JPH0721724B2 - Automatic control device - Google Patents
Automatic control deviceInfo
- Publication number
- JPH0721724B2 JPH0721724B2 JP5921086A JP5921086A JPH0721724B2 JP H0721724 B2 JPH0721724 B2 JP H0721724B2 JP 5921086 A JP5921086 A JP 5921086A JP 5921086 A JP5921086 A JP 5921086A JP H0721724 B2 JPH0721724 B2 JP H0721724B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- command value
- speed
- circuit
- control
- simulated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は位置制御や速度制御などに用いて好適な自動制
御装置に関する。The present invention relates to an automatic control device suitable for use in position control, speed control, and the like.
近年、XYテーブルやモータをはじめとする各種制御装置
においては（ａ）指令値の変化に追従する制御特性（以
下、サーボ特性という）と、 （ｂ）外乱等があつた場合に一定の値に保とうとする制
御特性（以下、レギユレータ特性という）の両者を向上
させることが強く要求されている。しかし、従来のPID
制御などでは、一般にレギユレータ特性を最適にすると
サーボ特性が振動的になり、一方、サーボ特性を最適に
するとレギユレータ特性を遅くなるという欠点がある。
そのため、この両者の特性を改善する方法として、各種
の２自由度制御方式が提案されている。例えば、計測自
動制御学会論文集第18巻第１号（昭和57年１月）の第８
〜14頁「線形多変数系に対するモデル追従形サーボコン
トローラの設計）という題目で記載されている。この文
献では、理想的なステツプ応答が得られるモデルを用
い、このモデルの状態量と、モデルの出力とプラントの
出力との差と、プラントの状態量とによりプラントを制
御する方法が述べられている。この方法によれば、サー
ボ系の応答だけでなく、外乱に対する応答も向上するこ
とができる。In recent years, in various control devices such as an XY table and a motor, (a) a control characteristic (hereinafter referred to as a servo characteristic) that follows a change in a command value, and (b) a constant value when a disturbance or the like occurs. There is a strong demand for improving both control characteristics to be maintained (hereinafter referred to as "regulator characteristics"). However, conventional PID
In control and the like, generally, when the regulator characteristic is optimized, the servo characteristic becomes oscillatory, whereas when the servo characteristic is optimized, the regulator characteristic is delayed.
Therefore, various 2-degree-of-freedom control methods have been proposed as methods for improving the characteristics of both. For example, Vol. 18, No. 1 (January 1982) of the Society of Instrument and Control Engineers, Vol. 18, No. 8
Pp. 14 "Design of model-following servo controller for linear multivariable system). In this document, a model that gives an ideal step response is used. A method of controlling a plant by the difference between the output of the plant and the output of the plant and the state quantity of the plant is described.By this method, not only the response of the servo system but also the response to the disturbance can be improved. .
しかし、制御系の補償定数はサーボ特性とレギユレータ
特性の両者が互いに影響する。したがつて、サーボ特性
及びレギユレータ特性をそれぞれ最適にするには、両者
を考慮して補償定数を決定しなければならず、設計する
上で複雑になつている。However, the compensation constant of the control system is influenced by both the servo characteristic and the regulator characteristic. Therefore, in order to optimize the servo characteristic and the regulator characteristic, it is necessary to determine the compensation constant in consideration of both, which complicates the design.
本発明の目的はサーボ特性及びレギユレータ特性をそれ
ぞれ独立に簡単に設計でき、制御系のロバスト性が向上
する自動制御装置を提供することである。It is an object of the present invention to provide an automatic control device in which the servo characteristic and the regulator characteristic can be easily designed independently of each other and the robustness of the control system is improved.
本発明は、被制御対象の状態量を検出した検出値をフィ
ードバックし、その検出値が制御指令値になるように出
力補償回路からの出力補償信号に基づく量を制御量とし
て被制御対象を制御するフィードバック制御系で構成さ
れてなる自動制御装置において、前記制御指令値に対応
し、その元になる指令値を発生する指令発生手段と、前
記指令値を入力として前記制御指令値を生成する模擬フ
ィードバック制御装置を備え、該模擬フィードバック制
御装置は、模擬補償回路と前記被制御対象の前記制御量
から検出した前記状態検出値までの特性を模擬した被制
御対象模擬回路からなり、 該模擬補償回路には前記指令値と前記制御指令値との偏
差が入力されて該被制御対象模擬回路へ入力する模擬入
力信号が出力され、該被制御対象模擬回路には該模擬入
力信号が入力されて前記制御指令値が出力され、 前記模擬入力信号は、前記出力補償信号に加算されて前
記制御量が決定されることを特徴とする。The present invention controls a controlled object by feeding back a detected value obtained by detecting a state quantity of the controlled object and using an amount based on an output compensation signal from an output compensation circuit as a controlled variable so that the detected value becomes a control command value. In an automatic control device configured by a feedback control system, a command generation unit that generates a command value based on the control command value, and a simulation that generates the control command value by inputting the command value The simulated feedback control apparatus comprises a simulated compensation circuit and a controlled object simulated circuit that simulates characteristics up to the state detection value detected from the controlled variable of the controlled object. Is input with a deviation between the command value and the control command value, and a simulation input signal to be input to the controlled circuit simulation circuit is output. The simulated input signal is input to output the control command value, and the simulated input signal is added to the output compensation signal to determine the control amount.
上記手段によれば、従来のフィードバック制御系に加え
て、被制御対象を模擬した被制御対象模擬回路にフィー
ドバック制御系が構成され、この被制御対象模擬回路に
入力する模擬入力信号と被制御対象模擬回路から得られ
る模擬出力信号とを用いて、被制御対象に対して２自由
度制御系が構成されることになる。According to the above means, in addition to the conventional feedback control system, the feedback control system is configured in the controlled object simulation circuit that simulates the controlled object, and the simulated input signal and the controlled object input to the controlled object simulation circuit are provided. By using the simulated output signal obtained from the simulated circuit, a two-degree-of-freedom control system is constructed for the controlled object.
これにより、被制御対象に制約条件がある場合でも、サ
ーボ特性とレギユレータ特性の両者をともに最適にする
ことができる。This makes it possible to optimize both the servo characteristic and the regulator characteristic even when the controlled object has a constraint condition.
また、被制御対象を制御する出力補償信号に模擬入力信
号が加算されてなるフィードフォワード制御が行われる
ことから、ロバスト性が向上できる。Further, since the feedforward control is performed in which the simulated input signal is added to the output compensation signal for controlling the controlled object, the robustness can be improved.
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明をXYテーブルの位置制御に適用したとき
の一実施例である。FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to position control of an XY table.
第１図において、モータ１を駆動することにより、XYテ
ーブル２を位置決めするようになつている。モータ１及
びXYテーブル２が被制御対象であり、その出力値状態検
出値となるXYテーブル２のテーブル位置ｘは位置検出器
３により検出する。指令装置４から得られる位置指令値
xRは模擬フイードバツク制御装置５に入力される。模擬
フイードバツク制御装置５は模擬出力信号であるモデル
位置xMと位置指令値xRとの差、つまり、モデル位置偏差
εＭを計算する。模擬補償回路６はモデル位置偏差εＭ
により模擬入力信号である目標電圧vRを演算する。目標
電圧vRはモータ１及びXYテーブル２を模擬した被制御対
象模擬回路７に入力される。被制御対象模擬回路７の出
力がモデル位置xMになるので、模擬フイードバツク制御
装置５は被制御対象模擬回路７に対するフイードバツク
制御系を構成している。出力補償回路８はモデル位置xM
とテーブル位置ｘ位置偏差εを用いて出力補償信号であ
る位置補償信号ｖεを演算する。位置補償信号ｖεとフ
イードフオワード信号となる目標電圧vRを加算してモー
タ１の印加電圧ｖを決定する。なお、被制御対象模擬回
路７の特性は明らかであるため、モデル位置xMの応答が
最適になるように模擬補償回路６の定数を定めることが
できる。さらに、モータ電流の最大値iMAXや、最高速度
ωMAXなど、物理的な制約条件がある場合にも模擬補償
回路６にリミツタを挿入することにより、それらの制約
条件の下でモデル位置xMの最適な応答を得ることを容易
にできる。In FIG. 1, the XY table 2 is positioned by driving the motor 1. The motor 1 and the XY table 2 are the controlled objects, and the table position x of the XY table 2 which is the output value state detection value is detected by the position detector 3. Position command value obtained from command device 4
x R is input to the simulated feedback control device 5. The simulated feedback control device 5 calculates the difference between the model position x M , which is a simulated output signal, and the position command value x R , that is, the model position deviation ε M. The simulated compensation circuit 6 has a model position deviation ε M
The target voltage v R that is the simulated input signal is calculated by. The target voltage v R is input to the controlled object simulation circuit 7 that simulates the motor 1 and the XY table 2. Since the output of the controlled object simulation circuit 7 becomes the model position x M , the simulated feedback control device 5 constitutes a feedback back control system for the controlled object simulation circuit 7. Output compensation circuit 8 is model position x M
And the table position x position deviation ε are used to calculate a position compensation signal v ε which is an output compensation signal. The applied voltage v of the motor 1 is determined by adding the position compensation signal v ε and the target voltage v R which is a feedforward signal. Since the characteristics of the controlled circuit simulation circuit 7 are clear, the constants of the simulation compensation circuit 6 can be determined so that the response of the model position x M is optimum. Furthermore, even if there are physical constraints such as the maximum value i MAX of the motor current and the maximum speed ω MAX , by inserting a limiter in the simulated compensation circuit 6, the model position x M You can easily get the optimal response.
次に動作について説明する。Next, the operation will be described.
位置指令値xRが入力されると、模擬補償回路６はモデル
位置xMが最適な応答となるような目標電圧vRを演算す
る。この目標電圧vRによつてモータ１の印加電圧ｖを決
定する。モータ１の印加電圧ｖからテーブル位置ｘまで
の特性が被制御対象模擬回路７の特性と一致していれ
ば、テーブル位置ｘはモデル位置xMと同じ応答となる。
つまり、テーブル位置ｘは物理的制約条件を考慮した最
適な応答となる。一方、モータ１の印加電圧ｖからテー
ブル位置ｘまでの特性が被制御対象模擬回路７の特性と
異なる場合にはテーブル位置ｘがモデル位置xMと一致せ
ず位置偏差εを生じる。位置偏差εがあると、出力補償
回路８により演算される位置補償信号ｖεをモータの印
加電圧ｖに加算するので位置偏差εを非常に小さくする
ことができる、また、被制御対象に外乱が生じた場合の
位置偏差も同様に小さくすることができる。When the position command value x R is input, the simulated compensation circuit 6 calculates the target voltage v R such that the model position x M has an optimum response. The applied voltage v of the motor 1 is determined by this target voltage v R. If the characteristic from the applied voltage v of the motor 1 to the table position x matches the characteristic of the controlled object simulation circuit 7, the table position x has the same response as the model position x M.
That is, the table position x has an optimum response in consideration of physical constraints. On the other hand, when the characteristic from the applied voltage v of the motor 1 to the table position x is different from the characteristic of the controlled object simulation circuit 7, the table position x does not match the model position x M, and a position deviation ε occurs. When the position deviation ε is present, the position compensation signal v ε calculated by the output compensating circuit 8 is added to the applied voltage v of the motor, so that the position deviation ε can be made extremely small, and the controlled object is not disturbed. The position deviation when it occurs can be similarly reduced.
第２図に第１図における伝達関数のブロツク線図を示
す。第２図を用いて第１図に示す実施例の制御特性を説
明する。FIG. 2 shows a block diagram of the transfer function in FIG. The control characteristics of the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
第２図において、KIM（ｓ）は模擬補償回路６の補償ゲ
イン、 は被制御対象模擬回路７の特性、K1（ｓ）は出力補償回
路８の補償ゲイン、G1（ｓ）は被制御対象であるモータ
１及びXYテーブル２の特性をそれぞれ表わす伝達関数で
ある。なお、ｓはラプラス演算子である。In FIG. 2, K IM (s) is the compensation gain of the simulated compensation circuit 6, Is a characteristic of the controlled circuit simulation circuit 7, K 1 (s) is a compensation gain of the output compensation circuit 8, and G 1 (s) is a transfer function representing characteristics of the controlled motor 1 and XY table 2, respectively. . In addition, s is a Laplace operator.
さて、第２図において、位置指令値xRからテーブル位置
ｘへのサーボ特性を表す伝達関数HS（ｓ）と、外乱ｄか
らテーブル位置ｘへのレギユレータ特性を示す伝達関数
HR（ｓ）はそれぞれ次式で表わされる。Now, in FIG. 2, a transfer function H S (s) representing the servo characteristic from the position command value x R to the table position x and a transfer function showing the regulator characteristic from the disturbance d to the table position x.
Each of H R (s) is represented by the following equation.
被制御対象模擬回路７の特性 がモータ１及びXYテーブル２の特性G1（ｓ）に非常に近
いときには（１）式を（３）式のように近似して表わす
ことができる。 Characteristics of controlled object simulation circuit 7 Is very close to the characteristic G 1 (s) of the motor 1 and the XY table 2, the equation (1) can be approximated as the equation (3).
（３）式から明らかなように、サーボ特性を示す伝達関
数Hs（ｓ）はほぼ模擬補償回路６の特性KIM（ｓ）だけ
で決定される。また、（２）式よりレギユレータ特性を
表わす伝達関数HR（ｓ）は出力補償回路８の特性K
1（ｓ）だけで決められる。つまり、この制御系はK
IM（ｓ），K1（ｓ）がそれぞれ他の特性に影響すること
が非常に少なく、独立に決定できる２自由度制御系であ
ることがわかる。以上のことから、模擬補償回路６の特
性KIM（ｓ）は被制御対象模擬回路７に対するサーボ特
性が最適になるように設計することができる。しかも、
被制御対象模擬回路７は外乱やパラメータ変動がないの
で、応答だけに着目した設計が可能になる。このとき、
モータ１に印加できる最大電圧以下に設定できる電圧リ
ミツタを模擬補償回路６の出力部に挿入することによ
り、簡単にモータの印加電圧ｖに対する制約条件を満足
させることが可能である。また、出力補償回路８の特性
K1（ｓ）は外乱に対する最適なレギユレータ特性だけに
着目して設計すればよい。なお、このように設計すれ
ば、一般にK1（ｓ）のゲインのほうがKIM（ｓ）よりも
大きくできる。 As is clear from the equation (3), the transfer function H s (s) indicating the servo characteristic is determined almost only by the characteristic K IM (s) of the simulated compensation circuit 6. Further, the transfer function H R (s) representing the regu- lator characteristic from the equation (2) is given by the characteristic K of the output compensation circuit 8.
Can be decided by 1 (s) only. In other words, this control system is K
It can be seen that IM (s) and K 1 (s) have very little influence on other characteristics, and it is a two-degree-of-freedom control system that can be independently determined. From the above, the characteristic K IM (s) of the simulated compensation circuit 6 can be designed so that the servo characteristics for the controlled target simulated circuit 7 are optimal. Moreover,
Since the controlled circuit simulation circuit 7 has no disturbance or parameter fluctuation, it is possible to design only the response. At this time,
By inserting a voltage limiter that can be set to the maximum voltage that can be applied to the motor 1 or less in the output portion of the simulated compensation circuit 6, it is possible to easily satisfy the constraint condition for the voltage v applied to the motor. Also, the characteristics of the output compensation circuit 8
It is sufficient to design K 1 (s) by paying attention only to the optimum regu- lator characteristic for disturbance. Note that if designed in this way, the gain of K 1 (s) can generally be made larger than K IM (s).
さらに、モータ１及びXYテーブル２の特性G1（ｓ）と、
被制約対象模擬回路７の特性 のわずかな違いやパラメータ変動に対しても、出力補償
回路８の特性K1（ｓ）により補償することができる。Furthermore, with the characteristic G 1 (s) of the motor 1 and the XY table 2,
Characteristics of restricted simulation circuit 7 It is possible to compensate for even a slight difference in the parameter and the parameter variation by the characteristic K 1 (s) of the output compensation circuit 8.
第３図はこの実施例において、ステツプ状の位置指令値
xRを与えたときの位置制御特性を示したものである。FIG. 3 shows a step-like position command value in this embodiment.
This shows the position control characteristics when x R is given.
位置指令値xRを時刻t0でステツプ状に変化させると目標
電圧vRも第３図に示すように変化する。このとき、モー
タ１及びXYテーブル２の特性G1（ｓ）が被制御対象模擬
回路７の特性 と同じであれば、テーブル位置ｘはモデル位置xMと一致
し最適な応答が得られる。なお、時刻t0からt1までの期
間は模擬補償回路６のリミツタのため、目標電圧vRが最
大電圧vMAXを超えないようになつている。また、G
1（ｓ）がG1（ｓ）と異なつている場合には第３図のよ
うに位置偏差εを生じる。しかし、出力補償回路８の特
性K1（ｓ）のゲインは大きいので、フイードバツク制御
により位置偏差εを極めて小さくできる。この結果、印
加電圧ｖは目標電圧vRとわずかに異なるが、テーブル位
置ｘをモデル位置xMにほぼ一致させることができる。一
般に、位置指令値xRに対する応答を最適にするとロバス
ト性が低下する場合がある。しかし、本発明によればモ
デル位置xMとテーブル位置ｘの差により補償できるので
ロバスト性も向上させることができる。When the position command value x R is changed stepwise at time t 0 , the target voltage v R also changes as shown in FIG. At this time, the characteristic G 1 (s) of the motor 1 and the XY table 2 is the characteristic of the controlled target simulation circuit 7. , The table position x matches the model position x M and the optimum response is obtained. Note that the target voltage v R does not exceed the maximum voltage v MAX during the period from time t 0 to t 1 because of the limiter of the simulated compensation circuit 6. Also, G
When 1 (s) is different from G 1 (s), a position deviation ε occurs as shown in FIG. However, since the gain of the characteristic K 1 (s) of the output compensation circuit 8 is large, the position deviation ε can be made extremely small by the feedback control. As a result, the applied voltage v is slightly different from the target voltage v R , but the table position x can be substantially matched with the model position x M. In general, if the response to the position command value x R is optimized, the robustness may decrease. However, according to the present invention, since the compensation can be performed by the difference between the model position x M and the table position x, robustness can be improved.
第４図に本発明の他の実施例を示す。第４図の実施例は
電流制御をマイナーループとする一般的な速度制御系を
被制御対象の内部に含んだときの例である。つまり、第
４図は被制御対象を速度指令ω＊からテーブル位置ｘま
での特性としている。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. The embodiment shown in FIG. 4 is an example in which a general speed control system having a current control as a minor loop is included in the controlled object. That is, in FIG. 4, the controlled object has characteristics from the speed command ω * to the table position x.
第４図において速度検出器９により得られるテーブル速
度ωをフイードバツクして速度制御回路10で電流指令ｉ
＊を演算する。電流制御回路12は電流指令ｉ＊と電流検
出器11から検出されるモータ電流ｉとの差によりモータ
１の印加電圧ｖを制御する、第４図は電流制御系をマイ
ナーループとして含む一般的な速度制御系である。In FIG. 4, the table speed ω obtained by the speed detector 9 is fed back and the speed control circuit 10 supplies the current command i.
Calculate *. The current control circuit 12 controls the applied voltage v of the motor 1 by the difference between the current command i * and the motor current i detected by the current detector 11. FIG. 4 shows a general current control system including a minor loop. It is a speed control system.
第４図の実施例においては模擬フイードバツク制御装置
5aにおける被制御対象模擬回路7aは速度指令ω＊からテ
ーブル位置ｘまでの特性を模擬したものになつている。
したがつて、模擬補償回路6aは被制御対象模擬回路7aに
対して、位置指令値xRからモデル位置xMへのサーボ特性
が最適になるようにその定数を定められる。In the embodiment shown in FIG. 4, a simulated feedback control device is used.
The controlled object simulation circuit 7a in 5a simulates the characteristics from the speed command ω * to the table position x.
Therefore, the simulated compensation circuit 6a has its constant determined so that the servo characteristic from the position command value x R to the model position x M is optimized for the controlled simulation circuit 7a.
第４図の実施例においても第１図の実施例と同様に位置
偏差εを用いて出力補償回路8aによつてフイードバツク
制御を行うことで、位置偏差εをより小さくできる。そ
の際に、モータ１やXYテーブル２における定数の変化や
制御系の外乱は速度制御系によりある程度補償できるの
で、被制御対象模擬回路7aの特性を被制御対象のそれに
近づけることができる。したがつて、第４図の実施例に
よれば、制御系のロバスト性をさらに向上させることが
できる。In the embodiment of FIG. 4 as well, the position deviation ε can be made smaller by performing the feed back control by the output compensation circuit 8a using the position deviation ε as in the embodiment of FIG. At that time, since the change in the constants in the motor 1 and the XY table 2 and the disturbance in the control system can be compensated to some extent by the speed control system, the characteristics of the controlled object simulation circuit 7a can be made close to those of the controlled object. Therefore, according to the embodiment of FIG. 4, the robustness of the control system can be further improved.
第５図に他の実施例を示す。第５図が第４図と異なるの
は、目標速度ωＲの代りに目標電流iRと、モデル速度ω
Ｍとテーブル速度ωの速度偏差とを用いて電流指令ｉ＊
を決定するようにした点である。なお、模擬フイードバ
ツク制御装置5bにおいて、被制御対象模擬回路7bは電流
指令ｉ＊からテーブル速度ωまでの特性を模擬した電流
速度模擬回路13と、テーブル速度ωからテーブル位置ｘ
までの特性を模擬した位置模擬回路14とから構成され
る。第１の模擬補償回路6bは位置指令値xRとモデル位置
xMの差により目標速度ωＲを演算し、第２の模擬補償回
路6cは目標速度ωＲと電流速度模擬回路13で得られるモ
デル速度ωＭの差により目標電流iRを演算する。これに
より、被制御対象模擬回路7bの特性が明らかなので、モ
デル位置xMだけでなく、モデル速度ωＭもサーボ特性に
対して最適になるように模擬補償回路の補償ゲインを決
定できる。このモデル速度ωＭとテーブル速度ωの差
を、この実施例の状態補償回路である速度補償回路15に
加えることによつてテーブル速度ωはほぼモデル速度ω
Ｍに一致させることができる。FIG. 5 shows another embodiment. The Fig. 5 is different from Fig. 4, and the target current i R instead of target velocity omega R, model velocity omega
The current command i * is calculated using M and the speed deviation of the table speed ω.
This is the point that was decided. In the simulated feedback control device 5b, the controlled object simulation circuit 7b includes a current speed simulation circuit 13 that simulates the characteristics from the current command i * to the table speed ω, and the table speed ω to the table position x.
The position simulating circuit 14 simulating the characteristics up to. The first simulated compensation circuit 6b uses the position command value x R and the model position.
The target speed ω R is calculated from the difference of x M , and the second simulated compensation circuit 6c calculates the target current i R from the difference between the target speed ω R and the model speed ω M obtained by the current speed simulation circuit 13. Since the characteristic of the controlled circuit simulation circuit 7b is clear, the compensation gain of the simulation compensation circuit can be determined so that not only the model position x M but also the model speed ω M is optimum for the servo characteristic. By adding the difference between the model speed ω M and the table speed ω to the speed compensating circuit 15 which is the state compensating circuit of this embodiment, the table speed ω is almost the model speed ω.
Can match M.
したがつて、第５図の実施例によれば、模擬フイードバ
ツク制御装置5bにおいて位置制御だけでなく速度制御ま
で最適にできるのでロバスト性を保持したまま応答性を
さらに向上できる。Therefore, according to the embodiment shown in FIG. 5, not only the position control but also the speed control can be optimized in the simulated feedback control device 5b, so that the responsiveness can be further improved while maintaining the robustness.
第６図に本発明の他の実施例を示す。FIG. 6 shows another embodiment of the present invention.
第６図の実施例は第５図に示した実施例における考え方
を電流制御系にまで拡張したものである。第６図におい
ては被制御対象がモータ１の印加電圧ｖからテーブル位
置ｘまでとなる。第６図の被制御対象模擬回路７は第１
図と同じものになる。The embodiment shown in FIG. 6 is an extension of the concept of the embodiment shown in FIG. 5 to a current control system. In FIG. 6, the controlled object is from the applied voltage v of the motor 1 to the table position x. The controlled object simulation circuit 7 of FIG.
It will be the same as the figure.
第６図の実施例については第５図と異なる部分について
説明する。Regarding the embodiment shown in FIG. 6, parts different from those shown in FIG. 5 will be described.
第２の制御模擬回路6cで得られた目標電流iRと後述する
モデル電流iMとの差によつて第３の制御模擬回路6dで目
標電圧vRが演算される。目標電圧vRを入力する被制御対
象模擬回路７は３つの回路から構成される。つまり、モ
ータの印加電圧ｖからモータ電流ｉまでの特性を模擬し
た電流模擬回路16、モータ電流ｉからテーブル速度ωま
での特性を模擬した速度模擬回路17およびテーブル速度
ωからテーブル位置ｘまでの特性を模擬した位置模擬回
路14とから構成される。電流模擬回路16は目標電圧vRを
入力すると、モデル電流iMを演算する。これにより、第
３の制御模擬回路6dにおいて、サーボ特性に対して最適
な電流制御系の定数を決定することができる。The target voltage v R is calculated in the third control simulation circuit 6d based on the difference between the target current i R obtained in the second control simulation circuit 6c and the model current i M described later. The controlled object simulation circuit 7 to which the target voltage v R is input is composed of three circuits. That is, the current simulation circuit 16 that simulates the characteristics of the motor applied voltage v to the motor current i, the speed simulation circuit 17 that simulates the characteristics of the motor current i to the table speed ω, and the characteristics from the table speed ω to the table position x. And a position simulating circuit 14 simulating. When the target voltage v R is input, the current simulation circuit 16 calculates the model current i M. As a result, the third control simulation circuit 6d can determine the optimum constant of the current control system for the servo characteristic.
また、第６図の実施例はモデル電流iMとモータ電流ｉと
の差に、速度補償回路15から得られる速度補償信号ｉε
を加えたものを電流補償回路18の入力としている。その
結果として得られる電流補償信号ｖεと目標電圧vRとを
加算したものをモータの印加電圧ｖとしている。In the embodiment of FIG. 6, the speed compensation signal i ε obtained from the speed compensation circuit 15 is added to the difference between the model current i M and the motor current i.
Is added to the current compensation circuit 18. The sum of the resulting current compensation signal v ε and the target voltage v R is the motor applied voltage v.
したがつて、第６図の実施例によれば、第５図に実施例
の特長に加えて、さらに電流制御系に対する応答性の向
上とロバスト性の確保も可能である。Therefore, according to the embodiment of FIG. 6, in addition to the features of the embodiment of FIG. 5, it is possible to further improve the responsiveness to the current control system and secure the robustness.
なお、第６図の模擬フイードバツク制御装置5cにおける
電流制御系と速度模擬回路17が第５図の電流速度模擬回
路13に相当する。The current control system and speed simulation circuit 17 in the simulated feedback control device 5c shown in FIG. 6 correspond to the current speed simulation circuit 13 shown in FIG.
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によればサーボ特性とレギユ
レータ特性の定数をそれぞれ独立に決定できる２自由度
制御系を構成できるのでサーボ特性及とレギユレータ特
性を簡単に設計することができる。さらに、制御系のロ
バスト性を向上することができる。As described above, according to the present invention, since the two-degree-of-freedom control system capable of independently determining the constants of the servo characteristic and the regulator characteristic can be configured, the servo characteristic and the regulator characteristic can be easily designed. it can. Furthermore, the robustness of the control system can be improved.
なお、以上説明した実施例はXYテーブルの位置制御に適
用した場合について述べたが、ロボツト,NC工作機械な
どについても適用できる。また、位置制御と同様の考え
方ができる制御系であれば、速度制御装置や、プラント
の制御装置にも応用することができる。また、電動機の
電流とトルクは比例関係にあることは周知のことより、
本願実施例の電流のフィードバック制御系の代わりにト
ルクのフィードバック制御系を用いても同様な効果が得
られる。さらに、上述の実施例はアナログ制御回路で構
成した場合について述べたが、マイクロプロセツサを用
いたデイジタル制御回路でも構成できることは勿論であ
る。Although the embodiment described above is applied to the position control of the XY table, it can also be applied to robots, NC machine tools and the like. Further, as long as the control system has the same concept as the position control, it can be applied to a speed control device and a plant control device. In addition, it is well known that the electric current and the torque of the electric motor have a proportional relationship,
Similar effects can be obtained by using a torque feedback control system instead of the current feedback control system of the present embodiment. Further, although the above-described embodiment has been described with respect to the case where it is configured by the analog control circuit, it goes without saying that it can also be configured by a digital control circuit using a microprocessor.
第１図は本発明の一実施例を構成図、第２図は第１図に
おける伝達関数を示すブロツク図、第３図はステツプ応
答特性図、第４〜６図はそれぞれ本発明の他の実施例を
示す構成図である。 １……モータ、２……XYテーブル、３……位置検出器、
４……指令装置、５……模擬フイードバツク制御装置、
６……模擬補償回路、７……被制御対象模擬回路、８…
…出力補償回路、９……速度検出器、10……速度制御回
路、11……電流検出器、12……電流制御回路、13……電
流速度模擬回路、14……位置模擬回路、15……速度補償
回路、16……電流模擬回路、17……速度模擬回路、18…
…電流補償回路。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the transfer function in FIG. 1, FIG. 3 is a step response characteristic diagram, and FIGS. It is a block diagram which shows an Example. 1 ... motor, 2 ... XY table, 3 ... position detector,
4 ... Command device, 5 ... Simulated feed back control device,
6 ... Simulated compensation circuit, 7 ... Controlled target simulated circuit, 8 ...
... Output compensation circuit, 9 ... Speed detector, 10 ... Speed control circuit, 11 ... Current detector, 12 ... Current control circuit, 13 ... Current speed simulation circuit, 14 ... Position simulation circuit, 15 ... … Speed compensation circuit, 16… Current simulation circuit, 17… Speed simulation circuit, 18…
… Current compensation circuit.
Claims (2)
（ｘ）をフィードバックし、その検出値が制御指令値
（xM）になるように出力補償回路（８）からの出力補償
信号（ｖε）に基づく量を制御量（ｖ）として被制御対
象を制御するフィードバック制御系で構成されてなる自
動制御装置において、 前記制御指令値（xM）に対応し、その元になる指令値
（xR）を発生する指令発生手段（４）と、 前記指令値（xR）を入力として前記制御指令値（xM）を
生成する模擬フィードバック制御装置（５）を備え、 該模擬フィードバック制御装置は、模擬補償回路（６）
と前記被制御対象の前記制御量（ｖ）から検出した前記
状態検出値（ｘ）までの特性を模擬した被制御対象模擬
回路（７）からなり、該模擬補償回路には前記指令値
（xR）と前記制御指令値（xM）との偏差（εＭ）が入力
されて該被制御対象模擬回路へ入力する模擬入力信号
（VR）が出力され、該被制御対象模擬回路には該模擬入
力信号（VR）が入力されて前記制御指令値（xM）が出力
され、 前記模擬入力信号（VR）は、前記出力補償信号（ｖε）
に加算されて前記制御量（ｖ）が決定されること を特徴とする自動制御装置。1. An output compensating signal (8) from an output compensating circuit (8) for feeding back a detection value (x) obtained by detecting a state quantity of an object to be controlled so that the detection value becomes a control command value (x M ). in automatic control device in which is composed of a feedback control system for controlling a controlled object the amount based on Buiipushiron) as a controlled variable (v), corresponding to the control command value (x M), become its original command value ( x R ), and a simulated feedback control device (5) for generating the control command value (x M ) with the command value (x R ) as an input. The simulated feedback control device Is a simulated compensation circuit (6)
And a controlled object simulation circuit (7) simulating the characteristics of the controlled object from the controlled variable (v) to the state detection value (x) detected, and the simulated compensation circuit includes the command value (x). R) and the control command value (x M) and deviation (epsilon M) is inputted is outputted simulated input signal to be input to the controlled object simulating circuit (V R) is, in the controlled object simulating circuit The simulated input signal (V R ) is input and the control command value (x M ) is output, and the simulated input signal (V R ) is the output compensation signal (vε).
And the control amount (v) is determined.
が制御位置指令値（xM）になるように被制御対象を位置
制御するフィードバック制御系であって、その制御系内
のマイナループに速度と電流若しくはそれに比例するト
ルクのフィードバック制御系を有する自動制御装置にお
いて、 前記被制御対象の位置（ｘ）と速度（ω）及び電流
（ｉ）若しくはこれに比例するトルクの状態量を検出す
る状態検出手段と、 前記制御位置指令値（xM）に対応しその元になる位置指
令値（xR）を発生する位置指令発生手段（４）と、 前記位置指令値（xR）を入力として前記制御位置指令値
（xM）を生成する模擬フィードバック制御装置（5b）を
備え、 該模擬フィードバック制御装置は、２つの模擬補償回路
（6b,6c）、及び前記被制御対象の電流制御量（ｉ）か
ら前記検出される速度と位置の状態検出値（ω,x）まで
の特性を模擬した電流速度模擬回路（13）と位置模擬回
路（14）とを有する被制御対象模擬回路（7b）からな
り、 前記模擬補償回路を構成する第１の模擬補償回路（6b）
には、前記位置指令値（xR）と前記制御位置指令値
（xM）との偏差（εＭ）が入力されて目標速度指令値
（ωＲ）が生成され、前記模擬補償回路を構成する第２
の模擬補償回路（6c）には、該目標速度指令値（ωＲ）
と前記被制御対象模擬回路（7b）内の電流速度模擬回路
（13）より得られる制御速度指令値（ωＭ）との偏差が
入力されて目標電流指令値（iR）が生成され、前記電流
速度模擬回路（13）には、前記目標電流指令値（iR）が
入力されて前記制御速度指令値（ωＭ）が生成され、前
記位置模擬回路（14）には前記制御速度指令値（ωＭ）
が入力されて前記制御位置指令値（xM）が生成され、 前記目標電流指令値（iR）と前記制御速度指令値
（ωＭ）は、前記被制御対象を位置制御するフィードバ
ック制御系内のマイナループである速度と電流のフィー
ドバック制御系の速度と電流の指令値にそれぞれ加算さ
れて制御系の指令値が決定されること を特徴とする自動制御装置。2. A detection value (x) obtained by detecting the position of a controlled object.
Is a feedback control system that controls the position of the controlled object so that the control position command value (x M ) becomes, and the minor loop in the control system has a feedback control system of speed and current or a torque proportional to it. In the device, a state detection means for detecting a state (x) of the controlled object, a velocity (ω) and a current (i) or a state quantity of torque proportional thereto, and a control position command value (x M ) position command value to be the original shiso and (x R) position command generating means for generating (4), the position command value (x R) the control position command value as an input (x M) simulates feedback control for generating The simulated feedback control device includes a device (5b), two simulated compensation circuits (6b, 6c), and the detected speed and position state detection values (i) from the current controlled variable (i) of the controlled object. ω, x ) Comprises a controlled target simulation circuit (7b) having a current speed simulation circuit (13) and a position simulation circuit (14) simulating the characteristics up to and including the first simulation compensation circuit (6b) constituting the simulation compensation circuit. )
Is input with a deviation (ε M ) between the position command value (x R ) and the control position command value (x M ) to generate a target speed command value (ω R ), which constitutes the simulated compensation circuit. Second
The simulated speed compensation circuit (6c) for the target speed command value (ω R )
And a control speed command value (ω M ) obtained from the current speed simulation circuit (13) in the controlled object simulation circuit (7b) are input to generate a target current command value (i R ). The target speed command value (i R ) is input to the current speed simulation circuit (13) to generate the control speed command value (ω M ), and the position speed simulation circuit (14) outputs the control speed command value. (Ω M )
Is input to generate the control position command value (x M ), and the target current command value (i R ) and the control speed command value (ω M ) are in a feedback control system that controls the position of the controlled object. The automatic control device is characterized in that the command value of the control system is determined by being added to the command values of the speed and current of the feedback control system of the speed and current, which are minor loops.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5921086A JPH0721724B2 (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Automatic control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5921086A JPH0721724B2 (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Automatic control device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62217304A JPS62217304A (en) | 1987-09-24 |
| JPH0721724B2 true JPH0721724B2 (en) | 1995-03-08 |
Family
ID=13106811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5921086A Expired - Lifetime JPH0721724B2 (en) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | Automatic control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0721724B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004034163A1 (en) * | 2002-10-08 | 2004-04-22 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Optimal instruction creation device |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2609621B2 (en) * | 1987-08-28 | 1997-05-14 | 株式会社日立製作所 | Control device |
| JP2672539B2 (en) * | 1987-12-29 | 1997-11-05 | 株式会社日立製作所 | Automatic control device |
| JP2677742B2 (en) * | 1992-09-10 | 1997-11-17 | 東洋電機製造株式会社 | Automatic control device |
| JP5181810B2 (en) * | 2008-04-30 | 2013-04-10 | 新日鐵住金株式会社 | Speed control device for pinch roll in continuous casting machine. |
| JP4540727B2 (en) | 2008-07-31 | 2010-09-08 | 山洋電気株式会社 | Motor control device |
-
1986
- 1986-03-19 JP JP5921086A patent/JPH0721724B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004034163A1 (en) * | 2002-10-08 | 2004-04-22 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Optimal instruction creation device |
| CN100347619C (en) * | 2002-10-08 | 2007-11-07 | 株式会社安川电机 | Optimal instruction creation device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62217304A (en) | 1987-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4663703A (en) | Predictive model reference adaptive controller | |
| US6157156A (en) | Motor controller | |
| US5495158A (en) | Apparatus and method used with AC motors for controlling motor operation | |
| US5063335A (en) | Two-input control with independent proportional and integral gains for velocity error and velocity feedforward including velocity command limiting | |
| JP6281751B2 (en) | Position control system | |
| JPH0721724B2 (en) | Automatic control device | |
| WO1991015893A1 (en) | Method of regulating gain of motor control | |
| JP3214270B2 (en) | Motor speed control device and speed and position control device | |
| WO1993010489A1 (en) | Method of controlling servomotors | |
| JP2672539B2 (en) | Automatic control device | |
| JP3582541B2 (en) | Positioning control method by sliding mode control | |
| JPH03122701A (en) | Self-tuning method | |
| JP2002163006A (en) | Controller and method for controlling electric motor | |
| JP2588202B2 (en) | PID control device | |
| JPH06276774A (en) | Positioning control method for motor | |
| JPS6217762B2 (en) | ||
| JP3600025B2 (en) | Shape measuring device | |
| JPS58192487A (en) | Speed controller for dc motor | |
| JPH01303084A (en) | Digital servo-controlling method | |
| JPH02219482A (en) | Servomotor controller | |
| KR830000317B1 (en) | Position Control System of Closed Loop Numerical Control Machine Tool | |
| KR100663067B1 (en) | AC servo motor control structure | |
| JP2645112B2 (en) | Gain adaptive control device | |
| SU962852A2 (en) | Self-tuning control system | |
| CN114114901A (en) | Method and device for guiding the movement of a movable machine element of a machine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |