TWI461877B - 伺服控制裝置 - Google Patents

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TWI461877B
TWI461877B TW101137068A TW101137068A TWI461877B TW I461877 B TWI461877 B TW I461877B TW 101137068 A TW101137068 A TW 101137068A TW 101137068 A TW101137068 A TW 101137068A TW I461877 B TWI461877 B TW I461877B
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Hidetoshi Ikeda
Akio Saito
Yuji Igarashi
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

伺服控制裝置
本發明係關於伺服控制裝置。
多數的產業用機械的驅動裝置，係採用泛用的伺服控制裝置，然後依據機械的用途或特性，來調整設定控制增益(gain)等之參數以儘可能地實現所希望的控制性能。在伺服控制裝置所直接控制的馬達方面，有旋轉馬達及線性馬達(linear motor)等類型。在本說明書中，為了讓人容易理解，只舉旋轉馬達為例進行說明。亦即，伺服控制裝置在驅動控制對象的機械系統之馬達為例如旋轉馬達之情況，係以讓控制對象的位置或速度追隨目標值之方式進行以回授控制(feedback control)方式進行的位置控制或速度控制而產生要給該旋轉馬達之轉矩(torque)指令。
在伺服控制裝置中，使以該回授控制方式進行的位置控制或速度控制中使用的控制增益加大，就可提高追隨目標值之控制精度，但若加得過大則反而會發生振盪等之現象而使得控制變得不穩定。
因此，控制增益係調整設定成在不會變得不穩定的範圍內儘可能地加大之值，但在實際的控制對象中，包含齒輪及滾珠螺桿(ball screw)等之驅動力傳遞機構、機械共振或摩擦等之機械系統 中含有非線性的特性，所以振盪之發生的容易度，係依馬達所驅動之機械系統的速度、加減速度等的動作條件而異。
因此，以往的伺服控制裝置，一般而言係將控制增益固定設定為在各種運轉條件下都不會變得不穩定之對於振盪保有餘裕之較小的值。亦即，以往的伺服控制裝置，係控制增益為一定的固定值之控制，係並無依據控制內容而變更控制增益之構成，所以無法使控制性能更加提高。針對如此的問題，過去曾有各種方案曾經提出(例如專利文獻1、2等)。
專利文獻1提出一種：在用於位置控制之伺服控制裝置中，在控制對象停止時將控制增益切換至較小的值以使停止時的穩定性增大，在控制對象進行動作當中則相對地使控制增益增大，藉此而實現比固定增益的控制系統還高速高精度的控制之技術。
此專利文獻1中記載的伺服控制裝置，係根據位置指令與位置檢測值間的偏差來進行採用位置比例增益及位置積分增益之位置PI控制而產生速度指令，然後根據該速度指令與速度檢測值間的偏差來進行採用速度比例增益及速度積分增益之速度PI控制而產生轉矩指令(電流指令)。並且，預先設定速度位準(level)的設定值，然後以在速度檢測值比設定值大之情況將位置比例增益設定得相對較高，在速度檢測值比設定值低時將位置比例增益設定為相對較低的值之方式，依據速度檢測值而切換增益。亦即，進行只在控制對象的動作接近停止之時使控制增益減小之變更。
專利文獻2提出一種：與專利文獻1相反之在控制對象正在動作當中變更控制增益之技術。
亦即，專利文獻2揭示一種：具備有以位置指令作為輸入然 後將理想的模型轉矩(model torque)及模型位置輸出至伺服控制之模型演算部(規範模型部)，且根據將模型位置與控制對象的實際位置間之位置偏差乘以位置比例增益所得到之訊號，來產生用來使該位置偏差減小之回授轉矩指令(偏差補償轉矩)，再將此回授轉矩指令與模型轉矩相加而產生對於馬達的轉矩指令之技術。
此專利文獻2，係針對稱為堆高式起重機(stacker crane)之台車的控制，雖然要求該控制在停止時的定位精度方面具有高精度，但又希望該控制不會對於在高速狀態下車輪相對於路面之滑動現象有太過敏感的反應，因此進行在台車的移動速度(亦即馬達的速度)很大之情況使位置比例增益的值變更為比移動速度較小時的值小之控制。具體而言，係將位置比例增益設定為以檢測速度或前述模型位置的微分(亦即模型速度)等為基礎之多項式，藉此而依據速度的大小使位置比例增益連續地變化之技術。
[先前技術文獻] (專利文獻)
(專利文獻1)日本特開2003-204689號公報
(專利文獻2)日本特開2006-79526號公報
如上述，一般的伺服控制裝置，係將回授控制系統的控制增益固定地設定為在各種動作條件下都可穩定地控制之很低的控制增益，因此難以使控制性能更加提高。針對此問題而提出解決方案之專利文獻1、2中記載的技術，則有如下所述之問題。
首先，專利文獻1中記載的技術，係形成為只在控制對象的 動作接近停止之時使控制增益減小之構成，但在控制增益切換之時若有位置偏差，則轉矩指令就會因增益切換而做不連續的變化。因此，若設定的是在位置偏差很大的時點也進行切換之條件，就會在切換時使機械系統產生衝擊或聲音。在解決此問題的對策方面，就算是形成為追加例如濾波器(filter)等來使轉矩在增益切換時連續地變化之構成，也因為追隨指令之追隨速度這一特性會因增益切換之進行而在切換前後發生變化，所以在使控制對象動作的當中進行增益切換的話，就算馬達的轉矩本身不會發生不連續的變化，就原理而言控制對象的動作仍會大幅地變化。
因此，就專利文獻1中記載的技術而言，在例如短時間地進行急遽的加減速之定位動作這樣的特定用途中，停止時通常會產生振盪，所以只在接近停止時減低控制增益之控制確實可行。但是，在進行和緩的加減速或定速狀態很長的運轉之情況等之就算在停止時以外也容易發生振盪之用途中，因為無法在控制對象正在動作當中切換控制增益，所以並無法使控制性能提高。換言之，專利文獻1中記載的技術，並無法在各種用途中都相較於一般的固定控制增益的回授控制系統而言使控制性能提高。
專利文獻2中記載的技術，係形成為在具備有規範模型部且將模型轉矩前授(feed forward)性地相加之控制系統中，根據速度的多項式而使位置比例增益連續地變化之構成，但適切地決定多項式並不容易，而且要即時(real time)地計算出來也不容易。再者，若想要實現僅針對在例如一定速度及低速狀態等容易發生振盪之條件下、及在以外的較難發生振盪之條件下事先掌握不發生振盪的增益，然後只在容易發生振盪的條件下使增益減小這樣的 簡單且確實的方法，則可考慮使增益在兩個數值之間不連續、或急遽地大幅變化。然而，使增益做如此的變化，轉矩指令就會不連續或急遽地變化，而使控制對象產生聲音或對控制對象造成衝擊，故不是很好。因此，此專利文獻2中記載的技術，必須設計和緩變化的增益，所以很花功夫，且因為無法使增益急遽地大幅變化，所以會有性能之提高受限之問題。
亦即，在先前技術中，雖然有可在特定的用途發揮效果之情形，但若考慮將之應用於希望藉由使控制增益可變而使性能提高之各式各樣的用途，則會發生不好的情形，或無法充分地提高性能，所以應用範圍受到限制。
本發明係有鑑於上述情形而完成者，其目的在得到一種可在不發生驅動力指令的不連續及動作的急遽變化之情況下，實現藉由使控制增益可變而在各種用途中都相較於通常的固定控制增益的控制系統而言使控制性能提高的控制之伺服控制裝置。
為了達成上述目的，本發明之伺服控制裝置，係在根據表示檢測出的控制對象的動作位置或動作速度之動作檢測訊號、及作為前述控制對象的動作位置或動作速度的目標值之由上位裝置所給予的動作指令，而產生作為驅動力指令之要給予驅動前述控制對象的機械系統之馬達之用來使該驅動力產生之指令，以使前述控制對象的動作位置或動作速度追隨前述動作指令之伺服控制裝置中，包括有：規範模型部，根據前述動作指令，計算出表示假定的前述控制對象的模型以預定的特性追隨該動作指令的模型動作位置或模型動作速度之模型動作訊號，然後算出作為模型驅動 力之假定的前述控制對象的模型要與該計算出的模型動作訊號一致而動作所需的驅動力；可變補償演算部，將作為控制偏差之前述模型動作訊號與前述動作檢測訊號間的偏差乘以屬於第一控制增益之0次控制增益所得到之值，加上將前述控制偏差的一次微分值乘以屬於第二控制增益之1次控制增益所得到之值、或將前述控制偏差的二次微分值乘以屬於第三控制增益之2次控制增益所得到之值中的至少一方的值，來算出可變補償訊號並予以輸出；增益變更部，於前述控制對象進行動作當中，根據前述模型動作訊號及前述動作檢測訊號及前述驅動力指令之中的至少任一者，來變更前述可變補償演算部在前述可變補償訊號的演算中使用的至少前述1次控制增益及前述2次控制增益的任一方的值，使之反映於前述可變補償訊號的演算中；積分補償器，將前述可變補償訊號予以積分；以及相加器，將前述模型驅動力與至少前述積分補償器的輸出相加作為前述驅動力指令而予以輸出。
根據本發明，可變補償訊號中會為增益變更部使之變更之控制增益所影響之訊號都通過積分補償器，所以就算是控制對象正在動作當中，也可在不會使要給予馬達的驅動力指令及控制對象的動作急遽變化的情況下只變更對於外部干擾所造成的誤差之抑制效果。因此，具有：對於各種使用到伺服控制裝置之用途，都可彈性地得到比通常的固定控制增益的控制系統還高性能的控制性能之效果。
1a、1b、1c‧‧‧伺服控制裝置
2、20‧‧‧控制對象
3、21‧‧‧規範模型部
4、10、22‧‧‧可變補償演算部
4a、10a、22a‧‧‧相減器
4b、4c、10b、22b‧‧‧微分器
4d、10c、22c‧‧‧可變增益相乘相加部
5、11、23‧‧‧積分補償器
6、12、24‧‧‧轉矩相加器
7、14、25‧‧‧增益變更部
13‧‧‧固定增益補償部
ae‧‧‧加速度偏差
sg‧‧‧增益變更訊號
ya‧‧‧模型位置
yc‧‧‧位置指令
ye‧‧‧位置偏差
ym‧‧‧位置檢測值
D τ‧‧‧可變補償值
τ a‧‧‧模型轉矩
τ b‧‧‧偏差補償轉矩
τ r‧‧‧轉矩指令
第1圖係顯示本發明實施形態1之伺服控制裝置的構成之方 塊圖。
第2圖係顯示本發明實施形態2之伺服控制裝置的構成之方塊圖。
第3圖係顯示本發明實施形態3之伺服控制裝置的構成之方塊圖。
以下，根據圖式來詳細說明本發明之伺服控制裝置的實施形態。惟本發明並不受此等實施形態所限定。
實施形態1
第1圖係顯示本發明實施形態1之伺服控制裝置的構成之方塊圖。第1圖中，本實施形態1之伺服控制裝置1a係形成為進行藉由回授控制使控制對象2的動作位置追隨目標值之位置控制之構成，具備有：規範模型部3、可變補償演算部4、積分補償器5、轉矩相加器6、及增益變更部7。
第1圖中雖然將控制對象2的構成元件的圖示省略掉，但控制對象2係具備有：馬達(在本說明書中可將之想成是旋轉馬達)、按照來自伺服控制裝置1a(內之轉矩相加器6)之轉矩指令τ r而控制流到該馬達的驅動電流之電流控制部、以及該馬達利用來自電流控制部的驅動電流來產生與來自伺服控制裝置1a的轉矩指令τ r對應之轉矩以進行驅動之機械系統，且以檢測出的馬達的旋轉位置作為控制對象2的位置檢測值ym而予以輸出。亦即，使位置檢測值ym作為回授訊號而輸入至伺服控制裝置1a內的可變補償演算部4及增益變更部7。而且，馬達中安裝有位置檢測器及速度檢測器的任一者或兩者。位置檢測值ym係為位置檢測器的 檢測值、或速度檢測器的檢測值的積分值。
接著，針對伺服控制裝置1a的構成及動作進行說明。
規範模型部3，係從圖中未顯示的上位裝置將作為動作指令之位置指令yc輸進來。規範模型部3係計算出假定的控制對象2的模型以預定的轉移函數Fa(s)的特性追隨該位置指令yc的話的模型位置(模型動作訊號)ya，然後計算出假定的控制對象2的模型若要與如上述求出的模型位置ya一致而動作所需的理想的轉矩(模型轉矩)τ a。
舉例來說，假設控制對象2的模型係為慣性值(模型慣性值)為Ja之剛體慣性的情況，規範模型部3係進行模型位置ya之計算、及模型加速度aa(模型位置ya的二次微分值)之計算，然後將模型加速度aa乘以模型慣性值Ja來計算出要使控制對象2的動作與模型位置ya一致所需要的理想的轉矩(模型轉矩)τ a。
規範模型部3所求出的模型位置ya，係輸入至可變補償演算部4及增益變更部7。規範模型部3所求出的模型轉矩τ a，係輸入至轉矩相加器6。
可變補償演算部4具備有相減器4a、微分器4b,4c、及可變增益相乘相加部4d。
相減器4a係計算出模型位置ya與位置檢測值ym間之偏差(控制偏差)，亦即計算出位置偏差ye。
ye=ya-ym………(1)
此位置偏差ye係輸入至微分器4b及可變增益相乘相加部4d。
微分器4b係計算出位置偏差ye的微分值，亦即計算出速度偏差ve。
ve=d(ye)/dt………(2)
此速度偏差ve係輸入至微分器4c及可變增益相乘相加部4d。
微分器4c係計算出速度偏差ve的微分值，亦即計算出加速度偏差ae。
ae=d(ve)/dt=d2 (ye)/dt2 ………(3)
此加速度偏差ae係輸入至可變增益相乘相加部4d。
如式(4)所示，可變增益相乘相加部4d係求出將相減器4a所求出的位置偏差ye乘以0次控制增益K0(第一控制增益)所得到的值、將微分器4b所求出的速度偏差ve乘以1次控制增益K1(第二控制增益)所得到的值、及將微分器4c所求出的加速度偏差ae乘以2次控制增益K2(第三控制增益)所得到的值這三者的相加值，並以之作為可變補償值D τ而將之輸出至積分補償器5。此時所用之控制增益K0,K1,K2之各值，分別為由從後述的增益變更部7輸進來之增益變更訊號sg所指定之增益值。
D τ=K0．ye+K1．ve+K2．ae………(4)
可變補償演算部4在第1圖中雖顯示成與式(4)對應之構成，但只要進行的是與式(4)等效的演算即可，其構成並沒有特別的限制。例如，就算是形成為計算出模型位置ya的微分值來作為模型速度va，計算出模型速度va的微分值來作為模型加速度aa，計算出位置檢測值ym的微分值來作為檢測速度vm，計算出檢測速度vm的微分值來作為檢測加速度am，然後如式(5)所示計算出可變補償值D τ之構成，也具有完全相同的效果，此點相當清楚。
D τ=K0．ya+K1．va+K2．aa -K0．ym-K1．vm-K2．am………(5)
如式(4)所示之可變增益相乘相加部4d的演算，亦可使用新的控制增益K1’,K0’而設成為如下式(6)之串列(cascade)構造之演算。
D τ=K2(ae+K1’(ve+K0’．ye))………(6)
在此式(6)中，將K1’．K2置換為K1，將K0’．K1’．K2置換為K0，就成為與後述之式(7)及式(8)等效之關係，可得到完全一樣的效果。而且，會較容易將各控制增益的大小當作是物理量來加以掌握，安裝也會變得容易。
積分補償器5，係對可變補償演算部4所演算出的式(4)所示之可變補償值D τ進行時間積分而求出依該積分的特性而定之偏差補償轉矩τ b，並將之輸出至轉矩相加器6。轉矩相加器6將偏差補償轉矩τ b與模型轉矩τ a相加而輸出轉矩指令τ r。轉矩指令τ r係輸入至控制對象2內的電流控制部及增益變更部7。
在此，以式(7)來表示積分補償器5所求出的偏差補償轉矩τ b。式(7)中，s係拉普拉斯運算子(Laplace operator)。
τ b=(1/s)(K0+K1．s+K2．s^2)ye………(7)
而且，若將合併可變補償演算部4與積分補償器5而成之根據模型位置ya與位置檢測值ym間之偏差(位置偏差)ye而進行偏差補償轉矩τ b的計算之機能部稱為回授補償部的話，則回授補償部的轉移函數τ b/ye，可利用從式(7)推導出之式(8)來求出。
τ b/ye=K0/s+K1+K2．s………(8)
亦即，回授補償部的轉移函數τ b/ye，係與一般的PID控制一樣，係為與以0次控制增益K0作為位置積分增益、以1次控制增益K1作為位置比例增益、以2次控制增益K2作為位置微分增 益(亦即速度比例增益)者等效之轉移函數。
因此，若考慮在回授補償部直接使用與式(8)等效之通常的位置PID控制，且藉由增益變更部7的作用來變更各控制增益這種情況，則在變更的時點，位置偏差ye不為0的話會因為1次控制增益K1之變更，或者位置偏差ye的微分值(速度偏差)ve不為0的話會因為2次控制增益K2之變更，使得偏差補償轉矩τ b在變更控制增益的時點做不連續的變化。因此，在位置指令yc之速度或加速度剛變化後的過渡狀態中在位置偏差發生變動的時點進行增益的切換，就會成為轉矩指令τ r做不連續的變化，使控制對象2產生聲音或發生振動的原因。
相對於此，本實施形態1係形成為：在可變補償增益部4中使用以增益變更部7加以變更之所有控制增益來演算出可變補償值D τ，然後以積分補償器5將反映了經過該變更的所有控制增益之可變補償值D τ予以積分來演算出偏差補償轉矩τ b之構成。
亦即，本實施形態1係為：在可變補償值D τ中由增益變更部7加以變更之控制增益所影響到之訊號，都會通過積分補償器5之構成。因此，即使增益變更時可變補償值D τ做不連續的變化，積分補償器5的輸出，亦即偏差補償轉矩τ b也會連續地變化。換言之，即使轉移函數係與通常的PID控制完全相同的，也可實現就算是因為增益切換而使控制增益做不連續的變更，也完全不會使轉矩指令τ r發生不連續的情形之切換控制。
增益變更部7，係根據模型位置ya及位置檢測值ym及轉矩指令τ r的全部或一部份，利用預定的條件判斷及計算式，來全部設定或個別決定可變補償演算部4所要使用的控制增益K0,K1, K2的各值，然後利用增益變更訊號sg進行通知以及將該決定的值設定至可變補償演算部4。
舉例來說，依照使用伺服控制裝置之機械系統的特性或用途來變更可變補償演算部4所要使用的控制增益K0,K1,K2之情況，增益變更部7係在模型位置ya與位置檢測值ym間的偏差或對該偏差進行濾波(filter)操作而得到的訊號比設定的閾值大之情況，判斷為應選擇比通常條件高的增益之高增益條件，並將與該條件判斷對應之增益變更訊號sg(例如邏輯值“0”、“1”之訊號)輸出至可變補償演算部4。
可變補償演算部4，係若增益變更訊號sg為邏輯值“0”之訊號，就例如不變更控制增益K0,K1,K2之各值而使用預定的固定值，另一方面，若增益變更訊號sg為邏輯值“1”之訊號，則例如對控制增益K0,K1,K2之各值進行設定而使用變更後的預定值。
另外，增益變更部7係依據該判斷結果而使用例如稱為變更倍率之預定的數值，以高增益條件之控制增益K0,K1,K2會具有已將後述的速度響應頻率ω sc、零點等考慮進去之預定的關係之方式進行演算然後利用增益變更訊號sg將該演算出的值設定至可變補償演算部4。成為通常條件及高增益條件的各控制增益的基礎之上述的稱為變更倍率之值，係以在各條件下不會產生振盪等的問題之方式，藉由在各條件下之試驗等而決定者。
或者，在伺服控制裝置的另一個使用用途中，增益變更部7係在轉矩指令τ r的絕對值比預定的閾值小之情況判斷為無負載狀態而判斷為應選擇比通常條件的控制增益低的增益之低增益條 件，並將與該條件判斷對應之增益變更訊號sg輸出至可變補償演算部4，將該低增益的控制增益設定至可變補償演算部4。
一般而言，為了實現高速高精度的控制，必須使進行控制對象2的動作位置或動作速度的回授控制之控制(位置控制或速度控制)中的控制增益加大，然而加得過大就會引發振盪等之不穩定情況，所以必須在不引發不穩定情況的範圍內加大控制增益。該振盪的發生的容易度係依速度、加速度等的動作條件而變化。
對於此問題，本實施形態1係使得增益變更部7所做的增益變更結果全部都經由積分補償器5而反映到偏差補償轉矩τ b的計算中，所以增益變更部7之按條件而做的增益變更，能夠在不會有於該切換增益的時點產生不連續的情形之問題發生的情況下進行。結果，就可只在例如誤差容易變大的情況、或者在振盪難以發生之條件的情況使控制增益加大，在以外的情況則重視穩定性而使控制增益減小，而可穩定地實現高速高精度的控制。
又，在一般的伺服控制裝置中，在將利用編碼器(encoder)檢測出的位置檢測值予以二次微分而得到的加速度訊號中大多包含有雜訊(noise)，因此很少將之利用於主要的控制動作中，然而在本實施形態1中，加速度訊號的成分係如上述必定經過積分補償器5加以積分然後用作為與速度比例控制等效之特性，因而上述雜訊對轉矩指令的影響不會變大。
接著，針對增益變更部7中的各增益的決定方法及其作用效果進行說明。
在上述的說明中，係利用式(8)而就位置的PID控制之情況進行說明。其中，在一般的程序控制(process control)等中使用PID 控制的情況，通常係以比例增益為基本而將積分增益及微分增益用於輔助之作法較普遍。
另一方面，在馬達的伺服控制中使用PID控制的情況，則就實際的安裝形態而言，係大多以與位置PID控制等效之速度控制及位置控制的所謂的串級(cascade)式控制之形態進行安裝，且以由速度比例增益及控制對象2的慣性所決定之速度響應頻率ω sc為基準，將積分的轉折點頻率(break point frequency)或位置控制的響應頻率定為該速度響應頻率ω sc的數分之一，希望藉此得到良好的外部干擾響應特性。
相對於此，在本實施形態1中，係使加入有位置偏差ye的二次微分值(亦即加速度偏差ae)與2次控制增益K2的乘積值之訊號經由積分補償器5加以積分，藉此使2次控制增益K2進行與如上述之一般的位置微分增益(亦即速度比例增益)相當之作用。
因此，增益變更部7能夠以根據上述的條件判斷而在各條件下都很穩定之方式，例如根據上述的變更倍率來變更2次控制增益K2，以及以使控制增益K0,K1與將2次控制增益K2除以設定的或推估的控制對象2的慣性值J所得到的值(亦即速度響應頻率ω sc)保有預定的關係之方式演算及變更1次控制增益K1及0次控制增益K0，來一直適切地設定外部干擾響應特性。
具體而言，係例如以使式(8)所表示之轉移函數τ b/ye的零點的頻率成為速度響應頻率的數分之一之指定的比率之方式，或以使將與零點類似之指標(亦即2次控制增益K2)除以1次控制增益K1所得到的值w1、及將1次控制增益K1除以0次控制增益K0所得到的值w()，成為速度響應頻率的數分之一之預定的比率之方 式，來計算及設定0次控制增益K0及1次控制增益K1。上述的預定的比率可用不使通常的控制增益的比率變化之方式來計算出。
增益變更部7亦可形成為例如：具備有將與高增益條件對應之控制增益K0,K1,K2都記憶起來之記憶元件，且具備有在將值設定至該記憶元件之際，以具有如上述之預定的關係之方式進行演算之增益演算部，然後在增益變更部7判斷為高增益條件之情況根據增益變更訊號sg而將控制增益K0,K1,K2讀出，並將之設定至可變補償演算部4之構成。
又，在將伺服控制裝置使用於搬送裝置之類的情況中，增益變更部7亦可例如從轉矩指令τ r及位置檢測值ym的變化來進行控制對象2的慣性值J的推估，以檢測出慣性值J因搬送物的重量變化而大幅變化之時點，再以使速度響應頻率ω sc一直保持一定之方式變更2次控制增益K2。
如此，雖然2次控制增益K2為對於外部干擾抑制效果及振盪發生的容易度有很大的影響，且決定所謂的控制帶域之響應的速度者，但在本實施形態1中，此2次控制增益K2的值也不會使轉矩指令τ r產生不連續及控制對象2的響應發生急遽變化，且可於控制對象2進行動作當中切換。因而，可依據振盪發生的容易度而使控制特性大幅地變化，同時使外部干擾響應特性一直保持在最合適的狀態。
增益變更部7中之條件判斷，只要是按照使用本實施形態1的伺服控制裝置1a之用途，而依據經驗法則來適當地設定想要變更控制增益的大小之條件即可，除了如上述之根據模型位置ya與 位置檢測值ym間之偏差來判斷外部干擾的影響很大之條件以外，亦可利用轉矩指令τ r與預定的閾值之比較來判斷一般而言容易發生因轉矩傳遞機構中的背隙(back lash)而造成的振盪之條件(亦即轉矩指令τ r很小之條件)，或者從模型位置ya的微分值(亦即模型速度)的大小來判斷接近停止、速度一定之條件等，按照使用用途而做各種設定。
又，由增益變更部7使之變更之可變補償演算部4的控制增益的值，最好滿足如上述之關係性，但其大小可考量在各條件下之穩定性，在各條件下以試誤法加以決定，因為就算是該等增益的值於控制對象2進行動作當中做不連續性很大之變更，轉矩指令τ r也不會做很極端的劇烈變化，所以條件判斷的設定及變更後的增益的設定的選擇自由度很高，藉由例如經驗或試誤法之簡單的設定，就可實現相較於以往而言較不易發生振盪之高精度的控制。
因為使用規範模型部3，所以可得到如以下所述之作用效果。
規範模型部3係如上述般計算出模型轉矩τ a並予以輸出，所以假設規範模型部3所假定的控制對象2的模型與控制對象2的特性完全一致，就以模型轉矩τ a作為轉矩指令τ r來驅動控制對象2的機械系統。藉此，使控制對象2以位置檢測值ym會與模型位置ya完全一致之模式動作。
因此，可在規範模型部3假定出在某一程度上與控制對象2的實際的特性接近的特性的話，相對於位置指令yc之控制對象2的響應，概略地說就會與由可變補償演算部4及積分補償器5所構成的回授補償部無關係，而可由在規範模型部3設定之轉移函 數Fa(s)加以決定。
又，位置偏差ye、速度偏差ve、加速度偏差ae等之控制偏差，雖會因為規範模型部3所假定之模型之相對於控制對象2的誤差之影響、及加諸於控制對象2之外部干擾的影響而為實際上並不為0之值，但此等控制偏差在規範模型部3的作用下基本上會為很小的值。
又，即使在速度不為0之動作中及加減速中等，只要速度一定狀態或加速度一定狀態在由控制時間常數所決定之某一程度的時間持續的話，就會在由可變補償演算部4及積分補償器5所構成的回授補償部的作用下具有控制偏差為零之特性。
再者，因為具備有規範模型部3，所以即使在控制對象2按照位置指令yc的變化而進行動作當中，回授補償部也基本上都會對接近0之控制偏差進行補償。因此，即使藉由增益變更部7的作用而進行可變補償演算部4中的控制增益之變更，也會因為控制對象2之追隨位置指令yc之追隨特性並未變更而依舊具有不會使控制對象2的響應急遽變化之效果。
如以上所說明的，在本實施形態1中，即使增益變更部7使可變補償演算部4中的各增益的值變更，也不會在該增益切換時使轉矩指令τ r發生不連續的情形及不會使控制對象2之追隨位置指令yc之追隨特性變化，所以不會使響應急遽變化。
又，具備有規範模型部3，且增益變更部7使模型位置ya與位置檢測值ym間之偏差、或者使高通濾波器作用於該偏差而得到之訊號等，與設定的閾值相比較，因此即使在使控制對象2動作的當中也可簡單地檢測出外部干擾的影響很大的時點 (timing)。而且，只在該條件使控制增益加大，在以外的情況則重視穩定性而使控制增益減小，所以不僅可抑制固有的振盪，而且可包含加減速時在內使控制精度提高。
因此，根據本實施形態1，即使是在控制對象正在動作中依據動作條件而變更控制增益的情況，也能夠不使轉矩指令不連續變化，及不使相對於位置指令之響應特性大幅變化而簡單且適切地變更控制增益，因此可應付各種用途且不僅可抑制由於振盪所造成之不穩定化而且可提高控制精度。
又，根據偏差而變更對應的控制增益，因此可只在外部干擾很大的情況使對應的控制增益加大，可應付各種用途抑制不穩定化而且可提高控制精度。
再者，由於可變補償演算部4所產生的可變補償值D τ中包含的加速度偏差ae必定經過積分補償器5加以積分然後用作為與速度偏差ve等效之特性，因此亦可形成為：增益變更部7使可變補償演算部4將在可變補償值D τ的演算中使用之控制增益中的至少2次控制增益K2的值變更，可變補償演算部4則將位置偏差ye與0次控制增益K0相乘所得到之值、及至少位置偏差ye的二次微分值(加速度偏差ae)與經增益變更部7使其值變更後的2次控制增益K2相乘所得到之值予以相加來產生可變補償值D τ，然後將之輸出至積分補償器5之構成。
根據此構成，則即使變更相當於速度增益之2次控制增益K2而使控制帶域可變也可使轉矩指令τ r連續，因此可應付更多種用途且不僅可抑制不穩定化而且可提高控制精度。
此外，還可形成為：可變補償演算部4將位置偏差ye與0次 控制增益K0相乘所得到之值、位置偏差ye的一次微分值(速度偏差ve)與1次控制增益K1相乘所得到之值、及位置偏差ye的二次微分值(加速度偏差ae)與2次控制增益K2相乘所得到之值予以相加來產生可變補償值D τ，增益補償部7則根據2次控制增益K2除以控制對象2的慣性值所得到之值，來使可變補償演算部4將在可變補償值D τ的演算中使用之0次、1次及2次之各控制增益中的至少一個控制增益的值變更之構成。
根據此構成，則即使變更相當於速度增益之2次控制增益K2而使控制帶域可變也可使轉矩指令τ r連續，因此可依據條件而以讓外部干擾抑制效果一直都很適切的方式進行2次控制增益K2之變更。
實施形態2
第2圖係顯示本發明實施形態2之伺服控制裝置的構成之方塊圖。第2圖中，與第1圖(實施形態1)所示的構成元件相同或相等之構成元件都標以相同的符號。在此，以與本實施形態2有關的部份為中心進行說明。
第2圖中，本實施形態2之伺服控制裝置1b係形成為進行藉由回授控制使控制對象2的動作位置追隨目標值之位置控制之構成，具備有：規範模型部3、可變補償演算部10、積分補償器11、轉矩相加器12、固定增益補償部13、及增益變更部14。控制對象2及規範模型部3已於實施形態1中說明過，在此將其說明予以省略。
可變補償演算部10具備有相減器10a、微分器10b、及可變增益相乘相加部10c。
相減器10a係與實施形態1中的相減器4a一樣，計算出模型位置ya與位置檢測值ym間之偏差(位置偏差ye)。此位置偏差ye係輸入至微分器10b及可變增益相乘相加部10c及固定增益補償部13。
微分器10b係與實施形態1中的微分器4b一樣，計算出位置偏差ye的微分值(亦即速度偏差ve)。此速度偏差ve係輸入至可變增益相乘相加部10c。
可變增益相乘相加部10c係如式(9)所示，求出將模型位置ya與位置檢測值ym間之偏差(位置偏差ye)乘以0次控制增益K0所得到的值、及將位置偏差的微分(速度偏差ve)乘以1次控制增益K1所得到的值這兩者的相加值，並以之作為可變補償值D τ而將之輸出至積分補償器11。此時所用之控制增益K0,K1之值，係為由從後述的增益變更部14輸進來之增益變更訊號sg所指定之增益值。
D τ=K0．ye+K1．ve………(9)
接著，積分補償器11對可變補償演算部10所演算出的式(9)所示之可變補償值D τ進行時間積分而求出依該積分的特性而定之可變補償轉矩τ i，並將之輸出至轉矩相加器12。此可變補償轉矩τ i係如以下之式(10)所示。式(10)中，s係拉普拉斯運算子。
τ i=(1/s)(K0+K1．s)ye………(10)
固定增益補償部13係進行例如式(11)所示之微分補償之演算而求出固定補償轉矩τ c，並將之輸出至轉矩相加器12。亦即，固定增益補償部13對模型位置訊號ya與位置檢測值ym間之偏差(亦即位置偏差ye)使用固定增益(亦即速度增益Kv)，產生微分與 速度增益Kv相乘之作用而求出固定補償轉矩τ c。
τ c=(Kv．s)ye………(11)
此外，固定增益補償部13亦可改用比例微分補償等來代替微分補償而求出固定補償轉矩τ c。
然後，轉矩相加器12將模型轉矩τ a與可變補償轉矩τ i及固定補償轉矩τ c相加而產生要給予控制對象2之轉矩指令τ r。
接著，本實施形態2中之增益變更部14，其符號雖與實施形態1之增益變更部7不同，但以與增益變更部7相同之方法，根據模型位置ya及位置檢測值ym及轉矩指令τ r的全部或一部份，利用預定的條件判斷及計算式，來全部設定或個別決定可變補償演算部10所要使用的控制增益K0,K1的各值，然後利用增益變更訊號sg進行通知以及將決定的值設定至可變補償演算部4。
亦即，增益變更部14與實施形態1之增益變更部7一樣，根據模型位置ya及位置檢測值ym及轉矩指令τ r，在模型位置ya與位置檢測值ym間的偏差或對該偏差進行濾波(filter)操作而得到的訊號比閾值大之情況，就判斷為應選擇比通常條件高的增益之高增益條件，並將與該條件判斷對應之增益變更訊號sg(例如邏輯值“0”、“1”之訊號)輸出至可變補償演算部10。
可變補償演算部10係若增益變更訊號sg為邏輯值“0”之訊號，就例如不變更控制增益K0,K1之各值而使用預定的固定值，另一方面，若增益變更訊號sg為邏輯值“1”之訊號，則例如對控制增益K0,K1之各值進行設定而使用變更後的預定值。
另外，增益變更部14係依據該判斷結果而將以預先記憶的高 增益條件的比通常高的作為增益值的0次控制增益K0及1次控制增益K1之各值、一併地或個別地利用增益變更訊號sg將之設定至可變補償演算部10。
或者，在伺服控制裝置的另一個使用用途中，增益變更部14在轉矩指令τ r的絕對值比預定的閾值小之情況判斷為無負載狀態而判斷為應選擇比通常條件的增益低的增益之低增益條件，並將與該條件判斷對應之低增益的控制增益K0,K1之各值、一併地或個別地利用增益變更訊號sg將之設定至可變補償演算部10。
此處，本實施形態2係如上所述，利用可變補償轉矩τ i及固定補償轉矩τ c之和來進行回授補償，所以若將該和記述為實施形態1中說明過的偏差補償轉矩τ b，則本實施形態2中的偏差補償轉矩τ b，可套用式(10)及式(11)而表示成以下之式(12)。
τ b=τ i+τ c =(1/s)(K0+K1．s)ye+(Kv．s)ye………(12)
如此一來，從位置偏差ye經由偏差補償轉矩τ b而至轉矩指令τ r之轉移函數τ b/ye，就可利用從式(12)推導出之式(13)來求出。
τ b/ye=K0/s+K1+Kv．s………(13)
亦即，從位置偏差ye經由偏差補償轉矩τ b而至轉矩指令τ r之轉移函數τ b/ye，係與實施形態1中之式(8)及一般的PID控制一樣。由此可知，在本實施形態2中，可變補償演算部10係與以0次控制增益K0作為位置積分增益、以1次控制增益K1作為位置比例增益、以固定增益補償部13中之速度增益Kv作為位置微分增益(亦即速度比例增益)者等效。
本實施形態2之伺服控制裝置1b，係如上述般構成，因此與實施形態1一樣，藉由增益變更部14的作用，依控制對象2的特性或用途而按照根據經驗法則或試誤法而設定的條件，只在例如誤差容易變大的情況、或不易發生振盪的情況使控制增益相對地變大，在以外的情況則重視穩定性而使控制增益減小，如此而可在避免急遽變化的問題之情況下進行增益的切換，因而可穩定地實現高速高精度之控制。
此時，由於係形成為使得在可變補償演算部10中使用經增益變更部14加以變更過的控制增益而演算出的可變補償值D τ，在下一段的積分補償器11中接受積分之構成，因此即使增益變更時可變補償值D τ做不連續的變化，積分補償器11的輸出(亦即可變補償轉矩τ i)以及轉矩指令τ r也會連續地變化。換言之，雖然不考慮增益變更之轉移函數係與通常的PID控制完全相同，但也可實現在增益切換時完全不會使轉矩指令τ r發生不連續的情形之切換控制。
再者，因為具備有以位置指令yc作為輸入之規範模型部3，所以即使在控制對象2按照位置指令yc的變化而進行動作當中，藉由增益變更部14的作用而進行可變補償演算部10中的可變控制增益之變更，也與實施形態1一樣，具有不會使控制對象2的響應急遽變化之效果。
又，在實施形態1中，揭示三個控制增益K0,K1,K2都為增益變更部7的變更對象之情況。在本實施形態2中，該三個控制增益K0,K1,K2中的2次控制增益K2，則是相當於固定增益補償部13直接根據位置偏差ye而採用之速度增益Kv。換言之，在本 實施形態2中，速度增益Kv係為固定值，並非增益變更部14的變更對象。
因此，與實施形態1相比較，本實施形態2具有就安裝面來說較簡單之優點，另一方面，一般而言稱為控制帶域之響應的速度、及控制系統的高頻域的特性大致為固定值，只有與位置比例增益或位置積分增益相當的特性，亦即低頻域的特性可變。因此，雖然與實施形態1相比較，可實現的範圍較狹窄，但可藉由只在外部干擾的影響很大的時點使控制增益加大，而實現不僅可儘可能地抑制由於不穩定化而造成的振盪而且可提高控制精度之控制。
因此，在本實施形態2中，也與實施形態1一樣，即使是在控制對象正在動作當中依據動作條件而變更控制增益的情況，也能夠不使轉矩指令不連續變化，及不使相對於位置指令之響應特性大幅變化而簡單且適切地變更控制增益，因此可應付各種用途且不僅可抑制由於振盪所造成之不穩定化而且可提高控制精度。
實施形態3
第3圖係顯示本發明實施形態3之伺服控制裝置的構成之方塊圖。第3圖中，本實施形態3之伺服控制裝置1c係形成為進行藉由回授控制使控制對象20的動作速度追隨目標值之速度控制之構成，具備有：規範模型部21、可變補償演算部22、積分補償器23、轉矩相加器24、及增益變更部25。
第3圖中雖然將控制對象20的構成元件的圖示省略掉了，但控制對象20係具備有：馬達、按照來自轉矩相加器24之轉矩指令τ r而控制流到該馬達的驅動電流之電流控制部、以及該馬達 利用來自電流控制部的驅動電流而產生與轉矩指令τ r對應之轉矩以進行驅動之機械系統，且以檢測出的馬達的轉速作為控制對象20的速度檢測值vm而予以輸出。速度檢測值vm係作為回授訊號而輸入至可變補償演算部22及增益變更部25。而且，馬達中安裝有位置檢測器及速度檢測器的任一者或兩者。速度檢測值vm係為速度檢測器的檢測值、或位置檢測器的檢測值的微分值。
規範模型部21，係從圖中未顯示的上位裝置將作為動作指令之速度指令vc輸進來。規範模型部21係計算出假定的控制對象20的模型以預定的轉移函數Fa(s)的特性追隨該速度指令vc的話的模型速度(模型動作訊號)va，然後計算出假定的控制對象20的模型若要與如上述求出的模型速度va一致而動作所需的理想的轉矩(模型轉矩)τ a。
舉例來說，假設控制對象20的模型係為慣性值(模型慣性值)為Ja之剛體慣性的情況，規範模型部21係進行模型速度va之計算、及模型加速度aa(模型速度va的一次微分值)之計算，然後將模型加速度aa乘以模型慣性值Ja來計算出要使控制對象20的動作與模型速度va一致所需要的理想的轉矩(模型轉矩)τ a。
規範模型部21所求出的模型速度va，係輸入至可變補償演算部22及增益變更部25。規範模型部21所求出的模型轉矩τ a，係輸入至轉矩相加器24。
可變補償演算部22具備有相減器22a、微分器22b、及可變增益相乘相加部22c。
相減器22a係計算出模型速度va與速度檢測值vm間之偏差(控制偏差)，亦即計算出速度偏差ve，並將之輸出至微分器22b 及可變增益相乘相加部22c。
微分器22b係與實施形態1之微分器4c一樣，計算出速度偏差vc的微分值(亦即加速度偏差ae)，並將之輸出至可變增益相乘相加部22c。
可變增益相乘相加部22c係如式(14)所示，求出將模型速度va與速度檢測值vm間之偏差(亦即速度偏差ve)乘以0次控制增益K0所得到的值、及將速度偏差ve的微分值(亦即加速度偏差ae)乘以1次控制增益K1所得到的值這兩者的相加值，並以之作為可變補償值D τ而將之輸出至積分補償器23。此時所用之控制增益K0,K1之值，係為由從後述的增益變更部25輸進來之增益變更訊號sg所指定之增益值。
D τ=K0．ve+K1．ae………(14)
積分補償器23，係對可變補償演算部22所演算出的式(14)所示之可變補償值D τ進行時間積分而求出依該積分的特性而定之偏差補償轉矩τ b，並將之輸出至轉矩相加器24。轉矩相加器24將偏差補償轉矩τ b與模型轉矩τ a相加而輸出轉矩指令τ r。轉矩指令τ r係輸入至控制對象20內的電流控制部及增益變更部25。
在此，以如下式(15)來表示積分補償器23所求出的偏差補償轉矩τ b。
τ b=(1/s)(K0+K1．s)ve………(15)
式(15)中，s係拉普拉斯運算子。而且，根據速度偏差ve而進行偏差補償轉矩τ b的計算之演算途徑的轉移函數τ b/ve，可利用從式(15)推導出之式(16)來求出。
τ b/ve=K0/s+K1………(16)
亦即，本實施形態3中之回授補償的轉移函數τ b/ve，係與一般的速度PI控制一樣，係與以0次控制增益K0作為速度積分增益、以1次控制增益K1作為速度比例增益者等效之轉移函數。
接著，本實施形態3中之增益變更部25，根據模型速度va及速度檢測值vm及轉矩指令τ r的全部或一部份，利用預定的條件判斷及計算式，來全部一併地或個別地決定可變補償演算部22所要使用的控制增益K0,K1的各值，然後利用增益變更訊號sg進行通知以及將決定的值設定至可變補償演算部22。
增益變更部25，係例如在模型速度va及速度檢測值vm間的偏差比預定的閾值大之情況，判斷為應選擇比通常條件高的增益之高增益條件，並將與該條件判斷對應之增益變更訊號sg(例如邏輯值“0”、“1”之訊號)輸出至可變補償演算部22。
可變補償演算部22，係若增益變更訊號sg為邏輯值“0”之訊號，就例如不變更控制增益K0,K1之各值而使用預定的固定值，另一方面，若增益變更訊號sg為邏輯值“1”之訊號，則例如使用將控制增益K0,K1之各值進行一併變更後的預定值。
另外，增益變更部25係依據該判斷結果而將高增益條件之1次控制增益K1變更為預定的較大的值，且根據將1次控制增益K1除以控制對象20的慣性值J所得到之值，以保有預定的關係之方式來演算出0次控制增益K0，然後利用增益變更訊號sg將之設定至可變補償演算部22。藉此，就可一直將外部干擾響應特性保持在適切的狀態。
或者，在伺服控制裝置的另一個使用用途中，增益變更部25 在轉矩指令τ r的絕對值比預定的閾值小之情況判斷為無負載狀態而判斷為應選擇比通常條件的增益低的增益之低增益條件，並將與該條件判斷對應之增益變更訊號sg輸出至可變補償演算部22，將該低增益的控制增益設定至可變補償演算部22。
如上所述，根據本實施形態3，具備有以速度指令vc作為其輸入之規範模型部21，因此即使在控制對象20按照速度指令vc的變化而進行動作當中，藉由增益變更部25的作用而進行可變補償演算部22中的控制增益之變更，也與實施形態1一樣，具有不會使控制對象20的響應急遽變化之效果。
又，由於係形成為就算藉由增益變更部25的作用來變更可變補償演算部22中的控制增益，也使得在可變補償演算部22中使用該變更過的控制增益而演算出的可變補償值D τ，在下一段的積分補償器23中接受積分之構成，因此即使增益變更時可變補償值D τ做不連續的變化，積分補償器23的輸出(亦即偏差補償轉矩τ b)也會連續地變化。換言之，雖然不考慮增益變更之轉移函數係與通常的速度PI控制完全相同，也可實現在切換速度比例增益時完全不會使轉矩指令τ r發生不連續的情形之切換控制。
因此，本實施形態3雖為速度控制之情況，但在其速度控制中也一樣，可在控制對象20正在進行動作當中，依據動作條件來變更控制增益，而能夠不使轉矩指令τ r不連續變化，及不使相對於速度指令vc之響應特性大幅變化，而可應付各種用途且不僅可抑制不穩定化而且可提高控制精度。
在實施形態1至3中，揭示的雖然是控制對象的構成元件之一之馬達為將驅動力表示成轉矩之旋轉馬達，但本發明中所謂的 馬達，並不限於旋轉馬達，亦可為線性馬達(linear motor)。換言之，實施形態1至3的內容只要將轉矩置換為推力，就可直接用於控制對象的構成元件之一之馬達為線性馬達之情況。此即為申請專利範圍中不使用「轉矩」之用語而使用「驅動力」之用語的原因。
(產業上之可利用性)
如以上所述，本發明之伺服控制裝置，可利用作為能夠藉由使控制增益為可變而應付各種不同的用途，且可使驅動力指令的不連續及動作的急遽變化不會發生而實現控制性能比通常的固定控制增益的控制系統高的控制之伺服控制裝置。
1a‧‧‧伺服控制裝置
2‧‧‧控制對象
3‧‧‧規範模型部
4‧‧‧可變補償演算部
4a‧‧‧相減器
4b、4c‧‧‧微分器
4d‧‧‧可變增益相乘相加部
5‧‧‧積分補償器
6‧‧‧轉矩相加器
7‧‧‧增益變更部
ae‧‧‧加速度偏差
sg‧‧‧增益變更訊號
ya‧‧‧模型位置
yc‧‧‧位置指令
ye‧‧‧位置偏差
ym‧‧‧位置檢測值
D τ‧‧‧可變補償值
τ a‧‧‧模型轉矩
τ b‧‧‧偏差補償轉矩
τ r‧‧‧轉矩指令

Claims (4)

  1. 一種伺服控制裝置，係根據表示檢測出的控制對象的動作位置或動作速度之動作檢測訊號、及作為前述控制對象的動作位置或動作速度的目標值之由上位裝置所給予的動作指令，而產生作為驅動力指令之要給予驅動前述控制對象的機械系統之馬達之用來使該驅動力產生之指令，以使前述控制對象的動作位置或動作速度追隨前述動作指令之伺服控制裝置，包括有：規範模型部，根據前述動作指令，計算出表示假定的前述控制對象的模型以預定的特性追隨該動作指令的模型動作位置或模型動作速度之模型動作訊號，然後算出作為模型驅動力之假定的前述控制對象的模型要與該計算出的模型動作訊號一致而動作所需的驅動力；可變補償演算部，將作為控制偏差之前述模型動作訊號與前述動作檢測訊號間的偏差乘以屬於第一控制增益之0次控制增益所得到之值，加上將前述控制偏差的一次微分值乘以屬於第二控制增益之1次控制增益所得到之值、及將前述控制偏差的二次微分值乘以屬於第三控制增益之2次控制增益所得到之值中的一方值或兩方值，來算出可變補償訊號並予以輸出；增益變更部，於前述控制對象進行動作當中，根據前述模型動作訊號及前述動作檢測訊號及前述驅動力指令之中的至少一者，來變更前述可變補償演算部在前述可變補償訊號的演算中使用的前述1次控制增益及前述2次控制增益的任一方或兩方的值，使之反映於前述可變補償訊號的演算中； 積分補償器，將前述可變補償訊號予以積分；以及相加器，將前述模型驅動力與前述積分補償器的輸出予以相加並作為前述驅動力指令而予以輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之伺服控制裝置，其中，前述增益變更部，係根據作為控制偏差之前述模型動作訊號與前述動作檢測訊號間的偏差來變更前述控制增益之值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之伺服控制裝置，其中，在前述模型動作訊號及前述動作檢測訊號皆為前述動作位置之訊號，前述控制偏差為位置偏差之情況，前述增益變更部係變更前述2次控制增益之值，前述可變補償演算部，使用前述2次控制增益於前述可變補償訊號的算出之情況，係使用經前述增益變更部變更過其值之前述2次控制增益。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之伺服控制裝置，其中，在前述模型動作訊號及前述動作檢測訊號皆為前述動作位置之訊號，前述控制偏差為位置偏差之情況，前述可變補償演算部，係將前述控制偏差乘以0次控制增益所得到之值，加上前述控制偏差的一次微分值乘以1次控制增益所得到之值、及前述控制偏差的二次微分值乘以2次控制增益所得到之值，來產生前述可變補償訊號，前述增益變更部，係根據前述2次控制增益除以前述控制對象的慣性值所得到之值，來變更前述可變補償演算部在前述可變補償值的演算中使用的前述0次、前述1次及前述2次的各控制增益中的至少一個控制增益之值。
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