JPS6391702A - デイジタルサ−ボ制御方式 - 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】 〔概　要〕 本発明は、制御対象に外乱が働くサーボ制御系において
、フィードフォワード量をオブザーバの推定誤差に基づ
いて自動調整することにより、フィードフォワード量を
自動調整可能とし、良好な追従性を有するディジタルサ
ーボ制御方式を実現したものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明はディジタルサーボ制御方式に関する。

特に、速度変数を推定するためのオブザーバを含んだ系
を対象としている。

〔従来の技術〕

現代制御理論の代表的な成果であるオブザーバは、近年
に至りサーボ′Ａｊ制御に多く用いられている。

従来のサーボ制御系は第３図に示すように、制御対象１
の状態量をフィードフォワードｆｆｉ　ｕｆ　ｆの目標
値に追従させるため、状態推定を行うためのオブザーバ
２を設け、オブザーバ２による状態推定ｉｘにオブザー
バゲインにとフィードバックゲインｆの係数を掛けた量
をフィードバックするフィードバンク・ループが構成さ
れている。

なお、上記　オブザーバ２は偏差系で構成されており、
状態推定量交は、実際は平衡状態ｒからの偏差ｉｘ、＝
ｘ−ｒの推定量である点注意を要する。従って、フィー
ドバック’２１　ｕ　ｒ　ｅは偏差系の出力である。図
中Ａ、Ｂ、Ｃは増幅器を示す。

ところが実際には、このような閉ループによる線形のフ
ィードバンクのみでは、目標値に追従させることは必ず
しも容易ではない。

その一つの原因として摩擦がある。摩擦には２種類のも
のが存在し、その一つは速度に比例する摩擦であり、今
一つは非線形の静止摩擦及び動摩擦である。この非線形
の摩擦に対しては線形のフィードバックでは対処し得な
い。

更に始動時には大きな加速度を加える必要があるが、こ
のように加速度を加えているときはバランスを保ちにく
く、これまた線形フィードバックのみでは対応できない
。

このように、閉ループによる線形フィードバックでは補
正しにくい非線形要素の量を、予め予測し、フィードフ
ォワード量として加えることによって最適制御を行おう
とする試みが、かねてよりなされている。

制御対象を安定に動作させるためには、このフィードフ
ォワードＭｕＦＦが十分機能する必要がある。ところが
実際には、かかる非線形要素の大きさは外乱により必ず
しも常に一定であるとは限らず、そのためフィードフォ
ワード量を予め設定しておいても、最適制御できない場
合が多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の如く第３図のサーボ制御系において、系を安定に
動作させるためには、フィードフォワード量が十分に機
能する必要がある。仮に、フィードフォワード量が不十
分であると、偏差系としての構成に矛盾が生じ、過渡的
な応答をみると推定誤差が非常に大きくなる。これを防
ぐためには、加速度、摩擦２重力、その他定常外乱を同
定し、フィードフォワード量を事前に決定する必要があ
るが、実際問題として上記諸量の解析は非常に難しい。

そこで本発明は同定の難しい外乱に対するフィードフォ
ワード量の調整を、リアルタイムで行うことができるデ
ィジタルサーボ制御方式を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理図である。

従来の制御系にフィードフォワード調整器３を付加した
。これはフィードフォワードｉｔ　ｕ　ｆ　ｆによる状
態変位量とオブザーバの推定誤差を比較し、その差に適
当なゲインを掛は合わせた量をフィードフォワード量に
戻すことによって、フィードフォワード量を８周整する
。

〔作　用〕

前述したように、フィードフォワード量の不的確さはオ
ブザーバの推定誤差として現れることに注目し、予め与
えたフィードフォワード量による状態変位量と推定誤差
の差が一致するように調整することにより、フィードフ
ォワード量は自動的に言周整される。

〔実　施　例〕

第２図はＤＣモータの位置決め系の例である。

制御対象（伝達特性ｇ／Ｓ２）に対して、２次系のレギ
ュレータ＋オブザーバの閉ループ系を構成し、更にフィ
ードフォワード調整器３を付加した。

フィードフォワード調整器３を設けない従来構成の場合
においても、オブザーバ２の帯域を上げることにより、
制御偏差側の誤差に敏感に追従するようにできるが、反
面発振を引き起こす危険があり、またフィードフォワー
ド量を一定とした場合に、そのフィードフォワード量ｕ
　ｆ　ｆが不十分だと、過渡的にみると推定誤差が著し
く大きくなって制御特性が劣化する。

本実施例では、フィードフォワード量の初期値として予
め解析により定めたｕＦＦに対して、フィードフォワー
ド入力による状態量とオブザーバによる状態推定ｉＸ、
、Ｘｚとの偏差に、係数ｈ１゜ｈ２を掛けた値をフィー
ドフォワード量の初期値ｕＦＦに加えることにより、フ
ィードフォワード量Ｕ□を調整する。

このように本実施例においては、何らかの原因によって
外乱Ｖが加わり、制御対象の状態に変化が生じても、フ
ィードフォワード調整器３によりフィードフォワード量
ｕＦＦは自動的に調整されるので、極めて追従性の良い
サーボ制御が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明により、同定の難しい外乱に対するフィードフォ
ワード量の調整をリアルタイムで行うことができ、偏差
系として望ましい機能を有する制御系を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明一実施例のＤＣモータの位置決め系の構
成を示す図、 第３図は従来のサーボ制御系の構成を示す図である。 図において、１は制御対象、２はオブザーバ、３はフィ
ードフォワード調整器を示す。 ニー・−・・・・・−・−一−−−・・−−−一・−・
−・・・・〜・・・〜・・・−−−−・−・・・−・・
−・・・・−・−・・と〜１　ｔＡＯ１ｌ対＆本発明の
原理説明図 第１図 従来のサーボ制御系説明図 第　　３　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 制御対象（１）の状態推定を行うオブザーバ（２）によ
   る状態推定量に基づいて、前記制御対象に出力される操
   作量を補正する線形フィードバックループを具えたサー
   ボ制御系において、 フィードフォワード量を加えることによって予想される
   制御対象の位置と速度の変位量と、実際に動いた状態量
   とを比較して、この両者が一致するようにフィードフォ
   ワード量を調整するフィードフォワード調整手段（３）
   を設けたことを特徴とするディジタルサーボ制御方式。