JPH086603A - サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置 - Google Patents
サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置Info
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- JPH086603A JPH086603A JP7085425A JP8542595A JPH086603A JP H086603 A JPH086603 A JP H086603A JP 7085425 A JP7085425 A JP 7085425A JP 8542595 A JP8542595 A JP 8542595A JP H086603 A JPH086603 A JP H086603A
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低周波での特性が２重積分型の伝達関数で表
わされる制御対象を有したサーボ系において、調整を容
易にし、構成も簡単で、しかも優れた制御を可能にす
る。 【構成】 制御対象１に対し、制御偏差の積分値と該制
御対象１の出力である被制御量及びその微分値にそれぞ
れ所定の係数を乗じた値を加算することで制御入力ｕを
生成する積分−比例微分型補償器７を設ける。そして、
前記被制御量の微分のゲインＦ1 と被制御量のゲインＦ
2 との比を、該被制御量のゲインＦ2 と前記制御偏差の
積分のゲインＨとの比の略２倍乃至３倍に設定し、か
つ、前記被制御量の微分のゲインＦ1 を、該被制御量の
微分のゲインＦ1 と被制御量のゲインＦ2 との比の１．
５倍以上の値を制御対象のゲインＫで除した値に略等し
く設定してサーボ系を調整する。
わされる制御対象を有したサーボ系において、調整を容
易にし、構成も簡単で、しかも優れた制御を可能にす
る。 【構成】 制御対象１に対し、制御偏差の積分値と該制
御対象１の出力である被制御量及びその微分値にそれぞ
れ所定の係数を乗じた値を加算することで制御入力ｕを
生成する積分−比例微分型補償器７を設ける。そして、
前記被制御量の微分のゲインＦ1 と被制御量のゲインＦ
2 との比を、該被制御量のゲインＦ2 と前記制御偏差の
積分のゲインＨとの比の略２倍乃至３倍に設定し、か
つ、前記被制御量の微分のゲインＦ1 を、該被制御量の
微分のゲインＦ1 と被制御量のゲインＦ2 との比の１．
５倍以上の値を制御対象のゲインＫで除した値に略等し
く設定してサーボ系を調整する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、制御対象を所望の目標
値に一致させるサーボ系の調整方法及びそのサーボ制御
装置に関するものである。
値に一致させるサーボ系の調整方法及びそのサーボ制御
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は従来のサーボ系の構成を示す図で
あり、ここではサーボモータを用いた位置決め装置の場
合を示している。
あり、ここではサーボモータを用いた位置決め装置の場
合を示している。
【０００３】上記のサーボモータには減速器、送りネジ
などが組み合わされ、機械系の負荷が接続される。この
時、モータを駆動するための電力増幅器内には、モータ
に流れる電流量をフィードバックする、いわゆる電流ル
ープが具備されるのが普通である。そして、このループ
の帯域が十分広ければ、機械系負荷及びモータを含めた
制御対象の伝達関数は２重積分型で十分に近似すること
ができる。
などが組み合わされ、機械系の負荷が接続される。この
時、モータを駆動するための電力増幅器内には、モータ
に流れる電流量をフィードバックする、いわゆる電流ル
ープが具備されるのが普通である。そして、このループ
の帯域が十分広ければ、機械系負荷及びモータを含めた
制御対象の伝達関数は２重積分型で十分に近似すること
ができる。
【０００４】このように表される制御対象に対しては、
速度制御ループ及び位置制御ループを順次構成し、速度
制御ループ内には比例積分型の前置補償器を設け、位置
フィードバックループ内には比例型の前置補償器を設け
た方式、いわゆる比例−比例積分型の補償方式を用いる
のが一般的である。この場合の制御系は、図７のブロッ
ク線図で表される。
速度制御ループ及び位置制御ループを順次構成し、速度
制御ループ内には比例積分型の前置補償器を設け、位置
フィードバックループ内には比例型の前置補償器を設け
た方式、いわゆる比例−比例積分型の補償方式を用いる
のが一般的である。この場合の制御系は、図７のブロッ
ク線図で表される。
【０００５】図７において、ωo は位置ループのゲイ
ン、ωc は速度ループのゲイン、ωaは速度ループ内の
積分補償器のゲインをそれぞれ示す。また、γは目標
値、ω，θはそれぞれ速度、位置を表している。
ン、ωc は速度ループのゲイン、ωaは速度ループ内の
積分補償器のゲインをそれぞれ示す。また、γは目標
値、ω，θはそれぞれ速度、位置を表している。
【０００６】そして、上記の各ゲインの値を調整するこ
とで、制御系の特性を規定するのが従来の方式である。
すなわち、系が安定に動作する範囲内でゲインωc をで
きる限り大きく設定し、ゲインωa はゲインωc の３分
の１程度、ゲインωo はゲインωc の２分の１以下に設
定することで、ほぼ所望の特性を得ることができる。こ
のようにサーボ系の調整においては、速度ループのゲイ
ンが重要な意味を持っている。
とで、制御系の特性を規定するのが従来の方式である。
すなわち、系が安定に動作する範囲内でゲインωc をで
きる限り大きく設定し、ゲインωa はゲインωc の３分
の１程度、ゲインωo はゲインωc の２分の１以下に設
定することで、ほぼ所望の特性を得ることができる。こ
のようにサーボ系の調整においては、速度ループのゲイ
ンが重要な意味を持っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な比例−比例積分型の補償方式は、速度制御ループ内に
設けられた比例積分型補償器の効果による大きな操作量
（制御入力）を制御対象に印加することで、サーボ系を
速やかに所定の目標値に一致させるものとなっている。
このことは言い換えれば、制御対象が持つ遅いモードを
比例積分型補償器のゼロ点でキャンセルして不可制御モ
ードとすることである。しかしこの場合、トルク外乱等
に対してはその遅いモードをキャンセルできないため、
目標値応答を速くしても外乱抑制能力を高く設定できな
いという問題点があることが知られている。この点は、
文献「ブラシレスモータの基礎と応用」（土手ほか、総
合電子出版社発行）等でも指摘されている。
な比例−比例積分型の補償方式は、速度制御ループ内に
設けられた比例積分型補償器の効果による大きな操作量
（制御入力）を制御対象に印加することで、サーボ系を
速やかに所定の目標値に一致させるものとなっている。
このことは言い換えれば、制御対象が持つ遅いモードを
比例積分型補償器のゼロ点でキャンセルして不可制御モ
ードとすることである。しかしこの場合、トルク外乱等
に対してはその遅いモードをキャンセルできないため、
目標値応答を速くしても外乱抑制能力を高く設定できな
いという問題点があることが知られている。この点は、
文献「ブラシレスモータの基礎と応用」（土手ほか、総
合電子出版社発行）等でも指摘されている。
【０００８】こうした問題点を除去する方法として、積
分−比例微分型の補償器を設ける方法がある。これは、
制御対象の出力である被制御量とその微分値、及び目標
値と被制御量の偏差である制御偏差の積分値に所定の係
数を乗じて和を取り、これを操作量として制御対象に与
えるものである。この方式は前述の比例−比例積分型の
補償方式とは異なり、制御対象の特性自体をより良いも
のにする方式であり、この場合目標値応答を速くすれば
同時に外乱抑制能力も高くすることが知られている。
分−比例微分型の補償器を設ける方法がある。これは、
制御対象の出力である被制御量とその微分値、及び目標
値と被制御量の偏差である制御偏差の積分値に所定の係
数を乗じて和を取り、これを操作量として制御対象に与
えるものである。この方式は前述の比例−比例積分型の
補償方式とは異なり、制御対象の特性自体をより良いも
のにする方式であり、この場合目標値応答を速くすれば
同時に外乱抑制能力も高くすることが知られている。
【０００９】しかしながら、この積分−比例微分型の補
償方式においては、比例−比例積分型のような補償器の
係数設定は行えないため、サーボ系の調整が難しいとい
う問題点があった。このため、優れた特性を示すにもか
かわらず積分−比例微分型の補償方式はあまり用いられ
ず、外乱抑制能力はある程度妥協してでも、従来からあ
る比例−比例積分型の補償方式を採用せざるを得ないこ
とが多かった。
償方式においては、比例−比例積分型のような補償器の
係数設定は行えないため、サーボ系の調整が難しいとい
う問題点があった。このため、優れた特性を示すにもか
かわらず積分−比例微分型の補償方式はあまり用いられ
ず、外乱抑制能力はある程度妥協してでも、従来からあ
る比例−比例積分型の補償方式を採用せざるを得ないこ
とが多かった。
【００１０】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、積分−比例微分型の補償方式を
用いたサーボ系の調整が容易で、制御装置の構成も簡単
で、サーボ系の高速化、高精度化及び外乱に対する頑健
さの向上が可能なサーボ系の調整方法及びそのサーボ制
御装置を提供することを目的としている。
ためになされたもので、積分−比例微分型の補償方式を
用いたサーボ系の調整が容易で、制御装置の構成も簡単
で、サーボ系の高速化、高精度化及び外乱に対する頑健
さの向上が可能なサーボ系の調整方法及びそのサーボ制
御装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のサーボ系の調整
方法は、低周波域で略２重積分型の特性を持つ制御対象
に対し、制御偏差の積分値と該制御対象の出力である被
制御量及びその微分値にそれぞれ所定の係数を乗じた値
を加算することで制御入力を生成する積分−比例微分型
の補償方式のサーボ系の調整方法において、前記被制御
量の微分の帰還利得と被制御量の帰還利得との比を、該
被制御量の帰還利得と前記制御偏差の積分の利得との比
の略２倍乃至３倍に設定し、かつ、前記被制御量の微分
の帰還利得を、該被制御量の微分の帰還利得と被制御量
の帰還利得との比の１．５倍以上の値を制御対象の利得
で除した値に略等しく設定して調整するようにしたもの
である。
方法は、低周波域で略２重積分型の特性を持つ制御対象
に対し、制御偏差の積分値と該制御対象の出力である被
制御量及びその微分値にそれぞれ所定の係数を乗じた値
を加算することで制御入力を生成する積分−比例微分型
の補償方式のサーボ系の調整方法において、前記被制御
量の微分の帰還利得と被制御量の帰還利得との比を、該
被制御量の帰還利得と前記制御偏差の積分の利得との比
の略２倍乃至３倍に設定し、かつ、前記被制御量の微分
の帰還利得を、該被制御量の微分の帰還利得と被制御量
の帰還利得との比の１．５倍以上の値を制御対象の利得
で除した値に略等しく設定して調整するようにしたもの
である。
【００１２】また本発明のサーボ制御装置は、低周波域
で略２重積分型の特性を持つ制御対象に対し、制御偏差
の積分値と該制御対象の出力である被制御量及びその微
分値にそれぞれ所定の係数を乗じた値を加算することで
制御入力を生成する積分−比例微分型補償器を備え、前
記被制御量の微分の帰還利得と被制御量の帰還利得との
比は、該被制御量の帰還利得と前記制御偏差の積分の利
得との比の略２倍乃至３倍に設定し、かつ、前記被制御
量の微分の帰還利得は、該被制御量の微分の帰還利得と
被制御量の帰還利得との比の１．５倍以上の値を制御対
象の利得で除した値に略等しく設定したものである。
で略２重積分型の特性を持つ制御対象に対し、制御偏差
の積分値と該制御対象の出力である被制御量及びその微
分値にそれぞれ所定の係数を乗じた値を加算することで
制御入力を生成する積分−比例微分型補償器を備え、前
記被制御量の微分の帰還利得と被制御量の帰還利得との
比は、該被制御量の帰還利得と前記制御偏差の積分の利
得との比の略２倍乃至３倍に設定し、かつ、前記被制御
量の微分の帰還利得は、該被制御量の微分の帰還利得と
被制御量の帰還利得との比の１．５倍以上の値を制御対
象の利得で除した値に略等しく設定したものである。
【００１３】
【作用】本発明のサーボ系の調整方法及びそのサーボ制
御装置においては、積分−比例微分型の補償方式が採用
され、その被制御量の微分の帰還利得と被制御量の帰還
利得との比が、該被制御量の帰還利得と制御偏差の積分
の帰還利得との比の略２倍乃至３倍に設定され、かつ、
上記被制御量の微分の帰還利得が、該被制御量の微分の
帰還利得と被制御量の帰還利得との比の１．５倍以上の
値を制御対象の利得で除した値に略等しく設定されてお
り、サーボ系の調整を比例−比例積分型の補償方式と同
様の手順で行うことができる。
御装置においては、積分−比例微分型の補償方式が採用
され、その被制御量の微分の帰還利得と被制御量の帰還
利得との比が、該被制御量の帰還利得と制御偏差の積分
の帰還利得との比の略２倍乃至３倍に設定され、かつ、
上記被制御量の微分の帰還利得が、該被制御量の微分の
帰還利得と被制御量の帰還利得との比の１．５倍以上の
値を制御対象の利得で除した値に略等しく設定されてお
り、サーボ系の調整を比例−比例積分型の補償方式と同
様の手順で行うことができる。
【００１４】
［第１の実施例］図１は本発明の第１の実施例によるサ
ーボ制御装置の構成を示すブロック線図であり、図７と
同様サーボモータを用いた位置制御系を示している。同
図において、１は低周波域で２重積分型の特性（伝達関
数）を持つ制御対象、２は被制御量である位置のフィー
ドバックゲインＦ2 を持つ係数器、３は位置の微分つま
り速度のフィードバックゲインＦ1 を持つ係数器、４は
ゲインＨを持つ積分器で、これらの係数器２，３及び積
分器４と加算器５，６により積分−比例微分型補償器７
が構成されている。
ーボ制御装置の構成を示すブロック線図であり、図７と
同様サーボモータを用いた位置制御系を示している。同
図において、１は低周波域で２重積分型の特性（伝達関
数）を持つ制御対象、２は被制御量である位置のフィー
ドバックゲインＦ2 を持つ係数器、３は位置の微分つま
り速度のフィードバックゲインＦ1 を持つ係数器、４は
ゲインＨを持つ積分器で、これらの係数器２，３及び積
分器４と加算器５，６により積分−比例微分型補償器７
が構成されている。
【００１５】また、θ，ωはそれぞれ位置、速度を表わ
し、γは目標値、ｕは制御入力を表わしている。
し、γは目標値、ｕは制御入力を表わしている。
【００１６】上記積分−比例微分型補償器７は、２重積
分型の伝達関数で表わされる制御対象１に対し、制御偏
差の積分値と該制御対象１の出力である被制御量及びそ
の微分値にそれぞれ所定の係数を乗じた値を加算するこ
とで制御入力を生成するが、上述の各ゲイン（帰還利
得）は次式を満足するように設定されている。
分型の伝達関数で表わされる制御対象１に対し、制御偏
差の積分値と該制御対象１の出力である被制御量及びそ
の微分値にそれぞれ所定の係数を乗じた値を加算するこ
とで制御入力を生成するが、上述の各ゲイン（帰還利
得）は次式を満足するように設定されている。
【００１７】 Ｆ2 ／Ｆ1 ＝２＊Ｈ／Ｆ2 ＝α （１） Ｆ1 ＝２＊α／Ｋ （２） すなわち、αをパラメータとして補償器７の各係数値が
定められており、被制御量の微分のゲインＦ1 と被制御
量のゲインＦ2 との比（Ｆ2 ／Ｆ1 ）は、被制御量のゲ
インＦ2 と制御偏差の積分のゲインＨとの比（Ｈ／Ｆ
2 ）の２倍に設定し、かつ、前記被制御量の微分のゲイ
ンＦ1 は、該被制御量の微分のゲインＦ1と被制御量の
ゲインＦ2 との比（α）の２倍の値を制御対象のゲイン
（利得）Ｋで除した値に等しく設定されている。
定められており、被制御量の微分のゲインＦ1 と被制御
量のゲインＦ2 との比（Ｆ2 ／Ｆ1 ）は、被制御量のゲ
インＦ2 と制御偏差の積分のゲインＨとの比（Ｈ／Ｆ
2 ）の２倍に設定し、かつ、前記被制御量の微分のゲイ
ンＦ1 は、該被制御量の微分のゲインＦ1と被制御量の
ゲインＦ2 との比（α）の２倍の値を制御対象のゲイン
（利得）Ｋで除した値に等しく設定されている。
【００１８】このように各ゲインを設定した場合、次式
の２次形式評価関数が最小となる。
の２次形式評価関数が最小となる。
【００１９】
【数１】
【００２０】従って本発明によれば、系のエネルギー消
費を少なくしながら定常状態へと導けることが理解され
る。
費を少なくしながら定常状態へと導けることが理解され
る。
【００２１】またこのように各ゲインを設定した場合、
位置及び速度のフィードバックにより構成されるマイナ
ーループの特性多項式は、ラプラス演算子をｓとして、
次式で表わされる。
位置及び速度のフィードバックにより構成されるマイナ
ーループの特性多項式は、ラプラス演算子をｓとして、
次式で表わされる。
【００２２】 ｓ2 ＋２αｓ＋２α2 ＝ｓ2 ＋２ζωn ｓ＋ωn 2 （４） （但しωn ＝√２α， ζ＝１／√２） すなわち、αはマイナーループの帯域に比例する値とな
る。したがって、このαを調整することは前述の従来例
で示した速度ループゲインを調整することと等価であ
り、従来から広く用いられてきたサーボ系の調整方法と
同様の感覚で積分−比例微分型補償器７の係数を調整す
ることができる。しかも、速度ループゲインと等価なパ
ラメータ一つで補償器７の全ての係数を簡単な四則演算
で一意的に決定できることから、ＣＰＵ等を用いて簡単
に実装することが可能である上、煩雑なサーボ系の調整
作業も不要となる。
る。したがって、このαを調整することは前述の従来例
で示した速度ループゲインを調整することと等価であ
り、従来から広く用いられてきたサーボ系の調整方法と
同様の感覚で積分−比例微分型補償器７の係数を調整す
ることができる。しかも、速度ループゲインと等価なパ
ラメータ一つで補償器７の全ての係数を簡単な四則演算
で一意的に決定できることから、ＣＰＵ等を用いて簡単
に実装することが可能である上、煩雑なサーボ系の調整
作業も不要となる。
【００２３】図２は本実施例における位置決め応答を示
す波形図であり、横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は位置を
表わしている。また、図３はステップ状のトルク外乱に
対する応答波形を示したものであり、これらは何れも制
御対象１として、トルク定数は０．０５〔Ｎｍ／Ａ〕、
機械系のイナーシャは４７×１０-7〔ｋｇｍ2 〕の電磁
モータを想定している。
す波形図であり、横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は位置を
表わしている。また、図３はステップ状のトルク外乱に
対する応答波形を示したものであり、これらは何れも制
御対象１として、トルク定数は０．０５〔Ｎｍ／Ａ〕、
機械系のイナーシャは４７×１０-7〔ｋｇｍ2 〕の電磁
モータを想定している。
【００２４】図２及び図３において、点線は従来構成に
よるもの、実線は図７の従来構成において適当なゲイン
設定を与えた時と同程度の帯域幅を持つように上述のパ
ラメータαを調整した場合の本実施例によるものをそれ
ぞれ示している。図２に示すように、立ち上がり時間は
従来方式の方がやや勝るが、本実施例の調整方法による
ものの方がダンピングの良い応答となってアンダーシュ
ートが減少し、目標値への収束がより速やかに行われて
いる。また、同程度の帯域幅に設定してあるため、目標
値応答特性は全体としてほぼ同等の位置決め波形となっ
ているが、図３に示すように、本実施例の方が外乱抑制
能力は著しく向上していることが確認できる。
よるもの、実線は図７の従来構成において適当なゲイン
設定を与えた時と同程度の帯域幅を持つように上述のパ
ラメータαを調整した場合の本実施例によるものをそれ
ぞれ示している。図２に示すように、立ち上がり時間は
従来方式の方がやや勝るが、本実施例の調整方法による
ものの方がダンピングの良い応答となってアンダーシュ
ートが減少し、目標値への収束がより速やかに行われて
いる。また、同程度の帯域幅に設定してあるため、目標
値応答特性は全体としてほぼ同等の位置決め波形となっ
ているが、図３に示すように、本実施例の方が外乱抑制
能力は著しく向上していることが確認できる。
【００２５】このように、積分−比例微分型の補償方式
を用いたサーボ系の調整が容易で、制御装置の構成も簡
単であり、またサーボ系の高速化、高精度化及び外乱に
対する頑健さも向上したものとなっている。
を用いたサーボ系の調整が容易で、制御装置の構成も簡
単であり、またサーボ系の高速化、高精度化及び外乱に
対する頑健さも向上したものとなっている。
【００２６】［第２の実施例］上記実施例では、積分ゲ
インＨをパラメータαを用いて一意的に設定したが、こ
れを積極的に調整して所望の特性を得ることも可能であ
る。例えば、積分ゲインＨを（１）式で得られる値より
やや小さめに調整すると、図４に示すような位置決め応
答を得ることができる。この図４においても、点線は従
来構成によるもの、実線は第２の実施例によるものを示
している。
インＨをパラメータαを用いて一意的に設定したが、こ
れを積極的に調整して所望の特性を得ることも可能であ
る。例えば、積分ゲインＨを（１）式で得られる値より
やや小さめに調整すると、図４に示すような位置決め応
答を得ることができる。この図４においても、点線は従
来構成によるもの、実線は第２の実施例によるものを示
している。
【００２７】上記のように、積分ゲインＨを小さめに設
定したことで立ち上がりの特性を多少犠牲にしてはいる
が、図示のようにオーバシュートが無く、しかも減衰性
の優れた特性が得られる点は、機械系に存在する共振点
を励起しにくいという、本実施例の特徴を示すものであ
る。またこの特性は、例えば切削用の工作機械等のよう
にオーバシュートが許されない用途には極めて有用であ
る。
定したことで立ち上がりの特性を多少犠牲にしてはいる
が、図示のようにオーバシュートが無く、しかも減衰性
の優れた特性が得られる点は、機械系に存在する共振点
を励起しにくいという、本実施例の特徴を示すものであ
る。またこの特性は、例えば切削用の工作機械等のよう
にオーバシュートが許されない用途には極めて有用であ
る。
【００２８】ただし積分ゲインＨの調整には、上述のよ
うに立ち上がり特性とのトレードオフがあるため注意が
必要である。具体的には、式（１）において係数を２乃
至３の範囲で調整すれば、所望の特性を得ることができ
る。
うに立ち上がり特性とのトレードオフがあるため注意が
必要である。具体的には、式（１）において係数を２乃
至３の範囲で調整すれば、所望の特性を得ることができ
る。
【００２９】［第３の実施例］本発明は上記のように、
２重積分型制御対象に対するサーボ調整方法を意図した
ものではあるが、必ずしもこれに拘束されるものではな
い。例えば高周波域では１次遅れ等の要素が含まれてい
る場合でも、低周波の制御帯域で２重積分型と見做せる
制御対象については問題なく適用可能である。また、ロ
ボット（ＲＯＢＯＴ）マニピュレータのような複雑な動
特性を持つ対象に対しては、図５に示すがごとく、ある
種の非線形フィードバックを施すことにより、制御対象
の特性を２重積分型に変換できることが知られている。
したがって、予め図５に示すようなフィードバックを施
しておくことにより、本発明による調整方法をそのまま
適用することができる。
２重積分型制御対象に対するサーボ調整方法を意図した
ものではあるが、必ずしもこれに拘束されるものではな
い。例えば高周波域では１次遅れ等の要素が含まれてい
る場合でも、低周波の制御帯域で２重積分型と見做せる
制御対象については問題なく適用可能である。また、ロ
ボット（ＲＯＢＯＴ）マニピュレータのような複雑な動
特性を持つ対象に対しては、図５に示すがごとく、ある
種の非線形フィードバックを施すことにより、制御対象
の特性を２重積分型に変換できることが知られている。
したがって、予め図５に示すようなフィードバックを施
しておくことにより、本発明による調整方法をそのまま
適用することができる。
【００３０】このように、ロボットのような制御対象に
対し非線形フィードバックを施す本発明の第３の実施例
においても、上述の各実施例と同様の作用効果が得ら
れ、サーボ系の調整が容易で、装置の構成も簡単にな
り、かつ優れたサーボ系の制御が可能になる。
対し非線形フィードバックを施す本発明の第３の実施例
においても、上述の各実施例と同様の作用効果が得ら
れ、サーボ系の調整が容易で、装置の構成も簡単にな
り、かつ優れたサーボ系の制御が可能になる。
【００３１】［第４の実施例］前記第１の実施例で示し
たように、式（１）及び式（２）で与えられる調整則
は、式（３）の評価関数を最小化する最適解であるが、
現実には例えば制御対象のゲイン（利得）Ｋを正確には
求められない場合がある。また、様々な負荷条件により
そうした値が変動することもありうる。
たように、式（１）及び式（２）で与えられる調整則
は、式（３）の評価関数を最小化する最適解であるが、
現実には例えば制御対象のゲイン（利得）Ｋを正確には
求められない場合がある。また、様々な負荷条件により
そうした値が変動することもありうる。
【００３２】図６は、第１の実施例と同じ制御対象にお
いて、そのゲイン（利得）がノミナル値から２５％増加
した場合の位置決め応答波形を示したものである。図６
では実線がノミナル値の場合、点線がノミナル値からず
れた場合の波形であるが、後者では若干減衰性が劣化し
ているものの、ほぼ所望の特性が保たれている。従って
本発明によれば、制御対象の特性変動に対しても頑健な
制御系を構成できる。具体的には、式（２）右辺の係数
が１．５以上の値となる範囲、すなわち制御対象のゲイ
ン（利得）が３０％増加した値を最大値とする範囲内で
あれば、ほぼ所望の特性を得ることができる。
いて、そのゲイン（利得）がノミナル値から２５％増加
した場合の位置決め応答波形を示したものである。図６
では実線がノミナル値の場合、点線がノミナル値からず
れた場合の波形であるが、後者では若干減衰性が劣化し
ているものの、ほぼ所望の特性が保たれている。従って
本発明によれば、制御対象の特性変動に対しても頑健な
制御系を構成できる。具体的には、式（２）右辺の係数
が１．５以上の値となる範囲、すなわち制御対象のゲイ
ン（利得）が３０％増加した値を最大値とする範囲内で
あれば、ほぼ所望の特性を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、積
分−比例微分型補償方式を用いたサーボ系の調整を従来
から広く用いられてきた比例−比例積分型補償方式と同
様の手順で行うことができ、サーボ系の調整が容易で、
制御装置の構成も簡単になり、また積分−比例微分型補
償方式の持つ優れた外乱抑制能力を生かしたサーボ系を
簡単に構成でき、サーボ系の高速化、高精度化、及び外
乱に対する頑健さの向上を図ることができるという効果
が得られる。
分−比例微分型補償方式を用いたサーボ系の調整を従来
から広く用いられてきた比例−比例積分型補償方式と同
様の手順で行うことができ、サーボ系の調整が容易で、
制御装置の構成も簡単になり、また積分−比例微分型補
償方式の持つ優れた外乱抑制能力を生かしたサーボ系を
簡単に構成でき、サーボ系の高速化、高精度化、及び外
乱に対する頑健さの向上を図ることができるという効果
が得られる。
【図１】 本発明の第１の実施例によるサーボ制御装置
の構成を示すブロック線図。
の構成を示すブロック線図。
【図２】 本発明の第１の実施例における位置決め応答
を示す波形図。
を示す波形図。
【図３】 本発明の第１の実施例におけるトルク外乱抑
制能力を示す応答波形図。
制能力を示す応答波形図。
【図４】 本発明の第２の実施例における位置決め応答
を示す波形図。
を示す波形図。
【図５】 本発明の第３の実施例の構成を示すブロック
線図。
線図。
【図６】 本発明の第４の実施例における位置決め応答
を示す波形図。
を示す波形図。
【図７】 従来例の構成を示すブロック線図。
１ 制御対象 ７ 積分−比例微分型補償器
Claims (2)
- 【請求項１】 低周波域で略２重積分型の特性を持つ制
御対象に対し、制御偏差の積分値と該制御対象の出力で
ある被制御量及びその微分値にそれぞれ所定の係数を乗
じた値を加算することで制御入力を生成する積分−比例
微分型の補償方式のサーボ系の調整方法において、前記
被制御量の微分の帰還利得と被制御量の帰還利得との比
を、該被制御量の帰還利得と前記制御偏差の積分の利得
との比の略２倍乃至３倍に設定し、かつ、前記被制御量
の微分の帰還利得を、該被制御量の微分の帰還利得と被
制御量の帰還利得との比の１．５倍以上の値を制御対象
の利得で除した値に略等しく設定して調整することを特
徴とするサーボ系の調整方法。 - 【請求項２】 低周波域で略２重積分型の特性を持つ制
御対象に対し、制御偏差の積分値と該制御対象の出力で
ある被制御量及びその微分値にそれぞれ所定の係数を乗
じた値を加算することで制御入力を生成する積分−比例
微分型補償器を備え、前記被制御量の微分の帰還利得と
被制御量の帰還利得との比は、該被制御量の帰還利得と
前記制御偏差の積分の利得との比の略２倍乃至３倍に設
定し、かつ、前記被制御量の微分の帰還利得は、該被制
御量の微分の帰還利得と被制御量の帰還利得との比の
１．５倍以上の値を制御対象の利得で除した値に略等し
く設定したことを特徴とするサーボ制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7085425A JPH086603A (ja) | 1994-04-18 | 1995-04-11 | サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置 |
| US08/423,698 US5691614A (en) | 1994-04-18 | 1995-04-18 | Servo system adjusting method and servo control system |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7850794 | 1994-04-18 | ||
| JP6-78507 | 1994-04-18 | ||
| JP7085425A JPH086603A (ja) | 1994-04-18 | 1995-04-11 | サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH086603A true JPH086603A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=26419562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7085425A Pending JPH086603A (ja) | 1994-04-18 | 1995-04-11 | サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5691614A (ja) |
| JP (1) | JPH086603A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012086760A (ja) * | 2010-10-21 | 2012-05-10 | Nissan Motor Co Ltd | ハイブリッド車両の制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10021856A1 (de) * | 2000-05-05 | 2001-11-08 | Bayerische Motoren Werke Ag | Schaltungsanordnung zur Modifizierung eines Sollwertes |
| JP4459463B2 (ja) * | 2001-02-19 | 2010-04-28 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | アクチュエータの位置決め誤差補正方法 |
| GB2401441B (en) * | 2002-04-05 | 2005-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | Motor control device |
| US20030195643A1 (en) * | 2002-04-11 | 2003-10-16 | Knirck Jeffrey G. | Method and apparatus for acceleration limiting a position command for motion control |
| DE10246093C1 (de) * | 2002-10-02 | 2003-11-27 | Siemens Ag | Verfahren zur Dämpfung mechanischer Schwingungen von Achsen von Werkzeugmaschinen, Produktionsmaschinen oder Robotern |
| JP5457901B2 (ja) * | 2010-03-25 | 2014-04-02 | オークマ株式会社 | 位置制御装置 |
| CN105068543B (zh) * | 2015-08-11 | 2017-07-28 | 浙江工业大学 | 一种基于pid控制的背负型agv两轮同步方法 |
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| JPS62126401A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-08 | Omron Tateisi Electronics Co | 位置制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6464577A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-10 | Fanuc Ltd | Servomotor controller |
| JP2514669B2 (ja) * | 1987-10-14 | 1996-07-10 | ファナック株式会社 | サ―ボモ―タの制御方式 |
| WO1990007735A1 (en) * | 1988-12-23 | 1990-07-12 | Fanuc Ltd | Methods of detecting oscillation in the servo system and automatically adjusting the speed loop gain |
| JP2613937B2 (ja) * | 1989-01-30 | 1997-05-28 | 富士通株式会社 | サーボ回路 |
| IT1239482B (it) * | 1989-03-20 | 1993-11-03 | Hitachi Ltd | Apparecchiatura e procedimento per il controllo di processi per la regolazione di parametri operativi di un'unita' di controllo dell'apparecchiatura di controllo di processi |
| US4912386A (en) * | 1989-03-21 | 1990-03-27 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Balanced bridge feedback control system |
| US5394322A (en) * | 1990-07-16 | 1995-02-28 | The Foxboro Company | Self-tuning controller that extracts process model characteristics |
-
1995
- 1995-04-11 JP JP7085425A patent/JPH086603A/ja active Pending
- 1995-04-18 US US08/423,698 patent/US5691614A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5691614A (en) | 1997-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030902 |