(57)【要約】【課題】  高い応答性が要求される制御対象に対しては高い応答性を実現し、剛性の低い制御対象であっても振動が発生し難く、高い応答性が要求されない制御対象に対してはモータの消費電力を抑えた、サーボ制御装置を提供する。【解決手段】  予測制御器８１または予測制御器８２と切替スイッチ７０とを備え、制御入力ｕ（ｉ）と、偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じた信号ｕ’（ｉ）とを切り替えて、制御入力として出力する。【選択図】    図２
2005285030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象の出力を目標指令に一致させるように制御入力を制御対象に出力するサーボ制御装置であって、
目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値を入力し、前記目標指令増分値の積算値である目標指令と前記制御対象の出力とを一致させるように制御入力を前記制御対象に送る予測制御器を備え、
前記予測制御器は、現在時刻ｉにおいて、Ｍサンプリング未来の目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）と、
Ｋ（Ｋ≧０）サンプリング前の制御対象の出力増分値Δｙ（ｉ−Ｋ）とを入力し、前記制御入力を制御対象へ出力する予測制御器であり、
前記制御入力を切り替える切替スイッチ（７０）と、
目標指令増分値、予測制御用定数、過去の出力増分値、および過去の制御入力を記憶する手段と、
前記目標指令増分値と制御対象の出力増分値により偏差ｅ（ｉ−Ｋ）を求める手段と、
評価関数、式（ａ）
【数１】
2005285030.tif 000036
ただし、Ｗｍ、αは偏差に掛ける係数、ｃ及びｃｄは制御入力及びその増分値に掛ける係数、ｅ＊（ｉ＋ｍ）は制御対象の動特性モデルと、未来目標指令、制御入力及び制御対象出力から求まるｍサンプリング未来の偏差予測値
を最小とするように制御入力ｕ（ｉ）を決定する手段と、
前記切替スイッチ（７０）がＯＮの時には、前記評価関数、式（ａ）を最小にする前記制御入力ｕ（ｉ）を制御入力として出力し、前記切替スイッチ（７０）がＯＦＦの時には、前記偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じた信号ｕ’（ｉ）を制御入力として出力する手段とを備えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
制御対象の出力を目標指令に一致させるように制御入力とフィードフォワード信号を制御対象に出力するようなサーボ制御装置であって、
未来の前記目標指令に関する情報である目標指令信号を入力として、現在のサンプリング時刻から複数サンプリング未来までの前記目標指令信号の各サンプリング周期間の増分である未来の指令増分値および前記フィードフォワード信号を作成するフィードフォワード信号作成指令フィルタと、
前記未来の指令増分値を入力し、前記目標指令増分値の積算値である目標指令と前記制御対象の出力とを一致させるように制御入力を前記制御対象に送る予測制御器と、
前記フィードフォワード信号を有効にする切替スイッチ（２１）、とを備え、
前記フィードフォワード信号作成指令フィルタは、現在のサンプリング時刻に、前記目標指令信号を入力として、該目標指令信号または該目標指令信号をフィルタリングした信号の各サンプリング周期間の増分を未来の前記指令増分値として出力するものであり、
前記切替スイッチ（２１）は、ＯＮのときのみ前記フィードフォワード信号を出力するスイッチであり、
前記予測制御器は、前記フィードフォワード信号と、
現在時刻ｉにおいて、Ｍサンプリング未来の目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）と、
Ｋ（Ｋ≧０）サンプリング前の制御対象の出力増分値Δｙ（ｉ−Ｋ）とを入力し、制御入力を制御対象へ出力する予測制御器であり、前記制御入力を切り替える切替スイッチ（７０）と、
目標指令増分値、予測制御用定数、過去の出力増分値、過去の制御入力を記憶する手段と、前記目標指令増分値と制御対象の出力増分値により偏差ｅ（ｉ−Ｋ）を求める手段と、
評価関数、式（ａ）
【数２】
2005285030.tif 000037
ただし、Ｗｍ、αは偏差に掛ける係数、ｃ及びｃｄは制御入力及びその増分値に掛ける係数、ｅ＊（ｉ＋ｍ）は制御対象の動特性モデルと、未来目標指令、制御入力及び制御対象出力から求まるｍサンプリング未来の偏差予測値
を最小とするように制御入力ｕ（ｉ）を決定する手段と、
前記切替スイッチ（７０）がＯＮの時には、前記評価関数、式（ａ）を最小にする前記制御入力ｕ（ｉ）を制御入力として出力し、前記切替スイッチ（７０）がＯＦＦの時には、前記偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じた信号ｕ’（ｉ）を制御入力として出力する手段とを備えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項３】
制御対象の出力を目標指令に一致させるように制御入力と補償演算信号を制御対象に出力するようなサーボ制御装置であって、
目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値を入力し、前記目標指令増分値の積算値である目標指令と前記制御対象の出力とを一致させるように制御入力を前記制御対象に送る予測制御器と、
前記目標指令増分値を入力として加減速時の前記目標指令と前記制御対象の出力の偏差が小さくなるように補償する補償信号を生成して、前記制御対象に送る補償信号演算器と、
前記補償信号演算器の出力を有効にする切替スイッチ（２２）、とを備え、
前記予測制御器は、現在時刻ｉにおいて、Ｍサンプリング未来の目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）と、
Ｋ（Ｋ≧０）サンプリング前の制御対象の出力増分値Δｙ（ｉ−Ｋ）とを入力し、制御入力を制御対象へ出力する予測制御器であり、
前記制御入力を切り替える切替スイッチ（７０）と、
目標指令増分値、予測制御用定数、過去の出力増分値、過去の制御入力を記憶する手段と、
前記目標指令増分値と制御対象の出力増分値により偏差ｅ（ｉ−Ｋ）を求める手段と、
評価関数、式（ａ）
【数３】
2005285030.tif 000038
ただし、Ｗｍ、αは偏差に掛ける係数、ｃ及びｃｄは制御入力及びその増分値に掛ける係数、ｅ＊（ｉ＋ｍ）は制御対象の動特性モデルと、未来目標指令、制御入力及び制御対象出力から求まるｍサンプリング未来の偏差予測値
を最小とするように制御入力ｕ（ｉ）を決定する手段と、
前記切替スイッチ（７０）がＯＮの時には、前記評価関数、式（ａ）を最小にする前記制御入力ｕ（ｉ）を制御入力として出力し、前記切替スイッチ（７０）がＯＦＦの時には、前記偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じた信号ｕ’（ｉ）を制御入力として出力する手段とを備えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項４】
前記補償信号演算器は、前記目標指令増分値を入力し、任意のローパスフィルタの逆伝達関数特性を持つ逆伝達関数器と、前記逆伝達関数器の出力から前記目標指令増分値を減算する減算器と、前記減算器の出力を乗算する乗算器とを備えることを特徴とする請求項３に記載のサーボ制御装置。
【請求項５】
前記制御入力を切り替える前記切替スイッチ（７０）と、前記フィードフォワード信号を有効にする前記切替スイッチ（２１）と、前記補償演算信号を有効にする前記切替スイッチ（２２）とは、前記制御対象が高精度な追従性を要求されるときにＯＮすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のサーボ制御装置。
【請求項６】
前記制御入力を切り替える前記切替スイッチ（７０）と、前記フィードフォワード信号を有効にする前記切替スイッチ（２１）と、前記補償演算信号を有効にする前記切替スイッチ（２２）とは、前記目標指令増分値が変化している時にＯＦＦすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のサーボ制御装置。
【請求項７】
前記予測制御器は、前記切替スイッチ（７０）に替えてフィルタ関数器を備え、
前記フィルタ関数器は、前記フィードフォワード信号を有効にする前記切替スイッチ（２１）、または前記補償演算信号を有効にする前記切替スイッチ（２２）が、
ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる時は、現在時刻ｉにおいて、初期値をｕ’（ｉ）、Ｔサンプリング後の最終値をｕ（ｉ＋Ｔ）で、連続な制御入力ｕ（ｉ＋ｔ）”（０≦ｔ≦Ｔ）を出力し、
ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる時は、現在時刻ｉにおいて、初期値をｕ（ｉ）、Ｔサンプリング後の最終値をｕ’（ｉ＋Ｔ）で、連続な制御入力ｕ（ｉ＋ｔ）”’（０≦ｔ≦Ｔ）を出力することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のサーボ制御装置。
【請求項８】
前記フィルタ関数器は、前記制御入力ｕ（ｉ）を入力し、重みをつけて出力する重み関数器と、前記制御入力ｕ’（ｉ）とを入力し、重みをつけて出力する重み関数器と、前記重み関数器の出力を加算する加算器とを備えることを特徴とする請求項７に記載のサーボ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い指令追従制度を必要とする工作機、半導体製造装置、実装機などを駆動するサーボ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の従来技術として、予測制御制御を用いて制御対象の出力を目標値に一致させるように、制御対象に制御入力を与えるサーボ制御装置の例が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図１１は第１の従来技術のサーボ制御装置に用いられている予測制御器の構成を示すブロック図である。図１１において、予測制御器９０は、メモリ６２〜６５、演算器６６、減算器６７、積算器６８、および差分器６９を有している。そして、予測制御器９０は、制御対象の出力を目標指令に一致させるよう、現在時刻ｉ・Ｔｓ（以下、便宜上、時刻ｉと称す。Ｔｓ：サンプリング周期）において、Ｍサンプリング未来の目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）と、Ｋ（Ｋ≧０）サンプリング過去の制御対象の出力の増分値（以下、出力増分値と称する）ｙ（ｉ−Ｋ）を入力として、制御入力ｕ（ｉ）を制御対象に与える。
メモリ６２は、複数のサンプリング分の目標指令増分値を記憶する。メモリ６３は、制御用の定数ｖｍ，Ｅ，ｐｎ，およびｇｎを記憶する。メモリ６４は、複数のサンプリング分の出力増分値を記憶する。メモリ６５は、複数サンプリング分の制御入力を記憶する。
減算器６７は、Ｋサンプリング過去の目標指令増分値Δｒ（ｉ−Ｋ）と差分器６９から得られる出力増分値Δｙ（ｉ−Ｋ）との差を求める。積算器６８は、減算器６７の出力を積算することにより、偏差ｅ（ｉ−Ｋ）を求める。
演算器６６は、制御対象の制御入力から出力までの伝達関数モデルを用いて求めた未来偏差予測値と、偏差と、制御入力に関する評価関数が最小となるように、制御入力ｕ（ｉ）を、
【０００３】
【数１】
2005285030.tif 000003
【０００４】
として求める。
図１２は、予測制御器９０を適用した第２の従来技術のサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。図１２において、予測制御器９０からの制御入力は、制御対象の出力と共に、モータ制御器３に与えられる。そして、モータ制御器３の制御によってモータ２が駆動され、モータ２から出力される制御対象出力を予測制御器９０に送る。
このようにして、未来の偏差予測値が最小となるように制御入力が決定されるため、追従精度のよいサーボ制御装置が実現される。
【０００５】
また、第２の従来技術として、フィードフォワード制御が施されても、予測精度を劣化させないフィードフォワード信号作成指令フィルタ、および速度や加速度変化時の追従精度をさらに向上する補償信号演算器を備えた、追従精度の高いサーボ制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
図１３は従来のサーボ制御装置に用いられる補償信号演算器の構成の一例を示すブロック図である。図１３において、補償信号演算器１０１は、逆伝達関数器１１、乗算器１２、減算器１３を有している。逆伝達関数器１１は任意のローパスフィルタの逆伝達関数特性をもつものである。そして、補償信号演算器１０１は加減速時の目標指令と制御対象の出力の偏差が小さくなるように指令増分値を入力して、補償信号を出力する。補償信号演算器１０１において、指令増分値を逆伝達関数器１１に入力し、該出力と目標指令増分値を減算器１３で減算し、該出力を乗算器１２によりゲインＫ２を乗算し、該出力を補償信号として制御対象１に与える。
図１４は補償信号演算器１０１及び予測制御器を備えたサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。目標指令増分値は予測制御器９０及び、補償信号演算器１０１に与えられる。また、補償信号演算器１０１から出力する補償演算信号、予測制御器９０からの制御入力は制御対象の出力と共に、モータ制御器３に与えられる。そして、モータ制御器３の制御によってモータ２が駆動され、モータ２から出力される制御対象出力を予測制御器９０に送る。
【０００６】
本構成によれば、未来の偏差予測値が最小となるように制御入力が決定されるため、追従制度の良いサーボ制御装置が実現され、速度や加速度の変化が大きいために制御器だけでは追従できないときも、補償信号演算器が制御対象に対するフィードフォワードの補償信号により補償するので、速度や加速度が大きく変動する指令に対してオーバーシュートや持続振動を生じることなく、高い追従精度で制御対象１を制御することができる。
【特許文献１】特許第３１７５８７７号公報
【特許文献２】特開２００２−６２９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかるに、第１の従来技術においても第２の従来技術においても、予測制御を用いると、応答が速く追従性が高いので、剛性の低い制御対象においては振動が発生し易くなるという問題がある。また、予測制御を用いると、高い追従性を追及するため、モータの消費電力が大きくなるという問題もある。
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、高い応答性が要求される制御対象に対しては高い応答性を実現し、剛性の低い制御対象であっても振動が発生し難くく、高い応答性が要求されない制御対象に対してはモータの消費電力を抑えた、サーボ制御装置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】
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成した。
請求項１に記載の発明は、制御対象の出力を目標指令に一致させるように制御入力を制御対象に出力するサーボ制御装置であって、
目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値を入力し、前記目標指令増分値の積算値である目標指令と前記制御対象の出力とを一致させるように制御入力を前記制御対象に送る予測制御器を備え、
前記予測制御器は、現在時刻ｉにおいて、Ｍサンプリング未来の目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）と、
Ｋ（Ｋ≧０）サンプリング前の制御対象の出力増分値Δｙ（ｉ−Ｋ）とを入力し、前記制御入力を制御対象へ出力する予測制御器であり、
前記制御入力を切り替える切替スイッチ（７０）と、
目標指令増分値、予測制御用定数、過去の出力増分値、および過去の制御入力を記憶する手段と、
前記目標指令増分値と制御対象の出力増分値により偏差ｅ（ｉ−Ｋ）を求める手段と、
評価関数、式（ａ）
【０００９】
【数２】
2005285030.tif 000004
【００１０】
ただし、Ｗｍ、αは偏差に掛ける係数、ｃ及びｃｄは制御入力及びその増分値に掛ける係数、ｅ＊（ｉ＋ｍ）は制御対象の動特性モデルと、未来目標指令、制御入力及び制御対象出力から求まるｍサンプリング未来の偏差予測値
を最小とするように制御入力ｕ（ｉ）を決定する手段と、
前記切替スイッチ（７０）がＯＮの時には、前記評価関数、式（ａ）を最小にする前記制御入力ｕ（ｉ）を制御入力として出力し、前記切替スイッチ（７０）ＯＦＦの時には、前記偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じた信号ｕ’（ｉ）を制御入力として出力する手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、制御対象の出力を目標指令に一致させるように制御入力とフィードフォワード信号を制御対象に出力するようなサーボ制御装置であって、
未来の前記目標指令に関する情報である目標指令信号を入力として、現在のサンプリング時刻から複数サンプリング未来までの前記目標指令信号の各サンプリング周期間の増分である未来の指令増分値および前記フィードフォワード信号を作成するフィードフォワード信号作成指令フィルタと、
前記未来の指令増分値を入力し、前記目標指令増分値の積算値である目標指令と前記制御対象の出力とを一致させるように制御入力を前記制御対象に送る予測制御器と、
前記フィードフォワード信号を有効にする切替スイッチ（２１）とを備え、
前記フィードフォワード信号作成指令フィルタは、現在のサンプリング時刻に、前記目標指令信号を入力として、該目標指令信号または該目標指令信号をフィルタリングした信号の各サンプリング周期間の増分を未来の前記指令増分値として出力するものであり、
前記切替スイッチ（２１）は、ＯＮのときのみ前記フィードフォワード信号を出力するスイッチであり、
前記予測制御器は、前記フィードフォワード信号と、
現在時刻ｉにおいて、Ｍサンプリング未来の目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）と、
Ｋ（Ｋ≧０）サンプリング前の制御対象の出力増分値Δｙ（ｉ−Ｋ）とを入力し、制御入力を制御対象へ出力する予測制御器であり、前記制御入力を切り替える切替スイッチ（７０）と、
目標指令増分値、予測制御用定数、過去の出力増分値、過去の制御入力を記憶する手段と、前記目標指令増分値と制御対象の出力増分値により偏差ｅ（ｉ−Ｋ）を求める手段と、
評価関数、式（ａ）
【００１２】
【数３】
2005285030.tif 000005
【００１３】
ただし、Ｗｍ、αは偏差に掛ける係数、ｃ及びｃｄは制御入力及びその増分値に掛ける係数、ｅ＊（ｉ＋ｍ）は制御対象の動特性モデルと、未来目標指令、制御入力及び制御対象出力から求まるｍサンプリング未来の偏差予測値
を最小とするように制御入力ｕ（ｉ）を決定する手段と、
前記切替スイッチ（７０）がＯＮの時には、前記評価関数、式（ａ）を最小にする前記制御入力ｕ（ｉ）を制御入力として出力し、前記切替スイッチ（７０）がＯＦＦの時には、前記偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じた信号ｕ’（ｉ）を制御入力として出力する手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、制御対象の出力を目標指令に一致させるように制御入力と補償演算信号を制御対象に出力するようなサーボ制御装置であって、
目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値を入力し、前記目標指令増分値の積算値である目標指令と前記制御対象の出力とを一致させるように制御入力を前記制御対象に送る予測制御器と、
前記目標指令増分値を入力として加減速時の前記目標指令と前記制御対象の出力の偏差が小さくなるように補償する補償信号を生成して、前記制御対象に送る補償信号演算器と、
前記補償信号演算器の出力を有効にする切替スイッチ（２２）、とを備え、
前記予測制御器は、現在時刻ｉにおいて、Ｍサンプリング未来の目標指令のサンプリング周期間の増分である目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）と、
Ｋ（Ｋ≧０）サンプリング前の制御対象の出力増分値Δｙ（ｉ−Ｋ）とを入力し、制御入力を制御対象へ出力する予測制御器であり、
前記制御入力を切り替える切替スイッチ（７０）と、
目標指令増分値、予測制御用定数、過去の出力増分値、過去の制御入力を記憶する手段と、
前記目標指令増分値と制御対象の出力増分値により偏差ｅ（ｉ−Ｋ）を求める手段と、
評価関数、式（ａ）
【００１５】
【数４】
2005285030.tif 000006
【００１６】
ただし、Ｗｍ、αは偏差に掛ける係数、ｃ及びｃｄは制御入力及びその増分値に掛ける係数、ｅ＊（ｉ＋ｍ）は制御対象の動特性モデルと、未来目標指令、制御入力及び制御対象出力から求まるｍサンプリング未来の偏差予測値
を最小とするように制御入力ｕ（ｉ）を決定する手段と、
前記切替スイッチ（７０）がＯＮの時には、前記評価関数、式（ａ）を最小にする前記制御入力ｕ（ｉ）を制御入力として出力し、前記切替スイッチ（７０）がＯＦＦの時には、前記偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じた信号ｕ’（ｉ）を制御入力として出力する手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、前記補償信号演算器は、前記目標指令増分値を入力し、任意のローパスフィルタの逆伝達関数特性を持つ逆伝達関数器と、前記逆伝達関数器の出力から前記目標指令増分値を減算する減算器と、前記減算器の出力を乗算する乗算器とを備えることを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、前記制御入力を切り替える前記切替スイッチ（７０）と、前記フィードフォワード信号を有効にする前記切替スイッチ（２１）と、前記補償演算信号を有効にする前記切替スイッチ（２２）とは、前記制御対象が高精度な追従性を要求されるときにＯＮすることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、前記制御入力を切り替える前記切替スイッチ（７０）と、前記フィードフォワード信号を有効にする前記切替スイッチ（２１）と、前記補償演算信号を有効にする前記切替スイッチ（２２）とは、前記目標指令増分値が変化している時にＯＦＦすることを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、前記予測制御器は、前記切替スイッチ（７０）に替えてフィルタ関数器を備え、
前記フィルタ関数器は、前記フィードフォワード信号を有効にする前記切替スイッチ（２１）、または前記補償演算信号を有効にする前記切替スイッチ（２２）が、
ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わる時は、現在時刻ｉにおいて、初期値をｕ’（ｉ）、Ｔサンプリング後の最終値をｕ（ｉ＋Ｔ）で、連続な制御入力ｕ（ｉ＋ｔ）”（０≦ｔ≦Ｔ）を出力し、
ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わる時は、現在時刻ｉにおいて、初期値をｕ（ｉ）、Ｔサンプリング後の最終値をｕ’（ｉ＋Ｔ）で、連続な制御入力ｕ（ｉ＋ｔ）”’（０≦ｔ≦Ｔ）を出力することを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、前記フィルタ関数器は、前記制御入力ｕ（ｉ）を入力し、重みをつけて出力する重み関数器と、前記制御入力ｕ’（ｉ）とを入力し、重みをつけて出力する重み関数器と、前記重み関数器の出力を加算する加算器とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
制御入力を切り替える切替スイッチ（７０）、フィードフォワード信号を有効にする切替スイッチ（２１）、または前記補償演算信号を有効にする前記切替スイッチ（２２）を備え、制御対象が高精度な追従性を要求されるときには、切替スイッチ（７０）、切替スイッチ（２１）、切替スイッチ（２２）をＯＮにして予測制御を用い、
目標指令増分値が変化している時には、切替スイッチ（７０）、切替スイッチ（２１）、切替スイッチ（２２）をＯＦＦにして比例制御を用いているので、
高い応答性が要求される制御対象に対しては高い応答性を実現し、剛性の低い制御対象であっても振動が発生し難くく、高い応答性が要求されない制御対象に対してはモータの消費電力を抑えた、サーボ制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
実際のサーボ制御装置には様々な機能や手段が内蔵されているが、図には本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。また、以下同一名称には極力同一符号を付け重複説明を省略する。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施例によるサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は制御対象、２はモータ、３はモータ制御器、８１は予測制御器である。
制御対象１は、モータ２およびモータ制御器３で構成される。
予測制御器８１は目標指令増分値およびモータ位置出力信号を入力し、制御入力をモータ制御器３へ出力する。モータ制御器３は前記制御入力および前記モータ位置出力信号を入力し、モータ駆動電流をモータ２へ出力する。モータ２は前記モータ駆動電流で駆動され、前記モータ位置出力信号をモータ制御器３および予測制御器８１へ出力する。
予測制御器８１は前記モータ位置出力信号が前記目標指令増分値に一致するように予測制御演算を行い、前記制御入力を算出する。モータ制御器３は前記モータ位置出力信号が前記制御入力に一致するように制御演算を行い、前記モータ駆動電流を算出する。
【００２５】
図２は本発明の第１の実施例によるサーボ制御装置の予測制御器である。図２において、６２はメモリ、６３はメモリ、６４はメモリ、６５はメモリ、６６は演算器、６７は減算器、６８は積算器、６９は差分器、７０は切替スイッチである。
メモリ６２は、目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｋ）を入力し、目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）、・・・，Δｒ（ｉ−Ｋ）を記憶し、目標指令増分値Δｒ（ｉ−Ｍ）を減算器６７へ出力する。メモリ６３は、定数ｖｍ，Ｅ，ｐｎ，ｇｎ，Ｋｐを記憶する。メモリ６４は、出力増分値の実測値Δｙ（ｉ−Ｋ）を入力し、出力増分値の実測値Δｙ（ｉ−Ｋ），・・・，Δｙ（ｉ−Ｋ−Ｎａ＋１）を記憶する。メモリ６５は、制御入力ｕ（ｉ）を入力し、制御入力ｕ（ｉ−Ｋ），・・・，ｕ（ｉ−Ｋ−Ｎｂ＋１）を記憶する。
差分器６９は、前記モータ位置出力信号ｙ（ｉ−Ｋ）を入力して差分した出力増分値の実測値Δｙ（ｉ−Ｋ）を算出し、減算器６７およびメモリ６４へ出力する。
減算器６７は、前記目標指令増分値Δｒ（ｉ−Ｍ）および前記出力増分値の実測値Δｙ（ｉ−Ｋ）を入力し、前記目標指令増分値Δｒ（ｉ−Ｍ）から前記出力増分値の実測値Δｙ（ｉ−Ｋ）を差引いた偏差を積算器６８へ出力する。積算器６８は、その偏差を積算し、偏差の積算値ｅ（ｉ−Ｋ）を演算器６６へ出力する。
演算器６６は、メモリ６２、メモリ６３、メモリ６４、メモリ６５に記憶されている値および前記偏差の積算値ｅ（ｉ−Ｋ）に基づいて制御入力ｕ（ｉ）を算出し、時刻ｉにおいて目標指令増分値Δｒ（ｉ−Ｋ）と出力増分値の実測値Δｙ（ｉ−Ｋ）との偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じた制御入力ｕ’（ｉ）を算出し、切替スイッチ７０へ出力する。
制御入力ｕ（ｉ）は特許文献１、２などに記載された公知のものと等価であってよい。
【００２６】
切替スイッチ７０は、制御入力ｕ（ｉ）および制御入力ｕ’（ｉ）を入力し、制御対象１が高精度な追従性を要求されるときにはＯＮにして制御入力ｕ（ｉ）を（制御対象１へ）出力し、目標指令増分値が変化している時には制御入力ｕ’（ｉ）を（制御対象１へ）出力する。切替スイッチ７０をＯＮ／ＯＦＦする信号は、（図には表示されていない）上位コントローラから与えられてもよいし、図には表示されていないが、サーボ制御装置に装備されているデジタルオペレータと呼ばれる操作器から入力してもよく、本発明で限定するものではない。
【００２７】
図２の例で、制御対象１の伝達関数モデルが、
Ｇｐ（ｚ）＝（ｂ１ｚ−１＋・・・＋ｂＮｂｚ−Ｎｂ）／｛（ １−ｚ−１）(１−ａ１ｚ−１−・・・−ａＮａｚ−Ｎａ)｝
の離散時間系で得られているとすると、その出力増分値モデルは式（２）となる。
【００２８】
【数５】
2005285030.tif 000007
【００２９】
なお、ここで、Δは、サンプリング周期間の増分値であることを示す。
時刻ｉにおいては、時刻ｉ−Ｋまでの出力増分値の実測値Δｙ（ｉ−ｎ）（ｎ≧Ｋ）が得られているため、それ以降の出力増分値を、実測値を用いて、
【００３０】
【数６】
2005285030.tif 000008
【００３１】
【数７】
2005285030.tif 000009
【００３２】
で予測すると、出力増分値予測値Δｙ＊（ｉ＋ｍ）は式（４）となる。
【００３３】
【数８】
2005285030.tif 000010
【００３４】
ここで係数Ａｍｎ、Ｂｍｎは、未来の制御入力をｕ（ｊ）＝０（ｊ＞ｉ）とすると
Ａ（−Ｋ＋１）ｎ＝ａ（ｎ−Ｋ＋１）        ｍ＝−Ｋ＋１，Ｋ≦ｎ≦Ｎａ＋Ｋ−１  （５ａ）
【００３５】
【数９】
2005285030.tif 000011
【００３６】
Ｂ（−Ｋ＋１）ｎ＝ｂ（ｎ−Ｋ＋１）      ｍ＝−Ｋ＋１，０≦ｎ≦Ｎｂ＋Ｋ−１  （６ａ）
【００３７】
【数１０】
2005285030.tif 000012
【００３８】
で与えられる。ただし、ａｎ＝０（ｎ＞Ｎａ）、ｂｎ＝０（ｎ＜１及びｎ＞Ｎｂ）とする。
【００３９】
また、ｕ（ｊ）＝ｕ（ｉ）（ｊ＞ｉ）とすると、式（６ｂ）のＢｍ０は式（６ｂ’）となる。
【００４０】
【数１１】
2005285030.tif 000013
【００４１】
そこで、未来偏差ｅ＊（ｉ＋ｍ）を、
【００４２】
【数１２】
2005285030.tif 000014
【００４３】
で与え、評価関数、式（８）
【００４４】
【数１３】
2005285030.tif 000015
【００４５】
が最小になるように制御入力ｕ（ｉ）を決定すると∂Ｊ／∂ｕ（ｉ）＝０より、式（１）が得られる。ただし、各定数、ｖｍ、ｐｎ、Ｅ、ｇｎは式（９）で与えられる。
【００４６】
【数１４】
2005285030.tif 000016
【００４７】
ここで、Ｋ＝０とすると、評価関数、式（８）は、
【００４８】
【数１５】
2005285030.tif 000017
【００４９】
式（１０）となる。
そして、評価関数、式（１０）を最小にする制御入力ｕ（ｉ）は、
【００５０】
【数１６】
2005285030.tif 000018
【００５１】
で得られる。
従って、切替スイッチがＯＮの時は、ｕ（ｉ）を制御入力として出力する。
予測制御器８１からの制御入力は、制御対象１の出力と共に、モータ制御器３に与えられる。そして、モータ制御器３の制御によってモータ２が駆動される。
【００５２】
本実施例が従来技術と異なる点は、予測制御器８１において、切替スイッチ７０を備え、メモリ６３には定数ｖｍ，Ｅ，ｐｎ，ｇｎに加えて比例ゲインＫｐを記憶し、演算器６６で偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に前記比例ゲインＫｐを乗じた制御入力ｕ’（ｉ）および制御入力ｕ（ｉ）を算出し、切替スイッチ７０により選択して前記制御入力ｕ’（ｉ）または前記制御入力ｕ（ｉ）のいずれかを出力する点である。このことにより、実施例１によれば、高い追従性の必要が有り／無しに係らず、また、制御対象の剛性に係らず、同一のサーボ制御装置を使用することができる。
【実施例２】
【００５３】
図３は、本発明の第２の実施例によるサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。図３において、８２は予測制御器、８３はフィードフォワード信号作成指令フィルタである。
フィードフォワード信号作成指令フィルタ８３は、現在のサンプリング時刻ｉにおいて未来目標指令を入力し、Ｍ（Ｍは自然数）サンプリング未来までの指令増分値Δｒ（ｉ）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）と、フィードフォワード信号ＴＦＦ（ｉ）およびＶＦＦ（ｉ）とを算出し、前記指令増分値Δｒ（ｉ）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）を予測制御器８２へ、前記フィードフォワード信号ＴＦＦ（ｉ）およびＶＦＦ（ｉ）を予測制御器８２およびモータ制御器３へ出力する。ここでΔ付きの変数などは１サンプリング周期間の増分値を示す。
【００５４】
図４は本発明第２の実施例によるサーボ制御装置のフィードフォワード信号作成指令フィルタ８３である。図４において、２１は切替スイッチ、５１はフィルタ、５２はメモリ、５３はＦＦ信号演算器である。
フィードフォワード信号作成指令フィルタ８３はフィルタ５１と、メモリ５２と、ＦＦ信号演算器５３と、切替スイッチ２１とで構成している。
フィルタ５１は、未来目標指令を入力とし、その入力した信号、あるいはその入力した信号を内部のディジタルフィルタ（図には示されていない。）でフィルタリングした信号のＭサンプリング未来におけるサンプリング周期間の増分値を指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）としてメモリ５２へ出力する。
前記ディジタルフィルタは、目標指令をフィルタリングする目的で用いることが可能な、いかなるフィルタであってもよく、例えば、インパルス応答が無限長のＩＩＲフィルタ、あるいは有限長のＦＩＲフィルタであってもよく、また、ローパスフィルタ、ノッチフィルタ、さらには制御対象の動特性を考慮して制御対象出力の振動を抑える信号を生成するものであってもよい。
メモリ５２は、前記指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）を入力し、その指令増分値を順次記憶して現在時刻ｉからＭサンプリング未来までの指令増分値Δｒ（ｉ）、Δｒ（ｉ＋１）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）をＦＦ信号演算器５３へ出力し、指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）、・・・、Δｒ（ｉ＋１）、Δｒ（ｉ）を（予測制御器８２へ）出力する。
ＦＦ信号演算器５３は、前記指令増分値Δｒ（ｉ）、Δｒ（ｉ＋１）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）を入力し、その指令増分値に基づいて、フィードフォワード信号ＴＦＦ（ｉ）およびＶＦＦ（ｉ）を算出し、切替スイッチ２１へ出力する。切替スイッチ２１は、前記フィードフォワード信号ＴＦＦ（ｉ）およびＶＦＦ（ｉ）を入力し、切替スイッチ２１がＯＮの時はそのフィードフォワード信号ＴＦＦ（ｉ）およびＶＦＦ（ｉ）を出力し、切替スイッチ２１がＯＦＦのときは０を出力する。切替スイッチ２１がＯＮの時にフィードフォワード信号を算出する演算式は特に限定されるものではなく、例えば、制御対象１に加わる外乱が判っている場合は演算によってそれらを打ち消してもよく、また、
【００５５】
ＶＦＦ（ｉ）＝Ｇａｉｎ１・Δｒ（ｉ＋ｍ１）
ＴＦＦ（ｉ）＝Ｇａｉｎ２・｛Δｒ（ｉ＋ｍ２）−Δｒ（ｉ＋ｍ２−１）｝
としてもよい。
ここでＧａｉｎ１、Ｇａｉｎ２は定数、Δｒ（ｉ＋ｍ１）はｍ１サンプリング未来の指令増分値、ｍ１、ｍ２は０≦ｍ１≦ｍ２の整数である。
【００５６】
図５は本発明の第２の実施例によるサーボ制御装置の予測制御器である。図５において、６０はメモリ、６１はメモリ、８２は予測制御器である。
予測制御器８２はメモリ６０〜６５、演算器６６、減算器６７、積算器６８、および切替スイッチ７０で構成される。
メモリ６０はフィードフォワード信号ＶＦＦ（ｉ）を入力し、過去のフィードフォワード信号ＶＦＦ（ｉ―Ｋ−Ｎｄ＋１）、ＶＦＦ（ｉ―Ｋ−Ｎｄ＋２）、・・・、ＶＦＦ（ｉ）を記憶する。
メモリ６１はフィードフォワード信号ＴＦＦ（ｉ）を入力し、過去のフィードフォワード信号ＴＦＦ（ｉ―Ｋ−Ｎｃ＋１）、ＴＦＦ（ｉ―Ｋ−Ｎｃ＋２）、・・・、ＴＦＦ（ｉ）を記憶する。メモリ６２は、実施例１では目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｋ）を入力し、目標指令増分値Δｒ（ｉ＋Ｍ）、・・・，Δｒ（ｉ−Ｋ）を記憶していたが、本実施例では未来の指令増分値Δｒ（ｉ）、Δｒ（ｉ＋１）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）を入力し、指令値増分値Δｒ（ｉ）、Δｒ（ｉ−１）、・・・、Δｒ（ｉ−Ｋ）を記憶する。メモリ６３は、実施例１では定数ｖｍ（ｍ＝−Ｋ＋１、−Ｋ＋２、・・・、Ｍ）、ｐｎ（ｎ＝０、１、・・・、Ｎａ−１）、Ｅ、ｇｎ（ｎ＝０、１、・・・、Ｎｂ＋Ｋ−１）、Ｋｐを記憶するが、本実施例では更に定数ｘｎ（ｎ＝０、１、・・・、Ｎｄ＋Ｋ−１）、ｔｎ（ｎ＝０、１、・・・、Ｎｃ＋Ｋ−１）を記憶している。
演算器６６は、メモリ６０〜６５に記憶されている値、偏差の積算値ｅ（ｉ−Ｋ）、およびＭ（Ｍは自然数）サンプリング未来までの指令増分値Δｒ（ｉ）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）を入力し、そのメモリ６０〜６５に記憶されている値、偏差の積算値ｅ（ｉ−Ｋ）、およびＭ（Ｍは自然数）サンプリング未来までの指令増分値Δｒ（ｉ）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）に基づいて制御入力ｕ（ｉ）および制御入力ｕ’（ｉ）を算出する。
前記制御入力ｕ（ｉ）は、フィードフォワード信号及び制御入力から出力までの伝達関数モデルを用いて未来の偏差予測値を求め、その未来偏差予測値と制御入力ｕ（ｉ）に関する評価関数が最小となるように決定し、式（１０３）によりを算出する。また、前記制御入力ｕ’（ｉ）は、時刻ｉにおいて目標指令増分値Δｒ（ｉ−Ｋ）と出力増分値の実測値Δｙ（ｉ−Ｋ）との偏差ｅ（ｉ−Ｋ）に比例ゲインＫｐを乗じて算出する。
切替スイッチ７０は、実施例1同様、制御入力ｕ（ｉ）および制御入力ｕ’（ｉ）を入力し、制御対象１が高精度な追従性を要求されるときにはＯＮにして制御入力ｕ（ｉ）を（制御対象１へ）出力し、目標指令増分値が変化している時には制御入力ｕ’（ｉ）を（制御対象１へ）出力する。また、切替スイッチ７０をＯＮ／ＯＦＦする信号は、実施例1同様、（図には表示されていない）上位コントローラから与えられてもよいし、図には表示されていないが、サーボ制御装置に装備されているデジタルオペレータと呼ばれる操作器から入力してもよく、本発明で限定するものではない。
また、切替スイッチ２１は、切替スイッチ７０がＯＮと同時にＯＮになり、切替スイッチがＯＦＦと同時にＯＦＦになる。
【００５７】
【数１７】
2005285030.tif 000019
【００５８】
式（１０３）を導出する。
制御対象の２つのフィードフォワード信号ＶＦＦ（ｉ）、ＴＦＦ（ｉ）、及び制御入力ｕ（ｉ）から出力ｙ（ｉ）までの離散時間伝達関数モデルが
Y(z)＝{(b1z−１+・・・+bNbz−Nb)U(z)+(d1z−1+・・・+dNdz−Nd)VFF(z)
+(c1z−1+・・・+cNcz−Nc)TFF(z)}／{(1−z−1)(1−a1z−1−・・・−aNaz−Na)}  （１２８）
で得られている場合、時刻ｉにおいて、時刻（ｉ−Ｋ）以降の出力増分値を
【００５９】
【数１８】
2005285030.tif 000020
【００６０】
【数１９】
2005285030.tif 000021
【００６１】
で予測すると、出力増分値Δｙ＊（ｉ＋Ｍ）は、
【００６２】
【数２０】
2005285030.tif 000022
【００６３】
となる。
ここで未来の制御入力とフィードフォワード信号をｕ（ｊ）＝ｕ（ｉ）、ＶＦＦ（ｊ）＝ＶＦＦ（ｉ）、ＴＦＦ（ｊ）＝ＴＦＦ（ｉ）（ｊ＝ｉ＋１、ｉ＋２、・・・）とすると、Ａｍｎ、Ｂｍｎ、Ｄｍｎ、Ｃｍｎは、
Ａ（−Ｋ＋１）ｎ＝ａ（ｎ−Ｋ＋１）        ｍ＝−K+1，Ｋ≦ｎ≦Na+K−1    （１３１ａ）
【００６４】
【数２１】
2005285030.tif 000023
【００６５】
Ｂ（−Ｋ＋１）ｎ＝ｂ（ｎ−Ｋ＋１）          ｍ＝−K+1，０≦ｎ≦Nｂ+K−1    （１３２ａ）
【００６６】
【数２２】
2005285030.tif 000024
【００６７】
Ｄ（−Ｋ＋１）ｎ＝ｄ（ｎ−Ｋ＋１）          ｍ＝−K+1，０≦ｎ≦Nd+K−1    （１３３ａ）
【００６８】
【数２３】
2005285030.tif 000025
【００６９】
【数２４】
2005285030.tif 000026
【００７０】
Ｃ（−Ｋ＋１）ｎ＝ｃ（ｎ−Ｋ＋１）        ｍ＝−K+1，０≦ｎ≦Nｃ+K−1    （１３４ａ）
【００７１】
【数２５】
2005285030.tif 000027
【００７２】
【数２６】
2005285030.tif 000028
【００７３】
で与えられる。ただし、ａｎ＝０（ｎ＞Ｎａ）、ｂｎ＝０（ｎ＜１及びｎ＞Ｎｂ）、ｄｎ＝０（ｎ＜１及びｎ＞Ｎｄ）、ｃｎ＝０（ｎ＜１及びｎ＞Ｎｃ）である。
そこで、未来偏差予測値ｅ＊（ｉ＋ｍ）を
【００７４】
【数２７】
2005285030.tif 000029
【００７５】
で与え、評価関数、式（１３６）
【００７６】
【数２８】
2005285030.tif 000030
【００７７】
が最小となるように制御入力ｕ（ｉ）を決定すると、∂Ｊ／∂ｕ（ｉ）＝０より式（１０３）を得ることができる。ただし、各定数ｖｍ、Ｅ、ｐｎ、ｇｎ、ｘｎ、ｔｎは、
【００７８】
【数２９】
2005285030.tif 000031
【００７９】
である。
予測制御器８２からの制御入力、及びフィードフォワード信号作成指令フィルタのフィードフォワード信号ＴＦＦ（ｉ）、ＶＦＦ（ｉ）は、制御対象１の出力と共に、モータ制御器３に与えられる。そして、モータ制御器３の制御によってモータ２が駆動される。
【００８０】
実施例２が実施例１と異なる点は、フィードフォワード信号作成指令フィルタを備え、フィードフォワード信号作成指令フィルタは予測制御器にＦＦ信号を出力する点である。このことにより、実施例２は実施例１よりも高い追従性を得ることができる。
【実施例３】
【００８１】
図６は、本発明の第３の実施例によるサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。図６において、１０は補償信号演算器である。
補償信号演算器１０は予測制御器８１の入力信号である目標指令増分値を予測制御器８１と同時に入力し、補償演算信号をモータ制御器３へ出力する。
サーボ制御装置は予測制御器８１と、補償信号演算器１０とを備えている。
予測制御器８１は実施例１で示した予測制御器８１（図２）と同じである。
【００８２】
図７は本発明第３の実施例によるサーボ制御装置の補償信号演算器１０である。図７において、１１は逆伝達関数器、１２は乗算器、１３は減算器、２２は切替スイッチである。
補償信号演算器１０は、逆伝達関数器１１、乗算器１２、減算器１３、および切替スイッチ２２で構成している。
逆伝達関数器１１は目標指令増分値を入力し、信号Ｓ１を減算器１３へ出力する。減算器１３は前記信号Ｓ１および前記目標指令増分値を入力し、前記信号Ｓ１から前記目標指令増分値を差引いた偏差εを乗算器１２へ出力する。乗算器１２は前記偏差εを入力し、ゲインＫ２を乗算して、信号εｋを算出し、切替スイッチ２２へ出力する。切替スイッチ２２は前記信号εｋを入力し、切替スイッチ２２がＯＮである時は、前記信号εｋを、切替スイッチ２２がＯＦＦであるときは０を、補償演算信号としてモータ制御器３に出力する。
切替スイッチ２２は、切替スイッチ７０がＯＮと同時にＯＮになり、切替スイッチ７０がＯＦＦと同時にＯＦＦになる。
逆伝達関数器１１は予め設定した任意のローパスフィルタの逆伝達関数特性を持つ演算器であり、前記目標指令増分値に基づいて前記信号Ｓ１を算出する。
【００８３】
予測制御器８１からの制御入力、及び補償信号演算器１０から出力される補償演算信号は、制御対象１の出力と共に、モータ制御器３に与えられる。そして、モータ制御器３の制御によってモータ２が駆動される。
【００８４】
実施例３が実施例１および実施例２と異なる点は補償信号演算器１０を備え、補償演算信号をモータ制御器３へ出力する点である。このことにより、実施例３は実施例１または実施例２よりもさらに高い追従性を得ることができる。
【実施例４】
【００８５】
図８は、本発明の第４の実施例のサーボ制御装置の予測制御器８１ａの構成を示すブロック図である。図８において、７１はフィルタ関数器、８１ａはの予測制御器である。
予測制御器８１ａは、実施例１の予測制御器８１（図２）の切替スイッチ７０をフィルタ関数器７１としたものである。
図９は、本発明の第４の実施例のサーボ制御装置の予測制御器８２ａ構成を示すブロック図である。図９において、予測制御器８２ａは、実施例３の予測制御器８２（図５）の切替スイッチ７０をフィルタ関数器７１としたものである。
図１０は、本発明の第４の実施例のサーボ制御装置のフィルタ関数器である。図１０において、７２は第１重み関数器、７３は第２重み関数器、７４は加算器である。
フィルタ関数器７１は、第１重み関数器７２、第２重み関数器７３、および加算器７４で構成する。
【００８６】
予測制御から通常比例制御に切り替わる場合、制御入力ｕ（ｉ）を入力し、予測制御から通常比例制御に切り替わる時刻をｊ、現在時刻をｉ、予め設定された時定数をＴとすると、第１重み関数器７２の出力は
【００８７】
【数３０】
2005285030.tif 000032
【００８８】
となる。
制御入力ｕ’（ｉ）を入力し、予測制御から通常比例制御に切り替わる時刻をｊ、現在時刻をｉ、予め設定された時定数をＴとすると、第２重み関数器７３の出力は
【００８９】
【数３１】
2005285030.tif 000033
【００９０】
となる。
即ち、フィルタ関数器７１は、
（ｉ−ｊ）＜0の時は、ｕ（ｉ）、
０≦（ｉ−ｊ）≦Ｔの時は、
ｕ”’（ｉ−ｊ）＝｛１−（ｉ−ｊ）／Ｔ｝・ｕ（ｉ）＋｛（ｉ−ｊ）／Ｔ｝・ｕ’（ｉ）、
（ｉ−ｊ）＞Ｔの時は、ｕ’（ｉ）、
を制御入力として、（制御対象１へ）出力する。
【００９１】
また、通常比例制御から予測制御に切り替わる場合、制御入力ｕ（ｉ）を入力し、通常比例制御から予測制御に切り替わる時刻をｊ、現在時刻をｉ、予め設定された時定数をＴとすると、第１重み関数器７２の出力は
【００９２】
【数３２】
2005285030.tif 000034
【００９３】
となる。
制御入力ｕ’（ｉ）を入力し、通常比例制御から予測制御に切り替わる時刻をｊ、現在時刻をｉ、予め設定された時定数をＴとすると、第２重み関数器７３の出力は
【００９４】
【数３３】
2005285030.tif 000035
【００９５】
となる。
前記第１重み関数７２、前記第２重み関数７３の出力を加算器７４により加算し、制御入力として出力する。
即ち、フィルタ関数７１は、
（ｉ−ｊ）＜0の時は、ｕ’（ｉ）、
０≦（ｉ−ｊ）≦Ｔの時は、
ｕ”（ｉ−ｊ）＝｛（ｉ−ｊ）／Ｔ｝・ｕ（ｉ）＋｛１−（ｉ−ｊ）／Ｔ｝・ｕ’（ｉ）、
（ｉ−ｊ）＞Ｔの時は、ｕ（ｉ）、
を制御入力として、（制御対象１へ）出力する。
【００９６】
実施例４が実施例１ないし３と異なる点は、制御入力ｕ（ｉ）と制御入力ｕ’（ｉ）とを切替スイッチで切り替えず、フィルタ関数器により制御入力ｕ（ｉ）と制御入力ｕ’（ｉ）とを合成する点である。このことにより、実施例４では制御入力が不連続になることがなく、モータ2が回転中であっても比例制御と予測制御とを切り替えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、半導体製造装置の位置決め駆動用サーボ制御装置、工作機械や産業用ロボットを駆動するサーボ制御装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施例のサーボ制御装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施例のサーボ制御装置の予測制御器
【図３】本発明の第２の実施例のサーボ制御装置のブロック図
【図４】本発明の第２の実施例のサーボ制御装置のフィードフォワード信号作成フィルタ
【図５】本発明の第２の実施例のサーボ制御装置の予測制御器
【図６】本発明の第３の実施例のサーボ制御装置のブロック図
【図７】本発明の第３の実施例のサーボ制御装置の補償演算器
【図８】本発明の第４の実施例のサーボ制御装置の予測制御器８１ａ
【図９】本発明の第４の実施例のサーボ制御装置の予測制御器８２ａ
【図１０】本発明の第４の実施例のサーボ制御装置のフィルタ関数器
【図１１】第１の従来技術のサーボ制御装置の予測制御器のブロック図
【図１２】第１の従来技術の予測制御器を適用したサーボ制御装置のブロック図
【図１３】第２の従来技術のサーボ制御装置の補償信号演算器のブロック図
【図１４】第２の従来技術のサーボ制御装置のブロック図
【符号の説明】
【００９９】
１  制御対象
２  モータ
３  モータ制御器
１０  補償信号演算器
１１  逆伝達関数器
１２  乗算器
１３、６７  減算器
２１、２２、７０  切替スイッチ
５１  フィルタ
５２、６０、６１、６２、６３、６４、６５  メモリ
５３  ＦＦ信号演算器
６６  演算器
６８  積算器
６９  差分器
７１  フィルタ関数器
７２  第１重み関数器
７３  第２重み関数器
７４  加算器
８１、８１ａ、８２、８２ａ  予測制御器
８３  フィードフォワード信号作成フィルタ
９０  従来の予測制御器
１０１  従来の補償信号演算器
【図１】
2005285030.tif 000039
【図２】
2005285030.tif 000040
【図３】
2005285030.tif 000041
【図４】
2005285030.tif 000042
【図５】
2005285030.tif 000043
【図６】
2005285030.tif 000044
【図７】
2005285030.tif 000045
【図８】
2005285030.tif 000046
【図９】
2005285030.tif 000047
【図１０】
2005285030.tif 000048
【図１１】
2005285030.tif 000049
【図１２】
2005285030.tif 000050
【図１３】
2005285030.tif 000051
【図１４】
2005285030.tif 000052