JPH0736544A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
- Publication number
- JPH0736544A JPH0736544A JP20194093A JP20194093A JPH0736544A JP H0736544 A JPH0736544 A JP H0736544A JP 20194093 A JP20194093 A JP 20194093A JP 20194093 A JP20194093 A JP 20194093A JP H0736544 A JPH0736544 A JP H0736544A
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- JP
- Japan
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- control
- proportional
- loop
- feedback
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 速度を用いることなく、位置のみのフィード
バックで安定でかつ高速応答の位置制御が可能な位置制
御装置を提供する。 【構成】位置の比例制御あるいは比例積分制御の他に、
位置を一次遅れフィルタ４を通して正帰還（ポジティブ
フィードバック）する比例制御の第１のマイナループ
Ｂ、および位置を負帰還（ネガティブフィードバック）
する第２のマイナループＣとを備える。
バックで安定でかつ高速応答の位置制御が可能な位置制
御装置を提供する。 【構成】位置の比例制御あるいは比例積分制御の他に、
位置を一次遅れフィルタ４を通して正帰還（ポジティブ
フィードバック）する比例制御の第１のマイナループ
Ｂ、および位置を負帰還（ネガティブフィードバック）
する第２のマイナループＣとを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械、産業用ロボ
ット等に適用する位置制御装置に関する。
ット等に適用する位置制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の位置制御装置は、図３に示すよう
に、位置および速度のフィードバックを用いている。す
なわち、質量Ｍの物体の検出位置ｘを目標位置ｒに位置
決めするため、検出位置ｘを位置ループゲインＫp ８の
前段に負帰還（ネガティブフィードバック）させ、検出
位置ｘを微分器７で微分して求めた速度を（速度検出器
を有するシステムではその検出速度を）速度ループゲイ
ンＫv ６の前段に負帰還させている。位置の制御である
ので、速度の負帰還は不要のように考えられるが、系の
安定化（粘性の付加）のために事実上必須である。もし
速度の負帰還がないとブロック１の分母のＳ2 が残り、
減衰のない振動系となる。
に、位置および速度のフィードバックを用いている。す
なわち、質量Ｍの物体の検出位置ｘを目標位置ｒに位置
決めするため、検出位置ｘを位置ループゲインＫp ８の
前段に負帰還（ネガティブフィードバック）させ、検出
位置ｘを微分器７で微分して求めた速度を（速度検出器
を有するシステムではその検出速度を）速度ループゲイ
ンＫv ６の前段に負帰還させている。位置の制御である
ので、速度の負帰還は不要のように考えられるが、系の
安定化（粘性の付加）のために事実上必須である。もし
速度の負帰還がないとブロック１の分母のＳ2 が残り、
減衰のない振動系となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
は、位置検出器のみで速度検出器がないシステムでは、
速度を位置から差分演算で得ることが必要となり、速度
の分解能の方が位置の分解能より粗くなるという問題が
あり、このため位置センサの分解能より粗い位置制御し
かできないという問題点があった。そこで本発明は、速
度を用いることなく、位置のみのフィードバックで安定
でかつ高速応答の位置制御が可能な位置制御装置を提供
することを目的とする。
は、位置検出器のみで速度検出器がないシステムでは、
速度を位置から差分演算で得ることが必要となり、速度
の分解能の方が位置の分解能より粗くなるという問題が
あり、このため位置センサの分解能より粗い位置制御し
かできないという問題点があった。そこで本発明は、速
度を用いることなく、位置のみのフィードバックで安定
でかつ高速応答の位置制御が可能な位置制御装置を提供
することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では、位置の比例
制御あるいは比例積分制御の他に、位置を一次遅れフィ
ルタを通して正帰還（ポジティブフィードバック）する
比例制御の第１のマイナループ、および位置を負帰還
（ネガティブフィードバック）する第２のマイナループ
とを付加することで、速度のフィードバックが不要な位
置制御装置を構成するものである。
制御あるいは比例積分制御の他に、位置を一次遅れフィ
ルタを通して正帰還（ポジティブフィードバック）する
比例制御の第１のマイナループ、および位置を負帰還
（ネガティブフィードバック）する第２のマイナループ
とを付加することで、速度のフィードバックが不要な位
置制御装置を構成するものである。
【０００５】
【作用】本発明は全て位置のみのフィードバックで実現
されるため、位置センサの分解能と同じ制御精度を実現
することができる。
されるため、位置センサの分解能と同じ制御精度を実現
することができる。
【０００６】
【実施例】まず、本発明の原理を説明する。図１は制御
対象の質量Ｍのある物体について、入力を力ｆ、出力を
位置ｘとする伝達関数である。図２は、図１の質量Ｍの
ある物体を位置制御する本発明のブロック線図である。
本実施例では、３つの位置フィードバックループＡ〜Ｃ
がある。Ａは位置のネガティブフィードバック比例制御
ループである。このループのブロック５は比例制御（比
例ゲインＫ2 ）であるが、比例積分制御でもよい。Ｂは
位置のポジティブフィードバック比例制御ループで、フ
ィードバック信号は一次遅れのフィルタ４を通ってい
る。Ｋpf３はポジティブフィードバックの比例ゲイン、
Ｔは一次遅れフィルタの時定数である。Ｃはブロック１
を定位性（伝達関数Ｇ（Ｓ）＝１／Ｓ2 は非定位性の系
であるが、伝達関数Ｇ（Ｓ）＝ω2 ／Ｓ2 ＋ω2 は定位
性の系である）のあるシステムに変換するためのマイナ
ーループである。ただし、ループＡを設けた効果で定位
性の系となるので、ループＣは必ずしも必要ではない。
対象の質量Ｍのある物体について、入力を力ｆ、出力を
位置ｘとする伝達関数である。図２は、図１の質量Ｍの
ある物体を位置制御する本発明のブロック線図である。
本実施例では、３つの位置フィードバックループＡ〜Ｃ
がある。Ａは位置のネガティブフィードバック比例制御
ループである。このループのブロック５は比例制御（比
例ゲインＫ2 ）であるが、比例積分制御でもよい。Ｂは
位置のポジティブフィードバック比例制御ループで、フ
ィードバック信号は一次遅れのフィルタ４を通ってい
る。Ｋpf３はポジティブフィードバックの比例ゲイン、
Ｔは一次遅れフィルタの時定数である。Ｃはブロック１
を定位性（伝達関数Ｇ（Ｓ）＝１／Ｓ2 は非定位性の系
であるが、伝達関数Ｇ（Ｓ）＝ω2 ／Ｓ2 ＋ω2 は定位
性の系である）のあるシステムに変換するためのマイナ
ーループである。ただし、ループＡを設けた効果で定位
性の系となるので、ループＣは必ずしも必要ではない。
【０００７】図２のブロック線図で示される制御系の動
作を説明する。図４は制御対象の極零配置である。Ｃル
ープの比例制御により、図５の根軌跡に示すように、原
点の極はゲインとともに虚軸上を移動し、ゲインＫ1 の
とき、固有周波数が（Ｋ1 ／Ｍ）1/2 の無減衰振動根と
なる。ちなみにこれは従来の技術で説明した速度の負帰
還がない場合と同じである。さらに、Ｂループのポジテ
ィブフィードバックも併せて行ったときの根軌跡は図６
となる。このポジティブフィードバックにより振動根は
極Ｐ2 、Ｐ3 のように安定化され、一次遅れの極はより
遅い一次遅れの極Ｐ1 に移動する。この結果の入出力の
伝達関数の極と零は図７に示すようになる。さらにＡル
ープの比例制御を併せて行ったときの根軌跡を図８に示
す。適切な比例ゲインＫ2 を設定する事で、閉ループ制
御の極は、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 、Ｐ4 で示すように全てを
安定根にすることができる。最終的に閉ループ制御系の
伝達関数は図９に示すようになる。
作を説明する。図４は制御対象の極零配置である。Ｃル
ープの比例制御により、図５の根軌跡に示すように、原
点の極はゲインとともに虚軸上を移動し、ゲインＫ1 の
とき、固有周波数が（Ｋ1 ／Ｍ）1/2 の無減衰振動根と
なる。ちなみにこれは従来の技術で説明した速度の負帰
還がない場合と同じである。さらに、Ｂループのポジテ
ィブフィードバックも併せて行ったときの根軌跡は図６
となる。このポジティブフィードバックにより振動根は
極Ｐ2 、Ｐ3 のように安定化され、一次遅れの極はより
遅い一次遅れの極Ｐ1 に移動する。この結果の入出力の
伝達関数の極と零は図７に示すようになる。さらにＡル
ープの比例制御を併せて行ったときの根軌跡を図８に示
す。適切な比例ゲインＫ2 を設定する事で、閉ループ制
御の極は、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 、Ｐ4 で示すように全てを
安定根にすることができる。最終的に閉ループ制御系の
伝達関数は図９に示すようになる。
【０００８】以下、本発明の具体的実施例を説明する。
図１０は本発明の実施例である。モータ１０の位置検出
器１１で検出した位置ｘを位置指令ｒに追従するように
制御手段１２で制御する例である。位置検出器１１はモ
ータ１０ではなく、図示しない被駆動側、例えば、ボー
ルネジにより駆動されるテーブル等、に取り付けられる
リニアタイプのものでもよい。この例では、力ｆはモー
タ電流ｉM に比例するので、位置制御装置１２は電流指
令ｉr を出力する。電流アンプ１３はその電流指令ｉr
を増幅してモータ電流ｉM とする。図２に対応する本実
施例のブロック図を図１１に示す。制御手段１２はブロ
ック３、４、５に該当する。図２のブロック２（比例ゲ
インＫ1 ）は電流アンプ１３に該当する。
図１０は本発明の実施例である。モータ１０の位置検出
器１１で検出した位置ｘを位置指令ｒに追従するように
制御手段１２で制御する例である。位置検出器１１はモ
ータ１０ではなく、図示しない被駆動側、例えば、ボー
ルネジにより駆動されるテーブル等、に取り付けられる
リニアタイプのものでもよい。この例では、力ｆはモー
タ電流ｉM に比例するので、位置制御装置１２は電流指
令ｉr を出力する。電流アンプ１３はその電流指令ｉr
を増幅してモータ電流ｉM とする。図２に対応する本実
施例のブロック図を図１１に示す。制御手段１２はブロ
ック３、４、５に該当する。図２のブロック２（比例ゲ
インＫ1 ）は電流アンプ１３に該当する。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、位
置制御を速度を用いることなく、位置のフィードバック
のみで実現できるため、速度を位置から差分演算で求め
る事による速度情報の精度の劣化、ひいては位置制御の
精度の劣化をなくすことができ、位置センサの精度で位
置制御を行うことができ、精度が向上するという効果が
ある。
置制御を速度を用いることなく、位置のフィードバック
のみで実現できるため、速度を位置から差分演算で求め
る事による速度情報の精度の劣化、ひいては位置制御の
精度の劣化をなくすことができ、位置センサの精度で位
置制御を行うことができ、精度が向上するという効果が
ある。
【図１】制御対象のブロック線図
【図２】本発明の概念を示すブロック線図
【図３】従来の位置制御系のブロック線図
【図４】本発明の制御系の挙動を説明する極零配置およ
び根軌跡
び根軌跡
【図５】本発明の制御系の挙動を説明する極零配置およ
び根軌跡
び根軌跡
【図６】本発明の制御系の挙動を説明する極零配置およ
び根軌跡
び根軌跡
【図７】本発明の制御系の挙動を説明する極零配置およ
び根軌跡
び根軌跡
【図８】本発明の制御系の挙動を説明する極零配置およ
び根軌跡
び根軌跡
【図９】本発明の位置制御系の閉ループ伝達関数
【図１０】本発明の実施例を示す図
【図１１】図１０を図２に対応させたブロック線図
１ 質量のある物体の伝達関数 ２ 比例制御ゲイン ３ ポジティブフィードバック比例制御ゲイン ４ 一次遅れフィルタ ５ 比例制御ゲイン ６ 速度の比例制御ゲイン ７ 微分（差分）演算器 ８ 比例制御ゲイン １０ モータ １１ 位置検出器 １２ 制御手段 １３ 電流アンプ Ａ 位置のネガティブフィードバック比例制御ループ Ｂ 位置のポジティブフィードバック比例制御ループ Ｃ 定位性のあるシステムに変換するための位置のマイ
ナーループ
ナーループ
Claims (1)
- 【請求項１】 物体を目標位置に位置決め制御する位置
制御装置において、位置を比例もしくは比例積分制御す
る手段と、前記物体の検出位置を一次遅れフィルタを通
して正帰還する比例制御の第１のマイナループと、前記
物体の検出位置を負帰還する比例制御の第２のマイナル
ープと、を設けたことを特徴とする位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20194093A JP3269198B2 (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20194093A JP3269198B2 (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0736544A true JPH0736544A (ja) | 1995-02-07 |
| JP3269198B2 JP3269198B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=16449305
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20194093A Expired - Fee Related JP3269198B2 (ja) | 1993-07-21 | 1993-07-21 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269198B2 (ja) |
-
1993
- 1993-07-21 JP JP20194093A patent/JP3269198B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3269198B2 (ja) | 2002-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090118 |
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