JPS6158013A - 位置決め制御方式 - Google Patents
位置決め制御方式Info
- Publication number
- JPS6158013A JPS6158013A JP17832784A JP17832784A JPS6158013A JP S6158013 A JPS6158013 A JP S6158013A JP 17832784 A JP17832784 A JP 17832784A JP 17832784 A JP17832784 A JP 17832784A JP S6158013 A JPS6158013 A JP S6158013A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- detector
- positioning control
- stage
- delay element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1445—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は振動系を有する移動体を振動なく位置決めする
位置決め制御方式に関する。
位置決め制御方式に関する。
投影露光装置のＸＹステージやロボットのように、複雑
な機構を高速に位置決めする必要がある場合、その制御
系に含まれる振動成分が特性に及ぼす影響が大きい。こ
のような振動を抑制する位置決め制御方式としては、例
えば、特開昭５７−７１２８１号公報に示されるように
、移動体の速度。
な機構を高速に位置決めする必要がある場合、その制御
系に含まれる振動成分が特性に及ぼす影響が大きい。こ
のような振動を抑制する位置決め制御方式としては、例
えば、特開昭５７−７１２８１号公報に示されるように
、移動体の速度。
位置等の複数個の状態量を検出し、これらをフィードバ
ックすることにより最適に制御する方法が知られている
。つまり、振動を抑制するように評価関数を選び、その
評価関数に基づき、フィードバックゲインを決定するこ
とにより、振動を抑制しながら高速に位置決めするもの
でおる。
ックすることにより最適に制御する方法が知られている
。つまり、振動を抑制するように評価関数を選び、その
評価関数に基づき、フィードバックゲインを決定するこ
とにより、振動を抑制しながら高速に位置決めするもの
でおる。
しかし、この方法では状態量の検出特性に遅れ等がある
と、位置決め制御ｉ１１！Ｐ！ｆ性はその遅れの影響の
ため、応答時間が長くなった９、オーバーシュート量が
大きくなったりするという問題があった。
と、位置決め制御ｉ１１！Ｐ！ｆ性はその遅れの影響の
ため、応答時間が長くなった９、オーバーシュート量が
大きくなったりするという問題があった。
本発明の目的は、複数の状態量をフィードバックする位
１け決め制御装置において、検出器の特性による位置決
め制御特性の劣化を少なくすることができる位置決め制
御方式を提供することにある。
１け決め制御装置において、検出器の特性による位置決
め制御特性の劣化を少なくすることができる位置決め制
御方式を提供することにある。
本発明は、振動現象を抑制するためには、ねじれ分を正
確にフィードバックすることが重要であることに着目し
、同じ次元の状態フィードバック量の特性がほぼ一致す
るように、後向き経路に遅れ要素を挿入したものでちる
。
確にフィードバックすることが重要であることに着目し
、同じ次元の状態フィードバック量の特性がほぼ一致す
るように、後向き経路に遅れ要素を挿入したものでちる
。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。
第１図は移動体としてＸＹステージを用いた場合の本発
明の一実施例である。第１図においては、モータ１を駆
動し、駆動軸２を回転さぞることによυ、ＸＹステージ
３を位置決めするようになっている。このステージ位置
θＭおよびステージ速度ωＢはステージ検出器４によシ
検出される。また、モータ位置θＭおよびモータ速度ω
Ｍはモータ検出器５で検出される。これら検出された４
つの状態ｆｆ１Ｘは、位置決め制御回路６にフィードバ
ックされる。この位置決め制御回路６では、位置指令回
路７から与えられる位置指令０“Ｓとフィードバックさ
れた状態量Ｘとを用いて位置決め制御演算を行い、モー
タ１に入力するモータ電流ｉ。
明の一実施例である。第１図においては、モータ１を駆
動し、駆動軸２を回転さぞることによυ、ＸＹステージ
３を位置決めするようになっている。このステージ位置
θＭおよびステージ速度ωＢはステージ検出器４によシ
検出される。また、モータ位置θＭおよびモータ速度ω
Ｍはモータ検出器５で検出される。これら検出された４
つの状態ｆｆ１Ｘは、位置決め制御回路６にフィードバ
ックされる。この位置決め制御回路６では、位置指令回
路７から与えられる位置指令０“Ｓとフィードバックさ
れた状態量Ｘとを用いて位置決め制御演算を行い、モー
タ１に入力するモータ電流ｉ。
を決定している。
ここで、駆動軸２が振動系になっている場合を考える。
このとき、振動なく制御する方法として位置決め制御回
路６は第２図のように制御する方法が知られている。つ
まり、位置決めを行うための位置制御部８と、振動を抑
制するための振動制御部９に分離し、フィードバックゲ
インに、、に、。
路６は第２図のように制御する方法が知られている。つ
まり、位置決めを行うための位置制御部８と、振動を抑
制するための振動制御部９に分離し、フィードバックゲ
インに、、に、。
ｇ＜：ｓ ＋ Ｋ４およびフイードフオワードゲイノｇ
を振ｉ、＋’：：、７： 、 ：”！ ”・Ｉ″ｌ・動抑制のための評価関数により決定するも
のである。例えば、評価関数Ｊとして ＪＪｏ （（θ１−θｇ）２＋Ｗ（θＭ−θｓ）２＋ｖ
（Ｇ）ｖ−ωｓ）’）ｄ ｔ・・・・・・・・・（１） 但し、Ｗ、Ｖ：重み糸数 を選べば、振動の少ない制御系を構成できる。
を振ｉ、＋’：：、７： 、 ：”！ ”・Ｉ″ｌ・動抑制のための評価関数により決定するも
のである。例えば、評価関数Ｊとして ＪＪｏ （（θ１−θｇ）２＋Ｗ（θＭ−θｓ）２＋ｖ
（Ｇ）ｖ−ωｓ）’）ｄ ｔ・・・・・・・・・（１） 但し、Ｗ、Ｖ：重み糸数 を選べば、振動の少ない制御系を構成できる。
ここで、本発明の特徴である遅れ要素の挿入方法につい
て説明する。上記のようにゲインを決定した場合、振動
制御部９は振動の原因となる駆動軸２のねじれを補償す
るように動く。つまり、モータ位置θＭとステージ位置
Ｏ８Ｋの位置偏差（θＭ−θＳ）およびモータ速度ωＭ
とステージ速度ωＳとの速度偏差（ωに−のＳ）をそれ
ぞれ零にするように制御される。従って、振動に関して
は、状態量Ｘのそれぞれの値よりも、位置偏差（θへτ
−０８）および速度偏差（ωＭ−ωＢ）のほうが重要に
なる。そのため、第２図のようにモータ検出器５におい
て、モータ速度を検出する部分に検出遅れ要素１０があ
る場合に、位置決め制御回路６のステージ速度ωｓＫ１
次遅れ要素１１計挿入する。ここで、１次遅れ要素１１
の遅延時間を検出遅れ要素１０の遅延時間と同一にした
のが本発明の特徴である。つまり、これにより、検出遅
れ要素１０があるときの速度偏差（ωＭ−ωＳ）のフィ
ードバック量を検出遅れ要素１０がない場合とほぼ同じ
にできる。
て説明する。上記のようにゲインを決定した場合、振動
制御部９は振動の原因となる駆動軸２のねじれを補償す
るように動く。つまり、モータ位置θＭとステージ位置
Ｏ８Ｋの位置偏差（θＭ−θＳ）およびモータ速度ωＭ
とステージ速度ωＳとの速度偏差（ωに−のＳ）をそれ
ぞれ零にするように制御される。従って、振動に関して
は、状態量Ｘのそれぞれの値よりも、位置偏差（θへτ
−０８）および速度偏差（ωＭ−ωＢ）のほうが重要に
なる。そのため、第２図のようにモータ検出器５におい
て、モータ速度を検出する部分に検出遅れ要素１０があ
る場合に、位置決め制御回路６のステージ速度ωｓＫ１
次遅れ要素１１計挿入する。ここで、１次遅れ要素１１
の遅延時間を検出遅れ要素１０の遅延時間と同一にした
のが本発明の特徴である。つまり、これにより、検出遅
れ要素１０があるときの速度偏差（ωＭ−ωＳ）のフィ
ードバック量を検出遅れ要素１０がない場合とほぼ同じ
にできる。
従って、本発明の実施例によれば、モータ速度ωつに検
出遅れがある場合にも、特性をほとんど劣化させること
なく、振動のない位置決め制御を行うことができる。
出遅れがある場合にも、特性をほとんど劣化させること
なく、振動のない位置決め制御を行うことができる。
第３図は、第２図の場合と異なり、モータ検出器５にお
いてモータ位置θＭの検出に検出遅れ要素１２がある場
合の本発明め他の実施例である。
いてモータ位置θＭの検出に検出遅れ要素１２がある場
合の本発明め他の実施例である。
この実施例で第２図と異なるのは、位置決め制御回路に
おいて、ステージ速度ωＳでなく、ステージ位置θＳに
検出遅れ要素１２と同じ遅延時間を持つ１次遅れ要素１
３を挿入する点である。これにより、モータ位置θＭに
検出遅れ要素があるときの位置偏差（θＭ−θＳ）のフ
ィードバック量を検出遅れがないときとほぼ同じにする
ことができる。
おいて、ステージ速度ωＳでなく、ステージ位置θＳに
検出遅れ要素１２と同じ遅延時間を持つ１次遅れ要素１
３を挿入する点である。これにより、モータ位置θＭに
検出遅れ要素があるときの位置偏差（θＭ−θＳ）のフ
ィードバック量を検出遅れがないときとほぼ同じにする
ことができる。
この実施例によれば、モータ位置θＭに検出遅れがある
場合にも、特性音はとんど劣化させることなく、振動の
ない位置決め制御を行うことができる。
場合にも、特性音はとんど劣化させることなく、振動の
ない位置決め制御を行うことができる。
第４図は、モータ検出器５においてモータ速度ωＭの部
分に振動要素１４がある場合の本発明の一実施例である
。一般に、この振動要素１４は制御系に対して安定性を
悪くするので、第１の１次遅れ要素１５をモータ検出器
５に加えて振動要素１４の影響を小さくしている。この
ようにした場合、モータ検出器５から得られるモータ速
度ωＭの検出特性は、はぼ第１の１次遅れ要素１５によ
シ決定される。そこで、ステージ速度ωＳの後向き経路
に第１の１次遅れ要素１５と同じ特性の第２の１次遅れ
要素１６を挿入した点がこの実施例の特徴である。
分に振動要素１４がある場合の本発明の一実施例である
。一般に、この振動要素１４は制御系に対して安定性を
悪くするので、第１の１次遅れ要素１５をモータ検出器
５に加えて振動要素１４の影響を小さくしている。この
ようにした場合、モータ検出器５から得られるモータ速
度ωＭの検出特性は、はぼ第１の１次遅れ要素１５によ
シ決定される。そこで、ステージ速度ωＳの後向き経路
に第１の１次遅れ要素１５と同じ特性の第２の１次遅れ
要素１６を挿入した点がこの実施例の特徴である。
この実施例によれば、検出器が振動要素など高次の検出
特性を有している場合でも、はぼ状態フィードバック量
の特性を一致させることができるので、はとんど振動の
ない制御特性が得られる。
特性を有している場合でも、はぼ状態フィードバック量
の特性を一致させることができるので、はとんど振動の
ない制御特性が得られる。
なお、上記した実施例では、本発明をＸＹステージに適
用した場合について述べたが、振動を含む移動体の制御
であれば全て利用できる。
用した場合について述べたが、振動を含む移動体の制御
であれば全て利用できる。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、検出器
の特性に影ψされずに移動体をほぼ振動することなく位
置決めすることができる。
の特性に影ψされずに移動体をほぼ振動することなく位
置決めすることができる。
第４図はＸＹステージの位置決めを行う場合の本発明の
概略図、第２図はモータ速度の検出特性が遅れ特性であ
る場合の一実施例を示すブロック図、笑３図はモータ位
置の検出特性が遅れ特性である場合の一実施例を示すブ
ロック図、第４図はモータ速度の検出特性が振動特性で
ある場合の一実施例を示すブロック図である。 −１・・・モータ、２・・・駆動軸、３・・・ＸＹステ
ージ、４′ ＼、 １；・・亘テージ検出器、５・・・モータ検出器、６・
・・位置決め制御回路、７・・・位置指令回路、８・・
・位置制御部、９・・・振動制御部、１０．１２・・・
検出遅れ要素、ｉ’ｘ、１３．１ｓ、１６・・・１次遅
れ要素、１４・・・振動要素。
概略図、第２図はモータ速度の検出特性が遅れ特性であ
る場合の一実施例を示すブロック図、笑３図はモータ位
置の検出特性が遅れ特性である場合の一実施例を示すブ
ロック図、第４図はモータ速度の検出特性が振動特性で
ある場合の一実施例を示すブロック図である。 −１・・・モータ、２・・・駆動軸、３・・・ＸＹステ
ージ、４′ ＼、 １；・・亘テージ検出器、５・・・モータ検出器、６・
・・位置決め制御回路、７・・・位置指令回路、８・・
・位置制御部、９・・・振動制御部、１０．１２・・・
検出遅れ要素、ｉ’ｘ、１３．１ｓ、１６・・・１次遅
れ要素、１４・・・振動要素。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、振動系を含む移動体と、この移動体を駆動するモー
タと、前記移動体を位置決めするための目標位置を与え
る位置指令回路と、前記モータおよび前記移動体のそれ
ぞれの速度と位置の状態量を検出する検出器と、この検
出器から得られた状態フィードバック量と前記目標位置
の値を用いて前記モータの入力電流を演算する位置決め
制御回路とを備え、前記振動系による振動を抑制するよ
うに前記状態フィードバック量のゲインおよび前記目標
位置のフィードフォワードゲインを決定する装置におい
て、前記モータ速度および前記移動体速度の状態フィー
ドバック量の特性が一致し、かつ、前記モータ位置およ
び前記移動体位置の状態フィードバック量の特性が一致
するように、前記状態フィードバック量の後向き経路に
遅れ要素を挿入することを特徴とする位置決め制御方式
。 ２、上記検出器の伝達関数の分母が高次の特性方程式で
表せるとき、それを近似した低次の特性方程式で表せる
遅れ要素を上記後向き経路に挿入することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の位置決め制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17832784A JPS6158013A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 位置決め制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17832784A JPS6158013A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 位置決め制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158013A true JPS6158013A (ja) | 1986-03-25 |
Family
ID=16046544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17832784A Pending JPS6158013A (ja) | 1984-08-29 | 1984-08-29 | 位置決め制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6158013A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000062412A1 (fr) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Unite de commande pour moteur electrique |
| JP2014176291A (ja) * | 2014-03-03 | 2014-09-22 | Makino Milling Mach Co Ltd | 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置 |
| US9785139B2 (en) | 2013-03-07 | 2017-10-10 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Working machine feed axis control method and feed axis control device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216979A (en) * | 1975-07-30 | 1977-02-08 | Toshiba Corp | Exposure method of photo etching |
| JPS5389372A (en) * | 1976-12-28 | 1978-08-05 | Fujitsu Ltd | Production of semiconductor device |
-
1984
- 1984-08-29 JP JP17832784A patent/JPS6158013A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5216979A (en) * | 1975-07-30 | 1977-02-08 | Toshiba Corp | Exposure method of photo etching |
| JPS5389372A (en) * | 1976-12-28 | 1978-08-05 | Fujitsu Ltd | Production of semiconductor device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000062412A1 (fr) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Unite de commande pour moteur electrique |
| US9785139B2 (en) | 2013-03-07 | 2017-10-10 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Working machine feed axis control method and feed axis control device |
| JP2014176291A (ja) * | 2014-03-03 | 2014-09-22 | Makino Milling Mach Co Ltd | 工作機械の送り軸制御方法および送り軸制御装置 |
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