JP3454942B2 - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
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- JP3454942B2 JP3454942B2 JP28852294A JP28852294A JP3454942B2 JP 3454942 B2 JP3454942 B2 JP 3454942B2 JP 28852294 A JP28852294 A JP 28852294A JP 28852294 A JP28852294 A JP 28852294A JP 3454942 B2 JP3454942 B2 JP 3454942B2
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- current
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置制御装置に係り、
詳しくは、ＯＤＤ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉ
ｖｅ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、
ロボット及びスキャナ等の位置決め制御技術に適用する
ことができ、特に、速度センサを用いずに位置センサか
らの位置信号と電流センサからの電流信号から外乱を推
定し、推定外乱をフィードバックすることにより、外
乱、制御系の定数変動を抑圧することができるととも
に、２次系ローパスフィルタを付加して外乱推定オブザ
ーバの動作範囲を限定し、微分項を含まない外乱推定オ
ブザーバとすることにより、機械共振及びノイズに伴う
外乱推定オブザーバへの悪影響を抑えることができる
他、高速化及び低コスト化を実現することができる位置
制御装置に関する。
詳しくは、ＯＤＤ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉ
ｖｅ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、
ロボット及びスキャナ等の位置決め制御技術に適用する
ことができ、特に、速度センサを用いずに位置センサか
らの位置信号と電流センサからの電流信号から外乱を推
定し、推定外乱をフィードバックすることにより、外
乱、制御系の定数変動を抑圧することができるととも
に、２次系ローパスフィルタを付加して外乱推定オブザ
ーバの動作範囲を限定し、微分項を含まない外乱推定オ
ブザーバとすることにより、機械共振及びノイズに伴う
外乱推定オブザーバへの悪影響を抑えることができる
他、高速化及び低コスト化を実現することができる位置
制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の一般的な位置制御装置の構
成を示すブロック図である。従来の位置制御装置におい
ては、まず、減算器１００１では、目標位置ｘr と位置
信号ｘs が比較され、この目標位置ｘr と位置信号ｘs
の比較結果から位置誤差信号ｅが求められ出力される。
この減算器１００１から出力された位置誤差信号ｅは、
コントローラ１００２に入力され、コントローラ１００
２では、入力した位置誤差信号ｅに位相補償及びゲイン
調整を行って操作量となる操作電流ｉ c を出力する。
成を示すブロック図である。従来の位置制御装置におい
ては、まず、減算器１００１では、目標位置ｘr と位置
信号ｘs が比較され、この目標位置ｘr と位置信号ｘs
の比較結果から位置誤差信号ｅが求められ出力される。
この減算器１００１から出力された位置誤差信号ｅは、
コントローラ１００２に入力され、コントローラ１００
２では、入力した位置誤差信号ｅに位相補償及びゲイン
調整を行って操作量となる操作電流ｉ c を出力する。
【０００３】次に、コントローラ１００２から出力され
た操作電流ｉc は、ドライブアンプ１００３に入力さ
れ、ドライブアンプ１００３では、入力した操作電流ｉ
c を基にアクチュエータ駆動電流ｉが求められ出力され
る。アクチュエータ駆動電流ｉは、アクチュエータ１０
０４に入力され、アクチュエータ１００４では、入力し
たアクチュエータ駆動電流ｉを基に駆動される。
た操作電流ｉc は、ドライブアンプ１００３に入力さ
れ、ドライブアンプ１００３では、入力した操作電流ｉ
c を基にアクチュエータ駆動電流ｉが求められ出力され
る。アクチュエータ駆動電流ｉは、アクチュエータ１０
０４に入力され、アクチュエータ１００４では、入力し
たアクチュエータ駆動電流ｉを基に駆動される。
【０００４】そして、入力したアクチュエータ駆動電流
を基に駆動されるアクチュエータ１００４の位置ｘは、
位置検出部１００５によって検出され、位置検出部１０
０５では、検出したアクチュエータ１００４の位置ｘに
対応する位置信号ｘs を出力する。次に、ロバスト性能
を向上させるための制御を行うためにコントローラ設計
を行うロバストサーボシステムについては、例えば特開
平３−１４４７０２号公報で報告されたものが挙げられ
る。
を基に駆動されるアクチュエータ１００４の位置ｘは、
位置検出部１００５によって検出され、位置検出部１０
０５では、検出したアクチュエータ１００４の位置ｘに
対応する位置信号ｘs を出力する。次に、ロバスト性能
を向上させるための制御を行うためにコントローラ設計
を行うロバストサーボシステムについては、例えば特開
平３−１４４７０２号公報で報告されたものが挙げられ
る。
【０００５】この従来のロバストサーボシステムでは、
２自由度制御系として出力ｙを入力とする第１の系
ＣA 、出力ｙと目標指令値ｒを入力とする第２の系Ｃa
からなり、自由パラメータＱ、目標値応答特性Ｇryよ
り、次の（１），（２）式の如く、
２自由度制御系として出力ｙを入力とする第１の系
ＣA 、出力ｙと目標指令値ｒを入力とする第２の系Ｃa
からなり、自由パラメータＱ、目標値応答特性Ｇryよ
り、次の（１），（２）式の如く、
【０００６】
【数１】
【０００７】
【数２】
【０００８】構成することにより、２自由度構造を有す
る位置決めサーボ系を構成することができるので、速度
検出器のみならず速度ループそのものを必要としないロ
バストサーボ系を実現することができるという利点を有
する。次に、オブザーバで共振成分を取り出してフィー
ドバックすることにより、共振の影響を抑えようとする
光ディスク装置については、例えば特開平５−３０３４
２８号公報で報告されたものが挙げられる。
る位置決めサーボ系を構成することができるので、速度
検出器のみならず速度ループそのものを必要としないロ
バストサーボ系を実現することができるという利点を有
する。次に、オブザーバで共振成分を取り出してフィー
ドバックすることにより、共振の影響を抑えようとする
光ディスク装置については、例えば特開平５−３０３４
２８号公報で報告されたものが挙げられる。
【０００９】この従来の光ディスク装置では、目標トラ
ックからの位置誤差信号をバンドパスフィルタにかけて
アクチュエータの共振成分のみを取り出し、ドライブア
ンプから出力されるアクチュエータ駆動電流とともに、
共振特性のみをモデルとしたオブザーバに入力して共振
成分の疑似速度信号を得て、これをフィードバックする
ように構成することにより、減衰率を大きくして、共振
点のピークゲインを低下させることができるという利点
を有する。
ックからの位置誤差信号をバンドパスフィルタにかけて
アクチュエータの共振成分のみを取り出し、ドライブア
ンプから出力されるアクチュエータ駆動電流とともに、
共振特性のみをモデルとしたオブザーバに入力して共振
成分の疑似速度信号を得て、これをフィードバックする
ように構成することにより、減衰率を大きくして、共振
点のピークゲインを低下させることができるという利点
を有する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記したようなＰＩＤ
コントローラによる従来の位置制御装置では、摩擦や傾
き等による外乱が加わった場合、偏差を減らすために低
い周波数の増幅率を大きくすると、制御系全体が不安定
になってしまうため、出力位置に直接外乱の影響が現れ
てしまったり、偏差が生じてしまうという問題があっ
た。
コントローラによる従来の位置制御装置では、摩擦や傾
き等による外乱が加わった場合、偏差を減らすために低
い周波数の増幅率を大きくすると、制御系全体が不安定
になってしまうため、出力位置に直接外乱の影響が現れ
てしまったり、偏差が生じてしまうという問題があっ
た。
【００１１】また、外乱を抑圧する目的でＰＩコントロ
ーラにより低域周波数のゲインを大きくする方法も挙げ
られるが、この方法では、制御系が安定か不安定である
かの評価基準となる位相余有が小さくなるため、制御系
が不安定になり易いという問題があった。そこで、外乱
を推定する外乱推定オブザーバが提案されているが、こ
の外乱推定オブザーバを用いた従来技術では、速度セン
サからの速度信号と電流センサからの電流信号から外乱
を推定している。これについては、ロボット関係で報告
されているが、前述した図７の位置制御装置のように、
位置検出部１００５を用いて外乱を推定するものでは、
未だ報告されていない。
ーラにより低域周波数のゲインを大きくする方法も挙げ
られるが、この方法では、制御系が安定か不安定である
かの評価基準となる位相余有が小さくなるため、制御系
が不安定になり易いという問題があった。そこで、外乱
を推定する外乱推定オブザーバが提案されているが、こ
の外乱推定オブザーバを用いた従来技術では、速度セン
サからの速度信号と電流センサからの電流信号から外乱
を推定している。これについては、ロボット関係で報告
されているが、前述した図７の位置制御装置のように、
位置検出部１００５を用いて外乱を推定するものでは、
未だ報告されていない。
【００１２】次に、上記した特開平３−１４４７０２号
公報で報告された従来のロバストサーボシステムでは、
２自由度構造を有する位置決めサーボ系を構成するた
め、複雑なコントローラを用いなければならず、演算が
複雑になる等、高速化及び低コスト化の点で問題があっ
た。次に、特開平５−３０３４２８号公報で報告された
従来の光ディスク装置では、フィルタを通してオブザー
バから共振成分を取り出しフィードバックしているた
め、位相のずれによる発振の恐れがある等、制御系の安
定性の点で問題があった。
公報で報告された従来のロバストサーボシステムでは、
２自由度構造を有する位置決めサーボ系を構成するた
め、複雑なコントローラを用いなければならず、演算が
複雑になる等、高速化及び低コスト化の点で問題があっ
た。次に、特開平５−３０３４２８号公報で報告された
従来の光ディスク装置では、フィルタを通してオブザー
バから共振成分を取り出しフィードバックしているた
め、位相のずれによる発振の恐れがある等、制御系の安
定性の点で問題があった。
【００１３】そこで、本発明は、速度センサを用いずに
位置センサからの位置信号と電流センサからの電流信号
から外乱を推定し、推定外乱をフィードバックすること
により、外乱、制御系の定数変動を抑圧することができ
るとともに、２次系ローパスフィルタを付加して外乱推
定オブザーバの動作範囲を限定し、微分項を含まない外
乱推定オブザーバとすることにより、機械共振及びノイ
ズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑えることが
できる他、高速化及び低コスト化を実現することができ
る位置制御装置を提供することを目的とする。
位置センサからの位置信号と電流センサからの電流信号
から外乱を推定し、推定外乱をフィードバックすること
により、外乱、制御系の定数変動を抑圧することができ
るとともに、２次系ローパスフィルタを付加して外乱推
定オブザーバの動作範囲を限定し、微分項を含まない外
乱推定オブザーバとすることにより、機械共振及びノイ
ズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑えることが
できる他、高速化及び低コスト化を実現することができ
る位置制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
目標位置と出力位置信号とを比較して位置誤差信号を求
めて出力する減算器と、該減算器から出力してきて入力
した位置誤差信号に位相補償及びゲイン調整を行って操
作量となる操作電流を出力するコントローラと、該コン
トローラから出力してきて入力した操作電流に基づいて
アクチュエータ駆動電流を出力するドライブアンプと、
該ドライブアンプから出力してきて入力したアクチュエ
ータ駆動電流に基づいて駆動するアクチュエータと、駆
動したアクチュエータの位置を検出してアクチュエータ
位置に対応する位置信号を出力する位置検出部とを有す
る位置制御装置において、前記位置検出部から出力して
きて入力した位置信号とアクチュエータ駆動電流を検出
して電流信号を出力する電流検出部から出力してきて入
力した電流信号とから外乱を推定する外乱推定部と、外
乱推定の動作範囲を限定する２次系ローパスフィルタと
から構成され、かつ前記外乱推定部と前記２次系ローパ
スフィルタとから微分項を有さない形に変形した外乱推
定オブザーバと、該外乱推定オブザーバから出力してき
て入力した推定外乱に前記アクチュエータのノミナルモ
デルの定数の逆数をかけて外乱に相当する推定外乱電流
を算出する推定外乱電流算出部と、該推定外乱電流算出
部から出力してきて入力した推定外乱電流を前記コント
ローラから出力してきて入力した操作電流に加算する加
算器と、前記外乱推定オブザーバと前記アクチュエータ
の機械共振を含む位置制御系のシミュレーションモデル
を作成し、外乱注入部から外乱注入部手前までの開ルー
プゲインを求め、機械共振周波数におけるゲインが０ｄ
Ｂ以下になるように、前記外乱推定オブザーバの動作範
囲を限定する前記２次系ローパスフィルタのカットオフ
周波数を決定するカットオフ周波数設定部とを有するこ
とを特徴とするものである。
目標位置と出力位置信号とを比較して位置誤差信号を求
めて出力する減算器と、該減算器から出力してきて入力
した位置誤差信号に位相補償及びゲイン調整を行って操
作量となる操作電流を出力するコントローラと、該コン
トローラから出力してきて入力した操作電流に基づいて
アクチュエータ駆動電流を出力するドライブアンプと、
該ドライブアンプから出力してきて入力したアクチュエ
ータ駆動電流に基づいて駆動するアクチュエータと、駆
動したアクチュエータの位置を検出してアクチュエータ
位置に対応する位置信号を出力する位置検出部とを有す
る位置制御装置において、前記位置検出部から出力して
きて入力した位置信号とアクチュエータ駆動電流を検出
して電流信号を出力する電流検出部から出力してきて入
力した電流信号とから外乱を推定する外乱推定部と、外
乱推定の動作範囲を限定する２次系ローパスフィルタと
から構成され、かつ前記外乱推定部と前記２次系ローパ
スフィルタとから微分項を有さない形に変形した外乱推
定オブザーバと、該外乱推定オブザーバから出力してき
て入力した推定外乱に前記アクチュエータのノミナルモ
デルの定数の逆数をかけて外乱に相当する推定外乱電流
を算出する推定外乱電流算出部と、該推定外乱電流算出
部から出力してきて入力した推定外乱電流を前記コント
ローラから出力してきて入力した操作電流に加算する加
算器と、前記外乱推定オブザーバと前記アクチュエータ
の機械共振を含む位置制御系のシミュレーションモデル
を作成し、外乱注入部から外乱注入部手前までの開ルー
プゲインを求め、機械共振周波数におけるゲインが０ｄ
Ｂ以下になるように、前記外乱推定オブザーバの動作範
囲を限定する前記２次系ローパスフィルタのカットオフ
周波数を決定するカットオフ周波数設定部とを有するこ
とを特徴とするものである。
【００１５】請求項２記載の発明は、目標位置と出力位
置信号とを比較して位置誤差信号を求めて出力する減算
器と、該減算器から出力してきて入力した位置誤差信号
に位相補償及びゲイン調整を行って操作量となる操作電
流を出力するコントローラと、該コントローラから出力
してきて入力した操作電流に基づいてアクチュエータ駆
動電流を出力するドライブアンプと、該ドライブアンプ
から出力してきて入力したアクチュエータ駆動電流に基
づいて駆動するアクチュエータと、駆動したアクチュエ
ータの位置を検出してアクチュエータ位置に対応する位
置信号を出力する位置検出部とを有する位置制御装置に
おいて、前記位置検出部から出力してきて入力した位置
信号と前記コントローラから出力してきて入力した操作
電流とから外乱を推定する外乱推定部と、外乱推定の動
作範囲を限定する２次系ローパスフィルタとから構成さ
れ、かつ前記外乱推定部と前記２次系ローパスフィルタ
とから微分項を有さない形に変形した外乱推定オブザー
バと、該外乱推定オブザーバから出力してきて入力した
推定外乱に前記アクチュエータのノミナルモデルの定数
の逆数をかけて外乱に相当する推定外乱電流を算出する
推定外乱電流算出部と、該推定外乱電流算出部から出力
してきて入力した推定外乱電流を前記コントローラから
出力してきて入力した操作電流に加算する加算器と、前
記外乱推定オブザーバと前記アクチュエータの機械共振
を含む位置制御系のシミュレーションモデルを作成し、
外乱注入部から外乱注入部手前までの開ループゲインを
求め、機械共振周波数におけるゲインが０ｄＢ以下にな
るように、前記外乱推定オブザーバの動作範囲を限定す
る前記２次系ローパスフィルタのカットオフ周波数を決
定するカットオフ周波数設定部とを有することを特徴と
するものである。
置信号とを比較して位置誤差信号を求めて出力する減算
器と、該減算器から出力してきて入力した位置誤差信号
に位相補償及びゲイン調整を行って操作量となる操作電
流を出力するコントローラと、該コントローラから出力
してきて入力した操作電流に基づいてアクチュエータ駆
動電流を出力するドライブアンプと、該ドライブアンプ
から出力してきて入力したアクチュエータ駆動電流に基
づいて駆動するアクチュエータと、駆動したアクチュエ
ータの位置を検出してアクチュエータ位置に対応する位
置信号を出力する位置検出部とを有する位置制御装置に
おいて、前記位置検出部から出力してきて入力した位置
信号と前記コントローラから出力してきて入力した操作
電流とから外乱を推定する外乱推定部と、外乱推定の動
作範囲を限定する２次系ローパスフィルタとから構成さ
れ、かつ前記外乱推定部と前記２次系ローパスフィルタ
とから微分項を有さない形に変形した外乱推定オブザー
バと、該外乱推定オブザーバから出力してきて入力した
推定外乱に前記アクチュエータのノミナルモデルの定数
の逆数をかけて外乱に相当する推定外乱電流を算出する
推定外乱電流算出部と、該推定外乱電流算出部から出力
してきて入力した推定外乱電流を前記コントローラから
出力してきて入力した操作電流に加算する加算器と、前
記外乱推定オブザーバと前記アクチュエータの機械共振
を含む位置制御系のシミュレーションモデルを作成し、
外乱注入部から外乱注入部手前までの開ループゲインを
求め、機械共振周波数におけるゲインが０ｄＢ以下にな
るように、前記外乱推定オブザーバの動作範囲を限定す
る前記２次系ローパスフィルタのカットオフ周波数を決
定するカットオフ周波数設定部とを有することを特徴と
するものである。
【００１６】
【００１７】
【作用】請求項１記載の発明では、駆動したアクチュエ
ータの位置を検出してアクチュエータ位置に対応する位
置信号を出力する位置検出部から出力してきて入力した
位置信号とアクチュエータ駆動電流を検出して電流信号
を出力する電流検出部から出力してきて入力した電流信
号とから外乱を推定する外乱推定部と、外乱推定の動作
範囲を限定する２次系ローパスフィルタとから構成さ
れ、かつ外乱推定部と２次系ローパスフィルタとから微
分項を有さない形に変形した外乱推定オブザーバを有
し、この外乱推定オブザーバから出力してきて入力した
推定外乱にアクチュエータのノミナルモデルの定数の逆
数をかけて外乱に相当する推定外乱電流を推定外乱電流
算出部により算出した後、推定外乱電流算出部から出力
してきて入力した推定外乱電流を、加算器によりコント
ローラから出力してきて入力した操作電流に加算するよ
うに構成する。
ータの位置を検出してアクチュエータ位置に対応する位
置信号を出力する位置検出部から出力してきて入力した
位置信号とアクチュエータ駆動電流を検出して電流信号
を出力する電流検出部から出力してきて入力した電流信
号とから外乱を推定する外乱推定部と、外乱推定の動作
範囲を限定する２次系ローパスフィルタとから構成さ
れ、かつ外乱推定部と２次系ローパスフィルタとから微
分項を有さない形に変形した外乱推定オブザーバを有
し、この外乱推定オブザーバから出力してきて入力した
推定外乱にアクチュエータのノミナルモデルの定数の逆
数をかけて外乱に相当する推定外乱電流を推定外乱電流
算出部により算出した後、推定外乱電流算出部から出力
してきて入力した推定外乱電流を、加算器によりコント
ローラから出力してきて入力した操作電流に加算するよ
うに構成する。
【００１８】このため、速度センサを用いずに駆動した
アクチュエータの位置を検出してアクチュエータ位置に
対応する位置信号を出力する位置検出部から出力され入
力される位置信号と、アクチュエータ駆動電流を検出し
て電流信号を出力する電流検出部から出力され入力され
る電流信号とから外乱を外乱推定部により推定し、推定
外乱をフィードバックすることができるので、外乱及び
制御系の定数変動を抑圧することができる。
アクチュエータの位置を検出してアクチュエータ位置に
対応する位置信号を出力する位置検出部から出力され入
力される位置信号と、アクチュエータ駆動電流を検出し
て電流信号を出力する電流検出部から出力され入力され
る電流信号とから外乱を外乱推定部により推定し、推定
外乱をフィードバックすることができるので、外乱及び
制御系の定数変動を抑圧することができる。
【００１９】また、２次系ローパスフィルタを付加して
外乱推定オブザーバの動作範囲を限定し、微分項を含ま
ない外乱推定オブザーバとすることができるため、機械
共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を
抑えることができる。請求項２記載の発明では、駆動し
たアクチュエータの位置を検出してアクチュエータ位置
に対応する位置信号を出力する位置検出部から出力して
きて入力した位置信号とコントローラから出力してきて
入力した操作電流とから外乱を推定する外乱推定部と、
外乱推定の動作範囲を限定する２次系ローパスフィルタ
とから構成され、かつ外乱推定部と２次系ローパスフィ
ルタとから微分項を有さない形に変形した外乱推定オブ
ザーバを有し、この外乱推定オブザーバから出力してき
て入力した推定外乱にアクチュエータのノミナルモデル
の定数の逆数をかけて外乱に相当する推定外乱電流を推
定外乱電流算出部により算出した後、推定外乱電流算出
部から出力してきて入力した推定外乱電流を、加算器に
よりコントローラから出力してきて入力した操作電流に
加算するように構成する。
外乱推定オブザーバの動作範囲を限定し、微分項を含ま
ない外乱推定オブザーバとすることができるため、機械
共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を
抑えることができる。請求項２記載の発明では、駆動し
たアクチュエータの位置を検出してアクチュエータ位置
に対応する位置信号を出力する位置検出部から出力して
きて入力した位置信号とコントローラから出力してきて
入力した操作電流とから外乱を推定する外乱推定部と、
外乱推定の動作範囲を限定する２次系ローパスフィルタ
とから構成され、かつ外乱推定部と２次系ローパスフィ
ルタとから微分項を有さない形に変形した外乱推定オブ
ザーバを有し、この外乱推定オブザーバから出力してき
て入力した推定外乱にアクチュエータのノミナルモデル
の定数の逆数をかけて外乱に相当する推定外乱電流を推
定外乱電流算出部により算出した後、推定外乱電流算出
部から出力してきて入力した推定外乱電流を、加算器に
よりコントローラから出力してきて入力した操作電流に
加算するように構成する。
【００２０】このため、速度センサを用いずに駆動した
アクチュエータの位置を検出してアクチュエータ位置に
対応する位置信号を出力する位置検出部から出力され入
力される位置信号と、コントローラから出力され入力さ
れる操作電流とから外乱を外乱推定部により推定し、推
定外乱をフィードバックすることができるので、外乱及
び制御系の定数変動を抑えることができる。
アクチュエータの位置を検出してアクチュエータ位置に
対応する位置信号を出力する位置検出部から出力され入
力される位置信号と、コントローラから出力され入力さ
れる操作電流とから外乱を外乱推定部により推定し、推
定外乱をフィードバックすることができるので、外乱及
び制御系の定数変動を抑えることができる。
【００２１】また、２次系ローパスフィルタを付加して
外乱推定オブザーバの動作範囲を限定し、微分項を含ま
ない外乱推定オブザーバとすることができるため、機械
共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を
抑えることができる。このように、請求項１記載の発明
と同様の効果を得ることができる他、アクチュエータ駆
動電流を検出して電流信号を出力する電流検出部を新た
に設けることなく、操作電流を出力する既存のコントロ
ーラにより外乱を推定することができるため、位置制御
装置を低コストで構成することができる。
外乱推定オブザーバの動作範囲を限定し、微分項を含ま
ない外乱推定オブザーバとすることができるため、機械
共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を
抑えることができる。このように、請求項１記載の発明
と同様の効果を得ることができる他、アクチュエータ駆
動電流を検出して電流信号を出力する電流検出部を新た
に設けることなく、操作電流を出力する既存のコントロ
ーラにより外乱を推定することができるため、位置制御
装置を低コストで構成することができる。
【００２２】次に、外乱推定オブザーバを付加すると、
制御系の一巡伝達関数を変えずに、外乱注入部から外乱
注入部手前までの開ループゲイン、即ち外乱に対する一
巡伝達関数を大きくなる。このため、外乱推定オブザー
バがない場合安定であった共振周波数のゲインもおおき
くなってしまい、機械共振周波数で発振してしまうとい
う恐れがある。
制御系の一巡伝達関数を変えずに、外乱注入部から外乱
注入部手前までの開ループゲイン、即ち外乱に対する一
巡伝達関数を大きくなる。このため、外乱推定オブザー
バがない場合安定であった共振周波数のゲインもおおき
くなってしまい、機械共振周波数で発振してしまうとい
う恐れがある。
【００２３】そこで、請求項１および請求項２記載の発
明では、外乱推定オブザーバとアクチュエータの機械共
振を含む位置制御系のシミュレーションモデルを作成
し、外乱注入部から外乱注入部手前までの開ループゲイ
ンを求め、機械共振周波数におけるゲインが０ｄＢ以下
になるように外乱推定オブザーバの動作範囲を限定する
２次系ローパスフィルタのカットオフ周波数をカットオ
フ周波数決定部により決定するように構成する。
明では、外乱推定オブザーバとアクチュエータの機械共
振を含む位置制御系のシミュレーションモデルを作成
し、外乱注入部から外乱注入部手前までの開ループゲイ
ンを求め、機械共振周波数におけるゲインが０ｄＢ以下
になるように外乱推定オブザーバの動作範囲を限定する
２次系ローパスフィルタのカットオフ周波数をカットオ
フ周波数決定部により決定するように構成する。
【００２４】このため、外乱推定オブザーバの動作範囲
の安定限界を求めることができるので、位置制御系の安
定性を確保しつつ、外乱を効率良く抑圧することができ
る。
の安定限界を求めることができるので、位置制御系の安
定性を確保しつつ、外乱を効率良く抑圧することができ
る。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 （実施例１）図１は本発明に係る実施例１の位置制御装
置の構成を示すブロック図である。図示例は、アクチュ
エータをリニアモータに適用する場合である。
する。 （実施例１）図１は本発明に係る実施例１の位置制御装
置の構成を示すブロック図である。図示例は、アクチュ
エータをリニアモータに適用する場合である。
【００２６】本実施例の位置制御装置においては、ま
ず、減算器１では、目標位置ｘr と位置信号ｘs が比較
され、この目標位置ｘr と位置信号ｘs の比較結果から
位置誤差信号ｅが求められ出力される。この減算器１か
ら出力された位置誤差信号ｅは、コントローラ２に入力
され、コントローラ２では、入力した位置誤差信号ｅに
位相補償及びゲイン調整を行って操作量となる操作電流
ｉc を出力する。
ず、減算器１では、目標位置ｘr と位置信号ｘs が比較
され、この目標位置ｘr と位置信号ｘs の比較結果から
位置誤差信号ｅが求められ出力される。この減算器１か
ら出力された位置誤差信号ｅは、コントローラ２に入力
され、コントローラ２では、入力した位置誤差信号ｅに
位相補償及びゲイン調整を行って操作量となる操作電流
ｉc を出力する。
【００２７】コントローラ２から出力された操作電流ｉ
c は、ドライブアンプ３に入力され、ドライブアンプ３
では、入力した操作電流ｉc を基にアクチュエータ駆動
電流ｉが求められ出力される。アクチュエータ駆動電流
ｉは、アクチュエータ４に入力され、アクチュエータ４
では、入力したアクチュエータ駆動電流ｉを基に駆動さ
れる。
c は、ドライブアンプ３に入力され、ドライブアンプ３
では、入力した操作電流ｉc を基にアクチュエータ駆動
電流ｉが求められ出力される。アクチュエータ駆動電流
ｉは、アクチュエータ４に入力され、アクチュエータ４
では、入力したアクチュエータ駆動電流ｉを基に駆動さ
れる。
【００２８】次に、入力したアクチュエータ駆動電流を
基に駆動されるアクチュエータ４の位置ｘは、位置検出
部５によって検出され、位置検出部５では、検出したア
クチュエータ４の位置ｘに対応する位置信号ｘs を出力
する。そして、外乱推定部７は、アクチュエータ駆動電
流を検出して電流信号ｉs を出力する電流検出部６で検
出された電流信号ｉs と、駆動したアクチュエータの位
置を検出してアクチュエータ位置に対応する位置信号ｘ
s を出力する位置検出部５で検出された位置信号ｘs と
から、外乱を推定し、２次ローパスフィルタ８は、外乱
推定の動作範囲を限定する。この外乱推定部７と２次ロ
ーパスフィルタ８とから構成され、かつ外乱推定部７と
２次ローパスフィルタ８とから微分項を持たない形に変
形した外乱推定オブザーバ９によって推定外乱ｄaを出
力する。
基に駆動されるアクチュエータ４の位置ｘは、位置検出
部５によって検出され、位置検出部５では、検出したア
クチュエータ４の位置ｘに対応する位置信号ｘs を出力
する。そして、外乱推定部７は、アクチュエータ駆動電
流を検出して電流信号ｉs を出力する電流検出部６で検
出された電流信号ｉs と、駆動したアクチュエータの位
置を検出してアクチュエータ位置に対応する位置信号ｘ
s を出力する位置検出部５で検出された位置信号ｘs と
から、外乱を推定し、２次ローパスフィルタ８は、外乱
推定の動作範囲を限定する。この外乱推定部７と２次ロ
ーパスフィルタ８とから構成され、かつ外乱推定部７と
２次ローパスフィルタ８とから微分項を持たない形に変
形した外乱推定オブザーバ９によって推定外乱ｄaを出
力する。
【００２９】外乱推定オブザーバ９から出力された推定
外乱ｄaは、推定外乱電流算出部１０に入力される。推
定外乱電流算出部１０では、入力した推定外乱ｄaにア
クチュエータ４のノミナルモデル定数の逆数をかけるこ
とにより、外乱ｄに相当する推定外乱電流ｉdaを求めて
出力する。推定外乱電流算出部１０から出力された推定
外乱電流ｉdaは、加算器１１でコントローラ２の出力に
加算される。
外乱ｄaは、推定外乱電流算出部１０に入力される。推
定外乱電流算出部１０では、入力した推定外乱ｄaにア
クチュエータ４のノミナルモデル定数の逆数をかけるこ
とにより、外乱ｄに相当する推定外乱電流ｉdaを求めて
出力する。推定外乱電流算出部１０から出力された推定
外乱電流ｉdaは、加算器１１でコントローラ２の出力に
加算される。
【００３０】ここで、図２は図１に示す外乱推定部７の
構成を示すブロック図である。計算部２１による電流検
出部６からの出力電流信号ｉs にアクチュエータ４のノ
ミナルモデルの定数をかけた値と、計算部２２による位
置検出部５からの出力位置信号ｘs を２回微分した値と
は、減算器２３に入力されて、外乱を推定する。外乱
は、加速度の形で推定される。２次ローパスフィルタ８
の２次ローパスフィルタＦは、次の（３）式で表され
る。
構成を示すブロック図である。計算部２１による電流検
出部６からの出力電流信号ｉs にアクチュエータ４のノ
ミナルモデルの定数をかけた値と、計算部２２による位
置検出部５からの出力位置信号ｘs を２回微分した値と
は、減算器２３に入力されて、外乱を推定する。外乱
は、加速度の形で推定される。２次ローパスフィルタ８
の２次ローパスフィルタＦは、次の（３）式で表され
る。
【００３１】
【数３】
【００３２】但し、ωo はカットオフ周波数、ζは減衰
係数である。ここでは、減衰係数ζを１とする。次に、
図３は図１に示す外乱推定部と２次ローパスフィルタか
ら微分項を持たない形に変形した外乱推定オブザーバの
構成を示すブロック図である。計算部３１による電流検
出部６からの出力電流信号ｉs にアクチュエータ４のノ
ミナルモデルの定数をかけた値と、計算部３２による位
置検出部５からの出力位置信号ｘs にフィルタのカット
オフ周波数の２乗をかけた値ｘs ×ωo 2 とは、減算器
３３で比較し、その比較結果は、１次ローパスフィルタ
３４に入力される。１次ローパスフィルタ３４の出力
と、計算部３５による出力であるｘs ×ω o 2 の２倍の
値２Ｘｘs ×ωo 2 とは、加算器３６で加算され、１次
ローパスフィルタ３６に入力される。１次ローパスフィ
ルタ３６の出力と計算部３２の出力ｘs ×ωo 2 は、減
算器３７で減算され、推定外乱ｄaを出力する。
係数である。ここでは、減衰係数ζを１とする。次に、
図３は図１に示す外乱推定部と２次ローパスフィルタか
ら微分項を持たない形に変形した外乱推定オブザーバの
構成を示すブロック図である。計算部３１による電流検
出部６からの出力電流信号ｉs にアクチュエータ４のノ
ミナルモデルの定数をかけた値と、計算部３２による位
置検出部５からの出力位置信号ｘs にフィルタのカット
オフ周波数の２乗をかけた値ｘs ×ωo 2 とは、減算器
３３で比較し、その比較結果は、１次ローパスフィルタ
３４に入力される。１次ローパスフィルタ３４の出力
と、計算部３５による出力であるｘs ×ω o 2 の２倍の
値２Ｘｘs ×ωo 2 とは、加算器３６で加算され、１次
ローパスフィルタ３６に入力される。１次ローパスフィ
ルタ３６の出力と計算部３２の出力ｘs ×ωo 2 は、減
算器３７で減算され、推定外乱ｄaを出力する。
【００３３】そして、推定外乱電流算出部１０により、
推定外乱ｄaにアクチュエータ４のノミナルモデルの定
数の逆数をかけて、外乱に相当する推定操作電流ｉdaを
算出して、加算器１１でコントローラ２出力に加算され
る。このように、本実施例（請求項１）では、駆動した
アクチュエータ４の位置を検出してアクチュエータ位置
に対応する位置信号ｘsを出力する位置検出部５から出
力してきて入力した位置信号ｘsとアクチュエータ駆動
電流ｉを検出して電流信号ｉsを出力する電流検出部６
から出力してきて入力した電流信号ｉsとから外乱を推
定する外乱推定部７と、外乱推定の動作範囲を限定する
２次系ローパスフィルタ８とから構成され、かつ外乱推
定部７と２次系ローパスフィルタ８とから微分項を有さ
ない形に変形した外乱推定オブザーバ９を有し、この外
乱推定オブザーバ９から出力してきて入力した推定外乱
ｄaにアクチュエータ４のノミナルモデルの定数の逆数
をかけて、外乱に相当する推定外乱電流ｉdaを推定外乱
電流算出部１０により算出した後、推定外乱電流算出部
１０から出力してきて入力した推定外乱電流ｉdaを加算
器１１により、コントローラ２から出力してきて入力し
た操作電流ｉcに加算するように構成している。
推定外乱ｄaにアクチュエータ４のノミナルモデルの定
数の逆数をかけて、外乱に相当する推定操作電流ｉdaを
算出して、加算器１１でコントローラ２出力に加算され
る。このように、本実施例（請求項１）では、駆動した
アクチュエータ４の位置を検出してアクチュエータ位置
に対応する位置信号ｘsを出力する位置検出部５から出
力してきて入力した位置信号ｘsとアクチュエータ駆動
電流ｉを検出して電流信号ｉsを出力する電流検出部６
から出力してきて入力した電流信号ｉsとから外乱を推
定する外乱推定部７と、外乱推定の動作範囲を限定する
２次系ローパスフィルタ８とから構成され、かつ外乱推
定部７と２次系ローパスフィルタ８とから微分項を有さ
ない形に変形した外乱推定オブザーバ９を有し、この外
乱推定オブザーバ９から出力してきて入力した推定外乱
ｄaにアクチュエータ４のノミナルモデルの定数の逆数
をかけて、外乱に相当する推定外乱電流ｉdaを推定外乱
電流算出部１０により算出した後、推定外乱電流算出部
１０から出力してきて入力した推定外乱電流ｉdaを加算
器１１により、コントローラ２から出力してきて入力し
た操作電流ｉcに加算するように構成している。
【００３４】このため、速度センサを用いずに駆動した
アクチュエータ４の位置を検出してアクチュエータ位置
に対応する位置信号ｘsを出力する位置検出部５から出
力され入力される位置信号ｘsと、アクチュエータ駆動
電流ｉを検出して電流信号ｉsを出力する電流検出部６
から出力され入力される電流信号ｉsとから外乱を外乱
推定部７により推定し、推定外乱ｄaをフィードバック
することができるので、位置制御系に加わる外乱を抑圧
することができるとともに、アクチュエータ４の定数の
変動も外乱として推定して抑圧することができる。
アクチュエータ４の位置を検出してアクチュエータ位置
に対応する位置信号ｘsを出力する位置検出部５から出
力され入力される位置信号ｘsと、アクチュエータ駆動
電流ｉを検出して電流信号ｉsを出力する電流検出部６
から出力され入力される電流信号ｉsとから外乱を外乱
推定部７により推定し、推定外乱ｄaをフィードバック
することができるので、位置制御系に加わる外乱を抑圧
することができるとともに、アクチュエータ４の定数の
変動も外乱として推定して抑圧することができる。
【００３５】また、２次系ローパスフィルタ８を付加し
て外乱推定オブザーバ９の動作範囲を限定し、微分項を
含まない外乱推定オブザーバ９とすることができるた
め、機械共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバ９へ
の悪影響を抑えることができる。 （実施例２）図４は本発明に係る実施例２の位置制御装
置の構成を示すブロック図である。図示例は、アクチュ
エータをリニアモータに適用する場合である。
て外乱推定オブザーバ９の動作範囲を限定し、微分項を
含まない外乱推定オブザーバ９とすることができるた
め、機械共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバ９へ
の悪影響を抑えることができる。 （実施例２）図４は本発明に係る実施例２の位置制御装
置の構成を示すブロック図である。図示例は、アクチュ
エータをリニアモータに適用する場合である。
【００３６】本実施例の位置制御装置では、実施例１の
位置制御装置の電流検出部６を設けずに、加算器１１の
出力である操作電流ｉc を外乱推定部７への入力として
いる。本実施例の位置制御装置においては、まず、減算
器１では、目標位置ｘr と位置信号ｘs が比較され、こ
の目標位置ｘr と位置信号ｘs の比較結果から位置誤差
信号ｅが求められ出力される。この減算器１から出力さ
れた位置誤差信号ｅは、コントローラ２に入力され、コ
ントローラ２では、入力した位置誤差信号ｅに位相補償
及びゲイン調整を行って操作量となる操作電流ｉc を出
力する。
位置制御装置の電流検出部６を設けずに、加算器１１の
出力である操作電流ｉc を外乱推定部７への入力として
いる。本実施例の位置制御装置においては、まず、減算
器１では、目標位置ｘr と位置信号ｘs が比較され、こ
の目標位置ｘr と位置信号ｘs の比較結果から位置誤差
信号ｅが求められ出力される。この減算器１から出力さ
れた位置誤差信号ｅは、コントローラ２に入力され、コ
ントローラ２では、入力した位置誤差信号ｅに位相補償
及びゲイン調整を行って操作量となる操作電流ｉc を出
力する。
【００３７】次に、コントローラ２から出力された操作
電流ｉc は、ドライブアンプ３に入力され、ドライブア
ンプ３では、入力した操作電流ｉc を基にアクチュエー
タ駆動電流ｉが求められ出力される。アクチュエータ駆
動電流ｉは、アクチュエータ４に入力され、アクチュエ
ータ４では、入力したアクチュエータ駆動電流ｉを基に
駆動される。
電流ｉc は、ドライブアンプ３に入力され、ドライブア
ンプ３では、入力した操作電流ｉc を基にアクチュエー
タ駆動電流ｉが求められ出力される。アクチュエータ駆
動電流ｉは、アクチュエータ４に入力され、アクチュエ
ータ４では、入力したアクチュエータ駆動電流ｉを基に
駆動される。
【００３８】次に、入力したアクチュエータ駆動電流を
基に駆動されるアクチュエータ４の位置ｘは、位置検出
部５によって検出され、位置検出部５では、検出したア
クチュエータ４の位置ｘに対応する位置信号ｘs を出力
する。そして、外乱推定部７は、駆動したアクチュエー
タの位置を検出してアクチュエータ位置に対応する位置
信号ｘs を出力する位置検出部５で検出された位置信号
ｘs とコントローラ２から出力してきて入力した操作電
流ｉc から、外乱を推定し、２次ローパスフィルタ８
は、外乱推定の動作範囲を限定する。この外乱推定部７
と２次ローパスフィルタ８とから構成され、かつ外乱推
定部７と２次ローパスフィルタ８とから微分項を持たな
い形に変形した外乱推定オブザーバ９によって推定外乱
ｄaを出力する。
基に駆動されるアクチュエータ４の位置ｘは、位置検出
部５によって検出され、位置検出部５では、検出したア
クチュエータ４の位置ｘに対応する位置信号ｘs を出力
する。そして、外乱推定部７は、駆動したアクチュエー
タの位置を検出してアクチュエータ位置に対応する位置
信号ｘs を出力する位置検出部５で検出された位置信号
ｘs とコントローラ２から出力してきて入力した操作電
流ｉc から、外乱を推定し、２次ローパスフィルタ８
は、外乱推定の動作範囲を限定する。この外乱推定部７
と２次ローパスフィルタ８とから構成され、かつ外乱推
定部７と２次ローパスフィルタ８とから微分項を持たな
い形に変形した外乱推定オブザーバ９によって推定外乱
ｄaを出力する。
【００３９】外乱推定オブザーバ９から出力された推定
外乱ｄaは、推定外乱電流算出部１０に入力される。推
定外乱電流算出部１０では、入力した推定外乱ｄaにア
クチュエータ４のノミナルモデル定数の逆数をかけるこ
とにより、外乱ｄに相当する推定外乱電流ｉdaを求めて
出力する。推定外乱電流算出部１０から出力された推定
外乱電流ｉdaは、加算器１１でコントローラ２の出力に
加算される。
外乱ｄaは、推定外乱電流算出部１０に入力される。推
定外乱電流算出部１０では、入力した推定外乱ｄaにア
クチュエータ４のノミナルモデル定数の逆数をかけるこ
とにより、外乱ｄに相当する推定外乱電流ｉdaを求めて
出力する。推定外乱電流算出部１０から出力された推定
外乱電流ｉdaは、加算器１１でコントローラ２の出力に
加算される。
【００４０】ここで、外乱推定部７について実施例１の
図２を用いて説明する。外乱推定部７の構成を示すブロ
ック図である。計算部２１による電流検出部６からの操
作電流ｉc にアクチュエータ４のノミナルモデルの定数
をかけた値と、計算部２２によるコントローラ２からの
出力位置信号ｘs を２回微分した値とは、減算器２３に
入力され、外乱を推定する。外乱は、加速度の形で推定
される。２次ローパスフィルタ８の２次ローパスフィル
タは、前述した（３）式で表される。
図２を用いて説明する。外乱推定部７の構成を示すブロ
ック図である。計算部２１による電流検出部６からの操
作電流ｉc にアクチュエータ４のノミナルモデルの定数
をかけた値と、計算部２２によるコントローラ２からの
出力位置信号ｘs を２回微分した値とは、減算器２３に
入力され、外乱を推定する。外乱は、加速度の形で推定
される。２次ローパスフィルタ８の２次ローパスフィル
タは、前述した（３）式で表される。
【００４１】次に、外乱推定オブザーバ９について実施
例１の図３を用いて説明する。計算部３１による電流検
出部６からの操作電流ｉc にアクチュエータ４のノミナ
ルモデルの定数をかけた値と、計算部３２による位置検
出部５からの出力位置信号ｘ s にフィルタのカットオフ
周波数の２乗をかけた値ｘs ×ωo 2 とは、減算器３３
で比較し、その比較結果は、１次ローパスフィルタ３４
に入力される。１次ローパスフィルタ３４の出力と、計
算部３５による出力であるｘs ×ωo 2 の２倍の値２Ｘ
ｘs ×ωo 2 とは、加算器３６で加算され、１次ローパ
スフィルタ３６に入力される。
例１の図３を用いて説明する。計算部３１による電流検
出部６からの操作電流ｉc にアクチュエータ４のノミナ
ルモデルの定数をかけた値と、計算部３２による位置検
出部５からの出力位置信号ｘ s にフィルタのカットオフ
周波数の２乗をかけた値ｘs ×ωo 2 とは、減算器３３
で比較し、その比較結果は、１次ローパスフィルタ３４
に入力される。１次ローパスフィルタ３４の出力と、計
算部３５による出力であるｘs ×ωo 2 の２倍の値２Ｘ
ｘs ×ωo 2 とは、加算器３６で加算され、１次ローパ
スフィルタ３６に入力される。
【００４２】次に、１次ローパスフィルタ３６の出力と
計算部３２の出力ｘs ×ωo 2 は、減算器３７で減算さ
れ、推定外乱ｄaを出力する。そして、推定外乱電流算
出部１０で推定外乱ｄaにアクチュエータ４のノミナル
モデルの定数の逆数をかけて、外乱に相当する推定操作
電流ｉdaを算出して、加算器１１でコントローラ２出力
に加算される。
計算部３２の出力ｘs ×ωo 2 は、減算器３７で減算さ
れ、推定外乱ｄaを出力する。そして、推定外乱電流算
出部１０で推定外乱ｄaにアクチュエータ４のノミナル
モデルの定数の逆数をかけて、外乱に相当する推定操作
電流ｉdaを算出して、加算器１１でコントローラ２出力
に加算される。
【００４３】このように、本実施例（請求項２）では、
駆動したアクチュエータ４の位置を検出してアクチュエ
ータ位置に対応する位置信号ｘsを出力する位置検出部
５から出力してきて入力した位置信号ｘsとコントロー
ラ２から出力してきて入力した操作電流ｉcとから外乱
を推定する外乱推定部７と、外乱推定の動作範囲を限定
する２次系ローパスフィルタ８とから構成され、かつ外
乱推定部７と２次系ローパスフィルタ８とから微分項を
有さない形に変形した外乱推定オブザーバ９を有し、こ
の外乱推定オブザーバ９から出力してきて入力した推定
外乱ｄaにアクチュエータ４のノミナルモデルの定数の
逆数をかけて、外乱に相当する推定外乱電流ｉdaを推定
外乱電流算出部１０により算出した後、推定外乱電流算
出部１０から出力してきて入力した推定外乱電流ｉdaを
加算器１１により、コントローラ２から出力してきて入
力した操作電流ｉcに加算するように構成している。
駆動したアクチュエータ４の位置を検出してアクチュエ
ータ位置に対応する位置信号ｘsを出力する位置検出部
５から出力してきて入力した位置信号ｘsとコントロー
ラ２から出力してきて入力した操作電流ｉcとから外乱
を推定する外乱推定部７と、外乱推定の動作範囲を限定
する２次系ローパスフィルタ８とから構成され、かつ外
乱推定部７と２次系ローパスフィルタ８とから微分項を
有さない形に変形した外乱推定オブザーバ９を有し、こ
の外乱推定オブザーバ９から出力してきて入力した推定
外乱ｄaにアクチュエータ４のノミナルモデルの定数の
逆数をかけて、外乱に相当する推定外乱電流ｉdaを推定
外乱電流算出部１０により算出した後、推定外乱電流算
出部１０から出力してきて入力した推定外乱電流ｉdaを
加算器１１により、コントローラ２から出力してきて入
力した操作電流ｉcに加算するように構成している。
【００４４】このため、速度センサを用いずに駆動した
アクチュエータ４の位置を検出してアクチュエータ位置
に対応する位置信号ｘsを出力する位置検出部５から出
力され入力される位置信号ｘsと、コントローラ２から
出力され入力される操作電流ｉcとから外乱を外乱推定
部７により推定し、推定外乱ｄaをフィードバックする
ことができるので、位置制御系に加わる外乱を抑圧する
ことができるとともに、アクチュエータ４の定数の変動
も外乱として推定して抑圧することができる。
アクチュエータ４の位置を検出してアクチュエータ位置
に対応する位置信号ｘsを出力する位置検出部５から出
力され入力される位置信号ｘsと、コントローラ２から
出力され入力される操作電流ｉcとから外乱を外乱推定
部７により推定し、推定外乱ｄaをフィードバックする
ことができるので、位置制御系に加わる外乱を抑圧する
ことができるとともに、アクチュエータ４の定数の変動
も外乱として推定して抑圧することができる。
【００４５】また、２次系ローパスフィルタ８を付加し
て外乱推定オブザーバ９の動作範囲を限定し、微分項を
含まない外乱推定オブザーバ９とすることができるた
め、機械共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバへの
悪影響を抑えることができる。このように、実施例１と
同様の効果を得ることができる他、アクチュエータ駆動
電流ｉを検出して電流信号ｉsを出力する電流検出部６
を新たに設けることなく、操作電流ｉcを出力する既存
のコントローラ２により外乱を推定することができるた
め、位置制御装置を低コストで構成することができる。
て外乱推定オブザーバ９の動作範囲を限定し、微分項を
含まない外乱推定オブザーバ９とすることができるた
め、機械共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバへの
悪影響を抑えることができる。このように、実施例１と
同様の効果を得ることができる他、アクチュエータ駆動
電流ｉを検出して電流信号ｉsを出力する電流検出部６
を新たに設けることなく、操作電流ｉcを出力する既存
のコントローラ２により外乱を推定することができるた
め、位置制御装置を低コストで構成することができる。
【００４６】また、ドライブアンプ３のバラツキによ
り、操作電流ｉc とアクチュエータ４に流れる実際の電
流との間には誤差が発生し易いが、外乱推定オブザーバ
９により、上記電流誤差を外乱として推定、フィードバ
ックすることができるため、上記電流誤差を補償するこ
とができる。 （実施例３）図５は本発明に係る実施例３の位置制御装
置の構成を示すブロック図である。ここでは、アクチュ
エータがリニアモータである場合の外乱推定オブザーバ
を付加した位置制御系シミュレーションモデルを示して
いる。図５において、４１はアクチュエータ定数、４２
はアクチュエータの加速度を位置にする２回積分、４
１，４２が上記各実施例で示したアクチュエータ４に相
当する。４３は機械共振モデルである。アクチュエータ
定数４１は、推定外乱電流算出部１０のアクチュエータ
４のノミナルモデルの定数と必ずしも一致しない。アク
チュエータ定数４１を変動させることにより、アクチュ
エータ４の定数変動におけるシミュレーションを行うこ
とができる。外乱は、加速度外乱ａd としてアクチュエ
ータの加速度を位置にする２回積分４２に与えられる。
り、操作電流ｉc とアクチュエータ４に流れる実際の電
流との間には誤差が発生し易いが、外乱推定オブザーバ
９により、上記電流誤差を外乱として推定、フィードバ
ックすることができるため、上記電流誤差を補償するこ
とができる。 （実施例３）図５は本発明に係る実施例３の位置制御装
置の構成を示すブロック図である。ここでは、アクチュ
エータがリニアモータである場合の外乱推定オブザーバ
を付加した位置制御系シミュレーションモデルを示して
いる。図５において、４１はアクチュエータ定数、４２
はアクチュエータの加速度を位置にする２回積分、４
１，４２が上記各実施例で示したアクチュエータ４に相
当する。４３は機械共振モデルである。アクチュエータ
定数４１は、推定外乱電流算出部１０のアクチュエータ
４のノミナルモデルの定数と必ずしも一致しない。アク
チュエータ定数４１を変動させることにより、アクチュ
エータ４の定数変動におけるシミュレーションを行うこ
とができる。外乱は、加速度外乱ａd としてアクチュエ
ータの加速度を位置にする２回積分４２に与えられる。
【００４７】シミュレーションは、外乱注入部ａd から
外乱注入部手前ａまでの周波数応答を行い、開ループゲ
インを求め、機械共振周波数ωm におけるゲインが０ｄ
Ｂ以下になるように外乱推定の動作範囲を限定するカッ
トオフ周波数ωo を決める（図６参照）。このカットオ
フ周波数ωo が外乱推定オブザーバの安定限界となる。
カットオフ周波数ωo を大きく取れば、外乱抑圧効果も
大きくなるが、制御系の定数変動に対し発振し易くな
る。
外乱注入部手前ａまでの周波数応答を行い、開ループゲ
インを求め、機械共振周波数ωm におけるゲインが０ｄ
Ｂ以下になるように外乱推定の動作範囲を限定するカッ
トオフ周波数ωo を決める（図６参照）。このカットオ
フ周波数ωo が外乱推定オブザーバの安定限界となる。
カットオフ周波数ωo を大きく取れば、外乱抑圧効果も
大きくなるが、制御系の定数変動に対し発振し易くな
る。
【００４８】このため、定数変動も考慮して、シミュレ
ーションより得られた上記カットオフ周波数ωｏ より
も小さい周波数を選択する。このように、本実施例（請
求項１および請求項２）では、外乱推定オブザーバ９と
アクチュエータの機械共振を含んだ位置制御系のシミュ
レーションモデルを作成し、外乱注入部から外乱注入部
手前までの開ループゲインを求め、機械共振周波数にお
けるゲインが０ｄＢ以下になるように、外乱推定オブザ
ーバの動作範囲を限定する２次系ローパスフィルタのカ
ットオフ周波数をカットオフ周波数決定部により決定す
るように構成している。このため、外乱推定オブザーバ
９の動作範囲の安定限界を求めることができるので、位
置制御系の安定性を確保しつつ、外乱を効率良く抑圧す
ることができる。
ーションより得られた上記カットオフ周波数ωｏ より
も小さい周波数を選択する。このように、本実施例（請
求項１および請求項２）では、外乱推定オブザーバ９と
アクチュエータの機械共振を含んだ位置制御系のシミュ
レーションモデルを作成し、外乱注入部から外乱注入部
手前までの開ループゲインを求め、機械共振周波数にお
けるゲインが０ｄＢ以下になるように、外乱推定オブザ
ーバの動作範囲を限定する２次系ローパスフィルタのカ
ットオフ周波数をカットオフ周波数決定部により決定す
るように構成している。このため、外乱推定オブザーバ
９の動作範囲の安定限界を求めることができるので、位
置制御系の安定性を確保しつつ、外乱を効率良く抑圧す
ることができる。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、速度センサを用いずに
位置センサからの位置信号と電流センサからの電流信号
から外乱を推定し、推定外乱をフィードバックすること
により、外乱、制御系の定数変動を抑圧することができ
るとともに、２次系ローパスフィルタを付加して外乱推
定オブザーバの動作範囲を限定し、微分項を含まない外
乱推定オブザーバとすることにより、機械共振及びノイ
ズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑えることが
できる他、高速化及び低コスト化を実現することができ
るという効果がある。
位置センサからの位置信号と電流センサからの電流信号
から外乱を推定し、推定外乱をフィードバックすること
により、外乱、制御系の定数変動を抑圧することができ
るとともに、２次系ローパスフィルタを付加して外乱推
定オブザーバの動作範囲を限定し、微分項を含まない外
乱推定オブザーバとすることにより、機械共振及びノイ
ズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑えることが
できる他、高速化及び低コスト化を実現することができ
るという効果がある。
【図１】本発明に係る実施例１の位置制御装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】図１に示す外乱推定部の構成を示すブロック図
である。
である。
【図３】図１に示す外乱推定部と２次ローパスフィルタ
から微分項を持たない形に変形した外乱推定オブザーバ
の構成を示すブロック図である。
から微分項を持たない形に変形した外乱推定オブザーバ
の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る実施例２の位置制御装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図５】本発明に係る実施例３の位置制御装置の構成を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図６】開ループゲインと機械共振周波数との関係を示
す図である。
す図である。
【図７】従来の位置制御装置の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
１，２３，３３，３７ 減算器
２ コントローラ
３ ドライブアンプ
４ アクチュエータ
５ 位置検出部
６ 電流検出部
７ 外乱推定部
８ ２次ローパスフィルタ
９ 外乱推定オブザーバ
１０ 推定外乱電流算出部
１１ 加算器
２１，２２，３１，３２，３５ 計算部
３４，３６ １次ローパスフィルタ
４１ アクチュエータ定数
４２ アクチュエータの加速度を位置にする２回積分
４３ 機械共振モデル
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−199502（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−113310（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−303428（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05D 3/00 - 3/20
G05B 11/00 - 13/04
G05B 19/18
H02P 5/00
Claims (2)
- 【請求項１】目標位置と出力位置信号とを比較して位置
誤差信号を求めて出力する減算器と、該減算器から出力
してきて入力した位置誤差信号に位相補償及びゲイン調
整を行って操作量となる操作電流を出力するコントロー
ラと、該コントローラから出力してきて入力した操作電
流に基づいてアクチュエータ駆動電流を出力するドライ
ブアンプと、該ドライブアンプから出力してきて入力し
たアクチュエータ駆動電流に基づいて駆動するアクチュ
エータと、駆動したアクチュエータの位置を検出してア
クチュエータ位置に対応する位置信号を出力する位置検
出部とを有する位置制御装置において、前記位置検出部
から出力してきて入力した位置信号とアクチュエータ駆
動電流を検出して電流信号を出力する電流検出部から出
力してきて入力した電流信号とから外乱を推定する外乱
推定部と、外乱推定の動作範囲を限定する２次系ローパ
スフィルタとから構成され、かつ前記外乱推定部と前記
２次系ローパスフィルタとから微分項を有さない形に変
形した外乱推定オブザーバと、該外乱推定オブザーバか
ら出力してきて入力した推定外乱に前記アクチュエータ
のノミナルモデルの定数の逆数をかけて外乱に相当する
推定外乱電流を算出する推定外乱電流算出部と、該推定
外乱電流算出部から出力してきて入力した推定外乱電流
を前記コントローラから出力してきて入力した操作電流
に加算する加算器と、前記外乱推定オブザーバと前記ア
クチュエータの機械共振を含む位置制御系のシミュレー
ションモデルを作成し、外乱注入部から外乱注入部手前
までの開ループゲインを求め、機械共振周波数における
ゲインが０ｄＢ以下になるように、前記外乱推定オブザ
ーバの動作範囲を限定する前記２次系ローパスフィルタ
のカットオフ周波数を決定するカットオフ周波数設定部
とを有することを特徴とする位置制御装置。 - 【請求項２】目標位置と出力位置信号とを比較して位置
誤差信号を求めて出力する減算器と、該減算器から出力
してきて入力した位置誤差信号に位相補償及びゲイン調
整を行って操作量となる操作電流を出力するコントロー
ラと、該コントローラから出力してきて入力した操作電
流に基づいてアクチュエータ駆動電流を出力するドライ
ブアンプと、該ドライブアンプから出力してきて入力し
たアクチュエータ駆動電流に基づいて駆動するアクチュ
エータと、駆動したアクチュエータの位置を検出してア
クチュエータ位置に対応する位置信号を出力する位置検
出部とを有する位置制御装置において、前記位置検出部
から出力してきて入力した位置信号と前記コントローラ
から出力してきて入力した操作電流とから外乱を推定す
る外乱推定部と、外乱推定の動作範囲を限定する２次系
ローパスフィルタとから構成され、かつ前記外乱推定部
と前記２次系ローパスフィルタとから微分項を有さない
形に変形した外乱推定オブザーバと、該外乱推定オブザ
ーバから出力してきて入力した推定外乱に前記アクチュ
エータのノミナルモデルの定数の逆数をかけて外乱に相
当する推定外乱電流を算出する推定外乱電流算出部と、
該推定外乱電流算出部から出力してきて入力した推定外
乱電流を前記コントローラから出力してきて入力した操
作電流に加算する加算器と、前記外乱推定オブザーバと
前記アクチュエータの機械共振を含む位置制御系のシミ
ュレーションモデルを作成し、外乱注入部から外乱注入
部手前までの開ループゲインを求め、機械共振周波数に
おけるゲインが０ｄＢ以下になるように、前記外乱推定
オブザーバの動作範囲を限定する前記２次系ローパスフ
ィルタのカットオフ周波数を決定するカットオフ周波数
設定部とを有することを特徴とする位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28852294A JP3454942B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-11-24 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-224344 | 1994-09-20 | ||
| JP22434494 | 1994-09-20 | ||
| JP28852294A JP3454942B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-11-24 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08147039A JPH08147039A (ja) | 1996-06-07 |
| JP3454942B2 true JP3454942B2 (ja) | 2003-10-06 |
Family
ID=26525995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28852294A Expired - Lifetime JP3454942B2 (ja) | 1994-09-20 | 1994-11-24 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3454942B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07298667A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータ制御装置 |
| KR100467490B1 (ko) * | 2000-07-31 | 2005-01-24 | 주식회사 대우일렉트로닉스 | 디스크 드라이브 포커싱 제어 방법 |
| US6950274B2 (en) * | 2001-11-28 | 2005-09-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Disk storage apparatus and disk storage apparatus control method |
| CN110345137B (zh) * | 2019-07-24 | 2020-06-12 | 南京埃斯顿自动化股份有限公司 | 一种复合式液压双缸同步控制方法 |
| JP7314710B2 (ja) * | 2019-08-14 | 2023-07-26 | 富士電機株式会社 | 制御装置、制御装置の設計方法 |
-
1994
- 1994-11-24 JP JP28852294A patent/JP3454942B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08147039A (ja) | 1996-06-07 |
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