JP5909150B2 - 駆動装置の制御装置 - Google Patents
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Description
(1)第1のモータ(アクチュエータ)61の駆動量Ef1と、第2のモータ(アクチュエータ)63の駆動量Ef2とを検出し、さらに、被駆動体の駆動量の検出値から第1および第2のモータ61,63の合計駆動量Efを検出する。
(2)第1の乗算部65aは、指令値(図1では位置指令値)Epに、ゲインG1(=ΔEf1/ΔEf)を乗じた値Ed1を、第1の減算部67aに出力し、第2の乗算部65bは、指令値Epに、ゲインG2(=ΔEf2/ΔEf)を乗じた値Ed2を、第2の減算部67bに出力する。ここで、記号Δは、Ef、Ef1、Ef2の変化量(時間変化率)を意味する。
(3)第1の減算部67aは、Ed1とEf1との差を第1の制御部69aに出力し、第2の減算部67bは、Ed2とEf2との差を第2の制御部69bに出力する。
(4)第1の制御部69aは、(Ed1−Ef1)が示す量だけ第1のモータ61を駆動し、第2の制御部69bは、(Ed2−Ef2)が示す量だけ第2のモータ63を駆動する。
以降は、上記(1)〜(4)を繰り返す。
生成された総駆動指令値に第1のゲインG1を乗じた値を、第1の駆動指令値として出力する第1の乗算部と、
総駆動指令値に第2のゲインG2を乗じた値を、第2の駆動指令値として出力する第2の乗算部と、
第1の駆動指令値に基づいて、第1のアクチュエータを制御する第1の制御部と、
第2の駆動指令値に基づいて、第2のアクチュエータを制御する第2の制御部と、
各ゲインG1,G2を算出するゲイン算出部と、
第1のアクチュエータの駆動量を検出して、その検出値を示す値Ef1をゲイン算出部に出力する第1の駆動量検出器と、
第2のアクチュエータの駆動量を検出して、その検出値を示す値Ef2をゲイン算出部に出力する第2の駆動量検出器と、
被駆動体の駆動量を検出して、その検出値を示す値Efをゲイン算出部に出力する総駆動量検出器と、を備え、
ゲイン算出部は、Ef1とEfを変数とした第1のゲイン算出式により、第1のゲインG1を算出し、Ef2とEfを変数とした第2のゲイン算出式により、第2のゲインG2を算出し、
駆動装置の正常時においては、前記変数の値にかかわらず、第1および第2のゲインG1,G2が1/2になるように第1および第2のゲイン算出式が設定されており、
Efは、ゼロから上限値Lmaxまでの範囲内で変化し、
ゲイン算出部は、Ef1、Ef2またはEfがゼロに近づいた時には、第1のゲインG1を、(Ef1−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に近づけ、第2のゲインG2を、(Ef2−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に近づける、ことを特徴とする制御装置が提供される。
G1=G1A+G1B
G2=G2A+G2B
であり、
この式におけるG1AとG1BとG2AとG2Bは
この式において、Ef1maxは、第1および第2のアクチュエータが正常に動作している場合に、第1のアクチュエータの駆動量がとり得る最大値であり、Ef2maxは、第1および第2のアクチュエータが正常に動作している場合に、第2のアクチュエータの駆動量がとり得る最大値であり、G1AAとG1BBとG2AAとG2BBは、
この式において、Lmaxは、理想的には、Ef1maxとEf2maxとの和に等しくなる。
また、Ef,Ef1,Ef2の全域にわたって、ゲインの算出過程で、第1および第2のゲインG1,G2の分子がゼロに近くならないので、ノイズの影響を抑制して、第1および第2のゲインG1,G2の誤差を小さくできる。
第2のアクチュエータが正常に動作しているかを判断する第2の状態判断部と、を備え、
第1および第2の状態判断部により、それぞれ、第1および第2のアクチュエータが正常に動作していと判断されている時には、第1の乗算部は、ゲイン算出部により算出された第1のゲインG1を総駆動指令値に乗じた値を、第1の駆動指令値として出力し、第2の乗算部は、ゲイン算出部により算出された第2のゲインG2を総駆動指令値に乗じた値を、第2の駆動指令値として出力し、
第1の状態判断部により、第1のアクチュエータが動作していないと判断された時には、第2の乗算部は、値が1である第2のゲインG2を総駆動指令値に乗じた値を、第2の駆動指令値として出力し、
第2の状態判断部により、第2のアクチュエータが動作していないと判断された時には、第1の乗算部は、値が1である第1のゲインG1を総駆動指令値に乗じた値を、第1の駆動指令値として出力する。
第2の状態判断部は、Ef2とEfに基づいて、第2のアクチュエータが正常に動作しているかを判断する。
さらに、
総駆動量検出器の故障を検出する故障検出器と、
故障検出器が総駆動量検出器の故障を検出した場合には、総駆動指令値として第1および第2の乗算部へ入力する信号値を、Epと2Ef1との差、または、Epと2Ef2との差にし、かつ、第1および第2の乗算部へ入力する第1および第2のゲインG1,G2を1/2に固定する信号値切替部と、を備える。
第1の乗算部が出力した第1の駆動指令値とEf1とが入力され、入力された両信号値の差を第1の制御部へ出力する第1の減算部と、
第2の乗算部が出力した第2の駆動指令値とEf2とが入力され、入力された両信号値の差を第2の制御部へ出力する第2の減算部と、を備え、
第1の制御部は、第1の駆動指令値とEf1との前記差に従って、第1のアクチュエータを制御し、第2の制御部は、第2の駆動指令値とEf2との前記差に従って、第2のアクチュエータを制御し、
さらに、総駆動量検出器の故障を検出する故障検出器を備え、
故障検出器が総駆動量検出器の故障を検出した場合には、第1および第2の乗算部へ入力する第1および第2のゲインG1,G2を1/2に固定する。
各アクチュエータ5,7は、図2の例ではモータである。第1のモータ5は、被駆動体9を回転駆動し、第2のモータ7は、ギア13を回転駆動する。
被駆動体9は、ギア15に噛み合う多数の歯を外周面に有する。ギア15は、第1のモータ5の出力軸に固定されている。また、被駆動体9の中心には、その軸方向に、ネジ軸17が貫通している貫通穴9aが形成されている。貫通穴9aの内周面には、ネジ軸17が螺合する雌ネジが切られている。すなわち、ネジ軸17と被駆動体9とは、ボールネジを構成し、被駆動体9は、ボールネジのナットに相当する。
動力伝達機構11は、ギア13、14と、ネジ軸17と、ギア15とを有する。ギア13は、ネジ軸17に同軸に固定されている。ギア14は、第2のモータ7の出力軸に固定されており、ギア13に噛み合っている。このような動力伝達機構11により、第1および第2のモータ5,7の駆動量の合計に相当する量だけ、被駆動体9が、ネジ軸17の軸方向にネジ軸17に対して移動するように各モータ5,7の駆動力を被駆動体9に伝える。なお、ネジ軸17は、図示しない部材に回転可能に支持されていてよい。
第2の乗算部21bは、総駆動指令値Esに第2のゲインG2を乗じた値を、第2の駆動指令値E2として第2の制御部23bに出力する。
第2の制御部23bは、第2の駆動指令値E2に基づいて、第2のアクチュエータ7を制御する。図3、図4の例では、第2の制御部23bは、第2の駆動指令値E2が示す量だけ第2のアクチュエータ7を駆動させる。
第1の駆動量検出器29aは、第1のアクチュエータ5の駆動量を検出して、その検出値を示す値Ef1をゲイン算出部27に出力する。
第2の駆動量検出器29bは、第2のアクチュエータ7の駆動量を検出して、その検出値を示す値Ef2をゲイン算出部27に出力する。
総駆動量検出器31は、被駆動体9の駆動量を検出して、その検出値を示す値Efをゲイン算出部27に出力する。図2の例では、Efは、限界位置P0を示すゼロから、限界位置Pmを示す上限値Lmaxまでの範囲内で変化する。すなわち、Efがゼロの時には、被駆動体9は、限界位置P0に位置しており、Efが上限値Lmaxである時には、被駆動体9は、限界位置Pmに位置している。
Ef1とEf2は、それぞれ、アクチュエータ5、7が、初期位置から駆動された量(動作した量)を示し、Efは、アクチュエータ5が初期位置から駆動された量と、アクチュエータ7が初期位置から駆動された量と和を示す。駆動装置3の正常時では、Ef1とEf2との和は、Efに等しい。
(A)ゲイン算出部27は、Ef1、Ef2またはEfがゼロに近づいた時には、第1のゲインG1を、(Ef1−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に近づけ、第2のゲインG2を、(Ef2−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に近づける。Ef1がゼロに近づいた時に、第1のゲインG1の分子(Ef1−Lmax/2)がゼロに近づかず、かつ、第1のゲインG1の分母(Ef−Lmax)もゼロに近づかない。よって、ノイズに対する第1のゲインG1の比率を高く保つことができる。第2のゲインG2も同様である。
(B)一方、ゲイン算出部27は、総駆動指令値Esが上限値に近づいた時には、第1のゲインG1をEf1/Efに近づけ、第2のゲインG2をEf2/Efに近づける。
G1=G1A+G1B
G2=G2A+G2B
である。
この式におけるG1AとG1BとG2AとG2Bとを、
この式において、Ef1maxは、第1および第2のアクチュエータ5,7が正常に動作している場合に、第1のアクチュエータ5の駆動量がとり得る最大値であり、Ef2maxは、第1および第2のアクチュエータ5,7が正常に動作している場合に、第2のアクチュエータ7の駆動量がとり得る最大値であり、G1AAとG1BBとG2AAとG2BBとを
この式において、Lmaxは、理想的には、Ef1maxとEf2maxとの和に等しくなる。なお、Lmaxは、被駆動体9を限界位置Pmに移動させるための後述する位置指令値EPにも等しい。ここで、「理想的には」とは、Ef1maxやEf2maxに誤差が生じておらず、Ef1maxやEf2maxがノイズの影響を受けていないことをいう。この誤差とは、駆動装置3による誤差(例えば、機械的な誤差)や、制御装置10による誤差である。
(a)G1A,G1B,G2A,G2Bがノイズに影響されない場合には、G1とG2は1/2になる。Ef=2Ef1=2Ef2と、Lmax=2Ef1max=2Ef2maxとが成り立つからである。
(b)Ef1,Ef2またはEfがゼロに近づいた時には、第1のゲインG1は、(Ef1−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に近づき、第2のゲインG1は、(Ef2−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に近づく。
(c)Efが上限値に近づいた時には、第1のゲインG1はEf1/Efに近づき、第2のゲインG2はEf2/Efに近づく。
位置指令部33は、ゼロから最大値までの範囲内の位置指令値EPを出力する。図2の例では、ゼロの位置指令値EPが出力された場合には、制御装置10は、被駆動体9を、上述の限界位置P0に位置させ、上限値の位置指令値EPが出力された場合には、制御装置10は、被駆動体9を、上述の限界位置Pmに位置させるように被駆動体9を制御する。
第1の減算部35aには、EPとEfが入力される。第1の減算部35aは、入力された2つの信号値(EPとEf)の差を、上述の総駆動指令値ESとして第1の乗算部21aへ出力する。
第2の減算部35bにも、EPとEfが入力される。第2の減算部35bは、入力された2つの信号値(EPとEf)の差を、上述の総駆動指令値ESとして第2の乗算部21bへ出力する。
信号値切替部39は、第1の切替器39aと第2の切替器39bと第3の切替器39cと第4の切替器39dを有する。
ただし、ゲイン算出部27からの値G1が、1/2より小さい値である場合には、第2の切替器39bは、第1の乗算部21aに入力するG1を1/2に固定し、ゲイン算出部27からの値G1が、1より大きい値である場合には、第2の切替器39bは、第1の乗算部21aに入力するG1を1に固定し、ゲイン算出部27からの値G2が、1/2より小さい値である場合には、第4の切替器39dは、第2の乗算部21bに入力するG2を1/2に固定し、ゲイン算出部27からの値G2が、1より大きい値である場合には、第4の切替器39dは、第2の乗算部21bに入力するG2を1に固定するのがよい。
第2の演算部42は、第1の駆動量検出器29aから入力されるEf1と、総駆動量検出器31から入力されるEfとに基づいて、上述のG1BBを算出する。
第3の演算部43は、第1の演算部41から入力されるG1AAと、第1の駆動量検出器29aから入力されるEf1とに基づいて、上述のG1Aを算出する。
第4の演算部44は、第2の演算部42から入力されるG1BBと、第1の駆量検出器29aから入力されるEf1と、とに基づいて、上述のG1Bを算出する。
第5の演算部45は、第3の演算部43から入力されるG1Aと、第4の演算部44から入力されるG1Bとに基づいて、G1AとG1Bとの和であるゲインG1を算出する。
第6の演算部46は、第2の駆動量検出器29bから入力されるEf2と、総駆動量検出器31から入力されるEfとに基づいて、上述のG2AAを算出する。
第7の演算部47は、第2の駆動量検出器29bから入力されるEf2と、総駆動量検出器31から入力されるEfとに基づいて、上述のG2BBを算出する。
第8の演算部48は、第6の演算部46から入力されるG2AAと、第2の駆動量検出器29bから入力されるEf2とに基づいて、上述のG2Aを算出する。
第9の演算部49は、第7の演算部47から入力されるG2BBと、第2の駆量検出器29bから入力されるEf2とに基づいて、上述のG2Bを算出する。
第10の演算部50は、第8の演算部48から入力されるG2Aと、第9の演算部49から入力されるG2Bとに基づいて、G2AとG2Bとの和であるゲインG2を算出する。
第1のリミッタ53aは、第1の演算部41が算出したG1AAを1/2〜1までの範囲に制限する。すなわち、第1のリミッタ53aは、第1の演算部41が算出したG1AAが1/2より小さい値である場合には、1/2に固定されたG1AAを第3の演算部43に入力し、第1の演算部41が算出したG1AAが1より大きい値である場合には、1に固定されたG1AAを第3の演算部43に入力し、第1の演算部41が算出したG1AAが1/2以上であって1以下である場合には、このG1AAをそのままの値で第3の演算部43に入力する。
同様に、第2、第3および第4のリミッタ53b,53c,53dは、それぞれ、第2、第6および第7の演算部42,46,47が算出した値G1BB,G2AA,G2BBを1/2〜1までの値に制限する。
第1のゲイン算出式は、Ef1/Efであり、第2のゲイン算出式は、Ef2/Efであってもよい。この場合、ゲイン算出部27は、Ef1、Ef2またはEfがゼロに近づいた時には、第1のゲイン算出式を、(Ef1−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に切り替え、第2のゲイン算出式を、(Ef2−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に切り替える。
図5のように、指令値生成装置19は、ゼロから最大値までの範囲内の位置指令値Epを、総駆動指令値として出力する位置指令部33で構成されてよい。この場合、制御装置10は、以下のように構成されてよい。
従って、第1の乗算部21aは、Epに1/2を乗じた値を第1の減算部35aに出力し、第1の減算部35aは、(Ep/2−Ef1)を第1の制御部23aに出力し、第2の乗算部21bは、上述のように、Epに1/2を乗じた値を第2の減算部35bに出力し、第2の減算部35bは、(Ep/2−Ef2)を第2の制御部23bに出力する。
図2、図3、図4を参照して上述した構成では、位置指令部33は、制御装置10の構成要素であったが、位置指令部33は、制御装置10の構成要素ではなく、制御装置10の外部に設けられたものであってもよい。すなわち、制御装置10の指令値生成装置19は、位置指令部33を有していなくてもよい。この場合、位置指令部33は、無線また有線により、位置指令値Epを、指令値生成装置19の第1および第2の減算部35a,35bに出力する。
図5を参照して上述した変更例2では、位置指令部33(すなわち、指令値生成装置19)は、制御装置10の構成要素であったが、位置指令部33は、制御装置10の構成要素ではなく、制御装置10の外部に設けられたものであってもよい。この場合、位置指令部33は、無線また有線により、位置指令値Epを、第1および第2の乗算部21a,21bに出力する。
Claims (6)
- 第1および第2のアクチュエータと、これらにより駆動される被駆動体と、各アクチュエータの駆動量の合計に相当する量だけ被駆動体が駆動されるように各アクチュエータの駆動力を被駆動体に伝える動力伝達機構と、を備える駆動装置の制御装置であって、
生成された総駆動指令値に第1のゲインG1を乗じた値を、第1の駆動指令値として出力する第1の乗算部と、
総駆動指令値に第2のゲインG2を乗じた値を、第2の駆動指令値として出力する第2の乗算部と、
第1の駆動指令値に基づいて、第1のアクチュエータを制御する第1の制御部と、
第2の駆動指令値に基づいて、第2のアクチュエータを制御する第2の制御部と、
各ゲインG1,G2を算出するゲイン算出部と、
第1のアクチュエータの駆動量を検出して、その検出値を示す値Ef1をゲイン算出部に出力する第1の駆動量検出器と、
第2のアクチュエータの駆動量を検出して、その検出値を示す値Ef2をゲイン算出部に出力する第2の駆動量検出器と、
被駆動体の駆動量を検出して、その検出値を示す値Efをゲイン算出部に出力する総駆動量検出器と、を備え、
ゲイン算出部は、Ef1とEfを変数とした第1のゲイン算出式により、第1のゲインG1を算出し、Ef2とEfを変数とした第2のゲイン算出式により、第2のゲインG2を算出し、
駆動装置の正常時においては、前記変数の値にかかわらず、第1および第2のゲインG1,G2が1/2になるように第1および第2のゲイン算出式が設定されており、
Efは、ゼロから上限値Lmaxまでの範囲内で変化し、
ゲイン算出部は、Ef1、Ef2またはEfがゼロに近づいた時には、第1のゲインG1を、(Ef1−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に近づけ、第2のゲインG2を、(Ef2−Lmax/2)/(Ef−Lmax)に近づける、ことを特徴とする制御装置。 - 第1および第2のゲイン算出式は、それぞれ、
G1=G1A+G1B
G2=G2A+G2B
であり、
この式におけるG1AとG1BとG2AとG2Bは
この式において、Ef1maxは、第1および第2のアクチュエータが正常に動作している場合に、第1のアクチュエータの駆動量がとり得る最大値であり、Ef2maxは、第1および第2のアクチュエータが正常に動作している場合に、第2のアクチュエータの駆動量がとり得る最大値であり、G1AAとG1BBとG2AAとG2BBは、
この式において、Lmaxは、理想的には、Ef1maxとEf2maxとの和に等しくなる、ことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 - 第1のアクチュエータが正常に動作しているかを判断する第1の状態判断部と、
第2のアクチュエータが正常に動作しているかを判断する第2の状態判断部と、を備え、
第1および第2の状態判断部により、それぞれ、第1および第2のアクチュエータが正常に動作していと判断されている時には、第1の乗算部は、ゲイン算出部により算出された第1のゲインG1を総駆動指令値に乗じた値を、第1の駆動指令値として出力し、第2の乗算部は、ゲイン算出部により算出された第2のゲインG2を総駆動指令値に乗じた値を、第2の駆動指令値として出力し、
第1の状態判断部により、第1のアクチュエータが動作していないと判断された時には、第2の乗算部は、値が1である第2のゲインG2を総駆動指令値に乗じた値を、第2の駆動指令値として出力し、
第2の状態判断部により、第2のアクチュエータが動作していないと判断された時には、第1の乗算部は、値が1である第1のゲインG1を総駆動指令値に乗じた値を、第1の駆動指令値として出力する、ことを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。 - 第1の状態判断部は、Ef1とEfに基づいて、第1のアクチュエータが正常に動作しているかを判断し、
第2の状態判断部は、Ef2とEfに基づいて、第2のアクチュエータが正常に動作しているかを判断する、ことを特徴とする請求項3に記載の制御装置。 - 総駆動指令値は、ゼロから最大値までの範囲内の位置指令値Epと、Efとの差であり、この差が、総駆動指令値として第1および第2の乗算部へ入力され、
さらに、
総駆動量検出器の故障を検出する故障検出器と、
故障検出器が総駆動量検出器の故障を検出した場合には、総駆動指令値として第1および第2の乗算部へ入力する信号値を、Epと2Ef1との差、または、Epと2Ef2との差にし、かつ、第1および第2の乗算部へ入力する第1および第2のゲインG1,G2を1/2に固定する信号値切替部と、を備える、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御装置。 - 総駆動指令値は、ゼロから最大値までの範囲内の位置指令値Epであり、
第1の乗算部が出力した第1の駆動指令値とEf1とが入力され、入力された両信号値の差を第1の制御部へ出力する第1の減算部と、
第2の乗算部が出力した第2の駆動指令値とEf2とが入力され、入力された両信号値の差を第2の制御部へ出力する第2の減算部と、を備え、
第1の制御部は、第1の駆動指令値とEf1との前記差に従って、第1のアクチュエータを制御し、第2の制御部は、第2の駆動指令値とEf2との前記差に従って、第2のアクチュエータを制御し、
さらに、総駆動量検出器の故障を検出する故障検出器を備え、
故障検出器が総駆動量検出器の故障を検出した場合には、第1および第2の乗算部へ入力する第1および第2のゲインG1,G2を1/2に固定する、ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の制御装置。
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