JPH0588749A - スライデイングモード制御方法 - Google Patents
スライデイングモード制御方法Info
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- JPH0588749A JPH0588749A JP25240991A JP25240991A JPH0588749A JP H0588749 A JPH0588749 A JP H0588749A JP 25240991 A JP25240991 A JP 25240991A JP 25240991 A JP25240991 A JP 25240991A JP H0588749 A JPH0588749 A JP H0588749A
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- JP
- Japan
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- deviation
- position deviation
- driving force
- hardware
- absolute value
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- Feedback Control In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】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
法を提供する。 【構成】位置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜と予め定めた切換
値ΔＰとの大小関係を調べる切換点比較手段4を設け、
｜Ｐe｜＞ΔＰであるときには、ソフトウェアで構成さ
れたソフトウェア比較手段15で通常のスライディングモ
ード制御を行なう。一方、｜Ｐe｜＜ΔＰであるときに
は、ハードウェアで構成されたハードウェア比較手段13
を用い、位置偏差Ｐeおよび速度偏差ｖeによって表わさ
れる点が位相平面内においてスライディング曲線を近似
した直線の上方にあるか下方にあるかの判別を行ない、
判別結果に応じて制御対象10を正あるいは負の方向の最
大駆動力Ｆで駆動するようにする。
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
法を提供する。 【構成】位置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜と予め定めた切換
値ΔＰとの大小関係を調べる切換点比較手段4を設け、
｜Ｐe｜＞ΔＰであるときには、ソフトウェアで構成さ
れたソフトウェア比較手段15で通常のスライディングモ
ード制御を行なう。一方、｜Ｐe｜＜ΔＰであるときに
は、ハードウェアで構成されたハードウェア比較手段13
を用い、位置偏差Ｐeおよび速度偏差ｖeによって表わさ
れる点が位相平面内においてスライディング曲線を近似
した直線の上方にあるか下方にあるかの判別を行ない、
判別結果に応じて制御対象10を正あるいは負の方向の最
大駆動力Ｆで駆動するようにする。
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６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６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７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。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７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。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】
【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。このため、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、サンプリングごとの制御対象の移動量が必要以上
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。
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。このため、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、サンプリングごとの制御対象の移動量が必要以上
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。
【０００６】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。
【０００７】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を提供することにある。
【０００８】
【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現在速度とを
測定し、位置偏差と速度偏差とを算出し、前記位置偏差
の絶対値と予め定めた一定値を比較し、前記位置偏差の
絶対値が前記一定値より大きいときには、一定の時間間
隔ごとに、該時間間隔でサンプリングした前記位置偏差
および前記速度偏差によって表わされる点が位相平面内
においてスライディング曲線の上方にあるか下方にある
かに応じて前記制御対象を正あるいは負の方向に最大駆
動力で駆動し、前記最大駆動力の方向は前記時間間隔の
間は変化せず、前記位置偏差の絶対値が前記一定値より
小さいときには、ハードウェアを用いて位相平面内にお
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
点が前記スライディング曲線を近似した直線の上方にあ
るか下方にあるかを常時判定し、前記点が前記直線の上
方にあるか下方にあるかに応じて前記制御対象を正ある
いは負の方向に最大駆動力で駆動し、前記最大駆動力の
方向は前記判定の結果が変化するつど変化する。
モード制御方法は、制御対象の現在位置と現在速度とを
測定し、位置偏差と速度偏差とを算出し、前記位置偏差
の絶対値と予め定めた一定値を比較し、前記位置偏差の
絶対値が前記一定値より大きいときには、一定の時間間
隔ごとに、該時間間隔でサンプリングした前記位置偏差
および前記速度偏差によって表わされる点が位相平面内
においてスライディング曲線の上方にあるか下方にある
かに応じて前記制御対象を正あるいは負の方向に最大駆
動力で駆動し、前記最大駆動力の方向は前記時間間隔の
間は変化せず、前記位置偏差の絶対値が前記一定値より
小さいときには、ハードウェアを用いて位相平面内にお
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
点が前記スライディング曲線を近似した直線の上方にあ
るか下方にあるかを常時判定し、前記点が前記直線の上
方にあるか下方にあるかに応じて前記制御対象を正ある
いは負の方向に最大駆動力で駆動し、前記最大駆動力の
方向は前記判定の結果が変化するつど変化する。
【０００９】
【作用】位相平面の原点すなわち指令された位置近傍で
のチャタリングを軽減するためには、指令された位置近
傍でサンプリングの周期を短くすることが有効である
が、従来のマイクロコンピュータなどを用いた離散制御
による場合では、サンプリング周波数が能力の限界近く
に設定されるのが一般的であるから、指令された位置近
傍でさらにサンプリング周波数を高くすることは困難で
ある。
のチャタリングを軽減するためには、指令された位置近
傍でサンプリングの周期を短くすることが有効である
が、従来のマイクロコンピュータなどを用いた離散制御
による場合では、サンプリング周波数が能力の限界近く
に設定されるのが一般的であるから、指令された位置近
傍でさらにサンプリング周波数を高くすることは困難で
ある。
【００１０】本発明では、位置偏差の絶対値が予め定め
た一定値より小さいときには、ハードウェアを用いて、
位相平面内において位置偏差および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を近似した直線の上
方にあるか下方にあるかの判別を行ない、この判別の結
果に基づいて制御対象を正負いずれかの方向に最大駆動
力で駆動するので、ソフトウェアによる離散制御の場合
に比べ、サンプリング周波数が実効的に高くなったこと
になり、チャタリングが軽減される。この場合、位置偏
差の絶対値が前記一定値より小さいときのみをハードウ
ェアによる判別の対象としているので、スライディング
曲線を直線で十分に近似することができる。
た一定値より小さいときには、ハードウェアを用いて、
位相平面内において位置偏差および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を近似した直線の上
方にあるか下方にあるかの判別を行ない、この判別の結
果に基づいて制御対象を正負いずれかの方向に最大駆動
力で駆動するので、ソフトウェアによる離散制御の場合
に比べ、サンプリング周波数が実効的に高くなったこと
になり、チャタリングが軽減される。この場合、位置偏
差の絶対値が前記一定値より小さいときのみをハードウ
ェアによる判別の対象としているので、スライディング
曲線を直線で十分に近似することができる。
【００１１】なお、位置偏差の全ての範囲についてハー
ドウェアを用いてスライディング曲線の上方にあるか下
方にあるかの判別を行なうことは、スライディング曲線
が２次曲線であり、全域にわたっての直線近似を行なう
ことも現実的でないから、ハードウェアが複雑になると
いう問題が生じる。
ドウェアを用いてスライディング曲線の上方にあるか下
方にあるかの判別を行なうことは、スライディング曲線
が２次曲線であり、全域にわたっての直線近似を行なう
ことも現実的でないから、ハードウェアが複雑になると
いう問題が生じる。
【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
ード制御方法による制御システムの構成を示すブロック
図、図２は図１の制御システムのソフトウェア制御領域
での実質的な構成を説明するブロック図、図３は図１の
制御システムのハードウェア制御領域での実質的な構成
を説明するブロック図、図４は図１の制御システムにお
ける位相平面を説明する図、図５は図１の制御システム
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
ード制御方法による制御システムの構成を示すブロック
図、図２は図１の制御システムのソフトウェア制御領域
での実質的な構成を説明するブロック図、図３は図１の
制御システムのハードウェア制御領域での実質的な構成
を説明するブロック図、図４は図１の制御システムにお
ける位相平面を説明する図、図５は図１の制御システム
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１０を入力された位
置指令Ｐ*に位置決めするものであって、ハードウェア
で構成されるサーボアンプ１１、切換スイッチ１２およ
びハードウェア比較手段１３と、ソフトウェアで構成さ
れる切換点比較手段１４およびソフトウェア比較手段１
５とからなる。なお、ソフトウェアで構成されるとは、
マイクロコンピュータなどを用い、内蔵されたプログラ
ムによって逐次的に演算処理を行なうことを意味する。
ここで位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeを説明すると、図示し
ない測定手段で計測される制御対象１０の現在位置をＰ
L、現在速度をｖLとすると、 Ｐe ＝ Ｐ* − ＰL ｖe ＝ −ｖL で表わされる。位置指令Ｐ*、現在位置ＰL、現在速度ｖ
Lは、それぞれアナログ量としてもデジタル量としても
与えられることができるが、ソフトウェア３１側で処理
する場合にはデジタル量であることが望ましく、ハード
ウェア３２側で処理する場合にはアナログ量であること
が望ましいから、図示しないＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換
器を適宜設け、これらの量がソフトウェア３１側にはデ
ジタル量で供給され、ハードウェア側３２にはアナログ
量で供給されるようになっている。また、位置偏差Ｐe
は、ソフトウェア３１側とハードウェア３２側のそれぞ
れで、デジタル量（ソフトウェア３１側）とアナログ量
（ハードウェア３２側）として生成されるようになって
いる。
置指令Ｐ*に位置決めするものであって、ハードウェア
で構成されるサーボアンプ１１、切換スイッチ１２およ
びハードウェア比較手段１３と、ソフトウェアで構成さ
れる切換点比較手段１４およびソフトウェア比較手段１
５とからなる。なお、ソフトウェアで構成されるとは、
マイクロコンピュータなどを用い、内蔵されたプログラ
ムによって逐次的に演算処理を行なうことを意味する。
ここで位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeを説明すると、図示し
ない測定手段で計測される制御対象１０の現在位置をＰ
L、現在速度をｖLとすると、 Ｐe ＝ Ｐ* − ＰL ｖe ＝ −ｖL で表わされる。位置指令Ｐ*、現在位置ＰL、現在速度ｖ
Lは、それぞれアナログ量としてもデジタル量としても
与えられることができるが、ソフトウェア３１側で処理
する場合にはデジタル量であることが望ましく、ハード
ウェア３２側で処理する場合にはアナログ量であること
が望ましいから、図示しないＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換
器を適宜設け、これらの量がソフトウェア３１側にはデ
ジタル量で供給され、ハードウェア側３２にはアナログ
量で供給されるようになっている。また、位置偏差Ｐe
は、ソフトウェア３１側とハードウェア３２側のそれぞ
れで、デジタル量（ソフトウェア３１側）とアナログ量
（ハードウェア３２側）として生成されるようになって
いる。
【００１４】サーボアンプ１１は、制御対象１０に駆動
力を与える図示しない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、制御対象１０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、−１の入力があったとき、制御対象１０
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るものである。切換スイッチ１２
は、切換点比較手段１４からの処理切換信号に基づい
て、サーボアンプ１１の入力を後述するハードウェア比
較手段１３とソフトウェア比較手段１５のいずれか一方
の出力に接続するためのものである。切換点比較手段１
４は予め定められた一定値である切換点ΔＰとソフトウ
ェア３１側で求められた位置偏差Ｐeとを比較して、位
置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜が切換点ΔＰより大きければ
ソフトウェア比較手段１５を選択し、位置偏差Ｐeの絶
対値｜Ｐe｜が切換点ΔＰより小さければハードウェア
比較手段１３を選択するような処理切換信号を切換スイ
ッチ１２に送出する。
力を与える図示しない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、制御対象１０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、−１の入力があったとき、制御対象１０
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るものである。切換スイッチ１２
は、切換点比較手段１４からの処理切換信号に基づい
て、サーボアンプ１１の入力を後述するハードウェア比
較手段１３とソフトウェア比較手段１５のいずれか一方
の出力に接続するためのものである。切換点比較手段１
４は予め定められた一定値である切換点ΔＰとソフトウ
ェア３１側で求められた位置偏差Ｐeとを比較して、位
置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜が切換点ΔＰより大きければ
ソフトウェア比較手段１５を選択し、位置偏差Ｐeの絶
対値｜Ｐe｜が切換点ΔＰより小さければハードウェア
比較手段１３を選択するような処理切換信号を切換スイ
ッチ１２に送出する。
【００１５】ソフトウェア比較手段１５は、図２に示す
ように、現在速度ｖLに−１を乗じて速度偏差ｖeを算出
し、一定の時間間隔で位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとをサ
ンプリングし、位相平面２１内において、サンプリング
された位置偏差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２０より上方にあるか下方にあ
るかを判別し、上方にあるときは＋１を出力し、下方に
あるときは−１を出力するものである。この出力は、サ
ンプリングのつど＋１か−１になり、次のサンプリング
までの間、その値を変化させない。このソフトウェア比
較手段１５は、マイクロコンピュータなどによって構成
され、デジタル演算に基づいて２次曲線であるスライデ
ィング曲線２０を算出する。
ように、現在速度ｖLに−１を乗じて速度偏差ｖeを算出
し、一定の時間間隔で位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとをサ
ンプリングし、位相平面２１内において、サンプリング
された位置偏差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２０より上方にあるか下方にあ
るかを判別し、上方にあるときは＋１を出力し、下方に
あるときは−１を出力するものである。この出力は、サ
ンプリングのつど＋１か−１になり、次のサンプリング
までの間、その値を変化させない。このソフトウェア比
較手段１５は、マイクロコンピュータなどによって構成
され、デジタル演算に基づいて２次曲線であるスライデ
ィング曲線２０を算出する。
【００１６】一方、ハードウェア比較手段１３は、図３
に示すように、位置偏差ＰeをＫ倍して位置偏差電圧Ｐ
eVを生成する信号増幅器２２、現在速度ｖLを速度偏差
電圧ｖeVに変換する電圧変換器２３、位置偏差電圧ＰeV
が(＋)端子に入力され速度偏差電圧ｖeVが(−)端子に入
力され(＋)端子と(−)端子の入力電圧の差によって＋１
か−１の一方を出力するコンパレータ２４とからなって
いる。信号増幅器２２の増幅率Ｋは、系の最大加速度を
αとしたとき、Ｋ＝(ΔＰ)2／２αとなるように定めら
れる。このようにハードウェア比較手段１３を構成する
ことにより、ｖ e＝−ｖLであることから、後述する位相
平面２１内において位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeによって
表わされる点が、直線ｖe＝−ＫＰeより上方にあれば＋
１が出力され、下方にあれば−１が出力されるようにな
る。
に示すように、位置偏差ＰeをＫ倍して位置偏差電圧Ｐ
eVを生成する信号増幅器２２、現在速度ｖLを速度偏差
電圧ｖeVに変換する電圧変換器２３、位置偏差電圧ＰeV
が(＋)端子に入力され速度偏差電圧ｖeVが(−)端子に入
力され(＋)端子と(−)端子の入力電圧の差によって＋１
か−１の一方を出力するコンパレータ２４とからなって
いる。信号増幅器２２の増幅率Ｋは、系の最大加速度を
αとしたとき、Ｋ＝(ΔＰ)2／２αとなるように定めら
れる。このようにハードウェア比較手段１３を構成する
ことにより、ｖ e＝−ｖLであることから、後述する位相
平面２１内において位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeによって
表わされる点が、直線ｖe＝−ＫＰeより上方にあれば＋
１が出力され、下方にあれば−１が出力されるようにな
る。
【００１７】次に、この装置における位相平面２１とス
ライディング曲線２０について、図４を用いて説明す
る。この場合も、上述の従来の場合と同様に、スライデ
ィング曲線２０は
ライディング曲線２０について、図４を用いて説明す
る。この場合も、上述の従来の場合と同様に、スライデ
ィング曲線２０は
【００１８】
【数２】 のように定義される。前述の切換点ΔＰに対応して定め
られる２本の直線Ｐe＝±ΔＰは切換線２５であり、位
置偏差Ｐeと速度偏差ｖeによって表わされる点が２本の
切換線２５の間（ハードウェア制御領域）にあれば、す
なわち｜Ｐe｜＜ΔＰであれば、ハードウェア比較手段
１３の出力によって制御が行なわれ、位置偏差Ｐeと速
度偏差ｖeによって表わされる点がこの２本の切換線２
５の外側（ソフトウェア制御領域）にあるとき、すなわ
ちΔＰ＜｜Ｐe｜であるときには、ソフトウェア比較手
段１５の出力によって制御が行なわれることになる。こ
の場合、ハードウェア３２側における制御は、直線ｖe
＝−ＫＰeに基づいて行なわれるので、切換線２５上で
スライディング曲線２０とこの直線とが接続している必
要がある。上述のようにＫをＫ＝(ΔＰ)2／２αで定め
ると、この直線とスライディング曲線２０との交点が切
換線２５上に位置し、接続条件を満たすことになる。な
お、位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとに対応して制御対象１
０に加えられる駆動力が図４に図示されている。＋Ｆと
あるのは正の方向に最大駆動力Ｆで駆動されることを示
し、−Ｆとあるのは負の方向に最大駆動力Ｆで駆動され
ることを示している。
られる２本の直線Ｐe＝±ΔＰは切換線２５であり、位
置偏差Ｐeと速度偏差ｖeによって表わされる点が２本の
切換線２５の間（ハードウェア制御領域）にあれば、す
なわち｜Ｐe｜＜ΔＰであれば、ハードウェア比較手段
１３の出力によって制御が行なわれ、位置偏差Ｐeと速
度偏差ｖeによって表わされる点がこの２本の切換線２
５の外側（ソフトウェア制御領域）にあるとき、すなわ
ちΔＰ＜｜Ｐe｜であるときには、ソフトウェア比較手
段１５の出力によって制御が行なわれることになる。こ
の場合、ハードウェア３２側における制御は、直線ｖe
＝−ＫＰeに基づいて行なわれるので、切換線２５上で
スライディング曲線２０とこの直線とが接続している必
要がある。上述のようにＫをＫ＝(ΔＰ)2／２αで定め
ると、この直線とスライディング曲線２０との交点が切
換線２５上に位置し、接続条件を満たすことになる。な
お、位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとに対応して制御対象１
０に加えられる駆動力が図４に図示されている。＋Ｆと
あるのは正の方向に最大駆動力Ｆで駆動されることを示
し、−Ｆとあるのは負の方向に最大駆動力Ｆで駆動され
ることを示している。
【００１９】次に本システムの動作について、図５のフ
ローチャートにより説明する。
ローチャートにより説明する。
【００２０】まず、位置指令Ｐ*が入力され、制御対象
１０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、制御対象１０の現在位置ＰLと現
在速度ｖLとが入力され（ステップ１０２）、位置偏差
Ｐe（＝Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖe（＝−ｖL）とが算出
される（ステップ１０３）。切換点比較手段１４は、位
置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜と切換点ΔＰの大小関係を調
べ、ＰeがΔＰより小さければハードウェア比較手段１
３の出力を選択し、ＰeがΔＰより大きければソフトウ
ェア比較手段１５の出力を選択するような処理切換信号
を切換スイッチ１２に送出する（ステップ１０４）。
１０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、制御対象１０の現在位置ＰLと現
在速度ｖLとが入力され（ステップ１０２）、位置偏差
Ｐe（＝Ｐ*−ＰL）と速度偏差ｖe（＝−ｖL）とが算出
される（ステップ１０３）。切換点比較手段１４は、位
置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜と切換点ΔＰの大小関係を調
べ、ＰeがΔＰより小さければハードウェア比較手段１
３の出力を選択し、ＰeがΔＰより大きければソフトウ
ェア比較手段１５の出力を選択するような処理切換信号
を切換スイッチ１２に送出する（ステップ１０４）。
【００２１】｜Ｐe｜＞ΔＰであるときは、切換スイッ
チ１２によってソフトウェア比較手段１５の出力が選択
されているが、ソフトウェア比較手段１５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２０を
算出し（ステップ１０５）、位相平面２１内において、
サンプリングされた位置偏差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２０の上方にある
か下方にあるかを判別し（ステップ１０６）、上方にあ
れば＋１を出力してその結果サーボアンプ１１からは駆
動力ｆを＋Ｆすなわち正の方向に最大駆動力Ｆで駆動す
る出力が得られ（ステップ１０７）、一方、下方にあれ
ば−１を出力してその結果サーボアンプ１１からは駆動
力ｆを−Ｆすなわち負の方向に最大駆動力Ｆで駆動する
出力が得られる（ステップ１０８）。
チ１２によってソフトウェア比較手段１５の出力が選択
されているが、ソフトウェア比較手段１５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２０を
算出し（ステップ１０５）、位相平面２１内において、
サンプリングされた位置偏差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２０の上方にある
か下方にあるかを判別し（ステップ１０６）、上方にあ
れば＋１を出力してその結果サーボアンプ１１からは駆
動力ｆを＋Ｆすなわち正の方向に最大駆動力Ｆで駆動す
る出力が得られ（ステップ１０７）、一方、下方にあれ
ば−１を出力してその結果サーボアンプ１１からは駆動
力ｆを−Ｆすなわち負の方向に最大駆動力Ｆで駆動する
出力が得られる（ステップ１０８）。
【００２２】｜Ｐe｜＜ΔＰであるときは、切換スイッ
チ１２によってハードウェア比較手段１３の出力が選択
されているが、ハードウェア比較手段１３においては、
位置偏差ＰeをＫ倍して位置偏差電圧ＰeVが生成され
（ステップ１０９）、コンパレータ２４で位置偏差電圧
ＰeVと速度偏差電圧ｖeVが比較され、その結果、位相平
面２１において位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとによって表
わされる点が直線ｖe＝−ＫＰeより上方にあるか下方に
あるかによって＋１あるいは−１が出力され、サーボア
ンプ１１からは駆動力ｆを＋Ｆあるいは−Ｆとする出力
が得られる（ステップ１１０）。
チ１２によってハードウェア比較手段１３の出力が選択
されているが、ハードウェア比較手段１３においては、
位置偏差ＰeをＫ倍して位置偏差電圧ＰeVが生成され
（ステップ１０９）、コンパレータ２４で位置偏差電圧
ＰeVと速度偏差電圧ｖeVが比較され、その結果、位相平
面２１において位置偏差Ｐeと速度偏差ｖeとによって表
わされる点が直線ｖe＝−ＫＰeより上方にあるか下方に
あるかによって＋１あるいは−１が出力され、サーボア
ンプ１１からは駆動力ｆを＋Ｆあるいは−Ｆとする出力
が得られる（ステップ１１０）。
【００２３】位置偏差Ｐeの絶対値｜Ｐe｜と切換点ΔＰ
との大小関係によって、切換スイッチ１２はハードウェ
ア比較手段１３の出力とソフトウェア比較手段１５の出
力のいずれか一方を選択するから、上述のようなサーボ
アンプ１１の出力が得られ、制御対象１０は上述の駆動
力ｆで駆動される（ステップ１１１）。そして再びステ
ップ１０２に戻るようになっている。
との大小関係によって、切換スイッチ１２はハードウェ
ア比較手段１３の出力とソフトウェア比較手段１５の出
力のいずれか一方を選択するから、上述のようなサーボ
アンプ１１の出力が得られ、制御対象１０は上述の駆動
力ｆで駆動される（ステップ１１１）。そして再びステ
ップ１０２に戻るようになっている。
【００２４】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２０
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２１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ハードウェア比較手段１３の出
力によって制御が行なわれるため、実質的にサンプリン
グ周波数が高くなったことになって、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１０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、ソフ
トウェア比較手段１５の出力によって制御対象が行なわ
れることになるので、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２０
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２１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ハードウェア比較手段１３の出
力によって制御が行なわれるため、実質的にサンプリン
グ周波数が高くなったことになって、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１０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、ソフ
トウェア比較手段１５の出力によって制御対象が行なわ
れることになるので、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。
【００２５】ここで、切換点ΔＰ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曲
線を直線で近似したときの誤差が大きくなりすぎて最小
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、ソフトウェアの
みを用いた場合に通常のサンプリング時間で生じるチャ
タリングの振幅よりもやや大きめ（例えば、このチャタ
リングの振幅の１〜２倍程度）に設定することが望まし
い。
説明する。ΔＰは、大きくしすぎるとスライディング曲
線を直線で近似したときの誤差が大きくなりすぎて最小
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、ソフトウェアの
みを用いた場合に通常のサンプリング時間で生じるチャ
タリングの振幅よりもやや大きめ（例えば、このチャタ
リングの振幅の１〜２倍程度）に設定することが望まし
い。
【００２６】また、上述の実施例においては切換点比較
手段１４はソフトウェア３１側に設けられているが、こ
れをハードウェア３２側に設けることも可能である。ハ
ードウェア３２側に設ければ、切換線２５を横切った瞬
間に、ソフトウェア３１側からハードウェア３２側への
制御の切換を行なうことができるが、実際には、この制
御の切換は、位置決めプロセスの進行に伴って通常は１
回のみ発生し、またこの切換を行なうタイミングは多少
ずれても構わないから、切換点比較手段はソフトウェア
側に設けておけば十分である。
手段１４はソフトウェア３１側に設けられているが、こ
れをハードウェア３２側に設けることも可能である。ハ
ードウェア３２側に設ければ、切換線２５を横切った瞬
間に、ソフトウェア３１側からハードウェア３２側への
制御の切換を行なうことができるが、実際には、この制
御の切換は、位置決めプロセスの進行に伴って通常は１
回のみ発生し、またこの切換を行なうタイミングは多少
ずれても構わないから、切換点比較手段はソフトウェア
側に設けておけば十分である。
【００２７】
【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ときには、ハー
ドウェアを用いて、位相平面内において位置偏差および
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
を近似した直線の上方にあるか下方にあるかの判別を行
ない、この判別の結果に基づいて制御対象を正負いずれ
かの方向に最大駆動力で駆動することにより、ソフトウ
ェアによる離散制御の場合に比べ、位置決め位置近傍で
のサンプリング周波数が実効的に高くなったことになっ
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ときには、ハー
ドウェアを用いて、位相平面内において位置偏差および
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
を近似した直線の上方にあるか下方にあるかの判別を行
ない、この判別の結果に基づいて制御対象を正負いずれ
かの方向に最大駆動力で駆動することにより、ソフトウ
ェアによる離散制御の場合に比べ、位置決め位置近傍で
のサンプリング周波数が実効的に高くなったことになっ
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
方法による制御システムの構成を示すブロック図であ
る。
方法による制御システムの構成を示すブロック図であ
る。
【図２】図１の制御システムのソフトウェア制御領域で
の実質的な構成を説明するブロック図である。
の実質的な構成を説明するブロック図である。
【図３】図１の制御システムのハードウェア制御領域で
の実質的な構成を説明するブロック図である。
の実質的な構成を説明するブロック図である。
【図４】図１の制御システムにおける位相平面を説明す
る図である。
る図である。
【図５】図１の制御システムの動作を説明するフローチ
ャートである。
ャートである。
【図６】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７】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。
１０ 制御対象 １１ サーボアンプ １２ 切換スイッチ １３ ハードウェア比較手段 １４ 切換点比較手段 １５ ソフトウェア比較手段 ２０ スライディング曲線 ２１ 位相平面 ２２ 信号増幅器 ２３ 電圧変換器 ２４ コンパレータ ２５ 切換線 ３１ ソフトウェア ３２ ハードウェア １０１〜１１１ ステップ Ｆ 最大駆動力 Ｐ* 位置指令 ＰL 現在位置 Ｐe 位置偏差 ｖL 現在速度 ｖe 速度偏差 ΔＰ 切換点
Claims (1)
- 【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現在速度とを測定し、位置偏
差と速度偏差とを算出し、 前記位置偏差の絶対値と予め定めた一定値を比較し、 前記位置偏差の絶対値が前記一定値より大きいときに
は、一定の時間間隔ごとに、該時間間隔でサンプリング
した前記位置偏差および前記速度偏差によって表わされ
る点が位相平面内においてスライディング曲線の上方に
あるか下方にあるかに応じて前記制御対象を正あるいは
負の方向に最大駆動力で駆動し、前記最大駆動力の方向
は前記時間間隔の間は変化せず、 前記位置偏差の絶対値が前記一定値より小さいときに
は、ハードウェアを用いて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前記スラ
イディング曲線を近似した直線の上方にあるか下方にあ
るかを常時判定し、前記点が前記直線の上方にあるか下
方にあるかに応じて前記制御対象を正あるいは負の方向
に最大駆動力で駆動し、前記最大駆動力の方向は前記判
定の結果が変化するつど変化することを特徴とするスラ
イディングモード制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25240991A JPH0588749A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | スライデイングモード制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25240991A JPH0588749A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | スライデイングモード制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0588749A true JPH0588749A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17236946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25240991A Pending JPH0588749A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | スライデイングモード制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0588749A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0875341A1 (en) * | 1997-04-28 | 1998-11-04 | Seiko Seiki Kabushiki Kaisha | Position and/or force controlling apparatus using sliding mode decoupling control |
| CN103076812A (zh) * | 2011-10-26 | 2013-05-01 | 上海卫星工程研究所 | 一种新型太阳帆板驱动机构 |
| JP2017102883A (ja) * | 2015-11-19 | 2017-06-08 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP25240991A patent/JPH0588749A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0875341A1 (en) * | 1997-04-28 | 1998-11-04 | Seiko Seiki Kabushiki Kaisha | Position and/or force controlling apparatus using sliding mode decoupling control |
| CN103076812A (zh) * | 2011-10-26 | 2013-05-01 | 上海卫星工程研究所 | 一种新型太阳帆板驱动机构 |
| JP2017102883A (ja) * | 2015-11-19 | 2017-06-08 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体 |
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