KR102430383B1 - 피드백 제어 방법, 및 피드백 제어 장치 - Google Patents

피드백 제어 방법, 및 피드백 제어 장치 Download PDF

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Abstract

제어 대상의 모델과 필터를 갖는 지연 보상기와, 제1 피드백 제어기와, 노치 필터와, 외란 보상기를 갖는 제어 장치의 피드백 제어 방법이며, 필터는 제1 필터와 제2 필터로 분해되어 있고, 제1 필터는 일순 전달 특성이 제어 대상의 모델과 제2 피드백 제어기의 곱으로 부여되고, 또한 개루프 특성이 입력에 대해 출력이 등가로 되도록 구성된 폐루프계 전달 특성으로 부여되고, 제1 필터의 출력을 제3 피드백 제어기에서 처리하고 이것을 외란 보상기의 출력으로 하고, 제1 피드백 제어기는 지연 보상기의 출력과 목표값의 편차에 기초하여 제어 대상에 대해 피드백 보상을 행하고, 노치 필터의 출력과 외란 보상기의 출력에 기초하여 제어 대상에 대한 조작량을 산출한다.

Description

피드백 제어 방법, 및 피드백 제어 장치
본 발명은, 피드백 제어 방법, 및 피드백 제어 장치에 관한 것이다.
근년, FA 분야에서는 생산성 향상을 위해 모터의 더한층의 고속·고정밀도화 제어가 요구되고 있다.
모터를 피드백 제어할 때, 외란을 억제하고, 제어량을 목표값에 고속·고정밀도로 추종시키려면 제어 게인을 높이면 된다. 그러나 피드백 루프 내에 지연 요소(예를 들어, 저역 통과 필터나 디지털 제어 장치의 연산 지연)가 존재하는 경우, 이것이 원인으로 피드백 제어계의 제어 게인의 설정 상한은 제약을 받아, 고속·고정밀도의 목표값 추종의 방해가 되는 것이 일반적으로 알려져 있다.
제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우에 있어서도, 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있고, 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 정상 편차 없이 억제할 수 있는 지연 보상기의 설계 방법으로서 비특허문헌 1이 제안되어 있다.
비특허문헌 1에서는, 종래의 Smith법에, 필터 N(21)을 추가한 지연 보상기가 제안되고, Smith법(도 2에 있어서의 필터 N(21)＝1의 경우의 구성)이 안고 있는, 제어 대상이 원점에 가까운 극을 갖는 경우는, 외란의 영향이 장시간 남아 버린다고 하는 과제나, 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우는, 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란의 억제에 있어서 정상 편차를 남겨 버린다고 하는 과제를 해결하는 필터 N(21)의 설계 방법이 개시되어 있다.
또한, 제어 대상이 공진 특성을 갖는 경우, 외란을 억제하고, 제어량을 목표값에 고속·고정밀도로 추종시키기 위해 제어 게인의 상승을 시도하면, 공진을 여기해 버려 안정적으로 제어를 할 수 없어, 제어 게인을 높일 수 없는 경우가 있다.
이것을 피하는 수단으로서, 공진 주파수를 중심 주파수로 하는 대역 스톱 필터(혹은 노치 필터)를 제어기의 후단에 마련하는 방법이 알려져 있다.
대역 스톱 필터(혹은 노치 필터)를 마련함으로써, 대역 스톱 필터(혹은 노치 필터)의 대역 스톱 주파수에 있어서의 제어기의 외란을 억제하는 능력이 저하되어, 외란이 공진을 여기하기 쉬운 상황이 된다.
외란이 공진을 여기하는 것을 피하는 제어 방법으로서, 비특허문헌 2가 제안되어 있다.
비특허문헌 2에서는, 제어기가 차량의 구동력 전달계의 비틀림 공진을 여기하지 않도록 제어기의 후단에 공진 주파수를 중심 주파수에 갖는 대역 스톱 필터가 마련되고, 대역 스톱 필터에 의해 공진 주파수 주변의 외란을 제어기가 충분히 억제할 수 없게 됨으로써 외란에 기인하여 공진이 여기되기 쉬워진 것을 보상하기 위해, 외란 옵저버와 공진 주파수를 중심 주파수에 갖는 대역 통과 필터를 별도로 마련하는 방법이 개시되어 있다.
와타나베 외, Smith법의 외란에 대한 제어 특성의 개선, 계측 자동 제어 학회 논문집, 제19권, 제3호, pp.187-192, 1983 닛산 리프용 고응답 가속도 제어의 개발, 닛산 기보 No.69·70(2012-1)
비특허문헌 1에서는, 제어 대상이 공진 특성을 갖는 경우에 있어서, 예를 들어 제어기의 후단에 노치 필터를 마련하는 것이나 외란 옵저버를 마련하는 등의, 제어기나 외란이 공진을 여기하는 것을 피하는 수단이 마련되어 있지 않아, 공진 억제가 불충분하다고 하는 과제가 있었다.
또한 비특허문헌 2에서는, 공진의 억제를 위한 대역 스톱 필터는 제어기의 후단에 마련되고, 외란 기인의 공진 여기를 보상하는 외란 옵저버, 및 대역 통과 필터를 마련한 제어기 구성으로 되어 있다. 그러나 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상하는 구조를 갖지 않고, 지연을 보상하는 경우는 별도로 지연 보상기를 추가하게 되므로, 연산 비용이 증가한다고 하는 과제가 있었다.
본 발명의 목적은, 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우에 있어서도 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있고, 제어 대상이 공진 특성을 갖는 경우라도 제어기가 공진을 여기하지 않고, 또한 외란이 공진을 여기하는 것도 피할 수 있으며, 또한 저연산 비용으로 실현할 수 있는 피드백 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 바람직한 일례는, 노미널 플랜트 모델과 지연 요소의 노미널 모델을 갖는 제어 대상의 모델과, 필터를 갖는 지연 보상기와, 제1 피드백 제어기와, 노치 필터와, 외란 보상기를 갖는 제어 장치의 피드백 제어 방법이며,
상기 지연 보상기는, 상기 제어 대상에 대한 조작량을 입력으로 하고, 상기 조작량에 대한 상기 제어 대상의 출력과 상기 조작량에 대한 상기 제어 대상의 모델의 출력으로부터 산출되는 오차에 대해 상기 필터를 작용시키고, 상기 필터를 작용시킨 결과와 상기 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력에 기초하여 상기 지연 보상기의 출력을 산출하고,
상기 노치 필터는,
상기 제1 피드백 제어기의 출력을 처리하도록 상기 제1 피드백 제어기의 후단에 마련되고,
상기 필터는,
상기 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우라도 안정적으로 지연 보상이 가능하도록 상기 노미널 플랜트 모델에 대응하는 제2 피드백 제어기와, 상기 제어 대상의 모델에 의한 함수로서 구성되고,
상기 필터는, 제1 필터와 제2 필터로 분해되어 있고,
상기 제1 필터는,
일순 전달 특성이 상기 제어 대상의 모델과 상기 제2 피드백 제어기의 곱으로 부여되고,
또한 개루프 특성이 입력에 대해 출력이 등가로 되도록 구성된 폐루프계 전달 특성으로 부여되고,
상기 외란 보상기는,
상기 제1 필터의 출력을, 제3 피드백 제어기에서 처리하고, 상기 제3 피드백 제어기의 출력을 상기 외란 보상기의 출력으로 하고,
상기 제1 피드백 제어기는,
상기 지연 보상기의 출력과 목표값의 편차에 기초하여, 상기 제어 대상에 대해 피드백 보상을 행하고,
상기 노치 필터의 출력과 상기 외란 보상기의 출력에 기초하여 상기 제어 대상에 대한 상기 조작량을 산출하는 피드백 제어 방법이다.
본 발명에 따르면, 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우에 있어서도, 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있고, 제어 대상이 공진 특성을 갖는 경우라도 제어기가 공진을 여기하지 않고, 또한 외란이 공진을 여기하는 것도 피할 수 있으며, 또한 저연산 비용을 실현할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 있어서의 피드백 제어계의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 비교예를 설명하는 도면.
도 3은 외란 옵저버의 구성을 나타내는 도면.
도 4는 실시예 2에 있어서의 피드백 제어계의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 실시예 3에 있어서의 피드백 제어계의 구성을 나타내는 도면.
도 6은 실시예 4에 있어서의 AC 서보 모터의 속도 제어계의 구성을 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 실시예에서는, 「피드백」은 「FB」라고 약기한다. 예를 들어, 「피드백 제어기」는 「FB 제어기」라고 약기한다.
실시예 1
실시예 1에 관한 피드백 제어 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이 지연 보상기(3)와, 노치 필터(7)와, 외란 보상기와, FB 제어기를 구비한다.
도 1에 있어서의 제1 필터인 필터 Np(5)와 제2 필터인 필터 Nd(4)는, 곱한 Np×Nd가 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우라도 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 정상 편차 없이 억제할 수 있도록 구성된 필터 N(21)(도 2 참조)과 일치한다.
즉, 제1 필터인 필터 Np(5)와 제2 필터인 필터 Nd(4)는, 필터 N(21)을 분해한 것이다. 필터 N(21)의 설계법에 대해서는, 일본 특허 출원 제2017-054595호(이하, 선원이라고 함)에 기재되어 있다.
여기서 지연 보상기(3)는, 노미널 플랜트 모델(11)과, 지연 요소의 노미널 모델(12)과, 가감산기(15)와, 가감산기(16)와, 필터 Nd(4)와, 필터 Np(5)로 구성되어 있다.
또한 외란 보상기는, 노미널 플랜트 모델(11)과, 지연 요소의 노미널 모델(12)과, 가감산기(15)와, 필터 Np(5)와, FB 제어기 Cp(θ3)(2)로 구성되어 있다.
또한 필터 N(21)은, 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우라도 안정적으로 지연 보상이 가능하도록 노미널 플랜트 모델에 대응하는 제2 FB 제어기인 FB 제어기 Ca와, 노미널 플랜트 모델과, 피드백 제어계 내에 내포되는 지연 요소의 노미널 모델에 의한 함수로서 구성된다.
도 1에 있어서 지연을 포함하는 제어 대상(10)은, FB 제어기(6)와 노치 필터(7)와 지연 보상기(3)와 외란 보상기에 의해 FB 제어가 실행된다.
지연 보상기(3)는, 그 내부에 제어 대상의 모델을 갖고, 본 실시예에 있어서의 제어 대상의 모델은 노미널 플랜트 모델(11) 및 지연 요소의 노미널 모델(12)로 이루어진다.
또한 필터나 마이너 루프 제어계 등, 지연을 발생시키는 요소가 폐루프계 내에 포함되는 경우는, 제어 대상의 모델은 그들의 지연 요소의 노미널한 모델을 포함하는 것으로 해도 된다.
조작량 u에 대한 제어 대상의 출력 신호와 제어 대상의 모델 출력 신호로부터 가감산기(15)에서 오차 신호 e가 산출되고, 그 오차 신호 e에 대해 필터 Np(5) 및 필터 Nd(4)를 작용시킨 결과의 신호와 노미널 플랜트 모델(11)의 출력 신호를 가감산기(16)에서 더함으로써, 지연 보상기(3)의 출력 신호 yp가 산출된다.
지연 보상기의 출력 신호 yp는, 제어 대상이 내포하는 지연 요소를 고려한 제어 대상의 출력 신호의 예측값 신호이며, 출력 신호 yp와 목표값 신호 r의 편차를 가감산기(13)에서 산출하고, 그 편차를 기초로 FB 제어기(6)가 제어 대상에 대해 보상을 행한다.
모델화 오차가 없고 외란도 개재되지 않는 이상적인 상태를 가정하면, 가감산기(15)에서 산출되는 오차 신호 e는 0이며, FB 제어기(6)는 지연을 포함하지 않는 노미널 플랜트 모델 Pm에 대해 FB 제어를 행하고 있는 것으로 간주할 수 있고, 그 결과, FB 제어기(6)의 제어 게인을 높이는 것이 가능해지는 것을 용이하게 이해할 수 있다.
외란 보상기의 출력 d1은, 지연 보상기(3)에 포함되는 필터 Np(5)의 출력 신호를 FB 제어기 Cp(θ3)(2)에서 처리한 것이며, FB 제어기 Cp(θ3)(2)은 FB 제어기 CB(θ1)(6)과 동일 구조인 것으로 하고, 각각의 제어 파라미터 θ1 및 θ3은 독립적으로 설계할 수 있는 것으로 한다.
본 실시예에서는 제어 대상(10)은 하나의 공진 특성을 갖는 것으로 하고, 공진 주파수를 ωm1이라고 기재한다. 또한 제어 대상(10)이 하나 이상의 공진 특성을 갖는 경우라도 공진 발생을 피하고 싶은 공진 주파수가 ωm1인 경우는, 본 실시예를 적용할 수 있다.
제어 대상(10)의 입력(조작량 u)이 공진 주파수 성분을 포함하면 공진이 여기되기 때문에, FB 제어기(6)의 조작량은 공진 주파수를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
이것을 실현하는 수단으로서, 도 1에 나타내는 바와 같이 FB 제어기(6)의 후단에 노치 주파수가 공진 주파수 ωm1과 일치하는 노치 필터 Nch(7)를 마련한다. 이에 의해 공진 주파수 성분을 제거한 조작량을 제어 대상(10)에 입력할 수 있다.
한편, FB 제어기(6)는 외란 d를 억제하는 역할을 담당하고 있지만, 노치 필터 Nch(7)를 마련함으로써, 공진 주파수 주변에 있어서 외란 d를 억제하는 능력이 불충분해져 버려, 외란이 공진을 여기할 수 있는 상태가 된다.
이것을 피하는 수단으로서, 외란 d를 추정하고, 노치 필터 Nch(7) 후단의 가감산기(14)에서 노치 필터 Nch(7)의 출력으로부터 외란 추정값을 뺌으로써, 외란 d를 상쇄하는 것을 고려한다.
외란 추정값은, 예를 들어 비특허문헌 2에 기재된 바와 같은 외란 옵저버를 제어계에 추가하는 방법이 있다. 그러나 도 1에 있어서의 제3 피드백 제어기인 FB 제어기 Cp(θ3)(2)의 출력이, 외란 추정값의 의미를 담당하고 있으면, 외란 옵저버를 추가하여 마련할 필요는 없다. 또한 도 2의 지연 보상기의 필터 N(21)의 연산을 공용하는 형태로 되어 있어, 지연 보상기(3)에 대해 FB 제어기 Cp(θ3)(2)을 추가하는 것만으로, 연산 비용 증가를 피하면서 외란 기인의 공진 발생을 피할 수 있다.
이후, 본 실시예에서는 도 1에 있어서의 FB 제어기 Cp(θ3)(2)의 출력이 외란 추정값의 의미를 담당할 수 있는 것을 나타낸다.
제1 필터인 필터 Np(5)는, 일순 전달 특성이 제어 대상의 모델과, 제2 FB 제어기의 곱으로 부여되고, 또한 개루프 특성이 입력에 대해 출력이 등가로 되도록 구성된 폐루프계 전달 특성으로 부여되고, 식 (1)로 표시된다.
Figure 112021007468293-pct00001
여기서 Ca(θ2)는, 제1 FB 제어기 CB(θ1)(6)과 동일 구조의, θ1과는 독립 임의로 파라미터 θ2를 결정할 수 있는 제2 FB 제어기이다.
Np×Cp(θ3)에 가감산기(15)에서 산출된 오차 신호 e를 입력하였을 때의 출력이 외란 추정값의 의미가 있음을, 도 3을 사용하여 설명한다.
도 3은 일반적으로 알려진 외란 옵저버(34)의 구성예이며, 도 3의 외란 추정값은 식 (2)로 부여된다. 단, 도 3의 블록(33)은 식 (1)에 기재된 FB 제어기 Ca(θ2)인 것으로 하였다.
Figure 112021007468293-pct00002
한편, 도 1에 있어서의 오차 신호 e는, 이하의 식 (3)으로 부여된다.
Figure 112021007468293-pct00003
외란 보상기의 출력 d1은, 도 1에 따르면 식 (4)가 된다.
Figure 112021007468293-pct00004
Ca와 Cp는 동일 구조의 FB 제어기로 하였으므로, 제어 파라미터가 θ2＝θ3일 때, 도 1의 외란 보상기의 출력 d1은 도 3에 나타낸 외란 옵저버(34)의 외란 추정값과 일치한다. 즉, 도 1의 외란 보상기는, 외란 옵저버(34)의 역할을 담당하고 있다고 할 수 있다.
선원에서는, 필터 N(21)의 설계에 관하여, 식 (5), 식 (6)이 나타나 있다.
Figure 112021007468293-pct00005
Figure 112021007468293-pct00006
단, θ2≤θ1이다.
필터 N(21)이 식 (5) 및 식 (6)으로 부여되는 것으로 한 경우, 필터 Np(5)를 식 (1)과 같이 부여하고 있으므로, 필터 N(21)이 식 (5) 및 식 (6)으로서 부여된 경우의, 제2 필터인 필터 Nd(4)는 각각, 식 (7), 식 (8)이 된다.
Figure 112021007468293-pct00007
Figure 112021007468293-pct00008
도 1의 구성에 의하면, 지연 보상에 관한 필터 N(21)의 출력 신호의 FB 제어기 CB(6)의 출력(조작량)에 있어서의 지연 보상의 영향은, 노치 필터 Nch(7)에 의해 공진 주파수 주변에서 저하되어, 제어 대상(10)에 작용한다고 해석할 수 있다.
이러한 필터 N(21)의 본래의 성능을 노치 필터 Nch(7)가 저해하는 것을 피하면서, 도 1에 있어서의 외란 보상기가 외란 옵저버(34)의 의미를 담당하도록 하려면, 지연 보상에 관한 필터 N(21)이 식 (5)로 선택된 경우에 있어서는, FB 제어기 Cp(θ3)(2) 및 필터 Nd(4)를, 식 (9) 식 (10)과 같이 정하면 된다.
Figure 112021007468293-pct00009
Figure 112021007468293-pct00010
이것은 이하의 이유에 의한다. 식 (5)는, 식 (1) 및 식 (10)을 사용하여 식 (11)과 같이 변형할 수 있다.
Figure 112021007468293-pct00011
오차 신호 e를 입력으로 하는 필터 N(21)(＝Np×Nd)의 출력 신호의, 도 1에 있어서의 FB 제어기 CB에서의 출력은, 식 (11)을 사용하여 식 (12)라고 기재할 수 있다.
Figure 112021007468293-pct00012
식 (12)의 우변 제1항은 식 (13)이며, 외란 추정의 의미를 담당하는 항으로 되어 있음을 알 수 있다.
Figure 112021007468293-pct00013
Ca는, CB와 동일 구조의 FB 제어기로 하고 있으므로, 만약 θ1＝θ2이면 식 (12)의 우변 제1항은 도 3에 나타낸 외란 옵저버에 의한 외란 추정값이 된다.
식 (13)의 효과가 노치 필터 Nch(7)에 의해 억제되지 않기 위해서는, 식 (13)으로 기술되는 신호를 노치 필터 Nch(7)의 후단에 가산하면 된다.
도 1에 있어서의 외란 보상기의 출력 d1은, 식 (9)와 같이 FB 제어기 Cp(θ3)을 정함으로써 식 (13)×(-1)이 된다.
따라서, 도 1에 있어서 식 (9)와 같이 FB 제어기 Cp(θ3)을 정함으로써, 외란 추정의 의미를 담당하는 항인 식 (13)을 노치 필터 Nch(7)의 후단에 가산하는 것이 가능해진다.
또한 식 (10)과 같이 필터 Nd(4)를 선택함으로써, FB 제어기 CB의 출력에 있어서, 식 (12)의 우변 제2항의 역할을 담당할 수 있다.
즉, 필터 N(21)을 식 (5)와 같이 선택한 경우, 식 (9) 및 식 (10)으로 함으로써, 식 (5)의 필터 N(21) 중 외란 추정의 의미를 담당하는 부분을 노치 필터 Nch(7)의 후단으로 잘라낼 수 있다.
또한, 식 (5)의 필터가 본래 갖는 외란 억제 및 지연 보상의 역할을, 노치 필터 Nch(7)의 대역 스톱의 영향 없이 조작량으로서 제어 대상(10)에 부여하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는, 도 3에 나타낸 외란 옵저버를 별도로 마련하는 일 없이, 도 2에 나타낸 비교예에 대해, 식 (9)에 나타낸 Cp만의 추가로 외란 옵저버를 구성할 수 있어, 외란에 기인한 공진의 발생을 억제할 수 있다.
따라서 도 1에 나타낸 본 실시예에 의한 제어기 구성에 의하면, 필터 N(21)을 식 (5)로 한 경우에 있어서, 지연 보상기(3)에 의해 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우에 있어서도, 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있다.
또한 연산 비용의 증가를 피하면서 외란 보상기를 구성할 수 있고, 이에 의해 외란 기인의 공진의 발생을 억제할 수 있다. 또한 제어기의 후단에 노치 필터를 마련한 구성으로 인해, 제어기에 기인한 공진의 발생을 억제할 수 있다.
또한 필터 N(21)을 식 (6)과 같이 선택한 경우, 필터 N(21)의 본래의 성능을 노치 필터 Nch(7)가 저해하는 것을 피하면서, 도 1에 있어서의 외란 보상기가 외란 옵저버의 의미를 담당하도록 하려면, FB 제어기 Cp(θ3)(2) 및 필터 Nd(4)를 식 (14), 식 (15)와 같이 하면 된다.
Figure 112021007468293-pct00014
Figure 112021007468293-pct00015
또한, CB와 Ca의 선형 결합은 CB와 동일 구조의 FB 제어기로 되는 것으로 한다. 이 제약을 충족하는 것으로서, 예를 들어 PID 제어기를 들 수 있다.
이것은 이하의 이유에 의한다.
식 (6)은, 식 (1) 및 식 (10)을 사용하여 식 (16)과 같이 변형할 수 있다.
Figure 112021007468293-pct00016
오차 신호 e를 입력으로 하는 필터 N(21)(＝Np×Nd)의 출력 신호의, 도 1 중의 FB 제어기 CB에서의 출력은, 식 (16)을 사용하여 식 (17)이라고 기재할 수 있다.
Figure 112021007468293-pct00017
식 (17)의 우변 제1항은, 식 (18)에 나타내는 바와 같이 외란 추정의 의미를 담당하는 항으로 되어 있음을 알 수 있다.
Figure 112021007468293-pct00018
식 (18)의 효과가 노치 필터 Nch(7)에 의해 억제되지 않기 위해서는, 식 (18)의 효과를 노치 필터 Nch(7)의 후단에 가산하면 된다.
도 1에 있어서의 외란 보상기의 출력 d1은, 식 (14)와 같이 FB 제어기 Cp(θ3)을 선택함으로써 식 (18)×(-1)이 된다.
따라서 도 1에 있어서, 식 (14)와 같이 FB 제어기 Cp(θ3)을 선택함으로써, 외란 추정의 의미를 담당하는 항인 식 (18)을 노치 필터 Nch(7)의 후단에 가산하는 것이 가능해진다.
또한, 식 (15)와 같이 필터 Nd(4)를 선택함으로써, FB 제어기 CB의 출력에 있어서, 식 (17)의 우변 제2항의 역할을 담당할 수 있다.
즉, 필터 N(21)을 식 (6)과 같이 선택한 경우에 있어서도, 식 (14) 및 식 (15)로 함으로써, 식 (6)의 필터 N(21) 중 외란 추정의 의미를 담당하는 부분을 노치 필터 Nch(7)의 후단으로 잘라낼 수 있다. 또한, 식 (6)의 필터가 본래 갖는 외란 억제 및 지연 보상의 역할을, 노치 필터 Nch(7)의 대역 스톱의 영향 없이 조작량으로서 제어 대상에 부여하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는, 도 3에 나타낸 외란 옵저버(34)를 추가하여 마련하는 일 없이, 도 2에 나타낸 비교예에 대해 식 (14)에 나타낸 Cp만의 추가로 외란 옵저버를 구성할 수 있어, 외란에 기인한 공진 발생을 억제할 수 있다.
따라서 도 1에 나타낸 본 실시예에 의한 제어기 구성에 의하면, 필터 N(21)을 식 (6)으로 한 경우에 있어서도, 지연 보상기(3)에 의해 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우에 있어서도, 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있다.
또한, 연산 비용 증가를 피하면서 외란 보상기를 구성할 수 있고, 이에 의해 외란에 기인한 공진의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제어기의 후단에 노치 필터를 마련한 구성으로 인해, 제어기에 기인한 공진의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 식 (5) 및 식 (6)과 같이 필터 N(21)을 선택한 경우, 필터 Nd는 어느 경우에 있어서도 식 (15)가 되도록 선택하였지만, 필터 N(21)을 식 (5)로 선택한 경우, 제3 피드백 제어기인 FB 제어기 Cp(θ3)(2) 및 제2 필터인 필터 Nd(4)를, 식 (19) 및 식 (20)과 같이 하는 것도 가능하다.
Figure 112021007468293-pct00019
Figure 112021007468293-pct00020
단, 0＜γ≤1인 실수이다.
외란 보상기의 출력 d1을 (1-γ)배로 약화시키고, 약화시킨 만큼을 필터 N(21)의 출력으로 보충하는 구성이다. 즉, 제3 피드백 제어기의 출력과 제2 필터의 출력을 서로 조정한다. 이에 의해 외란 보상기의 노치 주파수 주변의 보상 정도를, 조정 파라미터인 γ로 조정할 수 있다.
또한 필터 N(21)을 식 (6)으로 선택한 경우, FB 제어기 Cp(θ3)(2) 및 필터 Nd(4)를, 식 (21)과 식 (22)와 같이 하는 것도 가능하다.
Figure 112021007468293-pct00021
Figure 112021007468293-pct00022
외란 보상기의 출력 d1을 (1-γ)배로 약화시키고, 약화시킨 만큼을 필터 N(21)의 출력으로 보충하는 구성이다. 이에 의해, 외란 보상기의 노치 주파수 주변의 보상 정도를 γ로 조정할 수 있다.
실시예 2
도 4는, 실시예 2에 있어서의 피드백 제어계(41)의 구성을 나타내는 도면이다. 실시예 1과 공통의 기능에 대해서는 설명을 생략한다.
실시예 2에 있어서의 피드백 제어 장치는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 지연 보상기(3)와, 노치 필터(7)와, 외란 보상기와, FB 제어기(6)를 구비한다.
도 4의 필터 Nd(4) 및 필터 Np(5)는, 이들을 곱한 Np×Nd가 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우라도 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 정상 편차 없이 억제할 수 있고, 필터 N(21)과 일치하도록 필터 N(21)을 분해한 것이다.
도 4에 있어서 지연을 포함하는 제어 대상(10)은, FB 제어기(6)와 노치 필터(7)와 지연 보상기(3)와 외란 보상기에 의해 FB 제어가 실행된다.
FB 제어기(6)와, 노치 필터(7)와, 지연 보상기(3)와, 외란 보상기는, 실시예 1에서 나타낸 것과 동등하지만, 지연 보상기(3)의 입력이, 실시예 1에서는 제어 대상(10)에 대한 조작량 u였던 것에 비해, 실시예 2에서는 FB 제어기(6)의 출력 신호로 되어 있는 점이 차이이다.
실시예 1은, 노치 필터 Nch(7)에 의한 FB 제어기(6)의 출력의 대역 스톱의 효과가, 제어 대상(10) 및 노미널 플랜트 모델(11)에 균형이 맞추어져 반영되는 구성이었다.
한편 실시예 2는, 노치 필터 Nch(7)에 의한 FB 제어기(6)의 출력의 대역 스톱의 효과는, 제어 대상(10)에만 반영되는 구성이다.
또한 실시예 1에서는, 외란 보상기의 출력 d1을 FB하는 위치는, 지연 보상기의 입력 u의 전단이었지만, 본 실시예에서는 외란 보상기의 출력 d2를 FB하는 위치는, 지연 보상기의 입력의 후단이다.
실시예 1에 비해 실시예 2의 제어기 구성은, 지연 보상기(3)의 입력 신호가 변경되고 외란 추정값을 FB하는 위치가 변경되었기 때문에, 도 4의 구성에 있어서의 외란 보상기의 출력(외란 추정값) d2는 d1과는 추정 정밀도가 다르다.
예를 들어, 플랜트 모델 P와 노미널 플랜트 모델 Pm이 모두 공진 주파수가 ωm1인 공진 특성을 갖는 것으로 하는 경우와, 플랜트 모델 P만이 공진 주파수가 ωm1인 공진 특성을 갖는 경우에서, 실시예 1과 실시예 2 중 어느 것이 외란 d의 추정 정밀도를 기대할 수 있는지는 다르다. 그 때문에, 용도·목적에 따라서 실시예 1의 구성으로 할지, 실시예 2의 구성으로 할지를 선택하게 된다.
실시예 2에 있어서도, 필터 Nd(4)와 필터 Np(5), 및 FB 제어기 Cp를 실시예 1과 같이 정함으로써, 외란 보상기의 출력 d2는 외란 추정의 의미를 담당하는 것이 가능하다.
따라서, 도 4에 나타낸 본 실시예에 의한 제어기의 구성에 의하면, 지연 보상기(3)에 의해 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우에 있어서도, 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있다.
또한, 연산 비용의 증가를 피하면서 외란 보상기를 구성할 수 있고, 이에 의해 외란 기인의 공진의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제어기의 후단에 노치 필터를 마련한 구성으로 인해, 제어기에 기인한 공진 발생을 억제할 수 있다.
실시예 3
도 5는, 실시예 3에 있어서의 피드백 제어계(51)의 구성을 나타내는 도면이다. 실시예 1과 공통인 기능에 대해서는 설명을 생략한다.
본 실시예는, 실시예 1의 제어기 구성에 있어서, 외란 보상기의 출력 신호를, 대역 통과 필터(52)에서 처리한 점이 실시예 1과 다르다.
대역 통과 필터(52)의 중심 주파수는, 제어 대상(10)의 공진 주파수 ωm1과 일치하도록 선택한다. 이에 의해, 필터 N(21)의 출력 신호의, 제어 대상에 대한 효과가 노치 필터 Nch(7)의 노치 주파수 주변에서 상실된 만큼만을 외란 보상기에 의해 보상할 수 있다.
따라서, 도 5에 나타낸 본 실시예에 의한 제어기의 구성에 의하면, 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우에 있어서도, 지연 보상기(3)에 의해 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있다.
또한, 외란 옵저버를 추가로 마련하는 경우와 비교하여 연산 비용 증가를 피하면서 외란 보상기를 구성할 수 있고, 이에 의해 외란 기인의 공진 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제어기의 후단에 노치 필터를 마련하고 있다는 점에서, 제어기에 기인하는 공진의 발생을 억제할 수 있다.
실시예 4
도 6은, 실시예 4에 있어서의 AC 서보 모터의 속도 제어계(61)의 구성을 나타내는 도면이다. 실시예 4에 있어서의 모터 제어 장치는, AC 서보 모터의 캐스케이드 FB 제어계에 있어서의 속도 제어계로의 적용을 상정한 경우이다.
모터의 전기 회로 부분을 전류 제어기(63)가 제어하고, 이 제어 주기가 속도 제어기(62)보다 충분히 빠르다는 전제에 있어서는, 속도 제어계에 있어서, 전류 제어계는 근사적으로 1(속도 제어기의 조작량이 모터의 기계 부분(로터)에 직달됨)로 간주된다.
따라서 속도 제어기(62)의 제어 대상은, 모터의 기계 부분(로터)과 모터 로터에 결합된 기계(613)이고, 실시예 4에서는, 기계(613)를 실시예 1에 있어서의 제어 대상(10)으로 간주한다.
또한, 속도 제어기(62)는, 실시예 1에서 나타낸 지연 보상기(3)와 노치 필터 Nch(7)와, FB 제어기(6)와, 외란 보상기로 이루어지는 FB 제어기로 하고, 도 1의 목표값 신호 r은 모터 회전 속도 지령, 도 1의 지연 보상기의 출력 신호 yp는 도 6의 위치·속도 산출기(611)로부터 검출되는 모터 회전 속도로 간주한다.
이에 의해, 모터의 기계 부분(로터)과 모터 로터에 결합된 기계(613)는, 지연 보상기(3)와, 노치 필터 Nch(7)와, FB 제어기(6)와, 외란 보상기로 이루어지는 실시예 1에 나타낸 FB 제어기에 의해 제어 운전된다.
본 실시예에 있어서 기계(613)는, 공진 주파수 ωm1에 공진 특성을 갖는 것으로 하고, 노치 필터 Nch(7)의 노치 주파수는, 기계(613)의 공진 주파수 ωm1과 일치하도록 설정되는 것으로 한다.
속도 제어계의 제1 FB 제어기인 FB 제어기(6)는 PI 제어기로 하고, 노미널 플랜트 모델 Pm에 대응하여, 식 (23) 내지 식 (25)에 의해 산출된다.
Figure 112021007468293-pct00023
여기서 Ksp는, 속도 응답 주파수가 ωs인 경우의 속도 비례 게인을 나타내고, Ksi는 속도 응답 주파수가 ωs인 경우의 속도 적분 게인이고, s는 라플라스 연산자이다.
Figure 112021007468293-pct00024
여기서 J는, 이너셔를 나타내고, Ka는 모터 상수를 나타내고, ωS는 속도 제어계의 응답 주파수를 나타내고, PP는 극대수이다.
Figure 112021007468293-pct00025
여기서 L은 절점비, ωS는 속도 제어계의 응답 주파수이다.
필터 Np(5)는 식 (26)으로 한다.
Figure 112021007468293-pct00026
다음으로, 속도 응답 주파수가 ωn의 경우의 제2 FB 제어기는, 하기의 식 (27) 내지 식 (29)로부터 산출된다.
Figure 112021007468293-pct00027
Figure 112021007468293-pct00028
여기서 Knp는, 속도 제어계의 응답 주파수가 ωn일 때의 속도 비례 게인이다.
Figure 112021007468293-pct00029
여기서 Kni는, 속도 제어계의 응답 주파수가 ωn일 때의 속도 적분 게인이다.
단, 실시예 1의 θ2≤θ1에 대응하여, ωn≤ωs로 한다.
필터 Nd(4) 및 FB 제어기 Cp(2)는, 식 (14) 및 식 (15)와 마찬가지로, 식 (30), 식 (31)과 같이 정한다.
Figure 112021007468293-pct00030
Figure 112021007468293-pct00031
또한 FB 제어기 CB와 Ca는 PI 제어기로 하고 있으므로, 식 (30)의 FB 제어기 Cp도 FB 제어기 CB와 동일 구조의 PI 제어기로 되어 있다.
상기한 노미널 플랜트 모델 Pm은 식 (32)로 특정할 수 있다.
Figure 112021007468293-pct00032
여기서, s는 라플라스 연산자, Ka는 모터 상수, PP는 극대수이다.
속도 제어를 PI 제어로 짜는 경우, 상기한 식 (32)에서 Pm이 특정되고, 그 Pm에 대응하여 식 (23), (24), (25)로부터, FB 제어기 CB(6)가 적절하게 일의적으로 정해진다.
이상에 나타낸 식 (23) 내지 식 (31)의 설정에 의해, 본 실시예의 도 6에 나타내는 AC 서보 모터의 캐스케이드 FB 제어계에 있어서의 속도 제어계에 대해서도, 실시예 1과 마찬가지로, 지연 보상기(3)에 의해 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우에 있어서도, 피드백 제어계의 폐루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있다.
또한, 외란 옵저버를 추가하는 경우와 비교하여, 연산 비용의 증가를 피하면서 외란 보상기를 구성할 수 있다. 그 구성에 의해 외란 기인의 공진 발생을 억제할 수 있다. 또한, 제어기의 후단에 노치 필터를 마련한 구성으로 인해, 제어기에 기인한 공진 발생을 억제할 수 있다.
도 2에 나타낸 비교예는, 본 실시예의 전제를 포함하므로, 이하에 실시예에 관계된 부분의 설명을 한다.
도 2의 필터 N(21)은, 제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기와, 제어 대상의 모델과, 제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기와 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 폐루프계의 일순 전달 함수를 임의로 사용하여 합차곱몫의 형태로 구성한 함수이다. 또한, 필터 N(21)은, 제어 대상이 원점에 극을 갖고, Smith법에서는 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대해 정상 편차를 남겨 버리는 경우라도, 정상 편차를 제로로 할 수 있는 필터의 집합에 속하는 것으로 한다.
도 2의 필터 N(21)의 설계예를 설명한다.
필터 N(21)의 설계 방법에 있어서의 "제어 대상의 모델"이란, 도 2에 따라서, 하기 식 (33) 내지 (35)로 나타내는 것을 상정하고 있다. 단, 식 (33)은 도 2의 제어 대상 P의 노미널 플랜트 모델, 식 (34)는 제어 대상의 전체가 내포하는 지연 요소의 노미널한 지연 모델, 식 (35)는 지연을 포함하는 제어 대상 전체의 노미널 모델을 나타낸다.
Figure 112021007468293-pct00033
Figure 112021007468293-pct00034
Figure 112021007468293-pct00035
또한 비교예에 있어서의, "제어 대상에 대응 FB 제어기와, 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수"란, 예를 들어 이하에 나타내는 식 (36), 식 (37) 등을 상정한다.
Figure 112021007468293-pct00036
Figure 112021007468293-pct00037
또한 비교예에 있어서의, "폐루프계의 일순 전달 함수"란, 예를 들어 이하에 나타내는 식 (38), 식 (39) 등을 상정한다.
Figure 112021007468293-pct00038
Figure 112021007468293-pct00039
따라서, 상술한 필터 N(21)의 설계 방법에 의하면, 예를 들어 필터 N(21)의 집합은, 식 (33) 내지 (39)로부터, 하기 식 (40)과 같은 함수 F가 그 부분 집합을 구성한다.
Figure 112021007468293-pct00040
이상과 같이, 설계한 필터 N(21)이 Np×Nd와 일치하도록 상기한 실시예에 있어서의 Np, Nd가 구해진다.
3: 지연 보상기
4: 필터 Nd
5: 필터 Np
6: FB 제어기 CB
7: 노치 필터

Claims (10)

  1. 노미널 플랜트 모델과 지연 요소의 노미널 모델을 갖는 제어 대상의 모델과, 필터를 갖는 지연 보상기와,
    제1 피드백 제어기와,
    노치 필터와,
    외란 보상기를 갖는 제어 장치의 피드백 제어 방법이며,
    상기 지연 보상기는,
    상기 제어 대상에 대한 조작량을 입력으로 하고,
    상기 조작량에 대한 상기 제어 대상의 출력과 상기 조작량에 대한 상기 제어 대상의 모델의 출력으로부터 산출되는 오차에 대해 상기 필터를 작용시키고,
    상기 필터를 작용시킨 결과와 상기 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력에 기초하여 상기 지연 보상기의 출력을 산출하고,
    상기 노치 필터는,
    상기 제1 피드백 제어기의 출력을 처리하도록 상기 제1 피드백 제어기의 후단에 마련되고,
    상기 필터는,
    상기 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우라도 안정적으로 지연 보상이 가능하도록,
    상기 노미널 플랜트 모델에 대응하는 제2 피드백 제어기와,
    상기 제어 대상의 모델에 의한 함수로서 구성되고,
    상기 필터는, 제1 필터와 제2 필터로 분해되어 있고,
    상기 제1 필터는,
    일순 전달 특성이 상기 제어 대상의 모델과 상기 제2 피드백 제어기의 곱으로 부여되고,
    또한 개루프 특성이 입력에 대해 출력이 등가로 되도록 구성된 폐루프계 전달 특성으로 부여되고,
    상기 외란 보상기는,
    상기 제1 필터의 출력을, 제3 피드백 제어기에서 처리하고, 상기 제3 피드백 제어기의 출력을 상기 외란 보상기의 출력으로 하고,
    상기 제1 피드백 제어기는,
    상기 지연 보상기의 출력과 목표값의 편차에 기초하여,
    상기 제어 대상에 대해 피드백 보상을 행하고,
    상기 노치 필터의 출력과 상기 외란 보상기의 출력에 기초하여 상기 제어 대상에 대한 상기 조작량을 산출하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노치 필터의 출력으로부터 상기 외란 보상기의 출력을 가감산기로 뺌으로써, 상기 제어 대상에 대한 상기 조작량을 산출하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 필터의 출력과 상기 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력에 기초하여 상기 지연 보상기의 출력을 산출하고,
    상기 제3 피드백 제어기의 출력과 상기 제2 필터의 출력을 서로 조정하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 방법.
  4. 노미널 플랜트 모델과 지연 요소의 노미널 모델을 갖는 제어 대상의 모델과, 필터를 갖는 지연 보상기와,
    제1 피드백 제어기와,
    노치 필터와,
    외란 보상기를 갖는 피드백 제어 장치이며,
    상기 지연 보상기는,
    상기 제어 대상에 대한 조작량을 입력으로 하고,
    상기 조작량에 대한 상기 제어 대상의 출력과 상기 조작량에 대한 상기 제어 대상의 모델의 출력으로부터 산출되는 오차를 입력하는 상기 필터를 갖고,
    상기 필터의 출력과 상기 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력에 기초하여 상기 지연 보상기의 출력을 산출하고,
    상기 노치 필터는,
    상기 제1 피드백 제어기의 출력을 처리하도록 상기 제1 피드백 제어기의 후단에 마련되고,
    상기 필터는,
    상기 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우라도 안정적으로 지연 보상이 가능하도록,
    상기 노미널 플랜트 모델에 대응하는 제2 피드백 제어기와,
    상기 제어 대상의 모델에 의한 함수로서 구성되고,
    상기 필터는, 제1 필터와 제2 필터로 분해되어 있고,
    상기 제1 필터는,
    일순 전달 특성이 상기 제어 대상의 모델과, 상기 제2 피드백 제어기의 곱으로 부여되고, 또한 개루프 특성이 입력에 대해 출력이 등가로 되도록 구성된 폐루프계 전달 특성으로 부여되고,
    상기 외란 보상기는,
    상기 제1 필터의 출력을 처리하는 제3 피드백 제어기를 갖고, 상기 제3 피드백 제어기의 출력을 상기 외란 보상기의 출력으로 하고,
    상기 제1 피드백 제어기는,
    상기 지연 보상기의 출력과 목표값의 편차에 기초하여 상기 제어 대상에 대해 피드백 보상을 행하고,
    상기 노치 필터의 출력과 상기 외란 보상기의 출력에 기초하여 상기 제어 대상에 대한 상기 조작량을 산출하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    가감산기가,
    상기 노치 필터의 출력으로부터 상기 외란 보상기의 출력을 뺌으로써, 상기 제어 대상에 대한 상기 조작량을 산출하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 필터의 출력과 상기 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력에 기초하여 상기 지연 보상기의 출력을 산출하고,
    상기 제3 피드백 제어기의 출력과 상기 제2 필터의 출력을 서로 조정하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 장치.
  7. 노미널 플랜트 모델과 지연 요소의 노미널 모델을 갖는 제어 대상의 모델과, 필터를 갖는 지연 보상기와,
    제1 피드백 제어기와,
    노치 필터와,
    외란 보상기를 갖는 피드백 제어 장치이며,
    상기 지연 보상기는,
    상기 제1 피드백 제어기의 출력을 입력으로 하고,
    상기 제어 대상에 대해 부여한 조작량에 대한 응답인 상기 제어 대상의 출력과 상기 제1 피드백 제어기의 출력에 대한 상기 제어 대상의 모델의 출력에 기초하여 오차를 산출하고,
    산출한 상기 오차에 대해 상기 필터를 작용시킨 결과와, 상기 제1 피드백 제어기의 출력에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력에 기초하여 상기 지연 보상기의 출력을 산출하고,
    상기 노치 필터는,
    상기 제1 피드백 제어기의 출력을 처리하도록 상기 제1 피드백 제어기의 후단에 마련되고,
    상기 필터는,
    상기 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우라도 안정적으로 지연 보상이 가능하도록,
    상기 노미널 플랜트 모델에 대응하는 제2 피드백 제어기와,
    상기 제어 대상의 모델에 의한 함수로서 구성되고,
    상기 필터는, 제1 필터와 제2 필터로 분해되어 있고,
    상기 제1 필터는,
    일순 전달 특성이 상기 제어 대상의 모델과, 상기 제2 피드백 제어기의 곱으로 부여되고, 또한 개루프 특성이 입력에 대해 출력이 등가로 되도록 구성된 폐루프계 전달 특성으로 부여되고,
    상기 외란 보상기는,
    상기 제1 필터의 출력을 처리하는 제3 피드백 제어기를 갖고, 상기 제3 피드백 제어기의 출력을 상기 외란 보상기의 출력으로 하고,
    상기 제1 피드백 제어기는,
    상기 지연 보상기의 출력과 목표값의 편차에 기초하여 상기 제어 대상에 대해 피드백 보상을 행하고,
    상기 노치 필터의 출력과 상기 외란 보상기의 출력에 기초하여 상기 제어 대상에 대한 상기 조작량을 산출하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 장치.
  8. 노미널 플랜트 모델과 지연 요소의 노미널 모델을 갖는 제어 대상의 모델과, 필터를 갖는 지연 보상기와,
    제1 피드백 제어기와,
    노치 필터와,
    외란 보상기를 갖는 피드백 제어 장치이며,
    상기 지연 보상기는,
    상기 제어 대상에 대한 조작량을 입력으로 하고,
    상기 조작량에 대한 상기 제어 대상의 출력과 상기 조작량에 대한 상기 제어 대상의 모델의 출력으로부터 산출되는 오차를 입력하는 상기 필터를 갖고,
    상기 필터의 출력과 상기 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력에 기초하여 상기 지연 보상기의 출력을 산출하고,
    상기 노치 필터는,
    상기 제1 피드백 제어기의 출력을 처리하도록 상기 제1 피드백 제어기의 후단에 마련되고,
    상기 필터는,
    상기 제어 대상이 원점에 극을 갖는 경우라도 안정적으로 지연 보상이 가능하도록,
    상기 노미널 플랜트 모델에 대응하는 제2 피드백 제어기와,
    상기 제어 대상의 모델에 의한 함수로서 구성되고,
    상기 필터는, 제1 필터와 제2 필터로 분해되어 있고,
    상기 제1 필터는,
    일순 전달 특성이 상기 제어 대상의 모델과, 상기 제2 피드백 제어기의 곱으로 부여되고, 또한 개루프 특성이 입력에 대해 출력이 등가로 되도록 구성된 폐루프계 전달 특성으로 부여되고,
    상기 외란 보상기는,
    상기 제1 필터의 출력을 처리하는 제3 피드백 제어기를 갖고,
    상기 제3 피드백 제어기의 후단에, 상기 노치 필터의 노치 주파수에 중심 주파수가 일치하는 대역 통과 필터를 갖고,
    상기 제3 피드백 제어기의 출력을, 상기 대역 통과 필터에서 처리한 출력을 상기 외란 보상기의 출력으로 하고,
    상기 제1 피드백 제어기는,
    상기 지연 보상기의 출력과 목표값의 편차에 기초하여 상기 제어 대상에 대해 피드백 보상을 행하고,
    상기 노치 필터의 출력과 상기 외란 보상기의 출력에 기초하여 상기 제어 대상에 대한 상기 조작량을 산출하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 장치.
  9. 제4항에 기재된 피드백 제어 장치가, 속도 제어기이고, 상기 목표값은, 모터 회전 속도 지령인 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제1 필터 Np는, 하기의 식으로 부여되는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 장치.
    Figure 112021007468293-pct00041
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