JPH0415715A - Robust velocity/position controller - Google Patents

Robust velocity/position controller

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JPH0415715A
JPH0415715A JP2112841A JP11284190A JPH0415715A JP H0415715 A JPH0415715 A JP H0415715A JP 2112841 A JP2112841 A JP 2112841A JP 11284190 A JP11284190 A JP 11284190A JP H0415715 A JPH0415715 A JP H0415715A
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清和 岡本
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隆 水谷
Giyokubu Chiyou
玉武 張
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Abstract

PURPOSE:To attain the highly accurate velocity/position control by detecting the velocities of a 1st and a 2nd controlled means to apply the prescribed arithmetic processing to each detected velocity for addition of both velocities and using the velocity feedback information and the derivatives as the acceleration feedback information. CONSTITUTION:A 2nd compensation means 116 performs a desired operation based on the velocity output value Vm of the 1st controlled means 112 and outputs the result of operation to an adder 122. Meanwhile a multiplier 118 performs a desired operation based on the velocity output value Vo of the 2nd controlled means 114 and outputs the result of operation to the adder 122. The adder 122 outputs the sum of both outputs of the means 116 and the multiplier 118 as a synthetic feedback signal Vf. This signal Vf is engatively supplied to an addition/subtraction point 12 at the precedent stage of a 1st compensation means 110. The means 110 includes a velocity compensation element Gv 110a, an addition/subtraction point 110b, and a gain constant Ka. The signal Af is negatively fed back to the point 110b. Thus the highly accurate velocity/position control is attained.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は速度ないし位置のロバスト的制御装置、特に
第2被制御手段が振動的である場合のロバスト的制御装
置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to an improvement in a robust control device for velocity or position, particularly when the second controlled means is oscillatory.

[従来の技術] 各種加工装置或いは測定装置の分野において、正確な速
度制御、位置制御が要求されており、このような速度な
いし位置の制御装置は、−船釣に非振動的な第1被制御
手段と、振動的な第2被制御手段とを含む。
[Prior Art] Accurate speed control and position control are required in the fields of various processing devices and measuring devices, and such speed or position control devices are It includes a control means and a second vibratory controlled means.

すなわち、従来の速度ないし位置の制御装置では被制御
手段が、非振動的でその伝達特性の相対次数がO,−1
,−2のいずれかである第1被制御手段と、振動的で相
対次数が−2である要素を含む第2被制御手段とから構
成される。そして、第2被制御手段の挙動である速度次
元の出力と位置次元の出力を所望の挙動に制御するもの
である。
That is, in conventional speed or position control devices, the controlled means is non-oscillatory and the relative order of its transfer characteristic is O, -1.
, -2, and a second controlled means including an oscillatory element whose relative order is -2. Then, the output of the velocity dimension and the output of the position dimension, which are the behavior of the second controlled means, are controlled to desired behavior.

この様な被制御手段の典型的な例としては、産業界で広
範囲に使用され、自動化、無人化生産設備の基幹要素で
あるサーボモータならびにソースエネルギーを加工して
制御されたエネルギーを発生させこのモータに供給する
パワーアンプとから構成される第1被制御手段と、モー
タによって駆動されるロボットの腕、あるいはバネ的特
性を有する継手を介して駆動される重量物移動用テーブ
ル等を例とする振動的で固有振動を有する第2被制御手
段か挙げられる。
Typical examples of such controlled means include servo motors, which are widely used in industry and are key elements of automated and unmanned production equipment, as well as servo motors that process source energy to generate controlled energy. Examples include a first controlled means composed of a power amplifier that supplies a motor, and a robot arm driven by the motor, or a table for moving a heavy object driven via a joint having spring-like characteristics. The second controlled means is vibratory and has a natural vibration.

第11図には従来の一般的な速度制御装置の物理系の説
明図か示されている。
FIG. 11 is an explanatory diagram of the physical system of a conventional general speed control device.

同図に示す速度制御装置は、第1補償手段10と、第1
被制御手段12と、第2被制御手段14とを含む。
The speed control device shown in the figure includes a first compensating means 10 and a first compensating means 10.
It includes a controlled means 12 and a second controlled means 14.

そして、指令速度Vcを、第1被制御手段12の検出速
度Vm或いは第2被制御手段12の検出速度VOに基つ
きフィードバック的に第1補償手段10て加工し、操作
情報Uaを出力するものである。
Then, the command speed Vc is processed by the first compensation means 10 in a feedback manner based on the detected speed Vm of the first controlled means 12 or the detected speed VO of the second controlled means 12, and outputs the operation information Ua. It is.

[発明が解決しようとする課題] 従来、非振動的な第1被制御手段のみを対象としてその
速度、位置等の運動的挙動を所望のものにするという数
多くの提案が理論的にも実験的にもなされ、市場の製品
に活用されている例もある。
[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally, there have been many proposals both theoretically and experimentally to make the kinematic behavior of the non-oscillatory first controlled means desired, such as its velocity and position. There are also examples of this technology being used in products on the market.

しかしながら、これらは電学論り、109巻11号82
5〜832頁の末尾にあるように、いずれも第1被制御
手段即ち相対次数が0.−1.−2で非振動な場合の制
御装置に限られていた。
However, these
As shown at the end of pages 5 to 832, in both cases, the first controlled means, that is, the relative order is 0. -1. -2 and was limited to non-vibration control devices.

一方、第2被制御手段の剛性が十分であるか、あるいは
第2被制御手段14の速度Voの精度を問わない場合に
は第1被制御手段12の速度Vmのみをフィードバック
すれば足りるが、速度V。
On the other hand, if the rigidity of the second controlled means is sufficient or the accuracy of the speed Vo of the second controlled means 14 does not matter, it is sufficient to feed back only the speed Vm of the first controlled means 12. Speed V.

の精度を重視する場合等には当該速度Voをフィードバ
ックする必要がある。
When placing importance on the accuracy of the speed Vo, it is necessary to feed back the speed Vo.

この様な状況で被制御体に振動的な第2被制御手段が含
まれる場合、効果的な手法はほとんど提案されておらず
、また提案された例を見ても、(1)外乱が印加されな
い (2)モデルの特性を規定する物理的定数(パラメータ
)は変化しない。
In such a situation, when the controlled object includes a vibrating second controlled means, few effective methods have been proposed, and even in the examples that have been proposed, (1) disturbance is applied. (2) The physical constants (parameters) that define the characteristics of the model do not change.

(3)モデルの特性の相対次数は変化しない等の現実性
の乏しい仮定の下になされた単なる理論に止まる場合か
ほどんどであり、これらを現実に適用した結果は、外乱
の影響を受は易いとか、モデルが変動した結果、最適制
御状態が保持されないのは勿論、安定度の大巾劣化さら
には不安定になる等の問題に直面し、所謂”現代制御“
と称える制御の手法は産業界には、大きなインパクトを
与えることはできなかった。そこで、制御系の特性を補
償する手法としては、第11図の如く、第1補償手段1
0を制御系の中に設け、指令とフィードバック情報との
差をなるべく早急に零に収束させるため、第1補償手段
10の特性として比例(p)十積分CI)特性や特定の
周波数成分に対する増巾を小さ(するようなノツチフィ
ルタ特性を備え、特性を規定するパラメータを主に経験
的に定めていた。しなしモデルの特性の変化には対応で
きす外乱の抑制も不十分なまま妥協する他はなかった。
(3) In most cases, it is just a theory based on unrealistic assumptions, such as that the relative order of the model characteristics does not change, and the results of applying these to reality are easily affected by external disturbances. As a result of changes in the model, the optimal control state is not maintained, and the stability is significantly degraded, even becoming unstable.
The control methods praised as such failed to have a major impact on industry. Therefore, as a method for compensating the characteristics of the control system, as shown in FIG.
0 in the control system, and in order to converge the difference between the command and the feedback information to zero as quickly as possible, the characteristics of the first compensation means 10 include proportional (p) sufficient integral CI) characteristics and increase for specific frequency components. It has a notch filter characteristic that makes the width small, and the parameters that define the characteristic are determined mainly empirically.It cannot cope with changes in the characteristic of the non-linear model, but it compromises with insufficient suppression of external disturbances. There was nothing else.

本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり
、その目的は第2被制御手段が振動的である場合にも速
度ないし位置の正確な制御を可能とする速度、位置のロ
バスト的制御装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and its purpose is to provide robust speed and position control that enables accurate speed and position control even when the second controlled means is vibratory. The goal is to provide equipment.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本出願にかかる速度のロバ
スト的制御装置は、第2補償手段と、乗算手段と、加算
手段と、第3補償手段を備えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problem] In order to achieve the above object, a speed robust control device according to the present application includes a second compensation means, a multiplication means, an addition means, and a third compensation means. It is characterized by

すなわち、第2補償手段は、第1出力の検出情報を下記
式[1]にて伝達出力する。
That is, the second compensation means transmits and outputs the detection information of the first output using the following formula [1].

(Gn−α)/Gm      ・・・■Gm:前記G
fkと同一次数で、その固有角振動数ωm≦ωfkであ
る振動特性 板を有する多項式 Gn:Gmと同一の次元を有し、その固有角振動数ωn
≧ωfkで定められ第2 被制御手段の出力の挙動を支配する 多項式 %式%1 また、乗算手段は、前記第2出力の検出情報をβ(第2
定数)倍し出力する。
(Gn-α)/Gm...■Gm: the above G
A polynomial Gn having the same order as fk and a vibration characteristic plate whose natural angular frequency ωm≦ωfk: a polynomial Gn having the same dimension as Gm and whose natural angular frequency ωn
≧ωfk and governing the behavior of the output of the second controlled means.
Constant) Multiply and output.

加算手段は、前記第2補償手段及び乗算手段の出力を加
算し、合成フィードバック情報を出力する。
The addition means adds the outputs of the second compensation means and the multiplication means and outputs composite feedback information.

第3補償手段は、前記合成フィードバック情報を疑似微
分し、疑似加速度制御情報を第1補償手段の経路にネガ
ティブにフィードバックして加速度ループを形成する。
The third compensation means pseudo-differentiates the synthetic feedback information and negatively feeds back the pseudo acceleration control information to the path of the first compensation means to form an acceleration loop.

そして、前記合成フィードバック情報は前記速度ループ
におけるフィードバック情報としても使用する。
The composite feedback information is also used as feedback information in the velocity loop.

また、加速度ループは、該ループ内の第1被制御手段と
、前記各補償手段の合成的相対次数は01−1−2のい
ずれかに収めて加速度ループ内の補償要素の合成増幅度
を所望の値に定められるように構成して、加速度ループ
に印加される外乱と第1被制御手段のパラメータの変動
か前記第1出力に影響を与えないように定める。
Further, the acceleration loop has a synthetic relative order of the first controlled means in the loop and each of the compensation means within the range of 01-1-2 to obtain a desired synthetic amplification degree of the compensation elements in the acceleration loop. The first output is determined so that disturbances applied to the acceleration loop and fluctuations in parameters of the first controlled means do not affect the first output.

前記第1定数α及び第2定数βは、前記第2出力に影響
を与えないように定めたことを特徴とする。
The first constant α and the second constant β are characterized in that they are determined so as not to affect the second output.

また、本発明において、第1補償手段に飽和要素を含む
ことが可能である。
Further, in the present invention, it is possible for the first compensation means to include a saturation element.

また、本発明において、前記定数α、βにつき、0≦α
、β≦1とすることが好適である。
Further, in the present invention, for the constants α and β, 0≦α
, β≦1.

本発明において、前記定数α、βにつき、α=βとする
ことが好適である。
In the present invention, it is preferable that α=β for the constants α and β.

また、本発明において、第2被制御手段が振動的特性に
加えて、小さな時定数を有する一次遅れ特性を加えた相
対次数−3の特性を有することが好適である。
Further, in the present invention, it is preferable that the second controlled means has, in addition to the oscillatory characteristics, a characteristic of relative order -3, which is a first-order lag characteristic having a small time constant.

また、本発明において速度及び位置のロバスト的制御装
置は、外部からの位置次元の指令情報と、前記第2出力
の検出情報を積分して得られる位置次元のフィードバッ
ク情報とを用いて、位置ループを構成し、この指令情報
と、この位置次元のフィードバック情報との差を用いて
、前記速度次元の指令を発生させることを特徴とする。
Further, in the present invention, the speed and position robust control device uses external command information in the position dimension and feedback information in the position dimension obtained by integrating the detection information of the second output to loop the position. The present invention is characterized in that the speed dimension command is generated using the difference between this command information and this position dimension feedback information.

なお、第2被制御手段が振動的特性に加えて、小さな時
定数を有する一次遅れ特性を加えた相対次数−3の特性
を有することが好適である。
Note that it is preferable that the second controlled means has a characteristic of relative order -3, which is a first-order lag characteristic having a small time constant in addition to the vibrational characteristic.

また、第2被制御手段が非振動的特性を有し、その相対
次数が−3の特性を有する場合にも本発明を適用可能で
ある。
Further, the present invention is also applicable to the case where the second controlled means has non-oscillatory characteristics, and its relative order has −3 characteristics.

[作用] 本発明は前述したように、非振動的第1被制御手段に加
えて振動的第2被制御手段を含む被制御操作を対象とす
る制御装置において、被制御体に印加される外乱がある
場合や、第1、第2被制御手段のパラメータが変動する
場合の補償を行なう第2補償手段を設けている。
[Operation] As described above, the present invention is a control device that targets a controlled operation that includes a vibratory second controlled means in addition to a non-oscillatory first controlled means, in which a disturbance applied to a controlled object is used. A second compensating means is provided for compensating when there is a change in the parameters of the first and second controlled means.

そして、前記振動的第2被制御手段の入力の検出情報を
第2補償手段の入力に供給し、第2補償手段の出、力と
、前記第2被制御手段の出力の検出情報を所定定数(以
下第2定数β)倍した乗算手段の出力とを加算してフィ
ードバック情報を作り、該フィードバック情報を第1に
速度ループのフィードバックし、第2に第3補償手段を
介して疑似的加速度情報A、をつくり、これを第1補償
手段の前向き経路にネガティブにフィードバックして加
速度ループを構成し、しかも加速度ループ内の相対次数
を0.−1.−2のいずれ以下に保つことにより、加速
度ループの合成ゲインKaを所望の大きい値に設定でき
るようにしている。
Then, the detected information of the input of the vibratory second controlled means is supplied to the input of the second compensating means, and the detected information of the output of the second compensating means, the force, and the output of the second controlled means are set to a predetermined constant. (hereinafter referred to as the second constant β) and the multiplied output of the multiplication means to create feedback information, which is firstly fed back to the velocity loop, and secondly, through the third compensation means to generate pseudo acceleration information. A, and this is negatively fed back to the forward path of the first compensation means to form an acceleration loop, and the relative order in the acceleration loop is set to 0. -1. -2 or less, the composite gain Ka of the acceleration loop can be set to a desired large value.

一方、第2補償手段の特性は、その分母の特性多項式G
I11が振動的特性であって、一つの固有角振動数ωm
を有し、このωmは、振動的第2被制御手段の振動的特
性多項式Gfk (k=1.2.、。
On the other hand, the characteristic of the second compensation means is the characteristic polynomial G of its denominator.
I11 is a vibrational characteristic, one natural angular frequency ωm
, and this ωm is an oscillatory characteristic polynomial Gfk (k=1.2., .) of the oscillatory second controlled means.

l)の固有角振動数ωfk (k=1.2.、、l)よ
りも大きくならない様に、Gfkのパラメータの変動を
見越して定めておく。
The natural angular frequency ωfk (k=1.2., 1) of Gfk is determined in anticipation of variations in the parameters of Gfk, so that it does not become larger than the natural angular frequency ωfk (k=1.2.,,l).

次に第2補償手段の分子の特性多項式は、前記第2被制
御手段の挙動を所望の挙動に支配する特性多項式Gnよ
り所定定数(以下第1定数α)を差引いたGn−αの形
をとり、かつGn、Gmの多項式の次数を等しくして第
2補償手段の相対次数をOとし、前記合成ゲインKaを
大きな値に設定する。
Next, the characteristic polynomial of the numerator of the second compensation means has the form Gn-α, which is obtained by subtracting a predetermined constant (hereinafter referred to as the first constant α) from the characteristic polynomial Gn that governs the behavior of the second controlled means to the desired behavior. and the degrees of the polynomials of Gn and Gm are made equal, the relative degree of the second compensation means is O, and the composite gain Ka is set to a large value.

この結果、 (1)加速度ループ内に印加される外乱TLは振動的第
2被制御手段の入力に影響しない。
As a result, (1) the disturbance TL applied within the acceleration loop does not affect the input of the vibratory second controlled means;

(11)加速度ループ内の非振動的要素のパラメータの
変動は振動的第2被制御手段の入力に影響しない。
(11) Variations in the parameters of the non-oscillatory elements in the acceleration loop do not affect the input of the oscillatory second controlled means.

(III)振動的第2被制御手段の振動的多項式Gfk
の作用を、第2補償手段の振動的多項式Gmの作用で打
消して第2被制御手段の出力に振動的挙動が表れない。
(III) Oscillatory polynomial Gfk of the oscillatory second controlled means
This effect is canceled by the effect of the oscillatory polynomial Gm of the second compensation means, so that no oscillatory behavior appears in the output of the second controlled means.

(rV)第2補償手段の分子内の所望の特性の多項式G
nにより、前記第2被制御手段の出力の挙動を支配する
ことで、外乱TL、第1ならびに第2被制御手段のパラ
メータの変動に対し極めて影響の小さい、即ち頑健度の
高い(以下ロバスト的という)制御を行い、しかも速度
の指令Vcと第2被制御手段の速度次元の出力Voとの
間との関係を所望の特性の特性多項式Gnにより支配す
る制御装置を提供し、広〈産業界の期待に応えようとす
るものである。
(rV) polynomial G of desired characteristics in the molecule of the second compensation means
By controlling the behavior of the output of the second controlled means by n, the influence on the disturbance TL and the fluctuation of the parameters of the first and second controlled means is extremely small, that is, the degree of robustness is high (hereinafter referred to as robust). The present invention provides a control device that controls the speed command Vc and the speed-dimensional output Vo of the second controlled means by a characteristic polynomial Gn having desired characteristics, and is widely used in industry. The aim is to meet the expectations of

[実施例コ 以下、図面に基つき本発明の好適な実施例を説明する。[Example code] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には本発明の一実施例にかかる速度のロバスト的
制御装置100の物理系が示されており、前記従来技術
と対応する部分には符号100を加えて示し説明を省略
する。
FIG. 1 shows a physical system of a speed robust control device 100 according to an embodiment of the present invention, and parts corresponding to those in the prior art are indicated by the reference numeral 100 and their explanation will be omitted.

本発明において特徴的なことは第1補償手段110に加
えて第2補償手段116、乗算手段118及び第3補償
手段120を備えたことである。
A characteristic feature of the present invention is that in addition to the first compensation means 110, a second compensation means 116, a multiplication means 118, and a third compensation means 120 are provided.

そして、前記第2補償手段116は第1被制御手段11
2の速度出力Vm値に基づき所望の演算を行ない、加算
器122に出力する。
The second compensating means 116 is controlled by the first controlled means 11.
A desired calculation is performed based on the speed output Vm value of No. 2, and the result is output to the adder 122.

また、乗算器118は第2被制御手段114の速度出力
vo値に基づき所望の演算を行ない、加算器122に出
力している。
Further, the multiplier 118 performs a desired calculation based on the speed output vo value of the second controlled means 114 and outputs the result to the adder 122.

そして、加算器122では前記第2補償手段116及び
乗算器118の各出力の和を合成フィードバック信号V
fとして出力し、前記第1補償手段110の前段階の加
減算点124にネガティブに供給する。
Then, an adder 122 converts the sum of the respective outputs of the second compensation means 116 and the multiplier 118 into a synthesized feedback signal V
f and is negatively supplied to the addition/subtraction point 124 in the preceding stage of the first compensating means 110.

一方、前記合成フィードバック信号Vfは第3補償手段
120により疑似微分され、加速度次元のフィードバッ
ク信号Afを出力する。
On the other hand, the composite feedback signal Vf is pseudo-differentiated by the third compensating means 120, and outputs an acceleration-dimensional feedback signal Af.

ここで、前記第1補償手段110は、速度補償要素(G
v) 110 a、加減算点110b、ゲイン定数Ka
を含み、前記フィードバック信号Afは加減算点110
bにネガティブにフィードバックされる。
Here, the first compensation means 110 includes a speed compensation element (G
v) 110a, addition/subtraction point 110b, gain constant Ka
The feedback signal Af includes an addition/subtraction point 110
negative feedback to b.

本実施例にかかる速度のロバスト的制御装置は概略以上
のように構成され、次にその作用について説明する。
The speed robust control device according to this embodiment is roughly constructed as described above, and its operation will be explained next.

まず、被制御手段の第1被制御手段は伝達特性を1 /
 G aとするとき、自動制御分野で周知のラプラス変
換を用いそのオペレータをSで表せば、モータ: kt
/ (Js+D) 、パワーアンプ(電流フィードバッ
クにより特性が改善されたもの):1/(Tas+1)
で表される。そして、モータが交流サーボモータの場合
は摩擦係数りは無視できる位小さいので t となる。
First, the first controlled means has a transfer characteristic of 1/
When G a is used, and the operator is represented by S using the Laplace transform well known in the automatic control field, motor: kt
/ (Js+D), power amplifier (characteristics improved by current feedback): 1/(Tas+1)
It is expressed as If the motor is an AC servo motor, the coefficient of friction is negligibly small, so it is t.

ユニにJ:モータ及び回転系のイナーンヤkt:エネル
ギー変換定数 Ta:時定数(モータに印加電流 〜モータからの発生トルク) である。
J: Intensity of the motor and rotating system kt: Energy conversion constant Ta: Time constant (current applied to the motor - torque generated from the motor).

この要素の入力は、トルク次元或いは加速度次元の操作
情報Daであり出力はモータの速度Vmである。Joの
次元はrad/5ec2・A(Aは電流の単位であるア
ンペア)、Taの次元はsec、 sの次元は5ec−
’である。
The input of this element is operation information Da in the torque dimension or acceleration dimension, and the output is the motor speed Vm. The dimension of Jo is rad/5ec2・A (A is ampere, the unit of electric current), the dimension of Ta is sec, and the dimension of s is 5ec-
'is.

なお、前記モータの代りに油圧シリンダー、パワーアン
プの代りにサーボバルブの如きものを用いても良い。こ
れらの場合も近似的にはその特性は1 / G aの如
くに表される。
Note that a hydraulic cylinder may be used instead of the motor, and a servo valve may be used instead of the power amplifier. In these cases, the characteristics can also be approximately expressed as 1/Ga.

第2被制御手段114の特性1/Gfはいくつかの振動
的要素からなり、第に番目の特性1/Gfkはタンピン
グ係数ξにと、固有角振動数ωfkを用いれば の如くに表される。
The characteristic 1/Gf of the second controlled means 114 is composed of several vibrational elements, and the second characteristic 1/Gfk is expressed as follows using the tamping coefficient ξ and the natural angular frequency ωfk. .

使用エネルギー形態か電力であって、モータ、パワーア
ンプか電気エネルギーを用いる場合は、モータ、パワー
アンプ内には1/Gaのみの特性でよく、1/Gfkの
特性は目立たない。
When using a motor, a power amplifier, or electric energy, the energy type used is electric power, and when a motor, power amplifier, or electric energy is used, the characteristic of only 1/Ga is sufficient in the motor or power amplifier, and the characteristic of 1/Gfk is not noticeable.

しかしこの様な場合でも、産業ロボットや工作機械、計
測機械等がモータによって駆動される場合、機械的要素
が質量と剛性の関係で、通常1ケまたは複数の振動的伝
達特性がこれら機械的要素に発生し、高精度制御の場合
は無視できない。がかる場合振動的特性は ・・・■ で表されるのは周知である。
However, even in such cases, when industrial robots, machine tools, measuring instruments, etc. are driven by motors, one or more vibrational transmission characteristics are usually applied to these mechanical elements due to their mass and rigidity. This phenomenon occurs during high-precision control and cannot be ignored in the case of high-precision control. It is well known that in such a case, the vibrational characteristics are expressed as...■.

使用エネルギー形態が空気や流体であってその圧縮性が
無視できない高精度制御の場合は、シリンダーやサーボ
バルブの特性の中に■の如き振動的挙動が顕在化し、こ
れも無視できない。
In the case of high-precision control where the form of energy used is air or fluid whose compressibility cannot be ignored, vibrational behavior such as (2) appears in the characteristics of cylinders and servo valves, and this also cannot be ignored.

一方、第2被制御手段114の伝達特性1/Gfは無次
元であり、第2被制御手段114の入力は速度次元の第
1被制御手段112の出力Vm、第2被制御手段114
の出力は速度次元の出力VOとなっている。
On the other hand, the transfer characteristic 1/Gf of the second controlled means 114 is dimensionless, and the input of the second controlled means 114 is the output Vm of the first controlled means 112 in the speed dimension, and the second controlled means 114
The output is the velocity-dimensional output VO.

工学上、制御系に採用される要素の特性について重要な
ことは、ラプラス変換で用いられる演算子Sを用いれば
これらの特性は分子:Sの多項式、分母:Sの多項式で
表されるが相対次数(=分子のSの次数−分母のSの次
数)≦0であることである。すなわち、これらの要素は
積分特性のみを組合わせて得られることが重要である。
In engineering, what is important about the characteristics of elements used in control systems is that if we use the operator S used in the Laplace transform, these characteristics can be expressed as a polynomial in S for the numerator and a polynomial in S for the denominator. The degree (=the degree of S in the numerator−the degree of S in the denominator)≦0. That is, it is important that these elements be obtained by combining only integral characteristics.

本実施例の装置は、第2被制御手段114の振動的要素
、1 /Gfの入力、出力の情報Vm、 V。
The apparatus of this embodiment has input and output information Vm, V of the vibrational element of the second controlled means 114, 1/Gf.

を用い、定数α、ならびにGfと同一次数を有するSの
多項式からなるGm、Gnを有する第2補償手段116
と、定数βを有する乗算手段118を設け、これらの要
素の出力の和Vfを速度フィードバック情報として第1
1図におけるVmないしVoの代りに使用する。
A second compensation means 116 having Gm and Gn consisting of a constant α and a polynomial of S having the same degree as Gf.
and a multiplier 118 having a constant β, the sum Vf of the outputs of these elements is used as speed feedback information in the first
It is used in place of Vm to Vo in Figure 1.

ここで第2補償手段116の相対次数は2−2=0.乗
算手段118の相対次数は0−0=0である。
Here, the relative order of the second compensation means 116 is 2-2=0. The relative order of the multiplication means 118 is 0-0=0.

さらに本実施例の装置では、この速度フィードバック情
報Vfにより、相対次数=Oで微分的特性を有する第3
補償手段120を介して加速度次元のフィードバック情
報Afを作り、これを第1補償手段110の前向きルー
トにネガティブにフィードバックする。
Furthermore, in the apparatus of this embodiment, the speed feedback information Vf allows the third
Feedback information Af in the acceleration dimension is generated via the compensating means 120, and this is negatively fed back to the forward route of the first compensating means 110.

第1補償手段110は通常よく用いられる構成を有し、
ゲイン定数Ka、加減算点、速度補償要素Gvを含んで
いる。
The first compensation means 110 has a commonly used configuration,
It includes a gain constant Ka, an addition/subtraction point, and a speed compensation element Gv.

要素Gvは比例+積分あるいは一次の遅れ、進み要素ま
たはノツチフィルター等が用いられるか、通常その相対
次数はOあるいは−1である。
For the element Gv, a proportional+integral, first-order lag, advance element, or notch filter is used, and its relative order is usually O or -1.

第1図の系の中で第1、第2被制御手段112゜114
は物理的実体を有する実系であるから、外乱Tcあるい
は負荷に対向する電圧、電流等のエネルギーの印加、摩
擦量の変動、温度の変動等により、特性1/Ga、1/
Gfを規定するパラメータJ°、Ta、ωfk、ξに等
は微妙に変動する。
In the system of FIG. 1, the first and second controlled means 112 and 114
is a real system with physical substance, the characteristics 1/Ga, 1/
The parameters J°, Ta, ωfk, ξ, etc. that define Gf vary slightly.

一方各手段110,116,118,120の各要素は
、情報を入出力、加工する要素で通常マイクロコンピュ
ータ、メモリ等のディジタル的回路要素を中心に構成さ
れ、■0やVmの挙動に対して十分に速いサンプリング
周期で情報をとり込み、また出力するように構成される
ので、計画された機能を名目的に持っているが物理的実
体はディジタル的回路系である。この結果、前記各手段
110.116,118゜120のノミナル要素の特性
を規定するパラメータは一切外界の影響を受けない。
On the other hand, each element of each means 110, 116, 118, and 120 is an element that inputs, outputs, and processes information, and is usually composed of digital circuit elements such as a microcomputer and memory. Since it is configured to take in and output information at a sufficiently fast sampling period, it nominally has the planned function, but the physical entity is a digital circuit system. As a result, the parameters defining the characteristics of the nominal elements of each of the means 110, 116, 118, and 120 are not affected by the outside world at all.

本発明の目的の一つは、かかるノミナル要素の、新規な
制御構造と特性とにより実系の特性か多少変動しても、
系の出力■0の挙動はノミナル要素によって支配され、
実系の変動の影響を受けないですむ装置の提供にある。
One of the objects of the present invention is that even if the characteristics of the actual system vary somewhat due to the novel control structure and characteristics of such nominal elements,
The behavior of the system output ■0 is governed by the nominal elements,
The objective is to provide a device that is not affected by fluctuations in the actual system.

また、本発明の他の目的は、外乱TLか印加されても、
かかるノミナル要素の新規の制御構造と特性とにより、
系の出力Voの挙動は外乱TLの影響を受けないですむ
装置の提供にある。
Another object of the present invention is that even if the disturbance TL is applied,
Due to the novel control structure and characteristics of such nominal elements,
The objective is to provide a device in which the behavior of the system output Vo is not affected by the disturbance TL.

次に、本実施例にかかる装置によるロバスト性の確保に
ついて説明する。
Next, ensuring robustness by the apparatus according to this embodiment will be explained.

第2図は第1図を等価変換したブロック図である。FIG. 2 is a block diagram obtained by equivalently transforming FIG. 1.

同図より明らかなように、Vc’ を入力、Voを出力
とする加速度ループか構成されている。加速度ループに
おいて注目べきことは、加速度ループの一巡伝達特性G
Aの相対次数である。
As is clear from the figure, an acceleration loop is constructed with Vc' as input and Vo as output. What should be noted about the acceleration loop is the round-trip transfer characteristic G of the acceleration loop.
It is the relative order of A.

GaXGf、Gm、Gnはいずれも次数2のSの多項式
であるから、 GAの相対次数=−2(=分子の次数5−分母の次数ニ
ア)               ・・・■である。
Since GaXGf, Gm, and Gn are all polynomials of degree 2 in S, the relative degree of GA=−2 (=degree 5 of numerator − degree near denominator) .

従って公知の自動制御系の理論により、ゲインkaを十
分大きくすることができる。この結果、外乱TLも1 
/ k aになり、実用上無視することができる。
Therefore, the gain ka can be made sufficiently large according to the theory of the known automatic control system. As a result, the disturbance TL is also 1
/ ka, which can be ignored in practical terms.

この結果、加速度ループの伝達特性Vo/Vc’は Vo       (TcS  +  1)Gm−・・
・■ Vc’   GnGf +  (βGm −αGf)で
ある。
As a result, the transfer characteristic Vo/Vc' of the acceleration loop is Vo (TcS + 1)Gm-...
・■ Vc' GnGf + (βGm −αGf).

ここで、GmはGfの近似である。とくにGfか一つの
振動的要素(例えばG fl)のみから構成され場合、
Gm=Gfとおけば■は となる。すくなくともGfが多少変動してもGmがGf
を近似している場合■が成立する。■は、加速度ループ
の特性には実系Gm、Gfは関係がなくなっている、す
なわち実系の変動を受けないことを示す。
Here, Gm is an approximation of Gf. In particular, when Gf is composed of only one vibrational element (for example, Gfl),
If Gm=Gf, ■ becomes. Even if Gf fluctuates at least a little, Gm remains Gf
When approximated, ■ holds true. (2) indicates that the real system Gm and Gf have no relation to the characteristics of the acceleration loop, that is, they are not subject to real system fluctuations.

GmがGfの近似である場合、第2図の速度ループのフ
ィードバック要素 Gm 近似される。
If Gm is an approximation of Gf, then the feedback element Gm of the velocity loop of FIG. 2 is approximated.

従って、第2図は第3図の如くになる。Therefore, FIG. 2 becomes like FIG. 3.

第3図において、この速度ループの一巡の伝達特性GB
の相対次数は、Giが であるから相対次数=Gvの相対次数=0ないし1  
               ・・・[相]そこで、
第3図の速度ループにおいて、ルーフゲイン(=Gvの
比例定数)は十分大きく設定できる。この時、第3図の
系の特性はフィードバック要素Gn+ (ρ−α)の逆
数で表される。
In Fig. 3, the transfer characteristic GB for one round of this speed loop is
The relative order of is, since Gi is, the relative order = relative order of Gv = 0 to 1
... [phase] So,
In the speed loop shown in FIG. 3, the roof gain (=proportionality constant of Gv) can be set sufficiently large. At this time, the characteristics of the system shown in FIG. 3 are expressed by the reciprocal of the feedback element Gn+ (ρ-α).

このようにVoの挙動はGnとα、ρて支配され、Ga
、Gfの変動ならびに外乱TLの影響は受けないことか
理解される。
In this way, the behavior of Vo is governed by Gn, α, and ρ, and Ga
, Gf and the disturbance TL.

■において、最終的にVo=Vc(ラプラス変換演算子
Sの値がs −0)になるためには、ωnlI    
         ωn。
In (①), in order for Vo = Vc (the value of Laplace transform operator S is s - 0), ωnlI
ωn.

とするとき、■に(1+β−α)を分子に乗じておくか
、あるいはα=βとしておけばよい。
In this case, the numerator of ■ should be multiplied by (1+β-α), or α=β.

いずれせよノミナル要素α、pあるいは1+ρ−αを用
いれば良く、これらはTLやGn、 Gfの変動の影響
を全く受けない。
In any case, it is sufficient to use the nominal elements α, p, or 1+ρ−α, and these are not affected by fluctuations in TL, Gn, and Gf at all.

モデリング誤差かない場合(つまりGm=Gfの場合)
は以上で説明されたか、実系Ga、Gfが変動した場合
、モデリングの誤差か発生する。
When there is no modeling error (that is, when Gm = Gf)
As explained above, if the real system Ga and Gf fluctuate, modeling errors will occur.

そこで、次にこの影響を検討する。Therefore, this effect will be considered next.

1)Gaの変動、加速度ループのゲインKaを大きくす
ることにより無視てきる(0式にGaは表れない)。
1) Fluctuations in Ga can be ignored by increasing the gain Ka of the acceleration loop (Ga does not appear in equation 0).

2’)Gfの変動:この場合0式の分母かSの安定多項
式であることが必要である。すなわち、GnGf + 
(βGm−a Gf) (S’+Al53+A252+A3S+A4)/ ω2
nωj2−@において、Hurwitzの条件を適用す
ればA、−2(ξfωf+ξn(JJn) > 0  
    ・−@A2:ωf2+ωn2+4ξfωfξn
(JJn+(αωf2−βωm’)ωn2/ωm” >
 O−QA3=2 [ξnωnωf2+ξfωfωn”
+(ξmωmaωf2−ξfωfβωm”)ωn2/ 
0m” > 0・・・[相] A4−ωn2ωf2〉0        ・・・ 自然
成立ならびに Hl・A、〉0              ・・・ 
0と同一H2=AIA2−Al  >  O・・・[相
]Hi=AtAJs−As’−At ’A4”A3 (
AIA2−All)AI ”A4 > 0・・・0 0〜@式より、安全側の条件として、 ■≧α≧0. 1≧ρ≧0. ωn≧ωf≧ωm ・・
・[相]を得る。実系のωf、ξfに対して[相]より
ωm、ξm、ωn、ξn、α、βを定め、これが0を満
たしていれば良い。なお、α、βを太き(すれば実系の
特性変動が外乱トルクの影響をより小さく抑える方向と
なる。
2') Fluctuation of Gf: In this case, the denominator of equation 0 or a stable polynomial of S is required. That is, GnGf +
(βGm-a Gf) (S'+Al53+A252+A3S+A4)/ω2
In nωj2-@, if Hurwitz's condition is applied, A, -2(ξfωf+ξn(JJn) > 0
・-@A2: ωf2+ωn2+4ξfωfξn
(JJn+(αωf2−βωm')ωn2/ωm">
O-QA3=2 [ξnωnωf2+ξfωfωn”
+(ξmωmaωf2−ξfωfβωm”)ωn2/
0m” > 0...[Phase] A4-ωn2ωf2〉0... Natural establishment and Hl・A,>0...
Same as 0 H2=AIA2-Al > O... [phase] Hi=AtAJs-As'-At 'A4''A3 (
AIA2-All) AI "A4 > 0...0 0 ~ From the @ formula, as a safe condition, ■≧α≧0. 1≧ρ≧0. ωn≧ωf≧ωm ・・
・Obtain [phase]. It is sufficient if ωm, ξm, ωn, ξn, α, and β are determined from [phase] for ωf and ξf of the real system, and these satisfy 0. Note that if α and β are made thicker, the influence of disturbance torque on the characteristic fluctuations of the actual system will be suppressed to a smaller extent.

なお、本実施例の装置においては第5図の如き飽和要素
を含んでいてもVcがTLの印加、突発的変動に際して
もka神大、Gvの比例定数→大により、速やかにVc
とAfの偏差が小さくなり、Dの比例領域にこれらの状
態量が入るのでほとんどかかる飽和要素の影響を受けな
くてすむ特徴がある。
In addition, in the device of this embodiment, even if Vc includes a saturation element as shown in FIG. 5, even if Vc suddenly fluctuates due to the application of TL, the proportional constant of Gv is large, so that Vc is quickly reduced.
Since the deviation between and Af becomes small and these state quantities fall within the proportional region of D, there is a characteristic that there is almost no need to be influenced by such saturation factors.

さらに、第1図の速度制御系100は第6図に示すよう
に、積分器1301位置補償要素132(特性Gp、通
常この相対次数はO)とともに用いて位置ループを構成
し、速度次元の力Voのほかに指令位置Pcに対する制
御位置Poを出力とする制御系に用いることも好適であ
る。
Furthermore, as shown in FIG. 6, the speed control system 100 in FIG. It is also suitable to use it in a control system that outputs, in addition to Vo, the control position Po relative to the command position Pc.

このような位置制御系においても出力Poの挙動は一切
Ga、Gfの変動と及びTLの影響を受けないことが本
発明の特徴である。
A feature of the present invention is that even in such a position control system, the behavior of the output Po is not affected by fluctuations in Ga and Gf and by TL.

以上のこの発明の動作を第6図の位置制御に適用した場
合のシミュレーション結果を第7図〜第10図に示す。
Simulation results when the above-described operation of the present invention is applied to the position control shown in FIG. 6 are shown in FIGS. 7 to 10.

但し実系のパラメータは以下の如くである。However, the parameters of the actual system are as follows.

Ta = 0.0005 sec、    kt = 
5.0 kgcm/AJ = 0.1 kgcm se
c”   D = 0ωf = 100〜rad/se
e、  ξf = 0.005〜0.01〜0.02T
L = 20 kgcm ノミナル系のパラメータは ωm = 100 rad/sec、  ξm = 0
.01ωn = 200 rad/sec   ξn 
= 1.0α:β= 1.0 Tc = 0.001 sec、(但し時間中0,01
secの矩形波状外乱)         Ka = 
1000Asec”7mである。
Ta = 0.0005 sec, kt =
5.0 kgcm/AJ = 0.1 kgcm se
c” D = 0ωf = 100~rad/se
e, ξf = 0.005~0.01~0.02T
L = 20 kgcm Nominal system parameters are ωm = 100 rad/sec, ξm = 0
.. 01ωn = 200 rad/sec ξn
= 1.0α:β= 1.0 Tc = 0.001 sec, (however, 0.01 sec during the time
sec rectangular wave disturbance) Ka =
1000Asec”7m.

指令Vcは時間と共に比例するPcを用いて等測的にス
テップ入力で、その振巾は0.50m/secである。
The command Vc is an isometric step input using Pc which is proportional to time, and its amplitude is 0.50 m/sec.

このとき、Ua、Vo、TLの挙動が第7図に示されて
いる。
At this time, the behavior of Ua, Vo, and TL is shown in FIG.

即ち第7図はモデリングの誤差かない場合すなわちG 
m= G f ((Ll f= 100 rad/ s
ec、  ξf=o、o1)である。外乱TLの影響は
Uaには表れているが■0には表れていない。
In other words, Fig. 7 shows the case where there is no modeling error, that is, G
m= G f ((Ll f= 100 rad/s
ec, ξf=o, o1). The influence of the disturbance TL appears in Ua, but not in ■0.

第8図はモデリングの誤差がある場合でωf=150 
rad/sec  ξf゛=0.01とした。
Figure 8 shows the case where there is a modeling error, ωf=150
rad/sec ξf゛=0.01.

第9図はさらにξf = 0.02、第10図はξf=
o、oosとした。
In addition, ξf = 0.02 in Fig. 9, and ξf = 0.02 in Fig. 10.
o, oos.

いずれも外乱TLの影響はVOには表れず、またこのV
oはξの変動には極めて低感度である(影響がない)。
In both cases, the influence of disturbance TL does not appear on VO, and this V
o is extremely insensitive (has no effect) to variations in ξ.

第7図と第8〜10図を比較すると、VOの立上りの時
期に、ωm = 100 rad/see≠ωf = 
15Q rad/secの影響が極めてわずかな波形の
差異となって伺えるにすぎない。
Comparing Fig. 7 and Figs. 8 to 10, it is found that at the time of the rise of VO, ωm = 100 rad/see≠ωf =
The influence of 15Q rad/sec can be seen as only a very slight difference in the waveform.

ωm≧ωfにてVoがモデリング誤差の影響を受けない
メリットは大きい。即ちGfが複数の振動的特性を含み
■の如くに表される場合、ωmを、変動を見越してωf
kの想定される最小値より小さく選んでおけば、これら
全ての(K=1.2.、。
There is a great advantage that Vo is not affected by modeling errors when ωm≧ωf. In other words, if Gf includes multiple vibrational characteristics and is expressed as
All of these (K=1.2.,.

!の)振動要素に対して唯一のGmて打消し対応か可能
になるからである。
! This is because it becomes possible to cancel the vibration element using only Gm.

なお、上述のごとく、Gfに対して定められたGmかモ
デリング誤差を含む場合でも、第2出力Voがロバスト
的にGnて規定されるので、Gfか字数2の振動的特性
に加えて、さらに小さい時定数T3を有する一次遅れ特
性(T s s + 1 )を含む場合でも、本発明の
Gnで規定されるロバスト的特性は維持される。
As mentioned above, even if Gm defined for Gf includes a modeling error, the second output Vo is robustly defined as Gn, so in addition to the vibrational characteristics of Gf, which is the number of characters 2, Even when including a first-order lag characteristic (T s s + 1 ) having a small time constant T3, the robust characteristic defined by Gn of the present invention is maintained.

また、Gfか振動的特性ではなく非振動的特性(ξfk
≧1)の場合でも本発明のGnで支配されるロバスト的
特性が成立することもいうまでもない。
In addition, Gf is not an oscillatory characteristic but a non-oscillatory characteristic (ξfk
It goes without saying that even in the case of ≧1), the robust characteristics dominated by Gn of the present invention hold true.

[発明の効果] 以上説明したように本発明にががる速度、位置のロバス
ト的制御装置によれば、第1及び第2被制御手段の速度
を検出し、それぞれについて所定の演算処理を行なった
後加算し、速度フィードバック情′報、及び微分した値
を加速度フィードバック情報として用いることとしたの
で、第2被制御手段が振動的である場合にも高精度の速
度ないし位置制御を可能とする。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the robust speed and position control device of the present invention, the speeds of the first and second controlled means are detected, and predetermined arithmetic processing is performed on each of them. Since the velocity feedback information and the differentiated value are used as the acceleration feedback information, highly accurate velocity or position control is possible even when the second controlled means is vibratory. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例にかかる速度のロバスト的
制御装置の物理系の説明図、 第2図は、第1図の物理系を等価変換したブロック図、 第3図は、第2図においてゲインkaを十分大きくした
場合の、簡略化された速度ループの構成説明図、 第4図は、第3図においてゲイン1Gvlの値を十分に
大きくした場合の簡略化された特性の構成説明図、 第5図は、第1補償手段に飽和要素を含む場合のブロッ
ク図、 第6図は、前記第1図に示した装置を含む速度及び位置
のロバスト的制御装置の説明図、第7図は、第6図に示
した装置のモデリング誤差が無い場合のシミュレーショ
ン結果を示す説明図、 第8図は、第6図に示した装置のモデリング誤差(ξf
=0.01)の場合のシミュレーション結果を示す説明
図、 第9図は、第6図に示した装置のモデリング誤差(ξf
=0.02)の場合のシミュレーション結果を示す説明
図、 第10図は、第6図に示した装置のモデリング誤差(ξ
f−0,05)の場合のシミュレーション結果を示す説
明図 第11図は、従来の速度制御装置の物理系の説明図であ
る。 10.110・・・第1補償手段 12.112・・・第1被制御手段 14.114・第2被制御手段 116・・・第2補償手段 118・・・乗算手段 120・・・第3補償手段
FIG. 1 is an explanatory diagram of a physical system of a speed robust control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram obtained by equivalently transforming the physical system of FIG. 1, and FIG. Figure 2 shows a simplified configuration of the speed loop when the gain ka is made sufficiently large, and Figure 4 shows the simplified characteristic configuration when the value of the gain 1Gvl is made sufficiently large in Figure 3. FIG. 5 is a block diagram when the first compensation means includes a saturation element; FIG. 6 is an explanatory diagram of a speed and position robust control device including the device shown in FIG. 1; Figure 7 is an explanatory diagram showing the simulation results when there is no modeling error of the device shown in Figure 6, and Figure 8 is an explanatory diagram showing the modeling error (ξf
Figure 9 is an explanatory diagram showing the simulation results for the case where = 0.01), and Figure 9 shows the modeling error (ξf
Figure 10 is an explanatory diagram showing the simulation results for the case where = 0.02), and the modeling error (ξ
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the simulation results in the case of f-0,05), which is an explanatory diagram of the physical system of the conventional speed control device. 10.110...First compensation means 12.112...First controlled means 14.114...Second controlled means 116...Second compensation means 118...Multiplication means 120...Third means of compensation

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)使用エネルギー形態に対応した物理的実態を備え
、その特性を規定する伝達特性1/Gaの分子、分母の
多項式の相対次数が0、−1、−2のいずれかで、非振
動的な特性を有するとともに、加速度次元の操作情報を
入力して速度次元の第1出力を発生する第1被制御手段
と、 1つまたは複数の伝達特性1/Gfk(k=1、2、・
・・)の並列結合で表され、各々の分母の多項式Gfk
の次数が2の振動的な特性であって、その固有角振動数
ωfkを有するとともに、前記第1出力を入力して速度
次元の第2出力を発生する第2被制御手段と、 外部から与えられる速度次元の指令と、前記第1または
第2出力の検出情報をネガティブにフィードバックして
、前記第1、第2の被制御手段と共に速度ループを構成
し、前記指令と前記フィードバック情報の差に基づき前
記加速度次元の操作情報を発生する第1補償手段とを含
む速度制御装置において、 前記第1出力の検出情報を下記式[1]にて伝達出力す
る第2補償手段と、 (Gn−α)/Gm・・・[1] Gm:前記Gfkと同一次数で、その固有 角振動数ωm≦ωfkである振動特性 根を有する多項式 Gn:Gmと同一の次元を有し、その固有 角振動数ωnはωn≧ωfkで定められ 第2被制御手段の出力の挙動を支配 する多項式 α:第1定数 前記第2出力の検出情報をβ(第2定数)倍し出力する
乗算手段と、 前記第2補償手段及び乗算手段の出力を加算し、合成フ
ィードバック情報を出力する加算手段と、前記合成フィ
ードバック情報を疑似微分し、疑似加速度制御情報を第
1補償手段の経路にネガティブにフィードバックして加
速度ループを形成する第3補償手段とを備え、 加速度ループの合成的相対次数は0、−1、−2のいず
れかに収めて加速度ループ内の補償要素の合成増幅度を
所望の値に定められるように構成して、加速度ループに
印加される外乱と第1被制御手段のパラメータの変動が
前記第1出力に影響を与えないように増幅度を定め、 前記合成フィードバック情報は前記速度ループにおける
フィードバック情報としても使用され、前記第1定数α
及び第2定数βは、前記第2出力に影響を与えないよう
に定めたことを特徴とする速度のロバスト的制御装置。
(1) Has a physical reality corresponding to the energy form used, and has a transfer characteristic that defines its characteristics. a first controlled means which has a characteristic and generates a first output in a velocity dimension by inputting operation information in an acceleration dimension; and one or more transfer characteristics 1/Gfk (k=1, 2, .
), each denominator polynomial Gfk
a second controlled means which has an oscillatory characteristic of order 2 and has a natural angular frequency ωfk, and which inputs the first output and generates a second output in the velocity dimension; Negatively feeds back a speed dimension command and detection information of the first or second output to form a speed loop together with the first and second controlled means, and calculates the difference between the command and the feedback information. a first compensating means for generating operation information in the acceleration dimension based on the acceleration dimension; a second compensating means for transmitting and outputting the detection information of the first output according to the following formula [1]; )/Gm...[1] Gm: Polynomial having the same order as Gfk and a vibration characteristic root whose natural angular frequency ωm≦ωfk Gn: Having the same dimension as Gm and its natural angular frequency ωn is determined by ωn≧ωfk, and a polynomial α: a first constant governs the behavior of the output of the second controlled means; a multiplication means for multiplying the detection information of the second output by β (second constant) and outputting the result; an addition means for adding the outputs of the two compensating means and the multiplication means and outputting synthetic feedback information; and pseudo-differentiating the synthetic feedback information and feeding back the pseudo acceleration control information negatively to the path of the first compensating means to create an acceleration loop. and third compensation means for forming a compensating element in the acceleration loop, so that the composite relative order of the acceleration loop can be set to one of 0, -1, and -2, and the composite amplification degree of the compensation elements in the acceleration loop can be set to a desired value. the degree of amplification is determined so that disturbances applied to the acceleration loop and fluctuations in parameters of the first controlled means do not affect the first output, and the composite feedback information is feedback information in the velocity loop. Also used as the first constant α
and a second constant β are determined so as not to affect the second output.
(2)請求項1記載の装置において、第1補償手段に飽
和要素を含むことを特徴とする速度のロバスト的制御装
置。
(2) A robust speed control device according to claim 1, wherein the first compensation means includes a saturation element.
(3)請求項1または2記載の装置において、前記定数
α、βにつき、0≦α、β≦1としたことを特徴とする
速度のロバスト的制御装置。
(3) A robust speed control device according to claim 1 or 2, characterized in that the constants α and β are set to 0≦α and β≦1.
(4)請求項1または2記載の装置において、前記定数
α、βにつき、α=βとすることを特徴とする速度のロ
バスト的制御装置。
(4) A robust speed control device according to claim 1 or 2, characterized in that for the constants α and β, α=β.
(5)請求項1〜4のいずれかに記載の装置において、
外部からの位置次元の指令情報と、前記第2出力の検出
情報を積分して得られる位置次元のフィードバック情報
とを用いて、位置ループを構成し、この指令情報と、こ
の位置次元のフィードバック情報との差を用いて、前記
速度次元の指令を発生させることを特徴とする速度及び
位置のロバスト的制御装置。
(5) In the device according to any one of claims 1 to 4,
A position loop is constructed using position dimension command information from the outside and position dimension feedback information obtained by integrating the detection information of the second output, and this command information and this position dimension feedback information are used. A robust speed and position control device, characterized in that a command for the speed dimension is generated using the difference between the speed and the position.
(6)請求項1〜4のいずれかに記載の装置において、
第2被制御手段が振動的特性に加えて、小さな時定数を
有する一次遅れ特性を加えた相対次数−3の特性を有す
ることを特徴とする速度のロバスト的制御装置。
(6) The device according to any one of claims 1 to 4,
A speed robust control device characterized in that the second controlled means has, in addition to the oscillatory characteristics, a relative order -3 characteristic in which a first-order lag characteristic having a small time constant is added.
(7)請求項6記載の装置において、第2被制御手段は
非振動的特性を有し、その相対次数が−3の特性を有す
ることを特徴とする速度のロバスト的制御装置。
(7) A robust speed control device according to claim 6, characterized in that the second controlled means has a non-oscillatory characteristic and a relative order of -3.
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