JPS63254206A - 直動形サ−ボ弁の制御方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は直動形サーボ弁の制御方法に関する。

（従来の技術） 一般に、直動形サーボ弁は、ヨーク、永久磁石、及びボ
ビンを備え、このボビンにコイルを巻回したフォースモ
ータと、バルブ本体、バルブ本体内に収容されたスリー
ブ、及びスリーブ内で軸方向に検量自在に配置されたス
プールを備える弁部とにより構成されている。この直動
形サーボ弁はフォースモータにより直接スプールを軸方
向に移動させ、弁部に流れる流体の流量及び圧力を制御
している。

この種の直動形サーボ弁では、粘性力によるダンピング
特性が悪（、従って、スプールの移動を制御する際、ス
プールが振動してしまうことがある。従来、このスプー
ルの振動を補償するため、スプールの移動速度を検出し
て、この検出移動速度をフィードバックすることによっ
てダンピング特性を得ている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上述の速度フィードハック補償の場合、スプ
ールの振動は減少するが、一方、スプールを駆動する際
の立ち上りの速さが、速度フィードバック補償を行わな
い制御に比べて遅くなるという問題点がある。即ち、応
答性が悪くなるという問題点がある。

本発明の目的は応答性に優れかつ安定して直動形サーボ
弁を制御することのできる制御方法を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明の制御方法は、予め設定されるスプール変位量の
微分値を求め、該設定スプール変位量を上記の微分値に
基づいてフィードフォワード補償して、このフィードフ
ォワード補償された設定スプール変位量と検出スプール
変位量との第１の偏差を求め、さらに、該第１の偏差と
検出スプール速度との第２の偏差を求めて、この第２の
偏差に基づいてフォースモータを制御するようにしたこ
とを特徴としている。

（実施例） 以下本発明について実施例によって説明する。

まず、第５図を参照して、直動形サーボ弁はフォースモ
ータ１及び弁部２から構成されている。

フォースモータ１はヨークｌａ、永久磁石１ｂ、及びボ
ビン１ｃを備えており、ボビンＩＣの一部には図示のよ
うにコイル１ｄが巻回されている。

弁部２はバルブ本体２ａ１パルプ本体２ａの内壁面に固
着されたスリーブ２ｂ、及びスリーブ内を軸方向に移動
可能なスプール２Ｃを備えている。

スプール２Ｃの一端は取付部材１ｅを介してボビンＩＣ
に連結されている。また、バルブ本体２ａにはスプール
変位量検出器３が備えられている。

なお、弁部２には油圧ポート２ｄ〜２１が形成されてい
る。

コイル１ｄに通電すると、ヨーク１ａと永久磁石１ｂに
よって形成される磁気回路によりボビンＩＣにはフレミ
ングの法則に応じて軸方向の力が作用する。このボビン
ＩＣの力によりスプール２ｃはスリーブ２ｂ内を軸方向
に移動する。従って、スプール２Ｃによって、油圧ポー
ト２ｄ〜２ｇが交互に切換えられ、油圧流量を制御でき
る。

そして、スプール２Ｃの移動量（変位量）及び変位速度
はフォースモータｌへの通電量に対応している。

ここで、第１図を参照して、制御装置５から電流がフォ
ースモータ１に加えられ、このフォースモータ１によっ
て、スプール２Ｃが駆動される。

スプール２Ｃの変位量が変位量検出器３によって検出さ
れるとともに速度検出器４によってスプール２Ｃの移動
速度が検出される。これら検出速度及び検出変位量が制
御装置５に入力され、制御装置５に予め設定されている
変位量（以下設定変位量という）と上述の検出速度及び
検出変位量とに基づいて電流量を算出し、フォースモー
タ１にこの算出電流量に対応する電流を与える。即ち、
実質的に制御装置５はスプール２Ｃの移動量（変位量）
を制御することになる。

さらに、第２図を参照して、制御装置１の制御について
説明する。

制御装置５には設定変位量（目標値）　Ｒｅｆが入力さ
れる。この目標値Ｒｅｆはフィードフォワード補償器５
ａで微分された後Ｋｆ　（フィードフォワードゲイン）
倍されて出力される。即ち、フィードフォワード補償器
５ａはＫｆ　　　Ｒｅｆ（以下Ｋｆ（Ｒｅｆ）　’ｔ と表わす。なおｄ／ｄｔは微分係数）を出力する。目標
値Ｒｅｆ　、　Ｋｆ（Ｒｅｆ）　’が加算器５ｂに入力
されるとともにスプールの検出変位量（ｘ）が増幅器５
ｃｉ’Ｋｘ（変位フィードバンクゲイン）倍されて、即
ち、ＫｘＸが加算器５ｂに入力される。そして、加算器
５ｂでは第（１１式で示す演算が行われ、電圧（ｅｒ　
）が出力される。この電圧むは増幅器ｄ ｅ　ｒ＝Ｒｅｆ　＋Ｋｆ（Ｒｅｆ）　’　−ＫｘＸ　　
　−＋１１でＫｍ（比例ゲイン）倍され、加算器５ｅに
入力される。一方、スプールの移動速度Ｘ′が増幅器５
　ｆ　”ｉｌ’　Ｋｖ　（速度フィードバックゲイン）
倍され、加算器５ｅに入力される。そして、加算器５ｅ
からの出力は電圧−電流変換器５ｇに入力され、ＫＡ　
（電圧−電流変換ゲイン）で電流（サーボ電流）に変換
され、第（２）式で示すサーボ電流（ｉ）を出力する。

ｉ＝に、（Ｌ・ｅｒ−ＫＶＸ’）　　・・・・・１２１
このサーボ電流（ｉ）は前述のようにフォースモータ（
ボイスコイル）に印加される。その結果、ボビンに駆動
力（Ｆ＝に、・ｉ、なお、Ｋ、ば電流−駆動力変換ゲイ
ンである。）が発生し、この駆動力によってスプールが
駆動される。このスプールの移動速度は速度検出器で検
出され（ｍはスプールの質量）、制御装置５にフィード
バックされる。さらに、スプールの変位量（移動量）は
変位量検出器で検出され、制御装置にフィードパンクさ
れる。

ここで、第１図に示すブロック図をまとめると、第３図
で示すとおりになる。ここで、 ＫＩＩｋＡｋＦ ・・・・・・（４） ＧＦ　（Ｓ）　−１＋ＫｔＳ　　　　　　　　　　　・
・・・・・（５）である。

まず、第（４）式において、速度フィードバックを行わ
ない時（Ｋｖ−０の時）　、ＧＶ　（Ｓ）は第（６）式
で表わされる。

つまり、Ｋｖ＝０の場合、制御が振動的（ハンチング）
となってしまう。一方、第（４）式に示すように速度フ
ィードバックを行うと、系の減衰が得られることがわか
る。なお、Ｋｖ≠０の時、系の減衰係数ζは、 である。

従って、Ｋｖの値を最適に設定すれば、以下余日 １　　　　　　　　　　Ｃ２ ＫＸ（Ｓ　＋　ａ）　（Ｓ　＋　ｂ） （ａ、ｂは所定の数） と表わされる。

系全体のゲイン（Ｇ（ｓ））はＧ（ｓ）　＝Ｇｒ（ｓ）
　ＨＧｖ　（ｓ）であるから、Ｇｖ’（ｓ）の応答性を
遅くする方の根を除（ようにＧＦ（Ｓ）を設定すれば、
安定でしかも高速な応答が実現できる。

即ち、第４図（ａ）〜ＦＣＩに示すように、速度フィー
ドバック補償のみの場合（第４図（ａ））に比べて、本
発明の場合（第４図（Ｃ１＞応答（過渡応答）が良好と
なる。さらに、本発明では、フィードハック補償を行わ
ない場合（第４図（ａ））のように振動（ハンチング）
がなく、極めて安定している。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の制御装置によれば、直動
形サーボ弁を極めて安定してしかも応答よく制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御を示すブロック図、第２図は
本発明による制御を説明するためのブロック線図、第３
図は第２図と等価なブロック線図、第４図ｆａｌは速度
フィードバック補償を行った際の応答を示す図、第４図
（ｂ）は速度フィードバック補償を行わない場合の応答
を示す図、第４図ｆｃｌは速度フィードバック補償及び
フィードフォワード補償を行った場合の応答を示す図、
第５図は直動形サーボ弁の一例を示す図である。 １・・・フォースモータ、２・・・弁部、３・・・変位
量検出器、４・・・速度検出器、５・・・制御装置。 第１図 第２図 第４図 第５図 ［乙薯ルμｍｃ／２ 第３図 ・・□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．軸方向に移動自在のスプールをフォースモータによ
   って直接駆動する直動形サーボ弁の制御に用いられ、予
   め設定されるスプール変位量の微分値を求め、該設定ス
   プール変位量を前記微分値に基づいてフィードフォワー
   ド補償して、該フィードフォワード補償された設定スプ
   ール変位量と検出スプール変位量との第１の偏差を求め
   、さらに、該第１の偏差と検出スプール速度との第２の
   偏差を求めて、該第２の偏差に基づいて前記フォースモ
   ータを制御するようにしたことを特徴とする直動形サー
   ボ弁の制御方法。