(57)【要約】【課題】ノッチフィルタの挿入位置を制御系の制御帯域に応じて自動的に決定し制御器の制御帯域に関わらずノッチフィルタを適用できる、高速・高精度な位置決め制御装置を提供する。【解決手段】電動機の検出速度若しくは電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段１２、または検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段１１と、不要周波数成分を除去するノッチフィルタを有する位置決め制御装置において、メカニズムの振動周波数を演算する振動周波数演算手段と、振動周波数によってノッチ中心周波数が設定されるノッチフィルタ１４、２０、３０と、位置制御手段１１、速度制御手段１２のあらかじめ予測された制御帯域に応じてノッチフィルタの挿入する位置を決定するノッチフィルタ切替手段１５、２１、３１とを備える。【選択図】図１
2006197726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、不要周波数成分を除去するノッチフィルタを有する位置決め制御装置において、
前記速度検出手段および前記位置検出手段のフィードバック情報からメカニズムの振動周波数を演算する振動周波数演算手段と、
前記振動周波数によってノッチ中心周波数が設定されるノッチフィルタと、
前記位置制御手段、前記速度制御手段のあらかじめ予測された制御帯域に応じて前記ノッチフィルタの挿入する位置を決定するノッチフィルタ切替手段とを備えることを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項２】
電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、不要周波数成分を除去するノッチフィルタを有する位置決め制御装置において、
前記速度検出手段および前記位置検出手段のフィードバック情報からメカニズムの振動周波数を演算する振動周波数演算手段と、
前記振動周波数によってノッチ中心周波数が設定されるノッチフィルタと、
前記位置制御手段、前記速度制御手段の少なくとも一方に入力される動作指令と前記フィードバック情報から制御装置の制御帯域を演算する制御帯域演算手段と、
前記振動周波数および前記制御帯域に応じて前記ノッチフィルタの挿入する位置を決定するノッチフィルタ切替手段とを備えることを特徴とする位置決め制御装置。
【請求項３】
前記ノッチフィルタは、前記位置制御手段の前段、前記速度制御手段の後段および前記位置制御手段と前記速度制御手段の間にそれぞれ設けられ、
前記ノッチフィルタ切替手段は、前記ノッチ中心周波数が、前記速度制御手段の周波数帯域のＮ倍以上であれば、速度制御手段の後段に設けられた前記ノッチフィルタを機能させ、前記ノッチ中心周波数が、前記速度制御手段の周波数帯域のＮ倍以下であり、前記位置制御手段の周波数帯域のＮ倍以上あれば、前記位置制御手段と前記速度制御手段の間に設けられた前記ノッチフィルタを機能させ、前記ノッチ中心周波数が、前記位置制御手段の周波数帯域のＮ倍以下であれば、前記位置制御手段の前段に設けられた前記ノッチフィルタを機能させることを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め制御装置。
【請求項４】
前記ノッチフィルタ切替手段は、各制御手段の有する周波数帯域の４ないし６倍の周波数によって、機能させる前記ノッチフィルタを切替えることを特徴とする請求項３に記載の位置決め制御装置。
【請求項５】
前記振動周波数演算手段で演算された前記振動周波数の１ないし１．３倍の周波数によって、前記ノッチ中心周波数が設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の位置決め制御装置。
【請求項６】
電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、ノッチ中心周波数付近の周波数帯域の成分を除去するノッチフィルタと、を備える制御装置の位置決め制御方法において、
前記速度検出手段および前記位置検出手段のフィードバック情報からメカニズムの振動周波数を算出して、
前記位置制御手段、前記速度制御手段のあらかじめ予測された制御帯域に応じて前記ノッチフィルタの挿入する位置を選択することを特徴とする位置決め制御方法。
【請求項７】
電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、ノッチ中心周波数付近の周波数帯域の成分を除去するノッチフィルタと、を備える制御装置の位置決め制御方法において、  
前記位置制御手段、前記速度制御手段の少なくとも一方に入力される動作指令とフィードバック情報から制御装置の制御帯域を算出して、
前記速度検出手段および前記位置検出手段の少なくとも一方のフィードバック情報からメカニズムの振動周波数を算出して、
前記振動周波数および前記制御帯域に応じて前記ノッチフィルタの挿入する位置を選択することを特徴とする位置決め制御方法。
【請求項８】
位置制御手段と、速度制御手段と、ノッチ中心周波数付近の周波数帯域の成分を除去するノッチフィルタが、前記位置制御手段の前段、前記速度制御手段の後段および前記位置制御手段と前記速度制御手段の間にそれぞれ設けられた制御装置において、制御対象を制御する位置決め制御方法であって、
前記ノッチ中心周波数が、前記速度制御手段の周波数帯域のＮ倍以上であれば、速度制御手段の後段に設けられた前記ノッチフィルタを機能させ、前記ノッチ中心周波数が、前記速度制御手段の周波数帯域のＮ倍以下であり、前記位置制御手段の周波数帯域のＮ倍以上あれば、前記位置制御手段と前記速度制御手段の間に設けられた前記ノッチフィルタを機能させ、前記ノッチ中心周波数が、前記位置制御手段の周波数帯域のＮ倍以下であれば、前記位置制御手段の前段に設けられた前記ノッチフィルタを機能させることを特徴とする請求項６または７に記載の位置決め制御方法。
【請求項９】
前記位置制御手段、前記速度制御手段の有する周波数帯域の４ないし６倍の周波数によって、機能させるノッチフィルタを切替えることを特徴とする請求項８に記載の位置決め制御方法。
【請求項１０】
前記振動周波数の１ないし１．３倍の周波数によって、前記ノッチ中心周波数が算出されることを特徴とする請求項６または７に記載の位置決め制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械、搬送装置などのサーボモータを用いているメカトロシステム機器、特に、制御系の振動を抑制した高速・高精度な動作性能が要求される位置決め制御装置および位置決め制御方法において、ノッチフィルタ挿入位置を自動的に決定する位置決め制御装置および位置決め制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボモータをアクチュエータとしているメカトロシステムにおいて、メカトロシステムに発生する振動を自動的に検出して振動を抑制する技術としては、振動が発生しなくなるまで速度制御器の制御ゲインを低くする技術がある（特許文献１）。
また、メカトロシステムにノッチフィルタを挿入して振動周波数成分を除去する技術も提案されている。ノッチフィルタは、特定の周波数を除去するフィルタということで直感的に理解しやすいなどの取り扱いの容易さに加えて、振動抑制に高い効果が得られることから多くの汎用サーボアンプの機能として組み込まれている。このノッチフィルタをより適用しやすくするための技術としては、メカトロシステムに試験信号を与えたときのフィードバック信号から、ノッチフィルタのノッチ中心周波数とノッチフィルタの尖鋭度をあらわすパラメータQを算出し、ノッチフィルタの各係数を自動的に決定するものがある（特許文献２）。
【０００３】
すなわち「ノッチフィルタとしてモデル化された離散伝達関数で構成されるデジタルノッチフィルタを用い、また測定用指令信号を発生する関数発生器を用いる。その上で本発明の方法では切離しステップと、周波数分析ステップと、中心周波数決定ステップと、係数決定ステップと係数代入ステップとを自動的に実施する。切離しステップでは、自動調整を行う前にデジタルノッチフィルタをサーボ系から切離す。周波数分析ステップでは、デジタルノッチフィルタをサーボ系から切離した状態で関数発生器からサーボ系に測定用指令信号を供給してサーボ系を試験動作させ、このときにサーボ系の動作信号（速度検出信号，一巡したトルク指令信号等）を周波数分析する。中心周波数決定ステップでは、周波数分析ステップの分析結果からノッチフィルタの組み込み対象となる動作信号中の速度ループ応答周波数帯域外の不要周波数成分を検出して該不要周波数成分をデジタルノッチフィルタの中心周波数として決定する。係数決定ステップでは、中心周波数決定ステップで決定した中心周波数と尖鋭度との関係に基づいてデジタルノッチフィルタの離散伝達関数の各係数を求める。係数代入ステップでは、求めた係数をデジタルノッチフィルタに自動的に代入する。係数を代入したデジタルノッチフィルタをサーボ系に接続する接続ステップは、自動でも手動でもよい（特許文献２）。」
【０００４】
また、メカトロシステムにおいて運転中のフィードバック信号からノッチフィルタのノッチ中心周波数を自動的に修正し、ノッチフィルタ挿入の有効・無効を判断する技術がある（特許文献３）。
すなわち「電動機の制御装置は、電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、を有する電動機の制御装置であって、速度制御系内または位置制御系内のいずれかに配置されノッチ中心周波数変更可能な第１のノッチフィルタと、所定のカットオフ周波数で次数が２次以上のハイパスフィルタ、または所定の周波数帯域成分を通し次数が２次以上のバンドパスフィルタと、ノッチ中心周波数変更可能な第２のノッチフィルタと、前記検出速度、前記検出速度と前記速度指令値との偏差、前記検出位置、および前記検出位置と前記位置指令値との偏差のうちいずれか１つを前記ハイパスフィルタまたは前記バンドパスフィルタと前記第２のノッチフィルタに通した後の出力値の振幅が減少するよう前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数を逐次修正し、前記第２のノッチフィルタのノッチ中心周波数に応じた周波数を前記第１のノッチフィルタのノッチ中心周波数とするノッチ中心周波数修正手段と、を具備する（特許文献３）。」
【特許文献１】特開平2-261083号公報
【特許文献２】特開平6-078575号公報（第１図）
【特許文献３】特開2003-52188号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のメカトロシステムの構成ブロックを図６に示す。図において、１０は上位制御装置から出力された動作指令、１１は位置制御器、１２は度制御器、１３はローパスフィルタ、１４はノッチフィルタ、１５はノッチフィルタ切替スイッチ、１６はアクチュエータおよびメカニズム、１７は速度応答、１８は位置応答、２３は位置偏差を求めるための減算器、２４は速度偏差を求めるための減算器である。図６に示すように、位置・速度制御器によって制御器が構成されているメカトロシムテムにおいて多くのメカトロシステムの制御器には、前述制御器に加えてトルク（推力）フィルタ（ローパスフィルタ）が挿入されていることが多い。振動抑制のためにノッチフィルタを適用する場合、従来では、ノッチフィルタ１４は、速度制御器１２のあと（トルクまたは、推力指令の前段）に挿入されている（別例としては、特許文献２、特許文献３を参照）。
しかし、ノッチフィルタに設定したノッチ中心周波数が、制御器の制御帯域と重なる場合、ノッチフィルタ自身がメカトロシステムを不安定にさせる場合があり、ノッチフィルタのノッチ中心周波数が制御系の制御帯域よりも高い周波数領域に設定できる時、または、制御系の制御ゲインを低くして制御器の制御帯域を低くした時、などの場合でしかノッチフィルタを適用できないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、振動を抑制するノッチフィルタの挿入位置を制御系の制御帯域に応じて自動的に決定させ、制御器の制御帯域に関わらずノッチフィルタを適用できる、高速・高精度な位置決め制御装置および制御方法を提供することを目的とする。また、速度制御器の制御帯域よりも高い周波数領域でしか適用ができなかったノッチフィルタを制御器の適切な位置に挿入し、広い周波数領域においてメカトロシステムの振動抑制の効果を実現し、高速・高精度な位置決め制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題を解決するため、請求項１に記載の位置決め制御装置は、電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、不要周波数成分を除去するノッチフィルタを有する位置決め制御装置において、前記速度検出手段および前記位置検出手段のフィードバック情報からメカニズムの振動周波数を演算する振動周波数演算手段と、前記振動周波数によってノッチ中心周波数が設定されるノッチフィルタと、前記位置制御手段、前記速度制御手段のあらかじめ予測された制御帯域に応じて前記ノッチフィルタの挿入する位置を決定するノッチフィルタ切替手段とを備えるものである。
【０００８】
また、請求項２に記載の位置決め制御装置は、電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、不要周波数成分を除去するノッチフィルタを有する位置決め制御装置において、前記速度検出手段および前記位置検出手段のフィードバック情報からメカニズムの振動周波数を演算する振動周波数演算手段と、前記振動周波数によってノッチ中心周波数が設定されるノッチフィルタと、前記位置制御手段、前記速度制御手段の少なくとも一方に入力される動作指令と前記フィードバック情報から制御装置の制御帯域を演算する制御帯域演算手段と、前記振動周波数および前記制御帯域に応じて前記ノッチフィルタの挿入する位置を決定するノッチフィルタ切替手段とを備えるものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の位置決め制御装置は、請求項１または２において、前記ノッチフィルタは、前記位置制御手段の前段、前記速度制御手段の後段および前記位置制御手段と前記速度制御手段の間にそれぞれ設けられ、前記ノッチフィルタ切替手段は、前記ノッチ中心周波数が、前記速度制御手段の周波数帯域のＮ倍以上であれば、速度制御手段の後段に設けられた前記ノッチフィルタを機能させ、前記ノッチ中心周波数が、前記速度制御手段の周波数帯域のＮ倍以下であり、前記位置制御手段の周波数帯域のＮ倍以上あれば、前記位置制御手段と前記速度制御手段の間に設けられた前記ノッチフィルタを機能させ、前記ノッチ中心周波数が、前記位置制御手段の周波数帯域のＮ倍以下であれば、前記位置制御手段の前段に設けられた前記ノッチフィルタを機能させるものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の位置決め制御装置は、請求項３において、前記ノッチフィルタ切替手段は、各制御手段の有する周波数帯域の４ないし６倍の周波数によって、機能させる前記ノッチフィルタを切替えるものである。
【００１１】
また、請求項５に記載の位置決め制御装置は、請求項１または２において、前記振動周波数演算手段で演算された前記振動周波数の１ないし１．３倍の周波数によって、前記ノッチ中心周波数が設定されるものである。
【００１２】
また、請求項６に記載の位置決め制御方法は、電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、ノッチ中心周波数付近の周波数帯域の成分を除去するノッチフィルタと、を備える制御装置の位置決め制御方法において、前記速度検出手段および前記位置検出手段のフィードバック情報からメカニズムの振動周波数を算出して、前記位置制御手段、前記速度制御手段のあらかじめ予測された制御帯域に応じて前記ノッチフィルタの挿入する位置を選択するものである。
【００１３】
また、請求項７に記載の位置決め制御方法は、電動機の検出速度若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出速度を出力する速度検出手段、または電動機の検出位置若しくは前記電動機によって駆動される負荷の検出位置を出力する位置検出手段と、前記検出速度を速度指令値に追従させる速度制御手段、または前記検出位置を位置指令値に追従させる位置制御手段と、ノッチ中心周波数付近の周波数帯域の成分を除去するノッチフィルタと、を備える制御装置の位置決め制御方法において、前記位置制御手段、前記速度制御手段の少なくとも一方に入力される動作指令とフィードバック情報から制御装置の制御帯域を算出して、前記速度検出手段および前記位置検出手段の少なくとも一方のフィードバック情報からメカニズムの振動周波数を算出して、前記振動周波数および前記制御帯域に応じて前記ノッチフィルタの挿入する位置を選択するものである。
【００１４】
また、請求項８に記載の位置決め制御方法は、請求項６または７において、位置制御手段と、速度制御手段と、ノッチ中心周波数付近の周波数帯域の成分を除去するノッチフィルタが、前記位置制御手段の前段、前記速度制御手段の後段および前記位置制御手段と前記速度制御手段の間にそれぞれ設けられた制御装置において、制御対象を制御する位置決め制御方法であって、前記ノッチ中心周波数が、前記速度制御手段の周波数帯域のＮ倍以上であれば、速度制御手段の後段に設けられた前記ノッチフィルタを機能させ、前記ノッチ中心周波数が、前記速度制御手段の周波数帯域のＮ倍以下であり、前記位置制御手段の周波数帯域のＮ倍以上あれば、前記位置制御手段と前記速度制御手段の間に設けられた前記ノッチフィルタを機能させ、前記ノッチ中心周波数が、前記位置制御手段の周波数帯域のＮ倍以下であれば、前記位置制御手段の前段に設けられた前記ノッチフィルタを機能させるものである。
【００１５】
また、請求項９に記載の位置決め制御方法は、請求項８において、前記位置制御手段、前記速度制御手段の有する周波数帯域の４ないし６倍の周波数によって、機能させるノッチフィルタを切替えるものである。
【００１６】
また、請求項１０に記載の位置決め制御方法は、請求項６または７において、前記振動周波数の１ないし１．３倍の周波数によって、前記ノッチ中心周波数が算出されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、位置制御器、速度制御器によって構成された各制御器の制御帯域が制御ゲインや制御系の応答特性試験などにより既知であるとき、フィードバック信号に含まれた周波数特性から、ノッチ中心周波数を設定したノッチフィルタにおいて、位置制御器、および、速度制御器の制御帯域とノッチフィルタのノッチ中心周波数を比較して、適当な位置に設けられたノッチフィルタが機能するようになっているので、振動を抑制するノッチフィルタの挿入位置を制御系の制御帯域に応じて自動的に決定させ、制御器の制御帯域に関わらずノッチフィルタを適用できるようにして、高速・高精度な位置決め制御が可能となる。
また、制御系を不安定にするため従来は速度制御器の制御帯域よりも高い周波数領域でしか適用ができなかったノッチフィルタを制御器の適切な位置に挿入することができ、広い周波数領域においてメカトロシステムの振動抑制の効果を実現することができ、高速・高精度な位置決め制御装置を提供することができる。なお、速度制御器の周波数帯域は、位置制御器の周波数帯域よりもＮ倍（通常、Ｎは４ないし６が適当である）程度高くなっているので、ノッチフィルタの挿入位置が自動的に決められる。
また、抑制したい周波数成分の１ないし１．３倍程度にノッチ中心周波数を設定しているので、振動抑制の効果を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１におけるメカトロシステムの構成を示すブロック図である。図１において、１０は上位制御装置から出力された動作指令、１１は位置制御器、１２は度制御器、１３はローパスフィルタ、１４、２０、３０はノッチフィルタ、２１、３１、１５はノッチフィルタ切替スイッチ、１６はアクチュエータおよびメカニズム、１７は速度応答、１８は位置応答、２３は位置偏差を求めるための減算器、２４は速度偏差を求めるための減算器  ５０ａは振動周波数演算器である。なお、アクチュエータおよびメカニズム１６としては負荷駆動用の制御用電動機（いわゆるサーボモータ）と各種駆動機構（減速機、ボールねじ、駆動ベルト等）を含むものである。また電動機には、電動機または負荷の速度を出力する速度検出器、または電動機または負荷の位置を出力するエンコーダ等の位置検出器が備えられている。
ノッチフィルタの有効・無効を選択する切り替えスイッチ２１、３１、１５が、位置指令１０の後、位置制御器１１の後、速度制御器１２の後にそれぞれ設けられている。各切り替えスイッチをａ側にするとノッチフィルタを無効となり、ｂ側にするとノッチフィルタを有効にできる。アクチュエータおよびメカニズム１６から出力される位置応答１８と速度応答１７の各信号は、それぞれ位置偏差を求める減算器２３、速度偏差を求める減算器２４へフィードバックされる。
【００２０】
次に、メカトロシステムのフィードバック速度応答からシステムの振動周波数を算出する機能を有する振動周波数演算器５０ａの結果を基にノッチ中心周波数が設定されたノッチフィルタの切り替えスイッチは、図２のフローチャートに示す判定アルゴリズムに従って有効・無効を判定し、切り替えられる。
図２において、ＳＴ１は、ノッチフィルタのノッチ中心周波数が位置制御器の応答数周波数帯域である制御帯域のＮ倍（Ｎは自然数）以上あるか否かを判別するステップである。ＳＴ２は、ノッチフィルタのノッチ中心周波数が速度制御器の制御帯域のＮ倍以上あるか否かを判別するステップである。ＳＴ３は、動作指令後のノッチフィルタを無効、位置制御器後のノッチフィルタを無効、速度制御器後のノッチフィルタを有効とするステップである。ＳＴ４は、動作指令後のノッチフィルタを有効、位置制御器後のノッチフィルタを無効、速度制御器後のノッチフィルタを無効とするステップである。ＳＴ５は、動作指令後のノッチフィルタを無効、位置制御器後のノッチフィルタを有効、速度制御器後のノッチフィルタを無効とするステップである。ここでＮは４〜６に設定することが望ましい。
【００２１】
振動周波数演算器５０ａの構成については、特許文献３で開示されているようなノッチ中心周波数の算出方法や図３に示すような構成のものが考えられる。
図３では、アクチュエータからの速度応答を、応答の直流成分（DC成分）を取り除くためのハイパスフィルタ４０に通した時系列データを、リングバッファのようなデータバッファ４１に記憶させ、FFT演算に必要なデータ数が蓄えられたときにFFT演算部４２によりFFT演算を行う。FFT演算の結果をもとに周波数成分ピーク判定部４３により振幅のピークを示す周波数を検出する。この周波数を振動周波数として、ノッチフィルタのノッチ中心周波数を振動周波数の1〜1.3倍程度に設定する。振動周波数よりもノッチ中心周波数を若干高めに設定する理由としては、ノッチ中心周波数でノッチフィルタの位相特性が90度遅れ位相から90度位相進みとして作用するが、この位相の切り替わりと振動周波数と重ねることでメカトロシステムの安定性に悪影響を与えることがあるとされていることと、ここで使われているような汎用サーボアンプのノッチフィルタは、デジタルフィルタであり、制御サンプリング周期ごとに離散化されたデータの演算処理によっては、算出されたノッチフィルタのノッチ中心周波数が低い周波数へ移動してしまう場合があるからである。
【００２２】
以上のように振動周波数をメカトロシステムの動作中に算出するほかに、ノッチフィルタを無効としたメカトロシステムの周波数特性をFFTアナライザにより計測し、その結果を基にシステムの振動周波数を事前に検出することで、ノッチ中心周波数を設定しておくという方法もある。
また、位置制御器と速度制御器の制御帯域は、FFTアナライザなどにより位置指令と位置応答の伝達関数、速度指令と速度応答の伝達関数を事前に計測しておくことにより検出する。
【００２３】
本発明が特許文献１や特許文献３と異なる部分は、ノッチフィルタを挿入する箇所を速度制御器のあとだけに固定せず、動作指令のあと、位置制御器のあとにも挿入可能な制御系を構成する点とノッチ中心周波数と位置制御器、速度制御器の制御帯域とを比較によって自動的に適切な箇所にノッチフィルタの挿入する機能を備えた部分である。
【実施例２】
【００２４】
図４は、実施例１におけるメカトロシステムの構成を示すブロック図である。図４は図１に制御器の制御帯域の演算器を付加したものである。ここで、ノッチフィルタの有効・無効の選択スイッチの切り替えアルゴリズム、ノッチフィルタのノッチ中心周波数の算出に関しては、実施例１と同様であり、制御器の制御帯域を事前に計測するのではく、運転中に算出する機能がある点が異なっている。
【００２５】
振動周波数・制御器制御帯域演算器５０ｂの構成については、例として図５に示すような構成のものがあげられる。図において振動周波数・制御器制御帯域演算器５０ｂは伝達関数演算部４４と制御帯域判定部から構成される。図５では、位置、または、速度の動作指令と応答データを取り込み位置応答/位置指令と速度応答/速度指令の伝達関数を算出し、伝達関数から各制御器の周波数帯域を判定する。制御帯域の判定には伝達関数で振幅が-3dbまでの範囲を制御帯域とすることが一般的である。
【００２６】
本発明が特許文献１や特許文献３と異なる部分は、ノッチフィルタを挿入する箇所を速度制御器のあとだけに固定せず、動作指令のあと、位置制御器のあとにも挿入可能な制御系を構成する点とノッチ中心周波数と位置制御器、速度制御器の制御帯域に比較によって自動的に適切な箇所にノッチフィルタの挿入する機能を備えた部分である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、制御系の振動を抑制した高速・高精度の位置決め制御ができるので、                  産業用ロボット、数値制御装置、液晶製造装置、半導体露光装置用の位置決めステッパにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１におけるメカトロシステムの構成を示すブロック図
【図２】各ノッチフィルタ有効・無効判定アルゴリズムフローチャート
【図３】振動周波数演算器の構成を示すブロック図
【図４】実施例２におけるメカトロシステムの構成を示すブロック図
【図５】制御帯域演算器の構成を示すブロック図
【図６】従来のメカトロシステムの構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００２９】
１０  動作指令
１１  位置制御器
１２  速度制御器
１３  ローパスフィルタ
１４  ノッチフィルタ
１５  ノッチフィルタ切替スイッチ
１６  アクチュエータおよびメカニズム
１７  速度応答
１８  位置応答
２０  ノッチフィルタ
２１  ノッチフィルタ切替スイッチ
２２  位置動作指令
２３、２４  減算器
３０  ノッチフィルタ
３１  ノッチフィルタ切替スイッチ
３２  速度動作指令
４０  ハイパスフィルタ
４１  応答データバッファ
４２  ＦＦＴ演算部
４３  周波数成分ピーク判定部
４４  伝達関数演算部
４５  制御帯域判定部
５０ａ  振動周波数演算器
５０ｂ  振動周波数・制御器制御帯域演算器
【図１】
2006197726.tif 000003
【図２】
2006197726.tif 000004
【図３】
2006197726.tif 000005
【図４】
2006197726.tif 000006
【図５】
2006197726.tif 000007
【図６】
2006197726.tif 000008