JPS63301302A - 入力にむだ時間を持つ制御系の補償方法 - Google Patents
入力にむだ時間を持つ制御系の補償方法Info
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- JPS63301302A JPS63301302A JP13707087A JP13707087A JPS63301302A JP S63301302 A JPS63301302 A JP S63301302A JP 13707087 A JP13707087 A JP 13707087A JP 13707087 A JP13707087 A JP 13707087A JP S63301302 A JPS63301302 A JP S63301302A
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- 239000002699 waste material Substances 0.000 title abstract 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
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- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41192—Compensation for different response times, delay of axis
-
- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42074—Position feedback and speed feedback, speed measured with tacho
-
- G—PHYSICS
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- G05B2219/42237—Pwm pulse width modulation, pulse to position modulation ppm
-
- G—PHYSICS
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- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42352—Sliding mode controller SMC, select other gain
Landscapes
- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、制御系にむだ時間がある場合に制御特性を改
善するために、むだ時間を補償する方式〔従来の技術〕 制御系においては、入力信号が変化してから出力信号の
変化が起きるまでに所定の遅れ時間を持つ系がある。こ
のような遅れ時間、すなわちむだ時間を持つ制御系とし
ては、系の内部にむだ時間要素を有する場合と、入力に
むだ時間を有する場合とがある。ｌｌも簡単な例は、制
御入力にむだ時間がある場合である。
善するために、むだ時間を補償する方式〔従来の技術〕 制御系においては、入力信号が変化してから出力信号の
変化が起きるまでに所定の遅れ時間を持つ系がある。こ
のような遅れ時間、すなわちむだ時間を持つ制御系とし
ては、系の内部にむだ時間要素を有する場合と、入力に
むだ時間を有する場合とがある。ｌｌも簡単な例は、制
御入力にむだ時間がある場合である。
このようなむだ時間がある場合には、応答時間に遅れを
生じたり、制御特性に数々の悪影響を与える。むだ時間
の補償を行わない場合は、制御人力が実際に影響を与え
るときには、制御系の状態は既にその制御入力を作り出
した時点の状態から変化しているため、正確な制御はで
きない、特に、制御系の状態により、必要なゲイン定数
を切り換える可変構造系の制御の場合、正確な切り換え
ができな（なるため、リンプルの増大、ロバスト性の低
下などの悪影響を招く、このため、むだ時間を何らかの
手段で補償する必要がある。
生じたり、制御特性に数々の悪影響を与える。むだ時間
の補償を行わない場合は、制御人力が実際に影響を与え
るときには、制御系の状態は既にその制御入力を作り出
した時点の状態から変化しているため、正確な制御はで
きない、特に、制御系の状態により、必要なゲイン定数
を切り換える可変構造系の制御の場合、正確な切り換え
ができな（なるため、リンプルの増大、ロバスト性の低
下などの悪影響を招く、このため、むだ時間を何らかの
手段で補償する必要がある。
その補償方式としては、従来より、オブザーバ−を用い
て補償する制御方式などが数多く提案されている（例え
ば特開昭６０−１５３５０３号公報参照）。
て補償する制御方式などが数多く提案されている（例え
ば特開昭６０−１５３５０３号公報参照）。
これらの制御方式は、制御系パラメータの情報が与えら
れればかなり正確な補償が可能である。
れればかなり正確な補償が可能である。
しかしながら、そのための演算は一般に複雑で制御演算
に費やす時間が長くなる。このため、高速、高精度な応
答を要求される制御系への導入は困難である。
に費やす時間が長くなる。このため、高速、高精度な応
答を要求される制御系への導入は困難である。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり、入力にむだ時間をもつ制御系において、簡単
な制御系の方程式を導入することにより、高速、高精度
のむだ時間補償を行うことを目的とする。
のであり、入力にむだ時間をもつ制御系において、簡単
な制御系の方程式を導入することにより、高速、高精度
のむだ時間補償を行うことを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の制御系の補償方式は
、入力にむだ時間を持つ制御系において、系の途中にサ
ンプラーを設け、該サンプラーのサンプリング時間を前
記むだ時間と等しく設定することを特徴とする。
、入力にむだ時間を持つ制御系において、系の途中にサ
ンプラーを設け、該サンプラーのサンプリング時間を前
記むだ時間と等しく設定することを特徴とする。
Ｃ作用〕
制御系がその入力にむだ時間を持つ場合の状態方程式は
、次式で与えられる。
、次式で与えられる。
Ｘ ＝ Ａ ｅ Ｘ ＋ Ｂ Ｕ （ｔ Ｌ ＋ ）
・・・・・・・・・・・・・＋１１ここで、Ｘ：状
態量、Ｕ（ｔ−Ｌ、）：制御人力Ｘ ＝ｄＸ／ｄｔ、
Ｌ ｌ：むだ時間本発明では、ここでサンプリングタイ
ムＴ、を、次式を満足するように与える。
・・・・・・・・・・・・・＋１１ここで、Ｘ：状
態量、Ｕ（ｔ−Ｌ、）：制御人力Ｘ ＝ｄＸ／ｄｔ、
Ｌ ｌ：むだ時間本発明では、ここでサンプリングタイ
ムＴ、を、次式を満足するように与える。
Ｔ、−Ｌ、 ・・・・・・・・・・
・・・（２）この（２）式を考慮に入れ、＋１１弐を離
散値系の方程式で表すと、（３）式のようになる。
・・・（２）この（２）式を考慮に入れ、＋１１弐を離
散値系の方程式で表すと、（３）式のようになる。
Ｘ（ｋｌ１）＝Ａ＋Ｘ（ｋ）＋Ｂ＋Ｕ（ｋｌ１） −・
・−・−−−−−（３１Φ（ｔ） ＝ Ｌ弓（ｓ Ｉ
Ａ ｏ）弓（ここで、Ｌ −１はラプラス逆変換を示
す）（３）式は、ｋ−１番目の制御人力Ｕ（ｋ−１）が
制御システムに影響を及ぼすときには、状Ｂ量はに番目
のＸ （ｋｌであることを示している。このことから、
本発明では、ｋ番目の制御人力Ｕ（ｋ）を決定する場合
の状態量として、（３）式で補正したχ（ｋｌ１）を使
用する。
・−・−−−−−（３１Φ（ｔ） ＝ Ｌ弓（ｓ Ｉ
Ａ ｏ）弓（ここで、Ｌ −１はラプラス逆変換を示
す）（３）式は、ｋ−１番目の制御人力Ｕ（ｋ−１）が
制御システムに影響を及ぼすときには、状Ｂ量はに番目
のＸ （ｋｌであることを示している。このことから、
本発明では、ｋ番目の制御人力Ｕ（ｋ）を決定する場合
の状態量として、（３）式で補正したχ（ｋｌ１）を使
用する。
（２）式が成立しない場合、すなわちむだ時間をサンプ
リングタイムＴ、と等しく設定しない場合について説明
する。
リングタイムＴ、と等しく設定しない場合について説明
する。
むだ時間り、とサンプリングタイムＴ、が次の関係を持
つものとする。
つものとする。
Ｌ、−にＴ３＋τ。 ・・・・・・・・・・＋
４１但し、に−１，２，３，・−・−０≦τｏ＜Ｔｓこ
のとき、離散値系の方程式は、 Ｘ（ｋｌ１）−Ａ＋Ｘ（ｋ）＋Ｂ７Ｕ（ｋ−に−１）＋
Ｂ：Ｕ（ｋ−に） ・・・・・・（５）ここで、Ａ Ｉ
＝Φ（Ｔｓ）。
４１但し、に−１，２，３，・−・−０≦τｏ＜Ｔｓこ
のとき、離散値系の方程式は、 Ｘ（ｋｌ１）−Ａ＋Ｘ（ｋ）＋Ｂ７Ｕ（ｋ−に−１）＋
Ｂ：Ｕ（ｋ−に） ・・・・・・（５）ここで、Ａ Ｉ
＝Φ（Ｔｓ）。
Ｕ（ｋｌが影響を与えるときの状ａｔは、Ｘ（ｋ十に）
とＸ（ｋ十に＋■）となるため、（５１式と、ＣＩ（ｋ
−に）からＵ （ｋ −１）までの制御入力とで補償す
ることになり、非常に複雑となる。
とＸ（ｋ十に＋■）となるため、（５１式と、ＣＩ（ｋ
−に）からＵ （ｋ −１）までの制御入力とで補償す
ることになり、非常に複雑となる。
このように、むだ時間Ｌ１とサンプリングタイムＴ、と
を等しくとることにより、最も簡単に補償を行うことが
できる。
を等しくとることにより、最も簡単に補償を行うことが
できる。
もっとも、制御系の特性に従って（４）式のにを適当に
選択することにより、さらにきめ細かな制御を行うこと
も可能である。
選択することにより、さらにきめ細かな制御を行うこと
も可能である。
以下に、図面に示す実施例に基づいて本発明を具体的に
説明する。
説明する。
第１図は、スライディングモード制御に時間遅れ補償を
適用した場合の直流サーボモータ制御系の構成を示すブ
ロック図、第２図はその制御ブロック図である。第１図
中、ｌはスライディングモードコントローラ、２はＤ／
Ａ変換器、３はｐｗＭ（パルス幅変調）サーボアンプ、
４は直流サーボモータ、５は速度検出器、６は位置検出
器である。第２図において、破線で囲んだ部分は、マイ
クロプロセッサ内で実行される処理を示す。
適用した場合の直流サーボモータ制御系の構成を示すブ
ロック図、第２図はその制御ブロック図である。第１図
中、ｌはスライディングモードコントローラ、２はＤ／
Ａ変換器、３はｐｗＭ（パルス幅変調）サーボアンプ、
４は直流サーボモータ、５は速度検出器、６は位置検出
器である。第２図において、破線で囲んだ部分は、マイ
クロプロセッサ内で実行される処理を示す。
第１図において、速度検出器５によって検出された速度
信号は、マイクロプロセッサによるディジタル処理のた
め、Ａ／Ｄ変換器７によりディジタル信号に変換され、
速度フィードバック信号Ｘとしてむだ時間補償ブロック
８に入力される。また、位置検出器６によって検出され
た直流サーボモータ４の回転位置に相当するパルス信号
はアップダウンカウンタ９により計数され、位置フィー
ドバンク信号Ｘとしてむだ時間補償ブロック８に入力さ
れる。このむだ時間補償ブロック８において、Ａ／Ｄ変
換や計数処理に要するむだ時間が補償され、それぞれ補
正された速度フィードバックｉ ｘ Ｌ 、 ｘ ／
がスライディングモードコントローラ１に与えられる。
信号は、マイクロプロセッサによるディジタル処理のた
め、Ａ／Ｄ変換器７によりディジタル信号に変換され、
速度フィードバック信号Ｘとしてむだ時間補償ブロック
８に入力される。また、位置検出器６によって検出され
た直流サーボモータ４の回転位置に相当するパルス信号
はアップダウンカウンタ９により計数され、位置フィー
ドバンク信号Ｘとしてむだ時間補償ブロック８に入力さ
れる。このむだ時間補償ブロック８において、Ａ／Ｄ変
換や計数処理に要するむだ時間が補償され、それぞれ補
正された速度フィードバックｉ ｘ Ｌ 、 ｘ ／
がスライディングモードコントローラ１に与えられる。
スライディングモード制御にむだ時間補償を適用した場
合の演算例を述べる。
合の演算例を述べる。
制御系を状態方程式で表すと、＋１１式より次式が得ら
れる。
れる。
・・・・・・・・・・・・（６）
ここで、Ｘ、−ｘ、−ｘ
Ｘ！ ＝Ｘ。
ＫＴ：トルク定数
ｄ：粘性摩擦係数
Ｊ：トルク定数
Ｕ：制御入力
また、（３）式は次式のようになる。
・・・−・・・・・・・・（７）
ｋ番目の状Ｌｉｔとして、前記の（７）式で算出したＸ
Ｉ（ｋ＋１）及びＸｔ（ｋ＋１）を用いる。
Ｉ（ｋ＋１）及びＸｔ（ｋ＋１）を用いる。
第３図に、第１図に示したサーボ系において、入力遅れ
補償を行った場合と補償を行わない場合の位相面応答の
測定結果を示す、同図より分かるように、補償を行うこ
とにより、位相面でのリップルが抑制されている。
補償を行った場合と補償を行わない場合の位相面応答の
測定結果を示す、同図より分かるように、補償を行うこ
とにより、位相面でのリップルが抑制されている。
以上に説明したように、本発明においては、入力にむだ
時間を持つ制御系において、系の途中にサンプラを設け
、このサンプラのサンプリング時間をむだ時間と等しく
設定するようにしている。
時間を持つ制御系において、系の途中にサンプラを設け
、このサンプラのサンプリング時間をむだ時間と等しく
設定するようにしている。
これにより、むだ時間の補償を簡単な演算により行うこ
とができ、その演算を行うマイクロプロセッサの処理時
間を短縮できる。このため、高速。
とができ、その演算を行うマイクロプロセッサの処理時
間を短縮できる。このため、高速。
高精度のむだ時間補償を行うことができ、制御性を向上
させることができる。
させることができる。
第１図は本発明の補償方法をサーボモータの制御系に適
用した場合の実施例の構成を示すブロック図、第２図は
その制御ブロック図、第３図は第１図の系における位相
面応答の測定結果を示す図である。 ｌニスライディングモードコントローラ２ ： Ｄ／Ａ
変換器 ３ ： ＰＷＭサーボアンプ４：直流サー
ボモータ ５：速度検出器６：位置検出器 ７
： Ａ／Ｄ変換器８：むだ時間補償ブロック ９ニアツブダウンカウンタ
用した場合の実施例の構成を示すブロック図、第２図は
その制御ブロック図、第３図は第１図の系における位相
面応答の測定結果を示す図である。 ｌニスライディングモードコントローラ２ ： Ｄ／Ａ
変換器 ３ ： ＰＷＭサーボアンプ４：直流サー
ボモータ ５：速度検出器６：位置検出器 ７
： Ａ／Ｄ変換器８：むだ時間補償ブロック ９ニアツブダウンカウンタ
Claims (1)
- １、入力にむだ時間を持つ制御系において、系の途中に
サンプラーを設け、該サンプラーのサンプリング時間を
前記むだ時間と等しく設定することを特徴とする入力に
むだ時間を持つ制御系の補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13707087A JPS63301302A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 入力にむだ時間を持つ制御系の補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13707087A JPS63301302A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 入力にむだ時間を持つ制御系の補償方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63301302A true JPS63301302A (ja) | 1988-12-08 |
Family
ID=15190197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13707087A Pending JPS63301302A (ja) | 1987-05-30 | 1987-05-30 | 入力にむだ時間を持つ制御系の補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63301302A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02238508A (ja) * | 1989-03-11 | 1990-09-20 | Sanken Electric Co Ltd | モータ制御方法 |
| WO1992021078A1 (en) * | 1991-05-17 | 1992-11-26 | Fanuc Ltd | Method of servomotor control |
-
1987
- 1987-05-30 JP JP13707087A patent/JPS63301302A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02238508A (ja) * | 1989-03-11 | 1990-09-20 | Sanken Electric Co Ltd | モータ制御方法 |
| WO1992021078A1 (en) * | 1991-05-17 | 1992-11-26 | Fanuc Ltd | Method of servomotor control |
| US5384525A (en) * | 1991-05-17 | 1995-01-24 | Fanuc Ltd. | Method of controlling a servomotor |
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