JPH0256008A - 位置決め制御装置 - Google Patents
位置決め制御装置Info
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- JPH0256008A JPH0256008A JP63207722A JP20772288A JPH0256008A JP H0256008 A JPH0256008 A JP H0256008A JP 63207722 A JP63207722 A JP 63207722A JP 20772288 A JP20772288 A JP 20772288A JP H0256008 A JPH0256008 A JP H0256008A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control system
- input
- target value
- positioning
- speed
- 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
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1445—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Feedback Control In General (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Ｊ
この発明は位置決め制御装置、特に高速高精度な位置決
め制御装置に関するものである。
め制御装置に関するものである。
ｆＪ５図は、磁気ディスク装置のヘッド位置決め制御装
置として、従来から一般的に用いられている「速度制御
と位置制御を切り替える方式の位置決め制御装置」であ
る。この方式は高速高精度な位置決め装置の代表的な方
式例であり、参考文献としては、ｌ ） Ｒ，Ｋ、 Ｏ
ｓｗａｌｄ、 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ＤｉｓｋＨｅ
ａｄ−Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ５ｅｒｖｏ 、 Ｉ
Ｂ Ｍ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＲｅ５ｅａｒｃｈ ａｎ
ｄ Ｄｅｖｅｌｏｑｍｅｎｔ、 ｖｏｌ、 １８． Ｎ
ｏ、 ６． Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９７４．２ ） Ｒ
，Ｋ、 Ｏｓｗａｌｄ、 Ｈｅａｄ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｉｎｇＳｅｒｖｏ Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｉ
Ｂ Ｍ ３３４４／３３５Ｑ ＤｉｓｋＦｉｌｅｓ
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ
ＭＡＧＮＥＴＩＣ５，Ｖｏｌ、ＭＡＧ−１４，Ｎｏ、
４． Ｊｕｌｙ １９７８−３）高波らの３．２ギガバ
イト集合型磁気ディスク装置用周辺回路１日本電信電話
公社研究所実用化報告第３１巻、第１号（１９８２）な
どがある。以下、全ての説明において、目標値は目標値
信号を表わすこととする。図において（１）は制御対象
であるモータおよびモータと一体化されたアクセスヘッ
ド−１２）は位置目標値、ここでの位置とはアクセスヘ
ッドの位置を意味しており、速度とはアクセスヘッドの
速度を意味している。（３）は上記制御対象（１）の速
度検出器−（４）は速度信号、（５）は積分器、（６）
は位置信号−（７）は上記位置目標値（２）と位置信号
（６）との差である位置偏差、（８）は速度基準曲線と
呼ばれ、制御対象（１）を最大加速し、一定減速度で減
速する場合の速度−位置曲線のことであり−（９）は、
位置偏差（７）に対して速度基準曲線（８）より得られ
る速度目標値、（ＩＧは速度目標値（９）と速度信号（
４）との差である速度偏差、（ＩＤは速度制御と位置制
御を切り替えるスイッチ、α２は偏差を周波数的に増幅
、減衰する補償器、（１３は上記制御対象（１）の制御
入力、（１４は上記制御対象（１）の位置検出器、（１
５１は位置信号、（ＩＱは上記位置目標値（２）と位置
信号（１９との差である位置偏差である。従来の位置決
め制御装置は、特に磁気ディスク装置用アクセスヘッド
の位置決め制御装置に限らず、上記のように構成される
。従来の位置決め制御系の構成は、高速度な出力応答を
得るための速度制御系と、高精度な位置決めを行うため
の位置制御系の二つからなる。これらの制御系を並列に
配置し、速度制御系から位置制御系にスイッチで切り替
えることで高速高精度な位置決め制御を行っている。
置として、従来から一般的に用いられている「速度制御
と位置制御を切り替える方式の位置決め制御装置」であ
る。この方式は高速高精度な位置決め装置の代表的な方
式例であり、参考文献としては、ｌ ） Ｒ，Ｋ、 Ｏ
ｓｗａｌｄ、 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ＤｉｓｋＨｅ
ａｄ−Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ５ｅｒｖｏ 、 Ｉ
Ｂ Ｍ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＲｅ５ｅａｒｃｈ ａｎ
ｄ Ｄｅｖｅｌｏｑｍｅｎｔ、 ｖｏｌ、 １８． Ｎ
ｏ、 ６． Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９７４．２ ） Ｒ
，Ｋ、 Ｏｓｗａｌｄ、 Ｈｅａｄ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ
ｉｎｇＳｅｒｖｏ Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｏｒ Ｔｈｅ Ｉ
Ｂ Ｍ ３３４４／３３５Ｑ ＤｉｓｋＦｉｌｅｓ
ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ
ＭＡＧＮＥＴＩＣ５，Ｖｏｌ、ＭＡＧ−１４，Ｎｏ、
４． Ｊｕｌｙ １９７８−３）高波らの３．２ギガバ
イト集合型磁気ディスク装置用周辺回路１日本電信電話
公社研究所実用化報告第３１巻、第１号（１９８２）な
どがある。以下、全ての説明において、目標値は目標値
信号を表わすこととする。図において（１）は制御対象
であるモータおよびモータと一体化されたアクセスヘッ
ド−１２）は位置目標値、ここでの位置とはアクセスヘ
ッドの位置を意味しており、速度とはアクセスヘッドの
速度を意味している。（３）は上記制御対象（１）の速
度検出器−（４）は速度信号、（５）は積分器、（６）
は位置信号−（７）は上記位置目標値（２）と位置信号
（６）との差である位置偏差、（８）は速度基準曲線と
呼ばれ、制御対象（１）を最大加速し、一定減速度で減
速する場合の速度−位置曲線のことであり−（９）は、
位置偏差（７）に対して速度基準曲線（８）より得られ
る速度目標値、（ＩＧは速度目標値（９）と速度信号（
４）との差である速度偏差、（ＩＤは速度制御と位置制
御を切り替えるスイッチ、α２は偏差を周波数的に増幅
、減衰する補償器、（１３は上記制御対象（１）の制御
入力、（１４は上記制御対象（１）の位置検出器、（１
５１は位置信号、（ＩＱは上記位置目標値（２）と位置
信号（１９との差である位置偏差である。従来の位置決
め制御装置は、特に磁気ディスク装置用アクセスヘッド
の位置決め制御装置に限らず、上記のように構成される
。従来の位置決め制御系の構成は、高速度な出力応答を
得るための速度制御系と、高精度な位置決めを行うため
の位置制御系の二つからなる。これらの制御系を並列に
配置し、速度制御系から位置制御系にスイッチで切り替
えることで高速高精度な位置決め制御を行っている。
次にこれら二つの制御系の動作についてそれぞれ説明す
る。速度制御系は制御対象（１）から速度検出器（３）
を用いて速度信号（４）を検出し、速度目標値（９）と
の速度偏差ｑＯ１を補償器（１２を介してフィードバッ
ク補償し一制御入力（１３１を発生することにより、速
度信号（４）を速度目標値（９）に一致させる制御系で
ある。
る。速度制御系は制御対象（１）から速度検出器（３）
を用いて速度信号（４）を検出し、速度目標値（９）と
の速度偏差ｑＯ１を補償器（１２を介してフィードバッ
ク補償し一制御入力（１３１を発生することにより、速
度信号（４）を速度目標値（９）に一致させる制御系で
ある。
ところで通常、高速度な制御を行う場合によく問題にな
るのは、制御対象（１）の制御入力飽和である。フィー
ドバック補償のみの制御では、高速度な出力応答を得る
ため、瞬間的に過大な制御入力を必要とする。そこで、
制御入力制限がある中で高速度の制御を行うために、従
来例では速度目標値（９）に、第６図に示すような速度
基準曲線と呼ばれる２次曲線を用いて速度制御を行って
いる。この方法は、駆動アンプ等によって制限される電
流を飽和させて加速し、減速するときは前記電流の２／
３程度で一定減速するものである。この速度基準曲線は
、一定加速を行った場合の速度と移動距離の関係から以
下のように導出される。一定加速度ａで物体を加速した
場合の速度Ｖと時間ｔの関係式より、 ｖ−ａｔ （１１となる。ま
た、一定加速度ａで物体を加速した場合の移動距離Ｓと
時間ｔの関係式より一５＝ａｔ／２
ｉ２１となる。いま必要な移動距離Ｓと
は、位置目標（目標位置） ＸＴと現在位置Ｘの差であ
ることに用いて（１）式、（２）式より時間ｔを消去す
ると、速度基準曲線は（３）式となる。
るのは、制御対象（１）の制御入力飽和である。フィー
ドバック補償のみの制御では、高速度な出力応答を得る
ため、瞬間的に過大な制御入力を必要とする。そこで、
制御入力制限がある中で高速度の制御を行うために、従
来例では速度目標値（９）に、第６図に示すような速度
基準曲線と呼ばれる２次曲線を用いて速度制御を行って
いる。この方法は、駆動アンプ等によって制限される電
流を飽和させて加速し、減速するときは前記電流の２／
３程度で一定減速するものである。この速度基準曲線は
、一定加速を行った場合の速度と移動距離の関係から以
下のように導出される。一定加速度ａで物体を加速した
場合の速度Ｖと時間ｔの関係式より、 ｖ−ａｔ （１１となる。ま
た、一定加速度ａで物体を加速した場合の移動距離Ｓと
時間ｔの関係式より一５＝ａｔ／２
ｉ２１となる。いま必要な移動距離Ｓと
は、位置目標（目標位置） ＸＴと現在位置Ｘの差であ
ることに用いて（１）式、（２）式より時間ｔを消去す
ると、速度基準曲線は（３）式となる。
ｖ＝ （２＊ａ＊（ＸＴ−ｘ）） ” （３１
但し、ｘＴ：目標位置 Ｘ ：現在位置 ａ ：加速度 Ｖ ：速度 次に１位置制御系は制御対象（１）から位置検出器α滲
を用いることにより、位置信号ａ９を検出し、位置目標
（２）との位置偏差ｉ１ｍを補償器０２を介してフィー
ドバックし、制御入力（１３を発生することにより、位
置信号（１５１を位置目標値（２）に一致させる制御系
である。
但し、ｘＴ：目標位置 Ｘ ：現在位置 ａ ：加速度 Ｖ ：速度 次に１位置制御系は制御対象（１）から位置検出器α滲
を用いることにより、位置信号ａ９を検出し、位置目標
（２）との位置偏差ｉ１ｍを補償器０２を介してフィー
ドバックし、制御入力（１３を発生することにより、位
置信号（１５１を位置目標値（２）に一致させる制御系
である。
上記のように一従来の位置決め制御はできるだけ小さな
制御入力で高速高精度の位置決めを実現するため、高速
の移動と高精度の位置決めをそれぞれ別々の制御系で構
成している。この二つの制御系はスイッチａαで切り替
えるが、その切り替え条件セよび両制御系の特性は、切
り替え時の初期位置、初期速度による過渡応答をシミュ
レーションし、その過渡応答が許容されるように決める
必要がある。なお第６図においては、Ｘｅが切り替え位
置を現す。
制御入力で高速高精度の位置決めを実現するため、高速
の移動と高精度の位置決めをそれぞれ別々の制御系で構
成している。この二つの制御系はスイッチａαで切り替
えるが、その切り替え条件セよび両制御系の特性は、切
り替え時の初期位置、初期速度による過渡応答をシミュ
レーションし、その過渡応答が許容されるように決める
必要がある。なお第６図においては、Ｘｅが切り替え位
置を現す。
上記のような従来の位置決め制御装置では、高速高精度
な位置決め制御系を達成するため、高速の移動と高精度
の位置決めをそれぞれ速度制御系と位置制御系で実現し
、これらを切り替えて制御している。このような系では
、以下の三つの問題点がある。
な位置決め制御系を達成するため、高速の移動と高精度
の位置決めをそれぞれ速度制御系と位置制御系で実現し
、これらを切り替えて制御している。このような系では
、以下の三つの問題点がある。
１）従来の装置は基本的に二つの制御系を切り替えてい
るため、切り替え時の速度を完全に零にしない限り過渡
応答が生じ、整定時間が長くなる。
るため、切り替え時の速度を完全に零にしない限り過渡
応答が生じ、整定時間が長くなる。
２）制御系の切り替え点を過渡応答のシミュレーション
により試行錯誤的に決定しているため、設計が容易でな
い。
により試行錯誤的に決定しているため、設計が容易でな
い。
３）二つの制御系を切り替えるため、制御系が複雑とな
り１回路が高価である。
り１回路が高価である。
この発明およびこの発明の別の発明は、かがる問題点を
解決するためになされたもので、制御入力の制限がある
上で高速高精度な出方応答を持ち、かつ試行錯誤を必要
としないで、藺易な制御回路で高速高精度な位置決め制
御装置を実現することを目的とする。
解決するためになされたもので、制御入力の制限がある
上で高速高精度な出方応答を持ち、かつ試行錯誤を必要
としないで、藺易な制御回路で高速高精度な位置決め制
御装置を実現することを目的とする。
（１）この発明は制御対象、検出器−補償器、フィルタ
手段からなる位置決め制御系において、上記制御系をフ
ィードバック補償部分とフィードフォワード補償部分で
構成し、フィードバック補償部分は制御対象、検出器、
補償器２とがらなり、フィードフォワード補償部分は、
補償器工、補償器１とフィードバック補償部分を結合し
た部分の連動特性を持ったフィルタ手段、制御対象の動
特性を持ったフィルタ手段とからなり−またこの制御系
への入力目標値信号を、制御対象への希望の入力波形と
したものである。
手段からなる位置決め制御系において、上記制御系をフ
ィードバック補償部分とフィードフォワード補償部分で
構成し、フィードバック補償部分は制御対象、検出器、
補償器２とがらなり、フィードフォワード補償部分は、
補償器工、補償器１とフィードバック補償部分を結合し
た部分の連動特性を持ったフィルタ手段、制御対象の動
特性を持ったフィルタ手段とからなり−またこの制御系
への入力目標値信号を、制御対象への希望の入力波形と
したものである。
（２）この発明の別の発明は上記位置決め制御系におい
て、フィードフォワード補償部分をその一部または全部
を除き、この部分に、上記（１）の入力目標値が上記で
取り除いた部分を通過した後の波形をメモリに記憶して
入力した。
て、フィードフォワード補償部分をその一部または全部
を除き、この部分に、上記（１）の入力目標値が上記で
取り除いた部分を通過した後の波形をメモリに記憶して
入力した。
（３）この発明の別の発明は上記位置決め制御系におい
て、フィードフォワード補償部分の補償器１への入力と
、フィードバック補償部分への入力が、それぞれ連続関
数であるような入力目標値を用いたものである。
て、フィードフォワード補償部分の補償器１への入力と
、フィードバック補償部分への入力が、それぞれ連続関
数であるような入力目標値を用いたものである。
この発明は位置決め制御系において一高精度な位置決め
を行うためのフィードバック補償部分と面速度な出力応
答を行うためのフィードフォワード補償部分を構成し、
かつフィードバック補償による制御系の連動特性と制御
対象の特性を、フィードフォワード補償部分に持たせ１
位置の目標値から制御対象の出力までの伝達特性を１と
することによって、容易に希望の出力応答と希望の制御
入力波形を得ることができる。ざらに−この発明の別の
発明では上記位置決め制御系におりて、フィードフォワ
ード補償部分からその一部または全部を除き、入力目標
値が上記取り除いた部分を通過した後の波形をメモリ（
記憶素子）に記憶し。
を行うためのフィードバック補償部分と面速度な出力応
答を行うためのフィードフォワード補償部分を構成し、
かつフィードバック補償による制御系の連動特性と制御
対象の特性を、フィードフォワード補償部分に持たせ１
位置の目標値から制御対象の出力までの伝達特性を１と
することによって、容易に希望の出力応答と希望の制御
入力波形を得ることができる。ざらに−この発明の別の
発明では上記位置決め制御系におりて、フィードフォワ
ード補償部分からその一部または全部を除き、入力目標
値が上記取り除いた部分を通過した後の波形をメモリ（
記憶素子）に記憶し。
メモリから再生した信号をフィードフォワード補償部分
の残りの部分に制御系への入力することにより、容易に
上記位置決め制御系を実現することができる また。この発明の別の発明では一上記位置決め制御系に
おいてフィードフォワード補償部分の補償器への入力と
フィードバック補償部分への入力が、それぞれ時間的に
連続関数である入力目標値を用いることにより簡単な制
御系で過渡応答のない位置決めが実現できる。
の残りの部分に制御系への入力することにより、容易に
上記位置決め制御系を実現することができる また。この発明の別の発明では一上記位置決め制御系に
おいてフィードフォワード補償部分の補償器への入力と
フィードバック補償部分への入力が、それぞれ時間的に
連続関数である入力目標値を用いることにより簡単な制
御系で過渡応答のない位置決めが実現できる。
第１図は、この発明の位置決め制御装置の一実施例を示
すものであり、図において、ｆｉ＋は制御対象（アクチ
ュエータ）、１３は制御対象（１）への制御入力、ｕ９
は制御対象（１）の出力である位置信号、ａηは補償器
２であり、上記の制御対象（１）と結合を行いフィード
バック補償ループを構成する。（旧は制御系の応答を平
滑化する補償器１．α９は制御対象（１）の動特性を持
ったフィルタ１、■はフィードバック補償部分と補償器
１ （１８を結合した系の連動特性を持ったフィルタ２
．ｆ２１１は入力目標値、■は位置決め目標値、＠は制
御系の目標値信号である。
すものであり、図において、ｆｉ＋は制御対象（アクチ
ュエータ）、１３は制御対象（１）への制御入力、ｕ９
は制御対象（１）の出力である位置信号、ａηは補償器
２であり、上記の制御対象（１）と結合を行いフィード
バック補償ループを構成する。（旧は制御系の応答を平
滑化する補償器１．α９は制御対象（１）の動特性を持
ったフィルタ１、■はフィードバック補償部分と補償器
１ （１８を結合した系の連動特性を持ったフィルタ２
．ｆ２１１は入力目標値、■は位置決め目標値、＠は制
御系の目標値信号である。
また、ここで−図に示す閉ループ特性Ｗ２と制御系の特
性Ｗ１を以下のように定義する。
性Ｗ１を以下のように定義する。
Ｗｌ（Ｓ）＝ Ｃ＋（ｓ）・Ｗ２ （ｓ ）
・・・・・・（５）なお、図において各ブロック内
の記号はブロック部の動特性を表わす式であり、Ｓはラ
プラス演算子である。また、Ｋは位置検出器のゲインで
ある。
・・・・・・（５）なお、図において各ブロック内
の記号はブロック部の動特性を表わす式であり、Ｓはラ
プラス演算子である。また、Ｋは位置検出器のゲインで
ある。
上記のように構成された位置決め制御装置では。
制御入力制限のある高速高精度な位置決め制御系を実現
するために、以下の方法を用いている。
するために、以下の方法を用いている。
１）高速島精度な位置決めを行うために、フィードフォ
ワード補償とフィードバック補償を持つ制御系を構成し
た。この制御系はおもに高速度性をフィードフォワード
補償部分で、高精度性をフィードバック補償部分で保っ
ている。フィードフォワード補償部分とフィードバック
補償部分は直列に結合されているので、過渡特性に影響
を与える制御系の切り替えを必要とせず、高速度性と高
精度性を一つの制御系で実現できる。
ワード補償とフィードバック補償を持つ制御系を構成し
た。この制御系はおもに高速度性をフィードフォワード
補償部分で、高精度性をフィードバック補償部分で保っ
ている。フィードフォワード補償部分とフィードバック
補償部分は直列に結合されているので、過渡特性に影響
を与える制御系の切り替えを必要とせず、高速度性と高
精度性を一つの制御系で実現できる。
図において、フィルタ１０９とフィルタ２■と補償器１
（旧を直列結合したものをフィードフォワード補償部分
と呼び、この部分と下記２）で選んだ入力目標値（２υ
とにより、位置信号（１５１の高速度な応答を実現する
。また、制御対象（１）に補償器２αηを直列結合し、
フィードバック補償を構成することにより、制御系の高
精度性を実現する。この制御系では高速の応答と高精度
の位置決めをそれぞれフィードフォワード補償部分とフ
ィードバック補償部分で独立に設計できる。
（旧を直列結合したものをフィードフォワード補償部分
と呼び、この部分と下記２）で選んだ入力目標値（２υ
とにより、位置信号（１５１の高速度な応答を実現する
。また、制御対象（１）に補償器２αηを直列結合し、
フィードバック補償を構成することにより、制御系の高
精度性を実現する。この制御系では高速の応答と高精度
の位置決めをそれぞれフィードフォワード補償部分とフ
ィードバック補償部分で独立に設計できる。
２）上記の高速高精度な位置決め制御装置に対し、入力
目標値（２）を、制御入力αＱが小さく、かつ位置信号
ｕＳｌが高速度な出力応答を持ち、さらに制御系の目標
値（至）が連続関数となるような信号に遣ぶ。
目標値（２）を、制御入力αＱが小さく、かつ位置信号
ｕＳｌが高速度な出力応答を持ち、さらに制御系の目標
値（至）が連続関数となるような信号に遣ぶ。
第１図の構成のように、閉ループ特性Ｗ＋ （Ｓ ）の
連動特性を用いることにより、位置目標値器から制御対
象（１）の出力である位置信号Ｑ！９への伝達特性は１
となり、位置信号（１５１は位置目標値■に一致する。
連動特性を用いることにより、位置目標値器から制御対
象（１）の出力である位置信号Ｑ！９への伝達特性は１
となり、位置信号（１５１は位置目標値■に一致する。
これより、入力目標値（社）と制御入力０３は制御対象
（１）とフィルタ１ （１ｇＩが一致している場合同じ
値になることがわかる。以上のことから、制御入力の制
限を考慮するには入力目標値（２１１としては上下限の
ある波形を作成すればよいことがわかる。
（１）とフィルタ１ （１ｇＩが一致している場合同じ
値になることがわかる。以上のことから、制御入力の制
限を考慮するには入力目標値（２１１としては上下限の
ある波形を作成すればよいことがわかる。
以下に、実際の設計例をあげる。制御対象としてモータ
およびモータと一体化された移動部材を取り上げ、慣性
モーメントを正規化し、１とした場合を考゛えると制御
対象（１）は次式となる。また。
およびモータと一体化された移動部材を取り上げ、慣性
モーメントを正規化し、１とした場合を考゛えると制御
対象（１）は次式となる。また。
位置検出器のゲインにも１とする。
ｐ（Ｓ ）−１／８２＋６１
つぎにたとえばＣ２（Ｓ）として次式を選択する。
Ｃ２（Ｓ）−ｒ”（ｓ＋α）／（Ｓ＋β）（７）以上か
ら閉ループ特性Ｗ２ （ｓ ）は以下のとおりになる。
ら閉ループ特性Ｗ２ （ｓ ）は以下のとおりになる。
Ｗ２ （Ｓ） ＝ｒ＊（ｓ＋ｃｕ）／（ｓ３＋ＱＩＳ２
＋ｒＳ＋βｒ） ｆ８まただし、α、β、ｒは閉ルー
プ特性が安定になることのみ考えて決定する。
＋ｒＳ＋βｒ） ｆ８まただし、α、β、ｒは閉ルー
プ特性が安定になることのみ考えて決定する。
いま、Ｃ，（Ｓ）＝１ とすると、Ｗｌ （Ｓ） ＝
Ｗ２ （Ｓ）となる。つまり、制御系の逆特性１ ／Ｗ
＋ （ｓ ）は次式％式％）） ところで制御系の目標値信号のは位置目標値りに１／Ｗ
＋ （ｓ）を施して計算する。信号を微分することは容
易であるが積分１／（Ｓ＋α）をすることは困難である
。そこで、今回の説明は分かりやすくするため、１／Ｗ
＋ （ｓ）を次なる形にするように０１（８）を決定す
る。
Ｗ２ （Ｓ）となる。つまり、制御系の逆特性１ ／Ｗ
＋ （ｓ ）は次式％式％）） ところで制御系の目標値信号のは位置目標値りに１／Ｗ
＋ （ｓ）を施して計算する。信号を微分することは容
易であるが積分１／（Ｓ＋α）をすることは困難である
。そこで、今回の説明は分かりやすくするため、１／Ｗ
＋ （ｓ）を次なる形にするように０１（８）を決定す
る。
１／Ｗ＋（ｓ）＝ｓ ＋αＳ ＋γＳ＋βγ １
（１そこで％Ｃ鵞（Ｓ）＝１／（ｒ本（Ｓ＋α））とお
けばよい。
（１そこで％Ｃ鵞（Ｓ）＝１／（ｒ本（Ｓ＋α））とお
けばよい。
以上をブロック線図にまとめたものを第４図に示す。
次にこのときの入力目標値Ｑυについて考察する。
入力目標値Ｑ１１は前述のように上下限のある波形であ
り、かつ位置目標値にが高速度な応答を示すには最大加
速、最大減速を行えばよい。よってここで、入力目標値
を最短時間制御で用いられる第２図（ａ）に示すパンパ
ン制御入力を用いることとする。
り、かつ位置目標値にが高速度な応答を示すには最大加
速、最大減速を行えばよい。よってここで、入力目標値
を最短時間制御で用いられる第２図（ａ）に示すパンパ
ン制御入力を用いることとする。
この波形を第１図の入力目標値（社）として選択し、フ
ィルタＩ Ｑｌが２回積分であることを考えると、制御
系の目標値信号のは入力目標値■Ｄの２回積分、１回積
分、０回微分、１回教分の重ね合わせとなる。ところが
、入力目標値＋２１１の１回教分は第２図（ｂ）のよう
に不連続点が存在し、その不連続により制御対象（１）
の出力である位置信号ａ９の応答波形に過渡応答が生じ
る。その結果、整定時間が長（なる問題が生じる。そこ
で、この場合入力目標値ＣＩ）の１回教分がたとえば９
４３図（ｂ）のように時間的に連続である第３図（ａ）
の入力目標値（５）を用いる。これが特許請求の範囲第
３項記載の発明を意味する。
ィルタＩ Ｑｌが２回積分であることを考えると、制御
系の目標値信号のは入力目標値■Ｄの２回積分、１回積
分、０回微分、１回教分の重ね合わせとなる。ところが
、入力目標値＋２１１の１回教分は第２図（ｂ）のよう
に不連続点が存在し、その不連続により制御対象（１）
の出力である位置信号ａ９の応答波形に過渡応答が生じ
る。その結果、整定時間が長（なる問題が生じる。そこ
で、この場合入力目標値ＣＩ）の１回教分がたとえば９
４３図（ｂ）のように時間的に連続である第３図（ａ）
の入力目標値（５）を用いる。これが特許請求の範囲第
３項記載の発明を意味する。
本設計例では、フィードフォワード補償部分からフィル
タ１０１とフィルタ２（２Ｇの二つのブロックを取り除
いて制御系を構成した例を示したが、ブロック内の一部
を取り除いて構成してもよいことはいうまでもない。結
局、入力目標値開の作成では２つのことに留意する必要
がある。
タ１０１とフィルタ２（２Ｇの二つのブロックを取り除
いて制御系を構成した例を示したが、ブロック内の一部
を取り除いて構成してもよいことはいうまでもない。結
局、入力目標値開の作成では２つのことに留意する必要
がある。
１）入力目標値の平滑性（ｎ回微分の連続性）に注意し
て上下限を抑えられた入力目標値を作成する。
て上下限を抑えられた入力目標値を作成する。
２）入力目標値をフィルタ１ （１１に通した後の出力
である位置目標値の定常値が現在必要な移動距離となる
ように入力目標値の波形を作成する。
である位置目標値の定常値が現在必要な移動距離となる
ように入力目標値の波形を作成する。
さて、００式より第１図のフィルタ２■の特性を実現す
るには完全微分が必要であり、これを演算回路で実現す
るには不完全微分を用いざるを得えず、また高域のノイ
・ズを増巾するという問題もある。そこで、この発明の
別の発明はハードウェアでなくソフトウェアとして制御
系の連動特性部分を実現する。つまり、制御系の目標値
信号ｄを、αυ式を用いて計算し、数値データとしてメ
モリに記憶しておき、制御時にそのデータを読み出し、
制御系の目標値−として扱えばよい。
るには完全微分が必要であり、これを演算回路で実現す
るには不完全微分を用いざるを得えず、また高域のノイ
・ズを増巾するという問題もある。そこで、この発明の
別の発明はハードウェアでなくソフトウェアとして制御
系の連動特性部分を実現する。つまり、制御系の目標値
信号ｄを、αυ式を用いて計算し、数値データとしてメ
モリに記憶しておき、制御時にそのデータを読み出し、
制御系の目標値−として扱えばよい。
Ｙｒ（Ｓ）＝Ｐ（Ｓ）／Ｗ＋（ｓ）−ｕｒ（ｓ）Ｓ３＋
αＳ２＋γＳ＋βγ ＝ ・ｕｒ（Ｓ） ・・・Ｑｌ）Ｓ
ま たた°し Ｙｒ（ｓ） ：制御系の目標値信号 ｕｒ（Ｓ）：制御入力の目標値 （栗３図（ａ）に示す信号） 以上より、制御入力制限のある高速高精度な位置決め制
御系が実現できる。ここでは実施例を理解しやすくする
ため前述の設計例を示した。ここでの議論は、制御対象
としてモータおよびモータと一体化された移動部材を扱
い補償器の次数もある限られた値を用いたが、一般的な
議論として拡張でき、発明の本質を変えていないことは
言うまでもない。
αＳ２＋γＳ＋βγ ＝ ・ｕｒ（Ｓ） ・・・Ｑｌ）Ｓ
ま たた°し Ｙｒ（ｓ） ：制御系の目標値信号 ｕｒ（Ｓ）：制御入力の目標値 （栗３図（ａ）に示す信号） 以上より、制御入力制限のある高速高精度な位置決め制
御系が実現できる。ここでは実施例を理解しやすくする
ため前述の設計例を示した。ここでの議論は、制御対象
としてモータおよびモータと一体化された移動部材を扱
い補償器の次数もある限られた値を用いたが、一般的な
議論として拡張でき、発明の本質を変えていないことは
言うまでもない。
［発明の効果］
（１）この発明は以上の通り、位置決め制御系をフィー
ドバック補償部分とフィードフォワード補償部分で構成
し、さらに制御系への入力目標値を制御対象への希望の
入力波形としたことにより、希望の出力応答と希望の制
御入力波形が得られるという効果がある。すなわち、小
さな入力で置速応答と高精度位置決めが同時に実現でき
るという効（２）この発明の別の発明は上記の位置決め
ｍ１ｊ御系において、フィードフォワード補償部分の一
部または全部と制御系への入力目標値から計算された波
形を、メモリに記憶することで、希望の出力応答と希望
の制御入力波形が得られる位置決め制御装置を容易に実
現でき、また、高域のノイズを増巾するような問題もな
く、理想的な目標値を得ることができるという効果があ
る。
ドバック補償部分とフィードフォワード補償部分で構成
し、さらに制御系への入力目標値を制御対象への希望の
入力波形としたことにより、希望の出力応答と希望の制
御入力波形が得られるという効果がある。すなわち、小
さな入力で置速応答と高精度位置決めが同時に実現でき
るという効（２）この発明の別の発明は上記の位置決め
ｍ１ｊ御系において、フィードフォワード補償部分の一
部または全部と制御系への入力目標値から計算された波
形を、メモリに記憶することで、希望の出力応答と希望
の制御入力波形が得られる位置決め制御装置を容易に実
現でき、また、高域のノイズを増巾するような問題もな
く、理想的な目標値を得ることができるという効果があ
る。
（３）この発明の別の発明は上記の位置決め制御系にお
いて、フィードフォワード補償部分の補償器１への入力
と、フィードバック補償部分への入力が、それぞれ時間
的に連続関数であるような入力目標値を用いたことによ
り、簡単な制御系で過渡応答のない位置決めができると
いう効果がある。
いて、フィードフォワード補償部分の補償器１への入力
と、フィードバック補償部分への入力が、それぞれ時間
的に連続関数であるような入力目標値を用いたことによ
り、簡単な制御系で過渡応答のない位置決めができると
いう効果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック線図、第２
図は通常、最短時間制御で用いられるパンパン制御入力
の波形とその微分波形を示す波形図、第３図はこの発明
の一実施例に用いた入力目標値の波形とその微分波形の
一例を示す波形図、第４図はこの発明の一実施例を示す
ブロック線図、第５図は従来の位置決め制御装置のブロ
ック線図、第６図は従来の位置決め制御装置に用いられ
る速度基準曲線を示す説明図である。図において、（１
）は制御対象、■は制御入力、ａｌＪは位置検出器、（
１９は位置信号、Ｕηは補償器２）＋１１０は制御系の
応答を平滑化する補償器１ ％ ｉｌｌはフィルタ１、
田はフィルタ２）ＱＢは入力目標値、＠は位置目標値、
（２）は制御系の目標値（フィードフォワード補償部分
の補償器への入力）、（至）はフィードバック補償部分
への入力である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図は通常、最短時間制御で用いられるパンパン制御入力
の波形とその微分波形を示す波形図、第３図はこの発明
の一実施例に用いた入力目標値の波形とその微分波形の
一例を示す波形図、第４図はこの発明の一実施例を示す
ブロック線図、第５図は従来の位置決め制御装置のブロ
ック線図、第６図は従来の位置決め制御装置に用いられ
る速度基準曲線を示す説明図である。図において、（１
）は制御対象、■は制御入力、ａｌＪは位置検出器、（
１９は位置信号、Ｕηは補償器２）＋１１０は制御系の
応答を平滑化する補償器１ ％ ｉｌｌはフィルタ１、
田はフィルタ２）ＱＢは入力目標値、＠は位置目標値、
（２）は制御系の目標値（フィードフォワード補償部分
の補償器への入力）、（至）はフィードバック補償部分
への入力である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）制御対象、検出器、補償器、フィルタ手段からな
る位置決め制御系において、上記制御系をフィードバッ
ク補償部分とフイードフオワード補償部分で構成し、フ
ィードバック補償部分は制御対象、検出器、補償器２と
からなり、フイードフオワード補償部分は補償器１、補
償器１とフィードバック補償部分を結合した部分の逆動
特性を持つたフィルタ手段、制御対象の動特性を持つた
フィルタ手段とからなり、また上記制御系への入力目標
値信号を、制御対象への希望の入力波形としたことを特
徴とする位置決め制御装置。 - （２）特許請求の範囲第１項記載の位置決め制御系にお
いて、フイードフオワード補償部分からその一部または
全部を除き、入力目標値信号が上記取り除いた部分を通
過した後の波形をメモリに記憶し、メモリから再生した
信号を、フイードフオワード補償部分の残りの部分に入
力したことを特徴とする位置決め制御装置。 - （３）特許請求の範囲第１、第２項記載の位置決め制御
系において、フイードフオワード補償部分の補償器１へ
の入力と、フィードバック補償部分への入力が、それぞ
れ時間的に連続関数である入力目標値信号を用いたこと
を特徴とする位置決め制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207722A JPH0738136B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 位置決め制御装置 |
| US07/389,059 US4940924A (en) | 1988-08-22 | 1989-08-03 | Positioning control apparatus |
| DE3927433A DE3927433A1 (de) | 1988-08-22 | 1989-08-19 | Positioniersteuervorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63207722A JPH0738136B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 位置決め制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0256008A true JPH0256008A (ja) | 1990-02-26 |
| JPH0738136B2 JPH0738136B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=16544465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63207722A Expired - Fee Related JPH0738136B2 (ja) | 1988-08-22 | 1988-08-22 | 位置決め制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4940924A (ja) |
| JP (1) | JPH0738136B2 (ja) |
| DE (1) | DE3927433A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0438504A (ja) * | 1990-06-04 | 1992-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 位置決め制御装置および位置決め制御方法 |
| US6027253A (en) * | 1995-08-24 | 2000-02-22 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical fiber array |
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| US5013987A (en) * | 1989-07-18 | 1991-05-07 | Seiko Instruments Inc. | Control system for magnetic bearing |
| JPH03289385A (ja) * | 1990-04-03 | 1991-12-19 | Fanuc Ltd | モータ制御のゲイン調整方法 |
| JP3164580B2 (ja) * | 1990-09-27 | 2001-05-08 | 豊田工機株式会社 | ディジタルサーボ制御装置 |
| JPH04137275A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-12 | Toshiba Corp | ピックアップの速度検出装置 |
| JP2840139B2 (ja) * | 1991-04-24 | 1998-12-24 | ファナック株式会社 | 予見繰り返し制御装置 |
| US5691617A (en) * | 1993-07-12 | 1997-11-25 | Seagate Technology, Inc. | Disc drive transducer deadbeat settle method utilizing interval correction |
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| US6628472B1 (en) | 1999-10-12 | 2003-09-30 | Seagate Technoogy Llc | Method and apparatus for feedforward cancellation using a phase lock loop |
| US6618219B1 (en) | 1999-10-12 | 2003-09-09 | Seagate Technology Llc | Method and apparatus for feedforward cancellation using a peak detector |
| JP4236103B2 (ja) * | 2003-11-25 | 2009-03-11 | 本田技研工業株式会社 | アクチュエータの制御装置 |
| JP3970864B2 (ja) * | 2004-04-20 | 2007-09-05 | 本田技研工業株式会社 | 接触機構の制御装置 |
| US7319570B2 (en) * | 2005-09-19 | 2008-01-15 | Seagate Technology Llc | Random vibration and shock compensator using a disturbance observer |
| NL1036292A1 (nl) * | 2007-12-19 | 2009-06-22 | Asml Netherlands Bv | Controller for a positioning device, method for controlling a positioning device, positioning device, and lithographic apparatus provided with a positioning device. |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3917930A (en) * | 1974-11-25 | 1975-11-04 | Cincinnati Milacron Inc | Method and apparatus for adaptively positioning a machine element |
| US4092682A (en) * | 1976-08-10 | 1978-05-30 | Sperry Rand Corporation | Cross coupled demodulator for generating a servo head position error signal |
| US4092683A (en) * | 1976-08-10 | 1978-05-30 | Sperry Rand Corporation | Dual-mode demodulator for movement of a servo head |
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-
1988
- 1988-08-22 JP JP63207722A patent/JPH0738136B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-08-03 US US07/389,059 patent/US4940924A/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-08-19 DE DE3927433A patent/DE3927433A1/de active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0738136B2 (ja) | 1995-04-26 |
| US4940924A (en) | 1990-07-10 |
| DE3927433C2 (ja) | 1992-09-03 |
| DE3927433A1 (de) | 1990-03-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |