JPH066991B2

JPH066991B2 - 流体制御装置

Info

Publication number: JPH066991B2
Application number: JP7956986A
Authority: JP
Inventors: 道雄中野; 芳樹松尾; 信良羽生田; 真樹岩野
Original assignee: Kayaba Industry Co Ltd
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1994-01-26
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPS62237183A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、電磁オン・オフ弁をＰＷＭ変調（パルス幅
変調）することにより、流量や圧力に関する制御量を制
御する制御装置に関する。

（従来の技術）第３図に示した従来の装置は、一定の矩形波信号を発振
する発振部１と、この発振部１の矩形波信号を積分して
のこぎり波又は三角波（以下基準信号波という）を出力
する積分部２とを備え、この積分部２の出力信号を比較
部３に入力させるとともに、この比較部３には、目標信
号発生部４から出力される目標信号Vrも入力するように
している。

そして、上記比較部４の出力信号が増幅部５を介して電
磁オンオフ弁６に伝達されるが、その動作は次のとおり
である。

すなわち、第４図に示すように、上記比較部３は、積分
部２からの基準信号波信号Veと目標信号発生部４からの
目標信号Vrとを比較し、その比較結果が（Vr−Ve）＞０
のときに変調信号がハイレベルとなり、（Vr−Ve）≦０
のときに変調信号がロウレベルとなるようにしている。
そして、上記比較部３の出力信号を増幅部５で増幅し
て、電磁オンオフ弁６のソレノイドに印加する。

したがって、上記目標信号Vrに応じて、ソレノイドに印
加される電圧の変調率（変調同期と電圧が印加される時
間との比率）がコントロールされるとともに、その変調
率に応じて当該流量が所望の値に制御される。

（本発明が解決しようとする問題点）しかし、電磁オンオフ弁６は、そのソレノイドに電圧を
印加してから、当該電磁オンオフ弁６が開くまでに遅れ
時間τ_ONがあり、逆に、電圧の印加が断たれてから電磁
オンオフ弁６が閉じるまでにも遅れ時間τ_OFFがあるの
が一般的である。このように電磁オンオフ弁６の開閉動
作に遅れがあるので、上記のように変調信号の変調率
と、オンオフ弁の変調率（変調周期と電磁オンオフ弁が
開いている時間との比率）とが比例的に変化しなくな
る。

そのために、第５図に示すように、変調信号の変調率が
一定値η_ON以下の時には、電磁オンオフ弁が開くための
時間が無くなるので、それが開弁しなくなる。また、上
記変調率が一定値η_OFFよりも高い時には、閉弁するた
めの時間が無くなるために、当該オンオフ弁６は全開状
態を継続することになる。したがって、当該印加電圧の
変調率に応じて流量が変化するのは、当該変調率がη_ON
とη_OFFとの間の領域だけになり、そのη_ON以下やη_OFF
以上のときには、実質的な制御が不能になり、それだけ
制御領域が狭くなる。

また、制御系の応答性をよくするためには、変調周波数
を高くしなければならないが、変調周波数を高くする
と、上記η_ONが大きくなり、η_OFFが小さくなるので、
その制御領域がますます狭くなる。

さらに、油圧源の圧力変動などの外乱によっても流量が
変化する。

したがって、上記従来の装置では、その制御領域が限定
されるとともに、高速応答を実現できず、しかも外乱に
弱いという問題があった。

この発明は、電磁オンオフ弁のソレノイドの応答遅れを
前提にしならがらも、制御系を改良することにより、そ
の応答性を改善して入力信号と出力信号との間の線形性
を保ち、十分な広さの制御領域を確保するとともに、外
乱に対しても強くすることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この発明は、上記の目的を達成するために、その構成を
次のようにしている。

すなわち、出力される制御量を検出するとともに、その
制御量に応じた信号を出力する制御量検出部と、当該目
標制御量に応じて信号を出力する目標信号発生部と、こ
の目標信号発生部からの信号と制御量検出部からの信号
との偏差を演算する加減算部と、この加減算部から出力
される偏差を積分する積分部と、変調周期毎に積分値を
サンプルホールドするサンプルホールド部と、変調周期
毎に所定の基準信号波を発振する基準信号波発生部と、
上記サンプルホールド値と基準信号波との大きさを比較
し、その比較値に応じて変調信号を出力する比較部と、
この変調信号に応じて動作する電磁オンオフ弁とを備え
ている。

（本発明の作用）上記のように当該電磁オンオフ弁から出力される流量や
圧力すなわち制御量を検出して、それと目標値との偏差
を演算するとともに、その偏差を積分して制御信号を出
力するようにしているので、実際の制御量が目標制御量
に達していない場合には、その目標制御量に達するま
で、当該変調信号の変調率を制御することになる。

（本発明の効果）上記のように偏差の積分値によって変調率を制御するよ
うにしたので、当該電磁オンオフ弁に応答遅れがあった
としても、実際に出力される制御量が目標の制御量に達
しているかどうかを基準にして変調信号が出力されるの
で、常に目標制御量を確保できる。

つまり、目標制御量に対応する変調率が前記一定値η_ON
以下あるいはη_OFF以上であっても、従来のように制御
が不能になるようなことがない。また、上記一定値η_ON
以下あるいはη_OFF以上であっても制御が可能になるの
で、変調周波数を高くして、高速応答を実現できる。

さらに、上記したように実際の制御量をフィードバック
して、目標制御量との偏差を求めるようにしたので、油
圧源の圧力変動等の外乱が発生しても、即座にその実際
値を補正でき、外乱にも強くなる。

（本発明の実施例）実施例として示した第１図の流量制御装置は、必要流量
に対して見掛け上の目標信号Vrを発生する目標信号発生
部７を設けるとともに、この目標信号発生部７の出力信
号を加減算部８に入力するが、この加減算部８には、流
量検出部10の出力信号も入力する。そして、この流量検
出部10は、電磁オンオフ弁９が制御しようとする制御流
量を検出して、その流量信号Voを出力する。

上記のように両信号が入力する加減算部８では、両信号
の偏差ｅ＝（Vr−Vo）を演算するとともに、その偏差信
号ｅを積分部11に入力する。そして、この積分部11の積
分結果である積分信号Vsを、サンプルホールド部12に入
力する。このサンプルホールド部12には、クロック信号
発生部13のクロック信号も入力するが、このクロック信
号は変調周期毎に出力される。

上記のようにサンプルホールド部12でサンプルホールド
されたサンプル信号V_SHは、比較部14に入力するが、こ
の比較部14には、基準信号波発生部15の出力信号Veが入
力する。さらに、上記基準信号波発生部15には、上記ク
ロック信号発生部13のクロック信号も入力し、当該クロ
ック信号で定めた変調周期毎に基準信号波発生部15から
信号Veが出力される。

そして、基準信号波信号Veとサンプル信号V_SHとを比較
部14で比較し、基準信号波Veがホールドされたサンプル
信号V_SHに達するまでの間、比較部14はハイの変調信号
を出力し続け、上記サンプル信号V_SHを超えるとロウの
変調信号を出力するとともに、その信号が増幅部16を経
由して電磁オンオフ弁10に伝達される。

そして、上記制御装置の動作のタイムチャートを示した
のが第２図であるが、この第２図は目標値Vrがステップ
状に変化した場合を示している。

しかして、上記クロック信号発生部13から変調周期Ｔ毎
にクロック信号を出力しているが、上記第２図では、各
変調周期を便宜的に０〜10Ｔとして示し、以下には各変
調周期について説明する。なお、各変調周期における信
号の電圧は10Ｖで基準化して考えている。

（第２図の変調周期1T〜2Tについて）上記変調周期1Tと2Tの間で目標値Vrの電圧がゼロから８
Ｖに変化したとすると、このときの目標流量は全開時の
80％ということになる。しかし、このときには電磁オン
オフ弁９が閉じて流体が流れないので、流量検出部10の
出力信号Voがゼロになる。したがって、加減算部８で演
算された偏差ｅ＝（Vr−Vo）が８Ｖになり、積分部11で
はこの８Ｖが積分される。なお、この場合には、10Ｖの
偏差が１周期続いたとき積分結果が10Ｖになるようにす
るとともに、基準信号波信号Veも１周期で０Ｖ〜10Ｖに
変化するようにしている。

そして、クロック信号発生部13からクロック信号が出力
される瞬間である変調周期2Tに変化した時点で積分信号
V_Sが、サンプルホールド部12でサンプルホールドされ
る。

（第２図の変調周期2T〜3Tについて）このように変調周期2Tの初期の時点の値がサンプルホー
ルドされると、変調周期2T〜3T間では、上記基準信号波
信号Veが、サンプルホールド値V_SHに達するまで、比較
部14がハイの変調信号を出力する。したがって、実際に
は、上記変調周期2Tの初期の時点から遅れ時間τ_ONを経
過した後、電磁オンオフ弁９が開弁して流体が流れる。

上記のように電磁オンオフ弁９から流体が流れていると
きには、上記流量検出部10から出力される流量信号Voが
10Ｖになるので、上記目標値Vrとの偏差ｅ＝（Vr−Vo）
が−２Ｖになり、偏差の積分値V_Sが減少する。

しかし、上記基準信号波信号Veがサンプルホールド値V
_SHに達すると、上記変調信号がロウレベルになるととも
に、遅れ時間τ_OFFだけ遅れて電磁オンオフ弁９が閉弁
する。このように電磁オンオフ弁９が閉弁すれば、上記
流量検出部10からの流量信号Voがゼロになり、上記偏差
信号ｅが再び８Ｖになって、その偏差の積分値が再び増
加する。

（第２図の変調周期3T〜4Tについて）クロック信号発生部13から出力されるクロック信号によ
って、その時点の積分部11の積分値V_Sがサンプルホール
ドされる。そして、上記基準信号波信号Veが当該サンプ
ルホールド値V_Sに達するまでの間、変調信号はハイレベ
ルを保つ。しかも、この変調周期におけるサンプルホー
ルド値V_SHは、前の周期のサンプルホールド値V_SHよりも
大きいので、前の周期よりも長い間当該変調信号をハイ
レベルに維持する。つまり、実際の流量が得ようとした
目標流量Vrよりも少ないときには、変調信号の変調率を
自動的に高くして、目標の流量を確保する。

そして、実際の流量が目標値Vrに達していれば、偏差の
積分値V_Sが同じ値になるので、以後同一の変調率が維持
される。

（第２図の変調周期5T〜6T以降について）変調周期5T〜6Tの間で目標値Vrが８Ｖから４Ｖに減少し
ているが、この場合にも上記と同様に、所定の周期を経
過した後に、当該変調信号の変調率が一定になり、その
平均値が目標値に一致することになる。

上記のように電磁オンオフ弁９の流量をフィードバック
し、その流量信号Voと目標信号Vrとの偏差を検出すると
ともに、その偏差を積分して、変調信号の変調率を制御
するようにしたので、例えば、見掛け上の変調率がη_ON
以下あるいはη_OFF以上であっても、所定の流量が得ら
れるところまでその変調率を自動的に変化させる。した
がって、見掛け上の変調率が一定値η_ON以下あるいはη
_OFF以上となるような流量であっても、その流量制御が
可能になるとともに、流量信号Voは目標信号Vrと線形関
係になり、それだけ制御領域が広くなる。

また、上記のように制御領域を広くできるので、当該変
調信号の変調周波数を高くして高速応答を実現すること
もできる。

さらに、電磁オンオフ弁から出力される実際の流量をフ
ィードバックして目標流量との偏差を計算し、その偏差
を埋めるように制御するので、例えば、油圧源の圧力変
動等の外乱があっても、その正確な制御が可能になる。

なお、上記実施例では、目標流量に対して実際に出力さ
れる流量を比較するようにしたが、目標圧力に対して実
際に出力される圧力を比較し、それらの偏差を埋めるよ
うな制御形態にすれば、当該装置を圧力制御装置として
も利用できる。

【図面の簡単な説明】

図面第１，２図はこの発明の実施例を示すもので、第１
図は制御回路のブロック図、第２図はその制御動作のタ
イムチャート図、第３〜５図は従来の装置を示すもの
で、第３図はブロック図、第４図はタイムチャート図、
第５図は変調信号の変調率と流量特性との関係を示した
グラフである。７…目標信号発生部、８…加減算部、９…電磁オンオフ
弁、10…流量検出部、11…積分部、12…サンプルホール
ド部、14…比較部、15…基準信号波発生部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−3719（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−45904（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】出力される制御量を検出するとともに、そ
の制御量に応じた信号を出力する制御量検出部と、当該
目標制御量に応じて信号を出力する目標信号発生部と、
この目標信号発生部からの信号と制御量検出部からの信
号との偏差を演算する加減算部と、この加減算部から出
力される偏差を積分する積分部と、変調周期毎に積分値
をサンプルホールドするサンプルホールド部と、変調周
期毎に所定の基準信号波を発振する基準信号波発生部
と、上記サンプルホールド値と基準信号波との大きさを
比較し、その比較値に応じて変調信号を出力する比較部
と、この変調信号に応じて動作する電磁オンオフ弁とを
備えた流体制御装置。