JPH011002A - Wide-area stabilization filter for feedback control system - Google Patents
Wide-area stabilization filter for feedback control systemInfo
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- JPH011002A JPH011002A JP62-156773A JP15677387A JPH011002A JP H011002 A JPH011002 A JP H011002A JP 15677387 A JP15677387 A JP 15677387A JP H011002 A JPH011002 A JP H011002A
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- pass filter
- feedback control
- input
- control system
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は機械を一気的に制御するフィードパ。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention is a feeder that controls machines all at once.
り制御系に適用される広域安定化フィルタに関する。This paper relates to wide-area stabilization filters applied to control systems.
機械の速度や位置を制御する方法として、機械の速度や
位置を計測し、その信号と設定値との差がなくなるよう
に機械に力をかけるというフィードバック制御がある。One method of controlling the speed and position of a machine is feedback control, which measures the speed and position of the machine and applies force to the machine so that there is no difference between the measured signal and a set value.
従来の一例として速度フィードバック制御装置をここで
は説明するがこ−れに巣言図は通常の機械の速度制御の
ブロック線図を示すものであシ、7は制御対象の機械系
であり、・6は機械系7に力をかけるアクチュエータで
あり、9は機械系7の速度信号Vをフィードバックする
速度フィードバック系であり、8は設定人力Uと速度フ
ィードパ、り系9からの速度信号Vとを比較する比較器
である。A speed feedback control device will be explained here as an example of the conventional example, but the diagram shows a block diagram of the speed control of a normal machine, and 7 is the mechanical system to be controlled. 6 is an actuator that applies force to the mechanical system 7; 9 is a speed feedback system that feeds back the speed signal V of the mechanical system 7; and 8 is a speed feedback system that feeds back the speed signal V from the mechanical system 7; It is a comparator for comparison.
機械系7の実際の速度Vと設定値Uの差がゼーロになる
ように、アクチュエータ6に信号Vがはいシ、機械系1
に力Fをかける。アクチュエータ6は油圧サーゲのよう
な機械系7ならば以下の2次遅れ系を示す。The signal V is applied to the actuator 6, and the mechanical system 1 is turned on so that the difference between the actual speed V of the mechanical system 7 and the set value U becomes zero.
Apply force F to . If the actuator 6 is a mechanical system 7 such as a hydraulic servo, it will show the following second-order delay system.
ここでSはラプラス変換で、fAはアクチュエータ6の
固有振動数(Hz )で、ζ、は減衰比であシ、Kは定
数である。機械系7に対する(力F)/(速度V)は(
1)式にマイナスをかけたものであり、(F/V )の
デインと位相を第1図に示す。一方、機械系は取#+
CX’十豆= F (2)と表わさ
れる。Here, S is the Laplace transform, fA is the natural frequency (Hz) of the actuator 6, ζ is the damping ratio, and K is a constant. The (force F)/(velocity V) for the mechanical system 7 is (
1) is multiplied by a minus, and the dein and phase of (F/V) are shown in Figure 1. On the other hand, the mechanical system is
It is expressed as CX'juzu = F (2).
ここで、Xは変位を、′は微分を、Mは質量、Cは減衰
係数、Kはバネ定数をそれぞれ示す。速度信号viix
’と同じで、p/Vの実部、すなわち次式が減衰項とな
る。Here, X represents displacement, ' represents differential, M represents mass, C represents damping coefficient, and K represents spring constant. speed signal viix
', the real part of p/V, that is, the following equation becomes the attenuation term.
F = −Acx1s91 @ X’
(3)ここでAは(1)式、第4図(a)は位相
(ψ)を示し、第?
9図(b)にダインを示している。(3)式を(2)式
に代入すると
MX’+ (C+ ACOIψ) −X’+fCX =
O(4)となる。F = -Acx1s91 @X'
(3) Here, A is the formula (1), FIG. 4 (a) shows the phase (ψ), and the ?th ? Figure 9(b) shows the dynes. Substituting equation (3) into equation (2), MX'+ (C+ ACOIψ) -X'+fCX =
It becomes O(4).
位相ψがπ/2から−π/2の間ならばフィードバック
系9は機械系7に対し安定化に働き、それ以外のときな
らば不安定化に働く。よりで、機械系7の固有振動数t
M=萌/z Kがアクチュエータ6の固有振動数fA
より高ければ、フィードパ、り系9は機械系7を不安定
化する方向にあり、(C+Aμsψ)<0となると機械
系7の固有振動数fMが発散的な振動を起こし、運転が
できなくなる。If the phase ψ is between π/2 and -π/2, the feedback system 9 works to stabilize the mechanical system 7, and otherwise works to destabilize it. Therefore, the natural frequency t of the mechanical system 7
M=Moe/z K is the natural frequency fA of the actuator 6
If it is higher than that, the feed pump system 9 tends to destabilize the mechanical system 7, and when (C+Aμsψ)<0, the natural frequency fM of the mechanical system 7 causes divergent vibrations, making it impossible to operate.
同様の現象は位置や加速度信号をフィードバックするフ
ィードパ、り系9でも起こる。A similar phenomenon occurs in the feeder system 9 that feeds back position and acceleration signals.
上記のように従来の速度フィードバック制御装置ではフ
ィードパ、り糸9の位相遅れにより、機械系7が不安定
化させられ、発散的な振動を発生するという欠点をもっ
ている。As mentioned above, the conventional speed feedback control device has the disadvantage that the mechanical system 7 is made unstable due to the phase delay of the feeder and the yarn 9, and that divergent vibrations are generated.
そこで、本発明はフィードバック系が発生する不安定化
力を安定化するようなフィードバック系にそう人できる
フィードバック制御系の広域安定化フィルタを提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a wide-range stabilizing filter for a feedback control system that can be used in a feedback system to stabilize the destabilizing force generated by the feedback system.
本発明は上記目的を達成するために、フィードバック制
御系の入力信号を分岐した2つの系に入力し、このうち
1つの系に入力された入力信号を安定化させたい固有振
動数より低い力、トオフ周波数の低域通過フィルタに通
過させ、もう1つの系に入力させた入力信号を安定化さ
せたい固有振動数より低いカットオフ周波数の高域通過
フィルタを通過させた後、前記低域通過フィルタの出力
g!i号から前記高域通過フィルタの出力信号を引いた
ものを前記フィードバック制御系の出力信号として出力
するものである。In order to achieve the above object, the present invention inputs the input signal of a feedback control system to two branched systems, and stabilizes the input signal input to one of the systems by applying a force lower than the natural frequency to stabilize the input signal input to one of the systems. The input signal input to the other system is passed through a low-pass filter with a cut-off frequency lower than the natural frequency to be stabilized, and then passed through a high-pass filter with a cut-off frequency lower than the desired natural frequency. The output g! The signal obtained by subtracting the output signal of the high-pass filter from number i is output as the output signal of the feedback control system.
本発明は前記のように構成したことにより、機械系の固
有振動数に対し不安定化作用をする高周波成分の信号は
低域通過フィルタでし中断され。With the present invention configured as described above, high frequency component signals that have a destabilizing effect on the natural frequency of the mechanical system are interrupted by the low pass filter.
もう1方の高域通過フィルタでは通過され、減算により
極性反転し安定化信号としてフィート9パ。It is passed through the other high-pass filter, the polarity of which is inverted by subtraction, and the ft9p signal is used as a stabilizing signal.
りされる。will be removed.
また、低周波成分については低域通過フィルタではし中
断されず通過し、高域通過フィルタの方はし中断される
ため、極性はそのままでフィードバックされ、制御には
支障を起さない。Further, since the low frequency component passes through the low pass filter without being interrupted, and is interrupted through the high pass filter, the polarity is fed back as is, and does not cause any trouble to the control.
よって、高周波領域にセットされている(遣械系の固有
振動数に対しても位相補償を行うことができる。Therefore, phase compensation can also be performed for the natural frequency of the mechanical system, which is set in a high frequency region.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明のりtlの実施例を示すブロック図であ
り、1はインダクタンスとコンデンサーとからなるLC
形で、パタヮースやチエビシエフ型で代表される低域通
過フィルタ、2fよこの低域通過フィルタ1と同様の型
で代表される高域、d1過フィルタ、3は減算器を示し
ている。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the glue TL of the present invention, in which 1 is an LC consisting of an inductance and a capacitor.
In the form, a low-pass filter is represented by a Patwas or Tievisiev type, a high-pass filter is represented by a type similar to the 2f low-pass filter 1, and a d1 overfilter. 3 represents a subtracter.
41図に卦いて、フィードパ、り制御系の入力信号を分
岐した2つの系に入力し、一方の入力信号は低域通過フ
ィルタノに入力され、他方の入力信号は高域A過フィル
タ2に入力される。そして低域通過フィルタ1及び高域
通過フィルタ2の出力は減算器3に入力され、減算器3
の出力として低域通過フィルタ1の出力から高域通過フ
ィルタ2の出力が差し引かれたものが出力される。In Figure 41, the input signal of the feed control system is input to two branched systems, one input signal is input to the low-pass filter 2, and the other input signal is input to the high-pass A pass filter 2. is input. The outputs of the low-pass filter 1 and the high-pass filter 2 are input to a subtracter 3.
The output obtained by subtracting the output of the high-pass filter 2 from the output of the low-pass filter 1 is output.
第2図(a)および(b)はカットオフ周波数flをも
つ低域通過フィルタ1の代表的な位相およびゲイン特性
を示している。FIGS. 2(a) and 2(b) show typical phase and gain characteristics of a low-pass filter 1 having a cutoff frequency fl.
また第3図(&)および(b)はカットオフ周波数f。Also, FIG. 3 (&) and (b) show the cutoff frequency f.
をもつ高域通過フィルタ2の代表的な位相およびゲイン
特性を示している。2 shows typical phase and gain characteristics of a high-pass filter 2 with .
第2図の特性の低域通過フィルタ1及び第3図の特性の
高域通過フィルタ2で構成した第1図の安定化フィルタ
の位相卦よびゲイン特性は第4図(&) @ (b)の
ようになる。第4図では低域通過フィルタ1の力、トオ
フ周波数f1と高域通過フィルタ2のカットオフ周波数
f、が一致した例であるが、必ずしもカットオフ周波数
f□ 、f、が一致しない場合でもよい。第4図の安定
化フィルタの特性はカットオフ周波数f、=f、=f*
近辺で少しゲインが高くなるがほとんどゲイン特性が一
定で。The phase diagram and gain characteristics of the stabilizing filter shown in Fig. 1, which is composed of the low-pass filter 1 with the characteristics shown in Fig. 2 and the high-pass filter 2 with the characteristics shown in Fig. 3, are shown in Fig. 4 (&) @ (b). become that way. Although FIG. 4 shows an example in which the power of the low-pass filter 1, the cut-off frequency f1, and the cut-off frequency f of the high-pass filter 2 match, the cut-off frequencies f□ and f may not necessarily match. . The characteristics of the stabilizing filter in Figure 4 are the cutoff frequency f, =f, =f*
The gain increases slightly in the vicinity, but the gain characteristics remain almost constant.
f、より低い周波数では位相がゼロで、f、より高い周
波数では位相が180°(π)であり、変化する。f, the phase is zero at lower frequencies, and f, the phase is 180° (π) at higher frequencies, varying.
第1図に示す安定化フィルタを第8図の従来の機械系の
速度制御装置に適用したのが第5図であり、第1図に示
す安定化フィルタ4を速度フィードバック系9に挿入し
たも、のである。FIG. 5 shows the stabilizing filter shown in FIG. 1 applied to the conventional mechanical speed control device shown in FIG. 8, and the stabilizing filter 4 shown in FIG. 1 inserted into the speed feedback system 9. , is.
安定化フィルタ4の低域通過フィルタ1及び高域通過フ
ィルタ2のカットオフ周波数f、 (=ft =fm)
を機械系の固有振動数fMcより少し低い所に合わした
ときの(力F)/(速KV)の位相およびゲイン特性は
第6図(a) e (b)のようになる。機械系の固有
振動数fMCを含む高周波領域でもゲインl F/V
1は、第6図と第層図の比較から明らかなように従来と
本発明の実施例とは11とんど同じであり、かつ位相は
正になっている。Cutoff frequency f of low-pass filter 1 and high-pass filter 2 of stabilizing filter 4, (=ft=fm)
The phase and gain characteristics of (force F)/(velocity KV) when set at a point slightly lower than the natural frequency fMc of the mechanical system are as shown in FIGS. 6(a) and (b). Even in the high frequency range including the natural frequency fMC of the mechanical system, the gain l F/V
1, as is clear from the comparison between FIG. 6 and the layer diagram, the conventional example and the embodiment of the present invention are almost the same, and the phase is positive.
従って、(3)式におけるAcosψは正となシ、機械
系7め固有振動数fMcに対し安定化される。また実際
に扛機械系7は多自由度であり、fMcより高い周波数
にいくつもの固有振動数があり、機械系7全体に対し安
定化作用を有する。Therefore, Acosψ in equation (3) is positive and stabilized with respect to the seventh natural frequency fMc of the mechanical system. In fact, the mechanical system 7 has multiple degrees of freedom, has several natural frequencies at frequencies higher than fMc, and has a stabilizing effect on the entire mechanical system 7.
以上述べた実施例では低域通過フィルタ1と高域通過フ
ィルタ2のカットオフ周波数を同じにしたが、相違させ
てもよく、その相違量に対し、位相が変化する周波数範
囲も調節でき、ゲインもかえることにより減衰量も調節
できる。In the embodiments described above, the cutoff frequencies of the low-pass filter 1 and the high-pass filter 2 are made the same, but they may be different, and the frequency range in which the phase changes can be adjusted according to the amount of difference. The amount of attenuation can also be adjusted by changing the position.
〔発明の効果〕
本発明によれば、フィードパ、り制御系の入力信号を分
岐した2つの系に入力し、それぞれの入力信号を低域通
過フィルタ並びに高域通過フィルタを通過させ、低域通
過フィルタの出力信号から高域通過フィルタの出力信号
を引いたものをフィードパ、り制御系の出力信号として
出力するようにしたので1機械系の固有振動数が存在す
る高周波領域において安定化作用をもたすことができ、
かつ、フィードバックダインもあまシかわらず。[Effects of the Invention] According to the present invention, the input signal of the feed control system is input to two branched systems, and each input signal is passed through a low-pass filter and a high-pass filter. Since the output signal of the filter minus the output signal of the high-pass filter is output as the output signal of the feed control system, it also has a stabilizing effect in the high frequency region where the natural frequency of the mechanical system exists. can be added,
And the feedback dyne is still the same.
ノイズに対しても良好なフィードバック制御系の広域安
定化フィルタを提供できる。It is possible to provide a wide-range stabilizing filter with a feedback control system that is good against noise.
it図は本発明のフィードバック制御系の広域安定化フ
ィルタの一実施例を示すプロ、り線図。
第2図は第1図の低域通過フィルタの伝達特性図。
第3図は第1図の高域通過フィルタの伝達特性図、第4
図は第1図の安定化フィルタの伝達特性図。
第5図は従来の機械系の速度制御装置に第1図の安定化
フィルタを適用した例を示すブロック線図、8146、
図は第5図のフィードパ、り系の伝達特性図。
第4図は従来の機械系の速度制御装置の一例を示すブロ
ック1w因、第ψ図は第&図の速度フィード1パツク系
の伝達特性図である。
1・・・低域通過フィルタ、2・・・高域4過フィルタ
。
3・・・減算器、4・・・安定化フィルタ、6・・・ア
クチ。
エータ、2・・・機械系、8・・・比較器、9・・・速
度フィードパ、り。
出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦亀 1 r3
@5 図
、不
^ 伽The IT diagram is a linear diagram showing an embodiment of the wide-area stabilizing filter of the feedback control system of the present invention. FIG. 2 is a transfer characteristic diagram of the low-pass filter shown in FIG. 1. Figure 3 is a transfer characteristic diagram of the high-pass filter in Figure 1;
The figure is a transfer characteristic diagram of the stabilizing filter shown in FIG. FIG. 5 is a block diagram showing an example in which the stabilizing filter of FIG. 1 is applied to a conventional mechanical speed control device, 8146,
The figure is a transfer characteristic diagram of the feeder system shown in Figure 5. FIG. 4 shows a block 1w factor showing an example of a conventional mechanical speed control device, and FIG. ψ is a transmission characteristic diagram of the speed feed 1 pack system shown in FIGS. 1...Low-pass filter, 2...High-pass 4-pass filter. 3...Subtractor, 4...Stabilizing filter, 6...Active. 2...Mechanical system, 8...Comparator, 9...Speed feeder. Applicant's agent Patent attorney Takeshi Suzue Hikogame 1 r3 @5
Claims (1)
入力し、このうち1つの系に入力された入力信号を安定
化させたい固有振動数より低いカットオフ周波数の低域
通過フィルタに通過させ、もう1つの系に入力させた入
力信号を安定化させたい固有振動数より低いカットオフ
周波数の高域通過フィルタを通過させた後、前記低域通
過フィルタの出力信号から前記高域通過フィルタの出力
信号を引いたものを前記フィードバック制御系の出力信
号として出力するフィードバック制御系の広域安定化フ
ィルタ。The input signal of the feedback control system is input to two branched systems, and the input signal input to one of these systems is passed through a low-pass filter with a cutoff frequency lower than the natural frequency to be stabilized. After passing the input signal input to one system through a high-pass filter with a cutoff frequency lower than the natural frequency to be stabilized, the output signal of the high-pass filter is converted from the output signal of the low-pass filter. A wide-area stabilizing filter for a feedback control system that outputs a signal obtained by subtracting .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15677387A JPS641002A (en) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | Wide band stabilized filter for feedback control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15677387A JPS641002A (en) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | Wide band stabilized filter for feedback control system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH011002A true JPH011002A (en) | 1989-01-05 |
| JPS641002A JPS641002A (en) | 1989-01-05 |
Family
ID=15634999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15677387A Pending JPS641002A (en) | 1987-06-24 | 1987-06-24 | Wide band stabilized filter for feedback control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS641002A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05292773A (en) * | 1992-04-06 | 1993-11-05 | Komatsu Ltd | Robot vibration reduction control device |
-
1987
- 1987-06-24 JP JP15677387A patent/JPS641002A/en active Pending
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