JPH011002A - フィ−ドバック制御系の広域安定化フィルタ - Google Patents
フィ−ドバック制御系の広域安定化フィルタInfo
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pass filter
- feedback control
- input
- control system
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
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。
り制御系に適用される広域安定化フィルタに関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
ィードパ、り系９でも起こる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
極性反転し安定化信号としてフィート９パ。
りされる。
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。
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。
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。
振動数に対しても位相補償を行うことができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
また第３図（＆）および（ｂ）はカットオフ周波数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。
特性を示している。
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。
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。
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。
波数では位相が１８０°（π）であり、変化する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔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。
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。
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。
定化フィルタを提供できる。
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
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
Claims (1)
- 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。
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 (ja) | 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 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05292773A (ja) * | 1992-04-06 | 1993-11-05 | Komatsu Ltd | ロボットの振動低減制御装置 |
-
1987
- 1987-06-24 JP JP15677387A patent/JPS641002A/ja active Pending
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