JPH0738127B2 - Robust controller - Google Patents

Robust controller

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JPH0738127B2
JPH0738127B2 JP20613487A JP20613487A JPH0738127B2 JP H0738127 B2 JPH0738127 B2 JP H0738127B2 JP 20613487 A JP20613487 A JP 20613487A JP 20613487 A JP20613487 A JP 20613487A JP H0738127 B2 JPH0738127 B2 JP H0738127B2
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amount
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addition
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潔 大石
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【発明の詳細な説明】 〔発明の分野〕 本発明は制御対象の制御量を所定値に制御する制御装置
であり、特に制御対象に生じる変動を外乱として抑圧す
るようにしたロバスト制御装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device that controls a controlled variable of a controlled object to a predetermined value, and more particularly to a robust control device that suppresses fluctuation occurring in the controlled object as a disturbance. Is.

〔従来技術とその問題点〕[Prior art and its problems]

(従来技術) 従来FA関連分野で用いられる制御装置、例えば多関節型
ロボットアーム等においては、アームの各関節に設けら
れる各モータを夫々制御する制御装置が必要となる。し
かるにアームの先端に把持する物体の重量や回転速度に
よって慣性モーメント等の種々のパラメータが変化す
る。又これに加えてモータ制御時の非線形なトルクの外
乱が加わる。そしてロボットアームの各関節の干渉を排
除するためにパラメータの変動や外乱に対する感度を低
下させる必要がある。従来このような制御対象を制御す
るために、各関節の機械系方程式に基づいて制御量を導
き出してフィードフォワード補償をする方式が用いられ
ている。
(Prior Art) Conventionally, a control device used in a field related to FA, such as an articulated robot arm, requires a control device for controlling each motor provided at each joint of the arm. However, various parameters such as the moment of inertia change depending on the weight and rotation speed of the object gripped at the tip of the arm. In addition to this, nonlinear torque disturbance during motor control is added. Then, in order to eliminate the interference of each joint of the robot arm, it is necessary to reduce the sensitivity to the fluctuation of the parameter and the disturbance. Conventionally, in order to control such a controlled object, a method of deriving a controlled variable based on a mechanical system equation of each joint and performing feedforward compensation has been used.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながらこのようなフィードフォワード制御によれ
ば、パラメータの変動が完全に機械系方程式によって表
現されなければならない。そのためシステム構成が極め
て複雑となり、又各系の時間遅れ等によって補償動作を
行うまでに時間がかかるため、変化に対する追従性が悪
いという問題点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, according to such a feedforward control, the fluctuation of the parameters must be completely expressed by the mechanical system equation. As a result, the system configuration becomes extremely complicated, and it takes time to perform the compensating operation due to the time delay of each system, etc., and there is a problem that the followability to changes is poor.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明はこのような複雑な制御対象に対する制御装置で
あって、制御対象モデルと実際の制御対象の制御量の偏
差を高周波域微分補償要素に入力して操作量を与える補
償手段を従来の制御装置に付加することによってパラメ
ータ変動と外乱による影響を抑圧し、応答速度の速い制
御を行えるようにすることを技術的課題とする。
The present invention is a control device for such a complicated controlled object, and a compensating means for inputting a manipulated variable by inputting a deviation between a controlled object model and a controlled variable of an actual controlled object into a high frequency region differential compensation element It is a technical subject to suppress the influence of parameter fluctuations and disturbances by adding it to the device and to enable control with a fast response speed.

〔発明の構成と効果〕[Constitution and effect of the invention]

(問題点を解決するための手段) 本発明は制御対象の制御量を所定値に制御する制御装置
であって、第1図に示すように、制御対象1より得られ
る制御量と制御目標値とが与えられ、制御量を目標値に
近づける操作を行う制御部2と、制御部より生じる操作
量と定常偏差補償操作量を加える第1の加算手段3と、
制御対象と同一の伝達関数を有し、第1の加算手段の加
算操作量が与えられる制御対象のモデル4と、制御対象
とそのモデルに操作量を与えたときに得られる制御量の
偏差を検出する偏差検出手段5と、モデルを示す伝達関
数の逆システム及び一次遅れ系の高周波遮断型フィル
タ、即ち1/F(s)、の積によって表される伝達関数を
有し、偏差検出手段より検出された偏差を与えることに
より得られる補償操作量を第1の加算手段に与える高周
波域微分補償要素6と、高周波域微分補償要素より得ら
れる補償操作量を増幅して外乱の影響を低感度化する増
幅部7と、第1の加算手段の操作量及び増幅部より与え
られる補償操作量を加え合わせてその出力を制御対象に
与える第2の加算手段8と、制御対象の制御量を検出し
て制御部及び偏差検出手段に与える制御量検出手段9
と、を具備することを特徴とするものである。
(Means for Solving Problems) The present invention is a control device for controlling a controlled variable of a controlled object to a predetermined value. As shown in FIG. 1, the controlled variable and the controlled target value obtained from the controlled object 1 are controlled. And a first adding means 3 for adding the operation amount generated by the control unit and the steady-state deviation compensation operation amount.
The model 4 of the controlled object, which has the same transfer function as the controlled object and to which the addition operation amount of the first addition means is given, and the deviation of the controlled variable obtained when the operation amount is given to the controlled object and the model. The deviation detecting means 5 has a transfer function represented by the product of the deviation detecting means 5 for detecting and the inverse system of the transfer function indicating the model and the high-frequency cutoff filter of the first-order lag system, that is, 1 / F (s). A high-frequency differential compensation element 6 that gives a compensation operation amount obtained by giving the detected deviation to the first adding means, and a compensation operation amount obtained from the high-frequency differential compensation element are amplified to reduce the influence of disturbance. The amplifying unit 7 for converting into a signal, the second addition unit 8 for adding the operation amount of the first adding unit and the compensation operation amount given by the amplifying unit to give the output to the control target, and the control amount of the control target are detected. And control unit and deviation detection Controlled variable-detecting means provided to the stage 9
And are provided.

(作用) このような特徴を有する本発明によれば、制御対象より
得られる制御量と目標値を従来より用いられている制御
部に与えて操作量を得ており、その操作量を偏差操作量
と共に第1の加算手に加え、その操作量を制御対象のモ
デルに与えている。そしてモデルより得られる制御量と
制御対象から得られる制御量との偏差を検出し、高周波
域微分補償要素に加えて補償操作量を得ている。更にそ
の補償操作量を第1の加算手段に与えると共に増幅して
第2の加算手段に与え、第1の加算手段の出力を加え合
わせて制御対象に与えるようにしている。
(Operation) According to the present invention having such a feature, the control amount obtained from the controlled object and the target value are given to the control unit which has been conventionally used to obtain the operation amount, and the operation amount is subjected to the deviation operation. In addition to the amount, the operation amount is given to the model of the controlled object in addition to the first adder. Then, the deviation between the control amount obtained from the model and the control amount obtained from the controlled object is detected, and the compensation operation amount is obtained in addition to the high-frequency differential compensation element. Further, the compensation operation amount is given to the first adding means, amplified and given to the second adding means, and the outputs of the first adding means are added and given to the controlled object.

こうすれば制御対象に生じるパラメータ変動と外乱、例
えば負荷や慣性モーメント等の変動によって制御量に偏
差が生じた場合には、増幅手段により増幅された補償操
作量によってそれらの影響を増幅率に応じて低感度化す
ることができ、補償操作量を第1の加算手段に加え合わ
せることによって残存する制御量の偏差を抑圧するよう
に補償操作量が制御対象に加わることとなる。
In this way, when deviations in the control amount occur due to parameter fluctuations and disturbances that occur in the controlled object, such as fluctuations in the load and moment of inertia, etc., those effects are adjusted according to the amplification factor by the compensation operation amount amplified by the amplification means. The sensitivity can be lowered, and the compensation operation amount is added to the control target so as to suppress the deviation of the remaining control amount by adding the compensation operation amount to the first adding means.

(発明の効果) そのため本発明によれば、従来より広く用いられている
制御量を目標値に一致させるように操作する種々の制御
装置、例えばPI制御装置やPID制御装置等をそのまま用
いてその出力を更に制御対象のモデルに加え、その偏差
に基づいて補償操作量を加えて制御対象に与えている。
従って制御対象にパラメータ変動や外乱が存在する場合
にも出力変動を小さくすることができ、出力偏差を打ち
消すことができる。従って定常状態及び過渡状態でパラ
メータ変動と外乱の影響を受け難い制御装置を構成する
ことができる。従って制御対象が多関節型のロボットア
ームであって、各関節の干渉がある場合にも関節毎に変
動を抑圧することができる。それ故各関節を非干渉系と
して扱い夫々のモータを独立して制御することが可能と
なる。更に制御対象のモデルや高周波域微分補償要素等
は比較的簡単な電子回路で構成することができるため時
間遅れがほとんどなくなり、応答速度の速い制御を実現
することができるという優れた効果が得られる。
(Effect of the invention) Therefore, according to the present invention, various control devices that are conventionally used to match the control amount with the target value, such as PI control device and PID control device, are used as they are. The output is added to the model of the controlled object, and the amount of compensation operation is added to the model of the controlled object to give it to the controlled object.
Therefore, the output fluctuation can be reduced and the output deviation can be canceled even when the controlled object has a parameter fluctuation or a disturbance. Therefore, it is possible to configure a control device that is not easily affected by parameter fluctuations and disturbances in a steady state and a transient state. Therefore, even if the control target is a multi-joint type robot arm and there is interference between the joints, the fluctuation can be suppressed for each joint. Therefore, each joint can be treated as a non-interference system and each motor can be independently controlled. Furthermore, since the model to be controlled, the high frequency differential compensation element, etc. can be configured with a relatively simple electronic circuit, there is almost no time delay, and the excellent effect that control with high response speed can be realized is obtained. .

〔実施例の説明〕[Explanation of Examples]

第2図は本発明のロバスト制御装置の構成を示すブロッ
ク線図である。本図において第1図と同一部分は同一符
号を付している。さて制御対象1は例えばモータとし、
その伝達関数P(s)とする。そして制御対象1より得
られる回転速度信号である制御量Y(s)が回転速度の
目標値W(s)と共に制御部2に与えられる。制御部2
は制御量Y(s)を目標値W(s)に一致させるべく制
御する通常の制御装置である。制御部2より得られる操
作量U(s)は第1の加算手段3、即ち加え合わせ点11
に与えられる。その加算出力は第2の加算手段8、即ち
加え合わせ点12に与えられ、更に制御対象1のモデル4
に与えられる。ここで制御対象1の伝達関数であるP
(s)の公称伝達関数となるように制御対象1のモデル
4を電子回路で構成し、その伝達関数をP(s)とす
る。モデル4には加え合わせ点11より操作量U(s)が
加えられるため、その出力として得られる制御量は制御
対象1から得られる制御量Y(s)と原理的には同一の
ものとなる。そしてこれらの制御量が偏差検出手段5で
ある加え合わせ点13に加えられる。加え合わせ点13はこ
れらの制御量の偏差を高周波域微分補償要素6に与え
る。高周波域微分補償要素6はモデル4のP(s)の
逆システム、即ち伝達関数P -1(s)で表される逆シ
ステムと高周波遮断型フィルタ、1/F(s)との積によ
って示される伝達関数P -1(s)/F(s)を有する要
素である。高周波域微分補償要素6の出力は補償操作量
として増幅手段7に加えられる。増幅手段7は補償ゲイ
ンβを有する増幅器であり、その出力は第2の加え合わ
せ点12に与えられる。ここで高周波域微分補償要素6か
ら増幅手段7を介して第2の加え合わせ点12に与えられ
るループは、パラメータ変動と外乱の影響を低感度化す
る低感度補償ループAを構成している。又高周波域微分
補償要素6の出力はそのまま第1の加え合わせ点11に与
えられる。加え合わせ点11は操作量U(s)と補償操作
量とを加え合わせるものである。高周波域微分補償要素
6から第1の加え合わせ点11に到るループは、低感度化
後に残存するパラメータ変動と外乱による偏差を完全に
抑圧する完全抑圧ループBを構成している。高周波域微
分補償要素6の補償操作出力は第2の加え合わせ点12と
制御対象のモデル4に与えられる。又第2の加え合わせ
点12は低感度化された補償操作量と第1の加え合わせ点
11より得られる操作量U(s)とを加え合わせるもので
あり、その出力は加え合わせ点14に与えられる。加え合
わせ点14は制御対象1に加わる外乱D(s)をブロック
線図上で加え合わせ点として示すものである。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the robust control device of the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Now, the controlled object 1 is, for example, a motor,
The transfer function is P (s). The control amount Y (s), which is the rotation speed signal obtained from the controlled object 1, is given to the control unit 2 together with the target value W (s) of the rotation speed. Control unit 2
Is a normal control device that controls the controlled variable Y (s) to match the target value W (s). The manipulated variable U (s) obtained from the control unit 2 is the first addition means 3, that is, the addition point 11
Given to. The addition output is given to the second addition means 8, that is, the addition point 12, and the model 4 of the controlled object 1 is further added.
Given to. Here, P which is the transfer function of the controlled object 1
The model 4 of the controlled object 1 is configured by an electronic circuit so as to have the nominal transfer function of (s), and its transfer function is P m (s). Since the manipulated variable U (s) is added to the model 4 from the addition point 11, the control amount obtained as its output is in principle the same as the control amount Y (s) obtained from the controlled object 1. . Then, these control amounts are added to the addition point 13 which is the deviation detecting means 5. The addition point 13 gives the deviation of these control amounts to the high frequency differential compensation element 6. The high-frequency differential compensation element 6 is the product of the inverse system of P m (s) of the model 4, that is, the inverse system represented by the transfer function P m -1 (s), and the high-frequency cutoff filter, 1 / F (s). Is an element having a transfer function P m −1 (s) / F (s) represented by The output of the high-frequency differential compensation element 6 is added to the amplification means 7 as a compensation operation amount. The amplifying means 7 is an amplifier having a compensation gain β, the output of which is applied to the second summing point 12. Here, the loop given from the high-frequency differential compensation element 6 to the second addition point 12 via the amplifying means 7 constitutes a low-sensitivity compensation loop A for reducing the sensitivity of the influence of parameter fluctuation and disturbance. The output of the high frequency differential compensation element 6 is given to the first addition point 11 as it is. The addition point 11 is for adding the operation amount U (s) and the compensation operation amount. The loop from the high frequency differential compensation element 6 to the first addition point 11 constitutes a complete suppression loop B that completely suppresses the deviation due to the parameter fluctuation and the disturbance remaining after the sensitivity reduction. The compensation operation output of the high-frequency differential compensation element 6 is given to the second addition point 12 and the model 4 to be controlled. The second addition point 12 is the compensation operation amount with the reduced sensitivity and the first addition point.
The operation amount U (s) obtained from 11 is added, and its output is given to the addition point 14. The addition point 14 indicates the disturbance D (s) applied to the controlled object 1 as an addition point on the block diagram.

次に第3図は本発明による第2図のブロック線図で示さ
れる制御装置をアナログ回路により構成した一実施例を
示す回路図である。本図において制御対象1は例えばロ
ボットアームのモータ21とし、そのモータ21より得られ
る制御量、例えば回転速度が速度検出器22によって検出
される。速度検出器22の出力は偏差検出手段5である演
算増幅器23の非反転入力端に与えられる。このモータ21
の伝達関数P(s)は、例えば一次遅れ系で表される伝
達関数k/(1+τ0s)を有するものとし、演算増幅器24
によって実現される回路はその一次遅れ系モデル4を示
す回路である。そして演算増幅器24の出力が減算器を構
成する演算増幅器23の反転入力端に与えられる。そして
減算器23の出力は演算増幅器25,26の入力端に与えられ
る。演算増幅器25,26及び27で構成される回路はモデル
の逆システム及びフィルタの逆数の積によって示される
伝達関数を有する高周波域微分補償要素6を実現する回
路を示しており、その出力は増幅部7を構成する演算増
幅器28及び加算手段3を構成する演算増幅器29に与えら
れる。又演算増幅器29の入力端子には制御部2を構成す
るPID制御装置31の操作出力が与えられている。演算増
幅器29はこれらを加算するものであって、その出力端に
は増幅器30より構成されるフィルタが設けられ、その出
力が更に第2の加算手段8を構成する演算増幅器32の一
方の入力端に与えられる。又他方の入力端にも同様にし
て演算増幅器28の増幅出力が与えられている。加算器32
の出力はインバータを構成する演算増幅器33を介してモ
ータ21に与えられ、ロバスト制御装置を構成している。
Next, FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment in which the control device shown in the block diagram of FIG. 2 according to the present invention is constituted by an analog circuit. In the figure, the controlled object 1 is, for example, a motor 21 of a robot arm, and a control amount obtained by the motor 21, for example, a rotation speed is detected by a speed detector 22. The output of the speed detector 22 is given to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 23 which is the deviation detecting means 5. This motor 21
Is assumed to have a transfer function k / (1 + τ 0 s) represented by, for example, a first-order delay system, and the operational amplifier 24
The circuit realized by is a circuit showing the first-order lag system model 4. Then, the output of the operational amplifier 24 is given to the inverting input terminal of the operational amplifier 23 which constitutes the subtractor. The output of the subtractor 23 is given to the input terminals of the operational amplifiers 25 and 26. The circuit constituted by the operational amplifiers 25, 26 and 27 is a circuit that realizes the high frequency differential compensation element 6 having the transfer function represented by the product of the inverse system of the model and the reciprocal of the filter, the output of which is the amplifying section. 7 is provided to the operational amplifier 28 and the adding means 3 is provided to the operational amplifier 29. Further, the operation output of the PID control device 31 constituting the control unit 2 is given to the input terminal of the operational amplifier 29. The operational amplifier 29 adds these, and the output terminal thereof is provided with a filter composed of the amplifier 30, and the output of the operational amplifier 29 further constitutes one input terminal of the operational amplifier 32 which constitutes the second adding means 8. Given to. Further, the amplified output of the operational amplifier 28 is similarly applied to the other input terminal. Adder 32
Is output to the motor 21 via the operational amplifier 33 which constitutes an inverter, and constitutes a robust control device.

次に本実施例のロバスト制御装置の制御部2から発生す
る操作量U(s)と制御量Y(s)との関係は次式で表
される。
Next, the relationship between the manipulated variable U (s) and the controlled variable Y (s) generated from the control unit 2 of the robust control device of this embodiment is expressed by the following equation.

ここで 又外乱D(s)と制御量Y(s)との間には次式が成り
立つ。
here Further, the following equation holds between the disturbance D (s) and the control amount Y (s).

(1)式を変形すると次式が得られる。 By transforming the equation (1), the following equation is obtained.

ここで1/F(s)は一次遅れ系のフィルタ要素であっ
て、次式が成り立っている。
Here, 1 / F (s) is a filter element of a first-order lag system, and the following equation holds.

従ってF(s)は以下の式で示される。 Therefore, F (s) is expressed by the following equation.

F(s)=τs+1 ……(4) ここで1/F(s)は定常状態で1になる1次遅れ要素系
の高周波遮断型フィルタである。即ち低周波域ではゲイ
ンがほぼ1、高周波領域ではゲインが1より小さくなっ
て減衰する伝達特性となる。又(3)式において分母の
{1−1/F(s)}の項は高周波成分に対しては1に近
い値、低周波成分では1より小さく、周波数が0の成
(直流成分)に対しては完全に0となる。従って次式が
成り立っている。
F (s) = τs + 1 (4) Here, 1 / F (s) is a high-frequency cutoff filter of the first-order lag element system that becomes 1 in the steady state. That is, the gain is almost 1 in the low frequency region, and the gain becomes smaller than 1 in the high frequency region, and the transfer characteristic is attenuated. Also, in the equation (3), the term of {1-1 / F (s)} of the denominator is close to 1 for high frequency components, smaller than 1 for low frequency components, and has a frequency of 0 (DC component). On the other hand, it is completely 0. Therefore, the following equation holds.

即ち定常状態においては{1−1/F(s)}は0となる
ため、外乱が加わらない定常状態では(3)式よりモデ
ルの伝達関数P(s)は制御対象1の伝達関数P
(s)と一致している。従ってパラメータ変動を示すδ
(s)は完全に0となる。又{1/F(s)}が定常状態
になるまでの間、パラメータ変動δ(s)と外乱入力D
(s)への出力の影響を軽減するため、低感度補償ルー
プAによるループが働く。例えば(3)式中の[1/{1
+β/F(s)}]の項において、βが10〜100程度の値
を持てば、パラメータ変動δ(s)への影響はβの値に
対応して1/10〜1/100程度となる。即ち低感度補償ルー
プによってパラメータ変動による出力への影響を少なく
することができる。
That is, since {1-1 / F (s)} is 0 in the steady state, the transfer function P m (s) of the model is the transfer function P m of the controlled object 1 from the equation (3) in the steady state where no disturbance is applied.
It matches with (s). Therefore, δ
(S) becomes 0 completely. Also, until {1 / F (s)} reaches a steady state, parameter fluctuation δ (s) and disturbance input D
In order to reduce the influence of the output on (s), the loop by the low sensitivity compensation loop A works. For example, [1 / {1 in equation (3)
+ Β / F (s)}], if β has a value of about 10 to 100, the influence on the parameter variation δ (s) is about 1/10 to 1/100 corresponding to the value of β. Become. That is, the low-sensitivity compensation loop can reduce the influence of the parameter variation on the output.

又(2)式を変形すると外乱入力と操作量の関係として
以下の式が得られる。
Further, by modifying the equation (2), the following equation can be obtained as the relation between the disturbance input and the manipulated variable.

この式においても前述したパラメータ変動δ(s)に対
する出力への影響が軽減されたのと同様に、増幅部7に
よる低感度ループによる1/(1+β/F(s))の抑圧効
果が発生する。従ってβが10〜100程度の値を持てば、
出力への影響はβの値に対応して1/10〜1/100程度に軽
減されることとなり、外乱の影響を低感度化することが
できる。又定常状態では1−1/F(s)が0となり、残
存する偏差を完全抑圧ループにより打消すことができ
る。
In this equation as well, the effect of suppressing the parameter variation δ (s) on the output is reduced, and the 1 / (1 + β / F (s)) suppressing effect is generated by the low-sensitivity loop by the amplifying unit 7. . Therefore, if β has a value of 10 to 100,
The influence on the output is reduced to about 1/10 to 1/100 according to the value of β, and the influence of disturbance can be reduced. In the steady state, 1-1 / F (s) becomes 0, and the remaining deviation can be canceled by the complete suppression loop.

次に本実施例の動作について説明する。第4図は制御対
象の制御量と操作量及び各ブロックの出力との時間的な
変化を示すタイムチャートである。時刻t1,t2に目標値
が変化したとすると目標量は制御量と大幅に異なってい
るため、第4図(a)に示すように大きなレベルの目標
値(W(s))がPID制御装置31へ入力される。第4図
(b)に実線で示す波形は検出手段である速度検出器22
より得られる速度信号(制御量Y(s))を示す図であ
り、破線で示す波形はモータ21のモデル4より得られる
応答である。従ってこの偏差が第4図(c)に示すよう
に偏差検出手段5である演算増幅器23より得られ、高周
波域微分補償要素6に与えられる。従って高周波域微分
補償要素6より第4図(d)に示すような波形の補償操
作量が得られる。そしてこの信号を第1の加算手段3で
ある演算増幅器29によってPID制御装置3からの操作量
(U(s))と加え合わせることによって、第4図
(e)に示す信号が出力される。即ち操作量U(s)
は、第4図(e)の波形から第4図(d)の波形を差し
引いたものとなる。この第1の加算手段3の出力信号と
この信号と補償操作量の増幅部7の増幅出力が第4図
(f),(g)に示すように加算され、モータ21に対す
る操作量として加えられる。従って第4図(b)に示す
ように実際のモータ21より得られる偏差は極めて短時間
のうちにオーバーシュートなく収束し、目標値と一致す
るように制御することができる。又同様にして時刻t3
ロボットアームの他の関節が駆動されて回動する等の状
態によって外乱が生じた場合にも、モデル4から得られ
る制御量と実際の制御対象の制御量が異なるため、その
偏差を高周波域微分補償要素6に与えて補償することに
よって補償が成される。このような補償操作は極めて短
時間に行われるため短時間で元の制御量に復帰する。こ
のような制御を行わず制御部2のみで制御を行う場合に
はオーバーシュートが生じ、徐々に制御量が目標値に一
致することとなる。これに対して本発明による制御装置
では極めて短時間に制御量を目標値に到達させることが
できる。
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 4 is a time chart showing temporal changes in the controlled variable and manipulated variable of the controlled object and the output of each block. If the target value changes at times t 1 and t 2 , the target amount is significantly different from the control amount. Therefore, as shown in FIG. 4 (a), the target value (W (s)) having a large level is PID. Input to the control device 31. The waveform shown by the solid line in FIG. 4 (b) is the speed detector 22 which is the detecting means.
It is a figure which shows the speed signal (control amount Y (s)) obtained more, and the waveform shown with a broken line is the response obtained from the model 4 of the motor 21. Therefore, this deviation is obtained from the operational amplifier 23, which is the deviation detecting means 5, as shown in FIG. Therefore, the compensation operation amount having a waveform as shown in FIG. 4 (d) can be obtained from the high frequency range differential compensation element 6. Then, this signal is added to the manipulated variable (U (s)) from the PID control device 3 by the operational amplifier 29 which is the first adding means 3 to output the signal shown in FIG. 4 (e). That is, the manipulated variable U (s)
Is obtained by subtracting the waveform of FIG. 4 (d) from the waveform of FIG. 4 (e). The output signal of the first adding means 3 and this signal and the amplified output of the amplification section 7 for the compensation operation amount are added as shown in FIGS. 4 (f) and 4 (g) and added as an operation amount for the motor 21. . Therefore, as shown in FIG. 4 (b), the deviation obtained from the actual motor 21 can be controlled so that it converges without overshoot within an extremely short time and coincides with the target value. Further even if the disturbance is caused by conditions such as to other joints is driven to rotate the robot arm at time t 3 in the same manner, the control amount of the actual controlled object and the controlled variable obtained from the model 4 is different Therefore, the compensation is performed by giving the deviation to the high-frequency differential compensation element 6 for compensation. Since such compensation operation is performed in an extremely short time, the original control amount is restored in a short time. When control is performed only by the control unit 2 without performing such control, overshoot occurs and the control amount gradually matches the target value. On the other hand, in the control device according to the present invention, the control amount can reach the target value in an extremely short time.

尚本実施例は制御部としてPID制御装置について説明し
ているが、本発明はこの制御部を制御量を目標値に一致
させるための操作出力を与える他の種々の制御装置、例
えばPI又はIP制御装置や最適制御装置等種々の制御装置
に適用することができる。又制御対象もロボットアーム
に限らず、多数の外乱発生要素を有する種々の制御対象
に本発明を適用することができる。
Although the present embodiment describes the PID control device as the control unit, the present invention provides various other control devices, such as PI or IP, that provide an operation output for making the control unit match the control amount with the target value. It can be applied to various control devices such as a control device and an optimum control device. The control target is not limited to the robot arm, and the present invention can be applied to various control targets having a large number of disturbance generating elements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の構成を示すロバスト制御装置のブロッ
ク図、第2図は本発明の一実施例によるロバスト制御装
置のブロック線図、第3図はそのモデル及び高周波域微
分補償要素を電子回路で構成した一実施例による回路
図、第4図は本実施例の操作量と制御量及び各ブロック
の出力を示すタイムチャートである。 1……制御対象、2……制御部、3……第1の加算手
段、4……制御対象のモデル、5……偏差検出手段、6
……高周波域微分補償要素、7……増幅部、8……第2
の加算手段、9……検出手段、21……モータ、22……速
度検出器、23〜30,32,33……演算増幅器、31……PID制
御装置
FIG. 1 is a block diagram of a robust control device showing a configuration of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a robust control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an electronic diagram of its model and high frequency differential compensation element. FIG. 4 is a circuit diagram of an embodiment constructed by a circuit, and FIG. 4 is a time chart showing the manipulated variables and controlled variables and the output of each block in this embodiment. 1 ... Control object, 2 ... Control unit, 3 ... First adding means, 4 ... Model of control object, 5 ... Deviation detecting means, 6
…… High frequency differential compensation element, 7 …… Amplifier, 8 …… Second
Addition means, 9 ... Detection means, 21 ... Motor, 22 ... Speed detector, 23-30, 32, 33 ... Operational amplifier, 31 ... PID control device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−3716(JP,A) 特開 昭59−208615(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-3716 (JP, A) JP-A-59-208615 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御対象より得られる制御量と制御目標値
とが与えられ、制御量を目標値に近づける操作を行う制
御部と、 前記制御部より生じる操作量と定常偏差補償操作量を加
える第1の加算手段と、 前記制御対象と同一の伝達関数を有し、前記第1の加算
手段の加算操作量が与えられる制御対象のモデルと、 前記制御対象とそのモデルに操作量を与えたときに得ら
れる制御量の偏差を検出する偏差検出手段と、 前記モデルを示す伝達関数の逆システム及び二次遅れ系
の高周波遮断型フィルタの積によって表される伝達関数
を有し、前記偏差検出手段より検出された偏差を与える
ことにより得られる補償操作量を前記第1の加算手段に
与える高周波域微分補償要素と、 前記高周波域微分補償要素より得られる補償操作量を増
幅して外乱の影響を低感度化する増幅部と、 前記第1の加算手段の操作量及び前記増幅部より与えら
れる補償操作量を加え合わせてその出力を制御対象に与
える第2の加算手段と、 前記制御対象の制御量を検出して前記制御部及び前記偏
差検出手段に与える制御量検出手段と、 を具備することを特徴とするロバスト制御装置。
1. A control unit, which is provided with a control amount and a control target value obtained from a controlled object and performs an operation to bring the control amount close to the target value, and an operation amount generated by the control unit and a steady deviation compensation operation amount. A first addition means, a model of a control object having the same transfer function as that of the control object, to which the addition operation amount of the first addition means is given, and an operation amount given to the control object and the model Deviation detection means for detecting the deviation of the control amount obtained at times, and a transfer function represented by the product of the inverse system of the transfer function showing the model and the high-frequency cutoff filter of the second-order lag system, and the deviation detection A high-frequency differential compensation element that gives the first addition means a compensation operation amount obtained by giving the deviation detected by the means, and a compensation operation amount obtained from the high-frequency differential compensation element is amplified to An amplification unit for reducing the sensitivity of the sound, a second addition unit for adding an operation amount of the first addition unit and a compensation operation amount given by the amplification unit to give an output to a control target, and the control target A control amount detecting means for detecting the control amount of the control means and supplying the control amount to the control part and the deviation detecting means.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2563205B2 (en) * 1989-05-12 1996-12-11 新日本製鐵株式会社 How to improve controllability
JPH0363704A (en) * 1989-07-31 1991-03-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Model norm type adaptive controller
DE69105027T2 (en) * 1990-04-13 1995-05-11 Nisshin Oil Mills Ltd Shower.
JP2753373B2 (en) * 1990-04-25 1998-05-20 株式会社日立製作所 Positioning control device
JP3295102B2 (en) * 1991-04-12 2002-06-24 東洋電機製造株式会社 Equivalent disturbance compensation method
JP2836296B2 (en) * 1991-06-24 1998-12-14 日産自動車株式会社 controller
JP3304669B2 (en) * 1995-03-17 2002-07-22 神鋼電機株式会社 Control compensator
WO2002048806A1 (en) * 2000-12-14 2002-06-20 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Feedback control device
JP5329995B2 (en) * 2009-01-22 2013-10-30 国立大学法人長岡技術科学大学 Dead time compensation device and dead time compensation method for inverter system

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