JPH02136906A - 可動体の制御装置 - Google Patents
可動体の制御装置Info
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- JPH02136906A JPH02136906A JP29049588A JP29049588A JPH02136906A JP H02136906 A JPH02136906 A JP H02136906A JP 29049588 A JP29049588 A JP 29049588A JP 29049588 A JP29049588 A JP 29049588A JP H02136906 A JPH02136906 A JP H02136906A
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- signal
- load disturbance
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は１時間的に変化する負荷外乱トルクの存在下
においても、高い角度整定精度が得られる可動体の制御
装置に関するものである。
においても、高い角度整定精度が得られる可動体の制御
装置に関するものである。
第２図は従来の可動体の制御装置の構成図である。
図において、（１）は角度誤差演算器、Ｃ２）は速度誤
差演算器、（４）はゲイン設定器、（５）は駆動部、（
６）は制御対象、（８）は角度入力信号、（９）は速度
入力信号。
差演算器、（４）はゲイン設定器、（５）は駆動部、（
６）は制御対象、（８）は角度入力信号、（９）は速度
入力信号。
ａｎは制御出力信号、ａｚは負荷外乱トルク、α３は制
御対象の速度傷号、ａ番は制御対象の角度信号である。
御対象の速度傷号、ａ番は制御対象の角度信号である。
従来、制御対象（６）の角度を設定角度と一致させる念
めには、角度入力信号（８）を角度誤差演算器（１１に
入力する。角度誤差演算器（１）では、制御対象（６）
の角度信号ｒｉ−と角度入力信号（８）とを比較演算し
て。
めには、角度入力信号（８）を角度誤差演算器（１１に
入力する。角度誤差演算器（１）では、制御対象（６）
の角度信号ｒｉ−と角度入力信号（８）とを比較演算し
て。
その差を速度入力信号（９）として速度誤差演算器（２
）に出力する。速度誤差演算器（２）では、制御対象（
６）の速度入力信号（９）とを比較演算して、その差を
制御出力信号（１１１としてゲイン設定器（４１に伝送
する。
）に出力する。速度誤差演算器（２）では、制御対象（
６）の速度入力信号（９）とを比較演算して、その差を
制御出力信号（１１１としてゲイン設定器（４１に伝送
する。
ゲイ／設定器（４）では、制御出力信号ａｎを適当な大
きさのゲインで増幅して、その信号を駆動部（５）に伝
送する。駆動部（５１は、その信号を受けて制御対象＋
６１ ｆ！：駆動する。角度誤差演算器（１）は制御対
象の角度信号（１４１と角度入力信号（８）との差がな
くなるまで、速度入力信号（９）を演算し続けるので、
制御対象（６）の角度１−ｊｆｆｉ望の設定角度と一致
することになる。
きさのゲインで増幅して、その信号を駆動部（５）に伝
送する。駆動部（５１は、その信号を受けて制御対象＋
６１ ｆ！：駆動する。角度誤差演算器（１）は制御対
象の角度信号（１４１と角度入力信号（８）との差がな
くなるまで、速度入力信号（９）を演算し続けるので、
制御対象（６）の角度１−ｊｆｆｉ望の設定角度と一致
することになる。
上記のような従来の制御装置においては２次のような課
題があった。
題があった。
すなわち、定常的な負荷外乱トルクが入ると。
設定角度と実際の角度との間に定常角度偏差が生じてし
まい、過渡的な負荷外乱トルクに対しては角度変動が生
じ、高い角度整定精度が得られない。
まい、過渡的な負荷外乱トルクに対しては角度変動が生
じ、高い角度整定精度が得られない。
この発明り、従来の欠点を除去するためになされたもの
で２時間的に変動する負荷外乱の存在下においても、定
常角度偏差や角度変動が生ずることなく、高い角度整定
精度を達成できる可動体の制御装置を得ることを目的と
する。
で２時間的に変動する負荷外乱の存在下においても、定
常角度偏差や角度変動が生ずることなく、高い角度整定
精度を達成できる可動体の制御装置を得ることを目的と
する。
この発明に係る可動体の制御装置は、制御対象に入る負
荷外乱トルクを負荷外乱トルク推定器によフ推定し、こ
の負荷外乱トルク推定値信号と速度誤差演算器の出力で
ある駆動トルク入力信号よ〕、外乱トルク打ち消し器に
よシ負荷外乱トルクを相殺する制御出力信号を演算し、
この信号に基づいて制御対象を駆動し、負荷外乱トルク
の影響を除いたものである。
荷外乱トルクを負荷外乱トルク推定器によフ推定し、こ
の負荷外乱トルク推定値信号と速度誤差演算器の出力で
ある駆動トルク入力信号よ〕、外乱トルク打ち消し器に
よシ負荷外乱トルクを相殺する制御出力信号を演算し、
この信号に基づいて制御対象を駆動し、負荷外乱トルク
の影響を除いたものである。
この発明における制御装置は、制御対象に加わる負荷外
乱トルクを負荷外乱トルク推定器により推定し、外乱ト
ルク打ち消し器によって、制御対象にお込て実際の負荷
外乱トルクを相殺するような制御出力信号を演算する。
乱トルクを負荷外乱トルク推定器により推定し、外乱ト
ルク打ち消し器によって、制御対象にお込て実際の負荷
外乱トルクを相殺するような制御出力信号を演算する。
その結果、制御対象の駆動トルクに着目すると等測的に
負荷外乱トルクが存在しない形となり１時間的に変動す
る負荷外乱トルクの存在下においても、高い角度整定精
度を得ることができる。
負荷外乱トルクが存在しない形となり１時間的に変動す
る負荷外乱トルクの存在下においても、高い角度整定精
度を得ることができる。
第１図は、この発明を実施した可動体の制御装置の構成
囚である。図中、 （１）、 ＋２１． ＋４１〜（６
１，（８）。
囚である。図中、 （１）、 ＋２１． ＋４１〜（６
１，（８）。
（９）、α９〜Ｉは第２図と同じである。（３）は外乱
トルク打ち消し器、（７１は負荷外乱トルク推定器、
０１は駆動トルク入力信号、αシは負荷外乱トルクの推
定値信号、 ＜ｉｌｌは速度制御ループである。
トルク打ち消し器、（７１は負荷外乱トルク推定器、
０１は駆動トルク入力信号、αシは負荷外乱トルクの推
定値信号、 ＜ｉｌｌは速度制御ループである。
第３図は第１図の速度制御ループｔｉＧのプＰツク線図
である。
である。
因中、イ２＋、 ＋４１． ＋７１． ＋９１〜α３．
Ｂ９は第１図と同じである。ｕｌは駆動部（５）と制御
対象（６）を含めたダイナミクス、ａ８は駆動部（５）
と制御対象（６）の状態変数。
Ｂ９は第１図と同じである。ｕｌは駆動部（５）と制御
対象（６）を含めたダイナミクス、ａ８は駆動部（５）
と制御対象（６）の状態変数。
（Ｂ９は状態変数の推定値、Ｑｌｌは信号加算点、ｃＤ
は信号加算点換算負荷外乱トルク信号である。
は信号加算点換算負荷外乱トルク信号である。
図中の記号ωｃｒはレートルーズゲイン＋Ｂ１ は１！
Ｉ御入力項の正則な入力行列、 Ｂ２ は外乱項の入
力行列、Ａは駆動部と制御対象を含めたダイナミクスａ
ηの状態遷移行列、その次数＝ｉｎとすると。
Ｉ御入力項の正則な入力行列、 Ｂ２ は外乱項の入
力行列、Ａは駆動部と制御対象を含めたダイナミクスａ
ηの状態遷移行列、その次数＝ｉｎとすると。
ｉはｎ個の積分器、Ｃは出力行列、 Ｋ１とに２は負
荷外乱トルク推定器（７）のフィードバックゲイン行列
、Ｂ１−１ｉ−ｊＢｌの逆行列である。
荷外乱トルク推定器（７）のフィードバックゲイン行列
、Ｂ１−１ｉ−ｊＢｌの逆行列である。
第４図は、第３図のシグナル７０−グラフである。
図中、 （９１，Ｂ３． Ｂ９． Ｂ７） 〜（２１ｊ
第３図と同じである。
第３図と同じである。
図中の記号ωＣｒ、 Ｂ１． Ｂ２． Ａ、 ｉ
、ｃ、ｘｌに２．Ｂ１−１は第３図と同一である。Ｕは
ダイナミクスａｎの入力、ｙはその出力である制御対象
の速度信号（１３，Ｘは駆動部と制御対象の状態変数０
８゜ＴＶｉ負荷外乱トルクＱ３．Ｘは状態変数の推定値
０゜へ Ｔは負荷外乱トルクの推定値信号である。
、ｃ、ｘｌに２．Ｂ１−１は第３図と同一である。Ｕは
ダイナミクスａｎの入力、ｙはその出力である制御対象
の速度信号（１３，Ｘは駆動部と制御対象の状態変数０
８゜ＴＶｉ負荷外乱トルクＱ３．Ｘは状態変数の推定値
０゜へ Ｔは負荷外乱トルクの推定値信号である。
第１図において、制御対象（６）の角度を設定角度と一
致させるためには、角度入力信号（８）を角度誤差演算
器（１）に入力する。角度誤差演算器（ｒｌでは。
致させるためには、角度入力信号（８）を角度誤差演算
器（１）に入力する。角度誤差演算器（ｒｌでは。
角度入力信号（８）と制御対象の角度信号α着の差分に
対して、比例演算を行ない、速度入力信号（９）を速度
誤差演算器（２１に出力する。
対して、比例演算を行ない、速度入力信号（９）を速度
誤差演算器（２１に出力する。
速度誤差演算器（２）では、速度入力信号（９）と制御
対象の速度信号ａＳの差分に対して、比例演算を行ない
、駆動トルク入力信号ａＧを出力する。外乱トルク打ち
消し器（３）においては、駆動トルク入カイぎ号ａＳと
信号加算点換算負荷外乱トルク信号ＱＤの差分を演算し
、制御出力信号αｎｔ−ｎカーる。
対象の速度信号ａＳの差分に対して、比例演算を行ない
、駆動トルク入力信号ａＧを出力する。外乱トルク打ち
消し器（３）においては、駆動トルク入カイぎ号ａＳと
信号加算点換算負荷外乱トルク信号ＱＤの差分を演算し
、制御出力信号αｎｔ−ｎカーる。
負荷外乱トルク推定器（７）は、制御対象の速度信号α
３と制御出力信号ａｎｔ入力し、負荷外乱トルクの推定
値信号（Ｌ９’ｉ演算し出力する。ここで、この負荷外
乱トルク推定器（７）について詳述する。
３と制御出力信号ａｎｔ入力し、負荷外乱トルクの推定
値信号（Ｌ９’ｉ演算し出力する。ここで、この負荷外
乱トルク推定器（７）について詳述する。
第５図は負荷外乱トルク推定器（７１と、ダイナミクス
Ｑ２のシグナルフローである。図中ａ１１〜αＪ、α９
゜Ｃ１？ｌ−＋１１は第４図と同じであＦ）、（’！１
１はｔｘ１図と同じである。図中の記号ωｅｒ、 ｕ、
Ｂ１． Ｂ２．−ｊｊ、 ｘ。
Ｑ２のシグナルフローである。図中ａ１１〜αＪ、α９
゜Ｃ１？ｌ−＋１１は第４図と同じであＦ）、（’！１
１はｔｘ１図と同じである。図中の記号ωｅｒ、 ｕ、
Ｂ１． Ｂ２．−ｊｊ、 ｘ。
Ａ、 ０．７． ［１，Ｋ２． Ｔ、 Ｔ、 Ｘは第３
図と同じである。
図と同じである。
ここで第５図を状態方程式で表現すると。
；負荷外乱トルク推定器（７）の状態方程式％式％
；ダイナミクスａ？ｌの状態方程式
第１２１式の状態変数・と第（１）式の状態変数香、＋
の差分を状態変数にとると、その状態方程式は。
の差分を状態変数にとると、その状態方程式は。
ここで、状態変数Ｔが状態変数（Ｘ−Ｘ）。
（Ｔ−Ｔ）に対して充分小さくなるように第（３）式の
固有値を設定すれば、初期値によらず状態変数（”−ｘ
）ｌ （Ｔ ’ｒ）は有限時間内に零に収束し、状態
変数Ｘ、ＴはそれぞれＸ、Ｔとして推定可能となる。第
６図にＴとＴとの応答の様子を示す。
固有値を設定すれば、初期値によらず状態変数（”−ｘ
）ｌ （Ｔ ’ｒ）は有限時間内に零に収束し、状態
変数Ｘ、ＴはそれぞれＸ、Ｔとして推定可能となる。第
６図にＴとＴとの応答の様子を示す。
次に外乱トルク打ち消し器（３）について詳述する。
第４因においては、外乱トルク打ち消し器（３）は−Ｂ
１−１−Ｂ２というゲインを持つシグナルフローとして
表現される。この外乱トルク打ち消し器（３１の信号加
算点換算負荷外乱トルク信号ｃＩＤは、−Ｂ１−１・Ｂ
２・Ｔと表現される。これを信号加算点（支）に換算す
ると。
１−１−Ｂ２というゲインを持つシグナルフローとして
表現される。この外乱トルク打ち消し器（３１の信号加
算点換算負荷外乱トルク信号ｃＩＤは、−Ｂ１−１・Ｂ
２・Ｔと表現される。これを信号加算点（支）に換算す
ると。
Ｂｌ−（−Ｂｌ−１−Ｂ２−Ｔ）＝−Ｂ２−Ｔ ＋
４１となる。ここで、同様に負荷外乱トルクｔ１２を信
号加算点四に換算すると、Ｂ２・Ｔとなシ、Ｔが充分精
度良＜Ｔｔ−推定しているならば、信号加算点防におけ
るこの２つのトルクの加算値は。
４１となる。ここで、同様に負荷外乱トルクｔ１２を信
号加算点四に換算すると、Ｂ２・Ｔとなシ、Ｔが充分精
度良＜Ｔｔ−推定しているならば、信号加算点防におけ
るこの２つのトルクの加算値は。
Ｂ２・Ｔ−Ｂ２・Ｔ＝Ｂ２・（’１’−’ｒ）キ０（５
）とな九負荷外乱トルクα２を相殺することができる。
）とな九負荷外乱トルクα２を相殺することができる。
以上が負荷外乱トルク推定器の動作原理である。
次にゲイン設定器（４１においては、この外乱トルク打
ち消し器（３）の出力である制御出力信号ａｎｖｉ−適
当な大きさのゲインで増幅して、その信号を駆動部（５
１に伝送する。駆動部（５）は、その信号を受けて制御
対象（６）を駆動する。角度誤差演算器（１）は、制御
対象の角度信号Ｉと角度入力信号（８）との差がなくな
るまで、速度入力信号（９）を演算し続けるので制御対
象（６）の角度は所望の角度と一致することになる。
ち消し器（３）の出力である制御出力信号ａｎｖｉ−適
当な大きさのゲインで増幅して、その信号を駆動部（５
１に伝送する。駆動部（５）は、その信号を受けて制御
対象（６）を駆動する。角度誤差演算器（１）は、制御
対象の角度信号Ｉと角度入力信号（８）との差がなくな
るまで、速度入力信号（９）を演算し続けるので制御対
象（６）の角度は所望の角度と一致することになる。
以上のように、この発明によれば負荷外乱トルクを打ち
消すことができるので１時間的に変動する負荷外乱の存
在下においても、定常角度偏差や角度変動が生ずること
なく、高い角度整定精度を得ることができる。
消すことができるので１時間的に変動する負荷外乱の存
在下においても、定常角度偏差や角度変動が生ずること
なく、高い角度整定精度を得ることができる。
第１図はこの発明の構成図、第２図は従来の可動体の制
御装置の構成図、第３図は第１図の速度制御ループａＧ
のブロック線図、第４図は第３図のシグナルフローを示
す図、第５図は負荷外乱トルク推定器と、駆動部・制御
対象を含めたダイナミクスのシグナルフローを示す図、
第６図は負荷外乱トルク推定器の出力Ｔと実際の負荷外
乱トルクＴの応答を示す図である。 ■中、（１）は角度誤差演算器、（２）は速度誤差演算
器、（３）は外乱トルク打ち消し器、（４）はゲイ／設
定器、（５）は駆動部、（６）は制御対象、（７）は負
荷外乱トルク推定器、（８）は角度入力信号、（９）は
速度入力信号、αＧは駆動トルク入力信号、 ＜１１１
は制御出力信号。 Ｂ３は負荷外乱トルク、（Ｉ３は制御対象の速度信号。 ＋１４１は制御対象の角度信号、Ｂ９は負荷外乱トルク
の推定値信号、 （Ｉｅは速度制御ループ、σηは駆動
部（５）と制御対象（６）ヲ含めたダイナミクス、 ａ
Ｓは駆動部と制御対象の状態変数、σ９は状態変数の推
定値。 力は信号加算点、（社）は信号用′Ｘ点換算負荷外乱ト
ルク信号２図中の記号は、ωｃｒｔｒｌレートループゲ
イン、Ｂ１１ｊ制御入力項の正則な入力行列、 Ｂ２
は外乱環の入力行列、Ａは駆動部と制御対象を含めたダ
イナミクスαでの状態遷移行列、Ａの次数をに１とに２
ｉ負荷外乱トルク推定器（７）のフィードバックゲイン
行列、Ｂ１−１）；ｊＢｌの逆行列、Ｕはダイナミクス
（１７！の入力、ｙにその出力である制御対象の速度信
号（１３，Ｘは駆動部と制御対象の状態変数α８１．
Ｔは負荷外乱トルクα２． Ｘは状態変数の推定値α９
． Ｔは負荷外乱トルクの推定値信号■である。 なお１図中同一あるい扛相当部分ｌＣは同一符号を付し
て示しである。
御装置の構成図、第３図は第１図の速度制御ループａＧ
のブロック線図、第４図は第３図のシグナルフローを示
す図、第５図は負荷外乱トルク推定器と、駆動部・制御
対象を含めたダイナミクスのシグナルフローを示す図、
第６図は負荷外乱トルク推定器の出力Ｔと実際の負荷外
乱トルクＴの応答を示す図である。 ■中、（１）は角度誤差演算器、（２）は速度誤差演算
器、（３）は外乱トルク打ち消し器、（４）はゲイ／設
定器、（５）は駆動部、（６）は制御対象、（７）は負
荷外乱トルク推定器、（８）は角度入力信号、（９）は
速度入力信号、αＧは駆動トルク入力信号、 ＜１１１
は制御出力信号。 Ｂ３は負荷外乱トルク、（Ｉ３は制御対象の速度信号。 ＋１４１は制御対象の角度信号、Ｂ９は負荷外乱トルク
の推定値信号、 （Ｉｅは速度制御ループ、σηは駆動
部（５）と制御対象（６）ヲ含めたダイナミクス、 ａ
Ｓは駆動部と制御対象の状態変数、σ９は状態変数の推
定値。 力は信号加算点、（社）は信号用′Ｘ点換算負荷外乱ト
ルク信号２図中の記号は、ωｃｒｔｒｌレートループゲ
イン、Ｂ１１ｊ制御入力項の正則な入力行列、 Ｂ２
は外乱環の入力行列、Ａは駆動部と制御対象を含めたダ
イナミクスαでの状態遷移行列、Ａの次数をに１とに２
ｉ負荷外乱トルク推定器（７）のフィードバックゲイン
行列、Ｂ１−１）；ｊＢｌの逆行列、Ｕはダイナミクス
（１７！の入力、ｙにその出力である制御対象の速度信
号（１３，Ｘは駆動部と制御対象の状態変数α８１．
Ｔは負荷外乱トルクα２． Ｘは状態変数の推定値α９
． Ｔは負荷外乱トルクの推定値信号■である。 なお１図中同一あるい扛相当部分ｌＣは同一符号を付し
て示しである。
Claims (1)
- 角度入力信号と制御対象の角度信号の差を演算する角度
誤差演算器と、速度入力信号と制御対象の速度信号の差
を演算する速度誤差演算器と、この速度誤差演算器の出
力信号と負荷外乱トルクの推定値信号の差を演算する外
乱トルク打ち消し器と、この外乱トルク打ち消し器の出
力信号と制御対象の速度信号より、負荷外乱トルクの推
定値信号を演算する負荷外乱トルク推定器と、外乱トル
ク打ち消し器の出力に基づいて制御対象のゲインを設定
するゲイン設定器と、このゲイン設定器の出力に応じて
制御対象を駆動する駆動部とを備えた可動体の制御装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29049588A JPH02136906A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 可動体の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29049588A JPH02136906A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 可動体の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02136906A true JPH02136906A (ja) | 1990-05-25 |
Family
ID=17756762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29049588A Pending JPH02136906A (ja) | 1988-11-17 | 1988-11-17 | 可動体の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02136906A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992004668A1 (en) * | 1990-09-03 | 1992-03-19 | Fanuc Ltd | System for controlling servomotor |
| WO1997020260A1 (fr) * | 1995-11-28 | 1997-06-05 | Fanuc Ltd | Procede d'estimation de la charge de perturbations sur des servomoteurs |
-
1988
- 1988-11-17 JP JP29049588A patent/JPH02136906A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992004668A1 (en) * | 1990-09-03 | 1992-03-19 | Fanuc Ltd | System for controlling servomotor |
| WO1997020260A1 (fr) * | 1995-11-28 | 1997-06-05 | Fanuc Ltd | Procede d'estimation de la charge de perturbations sur des servomoteurs |
| US5936369A (en) * | 1995-11-28 | 1999-08-10 | Fanuc, Ltd | Method of estimating disturbance load on servomotor |
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