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JPH08297512A - スライディングモード制御による位置決め制御方法 - Google Patents

スライディングモード制御による位置決め制御方法

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Publication number
JPH08297512A
JPH08297512A JP10125795A JP10125795A JPH08297512A JP H08297512 A JPH08297512 A JP H08297512A JP 10125795 A JP10125795 A JP 10125795A JP 10125795 A JP10125795 A JP 10125795A JP H08297512 A JPH08297512 A JP H08297512A
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JP
Japan
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model
speed
sliding mode
servo motor
deviation
Prior art date
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Application number
JP10125795A
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English (en)
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JP3582541B2 (ja
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Masao Oshima
正夫 尾島
Ryuichi Oguro
龍一 小黒
Nobuhiro Umeda
信弘 梅田
Sukeatsu Inazumi
祐敦 稲積
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御対象の負荷の状態値が変動してもモデル
制御器の規範出力に追従して正確で安定した制御が可能
なサーボモータの位置決め制御方法を提供する。 【構成】 点線で囲まれた100が規範モデルで、10
1〜106はその伝達要素、201〜206はモータ制
御系の伝達要素である。モデル位置 、モデル速度 、モ
ータ位置、モータ速度を入力し、スライディングモード
制御入力Tcompを出力するスライディングモード制御器
220を有し、規範モデル100から出力されるモデル
位置とモータ位置との偏差に位置ゲインKpを乗算した
速度指令に、規範モデル100から出力されるモデル速
度とモータ速度との偏差とを加算して速度ゲインKvを
乗算した乗算値に、スライディングモード制御入力Tco
mpが加算されて加速度指令Uとなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボット、NC等の駆
動用サーボモータの位置決め制御方法に関し、特に制御
対象の条件の変動に対して正確で安定した制御を行うた
めのサーボモータの位置決め制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、サーボモータによる駆動系の指令
追従性の向上を図るために、ロボット、NC等のサーボ
モータの位置決め制御方法として、平成4年電気学会産
業応用部門全国大会、No178、「規範システムモデ
ルを適用した電動機の2自由度位置制御方式」に開示さ
れるような規範モデルを適用した、目標値追従性と外乱
抑制特性とをそれぞれ独立に設計出来る2自由度制御系
の構成が採用されている。図3は規範モデルを適用した
サーボモータの2自由度位置制御方法の構成を示すブロ
ック図であり、図中、点線で囲まれた300が規範モデ
ルで、301〜306は伝達要素、311、312は加
え合わせ点である。符号のXref は位置指令発生器(不
図示)からの位置指令、KpM はモデル位置ゲイン、K
M はモデル速度ゲイン、JM はモデル慣性モーメン
ト、XM はモデル位置、
【0003】
【外1】
【0004】はモデル速度、
【0005】
【外2】
【0006】はモデル加速度を示す。この規範モデル3
00に外部から位置指令Xref が入力されると規範モデ
ル300では図示のように、モデル位置XM 、モデル速
【0007】
【外3】
【0008】が外部に出力されるとともに加え合わせ点
311、312にフィードバックされて、モデル加速度
指令UM が計算され出力される。(以下モデル制御器の
出力である各要素には単語の前に「モデル」 を付けて
表す) 図中、401〜406はモータ制御系の伝達要素、41
1〜413はモータ制御系の加え合わせ点である。符号
のKpは位置ゲイン、Kvは速度ゲイン、JLはモータ
と負荷の慣性モーメント、
【0009】
【外4】
【0010】はモータと負荷の慣性モーメントノミナル
値、Xはモータ位置、
【0011】
【外5】
【0012】はモータ速度、
【0013】
【外6】
【0014】はモータ加速度、UとUref は加速度指令
を示す。規範モデル300から出力されるモデル位置X
M とモータ位置Xとの偏差に位置ゲインKpを乗算して
速度指令とし、規範モデル300から出力されるモデル
速度
【0015】
【外7】
【0016】とモータ速度
【0017】
【外8】
【0018】との偏差と前記速度指令とを加算して速度
ゲインKvを乗算して加速度指令Uとする。この加速度
指令Uに規範モデル300からフィードフォワード出力
されるモデル加速度指令UM を加算して加速度指令Ure
f としてモータに出力する構成となっている。すなわ
ち、モータへの加速度指令Uref は以下の式で表すこと
ができる。
【0019】
【数1】
【0020】この時、規範モデルのパラメータが実機の
モータと一致していれば、モータ位置X、モータ速度
【0021】
【外9】
【0022】はモデル位置XM 、モデル速度
【0023】
【外10】
【0024】に一致するためにそれぞれの偏差は0とな
り、Uref =UM となってこの制御系は規範モデルから
フィードフォワード出力されるモデル加速度指令UM
より制御される。モータに加わるトルク外乱によりモデ
ルとモータの位置や速度がずれた場合には、位置ゲイン
Kpや速度ゲインKvによりフィードバック制御され、
モータ位置は規範モデルの出力であるモデル位置XM
追従するので指令追従性を向上させることができる。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の2自
由度制御系では、実システムのパラメータがノミナル値
より変動した場合(たとえば、負荷イナーシャの変動
等)、モータ位置Xは規範モデルの出力であるモデル位
置XM に対して追従誤差が発生するという問題がある。
一例として、図3の制御系においてモータと負荷の慣性
モーメントJL が2倍に変動した場合の位置ステップ応
答を図4に示す。図中点線が規範モデルの出力であるモ
デル位置XM で、実線がモータ位置Xである。このよう
に従来の2自由度制御系ではパラメータ変動に対してモ
ータ位置Xはモデル位置XM に追従できず、位置指令に
対してもオーバーシュート等が発生するという問題があ
る。
【0026】本発明の目的は、制御対象の負荷の状態値
が変動してもモデル制御器の規範出力に追従して正確で
安定した制御が可能なサーボモータの位置決め制御方法
を提供することにある。
【0027】
【課題を解決するための手段】本発明のスライディング
モード制御による位置決め制御方法では、サーボモータ
駆動系のモデルと、前記モデルの制御を行なうモデル制
御器とからなる規範モデルを適用して、2自由度制御系
により制御を行なう、サーボモータの位置決め制御方法
において、規範モデルからの出力であるモデル位置と、
サーボモータの実際位置との位置偏差と、規範モデルか
らの出力であるモデル速度と、サーボモータの実際速度
との速度偏差とを切換線としてスライディングモード制
御を行なう。
【0028】
【作用】規範モデルを適用した2自由度制御系の位置決
め制御方法においてスライディングモード制御を行なっ
たので、制御対象である負荷慣性モーメント等の負荷の
状態値がノミナル値より変動しても、状態がスライディ
ングモード切換線に収束するので、状態値の偏差は予め
設定した目標値を含む基準状態値線に拘束され、基準線
と交差する毎に偏差値が縮小する方向に係数が切換わ
り、制御対象のパラメータの変動の影響を受けることな
く時間の経過にしたがって漸近安定的に偏差値0に収束
し、目標としたモデルの状態量に制御対象の状態量を追
従させることが可能となる。
【0029】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の規範モデルを適用したサー
ボモータの2自由度位置制御方法の構成ブロック図であ
り、図中、点線で囲まれた100が規範モデルで、10
1〜106は伝達要素、111、112は加え合わせ点
である。符号のXref は位置指令発生器(不図示)から
の位置指令、KpM はモデル位置ゲイン、KvM はモデ
ル速度ゲイン、JMはモデル慣性モーメント、XM はモ
デル位置、
【0030】
【外11】
【0031】はモデル速度、
【0032】
【外12】
【0033】はモデル加速度を示す。図中、201〜2
06はモータ制御系の伝達要素、220はスライディン
グモード制御器、211〜214はモータ制御系の加え
合わせ点である。符号のKpは位置ゲイン、Kvは速度
ゲイン、JLはモータと負荷の慣性モーメント、
【0034】
【外13】
【0035】はモータと負荷の慣性モーメントノミナル
値、X はモータ位置、
【0036】
【外14】
【0037】はモータ速度、
【0038】
【外15】
【0039】はモータ加速度、Tcompはスライディング
モード制御入力(補償値)、UとUref は加速度指令を
示す。規範モデルを適用した2自由度制御系の基本構成
と動作は従来例の図2と同様なので説明を省略する。本
発明の実施例ではモデル位置XM 、モデル速度
【0040】
【外16】
【0041】、モータ位置X、モータ速度
【0042】
【外17】
【0043】を入力し、スライディングモード制御入力
Tcompを出力するスライディングモード制御器220を
有し、規範モデル100から出力されるモデル位置XM
とモータ位置Xとの偏差に位置ゲインKpを乗算した速
度指令に、規範モデル100から出力されるモデル速度
【0044】
【外18】
【0045】とモータ速度
【0046】
【外19】
【0047】との偏差とを加算して速度ゲインKvを乗
算した乗算値に、スライディングモード制御入力Tcomp
が加算されて加速度指令Uとなる。本実施例では、スラ
イディングモードの切換線を以下のように定義する。即
ち、規範モデルの出力であるモデル位置XM からモータ
位置Xを減算した位置偏差と、規範モデルの出力である
モデル速度
【0048】
【外20】
【0049】からモータ速度
【0050】
【外21】
【0051】を減算した速度偏差とを切換線とする。
【0052】
【数2】
【0053】ここで、Cは正の定数である。また、スラ
イディングモードの存在条件は
【0054】
【数3】
【0055】となり,大域的なスライディングモードの
存在条件は、
【0056】
【数4】
【0057】となる。また、(1)式より、
【0058】
【数5】
【0059】となる。サーボモータへの加速度指令Ure
f は、
【0060】
【数6】
【0061】ただし、Tcompはスライディングモード制
御入力である。システムのパラメータ変動により、サー
ボモータへの加速度指令Uref のa倍
【0062】
【数7】
【0063】がモータ加速度
【0064】
【外22】
【0065】とすると(4)、(5)式より、
【0066】
【数8】
【0067】(1)式より、
【0068】
【数9】
【0069】となるので(7)式を(6)式に代入し、
またC=Kpとして整理すると、
【0070】
【数10】
【0071】ここで、モデル加速度
【0072】
【外23】
【0073】とモデル加速度指令UM は等しいと仮定す
ると、(8)式は、
【0074】
【数11】
【0075】となる。よって、
【0076】
【外24】
【0077】は次式のようになる。
【0078】
【数12】
【0079】ここで、通常Kp<aKvと設計するた
め、(10)式第1項は負となる。故に(1)式が成立
するためには、 (ーKp2 (XM ーX)+(1ーa)UM ーaTcomp)S<0 (11) となるようにすればよい。よって、S<0の時、 1)(XM ーX)について (XM ーX)>0の時 ーKp2 (XM ーX)ーaTcomp1 >0 より Tcomp1 =ーKp2 (XM ーX)/aMIN (XM ーX)<0の時 ーKp2 (XM ーX)ーaTcomp1 >0 より Tcomp1 =0 2)UM について UM >0の時 (1ーa)UM ーaTcomp2 >0 Tcomp2 =(1ーaMAX )UM /aMAXM <0の時 (1ーa)UM ーaTcomp2 >0 Tcomp2 =(1ーaMIN )UM /aMIN ここで、aMIN 、aMAX はパラメータ変動の最小値と最
大値である。
【0080】なお、S>0の時は、上記(XM ーX)、
M の正負の場合を入れ替えた値とする。従ってスライ
ディングモード制御入力Tcompは、 Tcomp=Tcomp1 +Tcomp2 として入力すればよい。図2にモータと負荷の慣性モー
メントが2倍に変動した場合の本発明におけるステップ
応答のシュミレーション結果を示す。図中点線が規範モ
デルの出力であるモデル位置XM で、実線がモータ位置
Xである。このように、本発明ではモータの状態がスラ
イディング切換線に拘束されるので、システムのパラメ
ータが変動してもモータ位置Xは規範モデルの出力であ
るモデル位置XM に追従し、正確で安定した制御が可能
となる。
【0081】なお、サーボモータの速度制御は比例制御
として説明したが、比例、積分制御の場合においてもス
ライディングモード制御を行なうことは可能である。
【0082】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、サ
ーボモータの位置決め制御方法に、スライディングモー
ド制御を行なったので、規範モデルの出力であるモデル
位置X M からモータ位置Xを減算した位置偏差と、規範
モデルの出力であるモデル速度
【0083】
【外25】
【0084】からモータ速度
【0085】
【外26】
【0086】を減算した速度偏差とからなるスライディ
ングモード切換線にモータの状態が拘束され、システム
のパラメータ変動に対して正確で安定したロバストな制
御系とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の規範モデルを適用したサーボ
モータの2自由度位置制御方法の構成ブロック図であ
【図2】本発明の実施例のモータと負荷の慣性モーメン
トが2倍に変動した場合の位置ステップ応答グラフであ
る。
【図3】従来例の規範モデルを適用したサーボモータの
2自由度位置制御方法の構成ブロック図である。
【図4】従来例におけるモータと負荷の慣性モーメント
が2倍に変動した場合の位置ステップ応答グラフであ
る。
【符号の説明】
100、300 規範モデル 101〜106、201〜206、301〜306、4
01〜406 伝達要素 111、112、211〜214、311、312、4
11〜413 加え合わせ点 220 スライディングモード制御器 Xref 位置指令 KpM モデル位置ゲイン KvM モデル速度ゲイン JM モデル慣性モーメント XM モデル位置
【数13】 Kp 位置ゲイン Kv 速度ゲイン JL モータと負荷の慣性モーメント
【数14】 X モータ位置
【数15】 Tcomp スライディングモ−ド制御入力(補償値) U、Uref 加速度指令
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲積 祐敦 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石2番1号 株式会社安川電機内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サーボモータ駆動系のモデルと、前記モ
    デルの制御を行なうモデル制御器とからなる規範モデル
    を適用して、2自由度制御系により制御を行なう、サー
    ボモータの位置決め制御方法において、 前記規範モデルからの出力であるモデル位置と、前記サ
    ーボモータの実際位置との位置偏差と、 前記規範モデルからの出力であるモデル速度と、前記サ
    ーボモータの実際速度との速度偏差とを切換線としてス
    ライディングモード制御を行なうことを特徴とする位置
    決め制御方法。
JP10125795A 1995-04-25 1995-04-25 スライディングモード制御による位置決め制御方法 Expired - Fee Related JP3582541B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011136160A1 (ja) * 2010-04-26 2011-11-03 三菱電機株式会社 サーボ制御装置
CN102594251A (zh) * 2012-02-17 2012-07-18 南京电力设备质量性能检验中心 一种具有测量延时输出的伺服电机的滑模控制方法
EP3171235A1 (en) * 2015-11-19 2017-05-24 Omron Corporation Control device, control method, information processing program, and recording medium
JP2017102883A (ja) * 2015-11-19 2017-06-08 オムロン株式会社 制御装置、制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011136160A1 (ja) * 2010-04-26 2011-11-03 三菱電機株式会社 サーボ制御装置
JP5312688B2 (ja) * 2010-04-26 2013-10-09 三菱電機株式会社 サーボ制御装置
US9207654B2 (en) 2010-04-26 2015-12-08 Mitsubishi Electric Corporation Servo controller
CN102594251A (zh) * 2012-02-17 2012-07-18 南京电力设备质量性能检验中心 一种具有测量延时输出的伺服电机的滑模控制方法
EP3171235A1 (en) * 2015-11-19 2017-05-24 Omron Corporation Control device, control method, information processing program, and recording medium
JP2017102883A (ja) * 2015-11-19 2017-06-08 オムロン株式会社 制御装置、制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体
CN106877771A (zh) * 2015-11-19 2017-06-20 欧姆龙株式会社 控制装置以及控制方法
US9977418B2 (en) 2015-11-19 2018-05-22 Omron Corporation Control device, control method, information processing program, and recording medium
CN106877771B (zh) * 2015-11-19 2020-05-05 欧姆龙株式会社 控制装置以及控制方法

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