JPS6225503A - 信号エンフアシス装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、特に低域だけをエンファシス（増強）する信
号エンファシス装置に関するものである。

従来の技術 従来、低域を所定の周波数以下でエンファシスする際に
は一次の伝達関数を有するフィルタが用いられていた。

従来の低域エンファシス装置の回路図を第５図に示す。

同図において、５１は演算増幅器であり、入力信号が入
力端子５２から抵抗５３を介して入力される。演算増幅
器５１の出力端子５４と演算増幅器５１の一方の差動入
力端子５５間にはコンデンサ５６と抵抗５７の並列接続
回路および、これと直列に接続された抵抗５８よりなる
フィードバック回路が接続されている。

第６図は、第５図の回路の入力端子５２から出力端子５
４までの伝達周波数特性を示したものである。

第６図において、曲線６１は伝達関数の利得特性を示す
もので・ある。変曲点周波数６２はコンデンサ５６と抵
抗５７で決まる。（参考文献　産報出版刊「アクティブ
・フィルタ」　柳沢　健、余光　磐著など） 発明が解決しようとする問題点 第５図の信号エンファシス装置の欠点は、伝達関数が１
次であるため、利得および位相のゆるやかな変化が±１
デカードにわたることである。したがって、非常に急峻
に利得および位相を変化させるエンファシス装置は構成
できない。第５図の信号エンファシス装置を電磁型アク
チュエータを用いたサーボ系に挿入した場合には、上記
の位相のゆるやかな変化のためにサーボ系の間ループ伝
達のゲイン交点付近の位相余裕を低下させる原因となる
。すなわち、上記サーボ系の安定性を劣下させる原因と
なる。

本発明は上記の欠点を除去する信号エンファシス装置を
提供するものである。

問題点を解決するための手段 すなわち、本発明の信号エンファシス装置は、互いに複
素共役な２つの極をもつ２次のフィルタ回路と、このフ
ィルタ回路の出力信号と外部からの入力信号を加算する
加算回路を具備し、この加算回路の出力を上記フィルタ
回路を介して正帰還するという構成を備えたものである
。

作用 本発明は上記した構成によって、２次の信号エンファシ
ス装置を実現しているため、位相の変化が急峻である。

このため、機械的駆動手段である電磁型アクチュエータ
のサーボ系の低域補償として用いた場合でも、サーボ系
の安定性を劣下させることがないこととなる。

実施例 以下、本発明を図示の実施例にもとづいて説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示す回路構成図である。

第１図において、１１は２次の低域通過フィルタであり
、その伝達関数Ｔ、６．はラプラス演算子Ｓを用い、次
のように表わせる。

ここに、ω。は伝達関数Ｔ１．）の折点周波数、Ｑは伝
達関数Ｔ（ｓ）のクォリティ・ファクタである。

１２は利得１の位相反転アンプ、１３は上記２次の低域
通過フィルタ１１の出力加算用の抵抗（その抵抗値をＲ
１とする）、１４は入力端子１７に与えられる入力信号
を上記２次の低域通過フィルタ１１の出力信号に加算す
るための加算用抵抗（その抵抗値をＲ，とする）であり
、１５は演算増幅器、１６はこの演算増幅器１５の帰還
抵抗（その抵抗値をＲｏとする）である。１８は出力端
子である。

第１図の構成において、入力端子１７から出力端子１８
までの合成伝達関数Ｇ（ｓ）は次のようになる。

であり、ω。１は合成伝達関数の折点周波数、Ｑ。

は合成伝達関数のクォリティ・ファクタである。

ここで、Ｒｆ−≧−Ｒ０となるよう抵抗Ｒｆを選ぶこと
により第１図（ａ）の信号エンファシス装置の合成伝達
関数の折点周波数ω。１はω。Ｉ＜Ｑ）。の任意の値に
設定することができる。

第２図（ａｌおよび第２図（ｂ）は、本発明の信号エン
ファシス装置の伝達特性を示すものである。第２図（ａ
）において２１は（２）式で示される合成伝達関数の利
得特性を示す曲線であり、第２図（ｂｌにおいて２４は
（２）式で示される合成伝達関数の位相特性を示す曲線
である。第２図（ａ）および第２図（ｂｌにおいて、折
点周波数２３は、第１式および第２式の角周波数ω。に
対応し、かつ折点周波数２２は第２式の角周波数ω。、
に対応している。周波数ω。での位相変化は急峻であり
、ω。以上の帯域での位相遅れ量を著しく小さく抑さえ
ることができる。

第３図は、本発明の信号エンファシス装置を機械的な駆
動手段を含むサーボ系に用いた場合のブロック図である
。第３図において、３１は制御対象となる物体の変位の
目標値であり、３２は、例えば位置制御などに用いられ
る動電型アクチュエータの変位である。目標値３１（量
をｙとする）に電磁型アクチュエータの変位３２　（ｉ
ｔをＹとする）、を追随させ、 ｙ　−ｙ＝　。

となるように制御するのが第５図のサーボ系の目的であ
る。

第３図において、制御対象物の目標値３１とアクチュエ
ータの変位３２は、減算回路３３で差をとられ、かつ電
気信号に変換される。減算回路３３の出力は増幅器３４
で増幅され、本発明に依る信号エンファシス装置３５を
介してアクチュエータ３６を駆動する。

ここで、信号エンファシス装置３５を用いない場合につ
いて説明する。

第４図は、第３図のサーボ系の大概の開ループ利得特性
を示すものである。

第４図において、４１は第３図のサーボ系の利得特性を
示す図であり、曲線４１の特性はアクチュエータ３６の
伝達特性で決まる。第４図において、Ｇ（。）　は直流
間ループ利得、ω、はアクチュエータのダンパのコンプ
ライアンスと可動部質量で決まる共振周波数、ω７はゲ
イン交点の周波数である。

低い周波数での制御精度を上げるためには、（１）ゲイ
ン交点の周波数ｆｆｉを上げる。

（２）共振周波数ω、を下げる。

の２点が考えられる。

−ｉに、機械的な部品であるアクチュエータでは、高い
周波数になると、第４図に４２で示すように伝達関数に
各種の共振が生じるため、上記のゲイン交点周波数ω７
を上げることには限界があり、実現性に乏しい。

一方、共振周波数ω、を下げるためには、アクチュエー
タの可動部の質量を大きくしたり、可動部を支えるダン
パのコンプライアンスを大きくするとよい。しかし質量
を大きくすることは、可動部の質量をできるだけ小さく
して駆動に必要な消費電力を小さくしたいという要求に
逆行する。またダンパのコンプライアンスを大きくする
ことはダンパの保持性の目的に反するのでそれぼど大き
くできない。

したがって第４図に開ループ利得特性４１をもつサーボ
系に、本発明に係る信号エンファシス装置を用いれば、
第４図に開ループ利得特性４３を有するサーボ系を構成
することができる。

第２図の折点周波数２３と第４図のアクチュエータの共
振周波数をほぼ一致させ、かつクォリティ・ファクタ値
もほぼ一致させると、第４図に示したように開ループ利
得特性４３は特性４１の延長線上に来て、かつ補償点ω
、付近でもほぼ直線となる。

さらに重要なことは、本発明による信号エンファシス装
置の折点周波数ω。（はぼω、付近）での位相変化が急
峻であり、ゲイン交点角周波数ω７付近に影響を与えな
いことである。サーボ系においてはゲイン交点付近の位
相余裕が極めて重要である。たとえば第５図の従来の信
号エンファシス装置などでは、位相変化がゲイン交点付
近におよび、サーボ系の設計を非常に困難なものにする
が、本発明の信号エンファシス装置ではそのような欠点
を避けることができる。

発明の効果 以上のように本発明は２次の伝達関数を有する信号エン
ファシス装置を非常に安価に提供でき、またその特性も
位相変化が急峻である点から動電型アクチュエータの低
域補償などの応用に優れた効果を有し、極めて実用価値
の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の信号エンファシス装置の一実施例を示
す回路図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の信号エンフ
プシス装置の一実施例の特性図、第３図は本発明の信号
エンファシス装置を機械的駆動手段を含むサーボ系に用
いた場合のブロック図、第４図は第５図のサーボ系の大
概の開ループ利得の特性図、第５図は従来の信号エンフ
ァシス装置の回路図、第６図は従来の信号エンファシス
装置の特性図である。 １１・・・・・・２次のフィルタ回路、１２・・・・・
・位相反転回路、１３．１４．１６・・・・・・抵抗、
１５・・・・・・演算増幅器。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第１図 Ｍ 第２図 （の （ｂ） 第３図 第４図 □周波伎 窮５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに複素共役な２つの極をもつ２次のフィルタ回路と
   、このフィルタ回路の出力信号と外部からの入力信号を
   加算する加算回路とを具備し、この加算回路の出力を上
   記フィルタ回路を介して正帰還することを特徴とする信
   号エンファシス装置。