JP2003189656A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 剛性の低い駆動系に対して、速度誤差を積分
しゲインを掛けて速度指令基本信号に加え新たな速度信
号としていた従来装置では低周波外乱の影響を受けやす
いという課題があった。この課題を解消する位置制御装
置を提供する。 【解決手段】 モータの回転位置信号を微分したモータ
速度信号に基づき速度制御を行うとともに、負荷に取り
付けられた位置検出器からの負荷位置信号ｙＬに基づき
位置制御する位置制御装置において、速度制御ループの
速度指令ｖｒを等価剛体系速度ループのモデル８０１に
入力し、負荷位置信号ｙＬを微分演算（８０３）した負
荷速度信号ｖＬから等価剛体系速度ループのモデル８０
１の出力ｖ０を差し引いた（８０２）速度差信号ｖｅを
ノッチフィルタ８０６および積分処理部８０５を介して
振幅調整器８０４に入力しこの出力ｖｒｈを位置制御部
の出力に加えた信号を新たな速度指令とした。
しゲインを掛けて速度指令基本信号に加え新たな速度信
号としていた従来装置では低周波外乱の影響を受けやす
いという課題があった。この課題を解消する位置制御装
置を提供する。 【解決手段】 モータの回転位置信号を微分したモータ
速度信号に基づき速度制御を行うとともに、負荷に取り
付けられた位置検出器からの負荷位置信号ｙＬに基づき
位置制御する位置制御装置において、速度制御ループの
速度指令ｖｒを等価剛体系速度ループのモデル８０１に
入力し、負荷位置信号ｙＬを微分演算（８０３）した負
荷速度信号ｖＬから等価剛体系速度ループのモデル８０
１の出力ｖ０を差し引いた（８０２）速度差信号ｖｅを
ノッチフィルタ８０６および積分処理部８０５を介して
振幅調整器８０４に入力しこの出力ｖｒｈを位置制御部
の出力に加えた信号を新たな速度指令とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動系と機台の剛
性が共に低く、モータで駆動される負荷に取り付けられ
た位置検出器からの負荷位置信号に基づき位置制御を行
う位置制御装置に関するものである。
性が共に低く、モータで駆動される負荷に取り付けられ
た位置検出器からの負荷位置信号に基づき位置制御を行
う位置制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、高精度な位置決め制御において
は、モータに取り付けられたエンコーダ等の位置信号を
微分して速度フィードバック信号とし、速度制御を行う
とともに、上記モータによって駆動される負荷に取り付
けられたリニアスケール等の位置検出器からの負荷位置
信号に基づいて、フルクローズ位置制御を行う。よく知
られるように制御性能をアップするため、位置制御部の
ゲインを上げることが必要不可欠である。しかし、共振
周波数が低い制御対象に対して、位置制御部のゲインを
上げると、制御系が反共振周波数近傍の周波数で振動す
るため、位置制御部のゲインの上限がセミクローズ系で
の上限値の１／２〜２／３程度しか取れない。そこで、
振動を抑え、位置制御部のゲインをより高く上げるた
め、図１のように通常のフルクローズ制御系に位置ルー
プ安定化補償部を組み込み、すなわち、速度指令基本信
号ｖrbに速度指令補正信号ｖrhを加えて新たな速度指令
ｖr とすることが提案されている。従来の制御系の全体
構造を示す図１において、１は位置制御部、２は速度制
御部、３はモータ、４は負荷（機械可動部）、８は位置
ループ安定化補償部である。まず、位置指令ｙr から負
荷位置信号ｙL を減じて位置偏差ｅp を求め、この位置
偏差ｅp を位置制御部１に入力し、位置制御部１で速度
指令基本信号ｖrbを求める。次に、速度指令ｖr と負荷
位置信号ｙL を入力し、位置ループ安定化補償器８で速
度指令補正信号ｖrhを求め、速度指令基本信号ｖrbに速
度指令補正信号ｖrhを足して速度指令ｖr とする。最後
に、速度制御部２は速度指令ｖr とモータの速度信号ｖ
m に基づいてトルク指令（電流指令）Ｔr を求め、該ト
ルク指令Ｔr に基づいてモータ３と負荷４（機械可動
部）が駆動される。
は、モータに取り付けられたエンコーダ等の位置信号を
微分して速度フィードバック信号とし、速度制御を行う
とともに、上記モータによって駆動される負荷に取り付
けられたリニアスケール等の位置検出器からの負荷位置
信号に基づいて、フルクローズ位置制御を行う。よく知
られるように制御性能をアップするため、位置制御部の
ゲインを上げることが必要不可欠である。しかし、共振
周波数が低い制御対象に対して、位置制御部のゲインを
上げると、制御系が反共振周波数近傍の周波数で振動す
るため、位置制御部のゲインの上限がセミクローズ系で
の上限値の１／２〜２／３程度しか取れない。そこで、
振動を抑え、位置制御部のゲインをより高く上げるた
め、図１のように通常のフルクローズ制御系に位置ルー
プ安定化補償部を組み込み、すなわち、速度指令基本信
号ｖrbに速度指令補正信号ｖrhを加えて新たな速度指令
ｖr とすることが提案されている。従来の制御系の全体
構造を示す図１において、１は位置制御部、２は速度制
御部、３はモータ、４は負荷（機械可動部）、８は位置
ループ安定化補償部である。まず、位置指令ｙr から負
荷位置信号ｙL を減じて位置偏差ｅp を求め、この位置
偏差ｅp を位置制御部１に入力し、位置制御部１で速度
指令基本信号ｖrbを求める。次に、速度指令ｖr と負荷
位置信号ｙL を入力し、位置ループ安定化補償器８で速
度指令補正信号ｖrhを求め、速度指令基本信号ｖrbに速
度指令補正信号ｖrhを足して速度指令ｖr とする。最後
に、速度制御部２は速度指令ｖr とモータの速度信号ｖ
m に基づいてトルク指令（電流指令）Ｔr を求め、該ト
ルク指令Ｔr に基づいてモータ３と負荷４（機械可動
部）が駆動される。
【０００３】従来、位置ループ安定化補償器は図７のよ
うに構成されている（特願２０００−１１８１３３参
照）。図７において、８０３は微分処理部、８０４は振
幅調整器、８０５は積分処理部である。負荷位置信号ｙ
L を微分処理部８０３で微分演算した負荷速度信号ｖL
から速度指令ｖrを差し引いた速度差信号ｖe を積分処
理部８０５に出力する。積分処理部８０５の出力信号を
振幅調整器８０４で適切な補償ゲインＫf をかけて速度
指令補正信号ｖrhとする。この位置ループ安定化補償器
では、速度信号ｖL が積分器を通ることによってすべて
の周波数成分に対して９０°の位相遅れをもたらす。ま
た、速度信号ｖL中の振動成分は速度指令ｖr 中の振動
成分より９０°位相遅れるため、速度指令補正信号ｖrh
中の振動成分は速度指令ｖr 中の振動成分より１８０°
位相遅れる。よって、積分器の出力を適切な補償ゲイン
Ｋf をかけて得られた速度指令補正信号ｖrhを速度指令
基本信号ｖrbに加えることによって位置ループ中の振動
成分が打ち消されるので、位置ループのゲインを大きく
打ち上げても制御系は安定である。
うに構成されている（特願２０００−１１８１３３参
照）。図７において、８０３は微分処理部、８０４は振
幅調整器、８０５は積分処理部である。負荷位置信号ｙ
L を微分処理部８０３で微分演算した負荷速度信号ｖL
から速度指令ｖrを差し引いた速度差信号ｖe を積分処
理部８０５に出力する。積分処理部８０５の出力信号を
振幅調整器８０４で適切な補償ゲインＫf をかけて速度
指令補正信号ｖrhとする。この位置ループ安定化補償器
では、速度信号ｖL が積分器を通ることによってすべて
の周波数成分に対して９０°の位相遅れをもたらす。ま
た、速度信号ｖL中の振動成分は速度指令ｖr 中の振動
成分より９０°位相遅れるため、速度指令補正信号ｖrh
中の振動成分は速度指令ｖr 中の振動成分より１８０°
位相遅れる。よって、積分器の出力を適切な補償ゲイン
Ｋf をかけて得られた速度指令補正信号ｖrhを速度指令
基本信号ｖrbに加えることによって位置ループ中の振動
成分が打ち消されるので、位置ループのゲインを大きく
打ち上げても制御系は安定である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、位置ループ中の振動成分を打ち消すように補
償ゲインＫf を設定すると、積分は高周波数領域におけ
るゲインが低く、低周波数領域におけるゲインが高いの
で、速度指令補正信号ｖrh中の低周波外乱成分は大き
い。また、低周波数領域において、速度信号ｖL は速度
指令ｖr とほぼ同位相であるため、速度指令補正信号ｖ
rh中の低周波外乱成分は速度指令ｖr 中の低周波外乱成
分より９０°位相遅れる。従って、速度指令基本信号ｖ
rbに速度指令補正信号ｖrhを加えることによって、位置
ループ中の低周波外乱成分が増大し、制御系の低周波外
乱特性が悪くなるという問題があった。そこで、本発明
は、低周波外乱特性が悪くならないように位置ループの
振動を制御し、位置制御部のゲインを上げることによっ
て短時間に高精度位置決めができる装置を提供すること
を目的としている。
技術では、位置ループ中の振動成分を打ち消すように補
償ゲインＫf を設定すると、積分は高周波数領域におけ
るゲインが低く、低周波数領域におけるゲインが高いの
で、速度指令補正信号ｖrh中の低周波外乱成分は大き
い。また、低周波数領域において、速度信号ｖL は速度
指令ｖr とほぼ同位相であるため、速度指令補正信号ｖ
rh中の低周波外乱成分は速度指令ｖr 中の低周波外乱成
分より９０°位相遅れる。従って、速度指令基本信号ｖ
rbに速度指令補正信号ｖrhを加えることによって、位置
ループ中の低周波外乱成分が増大し、制御系の低周波外
乱特性が悪くなるという問題があった。そこで、本発明
は、低周波外乱特性が悪くならないように位置ループの
振動を制御し、位置制御部のゲインを上げることによっ
て短時間に高精度位置決めができる装置を提供すること
を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の位置制御装置の発明は、モータの回
転位置信号を微分演算したモータ速度信号に基づき速度
制御を行うとともに、前記モータで駆動される負荷に取
り付けられた位置検出器からの負荷位置信号に基づき位
置制御を行う位置制御装置において、速度制御ループの
速度指令を等価剛体系速度ループのモデルに入力し、前
記負荷位置信号を微分演算した負荷速度信号から前記等
価剛体系速度ループのモデルの出力を差し引いた速度差
信号をノッチフィルタに入力し、前記ノッチフィルタの
出力を積分処理部に入力し、前記積分処理部の出力を振
幅調整器に入力し、位置制御器の出力に前記振幅調整器
の出力を加えた信号を新たな速度指令とすることを特徴
とする。請求項２記載の位置制御装置の発明は、モータ
の回転位置信号を微分演算したモータ速度信号に基づき
速度制御を行うとともに、前記モータで駆動される負荷
に取り付けられた位置検出器からの負荷位置信号に基づ
き位置制御を行う位置制御装置において、速度制御ルー
プの速度指令を等価剛体系速度ループのモデルに入力
し、前記負荷位置信号を微分演算した負荷速度信号から
前記等価剛体系速度ループのモデルの出力を差し引いた
速度差信号をノッチフィルタに入力し、前記ノッチフィ
ルタの出力をローパスフィルタに入力し、前記ローパス
フィルタの出力を振幅調整器に入力し、位置制御器の出
力に前記振幅調整器の出力を加えた信号を新たな速度指
令とすることを特徴とする。
め、請求項１記載の位置制御装置の発明は、モータの回
転位置信号を微分演算したモータ速度信号に基づき速度
制御を行うとともに、前記モータで駆動される負荷に取
り付けられた位置検出器からの負荷位置信号に基づき位
置制御を行う位置制御装置において、速度制御ループの
速度指令を等価剛体系速度ループのモデルに入力し、前
記負荷位置信号を微分演算した負荷速度信号から前記等
価剛体系速度ループのモデルの出力を差し引いた速度差
信号をノッチフィルタに入力し、前記ノッチフィルタの
出力を積分処理部に入力し、前記積分処理部の出力を振
幅調整器に入力し、位置制御器の出力に前記振幅調整器
の出力を加えた信号を新たな速度指令とすることを特徴
とする。請求項２記載の位置制御装置の発明は、モータ
の回転位置信号を微分演算したモータ速度信号に基づき
速度制御を行うとともに、前記モータで駆動される負荷
に取り付けられた位置検出器からの負荷位置信号に基づ
き位置制御を行う位置制御装置において、速度制御ルー
プの速度指令を等価剛体系速度ループのモデルに入力
し、前記負荷位置信号を微分演算した負荷速度信号から
前記等価剛体系速度ループのモデルの出力を差し引いた
速度差信号をノッチフィルタに入力し、前記ノッチフィ
ルタの出力をローパスフィルタに入力し、前記ローパス
フィルタの出力を振幅調整器に入力し、位置制御器の出
力に前記振幅調整器の出力を加えた信号を新たな速度指
令とすることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の各実施の形態について図
を参照して説明する。本発明の制御系の全体構造は従来
と同じ図１に示される。ただし、位置ループ安定化補償
部８の具体構成が従来の図７と異なり、図２、図４、図
５および図６に示される通りである。図２は本発明の第
１の実施の形態に係る位置ループ安定化補償部の構成を
示すブロック図である。図３は図２に示す等価剛体系速
度ループのモデルのブロック図である。図２において、
８０１は等価剛体系速度ループのモデルである。負荷位
置信号ｙL を微分処理部８０３で微分演算した負荷速度
信号ｖL からモデル速度ｖo を差し引いた速度差信号ｖ
e をノッチフィルタ８０６に入力し、ノッチフィルタ８
０６の出力を積分処理部８０５に入力し、積分処理部８
０５の振幅調整器８０４に入力して速度指令補正信号ｖ
rhを出力する。図３において１１は駆動系の等価剛体系
のモデルである。また、ＪとＤはそれぞれ駆動系全体の
イナーシャと粘性摩擦係数である。よって、等価剛体系
速度ループのモデルの出力であるモデル速度ｖo は、図
１における速度指令ｖr に対して制御対象が剛体であ
り、外乱が全くない場合の速度ループの出力である。
を参照して説明する。本発明の制御系の全体構造は従来
と同じ図１に示される。ただし、位置ループ安定化補償
部８の具体構成が従来の図７と異なり、図２、図４、図
５および図６に示される通りである。図２は本発明の第
１の実施の形態に係る位置ループ安定化補償部の構成を
示すブロック図である。図３は図２に示す等価剛体系速
度ループのモデルのブロック図である。図２において、
８０１は等価剛体系速度ループのモデルである。負荷位
置信号ｙL を微分処理部８０３で微分演算した負荷速度
信号ｖL からモデル速度ｖo を差し引いた速度差信号ｖ
e をノッチフィルタ８０６に入力し、ノッチフィルタ８
０６の出力を積分処理部８０５に入力し、積分処理部８
０５の振幅調整器８０４に入力して速度指令補正信号ｖ
rhを出力する。図３において１１は駆動系の等価剛体系
のモデルである。また、ＪとＤはそれぞれ駆動系全体の
イナーシャと粘性摩擦係数である。よって、等価剛体系
速度ループのモデルの出力であるモデル速度ｖo は、図
１における速度指令ｖr に対して制御対象が剛体であ
り、外乱が全くない場合の速度ループの出力である。
【０００７】次に、図２の位置ループ安定化補償部８２
の動作について説明する。この系では、外乱と同定誤差
がない場合、もし駆動系が剛体系ならば、明らかにモデ
ル速度ｖo と負荷速度信号ｖL が同じになるため、速度
差信号ｖe ＝ｖL −ｖo が０になる。従って、機械系が
慣性系であり、外乱が存在している場合、速度差信号ｖ
e には振動成分と外乱成分しか含まない。すなわち、速
度差信号ｖe は負荷速度信号中の振動成分と外乱成分の
推定信号である。一般に、駆動系の振動周波数は機台振
動などの外乱信号の周波数より遙かに大きいので、ノッ
チ周波数を外乱信号の周波数とすれば、速度差信号ｖe
がノッチフィルタ８０６を通ることによって外乱成分は
除去されるが、振動成分はそのまま通る。つぎに、振動
成分は積分処理部８０５を通ることによって位相が９０
°位相遅れる。また、速度信号ｖL 中の振動成分は速度
指令ｖr 中の振動成分より９０°位相遅れるため、速度
指令補正信号ｖrhは速度指令ｖr 中の振動成分より１８
０°位相遅れる。従って、積分処理部８０５の出力に適
切な補償ゲインＫf をかけて得られた速度指令補正信号
ｖrhを速度指令基本信号ｖrbに加えることによって位置
ループ中の振動成分が打ち消されるので、位置ループの
ゲインを大きく上げても制御系は安定である。しかも、
低周波外乱信号が位置ループ安定化補償器を通れないた
め、位置ループ安定化補償器を取り込むことによって制
御系の外乱特性を劣化させることがない。逆に、位置ル
ープのゲインを上げることによって制御系の外乱特性が
改善される一方である。
の動作について説明する。この系では、外乱と同定誤差
がない場合、もし駆動系が剛体系ならば、明らかにモデ
ル速度ｖo と負荷速度信号ｖL が同じになるため、速度
差信号ｖe ＝ｖL −ｖo が０になる。従って、機械系が
慣性系であり、外乱が存在している場合、速度差信号ｖ
e には振動成分と外乱成分しか含まない。すなわち、速
度差信号ｖe は負荷速度信号中の振動成分と外乱成分の
推定信号である。一般に、駆動系の振動周波数は機台振
動などの外乱信号の周波数より遙かに大きいので、ノッ
チ周波数を外乱信号の周波数とすれば、速度差信号ｖe
がノッチフィルタ８０６を通ることによって外乱成分は
除去されるが、振動成分はそのまま通る。つぎに、振動
成分は積分処理部８０５を通ることによって位相が９０
°位相遅れる。また、速度信号ｖL 中の振動成分は速度
指令ｖr 中の振動成分より９０°位相遅れるため、速度
指令補正信号ｖrhは速度指令ｖr 中の振動成分より１８
０°位相遅れる。従って、積分処理部８０５の出力に適
切な補償ゲインＫf をかけて得られた速度指令補正信号
ｖrhを速度指令基本信号ｖrbに加えることによって位置
ループ中の振動成分が打ち消されるので、位置ループの
ゲインを大きく上げても制御系は安定である。しかも、
低周波外乱信号が位置ループ安定化補償器を通れないた
め、位置ループ安定化補償器を取り込むことによって制
御系の外乱特性を劣化させることがない。逆に、位置ル
ープのゲインを上げることによって制御系の外乱特性が
改善される一方である。
【０００８】図４は本発明の第２の実施の形態に係る位
置ループ安定化補償部の構成を示すブロック図である。
第２の実施の形態である図４が第１の実施の形態である
図２と異なる構成は、図４では図２の等価剛体系速度ル
ープのモデル８０１を除いたことである。速度制御部の
ゲインを高く設定できる場合では、等価剛体系速度ルー
プのモデルを近似的に１とみなすことができるので、等
価剛体系速度ループのモデルを除いても制御性能は殆ど
変わらない。この補償方式は図２の補償方式に比し、等
価剛体系速度ループのモデルを除いたので、イナーシ
ャ、粘性摩擦係数等の制御対象のパラメータが全く必要
なくなり、より簡素で実用的な構成で、より迅速な演算
処理が可能な装置を構成できる。
置ループ安定化補償部の構成を示すブロック図である。
第２の実施の形態である図４が第１の実施の形態である
図２と異なる構成は、図４では図２の等価剛体系速度ル
ープのモデル８０１を除いたことである。速度制御部の
ゲインを高く設定できる場合では、等価剛体系速度ルー
プのモデルを近似的に１とみなすことができるので、等
価剛体系速度ループのモデルを除いても制御性能は殆ど
変わらない。この補償方式は図２の補償方式に比し、等
価剛体系速度ループのモデルを除いたので、イナーシ
ャ、粘性摩擦係数等の制御対象のパラメータが全く必要
なくなり、より簡素で実用的な構成で、より迅速な演算
処理が可能な装置を構成できる。
【０００９】図５は本発明の第３の実施の形態に係る位
置ループ安定化補償部の構成を示すブロック図である。
第３の実施の形態である図５が第１の実施の形態である
図２と異なる構成は、図５では図２の積分処理部８０５
をローパスフィルタ８０７に変えたことである。ローパ
スフィルタ８０７の遮断周波数が制御系の振動周波数よ
り遙かに低くなるように時定数Ｔf を設定すれば、振動
周波数におけるローパスフィルタの位相と積分の位相は
ほぼ同一で、−９０°である。しかし、周波数が０に近
づくと共に、積分のゲインは無限大になるが、ローパス
フィルタのゲインは一定の有限の値になる。従って、こ
の補償方式を用いた制御系は図２の補償方式を用いた制
御系に比し、安定性と外乱抑制特性がほぼ同じである
が、定常偏差が残ることはない。
置ループ安定化補償部の構成を示すブロック図である。
第３の実施の形態である図５が第１の実施の形態である
図２と異なる構成は、図５では図２の積分処理部８０５
をローパスフィルタ８０７に変えたことである。ローパ
スフィルタ８０７の遮断周波数が制御系の振動周波数よ
り遙かに低くなるように時定数Ｔf を設定すれば、振動
周波数におけるローパスフィルタの位相と積分の位相は
ほぼ同一で、−９０°である。しかし、周波数が０に近
づくと共に、積分のゲインは無限大になるが、ローパス
フィルタのゲインは一定の有限の値になる。従って、こ
の補償方式を用いた制御系は図２の補償方式を用いた制
御系に比し、安定性と外乱抑制特性がほぼ同じである
が、定常偏差が残ることはない。
【００１０】図６は本発明の第４の実施の形態に係る位
置ループ安定化補償部の構成を示すブロック図である。
第４の実施の形態である図６が第３の実施の形態である
図５と異なる構成は、図６では図５の等価剛体系速度ル
ープのモデル８０１を除いたことである。速度制御部の
ゲインを高く設定できる場合では、等価剛体系速度ルー
プのモデルを近似的に１とみなすことができるので、等
価剛体系速度ループのモデルを除いても制御性能はほと
んど変わらない。この補償方式は図５の補償方式に比
し、等価剛体系速度ループのモデルを除いたので、イナ
ーシャ、粘性摩擦係数等の制御対象のパラメータが全く
必要なくなり、より簡素で実用的な構成で、より迅速な
演算処理が可能な装置を構成できる。次に、第２の実施
の形態における発明の効果について、具体例を上げて説
明する。モータがボールねじを介して負荷を駆動する駆
動装置は機台に設置される機械系を考える。駆動系は共
振周波数が９０Ｈｚ、反共振周波数が６０Ｈｚである２
慣性共振系で、機台の固有振動数は２３Ｈｚである。こ
のような制御対象に対して、従来技術を用いた場合の位
置偏差の波形を図８に示す。また、ωn ＝２π×２３、
ζ＝１とし、本発明の第２の実施の形態を用いた場合の
位置偏差の波形を図９に示す。図８と図９を比較して分
かるように、従来技術を用いた場合の残留振動Ｓ８がと
ても大きいのに対して、本発明の第２の実施の形態を用
いた場合の残留振動Ｓ９が僅かしかない。
置ループ安定化補償部の構成を示すブロック図である。
第４の実施の形態である図６が第３の実施の形態である
図５と異なる構成は、図６では図５の等価剛体系速度ル
ープのモデル８０１を除いたことである。速度制御部の
ゲインを高く設定できる場合では、等価剛体系速度ルー
プのモデルを近似的に１とみなすことができるので、等
価剛体系速度ループのモデルを除いても制御性能はほと
んど変わらない。この補償方式は図５の補償方式に比
し、等価剛体系速度ループのモデルを除いたので、イナ
ーシャ、粘性摩擦係数等の制御対象のパラメータが全く
必要なくなり、より簡素で実用的な構成で、より迅速な
演算処理が可能な装置を構成できる。次に、第２の実施
の形態における発明の効果について、具体例を上げて説
明する。モータがボールねじを介して負荷を駆動する駆
動装置は機台に設置される機械系を考える。駆動系は共
振周波数が９０Ｈｚ、反共振周波数が６０Ｈｚである２
慣性共振系で、機台の固有振動数は２３Ｈｚである。こ
のような制御対象に対して、従来技術を用いた場合の位
置偏差の波形を図８に示す。また、ωn ＝２π×２３、
ζ＝１とし、本発明の第２の実施の形態を用いた場合の
位置偏差の波形を図９に示す。図８と図９を比較して分
かるように、従来技術を用いた場合の残留振動Ｓ８がと
ても大きいのに対して、本発明の第２の実施の形態を用
いた場合の残留振動Ｓ９が僅かしかない。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明は、速度指令と負荷
速度に基づいて負荷速度信号中の振動成分と低周波外乱
成分を推定し、低周波外乱成分はノッチフィルタに通る
ことによって除去され、振動成分は積分器やローパスフ
ィルタを通ることによって９０°位相が遅れ、さらに適
切な補償ゲインＫf をかけて速度指令補正信号に加える
ことによって位置ループ中の振動成分が打ち消されるの
で、位置ループのゲインを大きく上げても制御系は安定
である。しかも、低周波外乱信号が位置ループ安定化補
償器を通れないため、位置ループ安定化補償器を取り込
むことによって制御系の外乱特性を劣化させることがな
い。逆に、位置ループのゲインを上げることによって制
御系の外乱特性が改善される一方である。
速度に基づいて負荷速度信号中の振動成分と低周波外乱
成分を推定し、低周波外乱成分はノッチフィルタに通る
ことによって除去され、振動成分は積分器やローパスフ
ィルタを通ることによって９０°位相が遅れ、さらに適
切な補償ゲインＫf をかけて速度指令補正信号に加える
ことによって位置ループ中の振動成分が打ち消されるの
で、位置ループのゲインを大きく上げても制御系は安定
である。しかも、低周波外乱信号が位置ループ安定化補
償器を通れないため、位置ループ安定化補償器を取り込
むことによって制御系の外乱特性を劣化させることがな
い。逆に、位置ループのゲインを上げることによって制
御系の外乱特性が改善される一方である。
【図１】本発明および従来装置が扱う位置ループ安定化
補償部を取り込んだフルクローズ制御系の構成ブロック
図である。
補償部を取り込んだフルクローズ制御系の構成ブロック
図である。
【図２】本発明の位置ループ安定化補償部の第１の実施
の形態の構成を示すブロック図である。
の形態の構成を示すブロック図である。
【図３】等価剛体系速度ループのモデルのブロック図で
ある。
ある。
【図４】本発明の位置ループ安定化補償部の第２の実施
の形態の構成を示すブロック図である。
の形態の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の位置ループ安定化補償部の第３の実施
の形態の構成を示すブロック図である。
の形態の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の位置ループ安定化補償部の第４の実施
の形態の構成を示すブロック図である。
の形態の構成を示すブロック図である。
【図７】従来の位置ループ安定化補償部の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図８】従来技術を用いた場合の位置偏差の波形を示す
図である。
図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態を用いた場合の位置
偏差の波形を示す図である。
偏差の波形を示す図である。
１ 位置制御部
２ 速度制御部
３ モータ
４ 負荷（機械可動部）
５ 位置検出部（エンコーダ）
６ 位置検出部（リニアスケール）
７、８０３ 微分処理部
８ 位置ループ安定化補償部
８０１ 等価剛体系速度ループのモデル
８０４ 振幅調整器
８０５ 積分処理部
８０６ ノッチフィルタ
８０７ ローパスフィルタ
９ 加算手段
１０、８０２ 減算手段
１１ 等価剛体系のモデル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H303 AA01 BB01 BB06 CC01 CC03
DD01 DD25 FF08 FF20 HH01
HH05 JJ02 KK03 KK04 KK18
MM05
5H550 BB05 DD01 EE05 GG01 GG03
JJ22 JJ23 JJ24 JJ25 JJ26
LL07 LL34 LL47
Claims (2)
- 【請求項１】 モータの回転位置信号を微分演算したモ
ータ速度信号に基づき速度制御を行うとともに、前記モ
ータで駆動される負荷に取り付けられた位置検出器から
の負荷位置信号に基づき位置制御を行う位置制御装置に
おいて、 速度制御ループの速度指令を等価剛体系速度ループのモ
デルに入力し、前記負荷位置信号を微分演算した負荷速
度信号から前記等価剛体系速度ループのモデルの出力を
差し引いた速度差信号をノッチフィルタに入力し、前記
ノッチフィルタの出力を積分処理部に入力し、前記積分
処理部の出力を振幅調整器に入力し、位置制御器の出力
に前記振幅調整器の出力を加えた信号を新たな速度指令
とすることを特徴とする位置制御装置。 - 【請求項２】 モータの回転位置信号を微分演算したモ
ータ速度信号に基づき速度制御を行うとともに、前記モ
ータで駆動される負荷に取り付けられた位置検出器から
の負荷位置信号に基づき位置制御を行う位置制御装置に
おいて、 速度制御ループの速度指令を等価剛体系速度ループのモ
デルに入力し、前記負荷位置信号を微分演算した負荷速
度信号から前記等価剛体系速度ループのモデルの出力を
差し引いた速度差信号をノッチフィルタに入力し、前記
ノッチフィルタの出力をローパスフィルタに入力し、前
記ローパスフィルタの出力を振幅調整器に入力し、位置
制御器の出力に前記振幅調整器の出力を加えた信号を新
たな速度指令とすることを特徴とする位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001389988A JP3864305B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001389988A JP3864305B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003189656A true JP2003189656A (ja) | 2003-07-04 |
| JP3864305B2 JP3864305B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=27598041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001389988A Expired - Fee Related JP3864305B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3864305B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004043906B4 (de) * | 2003-09-10 | 2013-10-31 | Okuma Corporation | Positionsregelung einer Vorschubwelle |
| EP3242392A1 (en) * | 2016-04-29 | 2017-11-08 | Deere & Company | Method and system for estimating a rotor position with a notch filter |
| CN113325703A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-08-31 | 北京理工大学 | 一种抑制谐振的自抗扰控制器及其设计方法 |
-
2001
- 2001-12-21 JP JP2001389988A patent/JP3864305B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004043906B4 (de) * | 2003-09-10 | 2013-10-31 | Okuma Corporation | Positionsregelung einer Vorschubwelle |
| EP3242392A1 (en) * | 2016-04-29 | 2017-11-08 | Deere & Company | Method and system for estimating a rotor position with a notch filter |
| US10439538B2 (en) | 2016-04-29 | 2019-10-08 | Deere & Company | Method and system for estimating a rotor position with a notch filter |
| CN113325703A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-08-31 | 北京理工大学 | 一种抑制谐振的自抗扰控制器及其设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3864305B2 (ja) | 2006-12-27 |
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