JPH0378802A - スライディングモード制御方法 - Google Patents
スライディングモード制御方法Info
- Publication number
- JPH0378802A JPH0378802A JP21703089A JP21703089A JPH0378802A JP H0378802 A JPH0378802 A JP H0378802A JP 21703089 A JP21703089 A JP 21703089A JP 21703089 A JP21703089 A JP 21703089A JP H0378802 A JPH0378802 A JP H0378802A
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- Japan
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- sliding mode
- current
- control
- component
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- Feedback Control In General (AREA)
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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、可変構造系（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅＳｙｓｔｅｍ） におけるスライディングモ
ード制御方式〔従来の技術〕 制御系の一つに、可変構造系というものがある。
ｔｕｒｅＳｙｓｔｅｍ） におけるスライディングモ
ード制御方式〔従来の技術〕 制御系の一つに、可変構造系というものがある。
これは、制御入力を決定する複数のパラメータの係数、
すなわちゲインの大きさを、制御の段階に応じて切り換
えるようにした系である。このなかで、状態平面の中に
予め設定されたすべり面に沿って被制御対象が動作する
ように制御入力のゲインを制御の段階に応じて切り換え
る制御方法がスライディングモード制御である。
すなわちゲインの大きさを、制御の段階に応じて切り換
えるようにした系である。このなかで、状態平面の中に
予め設定されたすべり面に沿って被制御対象が動作する
ように制御入力のゲインを制御の段階に応じて切り換え
る制御方法がスライディングモード制御である。
従来は、スライディングモード制御により得た制御入力
をそのまま使用するか、フィルタを介して使用していた
。
をそのまま使用するか、フィルタを介して使用していた
。
前者の場合、スライディングモード発生のための電流の
切り換え周波数はサンプリング時間が短くなるほど高く
なる傾向があり、このため、その切り換えに起因して発
生する電流の高周波数成分により、制御対象の機械系の
共振を透発することがある。特に、その切換周波数が機
械系の固有振動数に近いときにはその傾向が強くなる。
切り換え周波数はサンプリング時間が短くなるほど高く
なる傾向があり、このため、その切り換えに起因して発
生する電流の高周波数成分により、制御対象の機械系の
共振を透発することがある。特に、その切換周波数が機
械系の固有振動数に近いときにはその傾向が強くなる。
このことを緩和するために通常、後者のように電流出力
指令の後段にローパスフィルタやノツチフィルタを設け
て、それを介して電流出力を発生させている。この場合
、機械系の共振は緩和されるが、フィルタを設けたこと
により、制御性能に悪影響を及ぼし、位置決め制御にお
いては、高速位置決め性能を阻害したり、オーバーシュ
ート発生などの要因となる。
指令の後段にローパスフィルタやノツチフィルタを設け
て、それを介して電流出力を発生させている。この場合
、機械系の共振は緩和されるが、フィルタを設けたこと
により、制御性能に悪影響を及ぼし、位置決め制御にお
いては、高速位置決め性能を阻害したり、オーバーシュ
ート発生などの要因となる。
そこで本発明が解決しようとする課題は、ローパスフィ
ルタやノツチフィルタによる位置決め性能を劣化させる
ことなく、かつ機械系の共振を誘発することなくスライ
ディングモード制御を実現することにある。
ルタやノツチフィルタによる位置決め性能を劣化させる
ことなく、かつ機械系の共振を誘発することなくスライ
ディングモード制御を実現することにある。
本発明は、スライディングモード制御による電流指令を
線形制御による電流指令成分と電流切換項からなる電流
指令成分とにより構成し、前記電流切換項からなる電流
指令成分に機械系の共振周波数成分を除去するフィルタ
処理を行い、その後に前記線形制御による電流指令成分
と加算して電流指令を得ることを特徴とする。
線形制御による電流指令成分と電流切換項からなる電流
指令成分とにより構成し、前記電流切換項からなる電流
指令成分に機械系の共振周波数成分を除去するフィルタ
処理を行い、その後に前記線形制御による電流指令成分
と加算して電流指令を得ることを特徴とする。
このスライディングモード制御方式において、電流切換
項による電流指令成分に基づく位置決め軌跡が位相面上
に指定した領域から外れた場合にはその部分については
フィルタ処理を行わないことによりロバスト性の劣化を
極力抑制することができる。
項による電流指令成分に基づく位置決め軌跡が位相面上
に指定した領域から外れた場合にはその部分については
フィルタ処理を行わないことによりロバスト性の劣化を
極力抑制することができる。
本発明においては、スライディングモード制御を、線形
制御（例えば比例制御）による電流指令成分とスライデ
ィングモードを発生させるための切換項からなる電流指
令成分とを分離して構成し、切換項からなる電流指令成
分のみをローパスフィルタやノツチフィルタ等によりフ
ィルタ処理して機械系の共振周波数成分を除去する。そ
の後に線形制御による電流成分と加算して電流指令を構
成し、出力する。
制御（例えば比例制御）による電流指令成分とスライデ
ィングモードを発生させるための切換項からなる電流指
令成分とを分離して構成し、切換項からなる電流指令成
分のみをローパスフィルタやノツチフィルタ等によりフ
ィルタ処理して機械系の共振周波数成分を除去する。そ
の後に線形制御による電流成分と加算して電流指令を構
成し、出力する。
ここで、切換項からなる電流指令成分をフィルタ処理す
ると、スライディングモード制御が本来有しているロバ
スト性が劣化するが、これを極力抑えるため、位相面上
における位置決め軌跡が指定した領域から外れた場合は
、フィルタ処理を行わずに切換項による電流指令成分を
出力することが望ましい。
ると、スライディングモード制御が本来有しているロバ
スト性が劣化するが、これを極力抑えるため、位相面上
における位置決め軌跡が指定した領域から外れた場合は
、フィルタ処理を行わずに切換項による電流指令成分を
出力することが望ましい。
以上により、ローパスフィルタやノツチフィルタにより
位置決め性能を劣化させることなく、しかも機械系の共
振を誘発することなく、スライディングモード制御を構
成することができる。
位置決め性能を劣化させることなく、しかも機械系の共
振を誘発することなく、スライディングモード制御を構
成することができる。
以下、本発明をＤＣサーボモータの位置決め制御に適用
した場合の実施例について説明する。
した場合の実施例について説明する。
線形制御を比例制御とした場合、スライディングモード
制御による電流指令Ｕは（１）式のようになる。
制御による電流指令Ｕは（１）式のようになる。
Ｕ ＝ ｋ、・ＳＲ＋ ｋｓ Ｘ＋ ・・・・・・
・・・・・・・・（１）但し、Ｓｌ＝ ｋ ｐ Ｘ＋
十Ｘ２、Ｘ＋ ＝ χ「−χ１、ん２文。
・・・・・・・・（１）但し、Ｓｌ＝ ｋ ｐ Ｘ＋
十Ｘ２、Ｘ＋ ＝ χ「−χ１、ん２文。
・χｒ：位置指令、ｘｌ：位置
に、、 ｋ、、 ｋ、 ：比例ゲイン である。
（１）式の右辺第１項が比例制御による電流指令成分、
第２項が切換項による電流指令成分である。
第２項が切換項による電流指令成分である。
スライディングモード発生条件を満足するためには、下
式を満たす必要がある。
式を満たす必要がある。
」−
に２≧ ｋ、 ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（３）ｋ丁 但し、Ｊ：モータの慣性モーメント、 ｋ７：トルク定数 このように、５ＩＸＩの符号が変化することにより（１
）式の右辺第２項のｋｓ Ｘ＋のｋｓが（４）式と（５
）式に示すように切り換わるため、電流出力にチャタリ
ングが発生することになる。
・・・・・（３）ｋ丁 但し、Ｊ：モータの慣性モーメント、 ｋ７：トルク定数 このように、５ＩＸＩの符号が変化することにより（１
）式の右辺第２項のｋｓ Ｘ＋のｋｓが（４）式と（５
）式に示すように切り換わるため、電流出力にチャタリ
ングが発生することになる。
本発明は、この切換項による電流指令成分のみをフィル
タを介して出力するものである。
タを介して出力するものである。
Ｓｉ Ｘ＋ ＞ Ｏのときのｋｓをｋｓｐ 、 ＳＩ
Ｘ＋ ＜ Ｏのときのに、をｋｓＮ とすると、ｋ
ｓＰとＡ’ＳＮは位相面上では第１図のようになる。ま
た、斜線部δ内に軌跡があるときは、電流切換項はフィ
ルタを介して出力し、δの外に軌跡が出たときはフィル
タを介さずに出力する。本発明を図に示すと第２図のよ
うになる。
Ｘ＋ ＜ Ｏのときのに、をｋｓＮ とすると、ｋ
ｓＰとＡ’ＳＮは位相面上では第１図のようになる。ま
た、斜線部δ内に軌跡があるときは、電流切換項はフィ
ルタを介して出力し、δの外に軌跡が出たときはフィル
タを介さずに出力する。本発明を図に示すと第２図のよ
うになる。
電流指令はシグナルプロセッサなどを用い、ソフトウェ
アによって算出するが、フィルタ回路はプログラム実行
時間などを考慮して、ハードウェアで構成することもで
きる。
アによって算出するが、フィルタ回路はプログラム実行
時間などを考慮して、ハードウェアで構成することもで
きる。
第３図は、フィルタ回路まで含めてソフトウェアで実行
するときのフローチャートを示すものである。同図にお
いて、ステップ１００〜１４０．１５０までは、前記の
（３）〜（５）式の計算を実行している。ステップ１６
０及び１７０では、切換項のフィルタ処理を行うか否か
の判断をし、ＹＥＳであればステップ１８０においてフ
ィルタ処理を行う。ステップ１６０及び１７０の判断が
ＮＯであればス°テップ１８０ のフィルタ処理を行わ
ないで、瞬時にスライディングモードを発生させる。ス
テップ１９０では、先にステップ１２０で計算したに、
・Ｓｌと切換項を加算し、ステップ２００ではその演算
結果をＤ／Ａ変換器より電流アンプに出力する。
するときのフローチャートを示すものである。同図にお
いて、ステップ１００〜１４０．１５０までは、前記の
（３）〜（５）式の計算を実行している。ステップ１６
０及び１７０では、切換項のフィルタ処理を行うか否か
の判断をし、ＹＥＳであればステップ１８０においてフ
ィルタ処理を行う。ステップ１６０及び１７０の判断が
ＮＯであればス°テップ１８０ のフィルタ処理を行わ
ないで、瞬時にスライディングモードを発生させる。ス
テップ１９０では、先にステップ１２０で計算したに、
・Ｓｌと切換項を加算し、ステップ２００ではその演算
結果をＤ／Ａ変換器より電流アンプに出力する。
第４図は、フィルタ処理をハードウェア（フィルタ回路
１０）で構成するときのフローチャートを示す。同図に
おいて、ステップ３００〜３７０の処理は第３図のステ
ップ１００−１７０の処理と同じである。
１０）で構成するときのフローチャートを示す。同図に
おいて、ステップ３００〜３７０の処理は第３図のステ
ップ１００−１７０の処理と同じである。
Ｄ／Ａ変換器１からはステップ３２０ の計算結果であ
るに＠・Ｓｌがアナログ出力され（ステップ５００）、
Ｄ／Ａ変換器２及び３からは切換項がアナログ出力され
る。Ｄ／Ａ変換器２はアナログのフィルタ回路１０につ
ながっており、Ｄ／Ａ変換器３はフィルタ回路１０には
つながっていない。フィルタ回路１０を通すときは、Ｄ
／Ａ変換器３の出力を０にしてＤ／Ａ変換器２から切換
項を出力する（ステップ３８０．３９０）。フィルタ回
路１０を通さないときは、Ｄ／Ａ変換器２の出力をＯに
し、Ｄ／Ａ変換器３より切換項を出力する。これらの出
力は加算器２０により、ステップ５００ で得られたＤ
／Ａ変換器１からのに、・Ｓｌ出力と加算され、電流ア
ンプに入力される。
るに＠・Ｓｌがアナログ出力され（ステップ５００）、
Ｄ／Ａ変換器２及び３からは切換項がアナログ出力され
る。Ｄ／Ａ変換器２はアナログのフィルタ回路１０につ
ながっており、Ｄ／Ａ変換器３はフィルタ回路１０には
つながっていない。フィルタ回路１０を通すときは、Ｄ
／Ａ変換器３の出力を０にしてＤ／Ａ変換器２から切換
項を出力する（ステップ３８０．３９０）。フィルタ回
路１０を通さないときは、Ｄ／Ａ変換器２の出力をＯに
し、Ｄ／Ａ変換器３より切換項を出力する。これらの出
力は加算器２０により、ステップ５００ で得られたＤ
／Ａ変換器１からのに、・Ｓｌ出力と加算され、電流ア
ンプに入力される。
本発明は以上の構成であるため、次の効果を奏する。
■ 制御人力を比例制御部分と切換頂部分とに分け、切
換項のみにフィルタを入れるため、通常の比例制御の特
性を損なわない。
換項のみにフィルタを入れるため、通常の比例制御の特
性を損なわない。
■ スライディングモード制御の特徴を持つため、パラ
メータの変動に対してロバスト性が大きい。
メータの変動に対してロバスト性が大きい。
■ 切換項のフィルタ効果により、電流のチャタリング
を抑えることができる。
を抑えることができる。
第１図は位相面軌跡と切換項を示した説明図、第２図は
本発明の制御ブロック図、第３図はフィルタ回路をソフ
トウェアで構成した場合の制御方式のフローチャート、
第４図はフィルタ回路をハードウェアで構成した場合の
制御方式のフローチャートである。 第１図 ×２
本発明の制御ブロック図、第３図はフィルタ回路をソフ
トウェアで構成した場合の制御方式のフローチャート、
第４図はフィルタ回路をハードウェアで構成した場合の
制御方式のフローチャートである。 第１図 ×２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、スライディングモード制御による電流指令を線形制
御による電流指令成分と電流切換項からなる電流指令成
分とにより構成し、前記電流切換項からなる電流指令成
分に機械系の共振周波数成分を除去するフィルタ処理を
行い、その後に前記線形制御による電流指令成分と加算
して電流指令を得ることを特徴とするスライディングモ
ード制御方式。 ２、電流切換項による電流指令成分に基づく位置決め軌
跡が位相面上に指定した領域から外れた場合にはその部
分についてはフィルタ処理を行わないことを特徴とする
請求項１記載のスライディングモード制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21703089A JP2841527B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | スライディングモード制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21703089A JP2841527B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | スライディングモード制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0378802A true JPH0378802A (ja) | 1991-04-04 |
| JP2841527B2 JP2841527B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16697739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21703089A Expired - Fee Related JP2841527B2 (ja) | 1989-08-22 | 1989-08-22 | スライディングモード制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841527B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998040801A1 (en) * | 1997-03-12 | 1998-09-17 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Position controller |
| US6574544B1 (en) | 1999-11-01 | 2003-06-03 | Unisia Jecs Corporation | Apparatus and method of valve timing control for internal combustion engine |
| US6725175B1 (en) | 1999-11-01 | 2004-04-20 | Unisia Jecs Corporation | Apparatus and method for diagnosing sliding mode control system |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3616734B2 (ja) * | 1999-11-04 | 2005-02-02 | 株式会社日立ユニシアオートモティブ | スライディングモード制御装置 |
-
1989
- 1989-08-22 JP JP21703089A patent/JP2841527B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998040801A1 (en) * | 1997-03-12 | 1998-09-17 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Position controller |
| CN1107251C (zh) * | 1997-03-12 | 2003-04-30 | 株式会社安川电机 | 位置控制装置 |
| US6574544B1 (en) | 1999-11-01 | 2003-06-03 | Unisia Jecs Corporation | Apparatus and method of valve timing control for internal combustion engine |
| US6725175B1 (en) | 1999-11-01 | 2004-04-20 | Unisia Jecs Corporation | Apparatus and method for diagnosing sliding mode control system |
| DE10054101B4 (de) * | 1999-11-01 | 2005-05-12 | Unisia Jecs Corp., Atsugi | Vorrichtung und Verfahren zum Diagnostizieren eines Gleitmodus-Regelsystems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2841527B2 (ja) | 1998-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |