JPH01209508A - 可変構造系によるクーロン摩擦の補償方法 - Google Patents
可変構造系によるクーロン摩擦の補償方法Info
- Publication number
- JPH01209508A JPH01209508A JP3597088A JP3597088A JPH01209508A JP H01209508 A JPH01209508 A JP H01209508A JP 3597088 A JP3597088 A JP 3597088A JP 3597088 A JP3597088 A JP 3597088A JP H01209508 A JPH01209508 A JP H01209508A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- friction
- coulomb
- coulomb friction
- control
- compensation
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
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、可変構造制御系、特にスライディングモード
制御において、クーロン摩擦に基づく制御特性の悪化を
補償する方法に関する。
制御において、クーロン摩擦に基づく制御特性の悪化を
補償する方法に関する。
位置決め制御系における非線形摩擦の存在は、大きな定
常偏差を発生させる。このような非線形摩擦を生じさせ
る要因としては、案内機構の不安定な接触が考えられる
。また、静止摩擦やクーロン摩擦（乾燥した表面に作用
する摩擦）の変動は、オーバーシュートの発生、あるい
は位置決め目標点近傍の微小領域でリミットサイクル、
すなわち一定振幅、一定周期の位置の変動を生じさせる
。
常偏差を発生させる。このような非線形摩擦を生じさせ
る要因としては、案内機構の不安定な接触が考えられる
。また、静止摩擦やクーロン摩擦（乾燥した表面に作用
する摩擦）の変動は、オーバーシュートの発生、あるい
は位置決め目標点近傍の微小領域でリミットサイクル、
すなわち一定振幅、一定周期の位置の変動を生じさせる
。
制御対象にクーロン摩擦が存在する場合のブロック図を
第４図に示す。この制御系の状態方程式は、次の式で表
される。
第４図に示す。この制御系の状態方程式は、次の式で表
される。
但し、Ｕ：電流指令。
Ｘ１＝Ｘｒ ＸＩ＋
ｄ Ｘ＋ ／ｄ ｔ ＝ Ｘ＋ ＝ Ｘ２゜ｘｒ＝位置
指令。
指令。
χ、：位置フィードバック。
ＦＳｌｇｎＸｚ：クーロン摩擦力（Ｆ＞０）。
Ｆ′：トルク外乱
ここで、スライディングモード制御を実施する場合、ス
ライディングカーブＳｌを、 Ｓｃ ＝ ＣＸ＋＋んフロ ・・・
・・・（２）Ｕ ＝に、Ｓｌ＋に、Ｘ＋ 十に＋ ｆ
５ｔｄｔ ＝ （３）で与える場合、スラ
イディングモード発生のための充分条件 ５ｔＳｌ＞０
を満足するためには、ｋ、＞（Ｊ／にア） （Ｃ−
ｄ／Ｊ） ・・・・・・（４）とする必
要がある。（３）式の右辺の積分項は、（１）式右辺の
３．４項のクーロン摩擦、トルク外乱を補償するもので
あるため、従来においては、ｋｌ 〉０
・・・・・・（６）と設定していた。
ライディングカーブＳｌを、 Ｓｃ ＝ ＣＸ＋＋んフロ ・・・
・・・（２）Ｕ ＝に、Ｓｌ＋に、Ｘ＋ 十に＋ ｆ
５ｔｄｔ ＝ （３）で与える場合、スラ
イディングモード発生のための充分条件 ５ｔＳｌ＞０
を満足するためには、ｋ、＞（Ｊ／にア） （Ｃ−
ｄ／Ｊ） ・・・・・・（４）とする必
要がある。（３）式の右辺の積分項は、（１）式右辺の
３．４項のクーロン摩擦、トルク外乱を補償するもので
あるため、従来においては、ｋｌ 〉０
・・・・・・（６）と設定していた。
しかしながら、この積分時定数の設定は、以下のような
不都合を引き起こす。
不都合を引き起こす。
すなわち、時間をｔで表す場合、仮にｔｏ≦ｔくｔｌ
で状態がＳＩＸ＋ ＞ Ｏであり、ｔ ＝ ｔ ｒ で
ＳＩＸ＋く０となったとすると、ｔ＝ｔ、で積分項は次
式の制御入力を貯えていることになる。
で状態がＳＩＸ＋ ＞ Ｏであり、ｔ ＝ ｔ ｒ で
ＳＩＸ＋く０となったとすると、ｔ＝ｔ、で積分項は次
式の制御入力を貯えていることになる。
ｘｔ＞Ｏであれば、Ｕｌｈｔｌ（、ｓ ｔ＜ ｔ、 ＞
Ｏとなる時刻１＝１．で、ＳＩＸ＋ ＜ ０となる。
Ｏとなる時刻１＝１．で、ＳＩＸ＋ ＜ ０となる。
（４）、 （５）式カラ、制御人力は負に転じるべき
であるが、積分項は瞬時に負にはなれない。すなわち、
ｔ０≦１ ＜１．まで貯えたＵ＋ｎｔＬ、 ５ ｔ＜
ｔ、が、スライディングモードに悪影響を与える。
であるが、積分項は瞬時に負にはなれない。すなわち、
ｔ０≦１ ＜１．まで貯えたＵ＋ｎｔＬ、 ５ ｔ＜
ｔ、が、スライディングモードに悪影響を与える。
以上の悪影響は、例えばクーロン摩擦のように急に力の
方向を変える非線形の力が存在する場合、特に顕著とな
り、位置決め原点でのオーバーシュートを生じさせる場
合が多々ある。
方向を変える非線形の力が存在する場合、特に顕著とな
り、位置決め原点でのオーバーシュートを生じさせる場
合が多々ある。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであり、クーロン摩擦補償における上記悪影響を除去
して位置決め制御の精度を向上させることを目的とする
。
のであり、クーロン摩擦補償における上記悪影響を除去
して位置決め制御の精度を向上させることを目的とする
。
この目的を達成するため、本発明のクーロン摩擦の補償
方法は、クーロン摩擦が存在する制御対象に可変構造系
の制御を適用するに際し、位置偏差に関する位相面上に
設定したスライディングカーブ５ｔ＝０の片側の領域の
みにおいて位相面軌跡が拘束されるように、状態関数が
前記スライディングカーブＳｌと交わる時点で、該スラ
イディングカーブＳｌの片側の領域にふけるクーロン摩
擦補償積分項のゲインをＯに切り換えることを特徴とす
る。
方法は、クーロン摩擦が存在する制御対象に可変構造系
の制御を適用するに際し、位置偏差に関する位相面上に
設定したスライディングカーブ５ｔ＝０の片側の領域の
みにおいて位相面軌跡が拘束されるように、状態関数が
前記スライディングカーブＳｌと交わる時点で、該スラ
イディングカーブＳｌの片側の領域にふけるクーロン摩
擦補償積分項のゲインをＯに切り換えることを特徴とす
る。
この補償方法において、スライディングカーブＳｃの片
側では、非線形摩擦を補償するための積分時定数を入れ
、もう片方の状態中では、トルク外乱補償のために適切
な積分時定数で積分項を入れるようにすることができる
。
側では、非線形摩擦を補償するための積分時定数を入れ
、もう片方の状態中では、トルク外乱補償のために適切
な積分時定数で積分項を入れるようにすることができる
。
本発明においては、前記（３）式の右辺第３項に相当す
る積分項Ｕｉｈ＆ を、次のように与える。
る積分項Ｕｉｈ＆ を、次のように与える。
Ｕｔａｔ ＝に＋ ｆ ５ｔｄｔ ＋ｋｐｔ ｆ ５ｌ
ｄｆ ＆Ｆ２ ＦｍＩｎＳｉｇｎＸｚ・・・・・・（
８） ここで、（８）式右辺の１．２．３項は、状態により第
２図のフローチャートのように切り換えるものである。
ｄｆ ＆Ｆ２ ＦｍＩｎＳｉｇｎＸｚ・・・・・・（
８） ここで、（８）式右辺の１．２．３項は、状態により第
２図のフローチャートのように切り換えるものである。
なお、右辺第１項がトルク外乱に対するもの、ｋ１＋
ｋｖ２がクーロン摩擦等の非線形摩擦に対処する項であ
る。
ｋｖ２がクーロン摩擦等の非線形摩擦に対処する項であ
る。
第３図は、本発明による位置決め制御の様子を示すスラ
イディングカーブである。クーロン摩擦の補償を行わな
い場合、位相面軌跡は第３図の破線のようになり、ある
定常備差ΔＸｌを残すことになる。一方、前記の（８）
式の補償を行う場合、切換えをもつ（８）式右辺第２項
の積分項と、クーロン摩擦の推定最小値の第３項により
、オーバーシュートなしに位置決めが可能となる。
イディングカーブである。クーロン摩擦の補償を行わな
い場合、位相面軌跡は第３図の破線のようになり、ある
定常備差ΔＸｌを残すことになる。一方、前記の（８）
式の補償を行う場合、切換えをもつ（８）式右辺第２項
の積分項と、クーロン摩擦の推定最小値の第３項により
、オーバーシュートなしに位置決めが可能となる。
なお、（８）式における右辺第３項のＦｌｌｌｌｌｌ
は、クーロン摩擦の推定最小値である。（８）式では、
これを最初から与えているので、他の積分項だけによる
補償よりも速くクーロン摩擦の補償を行うことができ、
その結果、高速な位置決め制御が可能となる。
は、クーロン摩擦の推定最小値である。（８）式では、
これを最初から与えているので、他の積分項だけによる
補償よりも速くクーロン摩擦の補償を行うことができ、
その結果、高速な位置決め制御が可能となる。
なお、上記において、（８）式の右辺第１項を省略して
も、実用上問題のない制御を行うことができる。この場
合は、制御系の構成を簡略化することができる。
も、実用上問題のない制御を行うことができる。この場
合は、制御系の構成を簡略化することができる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
第１図は、本発明のクーロン摩擦の補償方法を適用した
直流サーボモータの制御系のブロック図である。
直流サーボモータの制御系のブロック図である。
第１図において、ｌはスライディングモードコントロー
ラ、２はＤ／Ａ変換器、３はＰＷＭ （パルス幅変調）
サーボアンプ、４は直流サーボモータ、５はタコメータ
ジェネレータ等の速度検出器、６はパルスジェネレータ
等の位置検出器である。
ラ、２はＤ／Ａ変換器、３はＰＷＭ （パルス幅変調）
サーボアンプ、４は直流サーボモータ、５はタコメータ
ジェネレータ等の速度検出器、６はパルスジェネレータ
等の位置検出器である。
第１図において、速度検出器５によって検出された速度
信号は、スライディングモードコントローラ１内のマイ
クロプロセッサによるディジタル処理のため、Ａ／Ｄ変
換器７によりディジタル信号に変換され、速度フィード
バック信号χ２としてスライディングモードコントロー
ラ１に入力される。また、位置検出器６によって検出さ
れた直流サーボモータ４の回転位置に相当するパルス信
号は、アップダウンカウンタ８により計数され、位置フ
ィードバック信号χ、としてスライディングモードコン
トローラｌに入力される。
信号は、スライディングモードコントローラ１内のマイ
クロプロセッサによるディジタル処理のため、Ａ／Ｄ変
換器７によりディジタル信号に変換され、速度フィード
バック信号χ２としてスライディングモードコントロー
ラ１に入力される。また、位置検出器６によって検出さ
れた直流サーボモータ４の回転位置に相当するパルス信
号は、アップダウンカウンタ８により計数され、位置フ
ィードバック信号χ、としてスライディングモードコン
トローラｌに入力される。
スライディングモードコントローラ１においては、第２
図に示す手順で制御人力Ｕを演算出力する。すなわち、
取り込んだ速度フィードバック信号Ｘ、と位置フィード
バック信号ｘ１ とに基づいて、前記（２）式を用いて
スライディングカーブＳｓを計算する。次に、スライデ
ィングモード発生のための充分条件ＳＲ・ｘｌ ≧０が
満たされているかどうかを判定する。満たされていない
場合には、（８）式に基づく積分項ＵｌｎＬの計算を行
い、別のループ■で計算したｋＦｌｆ ５ｌｄｌ を０
にして制御人力Ｕを計算し、Ｄ／Ａ変換器２に入力して
ＰＷＭサーボアンプ３にアナログ信号として出力する。
図に示す手順で制御人力Ｕを演算出力する。すなわち、
取り込んだ速度フィードバック信号Ｘ、と位置フィード
バック信号ｘ１ とに基づいて、前記（２）式を用いて
スライディングカーブＳｓを計算する。次に、スライデ
ィングモード発生のための充分条件ＳＲ・ｘｌ ≧０が
満たされているかどうかを判定する。満たされていない
場合には、（８）式に基づく積分項ＵｌｎＬの計算を行
い、別のループ■で計算したｋＦｌｆ ５ｌｄｌ を０
にして制御人力Ｕを計算し、Ｄ／Ａ変換器２に入力して
ＰＷＭサーボアンプ３にアナログ信号として出力する。
前記スライディングモード発生のための充分条件５ｔ−
１＋ ≧０が満たされている場合には、（８）式に基
づく積分項Ｕｌ、、ｔの計算を行い、別のループので計
算したＪ？Ｆｌ ｆ ５１ｄｊ を０にして制御人力Ｕ
を計算し、Ｄ／Ａ変換器２に入力してＰＷＭサーボアン
プ３にアナログ信号として出力する。
１＋ ≧０が満たされている場合には、（８）式に基
づく積分項Ｕｌ、、ｔの計算を行い、別のループので計
算したＪ？Ｆｌ ｆ ５１ｄｊ を０にして制御人力Ｕ
を計算し、Ｄ／Ａ変換器２に入力してＰＷＭサーボアン
プ３にアナログ信号として出力する。
このようにして、クーロン摩擦の補償を行った制御を行
う。
う。
以上に説明したように、本発明によれば、積分項を状態
が切り換わる度に１度、０とするため、制御系が過去の
外乱の影響を受けにくい。このため、積分項のｋ Ｉ
＊ ｋＦ ｌを太き（設定することが可能である。また
、非線形摩擦の補償が容易にでき、原点近傍の定常偏差
をなくすことができる。
が切り換わる度に１度、０とするため、制御系が過去の
外乱の影響を受けにくい。このため、積分項のｋ Ｉ
＊ ｋＦ ｌを太き（設定することが可能である。また
、非線形摩擦の補償が容易にでき、原点近傍の定常偏差
をなくすことができる。
さらに、（８）式第３項のため、高速応答が可能である
。このため、ｌパルス応答の原点近傍の応答を速くする
ことができる。
。このため、ｌパルス応答の原点近傍の応答を速くする
ことができる。
第１図は本発明のクーロン摩擦の補償方法を適用した制
御系のブロック図、第２図は本発明における積分項のゲ
イン切り換え方法を示すフローチャート、第３図は本発
明によって達成されるスライディングカーブを従来方式
と比較して示す図、第４図はクーロン摩擦が存在する制
御対象のブロック図である。 特許出願人 株式会社 安用電機製作所代 理 人
小 堀 益（ほか２名）第１図 ′Ａ、３図 □ ネ爪イ賞あす 第２図 第４図
御系のブロック図、第２図は本発明における積分項のゲ
イン切り換え方法を示すフローチャート、第３図は本発
明によって達成されるスライディングカーブを従来方式
と比較して示す図、第４図はクーロン摩擦が存在する制
御対象のブロック図である。 特許出願人 株式会社 安用電機製作所代 理 人
小 堀 益（ほか２名）第１図 ′Ａ、３図 □ ネ爪イ賞あす 第２図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、クーロン摩擦が存在する制御対象に可変構造系の制
御を適用するに際し、位置偏差に関する位相面上に設定
したスライディングカーブＳ＿ｌ＝０の片側の領域のみ
において位相面軌跡が拘束されるように、状態関数が前
記スライディングカーブＳ＿ｌと交わる時点で、該スラ
イディングカーブＳ＿ｌの片側の領域におけるクーロン
摩擦補償積分項のゲインを０に切り換えることを特徴と
する可変構造系によるクーロン摩擦の補償方法。 ２、クーロン摩擦が存在する制御対象に可変構造系の制
御を適用するに際し、状態関数が位置偏差に関する位相
面上に設定したスライディングカーブＳ＿ｌと交わる時
点を境界とし、前記スライディングカーブＳ＿ｌの片側
では、非線形摩擦を補償するための積分時定数を入れた
補償関数で制御を行い、もう片方の状態中では、トルク
外乱補償のために適切な積分時定数で積分項を入れた補
償関数で制御を行うことを特徴とする可変構造系による
クーロン摩擦の補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3597088A JP2681969B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 可変構造系によるクーロン摩擦の補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3597088A JP2681969B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 可変構造系によるクーロン摩擦の補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01209508A true JPH01209508A (ja) | 1989-08-23 |
| JP2681969B2 JP2681969B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=12456782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3597088A Expired - Fee Related JP2681969B2 (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 可変構造系によるクーロン摩擦の補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2681969B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8733207B2 (en) | 2011-03-23 | 2014-05-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of driving joint device |
| JPWO2022003833A1 (ja) * | 2020-06-30 | 2022-01-06 | ||
| JP2022526529A (ja) * | 2019-03-27 | 2022-05-25 | ヴィテスコ テクノロジーズ ジャーマニー ゲー・エム・ベー・ハー | ドッグクラッチを制御する方法 |
-
1988
- 1988-02-17 JP JP3597088A patent/JP2681969B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8733207B2 (en) | 2011-03-23 | 2014-05-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method of driving joint device |
| JP2022526529A (ja) * | 2019-03-27 | 2022-05-25 | ヴィテスコ テクノロジーズ ジャーマニー ゲー・エム・ベー・ハー | ドッグクラッチを制御する方法 |
| US11885412B2 (en) | 2019-03-27 | 2024-01-30 | Vitesco Technologies GmbH | Method of controlling a dog clutch |
| JPWO2022003833A1 (ja) * | 2020-06-30 | 2022-01-06 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2681969B2 (ja) | 1997-11-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0531151B1 (en) | Pulse-width-modulation method for providing extended linearity, reduced commutation losses and increase in inverter/converter output voltage | |
| Panda et al. | Application of nonlinear control to switched reluctance motors: a feedback linearisation approach | |
| JPH09282008A (ja) | サーボ制御装置 | |
| JPH01209508A (ja) | 可変構造系によるクーロン摩擦の補償方法 | |
| US5652491A (en) | Position controller for an electric motor | |
| JPH01100611A (ja) | 非線形摩擦補償を行った高速位置決め制御方法 | |
| Ko | Asymptotically stable adaptive load torque observer for precision position control of BLDC motor | |
| KR100198056B1 (ko) | 귀환 제어 장치 및 방법 | |
| JPH05150802A (ja) | 偏差可変及び偏差ヒステリシス形ｐｉ制御方法 | |
| EP0909016B1 (en) | Servo-motor driving method | |
| JPS61244287A (ja) | モ−タの速度制御回路 | |
| JPS624951B2 (ja) | ||
| Grcar et al. | Practical robust stabilization of PMAC servo drive based on continuous variable structure control | |
| JPH06178550A (ja) | Ｖｖｖｆインバータの電流制御装置 | |
| JPH0433583A (ja) | 誘導電動機の制御装置 | |
| JP2581192B2 (ja) | マスタ・スレーブ・マニピユレータ制御装置 | |
| JP3304669B2 (ja) | 制御補償器 | |
| JPH0378802A (ja) | スライディングモード制御方法 | |
| JPS6162102A (ja) | 制御演算装置 | |
| Brosse et al. | Sliding mode control in comparison with other current control methods for a permanent excited synchronous machine | |
| JPS6292787A (ja) | Ａｃサ−ボモ−タの制御方式 | |
| JP3528308B2 (ja) | 一時停止指令発生装置 | |
| JPH0429590A (ja) | 直流電動機の制御装置 | |
| JPH07118931B2 (ja) | 直流サーボモータ | |
| JPS6355602A (ja) | フイ−ドバツク制御装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |