開放特許抄録集電気関係

整理番号:0130

アクチュエータ制御装置およびアクチュエータ制御方法

利用分野

産業用ロボット、工作機械、自動車、医療技術等、各種アクチュエータの加速度制御

発明者

大石　潔
桂　誠一郎
加藤　将

発明の目的

従来の加速度制御系は、高速なモーション制御ができる反面、特にモータの始動時と制動時に加速度次元での制限（飽和）を発生して振動または不安定な応答のため、目標軌跡を追従できないという問題がありましたので、本発明はこれを解消してロバスト加速度制御系のモーション制御システムに適したリミット（飽和）対策を実現することを目的とします。

概要

本発明のアクチュエータ制御装置は、アクチュエータへの外乱を推定する外乱オブザーバと、この外乱オブザーバで得た外乱推定値を外乱補償電流値に変換して当該アクチュエータをロバスト加速度制御する加速度制御部と、このアクチュエータを軌跡追従制御させるための軌跡追従制御部と、アクチュエータへの加速度参照値を予め設定した最大加速度値以下に制限する加速度リミッタとにより構成します。

特徴・効果

本発明によれば、ロバスト加速度制御に基づいたリミット（飽和）対策を行なうことで、従来技術以上の高精度な軌跡追従制御ができます。

例えば各種工作機械やロボットなどの制御技術に利用することにより、生産技術におけるモーションコントロールを一新できます。

具体的には、外乱オブザーバを用いたロバスト加速度制御に基づく軌跡追従制御系を用いることで、理論的に目標位置、速度、加速度が遅れなく追従できます。

また、ロバスト加速度制御系の飽和（加速度リミット）を、フィードフォワード加速度指令、フィードバック加速度指令、外乱補償加速度指令の３種類に分けて実行することにより加速度リミット（飽和）の状態から最適なモーション指令の調整による軌跡誤差のない軌跡追従制御ができます。

発明の詳細・図面等

【特許請求の範囲】

アクチュエータへの外乱を推定する外乱オブザーバを備え、この外乱オブザーバで得た外乱推定値を外乱補償電流値に変換し、前記アクチュエータへの加速度参照値を変換して得た電流参照値を前記外乱補償電流値でフィードバック補償して、当該アクチュエータをロバスト加速度制御する加速度制御部と、前記アクチュエータを軌跡追従制御させるための前記加速度参照値を算出する軌跡追従制御部と、前記アクチュエータへの加速度参照値を、予め設定した最大加速度値以下に制限する加速度リミッタと、を備えたことを特徴とするアクチュエータ制御装置。

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【詳細】

図は、本発明を応用した駆動システムの一例で、アクチュエータ制御装置としてのコンピュータ71には、ロバスト加速度制御に基づく軌跡追従制御系を実現するアルゴリズムや、加速度制限アルゴリズムが組み込み、その入出力ポートはPCIバス72を介して、入出力インターフェースのPCIバスブリッジ73に接続される。一方、アクチュエータは駆動源であるACモータ75の回転軸に継手76を介してボールスクリュー77と連結してテーブル78を可動します。

そして、コンピュータ71からPCIバスブリッジ73からインバータ79に出力される制御信号によりACモータ75の駆動力でボールスクリュー77を正逆方向に回転して、テーブル78が軸方向に沿って移動します。この駆動動作に於いて、アクチュエータに対する外乱を補償したロバストな加速度制御を行いつつ高速モーションの軌跡追従制御を行います。

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本発明を応用した駆動システムの例