JPH0374612A - バルブの流量制御装置 - Google Patents
バルブの流量制御装置Info
- Publication number
- JPH0374612A JPH0374612A JP20895189A JP20895189A JPH0374612A JP H0374612 A JPH0374612 A JP H0374612A JP 20895189 A JP20895189 A JP 20895189A JP 20895189 A JP20895189 A JP 20895189A JP H0374612 A JPH0374612 A JP H0374612A
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- JP
- Japan
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- valve
- flow rate
- control
- command
- pressure
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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、バルブのｔＭｍ制御装置に係り、特に油・空
圧アクチュエータを駆動するために用いられるバルブの
流量制御装置に関する。
圧アクチュエータを駆動するために用いられるバルブの
流量制御装置に関する。
［従来の技術］
油圧または空圧アクチュエータの作動を所望の速度に制
御するため、圧力源とアクチュエータとの間に設けられ
た方向切換弁（以下バルブという〉を通過する流体の流
量を制御する装置としては、第６図に示すように指令流
量に対して実際にバルブを流れる流量を計測してフィー
ドバックし、指令流量と計測流量との流量偏差をＰＩＤ
制御することにより指令信号をバルブコントローラに出
力し、バルブコントローラは入力された指令信号に比例
した電ｔｌＬをバルブのソレノイドに出力し、バルブを
駆動してバルブ関口面積を調節することにより、流量を
制御する構造が用いられている。
御するため、圧力源とアクチュエータとの間に設けられ
た方向切換弁（以下バルブという〉を通過する流体の流
量を制御する装置としては、第６図に示すように指令流
量に対して実際にバルブを流れる流量を計測してフィー
ドバックし、指令流量と計測流量との流量偏差をＰＩＤ
制御することにより指令信号をバルブコントローラに出
力し、バルブコントローラは入力された指令信号に比例
した電ｔｌＬをバルブのソレノイドに出力し、バルブを
駆動してバルブ関口面積を調節することにより、流量を
制御する構造が用いられている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら上記構造のバルブのｔｆＡ量制御装置にお
いては、たとえばアクチュエータが無負荷の状態におい
てＰＩＤ制御のゲインを最適な値に設定しても、アクチ
ュエータに外部からの負荷がかかるとバルブの前後の差
圧Δｐが変化して、制御系全体のゲインが前記差圧の平
方根ＦΔ下に比例して変化する。そして前記ＦΔ下が大
きくなるとバルブがハンチングを起こし、ＦΔ下が小さ
くなるとバルブの整定時間が長くなって、応答性が悪く
なる等の問題点がある。
いては、たとえばアクチュエータが無負荷の状態におい
てＰＩＤ制御のゲインを最適な値に設定しても、アクチ
ュエータに外部からの負荷がかかるとバルブの前後の差
圧Δｐが変化して、制御系全体のゲインが前記差圧の平
方根ＦΔ下に比例して変化する。そして前記ＦΔ下が大
きくなるとバルブがハンチングを起こし、ＦΔ下が小さ
くなるとバルブの整定時間が長くなって、応答性が悪く
なる等の問題点がある。
本発明は上記従来の問題点に着目し、流量制御特性がア
クチュエータに加わる負荷の変動すなわちバルブの入口
、出口の差圧変動によって変化することなく、常に最適
の流量制御を行うことができるようなバルブの流量制御
装置を提供することを目的とする。
クチュエータに加わる負荷の変動すなわちバルブの入口
、出口の差圧変動によって変化することなく、常に最適
の流量制御を行うことができるようなバルブの流量制御
装置を提供することを目的とする。
［１１題を解決するための手段］
上記目的を達成するために本発明に係るバルブの流量制
御装置は、バルブへの指令流量に対する実流量を計測し
てフィードバックし、指令流量と計測流量との流量偏差
をＰＩＤ制御（Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御を含む）す
ることにより指令信号を出力し、前記バルブを駆動する
バルブの流量制御装置において、バルブの入口および出
口に流体の圧力を測定する装置を付加し、入口圧と出口
圧との差の平方根の逆数を、指令流量と計測流量との偏
差信号または偏差信号をＰＩＤ制御して得られた指令信
号に乗算する構成とし、またはバルブの人口および出口
に設ける流体圧力測定装置に代えてバルブの開口面積を
計算する装置を付加し、入口圧と出口圧との差の平方根
の逆数に代えて開口面積を計測流量で除した商を、指令
流量と計測流量との偏差信号または偏差信号をＰＩＤ制
御して得られた指令信号に乗算する構成とした。
御装置は、バルブへの指令流量に対する実流量を計測し
てフィードバックし、指令流量と計測流量との流量偏差
をＰＩＤ制御（Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御を含む）す
ることにより指令信号を出力し、前記バルブを駆動する
バルブの流量制御装置において、バルブの入口および出
口に流体の圧力を測定する装置を付加し、入口圧と出口
圧との差の平方根の逆数を、指令流量と計測流量との偏
差信号または偏差信号をＰＩＤ制御して得られた指令信
号に乗算する構成とし、またはバルブの人口および出口
に設ける流体圧力測定装置に代えてバルブの開口面積を
計算する装置を付加し、入口圧と出口圧との差の平方根
の逆数に代えて開口面積を計測流量で除した商を、指令
流量と計測流量との偏差信号または偏差信号をＰＩＤ制
御して得られた指令信号に乗算する構成とした。
［作用コ
上記構成によれば、流量偏差に、バルブ前後の差圧の平
方根の逆数またはバルブの開口面積を計測流量で除した
商を乗じて、これを指令信号としてバルブコントローラ
に入力させるようにしたので、制御系全体のゲインはバ
ルブ前後の差圧変動に関係なく一定となり、−度最適な
状態になるようにＰＩＤ制御のゲインを設定すれば、ア
クチュエータに加わる負荷の変動にかかわらずバルブの
ハンチングや応答遅れ等を生じることなく、安定した流
量制御を続けることができる。
方根の逆数またはバルブの開口面積を計測流量で除した
商を乗じて、これを指令信号としてバルブコントローラ
に入力させるようにしたので、制御系全体のゲインはバ
ルブ前後の差圧変動に関係なく一定となり、−度最適な
状態になるようにＰＩＤ制御のゲインを設定すれば、ア
クチュエータに加わる負荷の変動にかかわらずバルブの
ハンチングや応答遅れ等を生じることなく、安定した流
量制御を続けることができる。
［実施例］
以下に本発明に係るバルブの流量制御装置の実施例につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。
いて、図面を参照して詳細に説明する。
第１図および第２図は請求項（１）記載の実施例である
。第１図において、メータアウト紋りのバルブ１は、油
圧Ｒ２につながるボートＰ、アクチュエータ３につなが
るボー）Ａ、Ｂ、および作動油タンク４につながるボー
トＴを備えた４ボ一ト３位置切換弁で、アクチュエータ
３からの戻り回路は絞られている。この油圧回路のＴ、
Ａ； Ｂボート付近にそれぞれ圧力計５． ６．
７． が設置され、Ｔボートから作動油タンク４に
至る油圧回路には流量計８が設置されている。また演算
装置９がバルブコントローラ１０に接続され、バルブコ
ントローラ１０の配線はバルブ１の両端に接続されてい
る。
。第１図において、メータアウト紋りのバルブ１は、油
圧Ｒ２につながるボートＰ、アクチュエータ３につなが
るボー）Ａ、Ｂ、および作動油タンク４につながるボー
トＴを備えた４ボ一ト３位置切換弁で、アクチュエータ
３からの戻り回路は絞られている。この油圧回路のＴ、
Ａ； Ｂボート付近にそれぞれ圧力計５． ６．
７． が設置され、Ｔボートから作動油タンク４に
至る油圧回路には流量計８が設置されている。また演算
装置９がバルブコントローラ１０に接続され、バルブコ
ントローラ１０の配線はバルブ１の両端に接続されてい
る。
前記圧力計５． ６． ７． により検出された圧力
をそれぞれｐ＋、 ｐ２＋ ｐｓとすると、作動油
がＰ→Ａ−）Ｂ→Ｔと流れる場合、バルブｌの前後の差
圧Δｐは、ΔＩ）＝ｐ３−ｐ１となる。また作動油がＰ
→Ｂ＋Ａ−１−Ｔと流れる場合は、ΔＩ）：ｐ２−１）
１となる。
をそれぞれｐ＋、 ｐ２＋ ｐｓとすると、作動油
がＰ→Ａ−）Ｂ→Ｔと流れる場合、バルブｌの前後の差
圧Δｐは、ΔＩ）＝ｐ３−ｐ１となる。また作動油がＰ
→Ｂ＋Ａ−１−Ｔと流れる場合は、ΔＩ）：ｐ２−１）
１となる。
演算装置９には指令流量と流量計８が検出した計１１流
量、および前記圧力ｐｌ＋ ９２＋ ９３が電気信
号として入力され、演算装置９は指令流量の符号等で作
動油の流れの方向を判別し、Δｐを求めた上、その平方
根の逆数１／７Δ下を計算する。
量、および前記圧力ｐｌ＋ ９２＋ ９３が電気信
号として入力され、演算装置９は指令流量の符号等で作
動油の流れの方向を判別し、Δｐを求めた上、その平方
根の逆数１／７Δ下を計算する。
また指令流量と計測流量とから流量偏差を求め、第２図
に示すようにこの値に １／７Δ下を乗じた演算結果を
、ＰＩＤ制御方法により演算処理し、バルブコントロー
ラ１０への指令信号として出力する。バルブコントロー
ラ１０は入力された指令信号に比例した指令電流をバル
ブ１のソレノイドに出力し、バルブ１の開口面積を調節
する。このように流量偏差に１／７Δ下を乗じることに
よって、伝達関数全体ではバルブ前後の差圧による影響
がなくなり、常に最適の状態で流量を制御することがで
きる。
に示すようにこの値に １／７Δ下を乗じた演算結果を
、ＰＩＤ制御方法により演算処理し、バルブコントロー
ラ１０への指令信号として出力する。バルブコントロー
ラ１０は入力された指令信号に比例した指令電流をバル
ブ１のソレノイドに出力し、バルブ１の開口面積を調節
する。このように流量偏差に１／７Δ下を乗じることに
よって、伝達関数全体ではバルブ前後の差圧による影響
がなくなり、常に最適の状態で流量を制御することがで
きる。
１／ｖ／”−Δ下は、流量偏差をＰＩＤ制御して演算処
理した指令信号に乗じてもよい、またメータイン絞りの
バルブを用いる場合は、第１図のＰ、 Ａ。
理した指令信号に乗じてもよい、またメータイン絞りの
バルブを用いる場合は、第１図のＰ、 Ａ。
Ｂの各ボート付近にそれぞれ圧力計を設置する。
第３１！ｌおよび第４図は請求項（２〉記載の実施例で
ある。第３図に示すように、バルブ１のストＯ−りすな
わち基準位置からの変位量を検出する、差動トランスを
用いたストローク位置センサ１１がバルブ１の一端に設
置され、またバルブ１０Ｔボートから作動油タンクｄに
至る油圧回路には流量計８が設置されている。
ある。第３図に示すように、バルブ１のストＯ−りすな
わち基準位置からの変位量を検出する、差動トランスを
用いたストローク位置センサ１１がバルブ１の一端に設
置され、またバルブ１０Ｔボートから作動油タンクｄに
至る油圧回路には流量計８が設置されている。
バルブストロークＳ七閏口面積Ａとの間には、第５ｒｌ
！Ｊに示すようにＡ＝ｆ（ｓ）の関係があり、バルブス
トロークの測定値を用いて開口面積を計算することがで
きる。そこで指令流量と、ストローク位置センサ１１が
出力するバルブｌのストローク信号および前記流量計８
が出力する計測流量の信号を演算装置９に入力し、演算
装置９は指令流量と計測流量とから流量偏差を計算する
。またバルブ１のストロークと前記計測流量とからＡ、
／Ｑを算出し、この値を流量偏差に乗じた上、更にその
計算結果をＰＩＤ制御してバルブコントローラ１０に指
令信号として出力する。バルブコントローラ１０は、指
令信号に比例した指令電流をバルブｌのソレノイドに出
力し、バルブ１の開口面積を調節する。
！Ｊに示すようにＡ＝ｆ（ｓ）の関係があり、バルブス
トロークの測定値を用いて開口面積を計算することがで
きる。そこで指令流量と、ストローク位置センサ１１が
出力するバルブｌのストローク信号および前記流量計８
が出力する計測流量の信号を演算装置９に入力し、演算
装置９は指令流量と計測流量とから流量偏差を計算する
。またバルブ１のストロークと前記計測流量とからＡ、
／Ｑを算出し、この値を流量偏差に乗じた上、更にその
計算結果をＰＩＤ制御してバルブコントローラ１０に指
令信号として出力する。バルブコントローラ１０は、指
令信号に比例した指令電流をバルブｌのソレノイドに出
力し、バルブ１の開口面積を調節する。
バルブ１を通過する流量Ｑは、流量係数をＣ、バルブの
開口面積をＡ、作動油の密度をρ、バルブ前後の差圧を
Δｐとすると、 で表される。よって、 となり、Ｃおよびρは定数と考えてもよいので、となる
、そこで第４図に示すように、流量偏差にＡ／Ｑを乗じ
ることによって伝達関数全体でバルブの前後差圧による
影響がなくなるので、常に最適の状態で制御することが
できる。
開口面積をＡ、作動油の密度をρ、バルブ前後の差圧を
Δｐとすると、 で表される。よって、 となり、Ｃおよびρは定数と考えてもよいので、となる
、そこで第４図に示すように、流量偏差にＡ／Ｑを乗じ
ることによって伝達関数全体でバルブの前後差圧による
影響がなくなるので、常に最適の状態で制御することが
できる。
このように本発明では、計測流量のデータにはバルブ前
後の差圧の平方根ＦＫ下の要素が含まれていて、これが
伝達関数全体のゲインを変化させ、バルブスプールのハ
ンチングや応答遅れを起こす原因であると推定し、ＦΔ
下の影響を除去する処置を施したところ、実験結果が推
定と一致するａとが認められた。
後の差圧の平方根ＦＫ下の要素が含まれていて、これが
伝達関数全体のゲインを変化させ、バルブスプールのハ
ンチングや応答遅れを起こす原因であると推定し、ＦΔ
下の影響を除去する処置を施したところ、実験結果が推
定と一致するａとが認められた。
本実施例ではバルブのストローク位置センサに差動トラ
ンスを用いたが、これに限るものではなく、磁気センサ
、磁歪センサ等を用いてもよい。
ンスを用いたが、これに限るものではなく、磁気センサ
、磁歪センサ等を用いてもよい。
また、ステッピングモータによってスプールを駆動する
ようなバルブの場合は、ステッピングモータの回転ステ
ップ数がバルブストロークに比例するので、回転ステッ
プ数をカウントすることでバルブストロークを計算する
ことができる。従ってストローク位置センサは不要とな
る。
ようなバルブの場合は、ステッピングモータの回転ステ
ップ数がバルブストロークに比例するので、回転ステッ
プ数をカウントすることでバルブストロークを計算する
ことができる。従ってストローク位置センサは不要とな
る。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、指令流量と流量計
によって検出された計測流量とから算出される流量偏差
に、バルブ前後の差圧の平方根の逆数またはバルブの開
口面積を計測流量で除した商を乗じて、これを指令信号
としてバルブコントローラに入力させるようにしたので
、制御系全体のゲインはバルブ前後の差圧変動に関係な
く一定となり、−度最適な状態になるようにＰＩＤ制御
のゲインを設定すれば、アクチュエータに加わる負荷の
変動にかかわらずバルブのハンチングや応答遅れ当を生
じることなく、安定した流量制御を続けることができる
ようになる。
によって検出された計測流量とから算出される流量偏差
に、バルブ前後の差圧の平方根の逆数またはバルブの開
口面積を計測流量で除した商を乗じて、これを指令信号
としてバルブコントローラに入力させるようにしたので
、制御系全体のゲインはバルブ前後の差圧変動に関係な
く一定となり、−度最適な状態になるようにＰＩＤ制御
のゲインを設定すれば、アクチュエータに加わる負荷の
変動にかかわらずバルブのハンチングや応答遅れ当を生
じることなく、安定した流量制御を続けることができる
ようになる。
第１図は請求項（１）の実施例に係るバルブの流量制御
装置の構成を示す油圧回路図、第２図、は第１図の流量
制御装置における流量制御のプロツり図、第３図は請求
項（２）の実施例に係るバルブの流量制御装置の構成を
示す油圧回路図、第４図は第３図の流量制御装置におけ
る流量制御のブロック図、第５図はバルブストロークと
、バルブの開口面積との関係を示す図、第６図は従来の
バルブの流量制御装置における流量制御のブロック図で
ある。 １◆Ｏ◆◆・バルブ ３・・・◆◆・アクチュエータ ５、 ６． ７・・・・・・圧力計 ８・・・・・・流量計 １０◆・◆◆・・バルブコントローラ
装置の構成を示す油圧回路図、第２図、は第１図の流量
制御装置における流量制御のプロツり図、第３図は請求
項（２）の実施例に係るバルブの流量制御装置の構成を
示す油圧回路図、第４図は第３図の流量制御装置におけ
る流量制御のブロック図、第５図はバルブストロークと
、バルブの開口面積との関係を示す図、第６図は従来の
バルブの流量制御装置における流量制御のブロック図で
ある。 １◆Ｏ◆◆・バルブ ３・・・◆◆・アクチュエータ ５、 ６． ７・・・・・・圧力計 ８・・・・・・流量計 １０◆・◆◆・・バルブコントローラ
Claims (2)
- （１）バルブへの指令流量に対する実流量を計測してフ
ィードバックし、指令流量と計測流量との流量偏差をＰ
ＩＤ制御（Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＤ制御を含む）するこ
とにより指令信号を出力し、前記バルブを駆動するバル
ブの流量制御装置において、バルブの入口および出口に
流体の圧力を測定する装置を付加し、入口圧と出口圧と
の差の平方根の逆数を、指令流量と計測流量との偏差信
号または偏差信号をＰＩＤ制御して得られた指令信号に
乗算することを特徴とするバルブの流量制御装置。 - （２）バルブの入口および出口に設ける流体圧力測定装
置に代えてバルブの開口面積を計算する装置を付加し、
入口圧と出口圧との差の平方機の逆数に代えて開口面積
を計測流量で除した商を、指令流量と計測流量との偏差
信号または偏差信号をＰＩＤ制御して得られた指令信号
に乗算することを特徴とする請求項（１）記載のバルブ
の流量制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20895189A JPH0374612A (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | バルブの流量制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20895189A JPH0374612A (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | バルブの流量制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0374612A true JPH0374612A (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=16564848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20895189A Pending JPH0374612A (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | バルブの流量制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0374612A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03107502U (ja) * | 1990-02-22 | 1991-11-06 | ||
| JP2017020233A (ja) * | 2015-07-09 | 2017-01-26 | 日立建機株式会社 | 作業機械の制御装置 |
-
1989
- 1989-08-11 JP JP20895189A patent/JPH0374612A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03107502U (ja) * | 1990-02-22 | 1991-11-06 | ||
| JP2017020233A (ja) * | 2015-07-09 | 2017-01-26 | 日立建機株式会社 | 作業機械の制御装置 |
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