JPH05181537A - スライディングモード制御方法および装置 - Google Patents
スライディングモード制御方法および装置Info
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- JPH05181537A JPH05181537A JP100092A JP100092A JPH05181537A JP H05181537 A JPH05181537 A JP H05181537A JP 100092 A JP100092 A JP 100092A JP 100092 A JP100092 A JP 100092A JP H05181537 A JPH05181537 A JP H05181537A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】スライディングモード制御による位置決めにお
いて、位置偏差の絶対値が小さい領域におけるチャタリ
ングの発生を軽減する。 【構成】制御対象の位置偏差をＰeとし、予め定めた切
換値をΔＰとし、系によって制御対象に加えることので
きる最大駆動力をＦとする。この最大駆動力より小さい
駆動力をＦ'（すなわちＦ＞Ｆ'）として、位置偏差Ｐe
と切換値ΔＰとの大小関係を調べ（ステップ105）、位
置偏差Ｐeが｜Ｐe｜＜ΔＰを満たすときには制御対象を
±Ｆ'の駆動力で駆動し（ステップ108,109）、位置偏差
ＰeがΔＰ＜｜Ｐe｜を満たすときには制御対象を±Ｆ
（最大駆動力）で駆動するようにする（ステップ110,11
1）。
いて、位置偏差の絶対値が小さい領域におけるチャタリ
ングの発生を軽減する。 【構成】制御対象の位置偏差をＰeとし、予め定めた切
換値をΔＰとし、系によって制御対象に加えることので
きる最大駆動力をＦとする。この最大駆動力より小さい
駆動力をＦ'（すなわちＦ＞Ｆ'）として、位置偏差Ｐe
と切換値ΔＰとの大小関係を調べ（ステップ105）、位
置偏差Ｐeが｜Ｐe｜＜ΔＰを満たすときには制御対象を
±Ｆ'の駆動力で駆動し（ステップ108,109）、位置偏差
ＰeがΔＰ＜｜Ｐe｜を満たすときには制御対象を±Ｆ
（最大駆動力）で駆動するようにする（ステップ110,11
1）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、指令された位置への制
御対象の位置決めを行なうスライディングモード制御方
法およびスライディングモード制御装置に関する。
御対象の位置決めを行なうスライディングモード制御方
法およびスライディングモード制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スライディングモード制御による位置決
めとは、制御対象が到達すべき位置を指定する位置指令
Ｐ*が与えられたとき、位置偏差Ｐe（位置指令Ｐ*と制
御対象の現在位置ＰLとの差Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖ
e（本来は、指定された速度と制御対象の現在速度ｖLと
の差のことであるが、位置決めの場合には位置指令Ｐ*
の位置での速度は０であるべきなので、現在速度ｖLと
大きさが同じで符号が逆、すなわちｖe＝−ｖLとなる）
とが位置偏差−速度偏差平面すなわち位相平面内で定義
されるスライディング曲線５０に拘束されるようにし
て、位置決めを行なうことである。このスライディング
曲線５０は、図４に示されるように、αを系で与えられ
る最大加速度としたとき、一般に、
めとは、制御対象が到達すべき位置を指定する位置指令
Ｐ*が与えられたとき、位置偏差Ｐe（位置指令Ｐ*と制
御対象の現在位置ＰLとの差Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖ
e（本来は、指定された速度と制御対象の現在速度ｖLと
の差のことであるが、位置決めの場合には位置指令Ｐ*
の位置での速度は０であるべきなので、現在速度ｖLと
大きさが同じで符号が逆、すなわちｖe＝−ｖLとなる）
とが位置偏差−速度偏差平面すなわち位相平面内で定義
されるスライディング曲線５０に拘束されるようにし
て、位置決めを行なうことである。このスライディング
曲線５０は、図４に示されるように、αを系で与えられ
る最大加速度としたとき、一般に、
【０００３】
【数１】 で表わされる。このスライディング曲線５０に沿って位
相平面の原点、すなわち位置偏差Ｐe＝０かつ速度偏差
ｖe＝０である点に位置決めすれば、限られた速度と加
速度の範囲内で最小時間の位置決めを行なうことができ
る。
相平面の原点、すなわち位置偏差Ｐe＝０かつ速度偏差
ｖe＝０である点に位置決めすれば、限られた速度と加
速度の範囲内で最小時間の位置決めを行なうことができ
る。
【０００４】このスライディングモード制御によって制
御対象の位置決めを行なうシステムの一例が、図５に示
されている。このシステムは、制御対象５４を位置指令
Ｐ*に位置決めするものであり、スライディングモード
制御手段５２とサーボアンプ５３からなっている。サー
ボアンプ５３は、＋１の入力があったとき図示しない動
力手段によって制御対象５４を正の方向に最大駆動力Ｆ
で駆動し、−１の入力があったとき動力手段によって制
御対象５４を負の方向に最大駆動力Ｆで駆動するための
ものである。スライディングモード制御手段５２は、制
御対象５４の現在位置ＰLと現在速度ｖLとから位置偏差
Ｐe（＝Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖe（＝−ｖL）とを算出
して、位相平面５１において位置偏差Ｐeと速度偏差ｖe
とによって表わされる点がスライディング曲線５０より
上側にあるときは＋１をサーボアンプ５３に出力し、位
置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとによって表わされる点がスラ
イディング曲線５０より下側にあるときは−１をサーボ
アンプ５３に出力するものである。スライディング曲線
５０は２次曲線であってこれを発生するハードウェアを
得ることが難しいので、通常の場合、スライディングモ
ード制御手段５２は、マイクロコンピュータなどで構成
され、一定時間間隔で現在位置ＰLと現在速度ｖLをサン
プリングして位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeを算出し、１回
のサンプリングから次のサンプリングまでの間の時間に
は、前者のサンプリングで求めた位置偏差Ｐeと速度偏
差ｖeとに基づいてサーボアンプ５３に出力した±１の
信号を保持するようになっており、いわゆる離散制御を
おこなうようになっている。
御対象の位置決めを行なうシステムの一例が、図５に示
されている。このシステムは、制御対象５４を位置指令
Ｐ*に位置決めするものであり、スライディングモード
制御手段５２とサーボアンプ５３からなっている。サー
ボアンプ５３は、＋１の入力があったとき図示しない動
力手段によって制御対象５４を正の方向に最大駆動力Ｆ
で駆動し、−１の入力があったとき動力手段によって制
御対象５４を負の方向に最大駆動力Ｆで駆動するための
ものである。スライディングモード制御手段５２は、制
御対象５４の現在位置ＰLと現在速度ｖLとから位置偏差
Ｐe（＝Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖe（＝−ｖL）とを算出
して、位相平面５１において位置偏差Ｐeと速度偏差ｖe
とによって表わされる点がスライディング曲線５０より
上側にあるときは＋１をサーボアンプ５３に出力し、位
置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとによって表わされる点がスラ
イディング曲線５０より下側にあるときは−１をサーボ
アンプ５３に出力するものである。スライディング曲線
５０は２次曲線であってこれを発生するハードウェアを
得ることが難しいので、通常の場合、スライディングモ
ード制御手段５２は、マイクロコンピュータなどで構成
され、一定時間間隔で現在位置ＰLと現在速度ｖLをサン
プリングして位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeを算出し、１回
のサンプリングから次のサンプリングまでの間の時間に
は、前者のサンプリングで求めた位置偏差Ｐeと速度偏
差ｖeとに基づいてサーボアンプ５３に出力した±１の
信号を保持するようになっており、いわゆる離散制御を
おこなうようになっている。
【０００５】図６は上述のシステムの動作を示すフロー
チャートである。まず、スライディングモード制御手段
５２に位置指令Ｐ*が入力され、位置決めされるべき位
置がセットされる（ステップ１５１）。次に、制御対象
５４の現在位置ＰLと現在速度ｖLとを読み込み（ステッ
プ１５２）、位置偏差Ｐe（＝Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖe
（＝−ｖL）を算出し（ステップ１５３）、スライディ
ングライン演算によってスライディング曲線５０を算出
し（ステップ１５４）、位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeで表
わされる点が位相平面５１内においてスライディング曲
線５０より上にあるかどうかを調べ（ステップ１５
５）、スライディング曲線５０より上にあるときは制御
対象５４に加えられる駆動力ｆが＋Ｆとなるようにすな
わち正の方向に系の最大駆動力Ｆが加えられるようにし
（ステップ１５６）、スライディング曲線５０より下に
あるときは制御対象５４に加えられる駆動力ｆが−Ｆと
なるようにすなわち負の方向に系の最大駆動力Ｆが加え
られるようにして（ステップ１５７）、サーボアンプ５
３と図示しない動力手段とにより制御対象５４を駆動力
ｆで駆動し（ステップ１５８）、再びステップ１５２に
戻るようになっている。以上のような動作を繰り返すこ
とにより、位置偏差Ｐeと速度偏差Ｖeとはスライディン
グ曲線５０に拘束されながらその絶対値が減少し、最終
的には位相平面５１の原点に収束する。その結果、最小
時間での位置決めが実現されることになる。
チャートである。まず、スライディングモード制御手段
５２に位置指令Ｐ*が入力され、位置決めされるべき位
置がセットされる（ステップ１５１）。次に、制御対象
５４の現在位置ＰLと現在速度ｖLとを読み込み（ステッ
プ１５２）、位置偏差Ｐe（＝Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖe
（＝−ｖL）を算出し（ステップ１５３）、スライディ
ングライン演算によってスライディング曲線５０を算出
し（ステップ１５４）、位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeで表
わされる点が位相平面５１内においてスライディング曲
線５０より上にあるかどうかを調べ（ステップ１５
５）、スライディング曲線５０より上にあるときは制御
対象５４に加えられる駆動力ｆが＋Ｆとなるようにすな
わち正の方向に系の最大駆動力Ｆが加えられるようにし
（ステップ１５６）、スライディング曲線５０より下に
あるときは制御対象５４に加えられる駆動力ｆが−Ｆと
なるようにすなわち負の方向に系の最大駆動力Ｆが加え
られるようにして（ステップ１５７）、サーボアンプ５
３と図示しない動力手段とにより制御対象５４を駆動力
ｆで駆動し（ステップ１５８）、再びステップ１５２に
戻るようになっている。以上のような動作を繰り返すこ
とにより、位置偏差Ｐeと速度偏差Ｖeとはスライディン
グ曲線５０に拘束されながらその絶対値が減少し、最終
的には位相平面５１の原点に収束する。その結果、最小
時間での位置決めが実現されることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のスライ
ディングモード制御による位置決めでは、系に与えられ
た最大速度、加速度によって導出されるスライディング
曲線に拘束されながら位置決めが実行され、制御対象の
加えられる駆動力ｆは、正の方向か負の方向かの違いは
あっても、常に系の最大駆動力Ｆである。したがって、
位置偏差Ｐeの絶対値が小さくなった位相平面の原点付
近では、駆動力ｆが必要以上に大きくなって制御対象の
位置が安定せず、チャタリングすなわち位相平面におい
て原点の回りを振動するようになるという問題点があ
る。このチャタリングは、一定時間ごとに現在位置ＰL
と現在速度ｖLをサンプリングして制御を行なういわゆ
る離散制御の場合などに顕著である。
ディングモード制御による位置決めでは、系に与えられ
た最大速度、加速度によって導出されるスライディング
曲線に拘束されながら位置決めが実行され、制御対象の
加えられる駆動力ｆは、正の方向か負の方向かの違いは
あっても、常に系の最大駆動力Ｆである。したがって、
位置偏差Ｐeの絶対値が小さくなった位相平面の原点付
近では、駆動力ｆが必要以上に大きくなって制御対象の
位置が安定せず、チャタリングすなわち位相平面におい
て原点の回りを振動するようになるという問題点があ
る。このチャタリングは、一定時間ごとに現在位置ＰL
と現在速度ｖLをサンプリングして制御を行なういわゆ
る離散制御の場合などに顕著である。
【０００７】特開昭６０−１８９０１９号公報には、こ
のチャタリングを軽減するために、スライディング曲線
と制御対象の実軌跡とのずれに比例してゲインを調整す
る方法が開示されているが、この方法では、ゲインを調
整するために駆動回路が複雑になってしまうという問題
点がある。
のチャタリングを軽減するために、スライディング曲線
と制御対象の実軌跡とのずれに比例してゲインを調整す
る方法が開示されているが、この方法では、ゲインを調
整するために駆動回路が複雑になってしまうという問題
点がある。
【０００８】本発明の目的は、位置偏差の絶対値が小さ
い領域においてチャタリングの発生が軽減されるスライ
ディングモード制御方法およびスライディングモード制
御装置とを提供することにある。
い領域においてチャタリングの発生が軽減されるスライ
ディングモード制御方法およびスライディングモード制
御装置とを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のスライディング
モード制御方法は、制御対象の現在位置と指令された位
置との差である位置偏差の絶対値が、予め定めた一定値
より小さい場合には、前記制御対象を駆動する駆動力を
軽減する。
モード制御方法は、制御対象の現在位置と指令された位
置との差である位置偏差の絶対値が、予め定めた一定値
より小さい場合には、前記制御対象を駆動する駆動力を
軽減する。
【００１０】本発明のスライディングモード制御装置
は、制御対象の現在位置と現在速度とを測定する測定手
段と、前記測定手段で測定される前記現在位置と前記現
在速度とから位置偏差と速度偏差とを算出し、位相平面
内において前記位置偏差と前記速度偏差とによって表わ
される点がスライディング曲線より上側にあってかつ前
記位置偏差の絶対値が予め定めた一定値より大きければ
前記制御対象を正の方向に最大駆動力で駆動し、前記位
相平面内において前記点が前記スライディング曲線より
下側にあってかつ前記位置偏差の絶対値が前記一定値よ
り大きければ前記制御対象を負の方向に最大駆動力で駆
動し、前記位相平面内において前記点がスライディング
曲線より上側にあってかつ前記位置偏差の絶対値が前記
一定値より小さければ前記制御対象を正の方向に前記最
大駆動力より小さい駆動力で駆動し、前記位相平面内に
おいて前記点がスライディング曲線より下側にあってか
つ前記位置偏差の絶対値が前記一定値より小さければ前
記制御対象を下の方向に前記最大駆動力より小さい駆動
力で駆動するサーボ手段とを有する。
は、制御対象の現在位置と現在速度とを測定する測定手
段と、前記測定手段で測定される前記現在位置と前記現
在速度とから位置偏差と速度偏差とを算出し、位相平面
内において前記位置偏差と前記速度偏差とによって表わ
される点がスライディング曲線より上側にあってかつ前
記位置偏差の絶対値が予め定めた一定値より大きければ
前記制御対象を正の方向に最大駆動力で駆動し、前記位
相平面内において前記点が前記スライディング曲線より
下側にあってかつ前記位置偏差の絶対値が前記一定値よ
り大きければ前記制御対象を負の方向に最大駆動力で駆
動し、前記位相平面内において前記点がスライディング
曲線より上側にあってかつ前記位置偏差の絶対値が前記
一定値より小さければ前記制御対象を正の方向に前記最
大駆動力より小さい駆動力で駆動し、前記位相平面内に
おいて前記点がスライディング曲線より下側にあってか
つ前記位置偏差の絶対値が前記一定値より小さければ前
記制御対象を下の方向に前記最大駆動力より小さい駆動
力で駆動するサーボ手段とを有する。
【００１１】
【作用】位置偏差の絶対値が予め定めた一定値以下の場
合には、制御対象を駆動する駆動力を系の最大駆動力よ
りも小さくするので、位相平面の原点付近で駆動力が必
要以上に大きくなることがなく、チャタリングの発生が
軽減される。一方、前記一定値よりも位置偏差の絶対値
が大きい場合、すなわち位相平面内において原点から遠
ざかっている場合には、制御対象に加わる駆動力は系の
最大駆動力であり、指定された位置への収束が実質的に
遅くなることはない。
合には、制御対象を駆動する駆動力を系の最大駆動力よ
りも小さくするので、位相平面の原点付近で駆動力が必
要以上に大きくなることがなく、チャタリングの発生が
軽減される。一方、前記一定値よりも位置偏差の絶対値
が大きい場合、すなわち位相平面内において原点から遠
ざかっている場合には、制御対象に加わる駆動力は系の
最大駆動力であり、指定された位置への収束が実質的に
遅くなることはない。
【００１２】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は本発明の一実施例のスライディングモ
ード制御方法によって制御対象の位置決めを行なう装置
の構成を示すブロック図、図２は位相平面を説明する
図、図３はこの図１の装置の動作を説明するフローチャ
ートである。
説明する。図１は本発明の一実施例のスライディングモ
ード制御方法によって制御対象の位置決めを行なう装置
の構成を示すブロック図、図２は位相平面を説明する
図、図３はこの図１の装置の動作を説明するフローチャ
ートである。
【００１３】この装置は、制御対象１４を入力された位
置指令Ｐ*で定められる位置に位置決めするものであっ
て、スライディングモード制御手段１２とサーボアンプ
１３と切換スイッチ１５と制御対象１４に駆動力を与え
る図示しない動力手段とからなっている。これらスライ
ディングモード制御手段１２、サーボアンプ１３、切換
スイッチ１５、動力手段（不図示）はサーボ手段を構成
する。
置指令Ｐ*で定められる位置に位置決めするものであっ
て、スライディングモード制御手段１２とサーボアンプ
１３と切換スイッチ１５と制御対象１４に駆動力を与え
る図示しない動力手段とからなっている。これらスライ
ディングモード制御手段１２、サーボアンプ１３、切換
スイッチ１５、動力手段（不図示）はサーボ手段を構成
する。
【００１４】サーボアンプ１３は、第１の出力ポート１
６1と第２の出力ポート１６2とを有し、動力手段を制御
するためのものであって、＋１の入力があったとき、第
１の出力ポート１６1には、制御対象１４が動力手段に
よって正の方向に最大駆動力Ｆで駆動されるような出力
が現れ、第２の出力ポート１６2には、制御対象１４が
動力手段によって正の方向に前記最大駆動力Ｆより小さ
い駆動力Ｆ'で駆動されるような出力が現れるようにな
っている。一方、サーボアンプ１３に−１の入力があっ
たとき、第１の出力ポート１６1には、制御対象１４が
動力手段によって負の方向に最大駆動力Ｆで駆動される
ような出力が現れ、第２の出力ポート１６2には、制御
対象１４が動力手段によって負の方向に前記最大駆動力
Ｆより小さい駆動力Ｆ'で駆動されるような出力が現れ
るようになっている。ここで駆動力の正負の方向を駆動
力の極性で考えることにすれば、±１の入力があったと
き、第１の出力ポート１６1には±Ｆの駆動力に相当す
る出力が現れ、第２の出力ポート１６2には±Ｆ'の駆動
力に相当する出力が現れることになる。もちろん、Ｆ＞
Ｆ'である。
６1と第２の出力ポート１６2とを有し、動力手段を制御
するためのものであって、＋１の入力があったとき、第
１の出力ポート１６1には、制御対象１４が動力手段に
よって正の方向に最大駆動力Ｆで駆動されるような出力
が現れ、第２の出力ポート１６2には、制御対象１４が
動力手段によって正の方向に前記最大駆動力Ｆより小さ
い駆動力Ｆ'で駆動されるような出力が現れるようにな
っている。一方、サーボアンプ１３に−１の入力があっ
たとき、第１の出力ポート１６1には、制御対象１４が
動力手段によって負の方向に最大駆動力Ｆで駆動される
ような出力が現れ、第２の出力ポート１６2には、制御
対象１４が動力手段によって負の方向に前記最大駆動力
Ｆより小さい駆動力Ｆ'で駆動されるような出力が現れ
るようになっている。ここで駆動力の正負の方向を駆動
力の極性で考えることにすれば、±１の入力があったと
き、第１の出力ポート１６1には±Ｆの駆動力に相当す
る出力が現れ、第２の出力ポート１６2には±Ｆ'の駆動
力に相当する出力が現れることになる。もちろん、Ｆ＞
Ｆ'である。
【００１５】切換スイッチ１５は、スライディングモー
ド制御手段１２からの駆動力切換信号に基づいて、サー
ボアンプ１３の第１の出力ポート１６1と第２の出力ポ
ート１６2のいずれか一方を選択し、制御対象１４が選
択された出力ポートに現れた出力によって駆動されるよ
うにするためのものである。
ド制御手段１２からの駆動力切換信号に基づいて、サー
ボアンプ１３の第１の出力ポート１６1と第２の出力ポ
ート１６2のいずれか一方を選択し、制御対象１４が選
択された出力ポートに現れた出力によって駆動されるよ
うにするためのものである。
【００１６】スライディングモード制御手段１２は、一
定時間間隔で、図示しない測定手段が測定した制御対象
１４の現在位置ＰLと現在速度ｖLとから位置偏差Ｐ
e（＝Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖe（＝−ｖL）とを算出し
て、後述する位相平面１１において位置偏差Ｐeと速度
偏差ｖeによって表わされる点がスライディング曲線１
０より上側にあるときは＋１をサーボアンプ１３に出力
し、位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとによって表わされる点
がスライディング曲線１０より下側にあるときは−１を
サーボアンプ１３に出力するものである。さらにこのス
ライディングモード制御手段１２は、位置偏差Ｐeの絶
対値｜Ｐe｜が予め定められた一定値である切換値ΔＰ
より小さいときには切換スイッチ１５がサーボアンプ１
３の第２のポート１６2を選択し、位置偏差Ｐeの絶対値
｜Ｐe｜が切換値ΔＰより大きいときには切換スイッチ
１５がサーボアンプ１６の第１の出力ポート１６1を選
択するように、切換スイッチ１５に対して駆動力切換信
号を出力する。
定時間間隔で、図示しない測定手段が測定した制御対象
１４の現在位置ＰLと現在速度ｖLとから位置偏差Ｐ
e（＝Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖe（＝−ｖL）とを算出し
て、後述する位相平面１１において位置偏差Ｐeと速度
偏差ｖeによって表わされる点がスライディング曲線１
０より上側にあるときは＋１をサーボアンプ１３に出力
し、位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとによって表わされる点
がスライディング曲線１０より下側にあるときは−１を
サーボアンプ１３に出力するものである。さらにこのス
ライディングモード制御手段１２は、位置偏差Ｐeの絶
対値｜Ｐe｜が予め定められた一定値である切換値ΔＰ
より小さいときには切換スイッチ１５がサーボアンプ１
３の第２のポート１６2を選択し、位置偏差Ｐeの絶対値
｜Ｐe｜が切換値ΔＰより大きいときには切換スイッチ
１５がサーボアンプ１６の第１の出力ポート１６1を選
択するように、切換スイッチ１５に対して駆動力切換信
号を出力する。
【００１７】次に、この装置における位相平面１１とス
ライディング曲線１０について、図２を用いて説明す
る。この場合も、系の最大加速度をαとすると、上述の
従来の場合と同様に、スライディング曲線１０は
ライディング曲線１０について、図２を用いて説明す
る。この場合も、系の最大加速度をαとすると、上述の
従来の場合と同様に、スライディング曲線１０は
【００１８】
【数２】 のように定義される。そして制御対象１４は、このスラ
イディング曲線１０の拘束されて位相平面１１の原点に
収束する。このときの位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeに対応
して制御対象１４に加えられる駆動力が図２に図示され
ている。前述の切換値ΔＰに対してＰe＝±ΔＰで表わ
される２本の直線は切換線１７であり、この図には、位
相平面１１内での制御対象１４の位置偏差Ｐeと速度偏
差ｖeの表わす点がこの２本の切換線１７の間にあると
き、すなわち｜Ｐe｜＜ΔＰであるときには、制御対象
１４に加えられる駆動力ｆが±Ｆ'であり、位置偏差Ｐe
と速度偏差ｖeの表わす点がこの２本の切換線１７の外
側にあるとき、すなわちΔＰ＜｜Ｐe｜であるときに
は、駆動力ｆが±Ｆであることが示されている。
イディング曲線１０の拘束されて位相平面１１の原点に
収束する。このときの位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeに対応
して制御対象１４に加えられる駆動力が図２に図示され
ている。前述の切換値ΔＰに対してＰe＝±ΔＰで表わ
される２本の直線は切換線１７であり、この図には、位
相平面１１内での制御対象１４の位置偏差Ｐeと速度偏
差ｖeの表わす点がこの２本の切換線１７の間にあると
き、すなわち｜Ｐe｜＜ΔＰであるときには、制御対象
１４に加えられる駆動力ｆが±Ｆ'であり、位置偏差Ｐe
と速度偏差ｖeの表わす点がこの２本の切換線１７の外
側にあるとき、すなわちΔＰ＜｜Ｐe｜であるときに
は、駆動力ｆが±Ｆであることが示されている。
【００１９】次に本装置の動作について、図３のフロー
チャートにより説明する。
チャートにより説明する。
【００２０】まず、位置指令Ｐ*がスライディングモー
ド制御手段１２に入力され、制御対象１４が位置決めさ
れるべき位置がセットされる（ステップ１０１）。続い
て、図示しない測定手段で測定した制御対象の現在位置
ＰLと現在速度ｖLがスライディングモード制御手段１２
に読み込まれ（ステップ１０２）、スライディングモー
ド制御手段１２は、位置偏差Ｐe（＝Ｐ*−ＰL）と速度
偏差ｖe（＝−ｖL）を算出する（ステップ１０３）。ス
ライディングモード制御手段１２は、スライディングラ
イン演算を行なってスライディング曲線１０を算出し
（ステップ１０４）、位置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜と切
換値ΔＰの大小を調べ、絶対値｜Ｐe｜が切換値ΔＰよ
り小さければサーボアンプ１３の第２の出力ポート１６
2を選択し、切換値ΔＰより大きければサーボアンプ１
３の第１の出力ポート１６1を選択するような駆動力切
換信号を切換スイッチ１５に出力する（ステップ１０
５）。そして、スライディングモード制御手段１２は、
制御対象１４の現在の位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeが表わ
す点が位相平面１１においてスライディング曲線１０よ
り上方にあるか下方にあるかを調べ、上方にあれば＋１
を、下方にあれば−１をサーボアンプ１３に出力する
（ステップ１０６,１０７）。それぞれ±１の入力があ
ったときに各々±Ｆ,±Ｆ'の駆動力を制御対象１４に与
えるような出力が現れる第１および第２の出力ポート１
６1,１６2がサーボアンプ１３に設けられ、さらにサー
ボアンプ１３の第１の出力ポート１６1と第２の出力ポ
ート１６2のいずれか一方を選択する切換スイッチ１５
が設けられているから、結局、制御対象１４に加えられ
る駆動力ｆは、ΔＰ＜｜Ｐe｜かつ点（Ｐe,ｖe）がス
ライディング曲線より上方のときには＋Ｆ（ステップ１
０８）、ΔＰ＜｜Ｐe｜かつ点（Ｐe,ｖe）がスライデ
ィング曲線より下方のときには−Ｆ（ステップ１０
９）、ΔＰ＞｜Ｐe｜かつ点（Ｐe,ｖe）がスライディ
ング曲線より上方のときには＋Ｆ'（ステップ１１
０）、ΔＰ＞｜Ｐe｜かつ点（Ｐe,ｖe）がスライディ
ング曲線より下方のときには−Ｆ'（ステップ１１
１）、ということになる。図示しない動力手段は、この
ステップ１０８〜１１１で定められる駆動力ｆによって
制御対象１４を駆動する（ステップ１１２）。そして再
びステップ１０２に戻るようになっている。
ド制御手段１２に入力され、制御対象１４が位置決めさ
れるべき位置がセットされる（ステップ１０１）。続い
て、図示しない測定手段で測定した制御対象の現在位置
ＰLと現在速度ｖLがスライディングモード制御手段１２
に読み込まれ（ステップ１０２）、スライディングモー
ド制御手段１２は、位置偏差Ｐe（＝Ｐ*−ＰL）と速度
偏差ｖe（＝−ｖL）を算出する（ステップ１０３）。ス
ライディングモード制御手段１２は、スライディングラ
イン演算を行なってスライディング曲線１０を算出し
（ステップ１０４）、位置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜と切
換値ΔＰの大小を調べ、絶対値｜Ｐe｜が切換値ΔＰよ
り小さければサーボアンプ１３の第２の出力ポート１６
2を選択し、切換値ΔＰより大きければサーボアンプ１
３の第１の出力ポート１６1を選択するような駆動力切
換信号を切換スイッチ１５に出力する（ステップ１０
５）。そして、スライディングモード制御手段１２は、
制御対象１４の現在の位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeが表わ
す点が位相平面１１においてスライディング曲線１０よ
り上方にあるか下方にあるかを調べ、上方にあれば＋１
を、下方にあれば−１をサーボアンプ１３に出力する
（ステップ１０６,１０７）。それぞれ±１の入力があ
ったときに各々±Ｆ,±Ｆ'の駆動力を制御対象１４に与
えるような出力が現れる第１および第２の出力ポート１
６1,１６2がサーボアンプ１３に設けられ、さらにサー
ボアンプ１３の第１の出力ポート１６1と第２の出力ポ
ート１６2のいずれか一方を選択する切換スイッチ１５
が設けられているから、結局、制御対象１４に加えられ
る駆動力ｆは、ΔＰ＜｜Ｐe｜かつ点（Ｐe,ｖe）がス
ライディング曲線より上方のときには＋Ｆ（ステップ１
０８）、ΔＰ＜｜Ｐe｜かつ点（Ｐe,ｖe）がスライデ
ィング曲線より下方のときには−Ｆ（ステップ１０
９）、ΔＰ＞｜Ｐe｜かつ点（Ｐe,ｖe）がスライディ
ング曲線より上方のときには＋Ｆ'（ステップ１１
０）、ΔＰ＞｜Ｐe｜かつ点（Ｐe,ｖe）がスライディ
ング曲線より下方のときには−Ｆ'（ステップ１１
１）、ということになる。図示しない動力手段は、この
ステップ１０８〜１１１で定められる駆動力ｆによって
制御対象１４を駆動する（ステップ１１２）。そして再
びステップ１０２に戻るようになっている。
【００２１】以上のような動作を繰り返すことにより、
位置偏差Ｐeと速度偏差Ｖeとはスライディング曲線１０
に拘束されながらその絶対値が減少し、最終的には位相
平面１１の原点に収束する。この場合、位置偏差Ｐeの
絶対値が小さいときには最大駆動力Ｆより小さい駆動力
Ｆ'で制御対象１４を駆動するようになっているので、
位相平面１１の原点近傍すなわち位置指令Ｐ*で指定さ
れた位置の近傍でのチャタリングが軽減される。また、
位置偏差Ｐeの絶対値が大きいときすなわち制御対象１
４が位置指令Ｐ*で指定された位置にまだ接近していな
いときには、制御対象１４は最大駆動力Ｆで駆動される
ので、スライディングモード制御の特長である最小時間
での位置決めが実質的に損なわれることはない。
位置偏差Ｐeと速度偏差Ｖeとはスライディング曲線１０
に拘束されながらその絶対値が減少し、最終的には位相
平面１１の原点に収束する。この場合、位置偏差Ｐeの
絶対値が小さいときには最大駆動力Ｆより小さい駆動力
Ｆ'で制御対象１４を駆動するようになっているので、
位相平面１１の原点近傍すなわち位置指令Ｐ*で指定さ
れた位置の近傍でのチャタリングが軽減される。また、
位置偏差Ｐeの絶対値が大きいときすなわち制御対象１
４が位置指令Ｐ*で指定された位置にまだ接近していな
いときには、制御対象１４は最大駆動力Ｆで駆動される
ので、スライディングモード制御の特長である最小時間
での位置決めが実質的に損なわれることはない。
【００２２】ここで、切換点ΔＰ、最大駆動力Ｆより小
さい駆動力Ｆ'の値の決め方について説明する。ΔＰ
は、大きくしすぎるとスライディングモード制御の特長
である最小時間での位置決めに支障を生じ、小さくしす
ぎるとチャタリングの軽減効果が損なわれるから、最大
駆動力Ｆのみで制御対象を駆動した場合のチャタリング
の振幅よりもやや大きめ（例えば、最大駆動力Ｆによる
チャタリングの振幅の１〜２倍程度）に設定することが
望ましい。また、最大駆動力Ｆより小さい駆動力Ｆ'
は、切換点ΔＰに応じて適宜定められるが、あまり小さ
くすると、位相平面の原点に位置偏差Ｐeが収束しな
い、すなわち位置決めを行なうことができないことがあ
るから、最大駆動力Ｆの０.５〜０.６倍程度にすること
が望ましい。
さい駆動力Ｆ'の値の決め方について説明する。ΔＰ
は、大きくしすぎるとスライディングモード制御の特長
である最小時間での位置決めに支障を生じ、小さくしす
ぎるとチャタリングの軽減効果が損なわれるから、最大
駆動力Ｆのみで制御対象を駆動した場合のチャタリング
の振幅よりもやや大きめ（例えば、最大駆動力Ｆによる
チャタリングの振幅の１〜２倍程度）に設定することが
望ましい。また、最大駆動力Ｆより小さい駆動力Ｆ'
は、切換点ΔＰに応じて適宜定められるが、あまり小さ
くすると、位相平面の原点に位置偏差Ｐeが収束しな
い、すなわち位置決めを行なうことができないことがあ
るから、最大駆動力Ｆの０.５〜０.６倍程度にすること
が望ましい。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、位置偏差
の絶対値が予め定めた一定値より小さい場合には、制御
対象を駆動する駆動力を系の最大駆動力よりも小さくす
ることにより、位相平面の原点付近で駆動力が必要以上
に大きくなることがなくなって、指定された位置への位
置決め時間を実質的に長くすることなく、チャタリング
の発生を軽減することができるという効果がある。
の絶対値が予め定めた一定値より小さい場合には、制御
対象を駆動する駆動力を系の最大駆動力よりも小さくす
ることにより、位相平面の原点付近で駆動力が必要以上
に大きくなることがなくなって、指定された位置への位
置決め時間を実質的に長くすることなく、チャタリング
の発生を軽減することができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例のスライディングモード制御
方法によって制御対象の位置決めを行なう装置の構成を
示すブロック図である。
方法によって制御対象の位置決めを行なう装置の構成を
示すブロック図である。
【図２】位相平面を説明する図である。
【図３】図１の装置の動作を説明するフローチャートで
ある。
ある。
【図４】従来のスライディングモード制御方法での位相
平面を説明する図である。
平面を説明する図である。
【図５】従来のスライディングモード制御方法によって
位置決めを行なうシステムの構成を示すブロック図であ
る。
位置決めを行なうシステムの構成を示すブロック図であ
る。
【図６】図５に示した従来のシステムの動作を説明する
フローチャートである。
フローチャートである。
１０ スライディング曲線 １１ 位相平面 １２ スライディングモード制御手段 １３ サーボアンプ １４ 制御対象 １５ 切換スイッチ １６1 第１のポート １６2 第２のポート １７ 切換線 １０１〜１１２ ステップ Ｆ 最大駆動力 Ｆ' 最大駆動力Ｆより小さい駆動力 ｆ 駆動力 ＰL 現在位置 Ｐe 位置偏差 Ｐ* 位置指令 ｖL 現在速度 Ｖe 速度偏差
Claims (2)
- 【請求項１】 指令された位置への制御対象の位置決め
を行なうスライディングモード制御方法において、 前記制御対象の現在位置と前記指令された位置との差で
ある位置偏差の絶対値が、予め定めた一定値より小さい
場合には、前記制御対象を駆動する駆動力を軽減するこ
とを特徴とするスライディングモード制御方法。 - 【請求項２】 指令された位置への制御対象の位置決め
を行なうスライディングモード制御装置において、 前記制御対象の現在位置と現在速度とを測定する測定手
段と、 前記測定手段で測定される前記現在位置と前記現在速度
とから位置偏差と速度偏差とを算出し、位相平面内にお
いて前記位置偏差と前記速度偏差とによって表わされる
点がスライディング曲線より上側にあってかつ前記位置
偏差の絶対値が予め定めた一定値より大きければ前記制
御対象を正の方向に最大駆動力で駆動し、前記位相平面
内において前記点が前記スライディング曲線より下側に
あってかつ前記位置偏差の絶対値が前記一定値より大き
ければ前記制御対象を負の方向に最大駆動力で駆動し、
前記位相平面内において前記点がスライディング曲線よ
り上側にあってかつ前記位置偏差の絶対値が前記一定値
より小さければ前記制御対象を正の方向に前記最大駆動
力より小さい駆動力で駆動し、前記位相平面内において
前記点がスライディング曲線より下側にあってかつ前記
位置偏差の絶対値が前記一定値より小さければ前記制御
対象を下の方向に前記最大駆動力より小さい駆動力で駆
動するサーボ手段とを有することを特徴とするスライデ
ィングモード制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP100092A JPH05181537A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | スライディングモード制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP100092A JPH05181537A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | スライディングモード制御方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05181537A true JPH05181537A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=11489320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP100092A Pending JPH05181537A (ja) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | スライディングモード制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05181537A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012003452A (ja) * | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Isuzu Motors Ltd | スライディングモード制御装置及び車両の自動操舵制御装置 |
| WO2013001658A1 (ja) * | 2011-06-28 | 2013-01-03 | 株式会社日立製作所 | 速度計画装置を備えた倒立振子型移動体 |
| JPWO2013001658A1 (ja) * | 2011-06-28 | 2015-02-23 | 株式会社日立製作所 | 速度計画装置を備えた倒立振子型移動体 |
| JP2021117714A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | 日本放送協会 | スライディングモード制御を行う制御装置及びプログラム |
-
1992
- 1992-01-07 JP JP100092A patent/JPH05181537A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012003452A (ja) * | 2010-06-16 | 2012-01-05 | Isuzu Motors Ltd | スライディングモード制御装置及び車両の自動操舵制御装置 |
| WO2013001658A1 (ja) * | 2011-06-28 | 2013-01-03 | 株式会社日立製作所 | 速度計画装置を備えた倒立振子型移動体 |
| JPWO2013001658A1 (ja) * | 2011-06-28 | 2015-02-23 | 株式会社日立製作所 | 速度計画装置を備えた倒立振子型移動体 |
| US9180926B2 (en) | 2011-06-28 | 2015-11-10 | Hitachi, Ltd. | Inverted pendulum type moving body having velocity planning device |
| JP2021117714A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | 日本放送協会 | スライディングモード制御を行う制御装置及びプログラム |
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