KR20190062097A - H∞ 제어에 의한 파동 기어 장치를 구비한 액추에이터의 위치결정 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 파동 기어 장치(5)를 구비한 액추에이터(2)의 위치결정 제어장치(3)는, 부하축의 위치(θl)를 피드백하여, 해당 부하축이 목표 위치에 위치 결정되도록 모터(4)를 구동 제어하는 풀 클로즈드 제어계를 구비하고 있다. 풀 클로즈드 제어계는, 파동 기어 장치의 각도 전달 오차를 외란 입력으로서 가지는 일반화 플랜트를 상정했을 경우에, 해당 일반화 플랜트의 외란 입력으로부터 평가 출력까지의 전달 함수의 H∞ 노름이 소정치 이하가 되도록 설계된 H∞ 보상기(11)를 가지고 있다. 파동 기어 장치의 각도 전달 오차에 기인한 위치 결정 응답 중의 기구 진동을 확실하게 억제할 수가 있다.

Description

H∞ 제어에 의한 파동 기어 장치를 구비한 액추에이터의 위치결정 제어장치
[0001] 본 발명은, 모터의 회전 출력을 파동 기어 장치에 의해 감속하여 부하축에 전달하는 구성의 액추에이터의 위치결정 제어장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 파동 기어 장치의 각도 전달 오차에 기인한 기구 진동을 H∞ 제어에 의한 풀 클로즈드(full closed) 제어계를 이용해 억제하여, 안정성, 추종성 및 제진성(制振性)이 뛰어난 위치결정 제어를 수행하는 위치결정 제어장치에 관한 것이다.
[0002] 모터와, 감속 기구로서 파동 기어 장치를 구비한 액추에이터가 알려져 있다. 이러한 구성의 액추에이터의 제어계에 있어서는, 파동 기어 장치의 출력 축인 부하축의 정보를 이용하지 않고, 모터축의 정보만 이용하여, 제어를 실시하는 세미 클로즈드(semi closed) 제어계가 적용되는 경우가 많다. 이 경우, 파동 기어 장치의 히스테리시스(hysteresis) 특성을 포함하는 각도 전달 오차가, 고속·고정밀도의 위치결정 제어성능을 저해한다. 이 때문에, 본 발명자들은, 각도 전달 오차에 대한 해석이나 모델화, 구축한 모델을 이용해 각도 전달 오차를 보상하는 방법을 제안한 바 있다(특허문헌 1~4).
[0003] 한편, 파동 기어 장치를 감속기로서 이용한 액추에이터에 있어서는, 모터축 정보 및 부하축 정보의 쌍방(雙方)을 이용하여, 부하축의 위치를 제어하는 풀 클로즈드 제어계도 알려져 있다. 본 발명자들은, 이러한 제어장치에 있어서, 파동 기어 장치의 비선형(非線形) 특성에 기인하는 부하축의 위치 제어 성능의 열화(劣化)를 방지하기 위한 방법을 제안한 바 있다(특허문헌 5).
[0004] 일본 특허 공보 제5453606호 일본 특허 공보 제5574228호 일본 특허 공보 제5207071호 일본 특허 공보 제5839510호 일본 특허 공보 제5656193호
[0005] 파동 기어 장치를 구비한 액추에이터에 있어서, 풀 클로즈드 제어계를 적용할 경우에는, 제어 성능을 향상시킬 수 있지만, 센서의 설치 공간이나 비용 상승 등의 과제도 많다. 한편으로, 센서의 저비용화나 더욱 개선된 성능 향상의 관점에서, 풀 클로즈드 제어계의 이용도 확대되어 갈 것으로 생각된다.
[0006] 본 발명의 과제는, 이러한 점을 감안하여, 파동 기어 장치의 각도 전달 오차에 기인한 위치결정 응답 중의 기구 진동을, H∞ 제어계 설계에 근거하는 풀 클로즈드 제어계를 이용해 억제할 수 있도록 한, 파동 기어 장치를 구비한 액추에이터의 위치결정 제어장치를 제공하는 데에 있다.
[0007] 본 발명은, 모터의 회전을 파동 기어 장치로 감속해 부하축에 전달하는 구성을 구비한 액추에이터를 구동 제어하여, 상기 부하축의 위치결정 제어를 수행하는 액추에이터의 위치결정 제어장치로서,
상기 부하축의 위치를 피드백하여, 해당 부하축이 목표 위치에 위치 결정되도록 상기 모터를 구동 제어하는 풀 클로즈드 제어계를 구비하고,
상기 풀 클로즈드 제어계는, 제어 대상인 상기 액추에이터로서, 상기 파동 기어 장치의 구성부품의 상대 회전에 동기하여 발생하는 각도 전달 오차를 외란 입력으로서 가지는 일반화 플랜트를 상정했을 경우에, 해당 일반화 플랜트의 상기 외란 입력으로부터 평가 출력까지의 전달 함수의 H∞ 노름(norm)이 소정치 이하가 되도록 설계된 H∞ 보상기를 가지며,
상기 H∞ 보상기에 의해 상기 모터에 흐르는 구동 전류를 제어하는 것을 특징으로 하고 있다.
[0008] 풀 클로즈드 제어계에 요구되는 제어 성능은, 그 제어계의 안정성, 추종성 및 제진성의 3가지이다. 따라서, H∞ 제어계의 설계 지침으로서는, 안정성을 확보하기 위해, 감도 함수의 게인 특성을 소정 레벨 이하로 할 것, 추종성을 확보하기 위해, 부하 위치에 대한 서보계를 구성할 것, 추종성·제진성을 확보하기 위해, 폐(閉)루프 특성의 게인 특성이 소정 레벨 이하이며, 소정의 차단 주파수를 가지고 있을 것, 및, 제진성을 확보하기 위해, 각도 전달 오차로부터 부하 위치까지의 게인 특성이 소정 레벨 이하일 것을 들 수 있다. 이들 설계 지침을 만족하는 제어계를 구축할 수 있도록, H∞ 보상기의 설계가 이루어진다.
[0009] 여기서, 부하 위치에 대한 서보계를 구성하기 위한 위치 피드백에서는, 모터로부터 부하까지의 다이내믹스(dynamics)에 의해 위상 지연(phase lag)의 영향을 받아 피드백계가 불안정해지기 쉽다. 따라서, 제어계의 안정성의 향상과 서보 대역 확대를 위해, 풀 클로즈드 제어계는, 부하축의 위치에 추가하여, 모터의 속도를 H∞ 보상기에 피드백하는 것이 바람직하다.
[0010] 도 1은 본 발명의 위치결정 시스템의 구성예를 나타낸 설명도이다.
도 2는 부하축 1주분(一周分, one rotation)의 각도 전달 오차의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 모터축 3주기분(three periods)의 각도 전달 오차의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 각도 전달 오차의 측정 결과의 스펙트럼 해석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 1의 액추에이터를 2 관성계 모델로 간주한 경우에 있어서의 세미 클로즈드 제어계를 나타내는 블록선도(線圖)이다.
도 6은 각도 전달 오차로부터 부하 위치까지의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7은 일정 가속도 실험의 응답 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 일반화 플랜트를 나타내는 블록선도이다.
도 9는 가중 함수(weighting function)와 각 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은 보상기의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 11은 각 제어계의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다.
도 12는 저가속도 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 고가속도 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
[0011] 이하에, 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 파동 기어 장치를 구비한 액추에이터의 위치결정 제어장치에 대해 설명한다.
[0012] [위치결정 시스템의 전체 구성]
도 1은, 본 발명의 제어 대상인, 파동 기어 장치를 감속기로서 포함하는 액추에이터를 구비한 위치결정 시스템의 구성예를 나타낸 설명도이다. 위치결정 시스템(1)은, 액추에이터(2), 및, 위치결정 제어장치(3)를 구비하고 있다. 액추에이터(2)는, 모터(4)와, 모터(4)의 출력 회전을 감속하는 파동 기어 장치(5)와, 파동 기어 장치(5)로부터 출력되는 감속 회전에 의해 회전하는 부하축(6)을 구비하고 있다. 액추에이터(2)에 의해, 부하축(6)에 부착된 부하 장치(7)가 회전 구동된다. 파동 기어 장치(5)는, 모터축(8)에 고정된 파동 발생기(5a)와, 부하축(6)에 고정된 가요성 외기어(externally toothed gear; 5b)와, 액추에이터 하우징(2a)에 고정된 강성 내기어(internally toothed gear; 5c)를 구비하고 있다. 모터(4)의 모터축(8)에는, 모터축 위치 검출용의 모터축 엔코더(9)가 부착되어 있고, 부하축(6)에는 부하축 위치 검출용의 부하축 엔코더(10)가 부착되어 있다.
[0013] 위치결정 제어장치(3)는, 부하축 엔코더(10)에 의해 검출되는 부하축 위치 정보 및 모터축 엔코더(9)에 의해 검출되는 모터축 위치 정보에 근거해, 모터(4)의 구동을 제어하여, 부하축(6)(따라서 부하 장치(7))의 위치결정을 수행하는 풀 클로즈드 제어계를 구비하고 있다. 또, 피드백 제어에는 H∞ 보상기(11)를 이용하고 있다.
[0014] [파동 기어 장치의 각도 전달 오차]
일반적으로, 파동 기어 장치(5)의 각도 전달 오차(θTE)는, 모터축 위치를 θm, 부하축 위치를 θl, 감속비를 N으로 할 때, 모터축 위치(θm)로부터 계산되는 이론적 부하축 위치(θm/N)와, 실제의 부하축 각도(θl) 간의 차이며, 다음의 식 1로 정의된다.
(식 1)
Figure pct00001
[0015] 파동 기어 장치(5)는, 기어의 가공 오차나 구성부품의 조립 부착 오차에 기인하여, 구성부품의 상대 회전에 동기하여 각도 전달 오차를 일으킨다. 각도 전달 오차의 측정은 다음과 같이 실시할 수 있다. 미소(微小) 이송 각도의 위치결정을, 기어의 맞물림이 일순(一巡)하는 부하축의 1주분만큼 실시하며, 위치결정 종료시에 있어서의 각도 전달 오차를 위치결정시마다 측정한다.
[0016] 도 2는 부하축 1주분의 각도 전달 오차 측정 결과를 나타내는 그래프이고, 도 3은 모터축 3주기분의 측정 결과를 나타내는 그래프이며, 도 4는 측정 결과의 스펙트럼 해석 결과를 나타내는 그래프이다. 도 4의 횡축은 모터 회전에 규격화되어 있다. 도 2, 도 3으로부터, 주기적인 성분을 확인할 수 있다. 도 4로부터, 각도 전달 오차는 특히 모터 회전 주기의 2배의 주파수 성분이 주성분임을 확인할 수가 있다.
[0017] [각도 전달 오차에 기인한 진동의 해석]
각도 전달 오차의 주파수와 기구 공진 주파수가 일치하면, 가감속(加減速)의 도중에 공진 진동을 여기(勵起)하여, 기구 진동이나 소음을 발생시키는 것이 알려져 있다.
[0018] 도 5는, 본 발명의 제어 대상인 위치결정 시스템(1)의 액추에이터(2)를 2 관성계 모델로 간주한 경우에 있어서의 세미 클로즈드 제어계를 나타내는 블록선도이다. 액추에이터(2)는 일반적으로, 파동 기어 장치의 입력 측의 모터축을 포함하는 모터 측 관성계와, 파동 기어 장치의 출력 측의 부하축을 포함하는 부하 측 관성계로 이루어지는 2 관성계 모델로서 취급된다. 도면 중의 부호는 다음과 같고, C(s)는 모터 위치와 속도를 피드백하는 P-PI 보상기를 나타내며, 상술한 각도 전달 오차는 도면에서는 위치 외란(外亂)(θsync)으로 되어 있다.
Jm：모터축 관성 모멘트
Dm：모터축 점성 마찰 계수
Jl：부하축 관성 모멘트
Dl：부하축 점성 마찰 계수
Dg：감속기의 점성 마찰 계수
N：감속비
Kt：모터 토크 정수(定數)
θm：모터축 위치
θm 도트(dot) ωm：모터 속도
θl：부하축 위치
ωl：부하 속도
θsync：각도 전달 오차
iref：모터 토크 전류 지령치
θ* m：위치 지령 입력
[0019] 도 6은, 각도 전달 오차(θsync)로부터 부하축 위치(θl)까지의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 도 6으로부터, 전달 특성(Gl)은, 100[Hz] 부근에 공진 특성을 가지고 있으며, 각도 전달 오차(θsync)에 100[Hz]의 성분이 입력되었을 때에, 부하축 위치에 진동이 여기됨을 알 수 있다.
[0020] 도 7은, 각도 전달 오차(θsync)에 기인한 진동 현상을 해석하기 위해, 일정 가속도 실험을 실시한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 7의 (a)에 부하 속도 응답을, 도 7의 (b)에 부하 위치 진동 성분을 각각 나타낸다. 도 7로부터, 특히 부하 속도가 60[rpm] 부근에서 진동적인 응답(vibrational response)으로 되어 있다. 일정 가속도 실험에서는, 각도 전달 오차의 주파수가 100[Hz]가 될 때의 모터 속도는 3000[rpm]이며, 위치결정 시스템(1)의 파동 기어 장치(5)의 감속비(N)는 50이므로, 부하 속도는 60[rpm]이 된다. 따라서, 본 진동 현상은, 각도 전달 오차에 기인한 것이다.
[0021] [H∞ 제어계의 설계]
(H∞ 제어계의 설계 지침)
제어 대상인 위치결정 시스템(1)의 액추에이터(2)에 대한 피드백계에 요구되는 제어 성능은, 제어계의 안정성, 추종성, 제진성의 3가지이다. 이들 특성에 대해서, 주파수 영역에서의 지침을 설정하여 평가한다. 본 예에서는 설계 지침을 이하와 같이 부여한다.
(1) 감도 함수의 게인 특성이 10[dB] 이하(안정성)
(2) 부하 위치에 대한 서보계를 구성한다(추종성)
(3) 폐루프 특성의 게인 특성이 0[dB] 이하 그리고 30[Hz] 정도의 차단 주파수(추종성·제진성)
(4) 각도 전달 오차로부터 부하 위치까지의 게인 특성이 10[dB] 이하(제진성)
[0022] (H∞ 보상기)
상기의 설계 지침을 만족하는 제어계를 설계하기 위하여, 도 8에 나타내는 일반화 플랜트를 이용해, H∞ 보상기의 설계를 실시한다. 도 8에 있어서의 각 기호는 다음과 같다.
w1~w3：외란 입력
W1(s), W2(s), W3(s)：가중 함수
K(s)：H∞ 보상기
P(s)：제어 대상(액추에이터)의 수치 모델
Diff：미분기
z：평가 출력
θsync：각도 전달 오차
θm：모터축 위치
θl：부하축 위치
iref：전류 지령
ωm：모터축 속도
[0023] 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 풀 클로즈드 제어계를 구성하지만, 부하축 위치에 대한 서보계를 구성하기 위한 부하축 위치 피드백에서는, 모터로부터 부하축까지의 다이내믹스에 의한 위상 지연의 영향을 받아, 피드백계가 불안정해지기 쉽다. 따라서, 제어계의 안정성의 향상과 서보 대역 확대를 위하여, 모터 속도 정보(ωm)를 피드백에 추가하고 있다.
[0024] 도 8에 나타내는 일반화 플랜트에 있어서, 감도 계수를 S(s), 폐루프 특성을 Gc(s), 각도 전달 오차로부터 부하 위치까지의 특성을 Gl(s)로 하면, 외란 입력(w1~w3)으로부터 평가 출력(z)까지의 관계는 다음의 식 2로 나타내어진다.
(식 2)
Figure pct00002
[0025] 여기서, 각 가중 함수가 상술한 설계 지침에 대응하고 있으며, 상기의 식 2에 근거하여, H∞ 보상기를 도출할 수 있고, 각 특성은 모든 주파수대역에서 다음의 식 3, 식 4, 식 5를 만족하도록 주파수 정형할 수 있다. 또한, 본 예에서는, 서보계를 실현하기 위해, W1(s)에 근사 적분기를 포함시키고 있다.
(식 3)
S(s)＜γ／W1(s)
(식 4)
Gc(s)＜γ／W2(s)
(식 5)
Gl(s)＜γ／W3(s)
[0026] 도 9에는, W1(s)~W3(s)의 가중 함수의 역(逆)특성을 곡선 A로, 각 특성을 곡선 B로 나타내고 있다. 도 10에는, 도 8의 일반화 플랜트 및 가중 함수(W1(s)~W3(s))를 이용하여 도출한 H∞ 보상기의 주파수 특성을 나타내고 있다.
[0027] 식 3~식 5의 관계와 같이, 도 9로부터 곡선 A가 곡선 B를 커버하도록 주파수 정형되어 있음을 알 수 있다. 또한, 도 9의 (c)의 각도 전달 오차로부터 부하축 위치까지의 특성에서는, 설계 지침인 게인 특성이 10[dB] 이하인 것에 대해서, 직접적으로는 가중 함수를 설정하지 않고 있다. 이것은, 가중함수(W1(s)~W3(s))를 직접, 10[dB]로 설정했을 경우에는, 모든 설계 지침을 만족하는 H∞ 보상기를 도출할 수 없어, 설계 지침의 (1)~(3)을 우선시하였기 때문이다.
[0028] 다음으로, 도출된 보상기(K(s))에 대해 기술한다. 보상기(K(s))와 전류 지령(iref)의 관계는 다음의 식 6으로 나타내어진다.
(식 6)
Figure pct00003
[0029] 도 10에 보상기(K(s))의 주파수 특성을 나타낸다. 저역(低域) 측에서는, -20dB/dec의 기울기를 가지는 적분 특성으로 되어 있어, 서보계가 구성되어 있음을 확인할 수 있다. 또, K2(s)의 특성으로부터, 기구 공진 주파수인 100[Hz] 부근에서 위상 전진 특성(phase advance characteristic)으로 되어 있어, 제어계의 안정화에 기여하고 있다. 또한, 보상기의 차수(次數)는 K1(s), K2(s) 모두 11차이다.
[0030] [종래의 제어와 H∞ 제어계의 주파수 특성의 비교]
상기와 같이 설계한 H∞ 제어계와, 종래의 P-PI 세미 클로즈드 제어계 및 P-PI 풀 클로즈드 제어계 간의 비교 검토를 실시하였다. 도 11은, 감도 함수, 폐루프 특성, 각도 전달 오차로부터 부하 위치까지의 주파수 특성의 비교를 나타내는 그래프이다. 이들 도면에 있어서, 곡선 Semi-Closed로 세미 클로즈드 제어계를 나타내고, 곡선 Full-Closed로 풀 클로즈드 제어계를 나타내며, 곡선 H-infinity로 H∞ 제어계를 나타낸다. 또한, 세미 클로즈드 제어계 및 풀 클로즈드 제어계는, 동일한 정도의 안정성을 전제로 하여, 상술한 H∞ 제어계의 설계 지침의 (1)~(3)을 고려해 설계한 것이며, 각도 전달 오차에 기인한 진동 현상을 고려해 설계한 것이다.
[0031] 도 11의 (a)로부터, H∞ 제어계에서는, P－PI 세미 클로즈드 제어계 및 P－PI 풀 클로즈드 제어계에 비해, 저역에서 저감도화가 실현되고 있음을 확인할 수 있다. 또, 도 11의 (b)의 폐루프 특성으로부터, 광대역화, 위상 지연의 저감이 실현되어 있음을 확인할 수 있다. 또, 도 11의 (c)로부터, H∞ 제어계에서는, 각도 전달 오차로부터 부하축 위치까지의 특성의 100[Hz] 부근의 피크 게인(peak gain)이 억제되어 있어, 각도 전달 오차에 기인한 진동의 억제 효과가 실현되어 있음을 확인할 수 있다.
[0032] [실기(實機) 실험에 의한 H∞ 제어계의 유효성 검증]
H∞ 제어계의 유효성을, 도 1에 나타내는 위치결정 시스템을 이용한 구동 실험에 의해 검증하였다. 이를 위해, 상술한 P－PI 세미 클로즈드 제어계 및 P－PI 풀 클로즈드 제어계 간의 응답 비교를 실시하였다. 실기 실험으로서, 제진성을 평가하기 위하여, 각도 전달 오차에 기인한 진동의 영향이 현저해지는 저가속도 실험을 실시하고, 추종성 평가로서의 고속·고정밀도 위치결정을 평가하기 위하여, 고가속도 실험을 실시하였다.
[0033] (저가속도 실험에 의한 검증)
각도 전달 오차에 기인한 진동의 영향이 현저해지는 저가속도 실험을 실시하여, 부하 위치 진동 성분의 평가를 실시하였다.
[0034] 도 12의 (a), (b)는 부하 속도 응답 및 부하 위치 진동 성분을 나타내는 그래프이다. 이들 도면에 있어서, 곡선 Semi-Closed로 세미 클로즈드 제어계, 곡선 Full-Closed로 풀 클로즈드 제어계, 곡선 H-infinity로 H∞ 제어계에서의 응답을 각각 나타낸다. 또한 각각의 제어계에서, 5회의 실험 결과를 겹쳐 나타내고 있다.
[0035] 도 12로부터, 상술한 바와 같이, 세미 클로즈드 제어계에서는 각도 전달 오차의 영향에 의해, 구동 속도가 60[rpm] 부근이 되었을 때에 부하축에 진동이 여기되고 있다. 또, 풀 클로즈드 제어계에서는, 세미 클로즈드 제어계에 비해 진동이 억제되어 있지만, 충분한 진동 억제 효과는 얻어지지 않으며, 도 11의 (c)에서의 특성에 따른 결과로 되어 있다.
[0036] 한편, H∞ 제어계에서는, 종래의 P－PI 제어계에 비해 진동이 억제되어 있다. 정량적인 평가로서, 부하 위치 진동 성분의 최대 진폭과 진동 면적을 표 1에 나타낸다. 표 1로부터, H∞ 제어계는 종래의 세미 클로즈드 제어계에 비해, 최대 진폭을 27.5%, 진동 면적을 64.2%로 저감하고 있어, H∞ 제어계의 유효성을 확인할 수 있었다.
(표 1：진동 억제 효과)
Figure pct00004
[0037] (고가속도 실험에 의한 검증)
추종성 평가로서, 고속·고정밀도로 위치 결정되는 고가속도 실험으로서, 이송 각도 43.2[deg]의 위치결정 응답을 평가하였다.
[0038] 도 13의 (a)~(d)는 각각 부하 위치 정정(整定, settling) 부근, 부하 속도 응답, 부하 가속도 응답, 부하 가속도 스펙트럼을 나타내는 그래프이다. 이들 도면에 있어서, 곡선 Semi-Closed로 세미 클로즈드 제어계를 나타내고, 곡선 Full-Closed로 풀 클로즈드 제어계를 나타내며, 곡선 H-infinity로 H∞ 제어계를 나타낸다. 또한, 각각의 제어계에서 5회의 실험 결과를 겹쳐 나타내고 있다.
[0039] 도 13의 (a)로부터, 세미 클로즈드 제어계에서는, 각도 전달 오차의 영향에 의해 정상(定常) 편차가 생겼음을 확인할 수 있다. 한편으로, 풀 클로즈드 제어계, 및, 같은 풀 클로즈드 제어계인 H∞ 제어계에서는, 정상 편차 없이 목표치에 수렴되어 있음을 확인할 수 있다. 또, H∞ 제어계에서는, 종래의 제어계에 비해, 오버슈트도 작고, 정정 시간이 단축되어 있어, 약 1.6배의 고응답화를 확인할 수 있다.
[0040] 도 13의 (b), (c)의 부하 속도 응답, 부하 가속도 응답으로부터, 과도(過渡) 응답 중에 있어서의 진동 또한, 저가속도 실험과 마찬가지로 억제되어 있음을 확인할 수 있다. 특히, 도 13의 (d)로부터, 100[Hz] 부근의 스펙트럼을 크게 저감하고 있어, 각도 전달 오차에 기인한 진동이 억제되어 있다.

Claims (3)

  1. 모터의 회전을 파동 기어 장치로 감속하여 부하축에 전달하는 구성을 구비한 액추에이터를 구동 제어하여, 상기 부하축의 위치 결정 제어를 수행하는 액추에이터의 위치결정 제어장치로서,
    상기 부하축의 위치를 피드백하여, 해당 부하축이 목표 위치에 위치 결정되도록 상기 모터를 구동 제어하는 풀 클로즈드(full-closed) 제어계를 구비하고,
    상기 풀 클로즈드 제어계는, 제어 대상인 상기 액추에이터로서, 상기 파동 기어 장치의 구성부품의 상대 회전에 동기하여 발생하는 각도 전달 오차를 외란(外亂) 입력으로서 가지는 일반화 플랜트(generalized plant)를 상정했을 경우에, 해당 일반화 플랜트의 상기 외란 입력으로부터 평가 출력까지의 전달 함수의 H∞ 노름(norm)이 소정치 이하가 되도록 설계된 H∞ 보상기를 가지며,
    상기 H∞ 보상기에 의해 상기 모터에 흐르는 구동 전류를 제어하는 것을 특징으로 하는
    파동 기어 장치를 구비한 액추에이터의 위치결정 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 풀 클로즈드 제어계는, 상기 부하축의 위치에 추가하여, 상기 모터의 속도를 상기 H∞ 보상기에 피드백하는
    파동 기어 장치를 구비한 액추에이터의 위치결정 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일반화 플랜트에 있어서, 부하 측의 외란 입력, 입력 측의 외란 입력 및 상기 각도 전달 오차를 나타내는 외란 입력을 각각 w1, w2, w3로 하고, 이들 외란 입력의 주파수 가중 전달 함수를 W1(s), W2(s), W3(s)로 하며, 평가 출력을 z, 감도 계수를 S(s), 폐루프 특성을 Gc(s), 각도 전달 오차로부터 부하축의 위치까지의 특성을 Gl(s)로 하면, 외란 입력(w1~w3)으로부터 평가 출력(z)까지의 관계는,
    Figure pct00005

    로 나타내어지고,
    γ를 미리 설정된 소정치로 하면, 상기 감도 계수(S(s)), 상기 폐루프 특성(Gc(s)), 및 상기 각도 전달 오차로부터 부하축의 위치까지의 특성(Gl(s))이, 모든 주파수 대역에 있어서,
    S(s)＜γ／W1(s)
    Gc(s)＜γ／W2(s)
    Gl(s)＜γ／W3(s)
    를 만족하도록 상기 H∞ 보상기가 설계되어 있는
    파동 기어 장치를 구비한 액추에이터의 위치결정 제어장치.
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