JPH0314562Y2 - - Google Patents
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- JPH0314562Y2 JPH0314562Y2 JP1984082624U JP8262484U JPH0314562Y2 JP H0314562 Y2 JPH0314562 Y2 JP H0314562Y2 JP 1984082624 U JP1984082624 U JP 1984082624U JP 8262484 U JP8262484 U JP 8262484U JP H0314562 Y2 JPH0314562 Y2 JP H0314562Y2
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- Japan
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- spool
- estimated
- speed
- value
- displacement
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Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この考案は、固定型永久磁石と、スプールに固
定された可動型コイルとにより、スプールを直接
駆動する直動型電気・流体圧サーボ弁に関する。
定された可動型コイルとにより、スプールを直接
駆動する直動型電気・流体圧サーボ弁に関する。
従来の直動型電気・流体圧サーボ弁を第１図に
より説明する。
より説明する。
バルブ・ボデイ１内に嵌装したスリーブ２内に
スプール３が摺動自在に収められ、その一端には
コイル５の巻かれたピン４が固着されている。ま
た、バルブボデイ１には前記コイル５に対して磁
気回路を形成するように永久磁石６が取付けられ
ており、コイル５に通電することにより、スプー
ル３を摺動させ、バルブ・ボデイ１内に設けられ
た油路７，８，９を所望の状態に連通するように
なつている。
スプール３が摺動自在に収められ、その一端には
コイル５の巻かれたピン４が固着されている。ま
た、バルブボデイ１には前記コイル５に対して磁
気回路を形成するように永久磁石６が取付けられ
ており、コイル５に通電することにより、スプー
ル３を摺動させ、バルブ・ボデイ１内に設けられ
た油路７，８，９を所望の状態に連通するように
なつている。
さらに、スリーブ２に対するスプール３の位置
決めを行うため、スプール３の他端にはスプール
３の位置を検出する変位検出器１０が設けられ、
この変位検出部１０からの信号は、コイル５に駆
動電流を供給する電力増幅器（図示せず）の入力
側に負帰還され、スプール３の定位性を保つよう
にフイードバツク制御系が構成されている。
決めを行うため、スプール３の他端にはスプール
３の位置を検出する変位検出器１０が設けられ、
この変位検出部１０からの信号は、コイル５に駆
動電流を供給する電力増幅器（図示せず）の入力
側に負帰還され、スプール３の定位性を保つよう
にフイードバツク制御系が構成されている。
上述した従来のサーボ弁で切換動作を行つたと
きのスプール３の動きについて考察してみる。コ
イル５に通電すると、コイル５には磁界が発生
し、この磁界と永久磁石６が作る磁界との関係
で、スプール３には電流の大きさと方向に応じた
駆動力が発生する。この結果、スプール３には変
位するが、変位検出器１０からの信号が負帰還さ
れているので所定の位置で静止し、前記電力増幅
器への入力（図示せず）に比例した流量の流体を
所望の箇所へ供給できる。
きのスプール３の動きについて考察してみる。コ
イル５に通電すると、コイル５には磁界が発生
し、この磁界と永久磁石６が作る磁界との関係
で、スプール３には電流の大きさと方向に応じた
駆動力が発生する。この結果、スプール３には変
位するが、変位検出器１０からの信号が負帰還さ
れているので所定の位置で静止し、前記電力増幅
器への入力（図示せず）に比例した流量の流体を
所望の箇所へ供給できる。
しかし、スプール３のこのような駆動方式で
は、第２図ａに示すようなスプールの振動が持続
する。これは、第１図で明らかなように、スプー
ル３は、スリーブ２内に充満している作動流体の
中に浸つているので、スプール３が動くとき、ブ
レーキとして働く減衰作用が構成上殆んど存在し
ないからである。このスプールの振動は、サーボ
弁により駆動されるアクチユエータの振動の原因
となり、制御上大きな問題となる。
は、第２図ａに示すようなスプールの振動が持続
する。これは、第１図で明らかなように、スプー
ル３は、スリーブ２内に充満している作動流体の
中に浸つているので、スプール３が動くとき、ブ
レーキとして働く減衰作用が構成上殆んど存在し
ないからである。このスプールの振動は、サーボ
弁により駆動されるアクチユエータの振動の原因
となり、制御上大きな問題となる。
スプール３の振動の持続を防止するために、サ
ーボ弁の応答性を落として振動を止める方法（第
２図ｂ）もあるが、直動型電気・流体圧サーボ弁
の持つ高応答性が損われてしまう。
ーボ弁の応答性を落として振動を止める方法（第
２図ｂ）もあるが、直動型電気・流体圧サーボ弁
の持つ高応答性が損われてしまう。
そこで、速度検出器１１をスプール３のボビン
４取付け側に設け、スプール３の速度を検出し、
この検出結果を前記電力増幅器に負帰還させ、ス
プール３にダンピングを与えていた。このよう
に、対象の速度を検出し、それを負帰還して対象
の動きにダンピング（減衰作用）を与えることは
一般的に行なわれていることである。
４取付け側に設け、スプール３の速度を検出し、
この検出結果を前記電力増幅器に負帰還させ、ス
プール３にダンピングを与えていた。このよう
に、対象の速度を検出し、それを負帰還して対象
の動きにダンピング（減衰作用）を与えることは
一般的に行なわれていることである。
第３図において、このダンピング制御について
詳述する。
詳述する。
この図において、符号Ｒはスプール３の移動量
の設定値（開度指令）で、一般にはサーボ弁の上
位の制御系からの指令値として与えられる。Ｔは
コイル５の時定数、ｉはコイル５に流れる電流、
Ｆはスプール３の駆動力、ｍはスプール３の質
量、ｖはスプール３の速度、ｂはスプール３に働
く粘性減衰係数、Ｘはスプール３の変位、Ｑは出
力流量、ｓはラプラス演算子を表わす。また、
KAは電気ゲインで、これを調節してサーボ弁の
応答性を決める。KXは変位検出器１０の電気的
ゲインで通常は一度設定すると固定化される。
KBはスプール３が動くことによつてコイル５に
発生する逆起電圧の係数、KFはコイル５に電流
ｉが流れた時コイル５に働く力の係数、KQはス
プール３の変位Ｘに応じて変わる供給流体の出力
流量Ｑの係数で、これらはサーボ弁の仕様から自
ずと決まるものである。
の設定値（開度指令）で、一般にはサーボ弁の上
位の制御系からの指令値として与えられる。Ｔは
コイル５の時定数、ｉはコイル５に流れる電流、
Ｆはスプール３の駆動力、ｍはスプール３の質
量、ｖはスプール３の速度、ｂはスプール３に働
く粘性減衰係数、Ｘはスプール３の変位、Ｑは出
力流量、ｓはラプラス演算子を表わす。また、
KAは電気ゲインで、これを調節してサーボ弁の
応答性を決める。KXは変位検出器１０の電気的
ゲインで通常は一度設定すると固定化される。
KBはスプール３が動くことによつてコイル５に
発生する逆起電圧の係数、KFはコイル５に電流
ｉが流れた時コイル５に働く力の係数、KQはス
プール３の変位Ｘに応じて変わる供給流体の出力
流量Ｑの係数で、これらはサーボ弁の仕様から自
ずと決まるものである。
また、スプール３へ働くダンピング力は、粘性
減衰係数ｂ、逆起電圧係数KBの大きさによつて
決まるが、一般にはこれでは不足し、スプール速
度Ｖを速度検出器１１で検知し、これに適当なゲ
インKVを掛けて負帰還する構成となつている。
減衰係数ｂ、逆起電圧係数KBの大きさによつて
決まるが、一般にはこれでは不足し、スプール速
度Ｖを速度検出器１１で検知し、これに適当なゲ
インKVを掛けて負帰還する構成となつている。
今、コイル５の応答が充分に速いとすると（時
定数Ｔ→０）、速度ｖの負帰還ループのＶからＦ
までの係数は、KV・KFとなり、これは粘性減衰
係数ｂを同じ次元を持つことがわかる。すなわ
ち、速度ｖの負帰還ループのゲインKVを適当に
調整することにより、スプール３の動きにダンピ
ングを与えることができる。
定数Ｔ→０）、速度ｖの負帰還ループのＶからＦ
までの係数は、KV・KFとなり、これは粘性減衰
係数ｂを同じ次元を持つことがわかる。すなわ
ち、速度ｖの負帰還ループのゲインKVを適当に
調整することにより、スプール３の動きにダンピ
ングを与えることができる。
しかし、上記構成のサーボ弁では、ダンピング
制御を行うのに必要な速度検出器１１を、精密機
器であるサーボ弁内の狭いスペースに組み込んで
おり、速度検出器１１を内蔵することによる組立
て時の作業性の悪さ、コストの上昇、速度検出器
等部品点数の増加による信頼性の低下があり、さ
らに速度検出器が故障するとサーボ弁全体を取り
替えなければならない等の問題があつた。
制御を行うのに必要な速度検出器１１を、精密機
器であるサーボ弁内の狭いスペースに組み込んで
おり、速度検出器１１を内蔵することによる組立
て時の作業性の悪さ、コストの上昇、速度検出器
等部品点数の増加による信頼性の低下があり、さ
らに速度検出器が故障するとサーボ弁全体を取り
替えなければならない等の問題があつた。
このような問題を解消するためには、後で詳述
するように、スプールの特性を電子回路等により
模擬したモデルを作り、このモデルの中からスプ
ール速度に相当する信号を取り出し、れをサーボ
アンプへ負帰還してダンピングをかけるようにす
ればよい（参考：特願昭58−68997号）。これによ
つて、速度検出器をサーボ弁本体に設けなくて
も、良好なダンピング特性をサーボ弁へ与えるこ
とができ第４図に示すような十分に安定かつ速い
応答を得ることができる。
するように、スプールの特性を電子回路等により
模擬したモデルを作り、このモデルの中からスプ
ール速度に相当する信号を取り出し、れをサーボ
アンプへ負帰還してダンピングをかけるようにす
ればよい（参考：特願昭58−68997号）。これによ
つて、速度検出器をサーボ弁本体に設けなくて
も、良好なダンピング特性をサーボ弁へ与えるこ
とができ第４図に示すような十分に安定かつ速い
応答を得ることができる。
ところで、上述した方法では、第５図に示すよ
うに、前記モデルから抽出した推定速度ｖとスプ
ール３の実際の速度ｖとの間に、 △ｖ＝v^−ｖ ……(1) で与えられる定常偏差△ｖが生じてしまう。これ
は、スプール３に定常流体力Ｄが作用するからで
あり、この結果、前記推定速度v^を負帰還してス
プール３の動きにダンピングをかけると、スプー
ル３の変位Ｘは、 △Ｘ＝Kv・△ｖ／KA …(2) だけ減少することになる。
うに、前記モデルから抽出した推定速度ｖとスプ
ール３の実際の速度ｖとの間に、 △ｖ＝v^−ｖ ……(1) で与えられる定常偏差△ｖが生じてしまう。これ
は、スプール３に定常流体力Ｄが作用するからで
あり、この結果、前記推定速度v^を負帰還してス
プール３の動きにダンピングをかけると、スプー
ル３の変位Ｘは、 △Ｘ＝Kv・△ｖ／KA …(2) だけ減少することになる。
この考案は、上記の事情に鑑み、スプールの変
位誤差をなくし、正確な流量制御を行うことので
きる直動型電気・流体圧サーボ弁を供給すること
を目的とする。
位誤差をなくし、正確な流量制御を行うことので
きる直動型電気・流体圧サーボ弁を供給すること
を目的とする。
この目的を達成するために、この考案は、スプ
ールに結合したコイルと、バルブボデイに設けた
永久磁石と、前記コイルを駆動するサーボアンプ
と備え、該コイルに通電することによりスプール
を直接駆動する電気・流体圧サーボ弁において、 前記スプールの実際の変位を検出する変位検出
器と、スプール特性を電子回路等により模擬した
モデルとを具備し、 該モデルは、前記コイルへの供給電流の補正値
に一定のゲインＫを乗じて前記スプールの移動加
速度の推定値を出力する第１の演算部と、該加速
度推定値の補正値を積分して前記スプールの速度
推定値を出力する第１の積分器と、該速度推定値
の補正値を積分して前記スプールの変位推定値を
出力する第２の積分器と、前記変位検出部の出力
を前記変位推定値とを比較演算して偏差を出力す
る第２の積分器と、前記変位検出器の出力と前記
変位推定値とを比較演算して偏差を出力する第２
の演算部と、この偏差に一定のゲインK2を乗じ
る第３の演算部と、該第３の演算部の出力を前記
加速度推定値に加算して該加速度推定値の補正値
を出力する第４の演算部と、前記偏差に一定のゲ
インK1を乗じる第５の演算部と、該第５の演算
部の出力を前記速度推定値に加えて該速度推定値
の補正値を出力する第６の演算部と、前記第２の
演算部の出力を積分して一定のゲインK0を乗じ
る第３の積分器と、この第３の積分器の出力を前
記コイルへの供給電流に加えて該供給電流の補正
値を出力する加算器とを有し、前記第１の積分器
から出力されるスプール速度に相当する速度推定
値を前記サーボアンプへ負帰還することを特特徴
とする。
ールに結合したコイルと、バルブボデイに設けた
永久磁石と、前記コイルを駆動するサーボアンプ
と備え、該コイルに通電することによりスプール
を直接駆動する電気・流体圧サーボ弁において、 前記スプールの実際の変位を検出する変位検出
器と、スプール特性を電子回路等により模擬した
モデルとを具備し、 該モデルは、前記コイルへの供給電流の補正値
に一定のゲインＫを乗じて前記スプールの移動加
速度の推定値を出力する第１の演算部と、該加速
度推定値の補正値を積分して前記スプールの速度
推定値を出力する第１の積分器と、該速度推定値
の補正値を積分して前記スプールの変位推定値を
出力する第２の積分器と、前記変位検出部の出力
を前記変位推定値とを比較演算して偏差を出力す
る第２の積分器と、前記変位検出器の出力と前記
変位推定値とを比較演算して偏差を出力する第２
の演算部と、この偏差に一定のゲインK2を乗じ
る第３の演算部と、該第３の演算部の出力を前記
加速度推定値に加算して該加速度推定値の補正値
を出力する第４の演算部と、前記偏差に一定のゲ
インK1を乗じる第５の演算部と、該第５の演算
部の出力を前記速度推定値に加えて該速度推定値
の補正値を出力する第６の演算部と、前記第２の
演算部の出力を積分して一定のゲインK0を乗じ
る第３の積分器と、この第３の積分器の出力を前
記コイルへの供給電流に加えて該供給電流の補正
値を出力する加算器とを有し、前記第１の積分器
から出力されるスプール速度に相当する速度推定
値を前記サーボアンプへ負帰還することを特特徴
とする。
［作用］
上記構成によれば、実際のスプール変位とモデ
ルのスプール変位推定値との差が積分され、これ
に適当なゲインを乗じたものが、モデルへ入力さ
れるコイルへの供給電流の補正値となる。この結
果、定常流体力により生じた実際のスプール変位
の定常偏差が除かれ、正確なサーボ弁制御が可能
となる。
ルのスプール変位推定値との差が積分され、これ
に適当なゲインを乗じたものが、モデルへ入力さ
れるコイルへの供給電流の補正値となる。この結
果、定常流体力により生じた実際のスプール変位
の定常偏差が除かれ、正確なサーボ弁制御が可能
となる。
以下、図面を参照しつつ本考案の実施例を説明
する。
する。
第６図は本考案に係る直動型電気・流体圧サー
ボ弁の構造の一例を示す断面図であり、該サーボ
弁の機械的構造は、第１図に示した従来のサーボ
弁のものと略同様であるので詳細は省略する。
ボ弁の構造の一例を示す断面図であり、該サーボ
弁の機械的構造は、第１図に示した従来のサーボ
弁のものと略同様であるので詳細は省略する。
なお、図中、第１図と同一構成物には同一符号
を付してあり、RTはタンクポート、PSは供給ポ
ート、PA，PBは負荷ポートを示す。
を付してあり、RTはタンクポート、PSは供給ポ
ート、PA，PBは負荷ポートを示す。
また、第６図に示すサーボ弁には速度検出器が
組み込まれておらず、スプール３の速度はモデル
によつて検出する構成となつている。
組み込まれておらず、スプール３の速度はモデル
によつて検出する構成となつている。
以下、第７図，第８図によりスプール３の速度
検出について説明する。
検出について説明する。
第７図は、本考案の構成を模式的に表わしたも
のであり、１２はサーボアンプ、１３はサーボ弁
機械系、すなわち、スプール特性、１４はスプー
ル速度演算器、すなわち、スプール特性のモデル
を示す。
のであり、１２はサーボアンプ、１３はサーボ弁
機械系、すなわち、スプール特性、１４はスプー
ル速度演算器、すなわち、スプール特性のモデル
を示す。
スプール速度演算器１４には、サーボ弁のコイ
ル５への供給電流ｉとスプール３の変位Ｘとが入
力され、ここれらに基づいてスプール３の推定速
度v^が演算される。この推定速度信号v^をサーボ
アンプ１２へ負帰還することにより、第３図で説
明したと同様に、スプール３の動きにダンピング
を与えることができる。
ル５への供給電流ｉとスプール３の変位Ｘとが入
力され、ここれらに基づいてスプール３の推定速
度v^が演算される。この推定速度信号v^をサーボ
アンプ１２へ負帰還することにより、第３図で説
明したと同様に、スプール３の動きにダンピング
を与えることができる。
第８図により、さらに詳述する。
第８図は、第７図に示したものをブロツク線図
で表わしたものである。この図において、Ｋはサ
ーボ弁のKF／ｍに相当する量で、K0，K1，K2は
ゲイン、a^はスプール３の推定加速度信号、v^は
スプール３の推定速度信号、X^はスプール３の推
定変位信号、二点鎖線で囲まれる部分は速度演算
器１４、すなわちスプール特性のモデルを示し、
一点鎖線で囲まれた部分はサーボ弁機械系１３の
特性を、点線で囲まれた部分はサーボアンプ１２
を表している。また、図中Ｄは前述した定常流体
力であり、定常偏差△v^を生じさせるものであ
る。
で表わしたものである。この図において、Ｋはサ
ーボ弁のKF／ｍに相当する量で、K0，K1，K2は
ゲイン、a^はスプール３の推定加速度信号、v^は
スプール３の推定速度信号、X^はスプール３の推
定変位信号、二点鎖線で囲まれる部分は速度演算
器１４、すなわちスプール特性のモデルを示し、
一点鎖線で囲まれた部分はサーボ弁機械系１３の
特性を、点線で囲まれた部分はサーボアンプ１２
を表している。また、図中Ｄは前述した定常流体
力であり、定常偏差△v^を生じさせるものであ
る。
このような構成において、速度演算器１４の入
力増幅器１５は、入力信号Ｃに演算係数Ｋを乗じ
て推定加速度信号a^を出力し、この推定加速度信
号a^が積分器１６，１７によつて順次積分され、
推定速度信号v^、推定変位信号X^がそれぞれ求め
られる。しかし、このままでは、スプール３の加
速度ａ、速度ｖ、変位Ｘと推定加速度a^、推定速
度v^、推定変位Ｘの各々が常に一致するとは限ら
ない。従つて、推定変位信号X^はスプール３の実
際の変位Ｘと比較され、この偏差Ｘ−X^にゲイン
K1・K2を掛けて推定加速度信号a^、推定速度信号
v^の部分に負帰還させている。また、前記偏差Ｘ
−Ｘは積分器１８へ供給されて積分されゲイン
K0を乗ぜられ、この演算結果が電流ｉと加算さ
れて速度演算器１４への入力信号Ｃが形成され
る。
力増幅器１５は、入力信号Ｃに演算係数Ｋを乗じ
て推定加速度信号a^を出力し、この推定加速度信
号a^が積分器１６，１７によつて順次積分され、
推定速度信号v^、推定変位信号X^がそれぞれ求め
られる。しかし、このままでは、スプール３の加
速度ａ、速度ｖ、変位Ｘと推定加速度a^、推定速
度v^、推定変位Ｘの各々が常に一致するとは限ら
ない。従つて、推定変位信号X^はスプール３の実
際の変位Ｘと比較され、この偏差Ｘ−X^にゲイン
K1・K2を掛けて推定加速度信号a^、推定速度信号
v^の部分に負帰還させている。また、前記偏差Ｘ
−Ｘは積分器１８へ供給されて積分されゲイン
K0を乗ぜられ、この演算結果が電流ｉと加算さ
れて速度演算器１４への入力信号Ｃが形成され
る。
この実施例は、サーボ弁の外面で演算して速度
を求めるというだけのものではなく、サーボ弁の
外部でスプールの動特性を模擬したモデルを作
り、そのモデルの中からスプールに相当する信号
を取り出してサーボアンプへフイードバツクし、
スプールへダンピングをかけるものである。
を求めるというだけのものではなく、サーボ弁の
外部でスプールの動特性を模擬したモデルを作
り、そのモデルの中からスプールに相当する信号
を取り出してサーボアンプへフイードバツクし、
スプールへダンピングをかけるものである。
この模擬したモデルとは、コイルへの入力電流
に適正なゲインを乗算することにある。これによ
つて、スプールの移動加速度の推定値を演算する
のである。従つて、この演算で求められるもの
は、実際の加速度の値ではなく、モデルとしての
加速度の推定値てある。加速度がモデルとしての
推定値であるから、この加速度の推定値を積分し
て求めた速度信号も推定値となる。
に適正なゲインを乗算することにある。これによ
つて、スプールの移動加速度の推定値を演算する
のである。従つて、この演算で求められるもの
は、実際の加速度の値ではなく、モデルとしての
加速度の推定値てある。加速度がモデルとしての
推定値であるから、この加速度の推定値を積分し
て求めた速度信号も推定値となる。
この推定速度信号をそのままサーボアンプへ負
帰還してもよいのだが、それでは適正な補正値で
あるか否かは分からない。そこで、この推定速度
信号をさらに積分した推定変位信号Ｘと実際の変
位信号Ｘとを比較してみることによつて、適正な
補正値であるかどうかが分かるのである。
帰還してもよいのだが、それでは適正な補正値で
あるか否かは分からない。そこで、この推定速度
信号をさらに積分した推定変位信号Ｘと実際の変
位信号Ｘとを比較してみることによつて、適正な
補正値であるかどうかが分かるのである。
推定変位信号X^と実際の変位信号Ｘが同じであ
れば、模擬したモデルとしての推定値の通りに補
正されてスプールが変位しているのであり、偏差
があれば、その偏差に応じて推定速度信号を補正
し、サーボアンプへ負帰還してダンピング制御を
行うものである。
れば、模擬したモデルとしての推定値の通りに補
正されてスプールが変位しているのであり、偏差
があれば、その偏差に応じて推定速度信号を補正
し、サーボアンプへ負帰還してダンピング制御を
行うものである。
このため、偏差があれば、それに応じて推定加
速度信号および推定速度信号にそれぞれのゲイン
を乗じて補正し、この補正した推定速度信号v^を
負帰還する一方、補正した推定速度信号a^が実際
の変位と比較してどうかを時々刻々、正確に演算
して求めながらダンピングをかけるものである。
速度信号および推定速度信号にそれぞれのゲイン
を乗じて補正し、この補正した推定速度信号v^を
負帰還する一方、補正した推定速度信号a^が実際
の変位と比較してどうかを時々刻々、正確に演算
して求めながらダンピングをかけるものである。
第６図を参照してさらに詳述する。この図では
簡単のため自然に存在する粘性減衰係数ｂは非常
に小さいので省略してある（つまり、ｂ＝０とし
た）。
簡単のため自然に存在する粘性減衰係数ｂは非常
に小さいので省略してある（つまり、ｂ＝０とし
た）。
第６図よりモデル１４によるサーボ弁スプール
３の推定変位X^と推定速度v^は Ｘ＝１／ｓ｛K1（Ｘ−X^）＋v^｝ (3) ＝１／ｓ｛K2（Ｘ−X^）＋K1｝ (4) と表わされる。(3)，(4)式よりＸを消去すると、 v^＝K2s／s2＋K1s＋K2Ｘ＋（ｓ＋K1）Ｋ／s2＋K1s＋K
2ｉ…(5) を得る。これより、ｉ→v^、Ｘ→v^の伝達関数は、 v^／ｉ＝（ｓ＋K1）Ｋ／s2＋K1s＋K2， v^／Ｘ＝K2s／s2＋K1s＋K2 …(6) となる。ｉ，Ｘはサーボ弁スプール機械系への入
力、出力であり、着目しているサーボ弁スプール
３の実速度ｖとの関係は、 ｖ／ｉ＝KF／ms，ｖ／Ｘ＝ｓ …(7) である。(6)，(7)式より、各々比を取つて （v^／ｖ）i＝（v^／ｉ）／（ｖ／ｉ） ＝s2＋K1s／s2＋K1s＋K2Ｋ／KR …(8) （v^／ｖ）x＝（v^／Ｘ）／（ｖ／Ｘ） ＝K2／s2＋K1s＋K2 …(9) を得る。ここで、KR＝KF／ｍと置いた。
３の推定変位X^と推定速度v^は Ｘ＝１／ｓ｛K1（Ｘ−X^）＋v^｝ (3) ＝１／ｓ｛K2（Ｘ−X^）＋K1｝ (4) と表わされる。(3)，(4)式よりＸを消去すると、 v^＝K2s／s2＋K1s＋K2Ｘ＋（ｓ＋K1）Ｋ／s2＋K1s＋K
2ｉ…(5) を得る。これより、ｉ→v^、Ｘ→v^の伝達関数は、 v^／ｉ＝（ｓ＋K1）Ｋ／s2＋K1s＋K2， v^／Ｘ＝K2s／s2＋K1s＋K2 …(6) となる。ｉ，Ｘはサーボ弁スプール機械系への入
力、出力であり、着目しているサーボ弁スプール
３の実速度ｖとの関係は、 ｖ／ｉ＝KF／ms，ｖ／Ｘ＝ｓ …(7) である。(6)，(7)式より、各々比を取つて （v^／ｖ）i＝（v^／ｉ）／（ｖ／ｉ） ＝s2＋K1s／s2＋K1s＋K2Ｋ／KR …(8) （v^／ｖ）x＝（v^／Ｘ）／（ｖ／Ｘ） ＝K2／s2＋K1s＋K2 …(9) を得る。ここで、KR＝KF／ｍと置いた。
(8)，(9)式はモデル１４への入力されるｉ，ｘに
起因するサーボ弁スプールの実速度ｖと推定速度
v^との不一致度を表わしている。
起因するサーボ弁スプールの実速度ｖと推定速度
v^との不一致度を表わしている。
今、KRというパラメーターは、実機のサーボ
弁スプール３の質量ｍと電流ｉにより発生する電
磁力との間の比例定数KFで比で、これは実機の
仕様を決め製作した段階で正確に知ることができ
る。従つて、モデルのパラメーターＫは、予め求
めたKRと同じ値に設定することができるので、
(8)式においてＫ／KR＝１とすることができる。
従つて、 v^／ｖ＝（v^／ｖ）i＋（v^／ｖ）x ＝2＋K1s／s2＋K1s＋K2＋K2／s2＋K1s＋K2 ＝１ …(10) とできる。このことは、推定速度v^が実際の速度
ｖと時間的な遅れも無く、完全に一致することを
示している。逆に言えば、以上を実現できるため
に、スプールの実際の変位Ｘとモデル１４の推定
変位X^との差を取り、それにゲインK1，K2を掛
けて、各々の信号でモデル１４の推定加速度a^と
推定速度v^を修正しているのである。
弁スプール３の質量ｍと電流ｉにより発生する電
磁力との間の比例定数KFで比で、これは実機の
仕様を決め製作した段階で正確に知ることができ
る。従つて、モデルのパラメーターＫは、予め求
めたKRと同じ値に設定することができるので、
(8)式においてＫ／KR＝１とすることができる。
従つて、 v^／ｖ＝（v^／ｖ）i＋（v^／ｖ）x ＝2＋K1s／s2＋K1s＋K2＋K2／s2＋K1s＋K2 ＝１ …(10) とできる。このことは、推定速度v^が実際の速度
ｖと時間的な遅れも無く、完全に一致することを
示している。逆に言えば、以上を実現できるため
に、スプールの実際の変位Ｘとモデル１４の推定
変位X^との差を取り、それにゲインK1，K2を掛
けて、各々の信号でモデル１４の推定加速度a^と
推定速度v^を修正しているのである。
このように、本実施例は、モデル１４のパラメ
ータと状態量が機械と一致している限り、モデル
１４は機械の動きと同一の動きを自然界の因果関
係に則つて行なう。したがつて、近似の入り込む
余地は無く、検出器を置かずとも実際の速度と同
一の信号を得ることができる。
ータと状態量が機械と一致している限り、モデル
１４は機械の動きと同一の動きを自然界の因果関
係に則つて行なう。したがつて、近似の入り込む
余地は無く、検出器を置かずとも実際の速度と同
一の信号を得ることができる。
この結果、実際のスプール変位Ｘと推定変位信
号X^との差が零となるように、推定加速度信号a^、
推定速度信号v^が同時に調節される。定常流体力
Ｄに起因する定常偏差△ｖは、電流ｉの信号に加
えられた積分器１８の出力によつて打ち消される
ので、常に正しいスプール３の推定速度信号v^が
得られる。積分器１８の出力が定常流体力Ｄに帰
因して生ずる定常偏差△ｖを打ち消すことは、次
の理由による。すなわち、定常偏差△ｖが増加す
ると、それを積分した形の偏差Ｘ−Ｘが増加す
る。したがつて、この偏差を積分して累積し、そ
の値にゲインK0を掛けて供給電流ｉに加算する
ことにより、いわゆる積分動作と同様の作用によ
つて、定常偏差△ｖを補償することができる。実
際、著者はコンピユータ・シミユレーシヨン及び
実機テストで確認した。
号X^との差が零となるように、推定加速度信号a^、
推定速度信号v^が同時に調節される。定常流体力
Ｄに起因する定常偏差△ｖは、電流ｉの信号に加
えられた積分器１８の出力によつて打ち消される
ので、常に正しいスプール３の推定速度信号v^が
得られる。積分器１８の出力が定常流体力Ｄに帰
因して生ずる定常偏差△ｖを打ち消すことは、次
の理由による。すなわち、定常偏差△ｖが増加す
ると、それを積分した形の偏差Ｘ−Ｘが増加す
る。したがつて、この偏差を積分して累積し、そ
の値にゲインK0を掛けて供給電流ｉに加算する
ことにより、いわゆる積分動作と同様の作用によ
つて、定常偏差△ｖを補償することができる。実
際、著者はコンピユータ・シミユレーシヨン及び
実機テストで確認した。
以上述べたように、本考案では、サーボ弁の狭
いスペース内に速度検出器を置かず、サーボ弁本
体の外側に設けられた簡単な回路で実際のスプー
ル速度を時々刻々正確に知り得るので、常に適正
なダンピングをかけることができる。特に定常流
体力Ｄによる定常偏差△ｖを除去したので、スプ
ール速度の検出がより正確に行われるようにな
り、良好なサーボ弁の制御ができるようになつ
た。
いスペース内に速度検出器を置かず、サーボ弁本
体の外側に設けられた簡単な回路で実際のスプー
ル速度を時々刻々正確に知り得るので、常に適正
なダンピングをかけることができる。特に定常流
体力Ｄによる定常偏差△ｖを除去したので、スプ
ール速度の検出がより正確に行われるようにな
り、良好なサーボ弁の制御ができるようになつ
た。
なお、上記実施例では、電子回路で構成した例
を示したが、コンピユータによるソフトウエアで
構成し得ることが勿論である。また、この実施例
では、定電圧型の特性を持つ電力増幅器を使つた
構成例を示しているが、電流Ｉがマイナーに負帰
還される定電流型の増幅器を使つてもよい。この
ときには、コイルの時定数Ｔ、逆起電圧係数KB
の影響がなくなるので、ダンピング効果はさらに
向上する。
を示したが、コンピユータによるソフトウエアで
構成し得ることが勿論である。また、この実施例
では、定電圧型の特性を持つ電力増幅器を使つた
構成例を示しているが、電流Ｉがマイナーに負帰
還される定電流型の増幅器を使つてもよい。この
ときには、コイルの時定数Ｔ、逆起電圧係数KB
の影響がなくなるので、ダンピング効果はさらに
向上する。
以上説明したように、本考案によれば、速度検
出器をサーボ弁に組み込むことなく、サーボ弁に
ダンピングをかけることができるので、生産コス
トを低減させると共に信頼性を大幅に向上させる
ことができる。また、サーボ弁のスプール変位と
電気モデルのスプール変位との差を積分し、これ
に適当なゲインを乗じて前記電気モデルの入力端
に加えるようにしたので、定常流体力による定常
偏差を除去することができ、より正確なサーボ弁
制御を行うことができる。
出器をサーボ弁に組み込むことなく、サーボ弁に
ダンピングをかけることができるので、生産コス
トを低減させると共に信頼性を大幅に向上させる
ことができる。また、サーボ弁のスプール変位と
電気モデルのスプール変位との差を積分し、これ
に適当なゲインを乗じて前記電気モデルの入力端
に加えるようにしたので、定常流体力による定常
偏差を除去することができ、より正確なサーボ弁
制御を行うことができる。
第１図は従来のサーボ弁の構造を示す断面図、
第２図ａ，ｂはスプールの動きを説明するための
図、第３図は速度検出器を用いてダンピング制御
を行う場合のブロツク線図、第４図はスプールの
動きの一例を示す図、第５図はスプール速度ｖ、
推定速度v^および定常偏差△ｖの関係を示す図、
第６図は本考案の一実施例によるサーボ弁の構造
を示す断面図、第７図は同実施例の概略を示す模
式図、第８図は同実施例の構成を示すブロツク線
図である。 １……バルブ・ボデイ、３……スプール、５…
…コイル、６……永久磁石、１０……変位検出
器、１２……サーボアンプ、１４……速度演算器
（モデル）、１８……積分器、ｖ……スプール速
度、v^……スプールの推定速度（スプール速度に
相当する信号）、Ｘ……サーボ弁のスプール変位、
X^……スプールの推定変位（モデルのスプール変
位）。
第２図ａ，ｂはスプールの動きを説明するための
図、第３図は速度検出器を用いてダンピング制御
を行う場合のブロツク線図、第４図はスプールの
動きの一例を示す図、第５図はスプール速度ｖ、
推定速度v^および定常偏差△ｖの関係を示す図、
第６図は本考案の一実施例によるサーボ弁の構造
を示す断面図、第７図は同実施例の概略を示す模
式図、第８図は同実施例の構成を示すブロツク線
図である。 １……バルブ・ボデイ、３……スプール、５…
…コイル、６……永久磁石、１０……変位検出
器、１２……サーボアンプ、１４……速度演算器
（モデル）、１８……積分器、ｖ……スプール速
度、v^……スプールの推定速度（スプール速度に
相当する信号）、Ｘ……サーボ弁のスプール変位、
X^……スプールの推定変位（モデルのスプール変
位）。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 スプールに結合したコイルと、バルブボデイに
設けた永久磁石と、前記コイルを駆動するサーボ
アンプとを備え、該コイルに通電することにより
スプールを直接駆動する電気・流体圧サーボ弁に
おいて、 前記スプールの実際の変位を検出する変位検出
器と、スプール特性を電子回路等により模擬した
モデルとを具備し、 該モデルは、前記コイルへの供給電流の補正値
に一定のゲインＫを乗じて前記スプールの移動加
速度の推定値を出力する第１の演算部と、該加速
度推定値の補正値を積分して前記スプールの速度
推定値を出力する第１の積分器と、該速度推定値
の補正値を積分して前記スプールの変位推定値を
出力する第２の積分器と、前記変位検出器の出力
と前記変位推定値とを比較演算して偏差を出力す
る第２の演算部と、この偏差に一定のゲインK2
を乗じる第３の演算部と、該第３の演算部の出力
を前記加速度推定値に加算して該加速度推定値の
補正値を出力する第４の演算部と、前記偏差に一
定のゲインK1を乗じる第５の演算部と、該第５
の演算部の出力を前記速度推定値に加えて該速度
推定値の補正値を出力する第６の演算部と、前記
第２の演算部の出力を積分して一定のゲインK0
を乗じる第３の積分器と、この第３の積分器の出
力を前記コイルへの供給電流に加えて該供給電流
の補正値を出力する加算器とを有し、前記第１の
積分器から出力されるスプール速度に相当する速
度推定値を前記サーボアンプへ負帰還することを
特徴とする直動型電気・流体圧サーボ弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8262484U JPS60194601U (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 直動型電気・流体圧サ−ボ弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8262484U JPS60194601U (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 直動型電気・流体圧サ−ボ弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60194601U JPS60194601U (ja) | 1985-12-25 |
| JPH0314562Y2 true JPH0314562Y2 (ja) | 1991-04-02 |
Family
ID=30630506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8262484U Granted JPS60194601U (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | 直動型電気・流体圧サ−ボ弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60194601U (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54112365A (en) * | 1978-02-22 | 1979-09-03 | Hitachi Ltd | Controller for position of hydraulic screw down |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP8262484U patent/JPS60194601U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60194601U (ja) | 1985-12-25 |
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