JPH0962343A - Controller - Google Patents

Controller

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Publication number
JPH0962343A
JPH0962343A JP21506495A JP21506495A JPH0962343A JP H0962343 A JPH0962343 A JP H0962343A JP 21506495 A JP21506495 A JP 21506495A JP 21506495 A JP21506495 A JP 21506495A JP H0962343 A JPH0962343 A JP H0962343A
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JP
Japan
Prior art keywords
estimated
plant
abnormality
control device
state quantity
Prior art date
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Pending
Application number
JP21506495A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Minoru Takahashi
実 高橋
Mikio Kamoshita
幹雄 鴨下
Toshiyuki Ando
俊幸 安藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0962343A publication Critical patent/JPH0962343A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller which can detect various types of abnormality such as the overrun, overshoot, over-velocity, actuator abnormality, etc., of a plant (actuator) to be controlled without using directly the sensor output corresponding to every abnormality. SOLUTION: Two types of information are acquired when the current (i) applied to a plant P6 to be controlled and the position (ps) of the plant P6 are directly measured. These information are inputted to a complete dimension observer 7 and turned into the estimated quantity of state including the information on an estimated position αps, an estimated velocity α v and the estimated acceleration α adis via a state space equation and an output equation. The estimated quantity of state is inputted to an abnormality detection means 8, and the value of a single piece of information on the estimated quantity of state or the value of combination of plural pieces of information is compared with the prescribed value that is previously set. Thus various abnormality signals w1, w2... are outputted to show the presence or absence of the overrun, overshoot, etc.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、制御装置に関し、
より詳細には、リニアモータを使った光ディスクドライ
ブのシーク系の位置決めにも適用し得る制御装置に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device,
More specifically, the present invention relates to a control device that can be applied to positioning of a seek system of an optical disc drive using a linear motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術の制御装置の一例として、外乱
トルクオブザーバの出力を用いてアクチュエータの異常
を検知する方法がある(特開平6−284764号公
報、参照)。これは、モータ電流と回転速度とを外乱ト
ルクオブザーバに入力し外乱トルクを推定し、推定外乱
トルクをフィードバックすることにより外乱を抑圧して
いる。また、推定外乱トルクの値が許容外乱トルクの値
を越えたときに異常を検知して、モータに逆トルクを発
生させる電流命令を加えて、過負荷の回避動作をすばや
く行っている。
2. Description of the Related Art As an example of a conventional control device, there is a method of detecting an abnormality of an actuator by using an output of a disturbance torque observer (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-284764). This suppresses the disturbance by inputting the motor current and the rotation speed to a disturbance torque observer to estimate the disturbance torque and feeding back the estimated disturbance torque. Further, when the estimated disturbance torque value exceeds the allowable disturbance torque value, an abnormality is detected, and a current command for generating a reverse torque is added to the motor to quickly perform an overload avoidance operation.

【0003】上記従来例の場合、外乱による過負荷運転
の回避や、アクチュエータによって移動させられる対象
物の衝突をすばやく検出することはできるが、装置の異
常検知の判定基準に推定外乱トルクしか用いていないた
め、速度や位置の異常は検知できない。また、速度や位
置の異常検知の判断基準に速度センサや位置センサの出
力をそのまま用いることが最も一般的であるが、その場
合の異常検知精度や種類は、センサの精度や感度、セン
サの出力に含まれるノイズ及び取付けるセンサの数に依
存してしまう。
In the case of the above-mentioned conventional example, it is possible to avoid the overload operation due to the disturbance and to quickly detect the collision of the object moved by the actuator, but only the estimated disturbance torque is used as the criterion for the abnormality detection of the device. Since it does not exist, abnormalities in speed and position cannot be detected. In addition, it is most common to use the output of the speed sensor or position sensor as it is as the criterion for the abnormality detection of speed or position. In that case, the abnormality detection accuracy and type are the accuracy and sensitivity of the sensor, the output of the sensor Depends on the noise contained in and the number of attached sensors.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の問題点に鑑みてなされたもので、制御装置の各種の
異常を検知し、異常の検知出力によってプラントの動作
を抑制し、異常の検知出力によってプラントの操作量を
切換えるようにする制御装置において、速度センサや加
速度センサ出力をそのまま用いなくても高精度にオーバ
シュート、オーバラン、速度超過、アクチュエータ異
常、アクチュエータの設置異常といった各種の異常を検
知するようにした制御装置を提供することをその課題と
するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and detects various abnormalities of a control device and suppresses the operation of a plant by detecting output of the abnormalities. In the control device that switches the operation amount of the plant according to the detection output of the plant, various kinds of high accuracy such as overshoot, overrun, overspeed, actuator abnormality, actuator installation abnormality can be achieved without directly using the speed sensor or acceleration sensor output. It is an object of the present invention to provide a control device that detects an abnormality.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、制御
対象であるプラントと、目標位置等が入力され前記プラ
ントを制御するための操作量を出力するコントローラ
と、前記操作量と前記プラントを測定した状態量とが入
力され、プラントのノミナルモデルと外乱を含む推定状
態量を推定し出力する完全次元オブザーバとを有し、前
記プラントを測定した状態量と前記推定状態量をコント
ローラに入力し、前記プラントをフィードバック制御す
る制御装置において、前記完全次元オブザーバの出力に
よる推定状態量が入力され、該推定状態量中の一情報も
しくは複数の情報の組み合わせと所定の値とを比較して
前記プラントの各種異常を検知する異常検知手段を備
え、センサの精度が低かったり、センサが無く測定して
いない状態量があっても、高精度に各種の異常検知をす
るものである。
According to the invention of claim 1, a plant to be controlled, a controller for inputting a target position and the like and outputting an operation amount for controlling the plant, the operation amount and the plant. The state quantity measured is input, and has a full-dimensional observer that estimates and outputs the estimated state quantity including the nominal model of the plant and disturbance, and inputs the state quantity measured the plant and the estimated state quantity to the controller. Then, in the control device for feedback control of the plant, the estimated state quantity by the output of the complete dimension observer is input, and one information or a combination of a plurality of information in the estimated state quantity is compared with a predetermined value, and Equipped with abnormality detection means for detecting various abnormalities in the plant, the accuracy of the sensor is low, or there is a state quantity that is not measured because there is no sensor. , In which the various abnormality detection with high accuracy.

【0006】請求項2の発明は、請求項1において、前
記プラントの動作を抑制する制動手段を有し、前記異常
検知手段の出力によって前記制動手段を動作させる手段
を備え、機械的にプラントを安全で高性能に保つように
するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided braking means for suppressing the operation of the plant, and means for operating the braking means by the output of the abnormality detecting means is provided, and the plant is mechanically operated. It is intended to keep it safe and high performance.

【0007】請求項3の発明は、請求項1において、前
記異常検知手段の出力によって、コントローラからの操
作量を所定の値に切換える手段を備え、特別な機構を備
えること無く高精度な制御をするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided means for switching the operation amount from the controller to a predetermined value according to the output of the abnormality detecting means, and highly accurate control is possible without providing a special mechanism. To do.

【0008】請求項4の発明は、請求項1において、前
記プラント中のアクチュエータにリニアモータを使用
し、かつ、負荷重量変動の少ないものであり、前記プラ
ントを測定した状態量は電流センサと位置センサにより
測定したリニアモータの印加電流とリニアモータのキャ
レッジの位置であり、前記異常検知手段は、前記目標位
置を所定の値とし、前記完全次元オブザーバで推定する
推定位置が前記所定の値を越えたとき、オーバシュート
として検知し、高精度に位置決めをするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, a linear motor is used as an actuator in the plant and the load weight fluctuation is small, and the state quantity measured in the plant is a current sensor and a position. The applied current of the linear motor and the position of the carriage of the linear motor measured by the sensor, the abnormality detection means sets the target position to a predetermined value, and the estimated position estimated by the full dimensional observer exceeds the predetermined value. When this occurs, it is detected as an overshoot and the positioning is performed with high accuracy.

【0009】請求項5の発明は、請求項4において、前
記リニアモータのキャレッジの移動限界をあらわすリミ
ットセンサを有し、前記異常検知手段は、前記リミット
センサの位置を所定の値とし、前記完全次元オブザーバ
で推定する推定位置が前記所定の値を越えたときオーバ
ランとして検知し、高精度に位置決めをするものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, there is provided a limit sensor which indicates a movement limit of the carriage of the linear motor, and the abnormality detecting means sets the position of the limit sensor to a predetermined value, and the complete sensor is provided. When the estimated position estimated by the dimensional observer exceeds the predetermined value, it is detected as an overrun and positioning is performed with high accuracy.

【0010】請求項6の発明は、請求項4において、前
記異常検知手段は、前記完全次元オブザーバで推定する
推定速度が予め設定してある所定の値を越えたとき速度
超過として検知し、高精度に位置決めをするものであ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth aspect, when the estimated speed estimated by the perfect dimension observer exceeds a preset predetermined value, it is detected as an excessive speed, and The positioning is performed with high accuracy.

【0011】請求項7の発明は、請求項4において、前
記異常検知手段は、前記完全次元オブザーバで推定する
推定加速度外乱が予め設定してある所定の値を越えたと
きアクチュエータ異常として検知し、高精度に位置決め
をするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fourth aspect, the abnormality detection means detects an actuator abnormality when the estimated acceleration disturbance estimated by the full-dimensional observer exceeds a preset predetermined value, It positions with high precision.

【0012】請求項8の発明は、請求項4において、前
記異常検知手段は、前記目標位置と前記完全次元オブザ
ーバで推定する推定位置との偏差と、前記完全次元オブ
ザーバで推定する推定加速度外乱とが、各々予め設定し
てある所定の値を越えたときアクチュエータの設置異常
として検知し、高精度に位置決めをするものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the fourth aspect, the abnormality detecting means includes a deviation between the target position and an estimated position estimated by the full dimensional observer, and an estimated acceleration disturbance estimated by the full dimensional observer. However, when each exceeds a preset predetermined value, it is detected as an actuator installation abnormality and positioning is performed with high accuracy.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態を説
明するための制御装置のブロック線図である。目標値r
はコントローラK1に入力される。コントローラK1は
操作量uを出力し、操作量uは状態量xのプラントP2
に入力される。プラントP2はプラント出力yを出力
し、出力yはコントローラK1へ入力され、フィードバ
ック制御されている。また、操作量uとプラント出力y
は、外乱dも状態量として考えたプラントの状態量を推
定する完全次元オブザーバ3に入力され、完全次元オブ
ザーバ3は推定状態量αxを出力する。推定状態量αx
はコントローラK1へ入力され、フィードバック制御さ
れ、また、制御装置の各種異常を検知する異常検知手段
4に入力される。異常検知手段4では、推定状態量αx
もしくは推定状態量αxの組み合わせと所定の値を比較
して制御装置異常信号Wを出力する。なお、Wは、各種
異常信号ベクトルである。外乱も状態量として扱ったプ
ラントPの状態空間方程式と出力方程式を立てると、式
(1)、式(2)のようになる。
FIG. 1 is a block diagram of a control device for explaining an embodiment of the present invention. Target value r
Is input to the controller K1. The controller K1 outputs the operation amount u, and the operation amount u is the plant P2 of the state amount x.
Is input to The plant P2 outputs the plant output y, and the output y is input to the controller K1 and is feedback-controlled. In addition, manipulated variable u and plant output y
Is input to the full-dimensional observer 3 that estimates the state quantity of the plant in which the disturbance d is also considered as the state quantity, and the full-dimensional observer 3 outputs the estimated state quantity αx. Estimated state quantity αx
Is input to the controller K1, is feedback-controlled, and is input to the abnormality detecting means 4 for detecting various abnormalities of the control device. In the abnormality detection means 4, the estimated state quantity αx
Alternatively, the controller abnormality signal W is output by comparing the combination of the estimated state amount αx with a predetermined value. Note that W is various abnormal signal vectors. When the state space equation and the output equation of the plant P in which the disturbance is also treated as the state quantity are established, the equations (1) and (2) are obtained.

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】次いで、完全次元オブザーバでの状態空間
方程式と出力方程式を立てると、式(3)、式(4)の
ようになる。
Next, when the state space equation and the output equation in the full dimensional observer are established, the equations (3) and (4) are obtained.

【0016】[0016]

【数2】 [Equation 2]

【0017】図2は、プラントの具体例を示す図で、推
力定数Kf、負荷重量Mのリニアモータを使い、プラン
トの状態量を測定するセンサが電流センサ15とリニア
位置センサ14とリミットセンサ16であり、負荷重量
の変化しない位置決め制御装置である。リニアモータの
キャレッジ11は、電流駆動アンプ13から電流が供給
されているボイスコイルモータ12によって駆動され
る。キャレッジ11の位置はリニア位置センサ14によ
って検出され、モータ駆動電流は電流センサ15によっ
て検出され、リミットセンサ16はキャレッジ11の移
動限界を示す。
FIG. 2 is a diagram showing a concrete example of a plant. A linear motor having a thrust constant Kf and a load weight M is used, and the sensors for measuring the state quantity of the plant are a current sensor 15, a linear position sensor 14, and a limit sensor 16. Is a positioning control device in which the load weight does not change. The carriage 11 of the linear motor is driven by the voice coil motor 12 to which current is supplied from the current drive amplifier 13. The position of the carriage 11 is detected by the linear position sensor 14, the motor drive current is detected by the current sensor 15, and the limit sensor 16 indicates the movement limit of the carriage 11.

【0018】図3は、前記図2の制御装置のブロック線
図である。目標値psrはコントローラK5に入力され
るとコントローラK5は電流iを出力し、電流iは状態
量が位置psと速度vであるプラントP6に入力され
る。そして、プラントP6の位置出力psはリニア位置
センサ14によって検出され、コントローラK5に入力
され、装置はフィードバック制御される。また、電流i
と位置出力psは、加速度外乱adisも状態量として考え
たプラントの状態量を推定する完全次元オブザーバ7に
入力され、推定状態量αps(推定位置)、αv(推定
速度)、αadis(推定加速度外乱)を出力する。推定状
態量αps、αv、αadisもコントローラK5に入力さ
れ、装置をフィードバック制御し、かつ、制御装置の各
種の異常を検知する異常検知手段8に入力される。
FIG. 3 is a block diagram of the control device shown in FIG. When the target value psr is input to the controller K5, the controller K5 outputs the current i, and the current i is input to the plant P6 whose state quantity is the position ps and the speed v. Then, the position output ps of the plant P6 is detected by the linear position sensor 14 and input to the controller K5, and the device is feedback-controlled. Also, the current i
And the position output ps are input to the full-dimensional observer 7 that estimates the state quantity of the plant, which also considers the acceleration disturbance adis as the state quantity, and the estimated state quantity αps (estimated position), αv (estimated speed), αadis (estimated acceleration disturbance). ) Is output. The estimated state quantities αps, αv, and αadis are also input to the controller K5, and are fed to the abnormality detection means 8 which feedback-controls the device and detects various abnormalities of the control device.

【0019】このように本発明では、プラントの状態量
と外乱を含めた推定状態量を推定する完全次元オブザー
バ7を用いている。この完全次元オブザーバ7では、セ
ンサで検出された値(例えば、電流と位置)により、オ
ブザーバ内部で、状態量である速度、位置、加速度外乱
を推定している。これにより、センサでは測定していな
い加速度外乱、速度を検出(推定)できることになる。
また、位置センサの精度が低い場合であっても、測定値
をそのまま使わずに位置の値も推定しているため精度の
高い位置信号が得られる。これら全ての状態量を異常検
知に用いて、各種の装置異常を検知する。
As described above, the present invention uses the full-dimensional observer 7 for estimating the estimated state quantity including the state quantity of the plant and the disturbance. In this full-dimensional observer 7, speed, position, and acceleration disturbances that are state quantities are estimated inside the observer based on the values (for example, current and position) detected by the sensor. As a result, it is possible to detect (estimate) acceleration disturbance and velocity that are not measured by the sensor.
Further, even when the position sensor has low accuracy, a highly accurate position signal can be obtained because the position value is estimated without directly using the measured value. All of these state quantities are used for abnormality detection to detect various apparatus abnormalities.

【0020】つまり、異常検知手段8では、推定位置α
psが目標位置psrを越えていたときオーバシュート
の異常信号w1を、推定位置αpsがリミットセンサの
設定位置を越えていたときオーバランの異常信号w2
を、推定速度αvが設定速度を越えていたとき速度超過
の異常信号w3を、推定加速度外乱|αadis|が設定し
た加速度外乱を越えていたときアクチュエータの異常信
号w4を、目標位置psrと推定位置αpsの偏差と推
定加速度外乱|αadis|が共に、各々の設定値を越えて
いたときアクチュエータの設置の異常信号w5を出力す
る。W={w1,w2,w3,w4,w5}
That is, in the abnormality detecting means 8, the estimated position α
Abnormal signal w1 of overshoot when ps exceeds the target position psr, and abnormal signal w2 of overrun when estimated position αps exceeds the setting position of the limit sensor.
When the estimated speed αv exceeds the set speed, the abnormal signal w3 of excess speed is calculated. When the estimated acceleration disturbance | αadis | exceeds the set acceleration disturbance, the abnormal signal w4 of the actuator is calculated as the target position psr and the estimated position. When both the deviation of αps and the estimated acceleration disturbance | αadis | exceed the respective set values, the actuator installation abnormality signal w5 is output. W = {w1, w2, w3, w4, w5}

【0021】加速度外乱は定常的であると考えて、加速
度外乱adisを含めたプラントP6の状態空間方程式と出
力方程式を立てると式(5)、式(6)のようになる。
Considering that the acceleration disturbance is stationary, the state space equation and the output equation of the plant P6 including the acceleration disturbance adis are set up as shown in equations (5) and (6).

【0022】[0022]

【数3】 (Equation 3)

【0023】次いで、完全次元オブザーバの状態空間方
程式と出力方程式を立てると式(7)、式(8)のよう
になる。
Next, when the state space equation and the output equation of the full dimensional observer are established, the equations (7) and (8) are obtained.

【0024】[0024]

【数4】 (Equation 4)

【0025】図4は、本発明の他の実施の形態を説明す
るためのブロック線図で、前記図3のブロック線図に、
異常検知手段8の異常信号w1〜w5が入力され、プラ
ントP6に取付けられたブレーキを動作させるブレーキ
動作手段9を設けたものである。
FIG. 4 is a block diagram for explaining another embodiment of the present invention. In the block diagram of FIG.
Brake operation means 9 for operating the brakes attached to the plant P6 by receiving the abnormality signals w1 to w5 of the abnormality detection means 8 is provided.

【0026】図5は、ブレーキ動作を説明するためのフ
ローチャート図で、以下図5のフローチャートを説明す
る。まず、ステップS1で異常信号w1,w2,w3,
w4,w5を読み込む、次いで、ステップS2でw2,
w3,w4,w5の何れかに出力があるときはステップ
S4に進み、危険防止のためブレーキを動作させる。ま
た、ステップS2でw2,w3,w4,w5の何れも出
力が無い場合、ステップS3に進みw1が出力されかつ
αv≠0の場合、ステップS4に進みブレーキを動作さ
せオーバシュートを防ぐ。
FIG. 5 is a flow chart for explaining the braking operation, and the flow chart of FIG. 5 will be described below. First, in step S1, the abnormal signals w1, w2, w3
w4, w5 are read, and then w2 in step S2
When there is an output in any of w3, w4, and w5, the process proceeds to step S4, and the brake is operated to prevent danger. When none of w2, w3, w4, and w5 is output in step S2, the process proceeds to step S3, w1 is output, and when αv ≠ 0, the process proceeds to step S4 to operate the brake to prevent overshoot.

【0027】図6は、時間t1で外乱が発生した(装置
が傾いた)場合の図4の構成による装置と従来の装置と
のプラント(アクチュエータ)の位置変化を示した図で
ある。外乱オブザーバの無い従来の制御の場合、目標位
置と現在位置との偏差は増加していくいっぽうである。
また、外乱オブザーバを付加した場合であってもアクチ
ュエータに電流を流して平行状態を保とうとする場合
は、アクチュエータに流せる電流は限界があるため、限
界を越えるとアクチュエータは動いてしまう。本発明で
は、推定外乱から電流の限界を越えるようであれば、ブ
レーキを動作させ機械的にアクチュエータ動作を抑制す
るため、図6に示したようにほぼ一定のある位置偏差を
保ってアクチュエータは停止する。
FIG. 6 is a diagram showing a positional change of the plant (actuator) between the device having the configuration of FIG. 4 and the conventional device when a disturbance occurs (the device is tilted) at time t 1 . In the case of the conventional control without the disturbance observer, the deviation between the target position and the current position seems to increase.
Further, even if a disturbance observer is added, when current is passed through the actuator to maintain the parallel state, there is a limit to the current that can be passed through the actuator, and if the limit is exceeded, the actuator will move. In the present invention, if the current limit is exceeded due to the estimated disturbance, the brake is operated to mechanically suppress the actuator operation. Therefore, as shown in FIG. 6, the actuator is stopped while maintaining a substantially constant position deviation. To do.

【0028】図7は、本発明の更に他の実施の形態を説
明するためのブロック線図で、前記図3のブロック線図
に、異常検知手段8の異常信号w1〜w5が入力され操
作量を制御する操作量制御手段10を設けたものであ
る。図8は、上記操作量制御手段10の動作を説明する
フローチャート図で、以下図8を説明する。まず、ステ
ップS6で異常信号w1,w2,w3,w4,w5を読
み込む、次いでステップS7でw1,w2のどちらかに
出力がある場合ステップS8に進み逆転電流指令を与え
てオーバシュートを抑え、オーバランを防ぐ。また、ス
テップS7でw1,w2のどちらにも出力が無い場合ス
テップS9に進みw3,w4,w5の何れかに出力があ
る場合ステップS10において危険防止のため電流指令
値を0とする。
FIG. 7 is a block diagram for explaining still another embodiment of the present invention. In the block diagram of FIG. 3, the abnormality signals w1 to w5 of the abnormality detecting means 8 are inputted and the manipulated variables are inputted. The operation amount control means 10 for controlling the is provided. FIG. 8 is a flow chart for explaining the operation of the manipulated variable control means 10, which will be described below. First, in step S6, the abnormal signals w1, w2, w3, w4, and w5 are read, then in step S7, if there is an output in either w1 or w2, the process proceeds to step S8, in which a reverse current command is given to suppress overshoot and overrun. prevent. Further, if there is no output to either w1 or w2 in step S7, the process proceeds to step S9, and if there is an output to any of w3, w4, and w5, the current command value is set to 0 in order to prevent danger in step S10.

【0029】図9は、図7での実施の形態による目標位
置psrへの位置決め動作を示す図である。プラントを
位置0から目標位置psrに位置決めするとき、従来の
場合、コントローラK5のゲインが大きいと、オーバシ
ュートが発生するが、本発明では、このオーバシュート
が発生すると、w1が出力され、逆方向の電流がアクチ
ュエータに加えられるため、オーバシュートが従来に比
べ低く抑えられている。
FIG. 9 is a diagram showing a positioning operation to the target position psr according to the embodiment shown in FIG. When the plant is positioned from the position 0 to the target position psr, in the conventional case, when the gain of the controller K5 is large, an overshoot occurs, but in the present invention, when this overshoot occurs, w1 is output and the reverse direction is output. Since the current is applied to the actuator, the overshoot is suppressed lower than before.

【0030】図10は、図1のブロック線図と図2のプ
ラントで示される、アクチュエータがリニアモータで、
プラントの状態量を測定するセンサが電流センサとリニ
ア位置センサとリミットセンサで、負荷重量の変化しな
い位置決め制御装置の異常検出手段4の動作を説明する
フローチャート図である。以下、図10を説明する。ま
ず、ステップS11で推定状態量αps,αv,αadis
を読み込む。次いで、ステップS12で推定位置αps
が目標位置psrを越えていたときステップS13にお
いて、オーバシュートの異常信号w1を出力する。次い
で、ステップS14で推定位置αpsが設定位置を越え
ていたときステップS15において、オーバランの異常
信号w2を出力する。次いで、ステップS16で推定速
度αvが設定速度を越えていたときステップS17にお
いて、速度超過の異常信号w3を出力する。次いで、ス
テップS18で推定加速度|αadis|が設定した加速度
外乱を越えていたときステップS19において、アクチ
ュエータの異常信号w4を出力する。次いで、ステップ
S20で目標位置psrと推定位置αpsの偏差と推定
加速度|αadis|が共に、各々の設定値を越えていたと
きステップS21でアクチュエータの設置の異常信号w
5を出力する。
FIG. 10 shows the block diagram of FIG. 1 and the plant of FIG. 2, in which the actuator is a linear motor,
It is a flowchart figure explaining the operation | movement of the abnormality detection means 4 of the positioning control apparatus with which the sensor which measures the state quantity of a plant is a current sensor, a linear position sensor, and a limit sensor, and a load weight does not change. Hereinafter, FIG. 10 will be described. First, in step S11, estimated state quantities αps, αv, αadis
Read. Then, in step S12, the estimated position αps
Is above the target position psr, an overshoot abnormality signal w1 is output in step S13. Next, when the estimated position αps exceeds the set position in step S14, the abnormal signal w2 of overrun is output in step S15. Next, when the estimated speed αv exceeds the set speed in step S16, an overspeed abnormal signal w3 is output in step S17. Next, when the estimated acceleration | αadis | exceeds the set acceleration disturbance in step S18, the actuator abnormality signal w4 is output in step S19. Next, in step S20, when the deviation between the target position psr and the estimated position αps and the estimated acceleration | αadis | both exceed their respective set values, in step S21 the actuator installation error signal w
5 is output.

【0031】[0031]

【発明の効果】【The invention's effect】

請求項1に対応する効果:請求項1の制御装置では、測
定したプラントの状態量を使い、測定していないものを
含むプラントの状態量と外乱を完全次元オブザーバで推
定し、フィードバックすることにより外乱を抑圧すると
ともに、その推定状態量を装置の異常検知に用いること
によって、制御装置の各種の異常を検知できる。また、
推定状態量を用いるため、センサの精度が低かったり、
センサが無く直接測定できない場合であっても、高精度
な異常検知ができる。
Effect corresponding to claim 1: In the control device of claim 1, the measured state quantity of the plant is used, and the state quantity and disturbance of the plant including those not measured are estimated by the full-dimensional observer and fed back. Various disturbances of the control device can be detected by suppressing the disturbance and using the estimated state quantity for detecting the abnormality of the device. Also,
Since the estimated state quantity is used, the accuracy of the sensor is low,
Even if there is no sensor and direct measurement is not possible, highly accurate abnormality detection can be performed.

【0032】請求項2に対応する効果:請求項2の制御
装置は、請求項1の効果に加えて、異常検知手段の出力
でプラントの動作を機械的に抑制することによって、ア
クチュエータに過負荷をかけずに安全で高精度に保つこ
とができる。
Effect corresponding to claim 2: In addition to the effect of claim 1, the control device of claim 2 overloads the actuator by mechanically suppressing the operation of the plant by the output of the abnormality detecting means. It is possible to keep it safe and highly accurate without applying.

【0033】請求項3に対応する効果:請求項3の制御
装置は、請求項1の効果に加えて、異常検知手段の出力
で操作量を切換ることによって、特別な機構を備えるこ
と無く、安価で安全で高精度な制御ができる。
Effect corresponding to claim 3: In addition to the effect of claim 1, the control device of claim 3 switches the operation amount by the output of the abnormality detection means, thereby providing no special mechanism. Inexpensive, safe and highly accurate control is possible.

【0034】請求項4に対応する効果:請求項4の制御
装置は、請求項1の効果に加えて、推定位置を用いるこ
とによって、高精度なオーバシュート検知ができる。
Effect corresponding to claim 4: In addition to the effect of claim 1, the control device of claim 4 can perform highly accurate overshoot detection by using the estimated position.

【0035】請求項5に対応する効果:請求項5の制御
装置は、請求項4の効果に加えて、推定位置を用いるこ
とによって、高精度なオーバラン検知ができる。
Effect corresponding to claim 5: In addition to the effect of claim 4, the control device of claim 5 can perform highly accurate overrun detection by using the estimated position.

【0036】請求項6に対応する効果:請求項6の制御
装置は、請求項4の効果に加えて、推定速度を用いるこ
とによって、速度センサが無くても高精度な速度超過検
知ができる。
Effect corresponding to claim 6: In addition to the effect of claim 4, the control device of claim 6 can use the estimated speed to perform highly accurate overspeed detection without a speed sensor.

【0037】請求項7に対応する効果:請求項7の制御
装置は、請求項4の効果に加えて、推定加速度外乱を用
いることによって、アクチュエータの異常検知ができ
る。
Effect corresponding to claim 7: In addition to the effect of claim 4, the control device of claim 7 can detect the abnormality of the actuator by using the estimated acceleration disturbance.

【0038】請求項8に対応する効果:請求項8の制御
装置は、請求項4の効果に加えて、推定状態量を組み合
わせることによって、アクチュエータの設置異常検知が
できる。
Effect corresponding to claim 8: In addition to the effect of claim 4, the control device of claim 8 can detect the installation abnormality of the actuator by combining the estimated state quantity.

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

【図1】 本発明の実施の形態を説明するための制御装
置のブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram of a control device for explaining an embodiment of the present invention.

【図2】 制御するプラントの具体例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a specific example of a plant to be controlled.

【図3】 図2の制御装置のブロック線図である。FIG. 3 is a block diagram of the control device of FIG.

【図4】 本発明の他の実施の形態を説明するためのブ
ロック線図である。
FIG. 4 is a block diagram for explaining another embodiment of the present invention.

【図5】 図4においてのブレーキ動作を説明するため
のフローチャート図である。
FIG. 5 is a flow chart diagram for explaining a brake operation in FIG.

【図6】 時間t1で外乱が発生した(装置が傾いた)
場合の図4の構成による装置と従来の装置とのアクチュ
エータの位置変化を示した図である。
6] Disturbance occurred at time t 1 (device tilted)
FIG. 9 is a diagram showing a change in position of an actuator between the device having the configuration of FIG.

【図7】 本発明の更に他の実施の形態を説明するため
のブロック線図である。
FIG. 7 is a block diagram for explaining still another embodiment of the present invention.

【図8】 図7においての操作量制御手段10の動作を
説明するフローチャート図である。
8 is a flow chart for explaining the operation of the manipulated variable control means 10 in FIG.

【図9】 図7での実施の形態による目標位置psrへ
の位置決め動作を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a positioning operation to a target position psr according to the embodiment in FIG.

【図10】 図1のブロック線図と図2のプラントで示
される、負荷重量の変化しない位置決め制御装置の異常
検出手段4の動作を説明するフローチャート図である。
10 is a flowchart illustrating the operation of the abnormality detecting means 4 of the positioning control device in which the load weight does not change, which is shown in the block diagram of FIG. 1 and the plant of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,5…コントローラK、2,6…プラントP、3,7
…完全次元オブザーバ、4,8…異常検知手段、9…ブ
レーキ動作手段、10…操作量制御手段、11…キャレ
ッジ、12…ボイスコイルモータ、13…駆動アンプ、
14…位置センサ、15…電流センサ、16…リミット
センサ。
1, 5 ... Controller K, 2, 6 ... Plant P, 3, 7
... perfect dimensional observer, 4, 8 ... abnormality detecting means, 9 ... brake operating means, 10 ... manipulated variable control means, 11 ... carriage, 12 ... voice coil motor, 13 ... drive amplifier,
14 ... Position sensor, 15 ... Current sensor, 16 ... Limit sensor.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象であるプラントと、目標位置等
が入力され前記プラントを制御するための操作量を出力
するコントローラと、前記操作量と前記プラントを測定
した状態量とが入力され、プラントのノミナルモデルと
外乱を含む推定状態量を推定し出力する完全次元オブザ
ーバとを有し、前記プラントを測定した状態量と前記推
定状態量をコントローラに入力し、前記プラントをフィ
ードバック制御する制御装置において、前記完全次元オ
ブザーバの出力による推定状態量が入力され、該推定状
態量中の一情報もしくは複数の情報の組み合わせと所定
の値とを比較して前記プラントの各種異常を検知する異
常検知手段を備えたことを特徴とする制御装置。
1. A plant to be controlled, a controller that inputs a target position and the like and outputs a manipulated variable for controlling the plant, a manipulated variable and a state quantity measured for the plant are input, and the plant In a controller that has a full-dimensional observer that estimates and outputs an estimated state quantity including a nominal model and disturbance, inputs the state quantity measured for the plant and the estimated state quantity to a controller, and feedback-controls the plant. An abnormality detection means for detecting various abnormalities of the plant by inputting an estimated state quantity by the output of the full-dimensional observer and comparing one information or a combination of a plurality of information in the estimated state quantity with a predetermined value. A control device characterized by being provided.
【請求項2】 前記プラントの動作を抑制する制動手段
を有し、前記異常検知手段の出力によって前記制動手段
を動作させる手段を備えたことを特徴とする請求項1に
記載の制御装置。
2. The control device according to claim 1, further comprising a braking unit that suppresses an operation of the plant, and a unit that operates the braking unit according to an output of the abnormality detecting unit.
【請求項3】 前記異常検知手段の出力によって、コン
トローラからの操作量を所定の値に切換える手段を備え
たことを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
3. The control device according to claim 1, further comprising means for switching the operation amount from the controller to a predetermined value according to the output of the abnormality detecting means.
【請求項4】 前記プラント中のアクチュエータにリニ
アモータを使用し、かつ、負荷重量変動の少ないもので
あり、前記プラントを測定した状態量は電流センサと位
置センサにより測定したリニアモータの印加電流とリニ
アモータのキャレッジの位置であり、前記異常検知手段
は、前記目標位置を所定の値とし、前記完全次元オブザ
ーバで推定する推定位置が前記所定の値を越えたとき、
オーバシュートとして検知することを特徴とする請求項
1に記載の制御装置。
4. A linear motor is used as an actuator in the plant, and the load weight fluctuation is small, and the state quantity measured in the plant is an applied current of the linear motor measured by a current sensor and a position sensor. The position of the carriage of the linear motor, the abnormality detection means, the target position is a predetermined value, when the estimated position estimated by the perfect dimension observer exceeds the predetermined value,
The control device according to claim 1, wherein the control device detects an overshoot.
【請求項5】 前記リニアモータのキャレッジの移動限
界をあらわすリミットセンサを有し、前記異常検知手段
は、前記リミットセンサの位置を所定の値とし、前記完
全次元オブザーバで推定する推定位置が前記所定の値を
越えたときオーバランとして検知することを特徴とする
請求項4に記載の制御装置。
5. A limit sensor for indicating the movement limit of the carriage of the linear motor is provided, and the abnormality detection means sets the position of the limit sensor to a predetermined value, and the estimated position estimated by the full dimensional observer is the predetermined position. 5. The control device according to claim 4, wherein when it exceeds the value of, the overrun is detected.
【請求項6】 前記異常検知手段は、前記完全次元オブ
ザーバで推定する推定速度が予め設定してある所定の値
を越えたとき速度超過として検知することを特徴とする
請求項4に記載の制御装置。
6. The control according to claim 4, wherein the abnormality detecting means detects an excess speed when the estimated speed estimated by the full-dimensional observer exceeds a preset predetermined value. apparatus.
【請求項7】 前記異常検知手段は、前記完全次元オブ
ザーバで推定する推定加速度外乱が予め設定してある所
定の値を越えたときアクチュエータ異常として検知する
ことを特徴とする請求項4に記載の制御装置。
7. The abnormality detecting means detects an actuator abnormality when an estimated acceleration disturbance estimated by the full dimension observer exceeds a preset predetermined value. Control device.
【請求項8】 前記異常検知手段は、前記目標位置と前
記完全次元オブザーバで推定する推定位置との偏差と、
前記完全次元オブザーバで推定する推定加速度外乱と
が、各々予め設定してある所定の値を越えたときアクチ
ュエータの設置異常として検知することを特徴とする請
求項4に記載の制御装置。
8. The anomaly detection means includes a deviation between the target position and an estimated position estimated by the full-dimensional observer,
The control device according to claim 4, wherein when the estimated acceleration disturbance estimated by the full-dimensional observer exceeds a preset predetermined value, it is detected as an actuator installation abnormality.
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