JP3504130B2 - 周期信号ドライブ装置 - Google Patents
周期信号ドライブ装置Info
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
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- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
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- Control Of Stepping Motors (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周期信号の一周期
毎にアクチュエータの可動部を所定量だけ移動させる周
期信号ドライブ装置に係り、特に圧電素子などで構成さ
れるインチウォーマーやステッピングモータ等のアクチ
ュエータを良好な速度制御により駆動できるようにした
周期信号ドライブ装置に関する。
毎にアクチュエータの可動部を所定量だけ移動させる周
期信号ドライブ装置に係り、特に圧電素子などで構成さ
れるインチウォーマーやステッピングモータ等のアクチ
ュエータを良好な速度制御により駆動できるようにした
周期信号ドライブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ステッピングモータ等のアクチ
ュエータは、所定のパルスが入力されるとアクチュエー
タの可動部を所定量だけ移動もしくは回転させる駆動手
段としてのドライブユニットと、入力される所定の周期
信号に基づいてドライブユニットに電力を供給する電力
供給手段としてのドライブアンプと、ドライブアンプに
入力する周期信号を発生させる周期信号発生手段で構成
される。このため、この種のアクチュエータ（以下、周
期信号ドライブアクチュエータと呼ぶ。）は、ドライブ
アンプに入力された信号の周期をカウントすればアクチ
ュエータの可動部の移動量が把握できるという特徴を有
している。また、周期信号が入力されなければアクチュ
エータの可動部は移動することはなく、固定部に対して
保持されている。このような特徴に鑑みて、周期信号ド
ライブアクチュエータは物体の位置決めや特定のパター
ンに従って物体を移動させるのに適している。
ュエータは、所定のパルスが入力されるとアクチュエー
タの可動部を所定量だけ移動もしくは回転させる駆動手
段としてのドライブユニットと、入力される所定の周期
信号に基づいてドライブユニットに電力を供給する電力
供給手段としてのドライブアンプと、ドライブアンプに
入力する周期信号を発生させる周期信号発生手段で構成
される。このため、この種のアクチュエータ（以下、周
期信号ドライブアクチュエータと呼ぶ。）は、ドライブ
アンプに入力された信号の周期をカウントすればアクチ
ュエータの可動部の移動量が把握できるという特徴を有
している。また、周期信号が入力されなければアクチュ
エータの可動部は移動することはなく、固定部に対して
保持されている。このような特徴に鑑みて、周期信号ド
ライブアクチュエータは物体の位置決めや特定のパター
ンに従って物体を移動させるのに適している。
【０００３】周期信号ドライブアクチュエータにより物
体の運動を制御するには、外部センサによりまたは前記
周期信号の周期数をカウントすることにより物体の位置
を検出し、物体が所定の位置に到達したときに所定の周
波数または周波数パターンの周期信号をドライブアンプ
に入力する方法が一般的であり、この周期信号を発生さ
せる周期信号発生手段としては、マイクロコンピュータ
を用いることが多い。例えば、特開平７−２３５９８号
公報においては、ステッピングモータの位置データに応
じてモータ駆動パルスの周波数パターンを生成し、これ
をドライブアンプとしてのドライブ回路ブロックに供給
してモータを駆動している。
体の運動を制御するには、外部センサによりまたは前記
周期信号の周期数をカウントすることにより物体の位置
を検出し、物体が所定の位置に到達したときに所定の周
波数または周波数パターンの周期信号をドライブアンプ
に入力する方法が一般的であり、この周期信号を発生さ
せる周期信号発生手段としては、マイクロコンピュータ
を用いることが多い。例えば、特開平７−２３５９８号
公報においては、ステッピングモータの位置データに応
じてモータ駆動パルスの周波数パターンを生成し、これ
をドライブアンプとしてのドライブ回路ブロックに供給
してモータを駆動している。
【０００４】また、ステッピングモータの可動部に取り
付けられた移動対象物が作り出す物理的条件に応じて周
期信号を変更し、この変更された周期信号をドライブユ
ニットに入力してアクチュエータを駆動することも多く
行なわれており、特開平５−３０４０２号公報には、フ
ォーカスレンズの焦点調節をステッピングモータで行な
う場合の制御方法を含む周期信号ドライブ装置が開示さ
れている。
付けられた移動対象物が作り出す物理的条件に応じて周
期信号を変更し、この変更された周期信号をドライブユ
ニットに入力してアクチュエータを駆動することも多く
行なわれており、特開平５−３０４０２号公報には、フ
ォーカスレンズの焦点調節をステッピングモータで行な
う場合の制御方法を含む周期信号ドライブ装置が開示さ
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記制御方法
を行なう周期信号ドライブ装置は、物体の位置や物理的
条件をトリガーにして所定の周波数もしくは周波数パタ
ーンを発生させるものであり、時々刻々と変化する物体
の移動状態に応じて滑らかにその動作を制御することが
できないという問題があった。
を行なう周期信号ドライブ装置は、物体の位置や物理的
条件をトリガーにして所定の周波数もしくは周波数パタ
ーンを発生させるものであり、時々刻々と変化する物体
の移動状態に応じて滑らかにその動作を制御することが
できないという問題があった。
【０００６】また、周波数パターンのみならず、物体の
位置や物理的条件を予めデータとして保存しなければな
らず、制御仕様で要求される精密さや複雑さの増加に伴
って要求されるメモリ容量も増大してしまうという問題
もあった。
位置や物理的条件を予めデータとして保存しなければな
らず、制御仕様で要求される精密さや複雑さの増加に伴
って要求されるメモリ容量も増大してしまうという問題
もあった。
【０００７】本発明は、わずかなメモリ容量でも可動部
の滑らかで高精度、精密な動きが実現できる周期信号ド
ライブ装置を提供することを目的とする。
の滑らかで高精度、精密な動きが実現できる周期信号ド
ライブ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る周期信号ドライブ装置は、固定部と
可動部を有する作動ユニットと、外部から入力される周
期信号の一周期毎に前記可動部を前記固定部に対して所
定量だけ移動させる駆動ユニットと、前記駆動ユニット
に駆動用の電力を供給する電力供給ユニットと、前記周
期信号を生成して前記駆動ユニットに供給する周期信号
発生ユニットと、を備えるものにおいて、前記周期信号
発生ユニットが、前記作動ユニットの可動部より検出さ
れた出力の変化にしたがって変化する速度指令信号を生
成する速度指令信号生成手段と、この速度指令信号生成
手段により生成された前記速度指令信号の変化の状態に
応じて所定演算により所定時間当たりの前記周期信号の
周波数を可変に設定する駆動周波数演算手段と、を備え
ることを特徴とする。
め、請求項１に係る周期信号ドライブ装置は、固定部と
可動部を有する作動ユニットと、外部から入力される周
期信号の一周期毎に前記可動部を前記固定部に対して所
定量だけ移動させる駆動ユニットと、前記駆動ユニット
に駆動用の電力を供給する電力供給ユニットと、前記周
期信号を生成して前記駆動ユニットに供給する周期信号
発生ユニットと、を備えるものにおいて、前記周期信号
発生ユニットが、前記作動ユニットの可動部より検出さ
れた出力の変化にしたがって変化する速度指令信号を生
成する速度指令信号生成手段と、この速度指令信号生成
手段により生成された前記速度指令信号の変化の状態に
応じて所定演算により所定時間当たりの前記周期信号の
周波数を可変に設定する駆動周波数演算手段と、を備え
ることを特徴とする。
【０００９】また、請求項２に係る周期信号ドライブ装
置は、請求項１に記載のものにおいて、前記速度指令信
号生成手段が前記可動部の速度指令信号を前記周期信号
の一周期毎に前記可動部が移動する所定の移動量で除し
た値を周波数指令値ｆとして生成すると共に、前記駆動
周波数演算手段は、前記所定時間の逆数を所定周波数fs
としたときに、ｆ／fsの整数部ｎに対して前記所定時間
内に確率（ｆ／fs−ｎ）で（ｎ＋１）周期の周期信号を
発生させ、確率｛１−（ｆ／fs−ｎ）｝でｎ周期の周期
信号を発生させる確率出力演算部を備えることを特徴と
している。
置は、請求項１に記載のものにおいて、前記速度指令信
号生成手段が前記可動部の速度指令信号を前記周期信号
の一周期毎に前記可動部が移動する所定の移動量で除し
た値を周波数指令値ｆとして生成すると共に、前記駆動
周波数演算手段は、前記所定時間の逆数を所定周波数fs
としたときに、ｆ／fsの整数部ｎに対して前記所定時間
内に確率（ｆ／fs−ｎ）で（ｎ＋１）周期の周期信号を
発生させ、確率｛１−（ｆ／fs−ｎ）｝でｎ周期の周期
信号を発生させる確率出力演算部を備えることを特徴と
している。
【００１０】また、請求項３に係る周期信号ドライブ装
置は、請求項２に記載のものにおいて、前記確率出力演
算部が、０から１の間の一様乱数を発生させる一様乱数
発生部を備え、上記確率（ｆ／fs−ｎ）で得られる０か
ら１の間の数値と前記一様乱数とを比較して、前記数値
が前記一様乱数以上であれば前記所定時間であるサンプ
リング周期内に｛（ｎ＋１）×fs｝個のパルスを発生さ
せ、前記一様乱数が前記数値よりも小さければ前記サン
プリング周期内に（ｎ×fs）個のパルスを発生させるこ
とを特徴としている。
置は、請求項２に記載のものにおいて、前記確率出力演
算部が、０から１の間の一様乱数を発生させる一様乱数
発生部を備え、上記確率（ｆ／fs−ｎ）で得られる０か
ら１の間の数値と前記一様乱数とを比較して、前記数値
が前記一様乱数以上であれば前記所定時間であるサンプ
リング周期内に｛（ｎ＋１）×fs｝個のパルスを発生さ
せ、前記一様乱数が前記数値よりも小さければ前記サン
プリング周期内に（ｎ×fs）個のパルスを発生させるこ
とを特徴としている。
【００１１】また、請求項４に係る周期信号ドライブ装
置は、請求項１に記載のものにおいて、前記速度指令信
号生成手段は、前記可動部より出力された位置指令信号
に第１の所定ゲインを乗じた値と、前記位置指令信号の
１次遅れ信号にさらに第２の所定ゲインを乗じた値と、
の和により定義される速度指令信号を生成すると共に、
前記駆動周波数演算手段は、前記速度指令信号に基づい
て前記周期信号の周波数を脱調しないように決定するこ
とを特徴としている。
置は、請求項１に記載のものにおいて、前記速度指令信
号生成手段は、前記可動部より出力された位置指令信号
に第１の所定ゲインを乗じた値と、前記位置指令信号の
１次遅れ信号にさらに第２の所定ゲインを乗じた値と、
の和により定義される速度指令信号を生成すると共に、
前記駆動周波数演算手段は、前記速度指令信号に基づい
て前記周期信号の周波数を脱調しないように決定するこ
とを特徴としている。
【００１２】また、請求項５に係る周期信号ドライブ装
置は、請求項４に記載のものにおいて、前記周期信号の
周波数の値が所定の誤差範囲でゼロに近づくと共にその
状態が所定時間以上続く場合に、前記駆動周波数演算手
段は前記周期信号をゼロにする機能を備えていることを
特徴としている。
置は、請求項４に記載のものにおいて、前記周期信号の
周波数の値が所定の誤差範囲でゼロに近づくと共にその
状態が所定時間以上続く場合に、前記駆動周波数演算手
段は前記周期信号をゼロにする機能を備えていることを
特徴としている。
【００１３】また、請求項６に係る周期信号ドライブ装
置は、請求項１に記載のものにおいて、前記駆動周波数
演算手段が、前記速度指令信号に基づいて前記所定時間
毎に前記周期信号の周波数を確率的に決定することを特
徴としている。
置は、請求項１に記載のものにおいて、前記駆動周波数
演算手段が、前記速度指令信号に基づいて前記所定時間
毎に前記周期信号の周波数を確率的に決定することを特
徴としている。
【００１４】また、請求項７に係る周期信号ドライブ装
置は、請求項１に記載のものにおいて、前記駆動周波数
演算手段が、前記所定時間としての所定のサンプリング
周期毎に前記可動部の速度指令信号を演算して前記速度
指令信号から前記周期信号の第１の連続的周波数を演算
するデジタル制御演算手段と、前記周期信号の第２の連
続的周波数を演算する誤差補正手段と、前記第２の連続
的周波数を所定の間隔で離散化した離散的周波数を演算
する周波数量子化手段とを備えると共に、前記誤差補正
手段が、デジタル制御演算手段より出力された前記第１
の連続的周波数と、前記周波数量子化手段より出力され
た前記離散的周波数との差から演算された周波数量子化
誤差に基づいて当該周波数量子化誤差を補正する前記第
２の連続的周波数を演算することを特徴としている。
置は、請求項１に記載のものにおいて、前記駆動周波数
演算手段が、前記所定時間としての所定のサンプリング
周期毎に前記可動部の速度指令信号を演算して前記速度
指令信号から前記周期信号の第１の連続的周波数を演算
するデジタル制御演算手段と、前記周期信号の第２の連
続的周波数を演算する誤差補正手段と、前記第２の連続
的周波数を所定の間隔で離散化した離散的周波数を演算
する周波数量子化手段とを備えると共に、前記誤差補正
手段が、デジタル制御演算手段より出力された前記第１
の連続的周波数と、前記周波数量子化手段より出力され
た前記離散的周波数との差から演算された周波数量子化
誤差に基づいて当該周波数量子化誤差を補正する前記第
２の連続的周波数を演算することを特徴としている。
【００１５】また、請求項８に係る周期信号ドライブ装
置は、請求項７に記載のものにおいて、前記誤差補正手
段は、前記第１の連続的周波数と前記離散的周波数との
差で定義される前記周波数量子化誤差を演算する減算手
段と、演算された前記周波数量子化誤差を記憶するデジ
タル遅れ要素と、記憶された前記周波数量子化誤差と前
記第１の連続的周波数とを加算して前記第２の連続的周
波数を演算する加算手段と、を備えることを特徴として
いる。
置は、請求項７に記載のものにおいて、前記誤差補正手
段は、前記第１の連続的周波数と前記離散的周波数との
差で定義される前記周波数量子化誤差を演算する減算手
段と、演算された前記周波数量子化誤差を記憶するデジ
タル遅れ要素と、記憶された前記周波数量子化誤差と前
記第１の連続的周波数とを加算して前記第２の連続的周
波数を演算する加算手段と、を備えることを特徴として
いる。
【００１６】また、請求項９に係る周期信号ドライブ装
置は、請求項７に記載のものにおいて、前記速度指令信
号生成手段が、前記可動部の速度指令信号を前記周期信
号の一周期毎に前記可動部が移動する所定の移動量で除
した値を周波数指令値ｆとして生成すると共に、前記周
波数量子化手段は、前記所定時間の逆数を所定周波数fs
としたときに、ｆ／fsの整数部ｎに対して前記所定時間
内に確率（ｆ／fs−ｎ）では±（ｎ＋１）×fsの量子化
を行ない、確率｛１−（ｆ／fs−ｎ）｝では±ｎ×fsの
量子化を行なうことを特徴としている。
置は、請求項７に記載のものにおいて、前記速度指令信
号生成手段が、前記可動部の速度指令信号を前記周期信
号の一周期毎に前記可動部が移動する所定の移動量で除
した値を周波数指令値ｆとして生成すると共に、前記周
波数量子化手段は、前記所定時間の逆数を所定周波数fs
としたときに、ｆ／fsの整数部ｎに対して前記所定時間
内に確率（ｆ／fs−ｎ）では±（ｎ＋１）×fsの量子化
を行ない、確率｛１−（ｆ／fs−ｎ）｝では±ｎ×fsの
量子化を行なうことを特徴としている。
【００１７】また、請求項１０に係る周期信号ドライブ
装置は、請求項９に記載のものにおいて、前記駆動周波
数演算手段が、０から１の間の一様乱数を発生させる乱
数発生手段を更に備え、上記確率（ｆ／fs−ｎ）で得ら
れる０から１の間の数値と前記一様乱数とを比較して、
前記数値が前記乱数以上であれば前記所定時間であるサ
ンプリング周期内に｛（ｎ＋１）×fs｝個のパルスを発
生させ、前記乱数が前記数値よりも小さければ前記サン
プリング周期内に（ｎ×fs）個のパルスを発生させるこ
とを特徴としている。
装置は、請求項９に記載のものにおいて、前記駆動周波
数演算手段が、０から１の間の一様乱数を発生させる乱
数発生手段を更に備え、上記確率（ｆ／fs−ｎ）で得ら
れる０から１の間の数値と前記一様乱数とを比較して、
前記数値が前記乱数以上であれば前記所定時間であるサ
ンプリング周期内に｛（ｎ＋１）×fs｝個のパルスを発
生させ、前記乱数が前記数値よりも小さければ前記サン
プリング周期内に（ｎ×fs）個のパルスを発生させるこ
とを特徴としている。
【００１８】また、請求項１１に係る周期信号ドライブ
装置は、請求項７に記載のものにおいて、前記周波数量
子化手段が、ｆ／fsの整数部ｎに対して±ｎ×fsの量子
化を行なうことを特徴としている。
装置は、請求項７に記載のものにおいて、前記周波数量
子化手段が、ｆ／fsの整数部ｎに対して±ｎ×fsの量子
化を行なうことを特徴としている。
【００１９】また、請求項１２に係る周期信号ドライブ
装置は、請求項７に記載のものにおいて、前記周波数量
子化手段が、ｆ／fsの整数部ｎに対して±（ｎ＋１）×
fsの量子化を行なうことを特徴としている。
装置は、請求項７に記載のものにおいて、前記周波数量
子化手段が、ｆ／fsの整数部ｎに対して±（ｎ＋１）×
fsの量子化を行なうことを特徴としている。
【００２０】また、請求項１３に係る周期信号ドライブ
装置は、請求項７に記載のものにおいて、周波数量子化
手段が、ｆ／fsの整数部ｎに対して（ｆ／fs−ｎ）≧１
／２の確率で±（ｎ＋１）×fsの量子化を行ない、（ｆ
／fs−ｎ）＜１／２の確率で±ｎ×fsの量子化を行なう
ことを特徴としている。
装置は、請求項７に記載のものにおいて、周波数量子化
手段が、ｆ／fsの整数部ｎに対して（ｆ／fs−ｎ）≧１
／２の確率で±（ｎ＋１）×fsの量子化を行ない、（ｆ
／fs−ｎ）＜１／２の確率で±ｎ×fsの量子化を行なう
ことを特徴としている。
【００２１】また、請求項１４に係る周期信号ドライブ
装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記周期信号
が、パルス信号であることを特徴としている。
装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記周期信号
が、パルス信号であることを特徴としている。
【００２２】また、請求項１５に係る周期信号ドライブ
装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記作動ユニ
ットがリニアステップモータであることを特徴とする。
装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記作動ユニ
ットがリニアステップモータであることを特徴とする。
【００２３】また、請求項１６に係る周期信号ドライブ
装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記作動ユニ
ットが回転形ステップモータであることを特徴とする。
装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記作動ユニ
ットが回転形ステップモータであることを特徴とする。
【００２４】また、請求項１７に記載の周期信号ドライ
ブ装置において、請求項１６に記載のものにおいて、前
記速度指令信号が、前記可動部の回転角速度指令値であ
ることを特徴としている。
ブ装置において、請求項１６に記載のものにおいて、前
記速度指令信号が、前記可動部の回転角速度指令値であ
ることを特徴としている。
【００２５】また、請求項１８に係る周期信号ドライブ
装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記作動ユニ
ットが、圧電素子により構成されていることを特徴とし
ている。
装置は、請求項１に記載のものにおいて、前記作動ユニ
ットが、圧電素子により構成されていることを特徴とし
ている。
【００２６】以上のように、本発明においては、周期信
号ドライブアクチュエータの可動部に取り付けられた移
動対象物の運動を所定のサンプリング時間で計測し、計
測結果に基づいて移動対象物が所定の動きとなるように
同じ所定のサンプリング時間ごとにドライブアンプに入
力される周期信号を演算して移動対象物の運動制御を制
御している。この場合、所定のサンプリング時間の逆数
で定義されるサンプリング周波数より長い周期の周期信
号および同サンプリング周波数の正数倍以外の周期の周
期信号を発生させる必要が生じるが、前記駆動周波数演
算手段においては例えば、前記可動部の速度指令値を前
記周期信号の一周期毎に前記可動部が移動する所定の移
動量で除した値を周波数司令値ｆとし、前記所定時間
（サンプリング時間）の逆数を所定周波数（サンプリン
グ周期）fsとするとき、前記駆動周波数演算手段が、ｆ
／fsの整数部ｎに対して前記所定時間内に確率（ｆ／fs
−ｎ）で（ｎ＋１）周期の周期信号を発生させ、確率
（１−（ｆ／fs−ｎ））でｎ周期の周期信号を発生させ
れば実質的に周波数指令値ｆで前記作動部としてのアク
チュエータの可動部を動かすことと同等の動きを得るこ
とができる。
号ドライブアクチュエータの可動部に取り付けられた移
動対象物の運動を所定のサンプリング時間で計測し、計
測結果に基づいて移動対象物が所定の動きとなるように
同じ所定のサンプリング時間ごとにドライブアンプに入
力される周期信号を演算して移動対象物の運動制御を制
御している。この場合、所定のサンプリング時間の逆数
で定義されるサンプリング周波数より長い周期の周期信
号および同サンプリング周波数の正数倍以外の周期の周
期信号を発生させる必要が生じるが、前記駆動周波数演
算手段においては例えば、前記可動部の速度指令値を前
記周期信号の一周期毎に前記可動部が移動する所定の移
動量で除した値を周波数司令値ｆとし、前記所定時間
（サンプリング時間）の逆数を所定周波数（サンプリン
グ周期）fsとするとき、前記駆動周波数演算手段が、ｆ
／fsの整数部ｎに対して前記所定時間内に確率（ｆ／fs
−ｎ）で（ｎ＋１）周期の周期信号を発生させ、確率
（１−（ｆ／fs−ｎ））でｎ周期の周期信号を発生させ
れば実質的に周波数指令値ｆで前記作動部としてのアク
チュエータの可動部を動かすことと同等の動きを得るこ
とができる。
【００２７】さらに、可動部の速度指令値が位置指令信
号に所定のゲインを乗じた値とこの位置指令信号を入力
とする一次遅れ要素の出力信号にさらなる所定のゲイン
を乗じた値との和で得られるため、可動部の位置検出結
果に基づいて速度指令値を得る際に、位置情報を微分し
て速度情報に変換する必要がなく、ノイズの影響を受け
にくいばかりか速度情報に時間遅れを生じない周波数指
令値ｆを得ることができる。
号に所定のゲインを乗じた値とこの位置指令信号を入力
とする一次遅れ要素の出力信号にさらなる所定のゲイン
を乗じた値との和で得られるため、可動部の位置検出結
果に基づいて速度指令値を得る際に、位置情報を微分し
て速度情報に変換する必要がなく、ノイズの影響を受け
にくいばかりか速度情報に時間遅れを生じない周波数指
令値ｆを得ることができる。
【００２８】また、請求項７に記載の周期信号ドライブ
装置のように、前記周期信号発生ユニットにおいて、量
子化された周波数と元の連続周波数との量子化誤差を誤
差補正手段により補正して量子化誤差が制御系に与える
影響を補正するようにしても良い。
装置のように、前記周期信号発生ユニットにおいて、量
子化された周波数と元の連続周波数との量子化誤差を誤
差補正手段により補正して量子化誤差が制御系に与える
影響を補正するようにしても良い。
【００２９】この結果、所定のサンプリング周波数での
ディジタル制御を周期信号ドライブ作動装置（アクチュ
エータ）に適用してもサンプリング時間ごとの任意の周
期の周期信号で同アクチュエータ可動部を動かすことが
でき、時々刻々と変化する移動対象物の運動を滑らかに
制御することができる。また、確率的な計算で周期信号
を発生させているのでデータ変換テーブル等が不要とな
り、メモリ容量を大幅に削減できる。
ディジタル制御を周期信号ドライブ作動装置（アクチュ
エータ）に適用してもサンプリング時間ごとの任意の周
期の周期信号で同アクチュエータ可動部を動かすことが
でき、時々刻々と変化する移動対象物の運動を滑らかに
制御することができる。また、確率的な計算で周期信号
を発生させているのでデータ変換テーブル等が不要とな
り、メモリ容量を大幅に削減できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る周期信号ドラ
イブ装置の実施形態について、添付図面を参照しながら
詳細に説明する。図１は、本発明の基本概念を含む第１
実施形態に係る周期信号ドライブ装置の構成を示すブロ
ック図である。図１において、第１実施形態に係る周期
信号ドライブ装置は、固定部２と可動部３よりなる作動
ユニット（アクチュエータ）１と、外部からの周期信号
の１周期毎に前記可動部３を前記固定部２に対して所定
量だけ移動させる駆動ユニット４と、入力される周期信
号に応じて前記可動部３を移動させる電力を前記駆動ユ
ニット４に供給する電力供給ユニット５と、前記周期信
号を生成して前記駆動ユニット４に供給する周期信号発
生ユニット６と、を備えている。この周期信号発生ユニ
ット６は、前記可動部３の出力を検出してこの出力に基
づいて速度指令信号を生成する速度指令信号生成手段７
と、この速度指令信号生成手段７により生成された前記
速度指令信号の変化に応じて所定演算により所定時間当
たりの前記周期信号の周波数を可変に設定する駆動周波
数演算手段８と、を備えている。
イブ装置の実施形態について、添付図面を参照しながら
詳細に説明する。図１は、本発明の基本概念を含む第１
実施形態に係る周期信号ドライブ装置の構成を示すブロ
ック図である。図１において、第１実施形態に係る周期
信号ドライブ装置は、固定部２と可動部３よりなる作動
ユニット（アクチュエータ）１と、外部からの周期信号
の１周期毎に前記可動部３を前記固定部２に対して所定
量だけ移動させる駆動ユニット４と、入力される周期信
号に応じて前記可動部３を移動させる電力を前記駆動ユ
ニット４に供給する電力供給ユニット５と、前記周期信
号を生成して前記駆動ユニット４に供給する周期信号発
生ユニット６と、を備えている。この周期信号発生ユニ
ット６は、前記可動部３の出力を検出してこの出力に基
づいて速度指令信号を生成する速度指令信号生成手段７
と、この速度指令信号生成手段７により生成された前記
速度指令信号の変化に応じて所定演算により所定時間当
たりの前記周期信号の周波数を可変に設定する駆動周波
数演算手段８と、を備えている。
【００３１】上記構成に基づく動作を説明すると、前記
駆動周波数演算手段８の所定演算としては、例えばディ
ジタル制御の所定サンプリング毎に連続的周波数に対す
る量子化誤差の発生確率を演算してこの確率を用いて誤
差補正速度指令信号を生成するものと、連続的周波数に
おける１つ前のサンプリング信号を用いて現在と１つ前
の量子化誤差に基づいて誤差補正速度指令信号を生成す
るものとが考えられる。前者の場合には、まず、ディジ
タル制御のサンプリング毎に確率的に周期信号、例えば
アクチュエータ等の作動ユニット１を駆動するためのパ
ルス信号を発生させるには、コンピュータ等によって実
現される駆動周波数演算部８において０から１の間の一
様乱数ｒを発生させ、上述の（ｆ／fs−ｎ）で得られる
０から１の間の数値ｈとｒを比較し、ｒ≦ｈであればサ
ンプリング周期内にパルスを（ｎ＋１）×fs回発生さ
せ、ｒ＞ｈであればサンプリング周期内にパルスをｎ×
fs回発生させればよい。ただし、説明の簡略化のため
に、上記の動作においては、ｆ＞０とした。
駆動周波数演算手段８の所定演算としては、例えばディ
ジタル制御の所定サンプリング毎に連続的周波数に対す
る量子化誤差の発生確率を演算してこの確率を用いて誤
差補正速度指令信号を生成するものと、連続的周波数に
おける１つ前のサンプリング信号を用いて現在と１つ前
の量子化誤差に基づいて誤差補正速度指令信号を生成す
るものとが考えられる。前者の場合には、まず、ディジ
タル制御のサンプリング毎に確率的に周期信号、例えば
アクチュエータ等の作動ユニット１を駆動するためのパ
ルス信号を発生させるには、コンピュータ等によって実
現される駆動周波数演算部８において０から１の間の一
様乱数ｒを発生させ、上述の（ｆ／fs−ｎ）で得られる
０から１の間の数値ｈとｒを比較し、ｒ≦ｈであればサ
ンプリング周期内にパルスを（ｎ＋１）×fs回発生さ
せ、ｒ＞ｈであればサンプリング周期内にパルスをｎ×
fs回発生させればよい。ただし、説明の簡略化のため
に、上記の動作においては、ｆ＞０とした。
【００３２】次に、本発明のより詳細な構成例として、
本発明に係る周期信号ドライブ装置を人工衛星の制振装
置に適用した第２実施形態に係る周期信号ドライブ装置
について図２，図３を参照しながら説明する。図２はこ
の周期信号ドライブ装置を用いて人工衛星の太陽電池装
着パドルの振動を抑える振動制御を行なうための制振装
置が示されている。図３は、本発明の第２実施形態の主
要部の構成を示すブロック図である。
本発明に係る周期信号ドライブ装置を人工衛星の制振装
置に適用した第２実施形態に係る周期信号ドライブ装置
について図２，図３を参照しながら説明する。図２はこ
の周期信号ドライブ装置を用いて人工衛星の太陽電池装
着パドルの振動を抑える振動制御を行なうための制振装
置が示されている。図３は、本発明の第２実施形態の主
要部の構成を示すブロック図である。
【００３３】図２に示すように、人工衛星１０は衛星本
体１１と、回転形のステッピングモータ１２と、このス
テッピングモータ１２を介して衛星本体１１に回転可能
に接続された太陽電池装着パドル１３と、を備えてい
る。すなわち、可動部としての回転軸１２ｂの両端がパ
ドル１３の一端に固着されると共に固定部および駆動部
としてのステッピングモータ１２の円筒状の駆動部１２
ａが衛星本体１１に固着されている。パドル１３の回転
軸１２ｂの中心からパドル全長４分の１の個所には、パ
ドル１３の振動を検出するためのターゲット１４が取付
けられており、衛星本体１１側に設けられたＣＣＤカメ
ラ１５によりターゲット１４の位置を捕捉し、画像処理
装置１６で撓みの回転角θ１が検出される。ここで、撓
みの回転角θ１は、衛生本体１１の重心軸と回転軸１２
ｂの中心を結ぶ直線を基準線とした場合の回転軸の端部
とターゲット１４を結ぶ線の交差角で定義されている。
この第２実施形態においては、ターゲット１４と、ＣＣ
Ｄカメラ１５と、画像処理装置１６と、によりセンサ部
１７が構成されている。
体１１と、回転形のステッピングモータ１２と、このス
テッピングモータ１２を介して衛星本体１１に回転可能
に接続された太陽電池装着パドル１３と、を備えてい
る。すなわち、可動部としての回転軸１２ｂの両端がパ
ドル１３の一端に固着されると共に固定部および駆動部
としてのステッピングモータ１２の円筒状の駆動部１２
ａが衛星本体１１に固着されている。パドル１３の回転
軸１２ｂの中心からパドル全長４分の１の個所には、パ
ドル１３の振動を検出するためのターゲット１４が取付
けられており、衛星本体１１側に設けられたＣＣＤカメ
ラ１５によりターゲット１４の位置を捕捉し、画像処理
装置１６で撓みの回転角θ１が検出される。ここで、撓
みの回転角θ１は、衛生本体１１の重心軸と回転軸１２
ｂの中心を結ぶ直線を基準線とした場合の回転軸の端部
とターゲット１４を結ぶ線の交差角で定義されている。
この第２実施形態においては、ターゲット１４と、ＣＣ
Ｄカメラ１５と、画像処理装置１６と、によりセンサ部
１７が構成されている。
【００３４】上記構成を有する人工衛星の制振装置に適
用される第２実施形態に係る周期信号ドライブ装置につ
いて図３を参照しながら説明する。図３において、ステ
ッピングモータ１２は外部からの周期信号の一周期毎に
可動部としての回転軸１２ｂを駆動部１２ａに対して所
定量だけ移動させる駆動ユニットである。符号５はステ
ッピングモータ１２を外部からの周期信号に基づいて上
述の動作をさせるための電力を供給する電力供給ユニッ
トとしてのドライブアンプであり、６はドライブアンプ
５に入力する周期信号を演算する周期信号発生ユニット
である。
用される第２実施形態に係る周期信号ドライブ装置につ
いて図３を参照しながら説明する。図３において、ステ
ッピングモータ１２は外部からの周期信号の一周期毎に
可動部としての回転軸１２ｂを駆動部１２ａに対して所
定量だけ移動させる駆動ユニットである。符号５はステ
ッピングモータ１２を外部からの周期信号に基づいて上
述の動作をさせるための電力を供給する電力供給ユニッ
トとしてのドライブアンプであり、６はドライブアンプ
５に入力する周期信号を演算する周期信号発生ユニット
である。
【００３５】周期信号発生ユニット６は、第１実施形態
と同様に、速度指令信号生成手段７と、駆動周波数演算
手段８と、駆動周波数演算手段８の演算結果に基づいて
パルス信号を発生するパルス発生器９と、により構成さ
れている。速度指令信号生成ユニット７は、ステッピン
グモータ１２により駆動される太陽電池装着パドル１３
の動きを検出するセンサ部１７と、このセンサ部１７の
出力を所定の周波数fsでサンプリングする例えばＡ／Ｄ
変換器で構成されるサンプラ１８とを備えている。駆動
周波数演算手段８は、サンプラ１８からセンサ部１７の
データを取り込み、これに基づいてステッピングモータ
１２の回転軸１２ｂを回転させる駆動周波数を演算する
ものであり、ディジタル制御演算部２０と、確率出力演
算部４５とを備えている。
と同様に、速度指令信号生成手段７と、駆動周波数演算
手段８と、駆動周波数演算手段８の演算結果に基づいて
パルス信号を発生するパルス発生器９と、により構成さ
れている。速度指令信号生成ユニット７は、ステッピン
グモータ１２により駆動される太陽電池装着パドル１３
の動きを検出するセンサ部１７と、このセンサ部１７の
出力を所定の周波数fsでサンプリングする例えばＡ／Ｄ
変換器で構成されるサンプラ１８とを備えている。駆動
周波数演算手段８は、サンプラ１８からセンサ部１７の
データを取り込み、これに基づいてステッピングモータ
１２の回転軸１２ｂを回転させる駆動周波数を演算する
ものであり、ディジタル制御演算部２０と、確率出力演
算部４５とを備えている。
【００３６】前記ディジタル制御演算部２０は、制御対
象の運動を制御するためにアクチュエータの可動部を動
作させるための制御パルス信号の周波数ｆを計算し、そ
の結果を確率出力演算部４５に出力する。一方、確率出
力演算部４５はディジタル制御演算部２０で演算された
制御パルス信号周波数ｆおよびサンプリング周波数fsか
らｆ／fsの整数部ｎを計算するとともにサンプリング毎
に０から１の間の一様乱数ｒを発生させ、上述の（ｆ／
fs−ｎ）で得られる０から１の間の数値ｈとｒを比較し
て、ｒ≦ｈであれば（ｎ＋１）×fsＨｚ、ｒ＞ｈであれ
ばｎ×fsＨｚの周波数値を演算結果として出力する。確
率出力演算部４５から出力される周波数演算結果はパル
ス発生器９に導入され、ドライブアンプ５を介してステ
ッピングモータ１２が駆動されてパドル１３の振動が抑
制される。
象の運動を制御するためにアクチュエータの可動部を動
作させるための制御パルス信号の周波数ｆを計算し、そ
の結果を確率出力演算部４５に出力する。一方、確率出
力演算部４５はディジタル制御演算部２０で演算された
制御パルス信号周波数ｆおよびサンプリング周波数fsか
らｆ／fsの整数部ｎを計算するとともにサンプリング毎
に０から１の間の一様乱数ｒを発生させ、上述の（ｆ／
fs−ｎ）で得られる０から１の間の数値ｈとｒを比較し
て、ｒ≦ｈであれば（ｎ＋１）×fsＨｚ、ｒ＞ｈであれ
ばｎ×fsＨｚの周波数値を演算結果として出力する。確
率出力演算部４５から出力される周波数演算結果はパル
ス発生器９に導入され、ドライブアンプ５を介してステ
ッピングモータ１２が駆動されてパドル１３の振動が抑
制される。
【００３７】制振装置におけるディジタル制御演算部２
０は、図４に示すように、ディジタル遅れ要素２１と、
θ１の目標値θt0を出力する目標値発生部２２と、オブ
ザーバ部２３と、ディジタル遅れ要素２４と、ゲイン補
償部２５と、積分補償部３０と、１次遅れ部３５と、に
より構成され、１次遅れ部３５の入力および出力は、周
波数演算部４０に供給されている。
０は、図４に示すように、ディジタル遅れ要素２１と、
θ１の目標値θt0を出力する目標値発生部２２と、オブ
ザーバ部２３と、ディジタル遅れ要素２４と、ゲイン補
償部２５と、積分補償部３０と、１次遅れ部３５と、に
より構成され、１次遅れ部３５の入力および出力は、周
波数演算部４０に供給されている。
【００３８】ディジタル遅れ要素２１は、サンプラ１８
を介してセンサ部１７で検出される撓みの回転角θ１を
受け入れて、１サンプル前のθ１の値θ１-1を出力す
る。なお、ディジタル遅れ要素による１サンプル前の値
については添え字の−１（-1）で表記する。オブザーバ
部２３は撓みの回転角θ１-1および後述するステッピン
グモータ１２の回転軸１２ｂの回転角θout-1 を入力と
して図５に示すパドルの４質点モデルにおける各質点ｍ
１，ｍ２，ｍ３，ｍ４におけるそれぞれの撓みの回転角
θ１-1 ，θ２-1，θ３-1，θ４-1とこれらの回転角速
度ω１-1〜ω４-1およびθout-1の値を出力する。ここ
で、撓みの回転角θ２-1からθ４-1も質点ｍ２〜ｍ４と
１つ前の質点を結ぶ直線と前記基準線とのそれぞれの交
差角である。また、パドル２の全長の１／２の個所にｍ
２、３／４の個所にｍ３、全長端部にｍ４が仮定されて
いる。さらに、オブザーバ部２４の出力のうちθ１-1つ
いては実測値、θout-1 については一次遅れ要素３４の
出力のであり、他は計算による推定値となっている。ま
た、θ１-1およびω１-1については、確率出力演算部４
５にも出力されている。
を介してセンサ部１７で検出される撓みの回転角θ１を
受け入れて、１サンプル前のθ１の値θ１-1を出力す
る。なお、ディジタル遅れ要素による１サンプル前の値
については添え字の−１（-1）で表記する。オブザーバ
部２３は撓みの回転角θ１-1および後述するステッピン
グモータ１２の回転軸１２ｂの回転角θout-1 を入力と
して図５に示すパドルの４質点モデルにおける各質点ｍ
１，ｍ２，ｍ３，ｍ４におけるそれぞれの撓みの回転角
θ１-1 ，θ２-1，θ３-1，θ４-1とこれらの回転角速
度ω１-1〜ω４-1およびθout-1の値を出力する。ここ
で、撓みの回転角θ２-1からθ４-1も質点ｍ２〜ｍ４と
１つ前の質点を結ぶ直線と前記基準線とのそれぞれの交
差角である。また、パドル２の全長の１／２の個所にｍ
２、３／４の個所にｍ３、全長端部にｍ４が仮定されて
いる。さらに、オブザーバ部２４の出力のうちθ１-1つ
いては実測値、θout-1 については一次遅れ要素３４の
出力のであり、他は計算による推定値となっている。ま
た、θ１-1およびω１-1については、確率出力演算部４
５にも出力されている。
【００３９】ゲイン補償部２５は、オブザーバ部２３の
出力である回転角θ１-1，θ２-1，θ３-1，θ４-1、回
転角速度ω１-1〜ω４-1、θout-1 およびディジタル遅
れ要素２４の出力θin-1のそれぞれに所定のゲインを乗
じるゲイン補償器２６ａ〜２６ｊと、これらゲイン補償
器の出力の総和を計算する加算器２７と、により構成さ
れている。
出力である回転角θ１-1，θ２-1，θ３-1，θ４-1、回
転角速度ω１-1〜ω４-1、θout-1 およびディジタル遅
れ要素２４の出力θin-1のそれぞれに所定のゲインを乗
じるゲイン補償器２６ａ〜２６ｊと、これらゲイン補償
器の出力の総和を計算する加算器２７と、により構成さ
れている。
【００４０】積分補償部３０は、目標値発生部２２の出
力値θt0から回転角θ１-1を減算する減算器３１と、減
算器３１の減算結果のサンプリング毎の総和を演算する
ディジタル積分器３２と、ディジタル積分器３１の出力
値に所定のゲインを乗じるゲイン補償器３３と、ゲイン
補償器３３の出力値からゲイン補償部２５の加算器２７
の出力値を減算し減算結果θinを出力する減算器３４
と、により構成されている。減算結果θinは、１サンプ
ル前の値θin-1を出力するディジタル遅れ要素２４を介
して上述したようにゲイン補償部２５に導入されるとと
もに、１次遅れ部３５および周波数演算部４０に導入さ
れている。
力値θt0から回転角θ１-1を減算する減算器３１と、減
算器３１の減算結果のサンプリング毎の総和を演算する
ディジタル積分器３２と、ディジタル積分器３１の出力
値に所定のゲインを乗じるゲイン補償器３３と、ゲイン
補償器３３の出力値からゲイン補償部２５の加算器２７
の出力値を減算し減算結果θinを出力する減算器３４
と、により構成されている。減算結果θinは、１サンプ
ル前の値θin-1を出力するディジタル遅れ要素２４を介
して上述したようにゲイン補償部２５に導入されるとと
もに、１次遅れ部３５および周波数演算部４０に導入さ
れている。
【００４１】前記１次遅れ部３５は、導入されるθin-1
に所定のゲインを乗じる第１のゲイン部３６と、１次遅
れ部３５の出力に所定のゲインを乗じる第２のゲイン部
３７と、第１のゲイン部３６の出力値と第２のゲイン部
３７の出力値とを加算する加算器３８と、加算器３８の
加算結果を導入し１サンプル前の加算結果を出力するデ
ィジタル遅れ要素３９と、より構成されており、ディジ
タル遅れ要素３９の出力θout-1 は第２のゲイン部３７
に導入されると共に、前記オブザーバ部２３および周波
数演算部４０にも導入されている。ここで、ディジタル
遅れ要素３９の出力θout-1 が回転軸１２ｂの回転角θ
out と等価となるように第１および第２のゲイン部３
６，３７のそれぞれのゲインｒｍｄ２，ｒｍｄ１が決め
られていることは言うまでもない。
に所定のゲインを乗じる第１のゲイン部３６と、１次遅
れ部３５の出力に所定のゲインを乗じる第２のゲイン部
３７と、第１のゲイン部３６の出力値と第２のゲイン部
３７の出力値とを加算する加算器３８と、加算器３８の
加算結果を導入し１サンプル前の加算結果を出力するデ
ィジタル遅れ要素３９と、より構成されており、ディジ
タル遅れ要素３９の出力θout-1 は第２のゲイン部３７
に導入されると共に、前記オブザーバ部２３および周波
数演算部４０にも導入されている。ここで、ディジタル
遅れ要素３９の出力θout-1 が回転軸１２ｂの回転角θ
out と等価となるように第１および第２のゲイン部３
６，３７のそれぞれのゲインｒｍｄ２，ｒｍｄ１が決め
られていることは言うまでもない。
【００４２】周波数演算部４０は減算器３４の出力値θ
inと１次遅れ部３５の出力値θoutのそれぞれに所定の
ゲインを乗じる第３，第４のゲイン部４１，４２と、第
３，第４のゲイン部４１，４２のそれぞれの出力値を加
算する加算器４３とで構成されており、加算部４３の出
力が制御対象の運動を制御するためにステッピングモー
タ１２の回転軸１２ｂを動かすべき制御パルス信号の周
波数ｆとなる。
inと１次遅れ部３５の出力値θoutのそれぞれに所定の
ゲインを乗じる第３，第４のゲイン部４１，４２と、第
３，第４のゲイン部４１，４２のそれぞれの出力値を加
算する加算器４３とで構成されており、加算部４３の出
力が制御対象の運動を制御するためにステッピングモー
タ１２の回転軸１２ｂを動かすべき制御パルス信号の周
波数ｆとなる。
【００４３】次に、確率出力演算部４５は、図６に示す
ように、ディジタル制御演算部２０で計算された周波数
ｆを入力してサンプリング周波数fsに対してｆ／fsの非
負の整数部ｎを演算してｎ×fsを出力する量子化部４６
と、周波数ｆの絶対値をとる絶対値演算部４７と、量子
化された周波数ｎ×fsと周波数ｆの絶対値との差を計算
する減算部４８と、減算部４８の出力値Δｆを入力しΔ
ｆとfsの割合を演算する比率演算部４９と、０から１の
間で一様乱数ｒを発生する一様乱数発生部５０と、前記
比率演算部４９の出力ｈと一様乱数発生部の出力ｒとを
比較する比較判定部５１と、サンプリング周波数fsを出
力する定数部５２ａと、ゼロ定数を出力する定数部５２
ｂと、前記比較判定部５１の比較結果がｈ＞ｒであれば
ＹＥＳ側にそうでなければＮＯ側に切り替える切り替え
部５３と、切り替え部５３の出力fsもしくは０と量子化
部９０の出力ｎ×fsを加算する加算部５４と、加算部５
４の出力と周波数ｆを導入し加算部５４の出力を周波数
ｆと同符号にする符号演算部５５と、ディジタル演算部
２０からθ１およびω１を導入しこれらの絶対値が０に
近い所定の値δ，δ’より小さい状態が所定時間以上継
続するか否かを判定する比較判定部５６と、ゼロ定数を
出力する０定数部５７と、比較判定部５６の比較判定結
果によりディジタル演算部２０から導入したθ１および
ω１の絶対値が０に近い所定の値δ，δ’より小さい状
態が所定時間以上継続する場合にＹＥＳ側にそうでなけ
ればＮＯ側に切り替えて計算結果をパルス発生器９に出
力する切り替え部５８と、より構成されている。
ように、ディジタル制御演算部２０で計算された周波数
ｆを入力してサンプリング周波数fsに対してｆ／fsの非
負の整数部ｎを演算してｎ×fsを出力する量子化部４６
と、周波数ｆの絶対値をとる絶対値演算部４７と、量子
化された周波数ｎ×fsと周波数ｆの絶対値との差を計算
する減算部４８と、減算部４８の出力値Δｆを入力しΔ
ｆとfsの割合を演算する比率演算部４９と、０から１の
間で一様乱数ｒを発生する一様乱数発生部５０と、前記
比率演算部４９の出力ｈと一様乱数発生部の出力ｒとを
比較する比較判定部５１と、サンプリング周波数fsを出
力する定数部５２ａと、ゼロ定数を出力する定数部５２
ｂと、前記比較判定部５１の比較結果がｈ＞ｒであれば
ＹＥＳ側にそうでなければＮＯ側に切り替える切り替え
部５３と、切り替え部５３の出力fsもしくは０と量子化
部９０の出力ｎ×fsを加算する加算部５４と、加算部５
４の出力と周波数ｆを導入し加算部５４の出力を周波数
ｆと同符号にする符号演算部５５と、ディジタル演算部
２０からθ１およびω１を導入しこれらの絶対値が０に
近い所定の値δ，δ’より小さい状態が所定時間以上継
続するか否かを判定する比較判定部５６と、ゼロ定数を
出力する０定数部５７と、比較判定部５６の比較判定結
果によりディジタル演算部２０から導入したθ１および
ω１の絶対値が０に近い所定の値δ，δ’より小さい状
態が所定時間以上継続する場合にＹＥＳ側にそうでなけ
ればＮＯ側に切り替えて計算結果をパルス発生器９に出
力する切り替え部５８と、より構成されている。
【００４４】次に、本発明の第２実施形態に係る周期信
号ドライブ装置の動作について説明する。今、衛星本体
１１の姿勢を変えることによってパドル１３に振動が発
生すると、ターゲット１４に揺れが生じることになる。
ターゲット１４の揺れはＣＣＤカメラ１５，画像処理装
置１６によりパドルの揺れ角、つまり撓みの回転角θ１
に変換される。撓みの回転角θ１はサンプラ１８を介し
てディジタル制御演算部２０のディジタル遅れ要素２１
に送られる。ディジタル制御演算部２０では、回転角θ
１-1は減算器３１に導入されるとともにオブザーバ部２
３にも導入される。
号ドライブ装置の動作について説明する。今、衛星本体
１１の姿勢を変えることによってパドル１３に振動が発
生すると、ターゲット１４に揺れが生じることになる。
ターゲット１４の揺れはＣＣＤカメラ１５，画像処理装
置１６によりパドルの揺れ角、つまり撓みの回転角θ１
に変換される。撓みの回転角θ１はサンプラ１８を介し
てディジタル制御演算部２０のディジタル遅れ要素２１
に送られる。ディジタル制御演算部２０では、回転角θ
１-1は減算器３１に導入されるとともにオブザーバ部２
３にも導入される。
【００４５】オブザーバ部２３では、ディジタル遅れ要
素２１より導入された撓みの回転角θ１-1に基づいて回
転角θ２-1，θ３-1，θ４-1，回転角速度ω１-1〜ω４
-1が計算され、ゲイン補償部２５のゲイン補償器２６ｂ
〜２６ｉにそれぞれが導入される。一方、計算に使用さ
れた回転角θ１-1と１次遅れ要素３５からのθout
-1（この時点では回転角θ１-1による変化はしていな
い）は、共にゲイン補償部２５のゲイン補償器２６ａ，
２６ｉにそれぞれ出力されている。
素２１より導入された撓みの回転角θ１-1に基づいて回
転角θ２-1，θ３-1，θ４-1，回転角速度ω１-1〜ω４
-1が計算され、ゲイン補償部２５のゲイン補償器２６ｂ
〜２６ｉにそれぞれが導入される。一方、計算に使用さ
れた回転角θ１-1と１次遅れ要素３５からのθout
-1（この時点では回転角θ１-1による変化はしていな
い）は、共にゲイン補償部２５のゲイン補償器２６ａ，
２６ｉにそれぞれ出力されている。
【００４６】ゲイン補償部２５では、オブザーバ部２３
から導入されたデータおよびディジタル遅れ要素２４の
出力θin-1にゲインｆ１からｆ１０が乗ぜられ、加算器
２７においてこれらの乗算結果が加算されて積分補償部
３０に設けられた加算器３４に出力される。
から導入されたデータおよびディジタル遅れ要素２４の
出力θin-1にゲインｆ１からｆ１０が乗ぜられ、加算器
２７においてこれらの乗算結果が加算されて積分補償部
３０に設けられた加算器３４に出力される。
【００４７】一方、積分補償部３０の減算器３１では、
撓みの回転角目標値θt0とθ１-1が比較され、減算結果
がディジタル積分器３２に導入される。積分補償部３０
のディジタル積分器３２において減算器３１の減算結果
が積分され、積分結果にゲイン補償器３３のゲインｋ１
が乗ぜられて減算器３４に出力される。ここで、減算器
３４においてゲイン補償部２５の出力とゲイン補償器３
３の出力が比較され、減算結果θinが出力される。この
減算結果θinは、１次遅れ部３５、周波数演算部４０に
出力されると共に、ディジタル遅れ要素２４により次回
のサンプリング時にθin-1としてゲイン補償部２５に設
けられたゲイン補償器２６ｊに出力される。
撓みの回転角目標値θt0とθ１-1が比較され、減算結果
がディジタル積分器３２に導入される。積分補償部３０
のディジタル積分器３２において減算器３１の減算結果
が積分され、積分結果にゲイン補償器３３のゲインｋ１
が乗ぜられて減算器３４に出力される。ここで、減算器
３４においてゲイン補償部２５の出力とゲイン補償器３
３の出力が比較され、減算結果θinが出力される。この
減算結果θinは、１次遅れ部３５、周波数演算部４０に
出力されると共に、ディジタル遅れ要素２４により次回
のサンプリング時にθin-1としてゲイン補償部２５に設
けられたゲイン補償器２６ｊに出力される。
【００４８】このようにして、パドル２に生じた撓み振
動を制御すべき回転軸１２ｂの目標回転角θinが計算さ
れる。この目標回転角θinに対し、本第２実施形態にお
いては、１次遅れ部３５によりθinに１次遅れで追従す
るθout を発生させており、ステッピングモータ１２の
回転がθout に追従するので、θinが急激に変化しても
回転軸１２ｂが駆動部１２ａに対して脱調することはな
い。
動を制御すべき回転軸１２ｂの目標回転角θinが計算さ
れる。この目標回転角θinに対し、本第２実施形態にお
いては、１次遅れ部３５によりθinに１次遅れで追従す
るθout を発生させており、ステッピングモータ１２の
回転がθout に追従するので、θinが急激に変化しても
回転軸１２ｂが駆動部１２ａに対して脱調することはな
い。
【００４９】１次遅れ部３５では、θin-1が第１のゲイ
ン部３６に導入されゲインｒｍｄ２が乗ぜられて加算器
３８に出力される。加算器３８では、１サンプル前のθ
outの値θout-1 （この時点ではゼロである。）にゲイ
ンｒｍ１を乗じた値と第１のゲイン部３６の出力が加算
されてディジタル遅れ要素３９に導入され、保持される
と共にθout-1 が出力される。このθout-1 は上述のよ
うにオブザーバ部２３に導入されると共に周波数演算部
４０にも導入される。
ン部３６に導入されゲインｒｍｄ２が乗ぜられて加算器
３８に出力される。加算器３８では、１サンプル前のθ
outの値θout-1 （この時点ではゼロである。）にゲイ
ンｒｍ１を乗じた値と第１のゲイン部３６の出力が加算
されてディジタル遅れ要素３９に導入され、保持される
と共にθout-1 が出力される。このθout-1 は上述のよ
うにオブザーバ部２３に導入されると共に周波数演算部
４０にも導入される。
【００５０】周波数演算部４０では、導入されるθout
-1 とθinを用いて以下のようにして駆動周波数ｆが演
算される。すなわち、θout がθinに対して１次遅れで
あることから、θout の時間微分ωout は１次遅れの時
定数をＴｆとして、 ωout ＝（−θout ＋θin）／Ｔｆ で表され、比例定数をＲとして、 ｆ＝Ｒ・ωout の関係が成り立つことから、 ｆ＝−Ｒ・θout-1 ／Ｔｆ＋Ｒ・θin-1／Ｔｆ で駆動周波数ｆが計算される。つまり、第３のゲイン部
４１のゲインｒｍ１がＲ／Ｔｆ、第４のゲイン部４２の
ゲインｒｍ２が−Ｒ／Ｔｆであり、それぞれのゲイン部
４１，４２における乗算結果が加算器４３で加算されて
駆動周波数ｆが出力される。
-1 とθinを用いて以下のようにして駆動周波数ｆが演
算される。すなわち、θout がθinに対して１次遅れで
あることから、θout の時間微分ωout は１次遅れの時
定数をＴｆとして、 ωout ＝（−θout ＋θin）／Ｔｆ で表され、比例定数をＲとして、 ｆ＝Ｒ・ωout の関係が成り立つことから、 ｆ＝−Ｒ・θout-1 ／Ｔｆ＋Ｒ・θin-1／Ｔｆ で駆動周波数ｆが計算される。つまり、第３のゲイン部
４１のゲインｒｍ１がＲ／Ｔｆ、第４のゲイン部４２の
ゲインｒｍ２が−Ｒ／Ｔｆであり、それぞれのゲイン部
４１，４２における乗算結果が加算器４３で加算されて
駆動周波数ｆが出力される。
【００５１】こうして演算された駆動周波数ｆは図６に
示される確率出力演算部４５に入力される。確率出力演
算部４５では、本第２実施形態の周期信号発生手段６の
サンプリング周波数をfsとして、量子化部４６では、ｆ
／fsの非負の整数部ｎが計算されｎ×fsが出力される。
一方、減算部４８では（ｆの絶対値）−ｎ×fsの計算結
果Δｆが出力され、比較演算部４９でΔｆとfsの大きさ
の割合ｈが求められ、これが一様乱数発生部５０で生じ
た０から１の間の一様乱数ｒと比較される。切り替え部
５３では、ｈ＞ｒであればfsが、そうでなければ定数部
５２ｂの０が出力される。加算部５４では、切り替え部
５３の出力と量子化部４６の出力が加算され、ｎ×fsま
たは（ｎ＋１）×fsが出力される。そして、加算部５４
の出力は符号演算部５５によって周波数ｆの正負から方
向性が加味されて切り替え部５８を介してパルス発生器
９に導入される。パルス発生器９は、符号演算部５５の
出力の周波数でパルスを発生させるとともに、符号演算
部５５の出力が正であればステッピングモータ１２の回
転軸１２ｂが反時計回りに、負であれば時計回りに回転
するようドライブアンプ５に対して所定の信号を出力
し、ドライブアンプ５を介してステッピングモータ１２
がパドル１３の振動を押さえるように制御がなされるこ
とになる。ここで、振動が抑制されてθ１およびω１が
所定値δ，δ’より小さい状態が所定時間継続すると、
比較判定部５６が切り替え部５８をＮＯ側にすることに
より定数部５７のゼロが選択されるため、パルス発生器
９にゼロが出力されてステッピングモータ１２が停止し
て制御が終了することになる。つまり、θ１およびω１
に基づいて演算される前記周波数指令値が所定の誤差範
囲でゼロに近づきかつ制振制御によりその状態が所定時
間以上続くため、前記周期信号がゼロになって制振が完
了することになる。
示される確率出力演算部４５に入力される。確率出力演
算部４５では、本第２実施形態の周期信号発生手段６の
サンプリング周波数をfsとして、量子化部４６では、ｆ
／fsの非負の整数部ｎが計算されｎ×fsが出力される。
一方、減算部４８では（ｆの絶対値）−ｎ×fsの計算結
果Δｆが出力され、比較演算部４９でΔｆとfsの大きさ
の割合ｈが求められ、これが一様乱数発生部５０で生じ
た０から１の間の一様乱数ｒと比較される。切り替え部
５３では、ｈ＞ｒであればfsが、そうでなければ定数部
５２ｂの０が出力される。加算部５４では、切り替え部
５３の出力と量子化部４６の出力が加算され、ｎ×fsま
たは（ｎ＋１）×fsが出力される。そして、加算部５４
の出力は符号演算部５５によって周波数ｆの正負から方
向性が加味されて切り替え部５８を介してパルス発生器
９に導入される。パルス発生器９は、符号演算部５５の
出力の周波数でパルスを発生させるとともに、符号演算
部５５の出力が正であればステッピングモータ１２の回
転軸１２ｂが反時計回りに、負であれば時計回りに回転
するようドライブアンプ５に対して所定の信号を出力
し、ドライブアンプ５を介してステッピングモータ１２
がパドル１３の振動を押さえるように制御がなされるこ
とになる。ここで、振動が抑制されてθ１およびω１が
所定値δ，δ’より小さい状態が所定時間継続すると、
比較判定部５６が切り替え部５８をＮＯ側にすることに
より定数部５７のゼロが選択されるため、パルス発生器
９にゼロが出力されてステッピングモータ１２が停止し
て制御が終了することになる。つまり、θ１およびω１
に基づいて演算される前記周波数指令値が所定の誤差範
囲でゼロに近づきかつ制振制御によりその状態が所定時
間以上続くため、前記周期信号がゼロになって制振が完
了することになる。
【００５２】ところで、サンプリング周波数fsが１００
Ｈｚ、ある時点でのディジタル制御演算部２０の出力周
波数ｆが１２０Ｈｚである場合、制御周期の１０ｍｓ内
では周期８．３３ｍｓのパルス信号が１周期と１／６周
期存在することになる。本来は、周期８．３３ｍｓのパ
ルス信号が２周期発生するとステッピングモータ１２が
１２０Ｈｚで駆動されることになるが、制御周期が１０
ｍｓであるため、パルス信号が１周期と１／６周期のと
ころで次のサンプリング時点の周波数ｆに対してパルス
の発生が開始される。すると、制御周期内ではパルス信
号の電圧の高い部分が２つ存在するため、実際にはステ
ッピングモータ１２が２００Ｈｚで駆動されることにな
る。この結果、ディジタル制御演算部２０の出力周波数
ｆと実際の駆動周波数が食い違うためパドル１３の制振
制御に支障を来すことになる。ところが、この第２実施
形態によれば、確率出力演算部４５により、確率２０％
で２００Ｈｚ、確率８０％で１００Ｈｚのパルスが出力
されるため、ステッピングモータ１２は全体として１２
０Ｈｚで駆動されることになる。
Ｈｚ、ある時点でのディジタル制御演算部２０の出力周
波数ｆが１２０Ｈｚである場合、制御周期の１０ｍｓ内
では周期８．３３ｍｓのパルス信号が１周期と１／６周
期存在することになる。本来は、周期８．３３ｍｓのパ
ルス信号が２周期発生するとステッピングモータ１２が
１２０Ｈｚで駆動されることになるが、制御周期が１０
ｍｓであるため、パルス信号が１周期と１／６周期のと
ころで次のサンプリング時点の周波数ｆに対してパルス
の発生が開始される。すると、制御周期内ではパルス信
号の電圧の高い部分が２つ存在するため、実際にはステ
ッピングモータ１２が２００Ｈｚで駆動されることにな
る。この結果、ディジタル制御演算部２０の出力周波数
ｆと実際の駆動周波数が食い違うためパドル１３の制振
制御に支障を来すことになる。ところが、この第２実施
形態によれば、確率出力演算部４５により、確率２０％
で２００Ｈｚ、確率８０％で１００Ｈｚのパルスが出力
されるため、ステッピングモータ１２は全体として１２
０Ｈｚで駆動されることになる。
【００５３】なお、本発明は上述した第１および第２実
施形態に限定されるものではなく、例えば、上記第２実
施形態では、固定部１２ａと可動部１２ｂを有するアク
チュエータとして一周期のパルス信号で所定量だけ回転
するステッピングモータ１２を用いて制振装置を構成し
ているが、これは周期信号ドライブ装置により生成され
る周期信号やアクチュエータの種類、アクチュエータの
駆動対象については何ら限定されるものではなく、図７
ないし図９に示すような第３実施形態に係る周期信号ド
ライブ装置であってもよい。
施形態に限定されるものではなく、例えば、上記第２実
施形態では、固定部１２ａと可動部１２ｂを有するアク
チュエータとして一周期のパルス信号で所定量だけ回転
するステッピングモータ１２を用いて制振装置を構成し
ているが、これは周期信号ドライブ装置により生成され
る周期信号やアクチュエータの種類、アクチュエータの
駆動対象については何ら限定されるものではなく、図７
ないし図９に示すような第３実施形態に係る周期信号ド
ライブ装置であってもよい。
【００５４】第３実施形態に係る周期信号ドライブ装置
の構成を示す図７において、図３と同一符号を付したも
のは第２実施形態に係る周期信号ドライブ装置と同一ま
たは相当する構成要素を示すものとして重複説明を省略
する。図７において、図３と異なる点は、駆動手段がス
テッピングモータ１２ではなく、図８，図９に示すよう
な圧電素子アクチュエータ６０により構成されているこ
とである。また、作動ユニット１が後述するアクティブ
サスペンション７０により構成されていることである。
の構成を示す図７において、図３と同一符号を付したも
のは第２実施形態に係る周期信号ドライブ装置と同一ま
たは相当する構成要素を示すものとして重複説明を省略
する。図７において、図３と異なる点は、駆動手段がス
テッピングモータ１２ではなく、図８，図９に示すよう
な圧電素子アクチュエータ６０により構成されているこ
とである。また、作動ユニット１が後述するアクティブ
サスペンション７０により構成されていることである。
【００５５】図８において、圧電素子アクチュエータ６
０は、固定部となる四角柱の角形パイプ６１と、可動部
となる圧電移動子６２より構成されている。圧電移動子
６２は、角形パイプ６１の長手方向に積層され、電圧が
加えられると積層方向に伸長する圧電素子部６３と、こ
の圧電素子部６３の一方の端部に取付けられ電圧が加え
られると伸長して角柱パイプ６１の互いに向き合う内面
にその両端を接触させる圧電素子部６４ａと圧電素子部
６３のもう一方の端部に取付けられ電圧が加えられると
伸長し角柱パイプ６１の互いに向き合う内面にその両端
を接触させる圧電素子部６４ｂと、より構成されてい
る。圧電素子部６４ａ，６４ｂは、その中央部に圧電素
子部６３を取り付けるための取付部６５を備えている。
０は、固定部となる四角柱の角形パイプ６１と、可動部
となる圧電移動子６２より構成されている。圧電移動子
６２は、角形パイプ６１の長手方向に積層され、電圧が
加えられると積層方向に伸長する圧電素子部６３と、こ
の圧電素子部６３の一方の端部に取付けられ電圧が加え
られると伸長して角柱パイプ６１の互いに向き合う内面
にその両端を接触させる圧電素子部６４ａと圧電素子部
６３のもう一方の端部に取付けられ電圧が加えられると
伸長し角柱パイプ６１の互いに向き合う内面にその両端
を接触させる圧電素子部６４ｂと、より構成されてい
る。圧電素子部６４ａ，６４ｂは、その中央部に圧電素
子部６３を取り付けるための取付部６５を備えている。
【００５６】ドライブアンプ５は、１周期の信号が入力
されると次のように圧電移動子６２に電圧を印加する。
すなわち、初期状態では圧電素子部６４ｂに対して電圧
が印加されており、圧電移動子６２は圧電素子部６４ｂ
が角柱パイプ６１の内面に接触していることで支持され
ている。次に、圧電素子部６３にも電圧が印加され、圧
電素子部６３は角柱パイプ６１の長手方向に伸長する。
圧電素子部６３が伸長した後、圧電素子部６４ａにも電
圧が印加されて圧電素子部６４ａの両端が角柱パイプ６
１の内面に接触し、圧電素子部６４ａは圧電素子部６４
ｂとともに圧電移動子６３を支持することになる。
されると次のように圧電移動子６２に電圧を印加する。
すなわち、初期状態では圧電素子部６４ｂに対して電圧
が印加されており、圧電移動子６２は圧電素子部６４ｂ
が角柱パイプ６１の内面に接触していることで支持され
ている。次に、圧電素子部６３にも電圧が印加され、圧
電素子部６３は角柱パイプ６１の長手方向に伸長する。
圧電素子部６３が伸長した後、圧電素子部６４ａにも電
圧が印加されて圧電素子部６４ａの両端が角柱パイプ６
１の内面に接触し、圧電素子部６４ａは圧電素子部６４
ｂとともに圧電移動子６３を支持することになる。
【００５７】圧電素子部６４ａが伸長した後、圧電素子
部６４ｂへの電圧の印加が停止されると共に圧電素子部
６３への電圧の印加が停止されると、圧電素子部６３が
短縮して圧電素子部６４ｂの位置が所定量だけ図８中の
矢印方向に変化する。ここで再び、圧電移動子６２を支
持するために圧電素子部６４ｂに電圧が印加され、その
後圧電素子部６４ａへの電圧の印加を停止してドライブ
アンプ５の入力信号１周期分の駆動動作が終了する。
部６４ｂへの電圧の印加が停止されると共に圧電素子部
６３への電圧の印加が停止されると、圧電素子部６３が
短縮して圧電素子部６４ｂの位置が所定量だけ図８中の
矢印方向に変化する。ここで再び、圧電移動子６２を支
持するために圧電素子部６４ｂに電圧が印加され、その
後圧電素子部６４ａへの電圧の印加を停止してドライブ
アンプ５の入力信号１周期分の駆動動作が終了する。
【００５８】この周期信号ドライブ装置としての圧電素
子アクチュエータ６０は、例えば図９に示すアクティブ
サスペンション７０に組み込まれて動作する。アクティ
ブサスペンション７０は、周期信号ドライブ装置として
の圧電素子アクチュエータ６０と、このアクチュエータ
６０の角形パイプ６１の上端部の四隅に固着された４本
の丸棒よりなる支持ガイド７１と、この支持ガイド７１
により往復動自在に支持される台座７２と、この台座７
２の下面に一方の端部が固着され圧電アクチュエータ６
０の圧電素子部６４ａの上面に他方の端部が固着される
弾性部材７３より構成されている。
子アクチュエータ６０は、例えば図９に示すアクティブ
サスペンション７０に組み込まれて動作する。アクティ
ブサスペンション７０は、周期信号ドライブ装置として
の圧電素子アクチュエータ６０と、このアクチュエータ
６０の角形パイプ６１の上端部の四隅に固着された４本
の丸棒よりなる支持ガイド７１と、この支持ガイド７１
により往復動自在に支持される台座７２と、この台座７
２の下面に一方の端部が固着され圧電アクチュエータ６
０の圧電素子部６４ａの上面に他方の端部が固着される
弾性部材７３より構成されている。
【００５９】円柱の支持ガイド７１は所定の電気抵抗を
有する導電性部材であり、支持ガイド７１の上端と台座
７２中央部の電気抵抗を計測することにより、アクチュ
エータの固定部とみなせる角形パイプ６１に対する台座
７２の位置が検出できるようになっている。
有する導電性部材であり、支持ガイド７１の上端と台座
７２中央部の電気抵抗を計測することにより、アクチュ
エータの固定部とみなせる角形パイプ６１に対する台座
７２の位置が検出できるようになっている。
【００６０】アクティブサスペンション７０のセンサ部
（図９では図示されず）では４本の支持ガイド７１と台
座７２中央部間の電気抵抗から台座７２の角形パイプ６
１に対する相対位置ｘが検出されている。また、ディジ
タル制御演算部２０は図１０のように構成されている。
なお、図９において図４に示す第２実施形態の構成要素
と同一または相当する部分には同一符号を付して重複説
明を省略する。第３実施形態におけるディジタル制御演
算部２０が第２実施形態のそれと異なる点は、ゲイン補
償部２５Ａの構成である。第３実施形態におけるディジ
タル制御演算部２０は、４つのゲイン補償器２６ａ〜２
６ｃ，２６ｊよりなるゲイン補償部２５Ａを備えてい
る。
（図９では図示されず）では４本の支持ガイド７１と台
座７２中央部間の電気抵抗から台座７２の角形パイプ６
１に対する相対位置ｘが検出されている。また、ディジ
タル制御演算部２０は図１０のように構成されている。
なお、図９において図４に示す第２実施形態の構成要素
と同一または相当する部分には同一符号を付して重複説
明を省略する。第３実施形態におけるディジタル制御演
算部２０が第２実施形態のそれと異なる点は、ゲイン補
償部２５Ａの構成である。第３実施形態におけるディジ
タル制御演算部２０は、４つのゲイン補償器２６ａ〜２
６ｃ，２６ｊよりなるゲイン補償部２５Ａを備えてい
る。
【００６１】アクティブサスペンション７０のディジタ
ル制御演算部２０は、ディジタル遅れ要素２１と、台座
７２の位置ｘにおける目標値ｘt0を出力する目標値発生
部２２Ａと、オブザーバ部２３Ａと、ディジタル遅れ要
素２４と、ゲイン補償部２５Ａと、積分補償部３０と、
１次遅れ部３５と、周波数演算部４０とより構成されて
いる。
ル制御演算部２０は、ディジタル遅れ要素２１と、台座
７２の位置ｘにおける目標値ｘt0を出力する目標値発生
部２２Ａと、オブザーバ部２３Ａと、ディジタル遅れ要
素２４と、ゲイン補償部２５Ａと、積分補償部３０と、
１次遅れ部３５と、周波数演算部４０とより構成されて
いる。
【００６２】オブザーバ部２３Ａは台座７２の位置ｘ-1
および圧電移動子６２の角形パイプ６１に対する相対位
置ｘ０-1を入力として台座７２の位置ｘ-1、移動速度ｖ
-1および圧電移動子６２の位置ｘ０-1の値を出力する。
これら出力のうち、ｘ-1については実測値、ｘ０-1につ
いては１次遅れ要素３５の出力であり、ｖ-1は計算によ
る推定値となっている。また、ｘ-1およびｖ-1について
は確率出力演算部４５にも出力されている。
および圧電移動子６２の角形パイプ６１に対する相対位
置ｘ０-1を入力として台座７２の位置ｘ-1、移動速度ｖ
-1および圧電移動子６２の位置ｘ０-1の値を出力する。
これら出力のうち、ｘ-1については実測値、ｘ０-1につ
いては１次遅れ要素３５の出力であり、ｖ-1は計算によ
る推定値となっている。また、ｘ-1およびｖ-1について
は確率出力演算部４５にも出力されている。
【００６３】ゲイン補償部２５Ａは、オブザーバ部２３
の出力である位置ｘ-1、速度ｖ-1およびディジタル遅れ
要素２４の出力ｘin-1のそれぞれに所定のゲインを乗じ
るゲイン補償器２６ａ〜２６ｃ，２６ｊと、これら４つ
のゲイン補償器の出力の総和を計算する加算部２７と、
より構成されている。積分補償部３０は、図４と同一構
成であるが、ここでは減算器３４の出力をｘinとしてい
る。減算結果ｘinは、１サンプル前の値ｘin-1を出力す
るディジタル遅れ要素２４を介して上述したようにゲイ
ン補償部４０に導入されるとともに、１次遅れ部３５お
よび周波数演算部４０に導入されている。１次遅れ部３
５も図４と同一構成であるが、ここでは１次遅れ部３５
の出力をｘout としている。また、周波数演算部４０お
よび確率出力演算部４５は図４と同一構成となってい
る。
の出力である位置ｘ-1、速度ｖ-1およびディジタル遅れ
要素２４の出力ｘin-1のそれぞれに所定のゲインを乗じ
るゲイン補償器２６ａ〜２６ｃ，２６ｊと、これら４つ
のゲイン補償器の出力の総和を計算する加算部２７と、
より構成されている。積分補償部３０は、図４と同一構
成であるが、ここでは減算器３４の出力をｘinとしてい
る。減算結果ｘinは、１サンプル前の値ｘin-1を出力す
るディジタル遅れ要素２４を介して上述したようにゲイ
ン補償部４０に導入されるとともに、１次遅れ部３５お
よび周波数演算部４０に導入されている。１次遅れ部３
５も図４と同一構成であるが、ここでは１次遅れ部３５
の出力をｘout としている。また、周波数演算部４０お
よび確率出力演算部４５は図４と同一構成となってい
る。
【００６４】次に、本発明の第３実施形態に係るアクテ
ィブサスペンション７０の動作について説明する。ま
ず、角柱パイプ６１が図８の矢印に沿った方向の振動を
受けるとき、その振動は弾性部材７３を介して台座７２
へと伝播する。すると、センサ部１７により台座７２の
角柱パイプ６１に対する相対位置ｘが変動する。この位
置データｘはサンプラ１８を介してディジタル制御演算
部２０のディジタル遅れ要素２１に送られる。ディジタ
ル制御演算部２０では、位置ｘ-1は減算器３１に導入さ
れるとともにオブザーバ部２３にも導入される。
ィブサスペンション７０の動作について説明する。ま
ず、角柱パイプ６１が図８の矢印に沿った方向の振動を
受けるとき、その振動は弾性部材７３を介して台座７２
へと伝播する。すると、センサ部１７により台座７２の
角柱パイプ６１に対する相対位置ｘが変動する。この位
置データｘはサンプラ１８を介してディジタル制御演算
部２０のディジタル遅れ要素２１に送られる。ディジタ
ル制御演算部２０では、位置ｘ-1は減算器３１に導入さ
れるとともにオブザーバ部２３にも導入される。
【００６５】オブサーバ部２３では、導入された位置デ
ータｘ-1をもとに台座７２の角柱パイプ６１に対する相
対速度ｖ-1が計算され、ゲイン補償部２５Ａのゲイン補
償器２６ｂ，２６ｃにｖ-1が導入される。一方、計算に
使用されたｘ-1および１次遅れ要素３５からのｘout-1
は、共にゲイン補償部２５Ａのゲイン補償器２６ａ，２
６ｊにそれぞれ出力されている。
ータｘ-1をもとに台座７２の角柱パイプ６１に対する相
対速度ｖ-1が計算され、ゲイン補償部２５Ａのゲイン補
償器２６ｂ，２６ｃにｖ-1が導入される。一方、計算に
使用されたｘ-1および１次遅れ要素３５からのｘout-1
は、共にゲイン補償部２５Ａのゲイン補償器２６ａ，２
６ｊにそれぞれ出力されている。
【００６６】ゲイン補償部２５Ａは、オブザーバ部２３
から導入されたデータｘ-1，ｖ-1，ｘout -1にゲインｆ
１，ｆ１０を乗じた出力と、オブザーバ部２３から導入
されたデータｘ-1，ｖ-1，ｘout-1 をディジタル遅れ要
素２４により遅延させた出力θin-1にゲインｆ２，ｆ３
を乗じた出力とを加算器２７により加算して、この加算
結果が積分補償部３０に設けられた減算器３４に出力す
る。
から導入されたデータｘ-1，ｖ-1，ｘout -1にゲインｆ
１，ｆ１０を乗じた出力と、オブザーバ部２３から導入
されたデータｘ-1，ｖ-1，ｘout-1 をディジタル遅れ要
素２４により遅延させた出力θin-1にゲインｆ２，ｆ３
を乗じた出力とを加算器２７により加算して、この加算
結果が積分補償部３０に設けられた減算器３４に出力す
る。
【００６７】一方、積分補償部３０の減算器３１では台
座７２の目標値ｘt0とｘ-1とが比較され、そのディジタ
ル積分部３２に導入される。ディジタル積分部３２は、
減算器３１の減算結果を積分して、その積分結果にはゲ
イン補償器３３によりゲインｋ１が乗ぜられて加算器３
４に出力される。加算器３４においては、ゲイン補償部
２５Ａの出力とゲイン補償器３３の出力が比較され、減
算結果ｘinが出力される。この減算結果ｘinは、１次遅
れ部３５、周波数演算部４０に出力されるとともに、デ
ィジタル遅れ要素２４により次回のサンプリング時にｘ
in-1としてゲイン補償部２５Ａに設けられたゲイン補償
器２６ｊに出力される。
座７２の目標値ｘt0とｘ-1とが比較され、そのディジタ
ル積分部３２に導入される。ディジタル積分部３２は、
減算器３１の減算結果を積分して、その積分結果にはゲ
イン補償器３３によりゲインｋ１が乗ぜられて加算器３
４に出力される。加算器３４においては、ゲイン補償部
２５Ａの出力とゲイン補償器３３の出力が比較され、減
算結果ｘinが出力される。この減算結果ｘinは、１次遅
れ部３５、周波数演算部４０に出力されるとともに、デ
ィジタル遅れ要素２４により次回のサンプリング時にｘ
in-1としてゲイン補償部２５Ａに設けられたゲイン補償
器２６ｊに出力される。
【００６８】このようにして、台座７２に生じた振動を
制御すべき圧電移動子６２の目標位置ｘinが計算され
る。この目標位置ｘinに対し、この第３実施形態では、
１次遅れ部３５においてｘinに１次遅れで追従するｘou
t を発生させており、圧電移動子６２の移動がｘout に
追従するので、ｘinが急激に変化しても圧電移動子６２
が角柱パイプ６１に対して脱調することはない。
制御すべき圧電移動子６２の目標位置ｘinが計算され
る。この目標位置ｘinに対し、この第３実施形態では、
１次遅れ部３５においてｘinに１次遅れで追従するｘou
t を発生させており、圧電移動子６２の移動がｘout に
追従するので、ｘinが急激に変化しても圧電移動子６２
が角柱パイプ６１に対して脱調することはない。
【００６９】１次遅れ部３５においては、第１のゲイン
部３６が１回前の減算結果ｘin-1を導入してこれにゲイ
ンｒｍｄ２を乗じて、加算器３８に出力する。加算器３
８では、第２のゲイン部３７により１サンプル前のｘou
t の値ｘout-1 にゲインｒｍ１を乗じた値と第１のゲイ
ン部３６の出力とが加算されてディジタル遅れ要素３９
に導入され、保持されるとともにｘout-1 が出力され
る。このｘout-1 は上述のようにオブザーバ部２３に導
入されると共に周波数演算部４０にも導入されている。
部３６が１回前の減算結果ｘin-1を導入してこれにゲイ
ンｒｍｄ２を乗じて、加算器３８に出力する。加算器３
８では、第２のゲイン部３７により１サンプル前のｘou
t の値ｘout-1 にゲインｒｍ１を乗じた値と第１のゲイ
ン部３６の出力とが加算されてディジタル遅れ要素３９
に導入され、保持されるとともにｘout-1 が出力され
る。このｘout-1 は上述のようにオブザーバ部２３に導
入されると共に周波数演算部４０にも導入されている。
【００７０】周波数演算部４０では、導入されるｘout
-1 とｘinを用いてつぎのようにして駆動周波数ｆが演
算される。すなわち、ｘout がｘinに対して１次遅れで
あることから、ｘout の時間微分ｖout は１次遅れの時
定数をＴｆとして、 ｖout ＝（−θout ＋θin）／Ｔｆ で表され、比例定数をＲとして、 ｆ＝Ｒ・ｖout の関係が成り立つことから、 ｆ＝−Ｒ・ｘout-1 ／Ｔｆ＋Ｒ・ｘin-1／Ｔｆ で駆動周波数ｆが計算される。つまり、第３のゲイン部
４１のゲインｒｍ１がＲ／Ｔｆ、第４のゲイン部４２の
ゲインｒｍ２が−Ｒ／Ｔｆであり、それぞれのゲイン部
４１，４２における乗算結果が加算器４３で加算されて
駆動周波数ｆが出力される。
-1 とｘinを用いてつぎのようにして駆動周波数ｆが演
算される。すなわち、ｘout がｘinに対して１次遅れで
あることから、ｘout の時間微分ｖout は１次遅れの時
定数をＴｆとして、 ｖout ＝（−θout ＋θin）／Ｔｆ で表され、比例定数をＲとして、 ｆ＝Ｒ・ｖout の関係が成り立つことから、 ｆ＝−Ｒ・ｘout-1 ／Ｔｆ＋Ｒ・ｘin-1／Ｔｆ で駆動周波数ｆが計算される。つまり、第３のゲイン部
４１のゲインｒｍ１がＲ／Ｔｆ、第４のゲイン部４２の
ゲインｒｍ２が−Ｒ／Ｔｆであり、それぞれのゲイン部
４１，４２における乗算結果が加算器４３で加算されて
駆動周波数ｆが出力される。
【００７１】こうして演算された駆動周波数ｆは確率出
力演算部４５に入力される。確率出力演算部４５では、
本第３実施形態の周期信号発生ユニット６のサンプリン
グ周波数をfsとして、図６に示す量子化部４６では、ｆ
／fsの非負の整数部ｎが計算されｎ×fsが出力される。
一方、減算部４８では（ｆの絶対値）−ｎ×fsの計算結
果Δｆが出力され、比較演算部４９でΔｆとfsの大きさ
の割合ｈが求められ、これが一様乱数発生部５０で生じ
た０から１の間の一様乱数ｒと比較される。切り替え部
５３では、ｈ＞ｒであればfsが、そうでなければ定数部
９５の０が出力される。加算器５４では、切り替え部５
３の出力と量子化部４６の出力が加算され、ｎ×fsまた
は（ｎ＋１）×fsが出力される。そして、加算器５４の
出力は符号演算部５５によって周波数ｆの正負から方向
性が加味されて切り替え部５８を介してパルス発生器９
に出力される。パルス発生器９は、符号演算部５５の出
力の周波数でパルスを発生させると共に、符号演算部５
５の出力が正であれば圧電アクチュエータ６０の圧電移
動子６２が図８の矢印方向に、負であれば矢印とは反対
の方向に移動するようドライブアンプ５に対して所定の
信号を出力し、ドライブアンプ５を介して圧電移動子６
２が台座７２の振動を押さえるように制御が行なわれ
る。
力演算部４５に入力される。確率出力演算部４５では、
本第３実施形態の周期信号発生ユニット６のサンプリン
グ周波数をfsとして、図６に示す量子化部４６では、ｆ
／fsの非負の整数部ｎが計算されｎ×fsが出力される。
一方、減算部４８では（ｆの絶対値）−ｎ×fsの計算結
果Δｆが出力され、比較演算部４９でΔｆとfsの大きさ
の割合ｈが求められ、これが一様乱数発生部５０で生じ
た０から１の間の一様乱数ｒと比較される。切り替え部
５３では、ｈ＞ｒであればfsが、そうでなければ定数部
９５の０が出力される。加算器５４では、切り替え部５
３の出力と量子化部４６の出力が加算され、ｎ×fsまた
は（ｎ＋１）×fsが出力される。そして、加算器５４の
出力は符号演算部５５によって周波数ｆの正負から方向
性が加味されて切り替え部５８を介してパルス発生器９
に出力される。パルス発生器９は、符号演算部５５の出
力の周波数でパルスを発生させると共に、符号演算部５
５の出力が正であれば圧電アクチュエータ６０の圧電移
動子６２が図８の矢印方向に、負であれば矢印とは反対
の方向に移動するようドライブアンプ５に対して所定の
信号を出力し、ドライブアンプ５を介して圧電移動子６
２が台座７２の振動を押さえるように制御が行なわれ
る。
【００７２】ここで、角柱パイプ６１に加えられていた
振動が無くなると、ｘおよびｖ１が所定値δ，δ’より
小さくなり、比較判定部５６が切り替え部５８をＮＯ側
にすることにより定数部５７のゼロが選択されるため、
パルス発生器９にゼロが出力されて圧電アクチュエータ
６０が停止して制御が終了することになる。つまり、ｘ
１およびｖ１に基づいて演算される前記周波数指令値が
所定の誤差範囲でゼロに近づきかつ制振制御によりその
状態が所定時間以上続くため、前記周期信号がゼロにな
って制振が完了することになる。
振動が無くなると、ｘおよびｖ１が所定値δ，δ’より
小さくなり、比較判定部５６が切り替え部５８をＮＯ側
にすることにより定数部５７のゼロが選択されるため、
パルス発生器９にゼロが出力されて圧電アクチュエータ
６０が停止して制御が終了することになる。つまり、ｘ
１およびｖ１に基づいて演算される前記周波数指令値が
所定の誤差範囲でゼロに近づきかつ制振制御によりその
状態が所定時間以上続くため、前記周期信号がゼロにな
って制振が完了することになる。
【００７３】次に、図３，図４，図６，図７，図１０に
示される確率出力演算部４５に代えて、誤差補正手段７
５と、周波数量子化手段８０とを適用した第４ないし第
５実施形態について図１１ないし図１５を参照しながら
説明する。なお、図中第１ないし第３実施形態に係る周
期信号ドライブ装置の構成要素と同一または相当する構
成要素には同一符号を付して必要な説明のみ記述する。
示される確率出力演算部４５に代えて、誤差補正手段７
５と、周波数量子化手段８０とを適用した第４ないし第
５実施形態について図１１ないし図１５を参照しながら
説明する。なお、図中第１ないし第３実施形態に係る周
期信号ドライブ装置の構成要素と同一または相当する構
成要素には同一符号を付して必要な説明のみ記述する。
【００７４】まず、誤差補正手段で用いられる量子化誤
差補正方法の一つの例としては、前記デジタル制御演算
部で演算される第１の連続的周波数と前記周波数量子化
手段の出力である離散的周波数の差からなる量子化誤差
をディジタル遅れ要素で記憶し、次回のサンプリング時
において記憶した量子化誤差と前記ディジタル制御演算
部２０で演算される第１の連続的周波数に量子化誤差を
加算して第２の連続的周波数とし、第２の連続的周波数
を改めて量子化すればよい。
差補正方法の一つの例としては、前記デジタル制御演算
部で演算される第１の連続的周波数と前記周波数量子化
手段の出力である離散的周波数の差からなる量子化誤差
をディジタル遅れ要素で記憶し、次回のサンプリング時
において記憶した量子化誤差と前記ディジタル制御演算
部２０で演算される第１の連続的周波数に量子化誤差を
加算して第２の連続的周波数とし、第２の連続的周波数
を改めて量子化すればよい。
【００７５】図１１には本発明の第４実施形態に係る周
期信号ドライブ装置の主要部がブロック図で示されてお
り、この周期信号ドライブ装置１０は第１実施形態にお
いて説明した図２の人工衛星１の太陽電池装置パドル１
３の制振制御を行なうための制振装置３に用いられる。
期信号ドライブ装置の主要部がブロック図で示されてお
り、この周期信号ドライブ装置１０は第１実施形態にお
いて説明した図２の人工衛星１の太陽電池装置パドル１
３の制振制御を行なうための制振装置３に用いられる。
【００７６】第４実施形態に係る周期信号ドライブ装置
を示す図１１において、駆動周波数演算手段８は、ディ
ジタル制御演算部２０、誤差補正部７５、周波数量子化
部８０により構成されており、これらのうちディジタル
制御演算部２０は制御対象の運動を制御するためのアク
チュエータ可動部の角速度ωを計算し、その結果に基づ
いてアクチュエータ可動部を角速度ωで動かすためのド
ライブパルス信号の周波数ｆを演算する。誤差補正手段
７５は、ディジタル制御演算部２０の連続的出力周波数
ｆと後述する周波数量子化手段８０の離散的出力周波数
の差を演算する減算手段７６と、減算手段７６の減算結
果である量子化誤差Δｆを記憶するディジタル遅れ要素
７７と、サンプリング毎にディジタル制御演算部２０の
出力周波数ｆとディジタル遅れ要素７７で記憶した前回
サンプリング時の量子化誤差Δｆを加算して新たな連続
的周波数ｆを出力する加算手段７８とにより構成されて
いる。
を示す図１１において、駆動周波数演算手段８は、ディ
ジタル制御演算部２０、誤差補正部７５、周波数量子化
部８０により構成されており、これらのうちディジタル
制御演算部２０は制御対象の運動を制御するためのアク
チュエータ可動部の角速度ωを計算し、その結果に基づ
いてアクチュエータ可動部を角速度ωで動かすためのド
ライブパルス信号の周波数ｆを演算する。誤差補正手段
７５は、ディジタル制御演算部２０の連続的出力周波数
ｆと後述する周波数量子化手段８０の離散的出力周波数
の差を演算する減算手段７６と、減算手段７６の減算結
果である量子化誤差Δｆを記憶するディジタル遅れ要素
７７と、サンプリング毎にディジタル制御演算部２０の
出力周波数ｆとディジタル遅れ要素７７で記憶した前回
サンプリング時の量子化誤差Δｆを加算して新たな連続
的周波数ｆを出力する加算手段７８とにより構成されて
いる。
【００７７】周波数量子化手段８０は、誤差補正手段７
５で新たな連続的周波数ｆとして演算された制御パルス
信号周波数ｆおよびサンプリング周波数ｆｓからｆ／ｆ
ｓの整数部ｎを計算するとともにサンプリング毎に０か
ら１の間の一様乱数ｒを発生させ、｜（ｆ／ｆｓ−ｎ）
｜で得られる０から１の間の数値ｈとｒを比較して、ｒ
≦ｈであれば“（ｎ＋ｓｉｇｎ（ｆ）×１）×ｆｓ”Ｈ
ｚの周波数値を出力しｒ＞ｈであれば“ｎ×ｆｓ”Ｈｚ
の周波数値を演算結果として出力する。周波数量子化手
段８０から出力される演算結果はパルス発生器９に導入
され、ドライブアンプ５を介してステッピングモータ１
２が駆動されて作動ユニット１における可動部３（パド
ル１３）の振動が抑制される。また、周波数量子化手段
８０の出力は上述のように誤差補正手段７５にも導入さ
れて量子化誤差が補正されていることはいうまでもな
い。
５で新たな連続的周波数ｆとして演算された制御パルス
信号周波数ｆおよびサンプリング周波数ｆｓからｆ／ｆ
ｓの整数部ｎを計算するとともにサンプリング毎に０か
ら１の間の一様乱数ｒを発生させ、｜（ｆ／ｆｓ−ｎ）
｜で得られる０から１の間の数値ｈとｒを比較して、ｒ
≦ｈであれば“（ｎ＋ｓｉｇｎ（ｆ）×１）×ｆｓ”Ｈ
ｚの周波数値を出力しｒ＞ｈであれば“ｎ×ｆｓ”Ｈｚ
の周波数値を演算結果として出力する。周波数量子化手
段８０から出力される演算結果はパルス発生器９に導入
され、ドライブアンプ５を介してステッピングモータ１
２が駆動されて作動ユニット１における可動部３（パド
ル１３）の振動が抑制される。また、周波数量子化手段
８０の出力は上述のように誤差補正手段７５にも導入さ
れて量子化誤差が補正されていることはいうまでもな
い。
【００７８】図２に示される人工衛星１０の制振装置の
ディジタル制御演算部２０は図１２にも示すように、デ
ィジタル遅れ要素２１，２４、目標値発生部２２、θ１
の目標値θｔ0 を出力するオブザーバ部２３、ゲイン補
償部２５、積分補償部３０、１次遅れ部３５、により構
成されており、この構成は図４で説明した構成と同じで
ある。異なる点は、ディジタル制御演算部２０の出力が
周波数演算部４０を介して誤差補正手段７５に供給され
ている点と、オブザーバ部２３の出力が周波数量子化手
段８０に供給されている点である。図４においては、こ
れらの出力は確率出力演算部４５に入力されていた。
ディジタル制御演算部２０は図１２にも示すように、デ
ィジタル遅れ要素２１，２４、目標値発生部２２、θ１
の目標値θｔ0 を出力するオブザーバ部２３、ゲイン補
償部２５、積分補償部３０、１次遅れ部３５、により構
成されており、この構成は図４で説明した構成と同じで
ある。異なる点は、ディジタル制御演算部２０の出力が
周波数演算部４０を介して誤差補正手段７５に供給され
ている点と、オブザーバ部２３の出力が周波数量子化手
段８０に供給されている点である。図４においては、こ
れらの出力は確率出力演算部４５に入力されていた。
【００７９】また、周波数量子化手段８０は図１３に示
すように構成されている。この周波数量子化手段８０の
構成は、図６を用いて説明した第１実施形態に係る周期
信号ドライブ装置における確率出力演算部４５の構成と
同一であるので、同一符号を付すことにより重複説明を
省略する。異なる点は、図６においては、ディジタル制
御演算部２０から図６においては省略されている周波数
演算部４０を介して入力されているのに対して、図１３
においては、ディジタル制御演算部２０から誤差補正手
段７５を介して、図示されない周波数演算部４０で計算
された周波数ｆが入力されている点と、切換え部５８の
出力がパルス発振器９のみでなく誤差補正手段７５にも
フィードバックされている点である。その他の構成動作
については図６と同一であるので重複説明を省略する。
すように構成されている。この周波数量子化手段８０の
構成は、図６を用いて説明した第１実施形態に係る周期
信号ドライブ装置における確率出力演算部４５の構成と
同一であるので、同一符号を付すことにより重複説明を
省略する。異なる点は、図６においては、ディジタル制
御演算部２０から図６においては省略されている周波数
演算部４０を介して入力されているのに対して、図１３
においては、ディジタル制御演算部２０から誤差補正手
段７５を介して、図示されない周波数演算部４０で計算
された周波数ｆが入力されている点と、切換え部５８の
出力がパルス発振器９のみでなく誤差補正手段７５にも
フィードバックされている点である。その他の構成動作
については図６と同一であるので重複説明を省略する。
【００８０】この第４実施形態に係る周期信号ドライブ
装置も、第１実施形態に係る装置と同様に図２に示すよ
うな人工衛星１０の制振装置に適用されて、パドル１３
の振動の制御が行なわれる。この動作についても、図２
を用いて説明したものと同様であるので、重複説明を省
略する。
装置も、第１実施形態に係る装置と同様に図２に示すよ
うな人工衛星１０の制振装置に適用されて、パドル１３
の振動の制御が行なわれる。この動作についても、図２
を用いて説明したものと同様であるので、重複説明を省
略する。
【００８１】このように、第４実施形態に係る周期信号
ドライブ装置によっても、量子化された駆動周波数の誤
差がサンプリング毎に補正されるため、ステッピングモ
ータ等のパルスドライブアクチュエータを任意の連続的
周波数でディジタル制御したかのような制御性能を実現
することができる。
ドライブ装置によっても、量子化された駆動周波数の誤
差がサンプリング毎に補正されるため、ステッピングモ
ータ等のパルスドライブアクチュエータを任意の連続的
周波数でディジタル制御したかのような制御性能を実現
することができる。
【００８２】なお、連続的周波数を用いて制御を行なう
構成は、上記第４実施形態に限定されるものではなく、
以下のような変形変更を行なっても同様の作用効果を得
ることができる。例えば、上記第４実施形態では、固定
部と可動部を有するアクチュエータとして一周期のパル
ス信号で所定量だけ回転するステッピングモータを用い
て制振装置を構成しているが、これは周期信号ドライブ
装置に係る周期信号やアクチュエータの種類、アクチュ
エータによる駆動対象を何ら限定するものではなく、図
１４に示す第５実施形態に係る周期信号ドライブ装置の
用に構成しても良い。
構成は、上記第４実施形態に限定されるものではなく、
以下のような変形変更を行なっても同様の作用効果を得
ることができる。例えば、上記第４実施形態では、固定
部と可動部を有するアクチュエータとして一周期のパル
ス信号で所定量だけ回転するステッピングモータを用い
て制振装置を構成しているが、これは周期信号ドライブ
装置に係る周期信号やアクチュエータの種類、アクチュ
エータによる駆動対象を何ら限定するものではなく、図
１４に示す第５実施形態に係る周期信号ドライブ装置の
用に構成しても良い。
【００８３】図１４の周期信号ドライブ装置は、図１１
に示される第４実施形態に係る周期信号ドライブ装置の
ステッピングモータ１２とこれに付随するドライブアン
プ５を図８の圧電素子アクチュエータ６０とこれに付随
するドライブアンプ５に置き換えて構成されている。な
お、図１４において、図１１と同一構成要素には同一符
号を付して重複説明を省略する。図１４における圧電素
子アクチュエータ６０の構成は、図８に示されるものと
同一であり、この圧電素子アクチュエータ６０が組み込
まれるアクティブサスペンションの構成は図９に示され
るアクティブサスペンション７０と同一である。図８に
おける圧電素子アクチュエータ６０および図９に示され
るアクティブサスペンション７０の構成動作ついては、
第３実施形態におけるこれらの構成および動作の説明と
同様であるので、重複説明を省略する。
に示される第４実施形態に係る周期信号ドライブ装置の
ステッピングモータ１２とこれに付随するドライブアン
プ５を図８の圧電素子アクチュエータ６０とこれに付随
するドライブアンプ５に置き換えて構成されている。な
お、図１４において、図１１と同一構成要素には同一符
号を付して重複説明を省略する。図１４における圧電素
子アクチュエータ６０の構成は、図８に示されるものと
同一であり、この圧電素子アクチュエータ６０が組み込
まれるアクティブサスペンションの構成は図９に示され
るアクティブサスペンション７０と同一である。図８に
おける圧電素子アクチュエータ６０および図９に示され
るアクティブサスペンション７０の構成動作ついては、
第３実施形態におけるこれらの構成および動作の説明と
同様であるので、重複説明を省略する。
【００８４】また、図１４における周期信号発生ユニッ
ト６の構成動作は、図１１に示される第４実施形態に係
る周期信号発生ユニット６のそれと同一なので、重複説
明を省略する。
ト６の構成動作は、図１１に示される第４実施形態に係
る周期信号発生ユニット６のそれと同一なので、重複説
明を省略する。
【００８５】図１４におけるディジタル制御演算部２０
の詳細な構成は、図１５に示されるように、２つのディ
ジタル遅れ要素２１，２４と、目標値発生部２２Ａと、
オブザーバ部２３Ａと、ゲイン補償部２５Ａと、積分補
償部３０と、一次遅れ部３５と、を備え、一次遅れ部３
５の入力と出力とが周波数演算部４０に入力されてい
る。この図１５の構成は図１０に示した第３実施形態に
おけるディジタル制御演算部２０の構成と同一であるの
で重複説明を省略する。周波数演算部４０の出力は図１
０とは異なり誤差補正手段７５に入力されている。ま
た、オブザーバ部２３Ａの出力は図１０においては確率
出力演算部４５に入力されているが、本第５実施形態に
おいては周波数量子化手段８０に入力されている。誤差
補正手段７５および周波数量子化手段８０の構成動作に
ついては第４実施形態に係る周期信号ドライブ装置と同
様であるので重複説明を省略する。
の詳細な構成は、図１５に示されるように、２つのディ
ジタル遅れ要素２１，２４と、目標値発生部２２Ａと、
オブザーバ部２３Ａと、ゲイン補償部２５Ａと、積分補
償部３０と、一次遅れ部３５と、を備え、一次遅れ部３
５の入力と出力とが周波数演算部４０に入力されてい
る。この図１５の構成は図１０に示した第３実施形態に
おけるディジタル制御演算部２０の構成と同一であるの
で重複説明を省略する。周波数演算部４０の出力は図１
０とは異なり誤差補正手段７５に入力されている。ま
た、オブザーバ部２３Ａの出力は図１０においては確率
出力演算部４５に入力されているが、本第５実施形態に
おいては周波数量子化手段８０に入力されている。誤差
補正手段７５および周波数量子化手段８０の構成動作に
ついては第４実施形態に係る周期信号ドライブ装置と同
様であるので重複説明を省略する。
【００８６】誤差補正手段７５から出力される第２の連
続的駆動周波数ｆは、周波数量子化手段８０に入力され
る。周波数量子化手段８０では、本第５実施形態におけ
る周期信号発生ユニット６のサンプリング周波数をｆｓ
として、図１３の第４実施形態の周波数量子化手段８０
と同様の動作を行なう。すなわち、図１３において、量
子化部４６は、ｆ／ｆｓの非負の整数部ｎを計算してｎ
×ｆｓを出力する。一方、減算部４８では（ｆの絶対
値）−ｎ×ｆｓの計算結果Δｆが出力され、比較演算部
４９でΔｆとｆｓの大きさの割合ｈが求められ、これと
一様乱数発生部５０で生じた０から１の間の一様乱数ｒ
とが比較判定部５１により比較される。
続的駆動周波数ｆは、周波数量子化手段８０に入力され
る。周波数量子化手段８０では、本第５実施形態におけ
る周期信号発生ユニット６のサンプリング周波数をｆｓ
として、図１３の第４実施形態の周波数量子化手段８０
と同様の動作を行なう。すなわち、図１３において、量
子化部４６は、ｆ／ｆｓの非負の整数部ｎを計算してｎ
×ｆｓを出力する。一方、減算部４８では（ｆの絶対
値）−ｎ×ｆｓの計算結果Δｆが出力され、比較演算部
４９でΔｆとｆｓの大きさの割合ｈが求められ、これと
一様乱数発生部５０で生じた０から１の間の一様乱数ｒ
とが比較判定部５１により比較される。
【００８７】切り替え部５３では、比較結果がｈ＞ｒで
あれば定数部５２ａのｆｓが出力され、そうでなければ
定数部５２ｂの０が出力される。加算部５４では、切り
替え部５３の出力と量子化部４６の出力とが加算され
て、ｎ×ｆｓまたは、（ｎ＋１）×ｆｓが出力される。
そして、加算部５４の出力は符号演算部５５Ａによって
周波数ｆの正負から方向性が加味されて切り替え部５８
を介してパルス発生器９および誤差補正手段７５に導入
される。
あれば定数部５２ａのｆｓが出力され、そうでなければ
定数部５２ｂの０が出力される。加算部５４では、切り
替え部５３の出力と量子化部４６の出力とが加算され
て、ｎ×ｆｓまたは、（ｎ＋１）×ｆｓが出力される。
そして、加算部５４の出力は符号演算部５５Ａによって
周波数ｆの正負から方向性が加味されて切り替え部５８
を介してパルス発生器９および誤差補正手段７５に導入
される。
【００８８】このようにして、符号演算部５５Ａの出力
が正であれば圧電素子アクチュエータ６０の圧電移動子
６３が図８の矢印方向に、負であれば矢印とは反対の方
向に移動するようドライブアンプ５に対して所定の信号
を出力し、ドライブアンプ５を介して圧電移動子６３が
図９の台座７２の振動を押さえるように制御がなされる
ことになる。ここで、角柱パイプ６１に加えられていた
振動が無くなると、目標位置信号ｘ１およびｖ１が所定
値δ，δ’より小さくなり、比較判定部５６が切り替え
部５８をＮＯ側にするため定数部５７のゼロが選択され
るため、パルス発生器９にゼロが出力されて圧電アクチ
ュエータ６０が停止して制御が終了することになる。
が正であれば圧電素子アクチュエータ６０の圧電移動子
６３が図８の矢印方向に、負であれば矢印とは反対の方
向に移動するようドライブアンプ５に対して所定の信号
を出力し、ドライブアンプ５を介して圧電移動子６３が
図９の台座７２の振動を押さえるように制御がなされる
ことになる。ここで、角柱パイプ６１に加えられていた
振動が無くなると、目標位置信号ｘ１およびｖ１が所定
値δ，δ’より小さくなり、比較判定部５６が切り替え
部５８をＮＯ側にするため定数部５７のゼロが選択され
るため、パルス発生器９にゼロが出力されて圧電アクチ
ュエータ６０が停止して制御が終了することになる。
【００８９】つまり、目標位置信号ｘ１およびｖ１に基
づいて演算される前記周波数指令値が所定の誤差範囲で
ゼロに近づきかつ制振制御によりその状態が所定時間以
上続くため、前記周期信号がゼロになって制振が完了す
ることになる。
づいて演算される前記周波数指令値が所定の誤差範囲で
ゼロに近づきかつ制振制御によりその状態が所定時間以
上続くため、前記周期信号がゼロになって制振が完了す
ることになる。
【００９０】さらに、上述した各実施形態においては、
周波数量子化手段８０において、確率を用いて連続的周
波数のサンプリング周波数に対する切り捨て切り上げを
行なっているが、これは量子化の方法を何ら限定するも
のではなく、量子化の方法は他の如何なるものであって
も良い。例えば、図１６に示すような切り捨てによる量
子化であっても良いし、図１７に示すような切り上げに
よる量子化でもよい。また、図１８に示すような四捨五
入による量子化であったとしてもなんら差し支えない。
周波数量子化手段８０において、確率を用いて連続的周
波数のサンプリング周波数に対する切り捨て切り上げを
行なっているが、これは量子化の方法を何ら限定するも
のではなく、量子化の方法は他の如何なるものであって
も良い。例えば、図１６に示すような切り捨てによる量
子化であっても良いし、図１７に示すような切り上げに
よる量子化でもよい。また、図１８に示すような四捨五
入による量子化であったとしてもなんら差し支えない。
【００９１】切り捨てによる量子化を行なう第６実施形
態に係る周期信号ドライブ装置は、図１６に示すような
周波数量子化手段８０Ａを有している。図１６におい
て、周波数量子化手段８０Ａは、量子化部４６と、符号
演算部５５Ａと、比較判定部５６と、定数部５７と、切
り換え部５８と、を備えている。図１３に示される第４
実施形態に係る周期信号ドライブ装置の周波数量子化部
８０と比較すると、符号演算部５５Ａの出力が切り捨て
により単純化された周波数のみであり、周波数量子化手
段の構成を大幅に簡略化することができる。
態に係る周期信号ドライブ装置は、図１６に示すような
周波数量子化手段８０Ａを有している。図１６におい
て、周波数量子化手段８０Ａは、量子化部４６と、符号
演算部５５Ａと、比較判定部５６と、定数部５７と、切
り換え部５８と、を備えている。図１３に示される第４
実施形態に係る周期信号ドライブ装置の周波数量子化部
８０と比較すると、符号演算部５５Ａの出力が切り捨て
により単純化された周波数のみであり、周波数量子化手
段の構成を大幅に簡略化することができる。
【００９２】このように第６実施形態による切り捨てに
よる量子化の場合、連続的周波数に対して常に小さめな
量子化が行なわれ、その分、制御出力が小さくなるが確
率を使用していないので計算時間が早くなるという利点
がある。
よる量子化の場合、連続的周波数に対して常に小さめな
量子化が行なわれ、その分、制御出力が小さくなるが確
率を使用していないので計算時間が早くなるという利点
がある。
【００９３】次に、第７実施形態に係る周期信号ドライ
ブ装置は、図１７に示すような周波数量子化手段８０Ｂ
を有している。図１７において、周波数量子化手段８０
Ｂは誤差補正手段７５より入力された周波数を量子化す
る量子化部４６と、サンプリング周波数fsを出力する定
数部５２ａと、量子化された周波数「ｎ×fs」とサンプ
リング周波数fsとを加算する加算部５４と、加算部５４
の出力に基づいて符号を演算する符号演算部５５Ａと、
位置検出信号と所定値とを比較する比較判定部５６と、
定数「０」を出力する定数部５７と、前記比較に基づい
て符号演算部５５Ａと定数部５７との出力を切り換える
切り替え部５８と、を備えている。このような切り上げ
による量子化の場合、連続的周波数に対して常に大きめ
な量子化が行なわれ、その分、制御出力が大きくなるが
確率を使用しないので計算時間が早くなるという利点が
ある。
ブ装置は、図１７に示すような周波数量子化手段８０Ｂ
を有している。図１７において、周波数量子化手段８０
Ｂは誤差補正手段７５より入力された周波数を量子化す
る量子化部４６と、サンプリング周波数fsを出力する定
数部５２ａと、量子化された周波数「ｎ×fs」とサンプ
リング周波数fsとを加算する加算部５４と、加算部５４
の出力に基づいて符号を演算する符号演算部５５Ａと、
位置検出信号と所定値とを比較する比較判定部５６と、
定数「０」を出力する定数部５７と、前記比較に基づい
て符号演算部５５Ａと定数部５７との出力を切り換える
切り替え部５８と、を備えている。このような切り上げ
による量子化の場合、連続的周波数に対して常に大きめ
な量子化が行なわれ、その分、制御出力が大きくなるが
確率を使用しないので計算時間が早くなるという利点が
ある。
【００９４】さらに、第８実施形態に係る周期信号ドラ
イブ装置は、図１８に示すような周波数量子化手段８０
Ｃを有している。図１８において、第８実施形態におけ
る周波数量しか部８０Ｃは、四捨五入による量子化を行
なうために、図１３に示される第４実施形態に係る周期
信号ドライブ装置における周波数量子化部８０から一様
乱数発生部５０を取り除いた構成を備えている。この四
捨五入による量子化の場合、連続的周波数に対して画一
的量子化が行なわれ、その分、切り捨てや切り上げの場
合に比して良好な結果を得ることができるが、第４実施
形態における周波数量子化部８０と同様に減算部４８、
比率演算部４７、比較判定部５１、切り替え部５３等を
含むため、上記第６および第７実施形態の２つの場合に
比べて計算は遅くなる。一方、確率を使用する量子化と
比べると、制御出力値の見かけ上の連続性が損なわれる
という欠点はあるものの、確率を使用しないので、その
分だけ計算時間が早くなるという利点がある。
イブ装置は、図１８に示すような周波数量子化手段８０
Ｃを有している。図１８において、第８実施形態におけ
る周波数量しか部８０Ｃは、四捨五入による量子化を行
なうために、図１３に示される第４実施形態に係る周期
信号ドライブ装置における周波数量子化部８０から一様
乱数発生部５０を取り除いた構成を備えている。この四
捨五入による量子化の場合、連続的周波数に対して画一
的量子化が行なわれ、その分、切り捨てや切り上げの場
合に比して良好な結果を得ることができるが、第４実施
形態における周波数量子化部８０と同様に減算部４８、
比率演算部４７、比較判定部５１、切り替え部５３等を
含むため、上記第６および第７実施形態の２つの場合に
比べて計算は遅くなる。一方、確率を使用する量子化と
比べると、制御出力値の見かけ上の連続性が損なわれる
という欠点はあるものの、確率を使用しないので、その
分だけ計算時間が早くなるという利点がある。
【００９５】さらに、上述した各実施形態においては、
ディジタル制御演算部におけるオブザーバで制御対象の
速度を推定すると共に制御対象の位置を積分するＩ−Ｐ
Ｄコントローラが構成されているが、これはディジタル
制御演算部の構成を何ら限定するものでなく、フィード
フォーワード制御、２自由度制御、ファジー制御等、周
期信号ドライブ装置の可動部の動きを制御するいかなる
制御方式であってもよい。
ディジタル制御演算部におけるオブザーバで制御対象の
速度を推定すると共に制御対象の位置を積分するＩ−Ｐ
Ｄコントローラが構成されているが、これはディジタル
制御演算部の構成を何ら限定するものでなく、フィード
フォーワード制御、２自由度制御、ファジー制御等、周
期信号ドライブ装置の可動部の動きを制御するいかなる
制御方式であってもよい。
【００９６】また、上述した各実施形態では周期信号発
生ユニット６の構成がブロック化されて示されている
が、これは機能構成を示したもので実際の実現形態を何
ら限定するものではない。たとえば、マイクロコンピュ
ータのプログラム等の形態やアナログ回路の形態等であ
ってもよい。このように本発明はその要旨を逸脱しない
範囲で種々変更して実施することができる。
生ユニット６の構成がブロック化されて示されている
が、これは機能構成を示したもので実際の実現形態を何
ら限定するものではない。たとえば、マイクロコンピュ
ータのプログラム等の形態やアナログ回路の形態等であ
ってもよい。このように本発明はその要旨を逸脱しない
範囲で種々変更して実施することができる。
【００９７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の周期信号ド
ライブ装置によれば、従来のステッピングモータに代表
される周期信号ドライブ装置では不可能であった時々刻
々と変化する制御対象（移動対象物）の運動を滑らかに
制御することが可能となる。また、制御対象を静止させ
ておくときには電力を必要としないという周期信号ドラ
イブ装置の一般的な特徴を活用した省電力タイプのサー
ボアクチュエータを提供することができると共に、メモ
リ容量が僅かであっても滑らかで高精度な可動部の動き
が実現できるので、周期信号ドライブ装置のコスト低減
を図ることができる。
ライブ装置によれば、従来のステッピングモータに代表
される周期信号ドライブ装置では不可能であった時々刻
々と変化する制御対象（移動対象物）の運動を滑らかに
制御することが可能となる。また、制御対象を静止させ
ておくときには電力を必要としないという周期信号ドラ
イブ装置の一般的な特徴を活用した省電力タイプのサー
ボアクチュエータを提供することができると共に、メモ
リ容量が僅かであっても滑らかで高精度な可動部の動き
が実現できるので、周期信号ドライブ装置のコスト低減
を図ることができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係る周期信号ドライブ
装置の基本概念の構成を示すブロック図。
装置の基本概念の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２実施形態の周期信号ドライブ装置
を人工衛星に適用した制振装置を示す斜視図。
を人工衛星に適用した制振装置を示す斜視図。
【図３】第２実施形態に係る周期信号ドライブ装置の構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図４】図３におけるディジタル制御演算部の構成を示
すブロック図。
すブロック図。
【図５】図２の制振装置の制御対象モデルの動作を概略
的に示す特性図。
的に示す特性図。
【図６】図３における確率出力演算部の構成を示すブロ
ック図。
ック図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る周期信号ドライブ
装置の構成を示すブロック図。
装置の構成を示すブロック図。
【図８】第３実施形態のドライブ装置を適用する圧電素
子アクチュエータの概略構成を示す断面図。
子アクチュエータの概略構成を示す断面図。
【図９】図８の圧電素子アクチュエータを適用したアク
ティブサスペンションを示す斜視図。
ティブサスペンションを示す斜視図。
【図１０】図７におけるディジタル制御演算部の構成を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る周期信号ドライ
ブ装置の機能構成を示すブロック図。
ブ装置の機能構成を示すブロック図。
【図１２】第４実施形態のドライブ装置のディジタル制
御演算部の機能構成を示すブロック図。
御演算部の機能構成を示すブロック図。
【図１３】第４実施形態のドライブ装置の確率出力演算
部の機能構成を示すブロック図。
部の機能構成を示すブロック図。
【図１４】本発明の第５実施形態に係る周期信号ドライ
ブ装置の機能構成を示すブロック図。
ブ装置の機能構成を示すブロック図。
【図１５】第５実施形態のドライブ装置のデジタル制御
演算部の機能構成を示すブロック図。
演算部の機能構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の第６実施形態に係る周期信号ドライ
ブ装置の周波数量子化手段の機能構成を示すブロック
図。
ブ装置の周波数量子化手段の機能構成を示すブロック
図。
【図１７】本発明の第７実施形態に係る周期信号ドライ
ブ装置の周波数量子化手段の機能構成を示すブロック
図。
ブ装置の周波数量子化手段の機能構成を示すブロック
図。
【図１８】本発明の第８実施形態に係る周期信号ドライ
ブ装置の周波数量子化手段の機能構成を示すブロック
図。
ブ装置の周波数量子化手段の機能構成を示すブロック
図。
１ 作動手段（アクチュエータ）
２ 固定部
３ 可動部
４ 駆動ユニット
５ 電力供給ユニット（ドライブアンプ）
６ 周期信号発生ユニット
７ 速度指令信号生成手段
８ 駆動周波数演算手段
９ パルス発振器
１２ 駆動ユニット（ステッピングモータ）
１２ａ 固定部（円筒状の駆動部）
１２ｂ 可動部（回転軸）
１３ 太陽電池パドル
１７ センサ部
１８ サンプラ
２０ ディジタル制御演算部
４５ 確率出力演算部
６０ 駆動手段（圧電素子アクチュエータ）
６１ 固定部（角柱パイプ）
６２ 可動部（圧電移動子）
７５ 誤差補正手段
８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ 量子化手段
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−111295（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−215393（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−335902（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−205590（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−30402（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−23598（ＪＰ，Ａ)
実開 昭52−37215（ＪＰ，Ｕ)
特公 平５−22408（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02P 8/00
H02P 5/00
H02P 7/00
H02N 2/00
G05D 3/00
H03K 3/00
Claims (18)
- 【請求項１】固定部と可動部を有する作動ユニットと、
外部から入力される周期信号の一周期毎に前記可動部を
前記固定部に対して所定量だけ移動させる駆動ユニット
と、前記駆動ユニットに駆動用の電力を供給する電力供
給ユニットと、前記周期信号を生成して前記駆動ユニッ
トに供給する周期信号発生ユニットと、を備える周期信
号ドライブ装置において、 前記周期信号発生ユニットが、前記作動ユニットの可動
部より検出された出力の変化にしたがって変化する速度
指令信号を生成する速度指令信号生成手段と、この速度
指令信号生成手段により生成された前記速度指令信号の
変化の状態に応じて所定演算により所定時間当たりの前
記周期信号の周波数を可変に設定する駆動周波数演算手
段と、を備えることを特徴とする周期信号ドライブ装
置。 - 【請求項２】前記速度指令信号生成手段は、前記可動部
の速度指令信号の値を前記周期信号の一周期毎に前記可
動部が移動する所定の移動量で除した値を周波数指令値
ｆとして生成すると共に、前記駆動周波数演算手段は、
前記所定時間の逆数を所定周波数fsとしたときにｆ／fs
の整数部ｎに対して前記所定時間内に確率（ｆ／fs−
ｎ）で（ｎ＋１）周期の周期信号を発生させ、確率｛１
−（ｆ／fs−ｎ）｝でｎ周期の周期信号を発生させる確
率出力演算部を備えることを特徴とする請求項１に記載
の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項３】前記確率出力演算部が、０から１の間の一
様乱数を発生させる一様乱数発生部を備え、上記確率
（ｆ／fs−ｎ）で得られる０から１の間の数値と前記一
様乱数とを比較して、前記数値が前記一様乱数以上であ
れば前記所定時間であるサンプリング周期内に｛（ｎ＋
１）×fs｝個のパルスを発生させ、前記一様乱数が前記
数値よりも小さければ前記サンプリング周期内に（ｎ×
fs）個のパルスを発生させることを特徴とする請求項２
に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項４】前記速度指令信号生成手段は、前記可動部
より出力された位置指令信号に第１の所定ゲインを乗じ
た値と、前記位置指令信号の１次遅れ信号にさらに第２
の所定ゲインを乗じた値と、の和により定義される速度
指令信号を生成すると共に、前記駆動周波数演算手段
は、前記速度指令信号に基づいて前記周期信号が脱調し
ないように該周期信号の周波数を決定することを特徴と
する請求項１に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項５】前記周期信号の周波数の値が所定の誤差範
囲でゼロに近づくと共にその状態が所定時間以上続く場
合に、前記駆動周波数演算手段は前記周期信号をゼロに
する機能を備えていることを特徴とする請求項４に記載
の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項６】前記駆動周波数演算手段は、前記速度指令
信号に基づいて前記所定時間毎に前記周期信号の周波数
を確率的に決定することを特徴とする請求項４に記載の
周期信号ドライブ装置。 - 【請求項７】前記駆動周波数演算手段は、前記所定時間
としての所定のサンプリング周期毎に前記可動部への速
度指令信号を演算して前記速度指令信号から前記周期信
号の第１の連続的周波数を演算するディジタル制御演算
手段と、前記周期信号の第２の連続的周波数を演算する
誤差補正手段と、前記第２の連続的周波数を所定の間隔
で離散化した離散的周波数を演算する周波数量子化手段
と、を備え、 前記誤差補正手段は、前記ディジタル制御演算手段より
出力された前記第１の連続的周波数と、前記周波数量子
化手段より出力された前記離散的周波数との差から演算
された周波数量子化誤差に基づいて当該周波数量子化誤
差を補正する前記第２の連続的周波数を演算することを
特徴とする請求項１に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項８】前記誤差補正手段は、前記第１の連続的周
波数と前記離散的周波数との差で定義される前記周波数
量子化誤差を演算する減算手段と、演算された前記周波
数量子化誤差を記憶するディジタル遅れ要素と、記憶さ
れた前記周波数量子化誤差と前記第１の連続的周波数と
を加算して前記第２の連続的周波数を演算する加算手段
と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の周期信
号ドライブ装置。 - 【請求項９】前記速度指令信号生成手段は、前記可動部
の速度指令値を前記周期信号の一周期毎に前記可動部が
移動する所定の移動量で除した値を周波数指令値ｆとし
て生成すると共に、前記周波数量子化手段は、前記所定
時間の逆数を所定周波数fsとしたときに、ｆ／fsの整数
部ｎに対して前記所定時間内に確率（ｆ／fs−ｎ）では
±（ｎ＋１）×fsの量子化を行ない、確率｛１−（ｆ／
fs−ｎ）｝では±ｎ×fsの量子化を行なうことを特徴と
する請求項７に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項１０】前記駆動周波数演算手段が、０から１の
間の一様乱数を発生させる乱数発生手段を更に備え、前
記確率（ｆ／fs−ｎ）で得られる０から１の間の数値と
前記一様乱数とを比較して、前記数値が前記乱数以上で
あれば前記所定時間であるサンプリング周期内に｛１−
（ｆ／fs−ｎ）｝個のパルスを発生させ、前記乱数が前
記数値よりも小さければ前記サンプリング周期内に（ｎ
×fs）個のパルスを発生させることを特徴とする請求項
９に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項１１】前記周波数量子化手段が、ｆ／fsの整数
部ｎに対して±ｎ×fsの量子化を行なうことを特徴とす
る請求項７に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項１２】前記周波数量子化手段が、ｆ／fsの整数
部ｎに対して±（ｎ＋１）×fsの量子化を行なうことを
特徴とする請求項７に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項１３】前記周波数量子化手段が、ｆ／fsの整数
部ｎに対して（ｆ／fs−ｎ）≧１／２の確率で±（ｎ＋
１）×fsの量子化を行ない、（ｆ／fs−ｎ）＜１／２の
確率で±ｎ×fsの量子化を行なうことを特徴とする請求
項７に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項１４】前記周期信号が、パルス信号であること
を特徴とする請求項１に記載の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項１５】前記作動ユニットが、リニアステップモ
ータであることを特徴とする請求項１に記載の周期信号
ドライブ装置。 - 【請求項１６】前記作動ユニットが、回転形ステップモ
ータであることを特徴とする請求項１に記載の周期信号
ドライブ装置。 - 【請求項１７】前記速度指令信号が、前記可動部の回転
角速度指令値であることを特徴とする請求項１６に記載
の周期信号ドライブ装置。 - 【請求項１８】前記作動ユニットが、圧電素子により構
成されていることを特徴とする請求項１に記載の周期信
号ドライブ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33034397A JP3504130B2 (ja) | 1997-12-01 | 1997-12-01 | 周期信号ドライブ装置 |
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