JP4665096B2 - スライディングモード制御器を有する工作機械に用いられるモーションコントローラ - Google Patents
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Description
したがって、外乱の大きさにかかわらず制御システムの状態が切換超平面に維持されるスライディングモード制御器をモーションコントローラに提供する必要がある。
CNC1は、NCプログラムを解読し所望の位置データPと速度データVを計算しモーションコントローラ2へ送る。CNC1はまた、ピッチ誤差のような他の状態値を示すデータを発生する。モーションコントローラ2は所望の位置データPと速度データVに基づいて目標位置rを決定し、パワーアンプ5を介して制御システム6へ制御入力uを送るために目標位置rを補正する。一の実施例では、制御入力uはサーボモータ用の制御電流である。モーションコントローラ2は、目標位置発生器3、スライディングモード制御器4、状態観測器11、外乱オブザーバ12を含んで成る。一の実施例では、制御システム6は、工作機械において一軸に沿って直線的に往復可能なワークテーブルのような移動体と、その移動体を駆動する回転サーボモータを含む。好適な実施例では、回転エンコーダやリニアスケールのような位置検出器(図示されていない)が、サーボモータの位置を測定するために使用される。状態量検出器10は、目標位置r、モーションコントローラ2から制御入力u、センサーから測定位置θを入力する。状態量検出器10は状態量Uをモーションコントローラ2へ入力する。
ここで、dmaxは外乱の最大値である。
もし、切換ゲインkが適切に設定されれば、数式10中の到達条件は満足され制御システム6の状態は切換超平面Sに拘束される。
ここで、vは溜まりパルスのカウント値、x hatは推定状態、x dot hatは推定速度である。推定状態z hatは、モデル化誤差を含む。一の実施例では、状態観測器11は、数式16によって以下の通り表される状態量Uに基づいて状態zを推定する。
図3A、3B、4A、4Bは、S・Fs?13500が与えられ切換ゲインkが15000へ設定された場合に数式8を使用するモーションコントローラの模擬実験を示している。図3A及び3Bにおいて、1Aに相当する外乱トルクが与えられた場合の測定位置θと制御入力ul、unlが示されている。切換ゲインkは数式17の通り設定されているので、到達条件は満足されている。
本発明は好適な実施例という見地から記述されたが、特許請求範囲中に定義された本発明の範囲に含まれる他の変形例が当業者に明らかであろう。
3、目標位置発生器
4、スライディングモード制御器
5、増幅器
6、制御システム
10、状態量検出器
11、状態観測器
12、外乱オブザーバ
Claims (2)
- サーボモータと移動体を含む制御システムと、線形制御入力(ul)と非線形制御入力(unl)を含み前記サーボモータ用の制御電流である制御入力(u)を前記サーボモータへ提供するスライディングモード制御器と、前記制御システムの目標位置(r)および測定位置(θ)と前記制御入力(u)とを入力し以下の数1に基づいて前記制御システムの状態を推定し推定状態(z hat)および推定速度(x dot hat)を発生する状態観測器と、ラプラス変換子(s)を用いて表される低域フィルタに、前記制御システムの推定速度(x dot hat)に慣性モーメント(J)を前記低域フィルタの時定数(T)で除した係数を掛けて入力するとともに、前記制御入力にトルク定数(Kt)を掛けて入力し、更に前記低域フィルタの出力から前記制御システムの推定速度(x dot hat)に前記慣性モーメント(J)を前記低域フィルタの時定数(T)で除した係数を掛けたものを減算して得られる推定外乱トルク(τ hat)をトルク定数(Kt)で除することにより、推定外乱(d hat)を発生する外乱オブザーバとを備えた、前記サーボモータを制御して前記移動体を目標位置へ移動するスライディングモード制御器を有する工作機械に用いられるモーションコントローラにおいて、前記スライディングモード制御器は前記推定状態と前記目標位置とを入力して前記線形制御入力を求めると共に、前記推定外乱を入力して前記非線形制御入力を前記推定外乱の負の値によって置き換えたことを特徴とするスライディングモード制御器を有する工作機械に用いられるモーションコントローラ。
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