促动器的控制方法及促动器的控制装置制造方法及图纸

促动器的控制方法及促动器的控制装置，作为替代PID控制的新的控制方法，提供更简便的方法而得到控制结果，其中，进行“能量评价控制”，即将控制对象的动能与能够制动功进行比较，在上述控制对象的动能与上述能够制动功成为相等的时刻从驱动切换为制动，并且按照每个预先设定的时刻来反复进行上述控制对象的动能与上述能够制动功的比较。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】促动器的控制方法及促动器的控制装置
本专利技术涉及促动器的控制方法及促动器的控制装置，更详细地是涉及计算量比较少而能够取入反馈的要素的促动器的控制方法及促动器的控制装置。
技术介绍
在以往的控制中，一般使用PID控制的反馈控制。在该PID控制中，相对于现象必定延迟地决定控制输出，因此当要提高控制速度而增大PID的各控制增益时，控制相对于现象变得来不及，控制变得不稳定。尤其是当控制对象的机械衰减力显著降低时，控制容易变得不稳定，有时控制还会发散。作为对用于避免该控制的不稳定的PID控制的各控制增益进行决定的方法，应用能够保证控制的稳定性的H∞等控制理论。但是，在PID控制这种制约下，由于负荷变动而会产生过调量、控制延迟。在PID控制中，当使用滑行模式控制时，通过根据控制状态来切换控制增益，由此在理论上也能够排除负荷变动的影响。但是，当控制周期延迟时，该控制会保持振动而不会收敛。因此，为了完全排除负荷变动的影响，需要无限快地切换控制增益，并需要到可以说相对于现象为无限快的程度的高速控制。并且，需要调整PID等的各控制增益，该控制增益的调整的好坏会决定控制的好坏，因此该控制增益的调整成为非常重要的要素。此外，这些控制理论用于弥补PID控制的缺点，并不是为了以“在最短的时间内使控制对象静止于目标位置”为控制目的而构建的方法。因此，相对于该单纯的目的，与PID控制相比，反而可以说最短时间控制是更符合目的的控制方法。最单纯的最短时间控制是如下控制：在到目标位置为止的行程的一半以最大推力使控制对象加速，在剩余一半行程以最大减速度减速而使控制对象静止于目标位置。该输出图案在控制开始前被决定，因此该最短时间控制可以说是前馈控制。换言之，最短时间控制是指，使促动器以最大驱动力运转、并以最大制动力停止的控制方法，是在理论上能够在最短时间使控制对象静止于目标的控制。即，最短时间控制是完全符合“在最短时间内使控制对象静止于目标位置”这种控制目的的控制方法。例如，如日本申请的特开2000-94371号公报所记载的那样，作为使用该最短时间控制的控制装置而提出有一种机器人的最短时间控制装置，具备：用于控制伺服马达的控制单元；预先存储以无负荷时的值为基准的控制量与负荷重量之间的关系的对应关系存储单元；负荷推定计算单元；根据由负荷推定计算单元所计算的工件信息来决定加减速常数的加减速常数决定单元；以及使用所决定的加减速常数来制作对伺服控制单元发出的指令的指令制作单元；在把持了工件时，加速时间变长，在未把持工件时，加速时间缩短。但是，最短时间控制是在理论上能够在最短时间内进行控制的理想的控制，另一方面是考虑初速、最大加速度、最大减速度来决定输出图案的开放式控制，没有反馈要素，因此在目标值与控制值不一致时，没有修正的方法，存在难以正确地使目标值与控制值一致这种问题，因此在实际的控制中极少采用。现有技术文献专利文献专利文献1：日本申请的特开2000-94371号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题对此，本专利技术人考虑到进行如下的“反馈最短时间控制”的促动器的控制方法和促动器的控制装置，该“反馈最短时间控制”为：使用最短时间控制，并且使用预先计测的促动器的控制力的最大输出时的最大加速度和最大减速度，通过从进行用于控制的计算的计算时刻起的经过时间显示，来计算从加速输出向减速输出切换的切换时刻和减速输出的结束时刻，在从上述计算时刻到上述切换时刻为止，将上述促动器的控制力设为最大加速输出，在从上述切换时刻到上述结束时刻为止，将上述促动器的控制力设为最大减速输出，在上述结束时刻结束控制力的输出，并且按照每个预先设定的时间来反复进行上述计算步骤，计算而更新上述切换时刻和上述结束时刻；进一步，本专利技术人考虑了减少控制系统具有的剩余功与动能之和即残留能量，并且减小控制输出。这些控制方法和控制装置，取入了按照每个预先设定的时间加入控制的各时刻的目标值与控制值的偏差而更新切换时刻和结束时刻这种反馈的要素，因此即使外力变化、并且即使不使控制的时间间隔成为高速，也能够发挥能够常时得到稳定的控制结果这种效果。但是，在这些进行“反馈最短时间控制”的控制方法和控制装置中，虽然确认了与PID控制相比为更稳定且高速，但由于需要求出二次函数的解，因此在计算负荷较大、控制器的性能较低的情况下，存在不延长控制周期就不能够应用这种问题。本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供促动器的控制方法及促动器的控制装置，作为代替PID控制的新的控制方法，能够通过更简便的方法来得到与“反馈最短时间控制”大致同等的控制结果。用于解决课题的手段用于实现上述那样的目的的本专利技术的促动器的控制方法的特征在于，将控制对象的动能与能够制动功进行比较，在上述控制对象的动能与上述能够制动功变得相等的时刻，从驱动切换为制动，并且按照每个预先设定的时刻来反复进行上述控制对象的动能与上述能够制动功的比较。在该方法中，成为“能够制动功＝制动功量＝(目标位置-当前位置)×制动力”，驱动(加速)与制动(减速)的切换时刻成为“动能＝能够制动功＝(目标位置-当前位置)×制动力”的时刻。另外，能够制动功的制动方向根据偏差(＝目标位置-当前位置)的正负来切换。根据该方法，通过ON/OFF控制也能够在最短时间使控制值与目标值一致，还能够追随由负荷变动等引起的控制系统的加速度变化。此外，计算变得非常简单，因此计算量显著变少，能够降低控制器的计算负荷。此外，通过能量的比较来进行控制，因此物理上的含义变得明确。在上述促动器的控制方法中，当将上述控制对象的动能与上述能够制动功的绝对值之和作为控制结束的控制评价值、并使控制输出的上限值与上述控制评价值成正比例地降低时，即当使“控制评价值＝(1/2)×v2+︱(目标位置-当前位置)×制动加速度︱”、使控制输出成为将该评价值和E增益与最大控制输出相乘而得到的值、并使“控制输出＝控制评价值×E增益×最大控制输出”时，由此，能够在控制结束时使控制输出成为零。在这种情况下，当然不会使控制输出成为最大控制输出以上，因此“控制评价值×E增益”将1.0作为上限值。此外，在上述促动器的控制方法中，当将上述控制评价值为零的时刻设为控制结束时，能够将偏差和速度同时成为零时判断为控制结束。并且，在上述促动器的控制方法中，当将上述动能置换为“(动能)-(目标速度的动能)”而进行控制时，即当设定目标位置、目标速度、并以从根据偏差的变化量计算出的动能减去目标速度下的动能的方式进行控制时，由此，能够同时赋予目标位置和目标位置上的目标速度而进行控制，能够使位置和速度同时与目标值一致。而且，用于实现上述目的的本专利技术的促动器的控制装置构成为，具备将控制对象的动能与能够制动功进行比较的比较单元、以及在上述控制对象的动能与上述能够制动功变得相等的时刻从驱动切换为制动的切换单元，按照每个预先设定的时刻来反复进行基于上述比较单元的上述控制对象的动能与上述能够制动功的比较。根据该构成，通过ON/OFF控制也能够在最短时间使控制值与目标值一致，还能够追随由负荷变动等引起的控制系统的加速度变化。此外，计算变得非常简单，因此计算量显著变少，能够降低控制器的计算负荷。此外，通过能量的比较来进行控制，因此物理上的含义变得明确。在上述促动器的控制装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种促动器的控制方法，其中，将控制对象的动能与能够制动功进行比较，在上述控制对象的动能与上述能够制动功变得相等的时刻，从驱动切换为制动，并且按照每个预先设定的时刻来反复进行上述控制对象的动能与上述能够制动功的比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.29 JP 2011-1860511.一种促动器的控制方法，其中，将控制对象的动能与上述促动器的能够制动功进行比较，在上述控制对象的动能与上述促动器的上述能够制动功变得相等的时刻，从驱动切换为制动，并且按照每个预先设定的时刻来反复进行上述控制对象的动能与上述促动器的上述能够制动功的比较，将上述控制对象的动能与上述促动器的上述能够制动功的绝对值之和作为控制结束的控制评价值，将控制输出设为最大控制输出与控制评价值及E增益相乘的值，将控制评价值×E增益的上限值设为1.0，并且使控制输出的上限值与上述控制评价值成正比例地降低，上述E增益为用于与作为控制对象具有的动能和上述促动器的能够制动功的绝对值之和而定义的控制评价值的减少一起、使控制输出减小的系数。2.如权利要求1所述的促动器的控制方法，其中，将上述控制评价值为零的时刻作为控制结束。3.如权利要求1或2所述的促动器的控制方法，其中，将上述动能置换为“动能－目标速度的动能”而进行控制。4.一种促动器的控制装置，其中，具备：比较单元，将控制对象的动能与上述促动器的能够制动功进行比较；以及切换单元，在上述控制对象的动能与上述促动器的上述能够制动功变得相等的时刻从驱动切换为制动，按照每个预先设定的时刻来反复由上述比较单元进行上述控制对象的动能与上述促动器的上述能够制动功的比较，该促动器的控制装置还具备：评价值计算单元，将上述控制对象的动能与上述促动器的上述能够制动功的绝对值之和作为控制结束的控制评价值；以及控制输出限制单元，将控制输出设为最大控制输出与控制评价值及E增益相乘的值，将控制评价值×E增益的上限值设为1.0，并且使控制输出的上限值与上述控制评价值成正比例地降低，上述E增益为用于与作为控制对象具有的动能和上述促动器的能够制动功的绝对值之和而定义的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本康，
申请(专利权)人：五十铃自动车株式会社，
类型：
国别省市：