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Info
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- 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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Abstract
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
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。
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
vM 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、
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
度
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、
値、Xはモータ位置、
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
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。
モータと一致していれば、モータ位置X、モータ速度
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 に
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 に
追従するので指令追従性を向上させることができる。
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。
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。
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。
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。
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、
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、
値、X はモータ位置、
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
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
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
イディングモードの存在条件は
存在条件は、
f は、
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
またC=Kpとして整理すると、
ると、(8)式は、
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 /aMAX UM <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。
UM 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。
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。
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
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。
モータの2自由度位置制御方法の構成ブロック図であ
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。
2自由度位置制御方法の構成ブロック図である。
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。
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
Claims (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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10125795A JP3582541B2 (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10125795A JP3582541B2 (ja) | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08297512A true JPH08297512A (ja) | 1996-11-12 |
JP3582541B2 JP3582541B2 (ja) | 2004-10-27 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10125795A Expired - Fee Related JP3582541B2 (ja) | 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 |
Country Status (1)
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Cited By (4)
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 |
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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 |
-
1995
- 1995-04-25 JP JP10125795A patent/JP3582541B2/ja not_active Expired - Fee Related
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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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