JP2002229602A - 振動抑制位置決め制御装置 - Google Patents
振動抑制位置決め制御装置Info
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B5/00—Anti-hunting arrangements
- G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 短時間に安定な位置決めをすることができ
る振動抑制位置決め制御装置を提供する。 【解決手段】目標位置指令の微分値を積分する積分器６
と、積分器６の出力と位置指令を差し引いて位置指令偏
差を出力する減算器７と、目標位置指令の微分値を入力
すると、フィードバック制御系５の振動極ω0と同じ周
波数成分を除去する安定型プレフィルタ１と、安定型プ
レフィルタ１の出力と位置指令偏差を入力し、目標位置
指令の微分値が零から非零になれば指令開始と判断し、
目標位置指令の微分値が非零から零になれば指令終了と
判断するとともに、指令終了の後、位置指令偏差が０に
なってから次の指令開始までは０を出力し、それ以外は
安定型プレフィルタ１の出力をそのまま出力する指令定
着手段２と、指令定着手段２の出力を積分して位置指令
を出力する第２の積分器４とを備える。
る振動抑制位置決め制御装置を提供する。 【解決手段】目標位置指令の微分値を積分する積分器６
と、積分器６の出力と位置指令を差し引いて位置指令偏
差を出力する減算器７と、目標位置指令の微分値を入力
すると、フィードバック制御系５の振動極ω0と同じ周
波数成分を除去する安定型プレフィルタ１と、安定型プ
レフィルタ１の出力と位置指令偏差を入力し、目標位置
指令の微分値が零から非零になれば指令開始と判断し、
目標位置指令の微分値が非零から零になれば指令終了と
判断するとともに、指令終了の後、位置指令偏差が０に
なってから次の指令開始までは０を出力し、それ以外は
安定型プレフィルタ１の出力をそのまま出力する指令定
着手段２と、指令定着手段２の出力を積分して位置指令
を出力する第２の積分器４とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータで負荷を駆
動して位置決めする位置決め制御装置に関し、とくに、
負荷又は負荷が置かれる機台に存在する低周波数の振動
を抑制する技術に関する。
動して位置決めする位置決め制御装置に関し、とくに、
負荷又は負荷が置かれる機台に存在する低周波数の振動
を抑制する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の産業用機械は、軽量化や小型化の
要求から、モータと負荷を接続する軸や駆動機構が置か
れる機台の剛性が低下しつつあり、負荷系や機台の固有
周波数が低下する傾向にある。またこれと並行してサー
ボ制御系の性能が高められ、駆動系の応答も高められる
傾向にある。このような状況にあるサーボ制御系につい
ては、負荷や機台が振動しやすくなるという問題が顕在
化しつつある。従来、このような振動を抑制するため、
図３に示すような「電気学会研究会資料」２C-96-17, p
p.75-84に記載されたサーボ制御装置が提案されてい
る。図において、３１はＳ字位置指令発生器、３２は準
安定型プレフィルタ、３３はセミクローズドフィードバ
ック位置制御系であり、３３aはフィードバック制御系
の位置指令からモータ位置までの伝達関数、３３bはモ
ータ位置から負荷位置までの伝達関数である。このフィ
ードバック制御系における負荷の固有振動角周波数はω
aであり、Ｓ字位置指令θ* Mの速度パターンθ* Mが図５
に示すような加速時間と減速時間が等しい台形となって
いる場合を例示している。なお、ｔAは加減速時間、
（ｔD-ｔA）は等速時間である。このような制御系をし
ている場合、フィードバック位置制御系３３の振動極ω
aは、図３からわかるように、準安定型プレフィルタ３
２の伝達関数
要求から、モータと負荷を接続する軸や駆動機構が置か
れる機台の剛性が低下しつつあり、負荷系や機台の固有
周波数が低下する傾向にある。またこれと並行してサー
ボ制御系の性能が高められ、駆動系の応答も高められる
傾向にある。このような状況にあるサーボ制御系につい
ては、負荷や機台が振動しやすくなるという問題が顕在
化しつつある。従来、このような振動を抑制するため、
図３に示すような「電気学会研究会資料」２C-96-17, p
p.75-84に記載されたサーボ制御装置が提案されてい
る。図において、３１はＳ字位置指令発生器、３２は準
安定型プレフィルタ、３３はセミクローズドフィードバ
ック位置制御系であり、３３aはフィードバック制御系
の位置指令からモータ位置までの伝達関数、３３bはモ
ータ位置から負荷位置までの伝達関数である。このフィ
ードバック制御系における負荷の固有振動角周波数はω
aであり、Ｓ字位置指令θ* Mの速度パターンθ* Mが図５
に示すような加速時間と減速時間が等しい台形となって
いる場合を例示している。なお、ｔAは加減速時間、
（ｔD-ｔA）は等速時間である。このような制御系をし
ている場合、フィードバック位置制御系３３の振動極ω
aは、図３からわかるように、準安定型プレフィルタ３
２の伝達関数
【数１】 が持つ零点によってキャンセルされ、また、ωanを
（２）式のいずれかを満足するように設定することによ
って、制振制御が実現される。
（２）式のいずれかを満足するように設定することによ
って、制振制御が実現される。
【数２】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の従来
の技術によると、 （１）目標位置指令θ* Mの加減速時間および等速時間が
短い場合、フィードバック系の位置指令θ** Mが急峻に
なる。（図６参照。詳細な説明は後述） （２）（２）式は厳密に満たされる必要があり、満たさ
れないと持続振動が発生する。例えば、目標位置指令θ
* Mの加減速時間がわずか５％変動すると、後述の図７に
示すようにフィードバック系の位置指令θ** Mが持続的
に振動する。 （３）従来の準安定型プレフィルタをＣＰＵ等の演算手
段で実現しようとすると、離散時間化による誤差で、準
安定型プレフィルタの臨界安定極が不安定な極となるた
め、準安定型プレフィルタが不安定となる。たとえば、
サンプル時間がわずか１００μｓであっても、図８に示
すようにフィードバック系の位置指令θ** Mが不安定
（振動しながら発散）なものとなる。 などの問題があった。従来の準安定型プレフィルタの問
題を考察すると、問題の本質がすべてフィルタの分母の
減衰項がゼロであることに帰着する。通常は、減衰項が
入ったフィルタを単純に適用することを考えるが、この
場合、フィルタの遅れ時間が大きくなり、位置決め時間
が伸びてしまう。従来例はこの遅れ時間をなくすため
に、減衰項をゼロにしているものと考えられる。したが
って、従来の考え方の延長では、「安定性が高くかつ位
置決め時間が短い」プレフィルタは構成できなかった。
本発明は、この根本的な問題を解決するために、フィー
ドバック制御系の位置指令が目標指令と一致したときに
プレフィルタの出力をゼロとすることにより、フィード
バック制御系の位置指令を目標位置に定着させて、短時
間に安定な位置決めをすることができる振動抑制位置決
め制御装置を提供することを目的とする。
の技術によると、 （１）目標位置指令θ* Mの加減速時間および等速時間が
短い場合、フィードバック系の位置指令θ** Mが急峻に
なる。（図６参照。詳細な説明は後述） （２）（２）式は厳密に満たされる必要があり、満たさ
れないと持続振動が発生する。例えば、目標位置指令θ
* Mの加減速時間がわずか５％変動すると、後述の図７に
示すようにフィードバック系の位置指令θ** Mが持続的
に振動する。 （３）従来の準安定型プレフィルタをＣＰＵ等の演算手
段で実現しようとすると、離散時間化による誤差で、準
安定型プレフィルタの臨界安定極が不安定な極となるた
め、準安定型プレフィルタが不安定となる。たとえば、
サンプル時間がわずか１００μｓであっても、図８に示
すようにフィードバック系の位置指令θ** Mが不安定
（振動しながら発散）なものとなる。 などの問題があった。従来の準安定型プレフィルタの問
題を考察すると、問題の本質がすべてフィルタの分母の
減衰項がゼロであることに帰着する。通常は、減衰項が
入ったフィルタを単純に適用することを考えるが、この
場合、フィルタの遅れ時間が大きくなり、位置決め時間
が伸びてしまう。従来例はこの遅れ時間をなくすため
に、減衰項をゼロにしているものと考えられる。したが
って、従来の考え方の延長では、「安定性が高くかつ位
置決め時間が短い」プレフィルタは構成できなかった。
本発明は、この根本的な問題を解決するために、フィー
ドバック制御系の位置指令が目標指令と一致したときに
プレフィルタの出力をゼロとすることにより、フィード
バック制御系の位置指令を目標位置に定着させて、短時
間に安定な位置決めをすることができる振動抑制位置決
め制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の振動抑
制位置決め制御装置は、所定のパターンで変化する目標
位置指令の微分値を与えると、位置指令を生成し、その
位置指令をフィードバック制御系に入力して負荷を前記
位置指令に追従させる位置決め制御装置において、前記
目標位置指令の微分値を積分する積分器と、前記積分器
の出力と前記位置指令を差し引いて位置指令偏差を出力
する減算器と、前記目標位置指令の微分値を入力する
と、前記フィードバック制御系の振動極ω0と同じ周波
数成分を除去する安定型プレフィルタと、前記安定型プ
レフィルタの出力と前記位置指令偏差を入力し、前記目
標位置指令の微分値が零から非零になれば指令開始と判
断し、前記目標位置指令の微分値が非零から零になれば
指令終了と判断するとともに、指令終了の後、前記位置
指令偏差が０になってから次の指令開始までは０を出力
し、それ以外は前記安定型プレフィルタの出力をそのま
ま出力する指令定着手段と、前記指令定着手段の出力を
積分して前記位置指令を出力する第２の積分器と、を備
えることを特徴としている。請求項２の発明の振動抑制
位置決め制御装置は、所定のパターンで変化する目標位
置指令を与えると、位置指令を生成し、その位置指令を
フィードバック制御系に入力して負荷を前記位置指令に
追従させる位置決め制御装置において、前記目標位置指
令を微分する微分器と、前記目標位置指令と前記位置指
令を差し引いて位置指令偏差を出力する減算器と、前記
微分器の出力である目標位置指令の微分値を入力する
と、前記フィードバック制御系の振動極ω0と同じ周波
数成分を除去する安定型プレフィルタと、前記安定型プ
レフィルタの出力と前記位置指令偏差を入力し、前記目
標位置指令の微分値が零から非零になれば指令開始と判
断し、前記目標位置指令の微分値が非零から零になれば
指令終了と判断するとともに、指令終了の後、前記位置
指令偏差が０になってから次の指令開始までは０を出力
し、それ以外は前記安定型プレフィルタの出力をそのま
ま出力する指令定着手段と、前記指令定着手段の出力を
積分して前記位置指令を出力する第２の積分器と、を備
えることを特徴としている。以上のようになっているた
め、負荷又は負荷が置かれる機台に低周波数の振動が存
在することがあっても、短時間に安定な位置決めをする
ことができるのである。
制位置決め制御装置は、所定のパターンで変化する目標
位置指令の微分値を与えると、位置指令を生成し、その
位置指令をフィードバック制御系に入力して負荷を前記
位置指令に追従させる位置決め制御装置において、前記
目標位置指令の微分値を積分する積分器と、前記積分器
の出力と前記位置指令を差し引いて位置指令偏差を出力
する減算器と、前記目標位置指令の微分値を入力する
と、前記フィードバック制御系の振動極ω0と同じ周波
数成分を除去する安定型プレフィルタと、前記安定型プ
レフィルタの出力と前記位置指令偏差を入力し、前記目
標位置指令の微分値が零から非零になれば指令開始と判
断し、前記目標位置指令の微分値が非零から零になれば
指令終了と判断するとともに、指令終了の後、前記位置
指令偏差が０になってから次の指令開始までは０を出力
し、それ以外は前記安定型プレフィルタの出力をそのま
ま出力する指令定着手段と、前記指令定着手段の出力を
積分して前記位置指令を出力する第２の積分器と、を備
えることを特徴としている。請求項２の発明の振動抑制
位置決め制御装置は、所定のパターンで変化する目標位
置指令を与えると、位置指令を生成し、その位置指令を
フィードバック制御系に入力して負荷を前記位置指令に
追従させる位置決め制御装置において、前記目標位置指
令を微分する微分器と、前記目標位置指令と前記位置指
令を差し引いて位置指令偏差を出力する減算器と、前記
微分器の出力である目標位置指令の微分値を入力する
と、前記フィードバック制御系の振動極ω0と同じ周波
数成分を除去する安定型プレフィルタと、前記安定型プ
レフィルタの出力と前記位置指令偏差を入力し、前記目
標位置指令の微分値が零から非零になれば指令開始と判
断し、前記目標位置指令の微分値が非零から零になれば
指令終了と判断するとともに、指令終了の後、前記位置
指令偏差が０になってから次の指令開始までは０を出力
し、それ以外は前記安定型プレフィルタの出力をそのま
ま出力する指令定着手段と、前記指令定着手段の出力を
積分して前記位置指令を出力する第２の積分器と、を備
えることを特徴としている。以上のようになっているた
め、負荷又は負荷が置かれる機台に低周波数の振動が存
在することがあっても、短時間に安定な位置決めをする
ことができるのである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を用いて説明する。図１と図２はそれぞれ本発明
の実施例１と実施例２を示すブロック図であり、図４は
本発明を適用したシステムの構成図である。まず図４か
ら説明すると、４１はモータ、４３は負荷、４２はモー
タ４１と負荷４３を連結して回転力を伝える力伝達機構
であり、４４はこれらを搭載する機台、４５は機台４４
を支える支持足である。モータ４１が力伝達機構４２を
介して負荷４３を駆動するとき、機台４４がモータ４１
の駆動力の反力を受ける。支持足４５の剛性が低い場合
は機台４４が振動しやすく、また、モータが高加減速度
で負荷を駆動する場合で、特に駆動力の周期が機台４４
の固有振動周期に近いときは機台４４が振動しやすい。
このような機台４４の振動を抑制するため、本発明の実
施例１と実施例２の制御系はそれぞれ図１と図２のよう
に構成されている。これらの図において、５はフィード
バック制御系、５aはフィードバック制御系５の位置指
令ｘ***から機台変位ｙまでの伝達関数の安定項、５bは
同じくその伝達関数の不安定項である。なお、ω0は機
台４４の固有振動周波数である。図１において、目標位
置指令の微分値ｖ*が与えられると、積分器６では目標
位置指令の微分値ｖ*が積分されて目標位置指令ｘ*が得
られる。図２において、目標位置指令ｘ*が与えられる
と、微分器８では目標位置指令ｘ*が微分されて目標位
置指令の微分値ｖ*が得られる。図１および図２におい
て、まず、減算器７では、目標位置指令ｘ*からフィー
ドバック制御系５の位置指令ｘ***が減算されて位置指
令偏差ｅrが得られる。目標位置指令の微分値ｖ*が式
（３）の伝達関数を持つ安定型プレフィルタ１に入力さ
れる。
て、図を用いて説明する。図１と図２はそれぞれ本発明
の実施例１と実施例２を示すブロック図であり、図４は
本発明を適用したシステムの構成図である。まず図４か
ら説明すると、４１はモータ、４３は負荷、４２はモー
タ４１と負荷４３を連結して回転力を伝える力伝達機構
であり、４４はこれらを搭載する機台、４５は機台４４
を支える支持足である。モータ４１が力伝達機構４２を
介して負荷４３を駆動するとき、機台４４がモータ４１
の駆動力の反力を受ける。支持足４５の剛性が低い場合
は機台４４が振動しやすく、また、モータが高加減速度
で負荷を駆動する場合で、特に駆動力の周期が機台４４
の固有振動周期に近いときは機台４４が振動しやすい。
このような機台４４の振動を抑制するため、本発明の実
施例１と実施例２の制御系はそれぞれ図１と図２のよう
に構成されている。これらの図において、５はフィード
バック制御系、５aはフィードバック制御系５の位置指
令ｘ***から機台変位ｙまでの伝達関数の安定項、５bは
同じくその伝達関数の不安定項である。なお、ω0は機
台４４の固有振動周波数である。図１において、目標位
置指令の微分値ｖ*が与えられると、積分器６では目標
位置指令の微分値ｖ*が積分されて目標位置指令ｘ*が得
られる。図２において、目標位置指令ｘ*が与えられる
と、微分器８では目標位置指令ｘ*が微分されて目標位
置指令の微分値ｖ*が得られる。図１および図２におい
て、まず、減算器７では、目標位置指令ｘ*からフィー
ドバック制御系５の位置指令ｘ***が減算されて位置指
令偏差ｅrが得られる。目標位置指令の微分値ｖ*が式
（３）の伝達関数を持つ安定型プレフィルタ１に入力さ
れる。
【数３】 こうして得られた信号ｖ**と、位置指令偏差ｅrと、目
標位置指令の微分値ｖ*は指令定着部２に入力される。
次に、指令定着部２では、目標位置指令の微分値ｖ*に
基づいて目標指令の開始と終了が判断される。ｖ*が零
から非零になるときは、指令開始と判断され、ｖ*が非
零から零になるときは、指令終了と判断される。また、
指令終了の後、位置指令偏差ｅrが０になってから次の
指令開始までは切替スイッチをＢ側に倒して０が出力さ
れ、それ以外の場合には、Ａ側に倒してｖ**が出力され
る。すなわち、フィードバック制御系の位置指令が目標
位置に達する前は、安定型プレフィルタ１通過後の信号
ｖ**を出力し、フィードバック制御系の位置指令が目標
位置に達した後は、０を出力する、という動作がとられ
るのである。なお、図５のパターンを繰り返す連続送り
の場合では、フィードバック制御系の位置指令が目標位
置に達してから次の送りの始まりまで、安定型プレフィ
ルタ１の全状態量をゼロにクリアする処理を追加する。
これにより、安定型プレフィルタ１が常に初期状態で起
動するので、連続する図５のパターンの間隔が短い場合
でも、安定型プレフィルタ１が正常に動作する効果があ
る。最後に、指令定着部２の出力ｖ***が積分器４で積
分演算されて位置指令ｘ***が得られると、位置指令と
してフィードバック制御系５に入力される。以上述べた
ように、目標位置指令の微分値を安定型プレフィルタ１
に通させることにより、目標位置指令の微分値に含まれ
る機台の固有振動周波数ω0成分が除去されるので、安
定型プレフィルタ１通過後の指令信号は安定かつなだら
かで、機台の振動を励起しないものとなる。また、安定
型プレフィルタ１通過後の指令信号を指令定着部２に通
過させることにより、フィードバック制御系に加わる最
終の指令信号をすばやく目標位置に到達させることがで
きるのである。こうして、機台の振動を励起させること
なく、指令定着時間が短い安定な位置決め指令を得るこ
とができる。次に、この実施例における発明の効果につ
いて、次の３つのケースについてシミュレーションした
ので説明する。 ケース１） ｔAが一定で、従来の準安定型プレフィル
タおよび本発明の安定型プレフィルタを連続系で実現す
る。 ケース２） ｔAが５％下がり、従来の準安定型プレフ
ィルタおよび本発明の安定型プレフィルタを連続系で実
現する。 ケース３） ｔAが一定で、従来の準安定型プレフィル
タおよび本発明の安定型プレフィルタを離散系で実現す
る（サンプル周期Ts=１００μｓ）。 シミュレーションに用いる共通する条件は、目標位置指
令ｘ*がＱM *と同じ、図５に示したパターンで、ｔA＝1
8.8ms、ｔD＝27.2msであり、機台の固有振動周波数はω
0＝12Hzである。従来の技術については、準安定型プレ
フィルタＦ1（ｓ）のパラメータをωa＝ω0、ωan＝２
π／ｔAとして上記３つのケースについてシミュレーシ
ョンし、その結果、得られた位置指令の時間関数をそれ
ぞれ図６、図７および図８に示す。本発明を適用した場
合については、安定型プレフィルタＦ2（ｓ）のパラメ
ータをω2＝2ω0、ζ2＝0.４として上記３つのケースに
ついてシミュレーションし、その結果、得られた位置指
令の時間関数をそれぞれ図９、図１０および図１１に示
す。図６〜８を図９〜１１と比較してわかるように、従
来技術のフィードバック系の位置指令ＱM **は １） 波形が急峻である。 ２） ｔAを少し（５％）下げるだけでも、持続的に振
動する。 ３） 準安定型プレフィルタを離散系で実現すると、不
安定になる。 となっているのに対して、本発明のフィードバック制御
系の位置指令Ｘ***は １）なだらかである。 ２）ｔAを少し（５％）下げても、波形がほぼ変わらな
い。 ３）安定型プレフィルタを離散系で実現しても、波形が
全然変わらない。 となっており、従来技術にくらべて時間応答が大幅に改
善されていることがわかる。なお、安定型プレフィルタ
Ｆ2（ｓ）通過後の位置指令ｘ**はオーバーシュートし
ているが、指令定着部２の出力であるフィードバック制
御系の位置指令ｘ** *はオーバーシュートしていないた
め、指令定着時間が非常に短かくなっている。
標位置指令の微分値ｖ*は指令定着部２に入力される。
次に、指令定着部２では、目標位置指令の微分値ｖ*に
基づいて目標指令の開始と終了が判断される。ｖ*が零
から非零になるときは、指令開始と判断され、ｖ*が非
零から零になるときは、指令終了と判断される。また、
指令終了の後、位置指令偏差ｅrが０になってから次の
指令開始までは切替スイッチをＢ側に倒して０が出力さ
れ、それ以外の場合には、Ａ側に倒してｖ**が出力され
る。すなわち、フィードバック制御系の位置指令が目標
位置に達する前は、安定型プレフィルタ１通過後の信号
ｖ**を出力し、フィードバック制御系の位置指令が目標
位置に達した後は、０を出力する、という動作がとられ
るのである。なお、図５のパターンを繰り返す連続送り
の場合では、フィードバック制御系の位置指令が目標位
置に達してから次の送りの始まりまで、安定型プレフィ
ルタ１の全状態量をゼロにクリアする処理を追加する。
これにより、安定型プレフィルタ１が常に初期状態で起
動するので、連続する図５のパターンの間隔が短い場合
でも、安定型プレフィルタ１が正常に動作する効果があ
る。最後に、指令定着部２の出力ｖ***が積分器４で積
分演算されて位置指令ｘ***が得られると、位置指令と
してフィードバック制御系５に入力される。以上述べた
ように、目標位置指令の微分値を安定型プレフィルタ１
に通させることにより、目標位置指令の微分値に含まれ
る機台の固有振動周波数ω0成分が除去されるので、安
定型プレフィルタ１通過後の指令信号は安定かつなだら
かで、機台の振動を励起しないものとなる。また、安定
型プレフィルタ１通過後の指令信号を指令定着部２に通
過させることにより、フィードバック制御系に加わる最
終の指令信号をすばやく目標位置に到達させることがで
きるのである。こうして、機台の振動を励起させること
なく、指令定着時間が短い安定な位置決め指令を得るこ
とができる。次に、この実施例における発明の効果につ
いて、次の３つのケースについてシミュレーションした
ので説明する。 ケース１） ｔAが一定で、従来の準安定型プレフィル
タおよび本発明の安定型プレフィルタを連続系で実現す
る。 ケース２） ｔAが５％下がり、従来の準安定型プレフ
ィルタおよび本発明の安定型プレフィルタを連続系で実
現する。 ケース３） ｔAが一定で、従来の準安定型プレフィル
タおよび本発明の安定型プレフィルタを離散系で実現す
る（サンプル周期Ts=１００μｓ）。 シミュレーションに用いる共通する条件は、目標位置指
令ｘ*がＱM *と同じ、図５に示したパターンで、ｔA＝1
8.8ms、ｔD＝27.2msであり、機台の固有振動周波数はω
0＝12Hzである。従来の技術については、準安定型プレ
フィルタＦ1（ｓ）のパラメータをωa＝ω0、ωan＝２
π／ｔAとして上記３つのケースについてシミュレーシ
ョンし、その結果、得られた位置指令の時間関数をそれ
ぞれ図６、図７および図８に示す。本発明を適用した場
合については、安定型プレフィルタＦ2（ｓ）のパラメ
ータをω2＝2ω0、ζ2＝0.４として上記３つのケースに
ついてシミュレーションし、その結果、得られた位置指
令の時間関数をそれぞれ図９、図１０および図１１に示
す。図６〜８を図９〜１１と比較してわかるように、従
来技術のフィードバック系の位置指令ＱM **は １） 波形が急峻である。 ２） ｔAを少し（５％）下げるだけでも、持続的に振
動する。 ３） 準安定型プレフィルタを離散系で実現すると、不
安定になる。 となっているのに対して、本発明のフィードバック制御
系の位置指令Ｘ***は １）なだらかである。 ２）ｔAを少し（５％）下げても、波形がほぼ変わらな
い。 ３）安定型プレフィルタを離散系で実現しても、波形が
全然変わらない。 となっており、従来技術にくらべて時間応答が大幅に改
善されていることがわかる。なお、安定型プレフィルタ
Ｆ2（ｓ）通過後の位置指令ｘ**はオーバーシュートし
ているが、指令定着部２の出力であるフィードバック制
御系の位置指令ｘ** *はオーバーシュートしていないた
め、指令定着時間が非常に短かくなっている。
【０００６】
【発明の効果】以上のべたように本発明によれば、目標
指令信号を安定型プレフィルタに通しているので、目標
指令信号に含まれる機械の固有振動周波数成分が除去さ
れ、しかも安定型プレフィルタ通過後の指令信号が安定
かつなだらかなものとなっている。また、安定型プレフ
ィルタ通過後の指令信号を指令定着部に通しているの
で、フィードバック制御系に加わる最終の指令信号がす
ばやく目標位置に到達するようになっている。従って、
機械の振動を励起させることなく、指令定着時間が短い
安定な位置決め指令を得ることができるという大きな効
果がある。
指令信号を安定型プレフィルタに通しているので、目標
指令信号に含まれる機械の固有振動周波数成分が除去さ
れ、しかも安定型プレフィルタ通過後の指令信号が安定
かつなだらかなものとなっている。また、安定型プレフ
ィルタ通過後の指令信号を指令定着部に通しているの
で、フィードバック制御系に加わる最終の指令信号がす
ばやく目標位置に到達するようになっている。従って、
機械の振動を励起させることなく、指令定着時間が短い
安定な位置決め指令を得ることができるという大きな効
果がある。
【図１】本発明の実施例１を示すブロック図
【図２】本発明の実施例２を示すブロック図
【図３】従来の振動抑制位置決め制御装置の構成を示す
ブロック図
ブロック図
【図４】本発明の実施例のシステム構成図
【図５】Ｓ字位置指令および指令の速度パターンの時間
関数を示す図
関数を示す図
【図６】ｔAが一定で、準安定型プレフィルタを連続系
で実現する場合の従来技術の位置指令の時間関数を示す
図
で実現する場合の従来技術の位置指令の時間関数を示す
図
【図７】ｔAが５％下がり、準安定型プレフィルタを連
続系で実現する場合の従来技術の位置指令の時間関数を
示す図
続系で実現する場合の従来技術の位置指令の時間関数を
示す図
【図８】ｔAが一定で、準安定型プレフィルタを離散系
で実現する場合の従来技術の位置指令の時間関数を示す
図
で実現する場合の従来技術の位置指令の時間関数を示す
図
【図９】ｔAが一定で、安定型プレフィルタを連続系で
実現する場合の本発明の位置指令の時間関数を示す図
実現する場合の本発明の位置指令の時間関数を示す図
【図１０】ｔAが５％下がり、安定型プレフィルタを連
続系で実現する場合の本発明の位置指令の時間関数を示
す図
続系で実現する場合の本発明の位置指令の時間関数を示
す図
【図１１】ｔAが一定で、安定型プレフィルタを離散系
で実現する場合の本発明の位置指令の時間関数を示す図
で実現する場合の本発明の位置指令の時間関数を示す図
１ 安定型プレフィルタ ２ 指令定着部 ２a 切替判別部 ２b 切替スイッチ ２c 定数０ ３、４、６ 積分器 ５ フィードバック制御系 ５a フィードバック制御系の位置指令から機台変位ま
での伝達関数の安定項 ５b フィードバック制御系の位置指令から機台変位ま
での伝達関数の不安定項 ７ 減算器 ８ 微分器 ３１ Ｓ字位置指令発生器 ３２ 準安定型プレフィルタ ３３ セミクローズドフィードバック制御系 ３３a フィードバック制御系の位置指令からモータ位
置までの伝達関数 ３３b フィードバック制御系のモータ位置から負荷位
置までの伝達関数 ４１ モータ ４２ 力伝達機構 ４３ 負荷 ４４ 機台 ４５ 支持足
での伝達関数の安定項 ５b フィードバック制御系の位置指令から機台変位ま
での伝達関数の不安定項 ７ 減算器 ８ 微分器 ３１ Ｓ字位置指令発生器 ３２ 準安定型プレフィルタ ３３ セミクローズドフィードバック制御系 ３３a フィードバック制御系の位置指令からモータ位
置までの伝達関数 ３３b フィードバック制御系のモータ位置から負荷位
置までの伝達関数 ４１ モータ ４２ 力伝達機構 ４３ 負荷 ４４ 機台 ４５ 支持足
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H004 GA09 GB18 HA07 HB07 JA03 JA08 JA12 KA61 KA62 KB04 KB06 KB16 KC39 KC52 LB05 MA11 5H303 AA01 AA04 CC05 DD01 EE03 EE07 KK03 KK04 KK22 KK35
Claims (2)
- 【請求項１】所定のパターンで変化する目標位置指令の
微分値を与えると、位置指令を生成し、その位置指令を
フィードバック制御系に入力して負荷を前記位置指令に
追従させる位置決め制御装置において、 前記目標位置指令の微分値を積分する積分器と、 前記積分器の出力と前記位置指令を差し引いて位置指令
偏差を出力する減算器と、 前記目標位置指令の微分値を入力すると、前記フィード
バック制御系の振動極ω0と同じ周波数成分を除去する
安定型プレフィルタと、 前記安定型プレフィルタの出力と前記位置指令偏差を入
力し、前記目標位置指令の微分値が零から非零になれば
指令開始と判断し、前記目標位置指令の微分値が非零か
ら零になれば指令終了と判断するとともに、指令終了の
後、前記位置指令偏差が０になってから次の指令開始ま
では０を出力し、それ以外は前記安定型プレフィルタの
出力をそのまま出力する指令定着手段と、 前記指令定着手段の出力を積分して前記位置指令を出力
する第２の積分器と、 を備えることを特徴とする振動抑制位置決め制御装置。 - 【請求項２】所定のパターンで変化する目標位置指令を
与えると、位置指令を生成し、その位置指令をフィード
バック制御系に入力して負荷を前記位置指令に追従させ
る位置決め制御装置において、 前記目標位置指令を微分する微分器と、 前記目標位置指令と前記位置指令を差し引いて位置指令
偏差を出力する減算器と、 前記微分器の出力である目標位置指令の微分値を入力す
ると、前記フィードバック制御系の振動極ω0と同じ周
波数成分を除去する安定型プレフィルタと、 前記安定型プレフィルタの出力と前記位置指令偏差を入
力し、前記目標位置指令の微分値が零から非零になれば
指令開始と判断し、前記目標位置指令の微分値が非零か
ら零になれば指令終了と判断するとともに、指令終了の
後、前記位置指令偏差が０になってから次の指令開始ま
では０を出力し、それ以外は前記安定型プレフィルタの
出力をそのまま出力する指令定着手段と、 前記指令定着手段の出力を積分して前記位置指令を出力
する第２の積分器と、 を備えることを特徴とする振動抑制位置決め制御装置。
Priority Applications (7)
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003208230A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 機械の制振制御方法，装置および制振制御型機械 |
| JP2005025316A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Yaskawa Electric Corp | 位置決め装置の制御方法 |
| JP2008004007A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Nagaoka Univ Of Technology | 位置制御装置、位置制御方法、ロボット制御装置およびロボット制御方法 |
| JP2018082104A (ja) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | キヤノン株式会社 | インプリント装置及び物品の製造方法 |
| JP2018190138A (ja) * | 2017-05-01 | 2018-11-29 | 東芝機械株式会社 | 位置制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP3448991B2 (ja) * | 1994-11-29 | 2003-09-22 | 株式会社ニコン | ステージ移動制御装置、投影型露光装置およびステージ駆動方法ならびに露光方法。 |
| JP3815809B2 (ja) * | 1995-08-07 | 2006-08-30 | 富士通株式会社 | 光学的記憶装置 |
| US6128552A (en) * | 1996-11-08 | 2000-10-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Anti-vibration apparatus and method |
| US5721477A (en) * | 1997-02-11 | 1998-02-24 | The University Of Manitoba | Nonlinear proportional integral controller |
| KR100237306B1 (ko) * | 1997-03-25 | 2000-01-15 | 윤종용 | 2관성 공진계의 진동 억제방법 및 장치 |
| JP4109747B2 (ja) * | 1998-05-07 | 2008-07-02 | キヤノン株式会社 | アクティブ除振装置および露光装置 |
| GB9814306D0 (en) * | 1998-07-01 | 1998-09-02 | Eastman Kodak Co | Photographic high contrast silver halide material and method of processing |
| JP2000274482A (ja) * | 1999-01-18 | 2000-10-03 | Canon Inc | 能動的除振装置、露光装置及び方法並びにデバイス製造方法 |
| JP2000284805A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Shibaura Mechatronics Corp | フィードバック制御装置 |
| JP3430967B2 (ja) | 1999-04-22 | 2003-07-28 | 三菱電機株式会社 | サーボ制御装置 |
| US6140791A (en) * | 1999-06-10 | 2000-10-31 | Samsung Information Systems America | Method and apparatus for controlling the acceleration trajectory of positioning a high-velocity transducer and for reducing the harmonic content thereof |
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2001
- 2001-02-07 JP JP2001030290A patent/JP3815545B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
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- 2002-01-24 WO PCT/JP2002/000531 patent/WO2002063401A1/ja active IP Right Grant
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- 2002-01-24 US US10/467,086 patent/US6801010B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-01-24 EP EP02716376A patent/EP1359480B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-01 TW TW091101791A patent/TW513627B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003208230A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-25 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | 機械の制振制御方法，装置および制振制御型機械 |
| JP2005025316A (ja) * | 2003-06-30 | 2005-01-27 | Yaskawa Electric Corp | 位置決め装置の制御方法 |
| JP2008004007A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Nagaoka Univ Of Technology | 位置制御装置、位置制御方法、ロボット制御装置およびロボット制御方法 |
| JP2018082104A (ja) * | 2016-11-17 | 2018-05-24 | キヤノン株式会社 | インプリント装置及び物品の製造方法 |
| JP2018190138A (ja) * | 2017-05-01 | 2018-11-29 | 東芝機械株式会社 | 位置制御装置 |
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| DE60228819D1 (de) | 2008-10-23 |
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