JPH04326403A - 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】 【０００１】 【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。 【０００２】 【従来の技術】近年の機器の小型・軽量化が望まれてい
る中で、空気圧駆動装置は動作部の出力重量比が高く、
小型軽量化が容易であるため有望視されている。また、
駆動源から動作部への力の伝達も配管により容易にかつ
自由にできるため、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る。さらに、安価で、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、産業分野等で広く利用され
ている。また、１自由度の空気圧駆動装置では、これま
で、欠点とされていた制御性の悪さも、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流量制御弁を
用いて、空気室内の圧力の制御を行い外部信号による中
間停止が電気モータ駆動と同等の性能で可能となってき
た。 【０００３】しかし、多自由度の空気圧駆動装置では、
慣性変動やコリオリ力、遠心力等の影響で、動作角度や
初期姿勢によって制御性能が変化していた。これに対し
て、電気モータ駆動のロボットに有効とされているモデ
ルベースド制御を空気圧駆動装置に適用することで、慣
性変動やコリオリ力、遠心力等の影響を補償することが
可能となった。 【０００４】以下図面を参照しながら、そのモデルベー
スド制御を利用した従来の空気圧駆動装置の一例につい
て説明する。図６は従来の空気圧駆動装置の一例を示す
全体図である。図６において１ａ、１ｂは空気室を有す
る空気圧揺動型シリンダ、２ａ、２ｂはリンク、３ａ、
３ｂは空気室動作部の位置を検出する位置センサ、４は
圧縮空気源、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは空気室に空気を
流出入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流量制御弁、７は負荷、１１は位
置信号獲得器、１２は微分器、１３は微分器、１７は慣
性行列出力部、１８は慣性行列微分部、１９はコリオリ
力出力部、２０はコリオリ力微分部、２１は補償入力出
力部、２２は外乱推定部、２３は外乱補償部、２４は補
償係数出力部、２５は乗算器、２６は乗算器、２７は加
算器、２８は乗算器、６４はモデル入力出力部、９０は
動作制御部である。 【０００５】図２は図６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。１は空気室を有する揺動形シ
リンダ、３０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、３１ａ、３１ｂは空気室である。 【０００６】以上のように構成された空気圧駆動装置に
ついて、以下その動作について説明する。 【０００７】空気圧駆動装置の運動方程式は、空気室３
０ａ、３０ｂ内のそれぞれの圧力をｐ１ｊ　、ｐ２ｊ　
（ｊ＝１、２）、空気圧揺動シリンダ１ａ、１ｂとリン
ク２ａ、２ｂと位置センサ３ａ、３ｂと負荷７との全体
の慣性モーメントをＪ（θ）、粘性摩擦係数をＤｊ（ｊ
＝１、２）、ベーンの受圧面積をＡｊ（ｊ＝１、２）、
ベーンの受圧部の外半径と内半径との中心半径をｒ０ｊ
（ｊ＝１、２）、ベーンの回転変位量をθｊ（ｊ＝１、
２）、ベーンに作用する外乱力をｄｊ（ｊ＝１、２）と
すると、【０００８】 【数１】 【０００９】の関係が成り立つ。ここでδｐｊ（ｊ＝１
、２）はそれぞれ圧力ｐｉｊ（ｉ＝１、２，ｊ＝１、２
）の圧力差であり、空気圧流量制御弁の開口面積ｓｉｊ
（ｉ＝１、２，ｊ＝１、２）の開口面積差δｓｊ（ｊ＝
１、２）との関係は、空気圧流量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ｐ０）まわりで線形化を行うと、 【００１０】 【数２】 【００１１】という関係が得られる。ここで、Ｐｓ　は
供給圧力、ｋ１ｊ　、ｋ２ｊ　はベーンの形状や温度等
に関係する定数である。（数１）の両辺を微分した、【
００１２】 【数３】 【００１３】に、（数２）を代入すると、【００１４】 【数４】 【００１５】を得る。この時、制御入力δｓを、【００
１６】 【数５】 【００１７】とする。ここでｕは新しい入力である。 （数５）を（数４）に代入すると、非線形補償が実現で
き、 【００１８】 【数６】 【００１９】という線形システムが得られる。入力ｕは
この式を基に、現代制御理論等で構成する。つまり、入
力ｕは、モデル入力出力部６４より、 【００２０】 【数７】 【００２１】と構成できる。ここで、ｋｃ１はフィード
バックゲインである。 【００２２】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、慣性変動やコリオリ力、遠心力等の影響
を補償できるものの、圧力をフィードバックしないため
、圧力を制御することができず、試行を繰り返すうちに
、圧力の収束点が変化し、シリンダ内の圧力が供給圧力
や排気圧力に近づき、制御性能が劣化するという課題を
有していた。 【００２３】本発明は上記従来の課題に鑑み、圧力をフ
ィードバックし、常に安定な制御性能を維持するととも
に、空気室動作部に作用する外乱を推定する外乱推定方
式をモデルベースド制御の考えに基づいて構成し、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ことを目的とするも
のである。 【００２４】 【課題を解決するための手段】本発明の空気圧駆動装置
は、空気が流入あるいは流出する第１空気室と第２空気
室の２つの空気室群と前記第１空気室と前記第２空気室
との間にあり気密性を保ちながら移動可能な空気室動作
部とを有し、前記空気室動作部が前記空気室動作部に作
用する動作流体力の合力によって駆動される空気圧アク
チュエータと、前記空気圧アクチュエータを複数個を一
連の連鎖状に配置し、前記空気圧アクチュエータ間をリ
ンクで連結した空気圧駆動装置であって、前記空気室群
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
できる流量制御弁群と、前記空気室動作部の位置と速度
と加速度と前記空気室群の内部の圧力を検出あるいは算
出する空気室状態検出部と、前記空気室動作部が目標動
作状態に従って移動するために、前記動作制御部が空気
圧駆動装置の慣性行列を計算する慣性行列出力部と、コ
リオリ力及び遠心力を計算するコリオリ力出力部と、前
記慣性行列を微分する慣性行列微分部と、前記コリオリ
力出力部の出力を微分するコリオリ力微分部と、前記目
標動作状態と前記空気室状態検出部の出力の内の位置と
速度と圧力とを用いてモデル入力を計算するモデル入力
出力部と、空気圧駆動装置の運動方程式を線形化した空
気圧線形モデルを用いて前記モデル入力出力部の出力を
モデル変換入力に変換して出力するモデル変換部と、前
記空気室動作部と前記空気室群の幾何学的形状と前記空
気室内の空気の温度と供給圧力と基準平衡圧力から補償
係数Ａを計算し前記空気室動作部の速度を乗じて補償入
力を計算する補償入力出力部と、前記空気室動作部と前
記空気室群の幾何学的形状と前記空気室内の空気の温度
と供給圧力と基準平衡圧力から補償係数Ｂを計算する補
償係数出力部と、前記空気室動作部に作用する外乱を推
定あるいは測定する外乱推定部と、前記外乱推定部の出
力から外乱補償入力を構成する外乱補償部と、前記慣性
行列出力部の出力に前記モデル変換部の出力を乗じたも
のと、前記慣性行列微分部の出力に前記空気室動作部の
加速度を乗じたものと、前記コリオリ力微分部の出力と
、前記補償入力出力部の出力と、前記外乱補償部の出力
とを加算して制御指令値を生成し、前記制御指令値に前
記補償係数出力部の出力を乗じて前記制御弁駆動指令値
を生成する制御弁駆動指令値生成部とを有する動作制御
部とを備えたものである。 【００２５】 【作用】本発明は上記した構成によって、圧力をフィー
ドバックするモデルベースド制御を用いることで、常に
一定の制御性能を維持し、任意の点で高速かつ高精度な
位置決めが実現できる。 【００２６】 【実施例】以下本発明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。 【００２７】図１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る。 【００２８】図１において１ａ、１ｂは空気室を有する
空気圧揺動型シリンダ、２ａ、２ｂはリンク、３ａ、３
ｂは空気室動作部の位置を検出する位置センサ、４は圧
縮空気源、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは空気室に空気を流
出入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流量制御弁、６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄはそれぞれ空気室の内部圧力を検出する圧力センサ、
７は負荷、１０は動作制御部、１１は位置信号獲得器、
１２は微分器、１３は微分器、１４は圧力信号獲得器、
１５はモデル入力出力部、１６はモデル変換部、１７は
慣性行列出力部、１８は慣性行列微分部、１９はコリオ
リ力出力部、２０はコリオリ力微分部、２１は補償入力
出力部、２２は外乱推定部、２３は外乱補償部、２４は
補償係数出力部、２５は乗算器、２６は乗算器、２７は
加算器、２８は乗算器、２９は制御弁駆動指令値生成部
である。 【００２９】図２は図１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。 【００３０】以上のように構成された空気圧駆動装置に
ついて、以下図１、図２を用いてその動作を説明する。 【００３１】空気圧駆動装置の運動方程式（数１）を線
形化すると、 【００３２】 【数８】 【００３３】を得る。ここで、Ｊｎは慣性行列Ｊ（θ）
を線形化した行列である。この線形化方程式（数８）を
モデルとするモデルベースド制御を考える。すなわち、
（数８）を微分した、 【００３４】 【数９】 【００３５】と、（数２）より、 【００３６】 【数１０】 【００３７】を得る。したがって、弁の開口面積差δｓ
を制御弁駆動指令値生成部２９により、【００３８】 【数１１】 【００３９】という入力が考えられる。ここで、ｖはモ
デル変換入力で、モデル変換部１６の出力で、ｕはモデ
ル入力でモデル入力出力部１５の出力である。すなわち
、（数４）に（数１１）を代入することにより、非線形
補償が実現でき、 【００４０】 【数１２】 【００４１】という線形システムが得られる。したがっ
て、状態方程式で表すと、 【００４２】 【数１３】 【００４３】となる。ここで、この線形化モデルは、（
数４）と（数８）と等価である。すなわち、次の状態方
程式、 【００４４】 【数１４】 【００４５】に基づいて、モデル入力出力部１５が状態
フィードバック系を構成することにする。これにより、
容易に圧力フィードバックを行うことができる。 【００４６】なお、制御入力δｓｊ（ｊ＝１、２）から
、実際の入力となる開口面積ｓ１ｊ、ｓ２ｊ（ｊ＝１、
２）への分配は、各々の圧力及び開口面積は均等に分配
される、すなわち、 【００４７】 【数１５】 【００４８】 【数１６】 【００４９】が成り立つと仮定して、 【００５０】 【数１７】 【００５１】のように均等に分配する。ただし、圧力フ
ィードバックの部分は圧力ｐｉｊ（ｉ＝１、２，ｊ＝１
、２）を基準平衡圧力ｐ０に収束させる為に、（数１５
）を用いて、 【００５２】 【数１８】 【００５３】として分配する。以上の構成法により、θ
をθｄに近づけると共に、圧力を基準平衡圧力ｐ０に収
束させることができる。 【００５４】本実施例のように、圧力フィードバックを
用いたモデルベースド制御を行うことにより、慣性変動
やコリオリ力、遠心力等の影響を補償を行うとともに、
圧力を制御できるため常に安定な制御性能を維持するこ
とができる。 【００５５】以下本発明の第２の実施例について図面を
参照しながら説明する。 【００５６】図３は本発明の第２の実施例を示す空気圧
駆動装置、図１における外乱推定部の詳細説明図である
。 【００５７】図３において、１１は位置信号獲得器、１
２は微分器、１３は微分器、１４は圧力信号獲得器、１
７は慣性行列出力部、１９はコリオリ力出力部、２２は
外乱推定部、２３は外乱補償部、４０は定点慣性行列出
力部、４２は算出圧力出力部である。 【００５８】以上のように構成された空気圧駆動装置に
ついて、以下、図３を用いてその動作を説明する。 【００５９】空気圧駆動方式の場合、外乱の影響を考慮
するために、たとえ外乱を精度よく推定あるいは測定で
きたとしても、（数５）の構成では、外乱の微分値を扱
うため動摩擦のような定常的な外乱は補償できない。そ
こで、空気圧駆動装置でモデルベースド制御を行う場合
の制御入力δｓを次のように構成する。 【００６０】 【数１９】 【００６１】ここで、 【００６２】 【数２０】 【００６３】は外乱ｄの推定値、ｋｈは外乱補償ゲイン
である。 【００６４】この外乱ｄを推定するために外乱推定部２
２を、外乱推定オブザーバを用いて構成する。１自由度
の空気圧駆動装置の場合、圧力差δｐを入力とする機構
部分のみのモデルのオブザーバにより、高精度な推定を
実現した。しかし、多自由度の空気圧駆動装置の場合、
これをそのまま拡張すると慣性変動やコリオリ力、遠心
力等の非線形特性を無視することとなる。すなわち、オ
ブザーバのモデルを機構部分の運動方程式を線形化した
定点慣性行列出力部４０の出力を用いたモデル、　　【
００６５】 【数２１】 【００６６】とすると、摩擦の推定精度が悪くなると予
想される。したがって、ここでは、オブザーバにもモデ
ルベースド制御の考え方を導入した、新方式のオブザー
バを構成する。すなわち、オブザーバのモデルを、【０
０６７】 【数２２】 【００６８】とし、オブザーバの入力となる算出圧力【
００６９】 【数２３】 【００７０】は（数２２）と（数１）の摩擦の項を排除
した、 【００７１】 【数２４】 【００７２】とが等しいとして、算出圧力出力部４２に
より、 【００７３】 【数２５】 【００７４】とする。すなわち、外乱ｄを含んだ拡大シ
ステムは、外乱ｄをステップ状と仮定して、【００７５
】 【数２６】 【００７６】と構成する。したがって、オブザーバは、
【００７７】 【数２７】 【００７８】となる。 【００７９】本実施例のように、モデルベースド制御の
考え方を用いた外乱推定オブザーバを構成することによ
り、外乱ｄを高精度に推定することができる。 【００８０】以下本発明の第３の実施例について図面を
参照しながら説明する。 【００８１】図４は本発明の第３の実施例を示す空気圧
駆動装置の全体図である。 【００８２】図４において１ａ、１ｂは空気室を有する
空気圧揺動型シリンダ、２ａ、２ｂはリンク、３ａ、３
ｂは空気室動作部の位置を検出する位置センサ、４は圧
縮空気源、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは空気室に空気を流
出入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流量制御弁、６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄはそれぞれ空気室の内部圧力を検出する圧力センサ、
７は負荷、１１は位置信号獲得器、１２は微分器、１３
は微分器、１４は圧力信号獲得器、１５はモデル入力出
力部、１６はモデル変換部、１７は慣性行列出力部、１
８は慣性行列微分部、１９はコリオリ力出力部、２０は
コリオリ力微分部、２１は補償入力出力部、２２は外乱
推定部、２３は外乱補償部、２４は補償係数出力部、２
９は制御弁駆動指令値生成部、４０は定点慣性行列出力
部、４２は算出圧力出力部、５０は動作制御部である。 【００８３】以上のように構成された空気圧駆動装置に
ついて、以下、図４を用いてその動作を説明する。 【００８４】空気圧駆動装置の運動方程式（数１）を線
形化したモデル、 【００８５】 【数２８】 【００８６】での、δｐと、（数１）のδｐとは、圧力
差δｐが途中の状態量であるため、等しくはない。した
がって、（数１４）の状態方程式をもとに、状態フィー
ドバックを行うと、応答が振動的になる場合が生ずる。 そこで、（数１４）を、 【００８７】 【数２９】 【００８８】とし、（数２９）中の算出圧力【００８９
】 【数３０】 【００９０】を、（数１）の摩擦の項を排除した、【０
０９１】 【数３１】 【００９２】を用いて、算出圧力出力部４２が、【００
９３】 【数３２】 【００９４】を出力する。これを圧力の代わりに用いて
、フィードバックすることで、望みの応答を得ることが
できる。 【００９５】本実施例のように、算出圧力をフィードバ
ックするモデルベースド制御を行うことにより、慣性変
動やコリオリ力、遠心力等の影響を補償を行うとともに
、圧力を制御でき、さらに、モデルの誤差による振動も
抑えることができるため常に安定な制御性能を維持する
ことができる。 【００９６】以下本発明の第４の実施例について図面を
参照しながら説明する。 【００９７】図５は本発明の第４の実施例を示す空気圧
駆動装置の全体図である。 【００９８】図５において１ａ、１ｂは空気室を有する
空気圧揺動型シリンダ、２ａ、２ｂはリンク、３ａ、３
ｂは空気室動作部の位置を検出する位置センサ、４は圧
縮空気源、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは空気室に空気を流
出入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流量制御弁、６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄはそれぞれ空気室の内部圧力を検出する圧力センサ、
７は負荷、１１は位置信号獲得器、１２は微分器、１３
は微分器、１４は圧力信号獲得器、１７は慣性行列出力
部、１８は慣性行列微分部、１９はコリオリ力出力部、
２０はコリオリ力微分部、２１は補償入力出力部、２２
は外乱推定部、２３は外乱補償部、２４は補償係数出力
部、２９は制御弁駆動指令値生成部、６０は動作制御部
、６２は算出加速度出力部、６４はモデル入力出力部、
６６はモデル変換部である。 【００９９】以上のように構成された空気圧駆動装置に
ついて、以下、図５を用いてその動作を説明する。 【０１００】空気室内部の圧力を任意の値に設定する為
に、算出加速度出力部６２で圧力信号から加速度情報を
算出して、この計算した加速度を用いてモデル入力出力
部６４で加速度フィードバックを行い、間接的に圧力を
制御することにする。すなわち、（数１）を変形して、
【０１０１】 【数３３】 【０１０２】を用いて、加速度フィードバックすること
で、間接的に圧力フィードバックを行う構成である。し
たがって、入力ｕは、 【０１０３】 【数３４】 【０１０４】とする。また、この場合、フィードバック
制御系を設計するモデルは、どのようなモデルでもよく
、モデル変換部６６はモデル入力出力部６４の出力を変
換しなくてもよい。 【０１０５】本実施例のように、圧力信号から加速度情
報を算出して、この計算した加速度を用いて加速度フィ
ードバックを行い、間接的に圧力を制御することで、圧
力を制御することができ、常に安定な制御性能を維持す
ることができる。 【０１０６】なお、第２及び第３の実施例において、算
出圧力 【０１０７】 【数３５】 【０１０８】を、（数２５）のように算出したが、【０
１０９】 【数３６】 【０１１０】の様に、計算してもよい。 【０１１１】 【発明の効果】以上のように本発明は、空気が流入ある
いは流出する第１空気室と第２空気室の２つの空気室群
と前記第１空気室と前記第２空気室との間にあり気密性
を保ちながら移動可能な空気室動作部とを有し、前記空
気室動作部が前記空気室動作部に作用する動作流体力の
合力によって駆動される空気圧アクチュエータと、前記
空気圧アクチュエータを複数個を一連の連鎖状に配置し
、前記空気圧アクチュエータ間をリンクで連結した空気
圧駆動装置であって、前記空気室群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流量制御弁群
と、前記空気室動作部の位置と速度と加速度と前記空気
室群の内部の圧力を検出あるいは算出する空気室状態検
出部と、前記空気室動作部が目標動作状態に従って移動
するために、前記動作制御部が空気圧駆動装置の慣性行
列を計算する慣性行列出力部と、コリオリ力及び遠心力
を計算するコリオリ力出力部と、前記慣性行列を微分す
る慣性行列微分部と、前記コリオリ力出力部の出力を微
分するコリオリ力微分部と、前記目標動作状態と前記空
気室状態検出部の出力の内の位置と速度と圧力とを用い
てモデル入力を計算するモデル入力出力部と、空気圧駆
動装置の運動方程式を線形化した空気圧線形モデルを用
いて前記モデル入力出力部の出力をモデル変換入力に変
換して出力するモデル変換部と、前記空気室動作部と前
記空気室群の幾何学的形状と前記空気室内の空気の温度
と供給圧力と基準平衡圧力から補償係数Ａを計算し前記
空気室動作部の速度を乗じて補償入力を計算する補償入
力出力部と、前記空気室動作部と前記空気室群の幾何学
的形状と前記空気室内の空気の温度と供給圧力と基準平
衡圧力から補償係数Ｂを計算する補償係数出力部と、前
記空気室動作部に作用する外乱を推定あるいは測定する
外乱推定部と、前記外乱推定部の出力から外乱補償入力
を構成する外乱補償部と、前記慣性行列出力部の出力に
前記モデル変換部の出力を乗じたものと、前記慣性行列
微分部の出力に前記空気室動作部の加速度を乗じたもの
と、前記コリオリ力微分部の出力と、前記補償入力出力
部の出力と、前記外乱補償部の出力とを加算して制御指
令値を生成し、前記制御指令値に前記補償係数出力部の
出力を乗じて前記制御弁駆動指令値を生成する制御弁駆
動指令値生成部とを有する動作制御部とを備えたもので
あるので、任意の点で高速かつ高精度な位置決めが実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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る。

【図２】図１における空気圧駆動揺動型シリンダの断面
図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す空気圧駆動装置、
外乱推定部のブロック図である。

【図４】本発明の第３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る。

【図５】本発明の第４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る。

【図６】従来の空気圧駆動装置の一例を示す全体図であ
る。

【符号の説明】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　空気が流入あるいは流出する第１空気
   室と第２空気室の２つの空気室群と前記第１空気室と前
   記第２空気室との間にあり気密性を保ちながら移動可能
   な空気室動作部とを有し、前記空気室動作部が前記空気
   室動作部に作用する動作流体力の合力によって駆動され
   る空気圧アクチュエータと、前記空気室群に、指令され
   る指令値に応じた空気を流入あるいは流出させることが
   できる流量制御弁群と、前記空気室動作部の位置と速度
   と加速度と前記空気室群の内部の圧力を検出あるいは算
   出する空気室状態検出部と、その空気室状態検出部から
   の出力に基づき前記空気室動作部が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流量制
   御弁群に出力する動作制御部とを備え、前記空気圧アク
   チュエータが複数個一連の連鎖状に配置され、前記空気
   圧アクチュエータ間がリンクで連結された空気圧駆動装
   置であって、前記動作制御部が、空気圧駆動装置の慣性
   行列を計算する慣性行列出力部と、コリオリ力及び遠心
   力を計算するコリオリ力出力部と、前記慣性行列を微分
   する慣性行列微分部と、前記コリオリ力出力部の出力を
   微分するコリオリ力微分部と、前記目標動作状態と前記
   空気室状態検出部の出力の内の、位置と速度と圧力とを
   用いてモデル入力を計算するモデル入力出力部と、前記
   空気圧駆動装置の運動方程式を線形化した空気圧線形モ
   デルを用いて前記モデル入力出力部の出力をモデル変換
   入力に変換して出力するモデル変換部と、前記空気室動
   作部と前記空気室群の幾何学的形状と前記空気室内の空
   気の温度と供給圧力と基準平衡圧力から補償係数Ａを計
   算し前記空気室動作部の速度を乗じて補償入力を計算す
   る補償入力出力部と、前記空気室動作部と前記空気室群
   の幾何学的形状と前記空気室内の空気の温度と供給圧力
   と基準平衡圧力から補償係数Ｂを計算する補償係数出力
   部と、前記空気室動作部に作用する外乱を推定あるいは
   測定する外乱推定部と、前記外乱推定部の出力から外乱
   補償入力を構成する外乱補償部と、前記慣性行列出力部
   の出力に前記モデル変換部の出力を乗じたものと、前記
   慣性行列微分部の出力に前記空気室動作部の加速度を乗
   じたものと、前記コリオリ力微分部の出力と、前記補償
   入力出力部の出力と、前記外乱補償部の出力とを加算し
   て制御指令値を生成し、前記制御指令値に前記補償係数
   出力部の出力を乗じて前記制御弁駆動指令値を生成する
   制御弁駆動指令値生成部とを備えたことを特徴とする空
   気圧駆動装置。
2. 【請求項２】　　動作制御部に、空気圧線形モデルを生
   成した線形化基準点での定点慣性行列を出力する定点慣
   性行列出力部と、前記慣性行列出力部の出力と前記コリ
   オリ力出力部の出力と前記定点慣性行列出力部の出力と
   前記空気室状態検出部の出力と、前記空気室内部の圧力
   差をアクチュエータの発生トルクに変換する圧力トルク
   変換定数とを用いて算出圧力を出力する算出圧力出力部
   とが設けられ、前記外乱推定部が前記空気室状態検出部
   の出力の内の位置と速度の少なくとも一方の出力と前記
   算出圧力出力部の出力と前記定点慣性行列出力部の出力
   と前記圧力トルク変換定数を用いて、空気室動作部に作
   用する外乱を推定することを特徴とする請求項１記載の
   空気圧駆動装置。
3. 【請求項３】　　動作制御部に、空気圧線形モデルを生
   成した線形化基準点での定点慣性行列を出力する定点慣
   性行列出力部と、前記慣性行列出力部の出力とコリオリ
   力出力部の出力と前記定点慣性行列出力部の出力と前記
   空気室状態検出部の出力と、前記空気室内部の圧力差を
   アクチュエータの発生トルクに変換する圧力トルク変換
   定数とを用いて算出圧力を出力する算出圧力出力部とを
   設け、前記モデル入力出力部が、目標動作状態と前記算
   出圧力出力部の出力と空気室状態検出部の出力の内の位
   置と速度とを用いて空気圧線形モデルの入力を計算する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の空気圧駆動装
   置。
4. 【請求項４】　　算出圧力出力部が、前記慣性行列出力
   部の出力と前記定点慣性行列出力部の出力との差に前記
   空気室動作部の加速度を乗じ、前記コリオリ力出力部の
   出力を加えた補償トルク指令値Ａに圧力トルク変換定数
   の逆数を乗じた補償圧力指令値を、前記空気室内部の圧
   力差から減算することにより算出圧力を構成し出力する
   ことを特徴とする請求項２または３記載の空気圧駆動装
   置。
5. 【請求項５】　　算出圧力出力部が、前記空気室内部の
   圧力差に圧力トルク変換定数の逆数を乗じ、前記コリオ
   リ力出力部の出力を減算した補償トルク指令値Ｂに、前
   記圧力トルク変換定数と前記定点慣性行列出力部の出力
   と前記慣性行列出力部の出力の逆行列とを乗ずることに
   より算出圧力を構成し出力することを特徴とする請求項
   ２または３記載の空気圧駆動装置。
6. 【請求項６】　　動作制御部に、前記慣性行列出力部の
   出力と前記コリオリ力出力部の出力と前記空気室内部の
   圧力差と圧力トルク変換定数と前記外乱推定部の出力よ
   り前記空気室動作部の算出加速度を出力する前記算出加
   速度出力部を設け、前記モデル入力出力部が、目標動作
   状態と前記算出加速度出力部の出力と前記空気室状態検
   出部の出力の内の位置と速度とを用いてモデル入力を計
   算し、前記モデル変換部が任意の線形モデルを用いて前
   記モデル入力出力部の出力をモデル変換入力に変換して
   出力することを特徴とする請求項１または２記載の空気
   圧駆動装置。
7. 【請求項７】　　算出加速度出力部が、前記空気室内部
   の圧力差に圧力トルク変換定数を乗じ、前記コリオリ力
   出力部の出力と前記外乱推定部の出力を減算した補償ト
   ルク指令値Ｃに前記慣性行列出力部の出力の逆行列を乗
   じて算出加速度を構成し出力することを特徴とする請求
   項６記載の空気圧駆動装置。
8. 【請求項８】　　動作制御部に、前記空気室動作部に作
   用する粘性摩擦を測定あるいは計算する粘性摩擦出力部
   と、前記粘性摩擦出力部の出力を微分する粘性摩擦微分
   部とを加え、前記制御弁指令値生成部が、前記慣性行列
   出力部の出力に前記モデル変換部の出力を乗じたものと
   、前記慣性行列微分部の出力に前記空気室動作部の加速
   度を乗じたものと、前記コリオリ力微分部の出力と、前
   記補償入力出力部の出力と、前記外乱補償部の出力と、
   前記粘性摩擦微分部の出力とを加算して制御指令値を生
   成し、前記制御指令値に前記補償係数出力部の出力を乗
   じて制御弁駆動指令値を生成することを特徴とする請求
   項１記載の空気圧駆動装置。