JP3295102B2 - 等価外乱補償方法 - Google Patents
等価外乱補償方法Info
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- JP3295102B2 JP3295102B2 JP10841191A JP10841191A JP3295102B2 JP 3295102 B2 JP3295102 B2 JP 3295102B2 JP 10841191 A JP10841191 A JP 10841191A JP 10841191 A JP10841191 A JP 10841191A JP 3295102 B2 JP3295102 B2 JP 3295102B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は制御対象の入力と状態量
とから外乱を推定する等価外乱オブザーバに係る等価外
乱補償方法に関するものである。
とから外乱を推定する等価外乱オブザーバに係る等価外
乱補償方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、制御対象の中に積分要素が含ま
れる場合の等価外乱補償値を求めるためには、積分要素
の積分定数のノミナル値を使って、積分演算を行われて
いる。この積分演算は、数学的にも明らかなように積分
の初期値および積分演算による誤差の蓄積という問題が
あって、厳密な積分演算を実行することは困難であるこ
とから、実用上では近以積分演算として、例えば一次遅
れフイルタ演算に置換して処理していた。
れる場合の等価外乱補償値を求めるためには、積分要素
の積分定数のノミナル値を使って、積分演算を行われて
いる。この積分演算は、数学的にも明らかなように積分
の初期値および積分演算による誤差の蓄積という問題が
あって、厳密な積分演算を実行することは困難であるこ
とから、実用上では近以積分演算として、例えば一次遅
れフイルタ演算に置換して処理していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述した如くに、制御
対象がある状態から動作を始めるときは、その時点での
初期値を正確に入力してやらなければならない。また動
作が長時間にわたると、積分演算による僅かの積分誤差
が少しずつ蓄積して、この値が制御にオフセットとして
残り、正しい動作を続行することができなくなるため、
そのオフセット値を適時リセットしたり、常時誤差をみ
こしてその分を減算処理したりするという補正が必要で
あった。このため、実用面において試行錯誤による調整
や、積分演算を一次遅れフイルタで近以演算させようと
すると、一次遅れフイルタの定数の選定が課題となる。
対象がある状態から動作を始めるときは、その時点での
初期値を正確に入力してやらなければならない。また動
作が長時間にわたると、積分演算による僅かの積分誤差
が少しずつ蓄積して、この値が制御にオフセットとして
残り、正しい動作を続行することができなくなるため、
そのオフセット値を適時リセットしたり、常時誤差をみ
こしてその分を減算処理したりするという補正が必要で
あった。このため、実用面において試行錯誤による調整
や、積分演算を一次遅れフイルタで近以演算させようと
すると、一次遅れフイルタの定数の選定が課題となる。
【０００４】かような点に鑑み、本出願人は、先に平成
２年４月２７日付の特許出願「電動機制御装置」を提案
しているところである。ここでは、これを以下に先の提
案として援用する。その先の提案における技術思想を表
す一例は図５の如く示される。
２年４月２７日付の特許出願「電動機制御装置」を提案
しているところである。ここでは、これを以下に先の提
案として援用する。その先の提案における技術思想を表
す一例は図５の如く示される。
【０００５】すなわち、先の提案に示された第１図を簡
単化したものが図５である。図５において、１は安定化
装置、２は駆動側モータ21，捩りシャフト22および負荷
23を主構成とする制御対象、３は加減速調整器、4A,4B,
4Cはリミッタ、５はフィードフォワード補償部、6A,6B
は等価外乱補償部、７は逆函数ブロック、８は非干渉ブ
ロックである。
単化したものが図５である。図５において、１は安定化
装置、２は駆動側モータ21，捩りシャフト22および負荷
23を主構成とする制御対象、３は加減速調整器、4A,4B,
4Cはリミッタ、５はフィードフォワード補償部、6A,6B
は等価外乱補償部、７は逆函数ブロック、８は非干渉ブ
ロックである。
【０００６】また、ω＊は指令入力、ω1 ＊は速度指
令、ｅは偏差、ωM は電動側速度、θは捩り、ＴL は負
荷外乱、ωLは負荷側速度である。さらに符号中、ＫC
は捩りバネ系数、Ｊは慣性、Ｄは粘性系数、Ｓはラプラ
ス演算子である。さらにまた、符号に付したＮはノミナ
ル値を表している。ここに、外乱ＴDLは負荷外乱やパラ
メータ変動等の全てを含めた等価外乱と見倣すことがで
きるものである。
令、ｅは偏差、ωM は電動側速度、θは捩り、ＴL は負
荷外乱、ωLは負荷側速度である。さらに符号中、ＫC
は捩りバネ系数、Ｊは慣性、Ｄは粘性系数、Ｓはラプラ
ス演算子である。さらにまた、符号に付したＮはノミナ
ル値を表している。ここに、外乱ＴDLは負荷外乱やパラ
メータ変動等の全てを含めた等価外乱と見倣すことがで
きるものである。
【０００７】かかる図５は、先の提案の明細書で詳細説
明されているためここでは上記符号説明にとどめるが、
ＦＣＡＮ部においては、フイルタを通したＴDLN は等価
外乱オブザーバを構成し、これを帰還することにより、
等価外乱補償手段を施したものである。
明されているためここでは上記符号説明にとどめるが、
ＦＣＡＮ部においては、フイルタを通したＴDLN は等価
外乱オブザーバを構成し、これを帰還することにより、
等価外乱補償手段を施したものである。
【０００８】ここで、先の提案における第１図に関係す
る式３を変形すると、式の如くである。 ＴDL＝（△ω′／Ｓ）・ＫCN−（ＪLNＳ＋ＤLN）・ωL …………………
る式３を変形すると、式の如くである。 ＴDL＝（△ω′／Ｓ）・ＫCN−（ＪLNＳ＋ＤLN）・ωL …………………
【０００９】そして、かような式を忠実に実行する
と、〔（△ω′／Ｓ）・ＫCN〕の積分演算をしなければ
ならない。そのためには、初期値をとり込まない限り、
正確な積分演算を実行し得ない。一般に完全積分演算は
実行することが難しいと言われるのは、これらのため、
積分演算値が不正確になるためである。そこで、一般的
には積分演算を近以演算として一次遅れフイルタしとて
計算することがよく行われている。
と、〔（△ω′／Ｓ）・ＫCN〕の積分演算をしなければ
ならない。そのためには、初期値をとり込まない限り、
正確な積分演算を実行し得ない。一般に完全積分演算は
実行することが難しいと言われるのは、これらのため、
積分演算値が不正確になるためである。そこで、一般的
には積分演算を近以演算として一次遅れフイルタしとて
計算することがよく行われている。
【００１０】これは、（１／Ｓ）の積分演算の代わり
に、次式の一次遅れフイルタ演算に置換すると、式と
なる。 〔Ｔ／（１＋ＴＳ）〕＝１／〔（１／Ｔ）；Ｓ〕 ≒１／Ｓ ……………………………… 故に〔（１／Ｔ）≪Ｓ〕したがって（Ｔ≫Ｓ）である。
これより、積分時定数Ｔを系の動作周波数に対して大き
な値に選定すれば、等価積分演算となる。
に、次式の一次遅れフイルタ演算に置換すると、式と
なる。 〔Ｔ／（１＋ＴＳ）〕＝１／〔（１／Ｔ）；Ｓ〕 ≒１／Ｓ ……………………………… 故に〔（１／Ｔ）≪Ｓ〕したがって（Ｔ≫Ｓ）である。
これより、積分時定数Ｔを系の動作周波数に対して大き
な値に選定すれば、等価積分演算となる。
【００１１】したがって、〔ＫC ・（１／Ｓ）・△
ω′〕を〔ＫC ・Ｔ（１＋ＴＳ）・△ω′〕と置換えす
ることにより、一般に近以計算されていた。ところで、
図５におけるＦＣＡＮブロックを変形すれば、図６の如
く示すことができる。
ω′〕を〔ＫC ・Ｔ（１＋ＴＳ）・△ω′〕と置換えす
ることにより、一般に近以計算されていた。ところで、
図５におけるＦＣＡＮブロックを変形すれば、図６の如
く示すことができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そして、かかる図６およ
び式の演算式より、図１に示すようにブロック変換で
きるため、すなわちこのブロックによれば前述した如き
積分演算を解消することができる。これをさらに作用で
詳述する。
び式の演算式より、図１に示すようにブロック変換で
きるため、すなわちこのブロックによれば前述した如き
積分演算を解消することができる。これをさらに作用で
詳述する。
【００１３】
【作用】ここで、制御対象の中に積分演算ブロックがあ
る基本ブロック図として、図５のＦＣＡＮブロックを簡
略化して示した図２を参照して説明する。すなわち、制
御対象２の中に積分演算があるときは、制御対象の入力
Ｕと状態量Ｘがら外乱Ｔを推定するために、制御変数の
ノミナル値をそれぞれＫN,ＪN,ＤN として、外乱推定値
ＴD は次式で表せる。
る基本ブロック図として、図５のＦＣＡＮブロックを簡
略化して示した図２を参照して説明する。すなわち、制
御対象２の中に積分演算があるときは、制御対象の入力
Ｕと状態量Ｘがら外乱Ｔを推定するために、制御変数の
ノミナル値をそれぞれＫN,ＪN,ＤN として、外乱推定値
ＴD は次式で表せる。
【００１４】 Ｕ・（ＫCN／Ｓ）−（ＪN Ｓ＋ＤN ）Ｘ＝ＴD ……………………… これをブロック化すると、図２の如くとなる。このと
き、積分（１／Ｓ）は前述したように簡単に積分演算が
実現できなく、外乱推定オブザーバの出力Ｙまでの計算
を式化する。 Ｙ＝（Ｓ／ＫN ）ＴD ＝（Ｓ／ＫN ）〔Ｕ・（ＫCN／Ｓ）−（ＪN Ｓ＋Ｄ）・Ｘ〕 ＝Ｕ−〔（Ｓ／Ｋ）（ＪN Ｓ＋ＤN ）Ｘ〕……… したがって、式とすれば、積分演算をしなくてすむ。
き、積分（１／Ｓ）は前述したように簡単に積分演算が
実現できなく、外乱推定オブザーバの出力Ｙまでの計算
を式化する。 Ｙ＝（Ｓ／ＫN ）ＴD ＝（Ｓ／ＫN ）〔Ｕ・（ＫCN／Ｓ）−（ＪN Ｓ＋Ｄ）・Ｘ〕 ＝Ｕ−〔（Ｓ／Ｋ）（ＪN Ｓ＋ＤN ）Ｘ〕……… したがって、式とすれば、積分演算をしなくてすむ。
【００１５】これをブロック化すると、図３の通りとな
る。このブロックにおいては、制御対象の外乱を推定す
るために、印加量の入力Ｕは直接にとり込み、また状態
量Ｘは制御対象の入力までの伝達関数の逆関数を掛算し
たものを加算処理することで求めることができる。こう
することにより、図３に示した場合のような完全積分系
（１／Ｓ）の演算をしなくてよく、また一次遅れフイル
タに置換することもなく、外乱推定の出力Ｙが得られ
る。
る。このブロックにおいては、制御対象の外乱を推定す
るために、印加量の入力Ｕは直接にとり込み、また状態
量Ｘは制御対象の入力までの伝達関数の逆関数を掛算し
たものを加算処理することで求めることができる。こう
することにより、図３に示した場合のような完全積分系
（１／Ｓ）の演算をしなくてよく、また一次遅れフイル
タに置換することもなく、外乱推定の出力Ｙが得られ
る。
【００１６】
【実施例】本発明の一実施例として、電動機と負荷との
間に、いわゆる捩り系が存在する場合の捩り振動制御方
式のものを示す。図４は図５に類して示した本発明が適
用された一実施例を示す。すなわち、負荷側の捩り角か
ら負荷側速度ωL 制御対象についての第２の等価外乱補
償手段に適用した場合である。
間に、いわゆる捩り系が存在する場合の捩り振動制御方
式のものを示す。図４は図５に類して示した本発明が適
用された一実施例を示す。すなわち、負荷側の捩り角か
ら負荷側速度ωL 制御対象についての第２の等価外乱補
償手段に適用した場合である。
【００１７】ここで、第２の補償出力の△ωの点には物
理的に帰還できないため、駆動側モータのトルク指令に
相当するＴ＊の個所に帰還させてなるものである。な
お、ここへ帰還するためには、駆動側モータの伝達関数
の逆函数ブロック７を通して行う先の提案と同様である
ことは言うまでもない。
理的に帰還できないため、駆動側モータのトルク指令に
相当するＴ＊の個所に帰還させてなるものである。な
お、ここへ帰還するためには、駆動側モータの伝達関数
の逆函数ブロック７を通して行う先の提案と同様である
ことは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上詳細説明した如く本発明によれば、
従来の制御対象の中に積分要素があるシステムの等価外
乱補償演算における何らかの近以積分演算による処理、
さらには積分初期値，積分誤差によりオフセット処理等
の煩わしさからも解放され、積分演算をしなくてすむア
ルゴリズムでプログラム構成し得る格別な方法を提供で
きる。また簡単化された演算方式により、処理時間・制
御精度も向上でき、実用上の効果は顕著である。
従来の制御対象の中に積分要素があるシステムの等価外
乱補償演算における何らかの近以積分演算による処理、
さらには積分初期値，積分誤差によりオフセット処理等
の煩わしさからも解放され、積分演算をしなくてすむア
ルゴリズムでプログラム構成し得る格別な方法を提供で
きる。また簡単化された演算方式により、処理時間・制
御精度も向上でき、実用上の効果は顕著である。
【００１９】
【図１】図１は本発明の解決手段の説明のため示したブ
ロック変換図である。
ロック変換図である。
【図２】図２は制御対象の中に積分演算ブロックが含ま
れる基本ブロックを示した図である。
れる基本ブロックを示した図である。
【図３】図３は本発明の作用効果の理解を容易にするた
め示した図である。
め示した図である。
【図４】図４は図５に類して示した本発明の一実施例の
系統図である。
系統図である。
【図５】図５は本出願人提案済の一例を説明するため示
した系統図である。
した系統図である。
【図６】図６は図５におけるＦＣＡＮブロックを変形し
た図である。
た図である。
【００２０】
１ 安定化装置 ２ 制御対象 ３ 加減速調整器 4A リミッタ 4B リミッタ 4C リミッタ ５ フィードフォワード補償部 6A 等価外乱補償部 6B 等価外乱補償部 ７ 逆函数ブロック ８ 非干渉ブロック ω＊ 指令入力 ωM 電動側速度 θ 捩り ωL 負荷側速度 Ｊ 慣性 Ｄ 粘性係数 Ｓ ラブラス演算子 ＴDL 外乱 Ｕ 入力 Ｘ 状態量 Ｔ 外乱 Ｙ 出力 ＴD 外乱推進値
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 13/02 G05B 13/04 G05B 11/36 501
Claims (1)
- 【請求項１】 制御対象への負荷外乱の入力位置の前段
にある制御対象要素が積分要素で構成される制御系で、 前記制御対象の印加入力値と、該制御対象の出力量に該
制御対象の伝達関数の逆関数を掛け算した値との差を求
め 、 該差値を印加入力の前段に加算することを特徴とする等
価外乱補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10841191A JP3295102B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 等価外乱補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10841191A JP3295102B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 等価外乱補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04315202A JPH04315202A (ja) | 1992-11-06 |
| JP3295102B2 true JP3295102B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=14484076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10841191A Expired - Fee Related JP3295102B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 等価外乱補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295102B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3304669B2 (ja) * | 1995-03-17 | 2002-07-22 | 神鋼電機株式会社 | 制御補償器 |
| US20100302526A1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-12-02 | Nikon Corporation | Drive control method for moving body, exposure method, robot control method, drive control apparatus, exposure apparatus and robot apparatus |
| JP2011130564A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Hitachi Ltd | パワー半導体スイッチ素子の保護装置および保護方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2521259B2 (ja) * | 1986-05-30 | 1996-08-07 | 三菱重工業株式会社 | 制御系補完装置 |
| JPH0738127B2 (ja) * | 1987-08-18 | 1995-04-26 | 潔 大石 | ロバスト制御装置 |
| JP2824576B2 (ja) * | 1987-09-04 | 1998-11-11 | 株式会社日立製作所 | サーボ制御装置 |
| JPH0325505A (ja) * | 1989-06-22 | 1991-02-04 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 多機能形制御装置 |
| JP2552552B2 (ja) * | 1989-08-12 | 1996-11-13 | 株式会社ミツトヨ | 外乱トルク補償装置 |
| JPH03155383A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-07-03 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置 |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP10841191A patent/JP3295102B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04315202A (ja) | 1992-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |