JP3649582B2 - 位置決め制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種アクチュエータの位置決め制御を行なう位置決め制御装置、特に過渡応答の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種形状測定装置やロボット等ではアクチュエータを目標位置に制御するため、例えば特開平３−110406号公報や特開平４−238509号公報等に示されているように、各種の位置決め制御装置が使用されている。特開平３−110406号公報に示された位置決め制御装置は、１つのアクチュエータにフォーカス信号と対物レンズの位置を検出する２つの位置検出手段を有し、位置決めコントローラへ入力される位置情報を切替えることによって、アクチュエータの位置決め制御を行なうフォーカスサーボ系と位置制御系を切り換えるようにしている。また、特開平４−238509号公報に示された位置決め制御装置は、サーボ制御システムにおいて、起動時にアクチュエータの停止位置に基づいて規定される外乱などの状態量の初期値を算出し、この初期値を外乱等の状態量の算出に用いるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平３−110406号公報に示された位置決め制御装置は、外乱についての考慮がなされていないため、外乱を推定してこれを抑圧することはできなかった。また、特開平４−238509号公報に示された位置決め制御装置は、起動時のアクチュエータの停止位置で規定される外乱の初期値から動作中の外乱を推定しているが、一般にデジタルで構築された制御系の場合、初期状態は不定であるため、外乱の初期値から動作中の外乱を推定することはできない。また、アクチュエータの駆動方向を切り換えた場合、外乱により予期せぬ応答をしてしまう可能性があった。この問題を解消するために、速度検出信号若しくは位置検出信号から外乱を推定する外乱オブザーバを複数備え、外乱オブザーバそれらをモードによって切換えるようにしても、バネ系を持ったアクチュエータにおいてはモード切換え時の応答が問題となる。例えばエンコーダを使用して位置決めしていたモードから、フォーカス信号を用いた追従モードに切換える場合、フォーカスによって検出できる有効範囲は±３μｍ位であり、モードを切換えると位置偏差が大きくなりフォーカス信号を検出できる範囲から外れてしまい追従モードに切換えることができなくなってしまう。また、外乱オブザーバを切換えるとき状態量を最適な値に変更する方法もあるが、外乱オブザーバの次元が高くなると、次元と同数の状態量を変更しなくてはならないため演算が複雑化してしまう。また、アクチュエータの位置に応じたバネ力を操作量に加算する方法は、アクチュエータがノミナルパラメータに近い場合は有効であるが、パラメータのずれが大きくなるとパラメータのずれを外乱オブザーバは外乱として推定し補償するため、外乱オブザーバを切換えると新たな外乱オブザーバが外乱を推定し偏差を抑圧するまでに時間を要する。
【０００４】
この発明はかかる短所を改善し、簡単な構成で外乱オブザーバを切換えたときの過渡応答を改善することができる位置決め制御装置を得ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置決め制御装置は、アクチュエータと複数の位置検出器と位置決め制御コントローラと位置検出器に一対一で接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、複数の位置検出器はアクチュエータの位置を検出して位置信号を出力し、位置決め制御コントローラは目標位置と位置信号とを比較した位置偏差から電流指令値を出力し、各外乱オブザーバは位置信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により位置検出器から出力する位置信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る第２の位置決め制御装置は、アクチュエータと複数の速度検出器と位置決め制御コントローラと速度検出器に一対一で接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、複数の速度検出器はアクチュエータの速度を検出して速度信号を出力し、位置決め制御コントローラは目標値と速度信号とを比較した偏差から電流指令値を出力し、各外乱オブザーバは速度信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により速度検出器から出力する速度信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る第３の位置決め制御装置は、リニアエンコーダと被測定物との距離を光学的に検出しフォーカス信号を出力するフォーカス信号発生部を有するアクチュエータと、位置決め制御コントローラとリニアエンコーダに接続された外乱オブザーバとフォーカス信号発生部に接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、位置決め制御コントローラは目標値とリニアエンコーダから出力する位置信号及びフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号とを比較した偏差から電流指令値を出力し、一方の外乱オブザーバはリニアエンコーダから出力する位置信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、他方の外乱オブザーバはフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号によりリニアエンコーダから出力する位置信号とフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の位置決め制御装置はアクチュエータと、アクチュエータに取り付けられ、検出精度がことなる２つのエンコーダと、位置指令部と位置決め制御コントローラとエンコーダに一対一で接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有する。一方のエンコーダはアクチュエータの動作位置を細かく検出し、他方のエンコーダはアクチュエータの動作位置を粗く検出する。
【００１０】
この位置決め制御装置でアクチュエータの位置制御をするとき、まずモード切換部でアクチュエータの動作位置を粗く制御するモードを選択して、検出部切換部を位置を粗く検出するエンコーダ側に接続し、外乱オブザーバ切換部を位置を粗く検出するエンコーダに接続された外乱オブザーバ側に接続する。この状態で位置決め制御コントローラは位置指令部から送られる目標位置とエンコーダから出力された位置信号を比較し、偏差に応じた操作量に対応する電流指令値を出力する。また、外乱オブザーバは送られた位置信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、検出した外乱相当電流値を外乱オブザーバ切換部を介して外乱加算部に送る。外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力された電流指令値と外乱オブザーバが推定した外乱相当電流値を加算して出力する。ドライバは外乱加算部から出力され加算部を介して送られた電流指令値に比例したアクチュエータ電流をアクチュエータに送りアクチュエータを駆動する。
【００１１】
この状態でモード切換部でアクチュエータの動作位置を細かく制御するモードを選択すると、推定外乱記憶部はモードを切り換える前の外乱相当電流値を記憶する。その後、エンコーダと外乱オブザーバを動作位置を細かく制御する側に切り換え、位置信号と外乱相当電流値をフィードバックして電流指令値を補正し、さらに補正した電流指令値を推定外乱出力部から出力される推定外乱記憶部に記憶したモードを切り換える前の外乱相当電流値で補正してドライバに送る。ドライバは補正された電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送りアクチュエータを駆動する。このように動作中の推定外乱とモードを切り換える前の推定外乱で電流指令値を補正してモードを切り換え外乱オブザーバを切り換えたときの過渡応答を改善する。
【００１２】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例の構成を示す制御ブロック図である。図に示すように位置決め制御装置はアクチュエータ１とアクチュエータ１に取り付けられたエンコーダ２ａ，２ｂと位置指令部３と位置決め制御コントローラ４と外乱オブザーバ５ａ，５ｂと外乱加算部６とモード切換部７と検出部切換部８と外乱オブザーバ切換部９と推定外乱記憶部１０と推定外乱出力部２５と加算部１１及びドライバ１２を有する。
【００１３】
エンコーダ２ａ，２ｂは異なる検出精度を有し、エンコーダ２ａはアクチュエータ１の動作位置を細かく検出し、エンコーダ２ｂはアクチュエータ１の動作位置を粗く検出し、検出した位置信号を出力する。位置指令部３はアクチュエータ１の目標位置を位置決め制御コントローラ４に出力する。位置決め制御コントローラ４は目標位置とエンコーダ２ａ，２ｂで検出した位置信号とを比較した偏差から電流指令値ｉｃを出力する。外乱オブザーバ５ａはエンコーダ２ａで検出した位置信号ｘｓと電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱オブザーバ５ｂはエンコーダ２ｂで検出した位置信号ｘｒと電流指令値からアクチュエータ１に印加される外乱を推定し、検出した外乱相当電流値ｉｄを出力する。外乱加算部６は位置決め制御コントローラ４から出力する電流指令値ｉｃに外乱相当電流値ｉｄを加算する。モード切換部７はアクチュエータ１の動作位置を細かく制御するモードと粗く制御するモードのモード切換信号を出力する。検出部切換部８はモード切換部７から出力するモード切換信号によりエンコーダ２ａ，２ｂから出力する位置信号を切り換えて位置決め制御コントローラ４に入力する。外乱オブザーバ切換部９はモード切換部７から出力するモード切換信号により外乱オブザーバ５ａ，５ｂから出力する外乱相当電流値ｉｄを切り換える。推定外乱記憶部１０はモードを切換える前の外乱オブザーバ５ａ，５ｂから出力する切換前外乱相当電流値ｉｄｈを記憶する。加算部１１は推定外乱記憶部１０に記憶した外乱相当電流値ｉｄｈを電流指令値（ｉｃ＋ｉｄ）に加算する。ドライバ１２は電流指令値(ｉｃ＋ｉｄ＋ｉｄｈ)に応じたアクチュエータ電流ｉｍをアクチュエータ１に送る。
【００１４】
上記のように構成された位置決め制御装置でアクチュエータ１の位置制御をするときの動作を説明する。モード切換部７でアクチュエータ１の動作位置を粗く制御するモードを選択して、図１に示すように、検出部切換部８をエンコーダ２ｂ側に接続し、外乱オブザーバ切換部９を外乱オブザーバ５ｂ側に接続する。この状態で位置指令部３から目標位置を位置決め制御コントローラ４に送る。位置決め制御コントローラ４は送られる目標位置とエンコーダ２ｂから出力され検出部切換部８を介してフィードバックされた位置信号ｘｒを比較し、偏差に応じた操作量に対応する電流指令値ｉｃを出力する。また、エンコーダ２ｂから出力された位置信号ｘｒは外乱オブザーバ５ｂに送られる。外乱オブザーバ５ｂは送られた、位置信号ｘｒと電流指令値からアクチュエータ１に印加される外乱を推定し、検出した外乱相当電流値ｉｄを外乱オブザーバ切換部９を介して外乱加算部６に送る。この外乱を推定するときに、アクチュエータ１のノミナルモデルからのずれも外乱として推定する。外乱加算部６は位置決め制御コントローラ４から出力された電流指令値ｉｃと外乱オブザーバ５ｂが推定した外乱相当電流値ｉｄを加算して出力する。ドライバ１２は外乱加算部６から出力され加算部１１を介して送られた電流指令値に比例したアクチュエータ電流ｉｍをアクチュエータ１に送りアクチュエータ１を駆動する。
【００１５】
この状態でモード切換部７でアクチュエータ１の動作位置を細かく制御するモードを選択すると、推定外乱記憶部１０は外乱オブザーバ切換部９を切り換える前に外乱オブザーバ５ｂから出力している外乱相当電流値ｉｄを切換前外乱相当電流値ｉｄｈとして記憶する。その後、検出部切換部８をエンコーダ２ａ側に接続し、外乱オブザーバ切換部９を外乱オブザーバ５ａ側に接続する。位置決め制御コントローラ４は位置指令部３から送られる目標位置とエンコーダ２ａから出力されてフィードバックされた位置信号ｘｓを比較し、偏差に応じた操作量に対応する電流指令値ｉｃを出力する。また、エンコーダ２ａから出力された位置信号ｘｓは外乱オブザーバ５ａに送られる。外乱オブザーバ５ａは送られた、位置信号ｘｓと電流指令値からアクチュエータ１に印加される外乱を推定し、検出した外乱相当電流値ｉｄを外乱オブザーバ切換部９を介して外乱加算部６に送る。外乱加算部６は位置決め制御コントローラ４から出力された電流指令値ｉｃと外乱オブザーバ５ａが推定した外乱相当電流値ｉｄを加算して出力する。加算部１１は外乱加算部６から出力された電流指令値(ｉｃ＋ｉｄ）と推定外乱出力部２５から出力される推定外乱記憶部１０に記憶したモードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈとを加算して補正しドライバ１２に送る。ドライバ１２は加算部１１から送られた電流指令値(ｉｃ＋ｉｄ＋ｉｄｈ）に比例したアクチュエータ電流ｉｍをアクチュエータ１に送りアクチュエータ１を駆動する。
【００１６】
この外乱オブザーバ５ａ，５ｂの動作を詳細に説明する。アクチュエータ１を例えば図２に示すブロック線図で表わすと、アクチュエータ１のモータの状態方程式は下記（１）式で表され、出力方程式は下記２式で表される。図２において、Ａ，Ｂ，Ｃは定数（行列）、Ｉは積分器、ｕは入力ベクトル、ｙは出力ベクトル，ｘは状態量（ベクトル）である。
【００１７】
【数１】
【００１８】
この図２に示されたモデルをＰ（プラント）とし、外乱オブザーバ５を付加したブロック線図を例えば図３で表すと、外乱オブザーバ５の状態方程式は下記（３）式で表され、出力方程式は下記（４）式で表される。図３においてＡ１，Ｂ１，Ｄ，Ｈ，Ｋは定数（行列）、Ｉ１は積分器、ωは外乱オブザーバ５の状態量（ベクトル）、Ｘ１はモータの状態量の推定値である。
【００１９】
【数２】
【００２０】
上記（４）式の外乱オブザーバの出力ベクトルＸ１の１つがアクチュエータ１に印加される外乱相当の推定トルク外乱あるいは推定加速度外乱となる。この推定されたトルク外乱あるいは加速度外乱を電流値に変換しフィードバックすることによって外乱を抑圧することができる。
【００２１】
また、モード切換部７でアクチュエータ１の動作位置を粗く制御するモードか細かく制御するモードに切り換えて外乱オブザーバ５ｂを外乱オブザーバ５ａに切り換えたときに、推定外乱記憶部１０に記憶したモードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈをフィードバックして電流指令値を補正するから、外乱の推定の遅れがあっても切換え直前の推定外乱を加算するため切換え後の外乱を抑圧でき、例えば図４の（ａ）に示すように、アクチュエータ１を目標位置Ｘｃに円滑に収束させることができ、図４（ｂ）に示すように補正がなく、外乱の推定に遅れがあるためバネ力等の外乱によって目標位置から離れてから目標位置に収束する場合と比べて安定した位置制御を行なうことができる。
【００２２】
上記実施例はアクチュエータ１に、アクチュエータ１の動作位置を細かく検出するエンコーダ２ａとアクチュエータ１の動作位置を粗く検出するエンコーダ２ｂを設けた場合について説明したが、エンコーダ２ａ，２ｂの代わりにアクチュエータ１に、アクチュエータ１の動作速度を細かく検出する速度検出器と、アクチュエータ１の動作速度を粗く検出する速度検出器を設け、各速度検出器から出力する速度信号を位置決め制御コントローラ４にフィードバックするとともに外乱オブザーバ５ａ，５ｂで各速度検出器から出力する速度信号から外乱を推定し、推定した外乱とモードを切り換える前の推定外乱とを上記実施例と同様にフィードバックしても良い。この場合も、モードを切り換える前の推定外乱をフィードバックして電流指令値を補正するから、図５（ａ）に示すように、粗い速度検出器によって切換え速度Ｖｃに移動したところで、細かい速度検出器と細かい速度検出器モード用の外乱オブザーバ５ａに切換えたときに、外乱の推定の遅れがあっても切換え直前の推定外乱を加算して切換え後の外乱を抑圧できる。したがって図５（ｂ）に示すように補正がない場合のように、バネ力等の外乱によって目標軌道（目標速度）から離れてから目標軌道に収束することを防止できる。
【００２３】
次ぎに、アクチュエータ１として、例えば図６に示すように、ボイスコイルモータ２１により駆動されるバネ成分を持ったキャリッジ２０を使用して披測定物２２との距離を光学的に測定する場合について説明する。キャリッジ２０にはフォーカス信号を発生させるフォーカス信号発生部２３とキャリッジ２０の位置を検出し位置信号ｘｅを出力するリニアエンコーダ２４が取り付けられている。フォーカス信号発生部２３で検出されたフォーカス信号から換算された位置信号ｘｆは外乱オブザーバ５ａに入力され、リニアエンコーダ２４で検出された位置信号ｘｅは外乱オブザーバ５ｂに入力される。そしてモード切換器７によってキャリッジ２０を披測定物２２に近づけるモードが選択されると、リニアエンコーダ２４の位置信号ｘｅと外乱オブザーバ５ｂで推定した外乱相当電流値ｉｄをフィードバックしてキャリッジ２０を披測定物２２に近づけ、図７に示すように、フォーカス信号が取れる位置Ｘｃまで位置決めを行なう。フォーカス信号が取れる位置Ｘｃまでキャリッジ２０が進行したらモード切換器７はフォーカス信号による披測定物２２への追従制御モードに移行する。この追従制御モードに移行すると、フォーカス信号発生部２３で検出されたフォーカス信号から換算された位置信号ｘｆによりフィードバック制御するとともに外乱オブザーバ５ａで推定した外乱相当電流値ｉｄ及び推定外乱記憶部１０に記憶したモードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈによりモータドライバ１２ａに送る電流指令値を補正する。モータドライバ１２ａは補正された電流指令値によりキャリッジ２０を駆動するボイスコイルモータ２１を制御する。このようにして、キャリッジ２０がフォーカス信号が取れる位置Ｘｄまで進行してフォーカス信号による披測定物２２への追従制御モードに移行したときに、モードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈによりモータドライバ１２ａに送る電流指令値を補正するから、図７（ｂ）に示すように補正がなく、外乱の推定に遅れがあるためバネ力等の外乱によって目標位置から離れてしまいフォーカス信号をとることができなくなることを回避して、図７（ａ）に示すように、フォーカス位置にキャリッジ２０を位置決めすることができ、披測定物２２までの距離を安定して測定することができる。
【００２４】
上記各実施例は推定外乱記憶部１０に記憶したモードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈによりドライバ１２に送る電流指令値を補正する場合について説明したが、推定外乱出力部２５で推定外乱記憶部１０に記憶した切換前外乱相当電流値ｉｄｈに所定の係数ｋを乗算した切換前外乱相当電流値ｋ・ｉｄｈを加算器１１に送り、ドライバ１２に送る電流指令値を補正するようにしても良い。このように切換前外乱相当電流値ｉｄｈに所定の係数ｋを乗算することにより、外乱オブザーバ５ａ，５ｂの切換え時の過渡応答時を任意に調整することができ、応答の最適化を図ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、アクチュエータの動作モードを切り換えたときに、そのときの推定外乱と動作モードを切り換える前の推定外乱でアクチュエータの制御電流指令値を補正するから、簡単な構成で動作モードを切り換えたときの過渡応答を改善することができる。
【００２６】
また、動作モードを切り換える前の推定外乱に所定の係数を乗算してアクチュエータの制御電流指令値を補正することにより、動作モードを切り換えたときの過渡応答時を任意に調整することができ、応答の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示す制御ブロック図である。
【図２】アクチュエータのブロック線図である。
【図３】アクチュエータに外乱オブザーバを付加したブロック線図である。
【図４】目標位置に対するアクチュエータの位置変化を示す動作特性図である。
【図５】目標軌跡に対するアクチュエータの速度変化を示す動作特性図である。
【図６】他の実施例の構成を示す制御ブロック図である。
【図７】フォーカス位置に位置決めするときのアクチュエータの位置変化を示す動作特性図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ
２ エンコーダ
３ 位置指令部
４ 位置決め制御コントローラ
５ 外乱オブザーバ
６ 外乱加算部
７ モード切換部
８ 検出部切換部
９ 外乱オブザーバ切換部
１０ 推定外乱記憶部
１１ 加算部
１２ ドライバ
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種アクチュエータの位置決め制御を行なう位置決め制御装置、特に過渡応答の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種形状測定装置やロボット等ではアクチュエータを目標位置に制御するため、例えば特開平３−110406号公報や特開平４−238509号公報等に示されているように、各種の位置決め制御装置が使用されている。特開平３−110406号公報に示された位置決め制御装置は、１つのアクチュエータにフォーカス信号と対物レンズの位置を検出する２つの位置検出手段を有し、位置決めコントローラへ入力される位置情報を切替えることによって、アクチュエータの位置決め制御を行なうフォーカスサーボ系と位置制御系を切り換えるようにしている。また、特開平４−238509号公報に示された位置決め制御装置は、サーボ制御システムにおいて、起動時にアクチュエータの停止位置に基づいて規定される外乱などの状態量の初期値を算出し、この初期値を外乱等の状態量の算出に用いるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平３−110406号公報に示された位置決め制御装置は、外乱についての考慮がなされていないため、外乱を推定してこれを抑圧することはできなかった。また、特開平４−238509号公報に示された位置決め制御装置は、起動時のアクチュエータの停止位置で規定される外乱の初期値から動作中の外乱を推定しているが、一般にデジタルで構築された制御系の場合、初期状態は不定であるため、外乱の初期値から動作中の外乱を推定することはできない。また、アクチュエータの駆動方向を切り換えた場合、外乱により予期せぬ応答をしてしまう可能性があった。この問題を解消するために、速度検出信号若しくは位置検出信号から外乱を推定する外乱オブザーバを複数備え、外乱オブザーバそれらをモードによって切換えるようにしても、バネ系を持ったアクチュエータにおいてはモード切換え時の応答が問題となる。例えばエンコーダを使用して位置決めしていたモードから、フォーカス信号を用いた追従モードに切換える場合、フォーカスによって検出できる有効範囲は±３μｍ位であり、モードを切換えると位置偏差が大きくなりフォーカス信号を検出できる範囲から外れてしまい追従モードに切換えることができなくなってしまう。また、外乱オブザーバを切換えるとき状態量を最適な値に変更する方法もあるが、外乱オブザーバの次元が高くなると、次元と同数の状態量を変更しなくてはならないため演算が複雑化してしまう。また、アクチュエータの位置に応じたバネ力を操作量に加算する方法は、アクチュエータがノミナルパラメータに近い場合は有効であるが、パラメータのずれが大きくなるとパラメータのずれを外乱オブザーバは外乱として推定し補償するため、外乱オブザーバを切換えると新たな外乱オブザーバが外乱を推定し偏差を抑圧するまでに時間を要する。
【０００４】
この発明はかかる短所を改善し、簡単な構成で外乱オブザーバを切換えたときの過渡応答を改善することができる位置決め制御装置を得ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る位置決め制御装置は、アクチュエータと複数の位置検出器と位置決め制御コントローラと位置検出器に一対一で接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、複数の位置検出器はアクチュエータの位置を検出して位置信号を出力し、位置決め制御コントローラは目標位置と位置信号とを比較した位置偏差から電流指令値を出力し、各外乱オブザーバは位置信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により位置検出器から出力する位置信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする。
【０００６】
この発明に係る第２の位置決め制御装置は、アクチュエータと複数の速度検出器と位置決め制御コントローラと速度検出器に一対一で接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、複数の速度検出器はアクチュエータの速度を検出して速度信号を出力し、位置決め制御コントローラは目標値と速度信号とを比較した偏差から電流指令値を出力し、各外乱オブザーバは速度信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により速度検出器から出力する速度信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする。
【０００７】
この発明に係る第３の位置決め制御装置は、リニアエンコーダと被測定物との距離を光学的に検出しフォーカス信号を出力するフォーカス信号発生部を有するアクチュエータと、位置決め制御コントローラとリニアエンコーダに接続された外乱オブザーバとフォーカス信号発生部に接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、位置決め制御コントローラは目標値とリニアエンコーダから出力する位置信号及びフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号とを比較した偏差から電流指令値を出力し、一方の外乱オブザーバはリニアエンコーダから出力する位置信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、他方の外乱オブザーバはフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号によりリニアエンコーダから出力する位置信号とフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の位置決め制御装置はアクチュエータと、アクチュエータに取り付けられ、検出精度がことなる２つのエンコーダと、位置指令部と位置決め制御コントローラとエンコーダに一対一で接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有する。一方のエンコーダはアクチュエータの動作位置を細かく検出し、他方のエンコーダはアクチュエータの動作位置を粗く検出する。
【００１０】
この位置決め制御装置でアクチュエータの位置制御をするとき、まずモード切換部でアクチュエータの動作位置を粗く制御するモードを選択して、検出部切換部を位置を粗く検出するエンコーダ側に接続し、外乱オブザーバ切換部を位置を粗く検出するエンコーダに接続された外乱オブザーバ側に接続する。この状態で位置決め制御コントローラは位置指令部から送られる目標位置とエンコーダから出力された位置信号を比較し、偏差に応じた操作量に対応する電流指令値を出力する。また、外乱オブザーバは送られた位置信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、検出した外乱相当電流値を外乱オブザーバ切換部を介して外乱加算部に送る。外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力された電流指令値と外乱オブザーバが推定した外乱相当電流値を加算して出力する。ドライバは外乱加算部から出力され加算部を介して送られた電流指令値に比例したアクチュエータ電流をアクチュエータに送りアクチュエータを駆動する。
【００１１】
この状態でモード切換部でアクチュエータの動作位置を細かく制御するモードを選択すると、推定外乱記憶部はモードを切り換える前の外乱相当電流値を記憶する。その後、エンコーダと外乱オブザーバを動作位置を細かく制御する側に切り換え、位置信号と外乱相当電流値をフィードバックして電流指令値を補正し、さらに補正した電流指令値を推定外乱出力部から出力される推定外乱記憶部に記憶したモードを切り換える前の外乱相当電流値で補正してドライバに送る。ドライバは補正された電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送りアクチュエータを駆動する。このように動作中の推定外乱とモードを切り換える前の推定外乱で電流指令値を補正してモードを切り換え外乱オブザーバを切り換えたときの過渡応答を改善する。
【００１２】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例の構成を示す制御ブロック図である。図に示すように位置決め制御装置はアクチュエータ１とアクチュエータ１に取り付けられたエンコーダ２ａ，２ｂと位置指令部３と位置決め制御コントローラ４と外乱オブザーバ５ａ，５ｂと外乱加算部６とモード切換部７と検出部切換部８と外乱オブザーバ切換部９と推定外乱記憶部１０と推定外乱出力部２５と加算部１１及びドライバ１２を有する。
【００１３】
エンコーダ２ａ，２ｂは異なる検出精度を有し、エンコーダ２ａはアクチュエータ１の動作位置を細かく検出し、エンコーダ２ｂはアクチュエータ１の動作位置を粗く検出し、検出した位置信号を出力する。位置指令部３はアクチュエータ１の目標位置を位置決め制御コントローラ４に出力する。位置決め制御コントローラ４は目標位置とエンコーダ２ａ，２ｂで検出した位置信号とを比較した偏差から電流指令値ｉｃを出力する。外乱オブザーバ５ａはエンコーダ２ａで検出した位置信号ｘｓと電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱オブザーバ５ｂはエンコーダ２ｂで検出した位置信号ｘｒと電流指令値からアクチュエータ１に印加される外乱を推定し、検出した外乱相当電流値ｉｄを出力する。外乱加算部６は位置決め制御コントローラ４から出力する電流指令値ｉｃに外乱相当電流値ｉｄを加算する。モード切換部７はアクチュエータ１の動作位置を細かく制御するモードと粗く制御するモードのモード切換信号を出力する。検出部切換部８はモード切換部７から出力するモード切換信号によりエンコーダ２ａ，２ｂから出力する位置信号を切り換えて位置決め制御コントローラ４に入力する。外乱オブザーバ切換部９はモード切換部７から出力するモード切換信号により外乱オブザーバ５ａ，５ｂから出力する外乱相当電流値ｉｄを切り換える。推定外乱記憶部１０はモードを切換える前の外乱オブザーバ５ａ，５ｂから出力する切換前外乱相当電流値ｉｄｈを記憶する。加算部１１は推定外乱記憶部１０に記憶した外乱相当電流値ｉｄｈを電流指令値（ｉｃ＋ｉｄ）に加算する。ドライバ１２は電流指令値(ｉｃ＋ｉｄ＋ｉｄｈ)に応じたアクチュエータ電流ｉｍをアクチュエータ１に送る。
【００１４】
上記のように構成された位置決め制御装置でアクチュエータ１の位置制御をするときの動作を説明する。モード切換部７でアクチュエータ１の動作位置を粗く制御するモードを選択して、図１に示すように、検出部切換部８をエンコーダ２ｂ側に接続し、外乱オブザーバ切換部９を外乱オブザーバ５ｂ側に接続する。この状態で位置指令部３から目標位置を位置決め制御コントローラ４に送る。位置決め制御コントローラ４は送られる目標位置とエンコーダ２ｂから出力され検出部切換部８を介してフィードバックされた位置信号ｘｒを比較し、偏差に応じた操作量に対応する電流指令値ｉｃを出力する。また、エンコーダ２ｂから出力された位置信号ｘｒは外乱オブザーバ５ｂに送られる。外乱オブザーバ５ｂは送られた、位置信号ｘｒと電流指令値からアクチュエータ１に印加される外乱を推定し、検出した外乱相当電流値ｉｄを外乱オブザーバ切換部９を介して外乱加算部６に送る。この外乱を推定するときに、アクチュエータ１のノミナルモデルからのずれも外乱として推定する。外乱加算部６は位置決め制御コントローラ４から出力された電流指令値ｉｃと外乱オブザーバ５ｂが推定した外乱相当電流値ｉｄを加算して出力する。ドライバ１２は外乱加算部６から出力され加算部１１を介して送られた電流指令値に比例したアクチュエータ電流ｉｍをアクチュエータ１に送りアクチュエータ１を駆動する。
【００１５】
この状態でモード切換部７でアクチュエータ１の動作位置を細かく制御するモードを選択すると、推定外乱記憶部１０は外乱オブザーバ切換部９を切り換える前に外乱オブザーバ５ｂから出力している外乱相当電流値ｉｄを切換前外乱相当電流値ｉｄｈとして記憶する。その後、検出部切換部８をエンコーダ２ａ側に接続し、外乱オブザーバ切換部９を外乱オブザーバ５ａ側に接続する。位置決め制御コントローラ４は位置指令部３から送られる目標位置とエンコーダ２ａから出力されてフィードバックされた位置信号ｘｓを比較し、偏差に応じた操作量に対応する電流指令値ｉｃを出力する。また、エンコーダ２ａから出力された位置信号ｘｓは外乱オブザーバ５ａに送られる。外乱オブザーバ５ａは送られた、位置信号ｘｓと電流指令値からアクチュエータ１に印加される外乱を推定し、検出した外乱相当電流値ｉｄを外乱オブザーバ切換部９を介して外乱加算部６に送る。外乱加算部６は位置決め制御コントローラ４から出力された電流指令値ｉｃと外乱オブザーバ５ａが推定した外乱相当電流値ｉｄを加算して出力する。加算部１１は外乱加算部６から出力された電流指令値(ｉｃ＋ｉｄ）と推定外乱出力部２５から出力される推定外乱記憶部１０に記憶したモードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈとを加算して補正しドライバ１２に送る。ドライバ１２は加算部１１から送られた電流指令値(ｉｃ＋ｉｄ＋ｉｄｈ）に比例したアクチュエータ電流ｉｍをアクチュエータ１に送りアクチュエータ１を駆動する。
【００１６】
この外乱オブザーバ５ａ，５ｂの動作を詳細に説明する。アクチュエータ１を例えば図２に示すブロック線図で表わすと、アクチュエータ１のモータの状態方程式は下記（１）式で表され、出力方程式は下記２式で表される。図２において、Ａ，Ｂ，Ｃは定数（行列）、Ｉは積分器、ｕは入力ベクトル、ｙは出力ベクトル，ｘは状態量（ベクトル）である。
【００１７】
【数１】
この図２に示されたモデルをＰ（プラント）とし、外乱オブザーバ５を付加したブロック線図を例えば図３で表すと、外乱オブザーバ５の状態方程式は下記（３）式で表され、出力方程式は下記（４）式で表される。図３においてＡ１，Ｂ１，Ｄ，Ｈ，Ｋは定数（行列）、Ｉ１は積分器、ωは外乱オブザーバ５の状態量（ベクトル）、Ｘ１はモータの状態量の推定値である。
【００１９】
【数２】
上記（４）式の外乱オブザーバの出力ベクトルＸ１の１つがアクチュエータ１に印加される外乱相当の推定トルク外乱あるいは推定加速度外乱となる。この推定されたトルク外乱あるいは加速度外乱を電流値に変換しフィードバックすることによって外乱を抑圧することができる。
【００２１】
また、モード切換部７でアクチュエータ１の動作位置を粗く制御するモードか細かく制御するモードに切り換えて外乱オブザーバ５ｂを外乱オブザーバ５ａに切り換えたときに、推定外乱記憶部１０に記憶したモードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈをフィードバックして電流指令値を補正するから、外乱の推定の遅れがあっても切換え直前の推定外乱を加算するため切換え後の外乱を抑圧でき、例えば図４の（ａ）に示すように、アクチュエータ１を目標位置Ｘｃに円滑に収束させることができ、図４（ｂ）に示すように補正がなく、外乱の推定に遅れがあるためバネ力等の外乱によって目標位置から離れてから目標位置に収束する場合と比べて安定した位置制御を行なうことができる。
【００２２】
上記実施例はアクチュエータ１に、アクチュエータ１の動作位置を細かく検出するエンコーダ２ａとアクチュエータ１の動作位置を粗く検出するエンコーダ２ｂを設けた場合について説明したが、エンコーダ２ａ，２ｂの代わりにアクチュエータ１に、アクチュエータ１の動作速度を細かく検出する速度検出器と、アクチュエータ１の動作速度を粗く検出する速度検出器を設け、各速度検出器から出力する速度信号を位置決め制御コントローラ４にフィードバックするとともに外乱オブザーバ５ａ，５ｂで各速度検出器から出力する速度信号から外乱を推定し、推定した外乱とモードを切り換える前の推定外乱とを上記実施例と同様にフィードバックしても良い。この場合も、モードを切り換える前の推定外乱をフィードバックして電流指令値を補正するから、図５（ａ）に示すように、粗い速度検出器によって切換え速度Ｖｃに移動したところで、細かい速度検出器と細かい速度検出器モード用の外乱オブザーバ５ａに切換えたときに、外乱の推定の遅れがあっても切換え直前の推定外乱を加算して切換え後の外乱を抑圧できる。したがって図５（ｂ）に示すように補正がない場合のように、バネ力等の外乱によって目標軌道（目標速度）から離れてから目標軌道に収束することを防止できる。
【００２３】
次ぎに、アクチュエータ１として、例えば図６に示すように、ボイスコイルモータ２１により駆動されるバネ成分を持ったキャリッジ２０を使用して披測定物２２との距離を光学的に測定する場合について説明する。キャリッジ２０にはフォーカス信号を発生させるフォーカス信号発生部２３とキャリッジ２０の位置を検出し位置信号ｘｅを出力するリニアエンコーダ２４が取り付けられている。フォーカス信号発生部２３で検出されたフォーカス信号から換算された位置信号ｘｆは外乱オブザーバ５ａに入力され、リニアエンコーダ２４で検出された位置信号ｘｅは外乱オブザーバ５ｂに入力される。そしてモード切換器７によってキャリッジ２０を披測定物２２に近づけるモードが選択されると、リニアエンコーダ２４の位置信号ｘｅと外乱オブザーバ５ｂで推定した外乱相当電流値ｉｄをフィードバックしてキャリッジ２０を披測定物２２に近づけ、図７に示すように、フォーカス信号が取れる位置Ｘｃまで位置決めを行なう。フォーカス信号が取れる位置Ｘｃまでキャリッジ２０が進行したらモード切換器７はフォーカス信号による披測定物２２への追従制御モードに移行する。この追従制御モードに移行すると、フォーカス信号発生部２３で検出されたフォーカス信号から換算された位置信号ｘｆによりフィードバック制御するとともに外乱オブザーバ５ａで推定した外乱相当電流値ｉｄ及び推定外乱記憶部１０に記憶したモードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈによりモータドライバ１２ａに送る電流指令値を補正する。モータドライバ１２ａは補正された電流指令値によりキャリッジ２０を駆動するボイスコイルモータ２１を制御する。このようにして、キャリッジ２０がフォーカス信号が取れる位置Ｘｄまで進行してフォーカス信号による披測定物２２への追従制御モードに移行したときに、モードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈによりモータドライバ１２ａに送る電流指令値を補正するから、図７（ｂ）に示すように補正がなく、外乱の推定に遅れがあるためバネ力等の外乱によって目標位置から離れてしまいフォーカス信号をとることができなくなることを回避して、図７（ａ）に示すように、フォーカス位置にキャリッジ２０を位置決めすることができ、披測定物２２までの距離を安定して測定することができる。
【００２４】
上記各実施例は推定外乱記憶部１０に記憶したモードを切換える前の外乱オブザーバ５ｂから出力した切換前外乱相当電流値ｉｄｈによりドライバ１２に送る電流指令値を補正する場合について説明したが、推定外乱出力部２５で推定外乱記憶部１０に記憶した切換前外乱相当電流値ｉｄｈに所定の係数ｋを乗算した切換前外乱相当電流値ｋ・ｉｄｈを加算器１１に送り、ドライバ１２に送る電流指令値を補正するようにしても良い。このように切換前外乱相当電流値ｉｄｈに所定の係数ｋを乗算することにより、外乱オブザーバ５ａ，５ｂの切換え時の過渡応答時を任意に調整することができ、応答の最適化を図ることができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、アクチュエータの動作モードを切り換えたときに、そのときの推定外乱と動作モードを切り換える前の推定外乱でアクチュエータの制御電流指令値を補正するから、簡単な構成で動作モードを切り換えたときの過渡応答を改善することができる。
【００２６】
また、動作モードを切り換える前の推定外乱に所定の係数を乗算してアクチュエータの制御電流指令値を補正することにより、動作モードを切り換えたときの過渡応答時を任意に調整することができ、応答の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成を示す制御ブロック図である。
【図２】アクチュエータのブロック線図である。
【図３】アクチュエータに外乱オブザーバを付加したブロック線図である。
【図４】目標位置に対するアクチュエータの位置変化を示す動作特性図である。
【図５】目標軌跡に対するアクチュエータの速度変化を示す動作特性図である。
【図６】他の実施例の構成を示す制御ブロック図である。
【図７】フォーカス位置に位置決めするときのアクチュエータの位置変化を示す動作特性図である。
【符号の説明】
１ アクチュエータ
２ エンコーダ
３ 位置指令部
４ 位置決め制御コントローラ
５ 外乱オブザーバ
６ 外乱加算部
７ モード切換部
８ 検出部切換部
９ 外乱オブザーバ切換部
１０ 推定外乱記憶部
１１ 加算部
１２ ドライバ
Claims (3)
- アクチュエータと複数の位置検出器と位置決め制御コントローラと位置検出器に一対一で接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、
複数の位置検出器はアクチュエータの位置を検出して位置信号を出力し、位置決め制御コントローラは目標位置と位置信号とを比較した位置偏差から電流指令値を出力し、各外乱オブザーバは位置信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により位置検出器から出力する位置信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする位置決め制御装置。 - アクチュエータと複数の速度検出器と位置決め制御コントローラと速度検出器に一対一で接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、
複数の速度検出器はアクチュエータの速度を検出して速度信号を出力し、位置決め制御コントローラは目標値と速度信号とを比較した偏差から電流指令値を出力し、各外乱オブザーバは速度信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により速度検出器から出力する速度信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする位置決め制御装置。 - リニアエンコーダと被測定物との距離を光学的に検出しフォーカス信号を出力するフォーカス信号発生部を有するアクチュエータと、位置決め制御コントローラとリニアエンコーダに接続された外乱オブザーバとフォーカス信号発生部に接続された外乱オブザーバと外乱加算部とモード切換部と検出部切換部と外乱オブザーバ切換部と推定外乱記憶部と推定外乱出力部と加算部及びドライバを有し、
位置決め制御コントローラは目標値とリニアエンコーダから出力する位置信号及びフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号とを比較した偏差から電流指令値を出力し、一方の外乱オブザーバはリニアエンコーダから出力する位置信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、他方の外乱オブザーバはフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号と電流指令値からアクチュエータに印加される外乱を推定し、外乱加算部は位置決め制御コントローラから出力する電流指令値に外乱オブザーバで推定した外乱を加算し、モード切換部はアクチュエータの動作モードの切換信号を出力し、検出部切換部はモード切換部から出力するモード切換信号によりリニアエンコーダから出力する位置信号とフォーカス信号発生部から出力するフォーカス信号を切り換えて位置決め制御コントローラに入力し、外乱オブザーバ切換部はモード切換部から出力するモード切換信号により外乱オブザーバから出力する推定外乱を切り換え、推定外乱記憶部はモードを切換える前の外乱オブザーバから出力する切換前推定外乱を記憶し、推定外乱出力部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき、推定外乱記憶部に記憶した切換前推定外乱にあらかじめ設定された係数を乗算して出力し、加算部はモード切換部でアクチュエータの動作モードを切り換えたとき推定外乱外乱出力部からの出力によりドライバに入力する電流指令値を補正し、ドライバは入力した電流指令値に応じたアクチュエータ電流をアクチュエータに送ることを特徴とする位置決め制御装置。
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