(57)【要約】【課題】位置指令や速度指令が急激に変化しても大きな躍度が発生することなく位置や速度を高応答に制御可能なアクチュエータの制御装置を得ることを目的とする。【解決手段】アクチュエータ１の位置検出値θと位置指令θ＊との位置偏差Δθが零になるように位置偏差Δθを増幅して速度指令ω＊を出力する位置偏差増幅手段４、および速度指令ω＊に一致するようにアクチュエータ１の速度を制御するアクチュエータ速度制御手段５を備え、この位置偏差増幅手段４は、位置偏差Δθの絶対値が所定の位置偏差境界値以下の第１の範囲では位置偏差Δθに比例させて速度指令ω＊を出力し、位置偏差Δθの絶対値が所定の位置偏差境界値以上の第２の範囲では第１の範囲での出力と連続するとともに位置偏差Δθの（１／２）乗に比例させて速度指令ω＊を出力する。【選択図】図５
2011015509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの位置を検出する位置検出手段、前記位置指令と前記位置検出手段から得た位置検出値とに基づいて位置偏差を出力する位置偏差演算手段、前記位置偏差が零になるように前記位置偏差を増幅して速度指令を出力する位置偏差増幅手段、および前記速度指令に一致するように前記アクチュエータの速度を制御するアクチュエータ速度制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
前記位置偏差増幅手段は、前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて前記速度指令を出力するようにしたことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項２】
位置指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの位置を検出する位置検出手段、前記位置指令と前記位置検出手段から得た位置検出値とに基づいて位置偏差を出力する位置偏差演算手段、前記位置偏差が零になるように前記位置偏差を増幅して速度指令を出力する位置偏差増幅手段、および前記速度指令に一致するように前記アクチュエータの速度を制御するアクチュエータ速度制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
前記位置偏差増幅手段は、前記位置偏差の絶対値が所定の位置偏差境界値以下の第１の範囲では前記位置偏差に比例させて前記速度指令を出力し、前記位置偏差の絶対値が所定の位置偏差境界値以上の第２の範囲では前記第１の範囲での出力と連続するとともに前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて前記速度指令を出力するようにしたことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項３】
前記位置偏差増幅手段の前記第１の範囲における比例増幅動作の比例ゲインをｋｐｃとし、前記アクチュエータが出力可能なトルクの上限値であるτｍａｘと前記アクチュエータの回転部分の慣性モーメントであるＪとで表される速度飽和係数をｋｐｓａｔ＝√（２×τｍａｘ／Ｊ）としたとき、
前記位置偏差境界値＝（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２としたことを特徴とする請求項２記載のアクチュエータの制御装置。
【請求項４】
前記位置偏差増幅手段は、前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて演算した前記速度指令が、前記アクチュエータおよび前記アクチュエータ速度制御手段で定まる所定の制限値を越える範囲では、前記速度指令を前記所定の制限値に保持するようにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアクチュエータの制御装置。
【請求項５】
速度指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの速度を検出する速度検出手段、前記速度指令と前記速度検出手段から得た速度検出値とに基づいて速度偏差を出力する速度偏差演算手段、前記速度偏差が零になるように前記速度偏差を増幅してトルク指令を出力する速度偏差増幅手段、および前記トルク指令に一致するように前記アクチュエータのトルクを制御するアクチュエータトルク制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
前記速度偏差増幅手段は、前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて前記トルク指令を出力するようにしたことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項６】
速度指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの速度を検出する速度検出手段、前記速度指令と前記速度検出手段から得た速度検出値とに基づいて速度偏差を出力する速度偏差演算手段、前記速度偏差が零になるように前記速度偏差を増幅してトルク指令を出力する速度偏差増幅手段、および前記トルク指令に一致するように前記アクチュエータのトルクを制御するアクチュエータトルク制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
前記速度偏差増幅手段は、前記速度偏差の絶対値が所定の速度偏差境界値以下の第１の範囲では前記速度偏差に比例させて前記トルク指令を出力し、前記速度偏差の絶対値が所定の速度偏差境界値以上の第２の範囲では前記第１の範囲での出力と連続するとともに前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて前記トルク指令を出力するようにしたことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項７】
前記速度偏差増幅手段の前記第１の範囲における比例増幅動作の比例ゲインをｋｓｃとし、前記アクチュエータに印加できる電圧の上限値であるｖｍａｘと前記アクチュエータの回転部分の慣性モーメントであるＪと前記アクチュエータのインダクタンスＬと比例係数Ｋｔとで表されるトルク飽和係数をｋｓｓａｔ＝√（２×Ｋｔ×Ｊ×ｖｍａｘ／Ｌ）としたとき、
前記速度偏差境界値＝（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２としたことを特徴とする請求項６記載のアクチュエータの制御装置。
【請求項８】
前記速度偏差増幅手段は、前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて演算した前記トルク指令が、前記アクチュエータが出力可能なトルクの上限値である所定の制限値を越える範囲では、前記トルク指令を前記所定の制限値に保持するようにしたことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載のアクチュエータの制御装置。
【請求項９】
前記速度偏差増幅手段は、その入力段で、前記速度偏差演算手段からの前記速度偏差を積分した値を前記速度偏差に加算して修正速度偏差を演算し、当該修正速度偏差に基づき前記トルク指令を出力するようにしたことを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載のアクチュエータの制御装置。
【請求項１０】
位置指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの位置を検出する位置検出手段、前記位置検出手段から得た位置検出値に基づいて前記アクチュエータの速度を演算する速度演算手段、前記位置指令と前記位置検出値とに基づいて位置偏差を出力する位置偏差演算手段、前記位置偏差が零になるように前記位置偏差を増幅して速度指令を出力する位置偏差増幅手段、前記位置偏差増幅手段から得た前記速度指令と前記速度演算手段から得た速度演算値とに基づいて速度偏差を出力する速度偏差演算手段、前記速度偏差が零になるように前記速度偏差を増幅してトルク指令を出力する速度偏差増幅手段、および前記トルク指令に一致するように前記アクチュエータのトルクを制御するアクチュエータトルク制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
前記位置偏差増幅手段は、前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて前記速度指令を出力するようにし、
前記速度偏差増幅手段は、前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて前記トルク指令を出力するようにしたことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項１１】
位置指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの位置を検出する位置検出手段、前記位置検出手段から得た位置検出値に基づいて前記アクチュエータの速度を演算する速度演算手段、前記位置指令と前記位置検出値とに基づいて位置偏差を出力する位置偏差演算手段、前記位置偏差が零になるように前記位置偏差を増幅して速度指令を出力する位置偏差増幅手段、前記位置偏差増幅手段から得た前記速度指令と前記速度演算手段から得た速度演算値とに基づいて速度偏差を出力する速度偏差演算手段、前記速度偏差が零になるように前記速度偏差を増幅してトルク指令を出力する速度偏差増幅手段、および前記トルク指令に一致するように前記アクチュエータのトルクを制御するアクチュエータトルク制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
前記位置偏差増幅手段は、前記位置偏差の絶対値が所定の位置偏差境界値以下の第１の範囲では前記位置偏差に比例させて前記速度指令を出力し、前記位置偏差の絶対値が所定の位置偏差境界値以上の第２の範囲では前記第１の範囲での出力と連続するとともに前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて前記速度指令を出力するようにし、
前記速度偏差増幅手段は、前記速度偏差の絶対値が所定の速度偏差境界値以下の第３の範囲では前記速度偏差に比例させて前記トルク指令を出力し、前記速度偏差の絶対値が所定の速度偏差境界値以上の第４の範囲では前記第３の範囲での出力と連続するとともに前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて前記トルク指令を出力するようにしたことを特徴とするアクチュエータの制御装置。
【請求項１２】
前記位置偏差増幅手段の前記第１の範囲における比例増幅動作の比例ゲインをｋｐｃとし、前記アクチュエータが出力可能なトルクの上限値であるτｍａｘと前記アクチュエータの回転部分の慣性モーメントであるＪとで表される速度飽和係数をｋｐｓａｔ＝√（２×τｍａｘ／Ｊ）としたとき、
前記位置偏差境界値＝（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２とし、
前記速度偏差増幅手段の前記第３の範囲における比例増幅動作の比例ゲインをｋｓｃとし、前記アクチュエータに印加できる電圧の上限値であるｖｍａｘと前記アクチュエータの回転部分の慣性モーメントＪと前記アクチュエータのインダクタンスＬと比例係数Ｋｔとで表されるトルク飽和係数をｋｓｓａｔ＝√（２×Ｋｔ×Ｊ×ｖｍａｘ／Ｌ）としたとき、
前記速度偏差境界値＝（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２としたことを特徴とする請求項１１記載のアクチュエータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は直流回転機、交流回転機、リニアモータといったアクチュエータの位置または速度を、位置指令または速度指令に一致するように駆動するアクチュエータの制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
位置指令または速度指令に一致するように電動機に代表されるアクチュエータを制御する場合、位置指令や速度指令が急変すると、目標値を超えて整定してしまうオーバーシュート現象や、目標値近傍で周期的振動が持続するワインドアップ現象が発生してしまうので、制御応答を高くすることができなかった。
この問題を解決するために、例えば、特許文献１では、電動機の位置偏差を第１基準値およびこの基準値よりも小さい第２基準値と比較して、それぞれ位置偏差が第１基準値以上であるときに電動機の許容最大速度を指示する速度指令を、位置偏差が第２基準値以上でかつ第１基準値よりも小さいときに速度零を指示する速度指令を、位置偏差が第２基準値よりも小さいときに位置偏差に対応する速度を指示する速度指令を発生し、電動機の速度が速度指令に対応する速度となるように該電動機を駆動するようにしている。
【０００３】
ここで、第１基準値は、電動機の実速度、電動機のトルク係数、電動機の慣性モーメント、負荷となる慣性モーメント、最大トルクを出力するための電動機のトルク分電流、電動機に対するクーロン摩擦負荷に基づいて設定する。これにより、制御応答を高く保ちつつ、位置指令や速度指令が急変しても、オーバーシュート現象や、ワインドアップ現象の発生を抑制することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１６０１５２号公報（１頁  要約参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、特許文献１に示されるような従来のアクチュエータの制御装置においては、位置偏差が「第１基準以上の範囲」から「第２基準値以上でかつ第１基準値よりも小さい範囲」に変化すると、速度指令は電動機の許容最大速度から速度零に変化する。この場合、速度指令はステップ的に変化することになり、ステップ時の速度指令の微分（加速度）および速度指令の２階微分（加加速度、即ち躍度）は無限大になってしまう。このような従来のアクチュエータの制御装置では、オーバーシュートを抑えつつ制御応答を高くしようとすると、大きな躍度（加速度の急激な変化）が発生するため、アクチュエータを利用する機械装置に対して損傷を与えたり、該機械装置に触れたり乗車したりする生物に不快感を与えたりする問題があった。
【０００６】
この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、位置指令や速度指令が急激に変化しても大きな躍度が発生することなく位置や速度を高応答に制御可能なアクチュエータの制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係るアクチュエータの制御装置は、
位置指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの位置を検出する位置検出手段、前記位置指令と前記位置検出手段から得た位置検出値とに基づいて位置偏差を出力する位置偏差演算手段、前記位置偏差が零になるように前記位置偏差を増幅して速度指令を出力する位置偏差増幅手段、および前記速度指令に一致するように前記アクチュエータの速度を制御するアクチュエータ速度制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
その１の発明では、前記位置偏差増幅手段が、前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて前記速度指令を出力するようにしたものである。
また、その２の発明は、前記位置偏差増幅手段が、前記位置偏差の絶対値が所定の位置偏差境界値以下の第１の範囲では前記位置偏差に比例させて前記速度指令を出力し、前記位置偏差の絶対値が所定の位置偏差境界値以上の第２の範囲では前記第１の範囲での出力と連続するとともに前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて前記速度指令を出力するようにしたものである。
【０００８】
第２の発明に係るアクチュエータの制御装置は、
速度指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの速度を検出する速度検出手段、前記速度指令と前記速度検出手段から得た速度検出値とに基づいて速度偏差を出力する速度偏差演算手段、前記速度偏差が零になるように前記速度偏差を増幅してトルク指令を出力する速度偏差増幅手段、および前記トルク指令に一致するように前記アクチュエータのトルクを制御するアクチュエータトルク制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
その１の発明は、前記速度偏差増幅手段が、前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて前記トルク指令を出力するようにしたものである。
また、その２の発明は、前記速度偏差増幅手段が、前記速度偏差の絶対値が所定の速度偏差境界値以下の第１の範囲では前記速度偏差に比例させて前記トルク指令を出力し、前記速度偏差の絶対値が所定の速度偏差境界値以上の第２の範囲では前記第１の範囲での出力と連続するとともに前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて前記トルク指令を出力するようにしたものである。
【０００９】
第３の発明に係るアクチュエータの制御装置は、
位置指令に基づいてアクチュエータを制御するものであって、
前記アクチュエータの位置を検出する位置検出手段、前記位置検出手段から得た位置検出値とに基づいて前記アクチュエータの速度を演算する速度演算手段、前記位置指令と前記位置検出値とに基づいて位置偏差を出力する位置偏差演算手段、前記位置偏差が零になるように前記位置偏差を増幅して速度指令を出力する位置偏差増幅手段、前記位置偏差増幅手段から得た前記速度指令と前記速度演算手段から得た速度演算値とに基づいて速度偏差を出力する速度偏差演算手段、前記速度偏差が零になるように前記速度偏差を増幅してトルク指令を出力する速度偏差増幅手段、および前記トルク指令に一致するように前記アクチュエータのトルクを制御するアクチュエータトルク制御手段を備えたアクチュエータの制御装置において、
その１の発明は、前記位置偏差増幅手段が、前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて前記速度指令を出力するようにし、
前記速度偏差増幅手段が、前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて前記トルク指令を出力するようにしたものである。
また、その２の発明は、前記位置偏差増幅手段が、前記位置偏差の絶対値が所定の位置偏差境界値以下の第１の範囲では前記位置偏差に比例させて前記速度指令を出力し、前記位置偏差の絶対値が所定の位置偏差境界値以上の第２の範囲では前記第１の範囲での出力と連続するとともに前記位置偏差の（１／２）乗に比例させて前記速度指令を出力するようにし、
前記速度偏差増幅手段が、前記速度偏差の絶対値が所定の速度偏差境界値以下の第３の範囲では前記速度偏差に比例させて前記トルク指令を出力し、前記速度偏差の絶対値が所定の速度偏差境界値以上の第４の範囲では前記第３の範囲での出力と連続するとともに前記速度偏差の（１／２）乗に比例させて前記トルク指令を出力するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
第１および第３の発明によれば、位置指令が急激に変化しても、加加速度、即ち躍度が急変することなく、アクチュエータの位置を高応答に制御することができる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
また、第２の発明によれば、速度指令が急激に変化しても、加加速度、即ち躍度が急変することなく、アクチュエータの速度を高応答に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１におけるアクチュエータの制御装置の全体構成図である。
【図２】図１の位置偏差増幅手段４の内部構成を示した図である。
【図３】最大減速度で停止する時の時刻と速度の関係を示す図である。
【図４】最大減速度で停止する時の時刻と位置の関係を示す図である。
【図５】図２の位置偏差増幅演算器１０の動作を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２におけるアクチュエータの制御装置の全体構成図である。
【図７】図６の速度偏差増幅手段２１の内部構成を示した図である。
【図８】最大減速躍度で停止する時の時刻と加速度の関係を示す図である。
【図９】最大減速躍度で減速完了する時の時刻と速度の関係を示す図である。
【図１０】図７の速度偏差増幅演算器３０の動作を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における速度偏差増幅手段２１ａの内部構成を示した図である。
【図１２】この発明の実施の形態４におけるアクチュエータの制御装置の全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるアクチュエータの制御装置の全体構成を示す図であり、位置指令θ＊に基づいてアクチュエータの位置を制御する。
アクチュエータ１は、ここでは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相巻線を有する交流回転機である。位置検出手段２は、アクチュエータ１の回転位置θを検出して出力する。本実施の形態１では、交流回転機について扱っているが、直流回転機、リニアモータなど、回転運動や直線運動するアクチュエータであっても良い。特に、リニアモータといった直線運動するアクチュエータの場合、回転位置は位置、回転速度は速度に相当するので、本実施の形態１（実施の形態２以降も同様）では回転位置と位置、回転速度と速度は同義とする。
【００１３】
位置偏差演算手段３は、位置指令θ＊と位置検出手段２から得た位置θとに基づいて位置偏差Δθを出力する。
位置偏差増幅手段４は、位置偏差Δθが零になるように位置偏差演算手段３から得た位置偏差Δθを増幅して速度指令ω＊を出力する。
アクチュエータ速度制御手段５は、位置偏差増幅手段４から得た速度指令ω＊に一致するようにアクチュエータ１の速度を制御する。
【００１４】
図２は、位置偏差増幅手段４の内部構成を示したものであり、位置偏差増幅演算器１０は、制限速度設定器１１から得た制限速度設定値ωｍａｘと、位置制御比例ゲイン設定器１２から得た位置制御比例ゲインｋｐｃと速度飽和係数設定器１３から得た速度飽和係数ｋｐｓａｔとに基づいて、位置偏差Δθを増幅し速度指令ω＊を出力する。ここで、制限速度設定値ωｍａｘ、位置制御比例ゲインｋｐｃ、速度飽和係数ｋｐｓａｔは、制限速度設定器１１、位置制御比例ゲイン設定器１２、速度飽和係数設定器１３に、予め設計者若しくはユーザーなどによってそれぞれ設定されている。
【００１５】
次に、位置偏差増幅演算器１０の動作原理について説明する。アクチュエータ１の位置θ［ｒａｄ］とアクチュエータ１の速度ω［ｒａｄ／ｓ］とアクチュエータ１のトルクτ［Ｎｍ］と時刻ｔ［秒］との間には、以下の（１）式の関係が成り立つ。
【００１６】
θ＝∫ωｄｔ＝（１／Ｊ）×∫（∫τｄｔ）ｄｔ        ・・・（１）
【００１７】
ここで、Ｊは、アクチュエータ１の回転部とアクチュエータ１の回転部に接続された負荷を合わせた総慣性モーメント［ｋｇｍ２］である。本願請求項の慣性モーメントＪも同義である。
【００１８】
ところで、アクチュエータ１の巻線に供給できる最大電流やアクチュエータ速度制御手段５が出力できる最大電流、若しくはアクチュエータ１の機械的強度によって、アクチュエータ１が出力できるトルクτの絶対値には上限値が存在する。この上限値をτｍａｘ［Ｎｍ］と定義する。
【００１９】
以下では動作パターンの例として、アクチュエータ１が速度ω［ｒａｄ／ｓ］で回転している状態から、時刻Ｔ［秒］後に停止させる場合、即ち、時刻Ｔ［秒］後に速度零にする場合について考える。なお、ここではω＞０が成り立っているものとする。
先ず、アクチュエータ１が取りうる最大加速度ａｍａｘ［ｒａｄ／ｓ２］は以下の（２）式で表される。
【００２０】
ａｍａｘ＝τｍａｘ／Ｊ  ［ｒａｄ／ｓ２］                ・・・（２）
【００２１】
従って、速度ω［ｒａｄ／ｓ］で回転しているアクチュエータ１を、最大減速度−ａｍａｘ以下で、時刻Ｔ［秒］後に停止させるためには、速度ω［ｒａｄ／ｓ］は以下の（３）式で表される値以下であることが必要条件となる。
【００２２】
ω＝（τｍａｘ／Ｊ）×Ｔ［ｒａｄ／ｓ］                ・・・（３）
【００２３】
ここで、アクチュエータ１の速度が（τｍａｘ／Ｊ）×Ｔ［ｒａｄ／ｓ］で回転している状態から最大減速度で停止するまでのＴ秒間で移動したアクチュエータ１の位置Δθを（１）式に基づいて求めると以下の（４）式を得る。
【００２４】
Δθ＝（１／Ｊ）×∫（∫τｍａｘｄｔ）ｄｔ
＝（τｍａｘ／（２×Ｊ））×Ｔ２  ［ｒａｄ］        ・・・（４）
【００２５】
以上の関係を整理すると次の２つの関係を得る。
１）速度ω［ｒａｄ／ｓ］で回転しているアクチュエータ１がオーバーシュートせずにＴ秒以内に停止するためには、現在の速度は、（τｍａｘ／Ｊ）×Ｔ［ｒａｄ／ｓ］以下が必要条件である。
図３に、最大減速度で停止する時の時刻と速度の関係を示す。
２）速度ω［ｒａｄ／ｓ］で回転しているアクチュエータ１がオーバーシュートせずにＴ秒以内に停止するためには、現在位置から位置指令された位置までの距離、即ち、指令位置と現在位置との偏差は、（τｍａｘ／（２×Ｊ））×Ｔ２［ｒａｄ］以下が必要条件である。
図４に、最大減速度で停止する時の時刻と位置の関係を示す。
【００２６】
この２つの関係は、次のようにも換言できる。
即ち、現在の位置から指令位置までの距離（τｍａｘ／（２×Ｊ））×Ｔ２［ｒａｄ］にオーバーシュートせずに停止するためには、現在の速度は（τｍａｘ／Ｊ）×Ｔ［ｒａｄ／ｓ］以下が必要条件である。
【００２７】
さらに、この関係からＴ［秒］を媒介変数と見なして消去すると、次のことが成り立つ。
即ち、オーバーシュートせず現在の位置から指令位置までの距離Δθ［ｒａｄ］に停止するためには、現在の速度ωは以下の（５）式で表される値以下であることが必要条件となる。
【００２８】
ω＝√（２×τｍａｘ／Ｊ）×√（Δθ）［ｒａｄ／ｓ］    ・・・（５）
【００２９】
以上を踏まえ、位置偏差増幅演算器１０の動作を図５により説明する。図５において、横軸は位置偏差演算手段３から得た位置偏差Δθであり、縦軸は位置偏差増幅演算器１０が出力する速度指令ω＊である。
ここで、図５の横軸Δθに対する縦軸ω＊の傾きは、位置偏差増幅演算器１０による増幅動作の比例ゲインに相当することになる。ところで、増幅回路を設計する場合、例えば発生する無駄時間などの制約を勘案した上で安定に実装できるためには、その比例ゲインは一定の値以下の範囲で設定されるのが一般的である。この図５の例では、その比例ゲインの最大値に相当する傾きを破線（イ）で示している。
【００３０】
このように、一般的な比例制御を用いる場合、位置偏差Δθが後述する一定の範囲内では、位置偏差Δθに位置制御比例ゲインｋｐｃを乗算して速度指令ω＊を算出する。これは以下の（６）式、および図５の破線（イ）の特性に相当する。
【００３１】
ω＊＝ｋｐｃ×Δθ［ｒａｄ／ｓ］                        ・・・（６）
【００３２】
この位置制御比例ゲインｋｐｃの値は、大きいほど位置制御応答が高くなるが、その大きさの上限値は、制御系の無駄時間などによって制限される。なお、位置偏差増幅演算器１０を位置制御応答の周波数帯域に対して極めて小さな無駄時間で実現する場合は、比例ゲインの上限は気にしなくて良い。即ち、破線（イ）の特性は採用せず、この範囲についても後述の実線（ロ）の特性を採用するようにしてもよい。
【００３３】
一方、オーバーシュートせず現在の位置から指令位置までの距離Δθ［ｒａｄ］に停止するためには、速度指令は、（５）式の通り、√（２×τｍａｘ／Ｊ）×√（Δθ）［ｒａｄ／ｓ］以下であることが必要である。
ここで、速度飽和係数ｋｐｓａｔをｋｐｓａｔ＝√（２×τｍａｘ／Ｊ）で与え、Δθの符号も勘案すれば、この条件は符号関数ｓｉｇｎを含む以下の（７）式で表され、図５の実線（ロ）の特性に相当する。
【００３４】
ω＊＝ｓｉｇｎ（Δθ）×ｋｐｓａｔ×√（｜Δθ｜）［ｒａｄ／ｓ］・・・（７）
【００３５】
なお、アクチュエータ１の巻線に供給できる最大電圧やアクチュエータ速度制御手段５が出力できる最大電圧、若しくはアクチュエータ１の機械的強度によって、アクチュエータ１が出力できる速度ωには上限値が存在する。この上限値をωｍａｘ［ｒａｄ／ｓ］と定義すると、この上限値ωｍａｘはΔθに関わりなく一定値であり、この条件は以下の（８）式および図５の一点鎖線（ハ）の特性に相当する。
【００３６】
ω＊＝ωｍａｘ［ｒａｄ／ｓ］                            ・・・（８）
【００３７】
同様に、アクチュエータ１が出力できる速度ωには下限値が存在する。ここでは、速度の下限値を上限値の異符号−ωｍａｘ［ｒａｄ／ｓ］と定義する。この下限値−ωｍａｘはΔθに関わりなく一定値であり、この条件は以下の（９）式および図５の二点鎖線（ニ）の特性に相当する。
【００３８】
ω＊＝−ωｍａｘ［ｒａｄ／ｓ］                          ・・・（９）
【００３９】
以上を勘案して、速度指令ω＊は、位置偏差Δθの値に応じて、図５（Ａ）〜（Ｅ）の区間に場合分けして出力する。即ち、位置偏差増幅演算器１０は、位置偏差Δθが、（７）式と（８）式とから求まるΔθ＝（ωｍａｘ／ｋｐｓａｔ）２よりも大きい図５（Ａ）の区間では（８）式に基づいて速度指令ω＊を出力する。また、位置偏差Δθが（ωｍａｘ／ｋｐｓａｔ）２以下で、且つ（６）式と（７）式とから求まる、位置偏差境界値であるΔθ＝（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２よりも大きい図５（Ｂ）の区間では（７）式に基づいて速度指令ω＊を出力する。
また、位置偏差Δθが（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２以下で、且つ−（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２よりも大きい図５（Ｃ）の区間では（６）式に基づいて速度指令ω＊を出力する。
【００４０】
なお、位置偏差増幅演算器１０を位置制御応答の周波数帯域に対して極めて小さな無駄時間で実現する場合は、（６）式の位置制御比例ゲインｋｐｃを極めて大きな値にしても良い。このように位置制御比例ゲインｋｐｃを非常に大きな値にした場合、ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ≒０となるので、図５（Ｃ）における位置偏差Δθが（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２以下で、且つ−（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２よりも大きい区間は、実際上原点近傍だけのごく狭い範囲となり、図５（Ｃ）の区間が存在しない場合とほぼ同等となる。
【００４１】
また、位置偏差Δθが−（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２以下で、且つ−（ωｍａｘ／ｋｐｓａｔ）２よりも大きい図５（Ｄ）の区間では（７）式に基づいて速度指令ω＊を出力する。また、位置偏差Δθが−（ωｍａｘ／ｋｐｓａｔ）２以下となる図５（Ｅ）の区間では（９）式に基づいて速度指令ω＊を出力する。
【００４２】
なお、図５の（Ｃ）の区間が、本願請求項２の第１の範囲、（Ｂ）（Ｄ）の区間が同第２の範囲に相当する。
また、ωｍａｘが実使用範囲に対して十分大きい場合は、図５（Ａ）および（Ｅ）の区間でも（７）式に基づいて速度指令ω＊を出力しても良い。このようにしておけば、実使用範囲でない図５（Ａ）および（Ｅ）の区間の処理を省略することが可能であり、位置偏差増幅演算器１０の演算を簡素にしその軽量化を可能とする効果がある。
【００４３】
ここで、図５の横軸と縦軸の関係を見て分かるように、本実施の形態１では位置偏差Δθが変化しても速度指令ω＊が不連続に変化することはない。従来のアクチュエータの制御装置では、位置偏差Δθが連続的に変化しても、速度指令ω＊が速度の上限値ωｍａｘから０にステップ的に変化することがあったが、本実施の形態１では位置偏差Δθが連続的に変化する場合、速度指令ω＊がステップ的に変化することがないので、アクチュエータの速度や加速度、また加加速度、即ち躍度が急変することを抑制しつつ高い応答でアクチュエータの位置制御が可能となる。
【００４４】
即ち、本実施の形態１に示したアクチュエータの制御装置では、位置偏差増幅手段４が、位置偏差の絶対値｜Δθ｜が所定値（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２以下の場合は、位置偏差Δθに比例するように増幅して速度指令ω＊を出力し、位置偏差の絶対値｜Δθ｜が所定値（ｋｐｓａｔ／ｋｐｃ）２以上の場合は位置偏差Δθの１／２乗に比例するように増幅して速度指令ω＊を出力するようにしたので、位置制御比例ゲインを、安定に実装できる一般的な範囲内で設定できるとともに、位置指令θ＊が急激に変化しても、オーバーシュートや大きな躍度の発生を防ぐことが可能であり、アクチュエータを利用する機械装置に対して損傷を与えたり、該機械装置に触れたり乗車したりする生物に不快感を与えたりする問題を解決しつつ高い応答でアクチュエータの位置制御ができるという効果がある。
【００４５】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、位置指令θ＊に基づいてアクチュエータ１の位置を制御するアクチュエータの制御装置について説明したが、この実施の形態２では、速度指令ω＊に基づいてアクチュエータの速度を制御するアクチュエータの制御装置においても、その速度指令ω＊が急激に変化しても、躍度（加加速度）が急変することなく、アクチュエータ１の速度がオーバーシュートしないように速度制御することができるアクチュエータの制御装置について説明する。
【００４６】
図６は、この発明の実施の形態２におけるアクチュエータの制御装置の全体構成を示す図であり、速度指令ω＊に基づいてアクチュエータの速度を制御する。なお、図１と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
速度偏差演算手段２０は、速度指令ω＊と速度検出手段２３から得た速度ωとに基づいて速度偏差Δωを出力する。
速度偏差増幅手段２１は、速度偏差Δωが零になるように速度偏差演算手段２０から得た速度偏差Δωを増幅してトルク指令τ＊を出力する。
アクチュエータトルク制御手段２２は、速度偏差増幅手段２１から得たトルク指令τ＊に一致するようにアクチュエータ１のトルクを制御する。
【００４７】
図７は、速度偏差増幅手段２１の内部構成を示したものであり、速度偏差増幅演算器３０は、制限トルク設定器３１から得た制限トルク設定値τｍａｘと、速度制御比例ゲイン設定器３２から得た速度制御比例ゲインｋｓｃとトルク飽和係数設定器３３から得たトルク飽和係数ｋｓｓａｔとに基づいて、速度偏差Δωを増幅しトルク指令τ＊を出力する。ここで、制限トルク設定値τｍａｘ、速度制御比例ゲインｋｓｃ、トルク飽和係数ｋｓｓａｔは、制限トルク設定器３１、速度制御比例ゲイン設定器３２、トルク飽和係数設定器３３に、予め設計者若しくはユーザーなどによってそれぞれ設定されている。
【００４８】
次に、速度偏差増幅演算器３０の動作原理について説明する。アクチュエータ１の速度ω［ｒａｄ／ｓ］とアクチュエータ１のトルクτ［Ｎｍ］とアクチュエータ１の電流ｉ［Ａ］と時刻ｔ［秒］との間には、以下の（１０）式の関係が成り立つ。
【００４９】
ω＝（１／Ｊ）×∫τｄｔ＝（Ｋｔ／Ｊ）×∫ｉｄｔ        ・・・（１０）
【００５０】
ここで、Ｋｔは、アクチュエータ１のトルクτと電流ｉとの間で成立する比例係数であり、τ＝Ｋｔ×ｉである。
また、アクチュエータ１の電流ｉとアクチュエータ１の電圧ｖとの間には、概ね以下の（１１）式の関係が成り立つ。
【００５１】
ｖ＝Ｒ×ｉ＋Ｌ×ｄｉ／ｄｔ＋ω×φ                      ・・・（１１）
【００５２】
ここで、Ｒは、アクチュエータ１の抵抗値、Ｌは、アクチュエータ１のインダクタンス値、φは、アクチュエータ１の磁束である。以下では、アクチュエータ１を高応答に制御する場合について扱うので、電流変化率が非常に大きいと見なし、Ｌ×ｄｉ／ｄｔ≫Ｒ×ｉ、且つ、Ｌ×ｄｉ／ｄｔ≫ω×φが成り立つと仮定する。即ち、（１１）式を以下の（１２）式に近似して扱う。
【００５３】
ｉ＝（１／Ｌ）×∫ｖｄｔ                                ・・・（１２）
【００５４】
ところで、アクチュエータ１の巻線に供給できる最大電圧やアクチュエータトルク制御手段２２が出力できる最大電圧、若しくはアクチュエータ１の絶縁強度によって、アクチュエータ１に印加できる電圧ｖの絶対値には上限値が存在する。この上限値をｖｍａｘ［Ｖ］と定義する。そして、（１２）式を（１０）式に代入すると以下の（１３）式を得る。
【００５５】
ω＝（Ｋｔ／（Ｌ×Ｊ））×∫（∫ｖｄｔ）ｄｔ            ・・・（１３）
【００５６】
以下では動作パターンの例として、アクチュエータ１が加速度ａ［ｒａｄ／ｓ２］で回転している状態から、時刻Ｔ［秒］後に加速終了する場合、即ち、時刻Ｔ［秒］後に加速度を零にする場合について考える。なお、ここではａ＞０が成り立っているものとする。
先ず、アクチュエータ１が取りうる最大躍度ｊｍａｘ［ｒａｄ／ｓ３］は以下の（１４）式で表される。
【００５７】
ｊｍａｘ＝Ｋｔ×ｖｍａｘ／（Ｌ×Ｊ）  ［ｒａｄ／ｓ３］    ・・・（１４）
【００５８】
従って、加速度ａ［ｒａｄ／ｓ２］で回転しているアクチュエータ１を、最大減速躍度−ｊｍａｘ以下で、時刻Ｔ［秒］後に加速完了させるためには、加速度ａ［ｒａｄ／ｓ２］は以下の（１５）式で表される値以下であることが必要条件となる。
【００５９】
ａ＝Ｋｔ×（ｖｍａｘ／（Ｌ×Ｊ））×Ｔ［ｒａｄ／ｓ２］    ・・・（１５）
【００６０】
ここで、アクチュエータ１の加速度が（Ｋｔ×ｖｍａｘ／（Ｌ×Ｊ））×Ｔ［ｒａｄ／ｓ２］で動作している状態から最大減速躍度で停止するまでのＴ秒間で変化したアクチュエータの速度Δωを（１３）式に基づいて求めると以下の（１６）式を得る。
【００６１】
Δω＝（Ｋｔ／（Ｌ×Ｊ））×∫（∫ｖｍａｘｄｔ）ｄｔ
＝（Ｋｔ／（２×Ｌ×Ｊ））×ｖｍａｘ×Ｔ２  ［ｒａｄ／ｓ］・・・（１６）
【００６２】
以上の関係を整理すると次の２つの関係を得る。
１）加速度ａ［ｒａｄ／ｓ２］で動作しているアクチュエータ１がオーバーシュートせずにＴ秒以内に加速終了するためには、現在の加速度は、（Ｋｔ×ｖｍａｘ／（Ｌ×Ｊ））×Ｔ［ｒａｄ／ｓ２］以下が必要条件である。
図８に、最大減速躍度で停止する時の時刻と加速度の関係を示す。
２）加速度ａ［ｒａｄ／ｓ２］で回転しているアクチュエータ１がオーバーシュートせずにＴ秒以内に加速完了するためには、現在速度から指令された速度までの速度偏差は、（Ｋｔ／（２×Ｌ×Ｊ））×ｖｍａｘ×Ｔ２［ｒａｄ／ｓ］以下が必要条件である。
図９に、最大減速躍度で減速完了する時の時刻と速度の関係を示す。
【００６３】
この２つの関係は、次のようにも換言できる。
即ち、現在の速度から指令速度までの速度偏差（Ｋｔ／（２×Ｌ×Ｊ））×ｖｍａｘ×Ｔ２［ｒａｄ／ｓ］にオーバーシュートせずに速度偏差を零にするためには、現在の加速度は（Ｋｔ×ｖｍａｘ／（Ｌ×Ｊ））×Ｔ［ｒａｄ／ｓ２］以下が必要条件である。
【００６４】
さらに、この関係からＴ［秒］とａ［ｒａｄ／ｓ２］を媒介変数と見なして消去すると、次のことが成り立つ。
即ち、オーバーシュートせず現在の速度から指令速度までの速度偏差Δω［ｒａｄ／ｓ］を零にするためには、現在のトルクτは次の（１７）式で表される値以下であることが必要条件となる。
【００６５】
τ＝√（２×Ｋｔ×Ｊ×ｖｍａｘ／Ｌ）×√（Δω）［Ｎｍ］    ・・・（１７）
【００６６】
以上を踏まえ、速度偏差増幅演算器３０の動作を図１０により説明する。図１０において、横軸は速度偏差演算手段２０から得た速度偏差Δωであり、縦軸は速度偏差増幅演算器３０が出力するトルク指令τ＊である。
ここで、図１０の横軸Δωに対する縦軸τ＊の傾きは、速度偏差増幅演算器３０による増幅動作の比例ゲインに相当することになる。ところで、増幅回路を設計する場合、例えば発生する無駄時間などの制約を勘案した上で安定に実装できるためには、その比例ゲインは一定の値以下の範囲で設定されるのが一般的である。この図１０の例では、その比例ゲインの最大値に相当する傾きを破線（ホ）で示している。
【００６７】
このように、一般的な比例制御を用いる場合、速度偏差Δωが後述する一定の範囲内では、速度偏差Δωに速度制御比例ゲインｋｓｃを乗算してトルク指令τ＊を算出する。これは以下の（１８）式、および図１０の破線（ホ）の特性に相当する。
【００６８】
τ＊＝ｋｓｃ×Δω［Ｎｍ］                            ・・・（１８）
【００６９】
この速度制御比例ゲインｋｓｃの値は、大きいほど速度制御応答が高くなるが、その大きさの上限値は、制御系の無駄時間などによって制限される。なお、速度偏差増幅演算器３０を速度制御応答の周波数帯域に対して極めて小さな無駄時間で実現する場合は、比例ゲインの上限は気にしなくて良い。即ち、破線（ホ）の特性は採用せず、この範囲についても後述の実線（ヘ）の特性を採用するようにしてもよい。
【００７０】
一方、オーバーシュートせず指令された速度と現在の速度との偏差Δω［ｒａｄ／ｓ］を零にするためには、トルク指令は、（１７）式の通り、√（２×Ｋｔ×Ｊ×ｖｍａｘ／Ｌ）×√（Δω）［Ｎｍ］以下であることが必要である。
ここで、トルク飽和係数ｋｓｓａｔをｋｓｓａｔ＝√（２×Ｋｔ×Ｊ×ｖｍａｘ／Ｌ）で与え、Δωの符号も勘案すれば、この条件は符号関数ｓｉｇｎを含む以下の（１９）式で表され、図１０の実線（ヘ）の特性に相当する。
【００７１】
τ＊＝ｓｉｇｎ（Δω）×ｋｓｓａｔ×√（｜Δω｜）  ［Ｎｍ］  ・・・（１９）
【００７２】
なお、アクチュエータ１が出力できるトルクの上限値はτｍａｘ［Ｎｍ］であり、この上限値τｍａｘはΔωに関わりなく一定値であり、この条件は以下の（２０）式および図１０の一点鎖線（ト）の特性に相当する。
【００７３】
τ＊＝τｍａｘ［Ｎｍ］                                      ・・・（２０）
【００７４】
同様に、アクチュエータ１が出力できるトルクτには下限値が存在する。ここでは、トルクの下限値を上限値の異符号−τｍａｘ［Ｎｍ］と定義する。この下限値−τｍａｘはΔωに関わりなく一定値であり、この条件は以下の（２１）式および図１０の二点鎖線（チ）の特性に相当する。
【００７５】
τ＊＝−τｍａｘ［Ｎｍ］                                    ・・・（２１）
【００７６】
以上を勘案して、トルク指令τ＊は、速度偏差Δωの値に応じて、図１０（α）〜（ζ）の区間に場合分けして出力する。即ち、速度偏差増幅演算器３０は、速度偏差Δωが、（１９）式と（２０）式とから求まるΔω＝（τｍａｘ／ｋｓｓａｔ）２よりも大きい図１０（α）の区間では（２０）式に基づいてトルク指令τ＊を出力する。また、速度偏差Δωが（τｍａｘ／ｋｓｓａｔ）２以下で、且つ（１８）式と（１９）式とから求まる、速度偏差境界値であるΔω＝（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２よりも大きい図１０（β）の区間では（１９）式に基づいてトルク指令τ＊を出力する。
また、速度偏差Δωが（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２以下で、且つ−（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２よりも大きい図１０（γ）の区間では（１８）式に基づいてトルク指令τ＊を出力する。
【００７７】
なお、速度偏差増幅演算器３０を速度制御応答の周波数帯域に対して極めて小さな無駄時間で実現する場合は、（１８）式の速度制御比例ゲインｋｓｃを極めて大きな値にしても良い。このように速度制御比例ゲインｋｓｃを非常に大きな値にした場合、ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ≒０となるので、図１０（γ）における速度偏差Δωが（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２以下で、且つ−（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２よりも大きい区間は、実際上原点近傍だけのごく狭い範囲となり、図１０（γ）の区間が存在しない場合とほぼ同等となる。
【００７８】
また、速度偏差Δωが−（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２以下で、且つ−（τｍａｘ／ｋｓｓａｔ）２よりも大きい図１０（ξ）の区間では（１９）式に基づいてトルク指令τ＊を出力する。また、Δωが−（τｍａｘ／ｋｓｓａｔ）２以下となる図１０（ζ）の区間では（２１）式に基づいてトルク指令τ＊を出力する。
【００７９】
なお、図１０の（γ）の区間が、本願請求項６の第１の範囲、（β）（ξ）の区間が同第２の範囲に相当する。
また、τｍａｘが実使用範囲に対して十分大きい場合は、図１０（α）および（ζ）の区間でも（１９）式に基づいてトルク指令τ＊を出力しても良い。このようにしておけば、実使用範囲でない図１０（α）および（ζ）の区間の処理を省略することが可能であり、速度偏差増幅演算器３０の演算を簡素にしその軽量化を可能とする効果がある。
【００８０】
ここで、図１０を見て分かるように、このように構成することにより、速度指令ω＊が急激に変化しても、トルク指令τ＊は急激に変化することがなく、動作させることが可能である。トルク指令τ＊が急変しないので、躍度（加加速度）も急変することなく、アクチュエータ１の速度がオーバーシュートしないように速度を制御することができる。
【００８１】
即ち、本実施の形態２に示したアクチュエータの制御装置では、速度偏差増幅手段２１が、速度偏差の絶対値｜Δω｜が所定値（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２以下の場合は速度偏差Δωに比例するように増幅してトルク指令τ＊を出力し、速度偏差の絶対値｜Δω｜が所定値（ｋｓｓａｔ／ｋｓｃ）２以上の場合は速度偏差Δωの１／２乗に比例するように増幅してトルク指令τ＊を出力するようにしたので、速度制御比例ゲインを、安定に実装できる一般的な範囲内で設定できるとともに、速度指令ω＊が急激に変化しても、オーバーシュートや大きな躍度の発生を防ぐことが可能であり、アクチュエータを利用する機械装置に対して損傷を与えたり、該機械装置に触れたり乗車したりする生物に不快感を与えたりする問題を解決しつつ高い応答でアクチュエータの速度制御ができるという効果がある。
【００８２】
実施の形態３．
この実施の形態３は、先の実施の形態２において、アクチュエータ１の負荷に外乱トルクが発生しても定常偏差が発生しないようにしたものである。
本実施の形態３では、先の実施の形態２の速度偏差増幅手段２１を図１１に示す速度偏差増幅手段２１ａに変更する以外は、先の実施の形態２と同じ構成である。図１１は、本実施の形態３における速度偏差増幅手段２１ａの内部構成を示す図であり、積分器４０は、速度偏差Δωを積分した結果を出力する。増幅器４１は、積分器４０の出力をｋｓｉ倍し、加算器４２に出力する。加算器４２は、速度偏差Δωに増幅器４１の出力を加算し、修正速度偏差Δω２として速度偏差増幅演算器３０ａに出力する。速度偏差増幅演算器３０ａは、修正速度偏差Δω２を増幅してトルク指令τ＊を出力する。速度偏差増幅演算器３０ａにおける演算は速度偏差増幅演算器３０の入力ΔωをΔω２に置換しただけであり、それ以外は同一である。
【００８３】
図１１の構成を採用することにより、アクチュエータ１のトルクが変動してアクチュエータ１の速度偏差Δωが発生した場合、積分器４０、増幅器４１、加算器４２によって修正速度偏差Δω２を増幅するようになるので、定常偏差が発生しようとすると、修正速度偏差Δω２がそれを抑制するように作用するので、定常的な速度偏差を防ぐ効果がある。  なお、増幅器４１の積分演算で用いるｋｓｉは速度制御応答に対して十分遅くなるように設定しておけば、速度指令ω＊が急変したときの高応答な動作には影響を及ぼさないので、高応答の動作については先の実施の形態２と同じ動作をし、速度指令ω＊が一定の場合は、積分器４０、増幅器４１、加算器４２により定常偏差を防ぐ効果が先の実施の形態２の効果に加えて得ることができる。
【００８４】
実施の形態４．
この実施の形態４は、位置指令に基づいてアクチュエータの位置を制御するアクチュエータの制御装置であるが、先の実施の形態１と２とを組み合わせて構成したものである。
図１２は、この発明の実施の形態４におけるアクチュエータの制御装置の全体構成を示す図であり、先の実施の形態例と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。
【００８５】
図１２に記載しているように、本実施の形態４に係るアクチュエータの制御装置は、アクチュエータ１の位置θを検出する位置検出手段２と、位置検出手段２から得た位置θに基づいてアクチュエータ１の速度ωを演算する速度演算手段５０と、位置指令θ＊と位置検出手段２から得た位置θとに基づいて位置偏差Δθを出力する位置偏差演算手段３と、位置偏差演算手段３から得た位置偏差Δθを増幅して速度指令ω＊を出力する位置偏差増幅手段４と、位置偏差増幅手段４から得た速度指令ω＊と速度演算手段５０から得た速度ωとに基づいて速度偏差Δωを出力する速度偏差演算手段２０と、速度偏差演算手段２０から得た速度偏差Δωを増幅してトルク指令τ＊を出力する速度偏差増幅手段２１と、速度偏差増幅手段２１から得たトルク指令τ＊にアクチュエータ１のトルクが一致するようにアクチュエータ１を制御するアクチュエータトルク制御手段２２とを備えるように構成している。
【００８６】
先の実施の形態１、２と同様に、位置偏差増幅手段４は、位置偏差Δθの絶対値｜Δθ｜が所定値（位置偏差境界値）以下の場合は比例するように位置偏差Δθを増幅して速度指令ω＊を出力し、位置偏差Δθの絶対値｜Δθ｜が該所定値以上の場合は１／２乗に比例するように位置偏差Δθを増幅して速度指令ω＊を出力する。また、速度偏差増幅手段２１は、速度偏差Δωの絶対値｜Δω｜が所定値（速度偏差境界値）以下の場合は比例するように速度偏差Δωを増幅してトルク指令τ＊を出力し、速度偏差Δωの絶対値｜Δω｜が該所定値以上の場合は１／２乗に比例するように速度偏差Δωを増幅してトルク指令τ＊を出力する。
【００８７】
なお、先の実施の形態１、２で説明した通り、位置制御、速度制御の応答特性によっては、位置偏差増幅手段４は、位置偏差Δθの１／２乗に比例するように位置偏差Δθを増幅して速度指令ω＊を出力し、速度偏差増幅手段２１は、速度偏差Δωの１／２乗に比例するように速度偏差Δωを増幅してトルク指令τ＊を出力するようにしてもよい。
【００８８】
以上のように、本実施の形態４に記載した構成により、位置指令θ＊が急激に変化しても、加加速度、即ち躍度が急変することなく、アクチュエータ１の位置θおよび速度ωがオーバーシュートしないように位置θおよび速度ωを制御することができるという効果がある。
【符号の説明】
【００８９】
１  アクチュエータ、２  位置検出手段、３  位置偏差演算手段、
４  位置偏差増幅手段、５  アクチュエータ速度制御手段、１０  位置偏差増幅演算器、１１  制限速度設定器、１２  位置制御比例ゲイン設定器、１３  速度飽和係数設定器、２０  速度偏差演算手段、２１，２１ａ  速度偏差増幅手段、
２２  アクチュエータトルク制御手段、２３  速度検出手段、
３０，３０ａ  速度偏差増幅演算器、３１  制限トルク設定器、
３２  速度制御比例ゲイン設定器、３３  トルク飽和係数設定器、４０  積分器、
４１  増幅器、４２  加算器、５０  速度演算手段。
【図１】
2011015509.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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