JPH01176805A - Control method for single rod cylinder - Google Patents

Control method for single rod cylinder

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JPH01176805A
JPH01176805A JP33638187A JP33638187A JPH01176805A JP H01176805 A JPH01176805 A JP H01176805A JP 33638187 A JP33638187 A JP 33638187A JP 33638187 A JP33638187 A JP 33638187A JP H01176805 A JPH01176805 A JP H01176805A
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信良 羽生田
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Abstract

PURPOSE:To constitute a hydraulic servo system with high accuracy by varying a flow from a servo valve to a cylinder chamber according to the size of a pressure receiving area on the oil pressure supply side. CONSTITUTION:Provided that a pressure receiving area A1 is provided on the elongated side of a piston rod shaft 7 and a pressure receiving area A2 is provided, on the other side, it is detected every definite period, whether the oil pressure supply side is in a cylinder chamber 6 having pressure receiving area A1 or in a cylinder chamber 6 having pressure receiving area A2. And an oil pressure flow is controlled by varying a flow from a servo valve 13 to the cylinder chamber 6 according to the size of a pressure receiving area on the oil pressure supply side, and regarding a single rod cylinder as a rod cylinder having pressure receiving area A1 or A2.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、油圧制御装置の制御方法に関し、特にシリン
ダ室に油圧を供給する際の制御方法に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a control method for a hydraulic control device, and particularly to a control method for supplying hydraulic pressure to a cylinder chamber.

(従来の技術) 従来、高精度を要する油圧サーボ系において、は、第5
図(a)に示すような、シリンダ1内を摺動するピスト
ン2の片側面よりシリンダ1外側に伸長するロッド3を
有する片ロッドシリンダの使用を避けるのが一般的であ
った。これは、片ロッドシリンダであると、シリンダ室
1afl1mとシリンダ室1b側ではピストン2の受圧
面積がロッド3の断面積分だけ異なり、同一の圧力で油
を供給してもピストンの運動方向によって摺動速度が異
なり、系の特性が変化してしまうため、高精度なサーボ
系を実現することが困難であるという理由による。
(Prior art) Conventionally, in hydraulic servo systems that require high precision, the fifth
It has been common practice to avoid using a single-rod cylinder having a rod 3 extending outside the cylinder 1 from one side of a piston 2 sliding inside the cylinder 1, as shown in FIG. 1(a). In the case of a single-rod cylinder, the pressure receiving area of the piston 2 differs by the cross-sectional area of the rod 3 between the cylinder chamber 1afl1m and the cylinder chamber 1b side, and even if oil is supplied at the same pressure, sliding may occur depending on the direction of movement of the piston. The reason is that it is difficult to realize a highly accurate servo system because the speeds differ and the characteristics of the system change.

そこで、高精度を要する油圧サーボ系においては、第5
図(b)に示すような、ピストン2の両側面よりシリン
ダ外側に伸長するロッド3,3を有する両ロッドシリン
ダを用いていた。
Therefore, in hydraulic servo systems that require high precision, the fifth
A double-rod cylinder, as shown in Figure (b), having rods 3, 3 extending outward from both sides of the piston 2 was used.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、両ロッドシリンダを用いた場合、片ロッ
ドシリンダと同一のシリンダストロークを得るためには
、片ロッドシリンダに比較してピストン中立時で約1.
3倍の全長となる。また、−方のロッド先端から他方の
ロッド先端までのロッド作動域で比較すると、両ロッド
シリンダは片ロッドシリンダの約1.5倍の長さが必要
である。
(Problems to be Solved by the Invention) However, when using a double-rod cylinder, in order to obtain the same cylinder stroke as a single-rod cylinder, it is necessary to obtain approximately 1.0 mm when the piston is in neutral compared to a single-rod cylinder.
The total length will be tripled. Furthermore, when comparing the rod operating range from the one rod tip to the other rod tip, the double rod cylinder needs to be about 1.5 times as long as the single rod cylinder.

従って、取り付けの際に大きな空間を必要とし、サーボ
系の制御装置の大型化を招くという問題点があった。
Therefore, there is a problem in that a large space is required for installation, leading to an increase in the size of the servo system control device.

また、部品点数も多くなるので、コスト面においても片
ロッドシリンダよりも高価になる。
Furthermore, since the number of parts increases, the cost is also higher than that of a single rod cylinder.

本発明は上記従来例の問題点に鑑みなされたもので、安
価で取り付は空間が小さくてすむ片ロッドシリンダを用
いて、高精度なサーボ系を実現できる片ロッドシリンダ
の制御方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the problems of the conventional example, and provides a control method for a single-rod cylinder that can realize a highly accurate servo system using a single-rod cylinder that is inexpensive and requires a small installation space. The purpose is to

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明方法は、シリンダ、この
シリンダ内を摺動するピストン、このピストンの片側面
よりシリンダ外側に伸長するロッドとを有する片ロッド
シリンダと、この片ロッドシリンダのシリンダ室に油圧
を供給するサーボ弁とから成る油圧制御装置において、
前記ピストンのロッド伸長側を受圧面積A1とし他方側
を受圧面積A2とし、油圧の供給側が受圧面積A1のシ
リンダ室であるか受圧面MtA2のシリンダ室であるか
を一定周期毎に検出する。そして、油圧の供給側め受圧
面積の種類によって前記サーボ弁からシリンダ室に流れ
る流量を変化させ、前記片ロッドシリンダを受圧面MA
1又は受圧面積A2を有する両ロッドシリンダとみなし
て油圧流量の制御を行なうことを特徴としている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the method of the present invention provides a single rod cylinder having a cylinder, a piston sliding inside the cylinder, and a rod extending from one side of the piston to the outside of the cylinder. and a servo valve that supplies hydraulic pressure to the cylinder chamber of the single rod cylinder,
The rod extension side of the piston is defined as a pressure receiving area A1, and the other side is defined as a pressure receiving area A2, and it is detected at regular intervals whether the hydraulic pressure supply side is a cylinder chamber with a pressure receiving area A1 or a cylinder chamber with a pressure receiving surface MtA2. Then, the flow rate flowing from the servo valve to the cylinder chamber is changed depending on the type of pressure receiving area on the oil pressure supply side, and the single rod cylinder is connected to the pressure receiving area MA.
It is characterized in that the hydraulic flow rate is controlled by treating it as a double rod cylinder having a pressure receiving area A2 or a pressure receiving area A2.

サーボ弁からシリンダ室への油圧の供給は、制御器から
の電流信号によりサーボ弁のスプールを移動させ、ポン
プに通じるボートの開口面積を変化させることによって
行われる。
Hydraulic pressure is supplied from the servo valve to the cylinder chamber by moving the spool of the servo valve in response to a current signal from the controller and changing the opening area of the boat leading to the pump.

制御入力としての前記電流信号は、片ロッドシリンダの
ピストンのそれぞれの受圧面積AI、A2に対して設定
された状態フィードバックベクトルfへ1. fA2と
制御系の状態量の積により求められる。状態量を状態変
数ベクトルXとして表わし、状態フィードバックベクト
ルを箕とすると、制御人力Uはtl=1×によって求め
られる。状態フィードバックベクトル#は2次形式の評
価関数を最小にするよう設計され、f = −+r  
lb IPで与えられる。
Said current signal as a control input is applied to the state feedback vector f set for the respective pressure receiving area AI, A2 of the piston of the single rod cylinder 1. It is determined by the product of fA2 and the state quantity of the control system. If the state quantity is expressed as a state variable vector X and the state feedback vector is a winnow, then the control human power U is determined by tl=1×. The state feedback vector # is designed to minimize the quadratic evaluation function, f = −+r
lb IP.

ここでPはPA+AP −1Plb +r  lb I
P+1Q=0のリカツティの行列方程式を満足するもの
である。
Here, P is PA+AP -1Plb +r lb I
This satisfies Riccutti's matrix equation of P+1Q=0.

1「は制御入力Uの重み行列であり、入力のパワーが無
限大となるような実現不可能な解に到達するのを防止す
る。
1 is a weight matrix of the control input U, which prevents reaching an unrealizable solution where the input power becomes infinite.

Qは状態変数に対する重み行列で、精度よく制御しない
状態変数に対応する重みを大きくとることにより、種々
の状態フィードバックベクトルを設計することができる
Q is a weight matrix for state variables, and by assigning large weights to state variables that are not controlled accurately, various state feedback vectors can be designed.

A、1bは制御系の特性から求められる行列であり、例
えばシリンダの受圧面積や、また、構造物上の付加マス
を動作させて構造物の制振を行なう制振装置においては
、構造物および付加マスの質量、ばね定数、減衰定数等
の数値となる。従って、これらの行列により受圧面積1
^1又は受圧面積f八2に適した状態フィードバックベ
クトルを設計することができ、この状態フィードバック
ベクトルを用いて片ロッドシリンダをそれぞれの受圧面
積に等しい両ロッドシリンダとして制御することができ
る。
A, 1b is a matrix determined from the characteristics of the control system. For example, in a vibration damping device that damps the vibration of a structure by operating the pressure receiving area of a cylinder or an additional mass on the structure, These are the mass of the additional mass, the spring constant, the damping constant, etc. Therefore, with these matrices, the pressure receiving area 1
A state feedback vector suitable for ^1 or pressure receiving area f82 can be designed, and using this state feedback vector, a single rod cylinder can be controlled as a double rod cylinder whose pressure receiving area is equal to the respective pressure receiving area.

(作用) 本発明方法によれば、片ロッドシリンダを用いてそれぞ
れの受圧面積に等しい両ロッドシリンダを用いたものと
して制御できるので、シリンダ室への油圧の供給方向に
かかわらず高精度な制御を行なう。
(Function) According to the method of the present invention, since it is possible to perform control using a single rod cylinder as if using a double rod cylinder whose pressure receiving area is equal to each rod cylinder, highly accurate control can be performed regardless of the direction in which hydraulic pressure is supplied to the cylinder chamber. Let's do it.

(実施例) 本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する
(Example) An example of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図乃至第4図は本発明方法ζ制振装置に実施した場
合を示す。制振装置は、構造物の上に往復移動可能な付
加マスを設置し、この付加マスを動作させることにより
構造物に反力を与え構造物の振動の軽減を図るものであ
る。
1 to 4 show the case where the method of the present invention ζ is applied to a vibration damping device. A vibration damping device is a device that installs an additional mass that can be reciprocated on top of a structure, and operates this additional mass to apply a reaction force to the structure and reduce the vibration of the structure.

第3図に構造物の上部に設置されな制振装置の側面図を
示し、第4図にその平面図を示す。
FIG. 3 shows a side view of the vibration damping device installed on the top of the structure, and FIG. 4 shows its plan view.

構造物4の最上部に直方体の付加マス5を設置する。付
加マス5の周面にそれぞれ片ロッドシリンダ6を装着し
、このシリンダ6のロッド軸7の一端を、付加マス5を
囲むように構造物4に立設された壁8に連結する。
A rectangular parallelepiped additional mass 5 is installed on the top of the structure 4. A single-rod cylinder 6 is attached to the circumferential surface of each additional mass 5, and one end of a rod shaft 7 of each cylinder 6 is connected to a wall 8 erected on the structure 4 so as to surround the additional mass 5.

片方ロッドシリンダ6のピストンの両側面の受圧面積は
、ロッド軸7の断面積分だけ相違し、小面積側をAI、
大面積側をA2としている。
The pressure receiving areas on both sides of the piston of one rod cylinder 6 differ by the cross-sectional area of the rod shaft 7, with the smaller area side being AI,
The large area side is A2.

付加マス5の中央にはシリンダ6に油を供給する油圧ユ
ニット9が設置されている。付加マス5の底部には車¥
1a10を装着し、4本のシリンダの油の供給の仕方に
よって付加マス5が壁8で囲まれた水平面上を自由に移
動可能なようになっている。また壁8で囲まれた水平面
は、摩擦力を小さくし車輪10が動きやすくなっている
A hydraulic unit 9 that supplies oil to the cylinder 6 is installed in the center of the additional mass 5. There is a car at the bottom of additional square 5.
1a10 is attached, and the additional mass 5 can be freely moved on a horizontal plane surrounded by a wall 8 depending on how oil is supplied to the four cylinders. Further, the horizontal surface surrounded by the wall 8 reduces frictional force, making it easier for the wheels 10 to move.

第1図に本発明の実施例のモデル図を示す。FIG. 1 shows a model diagram of an embodiment of the present invention.

構造物4の上部にシリンダ6により移動可能な付加マス
5を装着する。第1図では簡略化のため付加マス5は1
本のシリンダで移動するようにした。また実際の装置で
は、構造物4、付加マス5は水平方向へ揺れるが、モデ
ル図では上下方向に振動するようになっている。
An additional mass 5 movable by a cylinder 6 is attached to the upper part of the structure 4. In Figure 1, the additional mass 5 is 1 for simplification.
I made it move using the cylinder of the book. Furthermore, in the actual device, the structure 4 and the additional mass 5 vibrate in the horizontal direction, but in the model diagram, they vibrate in the vertical direction.

構造物4および付加マス5には状態変数検出手段として
の変位検出手段11a、1111.速度検出手段12a
、12bをそれぞれ設け、状態量として構造物4の変位
×7、付加マス5の変位×2プリング時間毎に検出する
。変位X、 、X、は構造物4、付加マス5が静止して
いる状態をOとして正負の値をとるようにする。またx
、j2も付加マスの動作方向によって正負の値をとる。
The structure 4 and the additional mass 5 are provided with displacement detection means 11a, 1111. Speed detection means 12a
, 12b are provided, and the displacement of the structure 4 x 7 and the displacement of the additional mass 5 x 2 are detected every pulling time as state quantities. The displacements X, , and X are set to take positive and negative values, with O being the state in which the structure 4 and the additional mass 5 are stationary. Also x
, j2 also take positive or negative values depending on the direction of movement of the additional mass.

変位検出手段11a、llbおよび速度検出手段12a
、12bからの信号は、制御器2に入力され、ここで構
造物4と付加マス5の相対変位×2’(X2  X+)
および、相対速度交2を求める。
Displacement detection means 11a, llb and speed detection means 12a
, 12b is input to the controller 2, where the relative displacement between the structure 4 and the additional mass 5 x 2' (X2 X+)
Then, calculate the relative velocity cross 2.

制御器Zには、片方ロッドシリンダ6をピストンの受圧
面積A1及び受圧面積A2に等しい2つの両ロッドシリ
ンダがあると仮定して制御を行なうための2種類の状態
フィードバックベクトル、すなわち小面積用の状態フィ
ードバックベクトルf Actたは大面積用の状態フィ
ードバックベクトルfへ2が記憶されている。この状態
フィードバックベクトルは受圧面積がA1又はA2であ
る両ロッドシリンダを用いた最適レギュレータシステム
を作成し、それぞれに対して状態フィードバックベクト
ルf°へ1.f゛八2求めておく。そしてこの状態フィ
ードバックベクトルゴ^1.  f’A2及びすべての
要素がOである状態フィードバックベクトルOの中から
、油圧の供給側に対応した状態フィードバックベクトル
を選択する。
The controller Z has two types of state feedback vectors for controlling the one-rod cylinder 6 on the assumption that there are two double-rod cylinders equal to the pressure-receiving area A1 and the pressure-receiving area A2 of the piston. 2 is stored in the state feedback vector fAct or the state feedback vector f for large areas. This state feedback vector creates an optimal regulator system using both rod cylinders with a pressure receiving area of A1 or A2, and changes the state feedback vector f° to 1. Find f゛82. And this state feedback vector Go^1. A state feedback vector corresponding to the oil pressure supply side is selected from f'A2 and the state feedback vector O in which all elements are O.

された状態フィードバックベタ511丁”= (f 、
  、f2、f、、f、>のf、 、f2、f、 、f
、をそれぞれ乗じ、演算器によりそれぞれの値を加え、
制御人力u =f LXI +−f2x、 十f、X、
 十f4灸2 を得る。
511 state feedback plots” = (f,
,f2,f,,f,>f, ,f2,f, ,f
, respectively, and add each value using a calculator,
Control human power u = f LXI + - f2x, 10 f, X,
Obtain 10 f4 moxibustion 2.

この制御人力Uは、一定時間のサンプリング時間毎に状
態量を検出して計算される。そして、この制御人力Uの
符号により次のサンプリング時間での状態フィードバッ
クベクトル1°A1又は1”A2が選択される。
This control human power U is calculated by detecting the state quantity at every fixed sampling time. Then, depending on the sign of this control human power U, the state feedback vector 1°A1 or 1''A2 at the next sampling time is selected.

状態フィードバックベクトルがサンプリング時間毎に切
り換わる場合、すなわち制御入力Uの符号がサンプリン
グ時間毎に相違するときには、ピストンのバタツキを防
ぐため状態フィードバックベクトルはOを選択し、サー
ボ弁13を閉じる信号を出力する。
When the state feedback vector changes at each sampling time, that is, when the sign of the control input U differs at each sampling time, the state feedback vector selects O to prevent the piston from fluttering, and a signal to close the servo valve 13 is output. do.

制御器Zから出力される制御入力Uは、サーボ弁13の
スプール14を摺動させるソレノイド15に通電するよ
うになっている。サーボ弁13の油圧供給側に設けられ
た3つのボートのうち、中央のボート16はポンプP(
図示せず)に連通し、左右のボート17.18はそれぞ
れタンクT(図示せず)に連通している。サーボ弁13
に設けられた2つのボート1つ、20はそれぞれシリン
ダ6の室に連通している6制御人力Uによりスプ−ル1
4の移動量を決め、油圧が供給されるボート16との開
口面積を変化させて受圧面積A1側のシリンダ室又は受
圧面積A2側のシリンダ室に流れ込む油の流量を変化す
ることによりピストン摺動速度の制御を行なう。
A control input U output from the controller Z is adapted to energize a solenoid 15 that slides a spool 14 of a servo valve 13. Among the three boats provided on the hydraulic pressure supply side of the servo valve 13, the center boat 16 is connected to the pump P (
The left and right boats 17 and 18 each communicate with a tank T (not shown). Servo valve 13
2 boats 20 are each connected to the spool 1 by the 6 control manual U which communicates with the chamber of the cylinder 6.
4, the piston slides by changing the opening area with the boat 16 to which hydraulic pressure is supplied, and changing the flow rate of oil flowing into the cylinder chamber on the pressure receiving area A1 side or the cylinder chamber on the pressure receiving area A2 side. Control the speed.

第1図に示すモデル図では、シリンダ6のシール部から
の油の漏れを考慮し、絞りR,R2およびタンクを用い
て油が流出する様子をモデル化しである。
In the model diagram shown in FIG. 1, oil leakage from the seal portion of the cylinder 6 is taken into consideration, and the flow of oil is modeled using throttles R, R2 and a tank.

構造物4が風や地震の外力を受は第1図の上方向(上方
向は実際の装置では右方向)へ揺れ始めたとすると、揺
れの状況を変位検出手段11a、11b、速度検出手段
12a、12bで検知し、この信号を制御器Zに入力し
、制御人力Uを演算する。
When the structure 4 receives an external force such as wind or an earthquake, it begins to sway upward in FIG. 1 (upward direction is rightward in the actual device). , 12b, and inputs this signal to the controller Z to calculate the control human power U.

制御入力Uはソレノイド15に通電され、サーボ弁13
のスプール14を例えば第1図の右方向へ摺動させ、制
御入力に応じたボートの開口部を得る。スプール14が
右方向へ摺動するとボート17が閉じられ、ポンプPか
らの油はボート16、ボート20、下方のシリンダ室へ
流れ、シリンダ6内のピストンを押し上げ、上方のシリ
ンダ室の油はボート19、ボート18を介してタンクT
に導かれる。
Control input U energizes solenoid 15 and servo valve 13
The spool 14 of the boat is slid, for example, in the right direction in FIG. 1, to obtain an opening in the boat according to the control input. When the spool 14 slides to the right, the boat 17 is closed, and the oil from the pump P flows into the boat 16, the boat 20, and the lower cylinder chamber, pushing up the piston in the cylinder 6, and the oil in the upper cylinder chamber flows into the boat 16, the boat 20, and the lower cylinder chamber. 19, tank T via boat 18
guided by.

この結果シリンダ6のロッド7が移動し、付加マス5を
構造物4の動きに遅れて同じ側である上側へ移動させる
(第1図はモデル図のため鉛直方向ヘロツド7が移動す
るようになっている)。
As a result, the rod 7 of the cylinder 6 moves, and the additional mass 5 is moved upward, which is the same side, behind the movement of the structure 4 (Figure 1 is a model diagram, so the rod 7 in the vertical direction moves). ing).

制御人力Uの符号が逆になると、サーボ弁13のスプー
ル14が逆に摺動し、前記とは逆のシリンダ室に油が供
給されピストン2の摺動速度を減速させ、その後ピスト
ン2及び付加マス5を逆方向に移動させる。従って付加
マス5を動かすことによる反力により、外力と反対方向
の制御力を構造物に与えることにより構造物4の振動の
低減を図る。
When the sign of the control force U is reversed, the spool 14 of the servo valve 13 slides in the opposite direction, and oil is supplied to the opposite cylinder chamber to reduce the sliding speed of the piston 2, and then the piston 2 and the additional Move square 5 in the opposite direction. Therefore, the vibration of the structure 4 is reduced by applying a control force to the structure in the opposite direction to the external force by the reaction force generated by moving the additional mass 5.

この際、シリンダ室への油圧の供給方向により制御器Z
で選択する状態フィードバックベクトルが異なるので、
同じ状態量に対する制御入力が異なり、それぞれ最適な
制御が行われる。外的要因としての状態量が同じであれ
ば、受圧面積の差にもかかわらず同一状況でシリンダ6
のピストンを摺動させることができる。
At this time, the controller Z
Since the state feedback vectors selected in are different,
Control inputs for the same state quantity are different, and optimal control is performed for each. If the state quantity as an external factor is the same, cylinder 6 under the same situation despite the difference in pressure receiving area.
The piston can be slid.

本実施例では、受圧面積A1又は受圧面積A2のどちら
のピストン面に油圧を供給するかで、1組の状態フィー
ドバックベクトルから状況に適した状態フィードバック
ベクトルを選択したが、受圧面積A1及び受圧面積A2
用の制振効果の異なる状態フィードバックベクトルをそ
れぞれ複数個記憶しておき、ピストンの位置によって複
数個の中から1つを選択すれば、更に高精度な制御が可
能である。
In this embodiment, a state feedback vector suitable for the situation is selected from a set of state feedback vectors depending on which piston surface of the pressure receiving area A1 or the pressure receiving area A2 is to be supplied with hydraulic pressure. A2
By storing a plurality of state feedback vectors each having a different damping effect and selecting one of the plurality of state feedback vectors depending on the position of the piston, even more precise control is possible.

次に個々の状態フィードバックベクトル市゛=(f、 
、f2、f、 、f、)の設定について説明する。
Next, the individual state feedback vectors ゛=(f,
, f2, f, , f,) will be explained.

1、システムの微分方程式 外力をF、構造物1と付加マス2間に作用する力をU、
*漬物1の質量をMl 、構造物1の減衰定数をCI、
構造物1のばね定数をに1とすると、構造物の運動方程
式は F−U−〜11 × 1−トC+  XI  +KI 
 XI                      
             i1) となる。
1. Differential equation of the system The external force is F, the force acting between the structure 1 and the additional mass 2 is U,
*The mass of pickle 1 is Ml, the damping constant of structure 1 is CI,
Assuming that the spring constant of structure 1 is 1, the equation of motion of the structure is F−U−~11×1−tC+XI+KI
XI
i1) becomes.

付加マスの*mをM、とすると 付加マスの運動方程式は IJ−M2Xl                (2
>と し る。
If *m of the additional mass is M, the equation of motion of the additional mass is IJ-M2Xl (2
>That is.

シリンダの受圧面積をA、シリンダの冬至の圧力をp、
p、、シリンダの減衰定数をα、シリンダのばね定数を
に!とし、シリンダの出力および摩擦力はゼロと考える
と制御力は、 u−A (P、 −P、 )−α(x+ −XI >−
に+ (x+ −X、 >    (3)となる。
The pressure receiving area of the cylinder is A, the pressure of the cylinder at the winter solstice is p,
p, the damping constant of the cylinder is α, and the spring constant of the cylinder is! Assuming that the cylinder output and frictional force are zero, the control force is u-A (P, -P, )-α(x+ -XI >-
+ (x+ −X, > (3)).

シリンダにおける連続の式は、サーボ弁からシリンダに
流入する流目をQ5、シリンダからサーボ弁へ流出する
流量をQ6、各シリンダ至から外部へ漏れる流分をQ5
、Q4、第10の下部のシリンダ室から上部のシリンダ
!へ漏れる流量をQ、とすると、 RV+ /に−Q+ −A (XI −x + ) −
Qs −Qs       (4)PI V2 /に−
−Or  =A (x r −x +  )−α 十〇
、             (5)となる。
The equation for continuity in a cylinder is: Q5 is the flow that flows into the cylinder from the servo valve, Q6 is the flow that flows out from the cylinder to the servo valve, and Q5 is the flow that leaks from each cylinder to the outside.
, Q4, from the 10th lower cylinder chamber to the upper cylinder! Let Q be the flow rate leaking to RV+ / -Q+ -A (XI -x + ) -
Qs −Qs (4) PI V2 /ni−
−Or=A (x r −x + )−α 10, (5).

シリンダ室からの流れを考慮したモデルにおいて、R,
R,を絞りの係数とすると 絞りの式は Q、 −R,P。
In a model that takes into account the flow from the cylinder chamber, R,
If R is the aperture coefficient, the aperture formula is Q, -R,P.

Q、 −R,P。Q, -R,P.

Q、 −R,(P、 −P、 >          
   (6)となる。
Q, −R, (P, −P, >
(6) becomes.

次にサーボ弁の特性を考える。Next, consider the characteristics of the servo valve.

サーボ弁の定格電流を(「、定格流分をQr、供給圧力
をpsとすると、 i≧0の場合 Or −(i /Ir ) orf丙:部子/35  
        (7)Q、 −(i 、/[r ) 
QrF:面子(8)i<Qの場合 o、 −に 、′tr >orFフ汀(9)a、 −<
I/rr > orlT可−P、)/3丁      
 (1o)となる。
Let the rated current of the servo valve be
(7) Q, −(i, /[r)
QrF: Face (8) If i<Q, then o, -,'tr >orF (9) a, -<
I/rr>orlT possible-P,)/3 pieces
(1o).

2、微分方程式の線形化 (7)〜(10)式を平衡点(P、−P、。p2−p、
。i−i、)の近傍で線形化し、 をとり、ΔFを外乱として取扱い、状態方程式%式%(
12) で表現する。このとき行列A、−は、それぞれ4行4列
、4行1列の行列となり、行列の各要素は次のようにな
る。
2. Linearization of differential equations Equations (7) to (10) are transformed into equilibrium points (P, -P, .p2-p,
. Linearize in the vicinity of i-i, ), take ΔF, treat ΔF as a disturbance, and write the equation of state% (
12) Expressed as. In this case, the matrices A and - are respectively 4 rows and 4 columns and 4 rows and 1 column, and each element of the matrix is as follows.

A1、−〇 △、1−O Alx −1 I4−0 A1、−〇 A2、−〇 A、4−O A2.−1 八□−−に、 、/M。A1, -〇 △, 1-O Alx-1 I4-0 A1, -〇 A2, -〇 A, 4-O A2. -1 8□--ni, /M.

△in −Kl /!Vl+ △n −C+ /’MI A、、−(1/M、 ’) (2A’ 、/ (β+R
+ +2R1>+Ct )、へ、、−Kl/Aイ。
△in −Kl /! Vl+ △n -C+ /'MI A,, -(1/M, ') (2A', / (β+R
+ +2R1>+Ct), -Kl/Ai.

A、−−Kl  (Ml二M、)、′\1.\4゜A、
 −C,、/M。
A, --Kl (Ml2M,),'\1. \4゜A、
-C,,/M.

A44−− ((M、 +M、 ) /M、 M、 )
 (2A’ / (β+R5工2R3)工C,)bll
−0 b、、 −Q b會1−−(1/M、)(2Aα7/(β+R,+2R
,))b%、 −[M、 +M、 、/M、 M、 )
 (2Aα/(β+R,+2R,))ここで出力ベクト
ルyを と定義すると出力方程式は次のようになる。
A44-- ((M, +M, ) /M, M, )
(2A' / (β + R5 engineering 2R3) engineering C,) bll
-0 b,, -Q bkai1--(1/M,)(2Aα7/(β+R,+2R
,))b%, -[M, +M, , /M, M, )
(2Aα/(β+R, +2R,)) Here, if the output vector y is defined as, the output equation becomes as follows.

 −Ct 3、 Ill適レギュレータの設計 (12) (14)式で表現されている制御系において
、PIaiF311数 (15)式を最小にするR適しギュレークを設計する。
-Ct 3, Ill-suitable regulator design (12) In the control system expressed by equation (14), design an R-suitable regulator that minimizes the PIaiF311 equation (15).

制御入力(1をスカラ量としたので、入力の重み係数r
もスカラ(6)とした。
Control input (Since 1 is a scalar quantity, the input weighting coefficient r
is also a scalar (6).

状態変数に対する重み行列Qを とおくと、評価関数Jは に対応する重み係数qを大きくとることにより、割振効
果が大きいものから小さいものまでIIItil系を自
由に設計できる。
When the weight matrix Q for the state variables is set, the evaluation function J can freely design IIItil systems ranging from large to small allocation effects by increasing the weighting coefficient q corresponding to .

最適入力U°は最適フィードバックベクトルダ―(r、
 、r、 、r、 、r4)により次のように表わされ
る(u”−Δi’)、u@、、r# r wf 、Δx
、+4.Δx、’+j、Δx、 +r、 Ax、 ’ 
   (18)vIIlIl系のブロック図を第2図に
示す。
The optimal input U° is the optimal feedback vector d(r,
, r, , r, , r4) is expressed as follows (u''-Δi'), u@, , r# r wf , Δx
, +4. Δx, '+j, Δx, +r, Ax, '
(18) A block diagram of the vIIII system is shown in FIG.

(15)式で表わされたJを最小にする最適フィードバ
ックベクトルt@は一般式 %式%) で、与えられる。ただし、Pは次のりカッティの行列方
程式を満たす正定唯−解である。
The optimal feedback vector t @ that minimizes J expressed by equation (15) is given by the general formula %. However, P is a positive definite only solution that satisfies the following Norikatti matrix equation.

PA−’、A P−P Ib r IbpM)−o  
       (20)上述の状態フィードバックベク
トルの設定の際、受圧面積Aをそれぞれの受圧面積A1
又は受圧面積A2として計算すれば、受圧面積A1又は
受圧面積A2の両ロッドシリンダを用いたものとして制
御系を構成することができる。
PA-', A P-P Ib r IbpM)-o
(20) When setting the above-mentioned state feedback vector, set the pressure receiving area A to each pressure receiving area A1
Alternatively, if the pressure receiving area is calculated as A2, the control system can be configured using a double rod cylinder having the pressure receiving area A1 or the pressure receiving area A2.

上述の実施例では、状態変数ベクトルは、構造物4の変
位x5、構造物4に対する付加マス5の相対変位×2′
、構造物4の速度i1、構造物4と付加マス5の相対速
度×2で表現したが、他の振動に関係する変数や油圧シ
リンダの制御に関係する変数を状態量として考慮しても
よい。
In the above embodiment, the state variable vector is the displacement of the structure 4 x5, the relative displacement of the additional mass 5 with respect to the structure 4 x 2'
, the velocity i1 of the structure 4, and the relative velocity between the structure 4 and the additional mass 5 x 2, but other vibration-related variables and hydraulic cylinder control variables may also be considered as state quantities. .

すなわち、制振装置取付位置における構造物4の変位×
7、付加マス5の変位×2、構造物4の最下部又は地面
の変位XO,構造物4に対する付加マス5の相対変位×
2、シリンダ各室の圧力p1.02%サーボ弁13のス
プール14の変位X、とし、この中から制御に重要な要
素を取り出し状態変数ベクトルを表現してもよい、この
場合評価間数Jは次のようにするのが適当である。
In other words, the displacement of the structure 4 at the vibration damping device mounting position×
7. Displacement of additional mass 5 x 2, Displacement of the bottom of structure 4 or the ground XO, Relative displacement of additional mass 5 with respect to structure 4 x
2. The pressure in each cylinder chamber is p1.02%, and the displacement of the spool 14 of the servo valve 13 is It is appropriate to do the following:

(a )ン=(XI X2 XI X2 )のときru
”)dt ru2)dす るのが有効である。
(a) When n=(XI X2 XI X2), ru
”)dt ru2)d is effective.

(d )Y=(XI X;XI X2’pI 02 )
のときru2)dt のとき ru’>dtまたは rtl”)dtまたは (発明の効果) 本発明は、上述したように、シリンダと、このシリンダ
内を摺動するピストンと、このピストンの片側面よりシ
リンダ外側に伸長するロッドとを有する片ロッドシリン
ダと、この片ロッドシリンダのシリンダ室に油圧を供給
するサーボ弁とから成る油圧制御装置において、前記ピ
ストンのロッド伸長側を受圧面積A1とし他方側を受圧
面積A2とし、油圧の供給側が受圧面積A1のシリンダ
室であるか受圧面積A2のシリンダ室であるかを一定周
期毎に検出し、油圧の供給側の受圧面積の種類によって
前記サーボ弁からシリンダ室に流れる流量を変化させ、
前記片ロッドシリンダを受圧面積A1又は受圧面積A2
を有する両ロッドシリンダとみなして油圧流量の制御を
行なうので、片ロッドシリンダを用いてそれぞれの受圧
面積に等しい両ロヅドシリンダを用いたものとして制御
でき、油圧の供給方向にかかわらず高精度な制御を行な
うことができる。
(d) Y=(XI X; XI X2'pI 02 )
When ru2) dt When ru'> dt or rtl'') dt or (Effects of the Invention) As described above, the present invention includes a cylinder, a piston sliding inside the cylinder, and a piston from one side of the piston. In a hydraulic control device consisting of a single-rod cylinder having a rod extending outward from the cylinder and a servo valve that supplies hydraulic pressure to the cylinder chamber of the single-rod cylinder, the rod-extending side of the piston is defined as a pressure-receiving area A1, and the other side is a pressure-receiving area A1. The pressure receiving area is A2, and it is detected at regular intervals whether the hydraulic pressure supply side is a cylinder chamber with a pressure receiving area A1 or a cylinder chamber with a pressure receiving area A2, and depending on the type of pressure receiving area on the hydraulic pressure supply side, the cylinder is moved from the servo valve to the cylinder chamber. By changing the flow rate flowing into the chamber,
The single rod cylinder has a pressure receiving area A1 or a pressure receiving area A2.
Since the hydraulic flow rate is controlled by treating it as a double-rod cylinder with a single-rod cylinder, it can be controlled using a single-rod cylinder as if it were a double-rod cylinder whose pressure-receiving area is equal to that of each rod cylinder, allowing highly accurate control regardless of the direction in which the hydraulic pressure is supplied. can be done.

従って、安価で取り付はスペースが小さい片ロッドシリ
ンダにより、高精度な油圧サーボ系を構成することがで
きる。
Therefore, a highly accurate hydraulic servo system can be constructed using a single rod cylinder that is inexpensive and requires a small installation space.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す制振装置のモデル図、
第2図は制御系のブロック図、第3図は本発明を用いる
制振装置の側面図、第4図は制振装置の平面図、第5図
(a)(b)は片ロッドシリンダ及び両ロッドシリンダ
を示す説明図である。 4・・・・・・構造物 5・・・・・・付加マス 6・・・・・・シリンダ 7・・・・・・ロッド軸 11a、11b・・・・・・・・・変位検出手段12a
、12b・・・・・・・・・速度検出手段Z・・・・・
・制御器 昭和62年12月30日 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図
FIG. 1 is a model diagram of a vibration damping device showing an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a block diagram of the control system, Figure 3 is a side view of a vibration damping device using the present invention, Figure 4 is a plan view of the vibration damping device, and Figures 5 (a) and (b) are single rod cylinder and It is an explanatory view showing a double rod cylinder. 4...Structure 5...Additional mass 6...Cylinder 7...Rod shafts 11a, 11b...Displacement detection means 12a
, 12b... Speed detection means Z...
・Controller December 30, 1988 Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】  シリンダ、該シリンダ内を摺動するピストン、該ピス
トンの片側面よりシリンダ外側に伸長するロッドとを有
する片ロッドシリンダと、該片ロッドシリンダのシリン
ダ室に油圧を供給するサーボ弁とから成る油圧制御装置
において、 前記ピストンのロッド伸長側を受圧面積A1とし他方側
を受圧面積A2とし、油圧の供給側が受圧面積A1のシ
リンダ室であるか受圧面積A2のシリンダ室であるかを
一定周期毎に検出し、油圧の供給側の受圧面積の種類に
よって前記サーボ弁からシリンダ室に流れる流量を変化
させ、前記片ロッドシリンダを受圧面積A1又は受圧面
積A2を有する両ロッドシリンダとみなして油圧流量の
制御を行なうことを特徴とする片ロッドシリンダの制御
方法。
[Scope of Claims] A single-rod cylinder having a cylinder, a piston that slides inside the cylinder, and a rod that extends outside the cylinder from one side of the piston, and a servo that supplies hydraulic pressure to the cylinder chamber of the single-rod cylinder. In a hydraulic control device comprising a valve, the rod extension side of the piston is a pressure receiving area A1, the other side is a pressure receiving area A2, and whether the hydraulic pressure supply side is a cylinder chamber with a pressure receiving area A1 or a cylinder chamber with a pressure receiving area A2. is detected at regular intervals, and the flow rate flowing from the servo valve to the cylinder chamber is changed depending on the type of pressure receiving area on the oil pressure supply side, and the single rod cylinder is regarded as a double rod cylinder having a pressure receiving area A1 or a pressure receiving area A2. A control method for a single rod cylinder, characterized in that the hydraulic flow rate is controlled by the hydraulic flow rate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS4913587A (en) * 1972-05-31 1974-02-06
JPS61282902A (en) * 1985-06-03 1986-12-13 ヴイツカ−ズ,インコ−ポレ−テツド Power servo apparatus

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