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    公开号:WO1990008914A1
    申请号:PCT/JP1990/000100
    申请日:1990-01-29
    公开日:1990-08-09
    发明作者:Junichi Narisawa；Morio Oshina
    申请人:Hitachi Construction Machinery Co., Ltd.；
    IPC主号:G05D16-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 比例ソ レ ノ ィ ドを有する電磁装置の制御装置
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は、 供給される電流値に応じた力を発生する比例ソ レ ノィ ドを有する電磁装置、 例えば電磁比例弁を制御する装置に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 例えば建設機械等の油圧回路では、 油圧や油量を制御するために 電磁比例弁 4 が多く用いられる。 電磁比例弁の制御量 （油圧や油量） は、 第 8図の特性曲線に示すよ う にコイルの励磁電流 I にほぼ比例 して変化する。
    [0007] 従来、 このような電磁比例弁 4 を制御するに際しては、 第 9 図に 示すような回路構成の制御装置が使用されていた。
    [0008] すなわち、 マイク ロプロセッサ （M C U ) で構成されるコン ト 口 ーラ 1 は制御目標値に対応したデジタル信号を出力する。 このデジ タル信号は D A変換器 2でアナロ グ電圧信号に変換される。 このァ ナロ グ電圧信号は電圧/電流変換器 （ V I変換器） 3でアナロ グ電 流信号に変換され、 そのアナロ グ電流信号を電磁比例弁 4 のコイル に印加して励磁する。
    [0009] こ こで、 電圧/電流変換器 3 にはディ ザ機能が付与されており、 2 0 0 〜 6 0 0 Hzの髙周波電流を電磁比例弁 4 の定格電流の 1 0〜 2 0 %の範囲でコイル電流に重畳し、 電磁比例弁 4 のヒ ステ リ シス を減少させている。
    [0010] と ころが、 この構成では D A変換器 2 と、 ディ ザ機能を有する電 圧/電流変換器 3 と を用いているため、 装置が高価になる と いう問 題があっ た。 そこで、 電圧ノ鼋流変換器等の高価な回路部品を用いずに電磁比 例弁 4 を制御する装置と して、 第 1 0図に示す構成の制御装置が知 られている。
    [0011] 第 1 0図において、 1 はマイク ロプロセッサで構成されるコン 卜 ローラ、 5はデジタル出力部 5 a と A D変換部 5 bで構成された入 出力制御部、 6は電磁比例弁 4のコイルに通鼋する励磁電流を形成 する駆動トランジスタ、 7はフライホイールダイオードである。
    [0012] コ ン ト ローラ 1 は、 電磁比例弁 4 のコイルに流す励磁電流の目標 値に対応したデューティの値をデジタル出力部 5 a に与える。 デジ タル出力部 5 a は、 そのデューティ に応じた期間だけハイ レベルと なるパルスを駆動トランジスタ 6 に入力する。 これによ り、 電磁比 例弁 4のコイルがデューティ に対応した期間だけ励磁される。 この 時、 コイルに流れる励磁電流は、 コイル自身のイ ンダクタ ンス成分 とフライホイールダイオード 7の作用によ リ鋸齒状となり、 鼋源電 圧側にフィ ードバックされる。 その平均電流値は電源電圧とコイル 電流のデューティ に比例する。 そこで、 コイルの電源電圧を A D変 換部 5 b を介してコ ン ト ローラ 1 に読込み、 デジタル出力部 5 a に 与えるデューティ の値を、 読込んだ電源電圧の値に応じて補正する これによ り、 励磁電流がその目標値に設定される。
    [0013] したがって、 第 1 0 図の構成では電圧ノ電流変換器が不要であ り 第 9 図の構成に比べて廉価となる。 また、 実際の励磁電圧を検出し てフィードバッ ク し、 制御目標の励磁電流に近付く ようにデューテ ィ を補正しているため、 第 9 図の装置に比べて精度が向上する。
    [0014] しかし上記構成では、 ある標準状態におけるコイルの直流抵抗成 分を前提にして、 入力された制御目標値からデューティ を定めてい るため、 次のような問題が発生する。
    [0015] 通電時間の長期化や油温の上昇によってコイルの温度が上昇する と、 それに伴ってコイルの直流抵抗も大き く なる。 その結果、 同 じ 制御目標値であっても励磁電流が不足し、 所要の制御量が得られな い
    [0016] このよ う な問題を解決するもの と して特公昭 6 2 - 5 9 4 4 4号 公報に示された電磁装置の制御装置が知られている。
    [0017] この制御装置は次のよ う に動作する。
    [0018] 操作レバ一の不感帯域において、 ァクチユエータ を作動させるに 至らない程度の一定の指令信号を出力 し、 この時のコ イルの励磁鼋 流を、 コイルに直列に接続した抵抗と、 その抵抗の雨端の電位差を 増幅する差動増幅器と、 その差動増幅器の出力を平均化する平滑フ ィルタ との組合せによって検出する。 すなおち、 平滑フィルタ の出 力を所定のタ イ ミ ングでサンプリ ングして励磁電流を検出する。 そ して、 検出された励磁電流に基づいてデューティ変換係数 （補正値） を求め、 操作レバーの感蒂域において出力される制御目標値と求め られたデューティ変換係数と から新たなデューティ を求める。
    [0019] と ころが、 上記公報に示された制御装置では、 操作レバーの不感 蒂域内での操作によ り流れる励磁電流を検出し これによ りデューテ ィ変換係数を求めて新たなデューティ を演算するため、 操作レバー の感蒂域では有効な補正を行う こ とができない。 特にコイルの温度 変化は励磁電流が大きいほど早く て大き く なるため、 操作レバーを フルス ト ロークで操作した時には特に有効に補正されない。 また、 励磁電流の脈動を平滑フィ ルタ によって平滑化しているが、 パルス 幅変調騮動によ る P W Mパルス信号の周期は通常 5 0 〜 8 0 Hz程度 であ り、 かつコイルの時定数は非常に大きいため、 励磁電流の脈動 を充分に平滑化し得ず、 そのサンプリ ングのタ イ ミ ングによってデ ユーティ の補正量に大きな誤差が現われるという問題がある。
    [0020] 発明の開示
    [0021] 本発明は、 指令された制御目標値に基づいてデューティ を演算す るデューティ演算手段と、 演算されたデューティ のパルス信号を形' 成するパルス信号形成手段と、 形成されたパルス信号に応じ電磁装 置のコイルに通電する励磁電流を形成する励磁電流形成手段とを具 備する比例ソ レ ノィ ドを有する電磁装置の制御装置に適用される。
    [0022] そして従来装置の欠点は次の構成によ り解決される。
    [0023] コイルの励磁電流をパルス信号に同期して積分する積分手段を設 け、 指令される制御目標値と積分手段が出力する積分値とからデュ 一ティ演算手段によってデューティ を演算するよう に構成する。
    [0024] 積分手段の積分値と、 この積分された励磁電流を形成するために 供されたデューティ との比から補正係数を演算する補正係数演算手 段を設け、 指令される制御目標値と演算される補正係数とからデュ —ティ演算手段にょ リデューティ を演算するよう に耩成する ことも できる。
    [0025] デューティ演算手段を、 積分値と制御目標値どの懾差でデューテ ィ を演算するよう にしてもよい。
    [0026] 積分手段をアナロ グ式あるいはデジタル式の積分回路で構成して もよ く 、 デジタル式の場合、 積分手段を、 コイルの励磁電流に対応 した周波数のパルス列を発生する電流一周波数変換手段と、 このパ ルス列を計数すると ともにパルス信号に同期してリセッ トされる計 数手段とから構成し、 デューティ演算手段が、 指令される制御目標 値と計数手段の計数値と か らデューティ を演算する よ う に構成す る。
    [0027] 電磁装置のコイルに励磁電流が流れると、 それに応じて電磁装置 の制御量、 例えば電磁比例弁のス トローク量が制御される。 コイル を流れる励磁電流は、 励磁電流形成手段に印加されるパルス信号に 同期して積分手段で積分される。 デューティ演算手段は、 指令され ている制御目標値と この積分値とから新たなデューティ を演算する したがって、 そのデューティ に応じた励磁電流がコイルに通電され る。
    [0028] 補正係数を用いる場合は、 積分値と この積分された励磁電流を形 成するために供されたデューティ との比から補正係数を求め、 デュ 一ティ演算手段は、 この補正係数と指令されている制御目標値とか ら新たなデューティ を演算する。
    [0029] 上記偏差による場合は、 積分値と制御目標値の偏差とからデュー ティ が求められる。
    [0030] デジタル積分回路の場合は、 励磁電流はその大きさ に応じた周波 数パルス列に変換されて上記パルス信号に同期して計数される。 こ の計数値と制御目標値と からデューティ が求められる。
    [0031] 上述した発明においては、 操作レバ一などから指令される制御目 標値と上記積分値と に基づいてデューティ を求めるよ う に し、 その 積分を P W Mパルスに同期して行う よう に したので、 電磁比例弁な どの電磁装置を実際に作動させる操作レバーの感蒂域内での励磁電 流によ りデューティ を高精度で補正でき、 電磁装置のコイルの温度 上昇等に伴う励磁電流の変化を高精度で補償できる。
    [0032] 従って、 例えば電磁比例弁による制御量をフィ ー ド フォ ワー ドで 制御する油圧式多閧節アームの軌跡制御システムでは、 実際の軌跡 と計算した軌跡との偏差が極めて小さ く なリ、 また速度制御システ ムでは速度偏差が極めて小さ く なるという効果が得られる。 さ らに, フィ ードバック制御を併用したシステムでは、 フィ ードバック量と 目標値との偏差が少な く なるため、 安定した制御を行う ことが可能 になる。
    [0033] 図面の簡単な説明
    [0034] 第 1 A図〜第 1 C図はそれぞれ本発明に係る制御装置の概略構成 を示す図である。
    [0035] 第 2図および第 5図は本発明に係る制御装置の 2実施例を示す構 成図である。
    [0036] 第 3図は実施例の動作を説明するためのタ イムチャー トである。 第 4 A図， 第 4 B図， 第 6図， 第 7 A図， および第 7 B図はそれ ぞれ各実施例におけるデューティ の補正処理の概要を示すフローチ ヤー 卜である。
    [0037] 第 8図は電磁比例弁の励磁電流と制御量の関係を示す特性図であ る。
    [0038] 第 9 図は従来装置の一例を示す構成図である。
    [0039] 第 1 0図は従来装置の他の例を示す構成図である。
    [0040] 発明を実施するための最良の形態
    [0041] 第 1 A図に示す比例ソ レ ノィ ドを有する電磁装置の制御装置は、 指令された制御目標値に基づいてデューティ を演算するデューティ 演算回路 1 0 1 と、 演算されたデューティ のパルス信号を形成する パルス信号形成回路 1 0 2 と、 形成されたパルス信号に応じ電磁装 置 1 0 4 のコイルに通鼋する励磁電流を形成する励磁電流形成回路 1 0 3 と、 コ イルの励磁電流をパルス信号に同期して積分する積分 回路 1 0 5 と を有し、 指令される制御目標値と積分回路 1 0 5 が出 力する積分値とからデューティ演算回路 1 0 1 によってデューティ を演算するよう に構成される。
    [0042] この動作は次のとおりである。
    [0043] 電磁装置 1 0 4 のコ イルに励磁電流が流れると、 それに応じて電 磁装置 1 0 4 の制御量が制御される。 コイルを流れる励磁電流は、 励磁電流形成回路 1 0 3 に印加されるパルス信号に同期して積分回 路 1 0 5で積分される。 デューティ演算回路 1 0 1 は、 指令されて いる制御目標値と この積分値とから新たなデューティ を演算する。 したがって、 そのデューティ に応じた励磁電流がコイルに通電され る。
    [0044] 第 1 B図に示す制御装置は第 1 A図に示した制御装置の変形例で あ り、 デューティ演算回路 1 0 1 を、 デューティ演算部 1 0 1 Aと 補正係数演算部 1 0 1 B とで構成し、 デューティ演算部 1 0 1 Aで 求められたデューティ と積分回路 1 0 5で求められ積分値と から補 正係数演算部 1 0 1 Bで補正係数を演算し、 この補正係数と制御目 標値とからデューティ を演算するよう にしたものである。
    [0045] 第 2図は、 第 1 A図および第 1 B 図に示す制御装置を電磁比例弁 の制御に用いる実施例のよ り具体的な構成図である。
    [0046] 1 1 はマイ ク ロプロセッサなどで構成されたコン トローラであ り、 操作レバーなどから指令される制御目標値が入力される とそれに応 じたデューティ を示すデジタル信号 （以下、 単にデューティ D と呼 ぶ） を出力する。 1 4は、 操作レバ一の操作に応じて駆動され油圧 や油量を制御する電磁比例弁、 1 5 はデジタル出力部 1 5 a と A D 変換部 1 5 bで構成される入出力制御部である。 デジタル出力部 1 5 a は、 その内部に、 内蔵ク ロック信号をカウン 卜するカウンタ と 第 3図 （ b ) に示すパルス幅変調駆動信号 （以下、 P WMパルス信 号と呼ぶ） の 1周期 t を決定するためのカウン ト値を格納する レジ スタ とを有する。 カウンタ のカウン ト値は、 内蔵ク ロッ ク信号の順 次の入力に応じて第 3図 （ a ) の C 1で示すよう に増加し、 レジス タ に格納した値 C 3 に一致する と リセッ トされる。 デジタル出力部 1 5 a はまた、 コン ト ローラ 1 1 から与えられるデューティ Dを保 持する レジスタ を有しており、 第 3図 （ a ) の破線 C 2で示すよう なデューティ Dが与えられた時に、 カウンタのカウン ト値が Dの値 を越えるまでの期間だけ第 3図 （ b ) に示すようなロー レベルの P WMパルス信号を出力する。 操作レバー中立で電源オンした直後な どの初期化状態では D = 0であ り、 ロー レベルの P W Mパルス信号 は出力されない。
    [0047] また、 1 6は、 P WMパルス信号のロー レベルで導通されコイル 励磁電流を電磁比例弁 1 4のコイルに通鼋する駆動トランジスタ、 1 7はフライホイールダイオード、 1 8は、 電磁比例弁 1 4 に直列 接続されコィルに流れる電流を電圧に変換する抵抗、 1 9 は抵抗 1 8 に発生する電圧を積分する積分回路である。
    [0048] こ こで、 コ ン ト Π—ラ 1 1 からデューティ Dが出力されると、 デ ジタル出力部 1 5 a はこのデュ一ティ Dに対応した期間だけロ ー レ ベルのパルスを駆動トランジスタ 1 6 に入力する。 また、 デジタル 出力部 1 5 a は PWMパルス信号の各周期の開始タ イ ミ ングでコ ン トロ一ラ 1 1 に対して割込み要求を出力する。 さ らにデジタル出力 部 1 5 a は、 P WMパルス信号の 1周期おきに積分回路 1 9 の積分 値を リセッ トするためハイ レベルの リセッ ト信号を出力する。
    [0049] 一方、 コ ン ト ローラ 1 1 は上記割込み要求に応じて、 積分回路 1 9 の積分値を A D変換部 1 5 b を介して読込み、 次に出力するデュ —ティ の演算を行う。 積分回路 1 9 は、 デジタル出力部 1 5 a から の リセッ ト信号がロ ー レベルの期間にコ イルに流れる励磁電流を抵 抗 1. 8で電圧に変換して積分する。
    [0050] 以上の構成に係る動作を第 3 図のタイムチヤ一 卜 と第 4 A図， 第 4 B図のフローチャー トを参照して説明する。
    [0051] まず、 装置電源を投入すると、 第 4 A図のイ ニシャ ライ ズ処理が コン ト ローラ 1 1で実行される。 すなわち、 コン ト ローラ 1 1 はデ ジタル出力部 1 5 a にハイ レベルのリセッ ト信号を出力せしめ、 積 分回路 1 9 の積分値を初期化 （リセッ ト） させる （ステップ S 1 ) , 次に、 デューティ を算出するための係数であるデューティ変換係数 Kを標準値 K o に初期化し、 また、 操作レバーから指令される制御 目標値 I とデューティ の値 Dをそれぞれ 1 = 0 ， D = 0 に初期化す る （ステップ S 2 ) 。 その後、 デジタル出力部 1 5 a から割込み要 求が入力されるのを待つ （ステップ S 3 ) 。 この初期化状態では、 デューティ Dが 0であ リ ロー レベルの P W Mパルス信号が出力され ないから、 コイルに励磁電流は流れず電磁比例弁 1 4 は駆動されな い
    [0052] なお、 標準値 K o は、 コイル抵抗および電源電圧をある標準状態 と したと きの値である。
    [0053] そして、 この初期化状態において周期 t毎にコ ン ト ローラ 1 1 に 割込み要求が入力される と、 コ ン ト ローラ 1 1 は第 4 B 図に示す割 込み処理を実行する。 この割込み処理では、 まず、 デジタル出力部 1 5 aから出力して いる リセ ッ ト信号がノヽィ レベルかロー レベルかを判定し、 ハイ レべ ルの時は今回の周期で積分動作を行うためにリセッ 卜信号をロー レ ベルにする （ステップ S 1 1， 2 0 ) 。 リ セッ ト信号がロ ー レベル の時は前回の周期で積分動作を行っているので、 積分回路 1 9 の積 分値 I i を A D変換部 1 5 b を介して読込み （ステップ S 1 2 ) 、 その後リセッ ト信号をハイ レベルに切替え、 積分回路 1 9 の積分値 I i を リセ ッ 卜する （ステップ S 1 3 ) 。
    [0054] 次に、 デューティ変換係数 Kの算出を行う が、 初期化状態あるい は電磁比例弁 1 4の駆動を停止している状態では D = 0あるいは I i = 0であるため、 K == K o に設定する （ステップ S 1 4， 1 5， 1 9 ) 。 このデューティ変換係数 Κに制御目標値 I を乗算して次の 周期のデューティ Dを算出する （ステップ S 1 7 ) 。 操作レバーが 操作されていなければ制御目標値 I は 0であるため D = 0 となり、 電磁比例弁 1 4の励磁電流は流れない。
    [0055] その後、 操作レバーの操作によって与えられる制御目標値 Iの値 を読込み （ステップ S 1 8 ) 、 次の割込み要求が入力されるまで待 機する。
    [0056] 今、 初期化後の第 1 回目の割込み処理のステップ S 1 8で 1 = 1 ( χ) なる制御目標値が操作レバーから指令されたものとすると、 第 2回目の割込み処理では、 その前の周期の リセッ ト信号がハイ レ ベルであれば、 ステップ S 2 0の実行後にステップ 3 1 7 の処理に よ り、
    [0057] D = Κ ο · I ( t ）
    [0058] の演算が行われ、 第 3周期目のデュ一ティ Dが求められる。 これに よ り、 電磁比例弁 1 4は、 この時のデューティ Dに対応して P WM パルス信号がロ ー レベルとなる期間だけ駆動される。 そして、 第 2 回目の割込み処理の最後のステップ S 1 8で 1 = 1 ( t 2) なる制 御目標値が読込まれたものとする と、 第 3回目の割込み処理ではス テツプ S 1 1 〜 S 1 6 の処理が実行され、 ステ ップ S 1 6 におい て、
    [0059] = D / I i
    [0060] の演算が実行され、 第 3周期目で流れた励磁電流の積分値 I i とそ のデューティ D との比によってデューティ変換係数 Kが求められる。 そして、 次のステップ S 1 7では、 このデューティ変換係数 Kに対 して次の制御目標値 I ( t 2) が乗算され、 第 4周期目のデューテ ィ Dが求め られる。
    [0061] このよ うな制御によって電磁比例弁 1 4 のコイルには第 3図 （ d ) に示すよ う な波形形状の励磁電流が流れる。 そして、 積分回路 1 9 は、 P WMパルス信号に同期して励磁電流を積分し、 第 3図 （ e ) に示すよ うな積分値 I i を出力する。
    [0062] このよう に任意のデューティ Dに対する励磁電流の実際の値 （ I i ) の比 （デューティ変換係数） を求め、 その比によって次に出力 する P WMパルス信号のデューティ を演算しているため、 電磁比例 弁 1 4 のコイルに温度変化があってもその励磁電流を制御目標値に 高精度で近付けるこ とができる。 また、 励磁電流の実際の値 （ I i ) がパルス幅変調駆動の 1周期おきにフィ ー ドバッ クされるため、 時 々刻々の励磁電流の変化に高精度に追従してデューティ変換係数 K が変更される。 このため、 デューティ の補正量の誤差も極めて小さ なものとなる。 以上の第 2図に示す実施例の制御装置と第 1 A図， 第 1 B図に示 す制御装置とを対比すると、 コン トローラ 1 1 がデューティ演算回 路 1 0 1 ， デューティ演算部 1 0 1 A , 補正係数潢算部 1 0 1 B に それぞれ相当し、 デジタル出力部 1 5 a がパルス信号形成回路 1 0 2 に相当し、 駆動 トランジスタ 1 6 が励磁電流形成回路 1 0 3 に相 当し、 電磁比例弁 1 4 が電磁装置 1 0 4に相当する。
    [0063] なお、 上記実施例においては、 励磁電流によって発生する抵抗 1 8 の両端電圧を Mパルス信号の 1周期おきに積分しているが、 所要の精度のデューティ変換係数 Kが得られる範囲内であれば 2周 期以上にしてもよい。
    [0064] 第 1 C図は第 1 A図の積分回路 1 0 5 をデジタル式で構成したさ らに他の変形例を示す。 すなわち、 第 1 C図の制御装置は、 コイル の励磁電流に対応した周波数のパルス列を発生する電流一周波数変 換回路 1 0 5 Aと、 このパルス列を計数すると ともにパルス信号に 同期してリセッ トされる計数回路 1 0 5 B とから成るデジタル式積 分回路 1 0 5 を有し、 デューティ演算回路 1 0 1が、 指令される制 御目標値と計数回路 1 0 5 Bの計数値とからデューティ を演算する ものである。 なお、 この第 1 C図に示す制御装置においても、 第 1 B図に示す制御装置と同様に、 デューティ演算回路 1 0 1 をデュー ティ演算部 1 0 1 Aと補正係数演算部 1 0 1 B とで構成し、 計数値 とデューティ から補正係数演算部 1 0 I Bで補正係数を演算し、 こ の補正係数と制御目標値とからデューティ を求めるよう にしても良 い
    [0065] 第 5 図は、 第 1 C図に示す制御装置を電磁比例弁の制御に用いる 実施例のよ り具体的な構成図であ り、 第 2図に示した実施例の積分 回路をデジタル回路で構成したものである。 以下、 第 2 図と同様な 箇所には同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
    [0066] 2 1 は抵抗 1 8 に発生する電圧に比例した周波数のパルス列を発 生する電圧一周波数変換器、 2 2はそのパルス列のパルス数を積算 計数して積分値である係数値を出力するカウンタである。
    [0067] ここで、 コン 卜 ローラ 1 1 からデューティ Dが出力されると、 デ ジタル出力部 1 5 a はこのデューティ Dに対応した期間だけロ ー レ ベルのパルスを駆動 卜ランジスタ 1 6 に入力する。 また、 デジタル 出力部 1 5 a は P W Mパルス信号の各周期の開始タ イ ミ ングでコ ン トロ一ラ 1 1 に対して割込み要求を出力する。
    [0068] 一方、 コン トローラ 1 1 は上記割込み要求に応じて、 カ ウンタ 2 2の計数値をデジタル入力部 1 5 b を介して読込み、 続いて、 デジ タル出力部 1 5 a を介してカ ウンタ 2 2 を リセッ 卜するための リセ ッ ト信号を出力する。 さ らに、 得られた計数値と制御指令入力とに 基づき次に出力するデューティ の演算を行う 。
    [0069] 以上の構成に係る動作を第 3 図のタイムチヤ ー 卜 と第 4 A図およ び第 6 図のフ ローチャ ー ト を参照して説明する。
    [0070] まず、 装置電源の投入に伴いコン トローラ 1 1 で第 4 A図のィニ シャ ライズ処理が実行される。 すなわち、 コ ン ト ローラ 1 1 はデジ タル出力部 1 5 a にパルス状のリセッ ト信号を出力する。 リセッ ト 信号は、 P W Mパルス信号の周期に対して充分に短いパルス幅をも つパルス状の信号であ り、 カ ウンタ 2 2はリセッ 卜信号の立上りの エッジでリセ ッ 卜 （ 0 にク リ ア） される （ステップ S 1 ) 。 次に、 ステップ S 2で上述と同様にデューティ変換係数 K =標準値 K o ， 制御目標値 1 = 0 ， デューティ D = 0 の初期化が行なわれ （ステツ プ S 2 ) 、 その後、 デジタル出力部 1 5 a から割込み要求が入力さ れるのを待つ （ステップ S 3 ) 。
    [0071] この初期化状態において周期 t毎にコ ン ト ローラ 1 1 に割込み要 求が入力されると、 コン トロ一ラ 1 1 は第 6図に示す割込み処理を 実行する。
    [0072] この割込み処理では、 ステップ S 1 2 Aにおいてカウンタ計数値 I cをデジタル入力部 1 5 b を介して読込み、 その後リセッ 卜信号 を出力し、 カウンタ 2 2 を リセッ トする （ステップ S 1 3 )。
    [0073] 次いで上述と同様なステップ S 1 4〜 S 1 6， S 1 9 を経てステ ップ S 1 7でデューティ を演算する。 この実施例でも、 上述と同様 に、 デューティ Dを制御目標値 I とデューティ変換係数との積と し て求めることにする。 したがって、 デューティ変換係数は、 指令さ れた電流値と実際に流れた電流値との過不足の程度を表わす係数が 選ばれる。 こ こでは、 指令された電流値を代表する値と してデュー ティ Dを用い、 実際に流れた電流値を代表する値と してカウンタ 2 2の積算計数値 I cを用い、 デューティ変換係数を、
    [0074] K = D / I c
    [0075] と してステップ S 1 6 Aで演算し、 ステップ S 1 7で D = K . I に よ り新しいデューチイ Dが算出されデジタル出力部 1 5 a に出力さ れる （ステップ S 7 ) 。 そして、 次の周期に備えて制御目標値 I を 読込み （ステップ S 1 8 ) 、 割込処理から復帰する。
    [0076] このような制御によって電磁比例弁 1 4のコイルには先の実施例 と同様に第 3図 （ d ) に示すような波形形状の励磁電流が流れる。 励磁電流は、 抵抗 1 8で電圧に変換され、 さ らに電圧一周波数変換 器 2 1 によって、 電流値が高いときには周波数が高く 、 電流値が小 さいと きにば周波数が低いパルス列に変換される。 したがって、 力 ゥンタ 2 2 の計数値は、 リセッ ト信号によって リセッ トされたと き からの電流の積分値を示すこ と になる。 励磁電流の平均値は I cZ t であるが、 P W Mパルス信号の 1周期 t は一定の値なので、 平均 値と I cとは比例関係にあ り、 比例定数をデューティ変換係数に含 めて考える こと にすれば、 積算計数値 I cを励磁電流の平均値と し て取扱う こ と ができる。
    [0077] このよ う に本実施例では、 任意のデューティ Dに対する励磁電流 の実際の値 （ I c) の比 （デューティ変換係数） を求め、 その比に よって次に出力する P WMパルス信号のデューティ を演算している ため、 電磁比例弁 1 4のコ イルに温度変化があってもその励磁電流 を制御目標値に高精度で近付ける こ とができる。 また、 励磁電流の 実際の値 （ I c) がパルス幅変調驟動の 1周期毎にフィ ードバッ ク されるため、 時々刻々の励磁電流の変化に高精度に追従してデュー ティ変換係数 Kが変更される。 このため、 デューティ の補正量の誤 差も極めて小さなものとなる。
    [0078] 第 7 A図， 第 7 B 図によ り さ らに他の実施例を説明する。 なお、 ハード構成は第 5図に示したものと同様である。
    [0079] 電源を投入すると第 7 A図のィニシャ ライズ処理がコ ン 卜 ローラ 1 1 で実行される。 まず、 コ ン ト ローラ 1 1 はデジタル出力部 1 5 a を介してカ ウンタ 2 2 に リセッ ト信号を送り、 カウン ト値を 0 に する （ステップ S 1 ) 。 次に操作レバーから指令される制御目標値 I とデューティ Dをそれぞれ 1 = 0 ， D = 0 に初期化する （ステツ プ S 2 A ) 。 この後、 入出力制御部 1 5 から割込み要求が入力され るのを待つ （ステップ S 3 ) 。 この初期化状態において周期 t毎にコン トローラ 1 1 に割込要求 が入力されると、 コン トローラ 1 1は第 7 B図に示す割込処理を実 行する。
    [0080] こ の割込処理では、 まず、 カ ウ ン タ 2 2 の計数値 I cおよび制 御目標値 I を入出力制御部 1 5 を介して読み込む （ステップ S 1 2 B ) 。 次にカウンタ 2 2 にリセッ ト信号を送り カウン ト値を 0 にす る （ステップ S 1 3 ) 。 計数値 I cは、 制御目標値 I と計算上のレ ベルを合わせるための計数 K s を乗ぜられて電流 I f に変換され、 さ らに制御目標値 I との差 D E L T (目標電流値と実際に流れる電 流との偏差） が求められる （ステップ S 2 1 ) 。 デューティ Dは、 前の周期に出力したデューティ Dに今回求まった偏差 D E L Tとゲ イ ン K i との積を加える （ D E L Tが負の場合には減ずることにな る） ことで決定される （ステップ S 2 2 ) 。 ここで K i は制御のゲ イ ンであ り、 大きいと速応性は良いが、 不安定にな りやすく、 小さ いと安定であるが、 速応性に欠ける傾向をもつ。 最後に計算された デューティ Dを出力する （ステップ S 2 3 ) 。 これは第 3図 （ a ) に示される C 2 を格鈉している レジスタ を書き換えることで行われ る。
    [0081] このよう な第 7 A図， 第 7 B図に示す実施例では、 操作レバーか ら与えられる制御目標値 I と実際の電流値 I f との偏差 D E L Tを フィ ードバックすることによ リデュ一ティ Dを演算するよう にして いるから、 先に説明した第 2図および第 5図の実施例と同等の作用 効果が得られる。
    [0082] 以上説明した第 2図および第 5図の実施例においては、 コ ン ト口 ーラ 1 1で全体のタ イムスケジュール管理を、 デジタル出力部 1 5 a でパルス幅変調演算をそれぞれ分担し、 デジタル出力部 1 5 a は コン ト ローラ 1 1 の処理と並行して、 コン ト ローラ 1 1 から入力さ れるデューティ Dを表すデジタル信号に基づいて所定デューティ の パルス幅を有するパルス信号列を形成している。
    [0083] このような並行処理は高速応答性を 目的と したもので、 例えば、 前述した油圧式多関節作業機のアーム先端に作業ァタ ツチメ ン ト を 装着し、 予め定めたパスに沿って作業アタ ッチメ ン ト を移動させる いわゆる軌跡制御装置などに用いる場合には、 高速応答性が要求さ れるから、 このような並行処理は不可欠である。 これに対して、 ィ匕 学プラン トのよう に、 非常にゆっ く り と例えば 1秒ごとに電磁弁な どを制御すればよい場合には、 並行処理をせずに 1 つの C P Uで全 体のスケジュール管理とパルス幅変調演算を実行するよ う に しても 差し支えない。
    [0084] 産業上の利用可能性
    [0085] なお以上では、 電磁比例弁を一例に して説明したが、 比例ソ レ ノ ィ ドを有するその他の電磁装置にも本発明を適用できる。
    权利要求:
    Claims

    請求の範囲
    1 ) 指令された制御目標値に基づいてデューティ を演算するデュ —ティ演算手段と、 演算されたデューティ のパルス信号を形成する パルス信号形成手段と、 形成されたパルス信号に応じ電磁装置のコ ィルに通鼋する励磁電流を形成する励磁電流形成手段とを具備する 装置において、
    前記コイルの励磁電流を前記パルス信号に同期して積分する積分 手段を有し、
    前記デューティ演算手段は、 指令される制御目標値と前記積分手 段が出力する積分値とからデューティ を演算するこ とを特徴とする 比例ソ レ ノ ィ ドを有する電磁装置の制御装置。
    2 ) 特許請求の範囲第 1項の制御装置において、 前記デューティ 演算手段は、 前記積分手段の積分値と、 この積分された励磁電流を 形成するために供されたデューティ との比から補正係数を演算する 補正係数演算手段を有し、 指令される制御目標値と演算される補正 係数とからデューティ を演算するこ とを特徴とする比例ソ レ ノィ ド を有する電磁装置の制御装置。
    3 ) 特許請求の範囲第 1項の制御装置において、 デューティ演算 手段は、 この積分手段の積分値と前記制御目標値との偏差に応じて デューティ を演算する こ とを特徴とする比例ソ レ ノ ィ ドを有する電 磁装置の制御装置。
    4 ) 特許請求の範囲第 1項に記載の制御装置において、 前記積分 手段がアナ口 グ積分回路を有することを特徴とする比例ソ レ ノイ ド を有する電磁装置の制御装置。
    5 ) 特許請求の範囲第 1項に記載の制御装置において、 前記積分 手段が、 前記コ イルの励磁電流に対応した周波数のパルス列を発生 する電流一周波数変換手段と、 このパルス列を計数する と ともに前 記パルス信号に同期して リセッ トされる計数手段と を有し、 前記積 分値が計数値であるこ と を特徴とする比例ソ レ ノ ィ ドを有する電磁 装置の制御装置。
    6 ) 特許請求の範囲第 2項に記載の制御装置において、 前記積分 手段がアナログ積分回路を有する こ と を特徴とする比例ソ レ ノ ィ ド を有する電磁装置の制御装置。
    7 ) 特許請求の範囲第 2項に記載の制御装置において、 前記積分 丰段が、 前記コ イルの励磁電流に対応した周波数のパルス列を発生 する電流一周波数変換手段と、 このパルス列を計数する と ともに前 記パルス信号に同期してリセッ 卜される計数手段と を有し、 前記積 分値が計数値である こと を特徴とする比例ソ レノィ ドを有する電磁 装置の制御装置。
    8 ) 特許請求の範囲第 3項に記載の制御装置において、 前記積分 手段がアナロ グ積分回路を有するこ と を特徴とする比例ソ レ ノ イ ド を有する電磁装置の制御装置。
    9 ) 特許請求の範囲第 3項に記載の制御装置において、 前記積分 手段が、 前記コ イルの励磁電流に対応した周波数のパルス列を発生 する電流一周波数変換手段と、 このパルス列を計数する と ともに前 記パルス信号に同期してリセッ トされる計数手段と を有し、 前記積 分値が計数値である こ と を特徴とする比例ソ レ ノ ィ ドを有する電磁 装置の制御装置。
    1 0 ) 特許請求の範囲第 1項に記載の制御装置において、 前記デ ュ一ティ演算手段とパルス形成手段と が並列に動作する こ と を特徴 とする比例ソ レノイ ドを有する電磁装置の制御装置。
    1 1 ) 特許請求の範囲第 2項に記載の制御装置において、 前記デ ュ一ティ演算手段とパルス形成手段とが並列に動作する こ と を特徴 とする比例ゾ レノィ ドを有する電磁の制御装置。
    1 2 ) 特許請求の範囲第 3項に記載の制御装置において、 前記デ ユーティ演算手段とパルス形成手段とが並列に動作するこ と を特徴 とする比例ソ レノイ ドを有する電磁装置の制御装置。
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    公开号 | 公开日
    DE69028163D1|1996-09-26|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-08-09| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
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    优先权:
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