JPH0947043A - ヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アクチュエータの現在の状態量の情報に基づい
てヒステリシスを有するアクチュエータの線形化を行
い、更に線形フィードバック補償を設けることによって
高精度の位置決めを可能にする。 【解決手段】この発明は、その入力と出力の関係がヒス
テリシスを有するアクチュエータを制御する制御装置で
あって、上記アクチュエータ１の入力を変化させる抵抗
ヒータ３と、上記アクチュエータ１の出力を測定する歪
みゲージ２と、上記抵抗ヒータ３への指令入力信号７と
上記歪みゲージ２からの出力信号を受けて上記抵抗ヒー
タ３への入力信号を演算し出力する加算部６とを有し、
上記指令入力信号と上記入力信号が同位相であり、上記
指令入力信号と上記出力信号が線形関係となることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒステリシスを有
するアクチュエータの当該ヒステリシスを制御的に補償
し、線形特性を持たせると共に、この系に対して線形フ
ィードバックを行うことによって制御性を向上させるこ
とを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエータの
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ヒステリシスを有するアクチュ
エータは、そのヒステリシス性が示すとおり非線形な制
御対象であり、従来技術に係るアクチュエータの制御装
置では、該非線形な制御対象に対して線形制御手法のＰ
ＩＤ(Proportional plus Integral plus Derivative)フ
ィードバック等を用いて制御を行っている。

【０００３】一方、例えば特開平６−３１０７５１号公
報では、直流電圧を印加することによって機械的エネル
ギーを発生し、微小に変位する圧電セラミックアクチュ
エータの変位量を、入力電圧に対して線形となるよう
に、入力電圧を非線形増幅し、この非線形増幅によって
得られる非線形の出力電圧を圧電セラミックアクチュエ
ータに印加する技術が開示されている。この技術は、入
力電圧に対して圧電セラミックアクチュエータの変位量
を線形又は擬線形にできるものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、全ての制御領域において良好な制御性が得
られる汎用なＰＩＤゲイン決定方法がない為に、上記ゲ
インは試行錯誤的に決定されており、その為、制御目標
を変えた場合や若干特性の異なる形状記憶合金を用いた
ときには、初めからゲイン調整を行う必要があった。

【０００５】一方、上記特開平６−３１０７５１号公報
により開示された技術では、予め測定されたアクチュエ
ータの駆動パラメータに基づいてフィードフォワード的
に補償を行ってアクチュエータの非線形特性を改善し、
線形又は擬線形特性にしていたが、上記構成ではアクチ
ュエータの現在の状態量をモニタしていないので、外乱
やモデル化誤差等の原因で線形化が実際に行われている
保証が無かった。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、アクチュエータの現在の
状態量をモニタし、この情報に基づいてヒステリシスを
有するアクチュエータの線形化を行い、更にこの線形化
されたアクチュエータに対して線形フィードバック補償
を設けることによって高精度の位置決めを可能にするヒ
ステリシスを有するアクチュエータの制御装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様は、その入力と出力の関係がヒ
ステリシスを有するアクチュエータを制御する制御装置
において、目標入力信号と上記アクチュエータからの出
力信号とを受けて上記アクチュエータへの入力信号を演
算出力する演算出力手段と、上記目標入力信号と上記入
力信号を同位相とする補正手段と、上記目標入力信号と
上記出力信号とを線形関係とする線形補償手段とを具備
することを特徴とする。

【０００８】そして、第２の態様は、その入力と出力の
関係がヒステリシスを有するアクチュエータを制御する
制御装置において、上記アクチュエータからの出力信号
を受けて補正出力信号を演算する補正信号演算手段と、
目標入力信号と上記補正出力信号とを受けて両者の和か
ら上記アクチュエータへの入力信号を生成し出力する加
算手段と、上記目標入力信号と上記入力信号を同位相と
する補正手段と、上記目標入力信号と上記出力信号を線
形関係とする線形補償手段とを具備することを特徴とす
る。

【０００９】さらに、第３の態様は、その入力と出力の
関係がヒステリシスを有するアクチュエータを制御する
制御装置において、上記アクチュエータの入力を変化さ
せる入力変化手段と、上記アクチュエータの出力を測定
する出力測定手段と、上記入力変化手段への目標入力信
号と上記出力測定手段からの測定出力信号とを受けて上
記入力変化手段への入力信号を演算し出力する演算出力
手段と、上記目標入力信号と上記入力信号とを同位相と
する補正手段と、上記目標入力信号と上記測定出力信号
とを線形関係とする線形補償手段とを具備することを特
徴とする。

【００１０】このような第１乃至第３の態様の作用は以
下の通りである。即ち、上記第１の態様では、演算出力
手段により目標入力信号と上記アクチュエータからの出
力信号とに基づいて上記アクチュエータへの入力信号が
演算出力され、補正手段により上記目標入力信号と上記
入力信号とが同位相とされ、線形補償手段により上記目
標入力信号と上記出力信号とが線形関係とされる。

【００１１】そして、第２の態様では、補正信号演算手
段により上記アクチュエータからの出力信号に基づいて
補正出力信号が演算され、加算手段により目標入力信号
と上記補正出力信号とに基づいて両者の和から上記アク
チュエータへの入力信号が生成され出力され、補正手段
により上記目標入力信号と上記入力信号が同位相とさ
れ、線形補償手段により上記目標入力信号と上記出力信
号が線形関係とされる。

【００１２】さらに、第３の態様では、入力変化手段に
より上記アクチュエータの入力が変化され、出力測定手
段により上記アクチュエータの出力が測定され、演算出
力手段により上記入力変化手段への目標入力信号と上記
出力測定手段からの測定出力信号とを受けて上記入力変
化手段への入力信号が演算され出力され、補正手段によ
り上記目標入力信号と上記入力信号とが同位相され、線
形補償手段により上記目標入力信号と上記測定出力信号
とが線形関係とされる。

【００１３】

【実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。先ず図１乃至図３は本発明の第
１の実施の形態に係るヒステリシスを有するアクチュエ
ータの構成を示す図である。尚、これらの図１乃至図３
において、同一構成のものには同一符号を付して説明す
る。

【００１４】図１に示されるように、指令入力信号（Ｘ
ｄ）７と歪みゲージ２の出力信号（Ｘ）は比較部８に出
力され、当該比較部８にて両者の差分が演算される。こ
の比較部８の差分信号は線形補償部９に出力され、当該
線形補償部９にて差分信号に対する比例補償が行われ、
目標入力信号（Ｕ）が生成される。この線形補償部９の
目標入力信号（Ｕ）５と補正出力部４の補正出力信号
（Ｓ）は加算部６に出力され、当該加算部６にて両者が
加算され、該加算部６の出力信号（Ｖ）は抵抗ヒータ３
に出力される。この該抵抗ヒータ３では、上記出力信号
（Ｖ）に基づいて、アクチュエータである形状記憶合金
１の温度が制御される。上記歪みゲージ２では、アクチ
ュエータである形状記憶合金１の歪み（ε）が測定さ
れ、出力信号（Ｘ）として出力される。この出力信号
（Ｘ）は補正出力部４に対して出力されると共に上記比
較部８にもフィードバックされる。

【００１５】この図１に於いて、制御系を構成するブロ
ック１０、及びブロック１１の模式図は図２に示され
る。この図２に於いて、制御チップ１３は、制御系を構
成するブロック１１内の構成要素からブロック１０内の
構成要素を除外した、上記補正出力部４、上記加算部
６、上記比較部８、上記線形補償部９からなる回路構成
を電機部品及びアルゴリズムを記憶したメモリでワンチ
ップ化されている。

【００１６】さらに、この制御チップ１３は、上記形状
記憶合金１の運動を阻害しない耐温性の高いポリミド等
で形成されたフレキシブルなケーブル２０を介して形状
記憶合金１と接続されている。また、この制御チップ１
３は、配線１６，１７を介して上記抵抗ヒータ３と接続
されており、配線１８，１９を介して上記歪みゲージ２
と接続されており、これら配線１６乃至１９は破断しな
いように上記フレキシブルケーブル２０に埋め込まれて
いる。この他、上記制御チップ１３には、外部との結線
のための端子として、接地用端子１４と＋５Ｖ程度を入
力する電源端子１５、上記指令入力信号端子７、そして
上記歪みゲージ２の信号モニタ用端子１２が設けられて
いる。

【００１７】このような構成において、上記補正出力部
４の補正出力信号Ｓは、次式（１）により、当該補正出
力部４に入力される上記出力信号Ｘに基づいて演算され
加算部６に出力される。

【００１８】 Ｓ＝Ｃ0 ＋Ｃ1 （Ｘ−Ｘ0 ）＋Ｃ2 （Ｘ−Ｘ0 ）³ …（１） 上記式（１）における定数Ｃ0 、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｘ0 は例
えば以下のように決定される。即ち、図３に示されるよ
うに、上記ブロック１０内だけを取り出した系に対し
て、その振幅が指数関数的に減衰する正弦波状の入力信
号Ｖを上記抵抗ヒータ３に与え、その時の上記歪みゲー
ジ２の上記出力信号Ｘをモニタする。

【００１９】このとき、上記抵抗ヒータ３によって加熱
された上記形状記憶合金１の温度Ｔを例えば不図示の熱
電対等で測定し、上記歪みゲージ２の出力信号より換算
した上記形状記憶合金１の歪みεと上記温度Ｔの関係を
図示すれば、図４に示されるようなメジャーループとマ
イナーループを含めた一般的なヒステリシスカープが得
られる。同図において、縦軸は歪みε、横軸は温度Ｔを
示している。

【００２０】実際には、図４の関係に加えて上記抵抗ヒ
ータ３や僅かであるが上記歪みゲージ２でのフィルタリ
ングの効果がこの系に対して加わり、上記入力信号Ｖと
上記出力信号Ｘとの関係は図５に示されるようになる。
この図５の縦軸、横軸は、上記出力信号Ｘ、上記入力信
号Ｖに比例する計測数値データをそれぞれ示す。

【００２１】上記出力信号Ｘの時間応答の様子は図６で
示されるが、この図６から出力信号Ｘの時間微分がゼ
ロ、つまりＸが増から減、又は減から増に切り替わる点
を数点抽出し、図７中に白抜きの点で示す。但し、図７
では、以下の関数近似操作のために図５と縦軸と横軸を
入れ替えてある。

【００２２】それらを次式（２）においてｄＸ／ｄｔ＝
０としたＸに関する線形の三次関数で近似すると共に、
正定数ｒを除くそれぞれの定数項を最小二乗法によって
決定する。こうして決定された三次関数２７は図７に示
される通りである。尚、次式（２）は上記出力信号Ｘ、
上記入力信号Ｖのヒステリシス関係を記述する近似モデ
ルである。

【００２３】

【数１】

【００２４】上記式（２）でモデル化されたブロック１
０内の制御対象に対して次式（３）で示された目標入力
信号Ｕを与えると、非線形項が補償されて次式（４）の
ように目標入力信号Ｕと出力信号Ｘが線形化される。

【００２５】

【数２】

【００２６】更に、目標入力信号Ｕを指令入力信号Ｘｄ
と出力信号Ｘ及び上記線形補償部９を示す比例ゲイン−
Ｋとにより次式（５）のように合成した全制御系は次式
（６）のようになる。ここで、ＸｅはＸ−Ｘｄを表す。

【００２７】

【数３】

【００２８】この結果、この制御系はＸｅがゼロに収束
するので、従って出力信号Ｘが目標値Ｘｄと一致するこ
とになり位置制御が達成される。但し、上記式におい
て、ゲインＫは正の定数を示している。

【００２９】以下、このような第１の実施の形態により
得られる効果について説明する。第１の実施の形態に係
るヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置にお
いては、制御対象の特性計測に基づいて非線形項補償に
よる線形化を行い、その線形化された対象に対して線形
制御を行うのでそのゲイン決定手法は従来の制御理論に
乗っ取って決定することができる。

【００３０】また、従来のＰＩＤ制御では定常偏差を低
減するために積分補償が必須であり、そのため応答性を
低減させていたが、この実施の形態ではモデル化が十分
に行われていれば、特に積分補償が必要なく応答性を損
なうことなく高い位置制御が実現することができる。

【００３１】尚、この実施に形態による制御を実際に形
状記憶合金アクチュエータに対して適用し、ステップ応
答を測定した結果、図８に示されるようにアクチュエー
タの出力信号が指令入力信号と一致した。従って、第１
の実施の形態で目的とした制御が実現されていることは
明瞭である。

【００３２】以上、本発明の第１の実施の形態について
説明したが、この実施の形態の各構成は、その趣旨を逸
脱しない範囲で、種々の改良・変更が可能であることは
勿論である。例えば、第１に上記線形補償部９にて比例
及び積分補償を行うようにしても良い。これによれば、
制御対象のモデル化誤差が無視できない場合に定常偏差
を減少させることが可能になる。さらに、第２に上記線
形補償部９にて比例及び微分補償を行うようにしても良
い。これによれば、制御対象の応答速度を改善すること
が可能になる。また、第３に上記線形補償部９にて比
例、積分及び微分補償を行うようにしても良い。これに
よれば、制御対象の応答を所望の応答波形に積極的に設
計することが可能になる。

【００３３】そして、第４に上記補正出力部４にて高次
の項まで考慮した次式（７）を用いても構わない。但
し、この場合には上記式（２）に対応するモデル近似も
次式（８）による５次の線形多項式に対して行う必要が
ある。この結果、ヒステリシス形状を詳細部分まで考慮
した目標演算部の設計が可能になる。

【００３４】

【数４】

【００３５】また、第５に上記アクチュエータをピエゾ
アクチュエータとしても良い。この場合に、上記アクチ
ュエータの温度を変化させる抵抗ヒータ３の代わりに電
界を変化させる一対の電極板が用いられる。このとき、
上記歪みゲージは、レーザー変位計などにしても良い。
さらに、第６に上記アクチュエータをメカニカルゲルア
クチュエータとしても良い。その場合に、上記アクチュ
エータの温度を変化させる抵抗ヒータ３の代わりにｐＨ
を変化させる一対の電極板が用いられる。このとき、上
記歪みゲージはリニアゲージなどとしても良い。

【００３６】以上説明したように、第１の実施の形態に
よれば、ワンチップ化した制御系を、その動きを阻害し
ないように形状記憶合金に取り付けて構成したので、使
用者は特性のばらつきを意識することなく使用すること
ができる。更には、線形化された制御対象に対して目的
の応答をさせるための線形補償器を従来の線形制御の手
法を用いて設計することも可能である。

【００３７】次に図９，図１０は本発明の第２の実施の
形態に係るヒステリシスを有するアクチュエータの構成
を示す図である。これらの図９，図１０において、先に
示した図１と同一構成のものには同一符号を付して説明
する。

【００３８】図９に示されるように、先に示した第１の
実施の形態では、加算部６の出力が抵抗ヒータ３に直接
的に接続されていたが、この第２の実施の形態では、ス
イッチ２６を介して抵抗ヒータ３に接続されている。さ
らに、初期化指令信号２１の入力を受ける初期化部２２
が新たに設けられており、当該初期化部２２の出力は上
記スイッチ２６と補正出力部４の入力にそれぞれ接続さ
れている。

【００３９】この初期化部２２は、上記初期化指令信号
２１が“ＯＮ”のときにパラメータ調整用信号２４をス
イッチ２６に出力し、上記出力信号（Ｘ）よりブロック
１０内の制御モデルを同定し、更には補正出力部４の内
部パラメータを初期化する信号２３を補正出力部４に出
力する。上記スイッチ２６は、初期化指令信号２１が
“ＯＮ”のときに上記加算部６からの出力を遮断し、端
子２５に導通させるように構成されている。また、歪み
ゲージ２の出力信号（Ｘ）が上記初期化部２２に入力さ
れるように接続されている。この他の構成は、前述した
第１の形態と同様であるため、ここでは詳細な説明を省
略する。

【００４０】この図９に於いて、制御系を構成するブロ
ック１０、及びブロック１１の様子は図１０に示され
る。この図９は先に示した図２と略同じ構成となってい
るが、上記制御チップ１３に、外部との結線のための端
子として、接地用端子１４、＋５Ｖ程度を入力する電源
端子１５、上記指令入力信号端子７、及び上記歪みゲー
ジ２の信号モニタ用端子１２の他に、初期化指令信号用
端子２１が設けられている点で相違する。

【００４１】このような構成において、上記補正出力部
４の補正出力信号Ｓは上記式（１）に基づいて、その出
力信号Ｘに基づいて演算出力されるが、上記式（１）の
定数Ｃ0 、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｘ0 は例えば以下のように決定
される。

【００４２】即ち、上記初期化指令信号２１がＯＮにさ
れると、それに連動して上記スイッチ２６が上記加算部
６からの出力を遮断し、端子２５に導通させる。次に予
め上記初期化部２２内にストアされたその振幅が指数関
数的に減衰する正弦波状の上記パラメータ調整用信号２
４を出力する。そして、入力信号Ｖを上記抵抗ヒータ３
に与え、その時の上記歪みゲージ２の上記出力信号Ｘを
モニタする。

【００４３】上記初期化部２２内では、上記信号出力を
所定のフィルタにより平滑化処理の後、時間微分処理を
行い、その微分値がゼロとなる点を上記入力信号Ｖと上
記出力信号Ｘの組み合わせで数点抽出する。この抽出さ
れた点に基づき、上記初期化部２２内のカーブフィッテ
ィング処理ルーチンによって、それらを上記式（２）中
でｄＸ／ｄｔ＝０とした出力信号Ｘに関する線形の三次
関数で近似すると共に、正定数ｒを除く各定数項を最小
二乗法によって決定する。

【００４４】そして、初期化信号２３によって求められ
た各定数項に基づき上記補正出力部４の内部パラメータ
を初期化する。こうして初期化された上記補正出力部４
は不揮発性のメモリ内に保存される。この一連の処理が
終了後、これに連動して上記スイッチ２６は上記加算部
６の出力に導通し、上記端子２５と遮断される。

【００４５】上記上記補正出力部４の内部パラメータの
初期化終了後は、上記式（２）でモデル化されたブロッ
ク１０内の制御対象に対して上記式（３）で示された目
標入力信号Ｕを与えると、非線形項が補償されて上記式
（４）のように目標入力信号Ｕと出力信号Ｘが線形化さ
れる。更に、目標入力信号Ｕを指令入力信号Ｘｄと出力
信号Ｘ及び上記線形補償部９を示す比例ゲイン−Ｋとよ
り上記式（５）のように生成し、全制御系は上記式
（６）のようになる。ＸｅはＸ−Ｘｄを表す。

【００４６】この結果、制御系はＸｅがゼロに収束する
ので、出力信号Ｘが目標値である指令入力信号Ｘｄと一
致することになり位置制御が達成される。但し、上記ゲ
インＫは正の定数を示している。

【００４７】以上説明したように、第２の実施に形態に
係るヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置に
よれば、上記初期化指令信号によって補正出力部の内容
が更新できるため、疲労や使用条件の変化で制御対象の
内部パラメータが変化したことにより制御特性が悪化し
た場合に対応することが可能となる。さらに、線形化の
ために必要な制御パラメータの決定が容易に行えるた
め、制御対象の疲労などの変化に柔軟に対応することが
可能である。

【００４８】次に図１１乃至図１３は本発明の第３の実
施の形態に係るヒステリシスを有するアクチュエータの
構成を示す図である。これら図１１乃至図１３におい
て、先に示した図１と同一構成のものには同一符号を付
して説明する。

【００４９】この図１１に示されるように、先に示した
第１の実施の形態（図１）では、加算部６が抵抗ヒータ
３に直接的に接続されるように構成されていたが、この
第２の実施の形態では、加算部６が入力減算部３０と入
力部線形補償部２９を介して抵抗ヒータ３に接続される
ように構成されている。より詳細に説明すると、加算部
６の出力は入力減算部３０の入力に接続されており、当
該加算部６より入力変化目標信号（Ｖ）が入力減算部３
０に出力される。この入力減算部３０では、上記入力変
化目標信号（Ｖ）と熱電対２８の出力信号の差が算出さ
れ、その差に係る出力信号が入力部線形補償部２９に対
して出力される。

【００５０】そして、この入力部線形補償部２９にて、
上記入力減算部３０の出力信号に対する線形補償が行わ
れ信号が生成され、抵抗ヒータ３に出力される。そし
て、この抵抗ヒータ３の出力信号（Ｔ）は上記熱電対２
８に出力され、当該熱電対２８にてアクチュエータの温
度が測定され、該温度に係る信号が上記入力減算部３０
に出力される。その他の構成は前述した第１の実施の形
態と同様である為、ここでは詳細な説明を省略する。

【００５１】この図１１に於いて、制御系を構成するブ
ロック１０、及びブロック１１の外観図は詳細には図１
２に示される。上記制御チップ１３は配線１６、及び１
７で上記抵抗ヒータ３と、配線１８、及び１９で上記歪
みゲージ２と配線３１、３２で上記熱電対２８と接続さ
れており、上記配線１６乃至１９、３１及び３２は破断
しないよう、上記フレキシブルケーブル２０に埋め込ま
れている。さらに、上記制御チップ１３には外部との結
線のための端子として、接地用端子１４、＋５Ｖ程度を
入力する電源端子１５、上記指令入力信号端子７、及び
上記歪みゲージ２の信号モニタ用端子１２が設けられて
いる。

【００５２】このような構成において、上記補正出力部
４の補正出力信号Ｓは上記（１）式に基づいてその出力
信号Ｘに基づいて演算出力されるが、上記（１）式の定
数Ｃ0 、Ｃ1 、Ｃ2 、Ｘ0 は例えば以下のように決定さ
れる。

【００５３】即ち、図１１に示される上記ブロック１０
内だけを取り出した系に対してヒータでの加冷却が温度
外乱に対してロバストとなるようブロック３３内に示さ
れるＰＩフィードバック系を設ける。そして、その振幅
が指数関数的に減衰する正弦波状の入力信号Ｖを与え、
その時の上記歪みゲージ２の上記出力信号Ｘをモニタす
る。このとき、上記抵抗ヒータ３によって加熱された上
記形状記憶合金１の温度Ｔを上記熱電対２８で測定し、
上記歪みゲージ２の信号出力より換算した上記形状記憶
合金１の歪みεと上記温度Ｔの関係を図示すれば、先に
図４に示したようなメジャーループとマイナーループを
含めた一般的なヒステリシスカープが得られる。

【００５４】実際には、図４の関係に加えて上記抵抗ヒ
ータ３や、僅かであるが上記歪みゲージ２での応答遅れ
の効果がこの系に対して加わり、上記入力信号Ｖと上記
出力信号Ｘとの関係は図５のようになる。この図５の縦
軸、横軸はそれぞれ上記出力信号Ｘ、上記入力信号Ｖに
比例する計測数値データを表す。

【００５５】この図５からＸの時間微分がゼロ、つまり
Ｘの増から減、又は減から増に切り替わる点を図７中白
抜きの点で示されるように数点抽出し、それらを上記式
（２）中でｄＸ／ｄｔ＝０としたＸに関する線形の三次
関数で近似すると共に、正定数ｒを除くそれぞれの定数
項を最小二乗法によって決定する。こうして決定された
上記三次関数２７は図７に示される。上記式（２）は上
記出力信号Ｘ、上記入力信号Ｖのヒステリシス関係を記
述する近似モデルである。

【００５６】上記式（２）でモデル化されたブロック１
０内の制御対象に対して上記式（３）で示された入力信
号Ｕを与えると、非線形項が補償されて上記式（４）の
ように入力信号Ｕと出力信号Ｘが線形化される。

【００５７】更に、目標入力信号Ｕを指令入力信号Ｘｄ
と出力信号Ｘ及び上記線形補償部９を比例ゲイン−Ｋと
より上記（５）式のように生成し、全制御系は上記式
（６）のようになる。ここで、ＸｅはＸ−Ｘｄを表す。
この結果、この制御系はＸｅがゼロに収束するので、従
って出力Ｘが目標値Ｘｄと一致することになり位置制御
が達成される。但し、上記ゲインＫは正の定数を示す。

【００５８】以上、本発明の第３の実施の形態について
説明したが、この実施の形態の各構成は、その趣旨を逸
脱しない範囲で、種々の改良・変更が可能であることは
勿論である。即ち、第１に、上記入力部線形補償部２９
にて比例及び微分補償を行うようにしても良い。これに
よれば、上記ヒータ部３の位相遅れを改善することが可
能になる。さらに、第２に、上記入力部線形補償部２９
にて比例、積分補償及び微分を行うようにしても良い。
これによれば、上記ヒータ部３の位相遅れを改善すると
ともに、定常偏差を減少させ線形性を向上させることが
可能になる。

【００５９】また、第３に、上記入力部線形補償部２９
にて比例補償を行うようにしても良い。これによれば、
上記ヒータ部３の非線形性、または応答遅れ性が小さい
ときにはもっとも簡単に制御性を向上させることが可能
となる。

【００６０】以上説明したように、第３の実施の形態に
よれば、ヒータ部のフィードバックループを設けたので
温度外乱による悪影響を低減することが可能となる。ま
た、ヒータ自体の非線形特性が大きいために上記式
（２）でのモデル近似が妥当ではない場合にもこのフィ
ードバックループによりヒータ部での非線形が改善さ
れ、線形に近づくため上述のモデル近似が有効に働くよ
うになる。

【００６１】さらに、第３の実施の形態によれば、温度
測定を行いフィードバック系を構成することによってヒ
ータ部の駆動を行ったので、温度外乱に対してロバスト
(robust)な制御系を構成することが可能である。

【００６２】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明の要旨をまとめると以下のようになる。 （１）その入力と出力の関係がヒステリシスを有するア
クチュエータを制御する制御装置において、目標入力信
号と上記アクチュエータからの出力信号とを受けて上記
アクチュエータへの入力信号を演算出力する演算出力手
段と、上記目標入力信号と上記入力信号を同位相とする
補正手段と、上記目標入力信号と上記出力信号とを線形
関係とする線形補償手段とを具備することを特徴とする
ヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【００６３】この構成では、上記目標入力信号と上記入
力信号が同位相であるとともに、上記演算出力手段で上
記目標入力信号と上記アクチュエータからの出力信号が
線形関係となるようにする。このように、上記演算出力
手段で上記目標入力信号と上記アクチュエータからの出
力信号が線形関係となるので制御的に上記アクチュエー
タのヒステリシス性が低減される。 （２）その入力と出力の関係がヒステリシスを有するア
クチュエータを制御する制御装置において、上記アクチ
ュエータからの出力信号を受けて補正出力信号を演算す
る補正信号演算手段と、目標入力信号と上記補正出力信
号とを受けて両者の和から上記アクチュエータへの入力
信号を生成し出力する加算手段と、上記目標入力信号と
上記入力信号を同位相とする補正手段と、上記目標入力
信号と上記出力信号を線形関係とする線形補償手段とを
具備することを特徴とするヒステリシスを有するアクチ
ュエータの制御装置。

【００６４】このような構成では、上記出力信号を受け
て上記補正信号演算手段が上記補正出力信号を演算し、
上記加算手段で上記補正出力信号と上記目標入力信号を
受けて両者の和から上記アクチュエータへの入力信号を
生成し、上記目標入力信号と上記入力信号が同位相であ
るとともに上記目標入力信号と上記アクチュエータから
の出力信号が線形関係となるようにする。これにより、
制御的に上記アクチュエータのヒステリシス性が低減さ
れる。 （３）上記（２）において、上記補正信号演算手段が上
記出力信号Ｘに基づき次式の関係で上記補正出力信号Ｓ
を出力することを特徴とするヒステリシスを有するアク
チュエータの制御装置。

【００６５】

【数５】

【００６６】但し、ｎは自然数、Ｘ0 及びＣk （ｋ＝０
〜ｎ）は定数を表わす。このような構成では、上記補正
信号演算手段が上記出力信号Ｘに基づき上記補正出力信
号Ｓを出力する。これにより、上記アクチュエータのヒ
ステリシス性を低減する補正出力信号を生成することが
できる。 （４）その入力と出力の関係がヒステリシスを有するア
クチュエータを制御する制御装置において、上記アクチ
ュエータの入力を変化させる入力変化手段と、上記アク
チュエータの出力を測定する出力測定手段と、上記入力
変化手段への目標入力信号と上記出力測定手段からの測
定出力信号とを受けて上記入力変化手段への入力信号を
演算し出力する演算出力手段と、上記目標入力信号と上
記入力信号とを同位相とする補正手段と、上記目標入力
信号と上記測定出力信号とを線形関係とする線形補償手
段とを具備することを特徴とするヒステリシスを有する
アクチュエータの制御装置。

【００６７】このような構成では、上記入力変化手段で
上記アクチュエータの入力を変化させ、上記出力測定手
段で上記アクチュエータの出力を測定し、上記演算出力
手段が上記目標入力信号と上記出力信号を受けて上記入
力変化手段への上記入力信号を生成することによって、
上記目標入力信号と上記入力信号が同位相であると共に
上記目標入力信号と上記出力測定手段からの上記出力信
号が線形関係となる。

【００６８】これにより、上記目標入力信号と上記出力
測定手段からの上記出力信号が線形関係となるので制御
的に上記アクチュエータのヒステリシス性が低減され
る。 （５）その入力と出力の関係がヒステリシスを有するア
クチュエータを制御する制御装置において、上記アクチ
ュエータの入力を変化させる手段と、上記アクチュエー
タの出力を測定する手段と、上記出力測定手段からの測
定出力信号を受けて補正出力信号を演算する補正信号演
算手段及び上記補正出力信号と上記目標入力信号を受け
て両者の和から上記入力変化手段への入力信号を生成し
出力する加算手段とを有し、上記目標入力信号と上記入
力信号が同位相であり、上記目標入力信号と上記測定出
力信号が線形関係であることを特徴とするヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置。

【００６９】このような構成では、上記入力変化手段で
上記アクチュエータの入力を変化させ、上記出力測定手
段で上記アクチュエータの出力を測定し、上記出力信号
を受けて上記補正信号演算手段で上記補正出力信号を演
算し、上記加算手段で上記補正出力信号と上記目標入力
信号を受けて両者の和から上記入力変化手段への入力信
号を生成出力し、上記目標入力信号と上記入力信号が同
位相である共に上記入力変化手段への上記目標入力信号
と上記出力測定手段からの出力信号が線形関係となる。
これにより、上記アクチュエータのヒステリシス性が改
善され、制御性が向上する。 （６）上記（５）において、上記補正信号演算手段が上
記出力信号Ｘに基づき次式の関係で上記補正出力信号Ｓ
を出力することを特徴とするヒステリシスを有するアク
チュエータの制御装置。

【００７０】

【数６】

【００７１】但し、ｎは自然数、Ｘ0 及びＣk （ｋ＝０
〜ｎ）は定数を表す。このような構成では、上記補正信
号演算手段が上記出力信号Ｘに基づき上記補正出力信号
Ｓを出力する。これにより、上記アクチュエータのヒス
テリシス性を低減する補正出力信号を生成することがで
きる。 （７）上記（１）において、指令入力信号と上記アクチ
ュエータから出力信号の差分信号を出力する比較手段
と、上記差分信号に対して線形補償を行い上記目標入力
信号を出力する線形補償手段を有し、上記出力信号が上
記指令入力信号に近づくことを特徴とするヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置。

【００７２】このような構成では、上記比較手段が上記
指令入力信号と上記アクチュエータからの出力信号の差
分信号を出力し、上記線形補償手段が上記差分信号に対
して線形補償を行い上記目標入力信号を出力する。これ
により、上記出力信号が上記指令入力信号に近づくよう
に制御することができる。 （８）上記（７）において、線形補償が比例補償である
ことを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエータ
の制御装置。

【００７３】このような構成では、上記比例補償手段に
よって比例補償が行われる。これにより、位相遅れが生
じずに上記指令入力信号が上記目標入力信号に近づくよ
うに制御することができる。 （９）上記（７）において、線形補償が比例、積分補償
であることを特徴とするヒステリシスを有するアクチュ
エータの制御装置。

【００７４】このような構成では、上記比例、積分補償
手段によって比例、積分補償が行われる。これにより、
上記指令入力信号が上記目標入力信号により少ない定常
偏差で近づくように制御することができる。 （１０）上記（７）において、線形補償が比例、微分補
償であることを特徴とするヒステリシスを有するアクチ
ュエータの制御装置。

【００７５】このような構成では、上記比例、微分補償
手段によって比例、微分補償が行われる。これにより、
上記指令入力信号が上記目標入力信号により高い応答性
を持って近づくように制御することができる。 （１１）上記（７）において、線形補償が比例、積分、
微分補償であることを特徴とするヒステリシスを有する
アクチュエータの制御装置。

【００７６】このような構成では、上記比例、積分、微
分補償手段によって比例、積分、微分補償が行われる。
これにより、上記指令入力信号が上記目標入力信号に近
づくよう制御する際の応答波形設定が容易になる。 （１２）上記（２）において、指令入力信号と上記アク
チュエータからの出力信号の差分信号を出力する比較手
段と、上記差分信号に対して線形補償を行い上記目標入
力信号を出力する線形補償手段を有し、上記出力信号が
上記指令入力信号に近づくことを特徴とするヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置。

【００７７】このような構成では、上記比較手段で上記
指令入力信号と上記アクチュエータからの出力信号の差
分信号を出力し上記線形補償手段で上記差分信号に対し
て線形補償を行い上記目標入力信号を出力する。これに
より、上記出力信号が上記指令入力信号に近づくように
制御することができる。 （１３）上記（１２）において、線形補償が比例補償で
あることを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエ
ータの制御装置。

【００７８】このような構成では、上記比例補償手段に
よって比例補償が行われる。これにより、位相遅れが生
じずに上記指令入力信号が上記目標入力信号に近づくよ
うに制御することができる。 （１４）上記（２）において、線形補償が比例、積分補
償であることを特徴とするヒステリシスを有するアクチ
ュエータの制御装置。

【００７９】このような構成では、上記比例、積分補償
手段によって比例、積分補償が行われる。これにより、
上記指令入力信号が上記目標入力信号により少ない定常
偏差で近づくように制御することができる。 （１５）上記（１２）において、線形補償が比例、微分
補償であることを特徴とするヒステリシスを有するアク
チュエータの制御装置。

【００８０】このような構成では、上記比例、微分補償
手段によって比例、微分補償が行われる。これにより、
上記比例、微分補償手段によって比例、微分補償が行わ
れるので上記指令入力信号が上記目標入力信号により高
い応答性を持って近づくように制御することができる。 （１６）上記（１２）において、線形補償が比例、積
分、微分補償であることを特徴とするヒステリシスを有
するアクチュエータの制御装置。

【００８１】このような構成では、上記比例、積分、微
分補償手段によって比例、積分、微分補償が行われる。
これにより、上記比例、積分、微分補償手段によって比
例、積分、微分補償が行われるので上記指令入力信号が
上記目標入力信号に近づくよう制御する際の応答波形設
定が容易になる。 （１７）上記（４）において、指令入力信号と上記測定
出力信号の差分信号を出力する比較手段と、上記差分信
号に対して線形補償を行い上記目標入力信号を出力する
線形補償手段を有し、上記出力信号が上記指令入力信号
に近づくことを特徴とするヒステリシスを有するアクチ
ュエータの制御装置。

【００８２】このような構成では、上記比較手段で指令
入力信号と上記アクチュエータからの出力信号の差分信
号を出力し、上記線形補償手段上記差分信号に対して線
形補償を行い上記目標入力信号を出力する。これによ
り、上記出力信号が上記指令入力信号に近づくように制
御することができる。 （１８）上記（１７）において、線形補償が比例補償で
あることを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエ
ータの制御装置。

【００８３】このような構成では、上記比例補償手段に
よって比例補償が行われる。これにより、位相遅れが生
じずに上記指令入力信号が上記目標入力信号に近づくよ
うに制御することができる。 （１９）上記（１７）において、線形補償が比例、積分
補償であることを特徴とするヒステリシスを有するアク
チュエータの制御装置。

【００８４】このような構成では、上記比例、積分補償
手段によって比例、積分補償が行われる。これにより、
上記指令入力信号が上記目標入力信号により少ない定常
偏差で近づくように制御することができる。 （２０）上記（１７）において、線形補償が比例、微分
補償であることを特徴とするヒステリシスを有するアク
チュエータの制御装置。

【００８５】このような構成では、上記比例、微分補償
手段によって比例、微分補償が行われる。これにより、
上記指令入力信号が上記目標入力信号により高い応答性
を持って近づくように制御することができる。 （２１）上記（１７）において、線形補償が比例、積
分、微分補償であることを特徴とするヒステリシスを有
するアクチュエータの制御装置。

【００８６】このような構成では、上記比例、積分、微
分補償手段によって比例、積分、微分補償が行われる。
これにより、上記指令入力信号が上記目標入力信号に近
づくよう制御する際の応答波形設定が容易になる。 （２２）上記（５）において、指令入力信号と上記測定
出力信号の差分信号を出力する比較手段と、上記差分信
号に対して線形補償を行い上記目標入力信号を出力する
線形補償手段を有し、上記出力信号を上記指令入力信号
に近づくことを特徴とするヒステリシスを有するアクチ
ュエータの制御装置。

【００８７】このような構成では、上記比較手段で指令
入力信号と上記アクチュエータからの出力信号の差分信
号を出力し、上記線形補償手段上記差分信号に対して線
形補償を行い上記目標入力信号を出力する。これによ
り、上記出力信号が上記指令入力信号に近づくように制
御することができる。 （２３）上記（２２）において、線形補償が比例補償で
あることを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエ
ータの制御装置。

【００８８】このような構成では、上記比例補償手段に
よって比例補償が行われる。これにより、位相遅れが生
じずに上記指令入力信号が上記目標入力信号に近づくよ
うに制御することができる。 （２４）上記（２２）において、線形補償が比例、積分
補償であることを特徴とするヒステリシスを有するアク
チュエータの制御装置。

【００８９】このような構成では、上記比例、積分補償
手段によって比例、積分補償が行われる。これにより、
上記指令入力信号が上記目標入力信号により少ない定常
偏差で近づくように制御することができる。 （２５）上記（２２）において、線形補償が比例、微分
補償であることを特徴とするヒステリシスを有するアク
チュエータの制御装置。

【００９０】このような構成では、上記比例、微分補償
手段によって比例、微分補償が行われる。これにより、
上記指令入力信号が上記目標入力信号により高い応答性
を持って近づくように制御することができる。 （２６）上記（２２）において、線形補償が比例、積
分、微分補償であることを特徴とするヒステリシスを有
するアクチュエータの制御装置。

【００９１】このような構成では、上記比例、積分、微
分補償手段によって比例、積分、微分補償が行われる。
これにより、上記指令入力信号が上記目標入力信号に近
づくよう制御する際の応答波形設定が容易になる。 （２７）上記（１）において、上記アクチュエータが形
状記憶合金アクチュエータであることを特徴とするヒス
テリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【００９２】このような構成では、上記形状記憶合金ア
クチュエータが線形に駆動される。これにより、ヒステ
リシスが低減される。 （２８）上記（１）において、上記アクチュエータがケ
モメカニカルゲルアクチュエータであることを特徴とす
るヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【００９３】このような構成では、上記ケモメカニカル
ゲルアクチュエータが線形に駆動される。これにより、
ヒステリシスが低減される。 （２９）上記（１）において、上記アクチュエータがピ
エゾアクチュエータであることを特徴とするヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置。

【００９４】このような構成では、上記ピエゾアクチュ
エータが線形に駆動される。これにより、ヒステリシス
が低減される。 （３０）上記（２）において、上記アクチュエータが形
状記憶合金アクチュエータであることを特徴とするヒス
テリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【００９５】このような構成では、上記形状記憶合金ア
クチュエータが線形に駆動される。これにより、ヒステ
リシスが低減される。 （３１）上記（２）において、上記アクチュエータがケ
モメカニカルゲルアクチュエータであることを特徴とす
るヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【００９６】このような構成では、上記ケモメカニカル
ゲルアクチュエータが線形に駆動される。これにより、
ヒステリシスが低減される。 （３２）上記（２）において、上記アクチュエータがピ
エゾアクチュエータであることを特徴とするヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置。

【００９７】上記ピエゾアクチュエータが線形に駆動さ
れる。これにより、ヒステリシスが低減される。 （３３）上記（４）において、上記アクチュエータが形
状記憶合金アクチュエータであることを特徴とするヒス
テリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【００９８】このような構成では、上記形状記憶合金ア
クチュエータが線形に駆動される。これにより、ヒステ
リシスが低減される。 （３４）上記（４）において、上記アクチュエータがケ
モメカニカルゲルアクチュエータであることを特徴とす
るヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【００９９】このような構成では、上記ケモメカニカル
ゲルアクチュエータが線形に駆動される。これにより、
ヒステリシスが低減される。 （３５）上記（４）において、上記アクチュエータがピ
エゾアクチュエータであることを特徴とするヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置。

【０１００】このような構成では、上記ピエゾアクチュ
エータが線形に駆動される。これにより、ヒステリシス
が低減される。 （３６）上記（５）において、上記アクチュエータが形
状記憶合金アクチュエータであることを特徴とするヒス
テリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１０１】このような構成では、上記形状記憶合金ア
クチュエータが線形に駆動される。これにより、ヒステ
リシスが低減される。 （３７）上記（５）において、上記アクチュエータがケ
モメカニカルゲルアクチュエータであることを特徴とす
るヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１０２】このような構成では、上記ケモメカニカル
ゲルアクチュエータが線形に駆動される。これにより、
ヒステリシスが低減される。 （３８）上記（５）において、上記アクチュエータがピ
エゾアクチュエータであることを特徴とするヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置。

【０１０３】このような構成では、上記ピエゾアクチュ
エータが線形に駆動される。これにより、ヒステリシス
が低減される。 （３９）上記（３３）において、上記入力変化手段が抵
抗対ヒータであることを特徴とするヒステリシスを有す
るアクチュエータの制御装置。

【０１０４】このような構成では、上記抵抗対ヒータで
上記形状記憶合金の温度を変化させる。これにより、上
記形状記憶合金を変形させることができる。 （４０）上記（３３）において、上記出力測定手段が歪
みゲージであることを特徴とするヒステリシスを有する
アクチュエータの制御装置。

【０１０５】このような構成では、上記歪みゲージで上
記形状記憶合金の歪みを測定する。これにより、上記形
状記憶合金の変形量を知ることができる。 （４１）上記（３４）において、上記入力変化手段が電
極からなるｐＨ変化装置であることを特徴とするヒステ
リシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１０６】このような構成では、上記抵抗対ヒータで
上記ケモメカニカルゲルアクチュエータのｐＨを変化さ
せる。これにより、上記ケモメカニカルゲルアクチュエ
ータを体積変化させることができる。 （４２）上記（３４）において、上記出力測定手段がリ
ニアゲージであることを特徴とするヒステリシスを有す
るアクチュエータの制御装置。

【０１０７】このような構成では、上記リニアゲージで
上記ケモメカニカルゲルアクチュエータの変化量を測定
する。これにより、上記ケモメカニカルゲルアクチュエ
ータの変形量を知ることができる。 （４３）上記（３５）において、上記入力変化手段が電
極からなる電界変化装置であることを特徴とするヒステ
リシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１０８】このような構成では、上記電界変化手段で
上記ピエゾアクチュエータの印加電界を変化させる。こ
れにより、上記ピエゾアクチュエータを変形させること
ができる。 （４４）上記（３５）において、上記出力測定手段がレ
ーザー変位計であることを特徴とするヒステリシスを有
するアクチュエータの制御装置。

【０１０９】このような構成では、上記レーザー変位計
で上記ピエゾアクチュエータの変形量を測定する。従っ
て、上記レーザー変位計で非接触に上記ピエゾアクチュ
エータの変形量を測定することができる。 （４５）上記（１）において、初期化指令信号と上記出
力信号とを受けてパラメータ調整用信号及び上記入力信
号演算手段のパラメータを初期設定する初期化信号を発
生する初期化手段と、上記初期化指令信号を受けて上記
アクチュエータへの入力を上記入力信号と上記パラメー
タ調整用信号とで切り替えるスイッチとを有することを
特徴とするヒステリシスを有するアクチュエータの制御
装置。

【０１１０】このような構成では、上記初期化手段で上
記入力信号演算装置のパラメータを初期設定する。これ
により、上記アクチュエータの特性に合わせた制御が可
能になる。 （４６）上記（２）において、初期化指令信号と上記出
力信号とを受けてパラメータ調整用信号及び上記補正出
力演算手段のパラメータを初期設定する初期化信号を発
生する初期化手段と、上記初期化指令信号を受けて上記
アクチュエータへの入力を上記入力信号と上記パラメー
タ調整用信号とで切り替えるスイッチとを有することを
特徴とするヒステリシスを有するアクチュエータの制御
装置。

【０１１１】このような構成では、上記初期化手段で上
記補正出力演算装置のパラメータを初期設定する。これ
により、上記補正出力演算装置のパラメータを上記アク
チュエータの特性に合わせて再設定することが可能であ
る。 （４７）上記（４）において、初期化指令信号と上記測
定出力信号とを受けてパラメータ調整用信号及び上記入
力信号演算手段のパラメータを初期設定する初期化信号
を発生する初期化手段と、上記初期化指令信号を受けて
上記入力変化手段への入力を上記目標入力信号と上記パ
ラメータ調整用信号とで切り替えるスイッチとを有する
ことを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエータ
の制御装置。

【０１１２】このような構成では、上記初期化手段で上
記入力信号演算装置のパラメータを初期設定する。これ
により、上記アクチュエータの特性が変化したときに再
調整可能になる。 （４８）上記（５）において、初期化指令信号と上記測
定出力信号とを受けてパラメータ調整用信号及び上記補
正信号演算手段のパラメータを初期設定する初期化信号
を発生する初期化手段と、上記初期化指令信号を受けて
上記入力変化手段への入力を上記目標入力信号と上記パ
ラメータ調整用信号とで切り替えるスイッチとを有する
ことを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエータ
の制御装置。

【０１１３】このような構成では、上記初期化手段で上
記補正出力演算装置のパラメータを初期設定する。これ
により、上記補正出力演算装置のパラメータを他種アク
チュエータの特性に合わせて再設定することが可能であ
る。 （４９）上記（７）において、初期化指令信号と上記出
力信号とを受けてパラメータ調整用信号及び上記補正出
力演算手段のパラメータを初期設定する初期化信号を発
生する初期化手段と、上記初期化指令信号を受けて上記
アクチュエータへの入力を上記入力信号と上記パラメー
タ調整用信号とで切り替えるスイッチとを有することを
特徴とするヒステリシスを有するアクチュエータの制御
装置。

【０１１４】このような構成では、上記初期化手段で上
記入力信号演算装置のパラメータを初期設定する。これ
により、上記アクチュエータの特性が変化したときに再
調整可能になる。 （５０）上記（１２）において、初期化指令信号と上記
出力信号とを受けてパラメータ調整用信号及び上記補正
出力演算手段のパラメータを初期設定する初期化信号を
発生する初期化手段と、上記初期化指令信号を受けて上
記アクチュエータへの入力を上記入力信号と上記パラメ
ータ調整用信号とで切り替えるスイッチとを有すること
を特徴とするヒステリシスを有するアクチュエータの制
御装置。

【０１１５】このような構成では、上記初期化手段で上
記補正出力演算装置のパラメータを初期設定する。これ
により、上記補正出力演算装置のパラメータを他種アク
チュエータの特性に合わせて再設定することが可能であ
る。 （５１）上記（１７）において、初期化指令信号と上記
測定出力信号とを受けてパラメータ調整用信号及び上記
入力信号演算手段のパラメータを初期設定する初期化信
号を発生する初期化手段と、上記初期化指令信号を受け
て上記入力変化手段への入力を上記目標入力信号と上記
パラメータ調整用信号とで切り替えるスイッチとを有す
ることを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエー
タの制御装置。

【０１１６】このような構成では、上記初期化手段で上
記入力信号演算装置のパラメータを初期設定する。これ
により、上記アクチュエータの特性が変化したときに再
調整可能になる。 （５２）上記（２２）において、初期化指令信号と上記
測定出力信号とを受けてパラメータ調整用信号及び上記
補正信号演算手段のパラメータを初期設定する初期化信
号を発生する初期化手段と、上記初期化指令信号を受け
て上記入力変化手段への入力を上記目標入力信号と上記
パラメータ調整用信号とで切り替えるスイッチとを有す
ることを特徴とするヒステリシスを有するアクチュエー
タの制御装置。

【０１１７】このような構成では、上記初期化手段で上
記補正出力演算装置のパラメータを初期設定する。これ
により、上記補正出力演算装置のパラメータを他種アク
チュエータの特性に合わせて再設定することが可能であ
る。 （５３）その入力と出力の関係がヒステリシスを有する
アクチュエータを制御する制御装置において、上記アク
チュエータの入力を変化させる手段と、上記アクチュエ
ータの出力を測定する手段と、上記アクチュエータの入
力を測定する手段と、上記出力測定手段からの測定出力
信号を受けて補正出力信号を演算する補正信号演算手段
と、上記補正出力信号と上記目標入力信号を受けて両者
の和から上記入力変化手段への入力変化目標信号を生成
し出力する加算手段と、上記入力変化目標信号と上記入
力測定手段の出力との差を測定する入力減算手段と、上
記入力減算手段の出力を線形補償し上記入力変化手段に
出力する入力部線形補償手段を有し、上記入力変化手段
の出力を安定化し、上記目標入力信号と上記入力信号が
同位相であり、上記目標入力信号と上記測定出力信号が
線形関係であることを特徴とするヒステリシスを有する
アクチュエータの制御装置。

【０１１８】このような構成では、上記アクチュエータ
の入力を測定する手段で入力変化手段の出力を測定し、
上記入力減算手段で上記入力変化目標信号と上記入力測
定手段の出力との差を求め、上記入力部線形補償手段で
上記減算手段の出力を線形補償し上記入力変化手段に入
力する。従って、入力変化手段の非線形性を補正し、上
記補償演算手段のモデル式でのモデル適合性を向上す
る。 （５４）上記（５３）において、上記入力部線形補償手
段が比例補償であることを特徴とするヒステリシスを有
するアクチュエータの制御装置。

【０１１９】このような構成では、上記入力部線形補償
手段で比例補償を行う。従って、入力変化手段を比例補
償することが可能になる。 （５５）上記（５３）において、上記入力部線形補償手
段が比例、積分補償であることを特徴とするヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置。

【０１２０】このような構成では、上記入力部線形補償
手段で比例、積分補償を行う。従って、入力変化手段を
比例、積分補償することが可能になる。 （５６）上記（５３）において、上記入力部線形補償手
段が比例、微分補償であることを特徴とするヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置。

【０１２１】このような構成では、上記入力部線形補償
手段で比例、微分補償を行う。従って、入力変化手段を
比例、微分補償することが可能になる。 （５７）上記（５３）において、上記入力部線形補償手
段が比例、積分、微分補償であることを特徴とするヒス
テリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１２２】このような構成では、上記入力部線形補償
手段で比例、積分、微分補償を行う。従って、入力変化
手段を比例、積分、微分補償することが可能になる。 （５８）上記（５３）において、指令入力信号と上記測
定出力信号の差分信号を出力する比較手段と、上記差分
信号に対して線形補償を行い上記目標入力信号を出力す
る線形補償手段を有し、上記出力信号が上記指令入力信
号に近づくことを特徴とするヒステリシスを有するアク
チュエータの制御装置。

【０１２３】このような構成では、上記比較手段で上記
指令入力信号と上記測定出力信号の差分信号を出力し、
上記線形補償手段で上記差分信号に対して線形補償を行
い上記目標入力信号を出力する。従って上記出力信号が
上記指令入力信号に近づく。 （５９）上記（５３）において、上記補正信号演算手段
が上記出力信号Ｘに基づき次式の関係で上記補正出力信
号Ｓを出力することを特徴とするヒステリシスを有する
アクチュエータの制御装置。

【０１２４】

【数７】

【０１２５】但し、ｎは自然数、Ｘ0 及びＣk （ｋ＝０
〜ｎ）は定数を表わす。このような構成では、上記補正
信号演算手段が上記出力信号Ｘに基づき次式の関係で上
記補正出力信号Ｓを出力する。従って、位置制御性が向
上する。 （６０）上記（５９）において、上記補正信号演算手段
が上記出力信号Ｘに基づき次式の関係で上記補正出力信
号Ｓを出力することを特徴とするヒステリシスを有する
アクチュエータの制御装置。

【０１２６】

【数８】

【０１２７】但しｎは自然数、Ｘ0 及びＣk （ｋ＝０〜
ｎ）は定数を表わす。このような構成では、上記補正信
号演算手段が上記出力信号Ｘに基づき次式の関係で上記
補正出力信号Ｓを出力する。従って、位置制御性が改善
される。 （６１）上記（５３）において、上記アクチュエータが
形状記憶合金アクチュエータであることを特徴とするヒ
ステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１２８】このような構成では、形状記憶合金アクチ
ュエータが制御対象となる。従って、温度外乱に対して
ロバストになる。 （６２）上記（５３）において、上記アクチュエータが
ケモメカニカルゲルアクチュエータであることを特徴と
するヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１２９】このような構成では、ケモメカニカルゲル
アクチュエータが制御対象になる。従って、ｐＨ外乱に
対してロバストになる。 （６３）上記（５３）において、上記アクチュエータが
ピエゾアクチュエータであることを特徴とするヒステリ
シスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１３０】このような構成では、制御対象がピエゾア
クチュエータになる。従って、電界外乱に対してロバス
トになる。 （６４）上記（５８）において、上記アクチュエータが
形状記憶合金アクチュエータであることを特徴とするヒ
ステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１３１】このような構成では、形状記憶合金アクチ
ュエータが制御対象になり、位置制御が行われる。従っ
て、温度外乱に対してロバストな位置制御系が構成され
る。 （６５）上記（５８）において、上記アクチュエータが
ケモメカニカルゲルアクチュエータであることを特徴と
するヒステリシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１３２】このような構成では、ケモメカニカルゲル
アクチュエータが制御対象になり、位置制御が行われ
る。従って、ｐＨ外乱に対してロバストな位置制御系が
構成される。 （６６）上記（５８）において、上記アクチュエータが
ピエゾアクチュエータであることを特徴とするヒステリ
シスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１３３】このような構成では、ピエゾアクチュエー
タが制御対象になり、位置制御が行われる。従って、電
界外乱に対してロバストな位置制御系が構成される。 （６７）上記（６１）において、上記入力変化手段が抵
抗対ヒータであることを特徴とするヒステリシスを有す
るアクチュエータの制御装置。

【０１３４】このような構成では、抵抗対ヒータにより
入力が変化する。従って、温度を変化可能にする。 （６８）上記（６１）において、上記出力測定手段が歪
みゲージであることを特徴とするヒステリシスを有する
アクチュエータの制御装置。

【０１３５】このような構成では、歪みゲージにより出
力が測定される。従って、歪みが測定可能となる。 （６９）上記（６２）において、上記入力変化手段が電
極からなるｐＨ変化装置であることを特徴とするヒステ
リシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１３６】このような構成では、電極からなるｐＨ変
化装置で入力が変化する。従って、ｐＨ変化を可能にす
る。 （７０）上記（６２）において、上記出力測定手段がリ
ニアゲージであることを特徴とするヒステリシスを有す
るアクチュエータの制御装置。

【０１３７】このような構成では、リニアゲージで出力
を測定する。従って、体積変化が測定可能となる。 （７１）上記（６３）において、上記入力変化手段が電
極からなる電界変化装置であることを特徴とするヒステ
リシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１３８】このような構成では、電界変化装置で入力
が変化する。従って、電界が可変となる。 （７２）上記（６３）において、上記出力測定手段がレ
ーザー変位計であることを特徴とするヒステリシスを有
するアクチュエータの制御装置。

【０１３９】このような構成では、レーザー変位計で出
力を測定する。従って、変位量が測定可能になる。 （７３）上記（６４）において、上記入力変化手段が抵
抗対ヒータであることを特徴とするヒステリシスを有す
るアクチュエータの制御装置。

【０１４０】このような構成では、抵抗対ヒータで入力
変化を行い位置制御する。従って、温度を入力とする位
置制御が可能になる。 （７４）上記（６４）において、上記出力測定手段が歪
みゲージであることを特徴とするヒステリシスを有する
アクチュエータの制御装置。

【０１４１】このような構成では、歪みゲージで出力測
定を行い位置制御する。従って、歪みを出力とする位置
制御が可能となる。 （７５）上記（６５）において、上記入力変化手段が電
極からなるｐＨ変化装置であることを特徴とするヒステ
リシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１４２】このような構成では、ｐＨ変化装置で入力
変化を行い位置制御する。従って、ｐＨを入力とする位
置制御が可能になる。 （７６）上記（６５）において、上記出力測定手段がリ
ニアゲージであることを特徴とするヒステリシスを有す
るアクチュエータの制御装置。

【０１４３】このような構成では、リニアゲージで出力
測定を行い位置制御する。従って、体積変化を出力とす
る位置制御が可能となる。 （７７）上記（６６）において、上記入力変化手段が電
極からなる電界変化装置であることを特徴とするヒステ
リシスを有するアクチュエータの制御装置。

【０１４４】このような構成では、電界変化装置で入力
変化を行い位置制御する。従って、電界を入力とする位
置制御が可能になる。 （７８）上記（６６）において、上記出力測定手段がレ
ーザー変位計であることを特徴とするヒステリシスを有
するアクチュエータの制御装置。

【０１４５】このような構成では、レーザー変位計で出
力測定を行い位置制御する。従って、変位を出力とする
位置制御が可能となる。但し、線形関係とは、入出力の
許容範囲、及び所定の誤差範囲内において、入力の振幅
がＫ倍になれば出力の振幅がＫ倍となり、それぞれの周
波数はその位相関係を除いて変化しないことを意味す
る。

【０１４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アクチュエータの現在の状態量をモニタし、この情報に
基づいてヒステリシスを有するアクチュエータの線形化
を行い、更にこの線形化されたアクチュエータに対して
線形フィードバック補償を設けることによって高精度の
位置決めを可能にするヒステリシスを有するアクチュエ
ータの制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置の模式図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置の構成の一部を詳細
に示すブロック図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置を説明するための温
度−歪みヒステリシス図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置を説明するための電
圧−出力ヒステリシス図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置を説明するためのタ
イムチャートである。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置を説明するためのカ
ープフィッティング図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置を説明するためのス
テップ応答図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係るヒステリシス
を有するアクチュエータの制御装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置の一部の構成を詳
細に示す示す模式図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図１２】本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置の構成の一部を詳
細に示すブロック図である。

【図１３】本発明の第３の実施の形態に係るヒステリシ
スを有するアクチュエータの制御装置の模式図である。

【符号の説明】

１…形状記憶合金、２…歪みゲージ、３…抵抗ヒータ、
４…補正出力部、５…目標入力信号、６…加算部、７…
指令入力信号、８…比較部、９…線形補償部、１０，１
１…ブロック、１２…出力信号、１３…制御チップ、１
４…接地用端子、１５…電源端子、１６〜１９…配線、
２０…ケーブル、２１…初期化指令信号、２２…初期化
部、２３…初期化信号、２４…パラメータ調整用信号、
２５…端子、２６…スイッチ、２７…三次関数、２８…
熱電対、２９…入力部線形補償部、３０…入力減算部、
３１，３２…配線、３３…ブロック。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その入力と出力の関係がヒステリシスを
   有するアクチュエータを制御する制御装置において、 目標入力信号と上記アクチュエータからの出力信号とを
   受けて上記アクチュエータへの入力信号を演算出力する
   演算出力手段と、 上記目標入力信号と上記入力信号を同位相とする補正手
   段と、 上記目標入力信号と上記出力信号とを線形関係とする線
   形補償手段と、を具備することを特徴とするヒステリシ
   スを有するアクチュエータの制御装置。
2. 【請求項２】 その入力と出力の関係がヒステリシスを
   有するアクチュエータを制御する制御装置において、 上記アクチュエータからの出力信号を受けて補正出力信
   号を演算する補正信号演算手段と、 目標入力信号と上記補正出力信号とを受けて両者の和か
   ら上記アクチュエータへの入力信号を生成し出力する加
   算手段と、 上記目標入力信号と上記入力信号を同位相とする補正手
   段と、 上記目標入力信号と上記出力信号を線形関係とする線形
   補償手段と、 を具備することを特徴とするヒステリシスを有するアク
   チュエータの制御装置。
3. 【請求項３】 その入力と出力の関係がヒステリシスを
   有するアクチュエータを制御する制御装置において、 上記アクチュエータの入力を変化させる入力変化手段
   と、 上記アクチュエータの出力を測定する出力測定手段と、 上記入力変化手段への目標入力信号と上記出力測定手段
   からの測定出力信号とを受けて上記入力変化手段への入
   力信号を演算し出力する演算出力手段と、 上記目標入力信号と上記入力信号とを同位相とする補正
   手段と、 上記目標入力信号と上記測定出力信号とを線形関係とす
   る線形補償手段と、を具備することを特徴とするヒステ
   リシスを有するアクチュエータの制御装置。