JPH1124708A - サーボ制御装置 - Google Patents
サーボ制御装置Info
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- JPH1124708A JPH1124708A JP9183962A JP18396297A JPH1124708A JP H1124708 A JPH1124708 A JP H1124708A JP 9183962 A JP9183962 A JP 9183962A JP 18396297 A JP18396297 A JP 18396297A JP H1124708 A JPH1124708 A JP H1124708A
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
あり、かつ速度もしくは位置制御系全体を安定にする。 【解決手段】 入力された目標指令5と制御対象1の出
力4が一致するようにトルク指令6を出力し制御対象1
を制御する制御器3を有するフィードバック制御系にお
いて、前記制御対象1の出力4を入力としH∞制御法で
得られた出力を前記トルク指令6に加える外乱抑圧制御
器2を有することを特徴とするサーボ制御装置。
Description
加わる外乱を抑圧し、制御対象のモデル化誤差があって
もロバスト安定にすることのできるサーボ制御装置に関
する。
た外乱抑圧を行なう制御方法があった。しかし、この場
合には制御対象のパラメータ変動などに対してのロバス
ト安定性を持っていなかった。しかも、ロバスト安定性
を持せるという意味で外乱オブザーバの出力端にフィル
タをつけ、フィルタの出力をフィードバックさせるとい
うことが行なわれていたが、フィルタの設計に試行錯誤
が必要であった。
変動などに対してロバスト安定性を補償するような構成
を得ることが課題として挙げられる。この問題に対して
H∞制御を利用することが考えられる。H∞制御によれ
ば従来の制御理論で困難であった次の2つのことが容易
にできる。 (1)ロバスト安定化(数値モデルと実際の制御対象の
間に誤差があっても、実際の制御対象を安定化するコン
トローラを設計することができる。) (2)周波数領域で制御仕様の記述(閉ループ系の周波
数応答を指定できる。)このH∞制御を使って外乱オブ
ザーバを構成したものとして、文献「H∞制御と外乱オ
ブザーバの理論」(電気学会論文集C編1995年8
月)があるが、この技術でも速度制御系や位置制御系ま
で構成されていなかった。
鑑み、制御対象のパラメータ変動に対してもロバスト安
定であり、かつ速度もしくは位置制御系全体を安定にす
る制御装置を提供することにある。
め、本発明は、入力された目標指令と制御対象の出力が
一致するようにトルク指令を出力し制御対象を制御する
制御器を有するフィードバック制御系において、前記制
御対象の出力を入力としH∞制御法で得られた出力を前
記トルク指令に加える外乱抑圧制御器を有することを特
徴とするサーボ制御装置である。
する。図1は本発明の実施の形態の構成を示すブロック
線図である。図1に示すサーボ系フィードバック制御構
成において、G(s)は外乱が入る制御対象(例えばモー
タ)1の伝達関数であり、簡単化のためここでは、安定
な極を持つとする(不安定な極を持つ場合でも、計算は
可能である)。K(s)はH∞制御により設計された外乱
抑圧制御器2の伝達関数である。制御器2は、制御対象
1に入ってくる外乱を推定する機能を持ち、推定された
外乱がトルク指令にマイナスでフィードバックされる
為、制御対象1に入ってくる外乱を打ち消すことができ
る。また、制御器2は制御対象1のモデル化誤差があっ
ても制御対象1と制御器2のループがロバスト安定にな
る機能を持っている。
プの外側に設けられて、速度制御もしくは位置制御を行
ない、制御系全体を安定化する。ここで、本発明の実施
の形態の作用について、速度制御を中心に説明する。な
お、速度制御に代えて位置制御としても利用することが
できる。速度制御器3は、入力された速度指令5と制御
対象1の速度出力4が一致するようにトルク指令6を出
力し、制御対象1の速度を制御する。また、速度制御さ
れる制御対象1の速度出力4は外乱抑圧制御器2に入力
され、H∞制御法によって演算処理されて、その出力が
速度制御器3の出力に加算されて制御対象1のトルク指
令6が決められる。次に、外乱抑圧制御器2と制御器3
の設計方法とシミュレーション結果を示す。
2を設計するためのブロック線図である。H∞制御で設
計する場合、まず始めに設計要求に入れたい関数を求め
る。一般に知られているものが感度関数と相補感度関数
である。感度関数S(s)は、外乱からトルク指令までの
伝達関数で表すことができ、また相補感度関数Tm(s)
は、速度もしくは位置指令から制御対象出力までを表し
た伝達関数である。感度関数S(s)、相補感度関数Tm
(s)と準相補感度関数Ta(s)は、次の伝達関数で表され
る。 S(s)=|1/(I+G(s)K(s))|∞ (1) Tm(s)=|G(s)K(s)/(I+G(s)K(s))|∞ (2) Ta(s)=|K(s)/(I+G(s)K(s))|∞ (3) 図2に示す関数Ws(s)は、感度関数S(s)に対する周波
数重み7を表すもので、たとえば外乱の特徴に合わせて
選ぶ。Wa(s)は準相補感度関数Ta(s)に対する周波数重
み8で、たとえば制御対象の変動を考慮して設定する。
WsとWaさらに制御対象Gを状態空間表現で表せば、 Ws=[As,Bs,Cs,Ds] (4) Wa=[Aa,Ba,Ca,Da] (5) G=[Ag,Bg,Cg,Dg] (6) となる。
で、標準H∞制御では制御器が得られる条件を満足しな
いため、拡張H∞制御を使って次の関係を満たすように
制御器を求める。 |S(s)Ws(s),Ta(s)Wa(s)|∞<1/γ (7) ここで、γは解析解を得るためのパラメータである。
(7)式を状態空間で表すと次のようになる。
Wsの状態量、XaはWaの状態量、W1はWsの外乱
入力、W2はWaの外乱入力、uは制御対象の入力であ
る。Ag(制御対象のA行列)は、安定であるため制御
器2の伝達関数K(s)は、 u=K(s)y (11) K(s)=−F∞(sI−Ap)ー1L∞ (12) Ap=A+B2F∞+L∞C2 (13) B2=(Bg,0,0)T (14) C2=(Cg,0,Ca)T (15) F∞=−(0,Cs,0)T (16) L∞=−B1D21 +−YC2 TE21 ー1 (17)
D21 Tである。また、Yはリカッチ方程式から得られた
安定化解である。F∞のゲイン係数の内、第2項目のみ
が0でないことから、2項目の状態量すなわち外乱量の
みがフィードバックされることがわかり、このため外乱
抑圧特性を示すことになる。さらに、制御対象1と外乱
抑圧制御器2が作る閉ループ伝達関数F(s)を使って、
図1の制御器3の伝達関数H(s)を設計する。 F(s)=G(s)/(I+G(s)K(s)) (21) そして、次の特性方程式Q(s)の零点が左半平面に配置
されるように制御器3の伝達関数H(s)を選ぶ。
た結果を示す。図3の制御対象1は、モデル化した公称
モデル11とモデル化誤差12を含み、これに対して制
御器2(H∞制御器)と制御器3を設計した。なお、H
∞制御器2はモデル化誤差12があってもロバスト安定
とするフィルタと制御対象トルクに入る外乱を消すため
の積分器が入っている。また、位置出力4が位置指令5
に定常偏差なく追従するように、制御器3は積分器を2
個持っている。図4は制御対象のボード線図であり、図
5はシミュレーション結果である。図5から、モデル化
誤差がある場合は、従来技術によると目標値に追従する
のに0.5sかかるのに対して、本発明の装置による
と、0.3s程度で追従し、その効果が確認できる。
御対象のパラメータ変動に対してもロバスト安定であ
り、かつ速度もしくは位置制御系全体を安定にする制御
装置が実現できる。
めのブロック線図
応答
Claims (1)
- 【請求項1】 入力された目標指令と制御対象の出力が
一致するようにトルク指令を出力し制御対象を制御する
制御器を有するフィードバック制御系において、前記制
御対象の出力を入力としH∞制御法で得られた出力を前
記トルク指令に加える外乱抑圧制御器を有することを特
徴とするサーボ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9183962A JPH1124708A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | サーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9183962A JPH1124708A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | サーボ制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1124708A true JPH1124708A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16144875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9183962A Pending JPH1124708A (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | サーボ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1124708A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002171778A (ja) * | 2000-09-25 | 2002-06-14 | Aisin Seiki Co Ltd | 電動モータの振動抑制制御装置及び電動モータの振動抑制制御における設計手法 |
JP2002202802A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Seiko Instruments Inc | 外乱推定型制御システム、気体圧縮機制御システム及び外乱推定型制御システムの設計方法 |
JP2003225650A (ja) * | 2002-02-01 | 2003-08-12 | Toshiba Corp | 水処理プロセスハイブリッド水質計測装置及びこれを有する水処理システム |
DE102015114458A1 (de) | 2014-09-03 | 2016-03-03 | Okuma Corporation | Servosteuervorrichtung |
JP2017027570A (ja) * | 2015-07-15 | 2017-02-02 | 富士電機株式会社 | 制御システム、制御システムの設計方法、及びプログラム |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP9183962A patent/JPH1124708A/ja active Pending
Cited By (7)
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JP2016053825A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | オークマ株式会社 | サーボ制御装置 |
US9804584B2 (en) | 2014-09-03 | 2017-10-31 | Okuma Corporation | Servo control apparatus |
JP2017027570A (ja) * | 2015-07-15 | 2017-02-02 | 富士電機株式会社 | 制御システム、制御システムの設計方法、及びプログラム |
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