JP6898649B2 - 振動制御装置、振動制御方法、振動制御システム、プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係る一実施形態の振動制御装置の全体構成の一例を示すブロック図である。以下、図示する振動制御システム1を例に説明する。図示する振動制御システム1は、振動制御装置10と、カウンタ(Counter)11と、DA(Digital−Analog)変換器12と、カウンタ又はAD(Analog−Digital)変換器13(以下単に「AD変換器13」という。)と、モータドライバ14と、アクチュエータの例としてモータ(Motor)15と、エンコーダ(Encoder)16と、センサ(Sensor)17とを有する。
図3は、本発明に係る一実施形態の振動制御装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。
ステップS101では、振動制御装置は、バッファリングによって、物体の先端位置の遅延値を計算する。
図3に戻り、ステップS102では、振動制御装置は、逆システム出力を計算する。
図3に戻り、ステップS103では、振動制御装置は、正帰還フィードバックによって指令値を修正する。即ち、振動制御装置は、上記(21)式で計算される逆システム出力によって指令値を修正する。具体的には、指令値は、下記(25)式のように、修正される。例えば、振動制御装置は、下記(25)式のように、前向きゲイン「1/2」によって、フィードバックされる値を調整する。
ステップS104では、振動制御装置は、位置制御器によって加速度参照値を計算する。具体的には、上記(25)式に示すように修正された指令値が図8に示す位置制御CTL1に入力される場合には、位置制御CTL1において、加速度参照値は、下記(26)式のように計算される。
ステップS105では、振動制御装置は、加速度から電流値へ換算する。具体的には、振動制御装置は、下記(28)式に示すように、上記(26)式によって計算される加速度参照値を電流値に換算する。
ステップS106では、振動制御装置は、外乱補償値を加算する。具体的には、振動制御装置は、上記(28)式によって計算される電流値において、外乱を補償するため、例えば、下記(29)式のように、外乱補償値を加算する。即ち、振動制御装置は、外乱補償値を加算することによって、外乱を補償する。なお、外乱を補償する方法は、外乱補償値を加算する以外の方法で実現されてもよい。
ステップS107では、振動制御装置は、DA変換器への電圧指令値を計算する。具体的には、DA変換器への電圧指令値は、例えば、下記(30)式のように計算される。
ステップS108では、振動制御装置は、DA変換器によって電圧指令値に基づく出力を行う。具体的には、振動制御装置は、上記(30)式で計算されるDA変換器への電圧指令値に基づいて、モータドライバに対して、DA変換器から出力を行う。
図9は、本発明に係る一実施形態の振動制御装置による制御対象となる物体の一例を示す模式図である。例えば、振動制御装置は、モータ15を制御して、機械TAGの動きを制御する。また、機械TAGは、例えば、宇宙分野における柔軟なマニピュレータ(manipulator)等である。
上述の説明では、正帰還フィードバックによる物理的な特性を説明したのに対し、以下の説明では、周波数特性について説明する。まず、逆システム要素を除いた場合の正帰還フィードバックの周波数特性は、下記(31)式及び下記(32)式のように示せる。
図13は、本発明に係る一実施形態における振動制御装置によって全体処理を行った全体構成を示す図である。図示するように、モータ15によって、機械TAGとして、柔軟アームを制御した場合の処理結果を例にして以下説明する。
図15は、比較例の全体処理を行った全体構成を示す図である。図13と比較すると、制御対象となる物体が異なる点である。以下、異なる点を中心に説明する。
図18は、本発明に係る一実施形態の振動制御装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。図示するように、振動制御装置10は、アクチュエータ制御部FACと、モデル部FMO部と、フィードバック部FFBとを含む。
以下、本発明の一実施形態に係る振動制御装置と、以下のような比較例に係る振動制御装置とを比較した実験結果を示す。なお、実験は、モータの回転駆動を利用してフレキシブルアームを動作させる実験である。まず、比較例に用いた振動制御装置について説明する。
10 振動制御装置
15 モータ
TAG 機械
PFB 正帰還フィードバック
CTL1 位置制御
CTL2 フィードバック制御
MDL モデル
Claims (13)
- アクチュエータを制御して物体を動かす振動制御装置であって、
前記アクチュエータの位置及び速度を制御するアクチュエータ制御部と、
波動方程式に基づいて、前記物体をモデル化したモデル部と、
前記モデル部に基づいて前記物体の時間遅れ要素を計算し、かつ、前記時間遅れ要素に基づいて計算される補償値をフィードバックさせるフィードバック部と
を含む振動制御装置。 - 前記モデル部は、無限個の質量系及び前記質量系を結ぶ無限個の弾性系を含む前記物体をモデル化したものである請求項1に記載の振動制御装置。
- 前記フィードバック部には、ローパスフィルタ要素が含まれる請求項1に記載の振動制御装置。
- 前記フィードバック部には、前記アクチュエータ制御部の逆システム要素が含まれる請求項1に記載の振動制御装置。
- 前記物体の位置は、前記物体の先端部分の位置である請求項1に記載の振動制御装置。
- 前記アクチュエータ制御部は、前記アクチュエータに対して、P制御又はPI制御を行う請求項1に記載の振動制御装置。
- 1以上の情報処理装置を有し、アクチュエータを制御して物体を動かす振動制御システムであって、
前記アクチュエータの位置及び速度を制御するアクチュエータ制御部と、
波動方程式に基づいて、前記物体をモデル化したモデル部と、
前記モデル部に基づいて前記物体の時間遅れ要素を計算し、かつ、前記時間遅れ要素に基づいて計算される補償値をフィードバックさせるフィードバック部と
を含む振動制御システム。 - アクチュエータを制御して物体を動かす振動制御装置が行う振動制御方法であって、
前記振動制御装置が、前記アクチュエータの位置及び速度を制御するアクチュエータ制御手順と、
前記振動制御装置が、波動方程式により前記物体をモデル化したモデルに基づいて、前記物体の時間遅れ要素を計算し、かつ、前記時間遅れ要素に基づいて計算される補償値をフィードバックさせるフィードバック手順と
を含む振動制御方法。 - アクチュエータを制御して物体を動かすコンピュータに振動制御を実行させるためのプログラムであって、
前記コンピュータが、前記アクチュエータの位置及び速度を制御するアクチュエータ制御手順と、
前記コンピュータが、波動方程式により前記物体をモデル化したモデルに基づいて、前記物体の時間遅れ要素を計算し、かつ、前記時間遅れ要素に基づいて計算される補償値をフィードバックさせるフィードバック手順と
を実行させるためのプログラム。 - アクチュエータを制御して物体を動かすコンピュータに振動制御を実行させるためのプログラムが格納された記録媒体であって、
前記コンピュータが、前記アクチュエータの位置及び速度を制御するアクチュエータ制御手順と、
前記コンピュータが、波動方程式により前記物体をモデル化したモデルに基づいて、前記物体の時間遅れ要素を計算し、かつ、前記時間遅れ要素に基づいて計算される補償値をフィードバックさせるフィードバック手順と
を実行させるためのプログラムが格納された記録媒体。
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