JP2811200B2 - Closed loop control method for variable displacement pump and control device therefor - Google Patents
Closed loop control method for variable displacement pump and control device thereforInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 イ.発明の目的 (産業上の利用分野) 本発明は、可変容量型ポンプの流量及び圧力を1つの
電磁比例制御弁で制御するための閉ループ制御方法及び
その制御装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a closed-loop control method for controlling the flow rate and pressure of a variable displacement pump with a single electromagnetic proportional control valve, and a control device therefor.
(従来の技術) 従来、可変容量型ポンプの流量及び圧力を1つの電磁
比例制御弁で制御するための閉ループ制御方法及びその
制御装置に関しては、設定した流量及び圧力と、検出さ
れる流量及び圧力の4つの信号から電磁比例制御弁とソ
レノイドを用いて制御していた。2. Description of the Related Art Conventionally, a closed-loop control method and a control device for controlling the flow rate and pressure of a variable displacement pump with one electromagnetic proportional control valve have been described. Were controlled using an electromagnetic proportional control valve and a solenoid from these four signals.
可変容量型ポンプの閉ループ制御に関しては、例え
ば、特開昭62−225788或いは特開昭63−109289等が知ら
れている。これらは、流量及び圧力を制御するのに次の
方式を用いていた。With respect to the closed loop control of a variable displacement pump, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-225788 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-109289 is known. They used the following scheme to control flow and pressure.
すなわち、前者は、圧力設定信号と検出圧力の差を増
幅して一定値を越えた時に定出力とするリミッタと、同
様に、流量設定と検出流量との差をそれぞれ掛算器に入
れ計算していた。その結果計算値に依存した出力で比例
ソレノイドを制御し、可変容量型ポンプの流量及び圧力
を制御するとともに、流量検出器からの流量変化速度を
検出する手段を付加し、これを圧力設定と検出圧力の差
を加減算する加減算器に入力していた。That is, the former is a limiter that amplifies the difference between the pressure setting signal and the detected pressure and sets a constant output when the difference exceeds a certain value. Similarly, the difference between the flow rate setting and the detected flow rate is calculated by putting the difference between the flow rate setting and the detected flow rate into a multiplier. Was. As a result, the proportional solenoid is controlled with the output depending on the calculated value, the flow rate and pressure of the variable displacement pump are controlled, and a means for detecting the rate of change in the flow rate from the flow rate detector is added. It was input to an adder / subtractor that adds and subtracts the pressure difference.
また、特開昭63−109289にあっては、流量及び圧力を
制御するのに次の方式を用いていた。すなわち、圧力設
定値と検出圧力との差と、流量設定値と検出流量の差の
双方の差を比較し、圧力制御か流量制御かを選択してい
た。いわゆる二値制御判断を行ない、いずれかの偏差信
号を出力させる方式であった。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-109289, the following method is used to control the flow rate and pressure. That is, the difference between the pressure set value and the detected pressure and the difference between the flow set value and the detected flow rate are both compared, and pressure control or flow control is selected. In this method, a so-called binary control decision is made and one of the deviation signals is output.
しかしながら、第一に、一般的な可変容量型ポンプに
これらの制御方法を用いて圧力制御を行う場合には、ポ
ンプの最大吐出流量と吸い込み流量との間に大きな差異
が存在する。したがって圧力設定値から昇圧させる場合
に一定の負荷容積に作動液を流入させる最大スピード
は、降圧させる場合に一定の負荷容積から作動液を流出
させる最大スピードに比べ非常に速くなる。このため、
昇圧と降圧を同一の伝達関数で制御したのでは、同時に
昇圧と降圧特性を最適に調整することは極めて困難であ
った。However, first, when pressure control is performed on a general variable displacement pump using these control methods, there is a large difference between the maximum discharge flow rate and the suction flow rate of the pump. Therefore, the maximum speed at which the hydraulic fluid flows into a certain load volume when the pressure is increased from the set pressure value is much faster than the maximum speed at which the hydraulic fluid flows out from the certain load volume when the pressure is reduced. For this reason,
If the step-up and step-down were controlled by the same transfer function, it was extremely difficult to optimally adjust the step-up and step-down characteristics at the same time.
第二に、圧力制御にあっては、いわゆるオーバーシュ
ートやアンダーシュートを抑制する目的で、一般的に圧
力制御ループに検出圧力のフィードバック補償を用いて
いる。検出圧力の微分値を計算し、その値を圧力ループ
内で減算して、オーバーシュートやアンダーシュートを
抑制するものである。第2図はこの例で、この可変容量
型ポンプの閉ループ制御装置について回路構成並びにポ
ンプシステムを具体的に示すものである。制御装置の回
路構成は全体としては可変容量型ポンプの圧力を検出す
る圧力センサ1とポンプ吐出流量を検出する流量センサ
2でポンプの検出圧力及び流量を検出し、ポンプの圧力
指令と検出圧力との差を演算し圧力偏差を検出する加減
算器3を圧力設定信号入力端16に接続されている。さら
に、ポンプの流量指令と検出流量との差を演算し流量偏
差を出力する加減算器4を流量設定信号入力端17に接続
してある。さらに、圧力センサ増幅器14は圧力センサ1
の増幅器、流量センサ増幅器15は流量センサ2の増幅器
である。Second, in pressure control, feedback compensation of a detected pressure is generally used in a pressure control loop in order to suppress so-called overshoot or undershoot. The differential value of the detected pressure is calculated, and the calculated value is subtracted in the pressure loop to suppress overshoot and undershoot. FIG. 2 shows this example, specifically showing a circuit configuration and a pump system of the closed loop control device of the variable displacement pump. As a whole, the circuit configuration of the control device detects the detected pressure and flow rate of the pump with a pressure sensor 1 for detecting the pressure of the variable displacement pump and a flow rate sensor 2 for detecting the pump discharge flow rate. The adder / subtractor 3 for calculating the difference between the two and detecting the pressure deviation is connected to the pressure setting signal input terminal 16. Further, an adder / subtractor 4 for calculating a difference between a pump flow command and a detected flow and outputting a flow deviation is connected to a flow setting signal input terminal 17. Further, the pressure sensor amplifier 14 is a pressure sensor 1
The flow sensor amplifier 15 is an amplifier of the flow sensor 2.
この圧力制御用増幅器5には加減算器3の加減算結果
の出力を入力させるが、同時にフィードバック補償回路
10に含まれた加減算器を経て伝達関数に依存した補償を
行う。圧力制御用増幅器5及び加減算器4の出力を流量
制御用増幅器6で増幅させた両者の出力は最小値選択回
路7に入力される。The output of the result of addition / subtraction of the adder / subtractor 3 is input to the pressure control amplifier 5, but at the same time, a feedback compensation circuit is provided.
Through the adder / subtractor included in 10, compensation depending on the transfer function is performed. The outputs of the pressure control amplifier 5 and the adder / subtractor 4 are amplified by the flow rate control amplifier 6, and both outputs are input to the minimum value selection circuit 7.
最小値選択回路7は電力増幅器11を経て比例ソレノイ
ド12に接続されている。さらに比例ソレノイド12により
可変容量ポンプ13が制御される。この制御方法にあって
は、検出圧力の微分値を計算し、フィードバック補償回
路10内で減算して、オーバーシュートやアンダーシュー
トを抑制するものである。しかしながらこのフィードバ
ック補償にあっては、流量制御において流量指令をステ
ップ状に増加させた場合、流量の増加に伴い負荷圧力が
増加する。このステップ状とは立ち上がりの急峻な意味
をもつが、正確な垂直の立ち上がり、矩形波形等に限定
されるものでない。The minimum value selection circuit 7 is connected to a proportional solenoid 12 via a power amplifier 11. Further, the variable displacement pump 13 is controlled by the proportional solenoid 12. In this control method, the differential value of the detected pressure is calculated and subtracted in the feedback compensation circuit 10 to suppress overshoot and undershoot. However, in this feedback compensation, when the flow rate command is increased stepwise in the flow rate control, the load pressure increases as the flow rate increases. The step shape has a steep rising edge, but is not limited to an accurate vertical rising edge, a rectangular waveform, or the like.
この結果、負荷圧力の増加に対してフィードバック補
償が発生することになり、その分だけ負荷圧力が大きい
こととして演算されることになる。圧力指令が負荷圧力
にフィードバック補償を加えた値に対して十分大きい場
合は問題にならないが、両者の値が逆転した、すなわ
ち、圧力指令が負荷圧力にフィードバック補償を加えた
値より小さくなった場合は圧力制御に切り換わってしま
う。この結果、ポンプ吐出流量は圧力をオーバーシュー
トしないように減少方向となる。このことは、負荷圧力
が圧力指令に到達していないにもかかわらず流量が一旦
減少してしまうため負荷の速度の一瞬低下という現象が
生じる欠点があった。As a result, feedback compensation is generated for the increase in the load pressure, and the calculation is performed as if the load pressure is large. This is not a problem if the pressure command is sufficiently large with respect to the value obtained by adding feedback compensation to the load pressure, but both values are reversed, that is, the pressure command becomes smaller than the value obtained by adding feedback compensation to the load pressure. Switches to pressure control. As a result, the pump discharge flow rate is reduced so as not to overshoot the pressure. This has the disadvantage that the flow rate once decreases even though the load pressure has not reached the pressure command, causing the phenomenon that the load speed drops momentarily.
この点について、具体的に明らかにするため第3図で
従来方法における圧力及び流量の時間的経緯により上記
問題点を図示したものである。縦軸はA図に圧力、B図
に流量、横軸はともに経過時間を示している。この図で
#1で流量指令に対してフィードバック補償が働き圧力
制御状態となったため検出流量の減少がみられる。In order to clarify this point in detail, FIG. 3 illustrates the above-mentioned problem based on the time course of the pressure and the flow rate in the conventional method. The vertical axis indicates the pressure in FIG. A, the flow rate in FIG. B, and the horizontal axis indicates the elapsed time. In this figure, at # 1, feedback compensation is performed on the flow rate command and the pressure control state is established, so that the detected flow rate decreases.
すなわち、圧力指令と流量指令を同時にステップ状に
増加させたとき、検出流量の増加に伴い負荷圧力もまた
増加する。このとき圧力偏差は次式となる。That is, when the pressure command and the flow command are simultaneously increased stepwise, the load pressure also increases as the detected flow rate increases. At this time, the pressure deviation is given by the following equation.
圧力偏差=圧力指令−(検出圧力+フィードバック補償) ……(I) ところが、圧力指令のほうが検出圧力より大きいにも
かかわらず、検出圧力の動的変化により、圧力指令は次
式のようになる。Pressure deviation = pressure command− (detected pressure + feedback compensation) (I) However, despite the fact that the pressure command is larger than the detected pressure, due to the dynamic change of the detected pressure, the pressure command becomes as follows: .
圧力指令<(検出圧力+フィードバック補償) ……(II) となる状態が発生する。さらに、・・ 流量偏差>圧力偏差 ……(III) となる。上記の期間は、最小値選択回路7の出力は、圧
力偏差となる。そして(I)式の計算結果は負であるこ
とから、流量を減少させる方向に比例ソレノイド12への
制御電流が変化する。この点は後述する本発明によって
解決することができる。Pressure command <(detected pressure + feedback compensation) ... (II) In addition, ... flow rate deviation> pressure deviation ... (III). During the above period, the output of the minimum value selection circuit 7 becomes a pressure deviation. Since the calculation result of the formula (I) is negative, the control current to the proportional solenoid 12 changes in the direction of decreasing the flow rate. This point can be solved by the present invention described later.
(発明が解決しようとする課題) したがって、従来、可変容量型ポンプの閉ループ制御
では、いかなる制御状態にあっても常に一定の圧力フィ
ードバック補償となるため、ポンプ固有の最大吐出流
量と吸い込み流量との間に存在する差異に対して、昇圧
と降圧の各々の場合に最適補償となりえなかった。さら
に、圧力オーバーシュートを抑制する目的のフィード
バック補償が流量制御時にも作用し、そのため流量指令
増速の際に一旦圧力制御となる可能性がありポンプ吐出
流量は圧力をオーバーシュートしないように減少してし
まい、負荷の速度が一瞬低下する減少が生じる欠点があ
った。(Problems to be Solved by the Invention) Therefore, conventionally, in the closed-loop control of the variable displacement pump, constant pressure feedback compensation is always provided regardless of the control state. The difference existing between them could not be optimally compensated in each case of the step-up and step-down. In addition, feedback compensation for the purpose of suppressing pressure overshoot also acts during flow rate control.Therefore, there is a possibility that pressure control will be performed once when the flow rate command is increased, and the pump discharge flow rate will decrease so as not to overshoot the pressure. This has the disadvantage that the load speed decreases momentarily.
本発明では、これら問題点を解決し、いかなる圧力制
御、流量制御の動的変化に対しても最適なフィードバッ
ク補償を加えることができる可変容量型ポンプの閉ルー
プ制御方法及びその制御装置を提供することを目的とす
る。The present invention solves these problems, and provides a closed-loop control method for a variable displacement pump and a control device therefor, which can add optimal feedback compensation to any dynamic changes in pressure control and flow rate control. With the goal.
ロ.発明の効果 (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため本発明の可変容量型ポンプの
閉ループ制御方法としては、ポンプの圧力検出出力と圧
力指令との間の圧力偏差量を計算し、かつ、流量検出出
力と流量指令との間の流量偏差量を計算し、前記圧力偏
差量と流量偏差量を比較しそれらのうち小のものを選択
し可変容量ポンプの圧力・流量同時制御を行うにあたっ
て、前記圧力偏差量を補償するための複数のフィードバ
ック補償を選択的に備えるとともに、 増速時切換回路により流量指令のステップ状の増加を
検出したときは、その変化に対し一定時間、流量増速時
フィードバック補償に切り換え、 また、降圧時切換回路により圧力指令のステップ状の
減少を検出したときは、その変化に対し一定時間、降圧
制御時フィードバック補償に切り換え、 さらに、前記増速時切換回路により流量指令のステッ
プ状の増加及び前記降圧時切換回路により圧力指令のス
テップ状の減少が同時に生じたときは、優先順位決定回
路により、前記流量増速時フィードバック補償又は前記
降圧制御時フィードバック補償に切り換えることを特徴
とする可変容量型ポンプの閉ループ制御方法により提供
される。B. Effects of the Invention (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a closed loop control method for a variable displacement pump according to the present invention calculates a pressure deviation between a pressure detection output of the pump and a pressure command. Calculate the flow deviation between the flow detection output and the flow command, compare the pressure deviation and the flow deviation, select a smaller one of them, and perform simultaneous pressure / flow control of the variable displacement pump. In performing this, a plurality of feedback compensations for compensating the pressure deviation amount are selectively provided, and when a stepwise increase in the flow rate command is detected by the speed-up switching circuit, the flow rate is changed for a certain period of time. Switching to feedback compensation during acceleration, and when the step-down switching circuit detects a step-down in the pressure command, feedback for the change during the step-down control for a certain period of time. When the step-up of the flow rate command is simultaneously performed by the switching circuit at the time of acceleration and the step-like decrease of the pressure command is generated by the switching circuit at the time of step-down, the priority determination circuit determines the flow rate. The method is provided by a closed-loop control method for a variable displacement pump, wherein the method is switched to feedback compensation during speed-up or feedback compensation during step-down control.
さらに、前記方法を達成するために、ポンプの圧力検
出出力と圧力指令との間の圧力偏差量を計算する手段
と、流量検出出力と流量指令との間の流量偏差量を計算
する手段と、前記圧力偏差量と前記流量偏差量とを比較
しそれらのうち小のものを選択する手段と、複数のフィ
ードバック補償と、前記圧力偏差量を補償するために前
記複数のフィードバック補償を選択する手段と、前記流
量指令がステップ状に増加したのを検出し、流量変化に
対し一定時間、流量増速時フィードバック補償に切り換
える手段と、圧力変化に対し前記圧力指令がステップ状
に減少したのを検出し、前記圧力変化に対し一定時間、
降圧制御時フィードバック補償に切り換える手段と、前
記増速時切換回路による流量指令のステップ状変化と前
記降圧時切換回路による圧力指令のステップ状変化に依
存したフィードバック補償手段と、さらに、前記増速時
切換回路により前記流量指令のステップ状の増加及び前
記降圧時切換回路により前記圧力指令のステップ状の減
少が同時に生じたときに、優先順位決定回路により、前
記流量増速時フィードバック補償又は前記降圧制御時フ
ィードバック補償に切り換える手段とを備えたことを特
徴とする可変容量型ポンプの閉ループ制御装置として提
供される。Further, in order to achieve the above method, means for calculating a pressure deviation between a pressure detection output of the pump and the pressure command, and means for calculating a flow deviation between the flow detection output and the flow command, Means for comparing the pressure deviation amount and the flow amount deviation amount and selecting a smaller one thereof; a plurality of feedback compensations; and a means for selecting the plurality of feedback compensations to compensate for the pressure deviation amount. Means for detecting that the flow command has increased in a step-like manner, for a fixed time with respect to a flow rate change, means for switching to feedback compensation at the time of flow rate increase, and detecting that the pressure command has decreased in a step-like manner with respect to a pressure change. A certain time for the pressure change,
Means for switching to feedback compensation at the time of step-down control; feedback compensation means depending on a step-like change of a flow command by the switching circuit at the time of acceleration and a step-like change of a pressure command by the circuit at the time of step-down; When a step-like increase in the flow rate command by the switching circuit and a step-like decrease in the pressure command by the step-down switching circuit occur simultaneously, the priority order determination circuit causes the feedback compensation during the flow rate increase or the step-down control. Means for switching to time feedback compensation.
(作用) 上記のように構成された本発明の作用は以下のとおり
である。(Operation) The operation of the present invention configured as described above is as follows.
まず、可変容量型ポンプの閉ループ制御は、圧力制御
及び流量制御において、静的な状態を次の3状態に分け
て理解することができる。First, the closed loop control of the variable displacement pump can be understood by dividing a static state into the following three states in the pressure control and the flow rate control.
A:負荷圧力が圧力指令以下で、流量制御だけが実行され
ている状態(流量制御状態)。A: The state where the load pressure is equal to or less than the pressure command and only the flow control is executed (flow control state).
B:負荷圧力が圧力指令以下で、流れが存在する状態で、
圧力制御が実行されている状態(いわゆるオーバライド
状態)。B: When the load pressure is less than the pressure command and the flow exists,
A state in which pressure control is being performed (a so-called override state).
C:流れが殆どなく、圧力制御だけが実行されている状態
(圧力制御状態)。C: A state in which there is almost no flow and only pressure control is performed (pressure control state).
の3状態に分けられる。There are three states.
本発明の可変容量型ポンプの閉ループ制御方法及びそ
の制御装置では、Aの状態、すなわち、負荷圧力が圧力
指令以下で、流量制御だけが実行されている状態におい
ては、加減算器3で演算された圧力偏差信号は非常に大
きくなり、最小値選択回路を通過する流量偏差信号に対
しては何ら制限を加えない。したがって、電力増幅器11
へ入力される信号は流量偏差信号のみとなる。In the closed-loop control method and the control device for the variable displacement pump according to the present invention, in the state A, that is, in the state where the load pressure is equal to or less than the pressure command and only the flow rate control is executed, the operation is performed by the adder / subtractor 3. The pressure deviation signal becomes very large and places no restrictions on the flow deviation signal passing through the minimum selection circuit. Therefore, the power amplifier 11
The only signal input to is the flow deviation signal.
さらに、前記の状態B、Cにおいては、すなわち、負
荷圧力が圧力指令以下で、流れが存在する状態で、圧力
制御が実行されている状態、いわゆるオーバライド領域
に該当する場合や流れが殆どなく、圧力制御だけが実行
されている状態では以下の作用となる。Further, in the states B and C, that is, when the load pressure is equal to or less than the pressure command and the flow is present, the pressure control is being performed, and the case corresponds to a so-called override region or there is almost no flow, In a state where only the pressure control is executed, the following operation is performed.
ポンプの圧力指令と検出圧力との差より演算した圧力
偏差信号のほうが、流量偏差信号よりも小さくなり、し
たがって、電力増幅器11へ入力される信号は圧力偏差信
号のみとなる。The pressure deviation signal calculated from the difference between the pump pressure command and the detected pressure is smaller than the flow deviation signal, and therefore the signal input to the power amplifier 11 is only the pressure deviation signal.
上記制御方法は可変容量型ポンプにおける圧力・流量
同時制御の一例であるが、圧力制御状態での圧力指令の
ステップ状変化に対するオーバーシュートやアンダーシ
ュートを抑制する目的で、一般的に圧力偏差信号にフィ
ードバック補償を加える。このフィードバック補償の値
は、オーバーシュートを抑制する程度加えた場合、可変
容量型ポンプの吐出能力と吸い込み能力の差異により降
圧応答時間を必要以上に長く要する場合がある。ここで
圧力指令がステップ状に減少したことを検出し、その変
化に対し一定時間降圧時切換回路9による圧力フィード
バック補償に切り換えることにより、最適の降圧応答が
実現される。The above control method is an example of simultaneous control of pressure and flow rate in a variable displacement pump.However, in order to suppress overshoot and undershoot with respect to a step-like change of a pressure command in a pressure control state, a pressure deviation signal is generally used. Add feedback compensation. When the value of the feedback compensation is added to the extent that the overshoot is suppressed, the step-down response time may be longer than necessary due to the difference between the discharge capacity and the suction capacity of the variable displacement pump. Here, an optimal step-down response is realized by detecting that the pressure command has decreased stepwise, and switching to pressure feedback compensation by the step-down switching circuit 9 for a certain period in response to the change.
ここで、一定時間については正確に定められた時間に
限定されない。目的とする最適なフィードバック補償に
ついてのスイッチング時間、オーバーシュートを抑制す
る程度に必要な時間を含む。Here, the fixed time is not limited to an exactly determined time. It includes the switching time for the target optimal feedback compensation and the time required to suppress overshoot.
また、流量制御時においては、流量指令がステップ状
に増加した場合、負荷圧力も増加する場合が一般的であ
る。この場合通常のフィードバック補償を加えると、負
荷圧力が圧力指令に到達する以前に圧力フィードバック
補償のマイナスの分だけ早く圧力制御に切り換わろうと
する。Also, during flow control, when the flow command increases stepwise, the load pressure generally also increases. In this case, when the normal feedback compensation is added, it is attempted to switch to the pressure control earlier by the negative amount of the pressure feedback compensation before the load pressure reaches the pressure command.
この点について、前述したように、第3図で従来方法
における圧力及び流量の時間的経緯により上記問題点を
指摘した。すなわち、圧力指令と流量指令を同時にステ
ップ状に増加させたとき、検出流量の増加に伴い負荷圧
力もまた増加する。このとき、検出圧力の動的変化によ
り、圧力指令<(検出圧力+フィードバック補償)とな
る状態が発生する、さらに、流量偏差>圧力偏差とな
る。上記の期間は、最小値選択回路7の出力は、圧力偏
差となり、流量を減少させる方向に比例ソレノイド12へ
の制御電流が変化する。Regarding this point, as described above, the above problem was pointed out in FIG. 3 based on the time history of the pressure and the flow rate in the conventional method. That is, when the pressure command and the flow command are simultaneously increased stepwise, the load pressure also increases as the detected flow rate increases. At this time, a state where pressure command <(detected pressure + feedback compensation) occurs due to the dynamic change of the detected pressure, and further, the flow rate deviation> the pressure deviation. During the above period, the output of the minimum value selection circuit 7 becomes a pressure deviation, and the control current to the proportional solenoid 12 changes in the direction of decreasing the flow rate.
本発明にあっては、増速時切換回路8で流量指令がス
テップ状に増加したことを検出し、その変化に対し一定
時間、増速制御時専用のフィードバック補償に切り換え
ることにより、通常の昇圧時とは独立にフィードバック
補償の量を調整可能にした。In the present invention, the speed-increasing switching circuit 8 detects that the flow rate command has increased in a step-like manner, and switches to a feedback compensation dedicated to the speed-increasing control for a certain time in response to the change, thereby increasing the normal boosting. The amount of feedback compensation can be adjusted independently of time.
したがって、可変容量型ポンプの流量及び圧力を1つ
の電磁比例制御弁で制御するための閉ループ制御方法に
あっては、前述したとおり、圧力指令、流量指令、検出
圧力及び流量の4つの信号処理により制御している。こ
のため、圧力指令、流量指令、検出圧力及び流量が全て
0の状態から、圧力指令及び流量指令が同時に増加した
場合、負荷の状態が流量制御状態なのか、或いは、圧力
制御状態なのかを判別する方法が必要となる。Therefore, in the closed-loop control method for controlling the flow rate and the pressure of the variable displacement pump with one electromagnetic proportional control valve, as described above, four signal processings of the pressure command, the flow rate command, the detected pressure and the flow rate are performed. Controlling. Therefore, when the pressure command and the flow rate command are simultaneously increased from the state where the pressure command, the flow rate command, the detected pressure and the flow rate are all 0, it is determined whether the load state is the flow control state or the pressure control state. You need a way to do that.
ここで同時とは正確に一致した場合に限定されない。
実質的にフィードバック補償の切り換えについてのルー
プ内の応答時間等に対応できる巾をもつことが認められ
るべきである。Here, “simultaneously” is not limited to a case where the two coincide exactly.
It should be recognized that the width is substantially capable of responding to the response time in the loop for switching the feedback compensation.
さらに、流量指令の増加を検出し、一定時間全く圧力
フィードバック補償を加えなかった場合で、しかも、負
荷の状態が圧力制御状態にあっては、極めて大きな圧力
オーバーシュートが発生する可能性がある。そこで、増
速制御時専用のフィードバック補償に切り換えて、圧力
オーバーシュートを許容値以下に押えこの点の解決を図
った。Further, when an increase in the flow rate command is detected and no pressure feedback compensation is performed for a certain period of time, and when the load is in a pressure control state, an extremely large pressure overshoot may occur. Therefore, switching to the feedback compensation dedicated to the speed-up control was carried out, and the pressure overshoot was kept below the allowable value to solve this point.
(実施例) 実施例について図面を参照して説明すると、第1図は
本発明の可変容量型ポンプの閉ループ制御方法及びその
制御装置について制御装置の回路構成並びにポンプシス
テムを具体的に示すものである。(Embodiment) An embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 specifically shows a closed-loop control method for a variable displacement pump and a control device thereof according to the present invention, specifically showing a circuit configuration of the control device and a pump system. is there.
制御装置の回路構成は全体としては、可変容量型ポン
プ13の圧力を検出する圧力センサ1と、その出力を圧力
センサ増幅器14で増幅させ(出力PMON)加減算器3に入
力される。ポンプ吐出流量を検出する流量センサ2と、
その出力を流量センサ増幅器15で増幅させ(出力QMON)
減算器4に入力されるとともに、流量指令信号入力端17
から流量指令(入力QIN)が入力される。また、圧力指
令信号入力端16から圧力指令(入力PIN)が入力され
る。As a whole, the circuit configuration of the control device is such that the pressure sensor 1 for detecting the pressure of the variable displacement pump 13 and the output thereof are amplified by the pressure sensor amplifier 14 (output P MON ) and input to the adder / subtractor 3. A flow sensor 2 for detecting a pump discharge flow rate,
The output is amplified by the flow sensor amplifier 15 (output Q MON ).
Input to the subtractor 4 and the flow rate command signal input terminal 17
, A flow command (input Q IN ) is input. Further, a pressure command (input PIN ) is input from the pressure command signal input terminal 16.
ポンプ13の圧力指令、検出圧力及びフィードバック補
償との差を演算し圧力偏差信号を出力する加減算器3を
圧力設定信号入力端16に接続する。The adder / subtractor 3 for calculating the difference between the pressure command, the detected pressure and the feedback compensation of the pump 13 and outputting a pressure deviation signal is connected to the pressure setting signal input terminal 16.
加減算器3からの出力[(圧力偏差=圧力指令−(検
出圧力+フィードバック補償)]は圧力制御用増幅器5
で増幅され最小値選択回路7に入力される。また、加減
算器4からの出力(流量偏差=流量指令−検出流量)は
流量制御用増幅器6により増幅され同様に最小値選択回
路7に入力される。最小値選択回路7は複数の入力信号
のうちいずれか小さな値を出力するものである。The output [(pressure deviation = pressure command− (detection pressure + feedback compensation)]] from the adder / subtractor 3 is supplied to the pressure control amplifier 5.
And is input to the minimum value selection circuit 7. The output from the adder / subtractor 4 (flow deviation = flow command−detected flow) is amplified by the flow control amplifier 6 and similarly input to the minimum value selection circuit 7. The minimum value selection circuit 7 outputs a smaller value among a plurality of input signals.
流量指令がステップ状に増加したことを検出する増速
時切換回路8があり、その変化に対し一定時間、増速制
御時専用のフィードバック補償に切り換える。また、降
圧時切換回路9は圧力指令がステップ状に減少したこと
を検出し、その変化に対し一定時間、降圧制御時専用の
フィードバック補償に切り換える回路である。There is a speed-up switching circuit 8 for detecting that the flow command has increased in a step-like manner, and switches to feedback compensation dedicated to speed-up control for a certain time in response to the change. The step-down switching circuit 9 is a circuit that detects that the pressure command has decreased stepwise, and switches to feedback compensation dedicated to the step-down control for a certain time in response to the change.
さらに、増速時切換回路8及び降圧時切換回路9につ
いて、ステップ状変化が両方に同時に入力された場合
に、すなわち、流量指令がステップ状に増加し、かつ、
圧力指令がステップ状に減少した場合に降圧制御時フィ
ードバック補償を優先させる優先順位決定回路18があ
る。Further, with respect to the speed-up switching circuit 8 and the step-down switching circuit 9, when the step change is input to both simultaneously, that is, the flow command increases stepwise, and
There is a priority determination circuit 18 that prioritizes feedback compensation during step-down control when the pressure command decreases stepwise.
最小値選択回路7の出力信号は電力増幅器11からの制
御電流により吸引力を発生させる比例ソレノイドコイル
12で斜板角制御により可変容量型ポンプ13を制御する。The output signal of the minimum value selection circuit 7 is a proportional solenoid coil that generates an attractive force by the control current from the power amplifier 11.
In step 12, the variable displacement pump 13 is controlled by swash plate angle control.
このようなポンプ制御を斜板角制御で行う工程を含む
ことが効果的であるが、他の制御手段についても本発明
は制限するものではない。It is effective to include a step of performing such pump control by swash plate angle control, but the present invention is not limited to other control means.
次に、増速時切換回路8について説明すると、圧力セ
ンサ増幅器14からの出力に後述する伝達関数Aに従った
フィードバック補償を行う。その実行はSW2に依存す
る。また、他の同一番号を付した増速時切換回路8は流
量指令信号入力端17からの流量指令に後述する伝達関数
Bに従った処理を行う。結果からSW2を制御する。Next, the speed-up switching circuit 8 will be described. The output from the pressure sensor amplifier 14 is subjected to feedback compensation according to a transfer function A described later. Its execution depends on SW2. Further, the speed-up switching circuit 8 assigned the same number performs a process according to a transfer function B to be described later on the flow command from the flow command signal input terminal 17. SW2 is controlled from the result.
また、降圧時切換回路9について説明すると、圧力セ
ンサ増幅器14からの出力に後述する伝達関数Cに従った
フィードバック補償を行う。その実行はSW3に依存す
る。また、他の同一番号を付した降圧時切換回路9は圧
力指令信号入力端16からの圧力指令に後述する伝達関数
Dに従った処理を行う。その結果からSW3を制御する。The switching circuit 9 at the time of step-down will be described. The output from the pressure sensor amplifier 14 is subjected to feedback compensation in accordance with a transfer function C described later. Its execution depends on SW3. The other step-down switching circuit 9 assigned the same number performs a process according to a transfer function D described later on the pressure command from the pressure command signal input terminal 16. SW3 is controlled based on the result.
さらに、加減算器3は流量増速時と降圧制御時以外の
場合、圧力センサ増幅器14からの出力に後述する伝達関
数Eに従ったフィードバック補償を行う。その実行はSW
1の閉路により達成される。Further, the adder / subtractor 3 performs feedback compensation on the output from the pressure sensor amplifier 14 in accordance with a transfer function E described later, except at the time of increasing the flow rate and at the time of decreasing the pressure. Its execution is SW
Achieved by one closed circuit.
これらの伝達関数は、前記AないしEについて示すと
以下のとおりであり、最適な制御特性を得るため調整さ
れる。These transfer functions are as follows for A to E, and are adjusted to obtain optimal control characteristics.
伝達関数 A T2S/(1+TS) B T4S/(1+TS) C T3S/(1+TS) D −T5S/(1+TS) E T1S/(1+TS) ここで、増速時切換回路8の作用は、流量指令がステ
ップ状で増加すると、常時開路されていたSW2を一定時
間閉路させ、同時に、加減算器3は常時閉路のSW1が開
路され伝達関数Eから伝達関数Aに切り換えられフィー
ドバック補償を変更させる。The transfer function A T 2 S / (1 + TS) B T 4 S / (1 + TS) C T 3 S / (1 + TS) D -T 5 S / (1 + TS) E T 1 S / (1 + TS) Here, the speed increase during switching The operation of the circuit 8 is as follows. When the flow rate command increases in a step-like manner, the normally open SW2 is closed for a certain period of time, and at the same time, the normally closed SW1 is opened and the transfer function E is switched to the transfer function A from the transfer function E. Change feedback compensation.
ここでNOR回路19について説明する。増速時切換回路
8は流量指令をステップ状に増加するとNOR回路19への
入力がH(高)となるが、それ以外はL(低)となる。
同様に降圧時切換回路9は圧力指令をステップ状に降圧
するとNOR回路への入力がH(高)となるが、それ以外
はLとなる。したがって、NOR回路はいずれもがL入力
となる場合にはSW1を閉路させる。通常はこの状態で、
伝達関数Eに従ったフィードバック補償を行う。Here, the NOR circuit 19 will be described. When the flow rate command is increased stepwise, the input to the NOR circuit 19 becomes H (high), but otherwise the input becomes L (low).
Similarly, when the step-down switching circuit 9 steps down the pressure command in a stepped manner, the input to the NOR circuit becomes H (high), but otherwise becomes L. Therefore, the NOR circuit closes SW1 when all of the inputs become L inputs. Usually in this state,
Feedback compensation is performed according to the transfer function E.
このことはSW1を開路することにより伝達関数をEか
らAまたはCに変化させることを意味する。This means that the transfer function is changed from E to A or C by opening SW1.
降圧時切換回路9は伝達関数Cに従ったフィードバッ
ク補償を行う。その実行は常時開路のSW3に依存する。
したがって、SW3が閉路する条件、すなわち、圧力指令
がステップ状に降圧すると降圧時切換回路9の出力によ
りSW3を閉路させる。この結果、伝達関数Cに従ったフ
ィードバック補償を実行する。他の伝達関数A、Eは切
断された状態となる。The step-down switching circuit 9 performs feedback compensation according to the transfer function C. Its execution depends on SW3 which is always open.
Therefore, when the condition that SW3 is closed, that is, when the pressure command is stepped down, the SW3 is closed by the output of the step-down switching circuit 9. As a result, feedback compensation according to the transfer function C is performed. The other transfer functions A and E are cut off.
さらに、降圧時切換回路9の伝達関数について説明す
ると、伝達関数Eによる制御からの圧力のステップ状の
降圧により伝達関数Cに変化実行するが、この場合の伝
達関数Eの値は昇圧時の圧力検出波形の立ち上がりをオ
ーバーシュートしない程度で極力矩形波形に近づける。
昇圧応答上効果的だからである。しかし、降圧時の立ち
下がり応答は非常に遅くなる。そこで本発明にあって
は、降圧時切換回路9の伝達関数Cに切り換えることに
よりいわゆる波形整形を達成できる。フィードバック補
償量を小とする伝達関数Cの選択となる。Further, the transfer function of the step-down switching circuit 9 will be described. The transfer function C is changed to the transfer function C by stepwise step-down of the pressure from the control by the transfer function E. In this case, the value of the transfer function E is the pressure during the step-up. The detected waveform rises as close to a rectangular waveform as possible without overshooting.
This is because it is effective in boosting response. However, the falling response at the time of step-down becomes very slow. In the present invention, so-called waveform shaping can be achieved by switching to the transfer function C of the step-down switching circuit 9. This is the selection of the transfer function C that reduces the feedback compensation amount.
ハ.発明の効果 本発明は、上述のように構成されているので、次に記
載されている効果を奏する。C. Advantageous Effects of the Invention Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
可変容量ポンプの圧力・流量同時制御におけるフィー
ドバック補償を通常時、降圧制御及び増速制御時の3つ
の場合に自動的に切り換え、各々独立に調整可能とし
た。この結果、可変容量ポンプの圧力指令、流量指令及
び負荷状態の如何にかかわらず、圧力・流量の動的制御
の最適調整を可能とすることができる。The feedback compensation in the simultaneous control of the pressure and the flow rate of the variable displacement pump is automatically switched between three cases, that is, normal time, step-down control and speed-up control, and each can be adjusted independently. As a result, optimal adjustment of dynamic control of pressure and flow rate can be performed regardless of the pressure command, the flow rate command, and the load state of the variable displacement pump.
第1図は本発明の一例を示す可変容量型ポンプの閉ルー
プ制御装置の制御回路図、第2図は従来の可変容量ポン
プの圧力・流量制御回路図、第3図は圧力指令・流量指
令の同時のステップ増加の状態を示す図である。#1で
流量指令に対しフィードバック補償が働き圧力制御状態
となった検出流量の減少を示す。 1:圧力センサ、2:流量センサ、3:加減算器 4:加減算器、5:圧力制御用増幅器 6:流量制御用増幅器、7:最小値選択回路 8:増速時切換回路、9:降圧時切換回路 10:フィードバック補償回路 11:電力増幅器、12:比例ソレノイド 13:可変容量ポンプ 14:圧力センサ増幅器 15:流量センサ増幅器 16:圧力指令信号入力端 17:流量指令信号入力端 18:優先順位決定回路FIG. 1 is a control circuit diagram of a closed-loop control device of a variable displacement pump showing an example of the present invention, FIG. 2 is a pressure / flow control circuit diagram of a conventional variable displacement pump, and FIG. It is a figure showing the state of simultaneous step increase. In step # 1, the detected flow rate decreases when the feedback control is activated for the flow rate command and the pressure control state is established. 1: pressure sensor, 2: flow rate sensor, 3: adder / subtractor 4: adder / subtractor, 5: pressure control amplifier 6: flow control amplifier, 7: minimum value selection circuit 8: speed-up switching circuit, 9: step-down Switching circuit 10: Feedback compensation circuit 11: Power amplifier, 12: Proportional solenoid 13: Variable displacement pump 14: Pressure sensor amplifier 15: Flow sensor amplifier 16: Pressure command signal input terminal 17: Flow command signal input terminal 18: Priority determination circuit
Claims (2)
圧力偏差量を計算し、かつ、流量検出出力と流量指令と
の間の流量偏差量を計算し、前記圧力偏差量と流量偏差
量を比較しそれらのうち小のものを選択し可変容量ポン
プの圧力・流量同時制御を行うにあたって、前記圧力偏
差量を補償するための複数のフィードバック補償を選択
的に備えるとともに、 増速時切換回路により流量指令のステップ状の増加を
検出したときは、その変化に対し一定時間、流量増速時
フィードバック補償に切り換え、 また、降圧時切換回路により圧力指令のステップ状の
減少を検出したときは、その変化に対し一定時間、降圧
制御時フィードバック補償に切り換え、 さらに、前記増速時切換回路により流量指令のステッ
プ状の増加及び前記降圧時切換回路により圧力指令のス
テップ状の減少が同時に生じたときは、優先順位決定回
路により、前記流量増速時フィードバック補償又は前記
降圧制御時フィードバック補償に切り換えることを特徴
とする可変容量型ポンプの閉ループ制御方法。1. A pressure deviation between a pressure detection output of a pump and a pressure command is calculated, a flow deviation between a flow detection output and a flow command is calculated, and the pressure deviation and the flow deviation are calculated. In comparing the amounts and selecting the smaller one to perform the simultaneous control of the pressure and the flow rate of the variable displacement pump, a plurality of feedback compensations for selectively compensating the pressure deviation amount are selectively provided. When a step-like increase in the flow command is detected by the circuit, the change is switched to feedback compensation at the time of increasing the flow for a certain period of time in response to the change. For a certain time in response to the change, switch to feedback compensation at the time of step-down control. A step-wise decrease of the pressure command at the same time, the priority order determining circuit switches to the feedback compensation at the time of the flow rate increase or the feedback compensation at the time of the step-down control. .
圧力偏差量を計算する手段と、流量検出出力と流量指令
との間の流量偏差量を計算する手段と、前記圧力偏差量
と前記流量偏差量とを比較しそれらのうち小のものを選
択する手段と、複数のフィードバック補償と、前記圧力
偏差量を補償するために前記複数のフィードバック補償
を選択する手段と、前記流量指令がステップ状に増加を
したのを検出し、流量変化に対し一定時間、流量増速時
フィードバック補償に切り換える手段と、圧力変化に対
し前記圧力指令がステップ状に減少したのを検出し、前
記圧力変化に対し一定時間、降圧制御時フィードバック
補償に切り換える手段と、前記増速時切換回路による流
量指令のステップ状変化と前記降圧時切換回路による圧
力指令のステップ状変化に依存したフィードバック補償
手段と、さらに、前記増速時切換回路により前記流量指
令のステップ状の増加及び前記降圧時切換回路により前
記圧力指令のステップ状の減少が同時に生じたときに、
優先順位決定回路により、前記流量増速時フィードバッ
ク補償又は前記降圧制御時フィードバック補償に切り換
える手段とを備えたことを特徴とする可変容量型ポンプ
の閉ループ制御装置。2. A means for calculating a pressure deviation between a pressure detection output of a pump and a pressure command; a means for calculating a flow deviation between a flow detection output and a flow command; Means for comparing the flow rate deviation amount and selecting a smaller one thereof; a plurality of feedback compensations; a means for selecting the plurality of feedback compensations to compensate for the pressure deviation amount; Means for detecting an increase in a step-like manner, switching to feedback compensation at the time of a flow rate increase for a fixed time with respect to a flow rate change, and detecting that the pressure command decreases in a step-like manner with respect to a pressure change; Means for switching to feedback compensation at the time of step-down control for a certain period of time, stepwise change of the flow rate command by the switching circuit at the time of speed increase, and step of the pressure command by the circuit at the time of step-down. And feedback compensation means dependent on the change, addition, when the decrease stepwise the pressure command by the acceleration time switching circuit by step increase and step-down at the switching circuit of the flow rate command occurs at the same time,
Means for switching to the feedback compensation at the time of flow rate increase or the feedback compensation at the time of step-down control by a priority order determination circuit.
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|---|---|---|---|
| JP12626289A JP2811200B2 (en) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | Closed loop control method for variable displacement pump and control device therefor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0347489A JPH0347489A (en) | 1991-02-28 |
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| JP (1) | JP2811200B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4582981B2 (en) * | 1999-07-14 | 2010-11-17 | 油研工業株式会社 | Hydraulic power supply system |
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|---|---|---|---|---|
| JP2774773B2 (en) * | 1994-06-08 | 1998-07-09 | 株式会社神戸製鋼所 | Control device for variable displacement hydraulic pump |
| JP7624505B2 (en) * | 2021-03-30 | 2025-01-30 | 日立建機株式会社 | Work Machine |
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1989
- 1989-05-19 JP JP12626289A patent/JP2811200B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0347489A (en) | 1991-02-28 |
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