止を行なったときに、ポン
プの動作遅れにより吐出されてしまう余剰吐出容積ve
を予測演算する。
可変吐出量ポンプ1の吐出停止を行なったときに、ポン
プの動作遅れにより吐出されてしまう余剰吐出容積ve
を予測演算する。
12は予測制御回路であり、予測演算器10でサンプル
周期Ts毎に予測演算された残存吐出容VIV rと余
剰吐出容積veを比較し、残存吐出容積vrが余剰吐出
容積\/eに一致したとき、または越えたときにサーボ
増幅器2に対し吐出停止を指令するか、またはシリンダ
6の停止位置における漏れ流量に対応した固定吐出11
4 Q Lの出力を指令する。更に、予測制御回路12
はサーボ増幅器2に対し吐出停止または固定吐出IQL
を吐出する指令を行なった後に、スイッチ4を流量制御
を行なうためのそれまでのA側からB側に切換えてサー
ボ増幅器3の出力による圧力制御に切換える制御機能を
有する。この圧力制御への切換えは、可変吐出量ポンプ
1の吐出圧力Pが圧力指示値PCに一致したとき、もし
くは予め定めた所定時間T〜Vを経過したときに行なう
ようになる。
周期Ts毎に予測演算された残存吐出容VIV rと余
剰吐出容積veを比較し、残存吐出容積vrが余剰吐出
容積\/eに一致したとき、または越えたときにサーボ
増幅器2に対し吐出停止を指令するか、またはシリンダ
6の停止位置における漏れ流量に対応した固定吐出11
4 Q Lの出力を指令する。更に、予測制御回路12
はサーボ増幅器2に対し吐出停止または固定吐出IQL
を吐出する指令を行なった後に、スイッチ4を流量制御
を行なうためのそれまでのA側からB側に切換えてサー
ボ増幅器3の出力による圧力制御に切換える制御機能を
有する。この圧力制御への切換えは、可変吐出量ポンプ
1の吐出圧力Pが圧力指示値PCに一致したとき、もし
くは予め定めた所定時間T〜Vを経過したときに行なう
ようになる。
次に、第2図を参照して第1図に示した予測演算器10
及び予測制御回路12による可変吐出量ポンプ1の制御
原理を作用と共に説明する。
及び予測制御回路12による可変吐出量ポンプ1の制御
原理を作用と共に説明する。
第2図は流量指示値Qcに基づく可変吐出量ポンプ1の
流量制御による吐出量を受けてシリンダ6が対象物11
に接触して停止したときの吐出圧力及び流量の変化を示
している。
流量制御による吐出量を受けてシリンダ6が対象物11
に接触して停止したときの吐出圧力及び流量の変化を示
している。
即ち、時刻toでシリンダ6のシリンダロッド6aが対
象物11に接触したとすると、シリンダ6のピストンの
動きが阻止され、このとき吐出量ポンプ1は流量制御に
より流量指示値Qcに一致する流量Qを吐出しているこ
とから、シリンダ6が停止した時刻toからシリンダの
内部圧力、即ちポンプ吐出圧力が上昇する。
象物11に接触したとすると、シリンダ6のピストンの
動きが阻止され、このとき吐出量ポンプ1は流量制御に
より流量指示値Qcに一致する流量Qを吐出しているこ
とから、シリンダ6が停止した時刻toからシリンダの
内部圧力、即ちポンプ吐出圧力が上昇する。
このシリンダ停止時の吐出圧力の上昇は、P=1/Vβ
foQdt十p。
foQdt十p。
但し、■は負荷容積、βは作動流体圧縮率となり、吐出
流量Qが一定であれば、 P= (Q/Vβ)t+p。
流量Qが一定であれば、 P= (Q/Vβ)t+p。
となって第2図に示すように直線的に上昇する。
そこで、第1図の予測演算器10にあっては、シリンダ
6が停止した時刻toから所定のサンプリング周期TS
毎に吐出流IQ及び吐出圧力Pをサンプリングする。
6が停止した時刻toから所定のサンプリング周期TS
毎に吐出流IQ及び吐出圧力Pをサンプリングする。
ここで、現在時点くあるサンプリング時点〉の吐出圧力
をpnとし、サンプリング周期TS前の吐出圧力をpn
−1とすれば、それぞれ次式で表すことができる。
をpnとし、サンプリング周期TS前の吐出圧力をpn
−1とすれば、それぞれ次式で表すことができる。
P’n−(Q/Vβ)を十P。
Pn−1= (Q/Vβ) (t−tp )+P。
そこで、吐出圧力がPn−1からPnに上昇するまでの
上昇速度、即ち傾きを与える(Q/Vβ)を求めるため
両者の差をとると次式のようにして傾き、即ち圧力上昇
速度が定まる。
上昇速度、即ち傾きを与える(Q/Vβ)を求めるため
両者の差をとると次式のようにして傾き、即ち圧力上昇
速度が定まる。
Pn −Pn−1= (Q/Vβ)tpQ/Vβ= (
Pn −Pn−1) /lpこれによって、現時点tn
から設定停止圧力となる圧力指示値pcに到達するまで
の残り時間trは、 (Pn −Pc ) /lr = (Pn −Pn−1
) /1ptr = ((Pc’−Pn ) / (P
n −Pn−1))t。
Pn −Pn−1) /lpこれによって、現時点tn
から設定停止圧力となる圧力指示値pcに到達するまで
の残り時間trは、 (Pn −Pc ) /lr = (Pn −Pn−1
) /1ptr = ((Pc’−Pn ) / (P
n −Pn−1))t。
として演算することができ、その結果、現在時刻tnか
ら残り時間trの間、可変吐出量ポンプ1が吐出する流
体の容積、即ら残存吐出容積vrは、Vr =Q−tr として予測演算することができる。
ら残り時間trの間、可変吐出量ポンプ1が吐出する流
体の容積、即ら残存吐出容積vrは、Vr =Q−tr として予測演算することができる。
ところで、現在時刻tnから吐出圧力Pが圧力指示値P
Cに達するtr時間後に、可変吐出量ポンプ1に吐出停
止を指令して斜板角度を変えることで吐出停止またはシ
リンダ停止時の漏れ流量に基づく固定吐出量に減少させ
ても、可変吐出量ポンプ1はポンプ自体の動作遅れによ
って直ちに吐出停止または所定量に減少させることがで
きず、吐出オーバーとなって吐出量がオーバーとなった
分、停止圧力を上昇させてしまう。そこで、第1図の予
測演算器10にあっては、現時点でポンプの吐出停止を
行なったときにポンプの動作遅れにより吐出されてしま
う余剰吐出容積■eを演算する。このポンプの動作遅れ
による余剰吐出容積■eの算出はポンプ毎に性能がバラ
ツキ、また運転条件により動作遅れが異なることから極
めてむずかしいが、例えば可変吐出量ポンプ1の流量制
御遅れを一時遅れとすれば、余剰吐出容積Veは次式で
表Jことができる。
Cに達するtr時間後に、可変吐出量ポンプ1に吐出停
止を指令して斜板角度を変えることで吐出停止またはシ
リンダ停止時の漏れ流量に基づく固定吐出量に減少させ
ても、可変吐出量ポンプ1はポンプ自体の動作遅れによ
って直ちに吐出停止または所定量に減少させることがで
きず、吐出オーバーとなって吐出量がオーバーとなった
分、停止圧力を上昇させてしまう。そこで、第1図の予
測演算器10にあっては、現時点でポンプの吐出停止を
行なったときにポンプの動作遅れにより吐出されてしま
う余剰吐出容積■eを演算する。このポンプの動作遅れ
による余剰吐出容積■eの算出はポンプ毎に性能がバラ
ツキ、また運転条件により動作遅れが異なることから極
めてむずかしいが、例えば可変吐出量ポンプ1の流量制
御遅れを一時遅れとすれば、余剰吐出容積Veは次式で
表Jことができる。
Ve =QTp (1−e−’ff )但し、Q
;吐出停止直前の吐出量 Tp;ポンプの時定数 t;停止指令からの経過時間 ここで、e Tpが t>2Tpであればe4七〇とみることができ、よって
、 Ve今QTp となる。
;吐出停止直前の吐出量 Tp;ポンプの時定数 t;停止指令からの経過時間 ここで、e Tpが t>2Tpであればe4七〇とみることができ、よって
、 Ve今QTp となる。
そこで予測演算器10にあっては、余剰吐出容積Vrを
演算するための吐出圧力Pのサンプリングと同時に、吐
出流量Q、即ちポンプ斜板角度θを測定し、現時点で吐
出停止を行なったとした時の余剰吐出容積Veを算出す
るようになる。
演算するための吐出圧力Pのサンプリングと同時に、吐
出流量Q、即ちポンプ斜板角度θを測定し、現時点で吐
出停止を行なったとした時の余剰吐出容積Veを算出す
るようになる。
このように予測演算器10で所定のサンプリング周期毎
に演算された残存吐出容積Vr及び余剰吐出容積veの
それぞれは予測制御回路12に与えられて両者の比較判
別が行なわれる。
に演算された残存吐出容積Vr及び余剰吐出容積veの
それぞれは予測制御回路12に与えられて両者の比較判
別が行なわれる。
即ち、予測制御回路12は予測演算器10から得られた
残存吐出容積Vrと余剰吐出容積VeがVr =Veと
なったときにサーボ増幅器2に対し吐出停止またはシリ
ンダ6側の油圧系における漏れ流量分に相当した固定吐
出量への減少を指令する。そして可変吐出量ポンプ1の
時定数Tpの2〜3倍に相当する固定時間Tw=2TI
)〜3Tpを経過したとき、または吐出圧力が圧力指示
値PCに略一致するまではフィードバックループによる
制御演算を停止させ、固定時間TW経過時またはpc〜
Pとなったときにスイッチ4をB側に切換えてサーボ増
幅器3による本来の停止圧力制御を行なわせる。
残存吐出容積Vrと余剰吐出容積VeがVr =Veと
なったときにサーボ増幅器2に対し吐出停止またはシリ
ンダ6側の油圧系における漏れ流量分に相当した固定吐
出量への減少を指令する。そして可変吐出量ポンプ1の
時定数Tpの2〜3倍に相当する固定時間Tw=2TI
)〜3Tpを経過したとき、または吐出圧力が圧力指示
値PCに略一致するまではフィードバックループによる
制御演算を停止させ、固定時間TW経過時またはpc〜
Pとなったときにスイッチ4をB側に切換えてサーボ増
幅器3による本来の停止圧力制御を行なわせる。
このような予測演算器10及び予測制御回路12による
制御を第2図について具体的に説明すると、シリンダ6
が対象物11に接触して停止した時刻toの時点から流
量制御により一定の流量指示値Qcに応じた吐出流量が
得られていることから吐出圧力は直線的に増加し、所定
のサンプリング周期Ts毎に予測演算器10が残存吐出
容積■r及び余剰吐出容積veを演算して予測制御回路
12に出力する。予測制御回路12は残存吐出容積Vr
が余剰吐出容積veに一致するかそれ以上になるかを監
視しており、例えば時刻tnのタイミングでVe−Vr
になったとすると、例えばサーボ増幅器に停止時のシリ
ンダ6側の油圧系統の漏れ流量分に相当する固定流量Q
Lへの減少を指令し、これを受けて可変吐出量ポンプ1
の斜板角度が変化されて吐出流量が固定流量QLに向か
って減少し、この吐出量の減少に伴って直線的に上昇し
ていた吐出圧力の上昇速度も抑えられ、時刻tnで予測
された圧力指示値PCに達するまでに必要な残存吐出容
量yrは、同時に予測された余剰吐出容積Veに等しい
ことから、吐出圧力はオーバーシュートを生ずることな
く圧力指示値PCに達する。そして、時刻tnから2T
p〜3Tpに相当する固定時間TWが経過したとき、ま
たは吐出圧力Pが圧力指示値Pcに略一致したときにス
イッチ4をB側に切換えてサーボ増幅器3による圧力制
御に切換ねり、流量制御から圧力制御に切換ねってもオ
ーバーシュートを発生しないことから切換ショックは全
く起きないか起きても無視できる程度に小さい。
制御を第2図について具体的に説明すると、シリンダ6
が対象物11に接触して停止した時刻toの時点から流
量制御により一定の流量指示値Qcに応じた吐出流量が
得られていることから吐出圧力は直線的に増加し、所定
のサンプリング周期Ts毎に予測演算器10が残存吐出
容積■r及び余剰吐出容積veを演算して予測制御回路
12に出力する。予測制御回路12は残存吐出容積Vr
が余剰吐出容積veに一致するかそれ以上になるかを監
視しており、例えば時刻tnのタイミングでVe−Vr
になったとすると、例えばサーボ増幅器に停止時のシリ
ンダ6側の油圧系統の漏れ流量分に相当する固定流量Q
Lへの減少を指令し、これを受けて可変吐出量ポンプ1
の斜板角度が変化されて吐出流量が固定流量QLに向か
って減少し、この吐出量の減少に伴って直線的に上昇し
ていた吐出圧力の上昇速度も抑えられ、時刻tnで予測
された圧力指示値PCに達するまでに必要な残存吐出容
量yrは、同時に予測された余剰吐出容積Veに等しい
ことから、吐出圧力はオーバーシュートを生ずることな
く圧力指示値PCに達する。そして、時刻tnから2T
p〜3Tpに相当する固定時間TWが経過したとき、ま
たは吐出圧力Pが圧力指示値Pcに略一致したときにス
イッチ4をB側に切換えてサーボ増幅器3による圧力制
御に切換ねり、流量制御から圧力制御に切換ねってもオ
ーバーシュートを発生しないことから切換ショックは全
く起きないか起きても無視できる程度に小さい。
第3図は第1図の実施例における予測演算器10および
予測制御回路12の具体的実施例を示したブロック図で
あり、圧力指示値PC1吐出圧力P及び吐出流1(斜板
角度θ)を所定周期毎に順次入力するアナログマルチプ
レクサ14と、アナログマルチプレクサ14の出力をデ
ジタル信号に変換するA/Dコンバータ15と、残存吐
出音’IA V r及び余剰吐出容積veの演算及びこ
れらの演算結果の比較に基づく制御出力をサーボ増幅器
2及びスイッチ4に対して行なうマイクロプロセッサ1
6で構成される。
予測制御回路12の具体的実施例を示したブロック図で
あり、圧力指示値PC1吐出圧力P及び吐出流1(斜板
角度θ)を所定周期毎に順次入力するアナログマルチプ
レクサ14と、アナログマルチプレクサ14の出力をデ
ジタル信号に変換するA/Dコンバータ15と、残存吐
出音’IA V r及び余剰吐出容積veの演算及びこ
れらの演算結果の比較に基づく制御出力をサーボ増幅器
2及びスイッチ4に対して行なうマイクロプロセッサ1
6で構成される。
この第3図に示したマイクロプロセッサ16による制御
は第4図のフローチャートに示される。
は第4図のフローチャートに示される。
即ち、第4図のフローチャートにおいて、まずステップ
S1でシリンダ6の対象物11、例えばストッパに接触
して停止するか否か判別しており、ス]〜ツバに接触し
て停止するとステップS2でサンプル時刻に達したか否
かチエツクし、サンプル時刻に達するとステップS3に
進んでそのときの流ωQ及び圧力Pを読み込み、次のス
テップSのみで残存吐出容積vr及び余剰吐出容積■e
を計算し、ステップS5で両者を比較する。ステップS
5でVrがVQに等しいかそれ以上になるとステップS
6に進んでサーボ増幅器2に吐出停止命令または固定吐
出ff1QLへの減少を命令し、次のステップS7で固
定時間TWの経過または吐出圧力Pが圧力指示値Pcに
一致するか否か監視し、この条件が成立するとステップ
S8で吐出停止命令または固定吐出命令を解除し、ステ
ップS9でスイッチ4をB側に切換えることでサーボ増
幅器3による圧力制御に移行する。
S1でシリンダ6の対象物11、例えばストッパに接触
して停止するか否か判別しており、ス]〜ツバに接触し
て停止するとステップS2でサンプル時刻に達したか否
かチエツクし、サンプル時刻に達するとステップS3に
進んでそのときの流ωQ及び圧力Pを読み込み、次のス
テップSのみで残存吐出容積vr及び余剰吐出容積■e
を計算し、ステップS5で両者を比較する。ステップS
5でVrがVQに等しいかそれ以上になるとステップS
6に進んでサーボ増幅器2に吐出停止命令または固定吐
出ff1QLへの減少を命令し、次のステップS7で固
定時間TWの経過または吐出圧力Pが圧力指示値Pcに
一致するか否か監視し、この条件が成立するとステップ
S8で吐出停止命令または固定吐出命令を解除し、ステ
ップS9でスイッチ4をB側に切換えることでサーボ増
幅器3による圧力制御に移行する。
尚、ステップS1の停止判別を行なわず、常時vr、■
eの演算比較を行なってもよい。
eの演算比較を行なってもよい。
次に、第1図の予測演算器10で演算する可変吐出量ポ
ンプ1の余剰吐出容積yeを算出するための他の実施例
を説明する。
ンプ1の余剰吐出容積yeを算出するための他の実施例
を説明する。
即ち、前述したように可変吐出母ポンプ1の余剰吐出容
積veの算出は精度が悪いことが予想されるが、ポンプ
構造、即ち、同一の機種であればポンプによるバラツキ
が少なく、略同様の挙動を示し、例えば吐出停止命令直
前の流ff1Qの関数、ve=f(Q今θ) となる。即ち、余剰吐出容積veはポンプ停止直前の流
ωQまたは斜板角度θによって略−収約に決定できる。
積veの算出は精度が悪いことが予想されるが、ポンプ
構造、即ち、同一の機種であればポンプによるバラツキ
が少なく、略同様の挙動を示し、例えば吐出停止命令直
前の流ff1Qの関数、ve=f(Q今θ) となる。即ち、余剰吐出容積veはポンプ停止直前の流
ωQまたは斜板角度θによって略−収約に決定できる。
そこでポンプ停止直前の初期値Q又はθが既知であれば
、余剰吐出容積Veは決定できるため、前述した余剰吐
出容積■eの一時遅れに基づく算出の代わりに、・初期
値Qを変数とし、そのときの余剰吐出容積Veを実験的
に求め、初期値Qをアドレスとして実験値■e@書き込
んだテーブルメモリを作成し、例えば第3図に示したマ
イクロプロセッサ16のメモリにテーブルデータを出き
込んで初期値Qに対応した余剰吐出容積■eを読出すこ
とで更に精度の高い制御が可能となる。
、余剰吐出容積Veは決定できるため、前述した余剰吐
出容積■eの一時遅れに基づく算出の代わりに、・初期
値Qを変数とし、そのときの余剰吐出容積Veを実験的
に求め、初期値Qをアドレスとして実験値■e@書き込
んだテーブルメモリを作成し、例えば第3図に示したマ
イクロプロセッサ16のメモリにテーブルデータを出き
込んで初期値Qに対応した余剰吐出容積■eを読出すこ
とで更に精度の高い制御が可能となる。
また、第1図の予測演算器10における残存吐出容積V
rの算出は、現時点の圧力pnと1周期前の圧力pn−
1のみを使用して圧力指示値pcに達するまでの残り時
間Trを予測していたが、これに加えて1周期前のpn
−1と2周期前のp n−2及び2周期前のp n−2
と3周期前のpn−3等を使用した複数の値の加算平均
等によって、更に余剰吐出容積Vrの演算精度を向上す
ることができる。
rの算出は、現時点の圧力pnと1周期前の圧力pn−
1のみを使用して圧力指示値pcに達するまでの残り時
間Trを予測していたが、これに加えて1周期前のpn
−1と2周期前のp n−2及び2周期前のp n−2
と3周期前のpn−3等を使用した複数の値の加算平均
等によって、更に余剰吐出容積Vrの演算精度を向上す
ることができる。
更に、第2図に示したようにシリンダ6が対象物11に
接触して停止した時刻to(fi近において吐出流量Q
は流量制御によりQ=QCとなる一定であることを前提
としたが、時刻to付近で流量Qを上昇させることで圧
力指示値PCに達するまでの応答速度を更に高めること
ができる。
接触して停止した時刻to(fi近において吐出流量Q
は流量制御によりQ=QCとなる一定であることを前提
としたが、時刻to付近で流量Qを上昇させることで圧
力指示値PCに達するまでの応答速度を更に高めること
ができる。
この場合、流ff1Qを一定とした場合には余剰吐出容
積■eを、 ■e=f(θ) としていたものを、 ■e=f(θ−(dθ/dt)) の2つのパラメータの関数とし、 dθ/dt =Qn −Qn−1 として余剰吐出容積veを求めるためのテーブルメモリ
を作成して初期値Q及び(Qn −Qn−1)によりテ
ーブルメモリの残存吐出容積veを読み出「ば、更に圧
力指示値pcで定まる停止圧力に達するまての圧力上昇
速度を早くして制御応答を高めることができる。
積■eを、 ■e=f(θ) としていたものを、 ■e=f(θ−(dθ/dt)) の2つのパラメータの関数とし、 dθ/dt =Qn −Qn−1 として余剰吐出容積veを求めるためのテーブルメモリ
を作成して初期値Q及び(Qn −Qn−1)によりテ
ーブルメモリの残存吐出容積veを読み出「ば、更に圧
力指示値pcで定まる停止圧力に達するまての圧力上昇
速度を早くして制御応答を高めることができる。
(発明の効果)
以上説明してきたように本発明によれば、制御負荷停止
時の圧力上昇速度から現時点の吐出圧力の設定停止圧力
に達するまでに必要な残存吐出容積及び吐出停止を現時
点で行なったときにポンプの動作遅れにより吐出されて
しまう余剰吐出容積のそれぞれを予測演算し、両者が一
致したときに吐出停止もしくは停止漏れ流量に基づく固
定吐出量への減少を行なうため、オーバーシュートを生
ずることなく設定停止圧力の制御状態に移行することが
でき、極めて良好な制御特性を得ることができる。
時の圧力上昇速度から現時点の吐出圧力の設定停止圧力
に達するまでに必要な残存吐出容積及び吐出停止を現時
点で行なったときにポンプの動作遅れにより吐出されて
しまう余剰吐出容積のそれぞれを予測演算し、両者が一
致したときに吐出停止もしくは停止漏れ流量に基づく固
定吐出量への減少を行なうため、オーバーシュートを生
ずることなく設定停止圧力の制御状態に移行することが
でき、極めて良好な制御特性を得ることができる。
また、従来装置にあってはオーバーシュートの発生を防
ぐため圧力制御のフィードバックゲインを下げる等の繁
雑な調整をシステムの製造後に行なわなければならなか
ったが、本発明にあっては圧力制御のフィードバックゲ
イン等の調整が不要であり、製造後の調整が極めて単純
化できる。
ぐため圧力制御のフィードバックゲインを下げる等の繁
雑な調整をシステムの製造後に行なわなければならなか
ったが、本発明にあっては圧力制御のフィードバックゲ
イン等の調整が不要であり、製造後の調整が極めて単純
化できる。
更に、従来装置はオーバーシュートを発生してはならな
いような精密装置に適用することは不可能であったが、
本発明にあってはオーバーシュートを吸収するための他
の液圧制御弁等を使用することなく、高精度の制御が可
能となる。
いような精密装置に適用することは不可能であったが、
本発明にあってはオーバーシュートを吸収するための他
の液圧制御弁等を使用することなく、高精度の制御が可
能となる。
更に本発明にあっては、オーバーシュートを出さないこ
とのみならず、逆にオーバーシュートを積極的に出す制
御特性が要求されたならば、オーバーシュートを出さな
いために残存吐出容積と余剰吐出容積が一致したときに
吐出停止等の動作切換を行なっていたものを、残存吐出
容積が余剰吐出容積より所定量小さいVr>Veとなる
関係で動作切換を行なうことで、要求されるオーバーシ
ュートをもった制御特性を簡単に実現することができる
。
とのみならず、逆にオーバーシュートを積極的に出す制
御特性が要求されたならば、オーバーシュートを出さな
いために残存吐出容積と余剰吐出容積が一致したときに
吐出停止等の動作切換を行なっていたものを、残存吐出
容積が余剰吐出容積より所定量小さいVr>Veとなる
関係で動作切換を行なうことで、要求されるオーバーシ
ュートをもった制御特性を簡単に実現することができる
。
第1図は本発明の一実施例を示したブロック図、第2図
は第1図の制御動作を示した説明図、第3図は第1図の
予測演算器及び予測制御回路の具体的実施例を示したブ
ロック図、第4図は第3図の実施例による制御処理を示
したフローチャート、第5図は従来例を示したブロック
図、第6図は従来の制御動作を示した説明図である。 1:可変吐出母ポンプ 2:ナーボ増幅器(流量制御用) 3:サーボ増幅器(圧力制御用) 4:スイッチ 6:シリンダ(制御負荷) 7.9:加埠点 10:予測演算器 12二予測制御回路 14:アナログマルチプレクサ 15 : A/Dコンバータ 16二マイクロプロセツサ
は第1図の制御動作を示した説明図、第3図は第1図の
予測演算器及び予測制御回路の具体的実施例を示したブ
ロック図、第4図は第3図の実施例による制御処理を示
したフローチャート、第5図は従来例を示したブロック
図、第6図は従来の制御動作を示した説明図である。 1:可変吐出母ポンプ 2:ナーボ増幅器(流量制御用) 3:サーボ増幅器(圧力制御用) 4:スイッチ 6:シリンダ(制御負荷) 7.9:加埠点 10:予測演算器 12二予測制御回路 14:アナログマルチプレクサ 15 : A/Dコンバータ 16二マイクロプロセツサ
Claims (2)
- (1)制御負荷が停止するまで設定流量を保つようにポ
ンプ吐出量を制御する流量制御を行ない、前記制御負荷
の停止時に上昇する吐出圧力を設定停止圧力に保つよう
にポンプ吐出量を制御する圧力制御に切換える可変吐出
量ポンプの流量圧力制御装置に於いて、 前記制御負荷が停止したときの吐出圧力の上昇速度から
現時点の吐出圧力が設定停止圧力に達するまでに必要な
残存吐出容積、及び吐出停止を現時点で行なったときに
ポンプの動作遅れにより吐出してしまう余剰吐出容積の
それぞれを所定周期毎に予測演算する予測演算手段と; 該予測演算手段で得られた残存吐出容積と余剰吐出容積
が一致したときにポンプの吐出停止又は停止漏れ流量に
基づく固定吐出量への制御を指令する予測制御手段と; を設けたことを特徴とする可変吐出量ポンプの圧力流量
制御装置。 - (2)前記予測制御手段は、吐出停止又は固定吐出量の
制御を指令してから所定時間後または吐出圧力が設定停
止圧力に一致したときに、前記圧力制御に切換える手段
を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
可変吐出量ポンプの流量圧力制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17188287A JPH01110884A (ja) | 1987-07-09 | 1987-07-09 | 可変吐出量ポンプの流量圧力制御装置 |
| US07/216,417 US4886422A (en) | 1987-07-09 | 1988-07-07 | Control apparatus of variable delivery pump |
| DE3823283A DE3823283A1 (de) | 1987-07-09 | 1988-07-08 | Steuereinrichtung fuer eine regelbare speisepumpe |
| US07/408,218 US4930992A (en) | 1987-07-09 | 1989-09-18 | Control apparatus of variable delivery pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17188287A JPH01110884A (ja) | 1987-07-09 | 1987-07-09 | 可変吐出量ポンプの流量圧力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01110884A true JPH01110884A (ja) | 1989-04-27 |
Family
ID=15931545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17188287A Pending JPH01110884A (ja) | 1987-07-09 | 1987-07-09 | 可変吐出量ポンプの流量圧力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01110884A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435131A (en) * | 1994-04-11 | 1995-07-25 | Caterpillar Inc. | Adaptive overspeed control for a hydrostatic transmission |
| US7146263B2 (en) | 2003-09-30 | 2006-12-05 | Caterpillar Inc | Predictive load management system |
| US8560201B2 (en) | 2007-05-31 | 2013-10-15 | Caterpillar Inc. | Gen-Set control system having proactive load relief |
| JP2015507717A (ja) * | 2011-12-27 | 2015-03-12 | ドゥサン インフラコア株式会社Doosan Infracore Co., Ltd | 油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システム |
-
1987
- 1987-07-09 JP JP17188287A patent/JPH01110884A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5435131A (en) * | 1994-04-11 | 1995-07-25 | Caterpillar Inc. | Adaptive overspeed control for a hydrostatic transmission |
| US7146263B2 (en) | 2003-09-30 | 2006-12-05 | Caterpillar Inc | Predictive load management system |
| US8560201B2 (en) | 2007-05-31 | 2013-10-15 | Caterpillar Inc. | Gen-Set control system having proactive load relief |
| JP2015507717A (ja) * | 2011-12-27 | 2015-03-12 | ドゥサン インフラコア株式会社Doosan Infracore Co., Ltd | 油圧システムにおける電子油圧ポンプの圧力オーバーシュート防止システム |
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