JPH11285283A

JPH11285283A - 外乱補償制御装置

Info

Publication number: JPH11285283A
Application number: JP10081498A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Kato; 義樹加藤; Hiroshi Kuromaru; 廣志黒丸; Shinichi Kobayashi; 真一小林; Akihiro Maekawa; 明寛前川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】位置に依存した周期的な制御誤差や外乱を高精
度で抑えることができ、周期が変わっても制御装置の調
整が不要な外乱補償制御装置を提供する。【解決手段】速度制御ゲイン部２０及び制御対象を駆動
するモータ２１と、そのフィードバック回路により制御
ループを構成している。この制御ループは、追従目標と
制御対象の出力情報との間の制御誤差に基づいてモータ
２１を制御する。また、外乱オブザーバ９は、モータ２
１に加わる外乱量を推定し、上記外乱量が抑圧されるよ
うに上記推定された外乱量を上記制御ループに入力す
る。更に、繰り返し制御部３１は、制御対象の出力速度
を積分器３２により積分して現在の位置を求め、この現
在位置における上記推定された外乱量をメモリθ0 〜θ
n に記憶し、周期成分が抑圧されるように上記位置毎に
記憶された情報を上記制御ループに入力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象に加わる
外乱量を推定し、それを抑圧する外乱補償制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ベルトコンベアや包装機械等で用
いられる速度制御や位置制御において、モータに取り付
けられた回転位相検出器もしくはモータの回転により走
行させられる制御対象の位置信号からの情報をもとに、
モータの回転位相をある基準位相もしくは目標位相に同
期して回転させるための位相制御と、モータに取り付け
られたエンコーダの情報から得られるモータ移転速度情
報をもとに、モータの回転速度を一定にコントロールす
る速度制御の他に、モータに印加される駆動電流もしく
は駆動電圧の情報と上記エンコーダからの速度情報をも
とに、現代制御理論における最小次元オブザーバで構成
され、アナログ回路もしくはソフトウェアのアルゴリズ
ム等により実現される外乱推定器によりモータ回転機構
部に加わっている外乱、すなわち負荷外乱トルクやモー
タ自身のトルクリップル等を推定し、フィードフォワー
ドでモータの制御電圧に戻す外乱抑圧制御手段を備えた
ものが知られている。

【０００３】次に外乱オブザーバを用いた外乱抑圧制御
について説明する。モータに加わる外乱を検出するか、
推定できれば、外乱抑圧能力を大幅に改善することが可
能である。従来においては、外乱量を推定するオブザー
バにより外乱抑圧ループを構成し、積極的に外乱を抑圧
することにより、上記外乱抑圧能力を大幅に改善してい
る。モータに加わる外乱量（外乱トルク）は、直接測定
することができなくてもモータの入力電流と速度検出器
の出力から推定することが可能である。外乱オブザーバ
を含んだモータシステムは、あたかも外乱が加わってい
ないかのように、外乱による速度ムラを打ち消すことが
できる。

【０００４】図１２は、外乱オブザーバの原理的な構成
を示すブロック図である。図１２において、１はモータ
トルク定数、２はモータの回転機構部の伝達関数表現、
３は外乱、４は角速度を角度に変換するための積分項を
伝達関数表現したもの、５は微分項を伝達関数表現した
もの、６はモータ慣性モーメント、７はモータトルク定
数１を電気的に表現している部分、８はその逆数を表し
ている。ここでＫｔはモータトルク定数、Ｊは回転軸回
りの慣性モーメント、Ｄは摩擦系の粘性抵抗、Ｆはクー
ロン摩擦力、Ｔｅｘｔは負荷トルク、下添え字ｎはその
パラメータの公称値である。

【０００５】上記図１２における外乱オブザーバは、完
全微分器を有するためモータに取り付けられた速度検出
器の出力に含まれるノイズを高周波域において増幅し、
この増幅されたノイズが外乱抑圧ループを巡回するとい
った問題が生ずる。

【０００６】そこで、図１２の理想的なオブザーバを現
代制御理論の最小次元オブザーバの手法で、微分器５を
用いない形に作り変える。図１３は、上記微分器５を用
いない形に作り変えた回路構成を示したもので、符号９
が作り変えた部分を示している。

【０００７】現代制御理論の最小次元オブザーバは図１
１に示すように構成されており、状態方程式を入力１０
と出力１２から微分方程式を逆に解くことによって、測
定不可能な状態を推定するものである。図１１におい
て、１１は状態方程式で表現されたモータ、１０はモー
タ１１の入力、１２はモータ１１の出力、１３〜１８は
最小次元オブザーバを構成する行列式もしくは積分器で
表現されるブロック、１９は最小次元オブザーバの出力
である。

【０００８】上記図１３に示すように構成された外乱オ
ブザーバは、モータに加わる外乱量３を推定した推定外
乱量１９を出力するが、図１２の完全微分器を用いた理
想的な外乱オブザーバと異なり、全ての周波数領域にお
いて完全に外乱を推定できるわけではない。

【０００９】外乱オブザーバによる外乱の減衰特性（s/
g ）／（１＋s/g ）は、周波数特性として表される。す
なわち、外乱オブザーバの中で用いた係数ｇが図１３の
外乱オブザーバの帯域を表しており、g rad/sec より低
い周波数で外乱を抑圧する能力を持ち、性能を向上させ
るためには係数ｇを大きくする必要がある。

【００１０】上記外乱オブザーバにより、従来のベルト
コンベアや包装機械等の位置・速度制御装置に、速度制
御ループ、位相制御ループと併用して外乱抑圧ループが
構成される。また、上記外乱オブザーバはモータに加わ
る外乱、例えば軸摩擦、モータトルクリップル、外部振
動、走行負荷、テンション変動による負荷変動等の外乱
をリアルタイムで推定し、フィードフォワードで外乱を
抑圧することができる。これにより、位置決め精度や速
度精度が改善される。

【００１１】図１３における制御理論の伝達関数で表現
される外乱オブザーバのブロック図は、アナログ回路で
あればオペレータアンプ等による増幅器、加算器、積分
器、減算器により容易に構成できる。しかし、アナログ
の演算回数が増加するするに従い、回路オフセットやド
リフトの問題が生じるため、上記アナログ演算をマイク
ロコンピュータ等からなるデジタルフィルタによるデジ
タル演算で行なう方が望ましい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】外乱オブザーバを用い
た従来の外乱抑圧制御システムは、以上のように構成さ
れているが、g rad/sec 以上の周波数においてオブザー
バによる外乱抑圧効果がない他、g rad/sec 付近におい
ても大きな抑圧効果は期待できない。また、係数ｇを無
理に大きく取ろうとすると、外乱抑圧ループが不安定に
なり発振する等の問題点があった。

【００１３】そこで、上記の問題を解決するために、例
えば特許第２５６６０３３号（外乱抑圧制御システム）
に示されているような繰り返し制御を用いていた。すな
わち、図６のブロック図に示すように、外乱抑圧ループ
の周期性を考慮し、周期的な外乱に対する外乱抑圧度を
改善する外乱繰り返し制御方式を用いている。同図にお
いて、８はモータトルク定数Ｋｔの逆数を表したもの、
９は外乱オブザーバ、２０は速度制御ゲイン部（ＡＦ
Ｃ）、２１はモータ、２２は繰り返し制御部で、ｅ^-LS
は記憶時間がＬのメモリ、ｑ（ｓ）は繰り返し制御の安
定性を保つために挿入されるアッテネータ（減衰器）及
びフィルタを表す。

【００１４】また、図７は、速度制御ループと外乱抑圧
ループの両方の周期性を考慮し、周期的な外乱抑圧度や
速度変動を改善する速度・外乱繰り返し制御方式のブロ
ック図である。すなわち、速度制御ゲイン部２０の前段
に繰り返し制御部２２を設け、外乱オブザーバ９にて推
定した外乱推定量をのゲイン変換部２３で速度制御ゲイ
ン分の１にした後、外乱補正ゲイン部８でモータトルク
定数分の１にしてフィードフォワードで戻し、速度誤差
信号に加算して繰り返し制御部２２に入力している。

【００１５】図８は、速度制御ループの周期性を考慮す
る速度繰り返し制御に外乱オブザーバ９による外乱抑圧
制御を加えた方式のブロック図である。図１０は、図８
における速度繰り返し制御に外乱抑圧制御を加えた方式
において、制御系における速度変動の周期性の強弱によ
り繰り返し制御の繰り返し度と外乱抑圧ループの抑圧ゲ
インを適応的に変化させるようにしたシステムのブロッ
ク図である。同図において、２２ａは適応繰り返し制御
部で、２４は後述の積分器２６の出力に反比例してゲイ
ンが可変され繰り返し度合いを決定する繰り返しゲイン
部、２５は速度変動の周期性の強弱を検出する周期性検
出部で、２６は１次あるいは数次の積分器の出力の絶対
値を取った値を出力する積分器、２７は積分器２６の出
力に比例してゲインが可変され外乱抑圧を決める外乱抑
圧ゲイン部である。図９は、図１０における外乱抑圧制
御がない場合の適応繰り返し制御部のみを持つシステム
のブロック図である。

【００１６】上記のような構成の場合、周期という時間
を基準に装置を構成しているため、ベルトコンベアや包
装機械の運転速度を変更した場合、機械系が変わらない
にも関わらず周期を再設定するために制御装置を調整す
る必要があった。運転速度の変更は、装置の稼働状況に
よりしばしば実施されるため、無調整で同様の効果を得
る制御装置が望まれていた。

【００１７】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、位置に依存した周期的な制御誤差や外乱を
高精度で抑えることができ、周期が変わっても制御装置
の調整を必要としない外乱補償制御装置を提供すること
を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る外乱補
償制御装置は、追従目標と制御対象の出力情報との間の
制御誤差に基づいて上記制御対象を制御する制御ループ
と、上記制御対象に加わる外乱量を推定し、上記外乱量
が抑圧されるように上記推定された外乱量を上記制御ル
ープに入力する外乱抑圧手段と、上記制御対象の現在位
置における上記推定された外乱量をメモリに順次記憶
し、該メモリに各位置毎に記憶された情報を周期成分が
抑圧されるように上記制御ループに入力する繰り返し制
御手段とを具備したことを特徴とする。

【００１９】第２の発明に係る外乱補償制御装置は、追
従目標と制御対象の出力情報との間の制御誤差に基づい
て上記制御対象を制御する制御ループと、上記制御対象
の現在位置における上記制御誤差をメモリに記憶し、該
メモリに各位置毎に記憶された情報を周期成分が抑圧さ
れるように上記制御ループに入力する繰り返し制御手段
と、上記制御対象に加わる外乱量を推定し、上記外乱量
が抑圧されるように上記推定された外乱量を上記繰り返
し制御手段を含む上記制御ループに入力する外乱抑圧手
段とを具備したことを特徴とする。

【００２０】第３の発明に係る外乱補償制御装置は、追
従目標と制御対象の出力情報との間の制御誤差に基づい
て上記制御対象を制御する制御ループと、上記制御対象
の現在位置における上記制御誤差をメモリに記憶し、該
メモリに各位置毎に記憶された情報を周期成分が抑圧さ
れるように上記制御ループに入力する繰り返し制御手段
と、上記制御対象に加わる外乱量を推定し、上記外乱量
が抑圧されるように上記推定された外乱量を上記制御ル
ープ内の上記繰り返し制御手段を含まない位置に入力す
る外乱抑圧手段とを具備したことを特徴とする。

【００２１】第４の発明に係る外乱補償制御装置は、追
従目標と制御対象の出力情報との間の制御誤差に基づい
て上記制御対象を制御する制御ループと、上記制御対象
の現在位置における上記制御誤差をメモリに記憶し、該
メモリに各位置毎に記憶された情報を周期成分が抑圧さ
れるように上記制御ループに入力する繰り返し制御手段
と、上記メモリの記憶情報から周期的な位置依存性の強
弱を検出し、その強弱に応じて上記繰り返し制御手段に
よる補正ゲインを調整する手段とを具備したことを特徴
とする。

【００２２】第５の発明に係る外乱補償制御装置は、追
従目標と制御対象の出力情報との間の制御誤差に基づい
て上記制御対象を制御する制御ループと、上記制御対象
の現在位置における上記制御誤差をメモリに記憶し、該
メモリに各位置毎に記憶された情報を周期成分が抑圧さ
れるように上記制御ループに入力する繰り返し制御手段
と、上記制御対象に加わる外乱量を推定し、上記外乱量
が抑圧されるように上記推定された外乱量を上記制御ル
ープ内の上記繰り返し制御手段を含まない位置に入力す
る外乱抑圧手段と、上記メモリの記憶情報から周期的な
位置依存性の強弱を検出し、その強弱に応じて上記繰り
返し制御手段による補正ゲインと上記外乱抑圧手段の推
定による補正ゲインを調整する調整手段とを具備したこ
とを特徴とする。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。（第１実施形態）図１は、本発明の第１実施形態に係る
外乱補償制御装置を示すもので、外乱抑圧ループの位置
依存性を考慮し、周期的な位置に依存した外乱に対する
外乱抑圧度を改善する外乱繰り返し制御方式の構成例を
示したものである。図１において、８はモータトルク定
数Ｋｔの逆数を表したもの、９は外乱オブザーバ、２０
は速度制御ゲイン部、２１はモータである。また、３１
は繰り返し制御部で、積分器３２及び位置アドレスに割
り付けたメモリθ0 〜θn を備え、このメモリθ０〜θ
ｎ内に繰り返し制御の安定性を保つために挿入される
アッテネータ（減衰器）及びフィルタ処理を受けたもの
を格納している。積分器３２は、制御対象の出力速度を
積分して現在位置を求め、その現在位置に対する外乱推
定量をメモリθ0 〜θn に順次記憶する。なお、制御対
象の位置情報を直接繰り返し制御部３１に入力するよう
にしても良く、この場合には積分器３２が不要となる。

【００２４】上記図１において、速度制御ゲイン部２０
及び制御対象を駆動するモータ２１と、そのフィードバ
ック回路により制御ループを構成している。この制御ル
ープは、追従目標と制御対象の出力情報との間の制御誤
差に基づいてモータ２１を制御する。また、外乱オブザ
ーバ９は、モータ２１に加わる外乱量を推定し、上記外
乱量が抑圧されるように上記推定された外乱量を上記制
御ループに入力する。更に、繰り返し制御部３１は、制
御対象の現在位置における上記推定された外乱量とメモ
リθ0 〜θn に記憶し、上記周期成分が抑圧されるよう
に上記位置毎に記憶された情報を上記制御ループに入力
する。

【００２５】外乱抑圧制御は、前記図１３のような形で
実現できるが、モータに加わる外乱には、一般的に周期
的な外乱が入力されている場合が多い。これはモータの
軸摩擦変動やモータトルクリップル、回転部重心の軸中
心からのずれ、母機の機械系の周期的動作による負荷変
動等によって起因される外乱がモータの回転周期に対し
同期しているためである。そこで、これらの周期的な外
乱によって発生する周期的な位置に依存した速度変動を
抑圧するため、周期性外乱量や速度変動を繰り返し、こ
の繰り返した値を次の周期にフィードフォワードで加算
する。いわゆる繰り返し制御を応用することにより、周
期的な位置に依存した外乱入力による速度変動を従来の
外乱抑圧制御の場合より改善できる。

【００２６】図１に示した外乱補償制御装置は、上記し
たように外乱抑圧制御における外乱抑圧ループに繰り返
し制御部３１を導入した場合である。時間基準ではなく
位置基準で繰り返し制御を行なっているので、母機の運
転速度を変更した場合も外乱抑圧効果を得るために周期
を変更する必要がない。一般的に繰り返し制御部におい
ては、繰り返し制御を導入した場合の制御系全体が安定
となるため、メモリの前後にフィルタ（遅れフィルタ）
やアッテネータを挿入するのが一般的で、この実施形態
における繰り返し制御部３１では、これらをまとめてθ
0 〜θn としている。これらフィルタやアッテネータの
挿入により繰り返し制御を導入した制御系全体が安定化
されることは、前記特許第２５６６０３３号特許公報に
記載されているように理論的にも証明されている。しか
し、この繰り返し制御を図１のように外乱抑圧ループの
中に挿入する場合は、この外乱抑圧ループの安定性を考
えなくてはならない。

【００２７】ここにおいて、繰り返し制御部３１がない
場合の外乱抑圧ループの安定性は以下のように考えられ
る。上記したように外乱オブザーバの帯域g rad/sec を
大きくすることが外乱抑圧性能を向上させるための方策
であることは言うまでもない。しかし、図１３、図１に
おける外乱オブザーバシステムは、外部抑圧ループがフ
ィードフォワードで制御入力に戻っているため、正帰還
のループである。この正帰還のループが安定となるため
には、全ての周波数においてゲインが１以下でなければ
ならない。

【００２８】外乱抑圧能力を向上させる外乱オブザーバ
の性能を向上するには、（１）外乱オブザーバの帯域を上げる。（２）入力速度情報のノイズを下げる。ことが考えられる。

【００２９】しかし、機械的部品で構成される速度検出
器のノイズや無駄時間を機械的な精度向上（歯数の増
大）で改善するのは大変難しく、コストアップや大きな
モータを必要とするため、電気的な方法により速度検出
器のノイズや無駄時間を除去する。

【００３０】図１にように外乱抑圧ループに繰り返し制
御を導入する場合は、元々繰り返し制御がない場合の外
乱抑圧ループのオープンループ特性において、オープン
ループゲインが０ｄＢよりも充分小さい周波数領域のみ
にフィルタで帯域制限するか、アッテネータで低域ゲイ
ンが１より小さくなるようにして、繰り返し制御部３１
を導入後の外乱抑圧ループのオープンループゲインが全
ての周波数において０ｄＢを越えないようにしなければ
ならない。

【００３１】なお、上記周波数的外乱に対する改善効果
は、繰り返し制御部３１の中に挿入されたフィルタのカ
ットオフ周波数以下に限定され、また、アッテネータの
ゲインが１に近ければ近いほど改善効果は大きくなる
が、外乱抑圧ループの安定性が悪くなることは上述した
通りである。

【００３２】上記第１実施形態によれば、位置に依存し
た周期的な制御誤差や外乱を高精度で抑えることがで
き、周期が変わっても制御装置の調整を必要としない外
乱補償制御装置を提供できる。

【００３３】（第２実施形態）次に本発明の第２実施形
態について説明する。図２は、速度制御ループと外乱抑
圧ループの両方の周期的な位置依存性を考慮し、周期的
な外乱抑圧度や速度変動を改善する速度・外乱繰り返し
制御方式のブロック図で、前記第１実施形態の変形例を
示したものである。この第２実施形態では、速度制御ゲ
イン部２０の前段に繰り返し制御部３１を設け、この繰
り返し制御部３１に速度誤差信号を入力している。そし
て、外乱オブザーバ９にて推定した外乱推定量をのゲイ
ン変換部２３で速度制御ゲイン分の１にした後、外乱補
正ゲイン部８でモータトルク定数分の１にしてフィード
フォワードで戻し、速度誤差信号に加算して繰り返し制
御部３１に入力している。

【００３４】この第２実施形態においても、注意点、改
善効果等は、前記第１実施形態と同様であるので、その
詳細な説明は省略する。（第３実施形態）次に本発明の第３実施形態について説
明する。

【００３５】この第３実施形態は、速度制御ループの周
期的な位置依存性を考慮した速度繰り返し制御に外乱オ
ブザーバ９による外乱抑圧制御を加えた方式で、前記第
１実施形態の変形例を示したものである。

【００３６】この第３実施形態では、速度制御ゲイン部
２０の前段に繰り返し制御部３１を設け、外乱オブザー
バ９にて推定した外乱推定量を外乱補正ゲイン部８でモ
ータトルク定数分の１にし、速度制御ゲイン部２０の出
力に加算するように構成したものである。

【００３７】前記第１及び第２実施形態の場合は、外乱
抑圧ループ内に繰り返し制御部３１を挿入したため外乱
抑圧ループの安定条件を満足する必要があったが、この
第３実施形態のように繰り返し制御部３１が速度誤差情
報のみを考慮するように外乱抑圧ループの外に構成する
ことにより、外乱抑圧ループの安定条件を満足する必要
がない。ただし、外乱抑圧ループにおける推定外乱量を
考慮しているわけではないので、周期的な速度誤差が改
善されるシステムとなる。このように第３実施形態にお
ける繰り返し制御部３１も、ローパスフィルタやアッテ
ネータとなるような構成として制御系全体を安定化させ
る。

【００３８】上記外乱システムを採用することにより、
位置に依存した周期的な制御誤差や外乱を高精度で抑え
ることができ、周期が変わっても制御装置の調整を必要
としない外乱補償制御装置を提供できる。従って、ベル
トコンベアや包装機械のみならず、モータ自身のコギン
グトルクによる回転ムラをも大幅に除去することができ
る。

【００３９】（第４実施形態）次に本発明の第４実施形
態について説明する。図４は、図３における速度繰り返
し制御において、制御系における速度変動の周期的な位
置依存性の強弱により、繰り返し度を適応的に変化させ
るようにしたものである。

【００４０】図４に示す実施形態では、追従目標と制御
対象の出力情報との間の制御誤差を適応繰り返し制御部
３１ａに入力し、この適応繰り返し制御部３１ａの出力
信号を速度制御ゲイン部２０を介して取出し、モータ２
１を駆動している。

【００４１】また、上記適応繰り返し制御部３１ａは、
繰り返しゲイン部２４を備えると共に、周期性検出部２
５が接続される。上記繰り返しゲイン部２４は、後述す
る積分器２６の出力に反比例してゲインが可変され繰り
返し度合を決定する。また、周期性検出部２５は、速度
変動の周期的な位置依存性の強弱を検出するもので、１
次あるいは数次の積分器の出力の絶対値を取った値を出
力する積分器２６を備えており、その検出信号を繰り返
しゲイン部２４に出力する。

【００４２】上記の構成において、ある時間から周期的
な位置依存型の外乱が無周期性になると、逆に適応繰り
返し制御部３１ａが誤差発生原因となる可能性が生じ
る。このため、この実施形態では、適応的に繰り返しゲ
インを変化させる繰り返しゲイン部２４により周期性が
弱いときにゲインを下げて繰り返し周期が働かなくする
ことにより、周期性を外れても制御性能を低下させるこ
とがなくなる。

【００４３】（第５実施形態）次に本発明の第５実施形
態について説明する。図５は、図３における速度繰り返
し制御に外乱抑圧制御を加えた方式において、制御系に
おける速度変動の周期的な位置依存性の強弱により、繰
り返し制御の繰り返し度と外乱抑圧ループの抑圧ゲイン
を適応的に変化させるようにしたものである。

【００４４】図５に示す実施形態では、追従目標と制御
対象の出力情報との間の制御誤差を適応繰り返し制御部
３１ａに入力し、この適応繰り返し制御部３１ａの出力
信号を速度制御ゲイン部２０を介してモータ２１に入力
している。そして、外乱オブザーバ９にて推定した外乱
推定量を外乱抑圧ゲイン部２７を介して速度制御ゲイン
部２０の出力に加算し、その加算出力をモータ２１及び
外乱オブザーバ９に入力している。

【００４５】上記適応繰り返し制御部３１ａは、繰り返
しゲイン部２４を備えると共に、周期性検出部２５が接
続される。上記繰り返しゲイン部２４は、後述する積分
器２６の出力に反比例してゲインが可変され繰り返し度
合を決定する。また、周期性検出部２５は、速度変動の
周期的な位置依存性の強弱を検出するもので、１次ある
いは数次の積分器の出力の絶対値を取った値を出力する
積分器２６を備えており、その検出信号を繰り返しゲイ
ン部２４に出力する。また、外乱抑圧ゲイン部２７は、
上記積分器２６の出力に比例してゲインが可変され、外
乱抑圧度を決定する。

【００４６】上記の構成において、周期性外乱入力時は
繰り返し制御により速度誤差がほぼ完全に抑圧され、無
周期性外乱入力時には外乱オブザーバ９によりある程度
抑圧されるため、ほぼ理想的なシステムを実現できる。
すなわち、繰り返し制御は、周期成分を高精度で抑える
ことができるが、無周期性分が多い場合には、この無周
期成分を記憶し、かえって制御誤差が増加してしまう。
つまり、周期性が高い場合には極めて効果的な反面、無
周期性が強くなると逆効果になる。一方、外乱オブザー
バ９による外乱抑圧制御は、繰り返し制御ほど抑圧効果
が高くない反面、周期性、無周期性に関係なく抑圧制御
が行なえる。従って、この２つの制御を適応的に用いる
ことにより、どのような制御システムにおいても最適な
外乱抑圧制御が行なえる外乱抑圧システムを実現でき
る。

【００４７】以上のような適応システムは、制御系がソ
フトウェア等のアルゴリズムにて構成されている場合、
ゲイン量が可変な繰り返しゲイン部２４、外乱抑圧ゲイ
ン部２７等も簡単に実現することができる。

【００４８】この第５実施形態では、速度繰り返し制御
に外乱抑圧制御を加えた方式において、制御系の速度変
動の周期的な位置依存性の強弱により、繰り返し制御の
繰り返し度と外乱抑圧ループの抑圧ゲインを適応的に変
化させるようにしたので、どのような制御システムにお
いても最適な外乱抑圧制御が行な外乱抑圧システムを実
現でき、位置に依存した周期的な制御誤差や外乱を高精
度で抑えることができ、周期が変わっても制御装置の調
整を必要とせず、常に高い安定性を得ることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、時
間基準でなく、位置基準で繰り返し制御を行なっている
ので、位置に依存した周期的な制御誤差や外乱を高精度
で抑えることができ、周期が変わっても制御装置の調整
を必要としない外乱補償制御装置を提供できる。従っ
て、ベルトコンベアや包装機械のみならず、モータ自身
のコギングトルクによる回転ムラをも大幅に除去するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る外乱補償制御装置
の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第２実施形態に係る外乱補償制御装置
の構成を示すブロック図。

【図３】本発明の第３実施形態に係る外乱補償制御装置
の構成を示すブロック図。

【図４】本発明の第４実施形態に係る外乱補償制御装置
の構成を示すブロック図。

【図５】本発明の第５実施形態に係る外乱補償制御装置
の構成を示すブロック図。

【図６】従来の外乱量繰り返し型の外乱補償制御装置の
構成を示すブロック図。

【図７】従来の速度誤差、外乱量繰り返し型の外乱補償
制御装置の構成を示すブロック図。

【図８】従来の速度誤差繰り返し制御に外乱抑圧制御を
組み合わせてなる外乱補償制御装置の構成を示すブロッ
ク図。

【図９】従来の適応型繰り返し制御による外乱補償制御
装置の構成を示すブロック図。

【図１０】従来の適応型繰り返し制御による外乱補償制
御装置の他の構成例を示すブロック図。

【図１１】従来の外乱オブザーバの一般的表現となる最
小次元オブザーバを示すブロック図。

【図１２】従来の外乱補償制御装置の原理を示すブロッ
ク図。

【図１３】従来の外乱オブザーバによる外乱補償制御装
置を示すブロック図。

【符号の説明】

８外乱補正ゲイン部９外乱オブザーバ２０速度制御ゲイン部２１モータ２３ゲイン変換部２４繰り返しゲイン部２５周期性検出部２６積分器３１繰り返し制御部３１ａ適応繰り返し制御部３２積分器 θ0 〜θn メモリ

フロントページの続き (72)発明者前川明寛兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】追従目標と制御対象の出力情報との間の
制御誤差に基づいて上記制御対象を制御する制御ループ
と、上記制御対象に加わる外乱量を推定し、上記外乱量が抑
圧されるように上記推定された外乱量を上記制御ループ
に入力する外乱抑圧手段と、上記制御対象の現在位置における上記推定された外乱量
をメモリに順次記憶し、該メモリに各位置毎に記憶され
た情報を周期成分が抑圧されるように上記制御ループに
入力する繰り返し制御手段とを具備したことを特徴とす
る外乱補償制御装置。
【請求項２】追従目標と制御対象の出力情報との間の制
御誤差に基づいて上記制御対象を制御する制御ループ
と、上記制御対象の現在位置における上記制御誤差をメモリ
に記憶し、該メモリに各位置毎に記憶された情報を周期
成分が抑圧されるように上記制御ループに入力する繰り
返し制御手段と、上記制御対象に加わる外乱量を推定し、上記外乱量が抑
圧されるように上記推定された外乱量を上記繰り返し制
御手段を含む上記制御ループに入力する外乱抑圧手段と
を具備したことを特徴とする外乱補償制御装置。
【請求項３】追従目標と制御対象の出力情報との間の制
御誤差に基づいて上記制御対象を制御する制御ループ
と、上記制御対象の現在位置における上記制御誤差をメモリ
に記憶し、該メモリに各位置毎に記憶された情報を周期
成分が抑圧されるように上記制御ループに入力する繰り
返し制御手段と、上記制御対象に加わる外乱量を推定し、上記外乱量が抑
圧されるように上記推定された外乱量を上記制御ループ
内の上記繰り返し制御手段を含まない位置に入力する外
乱抑圧手段とを具備したことを特徴とする外乱補償制御
装置。
【請求項４】追従目標と制御対象の出力情報との間の制
御誤差に基づいて上記制御対象を制御する制御ループ
と、上記制御対象の現在位置における上記制御誤差をメモリ
に記憶し、該メモリに各位置毎に記憶された情報を周期
成分が抑圧されるように上記制御ループに入力する繰り
返し制御手段と、上記メモリの記憶情報から周期的な位置依存性の強弱を
検出し、その強弱に応じて上記繰り返し制御手段による
補正ゲインを調整する手段とを具備したことを特徴とす
る外乱補償制御装置。
【請求項５】追従目標と制御対象の出力情報との間の制
御誤差に基づいて上記制御対象を制御する制御ループ
と、上記制御対象の現在位置における上記制御誤差をメモリ
に記憶し、該メモリに各位置毎に記憶された情報を周期
成分が抑圧されるように上記制御ループに入力する繰り
返し制御手段と、上記制御対象に加わる外乱量を推定し、上記外乱量が抑
圧されるように上記推定された外乱量を上記制御ループ
内の上記繰り返し制御手段を含まない位置に入力する外
乱抑圧手段と、上記メモリの記憶情報から周期的な位置依存性の強弱を
検出し、その強弱に応じて上記繰り返し制御手段による
補正ゲインと上記外乱抑圧手段の推定による補正ゲイン
を調整する調整手段とを具備したことを特徴とする外乱
補償制御装置。