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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