JPS61251902A - 雑音除去装置 - Google Patents
雑音除去装置Info
- Publication number
- JPS61251902A JPS61251902A JP9288685A JP9288685A JPS61251902A JP S61251902 A JPS61251902 A JP S61251902A JP 9288685 A JP9288685 A JP 9288685A JP 9288685 A JP9288685 A JP 9288685A JP S61251902 A JPS61251902 A JP S61251902A
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- JP
- Japan
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- noise
- output
- signal
- observer
- speed
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B11/00—Automatic controllers
- G05B11/01—Automatic controllers electric
- G05B11/36—Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、４Ｊ−ボ装置の出力信号などに含８１、れる
雑音を推定し取除（雑音除去装置の改良に関するもので
ある。
雑音を推定し取除（雑音除去装置の改良に関するもので
ある。
（従来の技術）
サーボ系の一部に検出器雑音や機械共振による振動が存
在してその値が大きいと、サーボ系において不要な振動
が生Ｕ１サーホ系全体の安定性に悪影響を与える。
在してその値が大きいと、サーボ系において不要な振動
が生Ｕ１サーホ系全体の安定性に悪影響を与える。
第３図は従来の直接駆動形ロボットの関節角駆動回路の
構成を示すブロック構成図である。１は入力関節角ＸＪ
、ｎから帰還信号Ｘｏｕｔを差引いた偏差信号を入力し
てこれに積分演算を行う調節回路、２はこの調節回路１
の出力から帰還信号Ｘｆ、ｆを差引いた信号を入力する
電力増幅器、３はこの電力増幅器２により駆動電流を供
給されるＤＣモータとその回転角を検出するエンコーダ
よりなる装置、４はエンコーダの出力Ｘｏｕｔをゲイン
に１で前記電力増幅器２の入力に帰還する位置フィード
バックゲイン回路、５は前記エンコーダ出力Ｘｏｕｔか
らＤＣモータ３の回転速度に比例した信号を発生して前
記電力増幅器２の入力に帰還する電子タコジェネレータ
などの速度信号発生回路である。またエンコーダ出力Ｘ
ｏｕｔは前記調節回路１の入力に帰還されている。Ｋψ
は調節姐１の積分ゲイン、Ｅは電力増幅器２のケイン、
ｌ＜Ｔ 、 Ｋｐ 、 ＪはモータおよびＴタコ−りを
含む系の定数である。
構成を示すブロック構成図である。１は入力関節角ＸＪ
、ｎから帰還信号Ｘｏｕｔを差引いた偏差信号を入力し
てこれに積分演算を行う調節回路、２はこの調節回路１
の出力から帰還信号Ｘｆ、ｆを差引いた信号を入力する
電力増幅器、３はこの電力増幅器２により駆動電流を供
給されるＤＣモータとその回転角を検出するエンコーダ
よりなる装置、４はエンコーダの出力Ｘｏｕｔをゲイン
に１で前記電力増幅器２の入力に帰還する位置フィード
バックゲイン回路、５は前記エンコーダ出力Ｘｏｕｔか
らＤＣモータ３の回転速度に比例した信号を発生して前
記電力増幅器２の入力に帰還する電子タコジェネレータ
などの速度信号発生回路である。またエンコーダ出力Ｘ
ｏｕｔは前記調節回路１の入力に帰還されている。Ｋψ
は調節姐１の積分ゲイン、Ｅは電力増幅器２のケイン、
ｌ＜Ｔ 、 Ｋｐ 、 ＪはモータおよびＴタコ−りを
含む系の定数である。
直接駆動形ロボット〜の制御回路などから入力関節角Ｘ
Ｌｎが目標値として与え１うれると、第１の＠遠点にお
いて位置帰還信＠ｘｏｕｔと比較されるとともに、調節
回路１を介した後、第２の帰還点において位置比例帰還
信号×ｆおよび速度帰還 ゛信号Ｖｆと比較され、ト
ルク指令値Ｕとして電力増幅器２を介して装＠３のＤＣ
モータに供給される。
Ｌｎが目標値として与え１うれると、第１の＠遠点にお
いて位置帰還信＠ｘｏｕｔと比較されるとともに、調節
回路１を介した後、第２の帰還点において位置比例帰還
信号×ｆおよび速度帰還 ゛信号Ｖｆと比較され、ト
ルク指令値Ｕとして電力増幅器２を介して装＠３のＤＣ
モータに供給される。
（発明が解決Ｌ）ようとり−る問題点）このような構成
の装置において、図のようにエンコーダの出力Ｘｏｕｔ
に大きな雑音ｒ１が重畳すると、サーボ系全体に不要な
振動が生じ、サーボ系の安定性に悪影響を与える。
の装置において、図のようにエンコーダの出力Ｘｏｕｔ
に大きな雑音ｒ１が重畳すると、サーボ系全体に不要な
振動が生じ、サーボ系の安定性に悪影響を与える。
またＤＣモータ＋エンコーダの系３の機械共振により振
動が生じた場合にも、同様の問題が生じる。
動が生じた場合にも、同様の問題が生じる。
また速度帰還信号Ｖｆをさらにオブザーバ（後述）を介
して雑音を除去したものをフィードバックすれば、安定
性は改善されるが十分でない場合がある。
して雑音を除去したものをフィードバックすれば、安定
性は改善されるが十分でない場合がある。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、制御装置の出力に含まれる雑音を除去する雑音除去装
置を実現することを特徴とする。
、制御装置の出力に含まれる雑音を除去する雑音除去装
置を実現することを特徴とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明の第１の発明に係る雑音除去装置は、制御装置の
入力に関連する第１の信号と雑音を含み前記制御装置の
出力に関連する第２の信号とから前記第２の信号の真値
を推定するオブザーバと、前記第２の信号と前記オブザ
ーバ出力とから前記オブザーバ出力に含まれる雑音成分
を推定する雑音推定器と、前記オブザーバ出力から前記
雑音推定器出力を差引く減算器とを備えたことを特徴と
でる。
入力に関連する第１の信号と雑音を含み前記制御装置の
出力に関連する第２の信号とから前記第２の信号の真値
を推定するオブザーバと、前記第２の信号と前記オブザ
ーバ出力とから前記オブザーバ出力に含まれる雑音成分
を推定する雑音推定器と、前記オブザーバ出力から前記
雑音推定器出力を差引く減算器とを備えたことを特徴と
でる。
本発明の第２の発明に係る雑音除去装置は、制御装置の
入力に関連する第１の信号とＭ音を含み前記制御装置の
出力に関連する第２の信号とから前記第２の信号の真値
を推定するオブザーバと、前記第２の信号と前記オブザ
ーバ出力とから前記第２の信号に含まれる雑音成分を推
定１゛る雑音推定器と、前記第２の信号から前記雑音推
定器出力を差引く減算器とを備えたことを特徴とする。
入力に関連する第１の信号とＭ音を含み前記制御装置の
出力に関連する第２の信号とから前記第２の信号の真値
を推定するオブザーバと、前記第２の信号と前記オブザ
ーバ出力とから前記第２の信号に含まれる雑音成分を推
定１゛る雑音推定器と、前記第２の信号から前記雑音推
定器出力を差引く減算器とを備えたことを特徴とする。
（作用）
上記構成の雑音除去装置によれば、オブザーバ出力から
雑音推定器の出力を減じることによりオブザーバ出力に
残存する雑音がさらに減少するので、上記の目的を達成
することができる。
雑音推定器の出力を減じることによりオブザーバ出力に
残存する雑音がさらに減少するので、上記の目的を達成
することができる。
（実施例）
以下本発明を図面を用いて詳しく説明する。
第１図は本発明に係わる雑音除去装置の一実施例を示す
構成ブロック図である。第３図の関節角駆動回路に雑音
除去装置を適用した場合を示し、第３図と同じ部分には
同一の符号をイ」シて説明を省略する。図において、電
力増幅器２およびＤＣモータとエンコーダからなる装置
３は制御装置３０を構成している。６は電力増幅器２の
出力信号Ｕａ （第１の信号）および速度信号発生回路
５の速度信号出力（第２の信号）Ｖｒを入力し、速度−
６＝ 信号出力Ｖｒに含まれる雑音成分を減衰させて速度信号
の真値を推定する公知のオブザーバ（観測器；ｌｕｅｎ
ｂｕｒｇｅｒの観測器やカルマンフィルタなど）を用い
た速度オブザーバで、ここでは極が一ρにあるＬ ｕ
ｅ ｎ ｂ ｕ ｒ ｇ ｅ ｒのオブザーバ（その設
計法は制御理論で公知なので省略する）を用いている。
構成ブロック図である。第３図の関節角駆動回路に雑音
除去装置を適用した場合を示し、第３図と同じ部分には
同一の符号をイ」シて説明を省略する。図において、電
力増幅器２およびＤＣモータとエンコーダからなる装置
３は制御装置３０を構成している。６は電力増幅器２の
出力信号Ｕａ （第１の信号）および速度信号発生回路
５の速度信号出力（第２の信号）Ｖｒを入力し、速度−
６＝ 信号出力Ｖｒに含まれる雑音成分を減衰させて速度信号
の真値を推定する公知のオブザーバ（観測器；ｌｕｅｎ
ｂｕｒｇｅｒの観測器やカルマンフィルタなど）を用い
た速度オブザーバで、ここでは極が一ρにあるＬ ｕ
ｅ ｎ ｂ ｕ ｒ ｇ ｅ ｒのオブザーバ（その設
計法は制御理論で公知なので省略する）を用いている。
７はこの速度オブザーバ６の出力ＶｆＯおよび前記速度
信号発生回路５の出力Ｖｒから前記速度オブザーバ６出
力Ｖｒｏに残っている雑音を推定する雑音推定器、８は
この雑音推定器７の出力ｎｏを前記速度オブザーバ６の
出の入力に帰還する減痺器である。
信号発生回路５の出力Ｖｒから前記速度オブザーバ６出
力Ｖｒｏに残っている雑音を推定する雑音推定器、８は
この雑音推定器７の出力ｎｏを前記速度オブザーバ６の
出の入力に帰還する減痺器である。
このような構成の雑音除去装置の動作を以下に説明する
。速度オブザーバ６が速度信号発生回路５からの速度帰
還信号Ｖｒを入力すると、真の信号成分を減衰させずに
、検出器雑音や機械共振による振動雑音に対しては極−
ρの低域フィルタとなって高ｔｌｉ９Ｉｉ音を抑圧する
。このときの速度オブザーバ出力Ｖｆｏは Ｖ−ｒ ｏ ＝ ＜０／ （Ｓ＋、Ｑ） ） ＜Ｖｒ
＋ （ＫＴ ＫｐＫ ｖ ／ Ｊρ）Ｅ−ＬＪ）
・・・（１）となる。ここで真の
電子タコジェネレータ出力をｖｒ＊とし、雑音をｎとす
ると、次の各式が成立つ。
。速度オブザーバ６が速度信号発生回路５からの速度帰
還信号Ｖｒを入力すると、真の信号成分を減衰させずに
、検出器雑音や機械共振による振動雑音に対しては極−
ρの低域フィルタとなって高ｔｌｉ９Ｉｉ音を抑圧する
。このときの速度オブザーバ出力Ｖｆｏは Ｖ−ｒ ｏ ＝ ＜０／ （Ｓ＋、Ｑ） ） ＜Ｖｒ
＋ （ＫＴ ＫｐＫ ｖ ／ Ｊρ）Ｅ−ＬＪ）
・・・（１）となる。ここで真の
電子タコジェネレータ出力をｖｒ＊とし、雑音をｎとす
ると、次の各式が成立つ。
Ｖｒ −Ｖｒ ” ＋ｎ 、、、
（２）Ｖｒ ” ＝ （ＫＴ Ｋｐ Ｋｖ
／ＪＳ）Ｅ −Ｕ・・・ （３） ＶｒとＶｒｏの差をとり（２＞（３）式を代入すると、 Ｖｒ Ｖｒ。
（２）Ｖｒ ” ＝ （ＫＴ Ｋｐ Ｋｖ
／ＪＳ）Ｅ −Ｕ・・・ （３） ＶｒとＶｒｏの差をとり（２＞（３）式を代入すると、 Ｖｒ Ｖｒ。
ｍ−（ρ／（ｓ十ρ） ＞ （Ｖｒ 十（ＫＴ Ｋｐ
Ｋｖ／Ｊρ）Ｅ−Ｕ）＋Ｖｒ ＝−〈ρ／（ｓ十ρ））（Ｖｒ 十（Ｓ／ρ）Ｖｒ”）
＋Ｖｒ ＝ｓ−ｎ／（ｓ＋ρ） ・・・（４）とな
るから、これをｎについて解くと、ｎ−（（Ｓ＋ρ）／
５）（ｖｆ−Ｖｆｏ）・・・（５） となる。したがって、速度オブザーバ出力に残存する雑
音ｎｏは次式で表せる。
Ｋｖ／Ｊρ）Ｅ−Ｕ）＋Ｖｒ ＝−〈ρ／（ｓ十ρ））（Ｖｒ 十（Ｓ／ρ）Ｖｒ”）
＋Ｖｒ ＝ｓ−ｎ／（ｓ＋ρ） ・・・（４）とな
るから、これをｎについて解くと、ｎ−（（Ｓ＋ρ）／
５）（ｖｆ−Ｖｆｏ）・・・（５） となる。したがって、速度オブザーバ出力に残存する雑
音ｎｏは次式で表せる。
ｎｏ ＝ （ρ／（Ｓ＋ρ））ｎ
＝、ｃ＋／ｓ （Ｖｒ −Ｖｒ ｏ ） −（６）雑音
推定器７では速度信号発生回路５からの速度帰還信号Ｖ
ｒおよび速度オブザーバ６からの推定速度帰還信号Ｖｆ
Ｏを入力して上記（６）式の演算を行い、推定雑音値ｎ
ｏを出力する。減算器８は前記速度オブザーバ６の推定
速度帰還信号出力Ｖｒｏからこの推定雑音値ｎｏを差引
くことにより雑音成分をほぼ完全に除去した推定速度帰
還信号Ｖ【を第２の帰還点に帰還する。第２の帰還点で
は調節器１の出力と離遠位置信号Ｘｆおよび前記推定速
度帰還信号Ｖｒが比較された後、電力増幅器２の入力に
加えられる。
推定器７では速度信号発生回路５からの速度帰還信号Ｖ
ｒおよび速度オブザーバ６からの推定速度帰還信号Ｖｆ
Ｏを入力して上記（６）式の演算を行い、推定雑音値ｎ
ｏを出力する。減算器８は前記速度オブザーバ６の推定
速度帰還信号出力Ｖｒｏからこの推定雑音値ｎｏを差引
くことにより雑音成分をほぼ完全に除去した推定速度帰
還信号Ｖ【を第２の帰還点に帰還する。第２の帰還点で
は調節器１の出力と離遠位置信号Ｘｆおよび前記推定速
度帰還信号Ｖｒが比較された後、電力増幅器２の入力に
加えられる。
上記のような構成の装置によれば、速度帰還信号は速度
オブザーバで雑音除去されるだりでなく、さらに雑音推
定器の出力を用いて速度オブザーバの出力に残る雑音を
除去されるので、検出器雑音や機械共振による振動成分
をほぼ完全に除去でき、サーボ系全体の安定性を大幅に
改善することができる。実測した例では、速度オブザー
バ出力を直接帰還した場合に比べ、トルク指令値の波形
に含まれる、機械共振によるリップルが１／１０に減少
した。
オブザーバで雑音除去されるだりでなく、さらに雑音推
定器の出力を用いて速度オブザーバの出力に残る雑音を
除去されるので、検出器雑音や機械共振による振動成分
をほぼ完全に除去でき、サーボ系全体の安定性を大幅に
改善することができる。実測した例では、速度オブザー
バ出力を直接帰還した場合に比べ、トルク指令値の波形
に含まれる、機械共振によるリップルが１／１０に減少
した。
なお上記の実施例ではサーボ系がｉＰＤ制御である場合
について説明したが、これに限らず、例えばディスクヘ
ッドの位置決めや負帰還増幅器など総べてのフィードバ
ック系に適用できる。
について説明したが、これに限らず、例えばディスクヘ
ッドの位置決めや負帰還増幅器など総べてのフィードバ
ック系に適用できる。
また上記の実施例ではオブザーバどして低次元オブザー
バを用いているが、公知の同一次元オブザーバを用いて
もよい。
バを用いているが、公知の同一次元オブザーバを用いて
もよい。
また上記の実施例ではオブザーバ出力に含まれる雑音を
雑音推定器の出力で除去する場合を示したが、次の実施
例に示すように、オブザーバ入力に含まれる雑音を雑音
推定器で推定して除去してもよい。
雑音推定器の出力で除去する場合を示したが、次の実施
例に示すように、オブザーバ入力に含まれる雑音を雑音
推定器で推定して除去してもよい。
第２図は本発明の第２の実施例で、オブザーバ入力に含
まれる雑音を雑音推定器の出力で除去するようにしたも
のの構成ブロック図である。ここではフィードバック系
でない場合の適用例を示す。
まれる雑音を雑音推定器の出力で除去するようにしたも
のの構成ブロック図である。ここではフィードバック系
でない場合の適用例を示す。
１３は制御装置を構成づるアクチュエータ（例えばバル
ブ等）、１６はこのアクチュエータ１３の入力信号Ｕ（
第１の信号）および出力信号（検出信号−例えばバルブ
の開閉位置信号等）ｙ（第２の信号）を入力して前記出
力信号ｙに含まれる雑音を除去するオブザーバ、１７は
このオブザーバ１６の推定出力Ｖｏおよび前記アクチュ
エータ出力ｙから前記アクチュエータ出ノＩＶに含まれ
る雑音ｎを推定する雑音推定器、１８は前記アクチュエ
ータ出力ｙからこの雑音推定器１７の出力ｎを減算する
減算器である。
ブ等）、１６はこのアクチュエータ１３の入力信号Ｕ（
第１の信号）および出力信号（検出信号−例えばバルブ
の開閉位置信号等）ｙ（第２の信号）を入力して前記出
力信号ｙに含まれる雑音を除去するオブザーバ、１７は
このオブザーバ１６の推定出力Ｖｏおよび前記アクチュ
エータ出力ｙから前記アクチュエータ出ノＩＶに含まれ
る雑音ｎを推定する雑音推定器、１８は前記アクチュエ
ータ出力ｙからこの雑音推定器１７の出力ｎを減算する
減算器である。
アクチュエータ１３は入力Ｕにより駆動され、この入力
Ｕおよびアクチュエータ１３の検出出力ｙからオブザー
バ１６で前記検出出力ｙの推定値を演算する。雑音推定
器１７はこのオブザーバ１６出力ｙｏおよび前記検出出
力ｙから検出出力ｙに含まれる雑音ｎを推定しくｎ）、
これを減算器１８において前記検出出力ｙから差引くこ
とにより、検出出力ｙに含まれるＮ音をほぼ完全に除去
した推定検出信号ｙを得る。
Ｕおよびアクチュエータ１３の検出出力ｙからオブザー
バ１６で前記検出出力ｙの推定値を演算する。雑音推定
器１７はこのオブザーバ１６出力ｙｏおよび前記検出出
力ｙから検出出力ｙに含まれる雑音ｎを推定しくｎ）、
これを減算器１８において前記検出出力ｙから差引くこ
とにより、検出出力ｙに含まれるＮ音をほぼ完全に除去
した推定検出信号ｙを得る。
上記のような構成の装置にＪ：れば、信号成分を減衰さ
せずに雑音成分のみを除去できるという利点がある。
せずに雑音成分のみを除去できるという利点がある。
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、制御装置の出力に含
まれる雑音を高減衰率で除去する雑音除去装置を簡単な
構成で実現することができる。
まれる雑音を高減衰率で除去する雑音除去装置を簡単な
構成で実現することができる。
第１図は本発明に係る雑音除去装置の一実施例を示す構
成ブロック図、第２図は本発明に係る雑音除去装置の第
２の実施例を示す構成ブロック図、第３図は従来例を示
すための構成ブロック図である。 ３０．１３・・・制御装置、６．１６・・・オブザーバ
、７．１７・・・雑音推定器、８，１８・・・減算器、
Ｕ。 Ｕ・・・制御装置の入力、Ｕ ａ ＋ ｕ・・・第１の
信号、ｎ・・・雑音、Ｘｏｕｔ、ｙ・・・制御装置の出
力、Ｖｆ。 ｙ・・・第２の信号。
成ブロック図、第２図は本発明に係る雑音除去装置の第
２の実施例を示す構成ブロック図、第３図は従来例を示
すための構成ブロック図である。 ３０．１３・・・制御装置、６．１６・・・オブザーバ
、７．１７・・・雑音推定器、８，１８・・・減算器、
Ｕ。 Ｕ・・・制御装置の入力、Ｕ ａ ＋ ｕ・・・第１の
信号、ｎ・・・雑音、Ｘｏｕｔ、ｙ・・・制御装置の出
力、Ｖｆ。 ｙ・・・第２の信号。
Claims (6)
- （１）制御装置の入力に関連する第１の信号と雑音を含
み前記制御装置の出力に関連する第２の信号とから前記
第２の信号の真値を推定するオブザーバと、前記第２の
信号と前記オブザーバ出力とから前記オブザーバ出力に
含まれる雑音成分を推定する雑音推定器と、前記オブザ
ーバ出力から前記雑音推定器出力を差引く減算器とを備
えたことを特徴とする雑音除去装置。 - （２）制御装置の入力に関連する第１の信号と雑音を含
み前記制御装置の出力に関連する第２の信号とから前記
第２の信号の真値を推定するオブザーバと、前記第２の
信号と前記オブザーバ出力とから前記第２の信号に含ま
れる雑音成分を推定する雑音推定器と、前記第２の信号
から前記雑音推定器出力を差引く減算器とを備えたこと
を特徴とする雑音除去装置。 - （３）減算器出力を前記制御装置の入力帰還信号とした
特許請求の範囲第１項記載の雑音除去装置。 - （４）減算器出力を前記制御装置の入力帰還信号とした
特許請求の範囲第２項記載の雑音除去装置。 - （５）制御装置がＤＣモータとこのＤＣモータの回転を
検出するエンコーダとを具備し、このエンコーダの出力
から求めた回転速度信号を第２の信号とした特許請求の
範囲第３項記載の雑音除去装置。 - （６）制御装置がＤＣモータとこのＤＣモータの回転を
検出するエンコーダとを具備し、このエンコーダの出力
から求めた回転速度信号を第２の信号とした特許請求の
範囲第４項記載の雑音除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9288685A JPS61251902A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 雑音除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9288685A JPS61251902A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 雑音除去装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61251902A true JPS61251902A (ja) | 1986-11-08 |
Family
ID=14066936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9288685A Pending JPS61251902A (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 雑音除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61251902A (ja) |
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| JPH01137305A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | フィードバック制御装置 |
| JPH01296301A (ja) * | 1988-05-25 | 1989-11-29 | Fanuc Ltd | 産業用ロボットのサーボループ制御方法 |
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-
1985
- 1985-04-30 JP JP9288685A patent/JPS61251902A/ja active Pending
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