JP2009048400A - ディジタル制御装置とその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 サーボ剛性を上げ,且つフィードフォワードの位相を調整することで位置指令に対してオーバシュートの少ない位置決めができるディジタルサーボ制御装置とその制御方法を提供する。
【解決手段】 位置制御部(1)と、速度制御部(2)と、を備えるディジタル制御装置において、位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成するトルクFF生成部(5)と,mを正の実数として、位置指令をmサンプリング遅らせて第1位置指令を生成する一段目位相調整部(7)と,nを正の実数として、第1位置指令をさらにnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成する二段目位相調整部(8)と、第1位置指令を1回微分し速度フィードフォワード信号を生成する速度FF生成部(6)と,gを正の実数として、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成する速度生成部(9)とを備えた。
【選択図】図1
【解決手段】 位置制御部(1)と、速度制御部(2)と、を備えるディジタル制御装置において、位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成するトルクFF生成部(5)と,mを正の実数として、位置指令をmサンプリング遅らせて第1位置指令を生成する一段目位相調整部(7)と,nを正の実数として、第1位置指令をさらにnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成する二段目位相調整部(8)と、第1位置指令を1回微分し速度フィードフォワード信号を生成する速度FF生成部(6)と,gを正の実数として、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成する速度生成部(9)とを備えた。
【選択図】図1
Description
本発明は、速度制御部の位相を改善することでサーボ剛性を上げ,且つフィードフォワードの位相を調整することで位置指令に対してオーバシュートの少ない位置決め動作を実現するディジタル制御装置とその制御方法に関する。
従来のサーボ制御方法は、位置指令を微分して速度フィードフォワード信号とし、もう一度微分してトルクフィードフォワード信号を作成し、そのまま使用していた。(例えば、特許文献1参照)。
図3は従来のサーボ制御装置のブロック線図である。図3において、伝達関数30のKPは位置ループにおけるポジションゲイン、伝達関数32のK1は速度ループにおける積分ゲイン、伝達関数34のk2は速度ループにおける比例ゲイン、36は電流ループ回路、38はサーボモータの電気部で、Rは巻線の抵抗、Lは巻線のインダクタンス、40はサーボモータの機械部で、Ktはトルク定数、Jmはイナーシャ、42はサーボモータの回転速度を積分し、位置を算出する伝達関数である。また、伝達関数44は位置のフィードフォワード項であり、α1は位置のフィードフォワード係数である。46は速度のフィードフォワード項であり、α2は速度のフィードフォワード係数である。上記速度フィードフォワード係数α2は通常、Jm/Kt(Jm:イナーシャ、Kt:トルク定数)の値に近い値がとられる。なお、位置のフィードフォワード項44のフィードフォワード係数α1の値はモータの特性等に合わせ実験的に決められる(理想的にはα1=1がよい)。
図3は従来のサーボ制御装置のブロック線図である。図3において、伝達関数30のKPは位置ループにおけるポジションゲイン、伝達関数32のK1は速度ループにおける積分ゲイン、伝達関数34のk2は速度ループにおける比例ゲイン、36は電流ループ回路、38はサーボモータの電気部で、Rは巻線の抵抗、Lは巻線のインダクタンス、40はサーボモータの機械部で、Ktはトルク定数、Jmはイナーシャ、42はサーボモータの回転速度を積分し、位置を算出する伝達関数である。また、伝達関数44は位置のフィードフォワード項であり、α1は位置のフィードフォワード係数である。46は速度のフィードフォワード項であり、α2は速度のフィードフォワード係数である。上記速度フィードフォワード係数α2は通常、Jm/Kt(Jm:イナーシャ、Kt:トルク定数)の値に近い値がとられる。なお、位置のフィードフォワード項44のフィードフォワード係数α1の値はモータの特性等に合わせ実験的に決められる(理想的にはα1=1がよい)。
従来の制御では、位置指令aを微分し、その微分値に位置のフィードフォワード係数α1を乗じて位置のフィードフォワード制御量とし、通常の位置ループ制御、即ち、位置指令aからモータの現在位置Pを減じて位置偏差εを求め、これに位置ループゲインKPを乗じて通常の速度指令を求める。そして、この通常の速度指令に位置のフィードフォワード制御量を加算し、位置のフィードフォワード制御が行われた位置指令Vcを求める。
一方、位置のフィードフォワード制御量を微分し、速度のフィードフォワード係数α2を乗じ、速度のフィードフォワード制御量を求め、かつ、速度ループ制御(IP制御)、即ち、速度指令Vcからサーボモータの実速度Vを減じて速度偏差を求め、該速度偏差を積分し積分ゲインk1を乗じた値からサーボモータの実速度Vに比例ゲインk2を掛けた値を減じて得られる従来の電流指令値に、上記速度フィードフォワード制御量を加算し電流指令Icを求める。
このように、従来のフィードフォワード制御装置では、単純に位置指令を微分(今回値と前回値の差をサンプリング周期で除算)したものにα1を乗じたものを速度フィードフォワード信号とし、もう一度微分したものにα2を乗じたものを電流(あるいはトルク)フィードフォワード信号とするという手順がとられていた。
特許第2762364号公報(第4−7頁、図1、図8)
従来のサーボ制御方法では、単純に位置指令を微分(今回値と前回値の差をサンプリング周期で除算)したものにα1を乗じたものを速度フィードフォワード信号とし、もう一度微分したものにα2を乗じたものを電流(あるいはトルク)フィードフォワード信号とするという手順をとっているので、トルクフィードフォワードと位置指令および速度フィードフォワードと速度フィードバックとの位相などは考慮されていない。
トルクフィードフォワードを使用する際には,制御対象が理想的な剛体であり,且つ慣性モーメントの値が正確に分かっている場合,トルクフィードフォワードで動作させた際に,位置指令と位置フィードバックおよび,速度フィードフォワードと速度フィードバックは完全に一致することが望ましい,仮に一致しない場合は,トルクフィードフォワード信号に加え,位置速度制御部が無駄なトルクを生成してしまい,無駄なトルクが制御対象に出力されることになる。この結果,位置決め時にオーバシュート等が発生し,位置決め時間が延びるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、サーボ剛性を上げ,且つフィードフォワードの位相を調整することで位置指令に対してオーバシュートの少ない位置決めができるディジタル制御装置とその制御方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、位置指令と位置検出値に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と速度検出値に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、を備えるディジタル制御装置において、前記位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成するトルクFF生成部と,mを正の実数として、前記位置指令をmサンプリング遅らせ第1位置指令を生成する一段目位相調整部と,nを正の実数として、前記第1位置指令をさらにnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成する二段目位相調整部と、前記第1位置指令を1回微分して速度フィードフォワード信号を生成する速度FF生成部と,gを正の実数として、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成する速度生成部と,を備えることを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載のディジタル制御装置において、前記速度生成部は、1サンプリング先の速度を推定する状態推定オブザーバであることことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1記載のディジタル制御装置において、前記実数nおよび前記実数mの和を前記位置指令から前記位置検出値までの遅れと一致させることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1記載のディジタル制御装置において、前記実数nと前記実数gを一致させることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1記載のディジタル制御装置において、前記微分はは差分近似であることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、位置指令と位置検出値に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と速度検出値に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、を備えるディジタル制御装置の制御方法において、前記位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成するステップと、mを正の実数として、前記位置指令をmサンプリング遅らせて第1位置指令を生成するステップと、nを正の実数として、前記第1位置指令をさらにnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成するステップと、前記第1位置指令を1回微分して速度フィードフォワード信号を生成するステップと、前記第2位置指令を位置指令として使用するステップと、gを正の実数して、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成し,速度フィードバック値として使用するステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法において、前記mおよびnを実際の応答のオーバシュート量が最小になるように調整することを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明は、請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法において、前記mおよびnを実際の応答の位置決め時間が最短になるように調整することを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明は、請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法において、前記微分は差分近似であることを特徴とするものである。
請求項1に記載の発明は、位置指令と位置検出値に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と速度検出値に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、を備えるディジタル制御装置において、前記位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成するトルクFF生成部と,mを正の実数として、前記位置指令をmサンプリング遅らせ第1位置指令を生成する一段目位相調整部と,nを正の実数として、前記第1位置指令をさらにnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成する二段目位相調整部と、前記第1位置指令を1回微分して速度フィードフォワード信号を生成する速度FF生成部と,gを正の実数として、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成する速度生成部と,を備えることを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載のディジタル制御装置において、前記速度生成部は、1サンプリング先の速度を推定する状態推定オブザーバであることことを特徴とするものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1記載のディジタル制御装置において、前記実数nおよび前記実数mの和を前記位置指令から前記位置検出値までの遅れと一致させることを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1記載のディジタル制御装置において、前記実数nと前記実数gを一致させることを特徴とするものである。
請求項5に記載の発明は、請求項1記載のディジタル制御装置において、前記微分はは差分近似であることを特徴とするものである。
請求項6に記載の発明は、位置指令と位置検出値に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と速度検出値に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、を備えるディジタル制御装置の制御方法において、前記位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成するステップと、mを正の実数として、前記位置指令をmサンプリング遅らせて第1位置指令を生成するステップと、nを正の実数として、前記第1位置指令をさらにnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成するステップと、前記第1位置指令を1回微分して速度フィードフォワード信号を生成するステップと、前記第2位置指令を位置指令として使用するステップと、gを正の実数して、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成し,速度フィードバック値として使用するステップと、を備えることを特徴とするものである。
請求項7に記載の発明は、請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法において、前記mおよびnを実際の応答のオーバシュート量が最小になるように調整することを特徴とするものである。
請求項8に記載の発明は、請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法において、前記mおよびnを実際の応答の位置決め時間が最短になるように調整することを特徴とするものである。
請求項9に記載の発明は、請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法において、前記微分は差分近似であることを特徴とするものである。
請求項1に記載の発明によると、一段目位相調整部と二段目位相調整部と速度予測部を有し,速度フィードフォワードと速度フィードバックの位相を合わせ,且つ,トルクフィードフォワードと位置指令の位相を理想的に調整することができ,位置決め時のオーバシュートが小さいディジタル制御装置を提供できる。
また、請求項2に記載の発明によると、オブザーバを使用することで1サンプリング先の速度を予測することができ位置決め時間を最短にできるディジタル制御装置を提供できる。
また、請求項3および4に記載の発明によると、前記実数nおよび前記次数mの和を前記位置指令から前記位置検出値までの遅れと一致させ,前記実数nと前記実数gを一致させることで,速度フィードフォワードと速度フィードバックの位相を合わせ,且つ,トルクフィードフォワードと位置指令の位相を理想的に調整することができ,位置決め時のオーバシュートを小さいディジタル制御装置を提供できる。
また、請求項5および6に記載の発明によると、実際の応答を見ながら,mやnなどの位相を調整できるため,位置決め時間やオーバシュート量を最小にできるディジタル制御装置を提供できる。
また、請求項5乃至9に記載の発明によると、サーボ剛性を上げ,且つフィードフォワードの位相を調整することで位置指令に対してオーバシュートの少ない位置決めができるディジタル制御装置の制御方法を提供できる。
また、請求項2に記載の発明によると、オブザーバを使用することで1サンプリング先の速度を予測することができ位置決め時間を最短にできるディジタル制御装置を提供できる。
また、請求項3および4に記載の発明によると、前記実数nおよび前記次数mの和を前記位置指令から前記位置検出値までの遅れと一致させ,前記実数nと前記実数gを一致させることで,速度フィードフォワードと速度フィードバックの位相を合わせ,且つ,トルクフィードフォワードと位置指令の位相を理想的に調整することができ,位置決め時のオーバシュートを小さいディジタル制御装置を提供できる。
また、請求項5および6に記載の発明によると、実際の応答を見ながら,mやnなどの位相を調整できるため,位置決め時間やオーバシュート量を最小にできるディジタル制御装置を提供できる。
また、請求項5乃至9に記載の発明によると、サーボ剛性を上げ,且つフィードフォワードの位相を調整することで位置指令に対してオーバシュートの少ない位置決めができるディジタル制御装置の制御方法を提供できる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図1は、本発明のディジタル制御装置のブロック図である。図において、1は位置制御部を表し,2は速度制御部を表し,3は制御遅れを表す。本実施例では,演算遅れを1サンプリングとする。4は制御対象を表し,制御対象の位置は検出器にて検出される。図1では位置検出器は省略している。5はトルクFF生成部を表し,位置指令からトルクフィードフィードフォワード信号を生成する。6は速度FF生成部を表し,後述する7の一段目位相調整部の出力を用いて,速度フィードフォワード信号を生成する。7は一段目位相調整部を表し,位置指令の位相をmサンプリング遅れさせる。ここでmは正の実数である。8は二段目位相調整部を表し,一段目位相調整部で位相を遅れされた信号をさらにnサンプリング遅れさせる。ここでnは正の実数を表す。9は速度予測部を表し,位置検出値xfbとトルク指令値trefを用いて,gサンプリング先の速度を生成する。ここでgは正の実数である。1の位置制御部では,8の二段目位相調整部の出力と,位置検出値xfbを入力し速度指令vrefを出力し,2の速度制御部では,速度指令vrefと9の出力である速度フィードバック値vfbおよび6の速度FF生成部の出力である速度フィードフォワード信号vffを入力し,FF加算前トルク指令値pre_trefを出力する。最後に2の速度制御部の出力と5のトルクFF生成部の出力tffを加算して最終的なトルク指令値trefを求め,出力する。基本的には,実数nと実数gは同じ値に設定し,nとgの値と,トルクフィードフォワードと位置フィードバック値の位相遅れや差分近似による微分の遅れを考慮して実数mを決定する。
本発明が従来技術と異なる部分は、7の一段目位相調整部と8の二段目位相調整部,9の速度予測部とを備えた部分である。図2は,各要素の内容を詳細に表したブロック図である。以下,図2に基づいて各要素の内容を詳細に説明する。5のトルクFF生成部では,位置指令xrefを入力し,(1)式に示すように差分近似による微分を2回行い慣性モーメント設定値Jnを乗じてトルクフィードフォワード信号tffを求める。
ここで,kは今回のサンプリングを表すものとする。また,Tsはサンプリング時間を表すものとする。7の一段目位相調整部では,位置指令xrefを1サンプリング遅らせxref(k−1)とする。6の速度FF生成部では,(2)式に示すように,7の一段目位相調整部の出力であるxref(k−1)に差分近似による微分を行い速度フィードフォワード信号vffを求める。
8の二段目位相調整部では,7の一段目位相調整部の出力であるxref(k−1)をさらに1サンプリング遅らせ,xref(k−2)を出力する。位置制御部では,(3)式に示すように,8の二段目位相調整部の出力から位置検出値xfbを減じて位置ループ比例ゲインKpを乗じて速度指令vref(k)を求める。
2の速度生成部では,(4)式に示すように速度指令vrefと9のオブザーバにより生成された1サンプリング先の速度予測値vfbと6の速度FF生成部の出力である速度フィードフォワード信号vffを加算した信号に速度ループ比例ゲインKvと慣性モーメント設定値Jnを乗じてFF加算前トルク指令値pre_trefを生成する。
ここでは速度制御部として比例制御のみを考えたが,比例積分制御を用いても良い。
そして,(5)式に示すようにpre_trefと5のトルクFF生成部の出力tffを加算して,最終的なトルク指令値trefを生成する。
つづいて,9の速度予測部について説明する。本実施例では,状態推定オブザーバを構成し,1サンプリング先の速度を推定する場合を説明する。
状態推定オブザーバは(6)式のように生成する。
ここで,xh(k+1)は1サンプリング先の位置推定値,vh(k+1)は1サンプリング先の速度推定値,dh(k+1)は1サンプリング先の外乱推定値を表すものとする。また,L1,L2,L3はオブザーバゲインを表し,オブザーバの推定の収束速度を設定する変数である。
ここでは,9の速度予測部で,位置,速度,外乱を状態変数とした3次の全次元オブザーバを構成したが,位相を改善した速度を推定できるものならば,どのような処理を行ってもよく,単純に,今回と過去の速度を使用して外挿などを用いても良い。
また,オブザーバを使用する場合も,2つ先以上の状態量を推定するオブザーバを構成しても良い。
そして,(6)式ので生成したvh(k+1)を1サンプリング先の速度予測値vfbとして使用する。また,vh(k+1)を使用する替わりに,xh(k+1)に対して差分近似による微分を行った信号を速度予測値vfbとして使用しても良い。xh(k+1)に対して差分近似による微分を使用したほうが,外乱があった場合,実際の速度に近い信号が得られる。
このように、オブザーバにより,1サンプリング位相の進んだ速度信号をフィードバックすることで,速度制御部のゲインを大きく設定することが可能になり,サーボ剛性があがり外乱に強くなる。さらに,2つの位相調整部で速度フィードフォワード信号とフィードバック速度信号の位相を合わせ,且つ,トルクフィードフォワード信号と位置指令の位相も,実際のトルク指令から実際のモータ位置までの位相の遅れと同じになるように調整することができるため,位置決め時のオーバシュートを小さくすることが可能になる。
このように、オブザーバにより,1サンプリング位相の進んだ速度信号をフィードバックすることで,速度制御部のゲインを大きく設定することが可能になり,サーボ剛性があがり外乱に強くなる。さらに,2つの位相調整部で速度フィードフォワード信号とフィードバック速度信号の位相を合わせ,且つ,トルクフィードフォワード信号と位置指令の位相も,実際のトルク指令から実際のモータ位置までの位相の遅れと同じになるように調整することができるため,位置決め時のオーバシュートを小さくすることが可能になる。
最後に,7の一段目位相調整部と8の二段目位相調整部で1サンプリング周期づつ位相を遅らせている意味を説明する。
まず,位置指令値から位置検出値までの遅れを考えると,位置指令を2回微分してトルクフィードフォワード信号を作成する際に,微分を差分近似で行うために1回の差分により,1/2サンプリング周期位相が遅れる。したがって,2回の差分近似による微分で合計1サンプリング周期の遅れとなる。次に本実施例では制御遅れを1サンプリング遅れとしているため,上述した遅れと合わせて2サンプリング周期の遅れとなる。本実施例では位置の検出遅れは無しとしている。
ここで請求項3に記載したように,実数nおよび実数mの和を前記位置指令から前記位置検出値までの遅れと一致させると,n+m=2とすれば良いことになる。
まず,位置指令値から位置検出値までの遅れを考えると,位置指令を2回微分してトルクフィードフォワード信号を作成する際に,微分を差分近似で行うために1回の差分により,1/2サンプリング周期位相が遅れる。したがって,2回の差分近似による微分で合計1サンプリング周期の遅れとなる。次に本実施例では制御遅れを1サンプリング遅れとしているため,上述した遅れと合わせて2サンプリング周期の遅れとなる。本実施例では位置の検出遅れは無しとしている。
ここで請求項3に記載したように,実数nおよび実数mの和を前記位置指令から前記位置検出値までの遅れと一致させると,n+m=2とすれば良いことになる。
次に速度フィードバック値の位相を考えると,(6)式に示すオブザーバにより,1サンプリング周期位相の進んだ信号を推定できる。この速度推定値を速度フィードバック値として使用する。したがって,g=1となる。
ここで請求項4に記載したように,実数nと実数gを一致させると,g=n=1となる。
n+m=2であり,g=n=1であるから,結果としてm=1となる。
したがって,7の一段目位相調整部と8の二段目位相調整部で1サンプリング周期づつ位相を遅らせれば良いことになる。
また,上の構成で,さらに検出遅れが1/2サンプリング周期存在する場合はn+m=2.5となり,g=n=1であるから,結果としてm=1.5となる。
したがって,7の一段目位相調整部では,位置指令値xrefを1.5サンプリング周期位相を遅らせる必要がある。この場合は位置サンプリング前のxref(k−1)と2サンプリング前のxref(k−2)を用いて(7)式のように生成すれば良い。
ここで請求項4に記載したように,実数nと実数gを一致させると,g=n=1となる。
n+m=2であり,g=n=1であるから,結果としてm=1となる。
したがって,7の一段目位相調整部と8の二段目位相調整部で1サンプリング周期づつ位相を遅らせれば良いことになる。
また,上の構成で,さらに検出遅れが1/2サンプリング周期存在する場合はn+m=2.5となり,g=n=1であるから,結果としてm=1.5となる。
したがって,7の一段目位相調整部では,位置指令値xrefを1.5サンプリング周期位相を遅らせる必要がある。この場合は位置サンプリング前のxref(k−1)と2サンプリング前のxref(k−2)を用いて(7)式のように生成すれば良い。
このように,1サンプリングより小さい周期分位相を遅らせたい場合は,αを1以下の正の実数として,(8)式のように生成すれば良い。式(7)の場合はちょうど半周期分でαを0.5とした場合である。
上述したように,制御遅れや検出遅れが明確な場合はよいが,それらが分からない場合などは,mおよびnを実際の応答を見ながら調整することも可能である。
例えば,オーバシュート量が最小になるように調整したり,また,位置決め時間が最短になるように調整すればよい。このように本制御構成では,位置と速度を独立して位相の調整が可能なため,非線形摩擦など外乱があった場合も,上手く調整すれば位置決め時間を短縮したりオーバシュートを減らしたりすることができる。
図4は本発明のディジタル制御装置の制御方法を示すフローチャートである。図5において、スッテプST1で位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成し、ステップST2でmを正の実数として、位置指令をmサンプリング遅らせて第1位置指令を生成し、ステップST3でnを正の実数として、第1位置指令をnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成し、ステップST4で第1位置指令を1回微分して速度フィードフォワード信号を生成し、ステップST5で第2位置指令を位置指令として使用し、ステップST6でgを正の実数として、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成し,速度フィードバック値として使用する。
1 位置制御部
2 速度制御部
3 制御遅れ
4 制御対象
5 トルクFF生成部
6 速度FF生成部
7 一段目位相調整部
8 二段目位相調整部
9 速度生成部
30 位置ループポジションゲイン
32 速度ループに積分ゲイン
34 速度ループ比例ゲイン
36 電流ループ回路
38 サーボモータ電気部
40 サーボモータ機械部
42 サーボモータ回転速度積分
44 位置フィードフォワード項
46 速度フィードフォワード項
2 速度制御部
3 制御遅れ
4 制御対象
5 トルクFF生成部
6 速度FF生成部
7 一段目位相調整部
8 二段目位相調整部
9 速度生成部
30 位置ループポジションゲイン
32 速度ループに積分ゲイン
34 速度ループ比例ゲイン
36 電流ループ回路
38 サーボモータ電気部
40 サーボモータ機械部
42 サーボモータ回転速度積分
44 位置フィードフォワード項
46 速度フィードフォワード項
Claims (9)
- 位置指令と位置検出値に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と速度検出値に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、前記位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成するトルクFF生成部と,を備えるディジタル制御装置において、
mを正の実数として、前記位置指令をmサンプリング遅らせ第1位置指令を生成する一段目位相調整部と,
nを正の実数として、前記第1位置指令をさらにnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成する二段目位相調整部と、
前記第1位置指令を1回微分して速度フィードフォワード信号を生成する速度FF生成部と,
gを正の実数として、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成する速度生成部と,
を備えることを特徴とするディジタル制御装置。 - 前記速度生成部は、1サンプリング先の速度を推定する状態推定オブザーバであることことを特徴とする請求項1記載のディジタル制御装置。
- 前記実数nおよび前記実数mの和を前記位置指令から前記位置検出値までの遅れと一致させることを特徴とする請求項1記載のディジタル制御装置。
- 前記実数nと前記実数gを一致させることを特徴とする請求項1記載のディジタル制御装置。
- 前記微分は差分近似であることを特徴とする請求項1記載のディジタル制御装置。
- 位置指令と位置検出値に基づいて速度指令を生成する位置制御部と、前記速度指令と速度検出値に基づいてトルク指令を生成する速度制御部と、を備えるディジタル制御装置の制御方法において、
前記位置指令を2回微分した値に慣性モーメント設定値を乗じてトルクフィードフォワード信号を生成するステップと、
mを正の実数として、前記位置指令をmサンプリング遅らせ第1位置指令を生成するステップと、
nを正の実数として、前記第1位置指令をさらにnサンプリング遅らせて第2位置指令を生成するステップと、
前記第1位置指令を1回微分して速度フィードフォワード信号を生成するステップと、
前記第2位置指令を位置指令として使用するステップと、
gを正の実数して、位置検出値を微分した速度に対してgサンプリング先の速度フィードバック値を生成し,速度フィードバック値として使用するステップと、
を備えることを特徴とするディジタル制御装置の制御方法。 - 前記mおよびnを実際の応答のオーバシュート量が最小になるように調整することを特徴とする請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法。
- 前記mおよびnを実際の応答の位置決め時間が最短になるように調整することを特徴とする請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法。
- 前記微分は差分近似であることを特徴とする請求項6記載のディジタル制御装置の制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007213580A JP2009048400A (ja) | 2007-08-20 | 2007-08-20 | ディジタル制御装置とその制御方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015042019A (ja) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | 株式会社デンソー | 交流電動機の制御装置 |
CN105929851A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-09-07 | 广州盈可视电子科技有限公司 | 一种采用摇杆设备控制云台方法和装置 |
-
2007
- 2007-08-20 JP JP2007213580A patent/JP2009048400A/ja active Pending
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JP2015042019A (ja) * | 2013-08-20 | 2015-03-02 | 株式会社デンソー | 交流電動機の制御装置 |
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