JP2005078328A - State feedback controlling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、状態フィードバック制御装置に関するものである。 The present invention relates to a state feedback control device.
従来、多入力多出力型に適応可能な状態フィードバック制御装置は、その制御対象を物理パラメータで同定したのち、線形化して状態空間モデルとして表現したものを利用して構成していた。
例えば、状態フィードバック制御を高次系システムに適用した、多入力多出力型の状態フィードバック制御装置に関する技術が開示されている。(特許文献1および特許文献2参照)
Conventionally, a state feedback control apparatus that can be applied to a multi-input multi-output type is configured by using a device that is linearized and expressed as a state space model after identifying its control object with physical parameters.
For example, a technique relating to a multi-input multi-output type state feedback control device in which state feedback control is applied to a higher-order system is disclosed. (See
このように、多入力多出力型の複雑な制御対象を制御するために状態フィードバック制御器を構成する場合には、その制御対象を物理パラメータで同定した後、線形化して状態空間モデルとして表現して利用している。すなわち、状態フィードバック制御器を構成するには、その制御対象をモデル化(数式化)することが不可欠である。
しかしながら、従来の多入力多出力型に適応可能な状態フィードバック制御装置においては、制御対象が複雑になるとモデル化することが非常に難しくなる。従って、多入力多出力型に適応可能な状態フィードバック制御装置を実際に構成できないことが多い。
In this way, when configuring a state feedback controller to control a complex control object of multiple inputs and multiple outputs, the control object is identified by physical parameters, and then linearized and expressed as a state space model. It is used. That is, to configure the state feedback controller, it is indispensable to model (formulate) the controlled object.
However, in a state feedback control apparatus that can be applied to a conventional multi-input multi-output type, it becomes very difficult to model a control object when it becomes complicated. Therefore, it is often impossible to actually construct a state feedback control apparatus that can be applied to a multi-input multi-output type.
また、実際のモデルは次数が高い(3次以上)ので、それを利用して構成される状態フィードバック制御も複雑になって計算量が増加する。これにより、多入力多出力型に適応可能な状態フィードバック制御装置を実際に実現することは困難となる。
また、従来の状態フィードバック制御は微妙な調整が困難であり、モデルの感度が高いので、モデルが時系列で変化するような制御対象に対しては適応が困難である。
また、基本的には、非線形な制御対象や制御対象の非線形領域には適応不可能である。
In addition, since the actual model has a high order (third order or higher), the state feedback control configured using the model becomes complicated and the amount of calculation increases. As a result, it becomes difficult to actually realize a state feedback control apparatus that can be applied to a multi-input multi-output type.
Further, the conventional state feedback control is difficult to finely adjust, and the sensitivity of the model is high. Therefore, it is difficult to adapt to a control target in which the model changes in time series.
Basically, it cannot be applied to a non-linear control target or a non-linear region of a control target.
本発明の目的は、複数の制御対象のモデル化を低い次数(2次以下)かつ少ない計算量で容易に行うことができ、非線形な制御対象にも適用可能であり、簡易に構成することができる状態フィードバック制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to easily model a plurality of control objects with a low order (second order or less) and a small amount of calculation, and can be applied to a non-linear control object and can be configured easily. It is an object of the present invention to provide a state feedback control device that can perform this.
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の状態フィードバック制御装置は、複数の制御対象の位置を検出する複数の位置検出手段と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される加速度データおよび加速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記制御対象に出力する複数の加速度制御器と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される速度データおよび速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記複数の加速度制御器に出力する複数の速度制御器と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて得られる位置データおよび予め設定された位置指令値データを用いてフィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを前記複数の速度制御器にそれぞれ出力する位置制御器とを備え、
前記複数の制御対象と、前記複数の加速度制御器と、前記複数の速度制御器とを含めてそれぞれ1次遅れ系でモデル化し、
前記位置制御器は、前記1次遅れ系のモデルを使用して状態フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする。
これにより、複雑な制御対象をモデル化することができる。また、非線形な制御対象や制御対象の非線形領域にも適応可能となる。
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記入力される加速度データおよび前記入力される速度データは、前記位置検出手段により検出された位置データから求めることが好ましい。
これにより、よりセンサの数を減らすことができ、コストを低減することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The state feedback control device of the present invention includes a plurality of position detection means for detecting the positions of a plurality of control objects,
A plurality of acceleration controllers which are respectively provided corresponding to the plurality of control objects, perform feedback control based on input acceleration data and acceleration command value data, and output the control objects;
A plurality of speed controllers that are provided corresponding to the plurality of control objects, respectively, perform feedback control based on input speed data and speed command value data, and output to the plurality of acceleration controllers;
Position control for performing feedback control using position data obtained based on the detection result of the position detection means and position command value data set in advance, and outputting the obtained speed command value data to the plurality of speed controllers, respectively. Equipped with
Each of the plurality of control objects, the plurality of acceleration controllers, and the plurality of speed controllers are modeled in a first-order lag system,
The position controller is configured to perform state feedback control using the first-order lag model.
Thereby, a complicated control object can be modeled. Further, the present invention can be applied to a non-linear control target and a non-linear region of the control target.
In the state feedback control device of the present invention, it is preferable that the input acceleration data and the input speed data are obtained from the position data detected by the position detecting means.
Thereby, the number of sensors can be further reduced, and the cost can be reduced.
本発明の状態フィードバック制御装置は、複数の制御対象の位置を検出する複数の位置検出手段と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される電流データおよび電流指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記制御対象に出力する複数の電流制御器と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される速度データおよび速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記複数の電流制御器に出力する複数の速度制御器と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて得られる位置データおよび予め設定された位置指令値データを用いてフィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを前記複数の速度制御器にそれぞれ出力する位置制御器とを備え、
前記複数の制御対象と、前記複数の電流制御器と、前記複数の速度制御器とを含めてそれぞれ1次遅れ系でモデル化し、
前記位置制御器は、前記1次遅れ系のモデルを使用して状態フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする。
これにより、複雑なサーボ系をモデル化することができる。また、非線形な制御対象や制御対象の非線形領域にも適応可能となる。
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記入力される電流データおよび前記入力される速度データは、前記位置検出手段により検出された位置データから求めることが好ましい。
これにより、センサの数を減らすことができ、コストを低減することができる。
The state feedback control device of the present invention includes a plurality of position detection means for detecting the positions of a plurality of control objects,
A plurality of current controllers that are respectively provided corresponding to the plurality of control objects, perform feedback control based on input current data and current command value data, and output the control objects;
A plurality of speed controllers that are provided corresponding to the plurality of control objects, respectively, perform feedback control based on input speed data and speed command value data, and output to the plurality of current controllers;
Position control for performing feedback control using position data obtained based on the detection result of the position detection means and position command value data set in advance, and outputting the obtained speed command value data to the plurality of speed controllers, respectively. Equipped with
Each of the plurality of control objects, the plurality of current controllers, and the plurality of speed controllers are modeled in a first-order lag system,
The position controller is configured to perform state feedback control using the first-order lag model.
Thereby, a complicated servo system can be modeled. Further, the present invention can be applied to a non-linear control target and a non-linear region of the control target.
In the state feedback control device of the present invention, it is preferable that the input current data and the input speed data are obtained from the position data detected by the position detecting means.
Thereby, the number of sensors can be reduced and cost can be reduced.
本発明の状態フィードバック制御装置は、複数の制御対象の位置を検出する複数の位置検出手段と、
前記複数の制御対象の加速度および速度を求めることが可能な物理量を検出する複数の検出手段と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される加速度データおよび加速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記制御対象に出力する複数の加速度制御器と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される速度データおよび速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記複数の加速度制御器に出力する複数の速度制御器と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて得られる位置データおよび予め設定された位置指令値データを用いてフィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを前記複数の速度制御器にそれぞれ出力する位置制御器とを備え、
前記複数の制御対象と、前記複数の加速度制御器と、前記複数の速度制御器とを含めてそれぞれ1次遅れ系でモデル化し、
前記位置制御器は、前記1次遅れ系のモデルを使用して状態フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする。
これにより、複雑な制御対象をモデル化することができる。また、非線形な制御対象や制御対象の非線形領域にも適応可能となる。
The state feedback control device of the present invention includes a plurality of position detection means for detecting the positions of a plurality of control objects,
A plurality of detection means for detecting physical quantities capable of obtaining acceleration and velocity of the plurality of control objects;
A plurality of acceleration controllers which are respectively provided corresponding to the plurality of control objects, perform feedback control based on input acceleration data and acceleration command value data, and output the control objects;
A plurality of speed controllers that are provided corresponding to the plurality of control objects, respectively, perform feedback control based on input speed data and speed command value data, and output to the plurality of acceleration controllers;
Position control for performing feedback control using position data obtained based on the detection result of the position detection means and position command value data set in advance, and outputting the obtained speed command value data to the plurality of speed controllers, respectively. Equipped with
Each of the plurality of control objects, the plurality of acceleration controllers, and the plurality of speed controllers are modeled in a first-order lag system,
The position controller is configured to perform state feedback control using the first-order lag model.
Thereby, a complicated control object can be modeled. Further, the present invention can be applied to a non-linear control target and a non-linear region of the control target.
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記複数の検出手段は、前記制御対象の加速度を検出することが好ましい。
これにより、制御対象を好適に制御することができる。
本発明の状態フィードバック制御装置は、複数の制御対象の位置を検出する複数の位置検出手段と、
前記複数の制御対象の電流および速度を求めることが可能な物理量を検出する複数の検出手段と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される電流データおよび電流指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記制御対象に出力する複数の電流制御器と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される速度データおよび速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記複数の電流制御器に出力する複数の速度制御器と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて得られる位置データおよび予め設定された位置指令値データを用いてフィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを前記複数の速度制御器にそれぞれ出力する位置制御器とを備え、
前記複数の制御対象と、前記複数の電流制御器と、前記複数の速度制御器とを含めてそれぞれ1次遅れ系でモデル化し、
前記位置制御器は、前記1次遅れ系のモデルを使用して状態フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする。
これにより、複雑なサーボ系をモデル化することができる。また、非線形な制御対象や制御対象の非線形領域にも適応可能となる。
In the state feedback control device according to the aspect of the invention, it is preferable that the plurality of detection units detect acceleration of the control target.
Thereby, a control object can be controlled suitably.
The state feedback control device of the present invention includes a plurality of position detection means for detecting the positions of a plurality of control objects,
A plurality of detection means for detecting a physical quantity capable of determining the current and speed of the plurality of control objects;
A plurality of current controllers that are respectively provided corresponding to the plurality of control objects, perform feedback control based on input current data and current command value data, and output the control objects;
A plurality of speed controllers that are provided corresponding to the plurality of control objects, respectively, perform feedback control based on input speed data and speed command value data, and output to the plurality of current controllers;
Position control for performing feedback control using position data obtained based on the detection result of the position detection means and position command value data set in advance, and outputting the obtained speed command value data to the plurality of speed controllers, respectively. Equipped with
Each of the plurality of control objects, the plurality of current controllers, and the plurality of speed controllers are modeled in a first-order lag system,
The position controller is configured to perform state feedback control using the first-order lag model.
Thereby, a complicated servo system can be modeled. Further, the present invention can be applied to a non-linear control target and a non-linear region of the control target.
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記複数の検出手段は、前記制御対象の速度を検出することが好ましい。
これにより、センサの数を減らすことができ、コストをより低減することができる。
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記複数の検出手段は、前記制御対象の電流を検出することが好ましい。
これにより、制御対象を好適に制御することができる。
In the state feedback control device of the present invention, it is preferable that the plurality of detection means detect the speed of the control target.
Thereby, the number of sensors can be reduced and the cost can be further reduced.
In the state feedback control device of the present invention, it is preferable that the plurality of detecting means detect the current to be controlled.
Thereby, a control object can be controlled suitably.
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記制御対象、前記加速度制御器および前記速度制御器を含む速度フィードバック制御器の特性は、下記式(1)で表され、
下記式(2)に示す状態方程式により、
下記式(3)のように近似的にモデル化されることが好ましい。
In the state feedback control device of the present invention, the characteristics of the speed feedback controller including the control object, the acceleration controller, and the speed controller are represented by the following formula (1):
From the state equation shown in the following equation (2),
It is preferable to model approximately as shown in the following formula (3).
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記速度制御器は、PID制御器またはファジー制御器であることが好ましい。
これにより、速度フィードバック制御器を簡易な構成とすることができ、複雑な制御対象をモデル化する場合には、速度フィードバック制御器の次数を低く抑え、かつ、計算量を少なくすることができる。
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記制御対象は、アクチュエータであることが好ましい。
かかる構成により、複雑なメカ体等に好適に適用できる。
In the state feedback control device of the present invention, it is preferable that the speed controller is a PID controller or a fuzzy controller.
As a result, the speed feedback controller can have a simple configuration, and when modeling a complex control target, the order of the speed feedback controller can be kept low and the amount of calculation can be reduced.
In the state feedback control device of the present invention, it is preferable that the control object is an actuator.
With this configuration, it can be suitably applied to a complicated mechanical body or the like.
本発明の状態フィードバック制御装置では、複数の関節と、該関節を駆動させる複数のアクチュエータとを備えた多関節アームロボットの制御に用いるものであることが好ましい。
かかる構成により、多関節アームロボットの姿勢制御に適用できる。
本発明の状態フィードバック制御装置では、前記多関節アームロボットのヨー角度、ヨー角速度、ヨー角加速度、ロール角度、ロール角速度、ロール角加速度、ピッチ角度、ピッチ角速度およびピッチ角加速度のうちの少なくとも1つを制御することが好ましい。
かかる構成により、多関節アームロボットの姿勢制御にさらに好適に適用できる。
The state feedback control device according to the present invention is preferably used for controlling an articulated arm robot including a plurality of joints and a plurality of actuators for driving the joints.
With this configuration, it can be applied to posture control of an articulated arm robot.
In the state feedback control device of the present invention, at least one of the yaw angle, yaw angular velocity, yaw angular acceleration, roll angle, roll angular velocity, roll angular acceleration, pitch angle, pitch angular velocity, and pitch angular acceleration of the articulated arm robot. Is preferably controlled.
With this configuration, the present invention can be more suitably applied to posture control of an articulated arm robot.
以下、図1〜図11を参照して本発明の状態フィードバック制御装置を説明する。なお、この実施形態は例示として挙げるものであり、これにより本発明の内容を限定的に解釈すべきではない。
図1は、本発明の状態フィードバック制御装置の構成を模式的に示すブロック図である。
The state feedback control apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS. Note that this embodiment is given as an example, and the contents of the present invention should not be construed in a limited manner.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the state feedback control apparatus of the present invention.
本発明の状態フィードバック制御装置は、制御対象群1300と、加速度制御対象群1200と、速度制御器群1100と、位置制御器1000とを備える。
制御対象群1300は、複数の制御対象1301〜130m(m=1、2、3、・・・、n)を有している。これらの複数の制御対象1301〜130mは、加速度制御器1201〜120mのうちの対応する加速度制御器からの制御により、その加速度が制御される。
The state feedback control device of the present invention includes a
The
加速度制御器群1200は、複数の加速度制御器1201〜120mを有しており、複数の加速度制御器1201〜120mは複数の制御対象1301〜130mにそれぞれ対応して設けられている。各加速度制御器1201〜120mは、制御対象1301〜130mを実際に測定した加速度データを、速度制御器1101〜110mから出力される加速度指令値データから減算した値に基づいて、制御対象1301〜130mの加速度を制御する。
ここで、加速度指令値データとは、各制御対象1301〜130mを所定の加速度で動作させるデータ(指示データ)である。
The
Here, the acceleration command value data is data (instruction data) for operating each control object 1301 to 130m at a predetermined acceleration.
速度制御器群1100は、複数の速度制御器1101〜110mを有しており、複数の速度制御器1101〜110mは複数の制御対象1301〜130mにそれぞれ対応して設けられている。各速度制御器1101〜110mは、制御対象1301〜130mを加速度データから演算した速度データを、位置制御器1000から出力される速度指令値データから減算した値に基づいて、制御対象1301〜130mの速度を制御する。
ここで、速度指令値データとは、各制御対象1301〜130mを所定の速度で動作させるデータ(指示データ)である。
The
Here, the speed command value data is data (instruction data) for operating each of the control objects 1301 to 130m at a predetermined speed.
なお、加速度制御器1201〜120mと、速度制御器1101〜110mとは、PID制御器またはファジー制御器等のより簡易な構成を用いることが好ましい。これにより、制御対象1301〜130m、加速度制御器1201〜120m、および速度制御器1101〜110mから構成される速度フィードバック制御器を簡易な構成とすることができる。これにより、複雑な制御対象をモデル化する場合には、速度フィードバック制御器の次数を低く抑え、かつ、計算量を少なくすることができる。
The
位置制御器1000には、複数の制御対象1301〜130mそれぞれに対応する位置データを入力する。この位置データおよび予め設定された位置指令値データRを用いて状態フィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを速度制御器1101〜110mに出力する。これにより、制御対象1301〜130mの位置が制御される。
ここで、位置指令値データR1〜Rnは、複数の制御対象1301〜130mを、たとえば、絶対方位に対して所定の位置に移動させるデータ(指示データ)である。また、位置データは、図示しない位置検出手段により検出されて位置制御器1000に入力される。
Position data corresponding to each of the plurality of control objects 1301 to 130m is input to the
Here, the position command value data R1 to Rn are data (instruction data) for moving the plurality of control objects 1301 to 130m to, for example, a predetermined position with respect to the absolute direction. The position data is detected by position detection means (not shown) and input to the
図1に示す位置制御器1000においては、Kはフィードバックゲインを、Hはオブザーバー(観測器)ゲインを、uは入力を、Sは自乗数を、xは状態変数を、x(n)は状態変数xをn回微分したものを、A、B、Cは状態変数xの各要素の行列ベクトルを示す。
なお、本実施形態においては、状態変数xの代わりに、オブザーバー(観測器)による推定値x’を用いて状態フィードバック制御を行っている。
In the
In the present embodiment, state feedback control is performed using an estimated value x ′ by an observer (observer) instead of the state variable x.
次に、状態フィードバック制御器である、位置制御器の構成方法について説明する。
まず、複数の制御対象1301〜130mに対して、加速度制御器1201〜120m、速度制御器1101〜110mをそれぞれ構成する。
なお、この加速度制御器1201〜120mおよび、速度制御器1101〜110mは、フィードバック制御器で構成する。
Next, a configuration method of a position controller that is a state feedback controller will be described.
First,
The
この速度フィードバック制御器の構成については特に限定されないが、PIDや、ファジー制御により構成されるのが好ましい。これにより、フィードバック制御器を簡易な構成とすることができる。
さらに、複数の制御対象1301〜130mと、複数の加速度制御器1201〜120mとを含んで成る複数の速度フィードバック制御器の全てをそれぞれ1次遅れ系にてモデル化する。
このとき、前記速度フィードバック制御器を含めた状態フィードバック制御器の特性は、式(1)で表すことができる。
The configuration of the speed feedback controller is not particularly limited, but is preferably configured by PID or fuzzy control. Thereby, a feedback controller can be made into a simple structure.
Further, all of the plurality of speed feedback controllers including the plurality of controlled objects 1301 to 130m and the plurality of
At this time, the characteristics of the state feedback controller including the speed feedback controller can be expressed by Equation (1).
一般的に、状態変数xは、入力をu、フィードバック係数行列をK(ゲインを表す)とするときに、式(4)で表される。
In general, the state variable x is expressed by Expression (4), where u is an input and K is a feedback coefficient matrix.
さらに、この状態フィードバック制御器に観測器(オブザーバー)を用いて本実施形態の位置制御器全体のシステムを構成する。
また、フィードバック係数行列Kを乗算した値は、新たな速度指令値データとして、1101〜110mのうちの対応する速度制御器に出力される。
上述したように、本発明の状態フィードバック制御装置は、制御対象、加速度制御器および速度制御器により構成する複数の速度フィードバック制御器の全てを、それぞれ1次遅れ系にてモデル化し、これらを使用して状態フィードバック制御を行う構成とするので、ロボット等の複雑なメカ体や複数の制御対象が干渉し合うような複雑な制御対象を簡易にモデル化することができる。
Further, an observer (observer) is used as the state feedback controller to constitute a system for the entire position controller of the present embodiment.
The value multiplied by the feedback coefficient matrix K is output as new speed command value data to the corresponding speed controller 1101 to 110m.
As described above, the state feedback control apparatus of the present invention models all of the plurality of speed feedback controllers configured by the controlled object, the acceleration controller, and the speed controller, respectively, using a first-order lag system and uses them. Thus, since the state feedback control is performed, it is possible to easily model a complicated control object such as a complex mechanical body such as a robot or a plurality of control objects that interfere with each other.
また、状態フィードバック制御の微妙な調整ができるので、モデルの感度が高くてモデルが時系列で変化するような制御対象に対しても適応が可能となる。
また、非線形な制御対象や制御対象の非線形領域にも適応可能となる。
なお、本発明の状態フィードバック制御装置における状態フィードバック制御には、その他の先進制御等も含まれるものである。
In addition, since the state feedback control can be finely adjusted, it is possible to adapt to a control target in which the model has high sensitivity and the model changes in time series.
Further, the present invention can be applied to a non-linear control target and a non-linear region of the control target.
The state feedback control in the state feedback control device of the present invention includes other advanced control and the like.
また、加速度制御器の代わりに角加速度制御器を用い、速度制御器の代わりに角速度制御器を用い、位置制御器の代わりに角度制御器を用いる構成としても良い。
また、本実施形態において、速度データ、加速度データは、実際に測定したものを用いたが、これに限らず、例えば、位置データなど他の物理量から演算して求めた速度データ、加速度データを用いてもよい。
Further, an angular acceleration controller may be used instead of the acceleration controller, an angular velocity controller may be used instead of the speed controller, and an angle controller may be used instead of the position controller.
In the present embodiment, the actually measured data is used as the speed data and acceleration data. However, the present invention is not limited to this. For example, the speed data and acceleration data obtained by calculating from other physical quantities such as position data are used. May be.
なお、加速度データの代わりに電流データを測定することにより、サーボ系にも適用することができる。
本発明の状態フィードバック制御装置の制御対象としては特に限定されないが、例えばアクチュエータを用いることができる。具体的には、たとえば、本発明の状態フィードバック制御装置の制御対象としての複数の関節を回転駆動させるアームロボットに、複数のアクチュエータを用いることにより、アームロボットの姿勢を容易に制御することが可能になる。
Note that the present invention can also be applied to a servo system by measuring current data instead of acceleration data.
Although it does not specifically limit as a control object of the state feedback control apparatus of this invention, For example, an actuator can be used. Specifically, for example, by using a plurality of actuators in an arm robot that rotationally drives a plurality of joints as control targets of the state feedback control device of the present invention, the posture of the arm robot can be easily controlled. become.
ここで、図1に示す本発明の状態フィードバック制御装置を多関節アームロボットの姿勢制御に適用した場合の模式的なブロック構成を図2に示す。図2に示す構成は、図1に示す構成とほぼ同様であるので、相違点のみを説明する。
また、本実施形態においては、加速度制御器の代わりに角加速度制御器を用い、速度制御器の代わりに角速度制御器を用い、位置制御器の代わりに角度制御器を用いる構成としている。
Here, FIG. 2 shows a schematic block configuration when the state feedback control device of the present invention shown in FIG. 1 is applied to posture control of an articulated arm robot. The configuration shown in FIG. 2 is almost the same as the configuration shown in FIG. 1, so only the differences will be described.
Further, in the present embodiment, an angular acceleration controller is used instead of the acceleration controller, an angular velocity controller is used instead of the speed controller, and an angle controller is used instead of the position controller.
制御対象群1300は、アクチュエータ1301〜13012を制御対象として有している。すなわち、多関節アームロボットは、ヨー(θz)、ロール(θx)およびピッチ(θy)をそれぞれ制御する複数のアクチュエータを備えている。
角加速度制御器群1600は、アクチュエータ1301〜13012を制御する角加速度制御器1601〜16012を有している。
The
The angular
また、角速度制御器群1500は、角加速度制御器1601〜16012を制御する角速度制御器1501〜15012を有している。
また、角度制御器1400には、角度指令値データとして、アクチュエータ1301〜13012のそれぞれの角度を制御する角度指令値データ、角度1〜角度12が入力される。
The angular
In addition, angle command value data for controlling the angles of the actuators 1301 to 13012 and
角度制御器1400は、アクチュエータ1301〜13012それぞれを測定した角度データおよび角度指令値データ、角度1〜角度12を用いて、状態フィードバック制御を行う。これにより、後述するように、多関節アームロボットのヨー(θz)、ロール(θx)、ピッチ(θy)それぞれの角度が好適に制御される。
なお、図2では、多関節アームロボットの姿勢制御のために、アクチュエータ(制御対象)1301〜13012を用いているが、制御対象は、これらに限定されるものではない。
The
In FIG. 2, actuators (control objects) 1301 to 13012 are used for posture control of the articulated arm robot, but the control objects are not limited to these.
次に、図2に示す状態フィードバック制御装置の制御処理を説明する。図3は、図2に示す状態フィードバック制御装置における状態フィードバック制御の処理を示すフローチャートである。まず、図2に示す状態フィードバック制御装置では、角度制御器1400、角速度制御器1101〜11012および角加速度制御器1601〜16012の各パラメータを初期化すると共に、積分器および微分器(図示せず)の値を初期化する(ステップS101)。角度制御器1400、角速度制御器1501〜15012、角加速度制御器1601〜16012、積分器、および微分器が初期化された状態で、12個の角度検出手段(図示せず)により検出した現在の角度は、サンプリングされて角度データ(アナログ信号)としてセンサ信号入力手段に出力され、12個の角速度検出手段(図示せず)により検出した現在の角速度は、サンプリングされて角速度データ(アナログ信号)としてセンサ信号入力手段に出力され、12個の角加速度検出手段(図示せず)により検出した現在の角加速度はサンプリングされて角加速度データ(アナログ信号)としてセンサ信号入力手段(図示せず)に出力される(ステップS102)。
Next, control processing of the state feedback control device shown in FIG. 2 will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a state feedback control process in the state feedback control apparatus shown in FIG. First, in the state feedback control apparatus shown in FIG. 2, the parameters of the
センサ信号入力手段はADC(アナログ/デジタルコンバータ)およびカウンタ等から成り、角度データおよび角速度データをA/D変換(アナログデ―タからデジタルデータに変換)する。ADCによってA/D変換された実測角加速度データ、角速度データ、角度データをそれぞれ記憶部に格納する(ステップS103、S104)。
なお、本実施形態においては、検出手段によりサンプリングされた角度データを用いたが、本発明では、角加速度データまたは角速度データを、積分器により積分処理することにより得た角度データを用いてもよい。
The sensor signal input means includes an ADC (analog / digital converter) and a counter, and performs A / D conversion (conversion from analog data to digital data) of angle data and angular velocity data. The measured angular acceleration data, angular velocity data, and angle data that have been A / D converted by the ADC are stored in the storage unit (steps S103 and S104).
In this embodiment, the angle data sampled by the detecting means is used. However, in the present invention, angle data obtained by integrating angular acceleration data or angular velocity data with an integrator may be used. .
また、本実施形態においては、検出手段によりサンプリングされた角速度データを用いたが、本発明では、角度データを微分器により微分処理することにより得た角速度データを用いてもよい。
また、本実施形態においては、検出手段によりサンプリングされた角加速度データを用いたが、本発明では、角度データまたは角速度データを、微分器により微分処理することにより得た角加速度データを用いてもよい。
In this embodiment, the angular velocity data sampled by the detecting means is used. However, in the present invention, angular velocity data obtained by differentiating the angle data with a differentiator may be used.
In this embodiment, the angular acceleration data sampled by the detecting means is used. However, in the present invention, the angular acceleration data obtained by differentiating the angular data or the angular velocity data with a differentiator may be used. Good.
多関節アームロボットは、図示しないリモートコントローラなどからユーザ(操縦者)によって入力され、送信される、アクチュエータ1301〜13012を角度制御する角度指令値データ角度1〜角度12を受信し(ステップS105)、この角度指令値データから、記憶部に格納されている実測角度をそれぞれ減算する(ステップS106)。
ここで、ステップS107において、上記処理で得られた減算結果(角度差データ)が異常な値であるか否かを判断する。角度差データが異常値である場合には、ステップS101に移行し(戻り)、再度、角度制御器1400、角速度制御器1501〜15012、角加速度制御器1601〜16012、積分器、および微分器を初期化し、同様の処理を繰り返す。一方、角度指令値データが異常値でない(正常な)場合には、ステップS108に移行する。
ステップS108では、アクチュエータ1301〜13012と、それらに対応する角加速度制御器1601〜16012および角速度制御器1501〜15012とを含めてそれぞれ1次遅れ系、式(1)にてモデル化する。
The articulated arm robot receives angle command value data angles 1 to 12 for controlling the angles of the actuators 1301 to 13012, which are input and transmitted by a user (operator) from a remote controller (not shown) or the like (step S105). The actually measured angles stored in the storage unit are subtracted from the angle command value data (step S106).
Here, in step S107, it is determined whether or not the subtraction result (angle difference data) obtained by the above processing is an abnormal value. If the angle difference data is an abnormal value, the process proceeds to step S101 (returns), and the
In step S108, the actuators 1301 to 13012 and the corresponding
なお、この処理は、リアルタイムにモデル化を有する場合にのみ行うべき状態フィードバック制御のための処理である。すなわち、リアルタイムにモデル化を有していない場合には、オフラインで前記方法により状態フィードバック制御器を構成しておく。
This process is a process for state feedback control that should be performed only when modeling is performed in real time. That is, when the modeling is not performed in real time, the state feedback controller is configured offline by the above method.
ここで、ステップS110において、記憶部に格納されている角速度指令値データ(角速度データ)が異常値であるか否かを判断する。角速度指令値データが異常値である場合には、ステップS101に移行し(戻り)、再度、角度制御器1400、角速度制御器1501〜15012、角加速度制御器1601〜16012、積分器、および微分器を初期化し、同様の処理を繰り返す。一方、角速度指令値データが異常値でない(正常な)場合には、ステップS111に移行する。
Here, in step S110, it is determined whether or not the angular velocity command value data (angular velocity data) stored in the storage unit is an abnormal value. When the angular velocity command value data is an abnormal value, the process proceeds to step S101 (returns), and again, the
角速度指令値データが異常値でない場合、すなわち、角速度指令値データが正常値である場合には、その角速度指令値データを出力する。この角速度指令値から、ADCによってサンプリングされた実測角速度データを減算し(ステップS111)、その減算結果を角速度制御器1501〜15012に入力する。
入力された減算結果(角速度データ)に基づいて、浮揚体の角速度をPID制御して、角加速度指令値を出力する(ステップS112)。
If the angular velocity command value data is not an abnormal value, that is, if the angular velocity command value data is a normal value, the angular velocity command value data is output. The actual angular velocity data sampled by the ADC is subtracted from the angular velocity command value (step S111), and the subtraction result is input to the angular velocity controllers 1501-1502.
Based on the input subtraction result (angular velocity data), the angular velocity of the levitation body is PID-controlled and an angular acceleration command value is output (step S112).
ここで、ステップS113において、ステップS112において出力された角加速度指令値データが異常値であるか否かを判断する。角加速度指令値データが異常値である場合には、ステップS101に移行し(戻り)、再度、角度制御器1400、角速度制御器1501〜15012、角加速度制御器1601〜16012、積分器、および微分器を初期化し、同様の処理を繰り返す。一方、角速度指令値データが異常値でない(正常な)場合には、ステップS114に移行する。
Here, in step S113, it is determined whether or not the angular acceleration command value data output in step S112 is an abnormal value. If the angular acceleration command value data is an abnormal value, the process proceeds to step S101 (returns), and again, the
角加速度指令値データが異常値でない場合、すなわち、角加速度指令値データが正常値である場合には、その角加速度指令値データを出力する。この角加速度指令値からADCによってサンプリングされた実測角加速度データを減算し(ステップS114)、その減算結果を角加速度制御器1601〜16012に入力する。
入力された減算結果(角速度データ)に基づいて、アクチュエータの角加速度をPID制御して、角加速度差制御信号を出力する(ステップS115)。
上記角加速度差制御信号を基に、対応するアクチュエータに駆動指令を出力し、アクチュエータを回転駆動することによって、多関節アームロボットを制御する(ステップS116)。
If the angular acceleration command value data is not an abnormal value, that is, if the angular acceleration command value data is a normal value, the angular acceleration command value data is output. The actually measured angular acceleration data sampled by the ADC is subtracted from the angular acceleration command value (step S114), and the subtraction result is input to the
Based on the input subtraction result (angular velocity data), the angular acceleration of the actuator is PID-controlled and an angular acceleration difference control signal is output (step S115).
Based on the angular acceleration difference control signal, the articulated arm robot is controlled by outputting a drive command to the corresponding actuator and rotationally driving the actuator (step S116).
次に、図4および図5を参照して、本発明の状態フィードバック制御装置により制御される多関節アームロボット10を説明する。なお、この多関節アームロボット10は例示として挙げるものであり、これにより本発明の状態フィードバック制御装置の内容を限定的に解釈すべきではない。
図4および図5は、本発明による角加速度、角速度制御器を備えた状態フィードバック制御器を適用した多関節アームロボット10の一実施形態の構成を示している。図4において、多関節アームロボット10は、本体である上体11と、上体11の下部両側に取り付けられた中間に肘部12L、12Rを備えた二本の腕部13L、13Rと、各腕部13L、13Rの下端に取り付けられた手部14L、14Rとを含んでいる。
Next, the articulated
4 and 5 show a configuration of an embodiment of an articulated
ここで、前記腕部13L、13Rはそれぞれ六個の関節部、即ち上方から順に、上体11に対する肩の腕部ヨー方向回旋用(z軸周り)の関節部LA1、RA1と、肩のロール方向(x軸周り)の関節部LA2、RA2と、肩のピッチ方向(y軸周り)の関節部LA3、RA3と、肘部12L、12Rのピッチ方向の関節部LA4、RA4と、手部14L、14Rに対する手首部のロール方向の関節部LA5、RA5と、手首部のピッチ方向の関節部LA6、RA6とを備えている。なお、各関節部LA1、RA1ないしLA6、RA6は、それぞれ関節駆動用アクチュエータにより構成されている。
Here, the
また、各関節駆動用アクチュエータにはそれぞれ検出用にロータリエンコーダが備えられている。
手関節は、関節部LA5、RA5、LA6、RA6から構成されることになる。さらに、肩関節と肘関節との間は、上腕リンク21L、21Rにより連結されており、また肘関節と手関節との間は、前腕リンク22L、22Rにより連結されている。これにより、多関節アームロボット10の左右両側の腕部13L、13Rおよび手部14L、14Rは、それぞれ6自由度を与えられることになり、12個の関節部をそれぞれ駆動モータにより適宜の角度に駆動制御することにより、腕部13L、13R、手部14L、14R全体に所望の動作を与えて、任意に三次元空間の姿勢制御ができるように構成されている。
Each joint driving actuator is provided with a rotary encoder for detection.
The wrist joint is composed of joint portions LA5, RA5, LA6, and RA6. Further, the shoulder joint and the elbow joint are connected by
図5は、図4に示した多関節アームロボット10の電気的構成を示している。
図4において、多関節アームロボット10は、要求動作に対応して位置指令値を生成する位置指令生成部24と、この位置指令値に基づいて、駆動手段、即ち前述した各関節部、即ち関節駆動用アクチュエータLA1、RA1ないしLA6、RA6を駆動制御する制御装置30とを備えている。なお、多関節アームロボット10の座標系として、図5において、前後方向をピッチ軸方向(前方+)、横方向をロール軸方向(内方+)そして上下方向をヨー軸方向(上方+)とするxyz座標系を使用する。
FIG. 5 shows an electrical configuration of the articulated
In FIG. 4, the
前記制御装置30は、角度計測ユニット31と、制御部32とから構成されている。角度計測ユニット31は、各関節部LA1、RA1ないしLA6、RA6の関節駆動用アクチュエータに備えられた、例えばロータリエンコーダ等により、各関節駆動用アクチュエータの角度情報が入力されることにより、各関節駆動用アクチュエータの角度を計測して、制御部32に出力する。
The
制御部32は、状態フィードバック制御器(角度制御器)、角速度制御器、角加速度制御器とから構成されている。
制御部32は角度計測ユニット31から出力された角度データ(角度実測値)と、位置指令生成部からの角度指令値とを基に、角加速度指令値データを出力する。
前記角加速度指令値データは、対応するアクチュエータ1301〜13012に出力される。
The
The
The angular acceleration command value data is output to the corresponding actuators 1301 to 13012.
次に、本実施形態による、状態フィードバック制御器(角度制御器)の構成について述べる。
まず、制御対象である、各関節部LA1、RA1ないしLA6、RA6のそれぞれ関節駆動用アクチュエータ1301〜13012に対して、各アクチュエータ1301〜13012を制御する角加速度制御器1601〜16012をそれぞれ構成する。
Next, the configuration of the state feedback controller (angle controller) according to this embodiment will be described.
First, the
また、角加速度制御器1601〜16012に対して、角加速度制御器1601〜16012を制御する角速度制御器1501〜15012をそれぞれ構成する。
なお、前記角加速度制御器1601〜16012と、角速度制御器1501〜15012とは、それぞれフィードバック制御器で構成されている。
このフィードバック制御器の構成については特に限定されないが、PID制御や、ファジー制御により構成されるのが好ましい。これにより、フィードバック制御器を簡易な構成とすることができる。
次に、アクチュエータ1301〜13012を含んで成る複数の角加速度フィードバック制御器、角速度フィードバック制御器の全てをそれぞれ1次遅れ系にてモデル化する。
モデル化された特性を式(2)で記述し、角度制御器を状態フィードバックアルゴリズムに従い構成する。
Further, angular velocity controllers 1501 to 15012 for controlling the
Note that the
The configuration of the feedback controller is not particularly limited, but is preferably configured by PID control or fuzzy control. Thereby, a feedback controller can be made into a simple structure.
Next, all of the plurality of angular acceleration feedback controllers and angular velocity feedback controllers including the actuators 1301 to 13012 are modeled in a first order lag system.
The modeled characteristic is described by equation (2), and the angle controller is configured according to the state feedback algorithm.
次に、多関節アームロボット10に対して、本発明の状態フィードバック制御装置を実際に用いた場合の実験値を示す。図6〜図11は、初期状態において0(rad)を向いている多関節アームロボット10の各関節部LA1ないしLA6に、0.5秒の時点で、ヨー軸方向、ロール軸方向、ピッチ軸方向が最適となるような角度指令値を入力した際の、ステップ応答を示す図である。
Next, experimental values when the state feedback control device of the present invention is actually used for the articulated
各図において、(A)は、多関節アームロボット10の角度(実験値)のステップ応答を示し、(B)は、多関節アームロボット10の角速度(実験値)のステップ応答を示し、(C)は、多関節アームロボット10の角加速度(実験値)のステップ応答を示す。
また、図6はLA1、図7はLA2、図8はLA3、図9はLA4、図10はLA5、図11はLA6の各応答を示す。
これら図6〜図11において、互いの干渉は小さく抑えられており、迅速にその指令された角度に収束していることが分かる。
In each figure, (A) shows the step response of the angle (experimental value) of the articulated
6 shows LA1, FIG. 7 shows LA2, FIG. 8 shows LA3, FIG. 9 shows LA4, FIG. 10 shows LA5, and FIG. 11 shows LA6.
In these FIGS. 6-11, it turns out that the mutual interference is restrained small and it has converged to the commanded angle rapidly.
以上説明したように、この多関節アームロボット10は、各関節駆動用アクチュエータにより、その姿勢を変更、すなわち、姿勢を制御することができるものであるが、これに本発明の状態フィードバック制御装置を適用することにより、より簡易な構成により、多関節アームロボット10を任意の方向(任意の角度)に容易に移動させることができる。
また,本実施形態では,関節を駆動させるアクチュエータは特に限定されず、サーボモータ、通常のモータ、油圧・空圧シリンダ、形状記憶合金等を用いてもよい。また、アクチュエータの駆動力を各関節に伝達する機構は、本実施形態の例に限定されず、例えばギヤ、ベルト、ワイヤ、チェーン等を介すなど、多様な態様でアクチュエータの駆動力を伝達してもよい。
As described above, this
In the present embodiment, the actuator for driving the joint is not particularly limited, and a servo motor, a normal motor, a hydraulic / pneumatic cylinder, a shape memory alloy, or the like may be used. Further, the mechanism for transmitting the driving force of the actuator to each joint is not limited to the example of the present embodiment, and the driving force of the actuator is transmitted in various modes such as via a gear, belt, wire, chain, etc. May be.
また、本実施形態では、アクチュエータの検出装置として、ロータリエンコーダを用いたが、これに限定されず、例えば、ホールセンサ、絶縁アンプ、レゾルバ、タコジェネレータ等を用いてもよい。
以上、本発明の状態フィードバック制御装置を図示の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、状態フィードバック制御装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、本発明の状態フィードバック制御装置に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
In this embodiment, the rotary encoder is used as the actuator detection device. However, the present invention is not limited to this. For example, a hall sensor, an insulation amplifier, a resolver, a tachometer, or the like may be used.
As described above, the state feedback control device of the present invention has been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to this, and each unit constituting the state feedback control device exhibits the same function. It can be replaced with any possible configuration. Moreover, other arbitrary components may be added to the state feedback control device of the present invention.
10……多関節アームロボット 11……上体 12L、12R……肘部 13L、13R……腕部 14L、14R……手部 15……位置指令値 21L、21R……上腕リンク 22L、22R……前腕リンク 24……位置指令生成部 30……制御装置 31……角度計測ユニット 32……制御部 33……角度指令生成部 331……角度指令値 1000……位置制御器 1100……速度制御器群 1101〜110n……速度制御器 1200……加速度制御器群 1201〜120n……加速度制御器 1300……制御対象群 1301〜130n……制御対象 1400……角度制御器 1500……角速度制御器群 1501〜15012……角速度制御器 1600……角加速度制御器群 1601〜16012……角加速度制御器 LA1〜LR6……関節部、RA1〜RA6……関節部 S101〜S116……ステップ
10 ... Articulated
Claims (14)
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される加速度データおよび加速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記制御対象に出力する複数の加速度制御器と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される速度データおよび速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記複数の加速度制御器に出力する複数の速度制御器と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて得られる位置データおよび予め設定された位置指令値データを用いてフィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを前記複数の速度制御器にそれぞれ出力する位置制御器とを備え、
前記複数の制御対象と、前記複数の加速度制御器と、前記複数の速度制御器とを含めてそれぞれ1次遅れ系でモデル化し、
前記位置制御器は、前記1次遅れ系のモデルを使用して状態フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする状態フィードバック制御装置。 A plurality of position detecting means for detecting positions of a plurality of control objects;
A plurality of acceleration controllers which are respectively provided corresponding to the plurality of control objects, perform feedback control based on input acceleration data and acceleration command value data, and output the control objects;
A plurality of speed controllers that are provided corresponding to the plurality of control objects, respectively, perform feedback control based on input speed data and speed command value data, and output to the plurality of acceleration controllers;
Position control for performing feedback control using position data obtained based on the detection result of the position detection means and position command value data set in advance, and outputting the obtained speed command value data to the plurality of speed controllers, respectively. Equipped with
Each of the plurality of control objects, the plurality of acceleration controllers, and the plurality of speed controllers are modeled in a first-order lag system,
The state controller is configured to perform state feedback control using the first-order lag model.
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される電流データおよび電流指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記制御対象に出力する複数の電流制御器と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される速度データおよび速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記複数の電流制御器に出力する複数の速度制御器と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて得られる位置データおよび予め設定された位置指令値データを用いてフィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを前記複数の速度制御器にそれぞれ出力する位置制御器とを備え、
前記複数の制御対象と、前記複数の電流制御器と、前記複数の速度制御器とを含めてそれぞれ1次遅れ系でモデル化し、
前記位置制御器は、前記1次遅れ系のモデルを使用して状態フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする状態フィードバック制御装置。 A plurality of position detecting means for detecting positions of a plurality of control objects;
A plurality of current controllers that are respectively provided corresponding to the plurality of control objects, perform feedback control based on input current data and current command value data, and output the control objects;
A plurality of speed controllers that are provided corresponding to the plurality of control objects, respectively, perform feedback control based on input speed data and speed command value data, and output to the plurality of current controllers;
Position control for performing feedback control using position data obtained based on the detection result of the position detection means and position command value data set in advance, and outputting the obtained speed command value data to the plurality of speed controllers, respectively. Equipped with
Each of the plurality of control objects, the plurality of current controllers, and the plurality of speed controllers are modeled in a first-order lag system,
The state controller is configured to perform state feedback control using the first-order lag model.
前記複数の制御対象の加速度および速度を求めることが可能な物理量を検出する複数の検出手段と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される加速度データおよび加速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記制御対象に出力する複数の加速度制御器と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される速度データおよび速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記複数の加速度制御器に出力する複数の速度制御器と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて得られる位置データおよび予め設定された位置指令値データを用いてフィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを前記複数の速度制御器にそれぞれ出力する位置制御器とを備え、
前記複数の制御対象と、前記複数の加速度制御器と、前記複数の速度制御器とを含めてそれぞれ1次遅れ系でモデル化し、
前記位置制御器は、前記1次遅れ系のモデルを使用して状態フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする状態フィードバック制御装置。 A plurality of position detecting means for detecting positions of a plurality of control objects;
A plurality of detection means for detecting physical quantities capable of obtaining acceleration and velocity of the plurality of control objects;
A plurality of acceleration controllers which are respectively provided corresponding to the plurality of control objects, perform feedback control based on input acceleration data and acceleration command value data, and output the control objects;
A plurality of speed controllers that are provided corresponding to the plurality of control objects, respectively, perform feedback control based on input speed data and speed command value data, and output to the plurality of acceleration controllers;
Position control for performing feedback control using position data obtained based on the detection result of the position detection means and position command value data set in advance, and outputting the obtained speed command value data to the plurality of speed controllers, respectively. Equipped with
Each of the plurality of control objects, the plurality of acceleration controllers, and the plurality of speed controllers are modeled in a first-order lag system,
The state controller is configured to perform state feedback control using the first-order lag model.
前記複数の制御対象の電流および速度を求めることが可能な物理量を検出する複数の検出手段と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される電流データおよび電流指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記制御対象に出力する複数の電流制御器と、
前記複数の制御対象にそれぞれ対応して設けられ、入力される速度データおよび速度指令値データに基づいて、フィードバック制御を行い、前記複数の電流制御器に出力する複数の速度制御器と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて得られる位置データおよび予め設定された位置指令値データを用いてフィードバック制御を行い、得られる速度指令値データを前記複数の速度制御器にそれぞれ出力する位置制御器とを備え、
前記複数の制御対象と、前記複数の電流制御器と、前記複数の速度制御器とを含めてそれぞれ1次遅れ系でモデル化し、
前記位置制御器は、前記1次遅れ系のモデルを使用して状態フィードバック制御を行うよう構成されていることを特徴とする状態フィードバック制御装置。 A plurality of position detecting means for detecting positions of a plurality of control objects;
A plurality of detection means for detecting a physical quantity capable of determining the current and speed of the plurality of control objects;
A plurality of current controllers that are respectively provided corresponding to the plurality of control objects, perform feedback control based on input current data and current command value data, and output the control objects;
A plurality of speed controllers that are provided corresponding to the plurality of control objects, respectively, perform feedback control based on input speed data and speed command value data, and output to the plurality of current controllers;
Position control for performing feedback control using position data obtained based on the detection result of the position detection means and position command value data set in advance, and outputting the obtained speed command value data to the plurality of speed controllers, respectively. Equipped with
Each of the plurality of control objects, the plurality of current controllers, and the plurality of speed controllers are modeled in a first-order lag system,
The state controller is configured to perform state feedback control using the first-order lag model.
下記式(2)に示す状態方程式により、
下記式(3)のように近似的にモデル化される請求項1ないし9のいずれかに記載の状態フィードバック制御装置。
From the state equation shown in the following equation (2),
The state feedback control apparatus according to any one of claims 1 to 9, which is approximately modeled by the following equation (3).
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