(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＸ軸モータと、Ｙ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＹ軸モータを配置した空気で浮揚するスライダを、固定された平面上を２次元方向に移動させて位置決めする位置決め制御方法において、
Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１１として座標変換を行いながら、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動し（Ｓｔｅｐ１）、
Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１１時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｘ１１を演算し（Ｓｔｅｐ２）、
Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１２として座標変換を行いながら、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動し（Ｓｔｅｐ３）、
Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１２時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｘ１２を演算し（Ｓｔｅｐ４）、
（ｄｘ１１−ｄｘ１２）および（ｌｙｇ１１−ｌｙｇ１２）およびそのときのＸ１軸モータ推力Ｆｘ１１およびＸ２軸モータ推力Ｆｘ２１よりＹ軸質量中心位置ｌｙｇ１０を算出し（Ｓｔｅｐ５）、
Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１１として座標変換を行いながら、Ｙ軸方向に一定加速ａで駆動し（Ｓｔｅｐ６）、
Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１１時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｙ１１を演算し（Ｓｔｅｐ７）、
Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１２として座標変換を行いながら、Ｙ軸方向に一定加速ａで駆動し（Ｓｔｅｐ８）、
Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１２時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｙ１２を演算し（Ｓｔｅｐ９）、
（ｄｙ１１−ｄｙ１２）および（ｌｘｇ１１−ｌｘｇ１２）およびそのときのＹ１軸モータ推力Ｆｙ１１およびＹ２軸モータ推力Ｆｙ２１よりＸ軸質量中心位置ｌｘｇ１０を算出する（Ｓｔｅｐ１０）、
という手順で処理をすることを特徴とする位置決め制御方法。
【請求項２】
Ｘ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＸ軸モータと、Ｙ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＹ軸モータを配置した空気で浮揚するスライダを、固定された平面上を２次元方向に移動させて位置決めする位置決め制御方法において、
Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２１として座標変換を行いながら、Ｘ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動し（Ｓｔｅｐ１０１）、
Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２１時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｘ２１を演算し（Ｓｔｅｐ１０２）、
Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２２として座標変換を行いながら、Ｘ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動し（Ｓｔｅｐ１０３）、
Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２２時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｘ２２を演算し（Ｓｔｅｐ１０４）、
（ｄｘ２１−ｄｘ２２）および（ｌｙｇ２１−ｌｙｇ２２）およびそのときのＸ１軸モータ推力の一定振幅値Ｆｘ１２およびＸ２軸モータ推力の一定振幅値Ｆｘ２２よりＹ軸質量中心位置ｌｙｇ２０を算出し（Ｓｔｅｐ１０５）、
Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２１として座標変換を行いながら、Ｙ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動し（Ｓｔｅｐ１０６）、
Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２１時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｙ２１を演算し（Ｓｔｅｐ１０７）、
Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２２として座標変換を行いながら、Ｙ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動し（Ｓｔｅｐ１０８）、
Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２２時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｙ２２を演算し（Ｓｔｅｐ１０９）、
（ｄｙ２１−ｄｙ２２）および（ｌｘｇ２１−ｌｘｇ２２）およびそのときのＹ１軸モータ推力の一定振幅値Ｆｙ２１およびＹ２軸モータ推力の一定振幅値Ｆｙ２２よりＸ軸質量中心位置ｌｘｇ２０を算出する（Ｓｔｅｐ１１０）、
という手順で処理をすることを特徴とする位置決め制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＸ軸モータと、Ｙ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＹ軸モータを配置した空気で浮揚するスライダを、固定された平面上を２次元方向に移動させて位置決めする位置決め制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術における平面サーボモータシステムを構築する位置決め制御装置は、図４のようになっている（例えば、特許文献１参照）。
図４において、１１はスライダであり、１２は格子プラテンであり、１３はＸ平面ミラーであり、１４はＹ平面ミラーであり、１５はモータ部であり、１６は上位コントローラ、１７はＸＹサーボドライバ部、１８はＸ１軸モータコア、１９はＸ２軸モータコア、２０はＸ１軸モータ、２１はＸ２軸モータ、２２はＹ１軸モータコア、２３はＹ２軸モータコア、２４はＹ１軸モータ、２５はＹ２軸モータ、３２は３軸レーザ干渉計、５５はＸ軸位置・速度制御部、５６はＹ軸位置・速度制御部、５７は姿勢制御部、５８はＸ１電流駆動インバータ、５９はＸ２電流駆動インバータ、６０はＹ１電流駆動インバータ、６１はＹ２電流駆動インバータ、６２は座標変換部である。スライダ１１は固定物であるプラテンに対し空気などで浮揚しており、Ｘ軸方向にＸ１軸モータ２０、Ｘ２軸モータ２１の２個のモータを搭載し、Ｙ軸方向にＹ１軸モータ２２、Ｙ２軸モータ２３を搭載して、２次元平面を駆動できるようにしてある。制御系については、３次元レーザ干渉計によりスライダ位置が計測されるが、Ｘ座標に関して並列に２箇所計測し、その差分を計測することでヨーイング角を算出する。以上により、Ｘ座標位置、Ｙ座標位置およびヨーイング座標θ角度を検出し、各座標ごとにフィードバック制御部５５，５６，６３を有し、目標位置との偏差を評価し、推力指令を決定する。また、あらかじめピッチング角、ローリング角を実験的に測定した結果をテーブルとして制御系内部に格納しておき、検出したＸ軸座標、Ｙ座標、θ座標に応じてピッチング角、ローリング角を考慮した電流指令を、姿勢制御部５７にて演算し、各電流駆動インバータ５８，５９，６０，６１に電流振幅指令、転流角指令を出力している。
このように、従来の位置決め制御装置は、浮揚したスライダの姿勢を安定化してスライダの位置決めを実行しているのである。
【特許文献１】特開２００４−３８４２６号公報（第１２頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の位置決め制御装置は、スライダの質量中心位置および質量中心まわりの回転角を、Ｘ座標およびＹ座標のレーザ干渉計より計測された並列な２点間座標の和および差のみで演算している。実際には、スライダ上には負荷が搭載されるため、質量中心点はスライダの機械的中心位置には存しない。そのため、単に位置情報の和および差のみで質量中心に関する位置情報を演算したのでは、精度が悪くなる。そこで、質量中心位置を考慮した演算をすることが必要となるが、様々な負荷条件における質量中心位置を、その都度手作業で判断するのは非常に効率が悪く、またスライダに接続されたケーブルの張力などの影響により正確に計測することも困難となるなどの問題があった。
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、スライダ上に何らかの負荷が搭載され、質量中心がすれた場合でも簡便に質量中心座標を演算し、それによる座標変換精度を向上させることで良好な位置制御性能を得ることができる位置決め制御装置および位置決め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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
【０００６】
請求項１に記載の発明は、Ｘ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＸ軸モータと、Ｙ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＹ軸モータを配置した空気で浮揚するスライダを、固定された平面上を２次元方向に移動させて位置決めする位置決め制御方法において、Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１１として座標変換を行いながら、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動し（Ｓｔｅｐ１）、Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１１時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｘ１１を演算し（Ｓｔｅｐ２）、Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１２として座標変換を行いながら、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動し（Ｓｔｅｐ３）、Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１２時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｘ１２を演算し（Ｓｔｅｐ４）、（ｄｘ１１−ｄｘ１２）および（ｌｙｇ１１−ｌｙｇ１２）およびそのときのＸ１軸モータ推力Ｆｘ１１およびＸ２軸モータ推力Ｆｘ２１よりＹ軸質量中心位置ｌｙｇ１０を算出し（Ｓｔｅｐ５）、Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１１として座標変換を行いながら、Ｙ軸方向に一定加速ａで駆動し（Ｓｔｅｐ６）、Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１１時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｙ１１を演算し（Ｓｔｅｐ７）、Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１２として座標変換を行いながら、Ｙ軸方向に一定加速ａで駆動し（Ｓｔｅｐ８）、Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１２時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｙ１２を演算し（Ｓｔｅｐ９）、（ｄｙ１１−ｄｙ１２）および（ｌｘｇ１１−ｌｘｇ１２）およびそのときのＹ１軸モータ推力Ｆｙ１１およびＹ２軸モータ推力Ｆｙ２１よりＸ軸質量中心位置ｌｘｇ１０を算出する（Ｓｔｅｐ１０）、という手順をとったものである。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、Ｘ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＸ軸モータと、Ｙ軸方向に駆動する少なくとも２個の位置センサ付きＹ軸モータを配置した空気で浮揚するスライダを、固定された平面上を２次元方向に移動させて位置決めする位置決め制御方法において、Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２１として座標変換を行いながら、Ｘ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動し（Ｓｔｅｐ１０１）、Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２１時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｘ２１を演算し（Ｓｔｅｐ１０２）、Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２２として座標変換を行いながら、Ｘ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動し（Ｓｔｅｐ１０３）、Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２２時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｘ２２を演算し（Ｓｔｅｐ１０４）、（ｄｘ２１−ｄｘ２２）および（ｌｙｇ２１−ｌｙｇ２２）およびそのときのＸ１軸モータ推力の一定振幅値Ｆｘ１２およびＸ２軸モータ推力の一定振幅値Ｆｘ２２よりＹ軸質量中心位置ｌｙｇ２０を算出し（Ｓｔｅｐ１０５）、Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２１として座標変換を行いながら、Ｙ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動し（Ｓｔｅｐ１０６）、Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２１時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｙ２１を演算し（Ｓｔｅｐ１０７）、Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２２として座標変換を行いながら、Ｙ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動し（Ｓｔｅｐ１０８）、Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２２時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｙ２２を演算し（Ｓｔｅｐ１０９）、（ｄｙ２１−ｄｙ２２）および（ｌｘｇ２１−ｌｘｇ２２）およびそのときのＹ１軸モータ推力の一定振幅値Ｆｙ２１およびＹ２軸モータ推力の一定振幅値Ｆｙ２２よりＸ軸質量中心位置ｌｘｇ２０を算出する（Ｓｔｅｐ１１０）、という手順をとったものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１または請求項２に記載の発明によると、外乱オブザーバ部の推定外乱を用いて質量中心位置を自動的に求めることができ、かつ、質量中心座標を変化させて２回駆動させた結果を用いることにより、スライダに接続されたケーブルの張力などによる一定外乱を除去して、精度よく質量中心位置をもとめることができ、その質量中心位置を用いて座標変換部を構成するので、良好な制御性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の位置決め制御装置例の構成概略図である。ここでは、各軸モータがＸ軸に２個、Ｙ軸に２個搭載され、位置センサがＸ軸に２個、Ｙ軸に２個の計４個搭載されている。図において、１０１は上位位置指令器、１０２は位置決め制御部、１０３は各電動力変換部への電圧発生用ゲート信号、１０４は外乱オブザーバ部、１０５は質量中心位置推定部、１０６は座標変換部、１０７はＸ１軸電動力変換部、１０８はＸ２軸電動力変換部、１０９はＹ１軸電動力変換部、１１０はＹ２軸電動力変換部、１１１はＸ１軸モータ、１１２はＸ２軸モータ、１１３はＹ１軸モータ、１１４はＹ２軸モータ、１１５はＸ１軸位置センサ、１１６はＸ２軸位置センサ、１１７はＹ１軸位置センサ、１１８はＹ２軸位置センサ、１１９はスライダ、１２０は位置決め制御装置である。本発明が特許文献１と異なる部分は、外乱オブザーバ部および質量中心位置推定部を設けているところである。これにより、スライダ負荷が変動し、質量中心位置が変化した場合であっても、外乱オブザーバ部で推定された推定外乱を用いて質量中心位置を演算することにより、座標変換部の各位置情報の精度が保たれるため、良好な制御性能を維持できる。
【実施例２】
【００１１】
図２は本発明実施例２の位置決め制御方法を示すフローチャートである。図において、２０１はＹ軸質量中心位置ｌｙｇ１１として座標変換し、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１）、２０２はＹ軸質量中心位置ｌｙｇ１１時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｘ１１を演算するステップ（Ｓｔｅｐ２）、２０３はＹ軸質量中心位置ｌｙｇ１２として座標変換し、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動するステップ（Ｓｔｅｐ３）、２０４はＹ軸質量中心位置ｌｘｇ１２時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｘ１２を演算するステップ（Ｓｔｅｐ４）、２０５は（ｄｘ１１−ｄｘ１２）および（ｌｙｇ１１−ｌｙｇ１２）およびそのときのＸ１軸モータ推力Ｆｘ１１およびＸ２軸モータ推力Ｆｘ２１よりＹ軸質量中心位置ｌｙｇ１０を算出するステップ（Ｓｔｅｐ５）、２０６はＸ軸質量中心位置ｌｘｇ１１として座標変換し、Ｙ軸方向に一定加速ａで駆動するステップ（Ｓｔｅｐ６）、２０７はＸ軸質量中心位置ｌｘｇ１１時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｙ１１を演算するステップ（Ｓｔｅｐ７）、２０８はＸ軸質量中心位置ｌｘｇ１２として座標変換し、Ｙ軸方向に一定加速ａで駆動するステップ（Ｓｔｅｐ８）、２０９はＸ軸質量中心位置ｌｘｇ１２時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｙ１２を演算するステップ（Ｓｔｅｐ９）、２１０は（ｄｙ１１−ｄｙ１２）および（ｌｘｇ１１−ｌｘｇ１２）およびそのときのＹ１軸モータ推力Ｆｙ１１およびＹ２軸モータ推力Ｆｙ２１よりＸ軸質量中心位置ｌｘｇ１０を算出するステップ（Ｓｔｅｐ１０）である。以下、処理の流れを図２に基づいて説明する。
まず、Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２の各軸センサからの信号が座標変換部１０６に入力され、それらの信号から、スライダ質量中心Ｘ座標位置Ｘ、スライダ質量中心Ｙ座標位置Ｙ、スライダ質量中心まわり角度θが導出される。例えば、位置センサＸ１におけるＸ座標をＸ１，位置センサＸ２におけるＸ座標をＸ２、位置センサＹ１におけるＹ座標をＹ１，位置センサＹ２におけるＹ座標をＹ２とすると、以下の式により、スライダ質量中心Ｘ座標Ｘ、スライダ質量中心Ｙ座標位置Ｙ、スライダ質量中心周り角度θが求められる。
【００１２】
Ｘ＝（１／Ｌ）｛（Ｌ−Ｌｙ）・Ｘ１＋Ｌｙ・Ｘ２｝        ・・・（１）
Ｙ＝（１／Ｌ）｛（Ｌ−Ｌｘ）・Ｙ１＋Ｌｘ・Ｙ２｝          ・・・（２）
θ＝（１／２Ｌ）｛（Ｘ２−Ｘ１）＋（Ｙ１−Ｙ２）｝        ・・・（３）
【００１３】
ここで、Ｌはスライダ１辺の長さ、ＬｙはスライダのＹ軸方向の質量中心までの長さ、ＬｘはスライダのＸ軸方向の質量中心までの長さである。このように、各質量中心位置に関する情報を演算するのに、質量中心までの長さ情報が必要となり、その精度が制御性能を大きく左右することになる。その後、スライダ質量中心Ｘ座標位置Ｘ、スライダ質量中心Ｙ座標位置Ｙ、スライダ質量中心まわり角度θは、各座標の位置速度制御部へ送られ、上位位置指令器から出力される目標位置に対して制御がかけられる。ここでの制御はいわゆるＰＩＤ制御でもかまわないし、Ｈ∞制御に代表されるようなアドバンスト制御でもかまわない。さらに各位置速度制御部より推力もしくはトルク指令が出力される。つまり、Ｘ位置速度制御部からは推力指令Ｆｘが、Ｙ位置速度制御部からは推力指令Ｆｙが、θ位置速度制御部からはトルク指令τが出力される。
【００１４】
ここで、座標変換部で演算されたスライダ質量中心Ｘ座標位置Ｘ、スライダ質量中心Ｙ座標位置Ｙ、スライダ質量中心まわり角度θおよびＸ位置速度制御部からの推力指令Ｆｘ、Ｙ位置速度制御部からの推力指令Ｆｙ、位置速度制御部からのトルク指令τは外乱オブザーバ部に入力される。ここでの外乱オブザーバは、各軸ごとに剛体系として構成されていればよく、その構成はいわゆる最小次元オブザーバ型でも、全次元オブザーバ（同一次元オブザーバ）でもよい。これらは、例えば文献「システム制御理論入門」（小郷寛、美多勉共著、実教出版株式会社（１９７９））などに掲載されているものでよい。
【００１５】
ここで質量中心まわりの座標系に着目する。まず、Ｙ軸質量中心位置をＬｙ＝ｌｙｇ１１として座標変換し、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動する（Ｓｔｅｐ１）。このときの駆動時間、駆動距離は、そのときの機械的および仕様的制限により適当に決定されればよい。この一定加速中に、外乱オブザーバ部にて推定される、質量中心まわりの推定外乱をｄｘ１１とする（Ｓｔｅｐ２）。このとき、Ｘ１軸モータの発生する推力Ｆｘ１１１およびＸ２軸モータの発生する推力Ｆｘ２１１および質量中心周りのトルクτ１１１との関係は以下で示される。
【００１６】
τ１１１＝｛Ｆｘ２１１（Ｌ−ｌｙｇ１１）−Ｆｘ１１１・ｌｙｇ１１｝＋ｄ  ・・・（４）
【００１７】
ここで、ｄはケーブル張力などの一定外乱である。このとき、真のＹ軸質量中心位置の座標をＬｙ＝ｌｙｇ１０とおき、ｌｙｇ１１＝ｌｙｇ１０＋Δｙ１とすると（４）式は以下のように変形される。
【００１８】
τ１１１
＝｛Ｆｘ２１１・（Ｌ−ｌｙｇ１０−Δｙ１）−Ｆｘ１１１・（ｌｙｇ１０
＋Δｙ１）｝＋ｄ
＝｛Ｆｘ２１１・（Ｌ−ｌｙｇ１０）−Ｆｘ１１１・ｌｙｇ１０｝
−Δｙ１・（Ｆｘ１１１＋Ｆｘ２１１）＋ｄ
＝τ１０１＋ｄｘ１１                                            ・・・（５）
（∵τ１０１＝  Ｆｘ２１１（Ｌ−ｌｙｇ１０）−Ｆｘ１１１・ｌｙｇ１０  、
ｄｘ１１＝−Δｙ１・（Ｆｘ１１１＋Ｆｘ２１１）＋ｄ  ）
【００１９】
同様に、Ｓｔｅｐ３にてｌｙｇ１２＝ｌｙｇ１０＋Δｙ２＝ｌｙｇ１０＋Δｙ１＋Δのとして一定加速で駆動し、そのときの推定外乱を求める（Ｓｔｅｐ４）。そのとき、Ｘ１軸モータの発生する推力Ｆｘ１１２およびＸ２軸モータの発生する推力Ｆｘ２１２とすると、質量中心周りのトルクτ１１２は以下で求められる。
【００２０】
τ１１２＝｛Ｆｘ２１２・（Ｌ−ｌｙｇ１０−Δｙ２）
−Ｆｘ１１２・（ｌｙｇ１０＋Δｙ２）｝＋ｄ
＝｛Ｆｘ２１２・（Ｌ−ｌｙｇ１０）−Ｆｘ１１２・ｌｙｇ１０｝
−Δｙ２・（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２）＋ｄ
＝｛Ｆｘ２１２・（Ｌ−ｌｙｇ１０）−Ｆｘ１１２・ｌｙｇ１０｝
−Δｙ１・（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２）−Δ・（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２）＋ｄ
＝τ１０２＋ｄｘ１２      ・・・（６）
（∵τ１０２＝  Ｆｘ２１２（Ｌ−ｌｙｇ１０）−Ｆｘ１１２・ｌｙｇ１０、
ｄｘ１２＝−Δｙ１・（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２）
−Δ・（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２）＋ｄ）
【００２１】
外乱オブザーバ部にて推定されるのは、（５）式ではｄｘ１１、（６）式ではｄｘ１２であるから、ｄｘ１１−ｄｘ１２により、ケーブル張力などの一定外乱を差し引くことができ、結果、以下のような式を得る。
ｄｘ１１−ｄｘ１２
＝−Δｙ１・（Ｆｘ１１１＋Ｆｘ２１１）＋Δｙ１・（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２）        ＋Δ・（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２）
＝Δｙ１（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２−Ｆｘ１１１−Ｆｘ２１１）
＋Δ・（Ｆｘ１１２＋Ｆｘ２１２）                          ・・・（７）
【００２２】
（７）式中Δ、Ｆｘ１１１、Ｆｘ２１１、Ｆｘ１１２、Ｆｘ２１２は既知であるので、結局、Ｙ軸質量中心位置からのズレ分Δｙ１を、（７）式から求めることができる。よって、質量中心Ｙ軸座標ｌｙｇ１０を求めることができるのである（Ｓｔｅｐ５）。
【００２３】
Ｘ軸方向質量中心位置についても、Ｓｔｅｐ１〜Ｓｔｅｐ５と同様にしてＹ軸方向に一定加速で駆動することで、Ｘ軸方向質量中心位置ｌｘｇ１０を求めることができる（Ｓｔｅｐ６〜１０）。
【００２４】
このように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向各々２種類の設定質量中心位置についての推定外乱を求めて真の質量中心位置を求める手順をとるので、ケーブル張力などの一定外乱の影響を差し引いて真の質量中心を求めることができ、結果精度よく質量中心位置座標を求めるので座標変換部での座標演算精度が増し、良好な制御性能を得ることができる。
【実施例３】
【００２５】
図３は本発明実施例３の位置決め制御方法を示すフローチャートである。図において、３０１はＹ軸質量中心位置ｌｙｇ２１として座標変換し、Ｘ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１０１）、３０２はＹ軸質量中心位置ｌｙｇ２１時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｘ２１を演算するステップ（Ｓｔｅｐ１０２）、３０３はＹ軸質量中心位置ｌｙｇ２２として座標変換し、Ｘ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１０３）、３０４はＹ軸質量中心位置ｌｙｇ２２時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｘ２２を演算するステップ（Ｓｔｅｐ１０４）、３０５は（ｄｘ２１−ｄｘ２２）および（ｌｙｇ２１−ｌｙｇ２２）およびそのときのＸ１軸モータ推力の一定振幅値Ｆｘ１２およびＸ２軸モータ推力の一定振幅値Ｆｘ２２よりＹ軸質量中心位置ｌｙｇ２０を算出するステップ（Ｓｔｅｐ１０５）、３０６はＸ軸質量中心位置ｌｘｇ２１として座標変換し、Ｙ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１０６）、３０７はＸ軸質量中心位置ｌｘｇ２１時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｙ２１を演算するステップ（Ｓｔｅｐ１０７）、３０８はＸ軸質量中心位置ｌｘｇ２２として座標変換し、Ｙ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１０８）、３０９はＸ軸質量中心位置ｌｘｇ２２時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｙ２２を演算するステップ（Ｓｔｅｐ１０９）、３１０は（ｄｙ２１−ｄｙ２２）および（ｌｘｇ２１−ｌｘｇ２２）およびそのときのＹ１軸モータ推力の一定振幅値Ｆｙ１２およびＹ２軸モータ推力の一定振幅値Ｆｙ２２よりＸ軸質量中心位置ｌｘｇ２０を算出するステップ（Ｓｔｅｐ１１０）である。
【００２６】
実施例３でも、質量中心を求める演算式およびその考え方は実施例２と同一であるが、駆動パターンを実施例２ではＸ軸もしくはＹ軸の一方向に、一定加速で駆動するのに対し、実施例３では一定振幅正弦波状位置指令を与え、その際の推定外乱、推力指令の各一定振幅値を用いて求めることを特徴としている。具体的には、Ｙ軸質量中心位置をＬｙ＝ｌｙｇ２１として座標変換し、その時のＸ軸方向に一定振幅正弦波状位置指令により駆動したときの質量中心まわり回転座標における推定外乱の最大振幅値をｄｘ２１、Ｘ１軸モータ推力指令の最大振幅値をＦｘ１２１、Ｘ２軸モータ推力指令の最大振幅値をＦＸ２２１とし、Ｙ軸質量中心位置をＬｙ＝ｌｙｇ２２として座標変換し、その時のＸ軸方向に一定振幅正弦波状位置指令により駆動したときの質量中心まわり回転座標における推定外乱の最大振幅値をｄｘ２２、Ｘ１軸モータ推力指令の最大振幅値をＦｘ１２２、Ｘ２軸モータ推力指令の最大振幅値をＦＸ２２２としたとき、ｄｘ２１とｄｘ２２の差は以下のように表される。
【００２７】
ｄｘ２１−ｄｘ２２
＝−Δｙ１・（Ｆｘ１２１＋Ｆｘ２２１）  
＋Δｙ１・（Ｆｘ１２２＋Ｆｘ２２２）＋Δ・（Ｆｘ１２２＋Ｆｘ２２２）
＝Δｙ１（Ｆｘ１２２＋Ｆｘ２２２−  Ｆｘ１２１−Ｆｘ２２１）
＋Δ・（Ｆｘ１２２＋Ｆｘ２２２）                        ・・・（７）
（∵Δｙ１：Ｙ軸方向質量中心位置ｌｙｇ２０からの質量中心位置設定値のずれ、
Δ＝ｌｙｇ２２−ｌｙｇ２１）
【００２８】
上記より、ｄｘ２１、ｄｘ２２、Ｆｘ１２１、Ｆｘ２２１、Ｆｘ１２２、Ｆｘ２２２、Δは既知であるので、設定値と真の質量中心位置とのずれであるΔｙ１を求めることができ、結果、真の質量中心位置ｌｙｇ２０を求めることができる。ただし、このとき、ｄｘ２１、Ｆｘ１２１、Ｆｘ２２１およびｄｘ２２、Ｆｘ１２２、Ｆｘ２２２が同位相の状態量となるように位置決め制御部の各軸制御則のアルゴリズムを調整する必要がある。具体的には、例えばいわゆる位置比例速度比例型フィードバック補償を用いることにより同位相化を実現できる。
【００２９】
Ｘ軸方向質量中心位置についても、Ｓｔｅｐ３０１〜Ｓｔｅｐ３０５と同様にしてＹ軸方向に一定振幅正弦波状位置指令で駆動することで、Ｘ軸方向質量中心位置ｌｘｇ２０を求めることができる（Ｓｔｅｐ３０６〜３１０）。
【００３０】
このように、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向各々２種類の設定質量中心位置についての推定外乱を求めて真の質量中心位置を求める手順をとるので、実施例２と同様、ケーブル張力などの一定外乱の影響を差し引いて真の質量中心を求めることができ、結果精度よく質量中心位置座標を求めるので座標変換部での座標演算精度が増し、良好な制御性能を得ることができる。且つ、一定振幅の正弦波状位置指令で駆動させることにより、実施例２の場合と異なり、機械的駆動範囲の制限の厳しい仕様に対しても、微小振幅を設定することで、実施例２と同様の効果を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
固定された平面、例えば平面モータシステムの各駆動モータの位置を計測することによって姿勢を安定化する制御を行うので、平面モータシステムの位置決め用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明実施例１の位置決め制御装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明実施例２の方法の処理手順を示すフローチャート
【図３】本発明実施例３の方法の処理手順を示すフローチャート
【図４】従来の位置決め制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００３３】
１１、１１９  スライダ
１２  格子プラテン
１３  Ｘ平面ミラー
１４  Ｙ平面ミラー
１５  モータ部
１６  上位コントローラ
１７  ＸＹサーボドライバ部
１８  Ｘ１軸モータコア
１９  Ｘ２軸モータコア
２０、１１１  Ｘ１軸モータ
２１、１１２  Ｘ２軸モータ
２２  Ｙ１軸モータコア
２３  Ｙ２軸モータコア
２４、１１３  Ｙ１軸モータ
２５、１１４  Ｙ２軸モータ
３２  ３軸レーザ干渉計
５５  Ｘ軸位置・速度制御部
５６  Ｙ軸位置・速度制御部
５７  姿勢制御部
５８  Ｘ１電流駆動インバータ
５９  Ｘ２電流駆動インバータ
６０  Ｙ１電流駆動インバータ
６１  Ｙ２電流駆動インバータ
６２、１０６  座標変換部
１０１  上位位置指令器
１０２  位置決め制御部
１０３  各電動力変換部への電圧発生用ゲート信号
１０４  外乱オブザーバ部
１０５  質量中心位置推定部
１０７  Ｘ１軸電動力変換部
１０８  Ｘ２軸電動力変換部
１０９  Ｙ１軸電動力変換部
１１０  Ｙ２軸電動力変換部
１１５  Ｘ１軸位置センサ
１１６  Ｘ２軸位置センサ
１１７  Ｙ１軸位置センサ
１１８  Ｙ２軸位置センサ
１２０  位置決め制御装置
２０１  Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１として座標変換し、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１）
２０２  Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ１時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｘ１を演算するステップ（Ｓｔｅｐ２）
２０３  Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２として座標変換し、Ｘ軸方向に一定加速ａで駆動するステップ（Ｓｔｅｐ３）
２０４  Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｘ２を演算するステップ（Ｓｔｅｐ４）
２０５  （ｄｘ１−ｄｘ２）および（ｌｙｇ１−ｌｙｇ２）およびそのときのＸ１軸モータ推力Ｆｘ１およびＸ２軸モータ推力Ｆｘ２よりＹ軸質量中心位置ｌｙｇを算出するステップ（Ｓｔｅｐ５）
２０６  Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１として座標変換し、Ｙ軸方向に一定加速ａで駆動するステップ（Ｓｔｅｐ６）
２０７  Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ１時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｙ１を演算するステップ（Ｓｔｅｐ７）
２０８  Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２として座標変換し、Ｙ軸方向に一定加速ａで駆動するステップ（Ｓｔｅｐ８）
２０９  Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２時の質量中心まわり回転座標推定外乱ｄｙ２を演算するステップ（Ｓｔｅｐ９）
２１０  （ｄｙ１−ｄｙ２）および（ｌｘｇ１−ｌｘｇ２）およびそのときのＹ１軸モータ推力Ｆｙ１およびＹ２軸モータ推力Ｆｙ２よりＹ軸質量中心位置ｌｘｇを算出するステップ（Ｓｔｅｐ５）
３０１  Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２１として座標変換し、Ｘ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１０１）
３０２  Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２１時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｘ２１を演算するステップ（Ｓｔｅｐ１０２）
３０３  Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２２として座標変換し、Ｘ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１０３）
３０４  Ｙ軸質量中心位置ｌｙｇ２２時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｘ２２を演算するステップ（Ｓｔｅｐ１０４）
３０５  （ｄｘ２１−ｄｘ２２）および（ｌｙｇ２１−ｌｙｇ２２）およびそのときのＸ１軸モータ推力の一定振幅値Ｆｘ１２およびＸ２軸モータ推力の一定振幅値Ｆｘ２２よりＹ軸質量中心位置ｌｙｇ２０を算出するステップ（Ｓｔｅｐ１０５）
３０６  Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２１として座標変換し、Ｙ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１０６）
３０７  Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２１時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｙ２１を演算するステップ（Ｓｔｅｐ１０７）
３０８  Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２２として座標変換し、Ｙ軸方向に一定振幅Ａで正弦波状位置指令にて駆動するステップ（Ｓｔｅｐ１０８）
３０９  Ｘ軸質量中心位置ｌｘｇ２２時の質量中心まわり回転座標推定外乱の一定振幅値ｄｙ２２を演算するステップ（Ｓｔｅｐ１０９）
３１０  （ｄｙ２１−ｄｙ２２）および（ｌｘｇ２１−ｌｘｇ２２）およびそのときのＹ１軸モータ推力の一定振幅値Ｆｙ１２およびＹ２軸モータ推力の一定振幅値Ｆｙ２２よりＸ軸質量中心位置ｌｘｇ２０を算出するステップ（Ｓｔｅｐ１１０）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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