KR20190087490A - Method of designing filter of delay compensator, feedback control method using it, motor control device - Google Patents
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Abstract
지연 보상기와 피드백 제어기로 이루어지는 피드백 제어계에 있어서, 제어 대상이 원점(原点)에 극을 가질 경우에도 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 정상 편차 제로로 할 수 있으며, 또한 파라미터의 물리적 의미를 알 수 있어 설계하기 쉽고, 지연 보상기의 필터의 설계 방법, 및 그 필터를 구비하는 피드백 제어 방법, 및 그 제어 방법을 구비한 모터 제어 장치의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 제어 대상의 모델 및 필터로 구성되는 지연 보상기와 피드백 제어기로 이루어지는 피드백 제어계에 있어서의 필터의 설계 방법으로서, 필터는, 제어 대상에 대한 피드백 제어기와, 제어 대상의 모델과, 제어 대상에 대한 피드백 제어기와 제어 대상의 모델로 구성되는 폐(閉)루프계의 전달 함수와, 폐루프계의 일순(一巡) 전달 함수를 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 한다.In the feedback control system composed of the delay compensator and the feedback controller, even when the control object has a pole at the origin, the step disturbance applied to the input end of the control object can be set as a normal deviation zero, And to provide a method of designing a filter of a delay compensator, a feedback control method having the filter, and a motor control apparatus having the control method.
In order to achieve the above object, there is provided a method of designing a filter in a feedback control system composed of a delay compensator and a feedback controller, which is composed of a model to be controlled and a filter, and the filter includes a feedback controller for the control object, , A transfer function of a closed loop system composed of a feedback controller for a controlled object and a controlled object model, and a closed loop transfer function of a closed loop system.
Description
본 발명은 제어 대상의 모델 및 필터로 구성되는 지연 보상기와 피드백 제어기로 이루어지는 피드백 제어계에 있어서의 필터의 설계 방법, 및 그것을 이용한 피드백 제어 방법, 및 그 제어 방법을 구비한 모터 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of designing a filter in a feedback control system composed of a delay compensator and a feedback controller composed of a model and a filter to be controlled, a feedback control method using the filter, and a motor control apparatus having the control method.
최근, FA 분야에서는 생산성 향상을 위해 모터의 더욱더 높은 고속·고정밀도화 제어가 요구되고 있다.In recent years, in the field of FA, higher speed and higher accuracy control of motors is required to improve productivity.
모터를 피드백 제어할 때, 외란을 억제하고 제어량을 목표값에 고속·고정밀도로 추종시키려면 제어 게인을 높이면 된다. 그러나 피드백 루프 내에 지연 요소, 예를 들면 로우 패스 필터나 디지털 제어 장치의 연산 지연이 존재할 경우, 이것을 원인으로 피드백 제어계의 제어 게인의 설정 상한은 제약을 받아, 고속·고정밀도의 목표값 추종의 방해가 되는 것이 일반적으로 알려져 있다.When feedback control of the motor is performed, the control gain can be increased to suppress the disturbance and follow the control amount to the target value at high speed and high accuracy. However, when there is an operation delay of a delay element in the feedback loop, for example, a low-pass filter or a digital control device, the upper limit of the control gain of the feedback control system is limited due to this, Is generally known.
일반적인 모터의 서보 제어에서는, 전류, 속도, 위치에 관한 캐스케이드 피드백 구조가 채용되고, 도 2에 나타내는 바와 같이 메이저 루프 제어계(21)는 마이너 루프 제어계(22)를 피드백 루프 내에 내포하는 구조가 된다. 또한, 도 2에 있어서, 23은 메이저 루프 제어계의 제어 대상, 24는 메이저 루프 제어계의 피드백 제어기이다. 예를 들면, 캐스케이드 피드백 구조를 바탕으로 모터를 위치 제어 및 속도 제어할 때에는, 메이저 루프 제어계(21)는 위치 제어계가 되고, 마이너 루프 제어계(22)로서 속도 제어계를 내포하는 구조가 되고, 적지 않게 1개는 원점(原点)에 극(極)을 갖는 제어 대상을 취급한다. 그 때문에, 종래의 대표적인 지연 보상법인 Smith법 등에서는, 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란의 정상 편차가 남는다는 문제가 있었다.In the servo control of a general motor, a cascade feedback structure relating to current, speed, and position is employed. As shown in FIG. 2, the major
그래서, 제어 대상이 원점에 극을 가질 경우에 있어서도, 피드백 제어계의 폐(閉)루프 내에 존재하는 지연 요소를 보상할 수 있고, 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 정상 편차 없이 억제할 수 있는 지연 보상법으로서, 비특허문헌 1 및 비특허문헌 2가 제안되어 있다.Therefore, even when the controlled object has a pole at the origin, the delay element existing in the closed loop of the feedback control system can be compensated, and the step disturbance applied to the input end of the controlled object can be suppressed without any deviation Non-Patent
비특허문헌 1에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 종래의 Smith법에 필터(1)를 더한 지연 보상기(2)가 제안되고, Smith법(도 1에 있어서의 필터(1)=1일 경우의 구성)이 보유하는, 제어 대상이 원점에 가까운 극을 가질 경우에는 외란의 영향이 장시간 남아 버린다는 과제나, 제어 대상이 원점에 극을 가질 경우에는 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란의 억제에 있어서 정상 편차를 남겨 버린다는 과제를 해결할 수 있는 필터(1)의 설계 방법이 나타나 있다.In the
또한 비특허문헌 2에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 종래의 Smith법에 필터(41)를 더한 비특허문헌 1과 유사한 제어 블록이 제안되고, 외란 억제 성능의 개선, 및 제어 대상이 원점에 극을 가질 경우에도 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 정상 편차 없이 억제할 수 있는 필터(41)의 설계 방법이 나타나 있다.In the
비특허문헌 1에서는, 필터(1)는 하기 식 (1)에 나타내는 바와 같이, 임의의 일차 지연 전달 요소의 노미널 플랜트(nominal plant) 모델의 분모 차수 n+1개의 선형합으로 구성한다.In the
[수식 1][Equation 1]
제어 대상이 원점에 극을 갖고, Smith법에서는 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 남겨 버릴 경우에도, 필터(1)를 적절히 구성함으로써 정상 편차를 제로로 할 수 있다. 이러한 요구를 충족시키는 필터로 하기 위해, 식 (1)에 포함되는 파라미터 bk는 소정의 설계 제약 조건을 충족시키도록 일의(一意)로 결정되지만, n+1개의 파라미터 ak에 대해서는 양수로서 임의로 설계할 수 있는 자유도가 주어져, 그 설정 지침이나 물리적 의미가 불명료하고, 제어계의 사양에 대하여 적절한 파라미터 설계가 용이하지 않다는 과제가 있었다.Even when the control object has a pole at the origin and the Smith method leaves a normal deviation with respect to the step disturbance applied to the input end of the control object, the normal deviation can be made zero by appropriately configuring the
또한, 비특허문헌 2에서는, 하기 식 (2)에 나타내는 바와 같이, 필터(41)를 구성한다.In the
[수식 2][Equation 2]
단, τh는 제어기 혹은 제어 대상이 내포하는 지연 요소의 모든 노미널한 지연 시간이다. 제어 대상이 원점에 극을 갖고, Smith법에서는 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 남겨 버릴 경우에도, 필터(41)를 적절히 구성함으로써 정상 편차를 제로로 할 수 있다. B(s)는 필터(41)에 부과되는 소정의 설계 제약 조건을 충족시키는 임의의 로우 패스 필터를 선택할 수 있지만, 필터의 구조, 및 필터 파라미터의 설계에 관하여 자유도가 높아, 제어계의 사양에 대하여 적절한 필터 설계가 용이하지 않다는 과제가 있었다.However, τh is all the nominal delay time of the delay element contained in the controller or the control object. Even when the controlled object has a pole at the origin and the Smith method leaves a normal deviation with respect to the step disturbance applied to the input end of the controlled object, the normal deviation can be made zero by appropriately configuring the
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 제어 대상이 원점에 극을 갖고 Smith법에서는 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 남겨 버릴 경우에도 정상 편차를 제로로 할 수 있으며, 또한 파라미터의 물리적 의미를 알 수 있어, 설계하기 쉬운, 도 1에 나타내는 지연 보상기의 필터의 설계 방법을 제공하며, 그 필터를 이용한 지연 보상기를 갖는 피드백 제어 방법, 및 그 피드백 제어 방법을 구비한 모터 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for correcting a steady-state deviation of a controlled object, A feedback control method having a delay compensator using the filter and providing a method of designing a filter of the delay compensator shown in Fig. 1 that can easily understand the physical meaning of the parameter and is easy to design; and a motor control And an object of the present invention is to provide a device.
본 발명은 상기 배경기술 및 과제를 감안하여, 그 일례를 들면, 제어 대상의 모델 및 필터로 구성되는 지연 보상기와 피드백 제어기로 이루어지는 피드백 제어계에 있어서의 필터의 설계 방법으로서, 제어 대상의 모델은, 노미널 플랜트 모델과 피드백 제어계 내에 내포되는 노미널한 지연 모델로 이루어지고, 지연 보상기는, 피드백 제어기가 출력하는 조작량과 제어 대상의 출력 신호를 입력 신호로 하고, 제어 대상의 출력 신호와 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 제어 대상의 모델의 출력 신호를 가감산기로 감하여 얻은 오차 신호에 대하여 필터를 작용시킨 결과의 신호와, 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 노미널 플랜트 모델의 출력 신호를 가감산기로 가합하여 얻은 신호를 출력 신호로 하는 것이며, 피드백 제어기는, 지연 보상기의 출력 신호와 목표값 신호의 편차를 가감산기로 산출하고, 편차를 바탕으로 제어 대상에 대하여 보상을 행하는 것이며, 필터는, 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와, 제어 대상의 모델과, 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 폐루프계의 일순(一巡) 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above background and problems, the present invention is a method of designing a filter in a feedback control system comprising a delay compensator and a feedback controller, which are constituted by models and filters to be controlled, The delay compensator includes a nominal plant model and a nominal delay model embedded in the feedback control system. The delay compensator uses the manipulated variable output from the feedback controller and the output signal of the controlled object as input signals, and the output signal of the controlled object and the feedback controller A signal obtained by applying a filter to an error signal obtained by subtracting the output signal of the model to be controlled with respect to the output manipulated variable by an adder and subtracter and an output signal of the nominal plant model with respect to the manipulated variable output from the feedback controller, And outputs the signal obtained by the combination as an output signal, And the filter is provided with an arbitrary feedback controller for the controlled object, a model to be controlled, and a control target to be controlled based on the deviation, A closed loop system transfer function consisting of an arbitrary feedback controller for the control system and a model of the controlled object and a closed loop transfer function of the closed loop system are arbitrarily used as a function constituted by the form of the add /
본 발명에 의하면, 필터의 파라미터의 물리적 의미를 이해하기 쉽고, 파라미터의 설계 지침이 명확해져, 필터 설계를 용이화할 수 있다.According to the present invention, the physical meaning of the parameters of the filter can be easily understood, the design guidelines for the parameters become clear, and the filter design can be facilitated.
도 1은 실시예 1에 있어서의 지연 보상기를 포함하는 피드백 제어계의 구성도.
도 2는 모터 제어의 캐스케이드 피드백 제어계의 구성도.
도 3은 비특허문헌 2의 제어계의 구성도.
도 4는 비특허문헌 2 이외의 제어계의 구성도.
도 5는 비특허문헌 2 이외의 제어계의 구성도.
도 6은 실시예 2에 있어서의 AC 서보 모터의 속도 제어계의 구성도.
도 7은 실시예 2에 있어서의 지연 보상기를 포함하는 속도 제어계의 구성도.
도 8은 비특허문헌 2 이외의 지연 보상기를 포함하는 속도 제어계의 구성도.1 is a configuration diagram of a feedback control system including a delay compensator in the first embodiment;
2 is a configuration diagram of a cascade feedback control system for motor control.
3 is a configuration diagram of a control system of Non-Patent
4 is a configuration diagram of a control system other than the
5 is a configuration diagram of a control system other than the
6 is a configuration diagram of a speed control system of an AC servo motor according to the second embodiment;
7 is a configuration diagram of a speed control system including a delay compensator in the second embodiment;
8 is a configuration diagram of a speed control system including a delay compensator other than the
이하, 본 발명을 적용한 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.Hereinafter, embodiments to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings.
또한 각 도면에 있어서, 공통의 기능을 갖는 구성 요소에는 동일한 번호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 또한, 이후 「피드백」은 「FB」으로 약기한다. 또한, 이후, “제어 대상의 모델”이라고 기재할 때, “제어 대상의 모델”은, 제어 대상의 노미널 플랜트 모델을 가리킬 경우도 있고, 제어 대상, 제어기, 센서 및 폐루프계 내에 존재하는 지연 요소의 일부 혹은 전체의 노미널 지연 모델을 가리킬 경우도 있고, 제어 대상의 노미널 플랜트 모델과 노미널 지연 모델의 양쪽을 포함하는 노미널한 모델을 가리킬 경우도 있다.In the drawings, the same reference numerals are assigned to constituent elements having a common function, and a description thereof will be omitted. Further, hereinafter " feedback " is abbreviated as " FB ". Hereinafter, when describing the " model of the controlled object ", the " model of the controlled object " may refer to the nominal plant model of the controlled object and may include a delay existing in the controlled object, the controller, It may refer to a nominal delay model of some or all of the elements, or to a nominal model that includes both the nominal plant model and the nominal delay model of the controlled object.
[실시예 1][Example 1]
도 1은, 본 실시예에 있어서의 지연 보상기를 포함하는 피드백 제어계의 구성도이다. 본 실시예는, 도 1에 있어서, 필터(1)는 후술하는 설계 방법에 의해 설계되고, 그 필터를 구비한 지연 보상기를 갖는 피드백 제어 방법, 및 그 피드백 제어 방법을 구비한 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치에 대해서 설명한다.1 is a configuration diagram of a feedback control system including a delay compensator in the present embodiment. 1, the
도 1에 있어서, 지연을 포함하는 제어 대상(32)은, FB 제어기(36)와 지연 보상기(2)에 의해 FB 제어가 이루어진다.1, FB control is performed by the
지연 보상기(2)는, 그 내부에 제어 대상의 모델을 갖고, 본 실시예에 있어서 제어 대상의 모델은, 노미널 플랜트 모델(34) 및 노미널한 지연 모델(35)로 이루어진다. 또한 로우 패스 필터나 마이너 루프 제어계 등, 지연을 발생하는 요소가 폐루프계 내에 포함될 경우에는, 그들 지연 요소의 노미널한 모델을, 노미널한 지연 모델(35)에 포함하는 것으로 해도 된다.The
조작량에 대한 제어 대상의 출력 신호(y)와 제어 대상의 모델의 출력 신호로부터 가감산기(39)로 오차 신호가 산출되고, 그 오차 신호에 대하여 필터(1)를 작용시킨 결과의 신호와 노미널 플랜트 모델(34)의 출력 신호를 가감산기(310)로 가합함으로써, 지연 보상기의 출력 신호가 산출된다. 지연 보상기의 출력 신호는, 제어 대상이 내포하는 지연 요소를 고려한 제어 대상의 출력 신호의 예측값 신호이며, 이것과 목표값 신호(r)의 편차를 가감산기(37)로 산출하고, 그 편차를 바탕으로 FB 제어기(36)가 제어 대상에 대하여 보상을 행한다.An error signal is calculated from the output signal y of the control object with respect to the manipulated variable and the output signal of the model to be controlled, and the resultant signal obtained by applying the
모델화 오차가 없고 외란도 개재(介在)하지 않는 이상적인 상태를 가정하면, 가감산기(39)로 산출되는 오차 신호는 제로이며, FB 제어기(36)는 노미널한 지연 모델(35)을 폐루프 내에 포함하지 않고, 노미널 플랜트 모델(Pm)에 대하여 FB 제어를 행하고 있는 것으로 간주할 수 있고, 그 결과 FB 제어기(36)의 제어 게인을 높이는 것이 가능해지는 것을 용이하게 이해할 수 있다.Assuming an ideal state in which there is no modeling error and no disturbance intervenes, the error signal calculated by the adder-
도 1의 FB 제어계의 필터(1)의 설계 방법으로서, 필터(1)는, 제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기와, 제어 대상의 모델과, 상기 제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기와 상기 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수이며, 또한 필터(1)는, 제어 대상이 원점에 극을 갖고 Smith법에서는 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 남겨 버릴 경우에도, 정상 편차를 제로로 할 수 있는 필터의 집합에 속하는 것으로 한다.As a method of designing the
이후 제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기는 Ca로 표기한다. 또한 FB 제어기(Ca)는 FB 제어기(36)와 동일한 구조인 것이어도 상관없다. FB 제어기(Ca)와 FB 제어기(36)가 동일 구조일 경우, 각각의 제어 설계 파라미터는 독립적으로 설정할 수 있는 것으로 해도 되고, 종속하는 것으로 해도 된다.Then, arbitrary FB controller for the control object is denoted by Ca. The FB controller Ca may have the same structure as the
이후, 상기 설계 방법에 따르는 필터(1)의 설계예를 설명한다.Hereinafter, a design example of the
상기 필터(1)의 설계 방법에 있어서의 “제어 대상의 모델”이란, 본 실시예에 있어서는 도 1에 따라, 하기 식 (3)∼(5)에 나타내는 것을 상정하고 있다. 단 식 (3)은 도 1의 제어 대상(P)의 노미널 플랜트 모델, 식 (4)는 제어 대상의 전체가 내포하는 지연 요소의 노미널한 지연 모델, 식 (5)는 지연을 포함하는 제어 대상 전체의 노미널 모델을 나타낸다.The "control object model" in the design method of the
[수식 3][Equation 3]
[수식 4][Equation 4]
[수식 5][Equation 5]
또한 본 실시예에 있어서의, 전술한 “상기 제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기와 상기 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수”란, 예를 들면 이하에 나타내는 식 (6), 식 (7) 등을 상정한다.The transfer function of the closed loop system constituted by the arbitrary FB controller and the control object model for the control object in the present embodiment is, for example, the following expressions (6) and (7).
[수식 6][Equation 6]
[수식 7][Equation 7]
또한 본 실시예에 있어서의, 전술한 “상기 폐루프계의 일순 전달 함수”란, 예를 들면 이하에 나타내는 식 (8), 식 (9) 등을 상정한다.The above-mentioned " linear transfer function of the closed loop system " in the present embodiment means, for example, the following equations (8) and (9).
[수식 8][Equation 8]
[수식 9][Equation 9]
따라서, 전술한 필터(1)의 설계 방법에 따르면, 예를 들면 필터(1)의 집합은, 식 (3)∼(9)로부터, 하기 식 (10)과 같은 함수(F)가 그 부분 집합을 구성한다.Therefore, according to the method of designing the
[수식 10][Equation 10]
FB 제어기(Ca)와 FB 제어기(36)를 동일 구조로 할 경우에는, FB 제어기(Ca)는 하기 식 (11)과 같이 두는 것이 가능하다.When the FB controller Ca and the
[수식 11][Equation 11]
본 실시예에 있어서, 전술한 필터(1)의 설계 방법에 따르면, 필터(1)는 구체적으로는 예를 들면 하기 식 (12)를 들 수 있다. 즉, 노미널 플랜트 모델(식 (3))과, 지연을 포함하는 제어 대상의 노미널 모델(식 (5))의 역수와, 지연을 포함하는 제어 대상의 노미널 모델과 제어 대상에 대한 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수(식 (6))와, 노미널 플랜트 모델과 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수(식 (7))의 역수를, 각각 곱한 것으로 한다.In the present embodiment, according to the above-described method of designing the
[수식 12][Equation 12]
이 외에도 필터(1)는, 예를 들면 서로 다른 FB 제어기 2개를 이용한 표현으로서 하기 식 (13)을 들 수 있다.In addition to this, the
[수식 13][Equation 13]
또한, 이 외에도 필터(1)는, 예를 들면 서로 다른 FB 제어기 2개를 이용한 표현으로서 식 (14)를 들 수 있다.In addition to this, the
[수식 14][Equation 14]
다음으로, 식 (12)∼(14)에 나타내는 필터(1)가, 전술한 필터(1)의 설계 방법에 있어서의, 필터 집합의 요소이기 위한 조건 “제어 대상이 원점에 극을 가질 경우에도 정상 편차를 제로로 할 수 있음”을 충족시키기 위한 FB 제어기(Ca)에 부과되는 조건에 대해서 설명한다.Next, the condition that the
이하의 식 (15)에 나타내는, 제어 대상의 입력단에 가해지는 단위 스텝 외란에 대한 최종값 정리를 이용한다.The final value theorem relating to the unit step disturbance applied to the input end of the control object shown in the following Expression (15) is used.
[수식 15][Equation 15]
단, y는 제어 대상 출력, d는 제어 대상 출력의 입력단에 인가되는 외란이고, Hdy(s)는, d로부터 y로의 전달 특성이며 이하의 식 (16)∼(19)이다.Here, y is the controlled object output, d is the disturbance applied to the input terminal of the controlled object output, and Hdy (s) is the transfer characteristic from d to y, and is expressed by the following equations (16) to (19).
[수식 16][Equation 16]
[수식 17][Equation 17]
[수식 18][Equation 18]
[수식 19][Expression 19]
N=1로 하면 도 1의 FB 제어계는 종래의 Smith법에 상당하지만, 제어 대상이 단 하나의 원점에 극을 갖고, 하기 식 (20)과 같이 표현될 경우,When N = 1, the FB control system of FIG. 1 corresponds to the Smith method of the related art, but when the control object has a pole at only one origin and is expressed as the following equation (20)
[수식 20][Equation 20]
가령 모델화 오차 없이, 하기 식 (21)이며,For example, without the modeling error, the following equation (21)
[수식 21][Equation 21]
FB 제어기(36)가 적분기를 갖고, 하기 식 (22)를 충족시킬 경우에도,Even if the
[수식 22][Equation 22]
제어 대상의 입력단에 가해지는 단위 스텝 외란에 대한 정상 편차는, 식 (15)의 최종값 정리에 의하면, 하기 식 (23)과 같이,The normal deviation with respect to the unit step disturbance applied to the input end of the controlled object can be expressed by the following formula (23) according to the final value theorem of equation (15)
[수식 23][Equation 23]
우변 제2항이 비제로(非零)가 되므로, 표준적인 Smith법에서는 제어 대상의 입력단에 가해지는 단위 스텝 외란을 제거할 수 없음을 알 수 있다.Since the second term of the right side becomes nonzero, it can be seen that the standard Smith method can not remove the unit step disturbance applied to the input end of the control target.
전술한 필터(1)의 설계 방법에 의거하여 필터(1)를 설계할 때, 제어 대상의 입력단에 가해지는 단위 스텝 외란을 제거하기 위해서는, FB 제어기(36)가 식 (22)를 충족시키는 가정 아래, 식 (16)으로부터, 하기 식 (24), (25)를 모두 충족시키는 필터(1)이면 된다.In order to remove the unit step disturbance applied to the input end of the control object when the
[수식 24][Equation 24]
[수식 25][Equation 25]
하기 식 (26)으로부터,From the following equation (26)
[수식 26][Equation 26]
식 (20) 및 식 (22)를 가정하는 하에서는, 식 (25)의 조건은 다음 식 (27)로 쓸 수 있다.Under the assumption of Expressions (20) and (22), the condition of Expression (25) can be written as Expression (27) below.
[수식 27][Equation 27]
식 (23) 우변 제2항과 비교하면, 식 (27)을 충족시키는 필터(1)의 기여에 의해, 표준적인 Smith법으로는 제거할 수 없었던 제어 대상의 입력단에 가해지는 단위 스텝 외란을 정상 편차 없이 제거할 수 있음을 알 수 있다.Compared with the second term on the right side of the expression (23), the contribution of the filter (1) satisfying the expression (27) makes the unit step disturbance applied to the input end of the control object, which can not be removed by the standard Smith method, It can be seen that it can be removed without any deviation.
필터(1)를 식 (12)∼(13)으로 했을 경우, 필터(1)의 설계 조건인 식 (24) 및 식 (27)을 만족하려면 FB 제어기(Ca)는, 하기 식 (28)이면 되고,In order to satisfy the expression (24) and the expression (27), which are the design conditions of the
[수식 28][Equation 28]
예를 들면 P 제어기(비례 요소)나 일차 지연계 등이 이것을 만족한다. 또한 필터(1)를 식 (14)로 했을 경우에는, 하기 식 (29)이면 되고,For example, a P controller (proportional element) or a primary linkage satisfies this. When the filter (1) is taken as the equation (14), the following equation (29)
[수식 29][Equation 29]
즉 FB 제어기(Ca)는 적분기를 갖고 있으면 된다.That is, the FB controller Ca may have an integrator.
상기의 점에서, 식 (28)을 충족시키는 FB 제어기(Ca)를 이용하여 구성한 식 (12)∼(13)에 나타내는 필터(1), 및 식 (29)를 충족시키는 FB 제어기(Ca)를 이용하여 구성한 식 (14)에 나타내는 필터(1)는, 상술한 필터(1)의 설계 방법에 의거하여 설계되며, 상술한 필터 집합의 요소로 족하다고 할 수 있다.In view of the above, the
제어 대상의 모델 및 그 파라미터 모두가 기지(旣知)인 전제에서는, 본 실시예에 의해 설계되는 필터(1)는, 식 (10), (12)∼(14)에서도 알 수 있는 바와 같이, FB 제어기(Ca)와 FB 제어기(36)에 포함되는 제어 설계 파라미터만이 필터의 설계값으로 되어 있다. FB 제어계 설계시, 제어 대상에 대한 FB 제어기(Ca)와 FB 제어기(36)의 제어 설계 파라미터는 많은 경우, 물리적 의미가 파악 가능하거나, 설계 지침이 명확한 것이다. 특히, FB 제어기(Ca)를 식 (11)로 할 경우에는, FB 제어기(Ca)의 제어 설계 파라미터의 물리적 의미나 설계 지침을 FB 제어기(36)와 동일하게 할 수 있고, 물리적 의미나 설계 지침을 보다 명확한 것으로 할 수 있다.The
상기의 점에서, 본 실시예에 따르면, 필터(1)의 파라미터는 물리적 의미를 이해하기 쉽고, 파라미터의 설계 지침이 명확하며, 필터 설계를 용이화할 수 있다.In this respect, according to the present embodiment, the parameters of the
이후, 본 실시예에서 설계된 식 (12)∼(14)의 필터(1)의 차이에 착목하여 의논을 진행한다.Thereafter, the discussion proceeds on the basis of the difference between the filters (1) of the equations (12) to (14) designed in this embodiment.
식 (12)의 필터(1)는, 비특허문헌 2에 있어서 로우 패스 필터 B(s)를 다음 식 (30)으로 했을 경우와 지연 보상의 특성이 같아진다.The
[수식 30][Equation 30]
다른 한편, 식 (13), 식 (14)의 필터(1)는, 식 (12)와는 다르기 때문에, 식 (30)을 채용한 비특허문헌 2와는 다른 지연 보상의 특성이 됨을 알 수 있다.On the other hand, since the
식 (13)의 필터(1)를 구비한 도 1의 FB 제어계는, 제어 대상의 모델에 의한 제어량(y)의 예측 오차를 식 (28)을 충족시키는 FB 제어기(Ca)로 필터하는 구성의 지연 보상기(52)를 갖는 도 4로 고쳐 쓸 수 있고, 다음 식 (31)로 하면,The FB control system shown in Fig. 1 having the
[수식 31][Equation 31]
도 4와 식 (13)의 필터(1)를 구비한 도 1의 FB 제어계는 동등한 제어 성능을 나타내게 된다.The FB control system of FIG. 1 including the
식 (14)의 필터(1)를 구비한 도 1의 FB 제어계는, 외란 옵저버의 구성을 내포하는 구성의 지연 보상기(62)를 갖는 도 5로 고쳐 쓰는 것이 가능하며, 이때, 다음 식 (32)로 하면,The FB control system of FIG. 1 having the
[수식 32][Equation 32]
도 5와 식 (14)의 필터(1)를 구비한 도 1의 FB 제어계는 동등한 제어 성능을 나타내게 된다.The FB control system of FIG. 1 having the
상기의 점에서, 본 실시예에 있어서의 필터(1)의 설계 방법에 따르면, 필터(1)의 설계 파라미터를 제어 설계 파라미터만으로 제약한 후 필터(1)의 구성에는 자유도가 인정되고, 필터의 집합에는 비특허문헌 2와 동등한 외란 억제 성능을 실현하는 필터를 포함하고, 비특허문헌 2 이외의 외란 억제 성능을 나타내는 식 (13) 및 식 (14)와 같은 필터(1)도 설계할 수 있기 때문에, 기존의 지연 보상법 이외에도, 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 억제할 수 있는 방법(지연 보상기의 다른 블록 구성)이 도 4, 도 5와 같이 존재할 수 있음을 명확화할 수 있다.According to the method of designing the
이상과 같이 본 실시예는, 제어 대상의 모델 및 필터로 구성되는 지연 보상기와 피드백 제어기로 이루어지는 피드백 제어계에 있어서의 필터의 설계 방법으로서, 제어 대상의 모델은, 노미널 플랜트 모델과 피드백 제어계 내에 내포되는 노미널한 지연 모델로 이루어지고, 지연 보상기는, 피드백 제어기가 출력하는 조작량과 제어 대상의 출력 신호를 입력 신호로 하고, 제어 대상의 출력 신호와 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 제어 대상의 모델의 출력 신호를 가감산기로 감하여 얻은 오차 신호에 대하여 필터를 작용시킨 결과의 신호와, 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 노미널 플랜트 모델의 출력 신호를 가감산기로 가합하여 얻은 신호를 출력 신호로 하는 것이며, 피드백 제어기는, 지연 보상기의 출력 신호와 목표값 신호의 편차를 가감산기로 산출하고, 편차를 바탕으로 제어 대상에 대하여 보상을 행하는 것이며, 필터는, 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와, 제어 대상의 모델과, 상기 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 한다.As described above, the present embodiment is a method of designing a filter in a feedback control system comprising a delay compensator and a feedback controller composed of a model and a filter to be controlled, wherein the model to be controlled is a nondelivery plant model, And the delay compensator uses the manipulated variable output from the feedback controller and the output signal of the controlled object as input signals and outputs a control target model for the manipulated variable output from the feedback target and the output signal of the controlled object. A signal obtained by applying a filter to an error signal obtained by subtracting the output signal of the feedback control unit with an adder and an output signal of a nominal plant model obtained by combining the output signal of the nominal plant model with the manipulated variable output from the feedback controller, , And the feedback controller outputs the deviation of the output signal of the delay compensator from the target value signal Wherein the filter includes an arbitrary feedback controller for an object to be controlled, a model to be controlled, an arbitrary feedback controller for the object to be controlled, and a control object to be controlled, The transfer function of the closed loop system constituted by the model of the open loop system and the linear transfer function of the closed loop system are arbitrarily used as a function constituted by the form of the acceleration / deceleration agent.
또한, 필터는, 제어 대상에 대한 피드백 제어기와 같은 구조의 다른 피드백 제어기와, 제어 대상의 모델과, 상기 다른 피드백 제어기와 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 한다.Further, the filter includes a feedback controller of the same structure as the feedback controller for the controlled object, a model of the controlled object, a closed loop system transfer function composed of the other feedback controller and the controlled object model, The transfer function of the first order is arbitrarily used as a function constituted by the form of the additive and the surrogate agent.
또한, 필터는, 제어 대상이 원점에 극을 가질 경우에도 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 제로로 할 수 있는 필터의 집합에 속하는 것으로 한다.It is also assumed that the filter belongs to a set of filters capable of making the normal deviation to zero with respect to the step disturbance applied to the input end of the controlled object even when the controlled object has a pole at the origin.
이에 따라, 필터(1)는, 제어 대상에 대한 피드백 제어기에 포함되는 제어 설계 파라미터만이 필터(1)의 설계 파라미터이며, 제어 설계 파라미터는 많은 경우 물리적 의미가 파악 가능하거나 설계 지침이 명확한 것이기 때문에, 필터(1)의 파라미터의 물리적 의미를 이해하기 쉽고, 파라미터의 설계 지침이 명확해져, 필터 설계를 용이화할 수 있다. 또한, 필터(1)의 설계 파라미터를 제어 설계 파라미터만으로 제약한 후 필터(1)의 구성에는 자유도가 인정되고, 필터(1)의 집합에는 비특허문헌 2와 동등한 외란 억제 성능을 실현하는 필터를 포함하고, 또한 비특허문헌 2 이외의 외란 억제 성능을 나타내는 필터(1)도 설계할 수 있기 때문에, 기존의 지연 보상법 이외에도, 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 억제할 수 있는 방법(지연 보상기의 다른 블록 구성)이 존재할 수 있음을 명확화할 수 있다. 따라서, 상술한 우위성을 갖는 필터의 설계 방법, 및 그 설계 방법에 의거하여 설계된 필터를 구비하는 도 1에 나타내는 제어 방법, 및 그 제어 방법을 구비한 제어 장치의 제공이 가능해진다.Accordingly, since only the control design parameters included in the feedback controller for the control object are the design parameters of the
[실시예 2][Example 2]
도 6은, 본 실시예에 있어서의 AC 서보 모터의 속도 제어계의 구성도이다. 본 실시예에서는, 도 6에 나타내는 AC 서보 모터의 캐스케이드 FB 제어계에 있어서의 속도 제어계(71)를 상정하고, 도 6에 있어서, 속도 제어기(72)와, 그 이외의 구성으로 이루어지는 제어 대상으로 구성되고, 속도 제어기(72)는 도 1에 나타내는 지연 보상기를 포함하는 FB 제어기를 구비하고, 도 1에 있어서, 필터(1)는 후술하는 설계 방법에 의해 설계된다. 또한, 그 필터를 구비한 지연 보상기를 갖는 속도 제어계의 피드백 제어 방법, 및 그 피드백 제어 방법을 구비한 모터 제어 방법 및 모터 제어 장치에 대해서 설명한다.6 is a configuration diagram of the speed control system of the AC servo motor in this embodiment. In this embodiment, the
본 실시예에 있어서는, 제어 대상의 모델(Gsm)은 구체적으로 다음 식 (33)∼(35)에 나타내는 것으로 한다.In this embodiment, the model Gsm to be controlled is specifically shown in the following formulas (33) to (35).
[수식 33][Equation 33]
[수식 34][Equation 34]
[수식 35][Equation 35]
식 (34)의 Psm은 속도 제어계에 있어서의 노미널 플랜트 모델, 식 (35)의 Mi는 속도 제어계에 있어서의 마이너 루프 제어계인 전류 제어계를 이상화한 것이며, τsm은, 전류 제어계, 및 속도 제어계의 폐루프에 내포되는 모든 지연의 총합이다. 또한, J, Ka, Pp는 각각, 이너셔, 모터 정수, 극대수이며, ωi는 전류 제어계의 응답 주파수이다.In the equation (34), Psm is the nominal plant model in the speed control system, and Mi in the equation (35) is the idealization of the current control system as the minor loop control system in the speed control system, and τsm is the current control system and the speed control system It is the sum of all the delays implied in the closed loop. J, Ka, and Pp denote inertia, motor constant, and maximum number, respectively, and? I is a response frequency of the current control system.
속도 제어계의 속도 제어기(72)는 PI 제어기로 하고, 다음 식 (36)∼(38)로 한다.The
[수식 36][Equation 36]
[수식 37][Equation 37]
[수식 38][Expression 38]
단, L, ωs는 각각 꺽임점비, 속도 제어계의 응답 주파수이다. 일반적으로, 전류 제어계를 근사적으로 1로 간주하기 위해, ωi는 ωs의 수∼10배로 설정된다.Where L and oss are the bending point ratio and the response frequency of the speed control system, respectively. In general, in order to consider the current control system to be approximately 1,? I is set to several to ten times? S.
속도 제어계의 고응답화를 위해 ωs를 높이면, ωi를 동시에 높이지 않는 한, 전류 제어계가 1에 근사할 수 없게 되고, 이것을 지연 요소로 간주할 필요가 있다. 이 경우 전류 제어계는 식 (35)에 나타내는 바와 같이, 일차 지연 요소이며, 이것을 지연 요소로 간주할 필요가 있다.If the value of? S is raised for high response of the speed control system, the current control system can not approximate to 1 unless? I is raised simultaneously, and it is necessary to regard this as a delay element. In this case, the current control system is a primary delay element as shown in equation (35), and it is necessary to regard it as a delay element.
본 실시예에서는, 전류 제어계를 지연 요소로 간주하고, 속도 제어계의 제어 블록 구성은 도 1에 의거하여 도 7로 한다.In the present embodiment, the current control system is regarded as a delay element, and the control block configuration of the speed control system is shown in Fig. 7 based on Fig.
도 7의 FB 제어계에 있어서, 본 실시예에서는 필터(81)의 설계 방법으로서, 필터(81)는, 제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기와, 제어 대상의 모델과, 제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기와 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수이며, 또한 필터(81)는, 제어 대상이 원점에 극을 갖고 Smith법에서는 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 남겨 버릴 경우에도, 정상 편차를 제로로 할 수 있는 필터의 집합에 속하는 것으로 한다.In the FB control system shown in Fig. 7, in the present embodiment, as a method of designing the
여기에서, 상술한 “제어 대상에 대한 임의의 FB 제어기”는 Csa로 표기하며, 본 실시예의 필터(1)의 설계 방법에 있어서의 “제어 대상의 모델”은, 예를 들면 이하 식 (39)∼(41)을 상정한다.Here, the above-mentioned " arbitrary FB controller for the control object " is represented by Csa, and the " control object model " in the method of designing the
[수식 39][Equation 39]
[수식 40][Equation 40]
[수식 41][Equation 41]
상술한 필터의 설계 방법에 따라, 도 7의 필터(81)는, 예를 들면 식 (12)와 마찬가지로 하기 식 (42)와 같이 설계한다. 즉, 노미널 플랜트 모델(식 (39))과, 지연을 포함하는 제어 대상의 노미널 모델(식 (41))의 역수와, 지연을 포함하는 제어 대상의 노미널 모델과 제어 대상에 대한 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 노미널 플랜트 모델과 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수의 역수를, 각각 곱한 것으로 한다.According to the above-described method of designing the filter, the
[수식 42][Equation 42]
또한, 식 (42)의 필터(81)를 구비한 지연 보상기(82)는, 비특허문헌 2에 있어서 로우 패스 필터 B(s)를 다음 식 (43)으로 하며, 또한 지연 요소에 Mi를 가미했을 경우와 지연 보상의 특성이 같아진다.The
[수식 43][Equation 43]
본 실시예에서는 추가로, FB 제어기(Csa)에 대하여, 하기 식 (44)와 같이,In the present embodiment, the FB controller Csa is further provided with the following equation (44)
[수식 44][Equation 44]
FB 제어기(36)와 같은 구조를 가지면서, 그 제어 설계 파라미터는 FB 제어기(86)와는 독립적으로 정해지는 것으로 한다. 이와 같이 설계된 필터(81)는, Csa에 관하여 식 (28)을 충족시키므로, 제어 대상의 입력단에 가해지는 단위 스텝 외란을 정상 편차 없이 제거할 수 있는 것이다.It is assumed that the
이 결과, 식 (42)에 포함되는 필터(81)의 설계 파라미터는 ωs2만으로 되고, 이 파라미터의 물리적 의미는 식 (36)에서 나타낸 속도 제어계의 응답 주파수이기 때문에, 본 실시예에 있어서, 필터(81)의 설계 파라미터의 설정 지침은 명확해져, 필터 설계를 용이화할 수 있다.As a result, the design parameter of the
또한 상술한 필터의 설계 방법에 따라, 필터(81)에 관하여, 식 (13)과 마찬가지로 설계해도 된다. 더욱이는 상술한 필터의 설계 방법에 따라, 필터(81)에 관하여, 식 (14)와 마찬가지로 다음 식 (45)와 같이 설계해도 된다.The
[수식 45][Equation 45]
또한 FB 제어기(Csa)에 관하여 식 (44)를 가정하면, Csa는 식 (29)의 조건을 충족시키므로, 상술한 필터의 설계 방법에 따라 식 (45)와 같이 설계된 필터(81)는, 제어 대상의 입력단에 가해지는 단위 스텝 외란을 정상 편차 없이 제거할 수 있는 것이다.Assuming equation (44) with respect to the FB controller (Csa), since Csa satisfies the condition of the equation (29), the
이 결과, 식 (45)에 포함되는 필터(81)의 설계 파라미터는 ωs1, ωs2가 되고, 이 파라미터의 물리적 의미는 식 (36)에서 나타낸 속도 제어계의 응답 주파수이기 때문에, 그 설정 지침은 명확해져, 필터 설계를 용이화할 수 있다.As a result, the design parameters of the
더욱이는, 식 (45)의 필터(81)를 구비한 도 7의 FB 제어계는, 외란 옵저버의 구성을 내포하는 구성의 지연 보상기(92)를 갖는 도 8로 고쳐 쓰는 것이 가능하며, 이때, 다음 식 (46)으로 하면,Further, the FB control system shown in Fig. 7 including the
[수식 46][Equation 46]
도 8과 식 (45)의 필터(81)를 구비한 도 7의 FB 제어계는 동등한 제어 성능을 나타내게 된다.The FB control system of Fig. 7 including the
상기의 점에서, 본 실시예에 있어서의 필터(81)의 설계 방법에 따르면, 필터(81)의 설계 파라미터를 제어 설계 파라미터만으로 제약한 후 필터(81)의 구성에는 자유도가 인정되고, 기존의 지연 보상법 이외에도, 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란을 억제할 수 있는 방법(지연 보상기의 다른 블록 구성)이 도 8과 같이 존재할 수 있음을 명확화할 수 있다.According to the method of designing the
1: 필터
2: 지연 보상기
21: 메이저 루프 제어계
22: 마이너 루프 제어계
23: 메이저 루프 제어계의 제어 대상
24: 메이저 루프 제어계의 피드백 제어기
25, 37∼39, 310, 64, 712: 가감산기
32: 지연을 포함하는 제어 대상
34: 노미널 플랜트 모델
35: 노미널한 지연 모델
36: 피드백 제어기
41: 비특허문헌 2의 필터
51: 비특허문헌 2 이외의 지연 보상기의 필터
52: 비특허문헌 2 이외의 지연 보상기
61: 비특허문헌 2 이외의 지연 보상기의 필터
62: 비특허문헌 2 이외의 지연 보상기
71: 모터의 속도 제어계
77: AC 서보 모터
78: 전류 검출기
81: 속도 제어계의 지연 보상기의 필터
82: 속도 제어계의 지연 보상기
83: 속도 제어계의 제어 대상
85: 속도 제어계의 지연 요소
91: 비특허문헌 2 이외의 지연 보상기의 필터
92: 비특허문헌 2 이외의 지연 보상기1: Filter
2: delay compensator
21: Major loop control system
22: Minor loop control system
23: Control target of major loop control system
24: feedback control of major loop control system
25, 37 to 39, 310, 64, 712:
32: Control target with delay
34: Nominal Plant Model
35: Nominal delay model
36: Feedback controller
41: Filter of
51: filter of delay compensator other than
52: a delay compensator other than the
61: filter of delay compensator other than
62: A delay compensator other than the
71: Motor speed control system
77: AC servo motor
78: current detector
81: Filter of delay compensator of speed control system
82: Delay compensator of speed control system
83: Control target of speed control system
85: Delay element of speed control system
91: filter of delay compensator other than
92: a delay compensator other than the
Claims (13)
상기 제어 대상의 모델은, 노미널 플랜트(nominal plant) 모델과 상기 피드백 제어계 내에 내포되는 노미널한 지연 모델로 이루어지고,
상기 지연 보상기는, 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량과 제어 대상의 출력 신호를 입력 신호로 하고, 상기 제어 대상의 출력 신호와 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 상기 제어 대상의 모델의 출력 신호를 가감산기로 감(減)하여 얻은 오차 신호에 대하여 상기 필터를 작용시킨 결과의 신호와, 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력 신호를 가감산기로 가합(加合)하여 얻은 신호를 출력 신호로 하는 것이며,
상기 피드백 제어기는, 상기 지연 보상기의 상기 출력 신호와 목표값 신호의 편차를 가감산기로 산출하고, 상기 편차를 바탕으로 상기 제어 대상에 대하여 보상을 행하는 것이며,
상기 필터는, 상기 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와, 상기 제어 대상의 모델과, 상기 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와 상기 제어 대상의 모델로 구성되는 폐(閉)루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순(一巡) 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 하는 것을 특징으로 하는 필터의 설계 방법.A method of designing a filter in a feedback control system comprising a delay compensator composed of a model to be controlled and a filter and a feedback controller,
Wherein the controlled object model comprises a nominal plant model and a nominal delay model embedded in the feedback control system,
Wherein the delay compensator adjusts the output signal of the model to be controlled with respect to the output signal of the control object and the manipulated variable output from the feedback controller, A signal obtained by applying the filter to an error signal obtained by subtracting an error signal from an output signal of the feedback signal and an output signal of the nominal plant model with respect to an operation amount output from the feedback controller, Signal as an output signal,
Wherein the feedback controller calculates a deviation between the output signal of the delay compensator and the target value signal by an adder and subtracter and compensates the control target based on the deviation,
Wherein the filter includes an arbitrary feedback controller for the controlled object, a transfer function of a closed loop system constituted by a model of the controlled object, an arbitrary feedback controller for the controlled object, and a model of the controlled object, , And a closed loop transfer function of the closed loop system is arbitrarily used as a function of the acceleration / deceleration agent.
상기 필터는, 상기 제어 대상에 대한 피드백 제어기와 같은 구조의 다른 피드백 제어기와, 상기 제어 대상의 모델과, 상기 다른 피드백 제어기와 상기 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 하는 것을 특징으로 하는 필터의 설계 방법.The method according to claim 1,
Wherein the filter includes another feedback controller having the same structure as the feedback controller for the controlled object, a transfer function of a closed loop system composed of the model of the controlled object, the other feedback controller and the controlled object model, And a linear transfer function of the loop system is arbitrarily used to form a function of the acceleration / deceleration agent.
상기 필터는, 상기 제어 대상이 원점(原点)에 극(極)을 가질 경우에도 당해 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 제로로 할 수 있는 필터의 집합에 속하는 것으로 하는 것을 특징으로 하는 필터의 설계 방법.The method according to claim 1,
The filter belongs to a set of filters capable of making the normal deviation to zero with respect to the step disturbance applied to the input end of the control object even when the controlled object has a pole at the origin Of the filter.
상기 필터는, 상기 제어 대상이 원점에 극을 가질 경우에도 당해 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 제로로 할 수 있는 필터의 집합에 속하는 것으로 하는 것을 특징으로 하는 필터의 설계 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the filter belongs to a set of filters capable of making a normal deviation to zero with respect to a step disturbance applied to an input end of the control object even when the controlled object has a pole at the origin .
상기 필터는, 상기 노미널 플랜트 모델과, 지연을 포함하는 상기 제어 대상의 노미널 모델의 역수와, 상기 지연을 포함하는 상기 제어 대상의 노미널 모델과 상기 제어 대상에 대한 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 노미널 플랜트 모델과 상기 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수의 역수를, 각각 곱한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 필터의 설계 방법.The method according to claim 1,
Wherein the filter comprises: a nominal plant model; a reciprocal of a nominal model of the controlled object including a delay; a nominal model of the controlled object including the delay; and a feedback controller Wherein the transfer function of the loop system and the reciprocal of the transfer function of the closed loop system constituted by the nominal plant model and the feedback controller are respectively multiplied.
상기 필터는, 상기 제어 대상이 원점에 극을 가질 경우에도 당해 제어 대상의 입력단에 가해지는 스텝 외란에 대하여 정상 편차를 제로로 할 수 있는 필터의 집합에 속하는 것으로 하는 것을 특징으로 하는 필터의 설계 방법.6. The method of claim 5,
Wherein the filter belongs to a set of filters capable of making a normal deviation to zero with respect to a step disturbance applied to an input end of the control object even when the controlled object has a pole at the origin .
상기 필터는, 상기 노미널 플랜트 모델과, 지연을 포함하는 상기 제어 대상의 노미널 모델의 역수와, 상기 지연을 포함하는 상기 제어 대상의 노미널 모델과 상기 제어 대상에 대한 피드백 제어기와 같은 구조의 다른 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 노미널 플랜트 모델과 상기 다른 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수의 역수를, 각각 곱한 것임을 특징으로 하는 필터의 설계 방법.The method according to claim 6,
Wherein the filter is a filter having a structure similar to that of the nominal model of the controlled object including the delay and the inverse of the nominal model of the controlled object including the delay and the feedback controller for the controlled object, Wherein a transfer function of a closed loop system constituted by another feedback controller and a reciprocal of a transfer function of a closed loop system constituted by the nominal plant model and the other feedback controller are multiplied respectively.
상기 제어 대상의 모델은, 노미널 플랜트 모델과 상기 피드백 제어계 내에 내포되는 노미널한 지연 모델로 이루어지고,
상기 지연 보상기는, 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량과 제어 대상의 출력 신호를 입력 신호로 하고, 상기 제어 대상의 출력 신호와 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 상기 제어 대상의 모델의 출력 신호를 가감산기로 감하여 얻은 오차 신호에 대하여 상기 필터를 작용시킨 결과의 신호와, 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력 신호를 가감산기로 가합하여 얻은 신호를 출력 신호로 하는 것이며,
상기 필터는, 상기 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와, 상기 제어 대상의 모델과, 상기 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와 상기 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 구성되고,
상기 피드백 제어기는, 상기 지연 보상기의 상기 출력 신호와 목표값 신호의 편차를 가감산기로 산출하고, 상기 편차를 바탕으로 상기 제어 대상에 대하여 보상을 행하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 방법.A feedback control method using a feedback control system consisting of a delay compensator composed of a model and a filter to be controlled and a feedback controller,
Wherein the controlled object model comprises a nominal plant model and a nominal delay model embedded in the feedback control system,
Wherein the delay compensator adjusts the output signal of the model to be controlled with respect to the output signal of the control object and the manipulated variable output from the feedback controller, A signal resulting from applying the filter to an error signal obtained by subtracting an error signal from an error signal and a signal obtained by adding an output signal of the nominal plant model to the manipulated variable output from the feedback controller with an adder / subtracter,
Wherein the filter includes an arbitrary feedback controller for the controlled object, a closed loop system transfer function comprising a model of the controlled object, an arbitrary feedback controller for the controlled object, and a model of the controlled object, Loop transfer function is arbitrarily used to form a function of the additive /
Wherein the feedback controller calculates a deviation between the output signal of the delay compensator and the target value signal by an adder and subtracter and compensates the controlled object based on the deviation.
상기 필터는, 상기 제어 대상에 대한 피드백 제어기와 같은 구조의 다른 피드백 제어기와, 상기 제어 대상의 모델과, 상기 다른 피드백 제어기와 상기 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the filter includes another feedback controller having the same structure as the feedback controller for the controlled object, a transfer function of a closed loop system composed of the model of the controlled object, the other feedback controller and the controlled object model, And a loop-type linear transfer function is arbitrarily used in the form of an acceleration / deceleration agent.
상기 필터는, 상기 노미널 플랜트 모델과, 지연을 포함하는 상기 제어 대상의 노미널 모델의 역수와, 상기 지연을 포함하는 상기 제어 대상의 노미널 모델과 상기 제어 대상에 대한 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 노미널 플랜트 모델과 상기 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수의 역수를, 각각 곱한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 피드백 제어 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the filter comprises: a nominal plant model; a reciprocal of a nominal model of the controlled object including a delay; a nominal model of the controlled object including the delay; and a feedback controller Loop system transfer function and a reciprocal of a transfer function of a closed loop system constituted by the nominal plant model and the feedback controller, respectively.
상기 제어 대상의 모델은, 노미널 플랜트 모델과 상기 피드백 제어계 내에 내포되는 노미널한 지연 모델로 이루어지고,
상기 지연 보상기는, 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량과 제어 대상의 출력 신호를 입력 신호로 하고, 상기 제어 대상의 출력 신호와 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 상기 제어 대상의 모델의 출력 신호를 가감산기로 감하여 얻은 오차 신호에 대하여 상기 필터를 작용시킨 결과의 신호와, 상기 피드백 제어기가 출력하는 조작량에 대한 상기 노미널 플랜트 모델의 출력 신호를 가감산기로 가합하여 얻은 신호를 출력 신호로 하는 것이며,
상기 필터는, 상기 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와, 상기 제어 대상의 모델과, 상기 제어 대상에 대한 임의의 피드백 제어기와 상기 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 구성되고,
상기 피드백 제어기는, 상기 지연 보상기의 상기 출력 신호와 목표값 신호의 편차를 가감산기로 산출하고, 상기 편차를 바탕으로 상기 제어 대상에 대하여 보상을 행하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.A motor control apparatus using a feedback control system comprising a delay compensator and a feedback controller,
Wherein the controlled object model comprises a nominal plant model and a nominal delay model embedded in the feedback control system,
Wherein the delay compensator adjusts the output signal of the model to be controlled with respect to the output signal of the control object and the manipulated variable output from the feedback controller, A signal resulting from applying the filter to an error signal obtained by subtracting an error signal from an error signal and a signal obtained by adding an output signal of the nominal plant model to the manipulated variable output from the feedback controller with an adder / subtracter,
Wherein the filter includes an arbitrary feedback controller for the controlled object, a closed loop system transfer function comprising a model of the controlled object, an arbitrary feedback controller for the controlled object, and a model of the controlled object, Loop transfer function is arbitrarily used to form a function of the additive /
Wherein the feedback controller calculates a deviation between the output signal of the delay compensator and the target value signal by an adder and subtracter and compensates the control object based on the deviation.
상기 필터는, 상기 제어 대상에 대한 피드백 제어기와 같은 구조의 다른 피드백 제어기와, 상기 제어 대상의 모델과, 상기 다른 피드백 제어기와 상기 제어 대상의 모델로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 폐루프계의 일순 전달 함수를, 임의로 이용하여 가감승제의 형태로 구성한 함수로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the filter includes another feedback controller having the same structure as the feedback controller for the controlled object, a transfer function of a closed loop system composed of the model of the controlled object, the other feedback controller and the controlled object model, And a loop transfer function is arbitrarily used in the form of an acceleration / deceleration agent.
상기 필터는, 상기 노미널 플랜트 모델과, 지연을 포함하는 상기 제어 대상의 노미널 모델의 역수와, 상기 지연을 포함하는 상기 제어 대상의 노미널 모델과 상기 제어 대상에 대한 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수와, 상기 노미널 플랜트 모델과 상기 피드백 제어기로 구성되는 폐루프계의 전달 함수의 역수를, 각각 곱한 것으로 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.12. The method of claim 11,
Wherein the filter comprises: a nominal plant model; a reciprocal of a nominal model of the controlled object including a delay; a nominal model of the controlled object including the delay; and a feedback controller Loop system transfer function and a reciprocal of a transfer function of a closed loop system constituted by the nominal plant model and the feedback controller, respectively.
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