JPH11175163A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
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- JPH11175163A JPH11175163A JP9343314A JP34331497A JPH11175163A JP H11175163 A JPH11175163 A JP H11175163A JP 9343314 A JP9343314 A JP 9343314A JP 34331497 A JP34331497 A JP 34331497A JP H11175163 A JPH11175163 A JP H11175163A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 目標物の位置誤差の極性が長時間変化しない
ような大きいステップ状の誤差入力に対してもオーバー
シュート量を最小限に抑えるとともに、制御位置が目標
位置へ達するまでの収束時間を短縮できるような位置制
御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 位置制御装置の２型位置補償器２に、位
置補償積分利得出力手段４の利得ω1を、ω1＝（１−｜
ｓｅ｜）ω10 に従って制御する位置補償積分利得制御
手段８を設け、位置誤差ｅに応じて２型位置補償器２の
伝達特性を適正に制御するようにした。
ような大きいステップ状の誤差入力に対してもオーバー
シュート量を最小限に抑えるとともに、制御位置が目標
位置へ達するまでの収束時間を短縮できるような位置制
御装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 位置制御装置の２型位置補償器２に、位
置補償積分利得出力手段４の利得ω1を、ω1＝（１−｜
ｓｅ｜）ω10 に従って制御する位置補償積分利得制御
手段８を設け、位置誤差ｅに応じて２型位置補償器２の
伝達特性を適正に制御するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、衛星通信用アン
テナ等を人工衛星等の対象物の方向に指向させる駆動制
御システムに用いられる位置制御装置に関するものであ
る。
テナ等を人工衛星等の対象物の方向に指向させる駆動制
御システムに用いられる位置制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ロケットや人工衛星を追尾するためのア
ンテナや、天体観測用の大型望遠鏡等の指向方向を目標
位置に追従させるための制御装置の一例としては、図５
のブロック図に示すようなアンテナの位置制御装置があ
る。これは、制御対象であるアンテナを所定の位置に指
向させるための位置指令信号と上記アンテナの実際の位
置信号及び速度信号とに基づいて、アンテナを駆動させ
るサーボモータの駆動電流を演算し、上記アンテナを目
標位置へ素早く正確に追従させるもので、位置帰還ルー
プと二重の速度帰還ループとを備えている。この位置制
御装置は、位置誤差演算器２１によって，外部から入力
される位置指令信号ｘ0とアンテナ駆動機構２２に備え
られた位置検出器２３から帰還されるアンテナの位置信
号ｘとの差（位置誤差ｅ）を求め、位置補償器２４によ
って，上記位置誤差ｅに所定の伝達特性を与える位置補
償を行い、上記位置補償器２４の出力を第１の速度指令
信号ｖ1として上記二重の速度帰還ループに出力する。
そして、速度誤差演算器２５によって，上記第１の速度
指令信号ｖ1とサーボモータ２６に備えられた速度検出
器２７から帰還される速度信号ｖとの差（速度誤差）を
求め、速度補償器２８によって、上記速度誤差に対して
ＰＩ補償を行い、上記位置補償器２８の出力を第２の速
度指令信号ｖ2として速度誤差演算器２９に出力する。
次に、速度誤差演算器２９によって，上記第２の速度指
令信号ｖ2と上記速度信号ｖから速度誤差を求め、速度
補償器３０によって，上記速度誤差に対して更にＰ補償
を行い、駆動信号として駆動増幅器３１に出力する。上
記駆動増幅器３１は、入力された上記駆動信号に基づい
てサーボモータ２６に供給する電流を制御し、アンテナ
駆動機構２２を駆動する。なお、以下の説明において、
位置誤差ｅを求める位置誤差演算器２１と、上記位置誤
差ｅに所定の伝達特性を与える位置補償器２４とを位置
制御装置の位置補償部とする。
ンテナや、天体観測用の大型望遠鏡等の指向方向を目標
位置に追従させるための制御装置の一例としては、図５
のブロック図に示すようなアンテナの位置制御装置があ
る。これは、制御対象であるアンテナを所定の位置に指
向させるための位置指令信号と上記アンテナの実際の位
置信号及び速度信号とに基づいて、アンテナを駆動させ
るサーボモータの駆動電流を演算し、上記アンテナを目
標位置へ素早く正確に追従させるもので、位置帰還ルー
プと二重の速度帰還ループとを備えている。この位置制
御装置は、位置誤差演算器２１によって，外部から入力
される位置指令信号ｘ0とアンテナ駆動機構２２に備え
られた位置検出器２３から帰還されるアンテナの位置信
号ｘとの差（位置誤差ｅ）を求め、位置補償器２４によ
って，上記位置誤差ｅに所定の伝達特性を与える位置補
償を行い、上記位置補償器２４の出力を第１の速度指令
信号ｖ1として上記二重の速度帰還ループに出力する。
そして、速度誤差演算器２５によって，上記第１の速度
指令信号ｖ1とサーボモータ２６に備えられた速度検出
器２７から帰還される速度信号ｖとの差（速度誤差）を
求め、速度補償器２８によって、上記速度誤差に対して
ＰＩ補償を行い、上記位置補償器２８の出力を第２の速
度指令信号ｖ2として速度誤差演算器２９に出力する。
次に、速度誤差演算器２９によって，上記第２の速度指
令信号ｖ2と上記速度信号ｖから速度誤差を求め、速度
補償器３０によって，上記速度誤差に対して更にＰ補償
を行い、駆動信号として駆動増幅器３１に出力する。上
記駆動増幅器３１は、入力された上記駆動信号に基づい
てサーボモータ２６に供給する電流を制御し、アンテナ
駆動機構２２を駆動する。なお、以下の説明において、
位置誤差ｅを求める位置誤差演算器２１と、上記位置誤
差ｅに所定の伝達特性を与える位置補償器２４とを位置
制御装置の位置補償部とする。
【０００３】ところで、上述したようなアンテナ等の位
置制御装置に用いられる位置補償器としては、定常速度
偏差は持つが定常位置偏差を持たない１型補償器と、定
常加速偏差は持つが定常速度偏差を持たない２型補償器
とがあり、その目標物（ロケット等）及び制御対象（ア
ンテナ等）によって１型補償器または２型補償器が採用
される。具体的には、上記１型補償器は、上述した位置
誤差ｅに対して位置ループゲインωcを乗じるもので、
上記２型補償器は、位置誤差ｅに対して位置ループゲイ
ンωc（ｓ＋ω1）／ｓを乗ずるものである。ロケットや
天体等は刻々とその位置及び速度を変化させているの
で、上記１型補償器を備えた位置制御装置では目標物を
正確に追尾することが困難であるため、速度偏差を持つ
目標物の追尾には、通常上記２型補償器を備えた位置制
御装置が用いられている。
置制御装置に用いられる位置補償器としては、定常速度
偏差は持つが定常位置偏差を持たない１型補償器と、定
常加速偏差は持つが定常速度偏差を持たない２型補償器
とがあり、その目標物（ロケット等）及び制御対象（ア
ンテナ等）によって１型補償器または２型補償器が採用
される。具体的には、上記１型補償器は、上述した位置
誤差ｅに対して位置ループゲインωcを乗じるもので、
上記２型補償器は、位置誤差ｅに対して位置ループゲイ
ンωc（ｓ＋ω1）／ｓを乗ずるものである。ロケットや
天体等は刻々とその位置及び速度を変化させているの
で、上記１型補償器を備えた位置制御装置では目標物を
正確に追尾することが困難であるため、速度偏差を持つ
目標物の追尾には、通常上記２型補償器を備えた位置制
御装置が用いられている。
【０００４】図６は、一般的に用いられる従来の位置制
御装置の位置補償部の構成を示す機能ブロック図で、１
は位置誤差演算器、２は２型位置補償器である。２型位
置補償器２は、位置補償利得出力手段３と、位置補償積
分利得出力手段４と、位置補償飽和積分器５と、加算器
６と、速度飽和器７とを備えている。位置誤差演算器１
の出力である位置誤差ｅは、上記位置補償利得出力手段
３によりゲインωcが乗じられた後、位置補償積分利得
出力手段４と加算器６とに出力される。位置補償積分利
得出力手段４は、上記出力ωc・ｅにさらにゲインω1を
乗じ、積分した値の最大値を予め設定された飽和値によ
り制限する機能を有する積分器である位置補償飽和積分
器５において積分され加算器６に出力される。この積分
値は、加算器６で位置補償飽和積分器３の出力と加算さ
れ、速度操作量として速度飽和器７に送られる。上記速
度操作量は、速度飽和器７において、飽和値により制限
された速度操作量として出力される。なお、上記位置補
償積分利得出力手段４の利得ω1は、定数として与えら
れる（ω1＝ω10）。
御装置の位置補償部の構成を示す機能ブロック図で、１
は位置誤差演算器、２は２型位置補償器である。２型位
置補償器２は、位置補償利得出力手段３と、位置補償積
分利得出力手段４と、位置補償飽和積分器５と、加算器
６と、速度飽和器７とを備えている。位置誤差演算器１
の出力である位置誤差ｅは、上記位置補償利得出力手段
３によりゲインωcが乗じられた後、位置補償積分利得
出力手段４と加算器６とに出力される。位置補償積分利
得出力手段４は、上記出力ωc・ｅにさらにゲインω1を
乗じ、積分した値の最大値を予め設定された飽和値によ
り制限する機能を有する積分器である位置補償飽和積分
器５において積分され加算器６に出力される。この積分
値は、加算器６で位置補償飽和積分器３の出力と加算さ
れ、速度操作量として速度飽和器７に送られる。上記速
度操作量は、速度飽和器７において、飽和値により制限
された速度操作量として出力される。なお、上記位置補
償積分利得出力手段４の利得ω1は、定数として与えら
れる（ω1＝ω10）。
【０００５】ここで、図７（ａ）に示すように、位置指
令信号ｘ0（ＣＭＤ ＰＯＳＮ）がステップ状に与えら
れ、上記ｘ0の値が長時間変化しない場合には、図７
（ｂ）に示すように、位置誤差ｅ（ＰＯＳＮ ＥＲＲ）
は、時刻ｔ＝ｔ10まで極性が反転しない。位置補償飽和
積分器５は、上記位置誤差ｅの極性が反転するまでの間
は同一極性にて上記位置誤差ｅの積分を行うので、その
積分値は増加または減少し続ける。したがって、上記位
置誤差ｅの極性が反転した直後は速度操作量の極性が反
転せず、図７（ｃ）に示すように、実際の位置信号ｘ
（ＲＥＡＬ ＰＯＳＮ）は、制御対象の目標位置に対し
てオーバーシュートを起こす。このオーバーシュート
は、位置補償飽和積分器５及び速度飽和器７が飽和値に
達しない場合にも起こり、２型位置補償器の特徴になっ
ている。なお、図７（ｄ）は、位置補償積分利得出力手
段４の利得ω1が定数ω10であることを示す図である。
ところで、位置誤差ｅ反転するまでの時間ｔ＝ｔ10が長
時間で、かつ、位置誤差ｅの変化量が大きい場合には、
位置補償飽和積分器５は、位置補償積分利得出力手段４
からの出力の積分を長時間継続するので、上記積分自体
が無意味であるばかりか、位置誤差ｅの極性が反転した
ときの速度操作量の極性の反転を著しく遅らせるので、
オーバーシュート量は著しく大きくなる。
令信号ｘ0（ＣＭＤ ＰＯＳＮ）がステップ状に与えら
れ、上記ｘ0の値が長時間変化しない場合には、図７
（ｂ）に示すように、位置誤差ｅ（ＰＯＳＮ ＥＲＲ）
は、時刻ｔ＝ｔ10まで極性が反転しない。位置補償飽和
積分器５は、上記位置誤差ｅの極性が反転するまでの間
は同一極性にて上記位置誤差ｅの積分を行うので、その
積分値は増加または減少し続ける。したがって、上記位
置誤差ｅの極性が反転した直後は速度操作量の極性が反
転せず、図７（ｃ）に示すように、実際の位置信号ｘ
（ＲＥＡＬ ＰＯＳＮ）は、制御対象の目標位置に対し
てオーバーシュートを起こす。このオーバーシュート
は、位置補償飽和積分器５及び速度飽和器７が飽和値に
達しない場合にも起こり、２型位置補償器の特徴になっ
ている。なお、図７（ｄ）は、位置補償積分利得出力手
段４の利得ω1が定数ω10であることを示す図である。
ところで、位置誤差ｅ反転するまでの時間ｔ＝ｔ10が長
時間で、かつ、位置誤差ｅの変化量が大きい場合には、
位置補償飽和積分器５は、位置補償積分利得出力手段４
からの出力の積分を長時間継続するので、上記積分自体
が無意味であるばかりか、位置誤差ｅの極性が反転した
ときの速度操作量の極性の反転を著しく遅らせるので、
オーバーシュート量は著しく大きくなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、位置制御
装置において２型位置補償器を用いた場合には、速度偏
差を持つ目標物に対しては有効であるが、上記目標物の
位置誤差ｅの極性が長時間変化しないような大きいステ
ップ状の誤差入力があった場合には、制御対象の目標物
に対する必要以上のオーバーシュートが発生し、それに
伴って、制御位置が目標位置へ達するまでの収束時間も
長くなり、応答性の良い位置制御を行うことができない
という問題点があった。
装置において２型位置補償器を用いた場合には、速度偏
差を持つ目標物に対しては有効であるが、上記目標物の
位置誤差ｅの極性が長時間変化しないような大きいステ
ップ状の誤差入力があった場合には、制御対象の目標物
に対する必要以上のオーバーシュートが発生し、それに
伴って、制御位置が目標位置へ達するまでの収束時間も
長くなり、応答性の良い位置制御を行うことができない
という問題点があった。
【０００７】この発明は、上記問題点を解決するために
なされたもので、目標物の位置誤差の極性が長時間変化
しないような大きいステップ状の誤差入力に対してもオ
ーバーシュート量を最小限に抑えるとともに、制御位置
が目標位置へ達するまでの収束時間を短縮できるような
位置制御装置を提供することを目的とする。
なされたもので、目標物の位置誤差の極性が長時間変化
しないような大きいステップ状の誤差入力に対してもオ
ーバーシュート量を最小限に抑えるとともに、制御位置
が目標位置へ達するまでの収束時間を短縮できるような
位置制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る位置制御装置は、２型位置補償器に、位置誤差演算器
の出力に基づいて上記位置補償積分利得出力手段の利得
を制御する位置補償積分利得制御手段を設け、位置誤差
演算器の出力に応じて２型位置補償器の伝達特性を適正
に制御するようにしたものである。
る位置制御装置は、２型位置補償器に、位置誤差演算器
の出力に基づいて上記位置補償積分利得出力手段の利得
を制御する位置補償積分利得制御手段を設け、位置誤差
演算器の出力に応じて２型位置補償器の伝達特性を適正
に制御するようにしたものである。
【０００９】また、本発明の請求項２に係わる位置制御
装置は、２型位置補償器の位置補償積分利得制御手段
が、位置誤差の変化量を算出し、上記算出された変化量
に基づいて位置補償積分利得出力手段の利得を制御する
ようにしたものである。
装置は、２型位置補償器の位置補償積分利得制御手段
が、位置誤差の変化量を算出し、上記算出された変化量
に基づいて位置補償積分利得出力手段の利得を制御する
ようにしたものである。
【００１０】本発明の請求項３に係わる位置制御装置
は、２型位置補償器の位置補償積分利得制御手段が、位
置誤差の変化量が予め設定された目標物の定格速度を越
えた場合には、位置補償積分利得出力手段の利得を零と
するようにし、目標物の位置誤差ｅの極性が長時間変化
しないような大きいステップ状の誤差入力があった場合
には、２型位置補償器が１型補償器のように機能するよ
うにしたものである。
は、２型位置補償器の位置補償積分利得制御手段が、位
置誤差の変化量が予め設定された目標物の定格速度を越
えた場合には、位置補償積分利得出力手段の利得を零と
するようにし、目標物の位置誤差ｅの極性が長時間変化
しないような大きいステップ状の誤差入力があった場合
には、２型位置補償器が１型補償器のように機能するよ
うにしたものである。
【００１１】また、本発明の請求項４に係わる位置制御
装置は、請求項１または請求項２または請求項３記載の
２型位置補償器において、位置補償飽和積分器に代えて
位置補償無飽和積分器を備えたものである。
装置は、請求項１または請求項２または請求項３記載の
２型位置補償器において、位置補償飽和積分器に代えて
位置補償無飽和積分器を備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。
て、図面に基づき説明する。
【００１３】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１に係わる位置制御装置の位置制御部の機能ブロック
図で、１は位置誤差演算器、２は２型位置補償器であ
る。２型位置補償器２は、位置補償利得出力手段３と、
位置補償積分利得出力手段４と、位置補償飽和積分器５
と、加算器６と、速度飽和器７と、上記位置誤差演算器
１の出力に基づいて上記位置補償積分利得出力手段４の
利得を制御する位置補償積分利得制御手段８とを備えて
いる。位置誤差演算器１は、外部から入力される位置指
令信号ｘ0と図外の位置検出器から帰還される実際の位
置信号ｘとの差である位置誤差ｅを演算し、２型位置補
償器２の位置補償利得出力手段３と位置補償積分利得制
御手段８とに出力する。上記位置誤差ｅは、位置補償利
得出力手段３により利得ωcが乗じられた後、位置補償
積分利得出力手段４と加算器６とに出力される。位置補
償積分利得出力手段４は、上記出力ωc・ｅにさらに利
得ω1を乗じ、積分した値の最大値を予め設定された飽
和値により制限する機能を有する積分器である位置補償
飽和積分器５に出力する。このとき、上記位置補償積分
利得出力手段４の利得ω1は定数ではなく、位置誤差演
算器１の出力である位置誤差ｅに基づいて、位置補償積
分利得制御手段８により演算された利得ω1＝ｆ（ｅ）
が用いられる。この関数ｆ（ｅ）は、目標物の位置誤差
ｅの極性が長時間変化しないような大きいステップ状の
誤差入力があった場合に、制御対象の目標物に対するオ
ーバーシュートを抑制するような関数として設定される
もので、例えば、上記位置誤差ｅの変化率が大きい場合
には利得ω1が小さくなるような関数に設定される。更
に、上記関数ｆ（ｅ）に、位置誤差ｅが位置制御装置の
適用システムの定格速度に達したならば利得ω1をゼロ
とするという条件を付加した場合の関数ｆ（ｅ）の一例
を以下の式（１）に示す。 ω1＝ｆ（ｅ）＝（１−｜ｓｅ｜）ω10 ‥‥（１） ここで、ω10は、適用システムから求められる位置補償
積分利得の最適値（最大値）である。また、ｓｅは、位
置誤差ｅの微分を適用システムの定格速度によって規格
化した値である。ただし、目標物の速度は、加速時にお
いて一時的に適用システムの定格速度を越える場合があ
り、この時｜ｓｅ｜は１を越え、ω1＝ｆ（ｅ）の演算
結果が負の値になる。一方、ω1は物理量として０また
は正の数として定義されているため、ｆ（ｅ）の演算結
果は０≦ｆ（ｅ）にて制限されなければならない。この
結果、関数ｆ（ｅ）は０≦ｆ（ｅ）≦ω10の範囲にて演
算される。
態１に係わる位置制御装置の位置制御部の機能ブロック
図で、１は位置誤差演算器、２は２型位置補償器であ
る。２型位置補償器２は、位置補償利得出力手段３と、
位置補償積分利得出力手段４と、位置補償飽和積分器５
と、加算器６と、速度飽和器７と、上記位置誤差演算器
１の出力に基づいて上記位置補償積分利得出力手段４の
利得を制御する位置補償積分利得制御手段８とを備えて
いる。位置誤差演算器１は、外部から入力される位置指
令信号ｘ0と図外の位置検出器から帰還される実際の位
置信号ｘとの差である位置誤差ｅを演算し、２型位置補
償器２の位置補償利得出力手段３と位置補償積分利得制
御手段８とに出力する。上記位置誤差ｅは、位置補償利
得出力手段３により利得ωcが乗じられた後、位置補償
積分利得出力手段４と加算器６とに出力される。位置補
償積分利得出力手段４は、上記出力ωc・ｅにさらに利
得ω1を乗じ、積分した値の最大値を予め設定された飽
和値により制限する機能を有する積分器である位置補償
飽和積分器５に出力する。このとき、上記位置補償積分
利得出力手段４の利得ω1は定数ではなく、位置誤差演
算器１の出力である位置誤差ｅに基づいて、位置補償積
分利得制御手段８により演算された利得ω1＝ｆ（ｅ）
が用いられる。この関数ｆ（ｅ）は、目標物の位置誤差
ｅの極性が長時間変化しないような大きいステップ状の
誤差入力があった場合に、制御対象の目標物に対するオ
ーバーシュートを抑制するような関数として設定される
もので、例えば、上記位置誤差ｅの変化率が大きい場合
には利得ω1が小さくなるような関数に設定される。更
に、上記関数ｆ（ｅ）に、位置誤差ｅが位置制御装置の
適用システムの定格速度に達したならば利得ω1をゼロ
とするという条件を付加した場合の関数ｆ（ｅ）の一例
を以下の式（１）に示す。 ω1＝ｆ（ｅ）＝（１−｜ｓｅ｜）ω10 ‥‥（１） ここで、ω10は、適用システムから求められる位置補償
積分利得の最適値（最大値）である。また、ｓｅは、位
置誤差ｅの微分を適用システムの定格速度によって規格
化した値である。ただし、目標物の速度は、加速時にお
いて一時的に適用システムの定格速度を越える場合があ
り、この時｜ｓｅ｜は１を越え、ω1＝ｆ（ｅ）の演算
結果が負の値になる。一方、ω1は物理量として０また
は正の数として定義されているため、ｆ（ｅ）の演算結
果は０≦ｆ（ｅ）にて制限されなければならない。この
結果、関数ｆ（ｅ）は０≦ｆ（ｅ）≦ω10の範囲にて演
算される。
【００１４】ここで、適用システムが定格速度で駆動し
ている場合の２型補償器の動作について説明する。第１
のケースとして、図２（ａ）に示すような、位置指令信
号ｘ0（ＣＭＤ ＰＯＳＮ）がステップ状に与えられ、
上記ｘ0の値が長時間変化しない場合について説明す
る。適用システムが定格速度で駆動しているので、図２
（ｃ）に示すように、実際の位置信号ｘ（ＲＥＡＬ Ｐ
ＯＳＮ）は直線的に増加し、図２（ｂ）に示すように、
位置誤差ｅ（ＰＯＳＮ ＥＲＲ）ｅは、絶対値が上記定
格速度に等しい傾きで時刻ｔ＝ｔ10まで極性が反転せず
減少し続ける。したがって、位置補償積分利得出力手段
４の利得ω1は、図２（ｄ）に示すように、位置指令信
号ｘ0が入力されてから系が定格速度へ達するまでの時
間（加速時間）ｔ＝ｔ1以降は｜ｓｅ｜＝１となるた
め、ω1＝ｆ（ｅ）＝０となる。なお、上記加速時間ｔ1
は短時間なので、図２（ｂ），（ｃ）ではこれを省略
し、図２（ｄ）では、利得ω1が急速にゼロになる様子
を拡大して示した。位置補償飽和積分器５は、ｔ＝ｔ1
以降は利得ω1がゼロであるので、上記位置誤差ｅの積
分は、実質的には上記加速時間ｔ1のみで行うことにな
る。したがって、余分な積分が回避され、図２（ｃ）に
示すように、制御対象の目標物に対するオーバーシュー
トは極めて小さな値になる。これは、適用システムが定
格速度で駆動し、かつ、位置誤差ｅの極性が長時間変化
しないような大きいステップ状の誤差入力があった場合
に、本実施の形態１の２型補償器２が、位置誤差ｅに対
して位置ループゲインωcを乗じるような伝達特性を与
える１型補償とほぼ同様の補償を行っていることを示し
ている。
ている場合の２型補償器の動作について説明する。第１
のケースとして、図２（ａ）に示すような、位置指令信
号ｘ0（ＣＭＤ ＰＯＳＮ）がステップ状に与えられ、
上記ｘ0の値が長時間変化しない場合について説明す
る。適用システムが定格速度で駆動しているので、図２
（ｃ）に示すように、実際の位置信号ｘ（ＲＥＡＬ Ｐ
ＯＳＮ）は直線的に増加し、図２（ｂ）に示すように、
位置誤差ｅ（ＰＯＳＮ ＥＲＲ）ｅは、絶対値が上記定
格速度に等しい傾きで時刻ｔ＝ｔ10まで極性が反転せず
減少し続ける。したがって、位置補償積分利得出力手段
４の利得ω1は、図２（ｄ）に示すように、位置指令信
号ｘ0が入力されてから系が定格速度へ達するまでの時
間（加速時間）ｔ＝ｔ1以降は｜ｓｅ｜＝１となるた
め、ω1＝ｆ（ｅ）＝０となる。なお、上記加速時間ｔ1
は短時間なので、図２（ｂ），（ｃ）ではこれを省略
し、図２（ｄ）では、利得ω1が急速にゼロになる様子
を拡大して示した。位置補償飽和積分器５は、ｔ＝ｔ1
以降は利得ω1がゼロであるので、上記位置誤差ｅの積
分は、実質的には上記加速時間ｔ1のみで行うことにな
る。したがって、余分な積分が回避され、図２（ｃ）に
示すように、制御対象の目標物に対するオーバーシュー
トは極めて小さな値になる。これは、適用システムが定
格速度で駆動し、かつ、位置誤差ｅの極性が長時間変化
しないような大きいステップ状の誤差入力があった場合
に、本実施の形態１の２型補償器２が、位置誤差ｅに対
して位置ループゲインωcを乗じるような伝達特性を与
える１型補償とほぼ同様の補償を行っていることを示し
ている。
【００１５】次に、第２のケースとして、図３（ａ）に
示すような、一定の傾きを持った（ランプ状）の位置指
令信号ｘ0（ＣＭＤ ＰＯＳＮ）が与えられた場合につ
いて説明する。適用システムが定格速度で駆動し、位置
指令信号ｘ0がランプ状に与えられるので、図３（ｃ）
に示すように、実際の位置信号ｘ（ＲＥＡＬ ＰＯＳ
Ｎ）は、位置指令信号ｘ0が入力されてから系が定格速
度へ達するまでの時間（加速時間）ｔ＝ｔ2までは位置
指令信号ｘ0以下であるが、ｔ＝ｔ2以降は位置指令信号
ｘ0に等しくなる。したがって、図３（ｂ）に示すよう
に、位置誤差ｅ（ＰＯＳＮ ＥＲＲ）ｅは、ｔ＝ｔ2ま
ではまでは小さなピークを持つが、時刻ｔ＝ｔ2以降は
ゼロとなるので、図３（ｄ）に示すように、位置補償積
分利得出力手段４の利得ω1は、時刻ｔ＝ｔ2までは上記
位置誤差ｅの変化量に従って増減し、ｔ＝ｔ2以降はω1
＝ω10で一定となる。また、図３（ｄ）に示すように、
ｔ＝ｔ2までは、利得ω1は位置誤差ｅの変化率に従って
増減するので、利得ω1がω1＝ω10で一定の場合に比較
して、位置誤差ｅの余分な積分が回避され、制御対象の
目標物に対するオーバーシュートも抑制される。
示すような、一定の傾きを持った（ランプ状）の位置指
令信号ｘ0（ＣＭＤ ＰＯＳＮ）が与えられた場合につ
いて説明する。適用システムが定格速度で駆動し、位置
指令信号ｘ0がランプ状に与えられるので、図３（ｃ）
に示すように、実際の位置信号ｘ（ＲＥＡＬ ＰＯＳ
Ｎ）は、位置指令信号ｘ0が入力されてから系が定格速
度へ達するまでの時間（加速時間）ｔ＝ｔ2までは位置
指令信号ｘ0以下であるが、ｔ＝ｔ2以降は位置指令信号
ｘ0に等しくなる。したがって、図３（ｂ）に示すよう
に、位置誤差ｅ（ＰＯＳＮ ＥＲＲ）ｅは、ｔ＝ｔ2ま
ではまでは小さなピークを持つが、時刻ｔ＝ｔ2以降は
ゼロとなるので、図３（ｄ）に示すように、位置補償積
分利得出力手段４の利得ω1は、時刻ｔ＝ｔ2までは上記
位置誤差ｅの変化量に従って増減し、ｔ＝ｔ2以降はω1
＝ω10で一定となる。また、図３（ｄ）に示すように、
ｔ＝ｔ2までは、利得ω1は位置誤差ｅの変化率に従って
増減するので、利得ω1がω1＝ω10で一定の場合に比較
して、位置誤差ｅの余分な積分が回避され、制御対象の
目標物に対するオーバーシュートも抑制される。
【００１６】このように、本実施の形態１によれば、位
置制御装置の２型位置補償器２に、位置補償積分利得出
力手段４の利得ω1を、ω1＝（１−｜ｓｅ｜）ω10 に
従って制御する位置補償積分利得制御手段８を設け、位
置誤差ｅに応じて２型位置補償器２の伝達特性を適正に
制御するようにしたので、目標物の位置誤差ｅの極性が
長時間変化しないような大きいステップ状の誤差入力が
あった場合には、２型位置補償器２が１型補償器のよう
に機能し、余分な積分が回避されるとともに、制御対象
の目標物に対するオーバーシュートを著しく小さくする
ことができる。
置制御装置の２型位置補償器２に、位置補償積分利得出
力手段４の利得ω1を、ω1＝（１−｜ｓｅ｜）ω10 に
従って制御する位置補償積分利得制御手段８を設け、位
置誤差ｅに応じて２型位置補償器２の伝達特性を適正に
制御するようにしたので、目標物の位置誤差ｅの極性が
長時間変化しないような大きいステップ状の誤差入力が
あった場合には、２型位置補償器２が１型補償器のよう
に機能し、余分な積分が回避されるとともに、制御対象
の目標物に対するオーバーシュートを著しく小さくする
ことができる。
【００１７】なお、上記本実施の形態１では、関数ｆ
（ｅ）をｆ（ｅ）＝（１−｜ｓｅ｜）ω10としたが、こ
れに限るものではなく、関数ｆ（ｅ）は適用システムに
より適宜設定されるものである。すなわち、関数ｆ
（ｅ）は、位置誤差ｅあるいは位置誤差ｅの変化率が大
きい場合には利得ω1が小さくなるような関数であれば
良い。また、上式（１）において、位置誤差ｅ変化が定
格速度を越えた場合、すなわち、ｆ（ｅ）＜０となるよ
うな場合には、ω1＝ｆ（ｅ）＝０という条件を付加す
るものとする。
（ｅ）をｆ（ｅ）＝（１−｜ｓｅ｜）ω10としたが、こ
れに限るものではなく、関数ｆ（ｅ）は適用システムに
より適宜設定されるものである。すなわち、関数ｆ
（ｅ）は、位置誤差ｅあるいは位置誤差ｅの変化率が大
きい場合には利得ω1が小さくなるような関数であれば
良い。また、上式（１）において、位置誤差ｅ変化が定
格速度を越えた場合、すなわち、ｆ（ｅ）＜０となるよ
うな場合には、ω1＝ｆ（ｅ）＝０という条件を付加す
るものとする。
【００１８】実施の形態２．図４は、本発明の実施の形
態２に係わる位置制御装置における位置制御部の機能ブ
ロック図で、図１（実施の形態１）に示した２型位置補
償器２の位置補償飽和積分器５を位置補償無飽和積分器
９に置き換えた構成としたものである。２型位置補償器
２は、位置補償積分利得制御手段８により、位置誤差ｅ
あるいは位置誤差ｅの変化率が大きい場合には利得ω1
が小さくなるよう位置補償積分利得出力手段４の利得ω
1を制御しているので、積分した値の最大値を制限する
機能がなくとも加算器６への出力値を抑制することがで
きるので、位置補償飽和積分器５に代えて、飽和値を持
たない位置補償無飽和積分器９を用いて２型位置補償器
２を構成することにより、回路規模を小さくでき、回路
設計を簡便化することができる。
態２に係わる位置制御装置における位置制御部の機能ブ
ロック図で、図１（実施の形態１）に示した２型位置補
償器２の位置補償飽和積分器５を位置補償無飽和積分器
９に置き換えた構成としたものである。２型位置補償器
２は、位置補償積分利得制御手段８により、位置誤差ｅ
あるいは位置誤差ｅの変化率が大きい場合には利得ω1
が小さくなるよう位置補償積分利得出力手段４の利得ω
1を制御しているので、積分した値の最大値を制限する
機能がなくとも加算器６への出力値を抑制することがで
きるので、位置補償飽和積分器５に代えて、飽和値を持
たない位置補償無飽和積分器９を用いて２型位置補償器
２を構成することにより、回路規模を小さくでき、回路
設計を簡便化することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、２型位置補償器に、位置誤差演算器の出力に基
づいて上記位置補償積分利得出力手段の利得を制御する
位置補償積分利得制御手段を設け、位置誤差演算器の出
力に応じて２型位置補償器の伝達特性を適正に制御する
ようにしたので、余分な積分が回避され、オーバーシュ
ート量が低減できるとともに収束時間を大幅に短縮する
ことができる。
よれば、２型位置補償器に、位置誤差演算器の出力に基
づいて上記位置補償積分利得出力手段の利得を制御する
位置補償積分利得制御手段を設け、位置誤差演算器の出
力に応じて２型位置補償器の伝達特性を適正に制御する
ようにしたので、余分な積分が回避され、オーバーシュ
ート量が低減できるとともに収束時間を大幅に短縮する
ことができる。
【００２０】また、請求項２の発明によれば、位置補償
積分利得制御手段が、位置誤差の変化量を算出するとと
もに、上記算出された変化量に基づいて位置補償積分利
得出力手段の利得を制御するようにしたので、２型位置
補償器の応答性を向上させることができる。
積分利得制御手段が、位置誤差の変化量を算出するとと
もに、上記算出された変化量に基づいて位置補償積分利
得出力手段の利得を制御するようにしたので、２型位置
補償器の応答性を向上させることができる。
【００２１】請求項３の発明によれば、２型位置補償器
の位置補償積分利得制御手段が、位置誤差の変化量が目
標物の定格速度を越えた場合には、位置補償積分利得出
力手段の利得を零とするようにしたので、目標物の位置
誤差ｅの極性が長時間変化しないような大きいステップ
状の誤差入力があった場合には、２型位置補償器が１型
補償器のように機能し、積分に伴うオーバーシュート量
が著しく低減するとともに収束時間を大幅に短縮するこ
とができる。
の位置補償積分利得制御手段が、位置誤差の変化量が目
標物の定格速度を越えた場合には、位置補償積分利得出
力手段の利得を零とするようにしたので、目標物の位置
誤差ｅの極性が長時間変化しないような大きいステップ
状の誤差入力があった場合には、２型位置補償器が１型
補償器のように機能し、積分に伴うオーバーシュート量
が著しく低減するとともに収束時間を大幅に短縮するこ
とができる。
【００２２】また、請求項４の発明によれば、位置補償
飽和積分器に代えて飽和値を持たない位置補償無飽和積
分器を備えたので、回路設計を簡便にすることができ
る。
飽和積分器に代えて飽和値を持たない位置補償無飽和積
分器を備えたので、回路設計を簡便にすることができ
る。
【図１】 本発明の実施の形態１に係わる位置補償部の
機能ブロック図である。
機能ブロック図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係わる位置補償部の
入出力信号を示すタイムチャートである。
入出力信号を示すタイムチャートである。
【図３】 本発明の実施の形態１に係わる位置補償部の
入出力信号を示すタイムチャートである。
入出力信号を示すタイムチャートである。
【図４】 本発明の実施の形態２に係わる位置補償部の
機能ブロック図である。
機能ブロック図である。
【図５】 従来のアンテナの位置制御装置の機能ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図６】 従来の位置補償部の機能ブロック図である。
【図７】 従来の位置補償部の入出力信号を示すタイム
チャートである。
チャートである。
１ 位置誤差演算器、２ ２型位置補償器、３ 位置補
償利得出力手段、４ 位置補償積分利得出力手段、５
位置補償飽和積分器、６ 加算器、７ 速度飽和器、８
位置補償積分利得制御手段、９ 位置補償無飽和積分
器
償利得出力手段、４ 位置補償積分利得出力手段、５
位置補償飽和積分器、６ 加算器、７ 速度飽和器、８
位置補償積分利得制御手段、９ 位置補償無飽和積分
器
Claims (4)
- 【請求項１】 検出された位置信号と位置指令信号との
位置誤差を算出する位置誤差演算器と、位置補償利得出
力手段と位置補償積分利得出力手段と位置補償飽和積分
器とを有し上記位置誤差に所定の伝達特性を与える２型
位置補償器とを備えた位置制御装置において、上記位置
誤差演算器の出力に基づいて上記位置補償積分利得出力
手段の利得を制御する位置補償積分利得制御手段を設け
たことを特徴とする位置制御装置。 - 【請求項２】 上記位置補償積分利得制御手段は、位置
誤差の変化量を算出し、上記算出された変化量に基づい
て上記位置補償積分利得出力手段の利得を制御するよう
にしたことを特徴とする請求項１記載の位置制御装置。 - 【請求項３】 上記位置補償積分利得制御手段は、位置
誤差の変化量が予め設定された目標物の定格速度を越え
た場合には、上記位置補償積分利得出力手段の利得を零
とするようにしたことを特徴とする請求項２記載の位置
制御装置。 - 【請求項４】 上記位置補償飽和積分器に代えて位置補
償無飽和積分器を備えたことを特徴とする請求項１また
は請求項２または請求項３記載の位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34331497A JP3324482B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34331497A JP3324482B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11175163A true JPH11175163A (ja) | 1999-07-02 |
| JP3324482B2 JP3324482B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=18360567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34331497A Expired - Fee Related JP3324482B2 (ja) | 1997-12-12 | 1997-12-12 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324482B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210008659A (ko) * | 2019-07-15 | 2021-01-25 | 건국대학교 산학협력단 | 착용형 로봇을 위한 제어 방법 및 장치 |
| CN112994544A (zh) * | 2019-12-16 | 2021-06-18 | 北京大豪科技股份有限公司 | 电机的控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59191621A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-10-30 | Mitsubishi Electric Corp | サ−ボ装置 |
| JPH0378806A (ja) * | 1989-08-23 | 1991-04-04 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 多機能形制御装置 |
| JPH05181536A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-23 | Yokogawa Electric Corp | サーボモータ位置制御装置 |
| JPH09282005A (ja) * | 1996-04-18 | 1997-10-31 | Unisia Jecs Corp | 位置制御装置 |
-
1997
- 1997-12-12 JP JP34331497A patent/JP3324482B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59191621A (ja) * | 1983-04-15 | 1984-10-30 | Mitsubishi Electric Corp | サ−ボ装置 |
| JPH0378806A (ja) * | 1989-08-23 | 1991-04-04 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 多機能形制御装置 |
| JPH05181536A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-23 | Yokogawa Electric Corp | サーボモータ位置制御装置 |
| JPH09282005A (ja) * | 1996-04-18 | 1997-10-31 | Unisia Jecs Corp | 位置制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210008659A (ko) * | 2019-07-15 | 2021-01-25 | 건국대학교 산학협력단 | 착용형 로봇을 위한 제어 방법 및 장치 |
| CN112994544A (zh) * | 2019-12-16 | 2021-06-18 | 北京大豪科技股份有限公司 | 电机的控制方法、装置、存储介质及电子设备 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3324482B2 (ja) | 2002-09-17 |
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