JPH08202453A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
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- JPH08202453A JPH08202453A JP967295A JP967295A JPH08202453A JP H08202453 A JPH08202453 A JP H08202453A JP 967295 A JP967295 A JP 967295A JP 967295 A JP967295 A JP 967295A JP H08202453 A JPH08202453 A JP H08202453A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 任意の制御対象に対して最適な位置制御、た
とえば、ステップ入力に対し、オーバーシュート、速度
偏差がなく、かつ収束時間が短くなるような制御が可能
な位置制御装置を提供する。 【構成】 位置ループと二重の速度ループとを備える位
置制御装置において、制御対象を制御するための指令信
号と制御対象の位置信号との差を求める誤差演算器２が
出力する誤差信号に基づき、最適な補償利得を生成する
補償利得生成部２５及び誤差演算器２が出力する誤差信
号に対して補償利得生成部２５が生成した補償利得を演
算することにより補償処理を行う補償器２５を含む自動
補償器２３と、自動補償器２３、他の補償器２８、２９
のいずれかを選択する位置補償切替部２２とを備える。
とえば、ステップ入力に対し、オーバーシュート、速度
偏差がなく、かつ収束時間が短くなるような制御が可能
な位置制御装置を提供する。 【構成】 位置ループと二重の速度ループとを備える位
置制御装置において、制御対象を制御するための指令信
号と制御対象の位置信号との差を求める誤差演算器２が
出力する誤差信号に基づき、最適な補償利得を生成する
補償利得生成部２５及び誤差演算器２が出力する誤差信
号に対して補償利得生成部２５が生成した補償利得を演
算することにより補償処理を行う補償器２５を含む自動
補償器２３と、自動補償器２３、他の補償器２８、２９
のいずれかを選択する位置補償切替部２２とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、衛星通信用アンテナ
等の対象物を任意の位置に指向させるための位置制御装
置に関するものである。
等の対象物を任意の位置に指向させるための位置制御装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ロケットや人工衛星などを正確に追尾し
て高精度な測角を行ったり、これらとの間で安定な通信
回線を確立するために、大型の通信用アンテナが用いら
れている。この種のアンテナは、指向方向の目標値に対
する良好な追従特性とともに外乱に対する十分な抑制特
性をもつことが必要である。目標値に対する良好な追従
特性とは、指向方向の目標値に対して速応性が良く、そ
のときの減衰性が高く、定常偏差が少ないことである。
また、外乱に対する十分な抑制特性とは、指向方向の目
標値を保持しているときに外乱が加えられた場合におい
て、目標値に戻るまでの時間が短く（復元時の速応性が
良）、そのときの減衰性が高く、定常偏差が少ないこと
である。これらの要求を満たすために、この種のアンテ
ナの制御系は位置帰還ループと二重の速度帰還ループと
を備える。
て高精度な測角を行ったり、これらとの間で安定な通信
回線を確立するために、大型の通信用アンテナが用いら
れている。この種のアンテナは、指向方向の目標値に対
する良好な追従特性とともに外乱に対する十分な抑制特
性をもつことが必要である。目標値に対する良好な追従
特性とは、指向方向の目標値に対して速応性が良く、そ
のときの減衰性が高く、定常偏差が少ないことである。
また、外乱に対する十分な抑制特性とは、指向方向の目
標値を保持しているときに外乱が加えられた場合におい
て、目標値に戻るまでの時間が短く（復元時の速応性が
良）、そのときの減衰性が高く、定常偏差が少ないこと
である。これらの要求を満たすために、この種のアンテ
ナの制御系は位置帰還ループと二重の速度帰還ループと
を備える。
【０００３】図７は、この種のアンテナの制御に用いら
れる従来の位置制御装置の構成を示すブロック図であ
る。同図において、１は外部から入力され、制御対象で
あるアンテナを所定の位置に指向させるための位置指令
信号とアンテナの実際の位置または角度信号とに基づき
速度指令信号を生成して出力するデジタル演算器であ
る。デジタル演算器１は、位置指令信号による位置と実
際の位置との誤差を求める誤差演算器２と誤差演算器２
の出力を補償して制御ループに所定の伝達特性をもたせ
る位置補償器３とから構成される。位置補償器３は、制
御特性上、速度偏差があるがステップ応答特性において
オーバーシュートをもたないという特徴を有するＩ型補
償、あるいは速度偏差がないがステップ応答特性におい
てオーバーシュートをもつという特徴を有するＩＩ型補
償のいずれかを行う。ここでＩ型とＩＩ型の２種類のタ
イプの補償を行うのは、制御対象であるアンテナの構造
的な性質に応じて適切な制御を行うためである。誤差演
算器２及び位置補償器３において、処理はデジタルで行
われる。デジタル演算器１は位置帰還ループを構成す
る。
れる従来の位置制御装置の構成を示すブロック図であ
る。同図において、１は外部から入力され、制御対象で
あるアンテナを所定の位置に指向させるための位置指令
信号とアンテナの実際の位置または角度信号とに基づき
速度指令信号を生成して出力するデジタル演算器であ
る。デジタル演算器１は、位置指令信号による位置と実
際の位置との誤差を求める誤差演算器２と誤差演算器２
の出力を補償して制御ループに所定の伝達特性をもたせ
る位置補償器３とから構成される。位置補償器３は、制
御特性上、速度偏差があるがステップ応答特性において
オーバーシュートをもたないという特徴を有するＩ型補
償、あるいは速度偏差がないがステップ応答特性におい
てオーバーシュートをもつという特徴を有するＩＩ型補
償のいずれかを行う。ここでＩ型とＩＩ型の２種類のタ
イプの補償を行うのは、制御対象であるアンテナの構造
的な性質に応じて適切な制御を行うためである。誤差演
算器２及び位置補償器３において、処理はデジタルで行
われる。デジタル演算器１は位置帰還ループを構成す
る。
【０００４】４はデジタル演算器１のデジタルの速度指
令信号出力をアナログ信号に変換して第１の速度指令信
号として出力するＤ／Ａ変換器、５はＤ／Ａ変換器４の
アナログ出力とアンテナの速度信号とに基づき速度補償
を行うためのアナログ演算増幅器である。
令信号出力をアナログ信号に変換して第１の速度指令信
号として出力するＤ／Ａ変換器、５はＤ／Ａ変換器４の
アナログ出力とアンテナの速度信号とに基づき速度補償
を行うためのアナログ演算増幅器である。
【０００５】アナログ演算増幅器５は、Ｄ／Ａ変換器４
からの第１の速度指令信号と速度検出器１２からの速度
信号との速度誤差を求める誤差演算器６、誤差演算器６
の出力に対し補償することにより制御ループに所定の伝
達特性をもたせて第２の速度指令信号として出力する速
度補償器７、第２の速度指令信号と速度検出器１２から
の速度信号との速度誤差を求める誤差演算器８及び誤差
演算器８の出力に対し補償することにより制御ループに
所定の伝達特性をもたせる速度補償器９とから構成され
る。速度補償器９の出力がアナログ演算増幅器５の出力
となる。アナログ演算増幅器５は二重の速度帰還ループ
を構成する。
からの第１の速度指令信号と速度検出器１２からの速度
信号との速度誤差を求める誤差演算器６、誤差演算器６
の出力に対し補償することにより制御ループに所定の伝
達特性をもたせて第２の速度指令信号として出力する速
度補償器７、第２の速度指令信号と速度検出器１２から
の速度信号との速度誤差を求める誤差演算器８及び誤差
演算器８の出力に対し補償することにより制御ループに
所定の伝達特性をもたせる速度補償器９とから構成され
る。速度補償器９の出力がアナログ演算増幅器５の出力
となる。アナログ演算増幅器５は二重の速度帰還ループ
を構成する。
【０００６】１０はアンテナを駆動するために、アナロ
グ演算増幅器５の出力に基づきサーボモータ１１に供給
する電流を発生する駆動増幅器、１２はサーボモータ１
１の回転速度（制御対象であるアンテナの回転速度に対
応する）を検出する速度検出器、１３はサーボモータ１
１の位置あるいは角度（制御対象であるアンテナの角度
に対応する）を検出する位置検出器である。
グ演算増幅器５の出力に基づきサーボモータ１１に供給
する電流を発生する駆動増幅器、１２はサーボモータ１
１の回転速度（制御対象であるアンテナの回転速度に対
応する）を検出する速度検出器、１３はサーボモータ１
１の位置あるいは角度（制御対象であるアンテナの角度
に対応する）を検出する位置検出器である。
【０００７】次に動作について説明する。図７に示され
た位置制御装置のデジタル演算器１には、図示しない位
置指令発生装置から、図示しないアンテナを所望の方向
に指向するための位置指令信号が入力される。デジタル
演算器１は、誤差演算器２により入力された位置指令信
号と位置検出器１３により得られた制御対象の位置また
は角度信号との誤差を計算するとともに、位置補償器３
により所定の伝達特性を得るために位置補償を行う。
た位置制御装置のデジタル演算器１には、図示しない位
置指令発生装置から、図示しないアンテナを所望の方向
に指向するための位置指令信号が入力される。デジタル
演算器１は、誤差演算器２により入力された位置指令信
号と位置検出器１３により得られた制御対象の位置また
は角度信号との誤差を計算するとともに、位置補償器３
により所定の伝達特性を得るために位置補償を行う。
【０００８】位置補償器３において行われる位置補償に
は、前述のようにＩ型補償とＩＩ型補償とがあり、位置
制御装置の制御対象の特性に応じて、これらの補償のう
ちのいずれかが行われる。
は、前述のようにＩ型補償とＩＩ型補償とがあり、位置
制御装置の制御対象の特性に応じて、これらの補償のう
ちのいずれかが行われる。
【０００９】Ｉ型補償には次のような特徴がある。位置
指令信号が制御対象に一定の位置を指令するものである
とき位置偏差は生じない。位置指令信号が位置を等速度
で変化させるための指令であるとき速度偏差が生じる。
ステップ状の位置指令信号に対してオーバーシュートが
生じない（図８（ａ））。制御対象が指令された位置に
到達するまでの時間が比較的長い。
指令信号が制御対象に一定の位置を指令するものである
とき位置偏差は生じない。位置指令信号が位置を等速度
で変化させるための指令であるとき速度偏差が生じる。
ステップ状の位置指令信号に対してオーバーシュートが
生じない（図８（ａ））。制御対象が指令された位置に
到達するまでの時間が比較的長い。
【００１０】また、ＩＩ型補償には次のような特徴があ
る。位置指令信号が制御対象に一定の位置を指令するも
のであるとき位置偏差は生じない（Ｉ型補償の場合と同
じ）。位置指令信号が位置を等速度で変化させるための
指令であるとき速度偏差が生じない。ステップ状の位置
指令信号に対してオーバーシュートが生じる（図８
（ｂ））。制御対象が指令された位置に到達するまでの
時間が比較的短いが、オーバーシュートが収束するまで
に時間がかかる。
る。位置指令信号が制御対象に一定の位置を指令するも
のであるとき位置偏差は生じない（Ｉ型補償の場合と同
じ）。位置指令信号が位置を等速度で変化させるための
指令であるとき速度偏差が生じない。ステップ状の位置
指令信号に対してオーバーシュートが生じる（図８
（ｂ））。制御対象が指令された位置に到達するまでの
時間が比較的短いが、オーバーシュートが収束するまで
に時間がかかる。
【００１１】Ｉ型の位置補償が行われる場合、位置補償
器３は、誤差演算器２が出力する位置誤差信号に対して
位置ループゲインωc を乗じる。ＩＩ型の位置補償が行
われる場合、位置補償器３は、誤差演算器２が出力する
位置誤差信号に対して位置ループゲインωC （ｓ＋ω
1 ）／ｓを乗じる。
器３は、誤差演算器２が出力する位置誤差信号に対して
位置ループゲインωc を乗じる。ＩＩ型の位置補償が行
われる場合、位置補償器３は、誤差演算器２が出力する
位置誤差信号に対して位置ループゲインωC （ｓ＋ω
1 ）／ｓを乗じる。
【００１２】Ｄ／Ａ変換器４は位置補償器３の出力をデ
ジタル信号からアナログ信号に変換した後、第１の速度
指令信号として出力する。
ジタル信号からアナログ信号に変換した後、第１の速度
指令信号として出力する。
【００１３】アナログ演算増幅器５の誤差演算部６は、
Ｄ／Ａ変換器４が出力する第１の速度指令信号と制御対
象部に設けられた速度検出器１２により検出された速度
信号との誤差を計算する。速度補償器７は、速度帰還ル
ープに所定の伝達特性をもたせるために、誤差演算部６
が出力する誤差信号に対してＰＩ補償を行い、第２の速
度指令信号として出力する。誤差演算部８は、この第２
の速度指令信号と速度検出器１２により検出された速度
信号との誤差を計算する。速度補償器９は、速度帰還ル
ープに所定の伝達特性をもたせるために、誤差演算部８
が出力する誤差信号に対してＰ補償を行う。速度補償器
９の出力は、アンテナを駆動するための電流指令信号と
して駆動増幅器１０に入力される。
Ｄ／Ａ変換器４が出力する第１の速度指令信号と制御対
象部に設けられた速度検出器１２により検出された速度
信号との誤差を計算する。速度補償器７は、速度帰還ル
ープに所定の伝達特性をもたせるために、誤差演算部６
が出力する誤差信号に対してＰＩ補償を行い、第２の速
度指令信号として出力する。誤差演算部８は、この第２
の速度指令信号と速度検出器１２により検出された速度
信号との誤差を計算する。速度補償器９は、速度帰還ル
ープに所定の伝達特性をもたせるために、誤差演算部８
が出力する誤差信号に対してＰ補償を行う。速度補償器
９の出力は、アンテナを駆動するための電流指令信号と
して駆動増幅器１０に入力される。
【００１４】駆動増幅器１０は、入力された電流指令信
号に基づきサーボモータ１１に供給する電流を制御して
サーボモータ１１の出力トルクを制御する
号に基づきサーボモータ１１に供給する電流を制御して
サーボモータ１１の出力トルクを制御する
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従来の位置制御装置は
以上のように構成されており、アンテナ等の制御対象を
所望の方向に指向させることができる。そして、位置補
償器３の補償特性を制御対象の制御特性に応じて適切に
選択することにより、制御対象を適切に制御することが
できた。
以上のように構成されており、アンテナ等の制御対象を
所望の方向に指向させることができる。そして、位置補
償器３の補償特性を制御対象の制御特性に応じて適切に
選択することにより、制御対象を適切に制御することが
できた。
【００１６】しかし、補償特性を切り替えるためには、
予め、制御対象に対する補償特性がＩ型補償またはＩＩ
型補償のいずれが適切であるか判断したうえで、位置補
償器３の設定を変更しなければならなかった。したがっ
て、制御対象の特性を予め把握したうえで補償の型の選
択及び位置補償器の調整を行わなければならず、そのた
めに時間がかかるという問題があった。
予め、制御対象に対する補償特性がＩ型補償またはＩＩ
型補償のいずれが適切であるか判断したうえで、位置補
償器３の設定を変更しなければならなかった。したがっ
て、制御対象の特性を予め把握したうえで補償の型の選
択及び位置補償器の調整を行わなければならず、そのた
めに時間がかかるという問題があった。
【００１７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、位置補償器の調整を行うこと
なく最適な補償を行い、制御対象の位置制御を行うこと
のできる位置制御装置を得ることを目的とする。
るためになされたもので、位置補償器の調整を行うこと
なく最適な補償を行い、制御対象の位置制御を行うこと
のできる位置制御装置を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る位置制御
装置は、外部から与えられ、制御対象を制御するための
指令信号と上記制御対象の状態を示す状態信号との差を
求める誤差演算器と、上記誤差演算器が出力する誤差信
号に基づき補償利得を生成する補償利得生成部と、上記
誤差演算器が出力する誤差信号に対して上記補償利得生
成部が生成した補償利得を演算することにより補償処理
を行う補償器と、上記補償器の出力に基づき駆動信号を
生成して上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えた
ものである。
装置は、外部から与えられ、制御対象を制御するための
指令信号と上記制御対象の状態を示す状態信号との差を
求める誤差演算器と、上記誤差演算器が出力する誤差信
号に基づき補償利得を生成する補償利得生成部と、上記
誤差演算器が出力する誤差信号に対して上記補償利得生
成部が生成した補償利得を演算することにより補償処理
を行う補償器と、上記補償器の出力に基づき駆動信号を
生成して上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えた
ものである。
【００１９】請求項２に係る位置制御装置は、駆動の際
に上記制御対象に加えられる加速度が予め定められた範
囲内にあるように補償利得を生成する補償利得生成部を
備えたものである。。
に上記制御対象に加えられる加速度が予め定められた範
囲内にあるように補償利得を生成する補償利得生成部を
備えたものである。。
【００２０】請求項３に係る位置制御装置は、さらに、
上記指令信号に基づき上記制御対象の速度を求める微分
演算器と、上記微分演算器の出力と上記補償器の出力と
を合成して上記駆動増幅器に対して出力する合成器とを
備えるものである。
上記指令信号に基づき上記制御対象の速度を求める微分
演算器と、上記微分演算器の出力と上記補償器の出力と
を合成して上記駆動増幅器に対して出力する合成器とを
備えるものである。
【００２１】請求項４に係る位置制御装置は、外部から
与えられ、制御対象を制御するための指令信号と上記制
御対象の位置を示す位置信号との差を求める第１の誤差
演算器と、上記第１の誤差演算器が出力する誤差信号に
対して補償利得を演算することにより補償処理を行う第
１の補償器と、上記第１の補償器の出力と上記制御対象
の速度を示す速度信号との差を求める第２の誤差演算器
と、上記第２の誤差演算器が出力する誤差信号に基づき
補償利得を生成して上記第１の補償器に供給する補償利
得生成部と、上記第２の誤差演算器が出力する誤差信号
に対して予め定められた補償利得を演算することにより
補償処理を行う第２の補償器と、上記第２の補償器の出
力に基づき駆動信号を生成して上記制御対象を駆動する
駆動増幅器とを備えたものである。
与えられ、制御対象を制御するための指令信号と上記制
御対象の位置を示す位置信号との差を求める第１の誤差
演算器と、上記第１の誤差演算器が出力する誤差信号に
対して補償利得を演算することにより補償処理を行う第
１の補償器と、上記第１の補償器の出力と上記制御対象
の速度を示す速度信号との差を求める第２の誤差演算器
と、上記第２の誤差演算器が出力する誤差信号に基づき
補償利得を生成して上記第１の補償器に供給する補償利
得生成部と、上記第２の誤差演算器が出力する誤差信号
に対して予め定められた補償利得を演算することにより
補償処理を行う第２の補償器と、上記第２の補償器の出
力に基づき駆動信号を生成して上記制御対象を駆動する
駆動増幅器とを備えたものである。
【００２２】請求項５に係る位置制御装置は、外部から
与えられ、制御対象を制御するための指令信号と上記制
御対象の状態を示す状態信号との差を求める誤差演算器
と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に基づき補償利
得を生成する補償利得生成部と、上記誤差演算器が出力
する誤差信号に対して上記補償利得生成部が生成した補
償利得を演算することにより補償処理を行う第１の補償
器と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に対して予め
定められた補償利得を演算することにより補償処理を行
う第２の補償器と、上記第１の補償器と上記第２の補償
器のいずれかを選択する補償切替部と、上記補償切替部
により選択された補償器の出力に基づき駆動信号を生成
して上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えたもの
である。
与えられ、制御対象を制御するための指令信号と上記制
御対象の状態を示す状態信号との差を求める誤差演算器
と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に基づき補償利
得を生成する補償利得生成部と、上記誤差演算器が出力
する誤差信号に対して上記補償利得生成部が生成した補
償利得を演算することにより補償処理を行う第１の補償
器と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に対して予め
定められた補償利得を演算することにより補償処理を行
う第２の補償器と、上記第１の補償器と上記第２の補償
器のいずれかを選択する補償切替部と、上記補償切替部
により選択された補償器の出力に基づき駆動信号を生成
して上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えたもの
である。
【００２３】
【作用】請求項１の発明においては、誤差演算器が制御
対象を制御するための指令信号と上記制御対象の状態を
示す状態信号との差を求め、補償利得生成部が上記誤差
演算器が出力する誤差信号に基づき補償利得を生成し、
補償器が上記誤差演算器が出力する誤差信号に対して上
記補償利得生成部が生成した補償利得を演算することに
より補償処理を行い、駆動増幅器が上記補償器の出力に
基づき駆動信号を生成して上記制御対象を駆動する。
対象を制御するための指令信号と上記制御対象の状態を
示す状態信号との差を求め、補償利得生成部が上記誤差
演算器が出力する誤差信号に基づき補償利得を生成し、
補償器が上記誤差演算器が出力する誤差信号に対して上
記補償利得生成部が生成した補償利得を演算することに
より補償処理を行い、駆動増幅器が上記補償器の出力に
基づき駆動信号を生成して上記制御対象を駆動する。
【００２４】請求項２の発明においては、上記補償利得
生成部が、駆動の際に上記制御対象に加えられる加速度
が予め定められた範囲内にあるように補償利得を生成す
る。
生成部が、駆動の際に上記制御対象に加えられる加速度
が予め定められた範囲内にあるように補償利得を生成す
る。
【００２５】請求項３の発明においては、微分演算器が
上記指令信号に基づき上記制御対象の速度を求め、合成
器が上記微分演算器の出力と上記補償器の出力とを合成
して上記駆動増幅器に対して出力する。
上記指令信号に基づき上記制御対象の速度を求め、合成
器が上記微分演算器の出力と上記補償器の出力とを合成
して上記駆動増幅器に対して出力する。
【００２６】請求項４の発明においては、第１の誤差演
算器が制御対象を制御するための指令信号と上記制御対
象の位置を示す位置信号との差を求め、第１の補償器が
上記第１の誤差演算器が出力する誤差信号に対して補償
利得を演算することにより補償処理を行い、第２の誤差
演算器が上記第１の補償器の出力と上記制御対象の速度
を示す速度信号との差を求め、補償利得生成部が上記第
２の誤差演算器が出力する誤差信号に基づき補償利得を
生成して上記第１の補償器に供給し、第２の補償器が上
記第２の誤差演算器が出力する誤差信号に対して予め定
められた補償利得を演算することにより補償処理を行
い、駆動増幅器が上記第２の補償器の出力に基づき駆動
信号を生成して上記制御対象を駆動する。
算器が制御対象を制御するための指令信号と上記制御対
象の位置を示す位置信号との差を求め、第１の補償器が
上記第１の誤差演算器が出力する誤差信号に対して補償
利得を演算することにより補償処理を行い、第２の誤差
演算器が上記第１の補償器の出力と上記制御対象の速度
を示す速度信号との差を求め、補償利得生成部が上記第
２の誤差演算器が出力する誤差信号に基づき補償利得を
生成して上記第１の補償器に供給し、第２の補償器が上
記第２の誤差演算器が出力する誤差信号に対して予め定
められた補償利得を演算することにより補償処理を行
い、駆動増幅器が上記第２の補償器の出力に基づき駆動
信号を生成して上記制御対象を駆動する。
【００２７】請求項５の発明においては、誤差演算器が
制御対象を制御するための指令信号と上記制御対象の状
態を示す状態信号との差を求め、補償利得生成部が上記
誤差演算器が出力する誤差信号に基づき補償利得を生成
し、第１の補償器が上記誤差演算器が出力する誤差信号
に対して上記補償利得生成部が生成した補償利得を演算
することにより補償処理を行い、第２の補償器が上記誤
差演算器が出力する誤差信号に対して予め定められた補
償利得を演算することにより補償処理を行い、補償切替
部が上記第１の補償器と上記第２の補償器のいずれかを
選択し、駆動増幅器が上記補償切替部により選択された
補償器の出力に基づき駆動信号を生成する。
制御対象を制御するための指令信号と上記制御対象の状
態を示す状態信号との差を求め、補償利得生成部が上記
誤差演算器が出力する誤差信号に基づき補償利得を生成
し、第１の補償器が上記誤差演算器が出力する誤差信号
に対して上記補償利得生成部が生成した補償利得を演算
することにより補償処理を行い、第２の補償器が上記誤
差演算器が出力する誤差信号に対して予め定められた補
償利得を演算することにより補償処理を行い、補償切替
部が上記第１の補償器と上記第２の補償器のいずれかを
選択し、駆動増幅器が上記補償切替部により選択された
補償器の出力に基づき駆動信号を生成する。
【００２８】
実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は、この実施例１に係る位置制御装置の構成
を示すブロック図である。同図において、２１は制御対
象であるアンテナを所定の位置に指向させるために外部
から入力される位置指令信号とアンテナの実際の位置ま
たは角度信号及びアンテナの速度信号とに基づき、図示
しないアンテナを指向させるために、モータの駆動電流
に対応する信号を発生させるデジタル演算器である。
する。図１は、この実施例１に係る位置制御装置の構成
を示すブロック図である。同図において、２１は制御対
象であるアンテナを所定の位置に指向させるために外部
から入力される位置指令信号とアンテナの実際の位置ま
たは角度信号及びアンテナの速度信号とに基づき、図示
しないアンテナを指向させるために、モータの駆動電流
に対応する信号を発生させるデジタル演算器である。
【００２９】デジタル演算器２１は、入力された位置指
令信号による位置と制御対象の実際の位置との誤差を求
める誤差演算器２、誤差演算器２により求められた誤差
の出力先を、自動補償、Ｉ型補償、ＩＩ型補償の３通り
の場合に応じて切り替える位置補償切替部２２、自動補
償が選択されたときに誤差演算器２の出力を補償する自
動補償器２３、Ｉ型補償が選択されたときに誤差演算器
２の出力を補償するＩ型補償器２８、ＩＩ型補償が選択
されたときに誤差演算器２の出力を補償するＩＩ型補償
器２９、自動補償器２３、Ｉ型補償器２８またはＩＩ型
補償器２９のいずれかが出力する第１の速度指令信号と
速度検出器１２からの速度信号との速度誤差を求める誤
差演算器６、誤差演算器６の出力に対し補償することに
より制御ループに所定の伝達特性をもたせて第２の速度
指令信号として出力する速度補償器７、第２の速度指令
信号と速度検出器１２からの速度信号との速度誤差を求
める誤差演算器８及び誤差演算器８の出力に対し補償す
ることにより制御ループに所定の伝達特性をもたせる速
度補償器９とから構成される。図１のデジタル演算器２
１は、位置帰還ループと二重の速度帰還ループを有して
いる。
令信号による位置と制御対象の実際の位置との誤差を求
める誤差演算器２、誤差演算器２により求められた誤差
の出力先を、自動補償、Ｉ型補償、ＩＩ型補償の３通り
の場合に応じて切り替える位置補償切替部２２、自動補
償が選択されたときに誤差演算器２の出力を補償する自
動補償器２３、Ｉ型補償が選択されたときに誤差演算器
２の出力を補償するＩ型補償器２８、ＩＩ型補償が選択
されたときに誤差演算器２の出力を補償するＩＩ型補償
器２９、自動補償器２３、Ｉ型補償器２８またはＩＩ型
補償器２９のいずれかが出力する第１の速度指令信号と
速度検出器１２からの速度信号との速度誤差を求める誤
差演算器６、誤差演算器６の出力に対し補償することに
より制御ループに所定の伝達特性をもたせて第２の速度
指令信号として出力する速度補償器７、第２の速度指令
信号と速度検出器１２からの速度信号との速度誤差を求
める誤差演算器８及び誤差演算器８の出力に対し補償す
ることにより制御ループに所定の伝達特性をもたせる速
度補償器９とから構成される。図１のデジタル演算器２
１は、位置帰還ループと二重の速度帰還ループを有して
いる。
【００３０】また、自動補償器２３は、自動補償が選択
されたときに位置指令信号を微分して速度信号を得る微
分演算器２４、自動補償が選択されたときに誤差演算器
２の出力を受けて、これを補償する補償器２５、自動補
償が選択されたときに誤差演算器２の出力に基づき、最
適な補償が行われるように補償器２５のパラメータを調
整する誤差評価部２６、微分演算器２４の出力と補償器
２５の出力とを加算する加算器２７とから構成される。
加算器２７の出力が第１の速度指令信号であり、自動補
償器２３の出力となる。微分演算器２４は、この制御系
が速度偏差を持たないようにするためのものであり、位
置指令信号を微分することにより指令信号の速度を求
め、これをフィードフォワードしている。したがって、
速度偏差を許容する場合には微分演算器２４はなくても
よい。
されたときに位置指令信号を微分して速度信号を得る微
分演算器２４、自動補償が選択されたときに誤差演算器
２の出力を受けて、これを補償する補償器２５、自動補
償が選択されたときに誤差演算器２の出力に基づき、最
適な補償が行われるように補償器２５のパラメータを調
整する誤差評価部２６、微分演算器２４の出力と補償器
２５の出力とを加算する加算器２７とから構成される。
加算器２７の出力が第１の速度指令信号であり、自動補
償器２３の出力となる。微分演算器２４は、この制御系
が速度偏差を持たないようにするためのものであり、位
置指令信号を微分することにより指令信号の速度を求
め、これをフィードフォワードしている。したがって、
速度偏差を許容する場合には微分演算器２４はなくても
よい。
【００３１】なお、自動補償器２３を選択するとき、位
置補償切替部２２は誤差演算器２の出力を補償器２５に
供給するとともに微分演算器２４に位置指令信号を供給
する。
置補償切替部２２は誤差演算器２の出力を補償器２５に
供給するとともに微分演算器２４に位置指令信号を供給
する。
【００３２】Ｉ型補償器２７は、制御特性上、速度偏差
があるがステップ応答特性においてオーバーシュートを
もたないという特徴を有する。ＩＩ型補償器２８は、速
度偏差がないがステップ応答特性においてオーバーシュ
ートをもつという特徴を有する。デジタル演算器２１に
おいて、処理はデジタルで行われる。
があるがステップ応答特性においてオーバーシュートを
もたないという特徴を有する。ＩＩ型補償器２８は、速
度偏差がないがステップ応答特性においてオーバーシュ
ートをもつという特徴を有する。デジタル演算器２１に
おいて、処理はデジタルで行われる。
【００３３】１０は速度補償器９の出力に基づきアンテ
ナを駆動するためのサーボモータ１１に供給する電流を
発生する駆動増幅器、１２はサーボモータ１１の回転速
度（すなわち制御対象であるアンテナの回転速度）を検
出する速度検出器、１３はサーボモータ１１の位置ある
いは角度（すなわち制御対象であるアンテナの回転速
度）を検出する位置検出器である。
ナを駆動するためのサーボモータ１１に供給する電流を
発生する駆動増幅器、１２はサーボモータ１１の回転速
度（すなわち制御対象であるアンテナの回転速度）を検
出する速度検出器、１３はサーボモータ１１の位置ある
いは角度（すなわち制御対象であるアンテナの回転速
度）を検出する位置検出器である。
【００３４】次に動作について説明する。図１に示され
た位置制御装置のデジタル演算器２１には、図示しない
位置指令発生装置から図示しないアンテナを所望の方向
に指向するための位置指令信号が入力される。デジタル
演算器２１は、位置帰還ループと二重の速度帰還ループ
を有している。位置帰還ループに関して、誤差演算器２
により求められた位置指令信号と制御対象の位置または
角度信号との誤差は、位置補償切替部２２の切替によ
り、自動補償器２３、Ｉ型補償器２８、ＩＩ型補償器２
９のいずれかにおいて所定の補償がなされる。また、二
重の速度帰還ループに関して、速度補償器７及び９によ
り所定の補償がなされる。
た位置制御装置のデジタル演算器２１には、図示しない
位置指令発生装置から図示しないアンテナを所望の方向
に指向するための位置指令信号が入力される。デジタル
演算器２１は、位置帰還ループと二重の速度帰還ループ
を有している。位置帰還ループに関して、誤差演算器２
により求められた位置指令信号と制御対象の位置または
角度信号との誤差は、位置補償切替部２２の切替によ
り、自動補償器２３、Ｉ型補償器２８、ＩＩ型補償器２
９のいずれかにおいて所定の補償がなされる。また、二
重の速度帰還ループに関して、速度補償器７及び９によ
り所定の補償がなされる。
【００３５】誤差演算器２は、位置指令信号と位置検出
器１３が出力する位置または角度信号との誤差信号を求
め、位置補償切替部２２に対して出力する。位置補償切
替部２２は、図示しない外部からの制御信号に基づき、
誤差信号を自動補償器２３、Ｉ型補償器２８、ＩＩ型補
償器２９いずれかに対して出力する。たとえば、制御対
象の特性から判断してＩ型補償が最適であればＩ型補償
器２８が選択され、ＩＩ型補償が最適であればＩＩ型補
償器２９が選択される。
器１３が出力する位置または角度信号との誤差信号を求
め、位置補償切替部２２に対して出力する。位置補償切
替部２２は、図示しない外部からの制御信号に基づき、
誤差信号を自動補償器２３、Ｉ型補償器２８、ＩＩ型補
償器２９いずれかに対して出力する。たとえば、制御対
象の特性から判断してＩ型補償が最適であればＩ型補償
器２８が選択され、ＩＩ型補償が最適であればＩＩ型補
償器２９が選択される。
【００３６】一方、制御対象の特性が不明であったり、
特性が明らかでもＩ型補償またはＩＩ型補償のいずれが
最適であるか判断できないときには、自動補償器２３が
選択される。以上の切替は、たとえば手動で行われた
り、制御対象からの指示により行われる。
特性が明らかでもＩ型補償またはＩＩ型補償のいずれが
最適であるか判断できないときには、自動補償器２３が
選択される。以上の切替は、たとえば手動で行われた
り、制御対象からの指示により行われる。
【００３７】ところで、Ｉ型補償には次のような特徴が
ある。位置指令信号が制御対象の一定の位置を指令する
ものであるとき位置偏差は生じない。位置指令信号が位
置を等速度で変化させるための指令であるとき速度偏差
が生じる。ステップ状の位置指令信号に対してオーバー
シュートが生じない（図８（ａ））。制御対象が指令さ
れた位置に到達するまでの時間が比較的長い。
ある。位置指令信号が制御対象の一定の位置を指令する
ものであるとき位置偏差は生じない。位置指令信号が位
置を等速度で変化させるための指令であるとき速度偏差
が生じる。ステップ状の位置指令信号に対してオーバー
シュートが生じない（図８（ａ））。制御対象が指令さ
れた位置に到達するまでの時間が比較的長い。
【００３８】また、ＩＩ型補償には次のような特徴があ
る。位置指令信号が制御対象の一定の位置を指令するも
のであるとき位置偏差は生じない（Ｉ型補償の場合と同
じ）。位置指令信号が位置を等速度で変化させるための
指令であるとき速度偏差が生じない。ステップ状の位置
指令信号に対してオーバーシュートが生じる（図８
（ｂ））。制御対象が指令された位置に到達するまでの
時間が比較的短いが、オーバーシュートが収束するまで
に時間がかかる。
る。位置指令信号が制御対象の一定の位置を指令するも
のであるとき位置偏差は生じない（Ｉ型補償の場合と同
じ）。位置指令信号が位置を等速度で変化させるための
指令であるとき速度偏差が生じない。ステップ状の位置
指令信号に対してオーバーシュートが生じる（図８
（ｂ））。制御対象が指令された位置に到達するまでの
時間が比較的短いが、オーバーシュートが収束するまで
に時間がかかる。
【００３９】具体的には、Ｉ型補償器２８は、誤差演算
器２が出力する位置誤差信号に対して位置ループゲイン
ωc を乗じる。また、ＩＩ型補償器２９は、誤差演算器
２が出力する位置誤差信号に対して位置ループゲインω
C （ｓ＋ω1 ）／ｓを乗じる。
器２が出力する位置誤差信号に対して位置ループゲイン
ωc を乗じる。また、ＩＩ型補償器２９は、誤差演算器
２が出力する位置誤差信号に対して位置ループゲインω
C （ｓ＋ω1 ）／ｓを乗じる。
【００４０】次に、自動補償器２３の動作について、図
２〜４を用いながら説明する。まず、機能面からみた自
動補償の基本的な構成について説明する。図２（ａ）は
自動補償器２３の機能ブロック図である。同図におい
て、誤差演算器２２が出力する位置誤差ｅに対し、補償
器２５が位置ループゲインωc を乗ずる。
２〜４を用いながら説明する。まず、機能面からみた自
動補償の基本的な構成について説明する。図２（ａ）は
自動補償器２３の機能ブロック図である。同図におい
て、誤差演算器２２が出力する位置誤差ｅに対し、補償
器２５が位置ループゲインωc を乗ずる。
【００４１】自動補償の動作は、Ｉ型補償やＩＩ型補償
の場合の動作と以下の点で異なる。まず、ωc は一定で
なく、位置誤差ｅに基づき変化する（ωc ＝ｆ（ｅ））
点である。この演算を行うのが誤差評価部２６である。
次に、補償器２５により補償された位置信号と微分演算
器２４が位置指令信号を微分することにより得られた速
度信号とが加算されて第１の速度指令信号となる点であ
る。
の場合の動作と以下の点で異なる。まず、ωc は一定で
なく、位置誤差ｅに基づき変化する（ωc ＝ｆ（ｅ））
点である。この演算を行うのが誤差評価部２６である。
次に、補償器２５により補償された位置信号と微分演算
器２４が位置指令信号を微分することにより得られた速
度信号とが加算されて第１の速度指令信号となる点であ
る。
【００４２】なお、参考までにＩ型補償の機能ブロック
図及びＩＩ型補償の機能ブロック図を図２（ｂ）、
（ｃ）にそれぞれ示す。
図及びＩＩ型補償の機能ブロック図を図２（ｂ）、
（ｃ）にそれぞれ示す。
【００４３】次に、自動補償の動作原理について図３を
用いながら説明する。同図は、位置帰還ループとともに
二重の速度帰還ループ（マイナーとメジャー）を示し
た、位置制御装置全体の機能ブロック図である。
用いながら説明する。同図は、位置帰還ループとともに
二重の速度帰還ループ（マイナーとメジャー）を示し
た、位置制御装置全体の機能ブロック図である。
【００４４】同図において、５１は誤差演算器２に対応
し、５２は補償器２３に対応し、５３は誤差演算器６に
対応し、５４〜５６は速度補償器７に対応し、５７は誤
差演算器８に対応し、５８は速度補償器９に対応する。
し、５２は補償器２３に対応し、５３は誤差演算器６に
対応し、５４〜５６は速度補償器７に対応し、５７は誤
差演算器８に対応し、５８は速度補償器９に対応する。
【００４５】ここで、５２のωc は位置ループ補償ゲイ
ン（位置ループのバンド幅）、５４のωcrm メジャーレ
ートループ補償ゲイン（メジャーレートループのバンド
幅）、５６のτは積分器時定数、５８のｋはマイナーレ
ートループ補償ゲイン、５９のＪM は制御対象のイナー
シャである。なお、１／ｓは積分演算を意味する。
ン（位置ループのバンド幅）、５４のωcrm メジャーレ
ートループ補償ゲイン（メジャーレートループのバンド
幅）、５６のτは積分器時定数、５８のｋはマイナーレ
ートループ補償ゲイン、５９のＪM は制御対象のイナー
シャである。なお、１／ｓは積分演算を意味する。
【００４６】Ａ部（５４〜５６）はメジャーレートルー
プ補償を示す。また、５６の１／τｓはマイナーレート
ループに与える指令速度の加速度を一定値以下に抑える
ように機能する。
プ補償を示す。また、５６の１／τｓはマイナーレート
ループに与える指令速度の加速度を一定値以下に抑える
ように機能する。
【００４７】ところで、制御対象のもつ最大速度（（ｄ
θ／ｄｔ）max ）、最大加速度（（ｄ2 θ／ｄｔ2 ）
max ）はその仕様に基づき決定される。制御対象の構造
設計はその仕様値に基づき行われるから、仕様で定めら
れた所定値以上の加速度が加えられた場合、構造物は破
損するおそれがある。したがって、位置制御装置が制御
対象を駆動する場合において、制御対象に加えられる加
速度の最大値を制限する必要がある。同様に、制御対象
の速度の最大値を制限する必要があるが、この点はこの
実施例１における位置ループ補償ゲインの算出方法と直
接関係しないので省略する。
θ／ｄｔ）max ）、最大加速度（（ｄ2 θ／ｄｔ2 ）
max ）はその仕様に基づき決定される。制御対象の構造
設計はその仕様値に基づき行われるから、仕様で定めら
れた所定値以上の加速度が加えられた場合、構造物は破
損するおそれがある。したがって、位置制御装置が制御
対象を駆動する場合において、制御対象に加えられる加
速度の最大値を制限する必要がある。同様に、制御対象
の速度の最大値を制限する必要があるが、この点はこの
実施例１における位置ループ補償ゲインの算出方法と直
接関係しないので省略する。
【００４８】ここで、τ＝（ｄθ／ｄｔ）max ／（ｄ2
θ／ｄｔ2 ）max により与えられる。
θ／ｄｔ2 ）max により与えられる。
【００４９】なお、このような加速度制限を考えない場
合には、Ａ部の補償はωcrm ／ｓの形となるため、上記
加速度制限を加えるための飽和器（これは最大速度値で
飽和する）の前段のゲインはωcrm ×τとなる。
合には、Ａ部の補償はωcrm ／ｓの形となるため、上記
加速度制限を加えるための飽和器（これは最大速度値で
飽和する）の前段のゲインはωcrm ×τとなる。
【００５０】次に、ωc の選定のための設計条件につい
て検討する。最適な位置ループ補償ゲインを得るための
条件には、一例として、下記のようなものがある。
て検討する。最適な位置ループ補償ゲインを得るための
条件には、一例として、下記のようなものがある。
【００５１】（条件１）位置に対する応答特性を良くす
るため、ωc はできるだけ大きい方がよい。 （条件２）ただし、図１の制御系は、位置ループの内側
に速度ループを有する二重ループになっており、内側の
速度ループは外側の位置ループよりも速く動作しなけれ
ばならない。このことは、速度ループの帯域は位置ルー
プの帯域よりも広いことを意味する。したがって、ωc
＜ωcrm ＜ｋ／ＪM でなければならない。 （条件３）制御ループを安定にするために、一例とし
て、速度ループの帯域を位置ループの２〜３倍にすれば
よい。３倍に設定する場合、条件式は次のようになる。 ωc ≒ωcrm ／３ ωcrm ≒ｋ／３ＪM （条件４）ｋは制御対象の共振周波数に基づき上限値が
定められる。
るため、ωc はできるだけ大きい方がよい。 （条件２）ただし、図１の制御系は、位置ループの内側
に速度ループを有する二重ループになっており、内側の
速度ループは外側の位置ループよりも速く動作しなけれ
ばならない。このことは、速度ループの帯域は位置ルー
プの帯域よりも広いことを意味する。したがって、ωc
＜ωcrm ＜ｋ／ＪM でなければならない。 （条件３）制御ループを安定にするために、一例とし
て、速度ループの帯域を位置ループの２〜３倍にすれば
よい。３倍に設定する場合、条件式は次のようになる。 ωc ≒ωcrm ／３ ωcrm ≒ｋ／３ＪM （条件４）ｋは制御対象の共振周波数に基づき上限値が
定められる。
【００５２】上記の設計条件が、各ループのゲインを設
計するときの通常の注意点である。この実施例１におい
ては、前述のように、加速度制限を行いつつ安定した制
御を行うために、さらに、次の式を満足する必要があ
る。 ωc ≦２（ｄ2 θ／ｄｔ2 ）max ／（ｄθ／ｄｔ）max ・・・(1)
計するときの通常の注意点である。この実施例１におい
ては、前述のように、加速度制限を行いつつ安定した制
御を行うために、さらに、次の式を満足する必要があ
る。 ωc ≦２（ｄ2 θ／ｄｔ2 ）max ／（ｄθ／ｄｔ）max ・・・(1)
【００５３】以上のことからわかるように、応答性を上
げるためにはできるかぎりωc を大きくしたいが、その
値は上記の条件２、３及び式(1) により制限を受ける。
げるためにはできるかぎりωc を大きくしたいが、その
値は上記の条件２、３及び式(1) により制限を受ける。
【００５４】この実施例１における誤差評価部２６は、
上述の条件を満足するように、位置誤差ｅ（図３のPOSN
ERROR）の値に基づきωc の値を変更する。この関係が
ωc＝ｆ（ｅ）である。具体的な関数の形は、たとえ
ば、次のようにして求められる。
上述の条件を満足するように、位置誤差ｅ（図３のPOSN
ERROR）の値に基づきωc の値を変更する。この関係が
ωc＝ｆ（ｅ）である。具体的な関数の形は、たとえ
ば、次のようにして求められる。
【００５５】ｅ×ωc ×ωcrm ×τの値が飽和値に達し
ない場合は、その値を上記（条件１）〜（条件４）から
くる制限値まで大きくすることが可能になるから、 ｅ×ωc ×ωcrm ×τ≦1.0 ・・・(2) ωcrm ＝３ωc ・・・(3) 式(2)(3)から、 ３ωc 2×ｅ×τ≦１ ωc ≦１／（３×ｅ×τ）1/2 ・・・(4)
ない場合は、その値を上記（条件１）〜（条件４）から
くる制限値まで大きくすることが可能になるから、 ｅ×ωc ×ωcrm ×τ≦1.0 ・・・(2) ωcrm ＝３ωc ・・・(3) 式(2)(3)から、 ３ωc 2×ｅ×τ≦１ ωc ≦１／（３×ｅ×τ）1/2 ・・・(4)
【００５６】上記の式は一例であって、これにかぎられ
るものではない。要するに、加速度飽和がかからないよ
うにωc を変更すればよい。また、加速度飽和にかかる
場合も式(1) を満足すれば安定に制御することができ
る。
るものではない。要するに、加速度飽和がかからないよ
うにωc を変更すればよい。また、加速度飽和にかかる
場合も式(1) を満足すれば安定に制御することができ
る。
【００５７】すなわち、図４に示される関数ｆ（ｅ）以
下の値にωc の値を設定すればよい。図４によれば、ω
c ＝ωcrm ／３となるｅよりも小さいｅにおいて、ωc
は条件１〜４により制限される。また、ｅが加速度飽和
にかかる値より大きい場合においてωc は式(1) により
制限される。これらの間のｅにおいて、ωc は上記(4)
式により制限される。
下の値にωc の値を設定すればよい。図４によれば、ω
c ＝ωcrm ／３となるｅよりも小さいｅにおいて、ωc
は条件１〜４により制限される。また、ｅが加速度飽和
にかかる値より大きい場合においてωc は式(1) により
制限される。これらの間のｅにおいて、ωc は上記(4)
式により制限される。
【００５８】ここで、加速度飽和にかかる値とは、図３
のＡ部の飽和器５５により最大加速度が制限されるよう
になるｅである。もっとも、同図のＢ部の制御対象のイ
ナーシャ１／ＪM にも影響されるが、イナーシャから計
算される最大加速度は、飽和器の値より大きくなるた
め、飽和器のみを考慮すればよい。なお、制御対象の許
容加速度が十分大きい場合には飽和器が用いられない場
合もある。
のＡ部の飽和器５５により最大加速度が制限されるよう
になるｅである。もっとも、同図のＢ部の制御対象のイ
ナーシャ１／ＪM にも影響されるが、イナーシャから計
算される最大加速度は、飽和器の値より大きくなるた
め、飽和器のみを考慮すればよい。なお、制御対象の許
容加速度が十分大きい場合には飽和器が用いられない場
合もある。
【００５９】以上説明したように、位置補償切替部２２
により自動補償器２２、Ｉ型補償器２８、ＩＩ型補償器
２９のいずれかが選択される。そして、選択された補償
器は位置誤差を補償するとともに、補償された信号を第
１の速度指令信号として誤差演算器６に対して出力す
る。
により自動補償器２２、Ｉ型補償器２８、ＩＩ型補償器
２９のいずれかが選択される。そして、選択された補償
器は位置誤差を補償するとともに、補償された信号を第
１の速度指令信号として誤差演算器６に対して出力す
る。
【００６０】誤差演算部６は、第１の速度指令信号と制
御対象部に設けられた速度検出器１２により検出された
速度信号との誤差を計算する。速度補償器７は、速度帰
還ループに所定の伝達特性をもたせるために、誤差演算
部６が出力する誤差信号に対してＰＩ補償を行い（図３
のＡ部参照）、第２の速度指令信号として出力する。誤
差演算部８は、この第２の速度指令信号と速度検出器１
２により検出された速度信号との誤差を計算する。速度
補償器９は、速度帰還ループに所定の伝達特性をもたせ
るために、誤差演算部８が出力する誤差信号に対してＰ
補償を行う（図３のＢ部参照）。誤差演算部８の出力
は、電流指令信号として駆動増幅器１０に入力される。
御対象部に設けられた速度検出器１２により検出された
速度信号との誤差を計算する。速度補償器７は、速度帰
還ループに所定の伝達特性をもたせるために、誤差演算
部６が出力する誤差信号に対してＰＩ補償を行い（図３
のＡ部参照）、第２の速度指令信号として出力する。誤
差演算部８は、この第２の速度指令信号と速度検出器１
２により検出された速度信号との誤差を計算する。速度
補償器９は、速度帰還ループに所定の伝達特性をもたせ
るために、誤差演算部８が出力する誤差信号に対してＰ
補償を行う（図３のＢ部参照）。誤差演算部８の出力
は、電流指令信号として駆動増幅器１０に入力される。
【００６１】駆動増幅器１０は、入力された電流指令信
号に基づきサーボモータ１１に供給する電流を制御して
サーボモータ１１の出力トルクを制御する
号に基づきサーボモータ１１に供給する電流を制御して
サーボモータ１１の出力トルクを制御する
【００６２】以上のように、この実施例１の位置制御装
置によれば、位置ループ補償ゲインを最適に選択する自
動補償器を備えたので、制御対象の特性によらず最適な
位置制御を行うことができる。たとえば、ステップ状の
位置指令信号が入力された場合において、オーバーシュ
ートもなく、速度偏差も持たず、かつ収束時間を短くす
ることができる。これは、従来のＩ型補償、ＩＩ型補償
いずれによっても得られなかったものである。
置によれば、位置ループ補償ゲインを最適に選択する自
動補償器を備えたので、制御対象の特性によらず最適な
位置制御を行うことができる。たとえば、ステップ状の
位置指令信号が入力された場合において、オーバーシュ
ートもなく、速度偏差も持たず、かつ収束時間を短くす
ることができる。これは、従来のＩ型補償、ＩＩ型補償
いずれによっても得られなかったものである。
【００６３】なお、自動補償器に微分演算器を備えない
場合は速度偏差が生じることがあるが、オーバーシュー
トがなく、収束時間が短くなるという効果は維持され
る。
場合は速度偏差が生じることがあるが、オーバーシュー
トがなく、収束時間が短くなるという効果は維持され
る。
【００６４】さらに、この実施例１の位置制御装置によ
れば、自動補償器に加えて、Ｉ型補償器及びＩＩ型補償
器を備え、位置補償切替部によりこれらのうちのいずれ
かを選択するようにしたので、必要に応じてＩ型補償あ
るいはＩＩ型補償を選択できて、より最適な位置制御を
行うことができる。このことは、位置制御装置の汎用性
が高いことを意味する。
れば、自動補償器に加えて、Ｉ型補償器及びＩＩ型補償
器を備え、位置補償切替部によりこれらのうちのいずれ
かを選択するようにしたので、必要に応じてＩ型補償あ
るいはＩＩ型補償を選択できて、より最適な位置制御を
行うことができる。このことは、位置制御装置の汎用性
が高いことを意味する。
【００６５】なお、この実施例１において位置ループ及
び速度ループを有する位置制御装置を例にとり説明した
が、これに限るものではない。たとえば、位置ループの
みを有する位置制御装置にも適用できる。
び速度ループを有する位置制御装置を例にとり説明した
が、これに限るものではない。たとえば、位置ループの
みを有する位置制御装置にも適用できる。
【００６６】実施例２．なお、上記実施例１では誤差評
価部２６の入力信号として、位置の誤差信号を用いたも
のを示したが、図３に示すように、誤差演算器６の出力
信号を用いても良い。
価部２６の入力信号として、位置の誤差信号を用いたも
のを示したが、図３に示すように、誤差演算器６の出力
信号を用いても良い。
【００６７】この実施例２においても、上記実施例１の
場合と同様に、制御対象に加えられる加速度が許容され
る加速度の範囲内に納まるように位置ループ補償ゲイン
が選択される。
場合と同様に、制御対象に加えられる加速度が許容され
る加速度の範囲内に納まるように位置ループ補償ゲイン
が選択される。
【００６８】この実施例２によれば、速度の誤差信号に
基づき自動補償を行うことにより、実施例１の場合より
も応答性が良くなると期待される。
基づき自動補償を行うことにより、実施例１の場合より
も応答性が良くなると期待される。
【００６９】実施例３．なお、上記実施例１及び２にお
いて、駆動増幅器１０をデジタル演算器２１の外部に設
置した位置制御装置を示したが、これに限らず、駆動増
幅器１０をデジタル演算器２１の中に設けても良い。図
６にこの実施例３の位置制御装置のブロック図を示す。
いて、駆動増幅器１０をデジタル演算器２１の外部に設
置した位置制御装置を示したが、これに限らず、駆動増
幅器１０をデジタル演算器２１の中に設けても良い。図
６にこの実施例３の位置制御装置のブロック図を示す。
【００７０】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、外部から与えられ、制御対象を制御するための指令
信号と上記制御対象の状態を示す状態信号との差を求め
る誤差演算器と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に
基づき補償利得を生成する補償利得生成部と、上記誤差
演算器が出力する誤差信号に対して上記補償利得生成部
が生成した補償利得を演算することにより補償処理を行
う補償器と、上記補償器の出力に基づき駆動信号を生成
して上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えたの
で、制御対象の特性によらず最適な位置制御を行うこと
ができる。
ば、外部から与えられ、制御対象を制御するための指令
信号と上記制御対象の状態を示す状態信号との差を求め
る誤差演算器と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に
基づき補償利得を生成する補償利得生成部と、上記誤差
演算器が出力する誤差信号に対して上記補償利得生成部
が生成した補償利得を演算することにより補償処理を行
う補償器と、上記補償器の出力に基づき駆動信号を生成
して上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えたの
で、制御対象の特性によらず最適な位置制御を行うこと
ができる。
【００７１】また、請求項２の発明によれば、上記補償
利得生成部は、駆動の際に上記制御対象に加えられる加
速度が予め定められた範囲内にあるように補償利得を生
成するので、制御対象に加えられる加速度を制限できる
とともに、制御対象の特性によらず最適な位置制御を行
うことができる。
利得生成部は、駆動の際に上記制御対象に加えられる加
速度が予め定められた範囲内にあるように補償利得を生
成するので、制御対象に加えられる加速度を制限できる
とともに、制御対象の特性によらず最適な位置制御を行
うことができる。
【００７２】また、請求項３の発明によれば、上記指令
信号に基づき上記制御対象の速度を求める微分演算器
と、上記微分演算器の出力と上記補償器の出力とを合成
して上記駆動増幅器に対して出力する合成器とを備える
ので、さらに、速度偏差が生じないという効果を奏す
る。
信号に基づき上記制御対象の速度を求める微分演算器
と、上記微分演算器の出力と上記補償器の出力とを合成
して上記駆動増幅器に対して出力する合成器とを備える
ので、さらに、速度偏差が生じないという効果を奏す
る。
【００７３】また、請求項４の発明によれば、外部から
与えられ、制御対象を制御するための指令信号と上記制
御対象の位置を示す位置信号との差を求める第１の誤差
演算器と、上記第１の誤差演算器が出力する誤差信号に
対して補償利得を演算することにより補償処理を行う第
１の補償器と、上記第１の補償器の出力と上記制御対象
の速度を示す速度信号との差を求める第２の誤差演算器
と、上記第２の誤差演算器が出力する誤差信号に基づき
補償利得を生成して上記第１の補償器に供給する補償利
得生成部と、上記第２の誤差演算器が出力する誤差信号
に対して予め定められた補償利得を演算することにより
補償処理を行う第２の補償器と、上記第２の補償器の出
力に基づき駆動信号を生成して上記制御対象を駆動する
駆動増幅器とを備えたので、制御対象の特性によらず最
適な位置制御を行うことができるとともに、応答性が向
上する。
与えられ、制御対象を制御するための指令信号と上記制
御対象の位置を示す位置信号との差を求める第１の誤差
演算器と、上記第１の誤差演算器が出力する誤差信号に
対して補償利得を演算することにより補償処理を行う第
１の補償器と、上記第１の補償器の出力と上記制御対象
の速度を示す速度信号との差を求める第２の誤差演算器
と、上記第２の誤差演算器が出力する誤差信号に基づき
補償利得を生成して上記第１の補償器に供給する補償利
得生成部と、上記第２の誤差演算器が出力する誤差信号
に対して予め定められた補償利得を演算することにより
補償処理を行う第２の補償器と、上記第２の補償器の出
力に基づき駆動信号を生成して上記制御対象を駆動する
駆動増幅器とを備えたので、制御対象の特性によらず最
適な位置制御を行うことができるとともに、応答性が向
上する。
【００７４】また、請求項５の発明によれば、外部から
与えられ、制御対象を制御するための指令信号と上記制
御対象の状態を示す状態信号との差を求める誤差演算器
と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に基づき補償利
得を生成する補償利得生成部と、上記誤差演算器が出力
する誤差信号に対して上記補償利得生成部が生成した補
償利得を演算することにより補償処理を行う第１の補償
器と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に対して予め
定められた補償利得を演算することにより補償処理を行
う第２の補償器と、上記第１の補償器と上記第２の補償
器のいずれかを選択する補償切替部と、上記補償切替部
により選択された補償器の出力に基づき駆動信号を生成
して上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えたの
で、制御対象の特性によらず最適な位置制御を行うこと
ができるとともに、必要に応じてＩ型補償あるいはＩＩ
型補償を選択できて、より最適な位置制御を行うことが
できる。このことは、位置制御装置の汎用性が高いこと
を意味する。
与えられ、制御対象を制御するための指令信号と上記制
御対象の状態を示す状態信号との差を求める誤差演算器
と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に基づき補償利
得を生成する補償利得生成部と、上記誤差演算器が出力
する誤差信号に対して上記補償利得生成部が生成した補
償利得を演算することにより補償処理を行う第１の補償
器と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に対して予め
定められた補償利得を演算することにより補償処理を行
う第２の補償器と、上記第１の補償器と上記第２の補償
器のいずれかを選択する補償切替部と、上記補償切替部
により選択された補償器の出力に基づき駆動信号を生成
して上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えたの
で、制御対象の特性によらず最適な位置制御を行うこと
ができるとともに、必要に応じてＩ型補償あるいはＩＩ
型補償を選択できて、より最適な位置制御を行うことが
できる。このことは、位置制御装置の汎用性が高いこと
を意味する。
【図１】 この発明の実施例１に係る位置制御装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施例１に係る自動補償、Ｉ型補
償及びＩＩ型補償の機能ブロック図である。
償及びＩＩ型補償の機能ブロック図である。
【図３】 この発明の実施例１に係る自動補償の動作原
理の説明図である。
理の説明図である。
【図４】 この発明の実施例１に係る自動補償におけ
る、位置誤差ｅと選択可能な位置ループ補償ゲインωc
の範囲との関係を示すグラフである。
る、位置誤差ｅと選択可能な位置ループ補償ゲインωc
の範囲との関係を示すグラフである。
【図５】 この発明の実施例２に係る位置制御装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施例３に係る位置制御装置の構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図７】 従来の位置制御装置のブロック図である。
【図８】 Ｉ型補償及びＩＩ型補償のステップ応答を示
す図である。
す図である。
２ 誤差演算器、６ 誤差演算器、７ 速度補償器、８
誤差演算器、９ 速度補償器、１０ 駆動増幅器、１
１ サーボモータ、１２ 速度検出器、１３位置検出
器、２１ デジタル演算器、２２ 位置補償切替部、２
３ 自動補償器、２４ 微分演算器、２５ 補償器、２
６ 誤差評価部、２７ 加算器、２８Ｉ型補償器、２９
ＩＩ型補償器。
誤差演算器、９ 速度補償器、１０ 駆動増幅器、１
１ サーボモータ、１２ 速度検出器、１３位置検出
器、２１ デジタル演算器、２２ 位置補償切替部、２
３ 自動補償器、２４ 微分演算器、２５ 補償器、２
６ 誤差評価部、２７ 加算器、２８Ｉ型補償器、２９
ＩＩ型補償器。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ０５Ｂ 11/36 ５０３ Ｃ 7531−3Ｈ 13/02 Ｂ 9131−3Ｈ Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｌ
Claims (5)
- 【請求項１】 外部から与えられ、制御対象を制御する
ための指令信号と上記制御対象の状態を示す状態信号と
の差を求める誤差演算器と、上記誤差演算器が出力する
誤差信号に基づき補償利得を生成する補償利得生成部
と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に対して上記補
償利得生成部が生成した補償利得を演算することにより
補償処理を行う補償器と、上記補償器の出力に基づき駆
動信号を生成して上記制御対象を駆動する駆動増幅器と
を備えた位置制御装置。 - 【請求項２】 上記補償利得生成部は、駆動の際に上記
制御対象に加えられる加速度が予め定められた範囲内に
あるように補償利得を生成することを特徴とする請求項
１記載の位置制御装置。 - 【請求項３】 上記指令信号に基づき上記制御対象の速
度を求める微分演算器と、上記微分演算器の出力と上記
補償器の出力とを合成して上記駆動増幅器に対して出力
する合成器とを備えることを特徴とする請求項１又は請
求項２記載の位置制御装置。 - 【請求項４】 外部から与えられ、制御対象を制御する
ための指令信号と上記制御対象の位置を示す位置信号と
の差を求める第１の誤差演算器と、上記第１の誤差演算
器が出力する誤差信号に対して補償利得を演算すること
により補償処理を行う第１の補償器と、上記第１の補償
器の出力と上記制御対象の速度を示す速度信号との差を
求める第２の誤差演算器と、上記第２の誤差演算器が出
力する誤差信号に基づき補償利得を生成して上記第１の
補償器に供給する補償利得生成部と、上記第２の誤差演
算器が出力する誤差信号に対して予め定められた補償利
得を演算することにより補償処理を行う第２の補償器
と、上記第２の補償器の出力に基づき駆動信号を生成し
て上記制御対象を駆動する駆動増幅器とを備えた位置制
御装置。 - 【請求項５】 外部から与えられ、制御対象を制御する
ための指令信号と上記制御対象の状態を示す状態信号と
の差を求める誤差演算器と、上記誤差演算器が出力する
誤差信号に基づき補償利得を生成する補償利得生成部
と、上記誤差演算器が出力する誤差信号に対して上記補
償利得生成部が生成した補償利得を演算することにより
補償処理を行う第１の補償器と、上記誤差演算器が出力
する誤差信号に対して予め定められた補償利得を演算す
ることにより補償処理を行う第２の補償器と、上記第１
の補償器と上記第２の補償器のいずれかを選択する補償
切替部と、上記補償切替部により選択された補償器の出
力に基づき駆動信号を生成して上記制御対象を駆動する
駆動増幅器とを備えた位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00967295A JP3175517B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00967295A JP3175517B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08202453A true JPH08202453A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3175517B2 JP3175517B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=11726707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00967295A Expired - Lifetime JP3175517B2 (ja) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3175517B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007144498A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Sumitomo Heavy Industries Techno-Fort Co Ltd | トランスファフィーダ装置の制御装置 |
| JP2009020580A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Nec Corp | 駆動制御装置 |
| JP2015100877A (ja) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | キヤノン株式会社 | ロボット制御方法、及びロボット制御装置 |
| CN106843256A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-06-13 | 上海航天控制技术研究所 | 一种采用位置速度双回路的卫星控制方法 |
| JP2017198662A (ja) * | 2016-04-22 | 2017-11-02 | 三菱電機株式会社 | 追尾制御装置および追尾アンテナ装置 |
| CN114995283A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-02 | 广东安达智能装备股份有限公司 | 位置补偿方法、设备及计算机可读存储介质 |
| CN115276478A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-01 | 山东理工大学 | 一种多电机速度同步补偿器的设计方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10359141B2 (en) | 2014-01-14 | 2019-07-23 | The Boeing Company | Tube fitting |
-
1995
- 1995-01-25 JP JP00967295A patent/JP3175517B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007144498A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Sumitomo Heavy Industries Techno-Fort Co Ltd | トランスファフィーダ装置の制御装置 |
| JP2009020580A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Nec Corp | 駆動制御装置 |
| JP2015100877A (ja) * | 2013-11-25 | 2015-06-04 | キヤノン株式会社 | ロボット制御方法、及びロボット制御装置 |
| JP2017198662A (ja) * | 2016-04-22 | 2017-11-02 | 三菱電機株式会社 | 追尾制御装置および追尾アンテナ装置 |
| CN106843256A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-06-13 | 上海航天控制技术研究所 | 一种采用位置速度双回路的卫星控制方法 |
| CN114995283A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-09-02 | 广东安达智能装备股份有限公司 | 位置补偿方法、设备及计算机可读存储介质 |
| CN115276478A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-11-01 | 山东理工大学 | 一种多电机速度同步补偿器的设计方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3175517B2 (ja) | 2001-06-11 |
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