JPH03249402A - 空気圧駆動装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧縮空気源を駆動源として動作を行う空気圧駆
動装置に関するものである。

従来の技術 空気圧駆動装置は　動作部の出力重量比が高いため小型
軽量化が容易である。また　駆動源から動作部への伝達
も配管により容易にかつ自由にできるた敢　伝達機構も
不要となり、このことも小型軽量化に有利であム　さら
に　空気圧駆動は安価て　環境を汚すこともなく、力を
保持したり圧力エネルギーとして保存できる等の長所を
生かして、返電　産業分野等で広く利用されている。

しかし　前記のような長所を持つ反匣　空気の持つ圧縮
性やシリンダのシール部の摩擦等の要因で、空気圧駆動
方式での任意の位置での位置決め動作は困雛であった　
そのた厭　オンオフ的な動作部　機械的なストッパーを
用いた１点あるいは数点のみの位置決めしか行われてい
ないのが現状である。ところ力（弁部の開口面積を指令
値に応じて変化させる機能を有する制御弁が進歩したた
ぬ　空気室内の圧力の制御が可能となり外部信号による
中間停止が可能となってきた 以下図面を参照しなが叡　上述した従来の空気圧駆動装
置の一例について説明する。

第５図は従来の空気圧駆動装置の一例を示す全体図であ
４ 第５図において１は空気室を有する空気圧揺動型シリン
ダ、　４は圧縮空気淑５ａ、　５ｂは空気室に空気を流
入　流出させるために弁部の開口面積を指令値に応じて
変化させる機能を有する制御弁、　６ａ、　６ｂはそれ
ぞれ空気室の内部圧力を検出する圧力センサ、　７は動
作部の位置を検出する位置センサ、　８は負荷９ａ、　
９ｂはそれぞれ制御弁５ａ、　５ｂを駆動するコントロ
ーラ、　１０は動作制御ｔ！　　２１は前向き外乱力補
償器である。

第２図は第５図における空気圧駆動揺動型シリンダの詳
細説明図であム　１は空気室を有する空気圧揺動型シリ
ンダ′、　２はシリンダ１内を気密性を保ちながら移動
できるベーン、　３ａ、３ｂはベーン２によって分割さ
れた空気室　４は圧縮空気＃５ａ、　５ｂはそれぞれ空
気室３ａ、３ｂに空気を流入　流出させるために弁部の
開口面積を指令値に応じて変化させる機能を有する制御
弁、　６ａ、　６ｂはそれぞれ空気室３ａ、　３ｂの内
部圧力を検出する圧力センサである。

第６図は第５図における動作制御部］Ｏ及び前向き外乱
力補償器２１の詳細説明図であ４第６図において１２は
微分器　１３ａ、　１３ｂは増幅器　１４は外乱力補償
器　１５は外乱補償力構成部である。　１３ａ、　１３
ｂはそれぞれ動作部の目標位置に対する位置側基　動作
部の速度、空気室３ａ、　３ｂの基準圧力からの圧力偏
差のフィードバックゲイン成分であり、これらは　揺動
形シリンダ１、ベーン２、負荷８を含む空気圧駆動系の
状態フィードバック制御系を構成している。

空気室３ａ、　３ｂ内のそれぞれの圧力をｐｌ、ｐ２、
ベーン２と負荷全体の慣性モーメントをＪ、粘性摩擦係
数をｂ、ベーンの受圧面積をＡ、ベーンの受圧部の外半
径と内半径との中心半径をｒＱ。

ベーンの回転変位量をθ、ベーンに作用する外乱力をｄ
とすると、 Ｊθ十ｂり＋ｄ＝Ａ−ｒＯ−（ｐｉ−ｐ２）・・・・・
・・・・（１） の関係が成り立つ。ここで、θはθの時間に関する２回
微分、θはθの時間に関する１回微分を表わす。圧力ｐ
ｉ（ｉ＝１．　２）と制御弁の開口面積５ｉ（ｉ＝１．
　２）との関係１よ　制御弁の上流側圧力と下流側圧力
との差が十分あると仮定し　平衡点（基準圧力ｐｏ）ま
わりで線形化を行うと、ｐｌ＝に、１・Ｓｌ・ｐｓ−に
２・ｐＯ・θ・・・・・・・・・（２） ｐ２＝ｋｌ・　Ｓ２・　ｐｓ＋に２・　ｐＯ・　θ・・
・・・・・・・（３） という関係が得られも　ここで、ｐｓは供給正方に１、
ｋ２はベーンの形状や温度等に関係する定数であも　こ
こで、空気圧駆動装置の制御人力Ｕを、空気の圧縮性等
の影響を補償するための状態フィードバック制御を行う
入力ｕｆとベーンに作用する外乱力を補償する入力ｕｈ
とに分けて考えていく。すなわ板　制御入力ｕｌＬ ｕ＝ｕｆ十ｕｈ＝　　［ｓｌ　　ｓ２］　　　　　−−
−−−＜４）となム まず、空気の圧縮性等の影響を補償するための状態フィ
ードバック制御系を構成するた敷　外乱のない次式のシ
ステムを考える。

Ｊθ＋ｂθ＝　Ａ−ｒＯ−（ｐｉ−ｐ２）・・・・・・
・・・（５） このとき、この空気圧駆動装置の状態方程式１主ｘ　＝
　ｃａ　　ｅ　　ｐｌ−ｐｏ　　ｐ２−ｐＯ］Ｔとな４
　なｋＴは転置行列を意味する。現代制御理論に基づき
状態フィードバックを行なうと、指令値ｕｆｌよ ｕｆ＝　−ｋｃ−ｅ　　　　　　　　　−−−・旧”（
７）ｅ＝［θ−θｄ　　δ　ｐｉ−ｐＯｐ２−ｐＯ］Ｔ
とな４　ただＬ　θｄは動作部の回転変位量θの目標軌
１Ｌｋｃは状態フィードバックゲイン行列１３ａ、１３
ｂである。この状態フィードバック制御により空気の圧
縮性が位置決め動作に及ぼす影響を抑制して動作部の任
意の位置で位置決め動作を実現できも 次に　外乱力ｄの影響を補償する方式について説明すも
　いま、外乱力ｄをなんらかの手段で推定あるいは測定
できたとすム　（例えば　外乱推定オブザーバ）このと
き、外乱力の推定値をｄｅとすると、外乱補償人力ｕｈ
は状態フィードバックゲイン行列ｋｃから求められる外
乱補償ゲインｋｈを用いて、 ｕ　ｈ＝　−ｋ　ｈ−ｄ　ｅ　　　　　　　　　・・・
−−（８）となるのて　式（４）、　（７）、　（８）
より、制御入力Ｕζ戴ｕ＝−ｋｃ−ｅ−ｋｈ−ｄｅ　　
　　　−（９）となる。したがって、空気の圧縮性の影
響を圧力を含む状態量を状態フィードバック制御を行う
ことにより補償し　シール部の摩擦の影響（よ　該摩擦
を外乱推定オブザーバ等により推定あるいは測定した値
より、摩擦を打ち消す入力を構成し　前向きに各制御弁
への制御弁駆動指令値に加えることで補償でき、任意の
点で高速に位置決めが可能となった　（発明者らにより
特許出願中）次随　従来の空気圧駆動装置の他の一例に
ついて説明する。

第７図は従来の空気圧駆動装置の一例を示す全体図であ
も 第７図においてｌは空気室を有する空気圧揺動型シリン
ダ　４は圧縮空気ｉ５ａ、５ｂは空気室に空気を流入　
流出させるために弁部の開口面積を指令値に応じて変化
させる機能を有する制御弁、　６ａ、　６ｂはそれぞれ
空気室の内部圧力を検出する圧力センサ、　７は動作部
の位置を検出する位置センサ、　８は負ｉ９ａ、　９ｂ
はそれぞれ制御弁５ａ、　５ｂを駆動するコントローラ
、　１ｏは動作制御部　２２は後向き外乱力補償器であ
る。

第８図は第７図における動作制御部１０及び後向き外乱
力補償器２２の詳細説明図である。

第８図において１２は微分器　１３ａ、　１３ｂは増幅
器　】６は積分器　１７は増幅器である。

１．３ａ、１３ｂはそれぞれ動作部の目標位置に対する
位置側基　動作部の速度、空気室３ａ、　３ｂの基準圧
力からの圧力偏差のフィードバックゲイン成分であり、
　１７は１６で目標位置に対する位置偏差を時間積分し
たもののフィードバックゲイン成分である。これらζ上
　空気圧揺動型シリンダ１１　　ベーン２、負荷８を含
む空気圧駆動系の状態フィードバック制御系を構成して
いも　このときの制御人力Ｕ（え ｕ＝−ｋｃｌ・ｅｉ　　　　　　　　”−（１０）ｅｉ
＝［ｅｌ　　ｅｏ　　θｐ　１−　ｐ　Ｏｐ　２−　ｐ
　Ｏ］Ｔｅ０−θ−θｄ ｅｌ＝Ｉ（θ−θｄ）　ｄｉ となム　ただし　θｄは動作部の回転変位量θの目標軌
道　ｋｃｉは状態フィードバックゲイン行列１３ａ、　
　１３ｂ、　　１７である。この目標位置との偏差の積
分値をも含む状態量を状態フィードバック制御により空
気の圧縮性や外乱力が位置決め動作に及ぼす影響を抑制
して動作部の任意の位置で高精度に位置決め動作を実現
できる。

発明が解決しようとする課題 しかしなが収　上記のような空気圧駆動装置で（よ　外
乱力を打ち消す入力を推定あるいは測定した外乱力を用
いて構成し　前向きに各制御弁への指令値に加えること
で、任意の点で高速に位置決めが行えるものへ　摩擦の
推定遅れや補償遅れさらに１′！、制御弁のヒステリシ
スやばらつき等の影響で電気モータ並の高精度な位置決
めは困難であるという問題点かあっｆ、、　　−Ｘ　　
積分器を用いて外乱力による影響を抑制しようとすると
、任意の点で高精度に位置決めが行えるものへ　位置決
めの動作に時間がかかるという問題点があつな本発明は
上記問題点に鑑へ　動作部に作用する外乱力を推定ある
いは測定し　この推定あるいは測定した外乱力を用いて
フィードフォワードの外乱力補償を行うととも番へ　目
標位置との偏差を積分してフィードバックの外乱力補償
を行うことを併用して、任意の目標位置に対する位置決
め等の動作を高速　高精度に実現する空気圧駆動装置を
提供するものであ４ 課題を解決するための手段 前記問題点を解決するため番！　　本発明の空気圧駆動
装置１友　空気室と前記空気室内を気密性を保ちながら
移動可能な動作部とを有する空気圧アクチュエータと、
前記動作部により分割された空気室群のそれぞれに指令
値に応じた空気を流入あるいは流出させることができる
制御弁群と、前記空気室群の前記動作部に加わるそれぞ
れの流体力を検出する流体力検出部と、前記動作部の動
作状態を検出する動作状態検出部と、前記動作部に加わ
る外乱力を補償するたぬ　前記動作部に加わる前記外乱
力を推定あるいは測定する外乱力検出部と、前記外乱力
検出部の出力を用いて前記外乱力を打ち消す補償力を構
成する外乱補償力構成部とを有する前向き外乱力補償器
と、前記目標動作状態と前記動作状態検出部の出力値と
の偏差を時間積分する偏差積分値計算部と、前記偏差積
分値計算部の出力値に積分利得を乗ずる積分利得乗算部
と、前記積分利得乗算部の出力値に積分初期値を加算す
る積分初期値加算部とを有する後向き外乱力補償器上の
２つの外乱力補償器と、前記前向き外乱力補償器の出力
値に負の数ではないｍ倍の重みを乗じ、　前記後向き外
乱力補償器の出力値に負の数ではないｎ倍の重みを乗ず
る重み付け部と、前記重み付け部の２つの出力値を加算
する外乱補償指令値加算器とを有している外乱力補償部
と、前記動作状態検出部と前記流体力検出部の出力信号
と目標動作状態と流体力基準値と前記外乱力補償部の出
力値を入力として前記動作部が前記目標動作状態に従っ
て移動するために必要な制御弁駆動指令値を前記制御弁
群に出力する動作制御部とを備えたものである。

作用 本発明は前記した構成によって、摩擦の推定遅れや補償
遅れ　さらにζよ　制御弁のヒステリシスやばらつき等
の影響がある場合でＬ　推定あるいは測定した外乱力を
用いてフィードフォワードの外乱力補償を行うととも番
！　目標位置との偏差を積分してフィードバックの外乱
力補償を行うことを併用して、任意の目標位置に対する
位置決め等の動作を高速かつ高精度に実現することがで
きも実施例 以下本発明の第１の一実施例の空気圧駆動装置について
、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における空気圧駆動装置
の構成を示す全体図であム 第１図において１は空気室を有する空気圧揺動型シリン
ダ、　４は圧縮空気１７ｔ　　５ａ、　５ｂは空気室に
空気を流入　流出させるために弁部の開口面積を指令値
に応じて変化させる機能を有する制御弁、　６ａ、　６
ｂはそれぞれ空気室の内部圧力を検出する圧力センサ、
　７は動作部の位置を検出する位置センサ、　８は負ｉ
９ａ、　９ｂはそれぞれ制御弁５ａ、５ｂを駆動するコ
ントローラ、　１０は動作制御Ｋ　　１１は外乱力補償
器　１９は重み付け＠　　２０は外乱補償指令値加算器
　２１は前向き外乱力補償器　２２は後向き外乱力補償
器である。

第２図は第１図における空気圧駆動揺動型シリンダの詳
細説明図である。空気圧揺動型シリンダは従来例と同じ
である。

第３図は本発明の第１の実施例における空気圧駆動装置
の第１図における動作制御部１０及び外乱力補償部１１
の詳細説明図である。

第３図において１２は微分器　１３ａ、　１３ｂは増幅
器　１４は外乱力検出部　１５は外乱補償力構成ｉ　　
１６は積分器　１７は増幅器　１８は加算器　１９は重
み付け訊　２０は外乱補償指令値加算器　２１は前向き
外乱力補償器　２２は後向き外乱力補償器であ％　　１
３ａ、　　１３ｂはそれぞれ動作部の目標位置に対する
位置側基　動作部の速度、空気室３ａ、　３ｂの基準圧
力からの圧力偏差のフィードバックゲイン成分であり、
　これらは　揺動形シリンダ１、ベーン２、負荷８を含
む空気圧駆動系の状態フィードバック制御系を構成して
いる。また　前向き外乱力補償器２１は外乱力検出部１
４と外乱補償力構成部１５で構成され後向き外乱力補償
器２２は目標位置に対する位置偏差を時間積分する積分
器１６と、積分器１６の出力に積分利得を乗ずる増幅器
１７と、増幅器１７の出力に積分初期値を加える加算器
１８とから構成されも　ざら番ζ　重み付け部１９は前
向き外乱力補償器２１の出力値に負の数ではないｍ倍の
重みを乗じ、　後向き外乱力補償器２２の出力値に負の
数ではないｎ倍の重みを乗よ　外乱補償指令値加算器２
０により、この重み付け部１９の２つの出力値を加算さ
れも 重み付け部１９の役割の一例として、まず位置決め動作
の初期状態である目標位置との偏差が大きい粗動時には
　前向き外乱力補償器２１の重みを１、後向き外乱力補
償器２２の重みは０とすム節板　高速に外乱力を補償で
きる前向き外乱力補償器２１の出力を、制御弁駆動指令
値に加算して外乱力を補償すも　また　位置決め動作の
最終状態である目標位置との偏差が小さい精動時には前
記前向き外乱力補償器２１の重みを０、後向き外乱力補
償器２２の重みは１とすム　節板　高精度に位置決め可
能な後向き外乱力補償器２２の出力を、制御弁駆動指令
値に加算して外乱力を補償し位置決め制御を行う。つま
り、目標位置θｄとの偏差の大きさ１０００力丈　ある
一定の正の値εより犬きｌ、Ｘ。

ｅｏｌ＝ｌ　θ−θｄ　ｌ　＞　ｔ　　　　−−−（１
１）の場合にＣｔ　　制御人力Ｕは式（９）より、ｕ＝
−ｋｃ−ｅ−ｋｈ−ｄｅ　　　　＝＝−−（１２）を用
（＼ ｅＯ＝　　θ−θｄ　≦ε　　　　・・・・・・・・・
（１３）の場合に（よ　制御人力Ｕを式（１０）より、
ｕ＝　−ｋｃｉ−ｅｉ　　　　　　　　−１１４）を用
いて位置決め制御を行う。

以上のように本実施例によれば　推定あるいは測定した
外乱力を用いて高速に位置決めを行（＼最終精度は積分
器を用いることて　高精度な位置決め制御を実現するこ
とができも　したがって、外乱力の推定遅れや補償遅れ
　さらには　制御弁群のヒステリシスやばらつき等の影
響がある場合でＬ　動作部に作用する任意の外乱力を補
償可能となり、外部信号により、任意の目標位置に対す
る位置決め等の動作を高速　高精度かつ容易に実現する
ことができる。

また　積分器による補償に切り替える服　推定外乱力を
用いて、積分初期値を構成し目標位置との偏差を積分す
ることで、滑らかな切り替えも可能となも この推定外乱力を用いて、積分初期値を構成する一例と
して、式（１２）の制御入力で外乱力を補償する部分ｕ
ｈｉよ　式（８）より、 ｕ　ｈ＝　−ｋ　ｈ−ｄ　ｅ　　　　　　　　・−−＝
（１５）であり、式（１４）の制御入力で外乱力を補償
する部分ｕｉは ↑ であるたべ　積分器による外乱力補償に切り替わる時刻
をｔｌとすると、式（１６）より、１ ｕｉｌ＝−ｋｉ−１（θ−θｄ）　ｄｔ　　−−−−−
−−−−（１７）と、ｕｈが等しいと仮定して、積分器
による外乱力補償に変更後の制御人力ｕ　ｔＬ ｕ＝　　−ｋｃｉｏ　ｅｘ ＝−ｋｉ−１（θ−θｄ）ｄｔ　　−ｕｆ１ ＝−ｋｉ−５（θ θｄ） ｉ −ｋｉ−Ｊ（θ １ θｄ） ｄｔ ｕｆ ＝　　−ｋｉ−５（θ−θｄ）ｄｔ　　−ｋｈ−ｄｅｔ
ｌ −ｕｆ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・・・・（１８）と変形できるので（時刻ｔ１での推定
外乱力ｄｅに外乱補償ゲインｋｈを乗じたものを積分初
期値とすることができる。

な壮　本実施例において、動作部の動作状態に応じて、
前向き外乱力補償器２１及び後向き外乱力補償器２２の
重みを０または１としだ力（目標動作状態と動作部の動
作状態との位置偏差が大きい時に（よ　この位置偏差に
応じて前向き外乱力補償器２１の重みｍを後向き外乱力
補償器２２の重みｎより大きくし　目標動作状態と動作
部の動作状態との位置偏差が小さい時に４表　この位置
偏差に応じて前向き外乱力補償器２１の重みｍを後向き
外乱力補償器２２の重みｎより小さくしていく方式でも
よし℃ この場合の一例として、目標位置θｄと動作部との初期
位置偏差の大きさを１ｅｏｉｌとし　時刻を後の目標位
置θｄと動作部との位置偏差の大きさをｊｅＯｔｌとす
ると、前向き外乱力補償器２１の重みｍを、 ｍ＝　ｌ　ｅ　Ｏｔ　ｌ　／　ｌ　ｅ　Ｏｉ　ｌ　　　
　　−（１９）後向き外乱力補償器２２の重みｎを、 ｎ＝１−　（ｌ　ｅＯｔｌ／　ｌ　ｅｖｉｌ）・・・・
・・・・・（２０）とすることで、なめらかに前向き外
乱力補償器２１による外乱力補償から後向き外乱力補償
器２２よる外乱力補償に変更することができる。

以下本発明の第２の実施例における空気圧駆動装置につ
いて、図面を参照しながら説明する。

第４図は本発明の第２の実施例における空気圧駆動装置
の第１図における動作制御部１０及び外乱力補償部１１
の詳細説明図である。

第４図において１２は微分器　１３ａ、　１３ｂは増幅
器　１４は外乱力検出部　１５は外乱補償力構成数　１
６は積分器　１７は増幅器　１８は加算器　１９は重み
付け訊　２０は外乱補償指令値加算器　２１は前向き外
乱力補償器　２２は後向き外乱力補償器　２３は基準圧
力変更部である。

１３ａ、　１３ｂはそれぞれ動作部の目標位置に対する
位置側基　動作部の速度、空気室３ａ、　３ｂの基準圧
力からの圧力偏差のフィードバックゲイン成分であり、
これら４よ　揺動形シリンダ１、ベーン２、負荷８を含
む空気圧駆動系の状態フィードバック制御系を構成して
いる。また　前向き外乱力補償器２１と後向き外乱力補
償器２２の構成は第１の実施例と同じである。

重み付け部１９６よ　まず、位置決め動作の初期状態で
ある目標位置との偏差が大きい粗動時には前向き外乱力
補償器２１の重みを１、後向き外乱力補償器２２の重み
は０とする。節板　高速に外乱力を補償できる前向き外
乱力補償器２１の出力を、基準圧力変更部２３に出力す
る。また　位置決め動作の最終状態である目標位置との
偏差が小さい精動時には前記前向き外乱力補償器２１の
重みを０、後向き外乱力補償器２２の重みは１とする。

節板　高精度に位置決め可能な後向き外乱力補償器２２
の出力を、基準圧力変更部２３に出力し　基準圧力を変
更させることで、外乱力を補償し位置決め制御を行う。

この方式の一例として、 式（１）を変形して、 Ｊθ十ｂり ｒＯ・ （ｐｉ−ｐ２） ｒＯ・（（ｐｉ−ｐｏ） （ｐ２ ｐ　Ｏ）） ・・・・・・・・・（２１） となる。

従って、 外乱力検出部１ ４の出力値ｄｅ を用いて、 基準圧力変更部２０力文 圧力ｐ１ の空 ｐＯ→ ｐＯ＋ ２　・Ａ−ｒｏ ・・・・・・・・・（２２） に変更することで、 外乱ｄを補償できる。

また 積分器による補償の方に 式（２２）のｄｅ を、 式（２３）のｄｅを、 ｋ　ｉ−Ｅ　ｋ　　１（１）　　　ｋ　　１（２）コ０
ｋｈ＝　　［ｋｈ（１）　　　ｋｈ（２）コ１とするこ
とで、補償可能である。また　ここでは外乱力を２つの
空気室群に式（２１）のように均等に分配した力丈　分
配の方式は任意である。

な抵　本実施例において、外乱力を補償する暇前向き外
乱力補償器２１を用いて補償する方式と、後向き外乱力
補償器２２を用いて補償する方式の両方とＬ　制御弁駆
動指令値に加算する方式力＼基準流体力を変更する方式
を用いため丈　組合せ方は自由である。

また　本実施例において、目標位置上の位置偏差の情報
を用いて、後向き外乱力補償器２２による外乱力補償に
切り替えたが　速度情報等を含めて、切り替える時間を
設定してもよ（ｌさらに　本実施例において１自由度の
システムを扱った力丈　多自由度のシステムでもよ（℃
　そのヲ扱った力（多自由度のシステムでもよしも　そ
の昧　外乱ｄは動作部の摩擦に加えて、他の動作部から
の干渉力　そして、コリオリカ、遠心力　さらには慣性
変動やモデル誤差によって生ずるものも含まれも そして、本実施例において揺動型シリンダを用いた力丈
　直動型シリンダでも同様に実現できる。

発明の効果 以上のように本発明の空気圧駆動装置（よ　空気室と前
記空気室内を気密性を保ちながら移動可能な動作部とを
有する空気圧アクチュエータと、前記動作部により分割
された空気室群のそれぞれに指令値に応じた空気を流入
あるいは流出させることができる制御弁群と、前記空、
気室群の前記動作部に加わるそれぞれの流体力を検出す
る流体力検出部と、前記動作部の動作状態を検出する動
作状態検出部と、前記動作部に加わる外乱力を補償する
た碌　前記動作部に加わる前記外乱力を推定あるいは測
定する外乱力検出部と、前記外乱力検出部の出力を用い
て前記外乱力を打ち消す補償力を構成する外乱補償力構
成部とを有する前向き外乱力補償器と、前記目標動作状
態と前記動作状態検出部の出力値との偏差を時間積分す
る偏差積分値計算部と、前記偏差積分値計算部の出力値
に積分利得を乗ずる積分利得乗算部と、前記積分利得乗
算部の出力値に積分初期値を加算する積分初期値加算部
とを有する後向き外乱力補償器との２つの外乱力補償器
と、前記前向き外乱力補償器の出力値に負の数ではない
ｍ倍の重みを乗よ　前記後向き外乱力補償器の出力値に
負の数ではないｎ倍の重みを乗ずる重み付け部と、前記
重み付け部の２つの出力値を加算する外乱補償指令値加
算器とを有している外乱力補償部と、前記動作状態検出
部と前記流体力検出部の出力信号と目標動作状態と流体
力基準値と前記外乱力補償部の出力値を入力として前記
動作部が前記目標動作状態に従って移動するために必要
な制御弁駆動指令値を前記制御弁群に出力する動作制御
部とを備え　前記前向き外乱力補償器の出力値を用いて
前記外乱力を打ち消す人力を前向きに加えることで、高
速化を図るとともに　外乱力の推定遅れや補償遅れ　さ
らに（よ　制御弁群のヒステリシスやばらつき等の影響
を、目標位置との偏差を積分してフィードバックの外乱
力補償を行う後向き外乱力補償器を併用して補償し　任
意の外乱が作用してＬ　空気圧駆動装置の任意の動作を
高速かつ高精度に実現できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における空気圧駆動装置の全体
＠　第２図は同空気圧駆動装置における空気圧駆動揺動
型シリンダの詳細画　第３図は同空気圧駆動装置におけ
る第１の実施例の動作制御部及び外乱力補償部の詳細画
　第４図は同空気圧駆動装置における第２の実施例の動
作制御部及び外乱力補償部の詳細は　第５図は従来の第
１の例の空気圧駆動装置の全体図　第６図は同空気圧駆
動装置における動作制御部及び前向き外乱力補償器の詳
細＠　第７図は従来の第２の例の空気圧駆動装置の全体
図　第８図同空気圧駆動装置における第２の例の動作制
御部及び後向き外乱力補償器の詳細図であも

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気室と、前記空気室内を気密性を保ちながら移
   動可能な動作部とを有する空気圧アクチュエータと、前
   記動作部により分割された空気室群のそれぞれに指令値
   に応じた空気を流入あるいは流出させることができる制
   御弁群と、前記空気室群の前記動作部に加わるそれぞれ
   の流体力を検出する流体力検出部と、前記動作部の動作
   状態を検出する動作状態検出部と、前記動作部に加わる
   外乱力を補償する外乱力補償部と、前記動作状態検出部
   と前記流体力検出部の出力信号と目標動作状態と流体力
   基準値と前記外乱力補償部の出力値を入力として前記動
   作部が前記目標動作状態に従って移動するために必要な
   制御弁駆動指令値を前記制御弁群に出力する動作制御部
   とを備え、前記動作部が前記動作部に作用する前記流体
   力の合力によって駆動される空気圧駆動装置であって、
   前記外乱力補償部が、前記動作部に加わる前記外乱力を
   推定あるいは測定する外乱力検出部と、前記外乱力検出
   部の出力を用いて前記外乱力を打ち消す補償力を構成す
   る外乱補償力構成部とを有する前向き外乱力補償器と、
   前記目標動作状態と前記動作状態検出部の出力値との偏
   差を時間積分する偏差積分値計算部と、前記偏差積分値
   計算部の出力値に積分利得を乗ずる積分利得乗算部と、
   前記積分利得乗算部の出力値に積分初期値を加算する積
   分初期値加算部とを有する後向き外乱力補償器との２つ
   の外乱力補償器と、前記前向き外乱力補償器の出力値に
   負の数ではないｍ倍の重みを乗じ、前記後向き外乱力補
   償器の出力値に負の数ではないｎ倍の重みを乗ずる重み
   付け部と、前記重み付け部の２つの出力値を加算する外
   乱補償指令値加算器とを具備していることを特徴とする
   空気圧駆動装置。
2. （２）重み付け部が動作部の動作状態に応じて前向き外
   乱力補償器の重みと後向き外乱力補償器の出力値の重み
   を変化させることを特徴とする請求項１記載の空気圧駆
   動装置。
3. （３）重み付け部が目標動作状態と動作部の動作状態と
   の位置偏差の大きさが大きい粗動時には前向き外乱力補
   償器の重みを１、後向き外乱力補償器の重みは０とし、
   前記目標動作状態と前記動作部の動作状態との位置偏差
   の大きさが小さい精動時には前向き外乱力補償器の重み
   を０、後向き外乱力補償器の重みは１とすることを特徴
   とする請求項２記載の空気圧駆動装置。
4. （４）重み付け部が目標動作状態と動作部の動作状態と
   の位置偏差の大きさが大きく、動作部の速度が大きい粗
   動時には前向き外乱力補償器の重みを１、後向き外乱力
   補償器の重みは０とし、前記目標動作状態と前記動作部
   の動作状態との位置偏差の大きさが小さい場合、あるい
   は前記動作部の速度が小さい場合である精動時には前向
   き外乱力補償器の重みを０、前記後向き外乱力補償器の
   重みは１とすることを特徴とする請求項２記載の空気圧
   駆動装置。
5. （５）重み付け部が前向き外乱力補償器の重みが１で、
   後向き外乱力補償器の重みが０である状態から、前記前
   向き外乱力補償器の重みが０で前記後向き外乱力補償器
   の重みが１である状態に切り替える際、積分初期値加算
   部が外乱力検出部の出力値から積分初期値を求め、積分
   利得乗算部の出力値に加算することを特徴とする請求項
   ３または４記載の空気圧駆動装置。
6. （６）重み付け部が前向き外乱力補償器の重みが１で、
   後向き外乱力補償器の重みが０である状態から、前記前
   向き外乱力補償器の重みが０で、前記後向き外乱力補償
   器の重みが１である状態に切り替える際、積分初期値加
   算部が外乱補償力構成部の出力値を積分初期値として、
   積分利得乗算部の出力値に加算することを特徴とする請
   求項３または４記載の空気圧駆動装置。
7. （７）重み付け部が目標動作状態と動作部の動作状態と
   の位置偏差の大きさが小さくなるにつれて、前向き外乱
   力補償器の重みｍを小さくし、後向き外乱力補償器の重
   みｎを大きくすることを特徴とする請求項２記載の空気
   圧駆動装置。
8. （８）重み付け部が目標動作状態と動作部の動作状態と
   の位置偏差の大きさを、前記目標動作状態の初期状態と
   前記動作部の動作状態の初期状態との位置偏差の大きさ
   で除した数を前向き外乱力補償器の重みｍとし、後向き
   外乱力補償器の重みｎは前記前向き外乱力補償器の重み
   ｍを用いて１−ｍとすることを特徴とする請求項２記載
   の空気圧駆動装置。
9. （９）動作制御部が外乱力補償部の出力値を用いて、流
   体力基準値を変化させることにより外乱力を補償するこ
   とを特徴とする請求項１記載の空気圧駆動装置。
10. （１０）流体力検出部が空気室群のそれぞれの圧力を検
    出する圧力検出装置群によって構成されており、動作制
    御部が動作状態検出部と流体力検出部の出力信号と、目
    標動作状態と、基準圧力と、外乱力補償部の出力値を入
    力として前記目標動作状態に従って移動するために必要
    な制御弁駆動指令値を制御弁群に出力することを特徴と
    する請求項１記載の空気圧駆動装置。
11. （１１）動作状態検出部が位置、速度、加速度を検出す
    る手段のいずれか、あるいはその組合せにより構成され
    ている請求項１記載の空気圧駆動装置。