JPS6367605A - サ−ボ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は機構を制御するサーボ方法に関するものである
。

従来の技術 近年、サーボ方式は例えば正確、高速、精密な動作を要
求される機構などにおいて広く用いられている。以下、
図面を参照しながら、上述した従来のサーボ方式の一例
について説明する。第３図は従来のサーボ方式のブロッ
ク図を示したものである。第３図において１．１は制御
対象、２は検出装置で制御対象１の状態量４を検出する
。３は検出装置２に直列に接続された低域ろ波器で、ノ
イズ５が混入した検出信号６からノイズ５を取り除く作
用をする。低域ろ波器３の出力信号である制御信号９と
目標値ＩＯとを比較して、その誤差信号１１から制御器
１２を通して外乱８の混入した入力信号７が制御対象１
に入力される。この入力信号に従って制御対象１は応答
し、その結果状態量４は変化する。以降このような繰り
返しによって制御対象１が求める応答を行なうように従
来のサーボ方式は構成されていた。（例えばｒＤＣモー
タの制御回路設計ＪＣＱ出版社、第４．１章）発明が解
決しようとする問題点 しかしながら、上記のようなサーボ方式では次のような
問題が生ずる。すなわち、混入したノイズ５を除去する
ために接続された低域ろ波器３は、一般に第４図に示す
ようにしゃ断周波数ωＣ以上で低域ろ波器３への入力信
号、に対し出力信号の位相が遅れる。従って第３図はサ
ーボ系においてその安定性を確保するためには制御器１
２中の直流ゲインをある程度以上には大きくできなくな
る。

（例えば「自動制御」井守出版　大島康次部著）従って
直流ゲインが小さいと相対的に制御対象の応答が遅くな
るとか、目標値１０への追従精度が悪くなるあるいは外
乱抑圧特性が悪くなる、などの問題が生しる。また低域
ろ波器３による信号の位相遅れを低域あるいは回避する
ために、低域ろ波器３のしゃ断固波数ωＣを大きくした
り、低域ろ波器３そのものを使用しなければ、検出装置
２に混入したノイズ５によって第３図のサーボ系全体の
動作が不安定になるか、あるいは安定であっても目標値
１０への正確な追従は期待できなくなる。

従って従来のサーボ方式では低域ろ波器３は必要であり
、それゆえ前記した直流ゲインの増加限度に伴う制御性
能の限界が生ずるという問題点を有していた。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明のサーボ方法は、制
御対象の状態量を測定する検出装置と、前記検出装置に
直列に接続した低域ろ波器と、前記制御対象への入力信
号及び前記低域ろ波器の出力信号を入力として前記制御
対象及び前記低域ろ波器の動特性と同じ動特性を持ち、
かつ前記制御対象および前記低域ろ波器の状態推定器と
なるように構成した電子回路とを備え、前記電子回路の
推定状ＩＩを用いて前記制ｉｎ＋対象を制御するように
したものである。

作用 本発明は上記した方法によって、次のように前記問題点
を解決する。すなわち前記検出装置の検出信号に混入す
るノイズを前記低域ろ波器で除去し、その信号を前記状
態推定器の推定状態量の中の低域ろ波器の出力信号に相
当する推定信号と比較する。そしてその誤差を状態推定
器にフィードバックすることによって制御対象の状Ｂｉ
ｔと状態推定器の推定状態量が常に一敗するように構成
して、状態推定器から制御対象の状態量に相当する推定
状態量を取り出し、前記推定状態量を用いて制御すれば
前記した低域ろ波器の出力信号を用いて制御する場合に
較べて、推定状態量は位相遅れが前記低域ろ波器の出力
信号に較べて大幅に小さいために、結果的にサーボ系全
体の安定性を確保しながら前記した直流ゲインを大きく
できる。従って前記した従来の問題点を解決できる。

実施例 以下本発明の一実施例のサーボ方法について図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるサーボ系のブロック
図を示すものである。第１図においては、１は制御対象
、２は制御対象１の状態量４を検出する検出装置、３は
検出装置２に縦続に接続されノイズ５の混入した検出信
号６からノイズ５を除去する低域ろ波器、１３は制御対
象１への入力信号７と低域ろ波器３の出力信号を入力と
する状態推定器１３で９は状態量４に相当す為状態推定
器１３の推定状態信号で制御信号として用いる。工２は
目標値１０と制御信号９を比較して得られる誤差信号１
１から制御入力を生成し、制御対象ｌにはこの制御入力
と外乱８が入力信号７として入力される。

また第２図は状態推定器１３の詳細図であり、第２図に
おいて１４は制御対象１のモデルであり、入力信号７が
入力される。１５は低域ろ波器３のモデル、１６は低域
ろ波器のモデル１５の出力と低域ろ波器３の出力を比較
した後の信号を増幅するゲインで増幅された信号は制御
対象のモデル１４の低域ろ波器のモデル１５にフィード
バックされる。以下第１図、第２図を参照しながら本発
明の方式の有効性を示す。制御対象１は、検出装置２、
低域ろ波器３の動特性を、状態変数Ｘ、出力変数ｙを用
いてと表わす。ここでＡ、Ｂ、Ｃは定数要素をもつ行列
またはベクトルである。Ｘは制御対象１、検出装置２、
低域ろ波器３の内部状態変数でｙは低域ろ波器３の出力
信号、Ｕは制御対象１への入力信号７である。ここで制
御対象１４と低域ろ波器のモデル１５の内部推定状態変
数をＸ、低域ろ波器のモデル１５の出力推定変数をｙ、
ゲイン１６をｇとして状態推定器１３を次の動特性を持
つように構成する。

すなわち、 のように構成する。

ここで制御対象１、検出装置２、低域ろ波器３の状態変
数Ｘと状態推定器１３の推定状態変数Ｘの誤差をｅとす
ると、 ｅ＝ｘ−ｘ＝Ａｘ＋Ｂｕ−Ａｘ−Ｂｕ −ｇ（ｙ−ｙ） ＝　（Ａ−ｇｃ）　ｘ　−（Ａ−ｇｃ）　ｘ＝　（Ａ　
　ｇｃ）（ｘ−ｘ） ＝（Ａ−ｇｃ）ｅ となるので、Ａ−ｇｃの固有値の実部が全て負になるよ
うにｇを決めれば時間と共にｅ−ｏとなる。

すなわちｘ＝ｘとなるため、ノイズ５の影響で直接検出
不可能な制御対象ｌの出力である状態量４に相当する推
定状態を量を状態推定器１３から制御信号９として取り
出すことができる。この制御信号９は上記したように定
常的に状態量４に一敗しており、かつ検出部分での位相
遅れがないために制御器１２の中の直流ゲインを高くと
ってもサーボ系全体の安定性を確保でき、従って前記し
た直流ゲインの増加限度を存在に伴う問題点を解決する
ことができる。

なお、第１の実施例において制御対象１への人力信号７
及び、制御対象からの出力である状ＭＷ４は単一であっ
ても複数であっても上記と同様である。また本発明の効
果は制御器１２の構成とは独立であるので制御器１２の
構成によって本発明が限定されるものではない。

発明の効果 以上のように本発明のサーボ方法は制御対象の状態量を
測定する検出装置と前記検出装置に縦続に接続した低域
ろ波器と前記制御対象への入力信号及び前記低域ろ波器
の出力信号を入力とする前記制御対象及び前記低域ろ波
器の動特性と同じ動特性をもち、かつ前記制御対象及び
前記低域ろ波器の状態推定器となるように構成し状態推
定器の推定状態量を用いて前記制御対象を制御すること
により、前記低域ろ波器からの信号を用いて制御した場
合に較べて目標値に対する定常誤差を低域あるいは応答
特性を改善、外乱に対する抑圧特性を改善するなどの効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるサーボ系のブロック
図、第２図は第１図の状態推定器１３の詳細図、第３図
は従来のサーボ方式のブロック図、第４図は第３図にお
ける低域ろ波器３の周波数特性図である。 １・・・・・・制御対象、２・・・・・・検出装置、３
・・・・・・低域ろ波器、１３・・・・・・状態推定器
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御対象の状態量を測定する検出装置と、前記検出装置
   に直列に接続した低域ろ波器と、前記制御対象への入力
   信号および前記低域ろ波器の出力信号を入力として、前
   記制御対象および前記低域ろ波器の動特性と同じ動特性
   を持ち、かつ前記制御対象および前記低域ろ波器の状態
   推定器となるように構成した電子回路とを備え、前記電
   子回路から取りだした前記制御対象の推定状態量を用い
   て前記制御対象を制御することを特徴とするサーボ方法
   。