JPH07230320A - サーボ制御装置 - Google Patents
サーボ制御装置Info
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- JPH07230320A JPH07230320A JP4326194A JP4326194A JPH07230320A JP H07230320 A JPH07230320 A JP H07230320A JP 4326194 A JP4326194 A JP 4326194A JP 4326194 A JP4326194 A JP 4326194A JP H07230320 A JPH07230320 A JP H07230320A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ゲインや制御量の変更時に生じる制御対象の
振動を防止し、位置決め時間を短縮する。 【構成】 少なくとも１つ以上の積分補償器２およびそ
の他の種類の補償器３を有し、目標値信号Ｐｒと制御対
象１の制御量の信号Ｐとの偏差信号ｅを入力として制御
対象に対する指令値ｕを出力する補償手段と、この補償
手段における各補償器のゲインもしくは制御量種類を変
更する変更手段４とを備えたサーボ制御装置において、
前記変更手段による変更直前および直後に前記補償手段
が出力する指令値がほぼ一致するように、前記積分補償
器に保持されている積分値を補正する積分値補正手段５
１，６とを具備する。
振動を防止し、位置決め時間を短縮する。 【構成】 少なくとも１つ以上の積分補償器２およびそ
の他の種類の補償器３を有し、目標値信号Ｐｒと制御対
象１の制御量の信号Ｐとの偏差信号ｅを入力として制御
対象に対する指令値ｕを出力する補償手段と、この補償
手段における各補償器のゲインもしくは制御量種類を変
更する変更手段４とを備えたサーボ制御装置において、
前記変更手段による変更直前および直後に前記補償手段
が出力する指令値がほぼ一致するように、前記積分補償
器に保持されている積分値を補正する積分値補正手段５
１，６とを具備する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】半導体焼き付け装置や、工作機械
のＸＹテーブルなどに用いられて、高速かつ高精度な位
置決めを必要とされるサーボ制御装置に関するものであ
る。
のＸＹテーブルなどに用いられて、高速かつ高精度な位
置決めを必要とされるサーボ制御装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】高速かつ高精度な位置決めが要求される
サーボ制御装置においては、制御の目的に応じてゲイン
を変更したり、制御量を変更したりといったことが頻繁
に行われる。例えば、速度制御中において、加速時・等
速時・減速時等で補償器のゲインを変更したり、位置制
御中においても偏差にしたがってゲインを変更するとい
うことが行われる。また、速度制御と位置制御を併用し
た制御方式が多く用いられる。これは、停止状態から目
標位置近傍までの大移動には高速度の移動が可能な速度
制御を用い、目標位置近傍での正確な位置決めには位置
制御を用いる手法である。この場合、速度制御から位置
制御への切り換え時、また位置制御から速度制御への切
り換え時に各補償器への入力の切り換えとゲインの変更
が行われる。
サーボ制御装置においては、制御の目的に応じてゲイン
を変更したり、制御量を変更したりといったことが頻繁
に行われる。例えば、速度制御中において、加速時・等
速時・減速時等で補償器のゲインを変更したり、位置制
御中においても偏差にしたがってゲインを変更するとい
うことが行われる。また、速度制御と位置制御を併用し
た制御方式が多く用いられる。これは、停止状態から目
標位置近傍までの大移動には高速度の移動が可能な速度
制御を用い、目標位置近傍での正確な位置決めには位置
制御を用いる手法である。この場合、速度制御から位置
制御への切り換え時、また位置制御から速度制御への切
り換え時に各補償器への入力の切り換えとゲインの変更
が行われる。
【０００３】一方、通常のサーボ制御装置には、定常偏
差をゼロにするために少なくとも１つ以上の積分補償器
が含まれている。積分補償器は現在まで積分補償器に入
力された値の積分値を保持するメモリ機能を有してい
る。しかし速度制御と位置制御の切り換え時など、積分
器への入力が変わった場合には、それまで保持していた
値は意味をなさなくなってしまう。そこで、このような
場合には積分値をゼロにリセットすることが行われる。
差をゼロにするために少なくとも１つ以上の積分補償器
が含まれている。積分補償器は現在まで積分補償器に入
力された値の積分値を保持するメモリ機能を有してい
る。しかし速度制御と位置制御の切り換え時など、積分
器への入力が変わった場合には、それまで保持していた
値は意味をなさなくなってしまう。そこで、このような
場合には積分値をゼロにリセットすることが行われる。
【０００４】図１０は従来のサーボ制御装置のブロック
線図である。制御対象１の制御量（位置あるいは速度）
については、図示されない検出器によって検出される目
標値との差が取られて各補償器に入力される。補償器
は、積分補償器２、比例補償器３１、微分補償器３２か
らなり、ＰＩＤ制御により制御対象１への指令値が決定
される。各補償器のゲインはゲイン変更手段４により必
要に応じて変更することができる。図１１はゲイン変更
時の指令値の時間的変化を示すグラフである。
線図である。制御対象１の制御量（位置あるいは速度）
については、図示されない検出器によって検出される目
標値との差が取られて各補償器に入力される。補償器
は、積分補償器２、比例補償器３１、微分補償器３２か
らなり、ＰＩＤ制御により制御対象１への指令値が決定
される。各補償器のゲインはゲイン変更手段４により必
要に応じて変更することができる。図１１はゲイン変更
時の指令値の時間的変化を示すグラフである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゲイン
の変化が大きい場合は、図１１に示すように、ゲイン変
更によりその前後で指令値の値が急激に変化し、制御対
象を振動させる場合があった。また、制御量の切り換え
（速度制御と位置制御の切り換え等）時には、ゲインの
変更に加えて、各補償器への入力が変化し、積分器に保
持された値もゼロにリセットされるため、指令値の変化
はさらに大きくなることが多い。指令値の急激な変化に
は広い帯域にわたって様々な周波数成分が含まれてお
り、これが制御対象の固有振動と共振を起こし、制御対
象を振動させてしまい、位置決め時間が延びる原因とな
っていた。
の変化が大きい場合は、図１１に示すように、ゲイン変
更によりその前後で指令値の値が急激に変化し、制御対
象を振動させる場合があった。また、制御量の切り換え
（速度制御と位置制御の切り換え等）時には、ゲインの
変更に加えて、各補償器への入力が変化し、積分器に保
持された値もゼロにリセットされるため、指令値の変化
はさらに大きくなることが多い。指令値の急激な変化に
は広い帯域にわたって様々な周波数成分が含まれてお
り、これが制御対象の固有振動と共振を起こし、制御対
象を振動させてしまい、位置決め時間が延びる原因とな
っていた。
【０００６】一方、積分補償器以外の補償器は現在の制
御対象の状態とゲインからその時点で妥当な指令値を決
定する。しかしながら、積分補償器に保持されている積
分値は、変更前のゲインと制御量、現在までの制御対象
の挙動により左右されるため、変更後のゲイン、制御量
に対して適切な値を持っている保証はない。また制御量
変更の場合にはゼロにリセットされるが、これもそれま
での積分値が意味をなさないということによる便宜上の
措置であり、変更後のゲイン、制御量に対して適切な値
であるという保証はない。このため、積分値が変更され
た後のゲインと制御量に対して適切な値に収束するまで
時間がかかり、これも位置決め時間延長の原因となって
いた。
御対象の状態とゲインからその時点で妥当な指令値を決
定する。しかしながら、積分補償器に保持されている積
分値は、変更前のゲインと制御量、現在までの制御対象
の挙動により左右されるため、変更後のゲイン、制御量
に対して適切な値を持っている保証はない。また制御量
変更の場合にはゼロにリセットされるが、これもそれま
での積分値が意味をなさないということによる便宜上の
措置であり、変更後のゲイン、制御量に対して適切な値
であるという保証はない。このため、積分値が変更され
た後のゲインと制御量に対して適切な値に収束するまで
時間がかかり、これも位置決め時間延長の原因となって
いた。
【０００７】本発明の目的は、このような従来技術の問
題点に鑑み、サーボ制御装置において、ゲインや制御量
の変更時に生じる制御対象の振動を防止し、位置決め時
間を短縮することにある。
題点に鑑み、サーボ制御装置において、ゲインや制御量
の変更時に生じる制御対象の振動を防止し、位置決め時
間を短縮することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明では、少なくとも１つ以上の積分補償器およびそ
の他の種類の補償器を有し、目標値信号と制御対象の制
御量の信号との偏差信号を入力として制御対象に対する
指令値を出力する補償手段と、この補償手段における各
補償器のゲインもしくは制御量種類を変更する変更手段
とを備えたサーボ制御装置において、前記変更手段によ
る変更直前および直後に前記補償手段が出力する指令値
がほぼ一致するように、前記積分補償器に保持されてい
る積分値を補正する積分値補正手段とを具備することを
特徴とする。
本発明では、少なくとも１つ以上の積分補償器およびそ
の他の種類の補償器を有し、目標値信号と制御対象の制
御量の信号との偏差信号を入力として制御対象に対する
指令値を出力する補償手段と、この補償手段における各
補償器のゲインもしくは制御量種類を変更する変更手段
とを備えたサーボ制御装置において、前記変更手段によ
る変更直前および直後に前記補償手段が出力する指令値
がほぼ一致するように、前記積分補償器に保持されてい
る積分値を補正する積分値補正手段とを具備することを
特徴とする。
【０００９】積分値補正するための手段としては、例え
ば、前記変更手段による変更直前に前記補償手段が出力
する指令値を保持する指令値保持手段と、これによって
保持された指令値と前記変更手段による変更直後に前記
補償手段が出力する指令値とに基づき、これら変更前後
における指令値がほぼ一致するように、前記積分補償器
に保持されている積分値を補正する積分値補正手段とを
有するもの、あるいは前記変更手段による変更前の指令
値に基づいて変更直後の指令値を生成する指令値生成手
段と、これによって生成された指令値と前記変更手段に
よる変更直後に前記補償手段が出力する指令値とに基づ
き、これら変更前後における指令値がほぼ一致するよう
に、前記積分補償器に保持されている積分値を補正する
積分値補正手段とを有するものが該当する。これらの場
合、前記指令値保持手段が保持している指令値、あるい
は前記指令値生成手段が生成する指令値を、前記変更手
段による変更直後における前記制御対象に対する指令値
とする手段を備えるようにしてもよい。
ば、前記変更手段による変更直前に前記補償手段が出力
する指令値を保持する指令値保持手段と、これによって
保持された指令値と前記変更手段による変更直後に前記
補償手段が出力する指令値とに基づき、これら変更前後
における指令値がほぼ一致するように、前記積分補償器
に保持されている積分値を補正する積分値補正手段とを
有するもの、あるいは前記変更手段による変更前の指令
値に基づいて変更直後の指令値を生成する指令値生成手
段と、これによって生成された指令値と前記変更手段に
よる変更直後に前記補償手段が出力する指令値とに基づ
き、これら変更前後における指令値がほぼ一致するよう
に、前記積分補償器に保持されている積分値を補正する
積分値補正手段とを有するものが該当する。これらの場
合、前記指令値保持手段が保持している指令値、あるい
は前記指令値生成手段が生成する指令値を、前記変更手
段による変更直後における前記制御対象に対する指令値
とする手段を備えるようにしてもよい。
【００１０】
【作用】本発明によれば、指令値保持手段あるいは指令
値生成手段と積分値補正手段のみの追加による簡単な構
成において、ゲイン等の変更直後の指令値が変更直前の
指令値と概略等しくなるように積分器に保持された値が
補正されるため、ゲイン等の変更が行われた場合に発生
する指令値の急激な変化が抑制され、制御対象の振動が
防止される。また、制御対象の状態が同じであれば、ゲ
インや制御量に関わらず指令値は同じ筈である。したが
って、ゲイン等の変更直後の指令値がゲイン等の変更直
前の指令値と概略等しくなるように積分器に保持された
値を補正することは、ゲインや制御量変更前までの積分
値に影響されず、ゲインや制御量の変更後の状態に適切
である値に積分値を補正するということである。このた
め、積分値の収束にかかる時間が短縮され、位置決め時
間の短縮が図られる。
値生成手段と積分値補正手段のみの追加による簡単な構
成において、ゲイン等の変更直後の指令値が変更直前の
指令値と概略等しくなるように積分器に保持された値が
補正されるため、ゲイン等の変更が行われた場合に発生
する指令値の急激な変化が抑制され、制御対象の振動が
防止される。また、制御対象の状態が同じであれば、ゲ
インや制御量に関わらず指令値は同じ筈である。したが
って、ゲイン等の変更直後の指令値がゲイン等の変更直
前の指令値と概略等しくなるように積分器に保持された
値を補正することは、ゲインや制御量変更前までの積分
値に影響されず、ゲインや制御量の変更後の状態に適切
である値に積分値を補正するということである。このた
め、積分値の収束にかかる時間が短縮され、位置決め時
間の短縮が図られる。
【００１１】
（実施例１）図１は本発明の第１の実施例に係るサーボ
制御装置のブロック線図である。この装置は、制御対象
１の制御量（位置あるいは速度）Ｐが図示されない検出
器によって検出され、その目標値Ｐｒとの差ｅが各補償
器に入力されるようになっている。補償器は、積分補償
器２、比例補償器３１、微分補償器３２からなり、ＰＩ
Ｄ制御により制御対象１への指令値が決定される。各補
償器のゲインはゲイン変更手段４により変更することが
できる。指令値保持手段５１は、各補償器によって決定
された指令値を保持しており、必要に応じて積分値補正
手段６に出力する。積分値補正手段６では、指令値保持
手段５１の値と、現在の指令値を比較することによって
積分値を決定し、積分補償器２に保持されている積分値
を補正する。
制御装置のブロック線図である。この装置は、制御対象
１の制御量（位置あるいは速度）Ｐが図示されない検出
器によって検出され、その目標値Ｐｒとの差ｅが各補償
器に入力されるようになっている。補償器は、積分補償
器２、比例補償器３１、微分補償器３２からなり、ＰＩ
Ｄ制御により制御対象１への指令値が決定される。各補
償器のゲインはゲイン変更手段４により変更することが
できる。指令値保持手段５１は、各補償器によって決定
された指令値を保持しており、必要に応じて積分値補正
手段６に出力する。積分値補正手段６では、指令値保持
手段５１の値と、現在の指令値を比較することによって
積分値を決定し、積分補償器２に保持されている積分値
を補正する。
【００１２】図２は本装置においてゲイン変更が行われ
るサンプリング期間におけるフローチャートである。
今、ゲイン変更が行われる直前のサンプリング期間での
指令値ｕ（ｔ−１）が、指令値保持手段５１に保持され
ている。そして、ゲイン変更が行われるサンプリング期
間の最初に各補償器のゲインの変更が行われる。あるい
はその直前のサンプリング期間の最後にゲインの変更を
行っておいてもよい。ゲイン変更後、制御対象１の制御
量Ｐと目標値Ｐｒが各補償器に読み込まれ、各補償器に
よって指令値ｕ（ｔ）が計算される。このとき、積分器
では入力値に基づいて積分値の更新が行われ、新しい積
分値ｉ（ｔ）が設定される。この指令値ｕ（ｔ）と、指
令値保持手段５１によって保持されていた直前のサンプ
リング期間での指令値ｕ（ｔ−１）が、積分値補正手段
６に読み込まれ、補正後の積分値を用いて計算された指
令値ｕ（ｔ）が指令値保持手段５１によって保持されて
いた直前のサンプリング期間での指令値ｕ（ｔ−１）と
等しくなるように積分値が補正される。さらにこのサン
プリング期間での指令値としては、指令値保持手段５１
によって保持されていた直前のサンプリング期間での指
令値ｕ（ｔ−１）が出力される。
るサンプリング期間におけるフローチャートである。
今、ゲイン変更が行われる直前のサンプリング期間での
指令値ｕ（ｔ−１）が、指令値保持手段５１に保持され
ている。そして、ゲイン変更が行われるサンプリング期
間の最初に各補償器のゲインの変更が行われる。あるい
はその直前のサンプリング期間の最後にゲインの変更を
行っておいてもよい。ゲイン変更後、制御対象１の制御
量Ｐと目標値Ｐｒが各補償器に読み込まれ、各補償器に
よって指令値ｕ（ｔ）が計算される。このとき、積分器
では入力値に基づいて積分値の更新が行われ、新しい積
分値ｉ（ｔ）が設定される。この指令値ｕ（ｔ）と、指
令値保持手段５１によって保持されていた直前のサンプ
リング期間での指令値ｕ（ｔ−１）が、積分値補正手段
６に読み込まれ、補正後の積分値を用いて計算された指
令値ｕ（ｔ）が指令値保持手段５１によって保持されて
いた直前のサンプリング期間での指令値ｕ（ｔ−１）と
等しくなるように積分値が補正される。さらにこのサン
プリング期間での指令値としては、指令値保持手段５１
によって保持されていた直前のサンプリング期間での指
令値ｕ（ｔ−１）が出力される。
【００１３】積分値補正手段６で行われる補正方法は、
積分補償器２が保持する積分値により異なる。第１に、
積分補償器２が入力された偏差ｅの積分値を保持してい
る場合には、 ｉ′（ｔ）＝ｉ（ｔ）−（ｕ（ｔ）−ｕ（ｔ−１））／ｋｉ （式１） によって補正された積分値ｉ′（ｔ）が決定される。こ
こで、ｋｉは変更された後の積分ゲインである。第２
に、積分補償器２が偏差ｅにゲインを乗じたものの積分
値を保持している場合には、 ｉ′（ｔ）＝ｉ（ｔ）−（ｕ（ｔ）−ｕ（ｔ−１）） （式２） によって補正された積分値ｉ′（ｔ）が決定される。
積分補償器２が保持する積分値により異なる。第１に、
積分補償器２が入力された偏差ｅの積分値を保持してい
る場合には、 ｉ′（ｔ）＝ｉ（ｔ）−（ｕ（ｔ）−ｕ（ｔ−１））／ｋｉ （式１） によって補正された積分値ｉ′（ｔ）が決定される。こ
こで、ｋｉは変更された後の積分ゲインである。第２
に、積分補償器２が偏差ｅにゲインを乗じたものの積分
値を保持している場合には、 ｉ′（ｔ）＝ｉ（ｔ）−（ｕ（ｔ）−ｕ（ｔ−１）） （式２） によって補正された積分値ｉ′（ｔ）が決定される。
【００１４】ゲインの変更と同時に制御量の変更（速度
制御と位置制御の切り換えなど）が行われた場合でも、
全く同じ手順により積分値が補正される。
制御と位置制御の切り換えなど）が行われた場合でも、
全く同じ手順により積分値が補正される。
【００１５】急激に変化した指令値ｕには、広い帯域に
わたって様々な周波数成分が含まれており、これが制御
対象１の固有振動と共振を起こし、制御対象１を振動さ
せてしまう。しかし、このように積分値を補正すること
により、図３に示すように、ゲイン変更や、制御量の変
更の前後で指令値が急激に変化することがなくなり、そ
の結果、制御対象を振動させることもなくなる。
わたって様々な周波数成分が含まれており、これが制御
対象１の固有振動と共振を起こし、制御対象１を振動さ
せてしまう。しかし、このように積分値を補正すること
により、図３に示すように、ゲイン変更や、制御量の変
更の前後で指令値が急激に変化することがなくなり、そ
の結果、制御対象を振動させることもなくなる。
【００１６】また、ゲイン変更直後の指令値がゲイン変
更直前の指令値と等しくなるように積分器に保持された
値を補正することにより、ゲイン・制御量変更後の状態
に適切である値に積分値が収束する時間が省けるため、
位置決め時間の短縮を図ることができる。
更直前の指令値と等しくなるように積分器に保持された
値を補正することにより、ゲイン・制御量変更後の状態
に適切である値に積分値が収束する時間が省けるため、
位置決め時間の短縮を図ることができる。
【００１７】さらに、これらの効果を実現するために追
加すべきは、指令値保持手段５１と、前記式１あるいは
式２の演算を行う積分値補正手段６のみである。これら
に要する演算時間はわずかであり、サンプリング期間の
延長はほとんどない。
加すべきは、指令値保持手段５１と、前記式１あるいは
式２の演算を行う積分値補正手段６のみである。これら
に要する演算時間はわずかであり、サンプリング期間の
延長はほとんどない。
【００１８】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
に係るサーボ制御装置のブロック線図である。指令値保
持手段５１に代わり、過去の指令値から現サンプリング
期間における指令値を推定する指令値推定手段５２を有
する点が、実施例１と異なる。積分値補正手段６では指
令値推定手段５２により推定された指令値と、現在の指
令値を比較することによって積分値を決定し、積分補償
器２に保持されている積分値を補正する。
に係るサーボ制御装置のブロック線図である。指令値保
持手段５１に代わり、過去の指令値から現サンプリング
期間における指令値を推定する指令値推定手段５２を有
する点が、実施例１と異なる。積分値補正手段６では指
令値推定手段５２により推定された指令値と、現在の指
令値を比較することによって積分値を決定し、積分補償
器２に保持されている積分値を補正する。
【００１９】図５は本装置においてゲイン変更が行われ
るサンプリング期間におけるフローチャートである。指
令値推定手段５２が、ゲイン変更が行われる直前のサン
プリング期間までの指令値から、現サンプリングでの指
令値の推定値ｕｓ（ｔ）を推定する点が実施例１と異な
る。そして、ゲイン変更が行われるサンプリング期間の
最初に各補償器のゲインの変更が行われる。あるいはそ
の直前のサンプリング期間の最後にゲインの変更を行っ
ておいてもよい。ゲイン変更後、制御対象１の制御量Ｐ
と目標値Ｐｒが読み込まれ、各補償器によって指令値ｕ
（ｔ）が計算される。このとき、積分器では入力値ｅに
基づいて積分値の更新が行われ、新しい積分値ｉ（ｔ）
が設定される。一方、指令値推定手段５２によって現サ
ンプリング期間の指令値の推定値ｕｓ（ｔ）が推定され
る。この推定は、直前のサンプリング期間において行っ
ておいてもよい。指令値ｕ（ｔ）と、現サンプリング期
間での指令値の推定値ｕｓ（ｔ）が、積分値補正手段６
に読み込まれ、補正後の積分値を用いて計算された指令
値がｕｓ（ｔ）と等しくなるように積分値が補正され
る。さらにこのサンプリング期間での指令値としては、
現サンプリング期間での指令値の推定値ｕｓ（ｔ）が出
力される。
るサンプリング期間におけるフローチャートである。指
令値推定手段５２が、ゲイン変更が行われる直前のサン
プリング期間までの指令値から、現サンプリングでの指
令値の推定値ｕｓ（ｔ）を推定する点が実施例１と異な
る。そして、ゲイン変更が行われるサンプリング期間の
最初に各補償器のゲインの変更が行われる。あるいはそ
の直前のサンプリング期間の最後にゲインの変更を行っ
ておいてもよい。ゲイン変更後、制御対象１の制御量Ｐ
と目標値Ｐｒが読み込まれ、各補償器によって指令値ｕ
（ｔ）が計算される。このとき、積分器では入力値ｅに
基づいて積分値の更新が行われ、新しい積分値ｉ（ｔ）
が設定される。一方、指令値推定手段５２によって現サ
ンプリング期間の指令値の推定値ｕｓ（ｔ）が推定され
る。この推定は、直前のサンプリング期間において行っ
ておいてもよい。指令値ｕ（ｔ）と、現サンプリング期
間での指令値の推定値ｕｓ（ｔ）が、積分値補正手段６
に読み込まれ、補正後の積分値を用いて計算された指令
値がｕｓ（ｔ）と等しくなるように積分値が補正され
る。さらにこのサンプリング期間での指令値としては、
現サンプリング期間での指令値の推定値ｕｓ（ｔ）が出
力される。
【００２０】積分値補正手段６で行われる補正方法は、
積分補償器２が保持する積分値により異なる。第１に、
積分補償器が入力された偏差の積分値を保持している場
合には、 ｉ′（ｔ）＝ｉ（ｔ）−（ｕ（ｔ）−ｕｓ（ｔ））／ｋｉ （式３） によって補正された積分値ｉ′（ｔ）が決定される。こ
こで，ｋｉは変更された後の積分ゲインである。第２
に、積分補償器２が偏差ｅにゲインを乗じたものの積分
値を保持している場合には、 ｉ′（ｔ）＝ｉ（ｔ）−（ｕ（ｔ）−ｕｓ（ｔ）） （式４） によって補正された積分値ｉ′（ｔ）が決定される。
積分補償器２が保持する積分値により異なる。第１に、
積分補償器が入力された偏差の積分値を保持している場
合には、 ｉ′（ｔ）＝ｉ（ｔ）−（ｕ（ｔ）−ｕｓ（ｔ））／ｋｉ （式３） によって補正された積分値ｉ′（ｔ）が決定される。こ
こで，ｋｉは変更された後の積分ゲインである。第２
に、積分補償器２が偏差ｅにゲインを乗じたものの積分
値を保持している場合には、 ｉ′（ｔ）＝ｉ（ｔ）−（ｕ（ｔ）−ｕｓ（ｔ）） （式４） によって補正された積分値ｉ′（ｔ）が決定される。
【００２１】ゲインの変更と同時に制御量の変更（速度
制御と位置制御の切り換えなど）が行われた場合でも、
全く同じ手順により積分値が補正される。
制御と位置制御の切り換えなど）が行われた場合でも、
全く同じ手順により積分値が補正される。
【００２２】実施例１では、ゲイン変更が行われるサン
プリング期間と、その直前のサンプリング期間において
同じ指令値が出力される。このため、指令値が変化して
いる最中の場合には、指令値の変化を途切れさせてしま
う。これに対し、実施例２では、指令値の変化を推定す
るため、図６に示すように、より滑らかに指令値を出力
することが可能となる。その一方、推定に要する分だ
け、実施例１より多くの演算時間が必要となる。指令値
の推定には、過去２サンプルの指令値を用いる１次近似
が最も簡単であるが、より多くの指令値を用いてより正
確な推定を行うことも可能である。しかし、その分推定
に要する演算量が増加し、より多くのサンプリング時間
が必要となる。
プリング期間と、その直前のサンプリング期間において
同じ指令値が出力される。このため、指令値が変化して
いる最中の場合には、指令値の変化を途切れさせてしま
う。これに対し、実施例２では、指令値の変化を推定す
るため、図６に示すように、より滑らかに指令値を出力
することが可能となる。その一方、推定に要する分だ
け、実施例１より多くの演算時間が必要となる。指令値
の推定には、過去２サンプルの指令値を用いる１次近似
が最も簡単であるが、より多くの指令値を用いてより正
確な推定を行うことも可能である。しかし、その分推定
に要する演算量が増加し、より多くのサンプリング時間
が必要となる。
【００２３】（実施例３）図７は本発明の第３の実施例
に係るサーボ制御装置のブロック線図である。指令値保
持手段５１に保持されている指令値を出力する経路を有
しない点が実施例１と異なる。
に係るサーボ制御装置のブロック線図である。指令値保
持手段５１に保持されている指令値を出力する経路を有
しない点が実施例１と異なる。
【００２４】図８は本装置におけるゲイン変更が行われ
る直前のサンプリング期間におけるフローチャートであ
る。積分値補正に関わる動作をゲイン変更が行われる直
前のサンプリング期間で行う点が、実施例１と異なる。
ゲイン変更直前のサンプリング期間に制御対象の制御量
Ｐと目標値Ｐｒが読み込まれ、各補償器によって指令値
ｕ（ｔ−１）が計算される。この指令値ｕ（ｔ−１）が
ゲイン変更直前のサンプリング期間での指令値として出
力されるとともに、指令値保持手段５１に保持される。
次に各補償器のゲインの変更が行われ、新しいゲインを
用いて指令値ｕ（ｔ）が計算される。制御量の変更を伴
う場合には、変更後の制御量と目標値を用いて指令値ｕ
（ｔ）が計算される。このとき、積分器では積分値の更
新が行われ、新しい積分値ｉ（ｔ）が設定される。この
指令値ｕ（ｔ）と、指令値保持手段５１によって保持さ
れていた前サンプリング期間での指令値ｕ（ｔ−１）
が、積分値補正手段６に読み込まれ、補正後の積分値を
用いて計算された指令値が指令値保持手段５１によって
保持されていた前サンプリング期間での指令値ｕ（ｔ−
１）と等しくなるように積分値が補正される。補正に用
いられる式は実施例１と同じである。次のサンプリング
期間においては、補正された積分値と変更されたゲイン
を用いて、指令値が計算される。
る直前のサンプリング期間におけるフローチャートであ
る。積分値補正に関わる動作をゲイン変更が行われる直
前のサンプリング期間で行う点が、実施例１と異なる。
ゲイン変更直前のサンプリング期間に制御対象の制御量
Ｐと目標値Ｐｒが読み込まれ、各補償器によって指令値
ｕ（ｔ−１）が計算される。この指令値ｕ（ｔ−１）が
ゲイン変更直前のサンプリング期間での指令値として出
力されるとともに、指令値保持手段５１に保持される。
次に各補償器のゲインの変更が行われ、新しいゲインを
用いて指令値ｕ（ｔ）が計算される。制御量の変更を伴
う場合には、変更後の制御量と目標値を用いて指令値ｕ
（ｔ）が計算される。このとき、積分器では積分値の更
新が行われ、新しい積分値ｉ（ｔ）が設定される。この
指令値ｕ（ｔ）と、指令値保持手段５１によって保持さ
れていた前サンプリング期間での指令値ｕ（ｔ−１）
が、積分値補正手段６に読み込まれ、補正後の積分値を
用いて計算された指令値が指令値保持手段５１によって
保持されていた前サンプリング期間での指令値ｕ（ｔ−
１）と等しくなるように積分値が補正される。補正に用
いられる式は実施例１と同じである。次のサンプリング
期間においては、補正された積分値と変更されたゲイン
を用いて、指令値が計算される。
【００２５】本実施例では、積分値の補正がゲイン変更
の直前のサンプリング期間に行われるため、ゲイン変更
の行われるサンプリング期間では補正された値を用いて
指令値が計算できる。このため、直前のサンプリング期
間での指令値や推定された指令値のような過去の値に基
づく指令値を出力する必要がなく、滑らか且つ現在の制
御量・目標値に基づく指令値を出力することができる。
しかし、ゲイン変更の直前のサンプリング期間において
は、補償器による指令値の計算が２回行われるため、演
算量が約２倍に増え、サンプリング時間が大幅に増加す
る可能性がある。
の直前のサンプリング期間に行われるため、ゲイン変更
の行われるサンプリング期間では補正された値を用いて
指令値が計算できる。このため、直前のサンプリング期
間での指令値や推定された指令値のような過去の値に基
づく指令値を出力する必要がなく、滑らか且つ現在の制
御量・目標値に基づく指令値を出力することができる。
しかし、ゲイン変更の直前のサンプリング期間において
は、補償器による指令値の計算が２回行われるため、演
算量が約２倍に増え、サンプリング時間が大幅に増加す
る可能性がある。
【００２６】（実施例４）図９は本発明の第４の実施例
に係るサーボ制御装置のブロック線図である。比例補償
器３１、微分補償器３２に代わり、状態フィードバック
補償器３３を有する点が実施例１と異なる。比例補償器
３１、微分補償器３２に代わり、状態フィードバック補
償器３３が用いられる点を除き、ゲイン変更が行われる
サンプリング期間におけるフローチャート、積分値補正
のための式も、実施例１と同じである。
に係るサーボ制御装置のブロック線図である。比例補償
器３１、微分補償器３２に代わり、状態フィードバック
補償器３３を有する点が実施例１と異なる。比例補償器
３１、微分補償器３２に代わり、状態フィードバック補
償器３３が用いられる点を除き、ゲイン変更が行われる
サンプリング期間におけるフローチャート、積分値補正
のための式も、実施例１と同じである。
【００２７】状態フィードバック補償器３３はＰＩＤ補
償器に比べ、ゲイン設定の自由度が高く、より大きくゲ
インを変更することが可能であるため、ゲイン変更によ
る指令値の変化も大きくなりがちであり、本発明による
積分値の補正が有効である。実施例２、実施例３におい
ても同様に、比例補償器３１、微分補償器３２に代え
て、状態フィードバック補償器３３を用いてもよい。ま
た、実施例１〜３において積分補償器以外の補償器３と
して、比例補償器３１、微分補償器３２、状態フィード
バック補償器３３以外の補償器を用いてもよい。
償器に比べ、ゲイン設定の自由度が高く、より大きくゲ
インを変更することが可能であるため、ゲイン変更によ
る指令値の変化も大きくなりがちであり、本発明による
積分値の補正が有効である。実施例２、実施例３におい
ても同様に、比例補償器３１、微分補償器３２に代え
て、状態フィードバック補償器３３を用いてもよい。ま
た、実施例１〜３において積分補償器以外の補償器３と
して、比例補償器３１、微分補償器３２、状態フィード
バック補償器３３以外の補償器を用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、指令値保持手段あ
るいは指令値生成手段と積分値補正手段のみの追加によ
り、ゲイン等の変更直後の指令値が変更直前の指令値と
概略等しくなるように積分器に保持された値を補正する
ことにより、ゲイン等の変更が行われた場合に発生する
指令値の急激な変化をなくすことができるため、制御対
象を振動させることがなく、位置決め時間の短縮を図る
ことができる。また、ゲインや制御量の変更前までの積
分値に影響されず、ゲインや制御量の変更後の状態に適
切である値に積分値を補正することができるため、積分
値の収束にかかる時間が省け、位置決め時間の短縮を図
ることができる。
るいは指令値生成手段と積分値補正手段のみの追加によ
り、ゲイン等の変更直後の指令値が変更直前の指令値と
概略等しくなるように積分器に保持された値を補正する
ことにより、ゲイン等の変更が行われた場合に発生する
指令値の急激な変化をなくすことができるため、制御対
象を振動させることがなく、位置決め時間の短縮を図る
ことができる。また、ゲインや制御量の変更前までの積
分値に影響されず、ゲインや制御量の変更後の状態に適
切である値に積分値を補正することができるため、積分
値の収束にかかる時間が省け、位置決め時間の短縮を図
ることができる。
【図１】 本発明の第１の実施例に係るサーボ制御装置
のブロック線図である。
のブロック線図である。
【図２】 図１の装置の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図３】 図１の装置におけるゲイン変更時の指令値の
変化の様子を示す模式図である。
変化の様子を示す模式図である。
【図４】 本発明の第２の実施例に係るサーボ制御装置
のブロック線図である。
のブロック線図である。
【図５】 図４の装置の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図６】 図４の装置におけるゲイン変更時の指令値の
変化の様子を示す模式図である。
変化の様子を示す模式図である。
【図７】 本発明の第３の実施例に係るサーボ制御装置
のブロック線図である。
のブロック線図である。
【図８】 図７の装置の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
【図９】 本発明の第４の実施例に係るサーボ制御装置
のブロック線図である。
のブロック線図である。
【図１０】 従来例に係るサーボ制御装置のブロック線
図である。
図である。
【図１１】 図１０の装置におけるゲイン変更時の指令
値の変化の様子を示す模式図である。
値の変化の様子を示す模式図である。
１：制御対象、２：積分補償器、３：積分補償器以外の
種類の補償器、３１：比例補償器、３２：微分補償器、
３３：状態フィードバック補償器、４：ゲイン変更手
段、５１：指令値保持手段、５２：指令値推定手段、
６：積分値補正手段、Ｐ：制御量、Ｐｒ：目標値、ｅ：
偏差、ｕ：指令値。
種類の補償器、３１：比例補償器、３２：微分補償器、
３３：状態フィードバック補償器、４：ゲイン変更手
段、５１：指令値保持手段、５２：指令値推定手段、
６：積分値補正手段、Ｐ：制御量、Ｐｒ：目標値、ｅ：
偏差、ｕ：指令値。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｋ
Claims (4)
- 【請求項１】 少なくとも１つ以上の積分補償器および
その他の種類の補償器を有し、目標値信号と制御対象の
制御量の信号との偏差信号を入力として制御対象に対す
る指令値を出力する補償手段と、この補償手段における
各補償器のゲインもしくは制御量種類を変更する変更手
段とを備えたサーボ制御装置において、前記変更手段に
よる変更直前に前記補償手段が出力する指令値を保持す
る指令値保持手段と、これによって保持された指令値と
前記変更手段による変更直後に前記補償手段が出力する
指令値とに基づき、これら変更前後における指令値がほ
ぼ一致するように、前記積分補償器に保持されている積
分値を補正する積分値補正手段と、前記指令値保持手段
に保持されている変更直前の指令値を変更直後における
前記制御対象に対する指令値とする手段とを具備するこ
とを特徴とするサーボ制御装置。 - 【請求項２】 少なくとも１つ以上の積分補償器および
その他の種類の補償器を有し、目標値信号と制御対象の
制御量の信号との偏差信号を入力として制御対象に対す
る指令値を出力する補償手段と、この補償手段における
各補償器のゲインもしくは制御量種類を変更する変更手
段とを備えたサーボ制御装置において、前記変更手段に
よる変更前の指令値に基づいて変更直後の指令値を生成
する指令値生成手段と、これによって生成された指令値
と前記変更手段による変更直後に前記補償手段が出力す
る指令値とに基づき、これら変更前後における指令値が
ほぼ一致するように、前記積分補償器に保持されている
積分値を補正する積分値補正手段と、前記指令値生成手
段が生成する指令値を前記変更手段による変更直後にお
ける前記制御対象に対する指令値とする手段とを具備す
ることを特徴とするサーボ制御装置。 - 【請求項３】 少なくとも１つ以上の積分補償器および
その他の種類の補償器を有し、目標値信号と制御対象の
制御量の信号との偏差信号を入力として制御対象に対す
る指令値を出力する補償手段と、この補償手段における
各補償器のゲインもしくは制御量種類を変更する変更手
段とを備えたサーボ制御装置において、前記変更手段に
よる変更直前に前記補償手段が出力する指令値を保持す
る指令値保持手段と、これによって保持された指令値と
前記変更手段による変更直後に前記補償手段が出力する
指令値とに基づき、これら変更前後における指令値がほ
ぼ一致するように、前記積分補償器に保持されている積
分値を補正する積分値補正手段とを具備することを特徴
とするサーボ制御装置。 - 【請求項４】 少なくとも１つ以上の積分補償器および
その他の種類の補償器を有し、目標値信号と制御対象の
制御量の信号との偏差信号を入力として制御対象に対す
る指令値を出力する補償手段と、この補償手段における
各補償器のゲインもしくは制御量種類を変更する変更手
段とを備えたサーボ制御装置において、前記変更手段に
よる変更直前および直後に前記補償手段が出力する指令
値がほぼ一致するように、前記積分補償器に保持されて
いる積分値を補正する積分値補正手段とを具備すること
を特徴とするサーボ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326194A JPH07230320A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | サーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4326194A JPH07230320A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | サーボ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07230320A true JPH07230320A (ja) | 1995-08-29 |
Family
ID=12658915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4326194A Pending JPH07230320A (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | サーボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07230320A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008015610A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 制御装置 |
| JP2011166112A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-08-25 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
| US8876453B2 (en) | 2010-01-12 | 2014-11-04 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
-
1994
- 1994-02-18 JP JP4326194A patent/JPH07230320A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008015610A (ja) * | 2006-07-03 | 2008-01-24 | Mitsubishi Electric Corp | 制御装置 |
| JP2011166112A (ja) * | 2010-01-12 | 2011-08-25 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
| US8876453B2 (en) | 2010-01-12 | 2014-11-04 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
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