JPS6214202A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
- Publication number
- JPS6214202A JPS6214202A JP15308085A JP15308085A JPS6214202A JP S6214202 A JPS6214202 A JP S6214202A JP 15308085 A JP15308085 A JP 15308085A JP 15308085 A JP15308085 A JP 15308085A JP S6214202 A JPS6214202 A JP S6214202A
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- Japan
- Prior art keywords
- data
- voltage
- current
- control system
- moving body
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- Pending
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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】
〈発明の技術分野〉
この発明は、例えば半導体製造装置等に用いられる超精
密用ＸＹステージの他、プリンタヘッドやＸＹプロッタ
等における移動体を目標位置へ移動させ且つ位置決めす
るのに使用する位置制御装置に関する。
密用ＸＹステージの他、プリンタヘッドやＸＹプロッタ
等における移動体を目標位置へ移動させ且つ位置決めす
るのに使用する位置制御装置に関する。
〈発明の概要〉
この発明は、Ｉ−ＰＩ）制御系を移動体の位置制御装置
として構成すると共に、フィードバック補償制御ｎ系に
おけるゲイン操作をもって移動体の動特性を改善するよ
う構成し°ζあり、これにより装置の汎用性や生産性を
向−１−させている。
として構成すると共に、フィードバック補償制御ｎ系に
おけるゲイン操作をもって移動体の動特性を改善するよ
う構成し°ζあり、これにより装置の汎用性や生産性を
向−１−させている。
〈発明の背景〉
従来のこの種位置制御装置は、第２図に示す如く、移動
体２１の現在位置データＸＲをフィートハックする位置
フィードバックループ２２と、移動体２１の現在速度デ
ータ■、をフィードバックする速度フィードバックルー
プ２３とを含んだものである。前記位置フィードバック
ループ２２においては、目標位置データＸ０と現在位置
データＸＲとの偏差ΔＸ（以下、これを「（１７置偏差
データ」という）が求められ、この（☆置偏差データΔ
Ｘがゼロになるよう、移動体２■の目標（１７置への位
置決め制御が行われる。
体２１の現在位置データＸＲをフィートハックする位置
フィードバックループ２２と、移動体２１の現在速度デ
ータ■、をフィードバックする速度フィードバックルー
プ２３とを含んだものである。前記位置フィードバック
ループ２２においては、目標位置データＸ０と現在位置
データＸＲとの偏差ΔＸ（以下、これを「（１７置偏差
データ」という）が求められ、この（☆置偏差データΔ
Ｘがゼロになるよう、移動体２■の目標（１７置への位
置決め制御が行われる。
前記位置偏差データΔＸは、定常位置偏差をゼロにする
ため、積分器２４で積分された後、っぎのブロック２５
で位置フィードバックループ２２の制御特性向−ヒのた
めの補償を与え、さらにつぎのブロック２６でゲインＫ
Ａを与えでいる。
ため、積分器２４で積分された後、っぎのブロック２５
で位置フィードバックループ２２の制御特性向−ヒのた
めの補償を与え、さらにつぎのブロック２６でゲインＫ
Ａを与えでいる。
前記速度フィードバックループ２３は、移動体２１の制
御系にダンピング要素を与えるためのもので、ブロック
２７で速度フィーＩ゛ハックループ２３の制御特性改善
のための補償をりλ、さらにつぎのブロック２８でゲイ
ンＫｌｌを５えている。
御系にダンピング要素を与えるためのもので、ブロック
２７で速度フィーＩ゛ハックループ２３の制御特性改善
のための補償をりλ、さらにつぎのブロック２８でゲイ
ンＫｌｌを５えている。
前記ブロック２７の補償要素は、移動体２１および移動
体駆動用モータ２９のｕｌみ合わ干が制御対象であり、
またブし１ツク２５の補償要素は、速度フィードバック
ループ２３自体が制御対象であるが、それぞれ補償要素
は各ループ２２゜２３中、制御対象に対し直列接続され
°ζいるため、制御対象を完全補償することができない
。
体駆動用モータ２９のｕｌみ合わ干が制御対象であり、
またブし１ツク２５の補償要素は、速度フィードバック
ループ２３自体が制御対象であるが、それぞれ補償要素
は各ループ２２゜２３中、制御対象に対し直列接続され
°ζいるため、制御対象を完全補償することができない
。
これは、補償要素が制御対象番こ直列接続されると、制
御系全体では、制御対象自身の次数よりさらに高次の形
式をとることになるため、制御入力Ｘ０に対する制御系
の動的な応答を、油中に求められなくなるからである。
御系全体では、制御対象自身の次数よりさらに高次の形
式をとることになるため、制御入力Ｘ０に対する制御系
の動的な応答を、油中に求められなくなるからである。
このためし記ブロック２５．２７の補償要素は、制０１
対象の動特性を部分的にしか補償できず、ニコルズ線図
、ボード線間、ナイキスト線図等のチャーｌを用いなけ
れば制御特性の改善をはかることができないばかりでな
（、制御特性を自由に改善することが困難であり、これ
では位置制御装置の汎用性や生産性が悪くなる等の問題
がある。
対象の動特性を部分的にしか補償できず、ニコルズ線図
、ボード線間、ナイキスト線図等のチャーｌを用いなけ
れば制御特性の改善をはかることができないばかりでな
（、制御特性を自由に改善することが困難であり、これ
では位置制御装置の汎用性や生産性が悪くなる等の問題
がある。
〈発明の目的〉
この発明は、上記問題を解消するためのものであって、
前記部分的な補償を完全補償となし、汎用性および生産
性を向−ヒすると共に、制御特性の改善を自由に行うこ
とのできる新規な位置制御装置を提供することを目的と
する。
前記部分的な補償を完全補償となし、汎用性および生産
性を向−ヒすると共に、制御特性の改善を自由に行うこ
とのできる新規な位置制御装置を提供することを目的と
する。
〈発明の構成および効果〉
上記目的を達成するため、この発明では、フィードバッ
ク補償制御系を有する移動体を目標位１へ送るための位
置制御装置であって、前記移動体の現在位置をディジタ
ル量で計数して現在位置データを求める計数器と、現在
位置データをサンプリングして現在速度データを求める
速度演算器と、目標位置データと現在位置データとの差
を演算して位置偏差データを求める位置偏差演算器と、
現在位置データ、現在速度データおよび１位置偏差デー
タの各ディジタル値をアナログ量の電圧値にそれぞれ′
Ｉｅ″換して現在位置電圧、現在速度電圧お３Ｌび１位
置偏差電圧を求めるｎ／Ａ変換器と、位置偏差電圧を積
分して積分位置偏差電圧を求める積分器と、積分位置偏
差電圧、現在位置電圧および現在速度電圧のそれぞれに
ゲインを設定するゲイン調整器とを具備させ、ゲイン設
定された積分位置偏差電圧に対し、ゲイン設定された現
在位置電圧および現在速度電圧をフィードバックして前
記フィードバック補償制御系を構成するようにしている
。
ク補償制御系を有する移動体を目標位１へ送るための位
置制御装置であって、前記移動体の現在位置をディジタ
ル量で計数して現在位置データを求める計数器と、現在
位置データをサンプリングして現在速度データを求める
速度演算器と、目標位置データと現在位置データとの差
を演算して位置偏差データを求める位置偏差演算器と、
現在位置データ、現在速度データおよび１位置偏差デー
タの各ディジタル値をアナログ量の電圧値にそれぞれ′
Ｉｅ″換して現在位置電圧、現在速度電圧お３Ｌび１位
置偏差電圧を求めるｎ／Ａ変換器と、位置偏差電圧を積
分して積分位置偏差電圧を求める積分器と、積分位置偏
差電圧、現在位置電圧および現在速度電圧のそれぞれに
ゲインを設定するゲイン調整器とを具備させ、ゲイン設
定された積分位置偏差電圧に対し、ゲイン設定された現
在位置電圧および現在速度電圧をフィードバックして前
記フィードバック補償制御系を構成するようにしている
。
この発明の位置制御装置は、Ｉ−ＰＩ’）１１１１′Ｉ
ｌ系を完全に構成するものであって、制御対象の動特性
を直接同定できるため、制御特性の改善が数値化でき、
装置の汎用性および生産性を改善することができる等、
発明目的を達成した顕著な効果を奏する。
ｌ系を完全に構成するものであって、制御対象の動特性
を直接同定できるため、制御特性の改善が数値化でき、
装置の汎用性および生産性を改善することができる等、
発明目的を達成した顕著な効果を奏する。
〈実施例の説明〉
第１図はこの発明にかかる位置制御装置の一構成例を示
す。
す。
図ボ例において、移動体１は例えばＸＹステージ等であ
って、リニアモータ等のモータ２で駆動される。移動体
１の位置計測は測長系３で実施さね、その出力を計数器
４で計数することによって、現在位置データＸｌｌがデ
ィジタル量として求められる。この現在位置データＸＩ
Ｉは、位置フィートハックループ５でフィードバックさ
れ、ランチ回路６で保持された目標＜Ｑ、’ｌデータＸ
０との差を演算器７で演算して、位置偏差データΔｘｆ
Ｊ＜算出される。この位置偏差データΔＸはＤ／Ａ変換
器８に人力してアナログ置の位置偏差電圧に変換した後
、制御系の定常位置偏差を七〇にするため、積分器９で
前記位置偏差電圧を積分して積分位置偏差電圧を求める
。
って、リニアモータ等のモータ２で駆動される。移動体
１の位置計測は測長系３で実施さね、その出力を計数器
４で計数することによって、現在位置データＸｌｌがデ
ィジタル量として求められる。この現在位置データＸＩ
Ｉは、位置フィートハックループ５でフィードバックさ
れ、ランチ回路６で保持された目標＜Ｑ、’ｌデータＸ
０との差を演算器７で演算して、位置偏差データΔｘｆ
Ｊ＜算出される。この位置偏差データΔＸはＤ／Ａ変換
器８に人力してアナログ置の位置偏差電圧に変換した後
、制御系の定常位置偏差を七〇にするため、積分器９で
前記位置偏差電圧を積分して積分位置偏差電圧を求める
。
つぎにこの積分ｉｆｆ、 ｆｆ ＩＩｉ差電圧のゲイン
に１をゲイン調整器１０で決定し、これをフィードバッ
ク補償制ｉ）１系１１へその入力として与える。
に１をゲイン調整器１０で決定し、これをフィードバッ
ク補償制ｉ）１系１１へその入力として与える。
フィー）パック補償制御系】ｌは、制御対象である移動
体１の動特性を完全補償するためのものであって、前記
現在位置データＸＩをサンプリングすることにより現在
速度データ■８を算出する速度演算器１２を含んでいる
。この速度演算器１２のサンプリングレートは、移動体
ｌの制御応答性を考慮して数Ｋｌｌ□に設定されるもの
で、速度演算１Ｔｉ１２で算出された速度データ■、は
Ｄ／Ａ変換器１３で７→・ログ酸の現在位置電圧に変換
された後、この現在ｉ＊度電圧のゲインに２をつぎのゲ
イン調整器１４で設定する。
体１の動特性を完全補償するためのものであって、前記
現在位置データＸＩをサンプリングすることにより現在
速度データ■８を算出する速度演算器１２を含んでいる
。この速度演算器１２のサンプリングレートは、移動体
ｌの制御応答性を考慮して数Ｋｌｌ□に設定されるもの
で、速度演算１Ｔｉ１２で算出された速度データ■、は
Ｄ／Ａ変換器１３で７→・ログ酸の現在位置電圧に変換
された後、この現在ｉ＊度電圧のゲインに２をつぎのゲ
イン調整器１４で設定する。
また前記現在位置データＸ、は、フィードバック補償制
御系１１における他の１）／Ａ変換器１５に入力されて
アナログ置の現在位置型）−１−に変換され、さらにこ
の現在位置電圧のゲインＫ。
御系１１における他の１）／Ａ変換器１５に入力されて
アナログ置の現在位置型）−１−に変換され、さらにこ
の現在位置電圧のゲインＫ。
をつぎのゲイン調整器１６で設定する。
かくして前記ゲインに１が与えられる積分位置偏差電圧
に対し、ゲインＫｔ、Ｋｓが与えられる現在速度電圧お
よび現在位置電圧をフィードバックしてフィードバック
補償制御系１１を構成することにより、モータ２の駆動
を制御して、移動体ｌを目標位置まで移行させ１１つ位
置決めする。
に対し、ゲインＫｔ、Ｋｓが与えられる現在速度電圧お
よび現在位置電圧をフィードバックしてフィードバック
補償制御系１１を構成することにより、モータ２の駆動
を制御して、移動体ｌを目標位置まで移行させ１１つ位
置決めする。
なお前記モータ２にはコイルインピーダンスと誘起電圧
の発生が考えられるので、移動体１を制御対象として直
接固定するために、モータ２は電流制御とし、またこの
電流制御用の構成としてモータ電源１７が挿入されてい
る。そしてモータ２は入力電流■を得てリニアな駆動力
Ｆを発生し、これにより移動体１を目標位置まで移動さ
せるものである。
の発生が考えられるので、移動体１を制御対象として直
接固定するために、モータ２は電流制御とし、またこの
電流制御用の構成としてモータ電源１７が挿入されてい
る。そしてモータ２は入力電流■を得てリニアな駆動力
Ｆを発生し、これにより移動体１を目標位置まで移動さ
せるものである。
しかして図示例の装置では、フィードバック補償制御系
１１のゲイン調整器１４．１６をもってゲインに、、に
、を操作することによって、制御対象である移動体１の
完全補償を行うものである。すなわち移動体１の時間ｔ
における位置をＸ（ｔ）、その１階微分を交（ｔ）、２
階微分をＸ（ｔ）、粘性係数をａｌ＋剛性値をａｏ、モ
ータ２の発生駆動力をＦ（ｔ）とし、移動体１の動特性
がつぎの微分方程式で表されるとすると、ゲインに２に
よって１階微分の項を完全補償し、ゲインに３によって
Ｏ階微分の項を完全補償するものである。
１１のゲイン調整器１４．１６をもってゲインに、、に
、を操作することによって、制御対象である移動体１の
完全補償を行うものである。すなわち移動体１の時間ｔ
における位置をＸ（ｔ）、その１階微分を交（ｔ）、２
階微分をＸ（ｔ）、粘性係数をａｌ＋剛性値をａｏ、モ
ータ２の発生駆動力をＦ（ｔ）とし、移動体１の動特性
がつぎの微分方程式で表されるとすると、ゲインに２に
よって１階微分の項を完全補償し、ゲインに３によって
Ｏ階微分の項を完全補償するものである。
Ｘ（ｔ） ＋ ａ ＋ Ｘ（ｔ） ＋ ａｏ Ｘ（
ｔ） ＝ Ｆ（ｔ）かくして上式中、１階微分の項につ
いてはゲインＫｚが粘性係数に作用し、０階微分の項に
ついてはゲインに、が剛性力ａ０に作用するもので、制
御対象の動特性を表す微分方程式の係数を自由に変える
ことによって、移動体１の動特性を改善でき、装置の汎
用性や生産性の向上を実現できる。
ｔ） ＝ Ｆ（ｔ）かくして上式中、１階微分の項につ
いてはゲインＫｚが粘性係数に作用し、０階微分の項に
ついてはゲインに、が剛性力ａ０に作用するもので、制
御対象の動特性を表す微分方程式の係数を自由に変える
ことによって、移動体１の動特性を改善でき、装置の汎
用性や生産性の向上を実現できる。
第１図はこの発明の位置制御装置の構成例を示すブロッ
ク図、第２図は従来例を示すブロック図である。 １・・・・移動体 ４・・・・係数器７・・・
・演算器 ８．１３．１５・・・・Ｄ／Ａ変換器 ９・・・・積分器 １０、１４．１６・・・・ゲイン調整器１１・・・・フ
ィードバック補償制御系１２・・・・速度演算器 直ｉ Ｋ二
ク図、第２図は従来例を示すブロック図である。 １・・・・移動体 ４・・・・係数器７・・・
・演算器 ８．１３．１５・・・・Ｄ／Ａ変換器 ９・・・・積分器 １０、１４．１６・・・・ゲイン調整器１１・・・・フ
ィードバック補償制御系１２・・・・速度演算器 直ｉ Ｋ二
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 フィードバック補償制御系を有する移動体を目標位置へ
送るための位置制御装置であって、移動体の現在位置を
ディジタル量で計数して現在位置データを求める計数器
と、 現在位置データをサンプリングして現在速度データを求
める速度演算器と、 目標位置データと現在位置データとの差を演算して位置
偏差データを求める位置偏差演算器と、 現在位置データ、現在速度データおよび、位置偏差デー
タの各ディジタル値をアナログ量の電圧値にそれぞれ変
換して現在位置電圧、現在速度電圧および、位置偏差電
圧を求めるＤ／Ａ変換器と、 位置偏差電圧を積分して積分位置偏差電圧を求める積分
器と、 積分位置偏差電圧、現在位置電圧および、現在速度電圧
のそれぞれにゲインを設定するゲイン調整器とを具備し
、 ゲイン設定された積分位置偏差電圧に対し、ゲイン設定
された現在位置電圧および現在速度電圧をフィードバッ
クして前記フィードバック補償制御系を構成した位置制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15308085A JPS6214202A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15308085A JPS6214202A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 位置制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6214202A true JPS6214202A (ja) | 1987-01-22 |
Family
ID=15554537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15308085A Pending JPS6214202A (ja) | 1985-07-10 | 1985-07-10 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6214202A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59195714A (ja) * | 1983-04-22 | 1984-11-06 | Nippon Seiko Kk | 可動体の位置決め制御装置 |
| JPS60515A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-01-05 | Hitachi Ltd | 位置決め装置 |
-
1985
- 1985-07-10 JP JP15308085A patent/JPS6214202A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59195714A (ja) * | 1983-04-22 | 1984-11-06 | Nippon Seiko Kk | 可動体の位置決め制御装置 |
| JPS60515A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-01-05 | Hitachi Ltd | 位置決め装置 |
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