JPH0651839A - 位置決め制御方法およびその装置 - Google Patents
位置決め制御方法およびその装置Info
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- JPH0651839A JPH0651839A JP20249692A JP20249692A JPH0651839A JP H0651839 A JPH0651839 A JP H0651839A JP 20249692 A JP20249692 A JP 20249692A JP 20249692 A JP20249692 A JP 20249692A JP H0651839 A JPH0651839 A JP H0651839A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 位置決め制御方法およびその装置を、機械系
への悪影響を低減することができ、かつ、定常特性を明
確に設計することができるようにする。 【構成】 位置偏差−速度位相平面上に、アンダーシュ
ート抑制用スライディング曲線Ｓun＝０，等価制御入力
制御用スライディング曲線Ｓe ＝０およびオーバーシュ
ート抑制用スライディング曲線Ｓov＝０をそれぞれ設定
し、Ｕref ＝ＫV｛（ＫPe−ＫS）（Ｘref−Ｘ）−Ｖ｝
で設計される加速度指令Ｕref に対しては、たとえば、
位置決め中の位相面軌跡が第１の領域Ａに入った場合
に、位相面軌跡が第３の領域Ｃに入るまでは、ＫS＝０
とする。位置決め中の位相面軌跡が第４の領域Ｄに入っ
た場合に、位相面軌跡が第２の領域Ｂに入るまでは、Ｋ
S》ＫPe 2／ＫV とする。
への悪影響を低減することができ、かつ、定常特性を明
確に設計することができるようにする。 【構成】 位置偏差−速度位相平面上に、アンダーシュ
ート抑制用スライディング曲線Ｓun＝０，等価制御入力
制御用スライディング曲線Ｓe ＝０およびオーバーシュ
ート抑制用スライディング曲線Ｓov＝０をそれぞれ設定
し、Ｕref ＝ＫV｛（ＫPe−ＫS）（Ｘref−Ｘ）−Ｖ｝
で設計される加速度指令Ｕref に対しては、たとえば、
位置決め中の位相面軌跡が第１の領域Ａに入った場合
に、位相面軌跡が第３の領域Ｃに入るまでは、ＫS＝０
とする。位置決め中の位相面軌跡が第４の領域Ｄに入っ
た場合に、位相面軌跡が第２の領域Ｂに入るまでは、Ｋ
S》ＫPe 2／ＫV とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置決め制御方法およ
びその装置に関し、特に、数値制御工作機やロボットな
どに好適な位置決め制御方法およびその装置に関する。
びその装置に関し、特に、数値制御工作機やロボットな
どに好適な位置決め制御方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、位置決め制御装置の一従来例を
説明するためのブロック図である。位置決め制御装置10
0 は、第１の減算器101 と位置ループ制御ブロック102
と微分器103 と第２の減算器104 と速度ループ制御ブロ
ック105 とモータ定数ブロック106 とサーボモータ107
とを含むフィードバック制御系からなる。ここで、第１
の減算器101 は、基準位置Ｘref から位置Ｘを減じて位
置偏差Ｘref−Ｘ を求めるものである。位置ループ制御
ブロック102 は、第１の減算器101 の出力信号（位置偏
差Ｘref−Ｘ ）に位置ループゲインＫP を乗じるもので
ある。微分器103 は、位置Ｘを時間微分して速度Ｖを求
めるものである。第２の減算器104 は、位置ループ制御
ブロック102 の出力信号から微分器103 の出力信号（速
度Ｖ）を減じるものである。速度ループ制御ブロック10
5 は、第２の減算器104 の出力信号に速度ループゲイン
ＫV を乗じて加速度指令Ｕrefpを求めるものである。モ
ータ定数ブロック106 は、速度ループ制御ブロック105
の出力信号（加速度指令Ｕrefp）にモータ定数Ｊm／Ｋ
am を乗じるものである。サーボモータ107 は、モータ
定数ブロック106 の出力信号により制御される。
説明するためのブロック図である。位置決め制御装置10
0 は、第１の減算器101 と位置ループ制御ブロック102
と微分器103 と第２の減算器104 と速度ループ制御ブロ
ック105 とモータ定数ブロック106 とサーボモータ107
とを含むフィードバック制御系からなる。ここで、第１
の減算器101 は、基準位置Ｘref から位置Ｘを減じて位
置偏差Ｘref−Ｘ を求めるものである。位置ループ制御
ブロック102 は、第１の減算器101 の出力信号（位置偏
差Ｘref−Ｘ ）に位置ループゲインＫP を乗じるもので
ある。微分器103 は、位置Ｘを時間微分して速度Ｖを求
めるものである。第２の減算器104 は、位置ループ制御
ブロック102 の出力信号から微分器103 の出力信号（速
度Ｖ）を減じるものである。速度ループ制御ブロック10
5 は、第２の減算器104 の出力信号に速度ループゲイン
ＫV を乗じて加速度指令Ｕrefpを求めるものである。モ
ータ定数ブロック106 は、速度ループ制御ブロック105
の出力信号（加速度指令Ｕrefp）にモータ定数Ｊm／Ｋ
am を乗じるものである。サーボモータ107 は、モータ
定数ブロック106 の出力信号により制御される。
【０００３】なお、各構成ブロックの伝達関数はそれぞ
れ、以下のようになっている。 （１）位置ループ制御ブロック102 の伝達関数＝位置ル
ープゲインＫP 。 （２）速度ループ制御ブロック105 の伝達関数＝速度ル
ープゲインＫV 。 （３）モータ定数ブロック106 の伝達関数＝Ｊm／Ｋ
am 。ただし、Ｊm ＝慣性モーメントの設計値，Ｋam＝
トルク定数の設計値。 （４）サーボモータ107 の伝達関数＝（ａeＫam）／
（Ｊmｓ2） 。ただし、ａe＝モデル誤差係数，ｓ＝複素
数演算子。 位置決め制御装置100 では、速度ループ制御ブロック10
5 から出力される加速度指令Ｕrefpは、 Ｕrefp＝ＫVＫP（Ｘref−Ｘ）−ＫVＶ （１） で表される。また、系のモデル（制御モデル）が正確で
あれば（すなわち、モデル誤差係数ａe ＝１であれ
ば）、実際の加速度Ｕと加速度指令Ｕrefpとは一致する
ため、入出力伝達関数Ｇp(ｓ)は、 Ｇp(ｓ)＝ＫVＫP／（ｓ2＋ＫVｓ＋ＫVＫP） （２） で表される。したがって、ωn 2＝ＫVＫPおよび２ζωn
＝ＫVと定義すると、ζ≧１すなわちＫV≧４ＫPであれ
ば、オーバーシュートを発生しない系を実現することが
できる。なお、ζ＝１の状態は臨界制動と呼ばれ、理想
的にはこの状態を目標として、位置決め制御装置100 の
設計が行われる。この状態のときには、 ＫV＝４ＫP （３） が成り立つ。
れ、以下のようになっている。 （１）位置ループ制御ブロック102 の伝達関数＝位置ル
ープゲインＫP 。 （２）速度ループ制御ブロック105 の伝達関数＝速度ル
ープゲインＫV 。 （３）モータ定数ブロック106 の伝達関数＝Ｊm／Ｋ
am 。ただし、Ｊm ＝慣性モーメントの設計値，Ｋam＝
トルク定数の設計値。 （４）サーボモータ107 の伝達関数＝（ａeＫam）／
（Ｊmｓ2） 。ただし、ａe＝モデル誤差係数，ｓ＝複素
数演算子。 位置決め制御装置100 では、速度ループ制御ブロック10
5 から出力される加速度指令Ｕrefpは、 Ｕrefp＝ＫVＫP（Ｘref−Ｘ）−ＫVＶ （１） で表される。また、系のモデル（制御モデル）が正確で
あれば（すなわち、モデル誤差係数ａe ＝１であれ
ば）、実際の加速度Ｕと加速度指令Ｕrefpとは一致する
ため、入出力伝達関数Ｇp(ｓ)は、 Ｇp(ｓ)＝ＫVＫP／（ｓ2＋ＫVｓ＋ＫVＫP） （２） で表される。したがって、ωn 2＝ＫVＫPおよび２ζωn
＝ＫVと定義すると、ζ≧１すなわちＫV≧４ＫPであれ
ば、オーバーシュートを発生しない系を実現することが
できる。なお、ζ＝１の状態は臨界制動と呼ばれ、理想
的にはこの状態を目標として、位置決め制御装置100 の
設計が行われる。この状態のときには、 ＫV＝４ＫP （３） が成り立つ。
【０００４】しかし、制御モデルが正確でない場合（す
なわち、モデル誤差係数ａe ≠１の場合）には、実際の
加速度Ｕと加速度指令Ｕrefpとの関係は、 Ｕ＝ａeＵrefp （４） となるため、入出力伝達関数Ｇp(ｓ)は、 Ｇp(ｓ)＝ａeＫVＫP／（ｓ2＋ａeＫVｓ＋ａeＫVＫP） （５） で表される。したがって、この場合には、上記（３）式
を満足するように位置ループゲインＫP および速度ルー
プゲインＫV を設計しても、モデル誤差係数ａe＞１の
ときにはζ＞１となってアンダーシュートが発生し、ま
た、モデル誤差係数ａe ＜１のときにはζ＜１となって
オーバーシュートが発生するという問題がある。
なわち、モデル誤差係数ａe ≠１の場合）には、実際の
加速度Ｕと加速度指令Ｕrefpとの関係は、 Ｕ＝ａeＵrefp （４） となるため、入出力伝達関数Ｇp(ｓ)は、 Ｇp(ｓ)＝ａeＫVＫP／（ｓ2＋ａeＫVｓ＋ａeＫVＫP） （５） で表される。したがって、この場合には、上記（３）式
を満足するように位置ループゲインＫP および速度ルー
プゲインＫV を設計しても、モデル誤差係数ａe＞１の
ときにはζ＞１となってアンダーシュートが発生し、ま
た、モデル誤差係数ａe ＜１のときにはζ＜１となって
オーバーシュートが発生するという問題がある。
【０００５】スライディングモード制御は、上記問題を
解決する目的で開発されたものであり、後述する図１に
示す位置偏差−速度位相平面上に、通常、関係式Ｓ＝Ｃ
（Ｘ ref−Ｘ）−Ｖ を定義し、不等式Ｓ・（ｄＳ／ｄ
ｔ）＜０を満足するようにＳ＝０を境界にして、Ｓ＞０
の領域およびＳ＜０の領域で加速度指令を切換えるもの
である。
解決する目的で開発されたものであり、後述する図１に
示す位置偏差−速度位相平面上に、通常、関係式Ｓ＝Ｃ
（Ｘ ref−Ｘ）−Ｖ を定義し、不等式Ｓ・（ｄＳ／ｄ
ｔ）＜０を満足するようにＳ＝０を境界にして、Ｓ＞０
の領域およびＳ＜０の領域で加速度指令を切換えるもの
である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のスライディングモード制御では、Ｓ＝０を境界
にして常に加速度指令が切換るため、機械系を加振する
ことがあり、さらに、Ｘ ref−Ｘ＝０ の定常点では、加
速度指令がどの関数で与えられるか判断しにくく、剛性
などの定常特性を明確に設計することが困難であるとい
う問題がある。本発明の目的は、機械系への悪影響を低
減することができ、かつ、定常特性を明確に設計するこ
とができる位置決め制御方法およびその装置を提供する
ことにある。
た従来のスライディングモード制御では、Ｓ＝０を境界
にして常に加速度指令が切換るため、機械系を加振する
ことがあり、さらに、Ｘ ref−Ｘ＝０ の定常点では、加
速度指令がどの関数で与えられるか判断しにくく、剛性
などの定常特性を明確に設計することが困難であるとい
う問題がある。本発明の目的は、機械系への悪影響を低
減することができ、かつ、定常特性を明確に設計するこ
とができる位置決め制御方法およびその装置を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の位置決め制御方
法は、基準位置から位置を減じて位置偏差を求め、該位
置偏差に位置ループゲインを乗じ、該位置ループゲイン
が乗じられた位置偏差から速度を減じたのち速度ループ
ゲインを乗じて加速度指令を求める位置決め制御方法に
おいて、位置偏差−速度位相平面上に、アンダーシュー
ト抑制用スライディング曲線，等価制御入力制御用スラ
イディング曲線およびオーバーシュート抑制用スライデ
ィング曲線をそれぞれ設定し、前記位置から前記位置偏
差−速度位相平面上の位相面軌跡を求め、該求めた位相
面軌跡に応じて前記位置ループゲインの値を変える。
法は、基準位置から位置を減じて位置偏差を求め、該位
置偏差に位置ループゲインを乗じ、該位置ループゲイン
が乗じられた位置偏差から速度を減じたのち速度ループ
ゲインを乗じて加速度指令を求める位置決め制御方法に
おいて、位置偏差−速度位相平面上に、アンダーシュー
ト抑制用スライディング曲線，等価制御入力制御用スラ
イディング曲線およびオーバーシュート抑制用スライデ
ィング曲線をそれぞれ設定し、前記位置から前記位置偏
差−速度位相平面上の位相面軌跡を求め、該求めた位相
面軌跡に応じて前記位置ループゲインの値を変える。
【０００８】ここで、前記位置偏差−速度位相平面の原
点近傍に定常状態領域を設定し、該定常状態領域内に前
記求めた位相面軌跡があるときは、前記位置ループゲイ
ンの値を大きくしてもよい。本発明の位置決め制御装置
は、基準位置から位置を減じて位置偏差を求め、該位置
偏差に位置ループゲインを乗じ、該位置ループゲインが
乗じられた位置偏差から速度を減じたのち速度ループゲ
インを乗じて加速度指令を求める位置決め制御装置にお
いて、前記位置偏差に位置ループゲインを乗じる位置ル
ープ制御ブロックと、該位置ループ制御ブロックと互い
に並列に設けられた、ゲインが切換え可能なゲイン切換
ブロックと、前記位置ループ制御ブロックの出力信号か
ら前記ゲイン切換ブロックの出力信号を減じる減算器
と、前記ゲイン切換ブロックのゲインの切換制御を行う
制御ブロックとを含み、該制御ブロックが、アンダーシ
ュート抑制用スライディング曲線，等価制御入力制御用
スライディング曲線およびオーバーシュート抑制用スラ
イディング曲線がそれぞれ設定された位置偏差−速度位
相平面上の位相面軌跡を前記位置から求め、該求めた位
相面軌跡に応じて前記ゲイン切換ブロックのゲインを切
換える。
点近傍に定常状態領域を設定し、該定常状態領域内に前
記求めた位相面軌跡があるときは、前記位置ループゲイ
ンの値を大きくしてもよい。本発明の位置決め制御装置
は、基準位置から位置を減じて位置偏差を求め、該位置
偏差に位置ループゲインを乗じ、該位置ループゲインが
乗じられた位置偏差から速度を減じたのち速度ループゲ
インを乗じて加速度指令を求める位置決め制御装置にお
いて、前記位置偏差に位置ループゲインを乗じる位置ル
ープ制御ブロックと、該位置ループ制御ブロックと互い
に並列に設けられた、ゲインが切換え可能なゲイン切換
ブロックと、前記位置ループ制御ブロックの出力信号か
ら前記ゲイン切換ブロックの出力信号を減じる減算器
と、前記ゲイン切換ブロックのゲインの切換制御を行う
制御ブロックとを含み、該制御ブロックが、アンダーシ
ュート抑制用スライディング曲線，等価制御入力制御用
スライディング曲線およびオーバーシュート抑制用スラ
イディング曲線がそれぞれ設定された位置偏差−速度位
相平面上の位相面軌跡を前記位置から求め、該求めた位
相面軌跡に応じて前記ゲイン切換ブロックのゲインを切
換える。
【０００９】ここで、前記制御ブロックが、前記位置偏
差−速度位相平面の原点近傍に設定された定常状態領域
内に前記求めた位相面軌跡があるときは、前記ゲイン切
換ブロックのゲインを所定の負のゲインに切換えてもよ
い。
差−速度位相平面の原点近傍に設定された定常状態領域
内に前記求めた位相面軌跡があるときは、前記ゲイン切
換ブロックのゲインを所定の負のゲインに切換えてもよ
い。
【００１０】
【作用】本発明の位置決め制御方法は、位置偏差−速度
位相平面上に、アンダーシュート抑制用スライディング
曲線，等価制御入力制御用スライディング曲線およびオ
ーバーシュート抑制用スライディング曲線をそれぞれ設
定し、位置から位置偏差−速度位相平面上の位相面軌跡
を求め、求めた位相面軌跡に応じて位置ループゲインの
値を変えることにより、制御モデルに誤差（モデル誤差
係数ａe ≠１）が存在しても、位置偏差−速度位相平面
上のオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生し
ない領域に位相面軌跡が入るように位置ループゲインを
変えることができるとともに、位置偏差−速度位相平面
上のオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生し
ない領域に位相面軌跡が入っているときは、位置ループ
ゲインを変えないようにすることができる。
位相平面上に、アンダーシュート抑制用スライディング
曲線，等価制御入力制御用スライディング曲線およびオ
ーバーシュート抑制用スライディング曲線をそれぞれ設
定し、位置から位置偏差−速度位相平面上の位相面軌跡
を求め、求めた位相面軌跡に応じて位置ループゲインの
値を変えることにより、制御モデルに誤差（モデル誤差
係数ａe ≠１）が存在しても、位置偏差−速度位相平面
上のオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生し
ない領域に位相面軌跡が入るように位置ループゲインを
変えることができるとともに、位置偏差−速度位相平面
上のオーバーシュートおよびアンダーシュートが発生し
ない領域に位相面軌跡が入っているときは、位置ループ
ゲインを変えないようにすることができる。
【００１１】また、位置偏差−速度位相平面の原点近傍
に定常状態領域を設定し、求めた位相面軌跡が定常状態
領域内にあるときは、位置ループゲインの値を大きくす
ることにより、定常状態領域では、所定の高剛性が得ら
れる程度の位置ループゲインを得ることができる。本発
明の位置決め制御装置は、制御ブロックが、アンダーシ
ュート抑制用スライディング曲線，等価制御入力制御用
スライディング曲線およびオーバーシュート抑制用スラ
イディング曲線がそれぞれ設定された位置偏差−速度位
相平面上の位相面軌跡を位置から求め、求めた位相面軌
跡に応じてゲイン切換ブロックのゲインを切換えること
により、本発明の位置決め制御方法を実現することがで
きる。
に定常状態領域を設定し、求めた位相面軌跡が定常状態
領域内にあるときは、位置ループゲインの値を大きくす
ることにより、定常状態領域では、所定の高剛性が得ら
れる程度の位置ループゲインを得ることができる。本発
明の位置決め制御装置は、制御ブロックが、アンダーシ
ュート抑制用スライディング曲線，等価制御入力制御用
スライディング曲線およびオーバーシュート抑制用スラ
イディング曲線がそれぞれ設定された位置偏差−速度位
相平面上の位相面軌跡を位置から求め、求めた位相面軌
跡に応じてゲイン切換ブロックのゲインを切換えること
により、本発明の位置決め制御方法を実現することがで
きる。
【００１２】
【実施例】以下、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、本発明の位置決め制御方法の一
実施例を説明するための位置偏差−速度位相平面を示す
グラフである。図１に示す位置偏差−速度位相平面上
に、以下に示す各スライディング曲線を設定する。 （１）アンダーシュート抑制用スライディング曲線Ｓun
＝０ （２）等価制御入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０ （３）オーバーシュート抑制用スライディング曲線Ｓov
＝０ また、図１に示す位置偏差−速度位相平面上に、以下に
示す各領域を設定する。 （１）定常状態領域ＳST 原点を中心とした一定半径内の領域である。 （２）第１の領域Ａ Ｘref−Ｘ≧０かつＳun≧０の領域とＸref−Ｘ≦０かつ
Ｓun≦０の領域とであって、定常状態領域ＳSTを除く領
域である。すなわち、第１象限の全領域と第２象限のア
ンダーシュート抑制用スライディング曲線Ｓun＝０より
も図示下方の領域と第３象限の全領域と第４象限のアン
ダーシュート抑制用スライディング曲線Ｓun＝０よりも
図示上方の領域であって、定常状態領域ＳSTを除く領域
である。 （３）第２の領域Ｂ Ｘref−Ｘ≦０かつＳun≧０かつＳe ≦０の領域とＸref
−Ｘ≧０かつＳun≦０かつＳe ≧０領域とであって、定
常状態領域ＳSTを除く領域である。すなわち、アンダー
シュート抑制用スライディング曲線Ｓun＝０と等価制御
入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０とで挟まれた領
域であって、定常状態領域ＳSTを除く領域である。 （４）第３の領域Ｃ Ｘref−Ｘ≦０かつＳe ≧０かつＳov≦０の領域とＸref
−Ｘ≧０かつＳe ≦０かつＳov≧０領域とであって、定
常状態領域ＳSTを除く領域である。すなわち、等価制御
入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０とオーバーシュ
ート抑制用スライディング曲線Ｓov＝０とで挟まれた領
域であって、定常状態領域ＳSTを除く領域である。 （５）第４の領域Ｄ Ｘref−Ｘ≦０かつＳov≧０の領域とＸref−Ｘ≧０かつ
Ｓov≦０の領域とであって、定常状態領域ＳSTを除く領
域である。すなわち、−Ｖ軸とオーバーシュート抑制用
スライディング曲線Ｓov＝０とで挟まれた領域であっ
て、定常状態領域ＳSTを除く領域である。
して説明する。図１は、本発明の位置決め制御方法の一
実施例を説明するための位置偏差−速度位相平面を示す
グラフである。図１に示す位置偏差−速度位相平面上
に、以下に示す各スライディング曲線を設定する。 （１）アンダーシュート抑制用スライディング曲線Ｓun
＝０ （２）等価制御入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０ （３）オーバーシュート抑制用スライディング曲線Ｓov
＝０ また、図１に示す位置偏差−速度位相平面上に、以下に
示す各領域を設定する。 （１）定常状態領域ＳST 原点を中心とした一定半径内の領域である。 （２）第１の領域Ａ Ｘref−Ｘ≧０かつＳun≧０の領域とＸref−Ｘ≦０かつ
Ｓun≦０の領域とであって、定常状態領域ＳSTを除く領
域である。すなわち、第１象限の全領域と第２象限のア
ンダーシュート抑制用スライディング曲線Ｓun＝０より
も図示下方の領域と第３象限の全領域と第４象限のアン
ダーシュート抑制用スライディング曲線Ｓun＝０よりも
図示上方の領域であって、定常状態領域ＳSTを除く領域
である。 （３）第２の領域Ｂ Ｘref−Ｘ≦０かつＳun≧０かつＳe ≦０の領域とＸref
−Ｘ≧０かつＳun≦０かつＳe ≧０領域とであって、定
常状態領域ＳSTを除く領域である。すなわち、アンダー
シュート抑制用スライディング曲線Ｓun＝０と等価制御
入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０とで挟まれた領
域であって、定常状態領域ＳSTを除く領域である。 （４）第３の領域Ｃ Ｘref−Ｘ≦０かつＳe ≧０かつＳov≦０の領域とＸref
−Ｘ≧０かつＳe ≦０かつＳov≧０領域とであって、定
常状態領域ＳSTを除く領域である。すなわち、等価制御
入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０とオーバーシュ
ート抑制用スライディング曲線Ｓov＝０とで挟まれた領
域であって、定常状態領域ＳSTを除く領域である。 （５）第４の領域Ｄ Ｘref−Ｘ≦０かつＳov≧０の領域とＸref−Ｘ≧０かつ
Ｓov≦０の領域とであって、定常状態領域ＳSTを除く領
域である。すなわち、−Ｖ軸とオーバーシュート抑制用
スライディング曲線Ｓov＝０とで挟まれた領域であっ
て、定常状態領域ＳSTを除く領域である。
【００１３】さらに、加速度指令Ｕref の比例ゲイン
を、以下のように設定する。 （１）ケース１ａ 位置決め中の位相面軌跡が第１の領域Ａに入った場合
に、位相面軌跡が第３の領域Ｃに入るまでは、 Ｓe・（ｄＳe／ｄｔ）＜０ （６） を満足するようにする。 （２）ケース１ｂ 位置決め中の位相面軌跡が第１の領域Ａに入った場合
に、位相面軌跡が第３の領域Ｃに入ったあとは、位相面
軌跡が第３の領域Ｃおよび第２の領域Ｂに入っている限
り、 Ｓe・（ｄＳe／ｄｔ）≒０ （７） を満足するようにする。 （３）ケース２ａ 位置決め中の位相面軌跡が第４の領域Ｄに入った場合
に、位相面軌跡が第２の領域Ｂに入るまでは、上記
（６）式を満足するようにする。 （４）ケース２ｂ 位置決め中の位相面軌跡が第４の領域Ｄに入った場合
に、位相面軌跡が第２の領域Ｂに入ったあとは、位相面
軌跡が第３の領域Ｃおよび第２の領域Ｂに入っている限
り、上記（７）式を満足するようにする。
を、以下のように設定する。 （１）ケース１ａ 位置決め中の位相面軌跡が第１の領域Ａに入った場合
に、位相面軌跡が第３の領域Ｃに入るまでは、 Ｓe・（ｄＳe／ｄｔ）＜０ （６） を満足するようにする。 （２）ケース１ｂ 位置決め中の位相面軌跡が第１の領域Ａに入った場合
に、位相面軌跡が第３の領域Ｃに入ったあとは、位相面
軌跡が第３の領域Ｃおよび第２の領域Ｂに入っている限
り、 Ｓe・（ｄＳe／ｄｔ）≒０ （７） を満足するようにする。 （３）ケース２ａ 位置決め中の位相面軌跡が第４の領域Ｄに入った場合
に、位相面軌跡が第２の領域Ｂに入るまでは、上記
（６）式を満足するようにする。 （４）ケース２ｂ 位置決め中の位相面軌跡が第４の領域Ｄに入った場合
に、位相面軌跡が第２の領域Ｂに入ったあとは、位相面
軌跡が第３の領域Ｃおよび第２の領域Ｂに入っている限
り、上記（７）式を満足するようにする。
【００１４】なお、上記（６）式は、位相面軌跡が等価
制御入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０に近付くた
めの条件である。また、上記（７）式は、位相面軌跡が
等価制御入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０の近傍
にあるための条件である。次に、具体的な設計例につい
て説明する。制御対象であるサーボモータの伝達関数Ｐ
(ｓ)が、 Ｐ(ｓ)＝（ａeＫam）／（Ｊmｓ2） （８） ただし、ａe＞０ で表されるとき、加速度指令Ｕref が Ｕref ＝ＫV｛（ＫPe−ＫS）（Ｘref−Ｘ）−Ｖ｝ （９） を満足するように設計する。また、アンダーシュート抑
制用スライディング曲線，等価制御入力制御用スライデ
ィング曲線およびオーバーシュート抑制用スライディン
グ曲線を、以下のようにそれぞれ定義する。
制御入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０に近付くた
めの条件である。また、上記（７）式は、位相面軌跡が
等価制御入力制御用スライディング曲線Ｓe ＝０の近傍
にあるための条件である。次に、具体的な設計例につい
て説明する。制御対象であるサーボモータの伝達関数Ｐ
(ｓ)が、 Ｐ(ｓ)＝（ａeＫam）／（Ｊmｓ2） （８） ただし、ａe＞０ で表されるとき、加速度指令Ｕref が Ｕref ＝ＫV｛（ＫPe−ＫS）（Ｘref−Ｘ）−Ｖ｝ （９） を満足するように設計する。また、アンダーシュート抑
制用スライディング曲線，等価制御入力制御用スライデ
ィング曲線およびオーバーシュート抑制用スライディン
グ曲線を、以下のようにそれぞれ定義する。
【００１５】 Ｓun＝ＫPun（Ｘref−Ｘ）−Ｖ＝０ （１０） Ｓe ＝ＫPe（Ｘref−Ｘ）−Ｖ＝０ （１１） Ｓov＝ＫPov（Ｘref−Ｘ）−Ｖ＝０ （１２） ただし、ＫPov＞ＫPe＞ＫPun さらに、定常状態領域ＳSTを ＳST＝ＫST（Ｘref−Ｘ）2＋Ｖ2−δ （１３） ただし、δ＞０，ＫST＞０ で定義し、ＳST≦０を定常状態とする。このとき、上記
（７）式を満足するためには、（１）位相面軌跡が第１
の領域Ａまたは第２の領域Ｂに入っているときには、 ＫS＜ＫPe 2／（ａeＫV） （１４） を満たせばよく、（２）位相面軌跡が第３の領域Ｃまた
は第４の領域Ｄに入っているときには、 ＫS＞ＫPe 2／（ａeＫV） （１５） を満たせばよい。また、ＳST＝０付近で、上記（７）式
を満足するためには、 ＫS＝ＫPe 2／（ａeＫV） （１６） となる必要がある。
（７）式を満足するためには、（１）位相面軌跡が第１
の領域Ａまたは第２の領域Ｂに入っているときには、 ＫS＜ＫPe 2／（ａeＫV） （１４） を満たせばよく、（２）位相面軌跡が第３の領域Ｃまた
は第４の領域Ｄに入っているときには、 ＫS＞ＫPe 2／（ａeＫV） （１５） を満たせばよい。また、ＳST＝０付近で、上記（７）式
を満足するためには、 ＫS＝ＫPe 2／（ａeＫV） （１６） となる必要がある。
【００１６】そこで、ＫS を以下に示すように設計す
る。 （１）定常状態（ＳST≦０）のとき ＫS＝−ＫPST （１７） ここで、ＫPST＞０ とする。このとき、制御モデルに誤差がない（モデル誤
差係数ａe ＝１）とすると、剛性は、 １／｛（ＫP＋ＫPST）ＫV｝ 〔ｍ／Ｎ〕 となる。 （２）上述したケース１ｂおよび上述したケース２ｂの
ときには、 ＫS＝ＫPe 2／ＫV （１８） とする。 （３）上述したケース１ａのときには、 ＫS＝０ （１９） とする。 （４）上述したケース２ａのときには、 ＫS》ＫPe 2／ＫV （２０） とする。
る。 （１）定常状態（ＳST≦０）のとき ＫS＝−ＫPST （１７） ここで、ＫPST＞０ とする。このとき、制御モデルに誤差がない（モデル誤
差係数ａe ＝１）とすると、剛性は、 １／｛（ＫP＋ＫPST）ＫV｝ 〔ｍ／Ｎ〕 となる。 （２）上述したケース１ｂおよび上述したケース２ｂの
ときには、 ＫS＝ＫPe 2／ＫV （１８） とする。 （３）上述したケース１ａのときには、 ＫS＝０ （１９） とする。 （４）上述したケース２ａのときには、 ＫS》ＫPe 2／ＫV （２０） とする。
【００１７】以上のようにして位置決め制御を行うこと
により、以下に示す効果が得られる。 （１）制御モデルに誤差（モデル誤差係数ａe ≠１）が
存在しても、位相面軌跡が第２の領域Ｂまたは第３の領
域Ｃに入るように位置ループゲインが切換えられるた
め、オーバーシュートおよびアンダーシュートが発生し
ない。 （２）位相面軌跡が第２の領域Ｂまたは第３の領域Ｃに
入っているときは、基本的に、位置ループゲインが切換
えられることがないため、機械系への悪影響が低減され
る。 （３）定常状態領域ＳSTにおいては、十分な大きさの位
置ループゲインが設定されるため、所定の剛性が得られ
る。
により、以下に示す効果が得られる。 （１）制御モデルに誤差（モデル誤差係数ａe ≠１）が
存在しても、位相面軌跡が第２の領域Ｂまたは第３の領
域Ｃに入るように位置ループゲインが切換えられるた
め、オーバーシュートおよびアンダーシュートが発生し
ない。 （２）位相面軌跡が第２の領域Ｂまたは第３の領域Ｃに
入っているときは、基本的に、位置ループゲインが切換
えられることがないため、機械系への悪影響が低減され
る。 （３）定常状態領域ＳSTにおいては、十分な大きさの位
置ループゲインが設定されるため、所定の剛性が得られ
る。
【００１８】図２は、上述した本発明の位置決め制御方
法の一実施例が実現可能な位置決め制御装置の一実施例
を示すブロック図である。位置決め制御装置１０は、図
３に示した位置ループ制御ブロック102 の代わりに、位
置偏差Ｘref−Ｘ に位置ループゲインＫPeを乗じる位置
ループ制御ブロック２１と、位置ループ制御ブロック２
１と互いに並列に設けられた、ゲインＫSが切換え可能
なゲイン切換ブロック２２と、位置ループ制御ブロック
２１の出力信号からゲイン切換ブロック２２の出力信号
を減じる第３の減算器２３と、ゲイン切換ブロック２２
のゲインＫS の切換制御を行う制御ブロック２５とを含
み、また、制御ブロック２５が、アンダーシュート抑制
用スライディング曲線Ｓun＝０，等価制御入力制御用ス
ライディング曲線Ｓe ＝０およびオーバーシュート抑制
用スライディング曲線Ｓov＝０がそれぞれ設定された位
置偏差−速度位相平面上の位相面軌跡を位置Ｘから求
め、求めた位相面軌跡に応じてゲイン切換ブロック２２
のゲインＫS を切換える点で、図３に示した従来の位置
決め制御装置100と異なる。
法の一実施例が実現可能な位置決め制御装置の一実施例
を示すブロック図である。位置決め制御装置１０は、図
３に示した位置ループ制御ブロック102 の代わりに、位
置偏差Ｘref−Ｘ に位置ループゲインＫPeを乗じる位置
ループ制御ブロック２１と、位置ループ制御ブロック２
１と互いに並列に設けられた、ゲインＫSが切換え可能
なゲイン切換ブロック２２と、位置ループ制御ブロック
２１の出力信号からゲイン切換ブロック２２の出力信号
を減じる第３の減算器２３と、ゲイン切換ブロック２２
のゲインＫS の切換制御を行う制御ブロック２５とを含
み、また、制御ブロック２５が、アンダーシュート抑制
用スライディング曲線Ｓun＝０，等価制御入力制御用ス
ライディング曲線Ｓe ＝０およびオーバーシュート抑制
用スライディング曲線Ｓov＝０がそれぞれ設定された位
置偏差−速度位相平面上の位相面軌跡を位置Ｘから求
め、求めた位相面軌跡に応じてゲイン切換ブロック２２
のゲインＫS を切換える点で、図３に示した従来の位置
決め制御装置100と異なる。
【００１９】すなわち、位置決め制御装置１０では、制
御ブロック２５は位置Ｘを入力して、以下に示すように
して、ゲイン切換ブロック２２のゲインＫS を切換え
る。 （１）定常状態（ＳST≦０）のときには、 ＫS＝−ＫPST （１７） ここで、ＫPST＞０ とする。 （２）上述したケース１ｂおよび上述したケース２ｂの
ときには、 ＫS＝ＫPe 2／ＫV （１８） とする。 （３）上述したケース１ａのときには、 ＫS＝０ （１９） とする。 （４）上述したケース２ａのときには、 ＫS》ＫPe 2／ＫV （２０） とする。
御ブロック２５は位置Ｘを入力して、以下に示すように
して、ゲイン切換ブロック２２のゲインＫS を切換え
る。 （１）定常状態（ＳST≦０）のときには、 ＫS＝−ＫPST （１７） ここで、ＫPST＞０ とする。 （２）上述したケース１ｂおよび上述したケース２ｂの
ときには、 ＫS＝ＫPe 2／ＫV （１８） とする。 （３）上述したケース１ａのときには、 ＫS＝０ （１９） とする。 （４）上述したケース２ａのときには、 ＫS》ＫPe 2／ＫV （２０） とする。
【００２０】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次の効果を奏する。請求項１および請求項３記載
の発明は、制御モデルに誤差（モデル誤差係数ａ e ≠
１）が存在しても、位置偏差−速度位相平面上のオーバ
ーシュートおよびアンダーシュートが発生しない領域に
位相面軌跡が入るように位置ループゲインを変えること
ができるとともに、位置偏差−速度位相平面上のオーバ
ーシュートおよびアンダーシュートが発生しない領域に
位相面軌跡が入っているときは、位置ループゲインを変
えないようにすることができるため、機械系への悪影響
を低減することができる。請求項２および請求項４記載
の発明は、定常状態領域では十分な大きさの位置ループ
ゲインを得ることができるため、所定の高剛性を得るこ
とができる。
ので、次の効果を奏する。請求項１および請求項３記載
の発明は、制御モデルに誤差（モデル誤差係数ａ e ≠
１）が存在しても、位置偏差−速度位相平面上のオーバ
ーシュートおよびアンダーシュートが発生しない領域に
位相面軌跡が入るように位置ループゲインを変えること
ができるとともに、位置偏差−速度位相平面上のオーバ
ーシュートおよびアンダーシュートが発生しない領域に
位相面軌跡が入っているときは、位置ループゲインを変
えないようにすることができるため、機械系への悪影響
を低減することができる。請求項２および請求項４記載
の発明は、定常状態領域では十分な大きさの位置ループ
ゲインを得ることができるため、所定の高剛性を得るこ
とができる。
【図１】本発明の位置決め制御方法の一実施例を説明す
るための位置偏差−速度位相平面を示すグラフである。
るための位置偏差−速度位相平面を示すグラフである。
【図２】本発明の位置決め制御方法の一実施例が実現可
能な位置決め制御装置の一実施例を示すブロック図であ
る。
能な位置決め制御装置の一実施例を示すブロック図であ
る。
【図３】位置決め制御装置の一従来例を説明するための
ブロック図である。
ブロック図である。
１０ 位置決め制御装置 １１ 第１の減算器 １３ 微分器 １４ 第２の減算器 １５ 速度ループ制御ブロック １６ モータ定数ブロック １７ サーボモータ ２１ 位置ループ制御ブロック ２２ ゲイン切換ブロック ２３ 第３の減算器 ２５ 制御ブロック Ｓun＝０ アンダーシュート抑制用スライディング曲
線 Ｓe ＝０ 等価制御入力制御用スライディング曲線 Ｓov＝０ オーバーシュート抑制用スライディング曲
線 ＳST 定常状態領域 Ａ 第１の領域 Ｂ 第２の領域 Ｃ 第３の領域 Ｄ 第４の領域 Ｘref 基準位置 Ｘ 位置 Ｘref−Ｘ 位置偏差 Ｖ 速度 Ｕref 加速度指令 ＫPe 位置ループゲイン ＫV 速度ループゲイン Ｊm 慣性モーメントの設計値 Ｋam トルク定数の設計値 ａe モデル誤差係数 ｓ 複素数演算子
線 Ｓe ＝０ 等価制御入力制御用スライディング曲線 Ｓov＝０ オーバーシュート抑制用スライディング曲
線 ＳST 定常状態領域 Ａ 第１の領域 Ｂ 第２の領域 Ｃ 第３の領域 Ｄ 第４の領域 Ｘref 基準位置 Ｘ 位置 Ｘref−Ｘ 位置偏差 Ｖ 速度 Ｕref 加速度指令 ＫPe 位置ループゲイン ＫV 速度ループゲイン Ｊm 慣性モーメントの設計値 Ｋam トルク定数の設計値 ａe モデル誤差係数 ｓ 複素数演算子
Claims (4)
- 【請求項１】 基準位置から位置を減じて位置偏差を求
め、該位置偏差に位置ループゲインを乗じ、該位置ルー
プゲインが乗じられた位置偏差から速度を減じたのち速
度ループゲインを乗じて加速度指令を求める位置決め制
御方法において、 位置偏差−速度位相平面上に、アンダーシュート抑制用
スライディング曲線，等価制御入力制御用スライディン
グ曲線およびオーバーシュート抑制用スライディング曲
線をそれぞれ設定し、 前記位置から前記位置偏差−速度位相平面上の位相面軌
跡を求め、 該求めた位相面軌跡に応じて前記位置ループゲインの値
を変えることを特徴とする位置決め制御方法。 - 【請求項２】 前記位置偏差−速度位相平面の原点近傍
に定常状態領域を設定し、 該定常状態領域内に前記求めた位相面軌跡があるとき
は、前記位置ループゲインの値を大きくすることを特徴
とする請求項１記載の位置決め制御方法。 - 【請求項３】 基準位置から位置を減じて位置偏差を求
め、該位置偏差に位置ループゲインを乗じ、該位置ルー
プゲインが乗じられた位置偏差から速度を減じたのち速
度ループゲインを乗じて加速度指令を求める位置決め制
御装置において、 前記位置偏差に位置ループゲインを乗じる位置ループ制
御ブロックと、 該位置ループ制御ブロックと互いに並列に設けられた、
ゲインが切換え可能なゲイン切換ブロックと、 前記位置ループ制御ブロックの出力信号から前記ゲイン
切換ブロックの出力信号を減じる減算器と、 前記ゲイン切換ブロックのゲインの切換制御を行う制御
ブロックとを含み、 該制御ブロックが、 アンダーシュート抑制用スライディング曲線，等価制御
入力制御用スライディング曲線およびオーバーシュート
抑制用スライディング曲線がそれぞれ設定された位置偏
差−速度位相平面上の位相面軌跡を前記位置から求め、
該求めた位相面軌跡に応じて前記ゲイン切換ブロックの
ゲインを切換えることを特徴とする位置決め制御装置。 - 【請求項４】 前記制御ブロックが、 前記位置偏差−速度位相平面の原点近傍に設定された定
常状態領域内に前記求めた位相面軌跡があるときは、前
記ゲイン切換ブロックのゲインを所定の負のゲインに切
換えることを特徴とする請求項３記載の位置決め制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20249692A JP3214514B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 位置決め制御方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20249692A JP3214514B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 位置決め制御方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0651839A true JPH0651839A (ja) | 1994-02-25 |
| JP3214514B2 JP3214514B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=16458455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20249692A Expired - Fee Related JP3214514B2 (ja) | 1992-07-29 | 1992-07-29 | 位置決め制御方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3214514B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6574544B1 (en) | 1999-11-01 | 2003-06-03 | Unisia Jecs Corporation | Apparatus and method of valve timing control for internal combustion engine |
| US6985230B2 (en) | 2000-12-08 | 2006-01-10 | L'oreal S.A. | Comparison sample for simulating the color of keratinous elements, and related methods |
| JP2014067168A (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Keihin Corp | 電子制御装置 |
-
1992
- 1992-07-29 JP JP20249692A patent/JP3214514B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6574544B1 (en) | 1999-11-01 | 2003-06-03 | Unisia Jecs Corporation | Apparatus and method of valve timing control for internal combustion engine |
| US6985230B2 (en) | 2000-12-08 | 2006-01-10 | L'oreal S.A. | Comparison sample for simulating the color of keratinous elements, and related methods |
| JP2014067168A (ja) * | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Keihin Corp | 電子制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3214514B2 (ja) | 2001-10-02 |
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