JP2730833B2 - 位置決め制御方法及び装置 - Google Patents
位置決め制御方法及び装置Info
- Publication number
- JP2730833B2 JP2730833B2 JP4178329A JP17832992A JP2730833B2 JP 2730833 B2 JP2730833 B2 JP 2730833B2 JP 4178329 A JP4178329 A JP 4178329A JP 17832992 A JP17832992 A JP 17832992A JP 2730833 B2 JP2730833 B2 JP 2730833B2
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- Japan
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- deviation
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置決め制御方法及び
装置に関し、特に、重量が大きくかつ慣性体が大である
物体の微少位置合わせを高精度に行うための新規な改良
に関する。
装置に関し、特に、重量が大きくかつ慣性体が大である
物体の微少位置合わせを高精度に行うための新規な改良
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられていたこの種の位置決め
制御方法及び装置としては、ここでは文献名を開示して
いないが、一般に、慣性の大きい物体の位置制御を油圧
もしくはサーボモータで周知のＰＩＤ制御を用いて行う
場合、機械的時定数が大きくなり、位相余裕も小さくな
っていた。また、固有振動数も低くなり、不安定で制御
しずらくなっていた。そのため、前述の不具合を解消す
るべく、周知のオブザーバなどの現代制御理論並びにフ
ァジイ制御理論などを用いて位置決め制御を行ってい
た。
制御方法及び装置としては、ここでは文献名を開示して
いないが、一般に、慣性の大きい物体の位置制御を油圧
もしくはサーボモータで周知のＰＩＤ制御を用いて行う
場合、機械的時定数が大きくなり、位相余裕も小さくな
っていた。また、固有振動数も低くなり、不安定で制御
しずらくなっていた。そのため、前述の不具合を解消す
るべく、周知のオブザーバなどの現代制御理論並びにフ
ァジイ制御理論などを用いて位置決め制御を行ってい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の位置決め制御方
法及び装置は、以上のように構成されていたため、次の
ような課題が存在していた。すなわち、前述の各制御理
論を行うための制御装置のハード構成及びソフト構成は
極めて複雑かつ高価なものとなり、精度を保つためのメ
ンテナンスも容易ではなかった。また、制御対象の慣性
体の重量が極めて大きく高慣性体であるため、図５の
（ａ）で示されるように目標位置に対して固有振動数あ
たりでチャタリングを起こし、高精度位置決めを行うこ
とは極めて困難であった。
法及び装置は、以上のように構成されていたため、次の
ような課題が存在していた。すなわち、前述の各制御理
論を行うための制御装置のハード構成及びソフト構成は
極めて複雑かつ高価なものとなり、精度を保つためのメ
ンテナンスも容易ではなかった。また、制御対象の慣性
体の重量が極めて大きく高慣性体であるため、図５の
（ａ）で示されるように目標位置に対して固有振動数あ
たりでチャタリングを起こし、高精度位置決めを行うこ
とは極めて困難であった。
【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、重量が大きくかつ慣性が大
である物体の微少位置合わせを高精度に行うようにした
位置決め制御方法及び装置を提供することを目的とす
る。
めになされたもので、特に、重量が大きくかつ慣性が大
である物体の微少位置合わせを高精度に行うようにした
位置決め制御方法及び装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による位置決め制
御方法は、慣性体に設けられたセンサからの検出信号と
入力された位置指令との偏差を基に積分して得られた積
分後偏差を、供給時間と停止時間とが一定時間で出力さ
れる複数の方形波パルスのパルス幅で乗算を行い、前記
乗算に基づいてトルクの供給時間と停止時間とが一定で
かつその上端が先とがり状となり時間とともにその高さ
が変化するパルス状のトルク指令を前記慣性体のドライ
バに供給し、前記トルク指令の振動数を前記慣性体の固
有振動数よりも高く設定すると共に前記慣性体を間欠駆
動する方法であり、また、位置制御装置は、慣性体に設
けられたセンサからの検出信号と外部から入力された位
置指令が入力される偏差検出部と、前記偏差検出部から
の偏差を積分する積分部と、前記積分部からの積分後偏
差と方形波発振回路部から供給時間と停止時間とが一定
時間で出力される方形波パルスとが入力される乗算回路
部と、前記乗算回路部に接続された波形制御部と、前記
波形制御部からのトルク指令で前記慣性体を制御するた
めのドライバとを備え、前記トルク指令はトルクの供給
時間と停止時間とが一定でかつその上端が先とがり状と
なり時間とともにその高さが変化するパルス状に構成さ
れていると共に、前記トルク指令の振動数は前記慣性体
の固有振動数よりも高く設定されている構成である。
御方法は、慣性体に設けられたセンサからの検出信号と
入力された位置指令との偏差を基に積分して得られた積
分後偏差を、供給時間と停止時間とが一定時間で出力さ
れる複数の方形波パルスのパルス幅で乗算を行い、前記
乗算に基づいてトルクの供給時間と停止時間とが一定で
かつその上端が先とがり状となり時間とともにその高さ
が変化するパルス状のトルク指令を前記慣性体のドライ
バに供給し、前記トルク指令の振動数を前記慣性体の固
有振動数よりも高く設定すると共に前記慣性体を間欠駆
動する方法であり、また、位置制御装置は、慣性体に設
けられたセンサからの検出信号と外部から入力された位
置指令が入力される偏差検出部と、前記偏差検出部から
の偏差を積分する積分部と、前記積分部からの積分後偏
差と方形波発振回路部から供給時間と停止時間とが一定
時間で出力される方形波パルスとが入力される乗算回路
部と、前記乗算回路部に接続された波形制御部と、前記
波形制御部からのトルク指令で前記慣性体を制御するた
めのドライバとを備え、前記トルク指令はトルクの供給
時間と停止時間とが一定でかつその上端が先とがり状と
なり時間とともにその高さが変化するパルス状に構成さ
れていると共に、前記トルク指令の振動数は前記慣性体
の固有振動数よりも高く設定されている構成である。
【０００６】
【作用】本発明による位置決め制御方法及び装置におい
ては、大重量形の慣性体に設けられたセンサからの検出
信号と外部からの位置指令を偏差検出部に入力して位置
指令との偏差を求め、この偏差を積分して得た積分後偏
差を乗算回路部に入力する。この乗算回路部では、前記
積分後偏差と方形発振回路部からの方形波パルスが入力
されてパルス幅で乗算され、比例要素及びリミッタ要素
を含む波形制御部にて波形制御した後、パルス状のトル
ク指令として慣性体のドライバに入力される。このトル
ク指令はパルス状であるため、ドライバからのドライバ
出力により駆動される慣性体は、連続ではなく間欠駆動
となり、あたかもハンマーを用いてわずかずつ駆動する
状態となって微少な位置決めを容易かつ確実に行うこと
ができる。
ては、大重量形の慣性体に設けられたセンサからの検出
信号と外部からの位置指令を偏差検出部に入力して位置
指令との偏差を求め、この偏差を積分して得た積分後偏
差を乗算回路部に入力する。この乗算回路部では、前記
積分後偏差と方形発振回路部からの方形波パルスが入力
されてパルス幅で乗算され、比例要素及びリミッタ要素
を含む波形制御部にて波形制御した後、パルス状のトル
ク指令として慣性体のドライバに入力される。このトル
ク指令はパルス状であるため、ドライバからのドライバ
出力により駆動される慣性体は、連続ではなく間欠駆動
となり、あたかもハンマーを用いてわずかずつ駆動する
状態となって微少な位置決めを容易かつ確実に行うこと
ができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面と共に本発明による位置決め制御
方法及び装置の好適な実施例について詳細に説明する。
図１から図５迄は本発明による位置決め制御方法及び装
置を示すもので、図１は全体構成を示すブロック図、図
２は波形図、図３は油圧サーボとした構成を示すブロッ
ク図、図４はサーボモータとした構成を示すブロック
図、図５は従来と本発明によるステップ応答波形を示す
波形図である。
方法及び装置の好適な実施例について詳細に説明する。
図１から図５迄は本発明による位置決め制御方法及び装
置を示すもので、図１は全体構成を示すブロック図、図
２は波形図、図３は油圧サーボとした構成を示すブロッ
ク図、図４はサーボモータとした構成を示すブロック
図、図５は従来と本発明によるステップ応答波形を示す
波形図である。
【０００８】図１において符号１で示されるものは外部
からの位置指令２が入力される偏差検出部であり、この
偏差検出部１からの偏差１ａは積分部３で積分され、こ
の積分部３からの積分後偏差３ａは乗算回路部４に入力
されている。
からの位置指令２が入力される偏差検出部であり、この
偏差検出部１からの偏差１ａは積分部３で積分され、こ
の積分部３からの積分後偏差３ａは乗算回路部４に入力
されている。
【０００９】前記乗算回路部４には、方形波発振回路部
５からの一定時間間隔で出力されると共に供給時間と停
止時間とが一定時間で出力される複数の方形波パルス５
ａが入力されており、この乗算回路部４でこの方形波パ
ルス５ａのパルス幅で乗算して得られた乗算出力４ａは
リミッタ及び比例要素からなる波形制御部６を介して一
定時間間隔でかつその上端が先とがり状となり時間とと
もにその高さが変化すると共にそのトルク出力が偏差の
積分値に比例するようなパルス状のトルク指令６ａとし
てドライバ７に入力されている。なお、このトルク指令
６ａもトルクの供給時間と停止時間とが一定である。
５からの一定時間間隔で出力されると共に供給時間と停
止時間とが一定時間で出力される複数の方形波パルス５
ａが入力されており、この乗算回路部４でこの方形波パ
ルス５ａのパルス幅で乗算して得られた乗算出力４ａは
リミッタ及び比例要素からなる波形制御部６を介して一
定時間間隔でかつその上端が先とがり状となり時間とと
もにその高さが変化すると共にそのトルク出力が偏差の
積分値に比例するようなパルス状のトルク指令６ａとし
てドライバ７に入力されている。なお、このトルク指令
６ａもトルクの供給時間と停止時間とが一定である。
【００１０】前記ドライバ７は、アクチュエータ、サー
ボモータ及び油圧サーボ等からなる駆動手段８を介して
砲等の重量の大きい高慣性体である慣性体９を駆動する
ように構成され、この慣性体９に設けられた位置等のセ
ンサ１０から得られた検出信号１０ａは、前記偏差検出
部１に入力されている。なお、前記センサ１０は位置セ
ンサに限らず速度センサとすることもできる。
ボモータ及び油圧サーボ等からなる駆動手段８を介して
砲等の重量の大きい高慣性体である慣性体９を駆動する
ように構成され、この慣性体９に設けられた位置等のセ
ンサ１０から得られた検出信号１０ａは、前記偏差検出
部１に入力されている。なお、前記センサ１０は位置セ
ンサに限らず速度センサとすることもできる。
【００１１】次に、前述の構成において本発明による位
置決め制御装置の制御方法について説明する。まず、外
部からの位置指令２が偏差検出部１に入力され、位置セ
ンサ１０からの検出信号１０ａとの偏差１ａが求めら
れ、この偏差１ａは積分部３をへて積分後偏差３ａとし
て乗算回路部４に入力される。
置決め制御装置の制御方法について説明する。まず、外
部からの位置指令２が偏差検出部１に入力され、位置セ
ンサ１０からの検出信号１０ａとの偏差１ａが求めら
れ、この偏差１ａは積分部３をへて積分後偏差３ａとし
て乗算回路部４に入力される。
【００１２】この乗算回路部４に入力され図２の（ａ）
で示す積分後偏差３ａは、方形波発振回路部５からの
「０」と「１」の値をとり図２の（ｂ）で示される方形
波パルス５ａのパルス幅である「１」の期間で乗算され
て乗算出力４ａとして出力され、リミッタ及び比例要素
からなる波形制御部６を介して、図２の（ｃ）で示すト
ルク指令６ａとなる。なお、このトルク指令６ａの波形
の上端が先とがりとなっているのは、偏差１ａが積分さ
れるため、その時の時間経過でトルク指令６ａが高くな
るためである。
で示す積分後偏差３ａは、方形波発振回路部５からの
「０」と「１」の値をとり図２の（ｂ）で示される方形
波パルス５ａのパルス幅である「１」の期間で乗算され
て乗算出力４ａとして出力され、リミッタ及び比例要素
からなる波形制御部６を介して、図２の（ｃ）で示すト
ルク指令６ａとなる。なお、このトルク指令６ａの波形
の上端が先とがりとなっているのは、偏差１ａが積分さ
れるため、その時の時間経過でトルク指令６ａが高くな
るためである。
【００１３】前記トルク指令６ａは、ドライバ７を経て
駆動手段８に送られるため、この駆動手段８によって慣
性体９が駆動されるが、この場合、このトルク指令６ａ
が図２の（ｃ）に示すようにパルス状であるため、駆動
手段８があたかもハンマーを用いて少しづつたたくよう
な間欠駆動の状態で慣性体９を移動させることになり、
砲等の高慣性体としての慣性体９の場合、極めて微少な
位置合わせを行うことができ、図５の（ｂ）で示すよう
に目標位置に対してチャタリングを起こすことなく正確
に位置決めすることができる。
駆動手段８に送られるため、この駆動手段８によって慣
性体９が駆動されるが、この場合、このトルク指令６ａ
が図２の（ｃ）に示すようにパルス状であるため、駆動
手段８があたかもハンマーを用いて少しづつたたくよう
な間欠駆動の状態で慣性体９を移動させることになり、
砲等の高慣性体としての慣性体９の場合、極めて微少な
位置合わせを行うことができ、図５の（ｂ）で示すよう
に目標位置に対してチャタリングを起こすことなく正確
に位置決めすることができる。
【００１４】なお、前述の場合、方形波発振回路部５の
方形波パルス５ａの振動数は、対象とする慣性体９の固
有振動数に比べて十分に高くして固有振動数と共振する
ことなく、かつ、分解能を上げることが必要である。ま
た、前述の偏差部１、乗算回路部４、方形波発振回路部
５及び波形制御部６により制御部２０を構成している
が、この制御部２０は複数のハード構成又はＣＰＵ等に
よるソフト構成の何れとすることもできることは述べる
までもないことである。
方形波パルス５ａの振動数は、対象とする慣性体９の固
有振動数に比べて十分に高くして固有振動数と共振する
ことなく、かつ、分解能を上げることが必要である。ま
た、前述の偏差部１、乗算回路部４、方形波発振回路部
５及び波形制御部６により制御部２０を構成している
が、この制御部２０は複数のハード構成又はＣＰＵ等に
よるソフト構成の何れとすることもできることは述べる
までもないことである。
【００１５】また、図３に示す構成は、図１の他の実施
例としての油圧サーボにより慣性体９を位置決めする場
合を示しており、慣性体９に設けられた位置センサ１０
の検出信号１０ａ及び位置指令２が入力される偏差検出
部１からの偏差１ａは第１ＰＩＤ補償部３０を経て、前
記慣性体９の速度センサ１０Ａの検出信号１０Ａａが入
力される第２偏差検出部１Ａに入力され、その偏差１
ａ′が第２ＰＩＤ補償部３１を経て補正され偏差１ａ′
Ａとして制御部２０の第３偏差検出部１Ｂに入力されて
いる。前記第３偏差検出部１Ｂには油圧シリンダからな
る駆動手段８の油室８ａに接続した差圧センサ８ｂから
の差圧信号８ｂａが入力され、その偏差１ａ′Ｂが積分
部３に入力されて、前述の図１の実施例の場合と同様に
トルク指令６ａを得ることができる。
例としての油圧サーボにより慣性体９を位置決めする場
合を示しており、慣性体９に設けられた位置センサ１０
の検出信号１０ａ及び位置指令２が入力される偏差検出
部１からの偏差１ａは第１ＰＩＤ補償部３０を経て、前
記慣性体９の速度センサ１０Ａの検出信号１０Ａａが入
力される第２偏差検出部１Ａに入力され、その偏差１
ａ′が第２ＰＩＤ補償部３１を経て補正され偏差１ａ′
Ａとして制御部２０の第３偏差検出部１Ｂに入力されて
いる。前記第３偏差検出部１Ｂには油圧シリンダからな
る駆動手段８の油室８ａに接続した差圧センサ８ｂから
の差圧信号８ｂａが入力され、その偏差１ａ′Ｂが積分
部３に入力されて、前述の図１の実施例の場合と同様に
トルク指令６ａを得ることができる。
【００１６】前記制御部２０から得られたトルク指令６
ａはこの駆動手段８の油室８ａに接続した油圧サーボ弁
８ｃに入力され、この油圧サーボ弁８ｃの制御により駆
動される駆動手段８のピストン８ｄにより慣性体９の位
置制御を行うことができるように構成されている。な
お、図１と同一部分には同一符号を付し、重複を避ける
ためその説明は省略する。
ａはこの駆動手段８の油室８ａに接続した油圧サーボ弁
８ｃに入力され、この油圧サーボ弁８ｃの制御により駆
動される駆動手段８のピストン８ｄにより慣性体９の位
置制御を行うことができるように構成されている。な
お、図１と同一部分には同一符号を付し、重複を避ける
ためその説明は省略する。
【００１７】さらに、図４は図１の他の実施例である電
動サーボにより慣性体９を位置決めする場合を示してお
り、慣性体９に設けられた位置センサ１０の検出信号１
０ａ及び位置指令２が入力される偏差検出部１からの偏
差１ａは第１ＰＩＤ補償部３０を経て前記慣性体９の速
度センサ１０Ａの検出信号１０Ａａが入力される第２偏
差検出部１Ａに入力され、その偏差１ａ′が第２ＰＩＤ
補償部３１を経て偏差１ａ′Ａとして制御部２０の積分
部３に入力されている。
動サーボにより慣性体９を位置決めする場合を示してお
り、慣性体９に設けられた位置センサ１０の検出信号１
０ａ及び位置指令２が入力される偏差検出部１からの偏
差１ａは第１ＰＩＤ補償部３０を経て前記慣性体９の速
度センサ１０Ａの検出信号１０Ａａが入力される第２偏
差検出部１Ａに入力され、その偏差１ａ′が第２ＰＩＤ
補償部３１を経て偏差１ａ′Ａとして制御部２０の積分
部３に入力されている。
【００１８】前記制御部２０において図１の実施例と同
様にして得られたトルク指令６ａはサーボアンプからな
るドライバ７を介してサーボモータからなる駆動手段８
に入力され、慣性体９を移動させて慣性体９の位置決め
を前述の図１の構成と同様に行うことができる。なお、
図１と同一部分には同一符号を用い、その説明は省略し
ている。
様にして得られたトルク指令６ａはサーボアンプからな
るドライバ７を介してサーボモータからなる駆動手段８
に入力され、慣性体９を移動させて慣性体９の位置決め
を前述の図１の構成と同様に行うことができる。なお、
図１と同一部分には同一符号を用い、その説明は省略し
ている。
【００１９】
【発明の効果】本発明による位置決め制御方法及び装置
は、以上のように構成されているため、次のような効果
を得ることができる。すなわち、慣性体を駆動するため
の駆動手段を、パルス状のトルク指令で駆動するため、
あたかもハンマーを用いて慣性体を間欠的にたたくよう
に間欠駆動することにより、微少位置決めを容易かつ確
実に行うことができる。また、このトルク指令の振動数
を慣性体の固有振動数より十分に高く設定することによ
り、固有振動数に左右されずにチャタリングを伴わない
安定した位置決めを行うことができる。
は、以上のように構成されているため、次のような効果
を得ることができる。すなわち、慣性体を駆動するため
の駆動手段を、パルス状のトルク指令で駆動するため、
あたかもハンマーを用いて慣性体を間欠的にたたくよう
に間欠駆動することにより、微少位置決めを容易かつ確
実に行うことができる。また、このトルク指令の振動数
を慣性体の固有振動数より十分に高く設定することによ
り、固有振動数に左右されずにチャタリングを伴わない
安定した位置決めを行うことができる。
【図１】本発明による位置決め制御装置を示すブロック
図である。
図である。
【図２】図１の各部からの信号を示す波形図である。
【図３】図１の他の実施例を示すブロック図である。
【図４】図１の他の実施例を示すブロック図である。
【図５】従来と本発明による目標位置における慣性体の
制御状態を示す特性図である。
制御状態を示す特性図である。
１ 偏差検出部 １ａ 偏差 ２ 位置指令 ３ 積分部 ３ａ 積分後偏差 ４ 乗算回路部 ５ 方形波発振回路部 ５ａ 方形波パルス ６ 波形制御部 ６ａ トルク指令 ７ ドライバ ９ 慣性体 １０ センサ １０ａ 検出信号
Claims (2)
- 【請求項１】 慣性体(9)に設けられたセンサ(10)から
の検出信号(10a)と入力された位置指令(2)との偏差(1a)
を基に積分して得られた積分後偏差(3a)を、 供給時間と停止時間とが一定時間で出力される複数の方
形波パルス(5a)のパルス幅で乗算を行い、前記乗算に基
づいてトルクの供給時間と停止時間とが一定でかつその
上端が先とがり状となり時間とともにその高さが変化す
るパルス状のトルク指令(6a)を前記慣性体(9)のドライ
バ(7)に供給し、前記トルク指令(6a)の振動数を前記慣
性体(9)の固有振動数よりも高く設定すると共に前記慣
性体(9)を間欠駆動することを特徴とする位置決め制御
方法。 - 【請求項２】 慣性体(9)に設けられたセンサ(10)から
の検出信号(10a)と外部から入力された位置指令(2)が入
力される偏差検出部(1)と、前記偏差検出部(1)からの偏
差(1a)を積分する積分部(3)と、前記積分部(3)からの積
分後偏差(3a)と方形波発振回路部(5)から供給時間と停
止時間とが一定時間で出力される方形波パルス(5a)とが
入力される乗算回路部(4)と、前記乗算回路部(4)に接続
された波形制御部(6)と、前記波形制御部(6)からのトル
ク指令(6a)で前記慣性体(9)を制御するためのドライバ
(7)とを備え、前記トルク指令(6a)はトルクの供給時間
と停止時間とが一定でかつその上端が先とがり状となり
時間とともにその高さが変化するパルス状に構成されて
いると共に、前記トルク指令(6a)の振動数は前記慣性体
(9)の固有振動数よりも高く設定されていると共に前記
慣性体(9)を間欠駆動することを特徴とする位置決め制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178329A JP2730833B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 位置決め制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4178329A JP2730833B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 位置決め制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0619552A JPH0619552A (ja) | 1994-01-28 |
| JP2730833B2 true JP2730833B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=16046591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4178329A Expired - Lifetime JP2730833B2 (ja) | 1992-07-06 | 1992-07-06 | 位置決め制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2730833B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7372189B2 (ja) * | 2020-03-26 | 2023-10-31 | 住友重機械工業株式会社 | 油圧駆動位置制御装置 |
| JP7401373B2 (ja) * | 2020-03-26 | 2023-12-19 | 住友重機械工業株式会社 | 制御装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5619111A (en) * | 1979-07-25 | 1981-02-23 | Hitachi Ltd | Control unit for position control solenoid |
| JPS6148165A (ja) * | 1984-08-15 | 1986-03-08 | Toshiba Corp | 収納装置 |
-
1992
- 1992-07-06 JP JP4178329A patent/JP2730833B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0619552A (ja) | 1994-01-28 |
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