JPH02297611A - 速度・加速度のフィードフォアードを含むスライディングモード制御方式 - Google Patents
速度・加速度のフィードフォアードを含むスライディングモード制御方式Info
- Publication number
- JPH02297611A JPH02297611A JP11751889A JP11751889A JPH02297611A JP H02297611 A JPH02297611 A JP H02297611A JP 11751889 A JP11751889 A JP 11751889A JP 11751889 A JP11751889 A JP 11751889A JP H02297611 A JPH02297611 A JP H02297611A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- speed
- inertia
- equation
- acceleration
- 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
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/16—Program controls
- B25J9/1628—Program controls characterised by the control loop
- B25J9/1646—Program controls characterised by the control loop variable structure system, sliding mode control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/34—Director, elements to supervisory
- G05B2219/34047—Dsp digital signal processor
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
- G05B2219/39178—Compensation inertia arms
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41112—Control parameter such as motor controlled by a torque signal
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41436—Feedforward of speed and acceleration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42062—Position and speed and current
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42352—Sliding mode controller SMC, select other gain
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- 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、ロボット等のυ１１１１対象のパラメータ変
動が大きい制御対象に対するスライディングモード制御
方式に関する。特に、速度及び加速度のフィードフォア
ードυノ御を行う制御系におけるスライディングモード
制御方式に關する。
動が大きい制御対象に対するスライディングモード制御
方式に関する。特に、速度及び加速度のフィードフォア
ードυノ御を行う制御系におけるスライディングモード
制御方式に關する。
従来の技術
第３図は、位置に対し比例（Ｐ）制御、速度に対し比例
、積分（ＰＩ）制御を行うロボット等のサーボモータの
制御において、フィードフォアード制御を行うときのブ
ロック線図である。
、積分（ＰＩ）制御を行うロボット等のサーボモータの
制御において、フィードフォアード制御を行うときのブ
ロック線図である。
図中、伝達関数１０のＫＰは位置ループにおける比例ゲ
イン、伝達関数１２は速度ループにおける伝達関数で、
Ｋ１は積分定数、Ｋ２は比例定数である。また、伝達関
数１４はモータの伝達関数で、Ｊはイナーシャであり、
伝達関数１６は速度すを積分して位置θを算出する伝達
関数である。
イン、伝達関数１２は速度ループにおける伝達関数で、
Ｋ１は積分定数、Ｋ２は比例定数である。また、伝達関
数１４はモータの伝達関数で、Ｊはイナーシャであり、
伝達関数１６は速度すを積分して位置θを算出する伝達
関数である。
また、伝達関数１８は位置指令値θｒを微分して速度指
令値に加算する速度のフィードフォアードの項、伝達関
数２０は伝達関数１８の出力をさらに微分しイナーシャ
を乗じて加速度を算出しトルク指令値に加算する加速度
のフィードフォアードの項である。
令値に加算する速度のフィードフォアードの項、伝達関
数２０は伝達関数１８の出力をさらに微分しイナーシャ
を乗じて加速度を算出しトルク指令値に加算する加速度
のフィードフォアードの項である。
位置指令値θｒからフィードバックされた現在位置を減
算し、位置偏差ε（＝θｒ−θ）を求め、これに比例定
数ＫＰを乗じて速度指令値を求め、さらに位置指令値θ
ｒを微分した速度フィードフォアード項の出力を加算し
て、速度フィードフォアートされた速度指令値からフィ
ードバックされた実速度υを減じた値を速度ループによ
ってＰＩ制御を行い、伝達関数１２の出力と速麿フイー
ドフォアード項の出力をさらに微分し、イナーシトＪを
乗じて得られる加速度のフイードフオアード項の出力を
加算してトルク指令値Ｔとして求め、該トルク指令値Ｔ
に対応する電流をモータに流し、モータを駆動する。
算し、位置偏差ε（＝θｒ−θ）を求め、これに比例定
数ＫＰを乗じて速度指令値を求め、さらに位置指令値θ
ｒを微分した速度フィードフォアード項の出力を加算し
て、速度フィードフォアートされた速度指令値からフィ
ードバックされた実速度υを減じた値を速度ループによ
ってＰＩ制御を行い、伝達関数１２の出力と速麿フイー
ドフォアード項の出力をさらに微分し、イナーシトＪを
乗じて得られる加速度のフイードフオアード項の出力を
加算してトルク指令値Ｔとして求め、該トルク指令値Ｔ
に対応する電流をモータに流し、モータを駆動する。
以上がフィードフオアード制御が行われるモータ制御の
概略の動作である。
概略の動作である。
発明が解決しようとする課題
上述したフイードフオアード制御の場合、加速度のフイ
ードフオアード項２０にイナーシャＪが関係しているの
で、ロボットのように、このイナーシャＪが大きく変動
するものにおいては、加速度のフィードフォアードの項
２０の出力がイナーシャＪの変動に応じて大きく変動す
ることになり、大きなオーバーシュート等が生じ、実現
不可能であった。
ードフオアード項２０にイナーシャＪが関係しているの
で、ロボットのように、このイナーシャＪが大きく変動
するものにおいては、加速度のフィードフォアードの項
２０の出力がイナーシャＪの変動に応じて大きく変動す
ることになり、大きなオーバーシュート等が生じ、実現
不可能であった。
そこで、本発明の目的は、イ少−シャが大きく変動する
サーボモータの制御において、速度及び加速度のフィー
ドフオアード制御を可能にすることにある。
サーボモータの制御において、速度及び加速度のフィー
ドフオアード制御を可能にすることにある。
課題を解決するための手段
本発明は、サーボモータの制御において、スライディン
グモード制御を行うことによって、サーボモータに加わ
る全イナーシャの変動に応じてトルク指令値を変えてイ
ナーシャ変動に適応させることにより、速度及び加速度
のフィードフオアード制御を可能にした。
グモード制御を行うことによって、サーボモータに加わ
る全イナーシャの変動に応じてトルク指令値を変えてイ
ナーシャ変動に適応させることにより、速度及び加速度
のフィードフオアード制御を可能にした。
作 用
スライディングモード制御を行うことにより、イナーシ
ャの変動があっても切換え面に収束するようにトルク指
令値が切換えられ、イナーシャ変動に適応させるから、
速度、加速度のフィードフォアード制御を行ってもオー
バーシュート等のイナーシャ変動の影響をなくし、フィ
ードフオアード制御によりサーボモータの遅れをなくす
ことができる。
ャの変動があっても切換え面に収束するようにトルク指
令値が切換えられ、イナーシャ変動に適応させるから、
速度、加速度のフィードフォアード制御を行ってもオー
バーシュート等のイナーシャ変動の影響をなくし、フィ
ードフオアード制御によりサーボモータの遅れをなくす
ことができる。
実施例
第３図においてモータの入出力を見ると、次の第（１）
式が成立する。
式が成立する。
Ｊθ＝Ｔ ・・・・・・（１）ε＝θｒ
−θ ・・・・・・（２）と＝θｒ−１）
・・・・・・（３）ご＝θｒ−θ
・・・・・・（４）なお、き、υｒ、ｄは微分を、
と、θｒ、θは２同機分を意味し、υｒは速度フイード
フオアードを表わす。
−θ ・・・・・・（２）と＝θｒ−１）
・・・・・・（３）ご＝θｒ−θ
・・・・・・（４）なお、き、υｒ、ｄは微分を、
と、θｒ、θは２同機分を意味し、υｒは速度フイード
フオアードを表わす。
ここで、切換え面Ｓとして、従来の切換え面Ｓ＝Ａ＋Ｃ
・εに積分要素を付加し、第（５）式で示す切換え面と
する。
・εに積分要素を付加し、第（５）式で示す切換え面と
する。
Ｓ＝Ａ＋Ｃ・ε＋Ｄ−ｆ（ｔ＋ｃ・ε） ・・・・
・・（５）なお、第（５）式において、Ｃは位置偏差ε
と速度偏差との時定数、Ｄは積分要素の時定数としての
定数である。
・・（５）なお、第（５）式において、Ｃは位置偏差ε
と速度偏差との時定数、Ｄは積分要素の時定数としての
定数である。
また、トルク指令値（制御対象に入力されるトルク指令
値）王を次の第（６）式であるとする。
値）王を次の第（６）式であるとする。
Ｔ−ＪＯωｃ −＃＋ＪＯ・ωｃ−Ｃ・ε＋Ｔ１ ・
・・（６）なお、第（６）式で、ＪＯは制御対象の予想
される最小イナーシャ、Ｔ１は切換え入力値であり、ω
Ｃは時定数としての定数である。
・・（６）なお、第（６）式で、ＪＯは制御対象の予想
される最小イナーシャ、Ｔ１は切換え入力値であり、ω
Ｃは時定数としての定数である。
リアプノフ関数候補として次の第（７）式を考える。
Ｖ−（１／２＞・Ｓ２ ・・・・・・（７）
上記リアブノフ関敗Ｖは常に正で最小値が「０」であり
、もし、！く０であればリアブノフ関数■は最小値「０
」に収束する。また、これにより切換え面Ｓは常に収束
し、応答性がＳ−０の一定の応答関数によって決定され
る。
上記リアブノフ関敗Ｖは常に正で最小値が「０」であり
、もし、！く０であればリアブノフ関数■は最小値「０
」に収束する。また、これにより切換え面Ｓは常に収束
し、応答性がＳ−０の一定の応答関数によって決定され
る。
上記第（５）式より
＄−と＋（Ｃ＋Ｄ）＃＋Ｄ−Ｃ・ε ・・・（８）また
、第（１）式と第（４）式より Ｃ−θｒ−Ｔ／Ｊ ・・・・・・（９
）上記第（９）式に第（６）式を代入して整理すると、
Ａ −（９ｒ−ＪＯωｃ−Ａ／Ｊ−ＪＯωｃ−Ｃ・ε／
Ｊ−Ｔ１／Ｊ・・・・・・（１０） 上記第（１０）式を第（８）式に代入し整理すると、５
−（Ｃ＋Ｄ−ωｃ−ＪＯ／Ｊ）・乙＋（Ｄ−Ｃ−ＪＯ・
ωｃ −Ｃ／Ｊ ）・ε−ＴＩ／Ｊ＋θｒ
・・・・・・（１１）上記第（５）式を乙について解
くと、 Ａ＝Ｓ−Ｃ・ ε−Ｄ” ｆ （ａ＋ｃ ・ ε）
・・・・・・ く１２）上記第（１２
）式を第（１１）式に代入し整理すると、＄−（Ｃ＋Ｄ
−ωｃ−ＪＯ／Ｊ）・Ｓ −４０２・ε＋（（） −Ｃ＋（）２−ωＣ−ＤＪＯ／
Ｊ）−ｆ＜Ａ＋Ｃ−ε）＋ＴＩ／Ｊ−θｒ］ ・（１
３）第（７）式を微分すると、 ｖ＝ｓ−８・・・・・・（１４） 第（１４）式の＄に第（１３）式を代入するとＶ＝（Ｃ
＋Ｄ−ωｃ−ＪＯ／Ｊ）・Ｓ２−［Ｃ２・ε＋（Ｄ −
Ｃ＋Ｄ２−ωｃ−ＤＪＯ／Ｊ）−ｆ（＃十Ｇ・ε）＋Ｔ
１／Ｊ−θｒ］ −８・（１５）そこで、定数ωＣを第
（１６）式に示すように決定する。
、第（１）式と第（４）式より Ｃ−θｒ−Ｔ／Ｊ ・・・・・・（９
）上記第（９）式に第（６）式を代入して整理すると、
Ａ −（９ｒ−ＪＯωｃ−Ａ／Ｊ−ＪＯωｃ−Ｃ・ε／
Ｊ−Ｔ１／Ｊ・・・・・・（１０） 上記第（１０）式を第（８）式に代入し整理すると、５
−（Ｃ＋Ｄ−ωｃ−ＪＯ／Ｊ）・乙＋（Ｄ−Ｃ−ＪＯ・
ωｃ −Ｃ／Ｊ ）・ε−ＴＩ／Ｊ＋θｒ
・・・・・・（１１）上記第（５）式を乙について解
くと、 Ａ＝Ｓ−Ｃ・ ε−Ｄ” ｆ （ａ＋ｃ ・ ε）
・・・・・・ く１２）上記第（１２
）式を第（１１）式に代入し整理すると、＄−（Ｃ＋Ｄ
−ωｃ−ＪＯ／Ｊ）・Ｓ −４０２・ε＋（（） −Ｃ＋（）２−ωＣ−ＤＪＯ／
Ｊ）−ｆ＜Ａ＋Ｃ−ε）＋ＴＩ／Ｊ−θｒ］ ・（１
３）第（７）式を微分すると、 ｖ＝ｓ−８・・・・・・（１４） 第（１４）式の＄に第（１３）式を代入するとＶ＝（Ｃ
＋Ｄ−ωｃ−ＪＯ／Ｊ）・Ｓ２−［Ｃ２・ε＋（Ｄ −
Ｃ＋Ｄ２−ωｃ−ＤＪＯ／Ｊ）−ｆ（＃十Ｇ・ε）＋Ｔ
１／Ｊ−θｒ］ −８・（１５）そこで、定数ωＣを第
（１６）式に示すように決定する。
ωｃ＝ （Ｃ＋Ｄ） −、ｌａｘ ／ＪＯ−・−・−（
１６）なお、Ｊ ＩＩａＸは制御対象において想定され
る最大イナーシャである。
１６）なお、Ｊ ＩＩａＸは制御対象において想定され
る最大イナーシャである。
第（１６）式に示すように定数ωＣを決定すると、第（
１５）式の右辺第１項は、 （Ｃ＋Ｄ−ωｃ −ＪＯ／Ｊ ）・Ｓ２＝ （Ｃ＋Ｄ
−（Ｃ（−Ｄ） ・Ｊｍａｘ／Ｊ） ・Ｓ２＜ ０・・
・・・・（１７） となるＬＩｎ＋ａｘ／Ｊ ＞ １であるから）。
１５）式の右辺第１項は、 （Ｃ＋Ｄ−ωｃ −ＪＯ／Ｊ ）・Ｓ２＝ （Ｃ＋Ｄ
−（Ｃ（−Ｄ） ・Ｊｍａｘ／Ｊ） ・Ｓ２＜ ０・・
・・・・（１７） となるＬＩｎ＋ａｘ／Ｊ ＞ １であるから）。
故に、リアプノフ関数Ｖの微分Ｍを常に９〈０とするに
は、第（１５〉式より、第（１８）式が成立するように
切換え人力Ｔ１を決定すればよい。
は、第（１５〉式より、第（１８）式が成立するように
切換え人力Ｔ１を決定すればよい。
−［Ｃ２・ε＋（Ｄ−Ｃ＋Ｄ２−ωｃ−Ｄ−ＪＯ／Ｊ）
−ｆ（ａ＋Ｃ−ε）＋Ｔ１／Ｊ−θｒ］ ・Ｓ ＜ ０
−（１８）そこで、切換え人力Ｔ１をεの関数に１（ε
）とｆ （／；＋Ｃ・ε）の関数に２ ＜ｆ （ｊ−＋
Ｃ・ε））及び加速度フィードフォアードθｒの関数
に３（Ｑｒ）に分け、第（１９）式のとおりとする。
−ｆ（ａ＋Ｃ−ε）＋Ｔ１／Ｊ−θｒ］ ・Ｓ ＜ ０
−（１８）そこで、切換え人力Ｔ１をεの関数に１（ε
）とｆ （／；＋Ｃ・ε）の関数に２ ＜ｆ （ｊ−＋
Ｃ・ε））及び加速度フィードフォアードθｒの関数
に３（Ｑｒ）に分け、第（１９）式のとおりとする。
Ｔ１ ＝ Ｋｌ （５）＋に２ （ｆ （ａ＋ｃ−ε）
）＋に３ （Ｑｒ）・・・・・・（１９） 上記第（１８）式が成立するには、 （ｉ） Ｓ ≧０のとき ＴＩ ＝ Ｋｌ （ε） 十に２ ＜ｆ （／、＋Ｃ
−ε））＋に３ （６ｒ）〉 −Ｃ２・Ｊ・ε−［Ｊ
＜Ｄ−Ｃ＋Ｄ２ ） −ωｃ−Ｄ−ＪＯ］・／（Ｑ
＋Ｃ−ε）＋Ｊ４ｒ −・・−＜２０）であ
ればよいので、 （イ） Ｋ１（ε）に関して ε≧０のとき Ｋｌ（ε）＝−Ｃ−ＪＯ・ε ・・・・・・（２
１）ε〈Ｏのとき Ｋｌ（ε）＝−Ｃ−Ｊｍａｘ−ε ・・−・−・（
２２）（ロ） Ｋ２ ＜ｆ （ａ＋Ｃ・ε））に関し
てｆ（６十Ｃ・ε）≧Ｏのとき に２（ｆ（Ａ＋Ｃ・ε） ） ＝−［ＪＯ（Ｄ−Ｃ＋０
２） −ＪＯ・ωＣ−Ｄ］ ・・・・・・（２３
）ｆ（６十Ｃ・ε＞＜０のとき に２＜ｆ（Ａ＋Ｃ−ε））＝ −［Ｊｍａｘ −（Ｄ−
Ｃ−１−Ｃ２） −ＪＯ・ωＣ−Ｄ］ ・・・・
・・（２４）（ハ） Ｋ３（Ｑｒ）に関して（加速度フ
ィードフオアードに関して） ４ｒ≧Ｏのとき に３（Ｑｒ）＝Ｊｍａｘ−θｒ −・・−（
２ｂ）Ｑｒ＜Ｑのとき に３（Ｑｒ）＝ＪＯ−θｒ −・・・（２
Ｇ）（ｉｉ）Ｓ＜Ｏのとき ＴＩ ＝ Ｋ１ （ε）＋に２ （ｆ （Ａ＋Ｃ・ε
））〈−Ｃ２・Ｊ・ε−［Ｊ （Ｃ−Ｄ＋０２）−ＪＯ
−ωｃ−Ｄ］ −ｆ （ａ＋ｃ・５）＋Ｊθｒ −
（２７＞であればよいので、 （イ） Ｋ１（ε）に関して ε≧０のとき Ｋｌ（ε） −−Ｃ’ＪＩＩｌａＸ −１： −
・−・・−（２ｇ）さく０のとき Ｋｌ（ε）＝−Ｃ”・ＪＯ・ε ・・・・・・（２
９）（ロ） Ｋ２＜ｆ（き＋Ｃ・ε））に関してｆ
（Ａ＋Ｃ・ε）≧ ００とき に２ ＜ｆ （ａ＋ｃ・ε））＝ −［Ｊｍａｘ −（
Ｄ−Ｃ＋［）２） −ＪＯ・ωＣ−Ｄ］ ・・
・（３０）ｆ ＜Ａ＋Ｃ・ε）＜Ｏの とき に２ ＜ｆ （Ａ＋Ｃ・ε））−−［ＪＯ・（Ｄ−Ｃ＋
Ｄ２） −ＪＯ・ωｃ−Ｑコ ・・・
（３１）（ハ） Ｋ３（Ｑｒ）に関して（加速度フイー
ドフォアードに関して） Ｊｒ ≧Ｏのとき に３（６ｒ）＝ＪＯθｒ ・・・・・−
（３２）ｅｒ＜Ｑのとき に３ （ｅｒ＞＝Ｊｍａｘ −ｏｒ −−−−−
−（３３）とすれば、リアブノフ関数Ｖの微分Ｍは常に
！〈０となり、切換え面に収束し制御系は安定する。
）＋に３ （Ｑｒ）・・・・・・（１９） 上記第（１８）式が成立するには、 （ｉ） Ｓ ≧０のとき ＴＩ ＝ Ｋｌ （ε） 十に２ ＜ｆ （／、＋Ｃ
−ε））＋に３ （６ｒ）〉 −Ｃ２・Ｊ・ε−［Ｊ
＜Ｄ−Ｃ＋Ｄ２ ） −ωｃ−Ｄ−ＪＯ］・／（Ｑ
＋Ｃ−ε）＋Ｊ４ｒ −・・−＜２０）であ
ればよいので、 （イ） Ｋ１（ε）に関して ε≧０のとき Ｋｌ（ε）＝−Ｃ−ＪＯ・ε ・・・・・・（２
１）ε〈Ｏのとき Ｋｌ（ε）＝−Ｃ−Ｊｍａｘ−ε ・・−・−・（
２２）（ロ） Ｋ２ ＜ｆ （ａ＋Ｃ・ε））に関し
てｆ（６十Ｃ・ε）≧Ｏのとき に２（ｆ（Ａ＋Ｃ・ε） ） ＝−［ＪＯ（Ｄ−Ｃ＋０
２） −ＪＯ・ωＣ−Ｄ］ ・・・・・・（２３
）ｆ（６十Ｃ・ε＞＜０のとき に２＜ｆ（Ａ＋Ｃ−ε））＝ −［Ｊｍａｘ −（Ｄ−
Ｃ−１−Ｃ２） −ＪＯ・ωＣ−Ｄ］ ・・・・
・・（２４）（ハ） Ｋ３（Ｑｒ）に関して（加速度フ
ィードフオアードに関して） ４ｒ≧Ｏのとき に３（Ｑｒ）＝Ｊｍａｘ−θｒ −・・−（
２ｂ）Ｑｒ＜Ｑのとき に３（Ｑｒ）＝ＪＯ−θｒ −・・・（２
Ｇ）（ｉｉ）Ｓ＜Ｏのとき ＴＩ ＝ Ｋ１ （ε）＋に２ （ｆ （Ａ＋Ｃ・ε
））〈−Ｃ２・Ｊ・ε−［Ｊ （Ｃ−Ｄ＋０２）−ＪＯ
−ωｃ−Ｄ］ −ｆ （ａ＋ｃ・５）＋Ｊθｒ −
（２７＞であればよいので、 （イ） Ｋ１（ε）に関して ε≧０のとき Ｋｌ（ε） −−Ｃ’ＪＩＩｌａＸ −１： −
・−・・−（２ｇ）さく０のとき Ｋｌ（ε）＝−Ｃ”・ＪＯ・ε ・・・・・・（２
９）（ロ） Ｋ２＜ｆ（き＋Ｃ・ε））に関してｆ
（Ａ＋Ｃ・ε）≧ ００とき に２ ＜ｆ （ａ＋ｃ・ε））＝ −［Ｊｍａｘ −（
Ｄ−Ｃ＋［）２） −ＪＯ・ωＣ−Ｄ］ ・・
・（３０）ｆ ＜Ａ＋Ｃ・ε）＜Ｏの とき に２ ＜ｆ （Ａ＋Ｃ・ε））−−［ＪＯ・（Ｄ−Ｃ＋
Ｄ２） −ＪＯ・ωｃ−Ｑコ ・・・
（３１）（ハ） Ｋ３（Ｑｒ）に関して（加速度フイー
ドフォアードに関して） Ｊｒ ≧Ｏのとき に３（６ｒ）＝ＪＯθｒ ・・・・・−
（３２）ｅｒ＜Ｑのとき に３ （ｅｒ＞＝Ｊｍａｘ −ｏｒ −−−−−
−（３３）とすれば、リアブノフ関数Ｖの微分Ｍは常に
！〈０となり、切換え面に収束し制御系は安定する。
第２図は本発明をロボット制御に適用した一実施例の制
御系のブロック図である。第２図中、１は、ロボット５
の各軸への移動指令を分配する数値制御装置等のホスト
コンピュータ（以下、ホストＣＰＵという）、２はホス
トＣＰＵから書込まれた各軸の移動指令をデジタルサー
ボ回路３のプロセッサへ受は渡す共有メモリである。ま
た、３はデジタルシグナルプロセッサ等で構成されるデ
ジタルサーボ回路であり、ロボット５の各軸のサーボモ
ータの位置、速度、電流のフィードバック制御を行うも
のである。４は、ロボット５における各サーボモータの
駆動電流のフィードバック値。
御系のブロック図である。第２図中、１は、ロボット５
の各軸への移動指令を分配する数値制御装置等のホスト
コンピュータ（以下、ホストＣＰＵという）、２はホス
トＣＰＵから書込まれた各軸の移動指令をデジタルサー
ボ回路３のプロセッサへ受は渡す共有メモリである。ま
た、３はデジタルシグナルプロセッサ等で構成されるデ
ジタルサーボ回路であり、ロボット５の各軸のサーボモ
ータの位置、速度、電流のフィードバック制御を行うも
のである。４は、ロボット５における各サーボモータの
駆動電流のフィードバック値。
移動ωθとしてのフィードバックパルスが書込まれる帰
還信号レジスタである。
還信号レジスタである。
第１図（ａ）、（ｂ）は本実施例において、上記デジタ
ルサーボ回路のプロセッサが実行する動作処理フローチ
ャートであり、該プロセッサは所定周期（移動指令の分
配周期）毎、第１図（ａ）。
ルサーボ回路のプロセッサが実行する動作処理フローチ
ャートであり、該プロセッサは所定周期（移動指令の分
配周期）毎、第１図（ａ）。
（ｂ）の処理を実行する。
まず、共有メモリ２及び帰還信号レジスタ４より位置の
指令値θｒ、フィードバックパルス量θを読取（ステッ
プ１００） 、従来と同様に位置偏差ε（−θｒ−θ）
及び速度偏差ｔを算出しくステップ１０１）、第（５）
式の演算を行って切換え面Ｓの値を計篩する（ステップ
１０２）。
指令値θｒ、フィードバックパルス量θを読取（ステッ
プ１００） 、従来と同様に位置偏差ε（−θｒ−θ）
及び速度偏差ｔを算出しくステップ１０１）、第（５）
式の演算を行って切換え面Ｓの値を計篩する（ステップ
１０２）。
なお、上迷した定数Ｃ１Ｄ及び予想されるイナーシャの
最大値Ｊｍａｘ、最小１ｉｎＪｏ 、及び、これらり、
イナーシャＪｍａｘ、ＪＯで決まる定数ωＣの値は、予
めデジタルサーボ回路３中のメモリ内に設定されている
。または、プログラム化されている。
最大値Ｊｍａｘ、最小１ｉｎＪｏ 、及び、これらり、
イナーシャＪｍａｘ、ＪＯで決まる定数ωＣの値は、予
めデジタルサーボ回路３中のメモリ内に設定されている
。または、プログラム化されている。
デジタルサーボ回路３のプロセッサはステップ１０２で
算出した切換え面Ｓの値がｒＯＪ以上が否か判断しくス
テップ１０３）、Ｓ≧０ならば、次に位置偏差εがｒＯ
Ｊ以上か否か判断しくステップ１０４）、Ｓ≧０ならば
、第（２１）式の演算を行って切換え人力Ｔ１の位置偏
差εの関数部に１（ε）の値をレジスタＲ１に格納する
（ステップ１０５）。また、ステップ１０４でε〈０で
あれば、第（２２）式の演算を行ってレジスタＲ１に格
納する（ステップ１０６）。
算出した切換え面Ｓの値がｒＯＪ以上が否か判断しくス
テップ１０３）、Ｓ≧０ならば、次に位置偏差εがｒＯ
Ｊ以上か否か判断しくステップ１０４）、Ｓ≧０ならば
、第（２１）式の演算を行って切換え人力Ｔ１の位置偏
差εの関数部に１（ε）の値をレジスタＲ１に格納する
（ステップ１０５）。また、ステップ１０４でε〈０で
あれば、第（２２）式の演算を行ってレジスタＲ１に格
納する（ステップ１０６）。
次に、ｆ ＜乙＋Ｃ・ε）の演算を行って、この値ｆ
（１，＋Ｃ・ε）が「０」以上か否か判断しくステップ
１０７）、０以上であれば、第り２３）式の演算を行っ
て切換え人力Ｔ１のｆ （Ａ＋Ｃ・ε）の関数部に２
（ｆ （／ｓ＋ｃ・ε））の値をレジスタＲ２に格納す
る（ステップ１０８）。また、ｆ ＜Ａ＋Ｃ・ε）〈０
であれば、第（２４）式の演算を行ってレジスタＲ２に
格納する（ステップ１０９）。
（１，＋Ｃ・ε）が「０」以上か否か判断しくステップ
１０７）、０以上であれば、第り２３）式の演算を行っ
て切換え人力Ｔ１のｆ （Ａ＋Ｃ・ε）の関数部に２
（ｆ （／ｓ＋ｃ・ε））の値をレジスタＲ２に格納す
る（ステップ１０８）。また、ｆ ＜Ａ＋Ｃ・ε）〈０
であれば、第（２４）式の演算を行ってレジスタＲ２に
格納する（ステップ１０９）。
次に、ｅｒの値を計算しく前周期の位置の指令θｒと分
周期の位置の指令θｒとの差によってｅｒが求められ、
前周期で求められたｏｒと分周期で求められたｏｒの差
によって（９ｒの値は求められる）、該値５ｒが「０」
以上か否か判断しくステップ１１０）、ｒＯＪ以上なら
ば第（２５）式の′ＩＡｍを行ってレジスタＲ３に格納
する（ステップ１１１）。また１、９ｒの値が負であれ
ば第（２６）式の演算を行ってレジスタＲ３に格納する
（ステップ１１２）。
周期の位置の指令θｒとの差によってｅｒが求められ、
前周期で求められたｏｒと分周期で求められたｏｒの差
によって（９ｒの値は求められる）、該値５ｒが「０」
以上か否か判断しくステップ１１０）、ｒＯＪ以上なら
ば第（２５）式の′ＩＡｍを行ってレジスタＲ３に格納
する（ステップ１１１）。また１、９ｒの値が負であれ
ば第（２６）式の演算を行ってレジスタＲ３に格納する
（ステップ１１２）。
そして、レジスタＲ１，Ｒ２，Ｒ３に格納された値を加
算し、切換え人力Ｔ１の値を求め〈ステップ１２２＞、
次に第（６）式の演算を行ってトルク指令値Ｔを算出し
くステップ１２３）、このトルク指令値Ｔを電流補償ル
ープ処理へ受は渡す（ステップ１２４）。デジタルサー
ボ回路３のプロセッサは、このトルク指令値及び電流フ
ィードバック値によって従来と同様に電流補償ループ処
理を行ってロボットの各軸のサーボモータへ駆動電流を
流し、サーボモータを駆動する。
算し、切換え人力Ｔ１の値を求め〈ステップ１２２＞、
次に第（６）式の演算を行ってトルク指令値Ｔを算出し
くステップ１２３）、このトルク指令値Ｔを電流補償ル
ープ処理へ受は渡す（ステップ１２４）。デジタルサー
ボ回路３のプロセッサは、このトルク指令値及び電流フ
ィードバック値によって従来と同様に電流補償ループ処
理を行ってロボットの各軸のサーボモータへ駆動電流を
流し、サーボモータを駆動する。
一方、ステップ１０３で切換え面Ｓの値が負と判断され
ると、プロセッサは位置偏差εがｒＯＪ以上か否か判断
しくステップ１１３）、ε≧Ｏと判断されると、第（２
８）式の演算を行ってレジスタＲ１に格納しくステップ
１１４）、ε〈０と判断されると第（２９）式の演算を
行ってレジスタＲ１に格納する（ステップ１１５〉。
ると、プロセッサは位置偏差εがｒＯＪ以上か否か判断
しくステップ１１３）、ε≧Ｏと判断されると、第（２
８）式の演算を行ってレジスタＲ１に格納しくステップ
１１４）、ε〈０と判断されると第（２９）式の演算を
行ってレジスタＲ１に格納する（ステップ１１５〉。
次に、ｆ （ａ＋ｃ・ε）の値を求め、この値が「０」
以上であれば第（３０）式の演樟を行ってレジスタＲ２
に格納しくステップ１１６．１１７）、負であれば第（
３１）式の実線を行ってレジスタＲ２に格納する（ステ
ップ１１８）。次に、ｏｒが「０」以上か否か判断しく
ステップ１１９）、θｒ≧０ならば第（３２〉式の演算
を行ってレジスタＲ３に格納し、ｏｒ＜Ｑならば第（３
３）式の演樟を行ってレジスタＲ３に格納する（ステッ
プ１２０．１２１）。そして、前述同様、レジスタＲ１
，Ｒ２，Ｒ３の値を加算し、切換え人力Ｔ１の値を求め
（ステップ１２２）、第（６）式の演算を行ってトルク
指令値下を求める（ステップ１２３）。そして、このト
ルク指令値Ｔを電流補償ループへ渡しくステップ１２４
）、電流制御を実行することとなる。
以上であれば第（３０）式の演樟を行ってレジスタＲ２
に格納しくステップ１１６．１１７）、負であれば第（
３１）式の実線を行ってレジスタＲ２に格納する（ステ
ップ１１８）。次に、ｏｒが「０」以上か否か判断しく
ステップ１１９）、θｒ≧０ならば第（３２〉式の演算
を行ってレジスタＲ３に格納し、ｏｒ＜Ｑならば第（３
３）式の演樟を行ってレジスタＲ３に格納する（ステッ
プ１２０．１２１）。そして、前述同様、レジスタＲ１
，Ｒ２，Ｒ３の値を加算し、切換え人力Ｔ１の値を求め
（ステップ１２２）、第（６）式の演算を行ってトルク
指令値下を求める（ステップ１２３）。そして、このト
ルク指令値Ｔを電流補償ループへ渡しくステップ１２４
）、電流制御を実行することとなる。
発明の効果
本発明は、スライディングモードを適用しフィードフォ
アード制御を行うようにしたから、イナーシャ等のパラ
メータの変動があっても、サーボ系は安定に収束し、オ
ーバーシュートのない、かつ、遅れのないサーボ系を得
ることができる。その結果、本発明を適用したサーボ制
御によるロボット等はサイクルタイムが速く軌跡粘度の
よいものが得られる。
アード制御を行うようにしたから、イナーシャ等のパラ
メータの変動があっても、サーボ系は安定に収束し、オ
ーバーシュートのない、かつ、遅れのないサーボ系を得
ることができる。その結果、本発明を適用したサーボ制
御によるロボット等はサイクルタイムが速く軌跡粘度の
よいものが得られる。
第１図（ａ、）、（ｂ）は本発明の一実施例における動
作処理フローチャート、第２図は本発明を適用した一実
施例のロボット制御系のブロック図、第３図はフィード
フォアード制御を行う位置、速度ループ制御系のブロッ
ク線図である。 ｏｒ・・・位置指令値、θ・・・現在位置、ε・・・位
置偏差、υ・・・実速度、Ｔ・・・トルク指令値。 Ｍ ２ 口 第 ３ 口
作処理フローチャート、第２図は本発明を適用した一実
施例のロボット制御系のブロック図、第３図はフィード
フォアード制御を行う位置、速度ループ制御系のブロッ
ク線図である。 ｏｒ・・・位置指令値、θ・・・現在位置、ε・・・位
置偏差、υ・・・実速度、Ｔ・・・トルク指令値。 Ｍ ２ 口 第 ３ 口
Claims (1)
- サーボモータの制御において、スライディングモード制
御を行うことにより、イナーシャ変動に応じてトルク指
令値を変え、適応させ、速度及び加速度のフィードフォ
アード制御を行うようにした速度，加速度のフィードフ
ォアードを含むスライディングモード制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11751889A JPH02297611A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 速度・加速度のフィードフォアードを含むスライディングモード制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11751889A JPH02297611A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 速度・加速度のフィードフォアードを含むスライディングモード制御方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02297611A true JPH02297611A (ja) | 1990-12-10 |
Family
ID=14713754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11751889A Pending JPH02297611A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 速度・加速度のフィードフォアードを含むスライディングモード制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02297611A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992021078A1 (fr) * | 1991-05-17 | 1992-11-26 | Fanuc Ltd | Procede de commande d'un servomoteur |
| JPH0561552A (ja) * | 1991-09-04 | 1993-03-12 | Hitachi Zosen Corp | サーボモータのフイードフオワード制御方式 |
| WO1997046924A1 (de) * | 1996-06-05 | 1997-12-11 | Krauss-Maffei Ag | Regeleinrichtung und -verfahren für motoren |
| CN103279128A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-09-04 | 西北工业大学 | 用于双余度无刷直流电动舵机的滑模控制方法和驱动装置 |
| JP2017102883A (ja) * | 2015-11-19 | 2017-06-08 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体 |
| CN113043280A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-06-29 | 南京邮电大学 | 一种处理dos攻击下的遥操作系统的控制方法 |
| CN117086874A (zh) * | 2023-08-31 | 2023-11-21 | 华中科技大学 | 一种柔性腕关节的精确姿态控制方法及系统 |
-
1989
- 1989-05-12 JP JP11751889A patent/JPH02297611A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992021078A1 (fr) * | 1991-05-17 | 1992-11-26 | Fanuc Ltd | Procede de commande d'un servomoteur |
| US5384525A (en) * | 1991-05-17 | 1995-01-24 | Fanuc Ltd. | Method of controlling a servomotor |
| JPH0561552A (ja) * | 1991-09-04 | 1993-03-12 | Hitachi Zosen Corp | サーボモータのフイードフオワード制御方式 |
| WO1997046924A1 (de) * | 1996-06-05 | 1997-12-11 | Krauss-Maffei Ag | Regeleinrichtung und -verfahren für motoren |
| US6118245A (en) * | 1996-06-05 | 2000-09-12 | Siemens Linear Motor Systems Gmbh & Co. Kg | Control device and control process for motors |
| CN103279128A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-09-04 | 西北工业大学 | 用于双余度无刷直流电动舵机的滑模控制方法和驱动装置 |
| JP2017102883A (ja) * | 2015-11-19 | 2017-06-08 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体 |
| CN113043280A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-06-29 | 南京邮电大学 | 一种处理dos攻击下的遥操作系统的控制方法 |
| CN117086874A (zh) * | 2023-08-31 | 2023-11-21 | 华中科技大学 | 一种柔性腕关节的精确姿态控制方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR970003874B1 (ko) | 피드 포워드 보상기능을 갖춘 슬라이딩 모드 제어방법 | |
| JPH03118618A (ja) | 制振効果を持つスライディングモード制御による制御方式 | |
| KR970002258B1 (ko) | 서보모터의 제어방법 | |
| CN105773623B (zh) | 基于预测型间接迭代学习的scara机器人轨迹跟踪控制方法 | |
| JPH0740204B2 (ja) | 多自由度非線形機械システムの制御装置 | |
| JPH0549284A (ja) | 同期形交流サーボモータの速度制御方法 | |
| JPS62126883A (ja) | 速度制御方式 | |
| JPH05118302A (ja) | サーボモータの制御装置 | |
| JPH03289385A (ja) | モータ制御のゲイン調整方法 | |
| de Queiroz et al. | Adaptive control of robot manipulators with controller/update law modularity | |
| JPH02297603A (ja) | スライディングモードと外乱推定オブザーバを併用したサーボ制御方式 | |
| JP2733881B2 (ja) | Ｐｉ制御ループをベースにした適応スライディングモード制御方式 | |
| JPH02297612A (ja) | 積分性を持ったスライディングモード制御方式 | |
| JP2003044102A (ja) | 学習制御方法 | |
| JPH04362710A (ja) | サーボモータの最適加減速制御方式 | |
| JPH08202405A (ja) | ロバスト適応制御方法 | |
| JP4300384B2 (ja) | 位置決めサーボコントローラ | |
| Lucibello et al. | Cyclic control of a two-link flexible arm | |
| JPH10177402A (ja) | 単純適応制御装置 | |
| Getz et al. | Joint-space tracking of workspace trajectories in continuous time | |
| RU2027583C1 (ru) | Система управления манипуляционным роботом | |
| JPH01185705A (ja) | サーボシステム | |
| JPH05257537A (ja) | 適応的ｐｉ制御方式 | |
| JP4706603B2 (ja) | フィードバック制御方法 | |
| JPH0217513A (ja) | 位置決め制御方式 |