JP3175517B2 - Position control device - Google Patents
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Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position control device for directing an object such as a satellite communication antenna to an arbitrary position.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art A large communication antenna is used to accurately track a rocket or an artificial satellite to perform a high-accuracy angle measurement or to establish a stable communication line with the rocket or an artificial satellite. . This type of antenna needs to have a good tracking characteristic with respect to a target value in the directivity direction and a sufficient suppression characteristic with respect to disturbance. Good follow-up characteristics with respect to the target value means that the response to the target value in the directing direction is good, the damping property at that time is high, and the steady-state deviation is small.
Further, the sufficient suppression characteristic against disturbance is that when disturbance is applied while holding the target value in the directivity direction, the time required to return to the target value is short (good responsiveness during restoration), That is, the attenuation at that time is high and the steady-state deviation is small. In order to satisfy these requirements, a control system for such an antenna includes a position feedback loop and a double velocity feedback loop.
【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。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a conventional position control device used for controlling this type of antenna. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a digital signal that is input from the outside and generates and outputs a speed command signal based on a position command signal for directing an antenna to be controlled to a predetermined position and an actual position or angle signal of the antenna. It is an arithmetic unit. The digital calculator 1 includes an error calculator 2 and an error calculator 2 for obtaining an error between the position based on the position command signal and the actual position.
And a position compensator 3 which gives the control loop a predetermined transfer characteristic by compensating the output of the control loop. The position compensator 3 has an I-type compensation having a characteristic that there is a speed deviation in the control characteristic but has no overshoot in the step response characteristic, or a characteristic that there is no velocity deviation and an overshoot in the step response characteristic. Perform any of the Type II compensations. Here, the two types of compensation, i-type and II-type, are performed in order to perform appropriate control according to the structural properties of the antenna to be controlled. In the error calculator 2 and the position compensator 3, the processing is performed digitally. The digital calculator 1 forms a position feedback loop.
【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。A D / A converter 4 converts the digital speed command signal output of the digital calculator 1 into an analog signal and outputs it as a first speed command signal. An analog operational amplifier for performing speed compensation based on the antenna speed signal.
【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。The analog operational amplifier 5 includes a D / A converter 4
Calculator 6 for calculating the speed error between the first speed command signal from the controller and the speed signal from the speed detector 12
A speed compensator 7 which gives a predetermined transfer characteristic to the control loop by compensating for the output of the second speed command signal and outputs it as a second speed command signal; the speed of the second speed command signal and the speed signal from the speed detector 12 An error calculator 8 for obtaining an error and a speed compensator 9 for compensating the output of the error calculator 8 to provide a predetermined transfer characteristic to the control loop. The output of the speed compensator 9 becomes the output of the analog operational amplifier 5. The analog operational amplifier 5 forms a double speed feedback loop.
【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。A drive amplifier 10 generates a current to be supplied to a servo motor 11 based on an output of the analog operational amplifier 5 to drive an antenna.
1 is a speed detector for detecting the rotation speed (corresponding to the rotation speed of the antenna to be controlled);
1 is a position detector that detects the position or angle (corresponding to the angle of the antenna to be controlled).
【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。Next, the operation will be described. A position command signal for directing an antenna (not shown) in a desired direction from a position command generator (not shown) is input to the digital calculator 1 of the position control device shown in FIG. The digital calculator 1 calculates an error between the position command signal input by the error calculator 2 and the position or angle signal of the control target obtained by the position detector 13, and calculates a position compensator 3.
Performs position compensation to obtain a predetermined transfer characteristic.
【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。The position compensation performed by the position compensator 3 includes the I-type compensation and the II-type compensation as described above, and one of these compensations depends on the characteristics of the control target of the position control device. Is performed.
【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。The I-type compensation has the following features. No positional deviation occurs when the position command signal is for commanding a controlled object to a fixed position. When the position command signal is a command for changing the position at a constant speed, a speed deviation occurs.
No overshoot occurs for the step-like position command signal (FIG. 8A). The time required for the controlled object to reach the commanded position is relatively long.
【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。The type II compensation has the following characteristics. When the position command signal instructs a controlled object at a fixed position, no position deviation occurs (the same as in the case of the I-type compensation). When the position command signal is a command for changing the position at a constant speed, no speed deviation occurs. An overshoot occurs for the step-like position command signal (FIG. 8).
(B)). Although the time required for the controlled object to reach the commanded position is relatively short, it takes time for the overshoot to converge.
【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。[0011] If a Type I position compensation is performed, the position compensator 3 multiplies the position loop gain omega c with respect to the position error signal error calculator 2 outputs. When the type II position compensation is performed, the position compensator 3 applies the position loop gain ω C (s + ω) to the position error signal output from the error calculator 2.
1 ) Multiply by / s.
【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。The D / A converter 4 converts the output of the position compensator 3 from a digital signal to an analog signal, and outputs it as a first speed command signal.
【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。The error operation unit 6 of the analog operational amplifier 5 includes:
An error between the first speed command signal output from the D / A converter 4 and the speed signal detected by the speed detector 12 provided in the control target unit is calculated. The speed compensator 7 has an error calculation unit 6 for giving a predetermined transfer characteristic to the speed feedback loop.
Performs PI compensation on the error signal output by the controller and outputs it as a second speed command signal. The error calculator 8 calculates the second
Then, the error between the speed command signal and the speed signal detected by the speed detector 12 is calculated. The speed compensator 9 includes an error calculation unit 8 for providing a predetermined transfer characteristic to the speed feedback loop.
P compensation is performed on the error signal output from. The output of the speed compensator 9 is input to the drive amplifier 10 as a current command signal for driving the antenna.
【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The drive amplifier 10 controls the current supplied to the servomotor 11 based on the input current command signal to control the output torque of the servomotor 11.
【００１５】[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。The conventional position control device is configured as described above, and can direct a control target such as an antenna in a desired direction. Then, by appropriately selecting the compensation characteristics of the position compensator 3 according to the control characteristics of the control target, the control target could be appropriately controlled.
【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。However, in order to switch the compensation characteristics,
In advance, the compensation characteristic for the control target is I-type compensation or II compensation.
After determining which type compensation is appropriate, the setting of the position compensator 3 has to be changed. Therefore, it is necessary to select the type of compensation and adjust the position compensator after grasping the characteristics of the control object in advance, and there is a problem that it takes time.
【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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a position control capable of performing an optimum compensation without adjusting a position compensator and performing a position control of a control object. The aim is to obtain a device.
【００１８】[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
号に基づいて、駆動の際に加速度飽和にかかる誤差以下
の範囲において上記制御対象に加えられる加速度が飽和
しないように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。According to a first aspect of the present invention, there is provided a position control apparatus for calculating an error between a command signal supplied from outside and for controlling a controlled object and a state signal indicating the state of the controlled object. and vessels, and based on the error signal the error calculator outputs an error below according to the acceleration saturation during driving
The acceleration applied to the above controlled object is saturated in the range of
A compensating gain generating unit that generates a compensating gain so as not to perform the compensating process by calculating a compensating gain generated by the compensating gain generating unit with respect to the error signal output by the error calculator; A drive amplifier that generates a drive signal based on the output of the compensator and drives the control target.
【００１９】請求項２に係る位置制御装置は、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た
ものである。 According to a second aspect of the present invention, in the position control device, the command
Differential arithmetic unit that calculates the speed of the controlled object based on the signal
And the output of the differential operation unit and the output of the compensator
And a combiner for outputting to the drive amplifier .
【００２０】請求項３に係る位置制御装置は、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
る補償切替部とをさらに備え、上記駆動増幅器は、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ものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided the position control device, wherein :
Predetermined compensation for error signal output by arithmetic unit
A second compensator that performs a compensation process by calculating a gain
And selecting one of the compensator and the second compensator.
Further comprising a compensation switching unit, wherein the drive amplifier comprises:
Drive based on the output of the compensator selected by the compensation switching unit
A signal is generated to drive the control target .
【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。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a position control device comprising: a first error calculator for calculating a difference between a command signal externally provided for controlling a control target and a position signal indicating the position of the control target; A first compensator for performing a compensation process by calculating a compensation gain for the error signal output by the first error calculator; a speed indicating an output of the first compensator and a speed of the control target; A second error calculator for calculating a difference from the signal, a compensation gain generator for generating a compensation gain based on the error signal output from the second error calculator and supplying the compensation gain to the first compensator; A second compensator for performing a compensation process by calculating a predetermined compensation gain for the error signal output by the second error calculator, and generating a drive signal based on the output of the second compensator And a drive amplifier for driving the control object. Those were.
【００２２】[0022]
【００２３】[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いて駆動の際に加速度
飽和にかかる誤差以下の範囲において制御対象に加えら
れる加速度が飽和しないように補償利得を生成し、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
補償利得を行い、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。According to the first aspect of the present invention, the error calculator obtains a difference between a command signal for controlling the control target and a state signal indicating the state of the control target, and the compensation gain generation unit determines that the error calculator has acceleration during driving based on the output to the error signal
In the range below the error related to saturation,
A compensating gain is generated so as not to saturate the acceleration, and a compensator performs the compensating gain by calculating the compensating gain generated by the compensating gain generating section with respect to the error signal output from the error calculator, thereby performing a driving amplifier Generates a drive signal based on the output of the compensator to drive the control target.
【００２４】請求項２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。According to the second aspect of the present invention, the differential operation unit is
Determine the speed of the controlled object based on the command signal and combine
Composes the output of the differential operation unit and the output of the compensator
And outputs it to the drive amplifier .
【００２５】請求項３の発明においては、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
償切替部とをさらに備え、上記駆動増幅器は、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。In the invention according to claim 3, the error calculation is performed.
Compensation gain predetermined for the error signal output by the detector
And a second compensator that performs a compensation process by calculating
A complement for selecting one of the compensator and the second compensator
And a compensation switching unit, wherein the drive amplifier comprises the compensation unit
Drive signal based on the output of the compensator selected by the switching unit
Is generated to drive the control target .
【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。According to a fourth aspect of the present invention, the first error calculator determines a difference between a command signal for controlling the controlled object and a position signal indicating the position of the controlled object. Compensation processing is performed by calculating a compensation gain for the error signal output from the first error calculator, and the second error calculator calculates the output of the first compensator and the speed indicating the speed of the control target. The difference from the signal is obtained, a compensation gain generator generates a compensation gain based on the error signal output from the second error calculator, and supplies the compensation gain to the first compensator. Compensation processing is performed by calculating a predetermined compensation gain for the error signal output from the second error calculator, and the drive amplifier generates a drive signal based on the output of the second compensator and performs the control process. Drive the target.
【００２７】[0027]
【００２８】[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。Embodiment 1 FIG. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the position control device according to the first embodiment. In the figure, reference numeral 21 denotes an antenna (not shown) based on a position command signal input from the outside and an actual position or angle signal of the antenna and a speed signal of the antenna in order to direct the antenna to be controlled to a predetermined position. It is a digital calculator that generates a signal corresponding to the drive current of the motor in order to direct the light.
【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。The digital calculator 21 calculates an error between the position based on the input position command signal and the actual position of the control target. The digital calculator 21 automatically compensates the output destination of the error calculated by the error calculator 2. , I-type compensation, and II-type compensation, a position compensation switching unit 22 that switches according to three cases, an automatic compensator 23 that compensates for the output of the error calculator 2 when automatic compensation is selected, and an I-type compensation is selected. I-type compensator 28 for compensating the output of error calculator 2 when the operation is performed, II-type compensator 29 for compensating the output of error calculator 2 when type II compensation is selected, automatic compensator 23, I-type An error calculator 6 for obtaining a speed error between the first speed command signal output from either the compensator 28 or the II-type compensator 29 and the speed signal from the speed detector 12, and compensating for the output of the error calculator 6 To control loop A speed compensator 7 having a constant transfer characteristic and outputting it as a second speed command signal; an error calculator 8 for obtaining a speed error between the second speed command signal and the speed signal from the speed detector 12; And a speed compensator 9 for giving a predetermined transfer characteristic to the control loop by compensating for the output of the control loop 8. Digital operation unit 2 of FIG.
1 has a position feedback loop and a dual velocity feedback loop.
【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。The automatic compensator 23 differentiates the position command signal to obtain a speed signal when the automatic compensation is selected, and outputs the output of the error calculator 2 when the automatic compensation is selected. A compensator 25 that compensates for this, an error evaluator 26 that adjusts parameters of the compensator 25 so as to perform optimal compensation based on the output of the error calculator 2 when automatic compensation is selected, It comprises an adder 27 for adding the output of the arithmetic unit 24 and the output of the compensator 25.
The output of the adder 27 is the first speed command signal, which is the output of the automatic compensator 23. The differential calculator 24 is provided to prevent the control system from having a speed deviation, and obtains the speed of the command signal by differentiating the position command signal, and feeds it forward. Therefore,
When a speed deviation is allowed, the differential calculator 24 may not be provided.
【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。When selecting the automatic compensator 23, the position compensation switching unit 22 supplies the output of the error calculator 2 to the compensator 25 and also supplies the position command signal to the differential calculator 24.
【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。The I-type compensator 27 is characterized in that there is a speed deviation in the control characteristics, but there is no overshoot in the step response characteristics. The type II compensator 28 has a feature that it has no speed deviation but has an overshoot in the step response characteristic. In the digital calculator 21, the processing is performed digitally.
【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。Reference numeral 10 denotes a drive amplifier for generating a current to be supplied to a servo motor 11 for driving the antenna based on the output of the speed compensator 9. Reference numeral 12 denotes a rotation speed of the servo motor 11 (that is, a rotation speed of the antenna to be controlled). ) Is a position detector for detecting the position or angle of the servomotor 11 (that is, the rotational speed of the antenna to be controlled).
【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。Next, the operation will be described. A position command signal for directing an antenna (not shown) in a desired direction from a position command generator (not shown) is input to the digital calculator 21 of the position control device shown in FIG. The digital computing unit 21 has a position feedback loop and a double speed feedback loop. Regarding the position feedback loop, the error calculator 2
The error between the position command signal and the position or angle signal of the object to be controlled, which is obtained by the above, is determined by switching of the position compensation switching unit 22 by the automatic compensator 23, the I-type compensator 28,
9 is provided with a predetermined compensation. Further, a predetermined compensation is made by the speed compensators 7 and 9 for the double speed feedback loop.
【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。The error calculator 2 obtains an error signal between the position command signal and the position or angle signal output from the position detector 13 and outputs it to the position compensation switching unit 22. The position compensation switching unit 22 is based on an external control signal (not shown),
The error signal is output to any one of the automatic compensator 23, the I-type compensator 28, and the II-type compensator 29. For example, judging from the characteristics of the control target, if the I-type compensation is optimal, the I-type compensator 28 is selected. If the II-type compensation is optimal, the II-type compensator 29 is selected.
【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。On the other hand, if the characteristics of the control object are unknown,
If it is not possible to determine whether the type I compensation or the type II compensation is optimal even if the characteristics are clear, the automatic compensator 23 is selected. The above switching is performed, for example, manually or by an instruction from a control target.
【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。The I-type compensation has the following characteristics. When the position command signal commands a certain position of the control target, no position deviation occurs. When the position command signal is a command for changing the position at a constant speed, a speed deviation occurs. No overshoot occurs for the step-like position command signal (FIG. 8A). The time required for the controlled object to reach the commanded position is relatively long.
【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。The type II compensation has the following features. When the position command signal commands a certain position of the control target, no position deviation occurs (the same as in the case of the I-type compensation). When the position command signal is a command for changing the position at a constant speed, no speed deviation occurs. An overshoot occurs for the step-like position command signal (FIG. 8).
(B)). Although the time required for the controlled object to reach the commanded position is relatively short, it takes time for the overshoot to converge.
【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。[0039] More specifically, I type compensator 28 multiplies the position loop gain omega c with respect to the position error signal error calculator 2 outputs. Further, the II compensator 29 applies a position loop gain ω to the position error signal output from the error calculator 2.
Multiply by C (s + ω 1 ) / s.
【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。Next, the operation of the automatic compensator 23 will be described with reference to FIGS. First, a basic configuration of the automatic compensation from a functional aspect will be described. FIG. 2A is a functional block diagram of the automatic compensator 23. In the figure, with respect to the position error e error calculator 22 outputs, the compensator 25 is multiplied by a position loop gain omega c.
【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。The operation of the automatic compensation differs from the operation in the case of the I-type compensation and the II-type compensation in the following points. First, ω c is not constant and changes based on the position error e (ω c = f (e))
Is a point. The error evaluator 26 performs this calculation.
Next, the point is that the position signal compensated by the compensator 25 and the speed signal obtained by differentiating the position command signal by the differential calculator 24 are added to become a first speed command signal.
【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。For reference, the functional block diagram of the I-type compensation and the functional block diagram of the II-type compensation are shown in FIG.
(C) shows each.
【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。Next, the operation principle of the automatic compensation will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a functional block diagram of the entire position control device, showing a dual speed feedback loop (minor and major) together with the position feedback loop.
【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。In the figure, 51 corresponds to the error calculator 2, 52 corresponds to the compensator 23, 53 corresponds to the error calculator 6, 54 to 56 correspond to the speed compensator 7, and 57 corresponds to the speed compensator 7. 58 corresponds to the error compensator 8 and 58 corresponds to the speed compensator 9.
【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。Here, ω c of 52 is a position loop compensation gain (bandwidth of the position loop), ω crm of 54 is a major rate loop compensation gain (bandwidth of the major rate loop), 56 is τ is an integrator time constant, k of 58 minor rate loop compensation gain, the J M 59 is the inertia of the control target. In addition, 1 / s means an integral operation.
【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。Parts A (54 to 56) indicate major rate loop compensation. Also, 56 1 / τs functions to suppress the acceleration of the command speed given to the minor rate loop to a certain value or less.
【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。The maximum speed ((d
θ / dt) max ), maximum acceleration ((d 2 θ / dt 2 )
max ) is determined based on the specification. Since the structural design of the control target is performed based on the specification value, the structure may be damaged if an acceleration equal to or more than a predetermined value specified in the specification is applied. Therefore, when the position control device drives the control target, it is necessary to limit the maximum value of the acceleration applied to the control target. Similarly, it is necessary to limit the maximum value of the speed of the controlled object, but this point is omitted because it is not directly related to the method of calculating the position loop compensation gain in the first embodiment.
【００４８】ここで、τ＝（ｄθ／ｄｔ）max ／（ｄ2
θ／ｄｔ2 ）max により与えられる。Here, τ = (dθ / dt) max / (d 2
θ / dt 2 ) max .
【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。When such an acceleration limitation is not considered, the compensation of the portion A takes the form of ω crm / s. Therefore, a saturator (which saturates at the maximum velocity value) for applying the acceleration limitation described above. ) Is ω crm × τ.
【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。Next, the design conditions for selecting ω c will be discussed. Conditions for obtaining an optimum position loop compensation gain include, for example, the following.
【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。(Condition 1) In order to improve the response characteristic to the position, it is better that ω c is as large as possible. (Condition 2) However, the control system of FIG. 1 is a double loop having a speed loop inside the position loop, and the inner speed loop must operate faster than the outer position loop. This means that the bandwidth of the velocity loop is wider than the bandwidth of the position loop. Therefore, ω c
<Ω crm <k / J M. (Condition 3) In order to stabilize the control loop, for example, the band of the speed loop may be set to be two to three times as large as the position loop. When setting to three times, the conditional expression is as follows. ω c ≒ ω crm / 3 ω crm ≒ k / 3J M (Condition 4) The upper limit of k is determined based on the resonance frequency of the control target.
【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) The above design conditions are the usual points to be considered when designing the gain of each loop. In the first embodiment, as described above, in order to perform stable control while limiting the acceleration, it is necessary to further satisfy the following expression. ω c ≦ 2 (d 2 θ / dt 2 ) max / (d θ / 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。[0053] As can be seen from the above, but would like to increase the long as omega c as possible in order to increase responsiveness, the value limited by the above conditions 2 and 3 and equation (1).
【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。The error evaluator 26 in the first embodiment
The position error e (POSN in FIG.
Based on the value of ERROR) to change the value of ω c. This relationship is ω c = f (e). The specific form of the function is obtained, for example, as follows.
【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)If the value of e × ω c × ω crm × τ does not reach the saturation value, the value can be increased to the limit value obtained from the above (condition 1) to (condition 4). e × ω c × ω crm × τ ≦ 1.0 (2) ω crm = 3ω c (3) From equations (2) and (3), 3ω c 2 × e × τ ≦ 1 ω c ≦ 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。The above equation is an example, and the present invention is not limited to this. In short, ω c may be changed so that acceleration saturation is not applied. In addition, even in the case of acceleration saturation, stable control can be achieved if Expression (1) is satisfied.
【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。That is, the value of ω c may be set to a value equal to or less than the function f (e) shown in FIG. According to FIG.
At e smaller than e where c = ω crm / 3, ω c
Is limited by conditions 1-4. When e is larger than the value related to acceleration saturation, ω c is limited by the equation (1). In e between these, ω c is the above (4)
Limited by formula.
【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。Here, the value related to acceleration saturation is shown in FIG.
The maximum acceleration is limited by the saturator 55 in the section A in FIG. Although it is influenced by the inertia 1 / J M of the control target in the portion B in FIG. 4, the maximum acceleration calculated from the inertia is larger than the value of the saturator, so that only the saturator needs to be considered. When the allowable acceleration of the control target is sufficiently large, the saturator may not be used.
【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。As described above, the position compensation switching unit 22
Selects any one of the automatic compensator 22, the I-type compensator 28, and the II-type compensator 29. Then, the selected compensator compensates for the position error, and outputs the compensated signal to the error calculator 6 as a first speed command signal.
【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。The error calculator 6 calculates an error between the first speed command signal and the speed signal detected by the speed detector 12 provided in the control target. The speed compensator 7 performs PI compensation on the error signal output from the error calculation unit 6 in order to give the speed feedback loop a predetermined transfer characteristic (FIG. 3).
Section A), and outputs it as a second speed command signal. The error calculator 8 is configured to provide the second speed command signal and the speed detector 1
2 to calculate an error from the speed signal detected. The speed compensator 9 applies a P signal to the error signal output from the error calculation unit 8 in order to give the speed feedback loop a predetermined transfer characteristic.
Compensation is performed (see section B in FIG. 3). The output of the error calculator 8 is input to the drive amplifier 10 as a current command signal.
【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The drive amplifier 10 controls the current supplied to the servomotor 11 based on the input current command signal to control the output torque of the servomotor 11.
【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。As described above, according to the position control device of the first embodiment, since the automatic compensator for optimally selecting the position loop compensation gain is provided, the optimum position control is performed regardless of the characteristics of the control object. be able to. For example, when a step-like position command signal is input, there is no overshoot, no speed deviation, and the convergence time can be shortened. This cannot be obtained by the conventional I-type compensation or II-type compensation.
【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。When the automatic compensator is not provided with a differentiator, a speed deviation may occur, but the effect of no overshoot and a short convergence time is maintained.
【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。Further, according to the position control device of the first embodiment, in addition to the automatic compensator, the I-type compensator and the II-type compensator are provided, and one of these is selected by the position compensation switching unit. As a result, I-type compensation or II-type compensation can be selected as necessary, and more optimal position control can be performed. This means that the versatility of the position control device is high.
【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。In the first embodiment, the position control device having the position loop and the speed loop has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to a position control device having only a position loop.
【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。Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the position error signal is used as the input signal of the error evaluator 26. However, as shown in FIG. 3, the output signal of the error calculator 6 may be used.
【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。In the second embodiment, as in the first embodiment, the position loop compensation gain is selected such that the acceleration applied to the control target falls within the allowable acceleration range.
【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。According to the second embodiment, responsiveness is expected to be better than in the first embodiment by performing automatic compensation based on the speed error signal.
【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。Embodiment 3 FIG. In the first and second embodiments, the position control device in which the drive amplifier 10 is installed outside the digital arithmetic unit 21 is described. However, the present invention is not limited to this, and the drive amplifier 10 may be provided in the digital arithmetic unit 21. good. FIG. 6 shows a block diagram of the position control device of the third embodiment.
【００７０】[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
基づいて、駆動の際に加速度飽和にかかる誤差以下の範
囲において上記制御対象に加えられる加速度が飽和しな
いように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。As described above, according to the first aspect of the present invention, an error calculation for obtaining a difference between a command signal externally provided for controlling a controlled object and a state signal indicating the state of the controlled object. and vessels, and have <br/> group Dzu the error signal the error calculator outputs an error following range according to the acceleration saturation during driving
The acceleration applied to the controlled object in
A compensator that generates a compensation gain, a compensator that performs compensation processing by calculating the compensation gain generated by the compensation gain generator for the error signal output by the error calculator, A drive amplifier that generates a drive signal based on the output of the compensator and drives the control target, so that the acceleration applied to the control target can be limited.
In addition, optimal position control can be performed regardless of the characteristics of the control target.
【００７１】また、請求項２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。According to the second aspect of the present invention, the command
Differential arithmetic unit that calculates the speed of the controlled object based on the signal
And the output of the differential operation unit and the output of the compensator
And a combiner for outputting to the drive amplifier
Therefore, there is an effect that no speed deviation occurs.
You .
【００７２】また、請求項３の発明によれば、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
る補償切替部とをさらに備え、上記駆動増幅器は、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ものであるの
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。According to the third aspect of the present invention, the error
Predetermined compensation for error signal output by arithmetic unit
A second compensator that performs a compensation process by calculating a gain
And selecting one of the compensator and the second compensator.
Further comprising a compensation switching unit, wherein the drive amplifier comprises:
Drive based on the output of the compensator selected by the compensation switching unit
A signal is generated to drive the control target.
To perform optimal position control regardless of the characteristics of the control target
And, if necessary, type I or type II complementation.
Compensation can be selected for more optimal position control.
You. This means that the position control device is highly versatile.
To taste .
【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。According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a first error calculator for calculating a difference between a command signal supplied from outside and for controlling a control target and a position signal indicating the position of the control target. A first compensator for performing a compensation process by calculating a compensation gain for an error signal output from the first error calculator, and an output of the first compensator and a speed of the controlled object. A second error calculator for calculating a difference from the speed signal, a compensation gain generator for generating a compensation gain based on the error signal output from the second error calculator and supplying the compensation gain to the first compensator; A second compensator for performing a compensation process by calculating a predetermined compensation gain for the error signal output from the second error calculator; and a driving signal based on the output of the second compensator. And a drive amplifier for generating and driving the control object. Since, it is possible to perform optimum position control regardless of the characteristics of the controlled object, thereby improving the responsiveness.
【００７４】[0074]
【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。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a position control device according to a first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 2 is a functional block diagram of automatic compensation, I-type compensation, and II-type compensation according to the first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation principle of automatic compensation according to the first embodiment of the present invention.
【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。FIG. 4 shows a position error e and a selectable position loop compensation gain ω c in the automatic compensation according to the first embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the relationship with the range of FIG.
【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。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a position control device according to a second embodiment of the present invention.
【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。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a position control device according to a third embodiment of the present invention.
【図７】 従来の位置制御装置のブロック図である。FIG. 7 is a block diagram of a conventional position control device.
【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。FIG. 8 is a diagram showing step responses of type I compensation and type II compensation.
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。2 Error calculator, 6 Error calculator, 7 Speed compensator, 8
Error calculator, 9 Speed compensator, 10 Drive amplifier, 1
Reference Signs List 1 servo motor, 12 speed detector, 13 position detector, 21 digital calculator, 22 position compensation switching unit, 2
3 automatic compensator, 24 derivative calculator, 25 compensator, 2
6 error evaluator, 27 adder, 28I type compensator, 29
Type II compensator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０５Ｂ 13/02 Ｇ０５Ｂ 13/02 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 11/00 - 13/04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI G05B 13/02 G05B 13/02 B (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G05D 3/00-3 / 20 G05B 11/00-13/04
Claims (4)
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いて、駆動の
際に加速度飽和にかかる誤差以下の範囲において上記制
御対象に加えられる加速度が飽和しないように補償利得
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。An error calculator for calculating a difference between a command signal provided from outside for controlling a control target and a state signal indicating a state of the control target; and an error calculator output from the error calculator. and have Dzu, of the drive
When the acceleration
A compensation gain generation unit that generates a compensation gain so that the acceleration applied to the control target is not saturated; and a compensation unit that calculates a compensation gain generated by the compensation gain generation unit for an error signal output by the error calculator. A position control device comprising: a compensator that performs processing; and a drive amplifier that generates a drive signal based on an output of the compensator and drives the control target.
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記載の位置制御装置。2. A differentiator for obtaining the speed of the controlled object based on the command signal, a combiner for combining the output of the differentiator and the output of the compensator and outputting the combined output to the drive amplifier. The position control device according to claim 1, further comprising:
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
償切替部とをさらに備え、上記駆動増幅器は、 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
駆動するものである請求項１または２に記載の位置制御
装置。3. A second compensator for compensating process by calculating the upper Symbol predetermined compensation gain for the error signal error calculator outputs, upper Kiho償器and the second anda compensation switching unit for selecting one of the compensator, the driving amplifier, because it generates a drive signal based on the output of the compensator which is selected by the compensation switching unit also drive the controlled object The position control device according to claim 1 or 2 .
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演算処理を行う第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。4. A first error calculator for calculating a difference between a command signal provided from outside and for controlling a control target and a position signal indicating a position of the control target, wherein the first error calculator is A first compensator for performing a calculation process by calculating a compensation gain for the error signal to be output; and a second for obtaining a difference between an output of the first compensator and a speed signal indicating the speed of the control target. An error calculator, a compensation gain generator that generates a compensation gain based on the error signal output by the second error calculator and supplies the compensation gain to the first compensator, and an output of the second error calculator. A second compensator for performing a compensation process by calculating a predetermined compensation gain for the error signal to be generated; and generating a drive signal based on an output of the second compensator to drive the control target. A position control device comprising a drive amplifier.
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| JP00967295A JP3175517B2 (en) | 1995-01-25 | 1995-01-25 | Position control device |
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ID=11726707
Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1995
- 1995-01-25 JP JP00967295A patent/JP3175517B2/en not_active Expired - Lifetime
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