JPS6283503A - Digital valve closed loop control device - Google Patents

Digital valve closed loop control device

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JPS6283503A
JPS6283503A JP22567985A JP22567985A JPS6283503A JP S6283503 A JPS6283503 A JP S6283503A JP 22567985 A JP22567985 A JP 22567985A JP 22567985 A JP22567985 A JP 22567985A JP S6283503 A JPS6283503 A JP S6283503A
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signal
actuator
digital valve
pulse motor
amplification factor
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Takahiko Takeuchi
武内 宇彦
Masao Oba
大場 正男
Kiyoshi Hayashi
林 喜與志
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Tokyo Keiki Inc
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Tokyo Keiki Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enable the use of a digital valve for a closed loop control device, by reducing an amplification factor in case that a difference signal between an input indicating signal and a feedback signal is big and increasing the amplification factor in case that the difference signal is small. CONSTITUTION:An input indicating signal S and a feedback signal F are calculated on a computing element 10 to become a difference signal V, and it is inputted to a compression amplifier 11. And the output signal of the compression amplifier 11 is transmitted to a pulse motor control circuit 12, thereby, a digital valve 15 is driven and the control of an actuator 17 is carried out. As the amplification factor of the compression amplifier 11 is set for big in case that the difference signal is small and for small in case that the difference signal is big, the stability and the responsibility of a closed loop control system are improved, and the use of the digital valve becomes easy.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アクチュエータをディジタル弁にて駆動し、
該アクチュエータの動作をフィードバック制御方式によ
り制御するようにしたディジタル弁クローズドループ制
御装置に関する。
[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention drives an actuator with a digital valve,
The present invention relates to a digital valve closed loop control device that controls the operation of the actuator using a feedback control method.

(従来例) 従来のクローズドループ制御装置は、第4図に示すよう
なものがある。
(Conventional Example) A conventional closed loop control device is shown in FIG. 4.

同図において、1は演算器でおり、制御すべきアクチュ
エータの動作を指示するための入力指示信号Sの値と後
述のフィードバック信号Fの値との差を検出し、その差
に相当する差信号■を出力する。
In the figure, reference numeral 1 denotes an arithmetic unit, which detects the difference between the value of an input instruction signal S for instructing the operation of the actuator to be controlled and the value of a feedback signal F, which will be described later, and generates a difference signal corresponding to the difference. ■Output.

2は一定の増幅率Aを有するサーボ増幅器であり、差信
号Vをへ倍した駆動信号AVを出力する。
A servo amplifier 2 has a constant amplification factor A, and outputs a drive signal AV obtained by multiplying the difference signal V by .

3は電気・油圧式のサーボ弁、4は流体圧力源、5はア
クチュエータであり、サーボ弁3は駆動信号AVに応じ
て内部のトルクモータが作動し、ノズルとフラッパーの
組み合せ機構を使って液圧の信号に変換し、その液圧信
号でスプールを移動して流体圧力源4からアクチュエー
タ5に供給する作動液圧を調節する。
3 is an electric/hydraulic servo valve, 4 is a fluid pressure source, and 5 is an actuator. The servo valve 3 operates an internal torque motor in response to a drive signal AV, and uses a combination mechanism of a nozzle and a flapper to supply liquid. The hydraulic pressure signal is converted into a pressure signal, and the hydraulic pressure signal is used to move the spool to adjust the hydraulic pressure supplied from the fluid pressure source 4 to the actuator 5.

6はアクチュエータ5の動作量を検出するセンサであり
、これをフィードバック信号Fとして演算器1に供給す
る。
A sensor 6 detects the amount of operation of the actuator 5, and supplies this as a feedback signal F to the computing unit 1.

このフィードバック制御方式は、入力指示信号Sとフィ
ードバック信号Fに電気的アナログ信号を用い、これら
の差信号Vをサーボ増幅器2にてアナログ的に増幅し、
サーボ弁3のトルクモータに供給したり、入力指示信号
Sやフィードバック信号F、差信号■をディジタル信号
で処理し、不図示のD/A変換器(digital−a
nalog converter)等によりアナログ信
号に変換してサーボ弁3のトルクモータに供給している
This feedback control method uses electrical analog signals for the input instruction signal S and the feedback signal F, and amplifies the difference signal V between them in an analog manner using a servo amplifier 2.
It supplies the torque motor of the servo valve 3, processes the input instruction signal S, feedback signal F, and difference signal
The signal is converted into an analog signal using a servo valve (nalog converter), etc., and then supplied to the torque motor of the servo valve 3.

そして、アクチュエータ5に目的の作動を行なわせるた
めに供給した入力指示信号Sとアクチュエータ5の実際
の動作量を示すフィードバック信号Fとの差、すなわち
差信号■の値を零にするように制御が行なわれ、入力指
示信号Sで指示した動作をアクチュエータ5に行なわせ
る。  ゛しかしながら、このようなサーボ弁を用いた
クローズドループ制御装置におっては、サーボ弁内のス
プールやノズルフラッパー等の作動は微小な埃塵によっ
てもスティック等が発生するため保守管理が煩雑で、し
かもサーボ弁は装置が大きく高価となる等の問題があっ
た。
Then, control is carried out so that the difference between the input instruction signal S supplied to cause the actuator 5 to perform the desired operation and the feedback signal F indicating the actual amount of operation of the actuator 5, that is, the value of the difference signal ■, is made zero. The input instruction signal S causes the actuator 5 to perform the operation instructed by the input instruction signal S. However, in a closed-loop control device using such a servo valve, the operation of the spool and nozzle flapper inside the servo valve is complicated by maintenance because even minute dust can cause sticks. Moreover, the servo valve has problems such as being large and expensive.

そこで、上記第4図のサーボ弁に代えてゴミ等に強く、
特別な作動液の管理をする必要がなく且つコストの安い
ディジタル弁を使用することでこの問題を改善しようと
するものがあった。
Therefore, in place of the servo valve shown in Fig. 4 above, a
Some attempts have been made to improve this problem by using digital valves that do not require special management of hydraulic fluid and are inexpensive.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、ディジタル弁を使用するクローズドルー
プ制御装置にあっては、ディジタル弁の応答特性はパル
スモータの最高応答パルス周波数F maxで規定され
るため応答性が比較的悪く、サーボ増幅器2の増幅率を
高くするとアクチュエータ出力の発振等を生じ、該増幅
器2の増幅率を下げると入力信号Sとアクチュエータ5
の出力との差すなわち定常偏差が大きくなり充分な性能
を得ることか出来なかった。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in a closed-loop control device using a digital valve, the response characteristics of the digital valve are defined by the maximum response pulse frequency F max of the pulse motor, so the response cannot be compared. If the amplification factor of the servo amplifier 2 is increased incorrectly, oscillation of the actuator output will occur, and if the amplification factor of the amplifier 2 is decreased, the input signal S and the actuator 5
The difference between the output and the steady-state deviation became large, and it was not possible to obtain sufficient performance.

即ち、従来のフィードバック制御の手法によれば、第4
図における演算器1からの差信号Vを一定の増幅率を有
するいわゆる線形増幅器であるサーボ増幅器2で増幅し
その指示値にしたがってディジタル弁を開閉する。しか
し、アクチュエータ5の出力Fと入力指示値Sの定常偏
差を少なくして更に出力の応答時間の向上を図ろうとす
るためにこの増幅率を上げ過ぎると、第5図に示すよう
に、例えばステップ状の入力指示信号Sに対し、ディジ
タル弁の可変絞りの開度θとアクチュエータの動作ηが
不安定となり、いわゆるオーバーシュート及びアンダー
シュートが大きくなって、整定状態すなわち入力指示信
号Sで示した目標値H以上の出力を発生して機器に悪影
響を及ぼしたり、該目標値に落ち着くのに時間を要した
り、更に最悪の場合は発振状態となる問題がおった。
That is, according to the conventional feedback control method, the fourth
A difference signal V from an arithmetic unit 1 in the figure is amplified by a servo amplifier 2, which is a so-called linear amplifier having a constant amplification factor, and a digital valve is opened and closed according to the indicated value. However, if this amplification factor is increased too much in order to reduce the steady-state deviation between the output F of the actuator 5 and the input instruction value S and further improve the output response time, as shown in FIG. In response to an input instruction signal S of There are problems in that an output higher than the value H is generated and has an adverse effect on the equipment, it takes time to settle down to the target value, and in the worst case, an oscillation state occurs.

一方、増幅率を下げることにより動作を安定させオーバ
ーシュート等をなくした場合においては、アクチュエー
タ5の出力Fと入力指示値Sとの誤差すなわち定常偏差
δが大きくなり満足な性能を1qることが出来ないため
フィードバック制御による充分な効果を得る事ができな
い問題がめった。
On the other hand, in the case where the operation is stabilized and overshoot etc. are eliminated by lowering the amplification factor, the error between the output F of the actuator 5 and the input instruction value S, that is, the steady-state deviation δ becomes large, making it impossible to achieve satisfactory performance by 1q. Therefore, there was a problem that the sufficient effect of feedback control could not be obtained.

(問題を解決するための手段) 本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたちにでおり、
ディジタル弁の応答性能はパルスモータ−の最高応答周
波数によって規定されてしまい、大概幅時の応答時間は
遅いが小娠幅時の応答時間は極めて速く、例えば、パル
スモータ−の応答周波数が最大で4000ppsとすれ
ば200パルス分開閉するときは50m5を必要とする
が、10パルス分の開閉には2.5mS、1パルス分に
は250μsとなり、開閉量によって応答速度が極めて
大きく変化する。この点に着目し、定常偏差が少なく安
定性の高いディジタル弁クローズドループ制御装置を提
供することを目的とし、この目的を達成するため、ディ
ジタル弁にてアクチュエータを駆動する構成とし、該ア
クチュエータの動作量を検出してフェードバック信号を
発生するセンサと、アクチュエータに動作を指示する入
力指示信号と該フィードバック信号との差を検出し差信
号を出力する演算器と、該差信号を対数特性や1/N乗
特性等を有する圧縮増幅率で増幅する圧縮増幅器と、該
圧縮増幅器から出力された信号に基づいてディジタル弁
内のパルスモータを駆動し弁開度を指示するパルスモー
タ制御回路とを具備し、前記差信号の値が大きい場合に
は増幅率を抑制してこのクローズドループ装置の動作の
安定化を図り、差信号が小さい場合には増幅率を上げて
制御系全体の応答安定性を充分に確保した上で極めて定
常偏差の少ないクローズドループ制御系を構成したこと
を技術的要点とする。
(Means for solving the problem) The present invention has been made in view of the above problems,
The response performance of a digital valve is determined by the maximum response frequency of the pulse motor, and the response time is usually slow when the width is wide, but the response time when the width is small is extremely fast. If the speed is 4000 pps, 50 m5 is required to open and close for 200 pulses, but it takes 2.5 mS to open and close for 10 pulses and 250 μs for 1 pulse, and the response speed changes extremely depending on the amount of opening and closing. Focusing on this point, we aimed to provide a digital valve closed loop control device with low steady-state deviation and high stability.To achieve this purpose, we adopted a configuration in which a digital valve drives an actuator, and a sensor that detects the amount and generates a fadeback signal, an arithmetic unit that detects the difference between the feedback signal and the input instruction signal that instructs the actuator to operate, and outputs a difference signal, and Equipped with a compression amplifier that amplifies with a compression amplification factor having /N-th power characteristics, etc., and a pulse motor control circuit that drives a pulse motor in a digital valve and instructs the valve opening based on a signal output from the compression amplifier. When the value of the difference signal is large, the amplification factor is suppressed to stabilize the operation of this closed-loop device, and when the difference signal is small, the amplification factor is increased to stabilize the response of the entire control system. The technical point is to construct a closed-loop control system with extremely small steady-state deviations while ensuring sufficient security.

(実施例) 第1図は本発明によるディジタル弁クローズドループ制
御装置の一実施例を示すブロック図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital valve closed loop control device according to the present invention.

まず構成を説明すると、10は演算器であり、アクチュ
エータに所定動作を指示するため外部から供給された入
力指示信号Sと1麦述するフィードバック信号Fとの差
を検出しそれを差信号■として出力する。
First, to explain the configuration, 10 is an arithmetic unit that detects the difference between the input instruction signal S supplied from the outside to instruct the actuator to perform a predetermined operation and the feedback signal F described in 1, and uses it as a difference signal ■. Output.

11は圧縮増幅器であり、差信号Vを増幅して開度指示
信号Wを出力する。
A compression amplifier 11 amplifies the difference signal V and outputs an opening instruction signal W.

ここで、圧縮増幅器11の入出力特性を差信号v=S−
Fに対する開度指示信号Wで示せば、次式(1)、(2
)または(3)のように差信号Vが大きいほど増幅率が
抑制されるように設定されている。
Here, the input/output characteristics of the compression amplifier 11 are expressed as the difference signal v=S−
The following equations (1) and (2
) or (3), the larger the difference signal V is, the more the amplification factor is set to be suppressed.

w=K・Ivl”’=K・l5−Fl”’・・・・(1
) W=に−8・(l S−F l /S) ”’  ・・
・・(2)w=L・log (l5−Fl/S)  ・
・・・(3)ただし、上記式(1)、(2>において、
定数S−F≧OならばKは正の係数、S−F<0ならば
Kは負の係数、nは実定数であり、上記式(3)におい
て、Lは負の係数、aは実定数であり、これらの係数を
適宜に変更することにより特性を設定す事ができる。
w=K・Ivl"'=K・l5−Fl"'...(1
) W = -8・(l S−F l /S) ”' ・・
・・(2)w=L・log(l5−Fl/S)・
...(3) However, in the above formulas (1) and (2>,
If the constant S-F≧O, then K is a positive coefficient; if S-F<0, then K is a negative coefficient, n is a real constant, and in the above formula (3), L is a negative coefficient, and a is a real These are constants, and the characteristics can be set by appropriately changing these coefficients.

そしてこの特性を実現するために、圧縮増幅器11はマ
イクロコンピュータ等の演算機能を有する装置を備えて
上記式(1)ないしく3)のいずれかの式に基づいて演
算を行ったり、又は、上記式(1)ないしく3)のいず
れかの式に基づく演算を行ったのと同様の結果を得るた
めに、予め上記の一つの式の演算結果に等しいデータを
記憶するR OM (read only memor
y)を備え、差信号Vの大きざに応じて該ROMの記憶
アドレスを指定して該データを得るようにする。
In order to realize this characteristic, the compression amplifier 11 is equipped with a device having an arithmetic function such as a microcomputer and performs an arithmetic operation based on any one of the above equations (1) to 3), or In order to obtain a result similar to that obtained by performing an operation based on one of the expressions (1) to 3), a ROM (read only memory) is used that stores data equal to the operation result of one of the above expressions in advance.
y), and the storage address of the ROM is designated according to the magnitude of the difference signal V to obtain the data.

12はパルスモータ制御回路であり、励磁信号発生回路
13と駆動回路14とを備え、ディジタル弁15のパル
スモータPMの動作を制御して可変絞り15aの開度を
調節する。
A pulse motor control circuit 12 includes an excitation signal generation circuit 13 and a drive circuit 14, and controls the operation of the pulse motor PM of the digital valve 15 to adjust the opening degree of the variable throttle 15a.

励磁信号発生回路13は開度指示信号Wの大小を判定を
行い、現在のパルスモータ位置すなわちバルブ開度が指
示値より大きい場合は閉じる方向に、その反対なら開け
る方向に正逆転させるべく励磁信号φ1〜φ4を出力す
る。
The excitation signal generation circuit 13 determines the magnitude of the opening instruction signal W, and generates an excitation signal to rotate the pulse motor in the closing direction if the current pulse motor position, that is, the valve opening is larger than the instruction value, or in the opening direction if the opposite is true. Outputs φ1 to φ4.

第2図は励磁信号発生回路13の構成を示すブロック図
であり、比較器13a、判別器13b、発振器13C1
位置カウンタ13d、パルスモータ励磁相変換回路13
eを備え、比較器13aに開度指示信号Wを入力し、パ
ルスモータ励磁相変換回路13eからはパルスモータの
各励磁コイルを制御する励磁信号φ1〜φ4が発生する
ようになっている。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the excitation signal generation circuit 13, including a comparator 13a, a discriminator 13b, and an oscillator 13C1.
Position counter 13d, pulse motor excitation phase conversion circuit 13
The opening instruction signal W is input to the comparator 13a, and the pulse motor excitation phase conversion circuit 13e generates excitation signals φ1 to φ4 for controlling each excitation coil of the pulse motor.

尚、詳細は先に本願発明者が出願した「昭和58年特許
願第207207号」に記載しているが、ここで概要を
説明すると、発振器13Gはパルス列からなる基準クロ
ック信号C「を発生し、パルスモータPMを最大応答速
度で駆動することのできる周波数に等しく設定されてい
る。
The details are described in "Patent Application No. 207207 of 1982" previously filed by the inventor of the present invention, but to give an overview here, the oscillator 13G generates a reference clock signal C consisting of a pulse train. , is set equal to the frequency at which the pulse motor PM can be driven at the maximum response speed.

比較器13aは、加減算カウンタを用いた位置カウンタ
13dから供給されたパルスモータPMの現在位置信号
Aと開度指示信号Wとの大小を検出し、現在位置信@A
が開度指示信号Wより大きいとき即ちA>Wの時は出力
Q1を発生し、現在位置信号△が開度指示信号Wより小
さいとき即ちA<Wの時は出力Q2を発生する。
The comparator 13a detects the magnitude of the current position signal A of the pulse motor PM and the opening instruction signal W supplied from the position counter 13d using an addition/subtraction counter, and outputs the current position signal @A.
When the current position signal Δ is larger than the opening instruction signal W, that is, when A>W, an output Q1 is generated, and when the current position signal Δ is smaller than the opening instruction signal W, that is, when A<W, an output Q2 is generated.

判別回路13bは出力Ql 、Q2に基づいて位置カウ
ンタ13dの加減算動作を指定する。
The discrimination circuit 13b specifies the addition/subtraction operation of the position counter 13d based on the outputs Ql and Q2.

出力Q1が入力された場合には、位置カウンタ13dに
対し発振器13Gよりの基準クロック信号CLを減算パ
ルスDOWNとして供給し、位置カウンタ13dはA=
Wとなるまで計数動作し、この減算結果l A−w 1
個のパルスからなる差修正信@CWをパルスモータ励磁
相変換回路13eに出力する。パルスモータ励磁相変換
回路13eは差修正信号CWを4相パルスモータのとき
はφ1〜φ4の励磁信号に変換し、ディジタル弁15の
可変絞り15aを閉じる方向にパルスモータを回転駆動
する。
When the output Q1 is input, the reference clock signal CL from the oscillator 13G is supplied to the position counter 13d as a subtraction pulse DOWN, and the position counter 13d realizes that A=
Counting is performed until W is reached, and the subtraction result l A−w 1
A difference correction signal @CW consisting of pulses is output to the pulse motor excitation phase conversion circuit 13e. The pulse motor excitation phase conversion circuit 13e converts the difference correction signal CW into an excitation signal of φ1 to φ4 in the case of a four-phase pulse motor, and rotationally drives the pulse motor in a direction to close the variable throttle 15a of the digital valve 15.

一方、出力Q2が入力された場合には、位置カウンタ1
3dに対し発振器13Gよりの基準クロック信号C[を
加算パルスUPとして供給し、位置カウンタ13dはA
=Wとなるまで計数動作し、この加算結果1 w−A 
1例のパルスからなる差修正信号CCWをパルスモータ
励磁相変換回路13eに出力する。パルスモータ励磁相
変換回路13eは4相パルスモータの時は差修正信号C
CWをφ1〜φ4の励磁信号に変換し、ディジタル弁1
5の可変絞り15aの開度を増加する方向にパルスモー
タPMを回転駆動する。
On the other hand, when output Q2 is input, position counter 1
3d, the reference clock signal C from the oscillator 13G is supplied as an addition pulse UP, and the position counter 13d
Counting is performed until = W, and the addition result is 1 w-A
A difference correction signal CCW consisting of one example of pulses is output to the pulse motor excitation phase conversion circuit 13e. The pulse motor excitation phase conversion circuit 13e outputs a difference correction signal C when a four-phase pulse motor is used.
Converts CW to φ1 to φ4 excitation signals and operates digital valve 1.
The pulse motor PM is rotationally driven in the direction of increasing the opening degree of the variable diaphragm 15a of No. 5.

更に、判別回路13bは比較器13aからの信号Ql 
、Q2が供給されないとき、即ち、現在位置信号Aと開
度指示信号Wが等しい場合、発(辰器13cの基準パル
スCLを位置カウンタ13dに供給するのを停止する。
Further, the discrimination circuit 13b receives the signal Ql from the comparator 13a.
, Q2 are not supplied, that is, when the current position signal A and the opening degree instruction signal W are equal, the supply of the reference pulse CL of the generator 13c to the position counter 13d is stopped.

したがって、位置カウンタ13dは加減算動作せず、パ
ルスモータ励磁相変換回路13eへの励磁信号cw、c
cwの供給が行なわれず、パルスモータPMは駆動され
ない。
Therefore, the position counter 13d does not perform addition/subtraction operation, and the excitation signals cw and c to the pulse motor excitation phase conversion circuit 13e are
CW is not supplied and the pulse motor PM is not driven.

次に、第1図において、駆動回路14は駆動信号φ1〜
φ4を電流増幅してパルスモータの各励磁コイルに供給
する。
Next, in FIG. 1, the drive circuit 14 uses drive signals φ1 to
The current of φ4 is amplified and supplied to each excitation coil of the pulse motor.

この様に、パルスモータPMは、現在位置信号Aと開度
指示信号Wとの差だけ駆動するように制御されるので、
常に開度指示信号Wによって指示される開度位置に追従
する。
In this way, the pulse motor PM is controlled to be driven by the difference between the current position signal A and the opening instruction signal W.
It always follows the opening position indicated by the opening instruction signal W.

よって16は流体圧力源、17はアクチュエータであり
、可変絞り15aの開度に応じた作動流圧が流体圧力源
16からアクチュエータ17に供給され、アクチュエー
タ17が駆動される。
Accordingly, 16 is a fluid pressure source, and 17 is an actuator. Working fluid pressure corresponding to the opening degree of the variable throttle 15a is supplied from the fluid pressure source 16 to the actuator 17, and the actuator 17 is driven.

18はアクチュエータ17の動作量を検出し、該検出値
をフィードバック信号Fとして演算器10に供給する。
18 detects the amount of operation of the actuator 17, and supplies the detected value as a feedback signal F to the calculator 10.

かかる構成のディジタル弁クローズドループ制御装置の
作動を説明する。
The operation of the digital valve closed loop control device having such a configuration will be explained.

演算器10において、アクチュエータ17に所定の動作
を指令する入力指示信号Sと実際のアクチュエータ17
の動作量を示すセンサ18からのフィードバック信号F
との差が検出され、その差信号Vは圧縮増幅器11によ
り上記式第(1)、(2)または(3)のいずれかの式
、例えば第(1)式に基づいて増幅演算され、開度指示
信号Wとなって出力される。
In the computing unit 10, an input instruction signal S that instructs the actuator 17 to perform a predetermined operation and an actual actuator 17 are input.
A feedback signal F from the sensor 18 indicating the amount of operation of
, and the difference signal V is amplified by the compression amplifier 11 based on any one of the above equations (1), (2), or (3), for example, equation (1), and The output signal W is output as a signal W.

励磁信号発生回路13では、開度指示信号Wとパルスモ
ータPMの現在位置とを比較し、パルスモータPMを現
在位置と開度指示信号Wとの差だけ駆動する為の励磁信
号φ1〜φ4を発生し、駆動回路14で電流増幅して、
パルスモータPMに供給し、パルスモータPMを開度指
示信号Wに等しく追従させる。
The excitation signal generation circuit 13 compares the opening instruction signal W and the current position of the pulse motor PM, and generates excitation signals φ1 to φ4 for driving the pulse motor PM by the difference between the current position and the opening instruction signal W. is generated, the current is amplified by the drive circuit 14,
The signal is supplied to the pulse motor PM to cause the pulse motor PM to equally follow the opening instruction signal W.

パルスモータPMは励磁信号φ1〜φ4にしたがって正
転または逆転して可変絞り15aの開度を調節し、流体
圧力源16からアクチュエータ17へ供給する作動液圧
を調整する。
The pulse motor PM rotates forward or reverse according to the excitation signals φ1 to φ4 to adjust the opening degree of the variable throttle 15a and adjust the hydraulic pressure supplied from the fluid pressure source 16 to the actuator 17.

第3図はこのフィードバック制御によって、入力指示信
号Sに対するアクチュエータ17の定常偏差及び応答i
生が向上したことを示す。
FIG. 3 shows the steady-state deviation and response i of the actuator 17 to the input instruction signal S by this feedback control.
It shows that the quality of life has improved.

ここで、第5図と比較すると、第5図は圧縮増幅器11
を用いず一定の増幅率を有する増幅器を用いて演算器1
0からの差信号■を増幅し、パルスモータPMの動作を
制御する従来のフィードバック制御手段による結果を示
し、該増幅器の増幅率Gを2000、入力指示信号Sを
0.4 m/secとし、該入力指示信号Sをステップ
状に供給してた場合である。
Here, when compared with FIG. 5, FIG. 5 shows the compression amplifier 11
Arithmetic unit 1 is calculated by using an amplifier with a constant amplification factor without using
The results are shown using a conventional feedback control means for amplifying the difference signal (■) from 0 and controlling the operation of the pulse motor PM, where the amplification factor G of the amplifier is 2000, the input instruction signal S is 0.4 m/sec, This is a case where the input instruction signal S is supplied in a stepwise manner.

第5図に示すように、入力指示信号Sに対するディジタ
ル弁15の可変絞り15aの開度θには、大きなオーバ
ーシュートとアンダーシュートが発生し、一定値に安定
するのに長時間を必要としている。又、この開度θの不
安定に伴ないアクチュエータ17の動作ηも不安定で安
定するまでに長時間を必要とし、しかも、アクチュエー
タ17が安定した状態(整定状態)の値と入力指示信号
Sで指示された目標値Hとの差δが極めて大きい。
As shown in FIG. 5, large overshoots and undershoots occur in the opening degree θ of the variable throttle 15a of the digital valve 15 in response to the input instruction signal S, and it takes a long time to stabilize at a constant value. . Furthermore, due to the instability of the opening θ, the operation η of the actuator 17 is also unstable and requires a long time to stabilize. The difference δ from the target value H specified by is extremely large.

したがって、アクチュエータ17に速く目的の動作を行
なわせることができず応答性が悪いと言える。
Therefore, it can be said that the actuator 17 cannot perform the desired operation quickly, resulting in poor responsiveness.

これに対し、第3図は第4図と同一条件のディジタル弁
15、流体圧力源16、アクチュエータ17等を使用し
、上記式(2)を適応した圧縮増幅器11を使用してい
る。尚、上記式(2)において、n=3、K=400.
入力指示信号SをQ、4 m/secとし、最低の増幅
率でも400となるように設定してあり、この時の圧縮
増幅器11の増幅率G” =W/Vは一例を示せば次表
のように差信号に対し変化する。
On the other hand, FIG. 3 uses the digital valve 15, fluid pressure source 16, actuator 17, etc. under the same conditions as FIG. 4, and uses the compression amplifier 11 to which the above equation (2) is applied. In addition, in the above formula (2), n=3, K=400.
The input instruction signal S is Q, 4 m/sec, and is set so that even the lowest amplification factor is 400, the amplification factor G'' = W/V of the compression amplifier 11 at this time is shown in the following table as an example. It changes with respect to the difference signal as follows.

第3図に示すように、入力指示信号Sに対するディジタ
ル弁15の可変絞り15aの開度θ1は、極めて短時間
で一定値に安定し、また、この開度θ も安定なことか
らアクチュエータ17の動作η も短時間で安定する。
As shown in FIG. 3, the opening degree θ1 of the variable throttle 15a of the digital valve 15 in response to the input instruction signal S stabilizes at a constant value in a very short time, and since this opening degree θ is also stable, the actuator 17 The operation η also stabilizes in a short time.

しかも、アクチュエータ17が安定した状態(整定状態
)の値と入力指示信号Sで指示された目標値Hとの差す
なわち定常偏差δ が極めて小ざい。
Furthermore, the difference between the value when the actuator 17 is stable (settling state) and the target value H indicated by the input instruction signal S, that is, the steady-state deviation δ is extremely small.

このように、従来の増幅器に比べて増幅率を全体的に上
昇することができることから、目標(1fHとアクチュ
エータの整定値との差δ“を極めて小さくする事ができ
る効果が得られ、又、増幅率を上昇しても発振等の不安
定な状態とならないので、アクチュエータ17に速く目
的の動作を行なわせることができ、応答性が改善されて
いる。
In this way, since the amplification factor can be increased overall compared to conventional amplifiers, it is possible to obtain the effect that the difference δ" between the target (1fH and the set value of the actuator) can be made extremely small, and Even if the amplification factor is increased, an unstable state such as oscillation does not occur, so the actuator 17 can quickly perform the desired operation, and responsiveness is improved.

尚、この実施例の圧縮増幅器11では、上記式(1)な
いしく3〉を用いたが、これに限らず、入力される差信
号の値が小さくなるにしたがい増幅率が上昇し、該差信
号の値が大きくなるにしたがい増幅率が低下するような
特性を有しているものであれば適用することが出来る。
In the compression amplifier 11 of this embodiment, the above formulas (1) to 3 are used; however, the amplification factor is not limited to this, and as the value of the input difference signal becomes smaller, the amplification factor increases. Any device can be applied as long as it has a characteristic that the amplification factor decreases as the signal value increases.

(発明の効果) 以上説明したように本発明によれば、入力指示信号とフ
ィードバック信号との差の差信号を圧縮増幅器で増幅し
てアクチュエータをフィードバック副面するので、従来
の増幅器に比べて増幅率を全体的に上昇することができ
ることがら、アクチュエータを入力指示信号で示された
所定値に極めて安定りり精度よく駆動制御することがで
き、応答性を改善することができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the difference signal between the input instruction signal and the feedback signal is amplified by the compression amplifier and the actuator is used as a feedback side. Since the rate can be increased overall, the actuator can be driven and controlled extremely stably and accurately to a predetermined value indicated by the input instruction signal, and responsiveness can be improved.

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

第1図は本発明によるディジタル弁クローズドループ制
御装置の一実施例を示すブロック図、第2図は第1図の
実施例におけるパルスモータ制御回路の構成を示すブロ
ック図、第3図は第1図の実施例による作動特性を示す
説明図、第4図は従来のクローズドループ制御装置の一
例を示すブロック図、第5図は従来のクローズドループ
制御装置の問題点を説明するための説明図である。 10:演算器 11:圧縮増幅器 12:パルスモータ制御回路 13:励磁信号発生回路 14:駆動回路 15:ディジョイタル弁 16二流体圧力源 17:アクチュエータ 18:センサ 第8図 第5図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital valve closed loop control device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a pulse motor control circuit in the embodiment of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional closed-loop control device, and FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the problems of the conventional closed-loop control device. be. 10: Arithmetic unit 11: Compression amplifier 12: Pulse motor control circuit 13: Excitation signal generation circuit 14: Drive circuit 15: Dijoital valve 16 Two-fluid pressure source 17: Actuator 18: Sensor Fig. 8 Fig. 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 パルスモータにより駆動される流体液圧源からの作動液
体を制御するディジタル弁を具備し、該ディジタル弁に
よつて制御される作動液体により駆動されるアクチュエ
ータの動作量を検出して該アクチュエータをフィードバ
ック制御するディジタル弁クローズドループ制御装置に
おいて、前記アクチュエータの動作量を検出しフィード
バック信号を発生するセンサと、 前記アクチュエータの動作を指示する入力指示信号と該
フィードバック信号との差を検出し差信号を発生する演
算器と、該差信号の値が小さくなるにしたがい増幅率が
上昇し該差信号の値が大きくなるにしたがい増幅率が低
下する特性の増幅率で該差信号を増幅する圧縮増幅器と
、該圧縮増幅器から出力された信号に基づいてディジタ
ル弁内のパルスモータを駆動し弁開度を設定するパルス
モータ制御回路とを具備したことを特徴とするディジタ
ル弁クローズドループ制御装置。
[Claims] A digital valve that controls a working liquid from a fluid pressure source driven by a pulse motor, and detects the amount of operation of an actuator driven by the working liquid controlled by the digital valve. A digital valve closed loop control device that performs feedback control of the actuator includes a sensor that detects the amount of operation of the actuator and generates a feedback signal, and a sensor that detects the difference between an input instruction signal that instructs the operation of the actuator and the feedback signal. an arithmetic unit that detects and generates a difference signal; and an amplification factor that increases the amplification factor as the value of the difference signal becomes smaller and decreases the amplification factor as the value of the difference signal becomes larger. A digital valve closed-loop control comprising: a compression amplifier for amplification; and a pulse motor control circuit for driving a pulse motor in a digital valve and setting the valve opening based on a signal output from the compression amplifier. Device.
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JPH02121601U (en) * 1989-03-15 1990-10-03
JP2020134284A (en) * 2019-02-19 2020-08-31 学校法人 中央大学 Information processing device, information processing method, and program

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