JP3233450B2 - 指定時刻到達関数発生器 - Google Patents
指定時刻到達関数発生器Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/0294—Variable filters; Programmable filters
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は指定時刻到達関数発生
器に関し、より具体的には現在値からある目標値に、滑
らかでかつ指定到達時刻に変化が完了する様な出力を得
るものに関する。
器に関し、より具体的には現在値からある目標値に、滑
らかでかつ指定到達時刻に変化が完了する様な出力を得
るものに関する。
【０００２】
【従来の技術】入力値に対して所定の関数関係に対応し
た出力を得る様にした関数発生器は種々提案されてお
り、例えば特公昭５６−４４４５１号公報記載のものな
どが提案されている。
た出力を得る様にした関数発生器は種々提案されてお
り、例えば特公昭５６−４４４５１号公報記載のものな
どが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、脚式移動ロ
ボットの遊脚軌道を生成する様な場合には着地時刻が限
定されることから、現在値からある目標値に滑らかに変
化する出力であって、かつその目標値への変化がある決
められた指定到達時刻に完了する様な出力を備えた関数
発生器が要求される場合がある。更に、その目標値や指
定到達時刻を途中で変更できることが求められる場合が
ある。
ボットの遊脚軌道を生成する様な場合には着地時刻が限
定されることから、現在値からある目標値に滑らかに変
化する出力であって、かつその目標値への変化がある決
められた指定到達時刻に完了する様な出力を備えた関数
発生器が要求される場合がある。更に、その目標値や指
定到達時刻を途中で変更できることが求められる場合が
ある。
【０００４】その関数発生器をフィルタ、特に近時種々
提案されているデジタルフィルタで構成しようとすると
き、デジタルフィルタは一般に、非巡回形デジタルフィ
ルタ（いわゆるＦＩＲ形）と巡回形デジタルフィルタ
（いわゆるＩＩＲ形）とが知られているが、それぞれ以
下の欠点がある。即ち、ＦＩＲ形デジタルフィルタは有
限時間で整定し、途中で目標値を変更しても滑らかに出
力が修正されるが、途中で整定時刻（指定到達時刻）が
変更できない、また整定時間が長いフィルタを作ろうと
すると、高次の定係数線形差分方程式になるので、演算
量が非常に多くなるなどの問題点がある。またＩＩＲ形
デジタルフィルタは、途中で目標値を変更しても滑らか
に出力が修正され、また演算量も少なくて済むが、同様
に途中で整定時刻が変更できない、有限時間で整定でき
ない、などの欠点がある。これはアナログフィルタを用
いても同様である。更には、フィルタを利用せず、時刻
についての多項式表現を用いて所望の出力を得ることも
考えられるが、その場合でも演算量が多いことに加えて
目標値や指定到達時刻を途中で変更することが極めて困
難な点で同様の欠点を免れることができない。
提案されているデジタルフィルタで構成しようとすると
き、デジタルフィルタは一般に、非巡回形デジタルフィ
ルタ（いわゆるＦＩＲ形）と巡回形デジタルフィルタ
（いわゆるＩＩＲ形）とが知られているが、それぞれ以
下の欠点がある。即ち、ＦＩＲ形デジタルフィルタは有
限時間で整定し、途中で目標値を変更しても滑らかに出
力が修正されるが、途中で整定時刻（指定到達時刻）が
変更できない、また整定時間が長いフィルタを作ろうと
すると、高次の定係数線形差分方程式になるので、演算
量が非常に多くなるなどの問題点がある。またＩＩＲ形
デジタルフィルタは、途中で目標値を変更しても滑らか
に出力が修正され、また演算量も少なくて済むが、同様
に途中で整定時刻が変更できない、有限時間で整定でき
ない、などの欠点がある。これはアナログフィルタを用
いても同様である。更には、フィルタを利用せず、時刻
についての多項式表現を用いて所望の出力を得ることも
考えられるが、その場合でも演算量が多いことに加えて
目標値や指定到達時刻を途中で変更することが極めて困
難な点で同様の欠点を免れることができない。
【０００５】従って、この発明の目的は上記した欠点を
解消し、現在値から目標値に指定到達時刻に有限時間で
少なくとも近似する出力を得ると共に、目標値や指定到
達時刻を中途で変更することができる様にした有限時間
整定関数発生器を提案することにある。
解消し、現在値から目標値に指定到達時刻に有限時間で
少なくとも近似する出力を得ると共に、目標値や指定到
達時刻を中途で変更することができる様にした有限時間
整定関数発生器を提案することにある。
【０００６】更には、変化が滑らかであると共に、構成
が簡易で演算量が少ない出力を得る様にした指定時刻到
達関数発生器を提供することを目的とする。
が簡易で演算量が少ない出力を得る様にした指定時刻到
達関数発生器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ためにこの発明は例えば請求項１項に示す如く、ある目
標波形に対応する出力値を発生するデジタルフィルタを
備えた関数発生器において、前記出力値が前記目標波形
に到達すべき時刻を予め指定する到達時刻指定手段、及
び前記指定到達時刻までの残り時間に応じ、前記デジタ
ルフィルタのｚ平面上の少なくとも１つの極を徐々に零
に近づけて前記指定到達時刻またはその直前に消滅させ
る特性変更手段を備え、よって前記指定到達時刻に前記
目標波形に少なくとも近似する前記出力値を得るように
構成した。
ためにこの発明は例えば請求項１項に示す如く、ある目
標波形に対応する出力値を発生するデジタルフィルタを
備えた関数発生器において、前記出力値が前記目標波形
に到達すべき時刻を予め指定する到達時刻指定手段、及
び前記指定到達時刻までの残り時間に応じ、前記デジタ
ルフィルタのｚ平面上の少なくとも１つの極を徐々に零
に近づけて前記指定到達時刻またはその直前に消滅させ
る特性変更手段を備え、よって前記指定到達時刻に前記
目標波形に少なくとも近似する前記出力値を得るように
構成した。
【０００８】
【作用】指定到達時刻までの残り時間に応じ、デジタル
フィルタのｚ平面上の少なくとも１つの極を徐々に零に
近づけて指定到達時刻またはその直前に消滅させるよう
にしたので、現在値から目標値に指定到達時刻に有限時
間で完全に一致すると共に、滑らかに変化する出力を得
ることができ、更には途中で指定到達時刻や目標値を任
意に変更することができる。尚、「目標値」ではなく
「目標波形」としたのは、目標とするものが固定した値
に限らないことを強調するためである。
フィルタのｚ平面上の少なくとも１つの極を徐々に零に
近づけて指定到達時刻またはその直前に消滅させるよう
にしたので、現在値から目標値に指定到達時刻に有限時
間で完全に一致すると共に、滑らかに変化する出力を得
ることができ、更には途中で指定到達時刻や目標値を任
意に変更することができる。尚、「目標値」ではなく
「目標波形」としたのは、目標とするものが固定した値
に限らないことを強調するためである。
【０００９】
【実施例】図１はこの発明に係る指定時刻到達関数発生
器を、特にその入出力特性を中心に示す説明図である。
関数発生器は、公知のＩＩＲ形のデジタルフィルタ１０
で構成する。そこにおいて図示の如くフィルタ１０に
は、初期時刻ｔ０においてステップ状に最終目標値に変
化する入力を与える。
器を、特にその入出力特性を中心に示す説明図である。
関数発生器は、公知のＩＩＲ形のデジタルフィルタ１０
で構成する。そこにおいて図示の如くフィルタ１０に
は、初期時刻ｔ０においてステップ状に最終目標値に変
化する入力を与える。
【００１０】ここで図１に示す構成を差分方程式で表現
すると、数１の様になる。
すると、数１の様になる。
【００１１】
【数１】
【００１２】ｚ変換してその伝達関数で表現すると、数
２の様になる。尚、ｚ平面上の極をｒで示す。
２の様になる。尚、ｚ平面上の極をｒで示す。
【００１３】
【数２】
【００１４】極ｒは初期値が１よりやや小さい値であ
り、図２に示す様に指定到達時刻ｔｅに近づくにつれて
減少し、指定到達時刻ｔｅに消滅する様に設定する。特
に単調減少である必要はないが、例えば数３に示す式の
様に設定する。尚、指定到達時刻に目標値に整定させる
ため、全ての極を消滅させるものとする。
り、図２に示す様に指定到達時刻ｔｅに近づくにつれて
減少し、指定到達時刻ｔｅに消滅する様に設定する。特
に単調減少である必要はないが、例えば数３に示す式の
様に設定する。尚、指定到達時刻に目標値に整定させる
ため、全ての極を消滅させるものとする。
【００１５】
【数３】
【００１６】数３の式の中のｎは、初期時刻ｔ０から指
定到達時刻ｔｅまでのステップ数（即ち、（指定到達時
刻ｔｅ−初期時刻ｔ０）／刻み時間）を表す。またｎダ
ッシュは非負の定数であり、その大きさを変えることに
よって図３に示す様に出力波形を変えることができる。
定到達時刻ｔｅまでのステップ数（即ち、（指定到達時
刻ｔｅ−初期時刻ｔ０）／刻み時間）を表す。またｎダ
ッシュは非負の定数であり、その大きさを変えることに
よって図３に示す様に出力波形を変えることができる。
【００１７】上記を図４ＰＡＤ図（構造化フロー・チャ
ート）を参照して説明すると、Ｓ１０においてｙ０に適
宜な初期値を設定し、Ｓ１２に進んで数３の式のｋを１
からｎまで１ずつ増加させながらＳ１４以降を繰り返
す。即ち、先ずＳ１４に進んで前記した刻み時間ごとに
発生するタイマ割り込みを待機し、タイマ割り込みがあ
ったときはＳ１６に進んで数３の式からｒを求める。次
いで、Ｓ１８に進んで数１の式のｕｋに目標値（最終到
達値）を代入し、Ｓ２０に進んで図示の式から出力ｙｋ
を求める。この様な処理をＳ１４でタイマ割り込みがな
される度に繰り返す。
ート）を参照して説明すると、Ｓ１０においてｙ０に適
宜な初期値を設定し、Ｓ１２に進んで数３の式のｋを１
からｎまで１ずつ増加させながらＳ１４以降を繰り返
す。即ち、先ずＳ１４に進んで前記した刻み時間ごとに
発生するタイマ割り込みを待機し、タイマ割り込みがあ
ったときはＳ１６に進んで数３の式からｒを求める。次
いで、Ｓ１８に進んで数１の式のｕｋに目標値（最終到
達値）を代入し、Ｓ２０に進んで図示の式から出力ｙｋ
を求める。この様な処理をＳ１４でタイマ割り込みがな
される度に繰り返す。
【００１８】この様に、１／（１−ｒ）の値が図１下部
で示す様に指定到達時刻ｔｅに向けて徐々に減少する様
に極ｒの値を１付近から０に向けて変化させることか
ら、指定到達時刻ｔｅ（ｎステップ目）において目標値
（最終到達値）に完全に一致する滑らかな波形を得るこ
とができる。図５にその波形をアナログ的に示す。従来
のフィルタの場合にはなかなか目標値に達しないのに対
し、この発明に係る関数発生器においては予定時刻で正
確に目標値に一致する。尚、指定到達時刻で一致した
後、出力波形は入力波形に完全に追従することになる。
で示す様に指定到達時刻ｔｅに向けて徐々に減少する様
に極ｒの値を１付近から０に向けて変化させることか
ら、指定到達時刻ｔｅ（ｎステップ目）において目標値
（最終到達値）に完全に一致する滑らかな波形を得るこ
とができる。図５にその波形をアナログ的に示す。従来
のフィルタの場合にはなかなか目標値に達しないのに対
し、この発明に係る関数発生器においては予定時刻で正
確に目標値に一致する。尚、指定到達時刻で一致した
後、出力波形は入力波形に完全に追従することになる。
【００１９】上記は、ＩＩＲ形フィルタから出発して途
中でＦＩＲ形フィルタに特性を変更させたものと言え
る。その結果、有限時間で整定できないＩＩＲ形のフィ
ルタの欠点と演算量が多くなるＦＩＲ形フィルタの欠点
を相殺させることができ、有限時間で整定できると共
に、初期時刻から指定到達時刻までのステップ数が多い
場合でも、演算量は少ない。従って、中途で目標値や指
定到達時刻を変えても演算し直す量は多くなく、容易に
中途で目標値や指定到達時刻を変えることができる。ま
た極の設定によって出力波形を変えられる様にしたこと
も特徴的である。その結果、一般的に言えば、極を全体
的に小さめに設定しておけば、早めに目標値の付近まで
近づき、そこからゆっくりと目標値に整定する。逆に極
を全体的に大きめに設定しておけば、目標値の付近に接
近するまで時間がかかり、指定到達時刻の間際になって
急に目標値に整定することになる。
中でＦＩＲ形フィルタに特性を変更させたものと言え
る。その結果、有限時間で整定できないＩＩＲ形のフィ
ルタの欠点と演算量が多くなるＦＩＲ形フィルタの欠点
を相殺させることができ、有限時間で整定できると共
に、初期時刻から指定到達時刻までのステップ数が多い
場合でも、演算量は少ない。従って、中途で目標値や指
定到達時刻を変えても演算し直す量は多くなく、容易に
中途で目標値や指定到達時刻を変えることができる。ま
た極の設定によって出力波形を変えられる様にしたこと
も特徴的である。その結果、一般的に言えば、極を全体
的に小さめに設定しておけば、早めに目標値の付近まで
近づき、そこからゆっくりと目標値に整定する。逆に極
を全体的に大きめに設定しておけば、目標値の付近に接
近するまで時間がかかり、指定到達時刻の間際になって
急に目標値に整定することになる。
【００２０】尚、上記において極配置に着目して説明し
たが、要は低域通過形のフィルタにおいて指定到達時刻
が近づくにつれて通過帯域上限周波数を徐々に高くすれ
ば良い。従って、零点配置を変えても良い。例えば、後
で述べるフィルタ巡回形（ＦＩＲ形）フィルタの場合
は、零点配置を変えることによって通過帯域を変えるこ
とができる。また極配置をｚ平面で説明したが、これは
アナログフィルタを用いて複素平面で行っても同様であ
る。
たが、要は低域通過形のフィルタにおいて指定到達時刻
が近づくにつれて通過帯域上限周波数を徐々に高くすれ
ば良い。従って、零点配置を変えても良い。例えば、後
で述べるフィルタ巡回形（ＦＩＲ形）フィルタの場合
は、零点配置を変えることによって通過帯域を変えるこ
とができる。また極配置をｚ平面で説明したが、これは
アナログフィルタを用いて複素平面で行っても同様であ
る。
【００２１】図６はこの発明の第２の実施例を示してお
り、第１実施例に示した構成を一時遅れフィルタ２０で
構成し、その時定数Ｔ（即ち、（−１／極）の値）を指
定到達時刻ｔｅに向けて経時的に減少させる様にした。
図７にそれをアナログ回路で実現した例を示す。
り、第１実施例に示した構成を一時遅れフィルタ２０で
構成し、その時定数Ｔ（即ち、（−１／極）の値）を指
定到達時刻ｔｅに向けて経時的に減少させる様にした。
図７にそれをアナログ回路で実現した例を示す。
【００２２】図８ＰＡＤ図を参照して動作を説明する
と、先ずＳ１００において到達時刻ｔｅを指定し、Ｓ１
０２に進んでフィルタ２０に初期時刻ｔ０においてステ
ップ状に到達目標値に変化する目標波形を入力する。次
いでＳ１０４，Ｓ１０６に進んで、フィルタ２０の時定
数Ｔ（より具体的には図７の抵抗Ｒの値）を、時刻ｔ０
における初期値Ｔ０（Ｒ０）から経時的に徐々に減少さ
せ、指定到達時刻ｔｅにおいてほぼ０になる様に変化さ
せる（即ち、極の絶対値が極めて大きい負の値（または
−∞）になる様に変化させる）。具体的には、フィルタ
の時定数Ｔと指定到達時刻ｔｅまでの残り時間ｔrestと
の関係を予め決めておけば良い。即ち、数４の様に、フ
ィルタの時定数Ｔを指定到達時刻までの残り時間ｔrest
の関数として与えておけば良い。
と、先ずＳ１００において到達時刻ｔｅを指定し、Ｓ１
０２に進んでフィルタ２０に初期時刻ｔ０においてステ
ップ状に到達目標値に変化する目標波形を入力する。次
いでＳ１０４，Ｓ１０６に進んで、フィルタ２０の時定
数Ｔ（より具体的には図７の抵抗Ｒの値）を、時刻ｔ０
における初期値Ｔ０（Ｒ０）から経時的に徐々に減少さ
せ、指定到達時刻ｔｅにおいてほぼ０になる様に変化さ
せる（即ち、極の絶対値が極めて大きい負の値（または
−∞）になる様に変化させる）。具体的には、フィルタ
の時定数Ｔと指定到達時刻ｔｅまでの残り時間ｔrestと
の関係を予め決めておけば良い。即ち、数４の様に、フ
ィルタの時定数Ｔを指定到達時刻までの残り時間ｔrest
の関数として与えておけば良い。
【００２３】
【数４】
【００２４】但し、ｆ（ｔrest）はｔrest＝０近辺では
ｔrestに関する増加関数であり、かつｆ（ｔrest）＞０
である様に設定する。例えば、数５の様に設定する。
ｔrestに関する増加関数であり、かつｆ（ｔrest）＞０
である様に設定する。例えば、数５の様に設定する。
【００２５】
【数５】
【００２６】次いでＳ１０８に進んで最終段の積分器の
出力を、この関数発生器の出力とする。
出力を、この関数発生器の出力とする。
【００２７】この実施例の場合、複素平面において極が
全て負の実数である様に操作するので、第１実施例と同
様に、ステップ波形を入力した場合には、オーバーシュ
ートせず、指定到達時刻で目標値に一致する出力波形を
得ることができる。また図示の様に構成が簡易であるこ
とから、指定到達時刻や目標値を容易に変更することが
できる。
全て負の実数である様に操作するので、第１実施例と同
様に、ステップ波形を入力した場合には、オーバーシュ
ートせず、指定到達時刻で目標値に一致する出力波形を
得ることができる。また図示の様に構成が簡易であるこ
とから、指定到達時刻や目標値を容易に変更することが
できる。
【００２８】図９はこの発明の第３の実施例を示す図１
と同様の説明図であり、この例の関数発生器１００の場
合は、第１実施例の関数発生器を３段接続して構成し
た。そして３個のＩＩＲ形フィルタについてその極ｒを
第１実施例におけると同様に操作する。図１０はその動
作を示すＰＡＤ図であり、Ｓ２００，Ｓ２１０において
係数が増加したことを除けば、残余のステップは第１実
施例の図４フロー・チャートのそれと相違しない。この
実施例の場合にはフィルタを３段結合したことから、図
１１に示す様に（同様にアナログ波形で示す）、２次の
微分値まで滑らかに連続しており、指定到達時刻に目標
値に（微分値は零に）完全に一致させることができる。
と同様の説明図であり、この例の関数発生器１００の場
合は、第１実施例の関数発生器を３段接続して構成し
た。そして３個のＩＩＲ形フィルタについてその極ｒを
第１実施例におけると同様に操作する。図１０はその動
作を示すＰＡＤ図であり、Ｓ２００，Ｓ２１０において
係数が増加したことを除けば、残余のステップは第１実
施例の図４フロー・チャートのそれと相違しない。この
実施例の場合にはフィルタを３段結合したことから、図
１１に示す様に（同様にアナログ波形で示す）、２次の
微分値まで滑らかに連続しており、指定到達時刻に目標
値に（微分値は零に）完全に一致させることができる。
【００２９】図１２ないし図１３はこの発明の第４の実
施例を示す説明図であり、第１実施例に対する第３実施
例の関係と同様に、第２実施例の１次遅れのアナログフ
ィルタ２０を３個接続して実現した。尚、この実施例に
おいては、数５の式の時定数関数の初期値Ｔ０を適当な
値にすることによって図１１に示す様に加減速が対称な
波形を得ることもできる。尚、３個の可変抵抗の値は、
図１３に示す特性に従って例えば同率で減少させる。効
果は第３実施例と同様である。尚、第２実施例と同様に
最終段の積分器の出力を関数発生器の出力とするが、あ
るいは入力と各段の出力から例えばこれらの線形結合に
よって出力を決定しても良い。
施例を示す説明図であり、第１実施例に対する第３実施
例の関係と同様に、第２実施例の１次遅れのアナログフ
ィルタ２０を３個接続して実現した。尚、この実施例に
おいては、数５の式の時定数関数の初期値Ｔ０を適当な
値にすることによって図１１に示す様に加減速が対称な
波形を得ることもできる。尚、３個の可変抵抗の値は、
図１３に示す特性に従って例えば同率で減少させる。効
果は第３実施例と同様である。尚、第２実施例と同様に
最終段の積分器の出力を関数発生器の出力とするが、あ
るいは入力と各段の出力から例えばこれらの線形結合に
よって出力を決定しても良い。
【００３０】図１４はこの発明の第５の実施例を示す説
明図であり、第３実施例を発展させ、極ｒ自体の値もこ
の発明による関数発生器で決定する様にした。即ち、同
様にＩＩＲ形フィルタからなる第２の関数発生器２００
を設け、図１４の下部に示す特性を満足する様に第２関
数発生器２００の極ｈを変更し、第１関数発生器１００
の極ｒを決定する。
明図であり、第３実施例を発展させ、極ｒ自体の値もこ
の発明による関数発生器で決定する様にした。即ち、同
様にＩＩＲ形フィルタからなる第２の関数発生器２００
を設け、図１４の下部に示す特性を満足する様に第２関
数発生器２００の極ｈを変更し、第１関数発生器１００
の極ｒを決定する。
【００３１】この実施例の場合には、第１実施例ないし
は第２実施例に比較して指定到達時刻の変更が一層容易
となる利点を備える。即ち、第１（第３）実施例の場合
に指定到達時刻を変更するときは、図１（図９）下部の
ｒを決定する関数を修正する、即ち、数３の式を書き換
えないと、出力波形、特に２次微分出力波形の変化が滑
らかにならなかった。それに対し、この実施例の場合、
極ｈが数６の式で与えられる第２関数発生器２００に、
初期値がｎダッシュで第１ステップ目から零になるステ
ップ状波形ｖｋを入力し、そのフィルタ出力ｐｋから数
７の式で極ｒを決定している。従って、指定到達時刻が
変更されると、極ｈは急激にかつ不連続的に変化する
が、極ｒは徐々にしか変化しない。即ち、数３の式の書
き換えなどの面倒な処理を必要とせず、波形の滑らかさ
を保ちながら、指定到達時刻を簡単かつ任意に変更する
ことができる。
は第２実施例に比較して指定到達時刻の変更が一層容易
となる利点を備える。即ち、第１（第３）実施例の場合
に指定到達時刻を変更するときは、図１（図９）下部の
ｒを決定する関数を修正する、即ち、数３の式を書き換
えないと、出力波形、特に２次微分出力波形の変化が滑
らかにならなかった。それに対し、この実施例の場合、
極ｈが数６の式で与えられる第２関数発生器２００に、
初期値がｎダッシュで第１ステップ目から零になるステ
ップ状波形ｖｋを入力し、そのフィルタ出力ｐｋから数
７の式で極ｒを決定している。従って、指定到達時刻が
変更されると、極ｈは急激にかつ不連続的に変化する
が、極ｒは徐々にしか変化しない。即ち、数３の式の書
き換えなどの面倒な処理を必要とせず、波形の滑らかさ
を保ちながら、指定到達時刻を簡単かつ任意に変更する
ことができる。
【００３２】
【数６】
【００３３】
【数７】
【００３４】図１５はこの発明の第６実施例を示す説明
図であり、第５実施例を更に発展させて第３の関数発生
器３００を追加した。即ち、第３関数発生器３００に波
形ｗｋ（初期値ｎツーダッシュ）を入力し、その出力ｑ
ｋから第２関数発生器２００の極を決定する様に、３個
の関数発生器を再帰的に結合した。この実施例の場合も
一層の波形の滑らかさを保ちながら、指定到達時刻を簡
単かつ任意に変更することができる。尚、これから、関
数発生器を４個以上所望の個数だけ結合することが可能
であり、また結合する関数発生器の個数が増加するほど
時刻変更による波形の滑らかさが増すことが理解できよ
う。
図であり、第５実施例を更に発展させて第３の関数発生
器３００を追加した。即ち、第３関数発生器３００に波
形ｗｋ（初期値ｎツーダッシュ）を入力し、その出力ｑ
ｋから第２関数発生器２００の極を決定する様に、３個
の関数発生器を再帰的に結合した。この実施例の場合も
一層の波形の滑らかさを保ちながら、指定到達時刻を簡
単かつ任意に変更することができる。尚、これから、関
数発生器を４個以上所望の個数だけ結合することが可能
であり、また結合する関数発生器の個数が増加するほど
時刻変更による波形の滑らかさが増すことが理解できよ
う。
【００３５】図１６はこの発明の第７実施例を示す説明
図であり、ＦＩＲ形（非巡回形）デジタルフィルタを用
いた例を示す。ＦＩＲ形デジタルフィルタは、一般に数
８に示す様な差分方程式で表現される。
図であり、ＦＩＲ形（非巡回形）デジタルフィルタを用
いた例を示す。ＦＩＲ形デジタルフィルタは、一般に数
８に示す様な差分方程式で表現される。
【００３６】
【数８】
【００３７】この実施例では、この係数ａｍを適当に変
化させることによってフィルタの通過帯域上限周波数を
徐々に高くしていき、指定到達時刻に滑らかに目標値に
到達する波形を作る様にした。フィルタの周波数特性を
決めれば、その周波数特性を満足するフィルタの係数ａ
ｍを求めることは、デジタルフィルタ設計手法として一
般化されている（例えば、昭晃堂、「デジタルフィルタ
デザイン」三谷政昭著）。この実施例は、それを利用し
たものである。
化させることによってフィルタの通過帯域上限周波数を
徐々に高くしていき、指定到達時刻に滑らかに目標値に
到達する波形を作る様にした。フィルタの周波数特性を
決めれば、その周波数特性を満足するフィルタの係数ａ
ｍを求めることは、デジタルフィルタ設計手法として一
般化されている（例えば、昭晃堂、「デジタルフィルタ
デザイン」三谷政昭著）。この実施例は、それを利用し
たものである。
【００３８】ここで係数ａｍは、フィルタのインパルス
応答の時系列となっている。従って、所望のインパルス
応答を設定すれば、それを満足する係数を設計すること
は極めて簡単である。図示の例は、インパルス応答波形
パターンが徐々に変化する様に、フィルタ特性を変化さ
せた。即ち、図１６に示す様に、先ず、鈍いインパルス
応答波形、やや鈍いインパルス応答波形、やや鋭いイン
パルス波形、鋭いインパルス応答波形など、段階的に応
答性の異なる規範インパルス応答波形のグループを用意
しておく。係数ａｍは規範のインパルス応答波形を満足
する様に、規範のインパルス応答波形が変更される度に
設計し直す様にする。具体的には、初期時刻ｔ０から、
規範インパルス応答波形を鈍いものから鋭いものへと変
更していく。前記非巡回形デジタルフィルタに、初期時
刻ｔ０から変化し始めて指定到達時刻よりＭステップ前
に最終目標値に到達するランプ状波形を入力する。但
し、Ｍは、指定到達時刻直前の前記非巡回形デジタルフ
ィルタの次数である。その結果、前記非巡回形デジタル
フィルタの出力は滑らかになり、指定到達時刻に最終目
標値に到達する。
応答の時系列となっている。従って、所望のインパルス
応答を設定すれば、それを満足する係数を設計すること
は極めて簡単である。図示の例は、インパルス応答波形
パターンが徐々に変化する様に、フィルタ特性を変化さ
せた。即ち、図１６に示す様に、先ず、鈍いインパルス
応答波形、やや鈍いインパルス応答波形、やや鋭いイン
パルス波形、鋭いインパルス応答波形など、段階的に応
答性の異なる規範インパルス応答波形のグループを用意
しておく。係数ａｍは規範のインパルス応答波形を満足
する様に、規範のインパルス応答波形が変更される度に
設計し直す様にする。具体的には、初期時刻ｔ０から、
規範インパルス応答波形を鈍いものから鋭いものへと変
更していく。前記非巡回形デジタルフィルタに、初期時
刻ｔ０から変化し始めて指定到達時刻よりＭステップ前
に最終目標値に到達するランプ状波形を入力する。但
し、Ｍは、指定到達時刻直前の前記非巡回形デジタルフ
ィルタの次数である。その結果、前記非巡回形デジタル
フィルタの出力は滑らかになり、指定到達時刻に最終目
標値に到達する。
【００３９】あるいは、ある規範の低域通過形フィルタ
を設定し、非巡回形デジタルフィルタの係数ａｍを規範
の低域通過形フィルタの周波数特性を満足する様に、規
範の低域通過形フィルタが変更される度に設計し直して
も良い。その場合は、初期時刻ｔ０から、規範の低域通
過形フィルタのカットオフ周波数を徐々に上げていき、
前記ＦＩＲ形フィルタに、初期時刻ｔ０から変化し始め
て指定到達時刻よりＭステップ前に最終目標値に到達す
るランプ状波形を入力する。但し、Ｍは指定到達時刻直
前の前記ＦＩＲ形フィルタの次数である。その結果、前
記ＦＩＲ形デジタルフィルタの出力は滑らかになり、指
定到達時刻に最終目標値に到達する。
を設定し、非巡回形デジタルフィルタの係数ａｍを規範
の低域通過形フィルタの周波数特性を満足する様に、規
範の低域通過形フィルタが変更される度に設計し直して
も良い。その場合は、初期時刻ｔ０から、規範の低域通
過形フィルタのカットオフ周波数を徐々に上げていき、
前記ＦＩＲ形フィルタに、初期時刻ｔ０から変化し始め
て指定到達時刻よりＭステップ前に最終目標値に到達す
るランプ状波形を入力する。但し、Ｍは指定到達時刻直
前の前記ＦＩＲ形フィルタの次数である。その結果、前
記ＦＩＲ形デジタルフィルタの出力は滑らかになり、指
定到達時刻に最終目標値に到達する。
【００４０】第７実施例の場合、初期時刻から指定到達
時刻までのステップ数（（指定到達時刻−初期時刻）／
刻み時間）が少ない場合には、差分方程式の次数を低く
することができるので、演算量が少なくて済むが、ステ
ップ数が多い場合には差分方程式の次数を大きくとらな
ければならないので、第１実施例などに比べて演算量が
多くなる。但し、第１実施例などに比較して波形の制約
が少なく、自由度が高い波形を生成することができる。
また途中で目標値が変更されても、オーバーシュート量
が小さい。即ち、基本的に過去の入力の重み付き平均演
算であるから、重み、即ち、係数ａｍを全て非負にすれ
ば、入力範囲を超える出力は発生しない。
時刻までのステップ数（（指定到達時刻−初期時刻）／
刻み時間）が少ない場合には、差分方程式の次数を低く
することができるので、演算量が少なくて済むが、ステ
ップ数が多い場合には差分方程式の次数を大きくとらな
ければならないので、第１実施例などに比べて演算量が
多くなる。但し、第１実施例などに比較して波形の制約
が少なく、自由度が高い波形を生成することができる。
また途中で目標値が変更されても、オーバーシュート量
が小さい。即ち、基本的に過去の入力の重み付き平均演
算であるから、重み、即ち、係数ａｍを全て非負にすれ
ば、入力範囲を超える出力は発生しない。
【００４１】図１７はこの発明の第８実施例を示す説明
図である。これは第４実施例にリミッタを加えることに
よって出力波形の急激な変化を抑制する様にした。但
し、リミッタがない場合に比べ、極を全体的に小さめに
設定しておかないと、指定到達時刻の間際になって急に
目標値に整定することになってしまう恐れがある。尚、
第４実施例に加える例のみを示したが、第２実施例に示
した構成に加えても良い。
図である。これは第４実施例にリミッタを加えることに
よって出力波形の急激な変化を抑制する様にした。但
し、リミッタがない場合に比べ、極を全体的に小さめに
設定しておかないと、指定到達時刻の間際になって急に
目標値に整定することになってしまう恐れがある。尚、
第４実施例に加える例のみを示したが、第２実施例に示
した構成に加えても良い。
【００４２】図１８はこの発明の第９実施例を示す説明
図である。この実施例の場合は、出力波形ｙｋの差分値
ｅが所定範囲（−Ｌ，Ｌ）を超えそうになると、超えた
分に応じて極ｒを生成するフィルタ（第２関数発生器２
００）の極であるｈを修正することによって極ｒの減少
率を弱め、差分値が急激に変化するのを防ぐ様にした。
即ち、第２関数発生器２００（ｒｋを決定するフィル
タ）において、値ｐｋの勾配が大き過ぎると、１次微分
値や２次微分値の変化が大きくなり過ぎるため、それを
防止した。これによって、続いて述べる脚式移動ロボッ
トの関節制御に利用するときも、関節駆動モータの回転
速度を超えることがない。但し、指定到達時刻が優先さ
れることから、その直前では微分値に急激な変化を抑制
できない場合もあり得る。差分値が非線形ながらも波形
生成系にフィードバックされている例と言える。
図である。この実施例の場合は、出力波形ｙｋの差分値
ｅが所定範囲（−Ｌ，Ｌ）を超えそうになると、超えた
分に応じて極ｒを生成するフィルタ（第２関数発生器２
００）の極であるｈを修正することによって極ｒの減少
率を弱め、差分値が急激に変化するのを防ぐ様にした。
即ち、第２関数発生器２００（ｒｋを決定するフィル
タ）において、値ｐｋの勾配が大き過ぎると、１次微分
値や２次微分値の変化が大きくなり過ぎるため、それを
防止した。これによって、続いて述べる脚式移動ロボッ
トの関節制御に利用するときも、関節駆動モータの回転
速度を超えることがない。但し、指定到達時刻が優先さ
れることから、その直前では微分値に急激な変化を抑制
できない場合もあり得る。差分値が非線形ながらも波形
生成系にフィードバックされている例と言える。
【００４３】図１９はこの発明の第１０実施例を示す説
明図であり、脚式移動ロボットの遊脚軌道生成に応用し
た例を示す。脚式移動ロボットでは同図に示す様に、脚
先端の移動パターンを決定してから、逆キネマティクス
計算によって関節の角度を求める場合が多い。この場
合、脚先端の移動パターン自体は加減速が緩やかな波形
になっていても、関節が伸び切った状態に近い姿勢にな
っていると、関節に過大な角速度や角加速度が発生しや
すい。そこでこの実施例の場合にはその不都合を防止し
た。
明図であり、脚式移動ロボットの遊脚軌道生成に応用し
た例を示す。脚式移動ロボットでは同図に示す様に、脚
先端の移動パターンを決定してから、逆キネマティクス
計算によって関節の角度を求める場合が多い。この場
合、脚先端の移動パターン自体は加減速が緩やかな波形
になっていても、関節が伸び切った状態に近い姿勢にな
っていると、関節に過大な角速度や角加速度が発生しや
すい。そこでこの実施例の場合にはその不都合を防止し
た。
【００４４】図２０はこの発明の第１１実施例で同様に
脚式移動ロボットの軌道生成に応用した例を示す説明図
である。この例では第３実施例に膝関節角速度の絶対値
をフィードバックして関節角速度が過大になるのを防止
した。即ち、第９実施例や第１０実施例でも同様である
が、この発明に係る関数発生器の出力は滑らかであって
も、脚式移動ロボットに応用するとき、脚式移動ロボッ
トが構造的に非線形であることから、例えば変位加速度
は必ずしも期待した通りの滑らかさを持たない。そこで
この実施例では、第１０実施例を更に発展させ、関節角
速度の絶対値をフィードバックした。具体的には、図示
の様な不感帯特性を与えた関節角速度絶対値にゲインＫ
と極ｒを乗じた値を、関数発生器１００の状態変数に加
える。尚、指定到達時刻が優先されることから、その時
刻付近になるとフィードバック制御値は殆ど零となり、
第１０実施例と同様に場合により角速度変化が大きいま
まとなる。
脚式移動ロボットの軌道生成に応用した例を示す説明図
である。この例では第３実施例に膝関節角速度の絶対値
をフィードバックして関節角速度が過大になるのを防止
した。即ち、第９実施例や第１０実施例でも同様である
が、この発明に係る関数発生器の出力は滑らかであって
も、脚式移動ロボットに応用するとき、脚式移動ロボッ
トが構造的に非線形であることから、例えば変位加速度
は必ずしも期待した通りの滑らかさを持たない。そこで
この実施例では、第１０実施例を更に発展させ、関節角
速度の絶対値をフィードバックした。具体的には、図示
の様な不感帯特性を与えた関節角速度絶対値にゲインＫ
と極ｒを乗じた値を、関数発生器１００の状態変数に加
える。尚、指定到達時刻が優先されることから、その時
刻付近になるとフィードバック制御値は殆ど零となり、
第１０実施例と同様に場合により角速度変化が大きいま
まとなる。
【００４５】尚、上記から明らかな如く、いずれの実施
例においても入力波形としては初期時刻から最終目標値
にステップ状に変化する入力、入力現在値から最終目標
値にランプ状に変化する入力、入力現在値からある中間
目標値にステップ状に変化し、所定時間後に最終目標値
にステップ状に変化する入力、一旦最終目標値を超える
様に変化する入力、折れ線状の入力、インパルス波形入
力など種々のものを与えることができる。
例においても入力波形としては初期時刻から最終目標値
にステップ状に変化する入力、入力現在値から最終目標
値にランプ状に変化する入力、入力現在値からある中間
目標値にステップ状に変化し、所定時間後に最終目標値
にステップ状に変化する入力、一旦最終目標値を超える
様に変化する入力、折れ線状の入力、インパルス波形入
力など種々のものを与えることができる。
【００４６】また、第５、第６実施例で第２、第３の関
数発生器を設ける例を示したが、第２または第４実施例
においても同様に第２、第３の関数発生器を設けて時定
数Ｔ自体を決定しても良い。即ち、初期値がＴ０であっ
て、最終目標値がほぼ０である波形を第２、第３の関数
発生器に入力し、その出力を時定数Ｔの値としても良
い。
数発生器を設ける例を示したが、第２または第４実施例
においても同様に第２、第３の関数発生器を設けて時定
数Ｔ自体を決定しても良い。即ち、初期値がＴ０であっ
て、最終目標値がほぼ０である波形を第２、第３の関数
発生器に入力し、その出力を時定数Ｔの値としても良
い。
【００４７】また、上記において、応用例として脚式移
動ロボットの遊脚軌道生成のみを示したが、それに限ら
れるものではなく、自動走行車など他の形態の移動体の
軌道生成に応用しても良く、あるいは据え付け形の産業
ロボットのマニピュレータの軌道生成に応用しても良
い。
動ロボットの遊脚軌道生成のみを示したが、それに限ら
れるものではなく、自動走行車など他の形態の移動体の
軌道生成に応用しても良く、あるいは据え付け形の産業
ロボットのマニピュレータの軌道生成に応用しても良
い。
【００４８】
【発明の効果】請求項１項にあっては、ある目標波形に
対応する出力値を発生するデジタルフィルタを備えた関
数発生器において、前記出力値が前記目標波形に到達す
べき時刻を予め指定する到達時刻指定手段、及び前記指
定到達時刻までの残り時間に応じ、前記デジタルフィル
タのｚ平面上の少なくとも１つの極を徐々に零に近づけ
て前記指定到達時刻またはその直前に消滅させる特性変
更手段、を備え、よって前記指定到達時刻に前記目標波
形に少なくとも近似する前記出力値を得るように構成し
たので、現在値から目標値に指定到達時刻に有限時間で
完全に一致すると共に、滑らかに変化する出力を得るこ
とができ、更には途中で指定到達時刻や目標値を任意に
変更することができる。
対応する出力値を発生するデジタルフィルタを備えた関
数発生器において、前記出力値が前記目標波形に到達す
べき時刻を予め指定する到達時刻指定手段、及び前記指
定到達時刻までの残り時間に応じ、前記デジタルフィル
タのｚ平面上の少なくとも１つの極を徐々に零に近づけ
て前記指定到達時刻またはその直前に消滅させる特性変
更手段、を備え、よって前記指定到達時刻に前記目標波
形に少なくとも近似する前記出力値を得るように構成し
たので、現在値から目標値に指定到達時刻に有限時間で
完全に一致すると共に、滑らかに変化する出力を得るこ
とができ、更には途中で指定到達時刻や目標値を任意に
変更することができる。
【００４９】請求項２項にあっては、前記デジタルフィ
ルタは少なくとも２つの極を持つと共に、前記特性変更
手段は、前記２つの極の全てを徐々に零に近づけて前記
指定到達時刻またはその直前に消滅させるように構成し
たので、前記した効果に加えて、より高次の微分値まで
滑らかにして目標値に一致させることができる。
ルタは少なくとも２つの極を持つと共に、前記特性変更
手段は、前記２つの極の全てを徐々に零に近づけて前記
指定到達時刻またはその直前に消滅させるように構成し
たので、前記した効果に加えて、より高次の微分値まで
滑らかにして目標値に一致させることができる。
【００５０】
【００５１】
【００５２】請求項３項にあっては、前記関数発生器が
第２の関数発生器を備えてなり、前記特性変更手段は、
前記第２の関数発生器の出力値に基づいて前記極の配置
を変更するように構成したので、前記した効果に加え
て、波形の滑らかさを保ちながら、指定到達時刻や目標
値の変更を一層容易に行うことができる。
第２の関数発生器を備えてなり、前記特性変更手段は、
前記第２の関数発生器の出力値に基づいて前記極の配置
を変更するように構成したので、前記した効果に加え
て、波形の滑らかさを保ちながら、指定到達時刻や目標
値の変更を一層容易に行うことができる。
【００５３】請求項４項にあっては、前記関数発生器が
更に第ｎ（２≦ｎ＜ｍ）までの関数発生器を備えてな
り、前記特性変更手段は、第ｎ＋１＜ｍの関数発生器の
出力値に基づいて前記極の配置を変更するよう構成した
ので、前記した効果に加えて、波形の一層の滑らかさを
保ちながら、指定到達時刻や目標値の変更を一層容易に
行うことができる。
更に第ｎ（２≦ｎ＜ｍ）までの関数発生器を備えてな
り、前記特性変更手段は、第ｎ＋１＜ｍの関数発生器の
出力値に基づいて前記極の配置を変更するよう構成した
ので、前記した効果に加えて、波形の一層の滑らかさを
保ちながら、指定到達時刻や目標値の変更を一層容易に
行うことができる。
【００５４】
【００５５】請求項５項にあっては、前記関数発生器が
リミッタを備えるように構成したので、その出力をロボ
ットの軌道生成などに利用するときも、駆動モータの最
大回転速度以下の速度に抑制することができる。
リミッタを備えるように構成したので、その出力をロボ
ットの軌道生成などに利用するときも、駆動モータの最
大回転速度以下の速度に抑制することができる。
【００５６】請求項６項にあっては、前記特性変更手段
は、前記出力値、より具体的には出力波形の差分値に応
じて前記極の減少率を変更するように構成したので、前
記した効果に加えて、滑らかに連続して有限時間に指定
到達時刻に目標値に完全に一致する出力を一層的確に得
ることができる。
は、前記出力値、より具体的には出力波形の差分値に応
じて前記極の減少率を変更するように構成したので、前
記した効果に加えて、滑らかに連続して有限時間に指定
到達時刻に目標値に完全に一致する出力を一層的確に得
ることができる。
【００５７】請求項７項にあっては、前記目標波形が多
リンク機構のある部位の移動パターンを示す値であり、
前記移動パターンを示す値に基づいて前記多リンク機構
のある関節の角速度を決定するものであると共に、前記
特性変更手段は、前記決定されたある関節の角速度に基
づいて前記極の配置の変更量を修正するように構成した
ので、脚式移動ロボットなど構造的に非線形なものであ
っても、それを良く補償することができて変位速度など
を抑制することができ、制御値を効果的に決定すること
ができる。
リンク機構のある部位の移動パターンを示す値であり、
前記移動パターンを示す値に基づいて前記多リンク機構
のある関節の角速度を決定するものであると共に、前記
特性変更手段は、前記決定されたある関節の角速度に基
づいて前記極の配置の変更量を修正するように構成した
ので、脚式移動ロボットなど構造的に非線形なものであ
っても、それを良く補償することができて変位速度など
を抑制することができ、制御値を効果的に決定すること
ができる。
【００５８】請求項８項にあっては、前記目標波形が多
リンク機構のある部位の移動パターンを示す値であり、
前記移動パターンを示す値に基づいて前記多リンク機構
のある関節の角速度を決定するものであると共に、前記
特性変更手段は、前記決定されたある関節の角速度に基
づいて前記関数発生器の特性または状態変数の値を変更
または修正するようにしたので、脚式移動ロボットなど
構造的に非線形なものであっても、一層滑らかな動作を
実現することができる。
リンク機構のある部位の移動パターンを示す値であり、
前記移動パターンを示す値に基づいて前記多リンク機構
のある関節の角速度を決定するものであると共に、前記
特性変更手段は、前記決定されたある関節の角速度に基
づいて前記関数発生器の特性または状態変数の値を変更
または修正するようにしたので、脚式移動ロボットなど
構造的に非線形なものであっても、一層滑らかな動作を
実現することができる。
【図１】この発明に係る指定時刻到達関数発生器をその
入出力特性を中心に示す説明図である。
入出力特性を中心に示す説明図である。
【図２】図１の関数発生器における極の操作をｚ平面で
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図３】図１の関数発生器における極の操作に使用する
係数の特性を示す説明図である。
係数の特性を示す説明図である。
【図４】図１の関数発生器における極の操作を説明する
フロー・チャートである。
フロー・チャートである。
【図５】図１の関数発生器より得られる出力をアナログ
波形で示す波形図である。
波形で示す波形図である。
【図６】この発明の第２実施例を示す説明図であり、図
１の関数発生器を１次遅れフィルタで実現した例を示す
説明図である。
１の関数発生器を１次遅れフィルタで実現した例を示す
説明図である。
【図７】図６に示した１次遅れフィルタをアナログ回路
で実現した例を示す回路図である。
で実現した例を示す回路図である。
【図８】図６ないし図７に示した第２実施例の動作を示
すフロー・チャートである。
すフロー・チャートである。
【図９】この発明の第３実施例を示す説明図であり、図
１の関数発生器を３段接続した例を示す説明図である。
１の関数発生器を３段接続した例を示す説明図である。
【図１０】図９に示した第３実施例の動作を示すフロー
・チャートである。
・チャートである。
【図１１】図９ないし図１０に示す第３実施例の関数発
生器により得られる出力をアナログ波形で示す波形図で
ある。
生器により得られる出力をアナログ波形で示す波形図で
ある。
【図１２】この発明の第４実施例を示す説明図であり、
図６に示した第２実施例の関数発生器を３段接続した例
を示す説明図である。
図６に示した第２実施例の関数発生器を３段接続した例
を示す説明図である。
【図１３】図１２の第４実施例をアナログ回路で実現し
た例を示す回路図である。
た例を示す回路図である。
【図１４】この発明の第５実施例を示す説明図であり、
第３実施例の構成において第２の関数発生器を追加し、
それにより極を決定する例を示す説明図である。
第３実施例の構成において第２の関数発生器を追加し、
それにより極を決定する例を示す説明図である。
【図１５】この発明の第６実施例を示す説明図であり、
第５実施例の構成において第３の関数発生器を追加し、
それにより極を決定する例を示す説明図である。
第５実施例の構成において第３の関数発生器を追加し、
それにより極を決定する例を示す説明図である。
【図１６】この発明の第７実施例を示す説明図であり、
第７実施例で使用するインパルス応答波形を示す波形図
である。
第７実施例で使用するインパルス応答波形を示す波形図
である。
【図１７】この発明の第８実施例を示す説明図であり、
第４実施例の構成にリミッタを加えた例を示す説明図で
ある。
第４実施例の構成にリミッタを加えた例を示す説明図で
ある。
【図１８】この発明の第９実施例を示す説明図で、この
発明に係る関数発生器の出力に不感帯を与えた例を示す
説明図である。
発明に係る関数発生器の出力に不感帯を与えた例を示す
説明図である。
【図１９】この発明の第１０実施例を示す説明図で、こ
の発明に係る関数発生器を脚式移動ロボットの遊脚軌道
生成に応用した例を示す説明図である。
の発明に係る関数発生器を脚式移動ロボットの遊脚軌道
生成に応用した例を示す説明図である。
【図２０】この発明の第１１実施例を示す説明図で、図
１９に示した第１０実施例と同様にこの発明に係る関数
発生器を脚式移動ロボットの遊脚軌道生成に応用した例
を示す説明図である。
１９に示した第１０実施例と同様にこの発明に係る関数
発生器を脚式移動ロボットの遊脚軌道生成に応用した例
を示す説明図である。
１０，１００，２００，３００ ＩＩＲ形デジタルフィ
ルタ（関数発生器） ２０ 一時遅れフィルタ
ルタ（関数発生器） ２０ 一時遅れフィルタ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 17/04 635 H03H 17/04 633 G06F 1/02
Claims (8)
- 【請求項１】 ある目標波形に対応する出力値を発生す
るデジタルフィルタを備えた関数発生器において、 ａ．前記出力値が前記目標波形に到達すべき時刻を予め
指定する到達時刻指定手段、 及び ｂ．前記指定到達時刻までの残り時間に応じ、前記デジ
タルフィルタのｚ平面上 の少なくとも１つの極を徐々に
零に近づけて前記指定到達時刻またはその直 前に消滅さ
せる特性変更手段、 を備え、よって前記指定到達時刻に前記目標波形に少な
くとも近似する前記出力値を得るようにしたことを特徴
とする指定時刻到達関数発生器。 - 【請求項２】 前記デジタルフィルタは少なくとも２つ
の極を持つと共に、前記特性変更手段は、前記２つの極
の全てを徐々に零に近づけて前記指定到達時刻またはそ
の直前に消滅させるようにしたことを特徴とする請求項
１項記載の指定時刻到達関数発生器。 - 【請求項３】 前記関数発生器が第２の関数発生器を備
えてなり、前記特性変更手段は、前記第２の関数発生器
の出力値に基づいて前記極の配置を変更するようにした
ことを特徴とする請求項１項または２項記載の指定時刻
到達関数発生器。 - 【請求項４】 前記関数発生器が更に第ｎ（２≦ｎ＜
ｍ）までの関数発生器を備えてなり、前記特性変更手段
は、第ｎ＋１＜ｍの関数発生器の出力値に基づいて前記
極の配置を変更するようにしたことを特徴とする請求項
３項記載の指定時刻到達関数発生器。 - 【請求項５】 前記関数発生器がリミッタを備えること
を特徴とする請求項１項から４項のいずれかに記載の指
定時刻到達関数発生器。 - 【請求項６】 前記特性変更手段は、前記出力値に応じ
て前記極の減少率を変更するようにしたことを特徴とす
る請求項１項から５項のいずれかに記載の指定時刻到達
関数発生器。 - 【請求項７】 前記目標波形が多リンク機構のある部位
の移動パターンを示 す値であり、前記移動パターンを示
す値に基づいて前記多リンク機構のある関節の角速度を
決定するものであると共に、前記特性変更手段は、前記
決定されたある関節の角速度に基づいて前記極の配置の
変更量を修正するようにしたことを特徴とする請求項１
項から６項のいずれかに記載の指定時刻到達関数発生
器。 - 【請求項８】 前記目標波形が多リンク機構のある部位
の移動パターンを示す値であり、前記移動パターンを示
す値に基づいて前記多リンク機構のある関節の角速度を
決定するものであると共に、前記特性変更手段は、前記
決定されたある関節の角速度に基づいて前記関数発生器
の特性または状態変数の値を変更または修正するように
したことを特徴とする請求項１項から６項のいずれかに
記載の指定時刻到達関数発生器。
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