JP2001249720A - Position controller - Google Patents

Position controller

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JP2001249720A
JP2001249720A JP2000062836A JP2000062836A JP2001249720A JP 2001249720 A JP2001249720 A JP 2001249720A JP 2000062836 A JP2000062836 A JP 2000062836A JP 2000062836 A JP2000062836 A JP 2000062836A JP 2001249720 A JP2001249720 A JP 2001249720A
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鉄明 長野
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啓 寺田
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雅彦 吉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To precisely adjust the fine model error of an object to be controlled while optimally holding a response to disturbance, and to realize quickly decidable control without exciting machine resonance by simple adjustment in a position controller for allowing a position command to follow up the actual position of the object to be controlled by using a model signal arithmetic unit. SOLUTION: This device is provided with a torque feedforward amplifier 10, a speed feedforward amplifier 11, and a position feedforward amplifier 12, and each torque feedforward gain αt, speed feedforward gain αv, and position feedforward gain αx can be independently set so as to be made independent of a speed proportional gain Kv, a position proportional gain Kx, and a position integral gain Ki. Thus, it is possible to reduce overshoot while optimally maintaining characteristics against disturbance, and to realize quickly decidable control by simple fine adjustment.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械などに
おいて電動機等のトルク発生器を用いて機械系の位置制
御を行う制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling the position of a mechanical system in a machine tool or the like using a torque generator such as an electric motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】モータなどのトルク発生器を用いて工作
機械などの位置制御を行う位置制御装置では、高速高精
度な位置決め制御を実現するために、機械共振を励起し
ないような制御が望まれ、また、整定時にオーバーシュ
ートを起こすとクーロン摩擦の影響で整定時間が長くな
るためオーバーシュートを起こさないような制御が望ま
れる。また、このような位置制御装置では、フィードフ
ォワードを用いて位置指令に対する追従性を高速化させ
ることが行われる。
2. Description of the Related Art In a position control device that performs position control of a machine tool or the like using a torque generator such as a motor, control that does not excite machine resonance is desired in order to realize high-speed and high-accuracy positioning control. Also, if overshoot occurs during settling, the settling time becomes longer due to the influence of Coulomb friction, so that control that does not cause overshoot is desired. In such a position control device, the speed of following the position command is increased by using feedforward.

【0003】図12は、例えば「計測と制御」vol.12,
p.1010〜p.1011に記載の第1の従来技術の位置制御装置
の構成を示すブロック図である。図12において、1は
トルク指令τrに応じたトルクを発生することにより機
械系を駆動する制御対象である。2は制御対象1の位置
である実位置xmを検出する位置検出器である。3は実
位置xmの微分信号である実速度vmを検出する速度検
出器である。4は位置指令xrを入力しモデル位置xa
とモデル速度vaとモデルトルクτaとを出力するモデ
ル信号演算部である。505はトルク指令演算部であ
る。506は位置補償器である。507は速度PI補償
器である。次に図12に示した第1の従来技術の動作に
ついて説明する。まず、制御対象1の特性について説明
する。制御対象1における発生トルクがトルク指令τr
に理想的に一致するとした場合、制御対象1の伝達特性
をG(s)と記述すると、トルク指令τrおよび外乱ト
ルクτdと実位置xmとの関係は次の式1で表される。
ただし、次式および以降においてsはラプラス演算子を
表す。 xm=G(s)・τr+G(s)・τd ・・・・(式1)
FIG. 12 shows, for example, “Measurement and Control” vol.
It is a block diagram which shows the structure of the position control apparatus of the 1st prior art described in p.1010-p.1011. In FIG. 12, reference numeral 1 denotes a control object that drives a mechanical system by generating a torque according to a torque command τr. Reference numeral 2 denotes a position detector that detects the actual position xm that is the position of the control target 1. Reference numeral 3 denotes a speed detector which detects an actual speed vm which is a differential signal of the actual position xm. 4 inputs a position command xr and outputs a model position xa
And a model signal calculating unit for outputting the model speed va and the model torque τa. Reference numeral 505 denotes a torque command calculation unit. 506 is a position compensator. 507 is a speed PI compensator. Next, the operation of the first prior art shown in FIG. 12 will be described. First, the characteristics of the control target 1 will be described. The torque generated in the control target 1 is equal to the torque command τr.
If the transfer characteristic of the controlled object 1 is described as G (s), the relationship between the torque command τr and the disturbance torque τd and the actual position xm is expressed by the following equation 1.
Here, s represents a Laplace operator in the following equation and thereafter. xm = G (s) · τr + G (s) · τd (1)

【0004】また、制御対象1が完全な剛体機械である
と考えると、制御対象1の伝達特性G(s)は次の式2
で表される。 G(s)=1/(J・s2) ・・・・(式2)
[0004] Further, assuming that the controlled object 1 is a completely rigid machine, the transfer characteristic G (s) of the controlled object 1 is given by the following equation (2).
It is represented by G (s) = 1 / (J · s 2 ) (Equation 2)

【0005】しかしながら実際の制御対象には機械共振
や摩擦などのモデル誤差が存在し、例えば摩擦係数fの
粘性摩擦が存在する場合の制御対象の伝達特性G(s)
は次の式3となる。 G(s)=1/(J・s2+f・s) ・・・・(式3)
However, a model error such as mechanical resonance or friction exists in an actual controlled object. For example, when there is viscous friction having a friction coefficient f, the transfer characteristic G (s) of the controlled object is present.
Becomes the following Expression 3. G (s) = 1 / (J · s 2 + f · s) (3)

【0006】次にモデル信号演算部4の動作について説
明する。モデル信号演算部4は外部から位置制御装置に
与える位置指令xrを入力し、ローパス特性であるモデ
ル伝達特性Ga(s)の伝達関数演算に基づくモデル位
置xaと、モデル位置xaの微分信号であるモデル速度
vaと、モデル速度vaの微分信号であるモデル加速度
aaと、予め推定した制御対象のイナーシャ値であるモ
デルイナーシャJaをモデル加速度aaに乗じた信号で
あるモデルトルクτaを演算し、上記のモデル位置xa
とモデル速度vaとモデルトルクτaとを出力する。
Next, the operation of the model signal calculation section 4 will be described. The model signal calculation unit 4 receives a position command xr externally applied to the position control device, and is a model signal xa based on a transfer function calculation of a model transfer characteristic Ga (s), which is a low-pass characteristic, and a differential signal of the model position xa. The model torque τa, which is a signal obtained by multiplying the model acceleration aa by the model speed va, the model acceleration aa that is a differential signal of the model speed va, and the model inertia Ja that is the inertia value of the control target estimated in advance, is calculated. Model position xa
And the model speed va and the model torque τa.

【0007】ここで、外乱トルクτdが無く、制御対象
1の特性が理想的な剛体機械でそのイナーシャJがモデ
ルイナーシャJaに一致する場合(以下ではこれを理想
モデルの場合と記述する)、上記のモデルトルクτaを
用いて制御対象1を駆動すれば、制御対象1の実位置x
mとモデル位置xaおよび実速度vmとモデル速度va
とが完全に一致し、位置指令xrから実位置xmまでの
伝達特性はモデル伝達特性Ga(s)に一致する。すな
わち次の式4が成り立つ。 xm/xr=xa/xr=Ga(s) ・・・・(式4)
Here, when there is no disturbance torque τd and the characteristics of the controlled object 1 are ideal rigid machines and their inertia J matches the model inertia Ja (hereinafter, this is described as an ideal model), If the controlled object 1 is driven using the model torque τa of
m, model position xa, actual speed vm, and model speed va
And the transfer characteristic from the position command xr to the actual position xm matches the model transfer characteristic Ga (s). That is, the following equation 4 holds. xm / xr = xa / xr = Ga (s) (4)

【0008】次にトルク指令演算部505の動作につい
て説明する。実際の制御対象1には外乱やモデル誤差が
存在するため、実位置xmとモデル位置xaおよび実速
度vmとモデル速度vaとの間には誤差が生じる。位置
補償器506はモデル位置xaと実位置xmとの差を位
置ゲインωx倍した信号を出力し、速度PI補償器50
7はモデル速度vaと実速度vmとの差信号に位置補償
器506の出力を加えた信号を入力し、速度比例ゲイン
Kvと積分ゲインωPIのPI(比例積分)演算を行っ
て誤差補償トルクτcを出力する。また、トルク指令演
算部505はモデルトルクτaと誤差補償トルクτcの
和信号をトルク指令τrとして出力する。すなわちトル
ク指令演算部505は以下の式5の演算によりトルク指
令τrを演算する。 τr=τa+Kv・(1+ωPI/s){va−vm+ωx(xa−xm)} ・・・・(式5)
Next, the operation of the torque command calculation section 505 will be described. Since a disturbance or a model error exists in the actual control target 1, an error occurs between the actual position xm and the model position xa and between the actual speed vm and the model speed va. The position compensator 506 outputs a signal obtained by multiplying the difference between the model position xa and the actual position xm by the position gain ωx, and outputs the speed PI compensator 50.
Reference numeral 7 inputs a signal obtained by adding the output of the position compensator 506 to a difference signal between the model speed va and the actual speed vm, performs a PI (proportional integration) calculation of the speed proportional gain Kv and the integral gain ωPI, and performs error compensation torque τc. Is output. The torque command calculation unit 505 outputs a sum signal of the model torque τa and the error compensation torque τc as a torque command τr. That is, the torque command calculation unit 505 calculates the torque command τr by the calculation of Expression 5 below. τr = τa + Kv · (1 + ωPI / s) {va−vm + ωx (xa−xm)} (Equation 5)

【0009】トルク指令演算部505は上記のモデルト
ルクτaと誤差補償トルクτcとの和信号をトルク指令
τrとして出力することにより、制御対象1が理想モデ
ルの場合には、モデルトルクτaだけで、また制御対象
1にモデル誤差が有った場合には誤差補償トルクτcを
加えて制御対象1を駆動することにより、実位置xmが
モデル位置xaに追従するように制御する。
The torque command calculation unit 505 outputs a sum signal of the above model torque τa and the error compensation torque τc as a torque command τr. If there is a model error in the control target 1, the control target 1 is driven by adding the error compensation torque τc to control the actual position xm to follow the model position xa.

【0010】また、モデル伝達特性Ga(s)はローパ
ス特性としているため、制御対象1に機械共振など高い
周波数のモデル誤差が存在した場合には、モデル伝達特
性Ga(s)の応答を遅く、すなわちローパス特性の遮
断周波数を低くすることにより機械共振が抑制され、結
果的に高速な整定を実現することができる。
Further, since the model transfer characteristic Ga (s) is a low-pass characteristic, when a high-frequency model error such as mechanical resonance exists in the controlled object 1, the response of the model transfer characteristic Ga (s) is slowed down. That is, by lowering the cutoff frequency of the low-pass characteristic, mechanical resonance is suppressed, and as a result, high-speed settling can be realized.

【0011】このように、第1の従来技術は、モデル伝
達特性Ga(s)をローパス特性とすることで比較的高
周波域(数10Hz程度)の機械共振を抑制している。
しかし、同じくこのモデル伝達特性Ga(s)のローパ
ス特性に期待してオーバーシュートをも抑制しようとす
ると、このオーバーシュートは更に低い周波数域(数H
z程度以下)での現象であるので、モデル伝達特性Ga
(s)をこれに合わせた特性のものとすると、制御応答
が非常に遅くなり、高速に整定する制御の実現が困難で
あった。
As described above, the first prior art suppresses mechanical resonance in a relatively high frequency range (about several tens of Hz) by making the model transfer characteristic Ga (s) a low-pass characteristic.
However, if it is attempted to suppress the overshoot in expectation of the low-pass characteristic of the model transfer characteristic Ga (s), the overshoot is reduced to a lower frequency range (several H).
z or less), the model transfer characteristic Ga
If (s) has characteristics corresponding to this, the control response becomes extremely slow, and it has been difficult to realize control to settle at high speed.

【0012】次に、図13は、例えば特開平05−21
6540号公報に記載の第2の従来技術の制御系構成図
である。図13では離散時間系の制御系を連続時間系に
変換して、等価的に記載している。図13において図1
2と同一符号は同一部分を示す。605はトルク指令演
算部である。606は位置補償器、607は速度PI補
償器である。612はトルクフィードフォワード増幅
器、611は速度フィードフォワード増幅器である。6
08は第1の微分器、609は第2の微分器、610は
イナーシャ増幅器である。
Next, FIG. 13 shows, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 05-21.
FIG. 6 is a control system configuration diagram of a second related art described in Japanese Patent Application Publication No. 6540. In FIG. 13, a control system of a discrete time system is converted to a continuous time system and equivalently described. In FIG.
The same reference numeral as 2 indicates the same part. 605 is a torque command calculation unit. 606 is a position compensator, and 607 is a speed PI compensator. 612 is a torque feed forward amplifier, and 611 is a speed feed forward amplifier. 6
08 is a first differentiator, 609 is a second differentiator, and 610 is an inertia amplifier.

【0013】次に第2の従来技術の動作について説明す
る。第1の従来技術と同一部分は、その動作の説明を省
略する。第1の微分器608は位置指令xrを微分して
速度指令vrを出力し、第2の微分器609は速度指令
vrを微分して加速度指令arを出力し、イナーシャ増
幅器610は加速度指令arに予め設定した制御対象1
のイナーシャの推定値Jaを乗じたモデルトルクτaを
出力する。
Next, the operation of the second prior art will be described. The description of the operation of the same parts as those of the first prior art is omitted. The first differentiator 608 differentiates the position command xr and outputs a speed command vr, the second differentiator 609 differentiates the speed command vr and outputs an acceleration command ar, and the inertia amplifier 610 outputs the acceleration command ar. Control object 1 set in advance
Is multiplied by the estimated inertia Ja of the model torque .tau.a.

【0014】次にトルク指令演算部605の動作につい
て説明する。トルク指令演算部605は位置指令xrと
速度指令vrとモデルトルクτaと実速度vmと実位置
xmとを入力する。トルク指令演算部605の内部にお
いてトルクフィードフォワード増幅器612はモデルト
ルクτaにトルクフィードフォワードゲインατを乗じ
たフィードフォワードトルクτfを出力し、速度フィー
ドフォワード増幅器611は速度指令vrに速度フィー
ドフォワードゲインαvを乗じたフィードフォワード速
度vfを出力する。
Next, the operation of the torque command calculator 605 will be described. The torque command calculator 605 receives the position command xr, the speed command vr, the model torque τa, the actual speed vm, and the actual position xm. Inside the torque command calculation unit 605, the torque feed forward amplifier 612 outputs a feed forward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by the torque feed forward gain ατ, and the speed feed forward amplifier 611 applies the speed feed forward gain αv to the speed command vr. The multiplied feedforward speed vf is output.

【0015】次に位置補償器606は位置指令xrと実
位置xmとの差信号に位置ゲインωxを乗じた信号を出
力し、速度PI補償器607はフィードフォワード速度
vfと実速度vmとの差信号に位置補償器606の出力
を加えた信号を入力し、速度比例ゲインKvと積分ゲイ
ンωPIのPI(比例積分)演算を行って誤差補償トル
クτcを出力する。また、トルク指令演算部605はモ
デルトルクτaと誤差補償トルクτcとの和信号をトル
ク指令τrとして出力する。すなわちトルク指令演算部
605は以下の式6の演算によりトルク指令τrを演算
する。 τr=ατ・τa+Kv・(1+ωPI/s){αv・vr−vm+ωx(x r−xm)} ・・・・(式6)
Next, the position compensator 606 outputs a signal obtained by multiplying the difference signal between the position command xr and the actual position xm by the position gain ωx. A signal obtained by adding the output of the position compensator 606 to the signal is input, and a PI (proportional integration) operation of the speed proportional gain Kv and the integral gain ωPI is performed to output an error compensation torque τc. The torque command calculation unit 605 outputs a sum signal of the model torque τa and the error compensation torque τc as a torque command τr. That is, the torque command calculation unit 605 calculates the torque command τr by the calculation of Expression 6 below. τr = ατ · τa + Kv · (1 + ωPI / s) {αv · vr−vm + ωx (xr−xm)} (Equation 6)

【0016】第2の従来技術は上記のように構成するこ
とにより、トルクフィードフォワードゲインατと速度
フィードフォワードゲインαvを1とすると、制御対象
1が理想モデルの場合には位置指令xrと実位置xmと
が一致するような制御が可能になる。また、制御対象1
のモデル誤差や外乱トルクτdに対しては誤差補償トル
クτcによって補償される。ここで、また更に、トルク
フィードフォワードゲインατおよび速度フィードフォ
ワードゲインαvを1から変更して微調整を行い、制御
対象1のモデル誤差による位置指令xrに対する実位置
xmの微少な応答誤差を修正する。
In the second prior art, the torque feed forward gain ατ and the speed feed forward gain αv are set to 1 by the above-described configuration. If the control target 1 is an ideal model, the position command xr and the actual position It is possible to perform control such that xm matches xm. Control target 1
Are compensated for by the error compensation torque τc. Here, still further, the torque feed forward gain ατ and the speed feed forward gain αv are changed from 1 to perform fine adjustment to correct a minute response error of the actual position xm with respect to the position command xr due to a model error of the controlled object 1. .

【0017】しかしながら第2の従来技術では、トルク
フィードフォワードゲインατを0にしなければ位置指
令xrを2階微分した信号成分が直接トルク指令τrに
印加されるため、トルク指令τrに高周波数成分が含ま
れ、制御対象1の特性に高周波数の機械共振が含まれて
いる場合には、機械共振を励起して高速な整定を実現す
るのが困難だという問題が有った。
However, in the second prior art, unless the torque feedforward gain ατ is set to 0, a signal component obtained by second-order differentiation of the position command xr is directly applied to the torque command τr. If the characteristics of the control target 1 include high-frequency mechanical resonance, there is a problem that it is difficult to excite the mechanical resonance to realize high-speed settling.

【0018】また、伝達特性で考えると速度の積分は位
置であるため、第2の従来技術では、次の式7、式8の
関係を用い、信号をトルク、速度、位置、位置の積分の
次元で纏めるように式6を変換すると、トルク指令演算
部605は以下の式9の演算を行うことになる。 xr=(1/s)vr ・・・・(式7) xm=(1/s)vm ・・・・(式8) τr=ατ・τa+Kv(αv・vr−vm)+Kv(ωPI+ωx)(αx ・xr−xm) +Kv・ωx・ωPI(1/s)(xr−xm) ・・・・(式9) ただし、上記のαxは次の式10で表される。 αx=(αv・ωPI+ωx)/(ωPI+ωx) ・・・・(式10)
Also, considering the transfer characteristic, the integral of the speed is the position, so in the second prior art, the signal of torque, speed, position, and the integral of the position is obtained by using the relationship of the following equations (7) and (8). When Expression 6 is converted so as to be summarized in a dimension, the torque command calculation unit 605 performs the following Expression 9 calculation. xr = (1 / s) vr (7) xm = (1 / s) vm (8) τr = ατ · τa + Kv (αv · vr−vm) + Kv (ωPI + ωx) (αx Xr-xm) + Kv.omega.x.omega.PI (1 / s) (xr-xm) (Equation 9) where .alpha.x is expressed by the following Equation 10. αx = (αv · ωPI + ωx) / (ωPI + ωx) (10)

【0019】式10のαxを位置フィードフォワードゲ
インと呼ぶとすると、図13に示す構造の第2の従来技
術では、位置フィードフォワードゲインαxを位置ゲイ
ンωx、積分ゲインωPI、速度フィードフォワードゲ
インαvと独立に調整することができない。ここで、位
置ゲインωxおよび積分ゲインωPIは外乱トルクτd
に対する応答を決定する制御ゲインすなわちフィードバ
ックゲインである。したがって、外乱トルクτdに対す
る特性すなわちフィードバック特性を最適に保ったま
ま、トルクフィードフォワードゲインατ、速度フィー
ドフォワードゲインαv、位置フィードフォワードゲイ
ンαxを最適に設定することが困難であるため、制御対
象1のモデル誤差に対応した最適な調整が困難であると
いう問題が有る。また、オーバーシュートを抑制するた
めの調整を簡単に行うのが困難であるという問題が有
る。
If αx in Equation 10 is called a position feedforward gain, in the second conventional technique having the structure shown in FIG. 13, the position feedforward gain αx is defined as a position gain ωx, an integral gain ωPI, and a speed feedforward gain αv. It cannot be adjusted independently. Here, the position gain ωx and the integral gain ωPI are the disturbance torque τd
, That is, a feedback gain that determines the response to Therefore, it is difficult to optimally set the torque feed forward gain ατ, the speed feed forward gain αv, and the position feed forward gain αx while maintaining the characteristics with respect to the disturbance torque τd, that is, the feedback characteristics, optimally. There is a problem that it is difficult to make an optimal adjustment corresponding to the model error. There is also a problem that it is difficult to easily perform adjustment for suppressing overshoot.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、第1の
従来技術では、整定時のオーバーシュートを抑制しよう
とすると、位置指令xrに対するモデル位置xmの応答
をかなり遅くする必要があるため、実位置xmの応答が
遅くなり、高速な整定を得るのが困難であるという問題
が有った。
As described above, in the first prior art, it is necessary to considerably slow the response of the model position xm to the position command xr in order to suppress the overshoot during settling. There is a problem that the response of the actual position xm becomes slow, and it is difficult to obtain a high-speed settling.

【0021】また、第2の従来技術では、高速な応答を
得ようとするとトルク指令τrに高周波数成分が印加さ
れるため、制御対象1に機械共振が有る場合には共振を
励起し、高速な整定を得るのが困難であるという問題が
あった。また、位置フィードフォワードゲインαxをフ
ィードバックゲインおよび速度フィードフォワードゲイ
ンαvと独立に設定できないため、外乱に対する応答を
最適に保ったまま、制御対象の微少なモデル誤差に対し
て高速な整定を得るような、最適な制御を実現するのが
困難であるという問題が有った。また、簡単な演算や簡
単な調整でオーバーシュートを抑制して高速に整定する
制御が困難であるという問題が有った。
In the second prior art, a high-frequency component is applied to the torque command τr in order to obtain a high-speed response. Therefore, when the controlled object 1 has a mechanical resonance, the resonance is excited, and There is a problem that it is difficult to obtain a proper setting. Further, since the position feed forward gain αx cannot be set independently of the feedback gain and the speed feed forward gain αv, it is possible to obtain a high-speed settling for a small model error of the controlled object while keeping the response to disturbance optimal. However, there is a problem that it is difficult to realize optimal control. In addition, there is a problem that it is difficult to perform high-speed settling control by suppressing overshoot with simple calculation and simple adjustment.

【0022】本発明は上記のような問題を解決するため
になされたものであり、外乱に対する応答を最適に保っ
たまま、制御対象の微少なモデル誤差に対する調整を緻
密に行い、また簡単な調整で、機械共振を励起せずに高
速に整定する制御を実現するためのものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and precisely adjusts a small model error of a controlled object while maintaining an optimum response to a disturbance. This is for realizing control to settle at high speed without exciting mechanical resonance.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】この発明に係る位置制御
装置は、位置指令を入力し制御対象を想定した、モデル
トルク、モデル速度、モデル位置の各信号を作成するモ
デル信号演算部、およびフィードバック制御部とフィー
ドフォワード制御部とを有し、このモデル信号演算部か
らのモデルトルク、モデル速度、モデル位置の各信号と
上記制御対象の位置検出信号である実位置、速度検出信
号である実速度の各信号とを入力し、上記制御対象のト
ルク指令を作成するトルク指令演算部を備え、上記実位
置が上記位置指令に一致するように上記トルク指令に応
じたトルクを発生して上記制御対象を制御する位置制御
装置において、上記フィードバック制御部は、位置比例
ゲイン、速度比例ゲインおよび位置積分ゲインからなる
フィードバックゲインを設定する手段を備え、上記フィ
ードフォワード制御部は、トルクフィードフォワードゲ
イン、速度フィードフォワードゲインおよび位置フィー
ドフォワードゲインからなるフィードフォワードゲイン
を設定する手段を備え、上記位置フィードフォワードゲ
インを上記速度フィードフォワードゲインと独立に、か
つ上記フィードバックゲインと独立に1以外の値に設定
可能な構成としたものである。
A position control device according to the present invention is provided with a model signal calculation section for inputting a position command and generating respective signals of a model torque, a model speed, and a model position assuming an object to be controlled, and a feedback. A control unit and a feed-forward control unit, each signal of a model torque, a model speed, and a model position from the model signal calculation unit; And a torque command calculating unit for generating a torque command for the control object, generating a torque corresponding to the torque command so that the actual position matches the position command, and In the position control device for controlling the feedback control, the feedback control section includes a feedback gain including a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integral gain. Means for setting a feed forward gain comprising a torque feed forward gain, a speed feed forward gain, and a position feed forward gain. In this configuration, a value other than 1 can be set independently of the forward gain and independently of the feedback gain.

【0024】この発明に係る位置制御装置は、位置指令
を入力し制御対象を想定した、モデルトルク、モデル速
度、モデル位置の各信号を作成するモデル信号演算部、
およびフィードバック制御部とフィードフォワード制御
部とを有し、このモデル信号演算部からのモデルトル
ク、モデル速度、モデル位置の各信号と上記制御対象の
位置検出信号である実位置、速度検出信号である実速度
の各信号とを入力し、上記制御対象のトルク指令を作成
するトルク指令演算部を備え、上記実位置が上記位置指
令に一致するように上記トルク指令に応じたトルクを発
生して上記制御対象を制御する位置制御装置において、
上記フィードバック制御部は、位置比例ゲイン、速度比
例ゲインおよび位置積分ゲインからなるフィードバック
ゲインを設定する手段を備え、上記フィードフォワード
制御部は、トルクフィードフォワードゲイン、速度フィ
ードフォワードゲインおよび位置フィードフォワードゲ
インからなるフィードフォワードゲインを設定する手段
を備え、上記位置フィードフォワードゲインと速度フィ
ードフォワードゲインとトルクフィードフォワードゲイ
ンとのすべてを上記フィードバックゲインと独立に設定
可能な構成としたものである。
[0024] A position control device according to the present invention is a model signal calculation section for inputting a position command and creating respective signals of a model torque, a model speed, and a model position assuming a control object.
And a feedback control unit and a feed-forward control unit. These signals are the model torque, model speed, and model position signals from the model signal calculation unit, and the actual position and speed detection signals that are the position detection signals of the control target. Each of the signals of the actual speed is input, and a torque command calculation unit for creating a torque command of the control object is provided, and a torque corresponding to the torque command is generated so that the actual position matches the position command. In a position control device that controls a control target,
The feedback control unit includes means for setting a feedback gain including a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integration gain, and the feed forward control unit determines a feedback gain from a torque feed forward gain, a speed feed forward gain, and a position feed forward gain. A means for setting the feed forward gain is provided, and all of the position feed forward gain, the speed feed forward gain, and the torque feed forward gain can be set independently of the feedback gain.

【0025】この発明に係る位置制御装置のフィードフ
ォワード制御部は、位置フィードフォワードゲインと速
度フィードフォワードゲインとトルクフィードフォワー
ドゲインとを互いに独立に設定可能な構成としたもので
ある。
The feedforward control section of the position control device according to the present invention is configured so that the position feedforward gain, the speed feedforward gain, and the torque feedforward gain can be set independently of each other.

【0026】この発明に係る位置制御装置のフィードフ
ォワード制御部は、位置フィードフォワードゲインと速
度フィードフォワードゲインとトルクフィードフォワー
ドゲインとを、フィードバックゲインと独立な関係式を
用いて設定する構成としたものである。
The feedforward control unit of the position control device according to the present invention is configured to set the position feedforward gain, the speed feedforward gain, and the torque feedforward gain using a relational expression independent of the feedback gain. It is.

【0027】この発明に係る位置制御装置のフィードフ
ォワード制御部は、位置フィードフォワードゲインと速
度フィードフォワードゲインとトルクフィードフォワー
ドゲインとを、次式の関係を用いて設定する構成とした
ものである。 (位置フィードフォワードゲイン)=(速度フィードフ
ォワードゲイン)=(トルクフィードフォワードゲイ
ン)
The feedforward control section of the position control device according to the present invention is configured to set the position feedforward gain, the speed feedforward gain, and the torque feedforward gain using the following relationship. (Position feed forward gain) = (Speed feed forward gain) = (Torque feed forward gain)

【0028】この発明に係る位置制御装置のフィードフ
ォワード制御部は、位置フィードフォワードゲインと速
度フィードフォワードゲインとトルクフィードフォワー
ドゲインとを、次式の関係を用いて設定する構成とした
ものである。 (トルクフィードフォワードゲイン)=(位置フィード
フォワードゲイン)3 (速度フィードフォワードゲイン)=(位置フィードフ
ォワードゲイン)2
The feedforward control section of the position control device according to the present invention is configured to set the position feedforward gain, the speed feedforward gain, and the torque feedforward gain using the following relationship. (Torque feed forward gain) = (Position feed forward gain) 3 (Speed feed forward gain) = (Position feed forward gain) 2

【0029】この発明に係る位置制御装置は、外部から
の位置指令xrと制御対象の位置検出信号である実位置
xm、速度検出信号である実速度vmとを入力しトルク
指令τrを出力し、上記実位置xmが上記位置指令xr
に一致するように上記トルク指令τrに応じたトルクを
発生して上記制御対象を制御する位置制御装置におい
て、上記位置指令xrを入力して所定の伝達関数演算に
より演算したモデル位置xaとこのモデル位置xaの微
分信号であるモデル速度vaとこのモデル速度vaの微
分信号であるモデル加速度に上記制御対象のイナーシャ
推定値を乗じたモデルトルクτaとを出力するモデル信
号演算部、および上記モデルトルクτaとモデル速度v
aとモデル位置xaと実速度vmと実位置xmとを入力
し、位置比例ゲインKxと速度比例ゲインKvと位置積
分ゲインKiとトルクフィードフォワードゲインατと
速度フィードフォワードゲインαvと位置フィードフォ
ワードゲインαxとを用いた次式で表される演算に基づ
いて上記トルク指令τrを出力するトルク指令演算部を
備えたものである。 τr=ατ・τa+Kv・(αv・va−vm)+Kx
・(αx・xa−xm)+Ki(1/s)(xa−x
m) s:ラプラス演算子
The position control device according to the present invention inputs a position command xr from the outside, an actual position xm which is a position detection signal of a control target, and an actual speed vm which is a speed detection signal, and outputs a torque command τr, The actual position xm is equal to the position command xr.
In the position control device for controlling the control object by generating a torque according to the torque command τr so as to coincide with the model command, a model position xa calculated by a predetermined transfer function calculation by inputting the position command xr and this model A model signal calculating unit that outputs a model speed va that is a differential signal of the position xa and a model torque τa obtained by multiplying the model acceleration that is a differential signal of the model speed va by the estimated value of inertia of the control object; and the model torque τa And model speed v
a, the model position xa, the actual speed vm, and the actual position xm, and the position proportional gain Kx, the speed proportional gain Kv, the position integral gain Ki, the torque feed forward gain ατ, the speed feed forward gain αv, and the position feed forward gain αx And a torque command calculation unit that outputs the torque command τr based on a calculation represented by the following equation using τr = ατ · τa + Kv · (αv · va−vm) + Kx
-(Αx xa-xm) + Ki (1 / s) (xa-x
m) s: Laplace operator

【0030】この発明に係る位置制御装置のトルク指令
演算部は、モデルトルクτaにトルクフィードフォワー
ドゲインατを乗算したフィードフォワードトルクτf
を出力するトルクフィードフォワード増幅器、モデル速
度vaに速度フィードフォワードゲインαvを乗算した
フィードフォワード速度vfを出力する速度フィードフ
ォワード増幅器、モデル位置xaに位置フィードフォワ
ードゲインαxを乗算したフィードフォワード位置xf
を出力する位置フィードフォワード増幅器、上記モデル
位置xaと実位置xmとの偏差を積分した信号を出力す
る位置積分器、上記フィードフォワード速度vfと実速
度vmとの偏差に速度比例ゲインKvを乗算した信号を
出力する速度比例補償器、上記フィードフォワード位置
xfと実位置xmとの偏差に位置比例ゲインKxを乗算
した信号を出力する位置比例補償器、および上記位置積
分器の出力に位置積分ゲインKiを乗算した信号を出力
する位置積分補償器を備え、上記フィードフォワードト
ルクτfおよび上記速度比例補償器、位置比例補償器、
位置積分補償器の出力信号の加算値をトルク指令τrと
して出力するものである。
The torque command calculating section of the position control device according to the present invention comprises a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by a torque feedforward gain ατ.
, A speed feedforward amplifier that outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying a model speed va by a speed feedforward gain αv, and a feedforward position xf obtained by multiplying a model position xa by a position feedforward gain αx.
, A position integrator that outputs a signal obtained by integrating the deviation between the model position xa and the actual position xm, and a deviation between the feedforward velocity vf and the actual velocity vm multiplied by a velocity proportional gain Kv. A speed proportional compensator that outputs a signal, a position proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a deviation between the feedforward position xf and the actual position xm by a position proportional gain Kx, and a position integral gain Ki that is output from the position integrator. And a position integral compensator that outputs a signal obtained by multiplying the feed forward torque τf and the speed proportional compensator, the position proportional compensator,
The added value of the output signal of the position integration compensator is output as a torque command τr.

【0031】この発明に係る位置制御装置のトルク指令
演算部は、モデルトルクτaにトルクフィードフォワー
ドゲインατを乗算したフィードフォワードトルクτf
を出力するトルクフィードフォワード増幅器、モデル速
度vaに速度フィードフォワードゲインαvを乗算した
フィードフォワード速度vfを出力する速度フィードフ
ォワード増幅器、上記モデル速度vaに位置フィードフ
ォワード低減ゲインβxを乗算したフィードフォワード
位置xfを出力する位置フィードフォワード低減器、モ
デル位置xaと実位置xmとの偏差から上記フィードフ
ォワード位置xfを減算した信号を積分した信号を出力
する位置積分器、上記フィードフォワード速度vfと実
速度vmとの偏差に速度比例ゲインKvを乗算した信号
を出力する速度比例補償器、上記モデル位置xaと実位
置xmとの偏差に位置比例ゲインKxを乗算した信号を
出力する位置比例補償器、および上記位置積分器の出力
に位置積分ゲインKiを乗算した信号を出力する位置積
分補償器を備え、位置フィードフォワードゲインαxは
次式で設定するとともに、上記フィードフォワードトル
クτfおよび上記速度比例補償器、位置比例補償器、位
置積分補償器の出力信号の加算値をトルク指令τrとし
て出力するものである。 αx=1−Ki・βx/Kx
The torque command calculation unit of the position control device according to the present invention includes a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by a torque feedforward gain ατ.
, A speed feedforward amplifier that outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying a model speed va by a speed feedforward gain αv, and a feedforward position xf obtained by multiplying the model speed va by a position feedforward reduction gain βx. , A position integrator that outputs a signal obtained by integrating a signal obtained by subtracting the feedforward position xf from the deviation between the model position xa and the actual position xm, and a feedforward speed vf and an actual speed vm. A velocity proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a deviation of the model position xa by a velocity proportional gain Kv, a position proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a deviation between the model position xa and the actual position xm by a position proportional gain Kx, and the position The position integration gain K is applied to the output of the integrator. a position integral compensator that outputs a signal multiplied by i, the position feed forward gain αx is set by the following equation, and the feed forward torque τf and the speed proportional compensator, position proportional compensator, position integral compensator The added value of the output signal is output as a torque command τr. αx = 1−Ki · βx / Kx

【0032】この発明に係る位置制御装置のトルク指令
演算部は、モデルトルクτaにトルクフィードフォワー
ドゲインατを乗算したフィードフォワードトルクτf
を出力するトルクフィードフォワード増幅器、モデル速
度vaに速度フィードフォワード低減ゲインγvを乗算
したフィードフォワード速度vfを出力する速度フィー
ドフォワード低減器、モデル位置xaに位置フィードフ
ォワード低減ゲインγxを乗算したフィードフォワード
位置xfを出力する位置フィードフォワード低減器、モ
デル位置xaと実位置xmとの偏差に位置ゲインωxを
乗算した信号を出力する位置補償器、および上記モデル
速度vaと実速度vmとの偏差に上記位置補償器の出力
を加算した信号を入力し、速度比例ゲインKvと積分ゲ
インωPIのPI(比例積分)演算を行って誤差補償ト
ルクτcを出力する速度PI補償器を備え、速度フィー
ドフォワードゲインαvおよび位置フィードフォワード
ゲインαxはそれぞれ次式で設定するとともに、上記フ
ィードフォワードトルクτfからフィードフォワード速
度vfとフィードフォワード位置xfとを減算した信号
に誤差補償トルクτcを加算した信号をトルク指令τr
として出力するものである。 αv=1−γv/Kv αx=1−γx/{Kv(ωx+ωPI)}
The torque command calculating section of the position control device according to the present invention comprises a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by a torque feedforward gain ατ.
, A speed feedforward reducer that outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying a model speed va by a speed feedforward reduction gain γv, and a feedforward position obtained by multiplying a model position xa by a position feedforward reduction gain γx. a position feedforward reducer that outputs xf; a position compensator that outputs a signal obtained by multiplying a deviation between the model position xa and the actual position xm by a position gain ωx; A speed PI compensator that receives a signal obtained by adding the output of the compensator, performs a PI (proportional integration) operation of the speed proportional gain Kv and the integral gain ωPI, and outputs an error compensation torque τc; The position feed forward gain αx is And sets the formula feed from the feed-forward torque τf forward speed vf feedforward position xf and the subtraction signal to the error compensation torque τc adding the signals of the torque command τr
Is output. αv = 1−γv / Kv αx = 1−γx / {Kv (ωx + ωPI)}

【0033】この発明に係る位置制御装置は、外部から
の位置指令xrと制御対象の位置検出信号である実位置
xm、速度検出信号である実速度vmとを入力しトルク
指令τrを出力し、上記実位置xmが上記位置指令xr
に一致するように上記トルク指令τrに応じたトルクを
発生して上記制御対象を制御する位置制御装置におい
て、上記位置指令xrを入力して所定の伝達関数演算に
より演算したモデル位置xaとこのモデル位置xaの微
分信号であるモデル速度vaとこのモデル速度vaの微
分信号であるモデル加速度に上記制御対象のイナーシャ
推定値を乗じたモデルトルクτaとを出力するモデル信
号演算部、および上記モデルトルクτaにトルクフィー
ドフォワードゲインατを乗算したフィードフォワード
トルクτfを出力するトルクフィードフォワード増幅
器、上記モデル速度vaに速度フィードフォワードゲイ
ンαvを乗算したフィードフォワード速度vfを出力す
る速度フィードフォワード増幅器、上記モデル位置xa
と実位置xmとの偏差に位置積分ゲインωiを乗算した
信号を出力する位置積分補償器、位置積分補償器の出力
から上記モデル速度vaとフィードフォワード速度vf
との偏差を減算した信号を積分した信号を出力する積分
器、上記モデル位置xaと実位置xmとの偏差に上記積
分器の出力を加算した信号に位置ゲインωxを乗算した
信号を出力する位置比例補償器、および上記フィードフ
ォワード速度vfと実速度vmとの偏差に上記位置比例
補償器の出力を加算した信号に速度比例ゲインKvを乗
算した信号を出力する速度比例補償器を設け、上記フィ
ードフォワードトルクτfと速度比例補償器の出力信号
との加算値をトルク指令τrとして出力するトルク指令
演算部を備え、位置フィードフォワードゲインαxを下
式で設定するものである。 αx=αv
The position control apparatus according to the present invention receives a position command xr from the outside, an actual position xm as a position detection signal of a control object, and an actual speed vm as a speed detection signal, and outputs a torque command τr. The actual position xm is equal to the position command xr.
In the position control device for controlling the control object by generating a torque according to the torque command τr so as to coincide with the model command, a model position xa calculated by a predetermined transfer function calculation by inputting the position command xr and this model A model signal calculating unit that outputs a model speed va that is a differential signal of the position xa and a model torque τa obtained by multiplying the model acceleration that is a differential signal of the model speed va by the estimated value of inertia of the control object; and the model torque τa A torque feedforward amplifier that outputs a feedforward torque τf obtained by multiplying the model speed va by a torque feedforward gain ατ, a speed feedforward amplifier that outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying the model speed va by a speed feedforward gain αv, and the model position xa
Position compensator that outputs a signal obtained by multiplying the deviation between the position integral gain ωi and the deviation between the actual position xm and the model position va and the feedforward speed vf from the output of the position integral compensator.
An integrator that outputs a signal obtained by integrating a signal obtained by subtracting the deviation from the above, and a position that outputs a signal obtained by multiplying a signal obtained by adding the output of the integrator to the deviation between the model position xa and the actual position xm and a position gain ωx. A proportional compensator; and a speed proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a signal obtained by adding the output of the position proportional compensator to the deviation between the feed forward speed vf and the actual speed vm and a speed proportional gain Kv. A torque command calculation unit for outputting an addition value of the forward torque τf and the output signal of the speed proportional compensator as a torque command τr is provided, and a position feed forward gain αx is set by the following equation. αx = αv

【0034】この発明に係る位置制御装置のモデル信号
演算部は、その位置指令からモデル位置までの伝達特性
が所定の周波数以上をカットするローパス特性となるよ
うに構成したものである。
The model signal calculation section of the position control device according to the present invention is configured such that the transfer characteristic from the position command to the model position is a low-pass characteristic that cuts a predetermined frequency or more.

【0035】この発明に係る位置制御装置の位置指令を
入力し制御対象を想定した、モデルトルク、モデル速
度、モデル位置の各信号を作成するモデル信号演算部、
およびフィードバック制御部とフィードフォワード制御
部とを有し、このモデル信号演算部からのモデルトル
ク、モデル速度、モデル位置の各信号と上記制御対象の
位置検出信号である実位置、速度検出信号である実速度
の各信号とを入力し、上記制御対象のトルク指令を作成
するトルク指令演算部を備え、上記実位置が上記位置指
令に一致するように上記トルク指令に応じたトルクを発
生して上記制御対象を制御する位置制御装置において、
上記モデル信号演算部は、その位置指令からモデル位置
までの伝達特性が所定の周波数以上をカットするローパ
ス特性となるように構成し、上記フィードバック制御部
は、位置比例ゲイン、速度比例ゲインおよび位置積分ゲ
インからなるフィードバックゲインを設定する手段を備
え、上記フィードフォワード制御部は、トルクフィード
フォワードゲイン、速度フィードフォワードゲインおよ
び位置フィードフォワードゲインからなるフィードフォ
ワードゲインを設定する手段を備え、かつ、少なくとも
上記位置フィードフォワードゲインは1以外の値に設定
可能な構成としたものである。
A model signal calculating section for inputting a position command of the position control device according to the present invention and creating respective signals of a model torque, a model speed, and a model position assuming a control object;
And a feedback control unit and a feed-forward control unit. These signals are the model torque, model speed, and model position signals from the model signal calculation unit, and the actual position and speed detection signals that are the position detection signals of the control target. Each of the signals of the actual speed is input, and a torque command calculation unit for creating a torque command of the control object is provided, and a torque corresponding to the torque command is generated so that the actual position matches the position command. In a position control device that controls a control target,
The model signal calculation unit is configured such that a transfer characteristic from the position command to the model position is a low-pass characteristic that cuts a predetermined frequency or more, and the feedback control unit includes a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integral gain. Means for setting a feedback gain comprising a gain, wherein the feedforward control unit comprises means for setting a feedforward gain comprising a torque feedforward gain, a speed feedforward gain and a position feedforward gain, and at least the position The feed forward gain is configured to be set to a value other than 1.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明に
おける実施の形態1の位置制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。図1において、1はトルク指令τrに応じ
たトルクを発生することにより機械系を駆動する制御対
象である。2は制御対象1の位置である実位置xmを検
出する位置検出器である。3は実位置xmの微分信号で
ある実速度vmを検出する速度検出器である。4は外部
から位置指令xrを入力しモデル位置xaとモデル速度
vaとモデルトルクτaとを出力するモデル信号演算部
である。5はトルク指令演算部である。6は位置積分器
である。7は速度比例補償器、8は位置比例補償器、9
は位置積分補償器である。10はトルクフィードフォワ
ード増幅器、11は速度フィードフォワード増幅器、1
2は位置フィードフォワード増幅器である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a position control device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a control object that drives a mechanical system by generating a torque according to a torque command τr. Reference numeral 2 denotes a position detector that detects the actual position xm that is the position of the control target 1. Reference numeral 3 denotes a speed detector which detects an actual speed vm which is a differential signal of the actual position xm. Reference numeral 4 denotes a model signal calculation unit that inputs a position command xr from the outside and outputs a model position xa, a model speed va, and a model torque τa. Reference numeral 5 denotes a torque command calculation unit. 6 is a position integrator. 7 is a speed proportional compensator, 8 is a position proportional compensator, 9
Is a position integration compensator. 10 is a torque feed forward amplifier, 11 is a speed feed forward amplifier, 1
2 is a position feed forward amplifier.

【0037】次に実施の形態1の動作について説明す
る。まず、制御対象1の特性について説明する。制御対
象1における発生トルクがトルク指令τrに理想的に一
致するとした場合、制御対象1の伝達特性をG(s)と
記述すると、トルク指令τrおよび外乱トルクτdと実
位置xmとの関係は次の式1で表される。ただし、次式
および以降においてsはラプラス演算子を表す。 xm=G(s)・τr+G(s)・τd ・・・・(式1)
Next, the operation of the first embodiment will be described. First, the characteristics of the control target 1 will be described. If it is assumed that the torque generated in the controlled object 1 ideally matches the torque command τr, and the transfer characteristic of the controlled object 1 is described as G (s), the relationship between the torque command τr and disturbance torque τd and the actual position xm is as follows. Equation 1 Here, s represents a Laplace operator in the following equation and thereafter. xm = G (s) · τr + G (s) · τd (1)

【0038】また、制御対象1が完全な剛体機械である
とした場合、制御対象1の伝達特性G(s)は次の式2
で表される。ただし、下式においてJは制御対象1のイ
ナーシャである、 G(s)=1/(J・s2) ・・・・(式2)
If the controlled object 1 is a completely rigid machine, the transfer characteristic G (s) of the controlled object 1 is given by the following equation (2).
It is represented by Here, in the following equation, J is the inertia of the controlled object 1. G (s) = 1 / (J · s 2 ) (Equation 2)

【0039】しかしながら実際の制御対象1には機械共
振や摩擦などのモデル誤差が存在し、例えば摩擦係数f
の粘性摩擦が存在する場合の制御対象の伝達特性G
(s)は次の式3となる。 G(s)=1/(J・s2+f・s) ・・・・(式3)
However, a model error such as mechanical resonance or friction exists in the actual controlled object 1, and for example, the friction coefficient f
Transfer characteristic G of the controlled object in the presence of viscous friction
(S) is given by the following equation 3. G (s) = 1 / (J · s 2 + f · s) (3)

【0040】次にモデル信号演算部4の動作を説明す
る。モデル信号演算部4は外部から位置制御装置に与え
る位置指令xrを入力し、ローパス特性であるモデル伝
達特性Ga(s)の伝達関数演算に基づいてモデル位置
xaを演算し、更にモデル位置xaの微分信号であるモ
デル速度vaと、モデル速度vaの微分信号であるモデ
ル加速度aaを演算し、更にモデル信号演算部4は予め
設定した制御対象のイナーシャ値であるモデルイナーシ
ャJaをモデル加速度aaに乗じた信号であるモデルト
ルクτaを演算し、上記のモデル位置xaとモデル速度
vaとモデルトルクτaとを出力する。モデル伝達特性
Ga(s)は例えば次の式11のような2次のローパス
特性を選ぶ。 Ga(s)=1/(s+ωa)2 ・・・・(式11) ここで、上記の式11におけるωaはモデルの応答周波
数、すなわちローパス特性の遮断周波数で、位置指令x
rに対するモデルの応答の速さを決定するものである。
Next, the operation of the model signal calculation section 4 will be described. The model signal calculation unit 4 receives a position command xr externally given to the position control device, calculates a model position xa based on a transfer function calculation of a model transfer characteristic Ga (s) which is a low-pass characteristic, and further calculates a model position xa. The model speed va which is a differential signal and the model acceleration aa which is a differential signal of the model speed va are calculated, and the model signal calculation unit 4 further multiplies the model acceleration aa by a model inertia Ja which is a preset inertia value of the control target. The calculated model torque τa is output as the model position xa, the model speed va, and the model torque τa. For the model transfer characteristic Ga (s), for example, a second-order low-pass characteristic as shown in the following Expression 11 is selected. Ga (s) = 1 / (s + ωa) 2 (Equation 11) Here, ωa in the above Equation 11 is the response frequency of the model, that is, the cutoff frequency of the low-pass characteristic, and the position command x
It determines how fast the model responds to r.

【0041】以上の動作によりモデル信号演算部4では
以下の式12、式13、式14の伝達関数演算を行って
いる。 xa=Ga(s)・xr ・・・・(式12) va=s・Ga(s)・xr ・・・・(式13) τa=Ja・s2・Ga(s)・xr ・・・・(式14)
With the above operation, the model signal calculation unit 4 performs the transfer function calculation of the following equations 12, 13 and 14. xa = Ga (s) · xr (formula 12) va = s · Ga (s) · xr (formula 13) τa = Ja · s 2 · Ga (s) · xr・ (Equation 14)

【0042】次にトルク指令演算部5の動作について説
明する。トルク指令演算部5はモデルトルクτaとモデ
ル速度vaとモデル位置xaと実速度vmと実位置xm
とを入力する。トルク指令演算部5の内部においてトル
クフィードフォワード増幅器10はモデルトルクτaに
トルクフィードフォワードゲインατを乗じたフィード
フォワードトルクτfを出力し、速度フィードフォワー
ド増幅器11はモデル速度vaに速度フィードフォワー
ドゲインαvを乗じたフィードフォワード速度vfを出
力し、位置フィードフォワード増幅器12はモデル位置
xaに位置フィードフォワードゲインαxを乗じたフィ
ードフォワード位置xfを出力する。
Next, the operation of the torque command calculator 5 will be described. The torque command calculator 5 calculates the model torque τa, the model speed va, the model position xa, the actual speed vm, and the actual position xm.
Enter Inside the torque command calculation unit 5, the torque feedforward amplifier 10 outputs a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by the torque feedforward gain ατ, and the speed feedforward amplifier 11 applies the speed feedforward gain αv to the model speed va. The multiplied feedforward velocity vf is output, and the position feedforward amplifier 12 outputs a feedforward position xf obtained by multiplying the model position xa by the position feedforward gain αx.

【0043】次に位置積分器6はモデル位置xaと実位
置xmとの偏差を積分した信号を出力し、速度比例補償
器7はフィードフォワード速度vfと実速度vmとの偏
差に速度比例ゲインKvを乗じた信号を出力し、位置比
例補償器8はフィードフォワード位置xfと実位置xm
との偏差に位置比例ゲインKxを乗じた信号を出力し、
位置積分補償器9は位置積分器6の出力信号に位置積分
ゲインKiを乗じた信号を出力し、トルク指令演算部5
はフィードフォワードトルクτfと速度比例補償器7の
出力と位置比例補償器8の出力と位置積分補償器9の出
力との和信号をトルク指令τrとして出力することによ
り制御対象1を制御する。
Next, the position integrator 6 outputs a signal obtained by integrating the difference between the model position xa and the actual position xm, and the speed proportional compensator 7 calculates the speed proportional gain Kv by adding the difference between the feed forward speed vf and the actual speed vm. And the position proportional compensator 8 outputs the feedforward position xf and the actual position xm
Is multiplied by the position proportional gain Kx, and a signal is output.
The position integration compensator 9 outputs a signal obtained by multiplying the output signal of the position integrator 6 by the position integration gain Ki,
Controls the control target 1 by outputting, as a torque command τr, the sum signal of the feedforward torque τf, the output of the speed proportional compensator 7, the output of the position proportional compensator 8, and the output of the position integral compensator 9.

【0044】以上のように構成することによりトルク指
令演算部5は、モデル位置xa、モデル速度va、モデ
ルトルクτa、実位置xm、実速度vmを入力し次の式
15の伝達関数演算によりトルク指令τrを出力する。 τr=ατ・τa+Kv(αv・va−vm)+Kx(αx・xa−xm)+ Ki(1/s)(xa−xm) ・・・・(式15)
With the above configuration, the torque command calculator 5 inputs the model position xa, the model speed va, the model torque τa, the actual position xm, and the actual speed vm, and calculates the torque by the transfer function calculation of the following equation (15). The command τr is output. τr = ατ · τa + Kv (αv · va−vm) + Kx (αx · xa−xm) + Ki (1 / s) (xa−xm) (Equation 15)

【0045】また、トルク指令演算部5は、トルクフィ
ードフォワード増幅器10によりトルクフィードフォワ
ードゲインατを、速度フィードフォワード増幅器11
により速度フィードフォワードゲインαvを、位置フィ
ードフォワード増幅器12により位置フィードフォワー
ドゲインαxを、速度比例補償器7により速度比例ゲイ
ンKvを、位置比例補償器8により位置比例ゲインKx
を、位置積分補償器9により位置積分ゲインKiを設定
するため、トルクフィードフォワードゲインατと速度
フィードフォワードゲインαvと位置フィードフォワー
ドゲインαxとは互いに独立に、なおかつ速度比例ゲイ
ンKvおよび位置比例ゲインKxおよび位置積分ゲイン
Kiと独立に設定することが可能である。なお、以降で
は速度比例ゲインKvと位置比例ゲインKvと位置積分
ゲインKiとを総称してフィードバックゲインと呼び、
トルクフィードフォワードゲインατ、速度フィードフ
ォワードゲインαv、位置フィードフォワードゲインα
xを総称してフィードフォワードゲインと呼ぶ。
Further, the torque command calculating section 5 calculates the torque feed forward gain ατ by the torque feed forward amplifier 10 and the speed feed forward amplifier 11
, The position feedforward gain αx by the position feedforward amplifier 12, the speed proportional gain Kv by the speed proportional compensator 7, and the position proportional gain Kx by the position proportional compensator 8.
In order to set the position integration gain Ki by the position integration compensator 9, the torque feed forward gain ατ, the speed feed forward gain αv, and the position feed forward gain αx are independent of each other, and the speed proportional gain Kv and the position proportional gain Kx And the position integral gain Ki can be set independently. Hereinafter, the speed proportional gain Kv, the position proportional gain Kv, and the position integral gain Ki are collectively called a feedback gain,
Torque feed forward gain ατ, speed feed forward gain αv, position feed forward gain α
x is collectively called a feed forward gain.

【0046】また、以降では制御対象1が式1で表され
る理想的剛体機械で、モデル信号演算部4のモデルイナ
ーシャJaと制御対象1のイナーシャJが一致する場合
を、制御対象1が理想モデルの場合と呼ぶことにする。
In the following description, the controlled object 1 is an ideal rigid machine represented by the formula 1, and the case where the model inertia Ja of the model signal calculation unit 4 and the inertia J of the controlled object 1 match is determined. Let's call it the model case.

【0047】図1においてフィードフォワードゲインα
τ、αv、αxを全て1にした場合は、第1の従来技術
から図1への等価変換が可能である。すなわち図1の制
御系は第1の従来技術と同様に動作し、制御対象1が理
想モデルの場合は、位置指令xrに対して実位置xmと
モデル位置xaとが完全に一致する。しかしながら、制
御対象1が例えば式3のようにモデル誤差を持った場
合、そのモデル誤差が微少でも、実位置xmが微少のオ
ーバーシュートを起こすなどの問題を生じる。
In FIG. 1, the feed forward gain α
When τ, αv, and αx are all set to 1, equivalent conversion from the first conventional technique to FIG. 1 is possible. That is, the control system of FIG. 1 operates in the same manner as the first conventional technique. When the control target 1 is an ideal model, the actual position xm and the model position xa completely match the position command xr. However, if the control target 1 has a model error as shown in, for example, Equation 3, even if the model error is small, a problem such as a slight overshoot of the actual position xm occurs.

【0048】次にトルク指令演算部5におけるフィード
バックゲインKv、Kx、Kiの設定について図2を用
いて説明する。図2は外乱τdに対する実位置xmのス
テップ応答を示す図である。
Next, the setting of the feedback gains Kv, Kx, Ki in the torque command calculation section 5 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing a step response of the actual position xm to the disturbance τd.

【0049】フィードバックゲインKv、Kx、Ki
は、外乱τdに対して実位置xmと位置指令xrとの誤
差の変動がなるべく小さくなるように設定する。図1に
おける外乱τdから実位置xmまでの伝達特性をGτ
(s)と記述すると、Gτ(s)のステップ応答の概形
は図2に示すような安定な波形になる。すなわち通常は
Gτ(s)のステップ応答が、正の方向だけに変動して
負の方向へ行きすぎないようにフィードバックゲインK
v、Kx、Kiを設定する。なお、このGτ(s)は、
制御対象1を含む閉回路の応答であって、制御対象1の
伝達特性G(s)と後述するフィードバック制御系の伝
達特性Cb(s)とから以下の式により表される。 Gτ(s)=G(s)/{1+G(s)・Cb(s)} また、制御対象1が式2の理想的な剛体機械とした場合
のGτ(s)をGτ1(s)と記述すると、Gτ1
(s)は次の式16となる。 Gτ1(s)=s/(J・s3+Kv・s2+Kx・s+Ki) ・・・・ (式16)
Feedback gains Kv, Kx, Ki
Is set so that the variation in the error between the actual position xm and the position command xr with respect to the disturbance τd is as small as possible. The transfer characteristic from the disturbance τd to the actual position xm in FIG.
If described as (s), the outline of the step response of Gτ (s) is a stable waveform as shown in FIG. That is, normally, the feedback gain K is set so that the step response of Gτ (s) fluctuates only in the positive direction and does not go too far in the negative direction.
Set v, Kx, and Ki. Note that Gτ (s) is
This is a response of a closed circuit including the control target 1, and is expressed by the following equation from a transfer characteristic G (s) of the control target 1 and a transfer characteristic Cb (s) of a feedback control system described later. Gτ (s) = G (s) / {1 + G (s) · Cb (s)} Further, Gτ (s) in the case where the controlled object 1 is an ideal rigid body machine of Expression 2 is described as Gτ1 (s). Then, Gτ1
(S) is given by the following equation (16). Gτ1 (s) = s / ( J · s 3 + Kv · s 2 + Kx · s + Ki) ···· ( Equation 16)

【0050】次にフィードフォワードゲインατ、α
v、αxの設定について、図3に示す一般的な2自由度
制御系ブロックを用いて説明する。なお、図3の一般的
な2自由度制御系は制御系の応答特性を解析するために
用いるものである。図3において、図1と同一符号は同
一部分を示す。13はフィードバック制御器である。1
4はフィードフォワード制御器である。
Next, feed forward gain ατ, α
The setting of v and αx will be described using a general two-degree-of-freedom control system block shown in FIG. The general two-degree-of-freedom control system shown in FIG. 3 is used for analyzing the response characteristics of the control system. 3, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts. 13 is a feedback controller. 1
Reference numeral 4 denotes a feedforward controller.

【0051】次に図3に示す一般的な2自由度制御系の
動作について説明する。フィードフォワード制御器14
は位置指令xrを入力しCf(s)の伝達関数演算によ
りフィードフォワードトルクτfを出力する。フィード
バック制御器13は実位置xmを入力しCb(s)の伝
達関数演算によりフィードバックトルクτbを出力す
る。図3の2自由度制御系ではフィードフォワードトル
クτfとフィードバックトルクτbの和をトルク指令τ
rとして制御対象1を駆動する。
Next, the operation of the general two-degree-of-freedom control system shown in FIG. 3 will be described. Feed forward controller 14
Receives a position command xr and outputs a feedforward torque τf by a transfer function calculation of Cf (s). The feedback controller 13 inputs the actual position xm and outputs a feedback torque τb by calculating a transfer function of Cb (s). In the two-degree-of-freedom control system of FIG. 3, the sum of the feedforward torque τf and the feedback torque τb
The controlled object 1 is driven as r.

【0052】図1のモデル信号演算部4およびトルク指
令演算部5を図3の一般的な2自由度制御系に等価変換
すると、フィードフォワード制御器14の伝達特性Cf
(s)およびフィードバック制御器13の伝達特性Cb
(s)は次の式17および式18で表される。 Cf(s)=Ga(s)・Gf(s) ・・・・(式17) Cb(s)=Kv・s+Kx+Ki/s ・・・・(式18) ただし、上記の式17において Gf(s)=(ατ・Ja・s3+αv・Kv・s2+αx・Kx・s+Ki) /s ・・・・(式19) である。また、次の式20のようにフィードフォワード
ゲインατ、αv、αxの全てを1とおいた場合のGf
(s)をGf1(s)とおく。 Gf1(s)=(Ja・s3+Kv・s2+Kx・s+Ki)/s ・・・・ (式20)
When the model signal calculation unit 4 and the torque command calculation unit 5 in FIG. 1 are equivalently converted to the general two-degree-of-freedom control system in FIG.
(S) and the transfer characteristic Cb of the feedback controller 13
(S) is represented by the following Expression 17 and Expression 18. Cf (s) = Ga (s) · Gf (s) (Equation 17) Cb (s) = Kv · s + Kx + Ki / s (Equation 18) where Gf (s) ) = (Ατ · Ja · s 3 + αv · Kv · s 2 + αx · Kx · s + Ki) / s (Equation 19) Gf when all of the feedforward gains ατ, αv, and αx are set to 1 as in the following Expression 20:
Let (s) be Gf1 (s). Gf1 (s) = (Ja · s 3 + Kv · s 2 + Kx · s + Ki) / s (Equation 20)

【0053】次に、フィードフォワードトルクτfから
実位置xmまでの伝達関数は外乱トルクτdから実位置
xmまでの応答Gτ(s)と全く同じである。したがっ
て、位置指令xrから実位置xmまでの応答は次の式2
1で表される。 xm/xr=Cf(s)・Gτ(s) =Ga(s)・Gf(s)・Gτ(s) ・・・・(式21)
Next, the transfer function from the feedforward torque τf to the actual position xm is exactly the same as the response Gτ (s) from the disturbance torque τd to the actual position xm. Therefore, the response from the position command xr to the actual position xm is given by the following equation 2.
It is represented by 1. xm / xr = Cf (s) · Gτ (s) = Ga (s) · Gf (s) · Gτ (s) (Equation 21)

【0054】ここで、上式においてGa(s)は上述の
ように、モデル信号演算部4の伝達特性Ga(s)であ
り、これをローパス特性とすることにより、モデル信号
演算部4および制御対象1の応答の速さを設定する部分
である。また、式21で表される位置指令xrから実位
置xmまでの応答からモデル伝達特性を除いた伝達特性
Gf(s)・Gτ(s)が応答を補正する特性となり、
このGf(s)・Gτ(s)の伝達特性は式19より次
の式22となる。 Gf(s)・Gτ(s)=(ατ・Ja・s2+αv・Kv・s+αx・Kx +Ki/s)・Gτ(s) ・・・・(式22)
Here, in the above equation, Ga (s) is the transfer characteristic Ga (s) of the model signal calculating section 4 as described above. This is a part for setting the response speed of the subject 1. Further, a transfer characteristic Gf (s) · Gτ (s) obtained by removing the model transfer characteristic from the response from the position command xr to the actual position xm represented by Expression 21 becomes a characteristic for correcting the response,
The transfer characteristic of Gf (s) · Gτ (s) is given by the following expression 22 from expression 19. Gf (s) · Gτ (s) = (ατ · Ja · s 2 + αv · Kv · s + αx · Kx + Ki / s) · Gτ (s) (Equation 22)

【0055】上記の式22より、Gf(s)・Gτ
(s)の応答は図2に示した外乱応答Gτ(s)の積
分、比例、微分、2階微分の応答の線形和となる。図4
にKi・Gτ(s)/s、Kx・Gτ(s)、Kv・s
・Gτ(s)、Ja・s2・Gτ(s)のステップ応答
をそれぞれ示す。また、制御対象1が理想モデルの場
合、フィードフォワードゲインατ、αv、αxを全て
1とするとGf(s)・Gτ(s)はGf1(s)・G
τ1(s)となり、上述の説明および式16と式20よ
り、Gf(s)・Gτ(s)の伝達特性は1に一致す
る。すなわち、この場合には、図4に示した4つの波形
を加算すると1となる。したがって、フィードフォワー
ドゲインατ、αv、αxは、1を基準に設定するもの
である。
From the above equation 22, Gf (s) · Gτ
The response of (s) is a linear sum of the integral, proportional, differential and second derivative responses of the disturbance response Gτ (s) shown in FIG. FIG.
Ki · Gτ (s) / s, Kx · Gτ (s), Kv · s
Gτ (s) and Ja · s 2 · Gτ (s) step responses, respectively. When the control target 1 is an ideal model, Gf (s) · Gτ (s) becomes Gf1 (s) · G when feedforward gains ατ, αv, and αx are all set to 1.
τ1 (s), and the transfer characteristic of Gf (s) · Gτ (s) matches 1 from the above description and Expressions 16 and 20. That is, in this case, when the four waveforms shown in FIG. Therefore, the feedforward gains ατ, αv, αx are set based on 1.

【0056】ここで、上述のように制御対象1にはモデ
ル誤差が有るため、Gf(s)・Gτ(s)の応答は1
に近いながらも微少な誤差を生じる。位置指令xrから
実位置xmまでの応答は上記の式21であるため、式1
1に示したモデルの応答Ga(s)の応答周波数ωaを
小さくすると、モデルの応答自体の高い周波数成分が除
去されるため、モデル位置xaと実位置xmとの誤差が
小さくなる。したがって、機械共振などの高周波数で生
じる誤差については、モデルの応答周波数ωaを所定量
小さくすることによって、モデルの応答をそれほど遅く
することなく、モデル位置xaと実位置xmとの誤差を
小さくすることができる。しかしながら、式3に示した
粘性摩擦や、それによって生じるオーバーシュートなど
の比較的低い周波数で生じる誤差について、モデルの応
答周波数ωaを更に小さくして誤差を低減しようとする
と、第1の従来技術で説明した通り、モデルの応答周波
数ωaをかなり小さくする必要が有るため、結果的に位
置指令xrに対する実位置xmの応答がかなり遅くなっ
てしまう。
Since the control target 1 has a model error as described above, the response of Gf (s) · Gτ (s) is 1
However, a small error is generated. Since the response from the position command xr to the actual position xm is given by the above equation 21,
When the response frequency ωa of the response Ga (s) of the model shown in FIG. 1 is reduced, a high frequency component of the response of the model itself is removed, so that the error between the model position xa and the actual position xm decreases. Therefore, with respect to an error occurring at a high frequency such as a mechanical resonance, the error between the model position xa and the actual position xm is reduced without significantly delaying the response of the model by reducing the response frequency ωa of the model by a predetermined amount. be able to. However, for errors occurring at relatively low frequencies, such as the viscous friction shown in Equation 3 and the resulting overshoot, if the response frequency ωa of the model is to be further reduced to reduce the errors, the first conventional technique will be described. As described above, the response frequency ωa of the model needs to be considerably reduced, and as a result, the response of the actual position xm to the position command xr becomes considerably slow.

【0057】そこで、例えば位置フィードフォワードゲ
インαxを1から減じた場合、Gf(s)・Gτ(s)
の応答波形が、αxが1の場合に比べて図4におけるK
x・Gτ(s)の波形に(1−αx)を乗じた波形を減
じたものに変化する。このように、フィードフォワード
ゲインαx、αv、ατを1から変更することにより、
フィードバックゲインKv、Kx、Kiを変更すること
なく、すなわち外乱応答は例えば、図2に示すように最
適に保ったまま、また位置指令xrに対する実位置xm
の応答をあまり遅くすることなく、位置指令xrに対す
る実位置xmの応答を調整することが可能になる。
Therefore, for example, when the position feed forward gain αx is reduced from 1, Gf (s) · Gτ (s)
Of the response waveform of FIG.
The waveform is changed to a value obtained by subtracting the waveform obtained by multiplying the waveform of x · Gτ (s) by (1−αx). As described above, by changing the feed forward gains αx, αv, ατ from 1,
Without changing the feedback gains Kv, Kx, Ki, that is, the disturbance response is kept optimal, for example, as shown in FIG.
Can be adjusted without delaying the response of the actual position xm to the position command xr.

【0058】また、制御対象1のモデル誤差の特性は様
々であり、このような不確かさにきめ細かく対応してな
るべく速く整定させるためには、位置フィードフォワー
ドゲインαx、速度フィードフォワードゲインαvおよ
びトルクフィードフォワードゲインατを独立に調整す
ることにより、フィードバックゲインKv、Kx、Ki
を最適な値に固定したまま、不確かさにきめ細かく対応
して、なるべく速く整定させることが可能になる。
The characteristics of the model error of the controlled object 1 are various. To settle as quickly as possible in response to such uncertainty, the position feed forward gain αx, the speed feed forward gain αv, and the torque feed By independently adjusting the forward gain ατ, the feedback gains Kv, Kx, Ki
It is possible to settle as quickly as possible in response to the uncertainty in detail, while keeping the value at the optimum value.

【0059】また、図2に示したように、フィードバッ
クゲインKv、Kx、Kiの通常の調整では、外乱応答
Gτ(s)のステップ応答は符号が正の方向のみに応答
するため、位置指令xrに対する実位置xmの応答がオ
ーバーシュートを起こした場合、前述のようにαxを小
さくすれば、必ずオーバーシュートを抑制する方向へ作
用する。そこで一例として、図5に、制御対象1の特性
を理想モデルとしたシミュレーションで、速度フィード
フォワードゲインαvおよびトルクフィードフォワード
ゲインατは1に固定したまま、αxを小さく変化させ
た場合のGf(s)・Gτ(s)の応答の変化の様子を
示す。図5に示したGf(s)・Gτ(s)の応答の変
化より、実際の実位置xmの応答が微少なオーバーシュ
ートを起こした場合は、位置フィードフォワードゲイン
αxだけを1より少し小さくすることにより、簡単な制
御器内の演算と簡単な調整でオーバーシュートを抑制す
ることが可能である。
As shown in FIG. 2, in the normal adjustment of the feedback gains Kv, Kx, and Ki, the step response of the disturbance response Gτ (s) responds only in the positive direction, so that the position command xr When the response of the actual position xm to the overshoot causes an overshoot, if αx is reduced as described above, the overshoot always acts to suppress the overshoot. Therefore, as an example, FIG. 5 shows a simulation in which the characteristics of the control target 1 are an ideal model, and Gf (s) when αx is changed small while the speed feedforward gain αv and the torque feedforward gain ατ are fixed at 1. 7) shows how the response of Gτ (s) changes. If the response at the actual actual position xm causes a slight overshoot based on the change in the response of Gf (s) · Gτ (s) shown in FIG. 5, only the position feedforward gain αx is made slightly smaller than 1. This makes it possible to suppress overshoot with a simple operation in the controller and a simple adjustment.

【0060】また、上記では位置フィードフォワードゲ
インαxだけを小さくするとしたが、図5に示した位置
フィードフォワードゲインαxだけを1より小さくした
場合のGf(s)・Gτ(s)のステップ応答は、時刻
0の直後に1まで立上り、その後一旦小さくなり再び緩
やかに上昇して1に達している。すなわち位置指令xr
に対するトルク指令τrには、オーバーシュートの抑制
にはあまり関与しない高い周波数成分が大きく含まれて
いる。一方、制御対象1の高周波数領域における特性に
は機械共振が含まれていることが多いため、オーバーシ
ュート抑制に寄与しないトルク指令τrの高周波数成分
は低減した方が機械共振の抑制効果が大きくなる。した
がって、オーバーシュートを抑制するために位置フィー
ドフォワードゲインαxを1より小さくすると同時に、
速度フィードフォワードゲインαvやトルクフィードフ
ォワードゲインατも1より小さくした方が振動抑制効
果が大きくなり整定時間の短縮につながる。
In the above description, only the position feed forward gain αx is reduced, but the step response of Gf (s) · Gτ (s) when only the position feed forward gain αx shown in FIG. , Rises to 1 immediately after time 0, then decreases once, gradually rises again, and reaches 1. That is, the position command xr
Includes a high frequency component that is not significantly involved in suppressing overshoot. On the other hand, since the characteristics of the controlled object 1 in the high frequency region often include mechanical resonance, reducing the high frequency component of the torque command τr that does not contribute to the suppression of overshoot increases the effect of suppressing mechanical resonance. Become. Therefore, in order to suppress the overshoot, the position feed forward gain αx is made smaller than 1 and at the same time,
When the speed feed forward gain αv and the torque feed forward gain ατ are set to be smaller than 1, the vibration suppressing effect is increased and the settling time is shortened.

【0061】ここで、例えば速度フィードフォワードゲ
インαvを小さくしたことによるGf(s)・Gτ
(s)のステップ応答の変化は、図4のKv・s・Gτ
(s)の波形に定数を掛けたものを減じることになり、
またトルクフィードフォワードゲインατを小さくした
ことによるGf(s)・Gτ(s)のステップ応答の変
化は、図4のJa・s2・Gτ(s)の波形に定数をか
けたものを減じることになるため、応答波形は正負の両
方向へ変化し、不用意に速度フィードフォワードゲイン
αvやトルクフィードフォワードゲインατを小さくす
ると、それが逆にオーバーシュートを増大させる原因と
なったり、特定の周波数成分が残るため応答が振動的に
なったりする。したがって、フィードフォワードゲイン
αx、αv、ατに、適切な関係式を持たせることによ
り、簡単な調整でオーバーシュートを抑制し、なおかつ
振動抑制効果も得ることが可能になる。
Here, for example, Gf (s) · Gτ by reducing the speed feed forward gain αv
The change in the step response of (s) is represented by Kv · s · Gτ in FIG.
The result of multiplying the waveform of (s) by a constant is subtracted,
The change in the step response of Gf (s) · Gτ (s) due to the decrease in the torque feed forward gain ατ is obtained by reducing the waveform obtained by multiplying the Ja · s2 · Gτ (s) waveform in FIG. 4 by a constant. Therefore, the response waveform changes in both positive and negative directions, and if the speed feed forward gain αv or the torque feed forward gain ατ is reduced carelessly, it may cause an increase in overshoot, or a specific frequency component The response may be oscillating because of the remaining. Therefore, by providing the feedforward gains αx, αv, ατ with an appropriate relational expression, it is possible to suppress overshoot with a simple adjustment and to obtain a vibration suppression effect.

【0062】次に、その一例としてフィードフォワード
ゲインαx、αv、ατに次の式23の関係を持たせた
場合を説明する。 αx=αv=ατ ・・・・(式23)
Next, as an example, a case where the feedforward gains αx, αv, and ατ are given the following equation 23 will be described. αx = αv = ατ (23)

【0063】上記の式23の関係を持たせてフィードフ
ォワードゲインαx、αv、ατを1から小さくした場
合のGf(s)・Gτ(s)の応答は、式23より次の
式24で表される。 Gf(s)・Gτ(s)=αx・Gf1(s)・Gτ(s)+Ki・(1−α x)・Gτ(s)/s ・・・・(式24) すなわち、Gf1(s)・Gτ(s)の伝達特性は1に
近いので、Gf(s)・Gτ(s)のステップ応答波形
は、高さαxのステップ状変化と、図4に示したKi・
Gτ(s)/sの波形を定数倍したものとの和になる。
図6に、Gf1(s)・Gτ(s)の伝達特性を1と
し、式23の関係を持たせた上でフィードフォワードゲ
インαxを小さくした場合のGf(s)・Gτ(s)の
ステップ応答の変化を示す。図の変化の様子より、Gf
1(s)・Gτ(s)が微少なオーバーシュートを起こ
す場合には、式23の関係を持たせた上でフィードフォ
ワードゲインαx、αv、ατを小さくすると、なめら
かに、また一つのパラメータαxによる簡単な調整で、
オーバーシュートを抑制することが可能になる。
When the feedforward gains αx, αv, ατ are reduced from 1 by giving the relationship of the above equation 23, the response of Gf (s) · Gτ (s) is expressed by the following equation 24 from the equation 23. Is done. Gf (s) · Gτ (s) = αx · Gf1 (s) · Gτ (s) + Ki · (1−αx) · Gτ (s) / s (Expression 24) That is, Gf1 (s) Since the transfer characteristic of Gτ (s) is close to 1, the step response waveform of Gf (s) · Gτ (s) has a step change in height αx and Ki · shown in FIG.
This is the sum of the waveform of Gτ (s) / s multiplied by a constant.
FIG. 6 shows the steps of Gf (s) · Gτ (s) when the transfer characteristic of Gf1 (s) · Gτ (s) is set to 1 and the feedforward gain αx is reduced while giving the relationship of Equation 23. Show changes in response. From the state of the change in the figure, Gf
When 1 (s) · Gτ (s) causes a slight overshoot, the feedforward gains αx, αv, and ατ may be reduced while maintaining the relationship of Equation 23, so that one parameter αx can be obtained smoothly. With a simple adjustment by
Overshoot can be suppressed.

【0064】次に、一例としてフィードフォワードゲイ
ンαx、αv、ατに次の式25の関係を持たせた場合
を説明する。 αv=αx2、ατ=αx3 ・・・・(式25)
Next, as an example, a case where the feedforward gains αx, αv, and ατ are given the following equation 25 will be described. αv = αx2, ατ = αx3 (25)

【0065】上記の式25の関係を持たせてフィードフ
ォワードゲインαx、αv、ατを1から小さくした場
合のGf(s)は下式で表される。 Gf(s)={Ja・(αx・s)3+Kv・(αx・
s)2+Kx・αx・s+Ki)/s 図7に、Gf1(s)・Gτ(s)の伝達特性を1と
し、式25の関係を持たせた上でフィードフォワードゲ
インαxを小さくした場合のGf(s)・Gτ(s)の
ステップ応答の変化を示す。図の変化の様子より、Gf
1(s)・Gτ(s)が微少なオーバーシュートを起こ
す場合には、式25の関係を持たせた上でフィードフォ
ワードゲインαx、αv、ατを小さくすると、立ち上
がりを小さく、すなわち高周波数成分をより小さくしな
がら、なめらかに、また一つのパラメータαxによる簡
単な調整でオーバーシュートを抑制することが可能にな
る。
Gf (s) when the feedforward gains αx, αv, ατ are reduced from 1 by giving the relationship of the above equation 25 is expressed by the following equation. Gf (s) = {Ja · (αx · s) 3 + Kv · (αx ·
s) 2 + Kx · αx · s + Ki) / s FIG. 7 shows Gf1 when the transfer characteristic of Gf1 (s) · Gτ (s) is set to 1 and the feedforward gain αx is reduced while maintaining the relationship of Equation 25. (S) · Change of the step response of Gτ (s). From the state of the change in the figure, Gf
In the case where 1 (s) · Gτ (s) causes a slight overshoot, if the feedforward gains αx, αv, ατ are reduced while giving the relationship of Equation 25, the rise is reduced, that is, the high frequency component Can be reduced, and the overshoot can be suppressed smoothly and with a simple adjustment using one parameter αx.

【0066】実施の形態1は以上のように構成すること
により、フィードフォワードゲイン設定要素である位置
フィードフォワード増幅器12を備え、位置フィードフ
ォワードゲインαxを速度フィードフォワードゲインα
vと独立にかつ速度比例ゲインKv、位置比例ゲインK
x、位置積分ゲインKiと独立に1以外の値に設定でき
るため、またトルクフィードフォワードゲインατや速
度フィードフォワードゲインαvが1のままでも位置フ
ィードフォワード増幅器12における位置フィードフォ
ワードゲインαxを1を基準にして小さく微調整するこ
とにより、簡単な制御器の演算で、外乱応答を最適に保
ったままオーバーシュートを抑制して高速に整定させる
ことが可能である。
With the above-described configuration, the first embodiment is provided with the position feedforward amplifier 12 which is a feedforward gain setting element, and changes the position feedforward gain αx to the speed feedforward gain α.
independent of v, speed proportional gain Kv, position proportional gain K
x and the position integral gain Ki can be set to a value other than 1 independently, and the position feed forward gain αx in the position feed forward amplifier 12 is set to 1 even when the torque feed forward gain ατ and the speed feed forward gain αv remain 1. By making small adjustments in this manner, overshoot can be suppressed and settled at high speed with a simple controller operation while maintaining the optimum disturbance response.

【0067】また、実施の形態1はフィードフォワード
設定要素であるトルクフィードフォワード増幅器10と
速度フィードフォワード増幅器11と位置フィードフォ
ワード増幅器12を備え、フィードフォワードゲインα
τ、αv、αxを互いに独立に、かつフィードバックゲ
インKv、Kx、Kiと独立に1以外の値に設定できる
ため、フィードフォワードゲインατ、αv、αxを1
を基準にきめ細かく微調整することにより、外乱応答を
最適に保ったまま、高速に整定させることが可能であ
る。
Further, the first embodiment includes a torque feedforward amplifier 10, a speed feedforward amplifier 11, and a position feedforward amplifier 12, which are feedforward setting elements, and has a feedforward gain α.
Since τ, αv, αx can be set to values other than 1 independently of each other and independently of the feedback gains Kv, Kx, Ki, the feedforward gains ατ, αv, αx are set to 1
By finely adjusting the reference based on the reference, it is possible to settle at high speed while keeping the disturbance response at the optimum.

【0068】さらに、実施の形態1はフィードフォワー
ド設定要素であるトルクフィードフォワード増幅器10
と速度フィードフォワード増幅器11と位置フィードフ
ォワード増幅器12を備え、フィードフォワードゲイン
ατ、αv、αxをフィードバックゲインKv、Kx、
Kiと独立で適切な関係式を用いて一つのパラメータで
設定することによって、フィードフォワードゲインα
τ、αv、αxを1を基準に一つのパラメータαxで微
調整することにより、外乱応答を最適に保ったままオー
バーシュートを抑制して滑らかかつ高速に整定させるこ
とが可能である。
Further, in the first embodiment, the torque feedforward amplifier 10 as a feedforward setting element is used.
And a speed feed forward amplifier 11 and a position feed forward amplifier 12.
By setting a single parameter using an appropriate relational expression independent of Ki, the feedforward gain α
By finely adjusting τ, αv, and αx with one parameter αx based on 1, it is possible to suppress overshoot and settle smoothly and at high speed while keeping the disturbance response optimal.

【0069】さらに、実施の形態1はモデル信号演算部
4における位置指令xrからモデル位置xaまでの応答
がローパス特性となるように構成し、フィードフォワー
ド設定要素である位置フィードフォワード増幅器12を
備え位置フィードフォワードゲインαxを1以外の値に
設定できるため、モデル伝達特性Ga(s)をローパス
特性として機械共振の励起を抑制し、位置フィードフォ
ワードゲインαxを1を基準にして小さく微調整するこ
とにより、外乱応答を最適に保ったまま、振動を抑制
し、オーバーシュートを抑制して高速に整定させること
が可能である。
Further, in the first embodiment, the response from the position command xr to the model position xa in the model signal calculation section 4 has a low-pass characteristic, and a position feed-forward amplifier 12 as a feed-forward setting element is provided. Since the feed forward gain αx can be set to a value other than 1, the excitation of mechanical resonance is suppressed by using the model transfer characteristic Ga (s) as a low-pass characteristic, and the position feed forward gain αx is finely adjusted small with reference to 1. It is possible to settle at high speed by suppressing vibration and suppressing overshoot while keeping the disturbance response optimal.

【0070】なお、以上の実施の形態1の説明では、ト
ルク指令演算部5においてトルクフィードフォワード増
幅器を備えるとして構成したが、モデル信号演算部4に
おける式14の伝達関数演算で、モデルイナーシャJa
を制御対象1のイナーシャJにトルクフィードフォワー
ドゲインατを乗じた値にするように構成しても、全く
同じ効果を持つことは言うまでもない。
In the above description of the first embodiment, the torque command calculation unit 5 is configured to include the torque feedforward amplifier.
Is multiplied by the inertia J of the control target 1 and the torque feed forward gain ατ, it goes without saying that the same effect is obtained.

【0071】また、例えば速度比例補償器8の出力など
の信号に、ローパスフィルタを挿入したような場合も、
本発明の本質的効果に変わりなく、同様の効果を持つこ
とは言うまでもない。更に、高周波の機械共振の抑制
は、その条件によっては、モデル信号演算部4の伝達関
数をローパス特性とすることによるのではなく、上述し
た各フィードフォワードゲインの設定を調整することに
より行うこともできることは言うまでもない。
Also, for example, when a low-pass filter is inserted in a signal such as the output of the speed proportional compensator 8,
It goes without saying that the present invention has the same effects without changing the essential effects of the present invention. Further, depending on the condition, the suppression of the high-frequency mechanical resonance may be performed not by making the transfer function of the model signal calculation unit 4 a low-pass characteristic but by adjusting the above-described setting of each feedforward gain. It goes without saying that you can do it.

【0072】実施の形態2.図8は実施の形態2の位置
制御装置の構成を示すブロック図である。図8において
図1と同一符号は同一部分を示し、その説明を省略す
る。
Embodiment 2 FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the position control device according to the second embodiment. 8, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts, and a description thereof will be omitted.

【0073】105はトルク指令演算部である。106
は位置積分器である。107は速度比例補償器、108
は位置比例補償器、109は位置積分補償器である。1
10はトルクフィードフォワード増幅器、111は速度
フィードフォワード増幅器、112は位置フィードフォ
ワード低減器である。
Reference numeral 105 denotes a torque command calculator. 106
Is a position integrator. 107 is a speed proportional compensator, 108
Is a position proportional compensator, and 109 is a position integral compensator. 1
10 is a torque feed forward amplifier, 111 is a speed feed forward amplifier, and 112 is a position feed forward reducer.

【0074】図1に示した実施の形態1ではモデル位置
xaに位置フィードフォワードゲインαxを乗じたフィ
ードフォワード位置xfと実位置との差信号を用いてト
ルク指令τrを演算していたが、位置指令xrの移動距
離が大きい場合には、定常的に位置比例補償器8の出力
が大きくなり、またこの出力を相殺するように位置積分
補償器9の出力信号が大きな値を持つため、計算条件が
悪くなる可能性が有るが、この実施の形態2は以上の不
具合を解消したものである。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the torque command τr is calculated using the difference signal between the actual position and the feedforward position xf obtained by multiplying the model position xa by the position feedforward gain αx. When the moving distance of the command xr is large, the output of the position proportional compensator 8 steadily increases, and the output signal of the position integration compensator 9 has a large value to offset this output. However, the second embodiment has solved the above problem.

【0075】次に実施の形態2の動作について説明す
る。実施の形態1と異なる部分であるトルク指令演算部
105の動作について説明する。トルク指令演算部10
5はモデルトルクτaとモデル速度vaとモデル位置x
aと実速度vmと実位置xmとを入力する。トルク指令
演算部105の内部においてトルクフィードフォワード
増幅器110はモデルトルクτaにトルクフィードフォ
ワードゲインατを乗じたフィードフォワードトルクτ
fを出力し、速度フィードフォワード増幅器111はモ
デル速度vaに速度フィードフォワードゲインαvを乗
じたフィードフォワード速度vfを出力し、位置フィー
ドフォワード低減器112はモデル速度vaに位置フィ
ードフォワード低減ゲインβxを乗じたフィードフォワ
ード位置(位置フィードフォワード低減信号)xfを出
力する。
Next, the operation of the second embodiment will be described. The operation of the torque command calculator 105, which is different from the first embodiment, will be described. Torque command calculation unit 10
5 is model torque τa, model speed va and model position x
a, the actual speed vm, and the actual position xm are input. Inside the torque command calculation unit 105, the torque feed forward amplifier 110 controls the feed forward torque τ by multiplying the model torque τa by the torque feed forward gain ατ.
f, the speed feedforward amplifier 111 outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying the model speed va by the speed feedforward gain αv, and the position feedforward reducer 112 multiplies the model speed va by the position feedforward reduction gain βx. The output feedforward position (position feedforward reduction signal) xf is output.

【0076】次に位置積分器106はモデル位置xaと
実位置xmとの偏差から上記の位置フィードフォワード
低減信号xfを減じた信号を積分した信号を出力し、速
度比例補償器107はフィードフォワード速度vfと実
速度vmとの偏差に速度比例ゲインKvを乗じた信号を
出力し、位置比例補償器108はモデル位置xaと実位
置xmとの偏差に位置比例ゲインKxを乗じた信号を出
力し、位置積分補償器109は位置積分器106の出力
信号に位置積分ゲインKiを乗じた信号を出力し、トル
ク指令演算部105はフィードフォワードトルクτfと
速度比例補償器107の出力と位置比例補償器108の
出力と位置積分補償器109との出力の和信号をトルク
指令τrとして出力することにより制御対象1を制御す
る。
Next, the position integrator 106 outputs a signal obtained by integrating a signal obtained by subtracting the position feedforward reduction signal xf from the deviation between the model position xa and the actual position xm, and the speed proportional compensator 107 outputs the feedforward speed. The position proportional compensator 108 outputs a signal obtained by multiplying the difference between the model position xa and the actual position xm by the position proportional gain Kx, and outputs a signal obtained by multiplying the difference between the model position xa and the actual position xm by the speed proportional gain Kv. The position integration compensator 109 outputs a signal obtained by multiplying the output signal of the position integrator 106 by the position integration gain Ki, and the torque command calculator 105 outputs the feedforward torque τf, the output of the speed proportional compensator 107, and the position proportional compensator 108. Is output as the torque command τr to control the control target 1.

【0077】以上のように構成することにより、トルク
指令演算部105はモデル位置xa、モデル速度va、
モデルトルクτa、実位置xm、実速度vmに基づき次
の式26の伝達関数演算によりトルク指令τrを出力す
る。 τr=ατ・τa+Kv(αv・va−vm)+Kx(xa−xm)+Ki( 1/s)(xa−xm−βx・va) ・・・・(式26)
With the above-described configuration, the torque command calculation unit 105 can determine the model position xa, the model speed va,
Based on the model torque τa, the actual position xm, and the actual speed vm, a torque command τr is output by the transfer function calculation of the following equation 26. τr = ατ · τa + Kv (αv · va−vm) + Kx (xa−xm) + Ki (1 / s) (xa−xm−βx · va) (Equation 26)

【0078】ここで、モデル速度vaの積分はモデル位
置xaであるため、信号をトルク、速度、位置、位置の
積分の次元で纏めるように式26を変換すると、次の式
27となる。 τr=ατ・τa+Kv(αv・va−vm)+Kx{(1−Ki・βx/K x)xa−xm}+Ki(1/s)(xa−xm) ・・・・(式27)
Here, since the integral of the model velocity va is the model position xa, the following equation 27 is obtained by transforming the equation 26 so that the signals are integrated in the dimensions of the integral of the torque, velocity, position, and position. τr = ατ · τa + Kv (αv · va−vm) + Kx {(1−Ki · βx / Kx) xa−xm} + Ki (1 / s) (xa−xm) (Equation 27)

【0079】したがって、位置フィードフォワードゲイ
ンαxを下式の式28で定義すると、上記の式26の演
算は実施の形態1のトルク指令演算部5における式15
の演算と全く同じになる。 αx=1−Ki・βx/Kx ・・・・(式28)
Accordingly, if the position feed forward gain αx is defined by the following equation (28), the above equation (26) is calculated by the equation (15) in the torque command calculating section 5 of the first embodiment.
Is exactly the same as αx = 1−Ki · βx / Kx (28)

【0080】 τr=ατ・τa+Kv(αv・va−vm)+Kx(αx・xa−xm)+ Ki(1/s)(xa−xm) ・・・・(式15)Τr = ατ · τa + Kv (αv · va−vm) + Kx (αx · xa−xm) + Ki (1 / s) (xa−xm) (Equation 15)

【0081】また位置フィードフォワード低減ゲインβ
xを設定することにより、位置フィードフォワードゲイ
ンαxを速度フィードフォワードゲインαvおよびフィ
ードバックゲインKv、Kx、Kiと独立に設定するこ
とが可能である。
The position feed forward reduction gain β
By setting x, it is possible to set the position feed forward gain αx independently of the velocity feed forward gain αv and the feedback gains Kv, Kx, Ki.

【0082】上記のように構成することにより、実施の
形態2は実施の形態1と全く同様の効果を持ち、しか
も、位置指令xrが大きくなっても位置比例補償器10
8の出力が特に大きくなるということがなく、安定した
動作特性が得られる。
With the above configuration, the second embodiment has exactly the same effects as the first embodiment, and even if the position command xr increases, the position proportional compensator 10
The output of No. 8 does not become particularly large, and stable operation characteristics can be obtained.

【0083】実施の形態3.図9は実施の形態3の制御
系を示すブロック図である。図9において図1と同一符
号は同一部分を示し、その説明を省略する。
Embodiment 3 FIG. 9 is a block diagram showing a control system according to the third embodiment. 9, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts, and a description thereof will be omitted.

【0084】205はトルク指令演算部である。206
は位置補償器、207は速度PI補償器である。210
はトルクフィードフォワード増幅器、211は速度フィ
ードフォワード増幅器である。
Reference numeral 205 denotes a torque command calculator. 206
Is a position compensator, and 207 is a speed PI compensator. 210
Denotes a torque feed forward amplifier, and 211 denotes a speed feed forward amplifier.

【0085】次に実施の形態3の動作について説明す
る。実施の形態1と異なる部分であるトルク指令演算部
205の動作について説明する。トルク指令演算部20
5はモデルトルクτaとモデル速度vaとモデル位置x
aと実速度vmと実位置xmとを入力する。トルク指令
演算部205の内部においてトルクフィードフォワード
増幅器210はモデルトルクτaにトルクフィードフォ
ワードゲインατを乗じたフィードフォワードトルクτ
fを出力し、速度フィードフォワード増幅器211はモ
デル速度vaに速度フィードフォワードゲインαvを乗
じたフィードフォワード速度vfを出力する。
Next, the operation of the third embodiment will be described. The operation of the torque command calculation unit 205, which is different from the first embodiment, will be described. Torque command calculation unit 20
5 is model torque τa, model speed va and model position x
a, the actual speed vm, and the actual position xm are input. Inside the torque command calculation unit 205, the torque feed forward amplifier 210 has a feed forward torque τ obtained by multiplying the model torque τa by a torque feed forward gain ατ.
f, and the speed feedforward amplifier 211 outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying the model speed va by the speed feedforward gain αv.

【0086】次に位置補償器206はモデル位置xaと
実位置xmとの偏差に位置ゲインωxを乗じた信号を出
力し、速度PI補償器207はフィードフォワード速度
vfと実速度vmとの差信号に位置補償器106の出力
を加えた信号を入力し、速度比例ゲインKvと積分ゲイ
ンωPIのPI(比例積分)演算を行って誤差補償トル
クτcを出力する。また、トルク指令演算部205はフ
ィードフォワードトルクτfと誤差補償トルクτcとの
和信号をトルク指令τrとして出力する。すなわちトル
ク指令演算部205は以下の式29の演算によりトルク
指令τrを演算する。 τr=ατ・τa+Kv(1+ωPI/s){αv・va−vm+ωx(xa −xm)} ・・・・(式29)
Next, the position compensator 206 outputs a signal obtained by multiplying the deviation between the model position xa and the actual position xm by the position gain ωx. And outputs the error compensation torque τc by performing a PI (proportional integration) calculation of the speed proportional gain Kv and the integral gain ωPI. The torque command calculation unit 205 outputs a sum signal of the feedforward torque τf and the error compensation torque τc as a torque command τr. That is, the torque command calculation unit 205 calculates the torque command τr by the calculation of Expression 29 below. τr = ατ · τa + Kv (1 + ωPI / s) {αv · va−vm + ωx (xa−xm)} (Equation 29)

【0087】ここで、モデル速度vaの積分はモデル位
置xaであるため、信号をトルク、速度、位置、位置の
積分の次元で纏めるように式29を変換すると、次の式
30、式31、式32、式33となる。 τr=ατ・τa+Kv(αv・va−vm)+Kx(αx・xa−xm)+ Ki(1/s)(xa−xm) ・・・・(式30) ただし、 Kx=Kv(ωx+ωPI) ・・・・(式31) Ki=Kv・ωx・ωPI ・・・・(式32) αx=(ωx+αv・ωPI)/(ωx+ωPI) ・・・・(式33)
Here, since the integral of the model speed va is the model position xa, when Expression 29 is converted so that the signals are integrated by the integral dimensions of torque, speed, position, and position, the following Expression 30, Expression 31, Equations 32 and 33 are obtained. .tau.r = .alpha..tau.a + Kv (.alpha.v.va-vm) + Kx (.alpha.x.xa-xm) + Ki (1 / s) (xa-xm) (Equation 30) where Kx = Kv (.omega.x + .omega.PI) .. .. (Equation 31) Ki = Kv · ωx · ωPI (Formula 32) αx = (ωx + αv · ωPI) / (ωx + ωPI) (Formula 33)

【0088】上記の式31、式32、式33より、式3
0における位置フィードフォワードゲインαxは、速度
フィードフォワードゲインαvと独立かつ位置比例ゲイ
ンKxおよび位置積分ゲインKiと独立に設定すること
はできない。しかしながら、速度フィードフォワード増
幅器211における速度フィードフォワードゲインαv
を1より小さくすることにより式15における位置フィ
ードフォワードゲインαxも1より小さくなる。また、
位置フィードフォワードゲインαxと速度フォードフォ
ワードゲインαvとの関係は式33により、フィードバ
ックゲインである位置ゲインωxと積分ゲインωPIと
の関係で決まるため、フィードバック特性は多少変化す
るがこの位置ゲインωxと積分ゲインωPIとの大小関
係を調整することにより、速度フォードフォワードゲイ
ンαvを小さくすることによって位置フィードフォワー
ドゲインαxが急速に小さくなり、速度フォードフォワ
ードゲインαvを調整することでオーバーシュートの抑
制が確実にできる。
From the above equations 31, 32 and 33, equation 3
The position feed forward gain αx at 0 cannot be set independently of the speed feed forward gain αv and independently of the position proportional gain Kx and the position integral gain Ki. However, the speed feed forward gain αv in the speed feed forward amplifier 211
Is smaller than 1, the position feed forward gain αx in Expression 15 is also smaller than 1. Also,
The relationship between the position feed forward gain αx and the velocity ford forward gain αv is determined by the relationship between the position gain ωx, which is a feedback gain, and the integral gain ωPI according to Equation 33, so that the feedback characteristics slightly change. By adjusting the magnitude relationship with the gain ωPI, the position feed forward gain αx is rapidly reduced by reducing the speed ford forward gain αv, and the overshoot is reliably suppressed by adjusting the speed ford forward gain αv. it can.

【0089】また、高周波数の機械共振に対しては、実
施の形態1と同様に、モデル信号演算部4におけるモデ
ル伝達特性Ga(s)の応答周波数ωaを小さくするこ
とにより、機械振動抑制効果が大きく得られる。
Also, as with the first embodiment, by reducing the response frequency ωa of the model transfer characteristic Ga (s) in the model signal calculation unit 4 against mechanical resonance at high frequencies, a mechanical vibration suppression effect is obtained. Is greatly obtained.

【0090】以上のように構成することにより、実施の
形態3は位置指令xrからモデル位置xaまでの伝達特
性がローパス特性をもつモデル信号演算部4を備え、フ
ィードフォワードゲイン設定要素である速度フィードフ
ォワード増幅器211によって位置フィードフォワード
ゲインαxを小さくすることにより、外乱抑制効果は多
少犠牲にするが、比較的簡単な演算で振動を抑制し、オ
ーバーシュートを抑制して高速に整定させることが可能
である。
With the above-described configuration, the third embodiment includes the model signal operation unit 4 having a low-pass characteristic in the transfer characteristic from the position command xr to the model position xa, By reducing the position feed forward gain αx by the forward amplifier 211, the disturbance suppression effect is somewhat sacrificed, but the vibration can be suppressed by a relatively simple operation, and the overshoot can be suppressed to settle at high speed. is there.

【0091】実施の形態4.図10は実施の形態4の制
御系を示すブロック図である。図10において図1と同
一符号は同一部分を示し、その説明を省略する。
Embodiment 4 FIG. 10 is a block diagram showing a control system according to the fourth embodiment. 10, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts, and a description thereof will be omitted.

【0092】304は外部から位置指令xrを入力しモ
デル位置xaとモデル速度vaとモデルトルクτaとを
出力するモデル信号演算部である。313は第1の微分
器である。314は第2の微分器である。315はイナ
ーシャ増幅器である。305はトルク指令演算部であ
る。306は位置補償器、307は速度PI補償器であ
る。310はトルクフィードフォワード増幅器、311
は速度フィードフォワード低減器、312は位置フィー
ドフォワード低減器である。
Reference numeral 304 denotes a model signal calculation unit which inputs a position command xr from the outside and outputs a model position xa, a model speed va, and a model torque τa. 313 is a first differentiator. 314 is a second differentiator. 315 is an inertia amplifier. 305 is a torque command calculation unit. 306 is a position compensator, and 307 is a speed PI compensator. 310 is a torque feed forward amplifier, 311
Is a velocity feed forward reducer, and 312 is a position feed forward reducer.

【0093】次に実施の形態4の動作を説明する。モデ
ル信号演算部304は位置指令xrを入力し、第1の微
分器313は位置指令xrを微分して速度指令vrを出
力し、第2の微分器314は速度指令vrを微分して加
速度指令arを出力し、イナーシャ増幅器315は加速
度指令arに予め設定した制御対象1のイナーシャの推
定値Jaを乗じたモデルトルクτaを出力する。
Next, the operation of the fourth embodiment will be described. The model signal calculator 304 receives the position command xr, the first differentiator 313 differentiates the position command xr and outputs a speed command vr, and the second differentiator 314 differentiates the speed command vr to accelerate the speed command vr. ar, and the inertia amplifier 315 outputs a model torque τa obtained by multiplying the acceleration command ar by a preset inertia estimated value Ja of the controlled object 1.

【0094】以上の動作によりモデル信号演算部304
では以下の式34、式35、式36の伝達関数演算を行
っている。 xa=xr ・・・・(式34) va=s・xr ・・・・(式35) τa=Ja・s2・xr ・・・・(式36)
By the above operation, the model signal calculation unit 304
Performs the transfer function calculation of the following Expressions 34, 35 and 36. xa = xr (Equation 34) va = s · xr (Equation 35) τa = Ja · s2 · xr (Equation 36)

【0095】上記の式34、式35、式36より、実施
の形態4におけるモデル信号演算部304は、実施の形
態1におけるモデル信号演算部4において、モデル伝達
特性Ga(s)を1としたものに他ならない。したがっ
てモデル伝達特性Ga(s)はローパス特性を持たない
が、それ以外の点では実施の形態1と同様の特性を持
つ。
From the above equations 34, 35, and 36, the model signal calculation section 304 in the fourth embodiment sets the model transfer characteristic Ga (s) to 1 in the model signal calculation section 4 in the first embodiment. It is nothing but a thing. Therefore, the model transfer characteristic Ga (s) does not have a low-pass characteristic, but otherwise has characteristics similar to those of the first embodiment.

【0096】次にトルク指令演算部305の動作につい
て説明する。トルク指令演算部305はモデルトルクτ
aとモデル速度vaとモデル位置xaと実速度vmと実
位置xmとを入力する。トルク指令演算部305の内部
においてトルクフィードフォワード増幅器310はモデ
ルトルクτaにトルクフィードフォワードゲインατを
乗じたフィードフォワードトルクτfを出力し、速度フ
ィードフォワード低減器311はモデル速度vaに速度
フィードフォワード低減ゲインγvを乗じたフィードフ
ォワード速度(速度フィードフォワード低減信号)vf
を出力し、位置フィードフォワード低減器312はモデ
ル位置xaに位置フィードフォワード低減ゲインγxを
乗じたフィードフォワード位置(位置フィードフォワー
ド低減信号)xfを出力する。
Next, the operation of the torque command calculator 305 will be described. The torque command calculator 305 calculates the model torque τ
a, model speed va, model position xa, actual speed vm, and actual position xm are input. Inside the torque command calculation unit 305, the torque feedforward amplifier 310 outputs a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by the torque feedforward gain ατ, and the speed feedforward reducer 311 outputs a speed feedforward reduction gain to the model speed va. Feedforward speed multiplied by γv (speed feedforward reduction signal) vf
And the position feed forward reducer 312 outputs a feed forward position (position feed forward reduction signal) xf obtained by multiplying the model position xa by the position feed forward reduction gain γx.

【0097】次に位置補償器306はモデル位置xaと
実位置xmとの偏差に位置ゲインωxを乗じた信号を出
力し、速度PI補償器307はモデル速度vaと実速度
vmとの偏差に位置補償器306の出力を加えた信号を
入力し、速度比例ゲインKvと積分ゲインωPIのPI
(比例積分)演算を行って誤差補償トルクτcを出力す
る。また、トルク指令演算部305はフィードフォワー
ドトルクτfから速度フィードフォワード低減信号vf
と位置フィードフォワード低減信号xfとを減算した信
号に誤差補償トルクτcを加算した信号をトルク指令τ
rとして出力する。すなわちトルク指令演算部305は
以下の式37の演算によりトルク指令τrを演算する。 τr=ατ・τa−γv・va−γx・xa+Kv・(1+ωPI/s){v a−vm+ωx(xa−xm)} ・・・・(式37)
Next, the position compensator 306 outputs a signal obtained by multiplying the deviation between the model position xa and the actual position xm by the position gain ωx, and the speed PI compensator 307 outputs the signal based on the deviation between the model speed va and the actual speed vm. A signal to which the output of the compensator 306 is added is input, and the speed proportional gain Kv and the PI
(Proportional integration) calculation to output the error compensation torque τc. Further, the torque command calculation unit 305 calculates the speed feedforward reduction signal vf from the feedforward torque τf.
A signal obtained by adding the error compensation torque τc to a signal obtained by subtracting the position feedforward reduction signal xf from the torque command τ
Output as r. That is, the torque command calculation unit 305 calculates the torque command τr by the calculation of Expression 37 below. τr = ατ · τa−γv · va−γx · xa + Kv · (1 + ωPI / s) {va−vm + ωx (xa−xm)} (Equation 37)

【0098】ここで、モデル速度vaの積分はモデル位
置xa、実速度vmの積分は実位置xmであるため、信
号をトルク、速度、位置、位置の積分の次元で纏めるよ
うに式37を変換すると、次の式38、式39、式4
0、式41となる。 τr=ατ・τa+Kv(αv・va−vm)+Kx(αx・xa−xm)+ Ki(1/s)(xa−xm) ・・・・(式38) ただし、 Kx=Kv(ωx+ωPI) ・・・・(式39) Ki=Kv・ωx・ωPI ・・・・(式40) αv=1−γv/Kv ・・・・(式41) αx=1−γx/Kx ・・・・(式42)
Here, since the integral of the model speed va is the model position xa and the integral of the actual speed vm is the actual position xm, the equation 37 is converted so that the signals are integrated by the integral dimensions of torque, speed, position and position. Then, the following Expression 38, Expression 39, and Expression 4
0 and equation 41. .tau.r = .alpha..tau.a + Kv (.alpha.v.va-vm) + Kx (.alpha.x.xa-xm) + Ki (1 / s) (xa-xm) (Equation 38) where Kx = Kv (.omega.x + .omega.PI). (Equation 39) Ki = Kv · ωx · ωPI (Equation 40) αv = 1−γv / Kv (Equation 41) αx = 1−γx / Kx (Equation 42) )

【0099】したがって、速度フィードフォワード低減
器311で速度フィードフォワード低減ゲインγvを設
定することにより速度フィードフォワードゲインαvを
独立に設定でき、位置フィードフォワード低減器312
で位置フィードフォワード低減ゲインγxを設定するこ
とにより位置フィードフォワードゲインαxを独立に設
定できる。
Accordingly, by setting the speed feedforward reduction gain γv by the speed feedforward reducer 311, the speed feedforward gain αv can be set independently, and the position feedforward reducer 312 can be set.
The position feed forward gain αx can be set independently by setting the position feed forward reduction gain γx with.

【0100】実施の形態4は以上のように構成すること
により、フィードバック制御系を位置補償器と速度PI
補償器とで構成する場合にも、フィードフォワードゲイ
ン設定要素である位置フィードフォワード低減器312
を備え、位置フィードフォワードゲインαxを速度フィ
ードフォワードゲインαvと独立にかつフィードバック
ゲインと独立に1以外の値に設定できるため、またトル
クフィードフォワードゲインατや速度フィードフォワ
ードゲインαvが1のままでも位置フィードフォワード
ゲインαxを1を基準にして小さく微調整することによ
り、簡単な制御器の演算で、外乱応答を最適に保ったま
まオーバーシュートを抑制して高速に整定させることが
可能である。
According to the fourth embodiment, the feedback control system is constituted by the position compensator and the speed PI
Also in the case of a configuration using a compensator, the position feedforward reducer 312 which is a feedforward gain setting element
Since the position feed forward gain αx can be set to a value other than 1 independently of the speed feed forward gain αv and independently of the feedback gain, even if the torque feed forward gain ατ or the speed feed forward gain αv remains 1, By finely adjusting the feed forward gain αx to a small value based on 1, it is possible to suppress overshoot and settle at high speed with a simple controller operation while maintaining the optimum disturbance response.

【0101】また、実施の形態4はフィードフォワード
設定要素であるトルクフィードフォワード増幅器310
と速度フィードフォワード低減器311と位置フィード
フォワード低減器312を備え、フィードフォワードゲ
インατ、αv、αxを互いに独立に、かつフィードバ
ックゲインと独立に1以外の値に設定できるため、フィ
ードフォワードゲインατ、αv、αxを1を基準にき
め細かく微調整することにより、外乱応答を最適に保っ
たまま、高速に整定させることが可能である。
In the fourth embodiment, a torque feedforward amplifier 310 as a feedforward setting element is used.
And the speed feed forward reducer 311 and the position feed forward reducer 312, and the feed forward gains ατ, αv, and αx can be set to values other than 1 independently of each other and independently of the feedback gain, so that the feed forward gain ατ, By finely and finely adjusting αv and αx on the basis of 1, it is possible to settle at high speed while keeping the disturbance response optimal.

【0102】実施の形態5.図11は実施の形態5の制
御系構成を示すブロック図である。図11において図1
と同一符号は同一部分を示し、その説明を省略する。
Embodiment 5 FIG. FIG. 11 is a block diagram showing a control system configuration according to the fifth embodiment. In FIG.
The same reference numerals denote the same parts, and a description thereof will be omitted.

【0103】405はトルク指令演算部である。406
は積分器である。407は速度比例補償器、408は位
置比例補償器、409は位置積分補償器である。410
はトルクフィードフォワード増幅器、411は速度フィ
ードフォワード増幅器である。
Reference numeral 405 denotes a torque command calculator. 406
Is an integrator. 407 is a speed proportional compensator, 408 is a position proportional compensator, and 409 is a position integral compensator. 410
Is a torque feedforward amplifier, and 411 is a speed feedforward amplifier.

【0104】次に実施の形態5の動作について説明す
る。実施の形態1と異なる部分であるトルク指令演算部
405の動作について説明する。トルク指令演算部40
5はモデルトルクτaとモデル速度vaとモデル位置x
aと実速度vmと実位置xmとを入力する。トルク指令
演算部405の内部においてトルクフィードフォワード
増幅器410はモデルトルクτaにトルクフィードフォ
ワードゲインατを乗じたフィードフォワードトルクτ
fを出力し、速度フィードフォワード増幅器411はモ
デル速度vaに速度フィードフォワードゲインαvを乗
じたフィードフォワード速度vfを出力する。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described. The operation of the torque command calculator 405, which is different from the first embodiment, will be described. Torque command calculator 40
5 is model torque τa, model speed va and model position x
a, the actual speed vm, and the actual position xm are input. Inside the torque command calculation unit 405, the torque feed forward amplifier 410 feeds the feed forward torque τ by multiplying the model torque τa by the torque feed forward gain ατ.
f, and the speed feedforward amplifier 411 outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying the model speed va by the speed feedforward gain αv.

【0105】次に位置積分補償器409はモデル位置x
aと実位置xmとの偏差に位置積分ゲインωiを乗じた
信号を出力し、積分器406は位置積分補償器409の
出力からモデル速度vaとフィードフォワード速度vf
との差信号を減算した信号を入力し積分した信号を出力
する。次に位置比例補償器408はモデル位置xaと実
位置xmとの差信号に積分器406の出力を加算した信
号を入力し、位置ゲインωxを乗じた信号を出力する。
次に速度比例補償器407はフィードフォワード速度v
fと実速度vmとの差信号に位置比例補償器408の出
力を加算した信号を入力し速度比例ゲインKvを乗じた
信号を出力し、トルク指令演算部405は速度比例補償
器407の出力とフィードフォワードトルクτfとの和
信号をトルク指令τrとして出力する。すなわちトルク
指令演算部405は次の式43の演算によりトルク指令
τrを演算する。 τr=ατ・τa+Kv[αv・va−vm+ωx{xa−xm+(1/s) (ωi(xa−xm)−(1−αv)va)}] ・・・・(式43)
Next, the position integration compensator 409 calculates the model position x
a and outputs a signal obtained by multiplying the deviation between the actual position xm and the position integration gain ωi. The integrator 406 outputs the model speed va and the feedforward speed vf from the output of the position integration compensator 409.
A signal obtained by subtracting the difference signal from the input is input and an integrated signal is output. Next, the position proportional compensator 408 inputs a signal obtained by adding the output of the integrator 406 to the difference signal between the model position xa and the actual position xm, and outputs a signal multiplied by the position gain ωx.
Next, the speed proportional compensator 407 calculates the feedforward speed v
A signal obtained by adding the output of the position proportional compensator 408 to the difference signal between f and the actual speed vm is input, and a signal obtained by multiplying the signal by the speed proportional gain Kv is output. A sum signal with the feedforward torque τf is output as a torque command τr. That is, the torque command calculation unit 405 calculates the torque command τr by the calculation of the following Expression 43. τr = ατ · τa + Kv [αv · va−vm + ωx {xa−xm + (1 / s) (ωi (xa−xm) − (1−αv) va)}] (Equation 43)

【0106】ここで、モデル速度vaの積分はモデル位
置xaであるため、信号をトルク、速度、位置、位置の
積分の次元で纏めるように式43を変換すると、次の式
44、式45、式46、式47となる。 τr=ατ・τa+Kv(αv・va−vm)+Kx(αx・xa−xm)+ Ki(1/s)(xa−xm) ・・・・(式44) ただし、 Kx=ωx・Kv ・・・・(式45) Ki=ωi・ωx・Kv ・・・・(式46) αx=αv ・・・・(式47)
Here, since the integral of the model speed va is the model position xa, when the expression 43 is converted so that the signals are integrated by the integral dimensions of torque, speed, position, and position, the following expressions 44, 45, Equations 46 and 47 are obtained. .tau.r = .alpha..tau.a + Kv (.alpha.v.va-vm) + Kx (.alpha.x.xa-xm) + Ki (1 / s) (xa-xm) (Equation 44) where Kx = .omega.x.Kv. · (Equation 45) Ki = ωi · ωx · Kv · · · (Equation 46) αx = αv · · (Equation 47)

【0107】上記の式45、式46、式47より、式1
5における位置フィードフォワードゲインαxは、速度
フィードフォワードゲインαvと同じ値になる。またフ
ィードフォワードゲイン設定要素であるトルクフィード
フォワード増幅器410によりトルクフィードフォワー
ドゲインατを、また速度フィードフォワード増幅器4
11の速度フィードフォワードゲインαvを設定するこ
とにより、速度フィードフォワードゲインαvおよび位
置フィードフォワードゲインαxを、フィードバックゲ
インと独立に設定することが可能である。更に、図11
におけるトルクフィードフォワードゲインατを速度フ
ィードフォワードゲインαvと同じ値にするような関係
式を持たせると、式44におけるフィードフォワードゲ
インατ、αv、αxの間に実施の形態1における式2
3の関係が成立するため、実施の形態1と同様に一つの
パラメータαvで滑らかにオーバーシュートを抑制する
ように調整できる。
From the above equations 45, 46 and 47, equation 1
5 has the same value as the speed feedforward gain αv. A torque feed forward gain ατ is set by a torque feed forward amplifier 410 which is a feed forward gain setting element.
By setting the speed feedforward gain αv of No. 11, the speed feedforward gain αv and the position feedforward gain αx can be set independently of the feedback gain. Further, FIG.
In the equation (44), the relationship between the feedforward gains ατ, αv, and αx in equation (44) can be obtained by giving a relational expression that makes the torque feedforward gain ατ the same value as the speed feedforward gain αv in equation (2).
Since the relationship of 3 is satisfied, adjustment can be made to smoothly suppress overshoot with one parameter αv as in the first embodiment.

【0108】実施の形態5は以上のように構成すること
により、フィードフォワード設定要素であるトルクフィ
ードフォワード増幅器410と速度フィードフォワード
増幅器411を備え、比較的簡単な演算で、位置フィー
ドフォワードゲインαxと速度フォードフォワードゲイ
ンαvとを良好な関係に保ったまま、フィードフォワー
ドゲインατ、αv、αxの全てをフィードバックゲイ
ンと独立に1以外の値に設定できるため、オーバーシュ
ートを抑制し、外乱応答を最適に保ったまま、高速に整
定させることが可能である。
With the above-described configuration, the fifth embodiment includes the torque feedforward amplifier 410 and the speed feedforward amplifier 411 which are feedforward setting elements, and performs the position feedforward gain αx with a relatively simple calculation. All of feed forward gains ατ, αv, and αx can be set to values other than 1 independently of feedback gain while maintaining good relationship with speed Ford forward gain αv, suppressing overshoot and optimizing disturbance response , It is possible to settle at high speed.

【0109】また、実施の形態5はフィードフォワード
設定要素であるトルクフィードフォワード増幅器410
と速度フィードフォワード増幅器411を備え、フィー
ドフォワードゲインατ、αv、αxをフィードバック
ゲインと独立で適切な関係式を用いて一つのパラメータ
で設定することによって、フィードフォワードゲインα
τ、αv、αxを1を基準に一つのパラメータαvで微
調整することにより、外乱応答を最適に保ったままオー
バーシュートを抑制して滑らかかつ高速に整定させるこ
とが可能である。
In the fifth embodiment, a torque feedforward amplifier 410 as a feedforward setting element is used.
And a speed feedforward amplifier 411, and the feedforward gain ατ, αv, and αx are set with one parameter using an appropriate relational expression independently of the feedback gain, so that the feedforward gain α
By finely adjusting τ, αv, and αx with one parameter αv based on 1, it is possible to suppress overshoot and settle smoothly and at high speed while keeping the disturbance response optimal.

【0110】なお、この発明は、上記各実施の形態で説
明した具体的回路構成例に限られるものではなく、上記
した所定のモデル信号演算部およびフィードバック制御
部とフィードフォワード制御部とを有するトルク指令演
算部を備え、位置フィードフォワードゲインを速度フィ
ードフォワードゲインと独立に、かつフィードバックゲ
インと独立に、また、位置、速度、トルクの各フィード
フォワードゲインのすべてをフィードバックゲインと独
立に設定可能とする種々の回路構成例に適用できること
は言うまでもない。
It should be noted that the present invention is not limited to the specific circuit configuration examples described in each of the above embodiments, but includes the above-described predetermined model signal calculation unit, the feedback control unit, and the torque control unit having the feedforward control unit. Equipped with a command calculation unit, enabling position feed forward gain to be set independently of speed feed forward gain and independent of feedback gain, and all position, speed and torque feed forward gains to be set independently of feedback gain. It goes without saying that the present invention can be applied to various circuit configuration examples.

【0111】[0111]

【発明の効果】以上のように、この発明に係る位置制御
装置は、位置指令を入力し制御対象を想定した、モデル
トルク、モデル速度、モデル位置の各信号を作成するモ
デル信号演算部、およびフィードバック制御部とフィー
ドフォワード制御部とを有し、このモデル信号演算部か
らのモデルトルク、モデル速度、モデル位置の各信号と
上記制御対象の位置検出信号である実位置、速度検出信
号である実速度の各信号とを入力し、上記制御対象のト
ルク指令を作成するトルク指令演算部を備え、上記実位
置が上記位置指令に一致するように上記トルク指令に応
じたトルクを発生して上記制御対象を制御する位置制御
装置において、上記フィードバック制御部は、位置比例
ゲイン、速度比例ゲインおよび位置積分ゲインからなる
フィードバックゲインを設定する手段を備え、上記フィ
ードフォワード制御部は、トルクフィードフォワードゲ
イン、速度フィードフォワードゲインおよび位置フィー
ドフォワードゲインからなるフィードフォワードゲイン
を設定する手段を備え、上記位置フィードフォワードゲ
インを上記速度フィードフォワードゲインと独立に、か
つ上記フィードバックゲインと独立に1以外の値に設定
可能な構成としたので、位置フィードフォワードゲイン
を1を基準に小さくするという簡単な微調整により、外
乱に対する特性を最適に保ったまま、オーバーシュート
を抑制でき、高速に整定可能な制御を実現することがで
きる。
As described above, the position control device according to the present invention is provided with a model signal calculation section for inputting a position command and generating each signal of a model torque, a model speed, and a model position assuming a control target, and It has a feedback control unit and a feedforward control unit, and outputs the model torque, model speed, and model position signals from the model signal calculation unit, and the actual position and speed detection signals that are the position detection signals of the control target. A torque command calculation unit for inputting each speed signal and generating a torque command for the control object; generating a torque corresponding to the torque command so that the actual position matches the position command; In the position control device for controlling an object, the feedback control section includes a feedback gain including a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integral gain. Means for setting a feed forward gain comprising a torque feed forward gain, a speed feed forward gain, and a position feed forward gain, wherein the position feed forward gain is controlled by the speed feed forward gain. The configuration is such that it can be set to a value other than 1 independently of the forward gain and independently of the feedback gain. The overshoot can be suppressed while maintaining the control, and control capable of setting at high speed can be realized.

【0112】また、この発明に係る位置制御装置は、位
置指令を入力し制御対象を想定した、モデルトルク、モ
デル速度、モデル位置の各信号を作成するモデル信号演
算部、およびフィードバック制御部とフィードフォワー
ド制御部とを有し、このモデル信号演算部からのモデル
トルク、モデル速度、モデル位置の各信号と上記制御対
象の位置検出信号である実位置、速度検出信号である実
速度の各信号とを入力し、上記制御対象のトルク指令を
作成するトルク指令演算部を備え、上記実位置が上記位
置指令に一致するように上記トルク指令に応じたトルク
を発生して上記制御対象を制御する位置制御装置におい
て、上記フィードバック制御部は、位置比例ゲイン、速
度比例ゲインおよび位置積分ゲインからなるフィードバ
ックゲインを設定する手段を備え、上記フィードフォワ
ード制御部は、トルクフィードフォワードゲイン、速度
フィードフォワードゲインおよび位置フィードフォワー
ドゲインからなるフィードフォワードゲインを設定する
手段を備え、上記位置フィードフォワードゲインと速度
フィードフォワードゲインとトルクフィードフォワード
ゲインとのすべてを上記フィードバックゲインと独立に
設定可能な構成としたので、位置フィードフォワードゲ
インと速度フィードフォワードゲインとトルクフィード
フォワードゲインとを1を基準に変更するという簡単な
微調整により、外乱に対する特性を最適に保ったまま、
オーバーシュートを抑制でき、高速に整定可能な制御を
実現することができる。
Further, the position control device according to the present invention comprises: a model signal calculation section for inputting a position command and generating each signal of a model torque, a model speed, and a model position assuming an object to be controlled; a feedback control section; A forward control unit, and a model torque, a model speed, and a model position signal from the model signal calculation unit, and an actual position that is a position detection signal of the control target, and an actual speed signal that is a speed detection signal. And a torque command calculating unit for generating a torque command for the control target, a position for controlling the control target by generating a torque according to the torque command so that the actual position matches the position command. In the control device, the feedback control unit sets a feedback gain including a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integral gain. Means for setting a feed forward gain comprising a torque feed forward gain, a speed feed forward gain, and a position feed forward gain, wherein the position feed forward gain, the speed feed forward gain, and the torque Since all of the feed forward gains can be set independently of the above feedback gains, a simple fine adjustment of changing the position feed forward gain, the speed feed forward gain, and the torque feed forward gain based on 1 While maintaining optimal characteristics against disturbance,
Overshoot can be suppressed, and control that can settle at high speed can be realized.

【0113】また、この発明に係る位置制御装置のフィ
ードフォワード制御部は、位置フィードフォワードゲイ
ンと速度フィードフォワードゲインとトルクフィードフ
ォワードゲインとを互いに独立に設定可能な構成とした
ので、位置フィードフォワードゲインと速度フィードフ
ォワードゲインとトルクフィードフォワードゲインとを
独立に1を基準に変更するという簡単な微調整により、
外乱に対する特性を最適に保ったまま、オーバーシュー
トを抑制でき、高速に整定可能な制御を実現することが
できる。
Further, the feedforward control section of the position control device according to the present invention has a configuration in which the position feedforward gain, the speed feedforward gain, and the torque feedforward gain can be set independently of each other. And the speed feed forward gain and the torque feed forward gain are independently changed based on 1,
It is possible to suppress overshoot while keeping the characteristics with respect to the disturbance optimally, and realize a control that can settle at high speed.

【0114】また、この発明に係る位置制御装置のフィ
ードフォワード制御部は、位置フィードフォワードゲイ
ンと速度フィードフォワードゲインとトルクフィードフ
ォワードゲインとを、フィードバックゲインと独立な関
係式を用いて設定する構成としたので、外乱に対する特
性を最適に保ったまま、より簡単な微調整でオーバーシ
ュートを抑制でき、高速に整定可能な制御を実現するこ
とができる。
Further, the feedforward control section of the position control device according to the present invention sets the position feedforward gain, the speed feedforward gain, and the torque feedforward gain using a relational expression independent of the feedback gain. As a result, overshoot can be suppressed by simpler fine adjustment while maintaining optimal characteristics with respect to disturbance, and control capable of setting at high speed can be realized.

【0115】また、この発明に係る位置制御装置のフィ
ードフォワード制御部は、位置フィードフォワードゲイ
ンと速度フィードフォワードゲインとトルクフィードフ
ォワードゲインとを、次式の関係を用いて設定する構成
としたので、外乱に対する特性を最適に保ったまま、1
つのパラメータによる簡単な微調整で滑らかにオーバー
シュートを抑制でき、高速に整定可能な制御を実現する
ことができる。 (位置フィードフォワードゲイン)=(速度フィードフ
ォワードゲイン)=(トルクフィードフォワードゲイ
ン)
Further, the feedforward control unit of the position control device according to the present invention is configured to set the position feedforward gain, the speed feedforward gain, and the torque feedforward gain using the following relationship. While maintaining the optimum characteristics against disturbance, 1
The overshoot can be suppressed smoothly by simple fine adjustment using the two parameters, and control capable of setting at high speed can be realized. (Position feed forward gain) = (Speed feed forward gain) = (Torque feed forward gain)

【0116】また、この発明に係る位置制御装置のフィ
ードフォワード制御部は、位置フィードフォワードゲイ
ンと速度フィードフォワードゲインとトルクフィードフ
ォワードゲインとを、次式の関係を用いて設定する構成
としたので、外乱に対する特性を最適に保ったまま、1
つのパラメータによる簡単な微調整で滑らかにオーバー
シュートを抑制でき、高速に整定可能な制御を実現する
ことができる。 (トルクフィードフォワードゲイン)=(位置フィード
フォワードゲイン)3 (速度フィードフォワードゲイン)=(位置フィードフ
ォワードゲイン)2
Further, the feedforward control unit of the position control device according to the present invention is configured to set the position feedforward gain, the speed feedforward gain, and the torque feedforward gain using the following relationship. While maintaining the optimum characteristics against disturbance, 1
The overshoot can be suppressed smoothly by simple fine adjustment using the two parameters, and control capable of setting at high speed can be realized. (Torque feed forward gain) = (Position feed forward gain) 3 (Speed feed forward gain) = (Position feed forward gain) 2

【0117】また、この発明に係る位置制御装置は、外
部からの位置指令xrと制御対象の位置検出信号である
実位置xm、速度検出信号である実速度vmとを入力し
トルク指令τrを出力し、上記実位置xmが上記位置指
令xrに一致するように上記トルク指令τrに応じたト
ルクを発生して上記制御対象を制御する位置制御装置に
おいて、上記位置指令xrを入力して所定の伝達関数演
算により演算したモデル位置xaとこのモデル位置xa
の微分信号であるモデル速度vaとこのモデル速度va
の微分信号であるモデル加速度に上記制御対象のイナー
シャ推定値を乗じたモデルトルクτaとを出力するモデ
ル信号演算部、および上記モデルトルクτaとモデル速
度vaとモデル位置xaと実速度vmと実位置xmとを
入力し、位置比例ゲインKxと速度比例ゲインKvと位
置積分ゲインKiとトルクフィードフォワードゲインα
τと速度フィードフォワードゲインαvと位置フィード
フォワードゲインαxとを用いた次式で表される演算に
基づいて上記トルク指令τrを出力するトルク指令演算
部を備えたので、各フィードフォワードゲインαx、α
v、ατを適宜微調整することにより、各フィードバッ
クゲインKx、Kv、Kiで決まる外乱に対する特性を
最適に保ったまま、オーバーシュートを抑制でき、高速
に整定可能な制御を実現することができる。 τr=ατ・τa+Kv・(αv・va−vm)+Kx
・(αx・xa−xm)+Ki(1/s)(xa−x
m) s:ラプラス演算子
Further, the position control device according to the present invention inputs a position command xr from the outside, an actual position xm which is a position detection signal of a control target, and an actual speed vm which is a speed detection signal, and outputs a torque command τr. Then, in the position control device for controlling the control object by generating a torque according to the torque command τr so that the actual position xm matches the position command xr, the position command xr is inputted and a predetermined transmission is performed. The model position xa calculated by the function operation and the model position xa
Model speed va which is a differential signal of
A model signal calculation unit for outputting a model torque τa obtained by multiplying the model acceleration which is a differential signal of the above by the inertia estimated value of the control object, and the model torque τa, the model speed va, the model position xa, the actual speed vm, and the actual position xm, a position proportional gain Kx, a speed proportional gain Kv, a position integral gain Ki, and a torque feedforward gain α.
τ, the speed feedforward gain αv, and the position feedforward gain αx, and the torque command calculating section that outputs the torque command τr based on the calculation represented by the following equation. Therefore, each feedforward gain αx, α
By finely adjusting v and ατ as appropriate, overshoot can be suppressed and the control that can settle at high speed can be realized while maintaining the characteristics with respect to the disturbance determined by the feedback gains Kx, Kv, and Ki optimally. τr = ατ · τa + Kv · (αv · va−vm) + Kx
-(Αx xa-xm) + Ki (1 / s) (xa-x
m) s: Laplace operator

【0118】また、この発明に係る位置制御装置のトル
ク指令演算部は、モデルトルクτaにトルクフィードフ
ォワードゲインατを乗算したフィードフォワードトル
クτfを出力するトルクフィードフォワード増幅器、モ
デル速度vaに速度フィードフォワードゲインαvを乗
算したフィードフォワード速度vfを出力する速度フィ
ードフォワード増幅器、モデル位置xaに位置フィード
フォワードゲインαxを乗算したフィードフォワード位
置xfを出力する位置フィードフォワード増幅器、上記
モデル位置xaと実位置xmとの偏差を積分した信号を
出力する位置積分器、上記フィードフォワード速度vf
と実速度vmとの偏差に速度比例ゲインKvを乗算した
信号を出力する速度比例補償器、上記フィードフォワー
ド位置xfと実位置xmとの偏差に位置比例ゲインKx
を乗算した信号を出力する位置比例補償器、および上記
位置積分器の出力に位置積分ゲインKiを乗算した信号
を出力する位置積分補償器を備え、上記フィードフォワ
ードトルクτfおよび上記速度比例補償器、位置比例補
償器、位置積分補償器の出力信号の加算値をトルク指令
τrとして出力するので、各フィードフォワード増幅器
により、トルク、速度、位置フィードフォワードゲイン
のそれぞれを直接設定することができ、その設定の調整
がより確実になされる。
Further, the torque command calculation unit of the position control device according to the present invention includes a torque feedforward amplifier for outputting a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by a torque feedforward gain ατ, and a speed feedforward for the model speed va. A speed feedforward amplifier that outputs a feedforward speed vf multiplied by a gain αv, a position feedforward amplifier that outputs a feedforward position xf obtained by multiplying a model position xa by a position feedforward gain αx, and the model position xa and the actual position xm. Position integrator that outputs a signal obtained by integrating the deviation of
Proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying the deviation between the feed forward position xf and the actual position xm by a speed proportional gain Kx.
A position-proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying the position-integrator and a position-integral compensator that outputs a signal obtained by multiplying the output of the position integrator by a position integration gain Ki. Since the added value of the output signals of the position proportional compensator and the position integration compensator is output as the torque command τr, each of the feedforward amplifiers can directly set the torque, speed, and position feedforward gain. Is more reliably adjusted.

【0119】また、この発明に係る位置制御装置のトル
ク指令演算部は、モデルトルクτaにトルクフィードフ
ォワードゲインατを乗算したフィードフォワードトル
クτfを出力するトルクフィードフォワード増幅器、モ
デル速度vaに速度フィードフォワードゲインαvを乗
算したフィードフォワード速度vfを出力する速度フィ
ードフォワード増幅器、上記モデル速度vaに位置フィ
ードフォワード低減ゲインβxを乗算したフィードフォ
ワード位置xfを出力する位置フィードフォワード低減
器、モデル位置xaと実位置xmとの偏差から上記フィ
ードフォワード位置xfを減算した信号を積分した信号
を出力する位置積分器、上記フィードフォワード速度v
fと実速度vmとの偏差に速度比例ゲインKvを乗算し
た信号を出力する速度比例補償器、上記モデル位置xa
と実位置xmとの偏差に位置比例ゲインKxを乗算した
信号を出力する位置比例補償器、および上記位置積分器
の出力に位置積分ゲインKiを乗算した信号を出力する
位置積分補償器を備え、位置フィードフォワードゲイン
αxは次式で設定するとともに、上記フィードフォワー
ドトルクτfおよび上記速度比例補償器、位置比例補償
器、位置積分補償器の出力信号の加算値をトルク指令τ
rとして出力するので、位置指令xrが大きい場合も、
安定した制御動作がなされる。 αx=1−Ki・βx/Kx
Further, the torque command calculation unit of the position control device according to the present invention includes a torque feedforward amplifier for outputting a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by a torque feedforward gain ατ, and a speed feedforward for the model speed va. A speed feedforward amplifier that outputs a feedforward speed vf multiplied by a gain αv, a position feedforward reducer that outputs a feedforward position xf obtained by multiplying the model speed va by a position feedforward reduction gain βx, a model position xa and an actual position a position integrator that outputs a signal obtained by integrating a signal obtained by subtracting the feedforward position xf from the deviation from xm, the feedforward speed v
a speed proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a deviation between f and the actual speed vm by a speed proportional gain Kv;
A position proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a deviation between the actual position xm and a position proportional gain Kx, and a position integral compensator that outputs a signal obtained by multiplying the output of the position integrator by a position integral gain Ki, The position feed forward gain αx is set by the following equation, and the sum of the feed forward torque τf and the output signals of the speed proportional compensator, the position proportional compensator, and the position integral compensator is expressed by a torque command τ
output as r, even when the position command xr is large,
A stable control operation is performed. αx = 1−Ki · βx / Kx

【0120】また、この発明に係る位置制御装置のトル
ク指令演算部は、モデルトルクτaにトルクフィードフ
ォワードゲインατを乗算したフィードフォワードトル
クτfを出力するトルクフィードフォワード増幅器、モ
デル速度vaに速度フィードフォワード低減ゲインγv
を乗算したフィードフォワード速度vfを出力する速度
フィードフォワード低減器、モデル位置xaに位置フィ
ードフォワード低減ゲインγxを乗算したフィードフォ
ワード位置xfを出力する位置フィードフォワード低減
器、モデル位置xaと実位置xmとの偏差に位置ゲイン
ωxを乗算した信号を出力する位置補償器、および上記
モデル速度vaと実速度vmとの偏差に上記位置補償器
の出力を加算した信号を入力し、速度比例ゲインKvと
積分ゲインωPIのPI(比例積分)演算を行って誤差
補償トルクτcを出力する速度PI補償器を備え、速度
フィードフォワードゲインαvおよび位置フィードフォ
ワードゲインαxはそれぞれ次式で設定するとともに、
上記フィードフォワードトルクτfからフィードフォワ
ード速度vfとフィードフォワード位置xfとを減算し
た信号に誤差補償トルクτcを加算した信号をトルク指
令τrとして出力するので、フィードバック制御部が速
度PI補償器と位置補償器とで構成されている場合にお
いても、フィードフォワードゲインαx、αv、ατを
互いに独立に、かつフィードバックゲインと独立に設定
することができる。 αv=1−γv/Kv αx=1−γx/{Kv(ωx+ωPI)}
Further, the torque command calculating section of the position control device according to the present invention includes a torque feedforward amplifier for outputting a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by a torque feedforward gain ατ, and a speed feedforward for the model speed va. Reduction gain γv
A speed feedforward reducer that outputs a feedforward velocity vf multiplied by a position feedforward reducer that outputs a feedforward position xf obtained by multiplying a model position xa by a position feedforward reduction gain γx, a model position xa and an actual position xm, And a position compensator that outputs a signal obtained by multiplying the deviation of the model speed va by the position gain ωx, and a signal obtained by adding the output of the position compensator to the deviation between the model speed va and the actual speed vm. A speed PI compensator that performs PI (proportional integration) calculation of the gain ωPI and outputs an error compensation torque τc is provided. The speed feedforward gain αv and the position feedforward gain αx are set by the following equations, respectively.
A signal obtained by adding an error compensation torque τc to a signal obtained by subtracting the feedforward speed vf and the feedforward position xf from the feedforward torque τf is output as a torque command τr. , The feedforward gains αx, αv, ατ can be set independently of each other and independently of the feedback gain. αv = 1−γv / Kv αx = 1−γx / {Kv (ωx + ωPI)}

【0121】また、この発明に係る位置制御装置は、外
部からの位置指令xrと制御対象の位置検出信号である
実位置xm、速度検出信号である実速度vmとを入力し
トルク指令τrを出力し、上記実位置xmが上記位置指
令xrに一致するように上記トルク指令τrに応じたト
ルクを発生して上記制御対象を制御する位置制御装置に
おいて、上記位置指令xrを入力して所定の伝達関数演
算により演算したモデル位置xaとこのモデル位置xa
の微分信号であるモデル速度vaとこのモデル速度va
の微分信号であるモデル加速度に上記制御対象のイナー
シャ推定値を乗じたモデルトルクτaとを出力するモデ
ル信号演算部、および上記モデルトルクτaにトルクフ
ィードフォワードゲインατを乗算したフィードフォワ
ードトルクτfを出力するトルクフィードフォワード増
幅器、上記モデル速度vaに速度フィードフォワードゲ
インαvを乗算したフィードフォワード速度vfを出力
する速度フィードフォワード増幅器、上記モデル位置x
aと実位置xmとの偏差に位置積分ゲインωiを乗算し
た信号を出力する位置積分補償器、位置積分補償器の出
力から上記モデル速度vaとフィードフォワード速度v
fとの偏差を減算した信号を積分した信号を出力する積
分器、上記モデル位置xaと実位置xmとの偏差に上記
積分器の出力を加算した信号に位置ゲインωxを乗算し
た信号を出力する位置比例補償器、および上記フィード
フォワード速度vfと実速度vmとの偏差に上記位置比
例補償器の出力を加算した信号に速度比例ゲインKvを
乗算した信号を出力する速度比例補償器を設け、上記フ
ィードフォワードトルクτfと速度比例補償器の出力信
号との加算値をトルク指令τrとして出力するトルク指
令演算部を備え、位置フィードフォワードゲインαxを
下式で設定するので、比較的簡単な演算で、位置フィー
ドフォワードゲインαxと速度フォードフォワードゲイ
ンαvとを良好な関係に保ったまま、フィードフォワー
ドゲインαx、αv、ατのすべてをフィードバックゲ
インと独立に設定することができる。αx=αv
Further, the position control device according to the present invention inputs a position command xr from the outside, an actual position xm which is a position detection signal of a control target, and an actual speed vm which is a speed detection signal, and outputs a torque command τr. Then, in the position control device for controlling the control object by generating a torque according to the torque command τr so that the actual position xm matches the position command xr, the position command xr is inputted and a predetermined transmission is performed. The model position xa calculated by the function operation and the model position xa
Model speed va which is a differential signal of
A model signal calculating unit that outputs a model torque τa obtained by multiplying the model acceleration, which is a differential signal of the control object, by the estimated value of inertia of the control object, and outputs a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by a torque feedforward gain ατ. Torque feedforward amplifier, a speed feedforward amplifier that outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying the model speed va by a speed feedforward gain αv, and the model position x
a position integration compensator that outputs a signal obtained by multiplying the deviation between a and the actual position xm by the position integration gain ωi, and outputs the model speed va and the feedforward speed v from the output of the position integration compensator.
an integrator that outputs a signal obtained by integrating a signal obtained by subtracting a deviation from f, and outputs a signal obtained by multiplying a signal obtained by adding the output of the integrator to the deviation between the model position xa and the actual position xm and a position gain ωx. A position proportional compensator; and a speed proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a signal obtained by adding the output of the position proportional compensator to the deviation between the feed forward speed vf and the actual speed vm by a speed proportional gain Kv, A torque command calculation unit that outputs the sum of the feedforward torque τf and the output signal of the speed proportional compensator as a torque command τr is provided, and the position feedforward gain αx is set by the following equation. While maintaining the good relationship between the position feed forward gain αx and the speed ford forward gain αv, the feed forward gains αx, αv, α It is possible to set all of the independently of the feedback gain. αx = αv

【0122】また、この発明に係る位置制御装置のモデ
ル信号演算部は、その位置指令からモデル位置までの伝
達特性が所定の周波数以上をカットするローパス特性と
なるように構成したので、トルクフィードフォワードゲ
インατと速度フォードフォワードゲインαvと位置フ
ィードフォワードゲインαxとを1を基準に最適に調整
することにより、外乱に対する特性を最適に保ったま
ま、機械共振の励起を抑制しながら、高速に整定可能な
制御を実現することができる。
Further, since the model signal calculation section of the position control device according to the present invention is configured such that the transmission characteristic from the position command to the model position is a low-pass characteristic for cutting a predetermined frequency or more, the torque feedforward operation is performed. Optimal adjustment of gain ατ, speed Ford forward gain αv, and position feed forward gain αx based on 1 enables high-speed setting while suppressing the excitation of mechanical resonance while maintaining the optimal characteristics against disturbance. Control can be realized.

【0123】また、この発明に係る位置制御装置は、位
置指令を入力し制御対象を想定した、モデルトルク、モ
デル速度、モデル位置の各信号を作成するモデル信号演
算部、およびフィードバック制御部とフィードフォワー
ド制御部とを有し、このモデル信号演算部からのモデル
トルク、モデル速度、モデル位置の各信号と上記制御対
象の位置検出信号である実位置、速度検出信号である実
速度の各信号とを入力し、上記制御対象のトルク指令を
作成するトルク指令演算部を備え、上記実位置が上記位
置指令に一致するように上記トルク指令に応じたトルク
を発生して上記制御対象を制御する位置制御装置におい
て、上記モデル信号演算部は、その位置指令からモデル
位置までの伝達特性が所定の周波数以上をカットするロ
ーパス特性となるように構成し、上記フィードバック制
御部は、位置比例ゲイン、速度比例ゲインおよび位置積
分ゲインからなるフィードバックゲインを設定する手段
を備え、上記フィードフォワード制御部は、トルクフィ
ードフォワードゲイン、速度フィードフォワードゲイン
および位置フィードフォワードゲインからなるフィード
フォワードゲインを設定する手段を備え、かつ、少なく
とも上記位置フィードフォワードゲインは1以外の値に
設定可能な構成としたので、位置フィードフォワードゲ
インを1を基準に小さくするという簡単な微調整で、外
乱に対する特性を最適に保ったまま、機械共振の励起を
抑制しながらオーバーシュートを抑制でき、高速に整定
可能な制御を実現することができる。
Further, the position control device according to the present invention includes a model signal calculation section for inputting a position command and generating respective signals of a model torque, a model speed, and a model position assuming a control target, and a feedback control section and a feed control section. A forward control unit, and a model torque, a model speed, and a model position signal from the model signal calculation unit, and an actual position that is a position detection signal of the control target, and an actual speed signal that is a speed detection signal. And a torque command calculating unit for generating a torque command for the control target, a position for controlling the control target by generating a torque according to the torque command so that the actual position matches the position command. In the control device, the model signal calculation section has a low-pass characteristic in which a transfer characteristic from the position command to the model position cuts a predetermined frequency or more. The feedback control unit includes means for setting a feedback gain including a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integral gain, and the feed forward control unit includes a torque feed forward gain, a speed feed forward gain, and a position There is provided a means for setting a feed forward gain comprising a feed forward gain, and at least the position feed forward gain can be set to a value other than 1, so that the position feed forward gain can be reduced with reference to 1. With such fine adjustment, overshoot can be suppressed while suppressing the excitation of mechanical resonance while maintaining the characteristic with respect to the disturbance optimally, and control capable of setting at high speed can be realized.

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

【図1】 本発明の実施の形態1の位置制御装置の構成
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a position control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 通常の制御系の外乱に対する応答波形を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a response waveform to a disturbance of a normal control system.

【図3】 一般的な二自由度制御系も構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a general two-degree-of-freedom control system.

【図4】 本発明の信号の応答特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a response characteristic of a signal according to the present invention.

【図5】 本発明の実施の形態1における応答変化の一
例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a response change according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施の形態1における応答変化の一
例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a response change according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施の形態1における応答変化の一
例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a response change according to the first embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態2の位置制御装置の構成
図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a position control device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態3の位置制御装置の構成
図である。
FIG. 9 is a configuration diagram of a position control device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態4の位置制御装置の構
成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a position control device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の実施の形態5の位置制御装置の構
成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of a position control device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】 第1の従来技術の位置制御装置の構成図で
ある。
FIG. 12 is a configuration diagram of a position control device of a first related art.

【図13】 第2の従来技術の位置制御装置の構成図で
ある。
FIG. 13 is a configuration diagram of a second conventional position control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御対象、2 位置検出器、3 速度検出器、4,
304 モデル信号演算部、5,105,205,30
5,405 トルク指令演算部、6,106 位置積分
器、7,107 速度比例補償器、8,108 位置比
例補償器、9,109 位置積分補償器、10,11
0,210,310,410 トルクフィードフォワー
ド増幅器、11,111,211,411 速度フィー
ドフォワード増幅器、12 位置フィードフォワード増
幅器、112 位置フィードフォワード低減器、20
6,306 位置補償器、207,307 速度PI補
償器、311 速度フィードフォワード低減器、312
位置フィードフォワード低減器、406 積分器、4
07 速度比例補償器、408 位置比例補償器、40
9 位置積分補償器、xr 位置指令、xm 実位置、
vm 実速度、τa モデルトルク、va モデル速
度、xa モデル位置、ατ トルクフィードフォワー
ドゲイン、αv 速度フィードフォワードゲイン、αx
位置フィードフォワードゲイン、τf フィードフォ
ワードトルク、vf フィードフォワード速度、xf
フィードフォワード位置、βx 位置フィードフォワー
ド低減ゲイン、γv 速度フィードフォワード低減ゲイ
ン、γx 位置フィードフォワード低減ゲイン。
1 control target, 2 position detector, 3 speed detector, 4,
304 Model signal operation unit, 5, 105, 205, 30
5,405 torque command calculator, 6,106 position integrator, 7,107 speed proportional compensator, 8,108 position proportional compensator, 9,109 position integral compensator, 10,11
0, 210, 310, 410 Torque feed forward amplifier, 11, 111, 211, 411 Speed feed forward amplifier, 12 Position feed forward amplifier, 112 Position feed forward reducer, 20
6,306 position compensator, 207,307 speed PI compensator, 311 speed feed forward reducer, 312
Position feed forward reducer, 406 integrator, 4
07 Speed proportional compensator, 408 Position proportional compensator, 40
9 position integration compensator, xr position command, xm actual position,
vm actual speed, τa model torque, va model speed, xa model position, ατ torque feed forward gain, αv speed feed forward gain, αx
Position feed forward gain, τf feed forward torque, vf feed forward speed, xf
Feed forward position, βx position feed forward reduction gain, γv velocity feed forward reduction gain, γ x position feed forward reduction gain.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 啓 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 吉田 雅彦 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5H004 GA03 GA05 GB15 HA07 HB07 HB08 JA11 JB09 KB32 KB37 KB38 KC27 LA02 LA13 5H303 AA01 CC05 DD01 FF03 HH01 JJ01 KK02 KK03 KK11 KK28 5H550 AA18 BB10 DD01 EE05 GG01 GG03 GG10 HB08 JJ04 JJ11 JJ23 JJ24 JJ25 JJ26 LL01 LL32 LL34  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Terada 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Masahiko Yoshida 2-3-2 Marunouchi 3-chome, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (Reference) 5H004 GA03 GA05 GB15 HA07 HB07 HB08 JA11 JB09 KB32 KB37 KB38 KC27 LA02 LA13 5H303 AA01 CC05 DD01 FF03 HH01 JJ01 KK02 KK03 KK11 KK28 5H550 AA18 BB10 DD01 EE05 GG10GG03 JJ26 LL01 LL32 LL34

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置指令を入力し制御対象を想定した、
モデルトルク、モデル速度、モデル位置の各信号を作成
するモデル信号演算部、およびフィードバック制御部と
フィードフォワード制御部とを有し、このモデル信号演
算部からのモデルトルク、モデル速度、モデル位置の各
信号と上記制御対象の位置検出信号である実位置、速度
検出信号である実速度の各信号とを入力し、上記制御対
象のトルク指令を作成するトルク指令演算部を備え、上
記実位置が上記位置指令に一致するように上記トルク指
令に応じたトルクを発生して上記制御対象を制御する位
置制御装置において、 上記フィードバック制御部は、位置比例ゲイン、速度比
例ゲインおよび位置積分ゲインからなるフィードバック
ゲインを設定する手段を備え、 上記フィードフォワード制御部は、トルクフィードフォ
ワードゲイン、速度フィードフォワードゲインおよび位
置フィードフォワードゲインからなるフィードフォワー
ドゲインを設定する手段を備え、上記位置フィードフォ
ワードゲインを上記速度フィードフォワードゲインと独
立に、かつ上記フィードバックゲインと独立に1以外の
値に設定可能な構成としたことを特徴とする位置制御装
置。
1. A position command is input and a control target is assumed.
A model signal calculation unit that creates each signal of a model torque, a model speed, and a model position, and a feedback control unit and a feedforward control unit; and a model torque, a model speed, and a model position from the model signal calculation unit. A signal and an actual position which is a position detection signal of the controlled object, and a signal of an actual speed which is a speed detection signal are inputted, and a torque command calculating unit for creating a torque command of the controlled object is provided. In a position control device that controls the control target by generating a torque according to the torque command so as to match the position command, the feedback control unit includes a feedback gain including a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integral gain. Means for setting the torque feed forward gain and the speed. Means for setting a feed forward gain comprising a feed forward gain and a position feed forward gain, wherein the position feed forward gain can be set to a value other than 1 independently of the speed feed forward gain and independently of the feedback gain. A position control device having a configuration.
【請求項2】 位置指令を入力し制御対象を想定した、
モデルトルク、モデル速度、モデル位置の各信号を作成
するモデル信号演算部、およびフィードバック制御部と
フィードフォワード制御部とを有し、このモデル信号演
算部からのモデルトルク、モデル速度、モデル位置の各
信号と上記制御対象の位置検出信号である実位置、速度
検出信号である実速度の各信号とを入力し、上記制御対
象のトルク指令を作成するトルク指令演算部を備え、上
記実位置が上記位置指令に一致するように上記トルク指
令に応じたトルクを発生して上記制御対象を制御する位
置制御装置において、 上記フィードバック制御部は、位置比例ゲイン、速度比
例ゲインおよび位置積分ゲインからなるフィードバック
ゲインを設定する手段を備え、 上記フィードフォワード制御部は、トルクフィードフォ
ワードゲイン、速度フィードフォワードゲインおよび位
置フィードフォワードゲインからなるフィードフォワー
ドゲインを設定する手段を備え、上記位置フィードフォ
ワードゲインと速度フィードフォワードゲインとトルク
フィードフォワードゲインとのすべてを上記フィードバ
ックゲインと独立に設定可能な構成としたことを特徴と
する位置制御装置。
2. Assuming a position to be controlled by inputting a position command,
A model signal calculation unit that creates each signal of a model torque, a model speed, and a model position, and a feedback control unit and a feedforward control unit; and a model torque, a model speed, and a model position from the model signal calculation unit. A signal and an actual position which is a position detection signal of the controlled object, and a signal of an actual speed which is a speed detection signal are inputted, and a torque command calculating unit for creating a torque command of the controlled object is provided. In a position control device that controls the control target by generating a torque according to the torque command so as to match the position command, the feedback control unit includes a feedback gain including a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integral gain. Means for setting the torque feed forward gain and the speed. Means for setting a feed forward gain consisting of a feed forward gain and a position feed forward gain, a configuration capable of setting all of the position feed forward gain, speed feed forward gain, and torque feed forward gain independently of the feedback gain; A position control device characterized in that:
【請求項3】 フィードフォワード制御部は、位置フィ
ードフォワードゲインと速度フィードフォワードゲイン
とトルクフィードフォワードゲインとを互いに独立に設
定可能な構成としたことを特徴とする請求項2記載の位
置制御装置。
3. The position control device according to claim 2, wherein the feed forward control section is configured to be able to set a position feed forward gain, a speed feed forward gain, and a torque feed forward gain independently of each other.
【請求項4】 フィードフォワード制御部は、位置フィ
ードフォワードゲインと速度フィードフォワードゲイン
とトルクフィードフォワードゲインとを、フィードバッ
クゲインと独立な関係式を用いて設定する構成としたこ
とを特徴とする請求項2記載の位置制御装置。
4. The feed forward control unit is configured to set a position feed forward gain, a speed feed forward gain, and a torque feed forward gain using a relational expression independent of a feedback gain. 3. The position control device according to 2.
【請求項5】 フィードフォワード制御部は、位置フィ
ードフォワードゲインと速度フィードフォワードゲイン
とトルクフィードフォワードゲインとを、次式の関係を
用いて設定する構成としたことを特徴とする請求項4記
載の位置制御装置。 (位置フィードフォワードゲイン)=(速度フィードフ
ォワードゲイン)=(トルクフィードフォワードゲイ
ン)
5. The feed forward control unit according to claim 4, wherein the feed forward control unit sets the position feed forward gain, the speed feed forward gain, and the torque feed forward gain using the following relationship. Position control device. (Position feed forward gain) = (Speed feed forward gain) = (Torque feed forward gain)
【請求項6】 フィードフォワード制御部は、位置フィ
ードフォワードゲインと速度フィードフォワードゲイン
とトルクフィードフォワードゲインとを、次式の関係を
用いて設定する構成としたことを特徴とする請求項4記
載の位置制御装置。 (トルクフィードフォワードゲイン)=(位置フィード
フォワードゲイン)3 (速度フィードフォワードゲイン)=(位置フィードフ
ォワードゲイン)2
6. The feed forward control unit according to claim 4, wherein the feed forward control unit sets the position feed forward gain, the speed feed forward gain, and the torque feed forward gain using the following relationship. Position control device. (Torque feed forward gain) = (Position feed forward gain) 3 (Speed feed forward gain) = (Position feed forward gain) 2
【請求項7】 外部からの位置指令xrと制御対象の位
置検出信号である実位置xm、速度検出信号である実速
度vmとを入力しトルク指令τrを出力し、上記実位置
xmが上記位置指令xrに一致するように上記トルク指
令τrに応じたトルクを発生して上記制御対象を制御す
る位置制御装置において、 上記位置指令xrを入力して所定の伝達関数演算により
演算したモデル位置xaとこのモデル位置xaの微分信
号であるモデル速度vaとこのモデル速度vaの微分信
号であるモデル加速度に上記制御対象のイナーシャ推定
値を乗じたモデルトルクτaとを出力するモデル信号演
算部、および上記モデルトルクτaとモデル速度vaと
モデル位置xaと実速度vmと実位置xmとを入力し、
位置比例ゲインKxと速度比例ゲインKvと位置積分ゲ
インKiとトルクフィードフォワードゲインατと速度
フィードフォワードゲインαvと位置フィードフォワー
ドゲインαxとを用いた次式で表される演算に基づいて
上記トルク指令τrを出力するトルク指令演算部を備え
たことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載
の位置制御装置。 τr=ατ・τa+Kv・(αv・va−vm)+Kx
・(αx・xa−xm)+Ki(1/s)(xa−x
m) s:ラプラス演算子
7. A torque command τr is output by inputting an external position command xr, an actual position xm which is a position detection signal of a control target, and an actual speed vm which is a speed detection signal, and the actual position xm is the position A position control device for controlling the controlled object by generating a torque corresponding to the torque command τr so as to match the command xr, comprising: a model position xa calculated by a predetermined transfer function calculation by inputting the position command xr; A model signal calculating section for outputting a model speed va which is a differential signal of the model position xa and a model torque τa obtained by multiplying the model acceleration which is a differential signal of the model speed va by the inertia estimated value of the control object; Input torque τa, model speed va, model position xa, actual speed vm, and actual position xm,
The torque command τr is calculated based on the following equation using the position proportional gain Kx, the speed proportional gain Kv, the position integral gain Ki, the torque feedforward gain ατ, the speed feedforward gain αv, and the position feedforward gain αx. The position control device according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a torque command calculation unit that outputs a torque command. τr = ατ · τa + Kv · (αv · va−vm) + Kx
-(Αx xa-xm) + Ki (1 / s) (xa-x
m) s: Laplace operator
【請求項8】 トルク指令演算部は、モデルトルクτa
にトルクフィードフォワードゲインατを乗算したフィ
ードフォワードトルクτfを出力するトルクフィードフ
ォワード増幅器、モデル速度vaに速度フィードフォワ
ードゲインαvを乗算したフィードフォワード速度vf
を出力する速度フィードフォワード増幅器、モデル位置
xaに位置フィードフォワードゲインαxを乗算したフ
ィードフォワード位置xfを出力する位置フィードフォ
ワード増幅器、上記モデル位置xaと実位置xmとの偏
差を積分した信号を出力する位置積分器、上記フィード
フォワード速度vfと実速度vmとの偏差に速度比例ゲ
インKvを乗算した信号を出力する速度比例補償器、上
記フィードフォワード位置xfと実位置xmとの偏差に
位置比例ゲインKxを乗算した信号を出力する位置比例
補償器、および上記位置積分器の出力に位置積分ゲイン
Kiを乗算した信号を出力する位置積分補償器を備え、 上記フィードフォワードトルクτfおよび上記速度比例
補償器、位置比例補償器、位置積分補償器の出力信号の
加算値をトルク指令τrとして出力することを特徴とす
る請求項7記載の位置制御装置。
8. The torque command calculation section calculates a model torque τa
Feedforward amplifier that outputs a feedforward torque τf obtained by multiplying a model speed va by a torque feedforward gain ατ, and a feedforward speed vf obtained by multiplying a model speed va by a speed feedforward gain αv.
, A position feedforward amplifier that outputs a feedforward position xf obtained by multiplying the model position xa by a position feedforward gain αx, and outputs a signal obtained by integrating the deviation between the model position xa and the actual position xm. A position integrator, a speed proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying the difference between the feedforward speed vf and the actual speed vm by a speed proportional gain Kv, and a position proportional gain Kx based on the difference between the feedforward position xf and the actual position xm And a position integration compensator that outputs a signal obtained by multiplying the output of the position integrator by a position integration gain Ki, wherein the feed forward torque τf and the speed proportional compensator The sum of the output signals of the position proportional compensator and position Position controller according to claim 7, wherein the output as .tau.r.
【請求項9】 トルク指令演算部は、モデルトルクτa
にトルクフィードフォワードゲインατを乗算したフィ
ードフォワードトルクτfを出力するトルクフィードフ
ォワード増幅器、モデル速度vaに速度フィードフォワ
ードゲインαvを乗算したフィードフォワード速度vf
を出力する速度フィードフォワード増幅器、上記モデル
速度vaに位置フィードフォワード低減ゲインβxを乗
算したフィードフォワード位置xfを出力する位置フィ
ードフォワード低減器、モデル位置xaと実位置xmと
の偏差から上記フィードフォワード位置xfを減算した
信号を積分した信号を出力する位置積分器、上記フィー
ドフォワード速度vfと実速度vmとの偏差に速度比例
ゲインKvを乗算した信号を出力する速度比例補償器、
上記モデル位置xaと実位置xmとの偏差に位置比例ゲ
インKxを乗算した信号を出力する位置比例補償器、お
よび上記位置積分器の出力に位置積分ゲインKiを乗算
した信号を出力する位置積分補償器を備え、 位置フィードフォワードゲインαxは次式で設定すると
ともに、上記フィードフォワードトルクτfおよび上記
速度比例補償器、位置比例補償器、位置積分補償器の出
力信号の加算値をトルク指令τrとして出力することを
特徴とする請求項7記載の位置制御装置。 αx=1−Ki・βx/Kx
9. The torque command calculation unit calculates a model torque τa
Feedforward amplifier that outputs a feedforward torque τf obtained by multiplying a model speed va by a torque feedforward gain ατ, and a feedforward speed vf obtained by multiplying a model speed va by a speed feedforward gain αv.
, A position feedforward reducer that outputs a feedforward position xf obtained by multiplying the model speed va by a position feedforward reduction gain βx, and a feedforward position based on a deviation between the model position xa and the actual position xm. a position integrator that outputs a signal obtained by integrating the signal obtained by subtracting xf, a speed proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a difference between the feedforward speed vf and the actual speed vm by a speed proportional gain Kv,
A position proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a deviation between the model position xa and the actual position xm by a position proportional gain Kx, and a position integral compensator that outputs a signal obtained by multiplying the output of the position integrator by a position integral gain Ki The position feedforward gain αx is set by the following equation, and the added value of the feedforward torque τf and the output signals of the speed proportional compensator, the position proportional compensator, and the position integral compensator is output as a torque command τr. The position control device according to claim 7, wherein: αx = 1−Ki · βx / Kx
【請求項10】 トルク指令演算部は、モデルトルクτ
aにトルクフィードフォワードゲインατを乗算したフ
ィードフォワードトルクτfを出力するトルクフィード
フォワード増幅器、モデル速度vaに速度フィードフォ
ワード低減ゲインγvを乗算したフィードフォワード速
度vfを出力する速度フィードフォワード低減器、モデ
ル位置xaに位置フィードフォワード低減ゲインγxを
乗算したフィードフォワード位置xfを出力する位置フ
ィードフォワード低減器、モデル位置xaと実位置xm
との偏差に位置ゲインωxを乗算した信号を出力する位
置補償器、および上記モデル速度vaと実速度vmとの
偏差に上記位置補償器の出力を加算した信号を入力し、
速度比例ゲインKvと積分ゲインωPIのPI(比例積
分)演算を行って誤差補償トルクτcを出力する速度P
I補償器を備え、 速度フィードフォワードゲインαvおよび位置フィード
フォワードゲインαxはそれぞれ次式で設定するととも
に、 上記フィードフォワードトルクτfからフィードフォワ
ード速度vfとフィードフォワード位置xfとを減算し
た信号に誤差補償トルクτcを加算した信号をトルク指
令τrとして出力することを特徴とする請求項7記載の
位置制御装置。 αv=1−γv/Kv αx=1−γx/{Kv(ωx+ωPI)}
10. The torque command calculation section calculates a model torque τ
A torque feedforward amplifier that outputs a feedforward torque τf obtained by multiplying a by a torque feedforward gain ατ, a speed feedforward reducer that outputs a feedforward speed vf obtained by multiplying a model speed va by a speed feedforward reduction gain γv, a model position a position feedforward reducer that outputs a feedforward position xf obtained by multiplying xa by a position feedforward reduction gain γx, a model position xa and an actual position xm
A position compensator that outputs a signal obtained by multiplying a deviation of the model speed va by a position gain ωx, and a signal obtained by adding an output of the position compensator to a deviation between the model speed va and the actual speed vm,
The speed P at which the PI (proportional integration) calculation of the speed proportional gain Kv and the integral gain ωPI is performed to output the error compensation torque τc.
An I compensator is provided. The speed feed forward gain αv and the position feed forward gain αx are respectively set by the following equations, and an error compensation torque is obtained by subtracting the feed forward speed vf and the feed forward position xf from the feed forward torque τf. 8. The position control device according to claim 7, wherein a signal obtained by adding τc is output as a torque command τr. αv = 1−γv / Kv αx = 1−γx / {Kv (ωx + ωPI)}
【請求項11】 外部からの位置指令xrと制御対象の
位置検出信号である実位置xm、速度検出信号である実
速度vmとを入力しトルク指令τrを出力し、上記実位
置xmが上記位置指令xrに一致するように上記トルク
指令τrに応じたトルクを発生して上記制御対象を制御
する位置制御装置において、上記位置指令xrを入力し
て所定の伝達関数演算により演算したモデル位置xaと
このモデル位置xaの微分信号であるモデル速度vaと
このモデル速度vaの微分信号であるモデル加速度に上
記制御対象のイナーシャ推定値を乗じたモデルトルクτ
aとを出力するモデル信号演算部、および上記モデルト
ルクτaにトルクフィードフォワードゲインατを乗算
したフィードフォワードトルクτfを出力するトルクフ
ィードフォワード増幅器、上記モデル速度vaに速度フ
ィードフォワードゲインαvを乗算したフィードフォワ
ード速度vfを出力する速度フィードフォワード増幅
器、上記モデル位置xaと実位置xmとの偏差に位置積
分ゲインωiを乗算した信号を出力する位置積分補償
器、位置積分補償器の出力から上記モデル速度vaとフ
ィードフォワード速度vfとの偏差を減算した信号を積
分した信号を出力する積分器、上記モデル位置xaと実
位置xmとの偏差に上記積分器の出力を加算した信号に
位置ゲインωxを乗算した信号を出力する位置比例補償
器、および上記フィードフォワード速度vfと実速度v
mとの偏差に上記位置比例補償器の出力を加算した信号
に速度比例ゲインKvを乗算した信号を出力する速度比
例補償器を設け、上記フィードフォワードトルクτfと
速度比例補償器の出力信号との加算値をトルク指令τr
として出力するトルク指令演算部を備え、 位置フィードフォワードゲインαxを下式で設定するこ
とを特徴とする請求項2記載の位置制御装置。 αx=αv
11. A torque command τr is output by inputting a position command xr from the outside, an actual position xm as a position detection signal of a control target, and an actual speed vm as a speed detection signal, and the actual position xm is the position In a position control device for controlling the controlled object by generating a torque according to the torque command τr so as to match the command xr, a model position xa calculated by a predetermined transfer function calculation by inputting the position command xr and The model torque va obtained by multiplying the model velocity va, which is a differential signal of the model position xa, and the model acceleration, which is a differential signal of the model velocity va, by the estimated value of the inertia of the control object.
a, a model signal calculating section for outputting a and a torque feedforward amplifier for outputting a feedforward torque τf obtained by multiplying the model torque τa by a torque feedforward gain ατ, and a feed for multiplying the model speed va by a speed feedforward gain αv. A speed feedforward amplifier for outputting a forward speed vf, a position integration compensator for outputting a signal obtained by multiplying a deviation between the model position xa and the actual position xm by a position integration gain ωi, and a model speed va from an output of the position integration compensator. An integrator that outputs a signal obtained by integrating a signal obtained by subtracting a deviation between the actual position xm and the actual position xm by multiplying a signal obtained by adding the output of the integrator to the deviation between the model position xa and the actual position xm by a position gain ωx A position proportional compensator for outputting a signal; Word speed vf and the actual speed v
and a speed proportional compensator that outputs a signal obtained by multiplying a signal obtained by adding the output of the position proportional compensator to a deviation from m and a speed proportional gain Kv. Add the value to torque command τr
3. The position control device according to claim 2, further comprising: a torque command calculation unit that outputs the position feed forward gain αx according to the following equation. αx = αv
【請求項12】 モデル信号演算部は、その位置指令か
らモデル位置までの伝達特性が所定の周波数以上をカッ
トするローパス特性となるように構成したことを特徴と
する請求項1ないし11のいずれかに記載の位置制御装
置。
12. The model signal calculation unit according to claim 1, wherein a transfer characteristic from the position command to the model position is a low-pass characteristic for cutting a predetermined frequency or more. 3. The position control device according to claim 1.
【請求項13】 位置指令を入力し制御対象を想定し
た、モデルトルク、モデル速度、モデル位置の各信号を
作成するモデル信号演算部、およびフィードバック制御
部とフィードフォワード制御部とを有し、このモデル信
号演算部からのモデルトルク、モデル速度、モデル位置
の各信号と上記制御対象の位置検出信号である実位置、
速度検出信号である実速度の各信号とを入力し、上記制
御対象のトルク指令を作成するトルク指令演算部を備
え、上記実位置が上記位置指令に一致するように上記ト
ルク指令に応じたトルクを発生して上記制御対象を制御
する位置制御装置において、 上記モデル信号演算部は、その位置指令からモデル位置
までの伝達特性が所定の周波数以上をカットするローパ
ス特性となるように構成し、 上記フィードバック制御部は、位置比例ゲイン、速度比
例ゲインおよび位置積分ゲインからなるフィードバック
ゲインを設定する手段を備え、 上記フィードフォワード制御部は、トルクフィードフォ
ワードゲイン、速度フィードフォワードゲインおよび位
置フィードフォワードゲインからなるフィードフォワー
ドゲインを設定する手段を備え、かつ、少なくとも上記
位置フィードフォワードゲインは1以外の値に設定可能
な構成としたことを特徴とする位置制御装置。
13. A model signal calculating unit for generating a model torque, a model speed, and a model position signal assuming a control target by inputting a position command, and a feedback control unit and a feedforward control unit. The model torque, model speed, and model position signals from the model signal calculation unit and the actual position that is the position detection signal of the control target,
A torque command calculating unit for inputting each signal of the actual speed which is a speed detection signal and generating a torque command for the control object; and a torque corresponding to the torque command so that the actual position matches the position command. Wherein the model signal calculation unit is configured such that a transfer characteristic from the position command to the model position is a low-pass characteristic that cuts a predetermined frequency or more. The feedback control unit includes means for setting a feedback gain including a position proportional gain, a speed proportional gain, and a position integration gain, and the feed forward control unit includes a torque feed forward gain, a speed feed forward gain, and a position feed forward gain. A means for setting a feed forward gain, and Without even the position controller, wherein said position feedforward gain that was set configurable to a value other than 1.
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