JPH0231407B2 - ICHIGIMEKIKONOSEIGYOHOSHIKI - Google Patents
ICHIGIMEKIKONOSEIGYOHOSHIKIInfo
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- JPH0231407B2 JPH0231407B2 JP14138484A JP14138484A JPH0231407B2 JP H0231407 B2 JPH0231407 B2 JP H0231407B2 JP 14138484 A JP14138484 A JP 14138484A JP 14138484 A JP14138484 A JP 14138484A JP H0231407 B2 JPH0231407 B2 JP H0231407B2
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1445—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は制御対象を駆動する駆動装置に操作入
力を与えて制御対象の位置決めを行なう位置決め
制御装置に関し、特に、制御対象がコイルフイー
ダなどのように高速な位置決め動作が要求される
位置制御系の構成方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a positioning control device that positions a controlled object by applying an operational input to a drive device that drives the controlled object, and in particular, the present invention relates to a positioning control device that positions the controlled object by applying an operation input to a drive device that drives the controlled object, and particularly when the controlled object is a coil feeder or the like. The present invention relates to a method for configuring a position control system that requires high-speed positioning operations.
従来、この種の位置制御系の構成方法として、
(a)フイードフオワード制御のみによる方法、(b)フ
イードバツク制御のみによる方法、(c)フイードバ
ツク制御系に単純にフイードフオワード制御を施
す方法が知られている。
Conventionally, as a configuration method for this type of position control system,
The following methods are known: (a) a method using only feedback control, (b) a method using only feedback control, and (c) a method of simply applying feedback control to the feedback control system.
第2図は(a)の方法による構成を示したブロツク
線図で、位置制御装置10aは駆動装置(モー
タ・ドライブ)20に入力する操作入力Uaとし
て、速度指令Ωrだけを与えている。ここで、駆
動装置20は、制御対象30の実際の速度(モー
タの角速度)Ωをフイードバツクする為の速度フ
イードバツク要素21(そのゲインはkv)、目標
値なる操作入力Ua(Ωr)から速度フイードバツ
ク要素21の出力を減算する減算器22及び減算
器22の出力を入力して制御対象30へ駆動信号
(モータ電流)Iを出力する開ループ速度制御系
23(その速度制御開ループ伝達関係はGv(S))
を含む。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration according to method (a), in which the position control device 10a gives only the speed command Ω r as the operation input U a to the drive device (motor drive) 20. . Here, the drive device 20 uses a speed feedback element 21 (its gain is k v ) to feedback the actual speed (angular velocity of the motor) Ω of the controlled object 30 and an operation input U a (Ω r ), which is a target value. A subtracter 22 that subtracts the output of the speed feedback element 21 and an open-loop speed control system 23 that inputs the output of the subtracter 22 and outputs a drive signal (motor current) I to the controlled object 30 (its speed control open-loop transmission relationship). is G v (S))
including.
又、制御対象30は駆動信号Iを入力して速度
Ωを出力する電流速度変換手段31(その伝達関
数はkt/JSで、ktはトルク定数、Jはロータ・イ
ナーシヤ、Sはラプラス変換の変数である)及び
速度Ωを入力して位置(モータの変位角)θを出
力する積分器32(その伝達関数は1/S)を含
む。 In addition, the controlled object 30 is a current speed conversion means 31 which inputs the drive signal I and outputs the speed Ω (its transfer function is k t /JS, where k t is the torque constant, J is the rotor inertia, and S is the Laplace transform. It includes an integrator 32 (its transfer function is 1/S) which inputs the velocity Ω and the velocity Ω and outputs the position (motor displacement angle) θ.
第3図は(b)の方法による構成を示したブロツク
線図で、第2図と同じ機能を有するものには同一
符号を付してある。第2図と異なる点は、位置制
御装置10bから出力される操作入力Ubとして、
速度パターン発生器11から出力される速度指令
Ωrを積分器12で積分して得られた位置指令θr
と制御対象30の実際の位置θとの偏差Ebを減
算器13で求め、その位置偏差Ebを増幅器14
(その偏差ゲインはK1)で増幅した信号を用いて
いる。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration according to the method (b), in which parts having the same functions as those in FIG. 2 are given the same reference numerals. The difference from FIG. 2 is that as the operation input U b output from the position control device 10b,
The position command θ r obtained by integrating the speed command Ω r output from the speed pattern generator 11 by the integrator 12
and the actual position θ of the controlled object 30 is obtained by the subtractor 13, and the position deviation E b is calculated by the amplifier 14.
(The deviation gain is K 1 ) is used.
第4図は(c)の方法による構成を示したブロツク
線図で、第3図と同じ機能を有するものには同一
符号を付してある。第3図と異なる点は、位置制
御装置10cから出力される操作入力Ueとして、
増幅器14から出力される位置のフイードバツク
信号と速度パターン発生器11から出力される位
置指令Ωrとを加算器15によつて加えた信号を
用いている。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration according to method (c), in which parts having the same functions as those in FIG. 3 are given the same reference numerals. The difference from FIG. 3 is that as the operation input U e output from the position control device 10c,
A signal obtained by adding the position feedback signal output from the amplifier 14 and the position command Ωr output from the speed pattern generator 11 by an adder 15 is used.
しかしながら、(a)の方法では、位置制御装置1
0aより操作入力Uaとして出力される速度指令
Ωrが、たとえ制御対象30を所定の時間内に所
定の位置まで変位させるように計画されていると
しても、制御対象30に加えられる予測できない
外乱などによつて、停止時の位置精度が悪くなる
という欠点があつた。又、(b)の方法では、系の速
応性が系内部に含まれる閉ループ速度制御系40
(図面の駆動装置20と制御対象30の電流速度
変換手段31とを含む部分で、その速度制御系閉
ループ伝達関数はGp(s))の応答特性に制約さ
れ、閉ループ速度制御系40の応答が遅い場合に
は、高速応答の位置制御系を構成することが困難
であつた。又、(c)の方法では、、閉ループ速度制
御系40の応答が遅い場合には、位置指令θrと制
御対象30の実際の位置θが大きくずれてしま
い、その結果、系の挙動が振動的になる欠点があ
つた。
However, in method (a), the position control device 1
Even if the speed command Ω r output from 0a as the operation input U a is planned to displace the controlled object 30 to a predetermined position within a predetermined time, unpredictable disturbances applied to the controlled object 30 Due to these factors, there was a drawback that the positional accuracy at the time of stopping deteriorated. In addition, in the method (b), a closed loop speed control system 40 in which the rapid response of the system is included inside the system.
(In the part including the drive device 20 in the drawing and the current speed conversion means 31 of the controlled object 30, the speed control system closed loop transfer function is constrained by the response characteristic of G p (s)), and the response of the closed loop speed control system 40 is If the speed is slow, it is difficult to construct a position control system with high-speed response. Furthermore, in method (c), if the response of the closed-loop speed control system 40 is slow, the position command θ r and the actual position θ of the controlled object 30 will deviate greatly, and as a result, the behavior of the system will be oscillated. It had some flaws that became a focus.
本発明による位置決め機構の制御方式は、操作
入力として、速度指令を閉ループ速度制御系のモ
デル及び積分器を通して得られる位置指令と制御
対象の実際の位置との偏差を増幅器で増幅した信
号と、速度指令とを加算した信号を用いることに
より、位置制御系を構成する際に、送り量や回転
角などの位置変位量の速応性を高めることがで
き、振動も抑止され、かつ停止位置精度を高める
ことができることを特徴としている。
The control method for the positioning mechanism according to the present invention uses, as operational inputs, a signal obtained by amplifying the deviation between the position command obtained through a closed-loop speed control system model and an integrator and the actual position of the controlled object, and the speed By using the signal added with the command, when configuring the position control system, it is possible to improve the responsiveness of position displacement amounts such as feed amount and rotation angle, suppress vibration, and improve stopping position accuracy. It is characterized by being able to
以下、図面を参照して本発明の実施例について
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は本発明による位置制御系の一実施例の
構成を示したブロツク線図である。本発明に係る
位置制御装置10dは、速度パターン発生器11
から出力される速度指令Ωrを閉ループ速度制御
系40のモデル16(その伝達関数はGp〜(s))
に入力させている。モデル16の出力を積分器1
2に入力して位置指令θrを得る。この位置指令θr
と制御対象30の実際の位置θとの位置偏差θdを
減算器13により求め、この位置偏差θdは増幅器
14で増幅される。増幅器14の出力と速度指令
Ωrとの和を加算器15により求め、この加算器
15の出力が駆動装置20の操作入力Udとなる。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a position control system according to the present invention. The position control device 10d according to the present invention includes a speed pattern generator 11
The speed command Ω r output from the model 16 of the closed loop speed control system 40 (its transfer function is G p ~(s))
is input. The output of model 16 is integrator 1
2 to obtain the position command θ r . This position command θ r
A subtracter 13 calculates the positional deviation θ d between the actual position θ of the controlled object 30 and the actual position θ of the controlled object 30 . The sum of the output of the amplifier 14 and the speed command Ω r is obtained by an adder 15 , and the output of the adder 15 becomes the operation input U d of the drive device 20 .
駆動装置20の開ループ速度制御系23は、第
5図に示されるようなブロツク線図で表わされ
る。ここで、k1は速度制御系積分ゲイン、k2は速
度制御系比例ゲイン、k3は電圧−電流変換ゲイン
である。即ち、速度制御開ループ伝達関数Gv
(s)は、
Gv(s)=k3(k1+k2S)/S
と表わされる。従つて、閉ループ速度制御系40
の閉ループ伝達関数Gp(s)は、
Gp(s)=k2k3ktS+k1k3kt/J(S2+k2k3kvkt/JS
+k1k3kvkt/J)
と表わされる。このように、閉ループ速度制御系
40の閉ループ伝達関数Gp(s)は計算で求める
ことができる。本実施例では、閉ループ速度制御
系のモデル16の伝達関数Gp(s)を、周波数応
答法などの同定法を用いて求めた。その結果、実
際の閉ループ伝達関数Gp〜(s)は、
Gp〜(s)≒K/S+a
と近似できることがわかつた。それで、モデルの
伝達関数Gp(s)を
Gp〜(s)=K/S+a
とした。ここで、K、aは定数である。 The open loop speed control system 23 of the drive unit 20 is represented by a block diagram as shown in FIG. Here, k 1 is a speed control system integral gain, k 2 is a speed control system proportional gain, and k 3 is a voltage-current conversion gain. That is, the speed control open loop transfer function G v
(s) is expressed as G v (s)=k 3 (k 1 +k 2 S)/S. Therefore, the closed loop speed control system 40
The closed- loop transfer function G p (s) is: G p (s) = k 2 k 3 k t S + k 1 k 3 k t / J
+k 1 k 3 k v k t /J). In this way, the closed-loop transfer function G p (s) of the closed-loop speed control system 40 can be calculated. In this example, the transfer function G p (s) of the model 16 of the closed-loop speed control system was determined using an identification method such as a frequency response method. As a result, it was found that the actual closed-loop transfer function G p ~(s) can be approximated as G p ~(s)≈K/S+a. Therefore, the transfer function G p (s) of the model was set as G p ~(s)=K/S+a. Here, K and a are constants.
従つて、モデル16は、例えば第6図に示され
るように、演算増幅器A、抵抗R1,R2及びコン
デンサCを用いて、アナログ回路で構成すること
ができる。 Therefore, the model 16 can be constructed with an analog circuit using an operational amplifier A, resistors R 1 and R 2 and a capacitor C, as shown in FIG. 6, for example.
また、モデル16をサンプル値系で実現するな
らば、Tをサンプル時間として、
x(k+1)=e-aTx(k)+K/a(1−e-aT)u(k)
なる差分方程式を順次サンプル値ごとに計算すれ
ば良い。ここで、u(k)はk時点のモデル16の入
力信号、x(k)はk時点のモデル16の出力信号で
ある。 Moreover, if model 16 is realized using a sample value system, the difference equation becomes x(k+1)= e -aT Calculation can be performed sequentially for each sample value. Here, u(k) is the input signal of the model 16 at time k, and x(k) is the output signal of the model 16 at time k.
又、速度パターン発生器11から出力される速
度指令Ωrは、所定の時間内に所定の位置まで変
位させるように計画して生成されるる。これは、
例えば、コイルフイーダのような簡単な位置決め
に対しては、第7図に示されるような、加減速の
パターンを生成することにより実現可能である。 Further, the speed command Ω r outputted from the speed pattern generator 11 is generated with a plan to cause the displacement to a predetermined position within a predetermined time. this is,
For example, simple positioning of a coil feeder can be realized by generating an acceleration/deceleration pattern as shown in FIG.
第1図を再び参照すると、位置偏差Edは、
Ed(s)=Gp/〜(s)−Gp(s))・Ωr/S+
Gp(s)・K1
と表わされる。従つて、モデル16の伝達関数
Gp〜(s)と実際の閉ループ速度制御系40の閉
ループ伝達関数Gp〜(s)とを等しくできれば、
位置偏差Edを零にすることができる。換言する
と、モデル16の伝達関数Gp(s)の同定精度を
高めることにより、偏差Edを小さくすることが
できる。 Referring again to FIG. 1, the positional deviation E d is E d (s) = G p /~(s) - G p (s))・Ω r /S+
It is expressed as G p (s)·K 1 . Therefore, if the transfer function G p ~(s) of the model 16 and the closed loop transfer function G p ~(s) of the actual closed loop speed control system 40 can be made equal,
The positional deviation E d can be made zero. In other words, by increasing the identification accuracy of the transfer function G p (s) of the model 16, the deviation E d can be reduced.
一方、第3図及び第4図の位置偏差Eb(s)及
びEc(s)は、それぞれ、
Eb(s)=Ωr/S+Gp(s)・K1
Ec(s)=(1−Gp(s))・Ωr/S+Gp(s
)・K1
と表わされる。すなわち、どちらの位置偏差Eb
(s)、Ec(s)とも、その挙動が閉ループ速度制
御系40の閉ループ伝達関数Gp(s)の特性に依
存し、位置制御系としての応答(速応性、振動
等)を改善するためには、位相進み、位相遅れな
どの補償が必要となる。 On the other hand, the position deviations E b (s) and E c (s) in Figs. 3 and 4 are respectively E b (s) = Ω r /S + G p (s) K 1 E c (s) = (1−G p (s))・Ω r /S+G p (s
)・K 1 . That is, which position deviation E b
The behavior of both (s) and E c (s) depends on the characteristics of the closed-loop transfer function G p (s) of the closed-loop speed control system 40, and improves the response (quick response, vibration, etc.) as a position control system. In order to achieve this, compensation for phase lead, phase delay, etc. is required.
又、本発明では、制御対象30に外乱が加わつ
たとしても、フイードバツク制御を施しているの
で、制御対象30を所定位置に精度よく停止させ
ることも可能である。 Further, in the present invention, even if a disturbance is applied to the controlled object 30, since feedback control is performed, it is possible to accurately stop the controlled object 30 at a predetermined position.
以上の説明で明らかなように、本発明によれ
ば、高速な位置決めを精度良く行なえるという効
果がある。
As is clear from the above description, according to the present invention, there is an effect that high-speed positioning can be performed with high precision.
第1図は本発明による位置制御系の一実施例の
構成を示したブロツク線図、第2図〜第4図はそ
れぞれ従来の位置制御系の構成を示したブロツク
線図、第5図は駆動装置の閉ループ速度制御系の
構成を示したブロツク線図、第6図は第1図のモ
デルをアナログ回路で構成した例を示した回路
図、第7図は速度パターン発生器11から出力さ
れる速度指令の速度パターンの一例を示した図で
ある。
10a,10b,10c,10d……位置制御
装置、11……速度パターン発生器、12……積
分器、13……減算器、14……増幅器、15…
…加算器、16……閉ループ速度制御系のモデ
ル、20……駆動装置、21……速度フイードバ
ツク要素、22……減算器、23……開ループ速
度制御系、30……制御対象、31……電流速度
変換手段、32……積分器、40……閉ループ速
度制御系、kt……トルク定数、J……ロータ・イ
ナーシヤ、S……ラプラス変換の変数、K1……
偏差ゲイン、kv……速度フイードバツクゲイン、
k1……速度制御系積分ゲイン、k2……速度制御系
比例ゲイン、k3……電圧−電流変換ゲイン。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the position control system according to the present invention, FIGS. 2 to 4 are block diagrams showing the configuration of conventional position control systems, and FIG. A block diagram showing the configuration of the closed-loop speed control system of the drive device, FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of the model in FIG. 1 configured with an analog circuit, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of a speed pattern of a speed command. 10a, 10b, 10c, 10d...Position control device, 11...Velocity pattern generator, 12...Integrator, 13...Subtractor, 14...Amplifier, 15...
... Adder, 16 ... Model of closed loop speed control system, 20 ... Drive device, 21 ... Speed feedback element, 22 ... Subtractor, 23 ... Open loop speed control system, 30 ... Controlled object, 31 ... ... Current speed conversion means, 32 ... Integrator, 40 ... Closed loop speed control system, k t ... Torque constant, J ... Rotor inertia, S ... Laplace transform variable, K 1 ...
Deviation gain, k v ... speed feedback gain,
k 1 ... Speed control system integral gain, k 2 ... Speed control system proportional gain, k 3 ... Voltage-current conversion gain.
Claims (1)
えて前記制御対象の位置決めを行なう位置決め制
御装置に於て、前記制御対象を所定の時間内に所
定の位置まで変位させるように計画された速度指
令を発生する手段と、前記駆動装置と前記制御対
象を含む速度制御系の予め求めたモデルに前記速
度指令を入力して位置指令を得る手段と、該位置
指令と前記制御対象の実際の位置との偏差を得る
手段と、該位置偏差を増幅する手段と、該増幅さ
れた位置偏差と前記速度指令とを加えて前記操作
入力を得る手段とを有する位置決め機構の制御方
式。1. In a positioning control device that positions the controlled object by applying an operational input to a drive device that drives the controlled object, a speed command designed to displace the controlled object to a predetermined position within a predetermined time. means for generating a position command by inputting the speed command into a predetermined model of a speed control system including the drive device and the controlled object; 1. A control system for a positioning mechanism, comprising means for obtaining a deviation of the positional deviation, means for amplifying the positional deviation, and means for obtaining the operation input by adding the amplified positional deviation and the speed command.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14138484A JPH0231407B2 (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | ICHIGIMEKIKONOSEIGYOHOSHIKI |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP14138484A JPH0231407B2 (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | ICHIGIMEKIKONOSEIGYOHOSHIKI |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6121511A JPS6121511A (en) | 1986-01-30 |
JPH0231407B2 true JPH0231407B2 (en) | 1990-07-13 |
Family
ID=15290740
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14138484A Expired - Lifetime JPH0231407B2 (en) | 1984-07-10 | 1984-07-10 | ICHIGIMEKIKONOSEIGYOHOSHIKI |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0231407B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6436688A (en) * | 1987-07-31 | 1989-02-07 | Nippon Mining Co | Production of oil having high aromatic group content |
CA2790116C (en) | 2010-03-10 | 2016-02-16 | The Procter & Gamble Company | Denture adhesive compositions |
CN102368162B (en) * | 2011-10-26 | 2013-04-03 | 中国科学院光电技术研究所 | Tracking system of large-angle fast steering mirror |
-
1984
- 1984-07-10 JP JP14138484A patent/JPH0231407B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6121511A (en) | 1986-01-30 |
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