JPH0672672B2

JPH0672672B2 - 流体制御装置

Info

Publication number: JPH0672672B2
Application number: JP7957086A
Authority: JP
Inventors: 道雄中野; 芳樹松尾; 信良羽生田; 真樹岩野
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 1986-04-07
Filing date: 1986-04-07
Publication date: 1994-09-14
Anticipated expiration: 2009-09-14
Also published as: JPS62237184A

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、流量や圧力すなわち制御量を制御
する制御装置に関する。

（従来の技術）第２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３図に示すように、上記比較部３は、積分
部２からののこぎり波信号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（変調周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い。

そのために、第４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が全開状
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、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できるようにすると
ともに、外乱に対しても強くすることを目的にする。

（問題点を解決する手段）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、変調周期に対して十分
に短い周期の基本クロック信号も出力するクロック信号
発生部と、このクロック信号発生部の基本クロックをカ
ウントし、変調周期毎にクロック信号を出力する第１カ
ウンタと、この第１カウンタのクロック信号が入力した
時、積分部の出力信号に応じて、当該変調信号をハイレ
ベルあるいはロウレベルに保つかを演算するパルス数演
算部と、このパルス数演算部から出力されるタイミング
信号で動作して、上記クロック信号発生部からの基本ク
ロック数のカウントを開始するとともに、パルス演算部
から出力された指定パルス数をカウントした時に信号を
出力する第２カウンタと、上記パルス数演算部からのタ
イミング信号が入力してから、第２カウンタからのカウ
ント終了信号が入力するまで、変調信号をハイレベルあ
るいはロウレベルに保つとともに、上記カウント終了信
号が入力してからはロウレベルあるいはハイレベルの変
調信号を出力する変調信号出力部と、この変調信号出力
部の変調信号に応じてオンオフ動作をする電磁オンオフ
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、実際の制御量が目標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、その外乱にも強くなる。

（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V₀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-V₀）を演算するとともに、その偏差信
号ｅを偏差積分部11に入力するが、この偏差積分部11
は、変調周期のうちの一周期毎の偏差を積分する積分部
11aとその積分結果を加算する加算部11bとからなる。

上記のようにした偏差積分部11の加算部11bから出力さ
れた積分加算値Vsは、ハイパルス数演算部12に入力する
が、このハイパルス数演算部12には、積分部11aの一周
期毎の偏差積分値ΔVs及び第１カウンタ13からの信号も
入力する。

上記第１カウンタ13は、クロック信号発生部14の基本ク
ロックをカウントして変調周期毎にクロック信号を出力
するが、上記基本クロックは、変調周期に対して十分に
短い周期にしている。

このように偏差積分部11及び第１カウンタ13の出力信号
が入力するハイパルス数演算部12は、第２カウンタ15と
変調信号出力部16とのそれぞれに対して、タイミング信
号を出力する。

次に、上記の構成からなる当該装置の動作について説明
する。

まず、必要流量に対する見掛け上の目標信号Vrを目標信
号発生部７から出力させて加減算部８に入力するととも
に、流量検出部10からの流量信号V₀を上記加減算部８に
入力する。この加減算部８では両信号の偏差ｅ＝（Vr-V
₀）を演算し、その偏差信号ｅを偏差積分部11に入力す
る。

上記偏差積分部11では、その積分部11aで当該一周期毎
の偏差を積分するとともに、その積分信号ΔVsを加算部
11bとハイパルス数演算部12との両方に入力する。そし
て、加算部11bで上記積分信号ΔVsを加算するととも
に、その加算信号Vsをハイパルス数演算部12に入力す
る。

両信号ΔVs及びVsが入力したハイパルス数演算部12は、
第１カウンタ13のクロック信号が入力した時に動作す
る。つまり、クロック信号発生部14の基本クロックで何
パルスを数える間、変調信号をハイレベルに保つかを、
上記積分信号ΔVsとVsの値に応じて演算する。そして、
このハイパルス数演算部12は、上記のようにパルス数を
演算してその結果である指定パルス数を第２カウンタ15
に入力するとともに、タイミング信号を出力して、その
タイミング信号を第２カウンタ15と変調信号出力部16と
に伝達する。

ハイパルス数演算部12のタイミング信号を受けた第２カ
ウンタ15では、そのタイミング信号が入力すると基本ク
ロック数のカウントを開始するとともに、上記指定パル
ス数を数え終えたとき、所定の信号を出力する。

また、上記変調信号出力部16では、上記ハイパルス数演
算部12からのタイミング信号が入力してから、第２カウ
ンタ15のカウント終了信号が入力されるまで、ハイレベ
ルの変調信号を出力し続けるとともに、上記カウント終
了信号が入力したとき、ロウレベルの変調信号を出力す
る。

このようにして出力された変調信号は、パワー増幅部17
で増幅されて電磁オンオフ弁９に入力する。

上記のように実際の流量V₀をフィードバックするととも
に、その流量V₀と目標信号Vrと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以上になるような流量設定でも、
その制御が可能になるとともに、流量信号V₀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、一周期毎の偏差積分値ΔVsをハ
イパルス数演算部12に入力するようにしたが、それは当
該一周期毎の偏差の変化の割合を、あらかじめハイパル
ス数演算部12に入力して、その制御特性を向上させるた
めである。したがって、加算部11bからの信号Vsだけ
を、ハイパルス数演算部12に入力するだけで足りる場合
には、上記偏差積分部11の積分部11aと加算部11bとを一
体にしてもよい。

また、上記実施例ではパルス数演算部12では、ハイパル
スを数える間を演算するようにしたが、ロウパルスを数
える間を演算させるようにしてもよいこと当然である。

さらに、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
て利用できる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図はこの発明の実施例を示す制御回路のブロッ
ク図、第２〜４図は従来の装置を示すもので、第２図は
ブロック図、第３図はタイムチャート図、第４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……偏差積分部、12…
…ハイパルス数演算部、13……第１カウンタ、14……ク
ロック信号発生部、15……第２カウンタ、16……変調信
号出力部。

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、変調周期に対して十
分に短い周期の基本クロック信号を出力するクロック信
号発生部と、このクロック信号発生部の基本クロックを
カウントし、変調周期毎にクロック信号を出力する第１
カウンタと、この第１カウンタのクロック信号が入力し
た時、積分部の出力信号に応じて、当該変調信号をハイ
レベルあるいはロウレベルに保つかを演算するパルス数
演算部と、このパルス数演算部から出力されるタイミン
グ信号で動作して、上記クロック信号発生部からの基本
クロック数のカウントを開始するとともに、パルス演算
部から出力された指定パルス数をカウントした時に信号
を出力する第２カウンタと、上記パルス数演算部からの
タイミング信号が入力してから、第２カウンタからのカ
ウント終了信号が入力するまで、変調信号をハイレベル
あるいはロウレベルに保つとともに、上記カウント終了
信号が入力してからはロウレベルあるいはハイレベルの
変調信号を出力する変調信号出力部と、この変調信号出
力部の変調信号に応じてオンオフ動作をする電磁オンオ
フ弁とを備えた流量制御装置。