JP6068779B2 - 直進型及び回転型ロボットの制御装置 - Google Patents
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Description
従来においても、H無限大制御理論に基づく制御は考えられていた。図5に示すのがそのような制御システムの構成である。ここで、制御器は数式的に以下の3つの部分に分かれる。
1)モータの速度が定常誤差なく追従できるように設計された速度制御器
2)速度制御ループを含めたモータに対して設計されたH∞角度制御器
3)ゲイン可変のフィードフォーワード制御器
(i)基本性能:目標位置信号に対する定常誤差を解消する。ステップ外乱トルクに対する定常誤差を解消する。
(ii)ロバスト性:負荷の重量、機械の固体差、振動モータ変化があっても一定の制御性能が維持できる。
(ii)追従性:応答プロセスの中に、オーバーシュートと応答遅れを最
小限に抑える。
(iv)H無限大制御器の設計方法:上述制御性能を達成するH無限大制御器の設計方式を確立する。
[2] 前記フィードフォワード制御器は、前記駆動手段の速度情報に基づいて、前記所定の信号のゲインを変化させるように構成されている、請求項1に記載の直進型ロボットの制御装置。
[3] 前記フィードフォワード制御器は、前記駆動手段が目標位置近傍で前記所定速度から減速を開始した場合に、前記駆動手段の所定速度からの速度低下に応じて前記所定の信号のゲインを減少させるように構成されている請求項1又は2に記載の直進型ロボットの御制御装置。
[4] 前記駆動手段として互いに直交するX方向およびY方向に駆動するX方向アクチュエータとY方向アクチュエータとを備えた請求項1〜3のいずれかに記載の直進型ロボットの制御装置。
[5] ベースに対して移動可能に支持された対象物を少なくとも1つの駆動手段により1軸以上の周囲に回転させる回転型ロボットの制御装置において、 前記制御装置が、前記駆動手段に駆動信号を出力する1つの積分要素を含む1型の角速度制御器と、前記駆動手段の角速度情報を前記角速度制御器に帰還させる角速度フィードバック手段と、目標角度指令と前記駆動手段の駆動角度情報とに基づいて前記角速度制御器に角速度指令を出力するH無限大制御器と、前記駆動手段の駆動角度情報を前記H無限大制御器に帰還させる角度フィードバック手段と、前記目標角度指令に基づき目標角速度の補正量である所定の信号を出力し、前記H無限大制御器の角速度指令に前記所定の信号を加えて前記角速度制御器に入力して応答速度を向上するフィードフォワード制御器を備え、前記H無限大制御器が、前記駆動手段、前記角速度制御器、前記角速度フィードバック手段、前記H無限大制御器、前記角度フィードバック手段からなる閉ループシステムを安定させることを特徴とする回転型ロボットの制御装置。
位置制御装置100は、外部から入力された目標信号(目標位置信号又は目標角度信号)rと、エンコーダなど制御対象の位置(又は角度)信号に基づき、制御対象への駆動信号を出力するように構成される。また、位置制御装置100はサーボモータ200を駆動する。
サーボモータ200は、例えば、ステージ装置の1つの軸上でステージや搬送物を移動させるためのものであり、外部から入力された目標信号は、例えば、ステージ装置における目標位置であり、制御対象の位置(又は角度)は、例えば、計測器やセンサなどによる直接または間接の測定値である。
伝達関数
最後に、フィードフォーワード(FF)制御器について説明する。FF制御器の実施形態は2種類可能である。図2は第1の実施形態である。FF制御器30は、目標位置指令により、速度制御器へ、目標速度の補正量fを出力する。この場合、FF制御器30の機能は伝達関数
以下、本発明によるリニア搬送装置について、位置制御装置の効果について説明する。
図11は、図9に示した制御器400に対応する実施例において、ノミナルプラントP0(s)(図5参照)が変動した場合の応答を示している。図12はフィードフォワード制御器の出力信号fを速度制御器20(図5参照)の出力信号に加えた比較例(背景技術において説明した特許文献2に対応する比較例)において、ノミナルプラントP0(s)(図5参照)が変動した場合の応答を示している。ここで、図11および図12の上側のグラフは、縦軸にサーボモータの出力軸の回転角度[rad]、横軸に時間[μsec]をとり、目標位置指令rに対する応答(検出位置情報y)を示している。また、図11および図12の下側のグラフは、縦軸に目標位置指令rに対する偏差ey[rad]、横軸に時間[μsec]をとり、上側のグラフに対応する各時刻における偏差eyの発生量を示している。
なお、ここでは位置制御について説明したが、角度制御についても同様である。
Claims (5)
- ベースに対して移動可能に支持された対象物を少なくとも1つの駆動手段により1軸以上の方向に移動させる直進型ロボットの制御装置において、 前記制御装置が、前記駆動手段に駆動信号を出力する1つの積分要素を含む1型の速度制御器と、前記駆動手段の速度情報を前記速度制御器に帰還させる速度フィードバック手段と、目標位置指令と前記駆動手段の駆動位置情報とに基づいて前記速度制御器に速度指令を出力するH無限大制御器と、前記駆動手段の駆動位置情報を前記H無限大制御器に帰還させる位置フィードバック手段と、前記目標位置指令に基づき目標速度の補正量である所定の信号を出力し、前記H無限大制御器の速度指令に前記所定の信号を加えて前記速度制御器に入力して応答速度を向上するフィードフォワード制御器を備え、前記H無限大制御器が、前記駆動手段、前記速度制御器、前記速度フィードバック手段、前記H無限大制御器、前記位置フィードバック手段からなる閉ループシステムを安定させることを特徴とする直進型ロボットの制御装置。
- 前記フィードフォワード制御器は、前記駆動手段の速度情報に基づいて、前記所定の信号のゲインを変化させるように構成されている、請求項1に記載の直進型ロボットの制御装置。
- 前記フィードフォワード制御器は、前記駆動手段が目標位置近傍で前記所定速度から減速を開始した場合に、前記駆動手段の所定速度からの速度低下に応じて前記所定の信号のゲインを減少させるように構成されている請求項1又は2に記載の直進型ロボットの御制御装置。
- 前記駆動手段として互いに直交するX方向およびY方向に駆動するX方向アクチュエータとY方向アクチュエータとを備えた請求項1〜3のいずれかに記載の直進型ロボットの制御装置。
- ベースに対して移動可能に支持された対象物を少なくとも1つの駆動手段により1軸以上の周囲に回転させる回転型ロボットの制御装置において、 前記制御装置が、前記駆動手段に駆動信号を出力する1つの積分要素を含む1型の角速度制御器と、前記駆動手段の角速度情報を前記角速度制御器に帰還させる角速度フィードバック手段と、目標角度指令と前記駆動手段の駆動角度情報とに基づいて前記角速度制御器に角速度指令を出力するH無限大制御器と、前記駆動手段の駆動角度情報を前記H無限大制御器に帰還させる角度フィードバック手段と、前記目標角度指令に基づき目標角速度の補正量である所定の信号を出力し、前記H無限大制御器の角速度指令に前記所定の信号を加えて前記角速度制御器に入力して応答速度を向上するフィードフォワード制御器を備え、前記H無限大制御器が、前記駆動手段、前記角速度制御器、前記角速度フィードバック手段、前記H無限大制御器、前記角度フィードバック手段からなる閉ループシステムを安定させることを特徴とする回転型ロボットの制御装置。
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