CN106961235A - 电动机控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动机控制装置。在电动机控制装置中,速度前馈控制部(24)包括:速度侧加速度输入部,其输出所接收的高阶指令加速度作为速度侧加速度输出;速度侧速度输入部,其输出所接收的高阶指令速度作为速度侧速度输出;速度侧边界速度输入部,其被准备成分别与边界速度对应,并且输出来自与高阶指令速度对应的速度侧边界速度输入部的速度侧边界速度输出,边界速度是通过划分限定速度范围而获得的预设相邻速度范围的边界处的速度;速度侧第一权重学习部,其根据速度偏差来改变速度侧第一学习权重,速度侧第一学习权重分别与速度侧第一输出对应;以及速度侧输出部,其输出通过对速度侧第一乘积值进行求和获得的值作为第二暂定指令电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动机控制装置,该电动机控制装置在机床、自动机械等中通过使用电动机来控制指定构件(受控对象)如工作台或臂的位置。
背景技术
例如,日本专利申请公开No.2009-303432(JP 2009-303432 A)公开了一种位置控制装置,该位置控制装置使用电动机并且根据位置指令值来改变电动机的位置的检测值。该位置控制装置包括:速度参考模型,其输出速度参考指令值;速度控制器(速度反馈部),其根据速度参考指令值与实际速度之间的偏差来计算控制量(电流指令值);以及速度前馈部,其输出速度前馈输出信号。此外,该位置控制装置包括:位置参考模型,其输出位置参考指令值;位置控制器(位置反馈部),其根据位置参考指令值与实际位置之间的偏差来计算控制量(速度指令值);以及位置前馈部,其输出位置前馈输出信号。注意,位置前馈部接收输入至位置参考模型的位置指令值,并且速度前馈部接收输入至速度参考模型的速度指令值。
另外,例如,日本专利申请公开No.2014-6566(JP 2014-6566 A)公开了合并的智能控制器,该合并的智能控制器通过位置指令来控制受控对象的位置并且通过力指令来控制受控对象的力。该合并的智能控制器包括位置控制系统中的模糊神经网络、力控制系统中的模糊神经网络以及切换部,该切换部通过位置和力的混合/顺应控制以连续方式在位置控制与力控制之间切换。
发明内容
JP 2009-303432 A中公开的位置控制装置需要位置参考模型和速度参考模型作为受控对象的模型。因此,应用由于静摩擦等而难以建模的位置控制装置是非常困难的。另外,由于速度前馈部仅接收速度指令值,因此不能有效地减小对机床、自动机械等的精度具有显著影响的位置偏差和速度偏差。
JP 2014-6566 A中公开的合并的智能控制器使用模糊神经网络,以在需要位置控制和力控制的工业自动机械等的组装操作期间在位置控制与力控制之间平滑切换。然而,由于这些类型的控制是复杂的,因此难以将该合并的智能控制器应用于以较高精度控制指定构件(如机床的工作台或自动机械手臂)的位置的控制系统。
本发明提供了下述电动机控制装置,该电动机控制装置使用电动机来控制指定构件(受控对象)的位置,并且可以进一步减小位置偏差和速度偏差。
本发明的第一方面涉及一种电动机控制装置,该电动机控制装置被配置成通过使用电动机和位置检测单元来控制受控对象的位置,该电动机使受控对象的位置移动,该位置检测单元检测与电动机相关的位置。该电动机控制装置包括:位置偏差计算部,其计算位置偏差,该位置偏差是对于电动机的指令位置与基于来自位置检测单元的检测信号的实际位置之间的偏差;位置反馈控制部,其根据位置偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令速度;速度偏差计算部,其计算速度偏差,该速度偏差是对于电动机的包括第一暂定指令速度的低阶指令速度与基于来自位置检测单元的检测信号的实际速度之间的偏差;速度反馈控制部,其根据速度偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令电流;速度前馈控制部,其根据与低阶指令速度不同的高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令电流;电流相加计算部,其将第一暂定指令电流与第二暂定指令电流相加并且输出指令电流;以及电流输出部,其基于指令电流输出用于电动机的驱动电流。速度前馈控制部包括:速度侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且输出所接收的高阶指令加速度作为速度侧加速度输出;速度侧速度输入部,其接收高阶指令速度并且输出所接收的高阶指令速度作为速度侧速度输出;多个速度侧边界速度输入部,其被准备成分别与多个边界速度对应,接收高阶指令速度,并且输出来自与高阶指令速度对应的速度侧边界速度输入部的速度侧边界速度输出,多个边界速度是通过对相对于高阶指令速度的速度范围被限定的限定速度范围进行划分而获得的多个预设相邻速度范围的边界处的速度;速度侧第一权重学习部,其根据速度偏差来改变多个速度侧第一学习权重,速度侧第一学习权重分别与包括速度侧加速度输出、速度侧速度输出和速度侧边界速度输出的速度侧第一输出对应;以及速度侧输出部,其输出通过对多个速度侧第一乘积值进行求和而获得的值作为第二暂定指令电流,多个速度侧第一乘积值是通过将速度侧第一输出与分别对应于速度侧第一输出的速度侧第一学习权重相乘而获得的。
在第一方面中,针对多个速度范围中的每个速度范围准备速度侧边界速度输入部和速度侧第一学习权重。将从对应于高阶指令速度的速度侧边界速度输入部输出的速度侧边界速度输出与速度侧第一学习权重相乘,并且在速度前馈控制部的第二暂定指令电流中反映所获得的值(换言之,根据所获得的值来改变速度前馈控制部的第二暂定指令电流)。执行学习使得速度侧第一学习权重被改变,以减小速度偏差。因此,多个速度范围中的每个速度范围的速度侧第一学习权重根据高阶指令速度和速度偏差而改变。因此,可以提供使得任意速度处的速度偏差减小的电动机控制装置。
本发明的第二方面涉及一种电动机控制装置,该电动机控制装置被配置成通过使用电动机和位置检测单元来控制受控对象的位置,该电动机使受控对象的位置移动,该位置检测单元检测与电动机相关的位置。该电动机控制装置包括:位置偏差计算部,其计算位置偏差,该位置偏差是对于电动机的指令位置与基于来自位置检测单元的检测信号的实际位置之间的偏差;位置反馈控制部,其根据位置偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令速度;速度偏差计算部,其计算速度偏差,该速度偏差是对于电动机的包括第一暂定指令速度的低阶指令速度与基于来自位置检测单元的检测信号的实际速度之间的偏差;速度反馈控制部,其根据速度偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令电流;速度前馈控制部,其根据与低阶指令速度不同的高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令电流;电流相加计算部,其将第一暂定指令电流与第二暂定指令电流相加并且输出指令电流;以及电流输出部,其基于指令电流输出用于电动机的驱动电流。速度前馈控制部包括:速度侧正/负速度触发部,其接收高阶指令速度,当所接收的高阶指令速度为正时输出速度侧正速度输出值,而当所接收的高阶指令速度为负时输出速度侧负速度输出值;速度侧边界速度触发部,其具有多个边界速度,接收高阶指令速度并且输出来自多个边界速度当中的下述边界速度的速度侧边界速度输出值,这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差的速度差,速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值均基于相对于高阶指令速度的速度差,并且多个边界速度是通过对相对于高阶指令速度的速度范围被限定的限定速度范围进行划分而获得的多个预设相邻速度范围的边界处的速度;速度侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且输出所接收的高阶指令加速度作为速度侧加速度输出;速度侧正速度输入部,其接收速度侧正速度输出值并且输出所接收的速度侧正速度输出值作为速度侧正速度输出;速度侧负速度输入部,其接收速度侧负速度输出值并且输出所接收的速度侧负速度输出值作为速度侧负速度输出;多个速度侧边界速度输入部,其被准备成分别与多个边界速度对应,接收速度侧边界速度输出值并且输出所接收的速度侧边界速度输出值作为多个速度侧边界速度输出;速度侧第一权重学习部,其根据速度偏差来改变多个速度侧第一学习权重,速度侧第一学习权重分别与包括速度侧加速度输出、速度侧正速度输出、速度侧负速度输出和多个速度侧边界速度输出的速度侧第一输出对应;以及速度侧输出部,其输出通过对多个速度侧第一乘积值进行求和而获得的值作为第二暂定指令电流,多个速度侧第一乘积值是通过将速度侧第一输出与分别对应于速度侧第一输出的速度侧第一学习权重相乘而获得的。
在第二方面中,针对多个速度范围准备速度侧边界速度触发部、速度侧边界速度输入部和速度侧第一学习权重。在速度侧边界速度触发部中,与高阶指令速度对应的多个边界速度触发,并且从多个速度侧边界速度输入部输出多个速度侧边界速度输出。另外,速度侧边界速度输出中的每个速度侧边界速度输出是与高阶指令速度和边界速度之间的速度差对应的输出,将速度侧边界速度输出中的每个速度侧边界速度输出与对应的速度侧第一学习权重相乘,并且在速度前馈控制部的第二暂定指令电流中反映所获得的值的和。执行学习使得速度侧第一学习权重被改变,以减小速度偏差。因此,多个速度范围中的每个速度范围的速度侧第一学习权重根据高阶指令速度和速度偏差而改变,并且针对一个高阶指令速度输出多个速度侧边界速度输出。另外,速度侧边界速度输出中的每个速度侧边界速度输出是与高阶指令速度和边界速度之间的速度差对应的输出。将速度侧边界速度输出中的每个速度侧边界速度输出与对应的速度侧第一学习权重相乘,并且与本发明的第一方面相比,通过对所获得的值进行求和而获得的值具有速度连续性。因此,可以提供使得任意速度处的速度偏差减小的电动机控制装置。
在本发明的第三方面中,根据第二方面的电动机控制装置还可以包括:位置前馈控制部,其根据高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令速度;以及速度相加计算部,其将第一暂定指令速度与第二暂定指令速度相加并且输出低阶指令速度。位置前馈控制部可以包括:位置侧正/负速度触发部,其接收高阶指令速度,当所接收的高阶指令速度为正时输出位置侧正速度输出值,而当所接收的高阶指令速度为负时输出位置侧负速度输出值;位置侧边界速度触发部,其具有多个边界速度,接收高阶指令速度并且输出来自多个边界速度当中的下述边界速度的位置侧边界速度输出值,这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差的速度差,位置侧边界速度输出值中的每个位置侧边界速度输出值均基于相对于高阶指令速度的速度差;位置侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且输出所接收的高阶指令加速度作为位置侧加速度输出;位置侧正速度输入部,其接收位置侧正速度输出值并且输出所接收的位置侧正速度输出值作为位置侧正速度输出;位置侧负速度输入部,其接收位置侧负速度输出值并且输出所接收的位置侧负速度输出值作为位置侧负速度输出;多个位置侧边界速度输入部,其被准备成分别与多个边界速度对应,接收位置侧边界速度输出值并且输出所接收的位置侧边界速度输出值作为多个位置侧边界速度输出;位置侧第一权重学习部,其根据位置偏差来改变多个位置侧第一学习权重,位置侧第一学习权重分别与包括位置侧加速度输出、位置侧正速度输出、位置侧负速度输出和多个位置侧边界速度输出的位置侧第一输出对应;以及位置侧输出部,其输出通过对多个位置侧第一乘积值进行求和而获得的值作为第二暂定指令速度,多个位置侧第一乘积值是通过将位置侧第一输出与分别对应于位置侧第一输出的位置侧第一学习权重相乘而获得的。
在第三方面中,将与本发明的第二方面中的速度前馈控制部的配置相同的配置应用于位置前馈控制部,并且根据高阶指令速度和位置偏差来学习位置前馈控制部的位置侧第一学习权重。因此,可以提供使得任意速度处的速度偏差和位置偏差减小的电动机控制装置。
本发明的第四方面涉及一种电动机控制装置,该电动机控制装置被配置成通过使用电动机和位置检测单元来控制受控对象的位置,该电动机使受控对象的位置移动,该位置检测单元检测与电动机相关的位置。该电动机控制装置包括:位置偏差计算部,其计算位置偏差,该位置偏差是对于电动机的指令位置与基于来自位置检测单元的检测信号的实际位置之间的偏差;位置反馈控制部,其根据位置偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令速度;速度偏差计算部,其计算速度偏差,该速度偏差是对于电动机的包括第一暂定指令速度的低阶指令速度与基于来自位置检测单元的检测信号的实际速度之间的偏差;速度反馈控制部,其根据速度偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令电流;速度前馈控制部,其根据与低阶指令速度不同的高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令电流;电流相加计算部,其将第一暂定指令电流与第二暂定指令电流相加并且输出指令电流;以及电流输出部,其基于指令电流输出用于电动机的驱动电流。速度前馈控制部包括:速度侧正/负速度触发部,其接收高阶指令速度,当所接收的高阶指令速度为正时输出速度侧正速度输出值,而当所接收的高阶指令速度为负时输出速度侧负速度输出值;速度侧边界速度触发部,其具有多个边界速度,接收高阶指令速度并且输出来自多个边界速度当中的下述边界速度的速度侧边界速度输出值,这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差的速度差,速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值均基于相对于高阶指令速度的速度差,并且多个边界速度是通过对相对于高阶指令速度的速度范围被限定的限定速度范围进行划分而获得的多个预设相邻速度范围的边界处的速度;速度侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且将所接收的高阶指令加速度作为速度侧加速度输出而输出至预先准备的多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部;速度侧正速度输入部,其接收速度侧正速度输出值并且将所接收的速度侧正速度输出值作为速度侧正速度输出而输出至多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部;速度侧负速度输入部,其接收速度侧负速度输出值并且将所接收的速度侧负速度输出值作为速度侧负速度输出而输出至多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部;多个速度侧边界速度输入部,其被准备成分别与多个边界速度对应,接收速度侧边界速度输出值并且将所接收的速度侧边界速度输出值作为多个速度侧边界速度输出而输出至速度侧计算部中的每个速度侧计算部;速度侧第一权重学习部,其根据速度偏差来改变多个速度侧第一学习权重,多个速度侧第一学习权重分别与包括多个速度侧加速度输出、多个速度侧正速度输出、多个速度侧负速度输出和多个速度侧边界速度输出的速度侧第一输出对应;多个速度侧计算部,多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部输出通过对多个速度侧第一乘积值进行求和而获得的值作为速度侧第二输出,多个速度侧第一乘积值是通过将速度侧第一输出与分别对应于速度侧第一输出的速度侧第一学习权重相乘而获得的;速度侧第二权重学习部,其根据速度偏差来改变多个速度侧第二学习权重,多个速度侧第二学习权重分别与速度侧第二输出对应;以及速度侧输出部,其输出通过对多个速度侧第二乘积值进行求和而获得的值作为第二暂定指令电流,多个速度侧第二乘积值是通过将速度侧第二输出与分别对应于速度侧第二输出的速度侧第二学习权重相乘而获得的。
第二方面中的速度前馈控制部是包括输入部、速度侧第一权重学习部和速度侧输出部的感知器。第四方面中的速度前馈控制部是包括输入部、速度侧第一权重学习部、速度侧计算部、速度侧第二权重学习部和速度侧输出部的神经网络。来自输入部的输出分别与权重相乘。与感知器相比,在神经网络中提供关于所获得的值的和的更多组合模式。因此,与根据第二方面的电动机控制装置相比,可以提供进一步使得任意速度处的速度偏差减小的电动机控制装置。
在本发明的第五方面中,根据第四方面的电动机控制装置可以包括:位置前馈控制部,其根据高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令速度;以及速度相加计算部,其将第一暂定指令速度与第二暂定指令速度相加并且输出低阶指令速度。位置前馈控制部可以包括:位置侧正/负速度触发部,其接收高阶指令速度,当所接收的高阶指令速度为正时输出位置侧正速度输出值,而当所接收的高阶指令速度为负时输出位置侧负速度输出值;位置侧边界速度触发部,其具有多个边界速度,接收高阶指令速度并且输出来自多个边界速度当中的下述边界速度的位置侧边界速度输出值,这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差的速度差,位置侧边界速度输出值中的每个位置侧边界速度输出值均基于相对于高阶指令速度的速度差;位置侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且将所接收的高阶指令加速度作为位置侧加速度输出而输出至预先准备的多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部;位置侧正速度输入部,其接收位置侧正速度输出值并且将所接收的位置侧正速度输出值作为位置侧正速度输出而输出至多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部;位置侧负速度输入部,其接收位置侧负速度输出值并且将所接收的位置侧负速度输出值作为位置侧负速度输出而输出至多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部;多个位置侧边界速度输入部,其被准备成分别与多个边界速度对应,接收位置侧边界速度输出值并且将所接收的位置侧边界速度输出值作为多个位置侧边界速度输出而输出至多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部;位置侧第一权重学习部,其根据位置偏差来改变多个位置侧第一学习权重,多个位置侧第一学习权重分别与包括多个位置侧加速度输出、多个位置侧正速度输出、多个位置侧负速度输出和多个位置侧边界速度输出的位置侧第一输出对应;多个位置侧计算部,多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部输出通过对多个位置侧第一乘积值进行求和而获得的值作为位置侧第二输出,多个位置侧第一乘积值是通过将位置侧第一输出与分别对应于位置侧第一输出的位置侧第一学习权重相乘而获得的;位置侧第二权重学习部,其根据位置偏差来改变多个位置侧第二学习权重,多个位置侧第二学习权重分别与位置侧第二输出对应;以及位置侧输出部,其输出通过对多个位置侧第二乘积值进行求和而获得的值作为第二暂定指令速度,多个位置侧第二乘积值是通过将位置侧第二输出与分别对应于位置侧第二输出的位置侧第二学习权重相乘而获得的。
第三方面中的位置前馈控制部是包括输入部、位置侧第一权重学习部和位置侧输出部的感知器。第五方面中的位置前馈控制部是包括输入部、位置侧第一权重学习部、位置侧计算部、位置侧第二权重学习部和位置侧输出部的神经网络。来自输入部的输出分别与权重相乘。与感知器相比,在神经网络中提供关于所获得的值的和的更多组合模式。因此,与根据第三方面的电动机控制装置相比,可以提供进一步使得任意速度处的速度偏差和位置偏差减小的电动机控制装置。
在第六方面中,具有速度-物理现象特性并且被认为具有非线性特性的限定速度范围可以被划分为下述速度范围,这些速度范围中的每个速度范围均被认为具有线性特性,该速度-物理现象特性表示速度与包括受控对象被移动时的摩擦的指定物理现象之间的关系;并且可以将这些速度范围的边界处的速度设置为边界速度。
在第六方面中,多个速度范围适用于包括摩擦的指定物理现象关于速度是非线性的速度范围。因此,可以提供以下电动机控制装置:无论存在或不存在包括摩擦的指定物理现象,该电动机控制装置都能减小速度偏差。
在第七方面中,速度侧边界速度触发部可以具有指定分布函数,该指定分布函数具有预设速度宽度作为扩展宽度,并且速度侧边界速度触发部可以使用该分布函数来计算与下述速度对应的分布概率,该速度与分布函数的中心相距所接收的高阶指令速度和与边界速度中的每个边界速度之间的速度差;速度侧边界速度触发部可以仅在与所计算的不为零的分布概率对应的边界速度处触发;并且当高阶指令速度为正时,速度侧边界速度触发部可以输出基于所计算的分布概率的正值作为与触发的边界速度对应的速度侧边界速度输出值,而当高阶指令速度为负时,速度侧边界速度触发部可以输出基于所计算的分布概率的负值作为与触发的边界速度对应的速度侧边界速度输出值。
在第七方面中,使用其位置根据高阶指令速度而改变并且遍布多个速度范围的分布函数,并且根据分布函数在边界速度处的值来计算速度侧边界速度输出中的每个速度侧边界速度输出,从而提供更多的速度连续性。因此,可以提供进一步使得任意速度处的速度偏差减小的电动机控制装置。
在第八方面中,位置侧边界速度触发部可以具有指定分布函数,该指定分布函数具有预设速度宽度作为扩展宽度,并且位置侧边界速度触发部可以使用该分布函数来计算与下述速度对应的分布概率,该速度与分布函数的中心相距所接收的高阶指令速度与边界速度中的每个边界速度之间的速度差;位置侧边界速度触发部可以仅在与所计算的不为零的分布概率对应的边界速度处触发;并且当高阶指令速度为正时,位置侧边界速度触发部可以输出基于所计算的分布概率的正值作为与触发的边界速度对应的位置侧边界速度输出值,而当高阶指令速度为负时,位置侧边界速度触发部可以输出基于所计算的分布概率的负值作为与触发的边界速度对应的位置侧边界速度输出值。
在第八方面中,使用其位置根据高阶指令速度而改变并且遍布多个速度范围的分布函数,并且根据分布函数在边界速度处的值来计算位置侧边界速度输出中的每个位置侧边界速度输出,从而提供更多的速度连续性。因此,可以提供进一步使得任意速度处的速度偏差和位置偏差减小的电动机控制装置。
附图说明
下面将参照附图来描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术意义和工业意义,在附图中,相同的附图标记表示相同的元件,并且其中:
图1是示出应用了第一实施方式中的电动机控制装置的自动机械的外观的示例的图;
图2是示出了第一实施方式和第三实施方式中的电动机控制装置的整体配置的示例的图;
图3是示出了第一实施方式中的图2中的速度前馈控制部的内部配置的概念图;
图4是示出了包括静摩擦特性和粘性摩擦特性的(合成)摩擦特性(整体为非线性特性)的示例以及设置边界速度的方法的曲线图;
图5是示出了在高阶指令速度Vv>0且边界速度V11<高阶指令速度Vv<边界速度V12的情况的示例中,速度侧正/负速度触发部和速度侧边界速度触发部的触发状态的示例的曲线图和图;
图6是示出了在高阶指令速度Vv>0且边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13的情况的示例中,速度侧正/负速度触发部和速度侧边界速度触发部的触发状态的示例的曲线图和图;
图7是示出了在高阶指令速度Vv<0且边界速度-V02<高阶指令速度Vv<边界速度-V01的情况的示例中,速度侧正/负速度触发部和速度侧边界速度触发部的触发状态的示例的曲线图和图;
图8是示出了在高阶指令速度Vv<0且边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02的情况的示例中,速度侧正/负速度触发部和速度侧边界速度触发部的触发状态的示例的曲线图和图;
图9是示出了第一实施方式中的图2中的位置前馈控制部的内部配置的概念图;
图10是示出了在高阶指令速度Vp>0且边界速度V11<高阶指令速度Vp<边界速度V12的情况的示例中,位置侧正/负速度触发部和位置侧边界速度触发部的触发状态的示例的曲线图和图;
图11是示出了在高阶指令速度Vp<0且边界速度-V02<高阶指令速度Vp<边界速度-V01的情况的示例中,位置侧正/负速度触发部和位置侧边界速度触发部的触发状态的示例的曲线图和图;
图12是示出了在常规控制中产生的位置偏差的示例的图;
图13是示出了在第一实施方式中的控制中产生的位置偏差的示例(与常规控制相比,本发明的效果)的图;
图14是示出了第二实施方式和第四实施方式中的电动机控制装置的整体配置的示例的图;
图15是示出了第三实施方式中的图2中的速度前馈控制部的内部配置的概念图;
图16是示出了第三实施方式中的图2中的位置前馈控制部的内部配置的概念图;
图17是示出了第五实施方式、第六实施方式和第七实施方式中的图14中的速度前馈控制部的内部配置的概念图;
图18是示出了第五实施方式中的在高阶指令速度Vv>0且边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13的情况的示例中,速度侧边界速度输入部H[m]的触发状态的示例的曲线图和图;
图19是示出了第五实施方式中的在高阶指令速度Vv<0且边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02的情况的示例中,速度侧边界速度输入部H[m]的触发状态的示例的曲线图和图;
图20是示出了第六实施方式中的在高阶指令速度Vv>0且边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13的情况的示例中,速度侧边界速度输入部H[m]的触发状态的示例的曲线图和图;
图21是示出了第六实施方式中的在高阶指令速度Vv<0且边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02的情况的示例中,速度侧边界速度输入部H[m]的触发状态的示例的曲线图和图;
图22是示出了第七实施方式中的在高阶指令速度Vv>0且边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13的情况的示例中,速度侧边界速度输入部H[m]的触发状态的示例的曲线图和图;以及
图23是示出了第七实施方式中的在高阶指令速度Vv<0且边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02的情况的示例中,速度侧边界速度输入部H[m]的触发状态的示例的曲线图和图。
具体实施方式
下面将通过使用附图来描述本发明的实施方式。注意,在示出x轴、y轴和z轴的图中,x轴、y轴和z轴彼此正交。
将参照图1至图11来描述第一实施方式。作为控制图1所示的自动机械的控制装置的示例,将描述第一实施方式中的电动机控制装置92U来。图1所示的自动机械包括基部91、第一转向部92、第一摆动部93、第二转向部94、第二摆动部95等。
基部91设置有包括编码器91E(其为角度检测单元并且还可以用作位置检测单元)的电动机91M。电动机91M基于来自电动机控制装置91U的驱动电流使第一转向部92相对于基部91转向。另外,电动机控制装置91U基于来自编码器91E的检测信号来检测第一转向部92的转向角度θ1。
第一转向部92设置有包括编码器92E(其为角度检测单元并且还可以用作位置检测单元)的电动机92M。电动机92M基于来自电动机控制装置92U的驱动电流使第一摆动部93相对于第一转向部92摆动。另外,电动机控制装置92U基于来自编码器92E的检测信号来检测第一摆动部93的摆动角度θ2。
第一摆动部93设置有包括编码器93E(其为角度检测单元并且还可以用作位置检测单元)的电动机93M。电动机93M基于来自电动机控制装置93U的驱动电流使第二转向部94相对于第一摆动部93转向。另外,电动机控制装置93U基于来自编码器93E的检测信号来检测第二转向部94的转向角度θ3。
第二转向部94设置有包括编码器94E(其为角度检测单元并且还可以用作位置检测单元)的电动机94M。电动机94M基于来自电动机控制装置94U的驱动电流使第二摆动部95相对于第二转向部94摆动。另外,电动机控制装置94U基于来自编码器94E的检测信号来检测第二摆动部95的摆动角度θ4。
自动机械控制装置60将大约θ1的指令位置发送至电动机控制装置91U、将大约θ2的指令位置发送至电动机控制装置92U、将大约θ3的指令位置发送至电动机控制装置93U并且将大约θ4的指令位置发送至电动机控制装置94U。
在下文中,将电动机92M用作示例,并且将通过使用图2至图11来描述控制电动机92M的电动机控制装置92U。注意,这同样适用于分别控制电动机91M、93M、94M的电动机控制装置91U、93U、94U,因此将不对其进行描述。
将参照图2来描述控制电动机92M的电动机控制装置92U的配置。如图2所示,控制电动机92M的电动机控制装置92U包括:第一控制部41,其接收指令位置10in和实际位置27out并且输出低阶指令速度15out;第二控制部42,其接收低阶指令速度15out、指令位置10in和实际位置27out并且输出指令电流25out;以及电流输出部43,其接收指令电流25out并且输出用于驱动电动机92M的驱动电流31out。注意,这种情况下的指令位置与指令角度相同,并且基于来自编码器92E的检测信号来检测当前位置(角度)。
将参照图2来描述第一控制部41的配置。第一控制部41包括位置偏差计算部10、位置反馈控制部11、位置侧输入速度计算部12、位置侧输入加速度计算部13、位置前馈控制部14、速度相加计算部15等。
位置偏差计算部10接收关于电动机92M的指令位置10in(在这种情况下为指令(旋转)角度)和实际位置27out(基于来自编码器92E的检测信号的实际位置),该实际位置27out是与电动机92M相关的实际位置(在这种情况下为电动机92M的输出轴的旋转角度),并且计算并输出位置偏差10out,该位置偏差10out是指令位置10in与实际位置27out之间的偏差。注意,可以根据来自编码器92E的检测信号来计算实际位置27out。注意,当在电动机92M与第一摆动部93之间存在减速比为“a”的减速机构时,通过作为受控对象的第一摆动部93的指令位置与“a”相乘所获得的值变为电动机92M的指令位置10in。
位置反馈控制部11接收位置偏差10out,根据所接收的位置偏差10out来执行反馈控制,并且输出第一暂定指令速度11out。位置反馈控制部11具有所谓的PID控制的比例项(P)、积分项(I)和微分项(D)中的至少之一,并且输出第一暂定指令速度11out。注意,PID控制与现有控制类似,因此将不对其进行详细描述。
位置侧输入速度计算部12接收指令位置10in(作为输入位置(在这种情况下为旋转角度))并且输出输入速度12out(可以被认为是位置侧速度),该输入速度12out是基于指令位置10in的时间变化的速度(在这种情况下为旋转角速度)。
位置侧输入加速度计算部13接收输入速度12out并且输出输入加速度13out(可以被认为是位置侧加速度),该输入加速度13out是基于输入速度12out的时间变化的加速度(在这种情况下为旋转角加速度)。
位置前馈控制部14接收输入速度12out(位置侧速度)、输入加速度13out(位置侧加速度)和位置偏差10out,根据输入(即,输入速度12out、输入加速度13out和位置偏差10out)来执行前馈控制,并且输出第二暂定指令速度14out。位置前馈控制部14由具有权重学习功能的网络构成,将在下面描述其细节。
速度相加计算部15接收第一暂定指令速度11out和第二暂定指令速度14out,并且输出低阶指令速度15out(在这种情况下为指令旋转角速度),该低阶指令速度15out是通过将第一暂定指令速度11out与第二暂定指令速度14out相加获得的。
将参照图2来描述第二控制部42的配置。第二控制部42包括速度偏差计算部20、速度反馈控制部21、速度侧输入速度计算部22、速度侧输入加速度计算部23、速度前馈控制部24、电流相加计算部25、实际速度计算部28等。
速度偏差计算部20接收低阶指令速度15out和实际速度28out(基于来自编码器92E的检测信号的实际速度),该实际速度28out是电动机92M的输出轴的实际速度(在这种情况下为旋转角速度),并且计算并输出速度偏差20out,该速度偏差20out是低阶指令速度15out与实际速度28out之间的偏差。注意,实际速度计算部28基于来自编码器92E的检测信号、根据实际位置27out(在这种情况下为实际旋转角度)的时间变化来计算实际速度28out。实际速度计算部28接收实际位置27out并且输出实际速度28out。
速度反馈控制部21接收速度偏差20out,根据所接收的速度偏差20out来执行反馈控制,并且输出第一暂定指令电流21out。速度反馈控制部21具有所谓的PID控制的比例项(P)、积分项(I)和微分项(D)中的至少之一并且输出第一暂定指令电流21out。注意,PID控制与现有控制类似,因此将不对其进行详细描述。
速度侧输入速度计算部22接收指令位置10in(作为输入位置(在这种情况下为旋转角度))并且输出输入速度22out(可以被认为是速度侧速度),该输入速度22out是基于指令位置10in的时间变化的速度(在这种情况下为旋转角速度)。
速度侧输入加速度计算部23接收输入速度22out并且输出输入加速度23out(可以被认为是速度侧加速度),该输入加速度23out是基于输入速度22out的时间变化的加速度(在这种情况下为旋转角加速度)。
速度前馈控制部24接收输入速度22out(速度侧速度)、输入加速度23out(速度侧加速度)和速度偏差20out,根据输入(即,输入速度22out、输入加速度23out和速度偏差20out)来执行前馈控制,并且输出第二暂定指令电流24out。速度前馈控制部24由具有权重学习功能的网络构成,将在下面描述其细节。
电流相加计算部25接收第一暂定指令电流21out和第二暂定指令电流24out并且输出指令电流25out,该指令电流25out是通过将第一暂定指令电流21out与第二暂定指令电流24out相加获得的。
将参照图2来描述电流输出部43的配置。电流输出部43包括电流偏差计算部30、电流反馈控制部31等。
电流偏差计算部30接收指令电流25out和作为实际输出电流的驱动电流31out(实际电流),并且计算并输出电流偏差30out,该电流偏差30out是指令电流25out与驱动电流31out(实际电流)之间的偏差。
电流反馈控制部31接收电流偏差30out,根据所接收的电流偏差30out来执行反馈控制,并且输出用于驱动电动机91M的驱动电流31out。电流反馈控制部31具有所谓的PID控制的比例项(P)、积分项(I)和微分项(D)中的至少之一并且输出驱动电流31out。注意,PID控制与现有控制类似,因此将不对其进行详细描述。
将参照图3来描述速度前馈控制部24中的具有权重学习功能的网络的配置。由于速度前馈控制部24对位置偏差的减小的影响比位置前馈控制部14对位置偏差的减小的影响大,因此将首先描述速度前馈控制部24。速度前馈控制部24包括输入处理部241和简单感知器242。输入处理部241包括速度侧正/负速度触发部24E和速度侧边界速度触发部24F。简单感知器242包括输入层24A、速度侧第一权重学习部24G和输出层24C。
注意,如图2所示,通过对来自自动机械控制装置60的指令位置10in求微分来计算被输入至图3所示的速度前馈控制部24的速度(输入速度22out)。然而,可以不根据指令位置10in的微分来计算该速度,并且可以通过对与各种位置相关的信息求微分来计算该速度。可替选地,可以将来自自动机械控制装置60的指令速度用作输入至速度前馈控制部24的速度。因此,在下文中将输入至图3所示的速度前馈控制部24的速度而不是输入速度22out描述为高阶指令速度Vv(其与低阶指令速度15out不同)。类似地,如图2所示,通过对来自自动机械控制装置60的指令位置10in求两次微分来计算被输入至图3所示的速度前馈控制部24的加速度(输入加速度23out)。然而,可以不通过对指令位置10in求两次微分来计算该加速度,并且可以通过对与各种位置相关的信息求两次微分来计算该加速度。可替选地,可以通过对来自自动机械控制装置60的指令速度求微分来计算该加速度。因此,在下文中将输入至图3所示的速度前馈控制部24的加速度而不是输入加速度23out描述为高阶指令加速度αv。
将参照图3至图8来描述输入处理部241。速度侧正/负速度触发部24E接收高阶指令速度Vv。当所接收的高阶指令速度Vv为正(>0)时,速度侧正/负速度触发部24E的“Vv(>0)”侧触发,而速度侧正/负速度触发部24E的“Vv(<0)”侧不触发。速度侧正/负速度触发部24E将速度侧正速度输出值(该值是高阶指令速度Vv的值)输出至速度侧正速度输入部K[2]。另外,当所接收的高阶指令速度Vv为负(<0)时,速度侧正/负速度触发部24E的“Vv(<0)”侧触发,而速度侧正/负速度触发部24E的“Vv(>0)”侧不触发。速度侧正/负速度触发部24E将速度侧负速度输出值(该值是高阶指令速度Vv的值)输出至速度侧负速度输入部K[3]。
速度侧边界速度触发部24F接收高阶指令速度Vv。速度侧边界速度触发部24F具有多个边界速度(-V0n至V1n),这多个边界速度是通过对相对于高阶指令速度Vv的范围被限定的限定速度范围进行划分而获得的多个预设相邻速度范围的边界处的速度(见图4)。速度侧边界速度触发部24F输出来自以下边界速度的速度侧边界速度输出值,这些边界速度中的每个边界速度均相对于所接收的高阶指令速度Vv具有等于或小于指定速度差的速度差,速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值均基于该速度差。注意,将通过使用图4至图8来描述限定速度范围、速度范围、边界速度以及速度侧边界速度输出值。
将通过使用图4来描述限定速度范围、速度范围和边界速度(-V0n至V1n)。当通过使用电动机92M使第一摆动部93(见图1)摆动时,由于各个部的摩擦(电动机92M内的摩擦、第一摆动部93与第一转向部92之间的摩擦等)而产生位置偏差。将摩擦力表示为主要是静摩擦和粘性摩擦相组合的合成摩擦,并且摩擦力根据速度而改变。
图4示出了表示电动机92M的高阶指令速度Vv的大小与在受控对象被移动时的指定物理现象(在这种情况下,摩擦)之间的关系的速度-物理现象特性。在图4中,横轴表示速度(高阶指令速度Vv),纵轴表示摩擦力。另外,在图4中,由单点划线表示的特性是静摩擦特性,由双点划线表示的特性是粘性摩擦特性,由粗实线表示的特性是静摩擦特性和粘性摩擦特性相组合的合成摩擦特性。
在速度为正的区域中,静摩擦特性表明:随着速度从接近零的位置增大,静摩擦逐渐减小。粘性摩擦特性表明:随着速度从接近零的位置增大,粘性摩擦逐渐增大。在速度为正的区域中,认为合成摩擦特性在速度等于或小于V1n(且速度>0)、以速度=V1n(可以被认为是指定正速度)为边界的区域中为非线性特性。在速度大于V1n的区域中,合成摩擦特性可以被认为是线性特性。因此,在速度为正的区域中,合成摩擦特性整体被认为是非线性特性。
在速度为负的区域中,静摩擦特性表明:随着速度从接近零的位置减小,静摩擦逐渐增大。粘性摩擦特性表明:随着速度从接近零的位置减小,粘性摩擦逐渐减小。在速度为负的区域中,认为合成摩擦特性在速度等于或大于-V0n(且速度<0)、以速度=-V0n(可以被认为是指定负速度)为边界的区域中为非线性特性。在速度小于-V0n的区域中,合成摩擦特性可以被认为是线性特性。因此,在速度为负的区域中,合成摩擦特性整体被认为是非线性特性。注意,图4示出了以下示例,在该示例中,速度小于-V0n的区域中的合成摩擦特性的斜率比速度大于V1n的区域中的合成摩擦特性的斜率略微平缓一些。另外,图4示出了以下示例,在该示例中,速度范围从-V05至-V01的区域中的合成摩擦特性的曲率比速度范围从V11至V15的区域中的合成摩擦特性的曲率小(曲线更平缓)。因此,如图4的示例所示,速度为正(>0)的区域中的速度-摩擦力特性(合成摩擦特性)与速度为负(<0)的区域中的速度-摩擦力特性不关于点对称。注意,根据情形,存在以下情况:速度为正的区域中的速度-摩擦力特性(合成摩擦特性)与速度为负的区域中的速度-摩擦力特性变得关于点对称。在这种情况下,可以将所有速度视为正,而不考虑速度是正还是负。
因为合成摩擦特性整体是非线性特性,所以很难对合成摩擦进行建模。因此,在使用常规神经网络的速度前馈控制中,不能适当地减小位置偏差。因此,在本发明中,将作为非线性特性的合成摩擦特性划分为以下速度范围:在这些速度范围的每个速度范围中,合成摩擦特性可以被认为是线性特性。以这种方式,每个速度范围中的合成摩擦特性被认为是线性特性,因此,可以适当地减小位置偏差。更具体地,将作为非线性特性的合成摩擦特性划分为以下速度范围:在这些速度范围中的每个速度范围中,合成摩擦特性可以被认为是线性特性。然后,针对所划分的速度范围中的每个速度范围(针对线性特性中的每个线性特性)执行将在下文描述的权重学习。因此,可以适当地减小任意速度处的位置偏差。
在速度为正(>0)的区域中,图4所示的合成摩擦特性被认为在速度等于或小于V1n且速度>0的区域中为非线性特性。速度等于或小于V1n且速度>0的区域被设置为限定速度范围。限定速度范围被划分为以下速度范围:在这些速度范围中的每个速度范围中,合成摩擦特性可以被认为是线性特性。例如,在图4的示例中,限定速度范围被划分为:从速度(V11)至速度(V12)的范围、从速度(V12)至速度(V13)的范围、从速度(V13)至速度(V14)的范围等。在这些速度范围中的每个速度范围中,合成摩擦特性是线性的,因此可以被认为是线性特性。这些速度范围的边界处的速度被设置为边界速度V11至V1n。在合成摩擦特性可以被认为是线性特性的速度范围与合成摩擦特性被认为是非线性特性的速度范围之间的边界处的正侧边界速度V1n被设置为指定正速度V1n。因此,在速度为正的区域中,正侧边界速度(V11至V1n)被设置在合成摩擦特性被认为是非线性特性并且速度等于或小于指定正速度的限定速度范围中。例如,在合成摩擦特性的曲率相对较大的部分中,速度范围变窄(例如,边界速度V13与边界速度V14之间的速度范围)。在合成摩擦特性的曲率相对较小的部分中,速度范围变宽(例如,边界速度V11与边界速度V12之间的速度范围)。也就是说,边界速度之间的间隔是不等间隔。以这种方式,在这些速度范围中的每个速度范围中,合成摩擦特性变为线性。因此,合成摩擦特性可以被认为在这些速度范围中的每个速度范围中为线性特性(这同样适用于下面速度为负的情况)。注意,当速度=0(零)时,不能确定合成摩擦特性的值。因此,边界速度V11(>0)被设置为不为0(零)但接近于0(零)的值。
类似地,在速度为负(<0)的区域中,合成摩擦特性被认为在速度等于或大于-V0n且速度<0的区域中为非线性特性。速度等于或大于-V0n且速度<0的区域被设置为限定速度范围并且被划分为以下速度范围,在所述速度范围中的每个速度范围中,合成摩擦特性可以被认为是线性特性。例如,在图4的示例中,限定速度范围被划分为:从速度(-V05)至速度(-V04)的范围、从速度(-V04)至速度(-V03)的范围、从速度(-V03)至速度(-V02)的范围等。在这些速度范围中的每个速度范围内,合成摩擦特性是线性的,因此可以被认为是线性特性。这些速度范围的边界处的速度被设置为边界速度-V01至-V0n。在合成摩擦特性可以被认为是线性特性的速度区域与合成摩擦特性被认为是非线性特性的速度区域之间的边界处的负侧边界速度-V0n被设置为指定负速度-V0n。因此,在速度为负的区域中,负侧边界速度(-V01至-V0n)被设置在合成摩擦特性被认为是非线性特性并且速度等于或大于指定负速度的限定速度范围中。注意,当速度=0(零)时,不能确定合成摩擦特性的值。因此,边界速度-V01(<0)被设置为不为0(零)但接近于0(零)的值。接下来,将通过使用图5至图8来描述速度侧正/负速度触发部24E和速度侧边界速度触发部24F的操作。
将参照图5至图8来描述速度侧正/负速度触发部24E和速度侧边界速度触发部24F的操作。图5示出了高阶指令速度Vv>0且V11<高阶指令速度Vv<V12的情况的示例。如图5的上半部分中的示例所示,准备了以下坐标:横轴表示速度(高阶指令速度、边界速度)并且纵轴表示速度侧边界速度输出值。预设以下指定分布函数N(例如,正态分布函数),该指定分布函数N具有扩展宽度Nw作为速度方向上的宽度。然后,分布函数N被布置成使得分布函数N的顶点Nc在横轴方向上的值为高阶指令速度Vv。注意,分布函数N的顶点Nc在纵轴方向上的值为1.0。在图5的上半部分中的示例中,分布函数N在边界速度V11处的值为0.8,而分布函数N在边界速度V12处的值为0.6。注意,由于除了边界速度V11和V12以外的边界速度落在分布函数N的范围之外,因此,分布函数N在除了边界速度V11和V12以外的边界速度处的值都为0(零)。在图5的上半部分的曲线图中,边界速度-V01似乎落在分布函数N的范围内。然而,图5的示例示出了高阶指令速度Vv>0的情况。因此,针对高阶指令速度Vv<0的情况的边界速度-V01至-V0n被认为是落在针对高阶指令速度Vv>0的情况的分布函数的范围之外,并且分布函数N在边界速度-V01至-V0n处的值都被认为是0(零)。
图5的示例示出了高阶指令速度Vv>0的情况。因此,在速度侧正/负速度触发部24E中,与速度侧正速度输入部K[2]对应的Vv(>0)触发,并且输出高阶指令速度Vv。因此,速度侧正速度输入部K[2]接收高阶指令速度Vv作为速度侧正速度输入值。然后,速度侧正速度输入部K[2]输出所接收的速度侧正速度输入值作为速度侧正速度输出。注意,在图5的示例中,在速度侧正/负速度触发部24E中,与速度侧负速度输入部K[3]对应的Vv(<0)不触发。因此,速度侧负速度输入部K[3]不进行任何接收,并且速度侧负速度输入部K[3]不进行任何输出。
另外,在图5的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,分别与速度侧边界速度输入部K[j+1]和K[j+2]对应的边界速度V11和V12触发。也就是说,在图5的上半部分的曲线图中,在下述边界速度处,输出速度侧边界速度输出值:这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差(指定速度差等于或小于扩展宽度Nw的二分之一)的速度差。速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值均基于边界速度与高阶指令速度Vv之间的速度差以及分布函数N。在图5的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,触发边界速度V11输出0.8,触发边界速度V12输出0.6。因此,速度侧边界速度输入部K[j+1]接收0.8。然后,速度侧边界速度输入部K[j+1]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为0.8)作为速度侧边界速度输出。另外,速度侧边界速度输入部K[j+2]接收0.6。然后,速度侧边界速度输入部K[j+2]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为0.6)作为速度侧边界速度输出。注意,在图5的示例中,速度侧边界速度触发部24F中的边界速度-V0n、-V01、V13、V14、V15和V1n不触发。因此,速度侧边界速度输入部K[4]、K[j]、K[j+3]、K[j+4]、K[j+5]和K[j+n]不进行任何接收,并且速度侧边界速度输入部K[4]、K[j]、K[j+3]、K[j+4]、K[j+5]和K[j+n]不进行任何输出。注意,由于边界速度以不等间隔被布置,而不是以相等间隔被布置,因此,如图5和图6所示,触发边界速度的数量根据高阶指令速度Vv的值而改变。
图6示出了高阶指令速度Vv>0且V12<高阶指令速度Vv<V13的情况的示例。如图6(与图5类似)的上半部分中的示例所示,准备以下坐标:横轴表示速度(高阶指令速度、边界速度)并且纵轴表示速度侧边界速度输出值。预设以下指定分布函数N(例如,正态分布函数),该指定分布函数N具有扩展宽度Nw作为速度方向上的宽度。然后,分布函数N被布置成使得分布函数N的顶点Nc在横轴方向上的值为高阶指令速度Vv。注意,分布函数N的顶点Nc在纵轴方向上的值为1.0。在图6的上半部分中的示例中,分布函数N在边界速度V12处的值为0.1,分布函数N在边界速度V13处的值为0.9,分布函数N在边界速度V14处的值为0.3。注意,由于除了边界速度V12、V13和V14以外的边界速度落在分布函数N的范围之外,因此,分布函数N在除了边界速度V12、V13和V14以外的边界速度处的值都为0(零)。图6的示例示出了高阶指令速度Vv>0的情况。因此,针对高阶指令速度Vv<0的情况,分布函数N在边界速度-V01至-V0n处的值都为0(零)。如图5和图6所示,当高阶指令速度Vv与边界速度之间的速度差大时,分布函数N在边界速度处的值小。当高阶指令速度Vv与边界速度之间的速度差小时,分布函数N在边界速度处的值大。当分布函数N在相邻边界速度处的值相同时,高阶指令速度Vv在相邻边界速度之间的中心处。
图6的示例示出了高阶指令速度Vv>0的情况。因此,在速度侧正/负速度触发部24E中,与速度侧正速度输入部K[2]对应的Vv(>0)触发,并且输出高阶指令速度Vv。因此,速度侧正速度输入部K[2]接收高阶指令速度Vv作为速度侧正速度输入值。然后,速度侧正速度输入部K[2]输出所接收的速度侧正速度输入值作为速度侧正速度输出。注意,在图6的示例中,在速度侧正/负速度触发部24E中,与速度侧负速度输入部K[3]对应的Vv(<0)不触发。因此,速度侧负速度输入部K[3]不进行任何接收,并且速度侧负速度输入部K[3]不进行任何输出。
另外,在图6的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,分别与速度侧边界速度输入部K[j+2]、K[j+3]和K[j+4]对应的边界速度V12、V13和V14触发。也就是说,在图6的上半部分的曲线图中,在下述边界速度处,输出速度侧边界速度输出值:这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差(该指定速度差等于或小于扩展宽度Nw的二分之一)的速度差。速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值基于边界速度与高阶指令速度Vv之间的速度差,即,基于分布函数N。在图6的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,触发边界速度V12输出0.1,触发边界速度V13输出0.9,触发边界速度V14输出0.3。因此,速度侧边界速度输入部K[j+2]接收0.1。然后,速度侧边界速度输入部K[j+2]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为0.1)作为速度侧边界速度输出。另外,速度侧边界速度输入部K[j+3]接收0.9。然后,速度侧边界速度输入部K[j+3]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为0.9)作为速度侧边界速度输出。此外,速度侧边界速度输入部K[j+4]接收0.3。然后,速度侧边界速度输入部K[j+4]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为0.3)作为速度侧边界速度输出。注意,在图6的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,边界速度-V0n、-V01、V11、V15和V1n不触发。因此,速度侧边界速度输入部K[4]、K[j]、K[j+1]、K[j+5]和K[j+n]不进行任何接收,并且速度侧边界速度输入部K[4]、K[j]、K[j+1]、K[j+5]和K[j+n]不进行任何输出。
图7示出了高阶指令速度Vv<0且-V02<高阶指令速度Vv<-V01的情况的示例。与图5的上半部分类似,如图7的上半部分中的示例所示,准备以下坐标:横轴表示速度(高阶指令速度)并且纵轴表示速度侧边界速度输出值。预设以下指定分布函数N(例如,正态分布函数),该指定分布函数N具有扩展宽度Nw作为速度方向上的宽度。由于高阶指令速度Vv小于0(高阶指令速度Vv<0),因此,分布函数N被布置成向下突出。分布函数N被布置成使得分布函数N的顶点Nc在横轴方向上的值为高阶指令速度Vv。注意,分布函数N的顶点Nc在纵轴方向上的值为-1.0。在图7的上半部分中的示例中,分布函数N在边界速度-V02处的值为-0.7,而分布函数N在边界速度-V01处的值为-0.5。注意,由于除了边界速度-V02和-V01以外的边界速度落在分布函数N的范围之外,因此,分布函数N在除了边界速度-V02和-V01以外的边界速度处的值都为0(零)。在图7的上半部分中,边界速度V11似乎落在分布函数N的范围内。然而,由于图7的示例示出了高阶指令速度Vv<0的情况,因此,针对高阶指令速度Vv>0的情况的边界速度V11至V1n被认为是落在针对高阶指令速度Vv<0的情况的分布函数的范围之外,并且分布函数N在边界速度V11至V1n处的值都被认为是0(零)。
图7的示例示出了高阶指令速度Vv<0的情况。因此,在速度侧正/负速度触发部24E中,与速度侧负速度输入部K[3]对应的Vv(<0)触发,并且输出高阶指令速度Vv。因此,速度侧负速度输入部K[3]接收高阶指令速度Vv作为速度侧负速度输入值。然后,速度侧负速度输入部K[3]输出所接收的速度侧负速度输入值作为速度侧负速度输出。注意,在图7的示例中,在速度侧正/负速度触发部24E中,与速度侧正速度输入部K[2]对应的Vv(>0)不触发。因此,速度侧正速度输入部K[2]不进行任何接收,并且速度侧正速度输入部K[2]不进行任何输出。
另外,在图7的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,分别与速度侧边界速度输入部K[j-1]和K[j]对应的边界速度-V02和-V01触发。也就是说,在图7的上半部分的图中,在下述边界速度处输出速度侧边界速度输出值:这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差(该指定速度差等于或小于扩展宽度Nw的二分之一)的速度差。速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值基于边界速度与高阶指令速度Vv之间的速度差,即,分布函数N。在图7的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,触发边界速度-V02输出-0.7,并且边界速度-V01输出-0.5。因此,速度侧边界速度输入部K[j-1]接收-0.7。然后,速度侧边界速度输入部K[j-1]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为-0.7)作为速度侧边界速度输出。此外,速度侧边界速度输入部K[j]接收-0.5。然后,速度侧边界速度输入部K[j]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为-0.5)作为速度侧边界速度输出。注意,在图7的示例中,速度侧边界速度触发部24F中的边界速度-V0n、-V05、-V04、-V03、V11和V1n不触发。因此,速度侧边界速度输入部K[4]、K[j-4]、K[j-3]、K[j-2]、K[j+1]和K[j+n]不进行任何接收,并且速度侧边界速度输入部K[4]、K[j-4]、K[j-3]、K[j-2]、K[j+1]和K[j+n]不进行任何输出。注意,由于边界速度以不等间隔被布置,而不是以相等间隔被布置,因此,如图7和图8所示,触发边界速度的数量根据高阶指令速度Vv的值而改变。
图8示出了高阶指令速度Vv<0且-V03<高阶指令速度Vv<-V02的情况的示例。如图8(与图7类似)的上半部分中的示例所示,准备以下坐标:横轴表示速度(高阶指令速度、边界速度)并且纵轴表示速度侧边界速度输出值。预设以下指定分布函数N(例如,正态分布函数),该指定分布函数N具有扩展宽度Nw作为速度方向上的宽度。由于高阶指令速度Vv小于0(高阶指令速度Vv<0),因此,分布函数N被布置成向下突出。分布函数N被布置成使得分布函数N的顶点Nc在横轴方向上的值为高阶指令速度Vv。注意,分布函数N的顶点Nc在纵轴方向上的值为-1.0。在图8的上半部分的示例中,分布函数N在边界速度-V04处的值为-0.1,分布函数N在边界速度-V03处的值为-0.7,以及分布函数N在边界速度-V02处的值为-0.3。注意,由于除了边界速度-V04、-V03和-V02以外的边界速度落在分布函数N的范围之外,因此,分布函数N在除了边界速度-V04、-V03和-V02以外的边界速度处的值都为0(零)。图8的示例示出了高阶指令速度Vv<0的情况。因此,分布函数N在针对高阶指令速度Vv>0的情况的边界速度V11至V1n处的值都为0(零)。
图8的示例示出了高阶指令速度Vv<0的情况。因此,在速度侧正/负速度触发部24E中,与速度侧负速度输入部K[3]对应的Vv(<0)触发,并且输出高阶指令速度Vv。因此,速度侧负速度输入部K[3]接收高阶指令速度Vv作为速度侧负速度输入值。然后,速度侧负速度输入部K[3]输出所接收的速度侧负速度输入值作为速度侧负速度输出。注意,在图8的示例中,在速度侧正/负速度触发部24E中,与速度侧正速度输入部K[2]对应的Vv(>0)不触发。因此,速度侧正速度输入部K[2]不进行任何接收,并且速度侧正速度输入部K[2]不进行任何输出。
另外,在图8的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,分别与速度侧边界速度输入部K[j-3]、K[j-2]和K[j-1]对应的边界速度-V04、-V03和-V02触发。也就是说,在图8的上半部分的曲线图中,在下述边界速度处输出速度侧边界速度输出值:这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差(该指定速度差等于或小于扩展宽度Nw的二分之一)的速度差。速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值基于边界速度与高阶指令速度Vv之间的速度差,即,基于分布函数N。在图8的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,触发边界速度-V04输出-0.1,触发边界速度-V03输出-0.7,以及触发边界速度-V02输出-0.3。因此,速度侧边界速度输入部K[j-3]接收-0.1。然后,速度侧边界速度输入部K[j-3]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为-0.1)作为速度侧边界速度输出。另外,速度侧边界速度输入部K[j-2]接收-0.7。然后,速度侧边界速度输入部K[j-2]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为-0.7)作为速度侧边界速度输出。此外,速度侧边界速度输入部K[j-1]接收-0.3。然后,速度侧边界速度输入部K[j-1]输出所接收的速度侧边界速度输出值(在这种情况下为-0.3)作为速度侧边界速度输出。注意,在图8的示例中,在速度侧边界速度触发部24F中,边界速度-V0n、-V05、-V01、V11和V1n不触发。因此,速度侧边界速度输入部K[4]、K[j-4]、K[j]、K[j+1]和K[j+n]不进行任何接收,并且速度侧边界速度输入部K[4]、K[j-4]、K[j]、K[j+1]和K[j+n]不进行任何输出。
将参照图3来描述简单感知器242中的输入层24A。如图3所示,具有权重学习功能的网络的简单感知器242中的输入层24A包括速度侧加速度输入部K[1]、速度侧正速度输入部K[2]、速度侧负速度输入部K[3]和速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]。
速度侧加速度输入部K[1]接收高阶指令加速度αv,并且输出所接收的高阶指令加速度αv作为速度侧加速度输出。
如上所述,当速度侧正/负速度触发部24E中的Vv(>0)触发时,速度侧正速度输入部K[2]接收作为高阶指令速度Vv的速度侧正速度输出值。然后,速度侧正速度输入部K[2]输出所接收的速度侧正速度输出值作为速度侧正速度输出。另外,如上所述,当速度侧正/负速度触发部24E中的Vv(<0)触发时,速度侧负速度输入部K[3]接收作为高阶指令速度Vv的速度侧负速度输出值。然后,速度侧负速度输入部K[3]输出所接收的速度侧负速度输出值作为速度侧负速度输出。
速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]被准备成分别与多个边界速度-V0n至V1n对应。如上所述,速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]接收来自速度侧边界速度触发部24F中的触发边界速度的速度侧边界速度输出值,并且输出所接收的速度侧边界速度输出值作为速度侧边界速度输出。从输入部K[1]至K[j+n]输出的速度侧加速度输出、速度侧正速度输出、速度侧负速度输出和速度侧边界速度输出被统称为速度侧第一输出24L1。
将参照图3来描述简单感知器242中的速度侧第一权重学习部24G。速度侧第一权重学习部24G具有存储以下项的存储器功能:与速度侧加速度输入部K[1]对应的速度侧第一学习权重U[1]、与速度侧正速度输入部K[2]对应的速度侧第一学习权重U[2]、与速度侧负速度输入部K[3]对应的速度侧第一学习权重U[3]以及分别与速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]对应的速度侧第一学习权重U[4]至U[j+n]。另外,速度侧第一权重学习部24G具有基于速度偏差20out来改变(学习)速度侧第一学习权重U[1]至U[j+n]的改变功能。此外,速度侧第一权重学习部24G具有将所接收的速度侧第一输出24L1中的每个速度侧第一输出与速度侧第一学习权重U[1]至U[j+n]中的对应的一个速度侧第一学习权重相乘的乘法功能。
速度侧第一权重学习部24G根据速度偏差20out来改变(学习)速度侧第一学习权重U[1]至U[j+n]的值中的每个值,使得速度侧第一学习权重U[1]至U[j+n]的值中的每个值接近关于指定评估函数的最佳值。例如,速度侧第一权重学习部24G使用以速度侧第一学习权重作为横轴并且以速度偏差的二次幂作为纵轴的评估函数,以改变(学习)速度侧第一学习权重的值,使得速度偏差的二次幂减小。注意,针对每个权重准备评估函数。注意,当接收到图5的示例中所示的高阶指令速度Vv时,速度侧第一权重学习部24G学习与所输出的速度侧第一输出24L1对应的速度侧第一学习权重U[1]、U[2]、U[j+2]、U[j+3],而不学习与未输出的速度侧第一输出24L1对应的速度侧第一学习权重U[3]至U[j+1]、U[j+4]至U[j+n]。
速度侧第一权重学习部24G输出通过将所接收的速度侧第一输出24L1与对应的速度侧第一学习权重U[1]至U[j+n]相乘而获得的速度侧第一乘积值24M1。例如,当接收到图5的示例中所示的高阶指令速度Vv时,速度侧第一权重学习部24G输出αv×U[1]、Vv×U[2]、0.8×U[j+1]以及0.6×U[j+2]。例如,当接收到图7的示例中所示的高阶指令速度Vv时,速度侧第一权重学习部24G输出αv×U[1]、Vv×U[3]、-0.7×U[j-1]以及-0.5×U[j]。
将参照图3来描述简单感知器242中的输出层24C。输出层24C包括速度侧输出部Q[1]。速度侧输出部Q[1]对通过利用指定函数(例如,S型(sigmoid)函数)对下面(11)至(14)的速度侧第一乘积值进行求和而获得的值进行转换,并且输出转换后的值作为第二暂定指令电流24out:(11)速度侧第一乘积值(αv×U[1]),其是通过将从速度侧加速度输入部K[1]输出的速度侧加速度输出(αv)与速度侧第一学习权重U[1]相乘而获得的;(12)速度侧第一乘积值(Vv×U[2]),其是当速度侧正速度输入部K[2]输出速度侧正速度输出时通过将速度侧正速度输出(Vv)与速度侧第一学习权重U[2]相乘而获得的;(13)速度侧第一乘积值(Vv×U[3]),其是当速度侧负速度输入部K[3]输出速度侧负速度输出时通过将速度侧负速度输出(Vv)与速度侧第一学习权重U[3]相乘而获得的;以及(14)速度侧第一乘积值,该速度侧第一乘积值是通过将其中的每个均是从速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]之一输出的速度侧边界速度输出与对应的速度侧第一学习权重(U[4]至U[j+n])相乘而获得的。注意,速度侧输出部Q[1]可以在不使用S型函数的情况下输出第二暂定指令电流24out。
将参照图9来描述位置前馈控制部14中的具有权重学习功能的网络的配置。与速度前馈控制部24类似,位置前馈控制部14包括输入处理部141和简单感知器142。输入处理部141包括位置侧正/负速度触发部14E和位置侧边界速度触发部14F。简单感知器142包括输入层14A、位置侧第一权重学习部14G和输出层14C。
注意,如图2所示,输入至图9所示的位置前馈控制部14的速度(输入速度12out)是通过对来自自动机械控制装置60的指令位置10in求微分计算出的。然而,可以不根据指令位置10in的微分来计算该速度,并且可以通过对与各种位置相关的信息求微分来计算该速度。可替选地,来自自动机械控制装置60的指令速度可以用作输入至位置前馈控制部14的速度。因此,在下文中将输入至图9所示的位置前馈控制部14的速度而不是输入速度12out描述为高阶指令速度Vp(其与低阶指令速度15out不同)。类似地,如图2所示,输入至图9所示的位置前馈控制部14的加速度(输入加速度13out)是通过对来自自动机械控制装置60的指令位置10in求两次微分计算出的。然而,可以不通过对指令位置10in求两次微分来计算该加速度,并且可以通过对与各种位置相关的信息求两次微分来计算该加速度。可替选地,可以通过对来自自动机械控制装置60的指令速度求微分来计算该加速度。因此,在下文中将输入至图9所示的位置前馈控制部14的加速度而不是输入加速度13out描述为高阶指令加速度αp。
将参照图9至图11来描述输入处理部141。位置侧正/负速度触发部14E接收高阶指令速度Vp。当所接收的高阶指令速度Vp为正(>0)时,位置侧正/负速度触发部14E的“Vp(>0)”侧触发,而位置侧正/负速度触发部14E的“Vp(<0)”侧不触发。位置侧正/负速度触发部14E将位置侧正速度输出值(该值是高阶指令速度Vp的值)输出至位置侧正速度输入部J[2]。另外,当所接收的高阶指令速度Vp为负(<0)时,位置侧正/负速度触发部14E的“Vp(<0)”侧触发,而位置侧正/负速度触发部14E的“Vp(>0)”侧不触发。位置侧正/负速度触发部14E向位置侧负速度输入部J[3]输出位置侧负速度输出值(该值是高阶指令速度Vp的值)。
位置侧边界速度触发部14F接收高阶指令速度Vp。位置侧边界速度触发部14F具有多个边界速度(-V0n至V1n),这多个边界速度是通过对相对于高阶指令速度Vv的范围被限定的限定速度范围进行划分而获得的预设相邻速度范围的边界处的速度(见图4)。位置侧边界速度触发部14F输出来自以下边界速度的位置侧边界速度输出值,这些边界速度中的每个边界速度相对于所接收的高阶指令速度Vp均具有等于或小于指定速度差的速度差,位置侧边界速度输出值中的每个位置侧边界速度输出值基于该速度差。注意,限定速度范围、速度范围、边界速度以及速度侧边界速度输出值与通过使用图4至图8已经描述的那些相同,因此将不对其进行描述。
在图10的示例中,用高阶指令速度Vp代替图5的示例中的高阶指令速度Vv,用位置侧正/负速度触发部14E代替速度侧正/负速度触发部24E,以及用位置侧边界速度触发部14F代替速度侧边界速度触发部24F。图10的示例示出了高阶指令速度Vp>0的情况。因此,在位置侧正/负速度触发部14E中,与位置侧正速度输入部J[2]对应的Vp(>0)触发,并且输出高阶指令速度Vp。因此,位置侧正速度输入部J[2]接收高阶指令速度Vp作为位置侧正速度输入值。然后,位置侧正速度输入部J[2]输出所接收的位置侧正速度输入值作为位置侧正速度输出。注意,在图10的示例中,在位置侧正/负速度触发部14E中,与位置侧负速度输入部J[3]对应的Vp(<0)不触发。因此,位置侧负速度输入部J[3]不进行任何接收,并且位置侧负速度输入部J[3]不进行任何输出。
另外,在图10的示例中,在位置侧边界速度触发部14F中,分别与位置侧边界速度输入部J[j+1]和J[j+2]对应的边界速度V11和V12触发。也就是说,在图10的上半部分中,在下述边界速度处输出位置侧边界速度输出值:这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差(该指定速度差等于或小于扩展宽度Nw的二分之一)的速度差。位置侧边界速度输出值中的每个位置侧边界速度输出值基于边界速度与高阶指令速度Vp之间的速度差,即基于分布函数N。在图10的示例中,在位置侧边界速度触发部14F中,触发边界速度V11输出0.8,并且触发边界速度V12输出0.6。因此,位置侧边界速度输入部J[j+1]接收0.8。然后,位置侧边界速度输入部J[j+1]输出所接收的位置侧边界速度输出值(在这种情况下为0.8)作为位置侧边界速度输出。位置侧边界速度输入部J[j+2]接收0.6。然后,位置侧边界速度输入部J[j+2]输出所接收的位置侧边界速度输出值(在这种情况下为0.6)作为位置侧边界速度输出。注意,在图10的示例中,在位置侧边界速度触发部14F中,边界速度-V0n、-V01、V13、V14、V15和V1n不触发。因此,位置侧边界速度输入部J[4]、J[j]、J[j+3]、J[j+4]、J[j+5]和J[j+n]不进行任何接收,并且位置侧边界速度输入部J[4]、J[j]、J[j+3]、J[j+4]、J[j+5]和J[j+n]不进行任何输出。注意,由于边界速度以不等间隔布置,而不是以等间隔布置,因此,触发边界速度的数量根据高阶指令速度Vp的值而改变。
在图11的示例中,用高阶指令速度Vp来代替图7的示例中的高阶指令速度Vv,用位置侧正/负速度触发部14E来代替速度侧正/负速度触发部24E,并且用位置侧边界速度触发部14F来代替速度侧边界速度触发部24F。图11的示例示出了高阶指令速度Vp<0的情况。因此,在位置侧正/负速度触发部14E中,与位置侧负速度输入部J[3]对应的Vp(<0)触发,并且输出高阶指令速度Vp。因此,位置侧负速度输入部J[3]接收高阶指令速度Vp作为位置侧负速度输入值。然后,位置侧负速度输入部J[3]输出所接收的位置侧负速度输入值作为位置侧负速度输出。注意,在图11的示例中,在位置侧正/负速度触发部14E中,与位置侧正速度输入部J[2]对应的Vp(>0)不触发。因此,位置侧正速度输入部J[2]不进行任何接收,并且位置侧正速度输入部J[2]不进行任何输出。
另外,在图11的示例中,在位置侧边界速度触发部14F中,分别与位置侧边界速度输入部J[j-1]和J[j]对应的边界速度-V02和-V01触发。也就是说,在图11的上半部分的曲线图中,在下述边界速度处,输出位置侧边界速度输出值:这些边界速度中的每个边界速度相对于高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差(该指定速度差等于或小于扩展宽度Nw的二分之一)的速度差。位置侧边界速度输出值中的每个位置侧边界速度输出值基于边界速度与高阶指令速度Vp之间的速度差,即,基于分布函数N。在图11的示例中,在位置侧边界速度触发部14F中,触发边界速度-V02输出-0.7,而触发边界速度-V01输出-0.5。因此,位置侧边界速度输入部J[j-1]接收-0.7。然后,位置侧边界速度输入部J[j-1]输出所接收的位置侧边界速度输出值(在这种情况下为-0.7)作为位置侧边界速度输出。位置侧边界速度输入部J[j]接收-0.5。然后,位置侧边界速度输入部J[j]输出所接收的位置侧边界速度输出值(在这种情况下为-0.5)作为位置侧边界速度输出。注意,在图11的示例中,在位置侧边界速度触发部14F中,边界速度-V0n、-V05、-V04、-V03、V11和V1n不触发。因此,位置侧边界速度输入部J[4]、J[j-4]、J[j-3]、J[j-2]、J[j+1]和J[j+n]不进行任何接收,并且位置侧边界速度输入部J[4]、J[j-4]、J[j-3]、J[j-2]、J[j+1]和J[j+n]不进行任何输出。注意,由于边界速度以不等间隔被布置,而不是以相等间隔被布置,因此,触发边界速度的数量根据高阶指令速度Vp的值而改变。
将参照图9来描述简单感知器142中的输入层14A。如图9所示,具有权重学习功能的网络的简单感知器142中的输入层14A包括位置侧加速度输入部J[1]、位置侧正速度输入部J[2]、位置侧负速度输入部J[3]和位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]。
位置侧加速度输入部J[1]接收高阶指令加速度αp,并且输出所接收的高阶指令加速度αp作为位置侧加速度输出。
如上所述,当位置侧正/负速度触发部14E中的Vp(>0)触发时,位置侧正速度输入部J[2]接收作为高阶指令速度Vp的位置侧正速度输出值。然后,位置侧正速度输入部J[2]输出所接收的位置侧正速度输出值作为位置侧正速度输出。如上所述,当位置侧正/负速度触发部14E中的Vp(<0)触发时,位置侧负速度输入部J[3]接收作为高阶指令速度Vp的位置侧负速度输出值。然后,位置侧负速度输入部J[3]输出所接收的位置侧负速度输出值作为位置侧负速度输出。
位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]被准备成分别与多个边界速度-V0n至V1n对应。如上所述,位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]接收来自位置侧边界速度触发部14F中的触发边界速度的位置侧边界速度输出值,并且输出所接收的位置侧边界速度输出值作为位置侧边界速度输出。从输入部J[1]至J[j+n]输出的位置侧加速度输出、位置侧正速度输出、位置侧负速度输出和位置侧边界速度输出被统称为位置侧第一输出14L1。
将参照图9来描述简单感知器142中的位置侧第一权重学习部14G。位置侧第一权重学习部14G具有存储以下项的存储器功能:与位置侧加速度输入部J[1]对应的位置侧第一学习权重W[1];与位置侧正速度输入部J[2]对应的位置侧第一学习权重W[2];与位置侧负速度输入部J[3]对应的位置侧第一学习权重W[3];以及分别与位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]对应的位置侧第一学习权重W[4]至W[j+n]。另外,位置侧第一权重学习部14G具有基于位置偏差10out来改变(学习)位置侧第一学习权重W[1]至W[j+n]的改变功能。此外,位置侧第一权重学习部14G具有将所接收的位置侧第一输出14L1中的每个位置侧第一输出与位置侧第一学习权重W[1]至W[j+n]中对应的一个位置侧第一学习权重相乘的乘法功能。
位置侧第一权重学习部14G根据位置偏差10out来改变(学习)位置侧第一学习权重W[1]至W[j+n]的值中的每个值,使得位置侧第一学习权重W[1]至W[j+n]的值中的每个值接近关于指定评估函数的最佳值。例如,位置侧第一权重学习部14G使用以位置侧第一学习权重作为横轴并且以位置偏差的二次幂作为纵轴的评估函数,以改变(学习)位置侧第一学习权重的值,使得位置偏差的二次幂减小。注意,针对每个权重准备评估函数。注意,当接收到图10的示例中所示的高阶指令速度Vp时,位置侧第一权重学习部14G学习与所输出的位置侧第一输出14L1对应的位置侧第一学习权重W[1]、W[2]、W[j+1]、W[j+2],而不学习与未输出的位置侧第一输出14L1对应的位置侧第一学习权重W[3]至W[j]以及W[j+3]至W[j+n]。
位置侧第一权重学习部14G输出通过将所接收的位置侧第一输出14L1与对应的位置侧第一学习权重W[1]至W[j+n]相乘而获得的位置侧第一乘积值14M1。例如,当接收到图10的示例中所示的高阶指令速度Vp时,位置侧第一权重学习部14G输出αp×W[1]、Vp×W[2]、0.8×W[j+1]以及0.6×W[j+2]。例如,当接收到图11的示例中所示的高阶指令速度Vp时,位置侧第一权重学习部14G输出αp×W[1]、Vp×W[3]、-0.7×W[j-1]以及-0.5×W[j]。
将参照图9来描述简单感知器142中的输出层14C。输出层14C包括位置侧输出部P[1]。位置侧输出部P[1]对通过利用指定函数(例如,S型函数)对下面(11)至(14)的位置侧第一乘积值进行求和而获得的值进行转换,并且输出转换后的值作为第二暂定指令速度14out:(11)位置侧第一乘积值(αp×W[1]),其是通过将从位置侧加速度输入部J[1]输出的位置侧加速度输出(αp)与位置侧第一学习权重W[1]相乘而获得的;(12)位置侧第一乘积值(Vp×W[2]),其是当位置侧正速度输入部J[2]输出位置侧正速度输出时通过将位置侧正速度输出(Vp)与位置侧第一学习权重W[2]相乘而获得的;(13)位置侧第一乘积值(Vp×W[3]),其是当位置侧负速度输入部J[3]输出位置侧负速度输出时通过将位置侧负速度输出(Vp)与位置侧第一学习权重W[3]相乘而获得的;以及(14)位置侧第一乘积值,其是通过将其中每一个均是从位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]之一输出的位置侧边界速度输出与对应的位置侧第一学习权重(W[4]至W[j+n])相乘而获得的。注意,位置侧输出部P[1]可以在不使用S型函数的情况下输出第二暂定指令速度14out。
如到目前为止所描述的,在第一实施方式中,整体具有非线性特性的特性被划分为下述多个区域(在这种情况下为速度范围),这多个区域中的每个区域可以被认为是线性特性。然后,与所接收的物理量(在这种情况下为高阶指令速度Vv、高阶指令速度Vp)对应的区域用于计算。因此,可以进一步减小位置偏差。注意,图12示出了在常规控制的情况下发生位置偏差(误差)的状态的示例,在常规控制中,不将特性划分为区域(不执行上面的区域划分)并且不学习权重(速度侧第一学习权重、位置侧第一学习权重)。图13示出了在执行第一实施方式中的控制的情况下发生位置偏差的状态的示例(如上所述,特性被划分为区域,并且对速度侧第一学习权重和位置侧第一学习权重进行学习)。在每种情况下,横轴表示时间,纵轴表示编码器与指令位置之间的偏差(误差)。如从图12与图13之间的比较显而易见的,与常规控制相比,可以通过第一实施方式中的控制显著地减小位置偏差(误差)。
接下来,将参照图14来描述第二实施方式中的电动机控制装置92U。图14所示的第二实施方式中的电动机控制装置与图2所示的第一实施方式中的电动机控制装置的不同之处在于:未设置位置前馈控制部14、位置侧输入速度计算部12、位置侧输入加速度计算部13和速度相加计算部15。第二实施方式中的电动机控制装置92U的其余配置与第一实施方式中相同。在下文中,将主要对不同点进行描述。注意,从位置反馈控制部11输出的第一暂定指令速度11out变为低阶指令速度15out而没有被改变,并且该低阶指令速度15out被输入至速度偏差计算部20。
在图14所示的第二实施方式中的电动机控制装置中,未设置图2所示的第一实施方式中的电动机控制装置中的位置前馈控制部14、位置前馈控制部14的输入(位置侧输入速度计算部12、位置侧输入加速度计算部13)以及位置前馈控制部14的输出(速度相加计算部15)。因此,与第一实施方式中的电动机控制装置执行的控制相比,在第二实施方式中的电动机控制装置执行的控制中,位置偏差略微增大。然而,根据发明人获得的实验结果应当理解,与位置前馈控制部所实现的位置偏差减小相比,速度前馈控制部所实现的位置偏差减小更显著。还应当理解,即使当不设置位置前馈控制部时,例如在图1的示例中所示的自动机械控制中也可以充分减小位置偏差。也就是说,例如,在自动机械控制中,即使当不设置位置前馈控制部(并且不设置用于位置前馈控制部的输入部和输出部)时,也可以将位置偏差减小至期望的水平。在这种情况下,可以降低电动机控制装置上的处理负荷。
将参照图15和图16来描述第三实施方式中的电动机控制装置92U。在第三实施方式中,电动机控制装置的整体配置与图2所示的第一实施方式中的电动机控制装置的整体配置相同。然而,第三实施方式中的电动机控制装置与第一实施方式中的电动机控制装置的不同之处在于:速度前馈控制部24的内部配置如图15所示,并且位置前馈控制部14的内部配置如图16所示。
接下来,将通过使用图15来描述第三实施方式中的速度前馈控制部24的配置。由于速度前馈控制部24对位置偏差的减小的影响比位置前馈控制部14对位置偏差的减小的影响大,因此将首先描述速度前馈控制部24。速度前馈控制部24包括输入处理部241和神经网络243。注意,输入处理部241与第一实施方式中的输入处理部241(见图3)相同,因此将不对其进行描述。另外,高阶指令速度Vv和高阶指令加速度αv也与第一实施方式中的高阶指令速度Vv和高阶指令加速度αv(见图3)相同,因此将不对其进行描述。神经网络243包括输入层24A、速度侧第一权重学习部24G、中间层24B、速度侧第二权重学习部24H和输出层24C。在第三实施方式中,三个速度侧计算部N[1]至N[3]被设置为中间层24B。然而,速度侧计算部的数量不限于三个。
将参照图15来描述神经网络243中的输入层24A。如图15所示,神经网络243中的输入层24A与第一实施方式中的神经网络243中的输入层24A(见图3)的相同之处在于,输入层24A包括速度侧加速度输入部K[1]、速度侧正速度输入部K[2]、速度侧负速度输入部K[3]以及速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]。然而,来自这些输入部中的每个输入部的输出与第一实施方式中的来自这些输入部中的每个输入部的输出不同。
速度侧加速度输入部K[1]接收高阶指令加速度αv,并且将所接收的高阶指令加速度αv作为速度侧加速度输出而输出至预先准备的多个速度侧计算部N[1]至N[3]中的每个速度侧计算部。
当速度侧正/负速度触发部24E中的Vv(>0)触发时,速度侧正速度输入部K[2]接收作为高阶指令速度Vv的速度侧正速度输出值。然后,速度侧正速度输入部K[2]将所接收的速度侧正速度输出值作为速度侧正速度输出而输出至预先准备的多个速度侧计算部N[1]至N[3]中的每个速度侧计算部。当速度侧正/负速度触发部24E中的Vv(<0)触发时,速度侧负速度输入部K[3]接收作为高阶指令速度Vv的速度侧负速度输出值。然后,速度侧负速度输入部K[3]将所接收的速度侧负速度输出值作为速度侧负速度输出而输出至预先准备的多个速度侧计算部N[1]至N[3]中的每个速度侧计算部。
速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]被准备成分别与多个边界速度-V0n至V1n对应。速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]接收来自速度侧边界速度触发部24F中的触发边界速度的速度侧边界速度输出值,并且将所接收的速度侧边界速度输出值作为速度侧边界速度输出而输出至预先准备的多个速度侧计算部N[1]至N[3]中的每个速度侧计算部。从输入部K[1]至K[j+n]输出的速度侧加速度输出、速度侧正速度输出、速度侧负速度输出和速度侧边界速度输出统称为速度侧第一输出24L1。
将参照图15来描述神经网络243中的速度侧第一权重学习部24G。速度侧第一学习权重U[1][1](U[s][1])与从速度侧加速度输入部K[1]输出至速度侧计算部N[1]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[2][1](U[s][1])与从速度侧正速度输入部K[2]输出至速度侧计算部N[1]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[3][1](U[s][1])与从速度侧负速度输入部K[3]输出至速度侧计算部N[1]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[4][1]至U[j+n][1](U[s][1])分别与从速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]输出至速度侧计算部N[1]的速度侧第一输出对应。如上所述,速度侧第一学习权重U[s][1]与输出至速度侧计算部N[1]的速度侧第一输出对应。
类似地,速度侧第一学习权重U[1][2](U[s][2])与从速度侧加速度输入部K[1]输出至速度侧计算部N[2]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[2][2](U[s][2])与从速度侧正速度输入部K[2]输出至速度侧计算部N[2]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[3][2](U[s][2])与从速度侧负速度输入部K[3]输出至速度侧计算部N[2]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[4][2]至U[j+n][2](U[s][2])分别与从速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]输出至速度侧计算部N[2]的速度侧第一输出对应。如上所述,速度侧第一学习权重U[s][2]与输出至速度侧计算部N[2]的速度侧第一输出对应。
类似地,速度侧第一学习权重U[1][3](U[s][3])与从速度侧加速度输入部K[1]输出至速度侧计算部N[3]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[2][3](U[s][3])与从速度侧正速度输入部K[2]输出至速度侧计算部N[3]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[3][3](U[s][3])与从速度侧负速度输入部K[3]输出至速度侧计算部N[3]的速度侧第一输出对应。速度侧第一学习权重U[4][3]至U[j+n][3](U[s][3])分别与从速度侧边界速度输入部K[4]至K[j+n]输出至速度侧计算部N[3]的速度侧第一输出对应。如上所述,速度侧第一学习权重U[s][3]与输出至速度侧计算部N[3]的速度侧第一输出对应。
速度侧第一权重学习部24G具有存储速度侧第一学习权重U[s][1]、U[s][2]和U[s][3]的存储器功能。另外,速度侧第一权重学习部24G具有基于速度偏差20out来改变(学习)速度侧第一学习权重U[s][1]、U[s][2]和U[s][3]的改变功能。此外,速度侧第一权重学习部24G具有将所接收的速度侧第一输出24L1中的每个速度侧第一输出与对应的速度侧第一学习权重相乘的乘法功能。
速度侧第一权重学习部24G根据速度偏差20out来改变(学习)速度侧第一学习权重U[s][1]、U[s][2]和U[s][3]的值中的每个值,使得速度侧第一学习权重U[s][1]、U[s][2]和U[s][3]的值中的每个值接近关于指定评估函数的最佳值。例如,速度侧第一权重学习部24G使用以速度侧第一学习权重作为横轴并且以速度偏差的二次幂作为纵轴的评估函数,以改变(学习)速度侧第一学习权重的值,使得速度偏差的二次幂减小。注意,针对每个权重准备评估函数。注意,当接收到图5的示例中所示的高阶指令速度Vv时,速度侧第一权重学习部24G仅学习与所输出的速度侧第一输出对应的速度侧第一学习权重U[1][1]至U[1][3]、U[2][1]至U[2][3]、U[j+2][1]至U[j+2][3]以及U[j+3][1]至U[j+3][3],而不学习与未输出的其他速度侧第一输出对应的速度侧第一学习权重。
速度侧第一权重学习部24G输出通过将速度侧第一输出与对应的速度侧第一学习权重相乘而获得的速度侧第一乘积值24M1。例如,当接收到图5的示例中所示的高阶指令速度Vv时,速度侧第一权重学习部24G输出αv×U[1][1]至αv×U[1][3]、Vv×U[2][1]至Vv×U[2][3]、0.8×U[j+1][1]至0.8×U[j+1][3]以及0.6×U[j+2][1]至0.6×U[j+2][3]。例如,当接收到图7的示例中所示的高阶指令速度Vv时,速度侧第一权重学习部24G输出αv×U[1][1]至αv×U[1][3]、Vv×U[3][1]至Vv×U[3][3]、-0.7×U[j-1][1]至-0.7×U[j-1][3]以及-0.5×U[j][1]至-0.5×U[j][3]。
将参照图15来描述神经网络243中的中间层24B。中间层24B包括速度侧计算部N[1]至N[3]。注意,速度侧计算部的数量不限于三个。
速度侧计算部N[1]对通过将从输入部K[1]至K[j+n]输出至速度侧计算部N[1]的速度侧第一输出与分别对应于速度侧第一输出的速度侧第一学习权重(U[s][1])相乘而获得的多个速度侧第一乘积值进行求和,并且速度侧计算部N[1]将所获得的值作为速度侧第二输出而输出至输出层24C。
速度侧计算部N[2]对通过将从输入部K[1]至K[j+n]输出至速度侧计算部N[2]的速度侧第一输出与分别对应于速度侧第一输出的速度侧第一学习权重(U[s][2])相乘而获得的多个速度侧第一乘积值进行求和,并且速度侧计算部N[2]将所获得的值作为速度侧第二输出而输出至输出层24C。
速度侧计算部N[3]对通过将从输入部K[1]至K[j+n]输出至速度侧计算部N[3]的速度侧第一输出与分别对应于速度侧第一输出的速度侧第一学习权重(U[s][3])相乘而获得的多个速度侧第一乘积值进行求和,并且速度侧计算部N[3]将所获得的值作为速度侧第二输出而输出至输出层24C。
将参照图15来描述神经网络243中的速度侧第二权重学习部24H。速度侧第二权重学习部24H具有存储以下项的存储器功能:与速度侧计算部N[1]对应的速度侧第二学习权重Y[1];与速度侧计算部N[2]对应的速度侧第二学习权重Y[2];以及与速度侧计算部N[3]对应的速度侧第二学习权重Y[3]。另外,速度侧第二权重学习部24H具有基于速度偏差20out来改变(学习)速度侧第二学习权重Y[1]至Y[3]的改变功能。此外,速度侧第二权重学习部24H具有将所接收的速度侧第二输出24L2中的每个速度侧第二输出与速度侧第二学习权重Y[1]至Y[3]中的对应的一个速度侧第二学习权重相乘的乘法功能。
速度侧第二权重学习部24H根据速度偏差20out来改变(学习)速度侧第二学习权重Y[1]至Y[3]的值中的每个值,使得速度侧第二学习权重Y[1]至Y[3]的值中的每个值接近关于指定评估函数的最佳值。例如,速度侧第二权重学习部24H使用以速度侧第二学习权重作为横轴并且以速度偏差的二次幂作为纵轴的评估函数,以改变(学习)速度侧第二学习权重的值,使得速度偏差的二次幂减小。注意,针对每个权重准备评估函数。
速度侧第二权重学习部24H输出通过将所接收的速度侧第二输出24L2与对应的速度侧第二学习权重Y[1]至Y[3]相乘而获得的速度侧第二乘积值24M2。
将参照图15来描述神经网络243中的输出层24C。输出层24C包括速度侧输出部Q[1]。速度侧输出部Q[1]对通过利用指定函数(例如,S型函数)对下面(11)至(13)的速度侧第二乘积值进行求和而获得的值进行转换,并且输出转换后的值作为第二暂定指令电流24out:(11)速度侧第二乘积值,其是通过将从速度侧计算部N[1]输出的速度侧第二输出与速度侧第二学习权重Y[1]相乘而获得的;(12)速度侧第二乘积值,其是通过将从速度侧计算部N[2]输出的速度侧第二输出与速度侧第二学习权重Y[2]相乘而获得的;以及(13)速度侧第二乘积值,其是通过将从速度侧计算部N[3]输出的速度侧第二输出与速度侧第二学习权重Y[3]相乘而获得的。注意,速度侧输出部Q[1]可以在不使用S型函数的情况下输出第二暂定指令电流24out。
接下来,将通过使用图16来描述第三实施方式中的位置前馈控制部14的配置。位置前馈控制部14包括输入处理部141和神经网络143。注意,输入处理部141与第一实施方式中的输入处理部141(见图9)相同,因此将不对其进行描述。另外,高阶指令速度Vp和高阶指令加速度αp也与第一实施方式中的高阶指令速度Vp和高阶指令加速度αp(见图9)相同,因此将不对其进行描述。神经网络143包括输入层14A、位置侧第一权重学习部14G、中间层14B、位置侧第二权重学习部14H和输出层14C。注意,在第三实施方式中,三个位置侧计算部M[1]至M[3]被设置为中间层14B。然而,位置侧计算部的数量不限于三个。
将参照图16来描述神经网络143中的输入层14A。如图16所示,神经网络143中的输入层14A与第一实施方式中的神经网络143中的输入层14A(见图9)的相同之处在于,输入层14A包括位置侧加速度输入部J[1]、位置侧正速度输入部J[2]、位置侧负速度输入部J[3]以及位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]。然而,来自这些输入部中的每个输入部的输出与来自第一实施方式中的这些输入部中的每个输入部的输出不同。
位置侧加速度输入部J[1]接收高阶指令加速度αp,并且将所接收的高阶指令加速度αp作为速度侧加速度输出而输出至预先准备的多个位置侧计算部M[1]至M[3]中的每个位置侧计算部。
当位置侧正/负速度触发部14E中的Vp(>0)触发时,位置侧正速度输入部J[2]接收作为高阶指令速度Vp的位置侧正速度输出值。然后,位置侧正速度输入部J[2]将所接收的位置侧正速度输出值作为位置侧正速度输出而输出至预先准备的多个位置侧计算部M[1]至M[3]中的每个位置侧计算部。当位置侧正/负速度触发部14E中的Vp(<0)触发时,位置侧负速度输入部J[3]接收作为高阶指令速度Vp的位置侧负速度输出值。然后,位置侧负速度输入部J[3]将所接收的位置侧负速度输出值作为位置侧负速度输出而输出至预先准备的多个位置侧计算部M[1]至M[3]中的每个位置侧计算部。
位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]被准备成分别与多个边界速度-V0n至V1n对应。位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]接收来自位置侧边界速度触发部14F中的触发边界速度的位置侧边界速度输出值,并且将所接收的位置侧边界速度输出值作为位置侧边界速度输出而输出至预先准备的多个位置侧计算部M[1]至M[3]中的每个位置侧计算部。从输入部J[1]至J[j+n]输出的位置侧加速度输出、位置侧正速度输出、位置侧负速度输出和位置侧边界速度输出统称为位置侧第一输出14L1。
将参照图16来描述神经网络143中的位置侧第一权重学习部14G。位置侧第一学习权重W[1][1](W[s][1])与从位置侧加速度输入部J[1]输出至位置侧计算部M[1]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[2][1](W[s][1])与从位置侧正速度输入部J[2]输出至位置侧计算部M[1]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[3][1](W[s][1])与从位置侧负速度输入部J[3]输出至位置侧计算部M[1]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[4][1]至W[j+n][1](W[s][1])分别与从位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]输出至位置侧计算部M[1]的位置侧第一输出对应。如上所述,位置侧第一学习权重W[s][1]与输出至位置侧计算部M[1]的位置侧第一输出对应。
类似地,位置侧第一学习权重W[1][2](W[s][2])与从位置侧加速度输入部J[1]输出至位置侧计算部M[2]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[2][2](W[s][2])与从位置侧正速度输入部J[2]输出至位置侧计算部M[2]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[3][2](W[s][2])与从位置侧负速度输入部J[3]输出至位置侧计算部M[2]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[4][2]至W[j+n][2](W[s][2])分别与从位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]输出至位置侧计算部M[2]的位置侧第一输出对应。如上所述,位置侧第一学习权重W[s][2]与输出至位置侧计算部M[2]的位置侧第一输出对应。
类似地,位置侧第一学习权重W[1][3](W[s][3])与从位置侧加速度输入部J[1]输出至位置侧计算部M[3]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[2][3](W[s][3])与从位置侧正速度输入部J[2]输出至位置侧计算部M[3]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[3][3](W[s][3])与从位置侧负速度输入部J[3]输出至位置侧计算部M[3]的位置侧第一输出对应。位置侧第一学习权重W[4][3]至W[j+n][3](W[s][3])分别与从位置侧边界速度输入部J[4]至J[j+n]输出至位置侧计算部M[3]的位置侧第一输出对应。如上所述,位置侧第一学习权重W[s][3]与输出至位置侧计算部M[3]的位置侧第一输出对应。
位置侧第一权重学习部14G具有存储位置侧第一学习权重W[s][1]、W[s][2]和W[s][3]的存储器功能。另外,位置侧第一权重学习部14G具有基于位置偏差10out来改变(学习)位置侧第一学习权重W[s][1]、W[s][2]和W[s][3]的改变功能。此外,位置侧第一权重学习部14G具有将所接收的位置侧第一输出14L1中的每个位置侧第一输出与对应的位置侧第一学习权重相乘的乘法功能。
位置侧第一权重学习部14G根据位置偏差10out来改变(学习)位置侧第一学习权重W[s][1]、W[s][2]和W[s][3]的值中的每个值,使得位置侧第一学习权重W[s][1]、W[s][2]和W[s][3]的值中的每个值接近关于指定评估函数的最佳值。例如,位置侧第一权重学习部14G使用以位置侧第一学习权重作为横轴并且以位置偏差的二次幂作为纵轴的评估函数,以改变(学习)位置侧第一学习权重的值,使得位置偏差的二次幂减小。注意,针对每个权重准备评估函数。注意,当接收到图10的示例中所示的高阶指令速度Vp时,位置侧第一权重学习部14G仅学习与所输出的位置侧第一输出对应的位置侧第一学习权重W[1][1]至W[1][3]、W[2][1]至W[2][3]、W[j+1][1]至W[j+1][3]以及W[j+2][1]至W[j+2][3],而不学习与未输出的其他位置侧第一输出对应的位置侧第一学习权重。
位置侧第一权重学习部14G输出通过将输出的位置侧第一输出与对应的位置侧第一学习权重相乘而获得的位置侧第一乘积值14M1。例如,当接收到图10的示例中所示的高阶指令速度Vp时,位置侧第一权重学习部14G输出αp×W[1][1]至αp×W[1][3]、Vp×W[2][1]至Vp×W[2][3]、0.8×W[j+1][1]至0.8×W[j+1][3]以及0.6×W[j+2][1]至0.6×W[j+2][3]。例如,当接收到图11的示例中所示的高阶指令速度Vp时,位置侧第一权重学习部14G输出αp×W[1][1]至αp×W[1][3]、Vp×W[3][1]至Vp×W[3][3]、-0.7×W[j-1][1]至-0.7×W[j-1][3]以及-0.5×W[j][1]至-0.5×W[j][3]。
将参照图16来描述神经网络143中的中间层14B。中间层14B包括位置侧计算部M[1]至M[3]。注意,位置侧计算部的数量不限于三个。
位置侧计算部M[1]对通过将从输入部J[1]至J[j+n]输出至位置侧计算部M[1]的位置侧第一输出与分别对应于位置侧第一输出的位置侧第一学习权重(W[s][1])相乘而获得的多个位置侧第一乘积值进行求和,并且位置侧计算部M[1]将所获得的值作为位置侧第二输出而输出至输出层14C。
位置侧计算部M[2]对通过将从输入部J[1]至J[j+n]输出至位置侧计算部M[2]的位置侧第一输出与分别对应于位置侧第一输出的位置侧第一学习权重(W[s][2])相乘而获得的多个位置侧第一乘积值进行求和,并且位置侧计算部M[2]将所获得的值作为位置侧第二输出而输出至输出层14C。
位置侧计算部M[3]对通过将从输入部J[1]至J[j+n]输出至位置侧计算部M[3]的位置侧第一输出与分别对应于位置侧第一输出的位置侧第一学习权重(W[s][3])相乘而获得的多个位置侧第一乘积值进行求和,并且位置侧计算部M[3]将所获得的值作为位置侧第二输出而输出至输出层14C。
将参照图16来描述神经网络143中的位置侧第二权重学习部14H。位置侧第二权重学习部14H具有存储以下项的存储器功能:与位置侧计算部M[1]对应的位置侧第二学习权重X[1];与位置侧计算部M[2]对应的位置侧第二学习权重X[2];以及与位置侧计算部M[3]对应的位置侧第二学习权重X[3]。另外,位置侧第二权重学习部14H具有基于位置偏差10out来改变(学习)位置侧第二学习权重X[1]至X[3]的改变功能。此外,位置侧第二权重学习部14H具有将所接收的位置侧第二输出14L2中的每个位置侧第二输出与位置侧第二学习权重X[1]至X[3]中的对应的一个位置侧第二学习权重相乘的乘法功能。
位置侧第二权重学习部14H根据位置偏差10out来改变(学习)位置侧第二学习权重X[1]至X[3]的值中的每个值,使得位置侧第二学习权重X[1]至X[3]的值中的每个值接近关于指定评估函数的最佳值。例如,位置侧第二权重学习部14H使用以位置侧第二学习权重作为横轴并且以位置偏差的二次幂作为纵轴的评估函数,以改变(学习)位置侧第二学习权重的值,使得位置偏差的二次幂减小。注意,针对每个权重准备评估函数。
位置侧第二权重学习部14H输出通过将所接收的位置侧第二输出14L2与对应的位置侧第二学习权重X[1]至X[3]相乘而获得的位置侧第二乘积值14M2。
将参照图16来描述神经网络143中的输出层14C。输出层14C包括位置侧输出部P[1]。位置侧输出部P[1]对通过利用指定函数(例如,S型函数)对下面(11)至(13)的位置侧第二乘积值进行求和而获得的值进行转换,并且输出转换后的值作为第二暂定指令速度14out:(11)位置侧第二乘积值,其是通过将从位置侧计算部M[1]输出的位置侧第二输出与位置侧第二学习权重X[1]相乘而获得的;(12)位置侧第二乘积值,其是通过将从位置侧计算部M[2]输出的位置侧第二输出与位置侧第二学习权重X[2]相乘而获得的;以及(13)位置侧第二乘积值,其是通过将从位置侧计算部M[3]输出的位置侧第二输出与位置侧第二学习权重X[3]相乘而获得的。注意,位置侧输出部P[1]可以在不使用S型函数的情况下输出第二暂定指令速度14out。
如到目前为止所描述的,与第一实施方式相比,在第三实施方式中,添加了中间层24B、中间层14B、速度侧第二权重学习部24H和位置侧第二权重学习部14H,速度侧第一权重学习部24G的权重的数量和位置侧第一权重学习部14G的权重的数量增加,并且将感知器变为神经网络。另外,来自多个输入部的输出与对应的权重相乘,并且与感知器中相比,在神经网络中提供关于所获得的值的和的更多组合模式。因此,与第一实施方式相比,在第三实施方式中可以进一步减小速度偏差和位置偏差。
接下来,将描述第四实施方式中的电动机控制装置92U。图14所示的第四实施方式中的电动机控制装置与图2所示的第三实施方式中的电动机控制装置的不同之处在于:未设置位置前馈控制部14、位置侧输入速度计算部12、位置侧输入加速度计算部13和速度相加计算部15。第四实施方式中的电动机控制装置的其余配置与第三实施方式中相同。在下文中,将主要对不同点进行描述。注意,从位置反馈控制部11输出的第一暂定指令速度11out变为低阶指令速度15out而没有被改变,并且该低阶指令速度15out被输入至速度偏差计算部20。
在图14所示的第四实施方式中的电动机控制装置中,未设置图2所示的第三实施方式中的电动机控制装置中的位置前馈控制部14、位置前馈控制部14的输入(位置侧输入速度计算部12、位置侧输入加速度计算部13)以及位置前馈控制部14的输出(速度相加计算部15)。因此,与第三实施方式中的电动机控制装置执行的控制相比,在第四实施方式中的电动机控制装置执行的控制中,位置偏差略微增大。然而,根据发明人获得的实验结果应当理解,与位置前馈控制部所实现的位置偏差减小相比,速度前馈控制部所实现的位置偏差减小更显著。还应当理解,即使当不设置位置前馈控制部时,例如在图1的示例中所示的自动机械控制中,也可以充分减小位置偏差。也就是说,例如,在自动机械控制中,即使当不设置位置前馈控制部(并且不设置用于位置前馈控制部的输入部和输出部)时,也可以将位置偏差减小至期望的水平。在这种情况下,可以降低电动机控制装置上的处理负荷。
接下来,将参照图14、图17至图19来描述第五实施方式中的电动机控制装置92U。第五实施方式中的电动机控制装置与图14和图13所示的第二实施方式中的电动机控制装置的不同之处在于:速度前馈控制部24的内部配置从图3所示的配置变为图17所示的配置。另外,在第五实施方式中,速度前馈控制部24的内部配置中的速度侧边界速度输入部的功能与第二实施方式中的速度前馈控制部24的内部配置中的速度侧边界速度输入部的功能不同。具体地,如图18和图19的示例中所示,响应于所接收的高阶指令速度Vv而发生的触发状态与图5至图8的示例中所示的第二实施方式中的触发状态不同。
将参照图17来描述速度前馈控制部24中的具有权重学习功能的网络的配置。如图17所示,第五实施方式中的速度前馈控制部24包括简单感知器242A。该简单感知器242A包括输入层24AA、速度侧第一权重学习部24G和输出层24C。注意,速度侧第一权重学习部24G和输出层24C的功能与第一实施方式和第二实施方式中已经描述的功能相同。因此,将不描述速度侧第一权重学习部24G和输出层24C。图17所示的第五实施方式中的速度前馈控制部与图3所示的第一实施方式和第二实施方式中的速度前馈控制部的不同之处在于:未设置输入处理部241,并且速度侧边界速度输入部K[m]变为速度侧边界速度输入部H[m]。在下文中,将主要对不同点进行描述。
将参照图17来描述简单感知器242A中的输入层24AA。如图17所示,简单感知器242A中的输入层24AA包括速度侧加速度输入部H[1]、速度侧速度输入部H[2]和速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]。
速度侧加速度输入部H[1]接收高阶指令加速度αv,并且输出所接收的高阶指令加速度αv作为速度侧加速度输出。速度侧加速度输入部H[1]的功能与第一实施方式和第二实施方式中的速度侧加速度输入部K[1]的功能相同。
速度侧速度输入部H[2]接收高阶指令速度Vv,并且输出所接收的高阶指令速度Vv作为速度侧速度输出。速度侧速度输入部H[2]与第一实施方式和第二实施方式中的速度侧正速度输入部K[2]和速度侧负速度输入部K[3]的不同之处在于:不对正速度和负速度彼此进行区分。
速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]被准备成分别与图4所示的多个边界速度对应。在图4的示例中,多个速度范围包括:从边界速度-V0n至-V0(n-1)的速度范围至边界速度-V02至-V01的速度范围以及从边界速度V11至V12的速度范围至边界速度V1(n-1)至V1n的速度范围。速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]被准备成分别与多个边界速度对应。速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]接收高阶指令速度Vv,并且作为与所接收的高阶指令速度Vv对应的部的速度侧边界速度输入部输出速度侧边界速度输出。从输入部H[1]、H[2]以及H[4]至H[j+(n-1)]输出的速度侧加速度输出、速度侧速度输出和速度侧边界速度输出统称为速度侧第一输出24L1。注意,图17中的速度侧边界速度输入部H[4]与图4中的边界速度-V0n至-V0(n-1)的速度范围对应(图4中未示出-V0(n-1))。另外,图17中的速度侧边界速度输入部H[j-1]与图4所示的边界速度-V03至-V02的速度范围对应,并且速度侧边界速度输入部H[j+2]与图4所示的边界速度V12至V13的速度范围对应。此外,图17中的速度侧边界速度输入部H[j+(n-1)]与图4中的边界速度V1(n-1)至V1n的速度范围对应(图4中未示出V1(n-1))。
将参照图18和图19来描述简单感知器242A中的输入层24AA的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]的触发状态的示例。图18示出了以下示例:所接收的高阶指令速度Vv为正(>0)并且高阶指令速度Vv大于边界速度V12且小于边界速度V13(边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13)。图18示出了每个速度范围具有函数A的示例。在图18的上半部分的曲线图中,将横轴设置为X轴,将纵轴设置为Y轴。在这种情况下,函数A是连接函数A所属的速度范围中的位置(X,Y)=(下限边界速度,0)与位置(X,Y)=(上限边界速度,1.0)的线性比例函数。函数A不包括(下限边界速度,0),但包括(上限边界速度,1.0)。例如,函数A在边界速度V12至边界速度V13的速度范围中不包括(下限边界速度V12,0)(由白圈表示),但包括(上限边界速度V13,1.0)(由黑圈表示)。
图18示出了以下示例:高阶指令速度Vv为正(>0),高阶指令速度Vv大于边界速度V12且小于边界速度V13(边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13),并且与高阶指令速度Vv对应的函数A的值为0.6(函数A是在边界速度V12至V13的速度范围中的函数A)。在这种情况下,如图18所示,与边界速度V12至V13的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+2]输出速度侧边界速度输出=0.6作为速度侧边界速度输出,速度侧边界速度输入部H[j+2]用作与高阶指令速度Vv对应的部。作为不与高阶指令速度Vv对应的部的与边界速度V11至V12的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+1]以及不与高阶指令速度Vv对应的速度侧边界速度输入部H[j+3]至H[j+(n-1)]不进行任何输出。另外,由于图18示出了高阶指令速度Vv为正(>0)的情况的示例,因此,与高阶指令速度Vv为负(<0)的情况对应的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j]不进行任何输出。例如,在高阶指令速度Vv=V13的情况下,与边界速度V12至V13的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+2]输出1.0作为速度侧边界速度输出。在高阶指令速度Vv=V12的情况下,与边界速度V11至V12的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+1]输出1.0作为速度侧边界速度输出。因此,速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]各自具有确定是否输出速度侧边界速度输出的功能以及计算速度侧边界速度输出的值的功能。
图19示出了以下示例:所接收的高阶指令速度Vv为负(<0),高阶指令速度Vv大于边界速度-V03且小于边界速度-V02(边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02),以及每个速度范围具有函数A。在图19的上半部分的曲线图中,将横轴设置为X轴,将纵轴设置为Y轴。在这种情况下,函数A是连接函数A所属的速度范围中的位置(X,Y)=(下限边界速度,-1.0)与位置(X,Y)=(上限边界速度,0)的线性比例函数,函数A包括(下限边界速度,-1.0),但不包括(上限边界速度,0)。例如,函数A在边界速度-V03至边界速度-V02的速度范围中包括(下限边界速度-V03,-1.0)(由黑圈表示),但不包括(上限边界速度-V02,0)(由白圈表示)。
图19示出了以下示例:高阶指令速度Vv为负(<0),高阶指令速度Vv大于边界速度-V03且小于边界速度-V02(边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02),并且与高阶指令速度Vv对应的函数A的值为-0.3(函数A是在边界速度-V03至-V02的速度范围中的函数A)。在这种情况下,如图19所示,与边界速度-V03至-V02的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j-1]输出速度侧边界速度输出=-0.3作为速度侧边界速度输出,速度侧边界速度输入部H[j-1]用作与高阶指令速度Vv对应的部。作为不与高阶指令速度Vv对应的部的分别与从边界速度-V0n至-V0(n-1)的速度范围至边界速度-V04至-V03的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j-2]以及不与高阶指令速度Vv对应的速度侧边界速度输入部H[j]不进行任何输出。另外,由于图19示出了高阶指令速度Vv为负(<0)的情况的示例,因此,与高阶指令速度Vv为正(>0)的情况对应的速度侧边界速度输入部H[j+1]至H[j+(n-1)]不进行任何输出。例如,在高阶指令速度Vv=-V03的情况下,与边界速度-V03至-V02的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j-1]输出-1.0作为速度侧边界速度输出。在高阶指令速度Vv=-V02的情况下,与边界速度-V02至-V01的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j]输出-1.0作为速度侧边界速度输出。因此,速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]各自具有确定是否输出速度侧边界速度输出的功能以及计算速度侧边界速度输出的值的功能。
在第五实施方式中的电动机控制装置的简单感知器242A(见图17)中,第二实施方式中的电动机控制装置的简单感知器242(见图3)中的输入处理部241的功能被集成到输入层24AA中,并且未设置输入处理部241。另外,第二实施方式中的速度侧正速度输入部K[2]和速度侧负速度输入部K[3]被集成到速度侧速度输入部H[2]中。因此,与第二实施方式中的电动机控制装置相比,第五实施方式中的电动机控制装置的配置被简化,并且其处理负荷减小。在第二实施方式中,多个边界速度触发部触发。这使得可以从多个边界速度输入部输出多个边界速度输出。因此,提供了速度连续性,并且任意速度处的速度偏差小。在第五实施方式中,仅可以从一个边界速度输入部输出一个边界速度输出。因此,发生速度不连续性。虽然配置被简化,但是速度偏差可能略微增大。
接下来,将参照图14、图17、图20和图21来描述第六实施方式中的电动机控制装置92U。与第五实施方式类似,第六实施方式中的电动机控制装置与图14和图3所示的第二实施方式中的电动机控制装置的不同之处在于:速度前馈控制部24的内部配置从图3所示的配置变为图17所示的配置。另外,在第六实施方式中,速度前馈控制部24的内部配置中的速度侧边界速度输入部的功能与第二实施方式中的速度前馈控制部24的内部配置中的速度侧边界速度输入部的功能不同。如图20和图21的示例中所示,响应于所接收的高阶指令速度Vv而发生的触发状态与图18和图19的示例中所示的第五实施方式中的响应于所接收的高阶指令速度Vv而发生的触发状态不同(第六实施方式与第五实施方式的不同之处在于用函数B代替函数A)。在下文中,将主要对不同点进行描述。
将参照图20和图21来描述简单感知器242A中的输入层24AA的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]的触发状态的示例。图20示出了以下示例:所接收的高阶指令速度Vv为正(>0)、高阶指令速度Vv大于边界速度V12且小于边界速度V13(边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13),并且每个速度范围具有函数B。在图20的上半部分的曲线图中,将横轴设置为X轴,将纵轴设置为Y轴。在这种情况下,函数B是连接函数B所属的速度范围中的位置(X,Y)=(下限边界速度,1.0)与位置(X,Y)=(上限边界速度,0)的线性比例函数,函数B包括(下限边界速度,1.0),但不包括(上限边界速度,0)。例如,函数B在边界速度V12至边界速度V13的速度范围中包括(下限边界速度V12,1.0)(由黑圈表示),但不包括(上限边界速度V13,0)(由白圈表示)。
图20示出了以下示例:高阶指令速度Vv为正(>0)、高阶指令速度Vv大于边界速度V12且小于边界速度V13(边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13),并且与高阶指令速度Vv对应的函数B的值为0.4(函数B是在边界速度V12至V13的速度范围中的函数B)。在这种情况下,如图20所示,与边界速度V12至V13的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+2]输出速度侧边界速度输出=0.4作为速度侧边界速度输出,速度侧边界速度输入部H[j+2]用作与高阶指令速度Vv对应的部。作为不与高阶指令速度Vv对应的部的与边界速度V11至V12的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+1]以及不与高阶指令速度Vv对应的速度侧边界速度输入部H[j+3]至H[j+(n-1)]不进行任何输出。另外,由于图20示出了高阶指令速度Vv为正(>0)的情况的示例,因此,与高阶指令速度Vv为负(<0)的情况对应的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j]不进行任何输出。例如,在高阶指令速度Vv=V12的情况下,与边界速度V12至V13的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+2]输出1.0作为速度侧边界速度输出。在高阶指令速度Vv=V13的情况下,与边界速度V13至V14的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+3]输出1.0作为速度侧边界速度输出。因此,速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]各自具有确定是否输出速度侧边界速度输出的功能以及计算速度侧边界速度输出的值的功能。
图21示出了以下示例:所接收的高阶指令速度Vv为负(<0)、高阶指令速度Vv大于边界速度-V03且小于边界速度-V02(边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02),并且每个速度范围具有函数B。在图21的上半部分的曲线图中,将横轴设置为X轴,将纵轴设置为Y轴。在这种情况下,函数B是连接函数B所属的速度范围中的位置(X,Y)=(下限边界速度,0)与位置(X,Y)=(上限边界速度,-1.0)的线性比例函数,函数B不包括(下限边界速度,0),但包括(上限边界速度,-1.0)。例如,函数B在边界速度-V03至边界速度-V02的速度范围中不包括(下限边界速度-V03,0)(由白圈表示),但包括(上限边界速度-V02,-1.0)(由黑圈表示)。
图21示出了以下示例:高阶指令速度Vv为负(<0)、高阶指令速度Vv大于边界速度-V03且小于边界速度-V02(边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02),并且与高阶指令速度Vv对应的函数B的值为-0.7(函数B是在边界速度-V03至-V02的速度范围中的函数B)。在这种情况下,如图21所示,与边界速度-V03至-V02的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j-1]输出速度侧边界速度输出=-0.7作为速度侧边界速度输出,速度侧边界速度输入部H[j-1]用作与高阶指令速度Vv对应的部。作为不与高阶指令速度Vv对应的部的分别与从边界速度-V0n至-V0(n-1)的速度范围至边界速度-V04至-V03的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j-2]以及不与高阶指令速度Vv对应的速度侧边界速度输入部H[j]不进行任何输出。另外,由于图21示出了高阶指令速度Vv为负(<0)的情况的示例,因此,与高阶指令速度Vv为正(>0)的情况对应的速度侧边界速度输入部H[j+1]至H[j+(n-1)]不进行任何输出。例如,在高阶指令速度Vv=-V02的情况下,与边界速度-V03至-V02的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j-1]输出-1.0作为速度侧边界速度输出。在高阶指令速度Vv=-V03的情况下,与边界速度-V04至-V03的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j-2]输出-1.0作为速度侧边界速度输出。因此,速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]各自具有确定是否输出速度侧边界速度输出的功能以及计算速度侧边界速度输出的值的功能。
与第五实施方式类似,在第六实施方式中的电动机控制装置的简单感知器242A(见图17)中,第二实施方式中的电动机控制装置的简单感知器242(见图3)中的输入处理部241的功能被集成到输入层24AA中,并且未设置输入处理部241。另外,第二实施方式中的速度侧正速度输入部K[2]和速度侧负速度输入部K[3]被集成到速度侧速度输入部H[2]中。因此,与第五实施方式类似,与第二实施方式中的电动机控制装置相比,第六实施方式中的电动机控制装置的配置被简化,并且其处理负荷减小。另外,与第五实施方式类似,在第六实施方式中,仅可以从一个边界速度输入部输出一个边界速度输出。因此,发生速度不连续性。虽然配置被简化,但是速度偏差可能略微增大。
接下来,将参照图14、图17、图22和图23来描述第七实施方式中的电动机控制装置92U。与第五实施方式类似,第七实施方式中的电动机控制装置与图14和图3所示的第二实施方式中的电动机控制装置的不同之处在于:速度前馈控制部24的内部配置从图3所示的配置变为图17所示的配置。另外,在第七实施方式中,速度前馈控制部24的内部配置中的速度侧边界速度输入部的功能与第二实施方式中的速度前馈控制部24的内部配置中的速度侧边界速度输入部的功能不同。如图22和图23的示例中所示,响应于所接收的高阶指令速度Vv而发生的触发状态与图18和图19的示例中所示的第五实施方式中的响应于所接收的高阶指令速度Vv而发生的触发状态不同(第七实施方式与第五实施方式的不同之处在于用函数C代替函数A)。在下文中,将主要对不同点进行描述。
将参照图22和图23来描述简单感知器242A中的输入层24AA的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]的触发状态的示例。图22示出了以下示例:所接收的高阶指令速度Vv为正(>0),高阶指令速度Vv大于边界速度V12且小于边界速度V13(边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13),并且每个速度范围具有函数C。在图22的上半部分的曲线图中,将横轴设置为X轴,将纵轴设置为Y轴。在这种情况下,函数C是顺序连接函数C所属的速度范围中的位置(X,Y)=(下限边界速度,0)、位置(X,Y)=(下限边界速度与上限边界速度之间的中心,1.0)以及位置(X,Y)=(上限边界速度,0)的呈等腰三角形形状(没有底边)的函数,函数C不包括(下限边界速度,0),但包括(上限边界速度,0)。例如,函数C在边界速度V12至边界速度V13的速度范围中不包括(下限边界速度V12,0)(由白圈表示),但包括(上限边界速度V13,0)(由黑圈表示)。
图22示出了以下示例:高阶指令速度Vv为正(>0),高阶指令速度Vv大于边界速度V12且小于边界速度V13(边界速度V12<高阶指令速度Vv<边界速度V13),并且与高阶指令速度Vv对应的函数C的值为0.8(函数C是在边界速度V12至V13的速度范围中的函数C)。在这种情况下,如图22所示,与边界速度V12至V13的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+2]输出速度侧边界速度输出=0.8作为速度侧边界速度输出,速度侧边界速度输入部H[j+2]用作与高阶指令速度Vv对应的部。作为不与高阶指令速度Vv对应的部的与边界速度V11至V12的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+1]以及不与高阶指令速度Vv对应的速度侧边界速度输入部H[j+3]至H[j+(n-1)]不进行任何输出。另外,由于图22示出了高阶指令速度Vv为正(>0)的情况的示例,因此,与高阶指令速度Vv为负(<0)的情况对应的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j]不进行任何输出。例如,在高阶指令速度Vv=V13的情况下,与边界速度V12至V13的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+2]输出0作为速度侧边界速度输出。在高阶指令速度Vv=V12的情况下,与边界速度V11至V12的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j+1]输出0作为速度侧边界速度输出。如上所述,速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]各自具有确定是否输出速度侧边界速度输出的功能以及计算速度侧边界速度输出的值的功能。
图23示出了所接收的高阶指令速度Vv为负(<0)且边界速度-V03负<高阶指令速度Vv<边界速度-V02的示例以及每个速度范围具有函数C的示例。在图23的上半部分的曲线图中,将横轴设置为X轴,将纵轴设置为Y轴。在这种情况下,函数C是顺序连接函数C所属的速度范围中的位置(X,Y)=(下限边界速度,0)、位置(X,Y)=(下限边界速度与上限边界速度之间的中心,-1.0)以及位置(X,Y)=(上限边界速度,0)的呈等腰三角形形状(除底边以外)的函数,函数C包括(下限边界速度,0),但不包括(上限边界速度,0)。例如,函数C在从边界速度-V03至边界速度-V02的速度范围中包括(下限边界速度-V03,0)(由黑圈表示),但不包括(上限边界速度-V02,0)(由白圈表示)。
图23示出了以下示例:高阶指令速度Vv为负(<0),高阶指令速度Vv大于边界速度-V03且小于边界速度-V02(边界速度-V03<高阶指令速度Vv<边界速度-V02),并且与高阶指令速度Vv对应的函数C的值为-0.6(函数C是在边界速度-V03至-V02的速度范围内的函数C)。在这种情况下,如图23所示,与边界速度-V03至-V02的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j-1]输出速度侧边界速度输出=-0.6作为速度侧边界速度输出,速度侧边界速度输入部H[j-1]用作与高阶指令速度Vv对应的部。作为不与高阶指令速度Vv对应的部的分别与从边界速度-V0n至-V0(n-1)的速度范围至边界速度-V04至-V03的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[4]至H[j-2]以及不与高阶指令速度Vv对应的速度侧边界速度输入部H[j]不进行任何输出。另外,由于图23示出了高阶指令速度Vv为负(<0)的情况的示例,因此,与高阶指令速度Vv为正(>0)的情况对应的速度侧边界速度输入部H[j+1]至H[j+(n-1)]不进行任何输出。例如,在高阶指令速度Vv=-V03的情况下,与边界速度-V03至-V02的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j-1]输出0作为速度侧边界速度输出。在高阶指令速度Vv=-V02的情况下,与边界速度-V02至-V01的速度范围对应的速度侧边界速度输入部H[j]输出0作为速度侧边界速度输出。因此,速度侧边界速度输入部H[4]至H[j+(n-1)]各自具有确定是否输出速度侧边界速度输出的功能以及计算速度侧边界速度输出的值的功能。
与第五实施方式类似,在第七实施方式中的电动机控制装置的简单感知器242A(见图17)中,第二实施方式中的电动机控制装置的简单感知器242(见图3)中的输入处理部241的功能被集成到输入层24AA中,并且未设置输入处理部241。另外,第二实施方式中的速度侧正速度输入部K[2]和速度侧负速度输入部K[3]被集成到速度侧速度输入部H[2]中。因此,与第五实施方式类似,与第二实施方式中的电动机控制装置相比,第七实施方式中的电动机控制装置的配置被简化,并且其处理负荷减小。另外,与第五实施方式类似,在第七实施方式中,仅可以从一个边界速度输入部输出一个边界速度输出。因此,发生速度不连续性。虽然配置被简化,但是速度偏差可能略微增大。
本发明的电动机控制装置92U不限于上述实施方式中已经描述的配置、上述实施方式中的速度前馈控制部的配置、位置前馈控制部的配置等。在不偏离本发明的范围的情况下,可以对上述实施方式进行各种修改、添加、删除。
在上述实施方式的描述中,基于指令位置从速度侧输入速度计算部22(位置侧输入速度计算部12)输出高阶指令速度Vv(高阶指令速度Vp)。然而,在另一实施方式中,可以从自动机械控制装置60直接输出高阶指令速度。另外,在上述实施方式的描述中,基于高阶指令速度Vv(高阶指令速度Vp)从速度侧输入加速度计算部23(位置侧输入加速度计算部13)输出高阶指令加速度αv(高阶指令加速度αp)。然而,在另一实施方式中,可以从自动机械控制装置60直接输出高阶指令加速度。
在上述实施方式中,正态分布函数用作速度侧边界速度触发部24F和位置侧边界速度触发部14F中的每一个中的指定分布函数。然而,当使用分布函数时,分布函数不限于正态分布函数,而且可以使用各种分布函数中的任意分布函数。类似地,第五实施方式至第七实施方式中的函数A、函数B和函数C不限于在第五实施方式至第七实施方式中已经描述的函数A、函数B和函数C,而且可以将各种函数用作函数A、函数B和函数C。
在上述实施方式中已经描述的各个电动机控制装置不限于用于自动机械的电动机控制装置,而且可以应用于在各种类型的设备中控制指定构件的位置的电动机控制装置。
上述实施方式中的每个表述,如“等于或大于(≥)”、“等于或小于(≤)”、“大于(>)”以及“小于(<)”,可以包括等号或者可以不包括等号。
Claims (12)
1.一种电动机控制装置,被配置成通过使用电动机和位置检测单元来控制受控对象的位置,所述电动机使所述受控对象的位置移动,所述位置检测单元检测与所述电动机相关的位置,所述电动机控制装置的特征在于包括:
位置偏差计算部(10),其计算位置偏差,所述位置偏差是对于所述电动机的指令位置与基于来自所述位置检测单元的检测信号的实际位置之间的偏差;
位置反馈控制部(11),其根据所述位置偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令速度;
速度偏差计算部(20),其计算速度偏差,所述速度偏差是对于所述电动机的包括所述第一暂定指令速度的低阶指令速度与基于来自所述位置检测单元的所述检测信号的实际速度之间的偏差;
速度反馈控制部(21),其根据所述速度偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令电流;
速度前馈控制部(24),其根据与所述低阶指令速度不同的高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令电流;
电流相加计算部(25),其将所述第一暂定指令电流与所述第二暂定指令电流相加并且输出指令电流;以及
电流输出部(43),其基于所述指令电流输出用于所述电动机的驱动电流,其中,
所述速度前馈控制部(24)包括:速度侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且输出所接收的高阶指令加速度作为速度侧加速度输出;速度侧速度输入部,其接收所述高阶指令速度并且输出所接收的高阶指令速度作为速度侧速度输出;多个速度侧边界速度输入部,所述多个速度侧边界速度输入部被准备成分别与多个边界速度对应,接收所述高阶指令速度,并且输出来自与所述高阶指令速度对应的速度侧边界速度输入部的速度侧边界速度输出,所述多个边界速度是多个预设相邻速度范围的边界处的速度,所述多个预设相邻速度范围是通过对相对于所述高阶指令速度的速度范围被限定的限定速度范围进行划分而获得的;速度侧第一权重学习部,其根据所述速度偏差来改变多个速度侧第一学习权重,所述速度侧第一学习权重分别与速度侧第一输出对应,所述速度侧第一输出包括所述速度侧加速度输出、所述速度侧速度输出和所述速度侧边界速度输出;以及速度侧输出部,其输出通过对多个速度侧第一乘积值进行求和而获得的值作为所述第二暂定指令电流,所述多个速度侧第一乘积值是通过将所述速度侧第一输出与分别对应于所述速度侧第一输出的所述速度侧第一学习权重相乘而获得的。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置,其中,
具有速度-物理现象特性并且被认为具有非线性特性的所述限定速度范围被划分为下述速度范围,所述速度范围中的每个速度范围均被认为具有线性特性,其中,所述速度-物理现象特性表示速度与指定物理现象之间的关系,所述指定物理现象包括所述受控对象被移动时的摩擦;以及
所述速度范围的边界处的速度被设置为所述边界速度。
3.一种电动机控制装置,被配置成通过使用电动机和位置检测单元来控制受控对象的位置,所述电动机使所述受控对象的位置移动,所述位置检测单元检测与所述电动机相关的位置,所述电动机控制装置的特征在于包括:
位置偏差计算部(10),其计算位置偏差,所述位置偏差是对于所述电动机的指令位置与基于来自所述位置检测单元的检测信号的实际位置之间的偏差;
位置反馈控制部(11),其根据所述位置偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令速度;
速度偏差计算部(20),其计算速度偏差,所述速度偏差是对于所述电动机的包括所述第一暂定指令速度的低阶指令速度与基于来自所述位置检测单元的所述检测信号的实际速度之间的偏差;
速度反馈控制部(21),其根据所述速度偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令电流;
速度前馈控制部(24),其根据与所述低阶指令速度不同的高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令电流;
电流相加计算部(25),其将所述第一暂定指令电流与所述第二暂定指令电流相加并且输出指令电流;以及
电流输出部(43),其基于所述指令电流输出用于所述电动机的驱动电流,其中,
所述速度前馈控制部(24)包括:速度侧正/负速度触发部,其接收所述高阶指令速度,当所接收的高阶指令速度为正时输出速度侧正速度输出值,而当所接收的高阶指令速度为负时输出速度侧负速度输出值;速度侧边界速度触发部,其具有多个边界速度,接收所述高阶指令速度,并且输出来自所述多个边界速度当中的下述边界速度的速度侧边界速度输出值,所述边界速度中的每个边界速度相对于所述高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差的速度差,所述速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值基于相对于所述高阶指令速度的所述速度差,并且所述多个边界速度是多个预设相邻速度范围的边界处的速度,所述多个预设相邻速度范围是通过对相对于所述高阶指令速度的速度范围被限定的限定速度范围进行划分而获得的;速度侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且输出所接收的高阶指令加速度作为速度侧加速度输出;速度侧正速度输入部,其接收所述速度侧正速度输出值并且输出所接收的速度侧正速度输出值作为速度侧正速度输出;速度侧负速度输入部,其接收所述速度侧负速度输出值并且输出所接收的速度侧负速度输出值作为速度侧负速度输出;多个速度侧边界速度输入部,所述多个速度侧边界速度输入部被准备成分别与所述多个边界速度对应,接收所述速度侧边界速度输出值,并且输出所接收的速度侧边界速度输出值作为多个速度侧边界速度输出;速度侧第一权重学习部,其根据所述速度偏差来改变多个速度侧第一学习权重,所述速度侧第一学习权重分别与速度侧第一输出对应,所述速度侧第一输出包括所述速度侧加速度输出、所述速度侧正速度输出、所述速度侧负速度输出和所述多个速度侧边界速度输出;以及速度侧输出部,其输出通过对多个速度侧第一乘积值进行求和而获得的值作为所述第二暂定指令电流,所述多个速度侧第一乘积值是通过将所述速度侧第一输出与分别对应于所述速度侧第一输出的所述速度侧第一学习权重相乘而获得的。
4.根据权利要求3所述的电动机控制装置,其特征在于还包括:
位置前馈控制部,其根据所述高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令速度;以及
速度相加计算部,其将所述第一暂定指令速度与所述第二暂定指令速度相加并且输出所述低阶指令速度,其中,
所述位置前馈控制部包括:位置侧正/负速度触发部,其接收所述高阶指令速度,当所接收的高阶指令速度为正时输出位置侧正速度输出值,而当所接收的高阶指令速度为负时输出位置侧负速度输出值;位置侧边界速度触发部,其具有多个边界速度,接收所述高阶指令速度,并且输出来自所述多个边界速度当中的下述边界速度的位置侧边界速度输出值,所述边界速度中的每个边界速度相对于所述高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差的速度差,所述位置侧边界速度输出值中的每个位置侧边界速度输出值基于相对于所述高阶指令速度的所述速度差;位置侧加速度输入部,其接收所述高阶指令加速度并且输出所接收的高阶指令加速度作为位置侧加速度输出;位置侧正速度输入部,其接收所述位置侧正速度输出值并且输出所接收的位置侧正速度输出值作为位置侧正速度输出;位置侧负速度输入部,其接收所述位置侧负速度输出值并且输出所接收的位置侧负速度输出值作为位置侧负速度输出;多个位置侧边界速度输入部,所述多个位置侧边界速度输入部被准备成分别与所述多个边界速度对应,接收所述位置侧边界速度输出值,并且输出所接收的位置侧边界速度输出值作为多个位置侧边界速度输出;位置侧第一权重学习部,其根据所述位置偏差来改变多个位置侧第一学习权重,所述位置侧第一学习权重分别与位置侧第一输出对应,所述位置侧第一输出包括所述位置侧加速度输出、所述位置侧正速度输出、所述位置侧负速度输出和所述多个位置侧边界速度输出;以及位置侧输出部,其输出通过对多个位置侧第一乘积值进行求和而获得的值作为所述第二暂定指令速度,所述多个位置侧第一乘积值是通过将所述位置侧第一输出与分别对应于所述位置侧第一输出的所述位置侧第一学习权重相乘而获得的。
5.根据权利要求3或4所述的电动机控制装置,其中,
具有速度-物理现象特性并且被认为具有非线性特性的所述限定速度范围被划分为下述速度范围,所述速度范围中的每个速度范围均被认为具有线性特性,所述速度-物理现象特性表示速度与指定物理现象之间的关系,所述指定物理现象包括所述受控对象被移动时的摩擦;以及
所述速度范围的边界处的速度被设置为所述边界速度。
6.根据权利要求3或4所述的电动机控制装置,其中,
所述速度侧边界速度触发部具有指定分布函数,并且使用所述分布函数来计算与下述速度对应的分布概率,所述速度与所述分布函数的中心相距所接收的高阶指令速度与所述边界速度中的每个边界速度之间的速度差,所述指定分布函数具有预设速度宽度作为扩展宽度;
所述速度侧边界速度触发部仅在与所计算的不为零的分布概率对应的边界速度处触发;以及
当所述高阶指令速度为正时,所述速度侧边界速度触发部输出基于所计算的分布概率的正值作为与触发的边界速度对应的速度侧边界速度输出值,而当所述高阶指令速度为负时,所述速度侧边界速度触发部输出基于所计算的分布概率的负值作为与触发的边界速度对应的速度侧边界速度输出值。
7.根据权利要求4所述的电动机控制装置,其中,
所述位置侧边界速度触发部具有指定分布函数,并且使用所述分布函数来计算与下述速度对应的分布概率,所述速度与所述分布函数的中心相距所接收的高阶指令速度与所述边界速度中的每个边界速度之间的速度差,所述指定分布函数具有预设速度宽度作为扩展宽度;
所述位置侧边界速度触发部仅在与所计算的不为零的分布概率对应的边界速度处触发;以及
当所述高阶指令速度为正时,所述位置侧边界速度触发部输出基于所计算的分布概率的正值作为与触发的边界速度对应的位置侧边界速度输出值,而当所述高阶指令速度为负时,所述位置侧边界速度触发部输出基于所计算的分布概率的负值作为与触发的边界速度对应的位置侧边界速度输出值。
8.一种电动机控制装置,被配置成通过使用电动机和位置检测单元来控制受控对象的位置,所述电动机使所述受控对象的位置移动,所述位置检测单元检测与所述电动机相关的位置,所述电动机控制装置的特征在于包括:
位置偏差计算部(10),其计算位置偏差,所述位置偏差是对于所述电动机的指令位置与基于来自所述位置检测单元的检测信号的实际位置之间的偏差;
位置反馈控制部(11),其根据所述位置偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令速度;
速度偏差计算部(20),其计算速度偏差,所述速度偏差是对于所述电动机的包括所述第一暂定指令速度的低阶指令速度与基于来自所述位置检测单元的所述检测信号的实际速度之间的偏差;
速度反馈控制部(21),其根据所述速度偏差来执行反馈控制并且输出第一暂定指令电流;
速度前馈控制部(24),其根据与所述低阶指令速度不同的高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令电流;
电流相加计算部(25),其将所述第一暂定指令电流与所述第二暂定指令电流相加并且输出指令电流;以及
电流输出部(43),其基于所述指令电流输出用于所述电动机的驱动电流,其中,
所述速度前馈控制部(24)包括:速度侧正/负速度触发部,其接收所述高阶指令速度,当所接收的高阶指令速度为正时输出速度侧正速度输出值,而当所接收的高阶指令速度为负时输出速度侧负速度输出值;速度侧边界速度触发部,其具有多个边界速度,接收所述高阶指令速度,并且输出来自所述多个边界速度当中的下述边界速度的速度侧边界速度输出值,所述边界速度中的每个边界速度相对于所述高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差的速度差,所述速度侧边界速度输出值中的每个速度侧边界速度输出值基于相对于所述高阶指令速度的所述速度差,并且所述多个边界速度是多个预设相邻速度范围的边界处的速度,所述多个预设相邻速度范围是通过对相对于所述高阶指令速度的速度范围被限定的限定速度范围进行划分而获得的;速度侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且将所接收的高阶指令加速度作为速度侧加速度输出而输出至预先准备的多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部;速度侧正速度输入部,其接收所述速度侧正速度输出值并且将所接收的速度侧正速度输出值作为速度侧正速度输出而输出至所述多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部;速度侧负速度输入部,其接收所述速度侧负速度输出值并且将所接收的速度侧负速度输出值作为速度侧负速度输出而输出至所述多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部;多个速度侧边界速度输入部,所述多个速度侧边界速度输入部被准备成分别与所述多个边界速度对应,接收所述速度侧边界速度输出值,并且将所接收的速度侧边界速度输出值作为多个速度侧边界速度输出而输出至所述多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部;速度侧第一权重学习部,其根据所述速度偏差来改变多个速度侧第一学习权重,所述多个速度侧第一学习权重分别与速度侧第一输出对应,所述速度侧第一输出包括所述速度侧加速度输出、所述速度侧正速度输出、所述速度侧负速度输出和所述多个速度侧边界速度输出;所述多个速度侧计算部,所述多个速度侧计算部中的每个速度侧计算部输出通过对多个速度侧第一乘积值进行求和而获得的值作为速度侧第二输出,所述多个速度侧第一乘积值是通过将所述速度侧第一输出与分别对应于所述速度侧第一输出的所述速度侧第一学习权重相乘而获得的;速度侧第二权重学习部,其根据所述速度偏差来改变多个速度侧第二学习权重,所述多个速度侧第二学习权重分别与所述速度侧第二输出对应;以及速度侧输出部,其输出通过对多个速度侧第二乘积值进行求和而获得的值作为所述第二暂定指令电流,所述多个速度侧第二乘积值是通过将所述速度侧第二输出与分别对应于所述速度侧第二输出的所述速度侧第二学习权重相乘而获得的。
9.根据权利要求8所述的电动机控制装置,其特征在于还包括:
位置前馈控制部,其根据所述高阶指令速度来执行前馈控制并且输出第二暂定指令速度;以及
速度相加计算部,其将所述第一暂定指令速度与所述第二暂定指令速度相加并且输出所述低阶指令速度,其中,
所述位置前馈控制部包括:位置侧正/负速度触发部,其接收所述高阶指令速度,当所接收的高阶指令速度为正时输出位置侧正速度输出值,而当所接收的高阶指令速度为负时输出位置侧负速度输出值;位置侧边界速度触发部,其具有所述多个边界速度,接收所述高阶指令速度,并且输出来自所述多个边界速度当中的下述边界速度的位置侧边界速度输出值,所述边界速度中的每个边界速度相对于所述高阶指令速度均具有等于或小于指定速度差的速度差,所述位置侧边界速度输出值中的每个位置侧边界速度输出值基于相对于所述高阶指令速度的所述速度差;位置侧加速度输入部,其接收高阶指令加速度并且将所接收的高阶指令加速度作为位置侧加速度输出而输出至预先准备的多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部;位置侧正速度输入部,其接收所述位置侧正速度输出值并且将所接收的位置侧正速度输出值作为位置侧正速度输出而输出至所述多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部;位置侧负速度输入部,其接收所述位置侧负速度输出值并且将所接收的位置侧负速度输出值作为位置侧负速度输出而输出至所述多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部;多个位置侧边界速度输入部,所述多个位置侧边界速度输入部被准备成分别与所述多个边界速度对应,接收所述位置侧边界速度输出值,并且将所接收的位置侧边界速度输出值作为多个位置侧边界速度输出而输出至所述多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部;位置侧第一权重学习部,其根据所述位置偏差来改变多个位置侧第一学习权重,所述多个位置侧第一学习权重分别与位置侧第一输出对应,所述位置侧第一输出包括所述位置侧加速度输出、所述位置侧正速度输出、所述位置侧负速度输出和所述多个位置侧边界速度输出;所述多个位置侧计算部,所述多个位置侧计算部中的每个位置侧计算部输出通过对多个位置侧第一乘积值进行求和而获得的值作为位置侧第二输出,所述多个位置侧第一乘积值是通过将所述位置侧第一输出与分别对应于所述位置侧第一输出的所述位置侧第一学习权重相乘而获得的;位置侧第二权重学习部,其根据所述位置偏差来改变多个位置侧第二学习权重,所述多个位置侧第二学习权重分别与所述位置侧第二输出对应;以及位置侧输出部,其输出通过对多个位置侧第二乘积值进行求和而获得的值作为所述第二暂定指令速度,所述多个位置侧第二乘积值是通过将所述位置侧第二输出与分别对应于所述位置侧第二输出的所述位置侧第二学习权重相乘而获得的。
10.根据权利要求8或9所述的电动机控制装置,其中,
具有速度-物理现象特性并且被认为具有非线性特性的所述限定速度范围被划分为下述速度范围,所述速度范围中的每个速度范围均被认为具有线性特性,所述速度-物理现象特性表示速度与指定物理现象之间的关系,所述指定物理现象包括所述受控对象被移动时的摩擦;以及
所述速度范围的边界处的速度被设置为所述边界速度。
11.根据权利要求8或9所述的电动机控制装置,其中,
所述速度侧边界速度触发部具有指定分布函数,并且使用所述分布函数来计算与下述速度对应的分布概率,所述速度与所述分布函数的中心相距所接收的高阶指令速度与所述边界速度中的每个边界速度之间的速度差,所述指定分布函数具有预设速度宽度作为扩展宽度;
所述速度侧边界速度触发部仅在与所计算的不为零的分布概率对应的边界速度处触发;以及
当所述高阶指令速度为正时,所述速度侧边界速度触发部输出基于所计算的分布概率的正值作为与触发的边界速度对应的速度侧边界速度输出值,而当所述高阶指令速度为负时,所述速度侧边界速度触发部输出基于所计算的分布概率的负值作为与触发的边界速度对应的速度侧边界速度输出值。
12.根据权利要求9所述的电动机控制装置,其中,
所述位置侧边界速度触发部具有指定分布函数,并且使用所述分布函数来计算与下述速度对应的分布概率,所述速度与所述分布函数的中心相距所接收的高阶指令速度与所述边界速度中的每个边界速度之间的速度差,所述指定分布函数具有预设速度宽度作为扩展宽度;
所述位置侧边界速度触发部仅在与所计算的不为零的分布概率对应的边界速度处触发;以及
当所述高阶指令速度为正时,所述位置侧边界速度触发部输出基于所计算的分布概率的正值作为与触发的边界速度对应的位置侧边界速度输出值,而当所述高阶指令速度为负时,所述位置侧边界速度触发部输出基于所计算的分布概率的负值作为与触发的边界速度对应的位置侧边界速度输出值。
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