JPH04315202A - 等価外乱補償方法 - Google Patents
等価外乱補償方法Info
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- JPH04315202A JPH04315202A JP3108411A JP10841191A JPH04315202A JP H04315202 A JPH04315202 A JP H04315202A JP 3108411 A JP3108411 A JP 3108411A JP 10841191 A JP10841191 A JP 10841191A JP H04315202 A JPH04315202 A JP H04315202A
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- Japan
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- disturbance
- integral
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は制御対象の入力と状態量
とから外乱を推定する等価外乱オブザーバに係る等価外
乱補償方法に関するものである。
とから外乱を推定する等価外乱オブザーバに係る等価外
乱補償方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、制御対象の中に積分要素が含ま
れる場合の等価外乱補償値を求めるためには、積分要素
の積分定数のノミナル値を使って、積分演算を行われて
いる。この積分演算は、数学的にも明らかなように積分
の初期値および積分演算による誤差の蓄積という問題が
あって、厳密な積分演算を実行することは困難であるこ
とから、実用上では近以積分演算として、例えば一次遅
れフイルタ演算に置換して処理していた。
れる場合の等価外乱補償値を求めるためには、積分要素
の積分定数のノミナル値を使って、積分演算を行われて
いる。この積分演算は、数学的にも明らかなように積分
の初期値および積分演算による誤差の蓄積という問題が
あって、厳密な積分演算を実行することは困難であるこ
とから、実用上では近以積分演算として、例えば一次遅
れフイルタ演算に置換して処理していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述した如くに、制御
対象がある状態から動作を始めるときは、その時点での
初期値を正確に入力してやらなければならない。また動
作が長時間にわたると、積分演算による僅かの積分誤差
が少しずつ蓄積して、この値が制御にオフセットとして
残り、正しい動作を続行することができなくなるため、
そのオフセット値を適時リセットしたり、常時誤差をみ
こしてその分を減算処理したりするという補正が必要で
あった。このため、実用面において試行錯誤による調整
や、積分演算を一次遅れフイルタで近以演算させようと
すると、一次遅れフイルタの定数の選定が課題となる。
対象がある状態から動作を始めるときは、その時点での
初期値を正確に入力してやらなければならない。また動
作が長時間にわたると、積分演算による僅かの積分誤差
が少しずつ蓄積して、この値が制御にオフセットとして
残り、正しい動作を続行することができなくなるため、
そのオフセット値を適時リセットしたり、常時誤差をみ
こしてその分を減算処理したりするという補正が必要で
あった。このため、実用面において試行錯誤による調整
や、積分演算を一次遅れフイルタで近以演算させようと
すると、一次遅れフイルタの定数の選定が課題となる。
【０００４】かような点に鑑み、本出願人は、先に平成
２年４月２７日付の特許出願「電動機制御装置」を提案
しているところである。ここでは、これを以下に先の提
案として援用する。その先の提案における技術思想を表
す一例は図５の如く示される。
２年４月２７日付の特許出願「電動機制御装置」を提案
しているところである。ここでは、これを以下に先の提
案として援用する。その先の提案における技術思想を表
す一例は図５の如く示される。
【０００５】すなわち、先の提案に示された第１図を簡
単化したものが図５である。図５において、１は安定化
装置、２は駆動側モータ２１，捩りシャフト２２および
負荷２３を主構成とする制御対象、３は加減速調整器、
４Ａ，４Ｂ，４Ｃはリミッタ、５はフィードフォワード
補償部、６Ａ，６Ｂ は等価外乱補償部、７は逆函数ブ
ロック、８は非干渉ブロックである。
単化したものが図５である。図５において、１は安定化
装置、２は駆動側モータ２１，捩りシャフト２２および
負荷２３を主構成とする制御対象、３は加減速調整器、
４Ａ，４Ｂ，４Ｃはリミッタ、５はフィードフォワード
補償部、６Ａ，６Ｂ は等価外乱補償部、７は逆函数ブ
ロック、８は非干渉ブロックである。
【０００６】また、ω＊は指令入力、ω１ ＊は速度指
令、ｅは偏差、ωＭ は電動側速度、θは捩り、ＴＬ
は負荷外乱、ωＬは負荷側速度である。さらに符号中、
ＫＣ は捩りバネ系数、Ｊは慣性、Ｄは粘性系数、Ｓは
ラプラス演算子である。さらにまた、符号に付したＮは
ノミナル値を表している。ここに、外乱ＴＤＬは負荷外
乱やパラメータ変動等の全てを含めた等価外乱と見倣す
ことができるものである。
令、ｅは偏差、ωＭ は電動側速度、θは捩り、ＴＬ
は負荷外乱、ωＬは負荷側速度である。さらに符号中、
ＫＣ は捩りバネ系数、Ｊは慣性、Ｄは粘性系数、Ｓは
ラプラス演算子である。さらにまた、符号に付したＮは
ノミナル値を表している。ここに、外乱ＴＤＬは負荷外
乱やパラメータ変動等の全てを含めた等価外乱と見倣す
ことができるものである。
【０００７】かかる図５は、先の提案の明細書で詳細説
明されているためここでは上記符号説明にとどめるが、
ＦＣＡＮ部においては、フイルタを通したＴＤＬＮ は
等価外乱オブザーバを構成し、これを帰還することによ
り、等価外乱補償手段を施したものである。
明されているためここでは上記符号説明にとどめるが、
ＦＣＡＮ部においては、フイルタを通したＴＤＬＮ は
等価外乱オブザーバを構成し、これを帰還することによ
り、等価外乱補償手段を施したものである。
【０００８】ここで、先の提案における第１図に関係す
る式３を変形すると、式■の如くである。 ＴＤＬ＝（△ω′／Ｓ）・ＫＣＮ−（ＪＬＮＳ＋Ｄ
ＬＮ）・ωＬ ………………… ■
る式３を変形すると、式■の如くである。 ＴＤＬ＝（△ω′／Ｓ）・ＫＣＮ−（ＪＬＮＳ＋Ｄ
ＬＮ）・ωＬ ………………… ■
【０００９】そし
て、かような式■を忠実に実行すると、〔（△ω′／Ｓ
）・ＫＣＮ〕の積分演算をしなければならない。そのた
めには、初期値をとり込まない限り、正確な積分演算を
実行し得ない。一般に完全積分演算は実行することが難
しいと言われるのは、これらのため、積分演算値が不正
確になるためである。そこで、一般的には積分演算を近
以演算として一次遅れフイルタしとて計算することがよ
く行われている。
て、かような式■を忠実に実行すると、〔（△ω′／Ｓ
）・ＫＣＮ〕の積分演算をしなければならない。そのた
めには、初期値をとり込まない限り、正確な積分演算を
実行し得ない。一般に完全積分演算は実行することが難
しいと言われるのは、これらのため、積分演算値が不正
確になるためである。そこで、一般的には積分演算を近
以演算として一次遅れフイルタしとて計算することがよ
く行われている。
【００１０】これは、（１／Ｓ）の積分演算の代わりに
、次式の一次遅れフイルタ演算に置換すると、式■とな
る。 〔Ｔ／（１＋ＴＳ）〕＝１／〔（１／Ｔ）；Ｓ〕
≒１／Ｓ
………………………………
■故に〔（１／Ｔ）≪Ｓ〕したがって（Ｔ≫Ｓ）であ
る。 これより、積分時定数Ｔを系の動作周波数に対して大き
な値に選定すれば、等価積分演算となる。
、次式の一次遅れフイルタ演算に置換すると、式■とな
る。 〔Ｔ／（１＋ＴＳ）〕＝１／〔（１／Ｔ）；Ｓ〕
≒１／Ｓ
………………………………
■故に〔（１／Ｔ）≪Ｓ〕したがって（Ｔ≫Ｓ）であ
る。 これより、積分時定数Ｔを系の動作周波数に対して大き
な値に選定すれば、等価積分演算となる。
【００１１】したがって、〔ＫＣ ・（１／Ｓ）・△ω
′〕を〔ＫＣ ・Ｔ（１＋ＴＳ）・△ω′〕と置換えす
ることにより、一般に近以計算されていた。ところで、
図５におけるＦＣＡＮブロックを変形すれば、図６の如
く示すことができる。
′〕を〔ＫＣ ・Ｔ（１＋ＴＳ）・△ω′〕と置換えす
ることにより、一般に近以計算されていた。ところで、
図５におけるＦＣＡＮブロックを変形すれば、図６の如
く示すことができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そして、かかる図６およ
び式■の演算式より、図１に示すようにブロック変換で
きるため、すなわちこのブロックによれば前述した如き
積分演算を解消することができる。これをさらに作用で
詳述する。
び式■の演算式より、図１に示すようにブロック変換で
きるため、すなわちこのブロックによれば前述した如き
積分演算を解消することができる。これをさらに作用で
詳述する。
【００１３】
【作用】ここで、制御対象の中に積分演算ブロックがあ
る基本ブロック図として、図５のＦＣＡＮブロックを簡
略化して示した図２を参照して説明する。すなわち、制
御対象２の中に積分演算があるときは、制御対象の入力
Ｕと状態量Ｘがら外乱Ｔを推定するために、制御変数の
ノミナル値をそれぞれＫＮ，ＪＮ，ＤＮ として、外乱
推定値ＴＤ は次式で表せる。
る基本ブロック図として、図５のＦＣＡＮブロックを簡
略化して示した図２を参照して説明する。すなわち、制
御対象２の中に積分演算があるときは、制御対象の入力
Ｕと状態量Ｘがら外乱Ｔを推定するために、制御変数の
ノミナル値をそれぞれＫＮ，ＪＮ，ＤＮ として、外乱
推定値ＴＤ は次式で表せる。
【００１４】
Ｕ・（ＫＣＮ／Ｓ）−（ＪＮ Ｓ＋ＤＮ ）Ｘ＝Ｔ
Ｄ ……………………… ■これをブロック
化すると、図２の如くとなる。このとき、積分（１／Ｓ
）は前述したように簡単に積分演算が実現できなく、外
乱推定オブザーバの出力Ｙまでの計算を式化する。 Ｙ＝（Ｓ／ＫＮ ）ＴＤ ＝（Ｓ／ＫＮ ）〔Ｕ・（ＫＣＮ／Ｓ）−（Ｊ
Ｎ Ｓ＋Ｄ）・Ｘ〕 ＝Ｕ−〔（Ｓ／Ｋ）（ＪＮ
Ｓ＋ＤＮ ）Ｘ〕……… ■したがって、式■とす
れば、積分演算をしなくてすむ。
Ｄ ……………………… ■これをブロック
化すると、図２の如くとなる。このとき、積分（１／Ｓ
）は前述したように簡単に積分演算が実現できなく、外
乱推定オブザーバの出力Ｙまでの計算を式化する。 Ｙ＝（Ｓ／ＫＮ ）ＴＤ ＝（Ｓ／ＫＮ ）〔Ｕ・（ＫＣＮ／Ｓ）−（Ｊ
Ｎ Ｓ＋Ｄ）・Ｘ〕 ＝Ｕ−〔（Ｓ／Ｋ）（ＪＮ
Ｓ＋ＤＮ ）Ｘ〕……… ■したがって、式■とす
れば、積分演算をしなくてすむ。
【００１５】これをブロック化すると、図３の通りとな
る。このブロックにおいては、制御対象の外乱を推定す
るために、印加量の入力Ｕは直接にとり込み、また状態
量Ｘは制御対象の入力までの伝達関数の逆関数を掛算し
たものを加算処理することで求めることができる。こう
することにより、図３に示した場合のような完全積分系
（１／Ｓ）の演算をしなくてよく、また一次遅れフイル
タに置換することもなく、外乱推定の出力Ｙが得られる
。
る。このブロックにおいては、制御対象の外乱を推定す
るために、印加量の入力Ｕは直接にとり込み、また状態
量Ｘは制御対象の入力までの伝達関数の逆関数を掛算し
たものを加算処理することで求めることができる。こう
することにより、図３に示した場合のような完全積分系
（１／Ｓ）の演算をしなくてよく、また一次遅れフイル
タに置換することもなく、外乱推定の出力Ｙが得られる
。
【００１６】
【実施例】本発明の一実施例として、電動機と負荷との
間に、いわゆる捩り系が存在する場合の捩り振動制御方
式のものを示す。図４は図５に類して示した本発明が適
用された一実施例を示す。すなわち、負荷側の捩り角か
ら負荷側速度ωＬ 制御対象についての第２の等価外乱
補償手段に適用した場合である。
間に、いわゆる捩り系が存在する場合の捩り振動制御方
式のものを示す。図４は図５に類して示した本発明が適
用された一実施例を示す。すなわち、負荷側の捩り角か
ら負荷側速度ωＬ 制御対象についての第２の等価外乱
補償手段に適用した場合である。
【００１７】ここで、第２の補償出力の△ωの点には物
理的に帰還できないため、駆動側モータのトルク指令に
相当するＴ＊の個所に帰還させてなるものである。なお
、ここへ帰還するためには、駆動側モータの伝達関数の
逆函数ブロック７を通して行う先の提案と同様であるこ
とは言うまでもない。
理的に帰還できないため、駆動側モータのトルク指令に
相当するＴ＊の個所に帰還させてなるものである。なお
、ここへ帰還するためには、駆動側モータの伝達関数の
逆函数ブロック７を通して行う先の提案と同様であるこ
とは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上詳細説明した如く本発明によれば、
従来の制御対象の中に積分要素があるシステムの等価外
乱補償演算における何らかの近以積分演算による処理、
さらには積分初期値，積分誤差によりオフセット処理等
の煩わしさからも解放され、積分演算をしなくてすむア
ルゴリズムでプログラム構成し得る格別な方法を提供で
きる。また簡単化された演算方式により、処理時間・制
御精度も向上でき、実用上の効果は顕著である。
従来の制御対象の中に積分要素があるシステムの等価外
乱補償演算における何らかの近以積分演算による処理、
さらには積分初期値，積分誤差によりオフセット処理等
の煩わしさからも解放され、積分演算をしなくてすむア
ルゴリズムでプログラム構成し得る格別な方法を提供で
きる。また簡単化された演算方式により、処理時間・制
御精度も向上でき、実用上の効果は顕著である。
【００１９】
【図１】図１は本発明の解決手段の説明のため示したブ
ロック変換図である。
ロック変換図である。
【図２】図２は制御対象の中に積分演算ブロックが含ま
れる基本ブロックを示した図である。
れる基本ブロックを示した図である。
【図３】図３は本発明の作用効果の理解を容易にするた
め示した図である。
め示した図である。
【図４】図４は図５に類して示した本発明の一実施例の
系統図である。
系統図である。
【図５】図５は本出願人提案済の一例を説明するため示
した系統図である。
した系統図である。
【図６】図６は図５におけるＦＣＡＮブロックを変形し
た図である。
た図である。
【００２０】
１ 安定化装置
２ 制御対象
３ 加減速調整器
４Ａ リミッタ
４Ｂ リミッタ
４Ｃ リミッタ
５ フィードフォワード補償部
６Ａ 等価外乱補償部
６Ｂ 等価外乱補償部
７ 逆函数ブロック
８ 非干渉ブロック
ω＊ 指令入力
ωＭ 電動側速度
θ 捩り
ωＬ 負荷側速度
Ｊ 慣性
Ｄ 粘性係数
Ｓ ラブラス演算子
ＴＤＬ 外乱
Ｕ 入力
Ｘ 状態量
Ｔ 外乱
Ｙ 出力
ＴＤ 外乱推進値
Claims (1)
- 【請求項１】 制御対象の印加入力量と状態量から該
制御対象への外乱を推定演算するとともに、その出力を
制御対象の印加入力量に帰還する等価外乱補償手法を用
いるものにおいて、前記制御対象が積分要素で構成され
る場合、印加入力量は直接に状態量は制御対象の入力ま
での伝達関数の逆関数より演算するようにしたことを特
徴とする等価外乱補償方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10841191A JP3295102B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 等価外乱補償方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10841191A JP3295102B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 等価外乱補償方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04315202A true JPH04315202A (ja) | 1992-11-06 |
| JP3295102B2 JP3295102B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=14484076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10841191A Expired - Fee Related JP3295102B2 (ja) | 1991-04-12 | 1991-04-12 | 等価外乱補償方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295102B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08255005A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Shinko Electric Co Ltd | 制御補償器 |
| WO2010055673A1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 株式会社ニコン | 移動体の駆動制御方法、露光方法、ロボット制御方法、駆動制御装置、露光装置、及び、ロボット装置 |
| WO2011074403A1 (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 株式会社日立製作所 | パワー半導体スイッチ素子の保護装置および保護方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62281003A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制御系補完装置 |
| JPS6448104A (en) * | 1987-08-18 | 1989-02-22 | Kiyoshi Oishi | Robust controller |
| JPS6464007A (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-09 | Hitachi Ltd | Servo controller |
| JPH0325505A (ja) * | 1989-06-22 | 1991-02-04 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | 多機能形制御装置 |
| JPH0374188A (ja) * | 1989-08-12 | 1991-03-28 | Mitsutoyo Corp | 外乱トルク補償装置 |
| JPH03155383A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-07-03 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置 |
-
1991
- 1991-04-12 JP JP10841191A patent/JP3295102B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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| JPS62281003A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制御系補完装置 |
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| JPH0374188A (ja) * | 1989-08-12 | 1991-03-28 | Mitsutoyo Corp | 外乱トルク補償装置 |
| JPH03155383A (ja) * | 1989-11-08 | 1991-07-03 | Mitsubishi Electric Corp | モータ制御装置 |
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| JPH08255005A (ja) * | 1995-03-17 | 1996-10-01 | Shinko Electric Co Ltd | 制御補償器 |
| WO2010055673A1 (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-20 | 株式会社ニコン | 移動体の駆動制御方法、露光方法、ロボット制御方法、駆動制御装置、露光装置、及び、ロボット装置 |
| WO2011074403A1 (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 株式会社日立製作所 | パワー半導体スイッチ素子の保護装置および保護方法 |
| JP2011130564A (ja) * | 2009-12-17 | 2011-06-30 | Hitachi Ltd | パワー半導体スイッチ素子の保護装置および保護方法 |
| CN102656763A (zh) * | 2009-12-17 | 2012-09-05 | 株式会社日立制作所 | 功率半导体开关元件的保护装置以及保护方法 |
| CN102656763B (zh) * | 2009-12-17 | 2015-04-08 | 株式会社日立功率半导体 | 功率半导体开关元件的保护装置以及保护方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3295102B2 (ja) | 2002-06-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |