JP2841527B2 - スライディングモード制御方法 - Google Patents
スライディングモード制御方法Info
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- JP2841527B2 JP2841527B2 JP21703089A JP21703089A JP2841527B2 JP 2841527 B2 JP2841527 B2 JP 2841527B2 JP 21703089 A JP21703089 A JP 21703089A JP 21703089 A JP21703089 A JP 21703089A JP 2841527 B2 JP2841527 B2 JP 2841527B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可変構造系（Variable Structure Syste
m）におけるスライディングモード制御方法に関する。
m）におけるスライディングモード制御方法に関する。
制御系の一つに、可変構造系というものがある。これ
は、制御入力を決定する複数のパラメータの係数、すな
わちゲインの大きさを、制御の段階に応じて切り換える
ようにした系である。このなかで、状態平面の中に予め
設定されたすべり面に沿って被制御対象が動作するよう
に制御入力のゲインを制御の段階に応じて切り換える制
御方法がスライディングモード制御である。
は、制御入力を決定する複数のパラメータの係数、すな
わちゲインの大きさを、制御の段階に応じて切り換える
ようにした系である。このなかで、状態平面の中に予め
設定されたすべり面に沿って被制御対象が動作するよう
に制御入力のゲインを制御の段階に応じて切り換える制
御方法がスライディングモード制御である。
従来は、スライディングモード制御により得た制御入
力をそのまま使用するか、フィルタを介して使用してい
た。
力をそのまま使用するか、フィルタを介して使用してい
た。
前者の場合、スライディングモード発生のための電流
の切り換え周波数はサンプリング時間が短くなるほど高
くなる傾向があり、このため、その切り換えに起因して
発生する電流の高周波成分により、制御対象の機械系の
共振を誘発することがある。特に、その切換周波数が機
械系の固有振動数に近いときにはその傾向が強くなる。
の切り換え周波数はサンプリング時間が短くなるほど高
くなる傾向があり、このため、その切り換えに起因して
発生する電流の高周波成分により、制御対象の機械系の
共振を誘発することがある。特に、その切換周波数が機
械系の固有振動数に近いときにはその傾向が強くなる。
このことを緩和するために通常、後者のように電流出
力指令の後段にローパスフィルタやノッチフィルタを設
けて、それを介して電流出力を発生させている。この場
合、機械系の共振は緩和されるが、フィルタを設けたこ
とにより、制御性能に悪影響を及ぼし、位置決め制御に
おいては、高速位置決め性能を阻害したり、オーバーシ
ュート発生などの要因となる。
力指令の後段にローパスフィルタやノッチフィルタを設
けて、それを介して電流出力を発生させている。この場
合、機械系の共振は緩和されるが、フィルタを設けたこ
とにより、制御性能に悪影響を及ぼし、位置決め制御に
おいては、高速位置決め性能を阻害したり、オーバーシ
ュート発生などの要因となる。
そこで本発明が解決しようとする課題は、ローパスフ
ィルタやノッチフィルタによる位置決め性能を劣化させ
ることなく、かつ機械系の共振を誘発することなくスラ
イディングモード制御を実現することにある。
ィルタやノッチフィルタによる位置決め性能を劣化させ
ることなく、かつ機械系の共振を誘発することなくスラ
イディングモード制御を実現することにある。
本発明は、スライディングモード制御による電流指令
を線形制御による電流指令成分と電流切換項からなる電
流指令節分とにより構成し、前記電流切換項からなる電
流指令成分に機械系の共振周波数成分を除去するフィル
タ処理を行い、その後に前記線形制御による電流指令成
分と加算して電流指令を得ることを特徴とする。
を線形制御による電流指令成分と電流切換項からなる電
流指令節分とにより構成し、前記電流切換項からなる電
流指令成分に機械系の共振周波数成分を除去するフィル
タ処理を行い、その後に前記線形制御による電流指令成
分と加算して電流指令を得ることを特徴とする。
このスライディングモード制御方法において、電流切
換項による電流指令成分に基づく位置決め軌跡が位相面
上に指定した領域から外れた場合にはその部分について
はフィルタ処理を行わないことによりロバスト性の劣化
を強力抑制することができる。
換項による電流指令成分に基づく位置決め軌跡が位相面
上に指定した領域から外れた場合にはその部分について
はフィルタ処理を行わないことによりロバスト性の劣化
を強力抑制することができる。
本発明においては、スライディングモード制御を、線
形制御（例えば比例制御）による電流指令成分とスライ
ディングモードを発生させるための切換項からなる電流
指令成分とを分離して構成し、切換項からなる電流指令
成分のみをローパスフィルタやノッチフィルタ等により
フィルタ処理して機械系の共振周波数成分を除去する。
その後に線形制御による電流成分と加算して電流指令を
構成し、出力する。
形制御（例えば比例制御）による電流指令成分とスライ
ディングモードを発生させるための切換項からなる電流
指令成分とを分離して構成し、切換項からなる電流指令
成分のみをローパスフィルタやノッチフィルタ等により
フィルタ処理して機械系の共振周波数成分を除去する。
その後に線形制御による電流成分と加算して電流指令を
構成し、出力する。
ここで、切換項からなる電流指令成分をフィルタ処理
すると、スライディングモード制御が本来有しているロ
バスト性が劣化するが、これを極力抑えるため、位相面
上における位置決め軌跡が指定した領域から外れた場合
は、フィルタ処理を行わずに切換項による電流指令成分
を出力することが望ましい。
すると、スライディングモード制御が本来有しているロ
バスト性が劣化するが、これを極力抑えるため、位相面
上における位置決め軌跡が指定した領域から外れた場合
は、フィルタ処理を行わずに切換項による電流指令成分
を出力することが望ましい。
以上により、ローパスフィルタやノッチフィルタによ
り位置決め性能を劣化させることなく、しかも機械系の
共振を誘発することなく、スライディングモード制御を
構成することができる。
り位置決め性能を劣化させることなく、しかも機械系の
共振を誘発することなく、スライディングモード制御を
構成することができる。
以下、本発明をDCサーボモータの位置決め制御に適用
した場合の実施例について説明する。
した場合の実施例について説明する。
線形制御を比例制御とした場合、スライディングモー
ド制御による電流指令Ｕ（１）式のようになる。
ド制御による電流指令Ｕ（１）式のようになる。
Ｕ＝ke・Sl＋ksX1 ……（１） 但し、Sl＝kPX1＋X2、 X1＝xr−x1、X2＝１ xr:位置指令、x1:位置 ke,ks,kP:比例ゲインである。
（１）式の右辺第１項が比例制御による電流指令成
分、第２項が切換項による電流指令成分である。
分、第２項が切換項による電流指令成分である。
スライディングモード発生条件を満足するためには、
下式を満たす必要がある。
下式を満たす必要がある。
但し、J:モータの慣性モーメント、 kT:トルク定数 このように、SlX1の符号が変化することにより（１）
式の右辺第２項のksX1のksが（４）式と（５）式に示す
ように切り換わるため、電流出力にチャタリングが発生
することになる。
式の右辺第２項のksX1のksが（４）式と（５）式に示す
ように切り換わるため、電流出力にチャタリングが発生
することになる。
本発明は、この切換項による電流指令成分のみをフィ
ルタを介して出力するものである。
ルタを介して出力するものである。
SlX1＞０のときのksをksP、SlX1＜０のときのksをksN
とすると、ksPとksNは位相面上では第１図のようにな
る。また、斜線部δ内に軌跡があるときは、電流切換項
はフィルタを介して出力し、δの外に軌跡が出たときは
フィルタを介さずに出力する。本発明を図に示すと第２
図のようになる。
とすると、ksPとksNは位相面上では第１図のようにな
る。また、斜線部δ内に軌跡があるときは、電流切換項
はフィルタを介して出力し、δの外に軌跡が出たときは
フィルタを介さずに出力する。本発明を図に示すと第２
図のようになる。
電流指令はシグナルプロセッサなどを用い、ソウトウ
エアによって算出するが、フィルタ回路はプログラム実
行時間などを考慮して、ハードウエアで構成することも
できる。
エアによって算出するが、フィルタ回路はプログラム実
行時間などを考慮して、ハードウエアで構成することも
できる。
第３図は、フィルタ回路まで含めてソウトウエアで実
行するときのフローチャートを示すものである。同図に
おいて、ステップ100〜140,150までは、前記の（３）〜
（５）式の計算を実行している。ステップ160及び170で
は、切換項のフィルタ処理を行うか否かの判断をし、YE
Sであればステップ180においてフィルタ処理を行う。ス
テップ160及び170の判断がNOであればステップ180のフ
ィルタ処理を行わないで、瞬時にスライディングモード
を発生させる。ステップ190では、先のステップ120で計
算したke・Slと切換項を加算し、ステップ200ではその
演算結果をD/A変換器より電流アンプに出力する。
行するときのフローチャートを示すものである。同図に
おいて、ステップ100〜140,150までは、前記の（３）〜
（５）式の計算を実行している。ステップ160及び170で
は、切換項のフィルタ処理を行うか否かの判断をし、YE
Sであればステップ180においてフィルタ処理を行う。ス
テップ160及び170の判断がNOであればステップ180のフ
ィルタ処理を行わないで、瞬時にスライディングモード
を発生させる。ステップ190では、先のステップ120で計
算したke・Slと切換項を加算し、ステップ200ではその
演算結果をD/A変換器より電流アンプに出力する。
第４図は、フィルタ処理をハードウエア（フィルタ回
路10）で構成するときのフローチャートを示す。同図に
おいて、ステップ300〜370の処理は第３図のステップ10
0〜170の処理と同じである。D/A変換器１からはステッ
プ320の計算結果であるke・Slがアナログ出力され（ス
テップ500）、D/A変換器２及び３からは切換項がアナロ
グ出力される。D/A変換器２はアナログのフィルタ回路1
0につながっており、D/A変換器３はフィルタ回路10には
つながっていない。フィルタ回路10を通すときは、D/A
変換器３の出力を０にしてD/A変換器２から切換項を出
力する（ステップ380,390）。フィルタ回路10を通さな
いときは、D/A変換器２の出力を０にし、D/A変換器３よ
り切換項を出力する。これらの出力は加算器20により、
ステップ500で得られたD/A変換器１からのke・Sl出力と
加算され、電流アンプに入力される。
路10）で構成するときのフローチャートを示す。同図に
おいて、ステップ300〜370の処理は第３図のステップ10
0〜170の処理と同じである。D/A変換器１からはステッ
プ320の計算結果であるke・Slがアナログ出力され（ス
テップ500）、D/A変換器２及び３からは切換項がアナロ
グ出力される。D/A変換器２はアナログのフィルタ回路1
0につながっており、D/A変換器３はフィルタ回路10には
つながっていない。フィルタ回路10を通すときは、D/A
変換器３の出力を０にしてD/A変換器２から切換項を出
力する（ステップ380,390）。フィルタ回路10を通さな
いときは、D/A変換器２の出力を０にし、D/A変換器３よ
り切換項を出力する。これらの出力は加算器20により、
ステップ500で得られたD/A変換器１からのke・Sl出力と
加算され、電流アンプに入力される。
本発明は以上の構成であるため、次の効果を奏する。
制御入力を比例制御部分と切換項部分とに分け、切
換項のみにフィルタを入れるため、通常の比例制御の特
性を損なわない。
換項のみにフィルタを入れるため、通常の比例制御の特
性を損なわない。
スライディングモード制御の特徴を持つため、パラ
メータの変動に対してロバスト性が大きい。
メータの変動に対してロバスト性が大きい。
切換項のフィルタ効果により、電流のチャタリング
を抑えることができる。
を抑えることができる。
第１図は位相面軌跡と切換項を示した説明図、第２図は
本発明の制御ブロック図、第３図はフィルタ回路をソフ
トウエアで構成した場合の制御方式のフローチャート、
第４図はフィルタ回路をハードウエアで構成した場合の
制御方法のフローチャートである。
本発明の制御ブロック図、第３図はフィルタ回路をソフ
トウエアで構成した場合の制御方式のフローチャート、
第４図はフィルタ回路をハードウエアで構成した場合の
制御方法のフローチャートである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−100611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−301303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−189019（ＪＰ，Ａ) Ｐａｒｋ Ｍｉｎ−Ｈｏ，外２名, 「ＣＨＡＴＴＥＲＩＮＧ ＲＥＤＵＣＴ ＩＯＮ ＩＮ ＴＨＥ ＰＯＳＩＴＩＯ Ｎ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＩＮＤＵＣ ＴＩＯＮ ＭＯＴＯＲ ＵＳＩＮＧ Ｓ ＬＩＤＩＮＧ ＭＯＤＥ」，1989 ＩＥ ＥＥ 20ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｐｏｗｅ ｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆ ｅｒｅｎｃｅ Ｖｏｌ．１，米国，1989 年６月26日，ｐ．438−445 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05B 13/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】スライディングモード制御による電流指令
を線形制御による電流指令成分と電流切換項からなる電
流指令成分とにより構成し、前記電流切換項からなる電
流指令成分に機械系の共振周波数成分を除去するフィル
タ処理を行い、その後に前記線形制御による電流指令成
分と加算して電流指令を得ることを特徴とするスライデ
ィングモード制御方法。 - 【請求項２】電流切換項による電流指令成分に基づく位
置決め軌跡が位相面上に指定した領域から外れた場合に
はその部分についてはフィルタ処理を行わないことを特
徴とする請求項１記載のスライディングモード制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21703089A JP2841527B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | スライディングモード制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21703089A JP2841527B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | スライディングモード制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0378802A JPH0378802A (ja) | 1991-04-04 |
| JP2841527B2 true JP2841527B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16697739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21703089A Expired - Fee Related JP2841527B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | スライディングモード制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841527B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001132483A (ja) * | 1999-11-04 | 2001-05-15 | Unisia Jecs Corp | スライディングモード制御装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10254550A (ja) * | 1997-03-12 | 1998-09-25 | Yaskawa Electric Corp | 位置制御装置 |
| JP2001132482A (ja) | 1999-11-01 | 2001-05-15 | Unisia Jecs Corp | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 |
| JP3339573B2 (ja) | 1999-11-01 | 2002-10-28 | 株式会社ユニシアジェックス | スライディングモード制御システムの診断装置 |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP21703089A patent/JP2841527B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｐａｒｋ Ｍｉｎ−Ｈｏ，外２名，「ＣＨＡＴＴＥＲＩＮＧ ＲＥＤＵＣＴＩＯＮ ＩＮ ＴＨＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮ ＣＯＮＴＲＯＬ ＯＦ ＩＮＤＵＣＴＩＯＮ ＭＯＴＯＲ ＵＳＩＮＧ ＳＬＩＤＩＮＧ ＭＯＤＥ」，１９８９ ＩＥＥＥ ２０ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｖｏｌ．１，米国，１９８９年６月２６日，ｐ．４３８−４４５ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001132483A (ja) * | 1999-11-04 | 2001-05-15 | Unisia Jecs Corp | スライディングモード制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0378802A (ja) | 1991-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |