[發(fā)明專利]促動(dòng)器的控制方法及促動(dòng)器的控制裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280034115.1
• 申請(qǐng)日: 2012-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN103649853A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山本康
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 五十鈴自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G05B13/02
• 分類號(hào): G05B13/02;G05B11/36;G05D3/12
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 夏斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及促動(dòng)器的控制方法及促動(dòng)器的控制裝置，更詳細(xì)地是涉及計(jì)算量比較少而能夠取入反饋的要素的促動(dòng)器的控制方法及促動(dòng)器的控制裝置。

背景技術(shù)

在以往的控制中，一般使用PID控制的反饋控制。在該P(yáng)ID控制中，相對(duì)于現(xiàn)象必定延遲地決定控制輸出，因此當(dāng)要提高控制速度而增大PID的各控制增益時(shí)，控制相對(duì)于現(xiàn)象變得來不及，控制變得不穩(wěn)定。尤其是當(dāng)控制對(duì)象的機(jī)械衰減力顯著降低時(shí)，控制容易變得不穩(wěn)定，有時(shí)控制還會(huì)發(fā)散。作為對(duì)用于避免該控制的不穩(wěn)定的PID控制的各控制增益進(jìn)行決定的方法，應(yīng)用能夠保證控制的穩(wěn)定性的H∞等控制理論。但是，在PID控制這種制約下，由于負(fù)荷變動(dòng)而會(huì)產(chǎn)生過調(diào)量、控制延遲。

在PID控制中，當(dāng)使用滑行模式控制時(shí)，通過根據(jù)控制狀態(tài)來切換控制增益，由此在理論上也能夠排除負(fù)荷變動(dòng)的影響。但是，當(dāng)控制周期延遲時(shí)，該控制會(huì)保持振動(dòng)而不會(huì)收斂。因此，為了完全排除負(fù)荷變動(dòng)的影響，需要無限快地切換控制增益，并需要到可以說相對(duì)于現(xiàn)象為無限快的程度的高速控制。并且，需要調(diào)整PID等的各控制增益，該控制增益的調(diào)整的好壞會(huì)決定控制的好壞，因此該控制增益的調(diào)整成為非常重要的要素。

此外，這些控制理論用于彌補(bǔ)PID控制的缺點(diǎn)，并不是為了以“在最短的時(shí)間內(nèi)使控制對(duì)象靜止于目標(biāo)位置”為控制目的而構(gòu)建的方法。因此，相對(duì)于該單純的目的，與PID控制相比，反而可以說最短時(shí)間控制是更符合目的的控制方法。

最單純的最短時(shí)間控制是如下控制：在到目標(biāo)位置為止的行程的一半以最大推力使控制對(duì)象加速，在剩余一半行程以最大減速度減速而使控制對(duì)象靜止于目標(biāo)位置。該輸出圖案在控制開始前被決定，因此該最短時(shí)間控制可以說是前饋控制。

換言之，最短時(shí)間控制是指，使促動(dòng)器以最大驅(qū)動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)、并以最大制動(dòng)力停止的控制方法，是在理論上能夠在最短時(shí)間使控制對(duì)象靜止于目標(biāo)的控制。即，最短時(shí)間控制是完全符合“在最短時(shí)間內(nèi)使控制對(duì)象靜止于目標(biāo)位置”這種控制目的的控制方法。

例如，如日本申請(qǐng)的特開2000-94371號(hào)公報(bào)所記載的那樣，作為使用該最短時(shí)間控制的控制裝置而提出有一種機(jī)器人的最短時(shí)間控制裝置，具備：用于控制伺服馬達(dá)的控制單元；預(yù)先存儲(chǔ)以無負(fù)荷時(shí)的值為基準(zhǔn)的控制量與負(fù)荷重量之間的關(guān)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系存儲(chǔ)單元；負(fù)荷推定計(jì)算單元；根據(jù)由負(fù)荷推定計(jì)算單元所計(jì)算的工件信息來決定加減速常數(shù)的加減速常數(shù)決定單元；以及使用所決定的加減速常數(shù)來制作對(duì)伺服控制單元發(fā)出的指令的指令制作單元；在把持了工件時(shí)，加速時(shí)間變長(zhǎng)，在未把持工件時(shí)，加速時(shí)間縮短。

但是，最短時(shí)間控制是在理論上能夠在最短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行控制的理想的控制，另一方面是考慮初速、最大加速度、最大減速度來決定輸出圖案的開放式控制，沒有反饋要素，因此在目標(biāo)值與控制值不一致時(shí)，沒有修正的方法，存在難以正確地使目標(biāo)值與控制值一致這種問題，因此在實(shí)際的控制中極少采用。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本申請(qǐng)的特開2000-94371號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的課題

對(duì)此，本發(fā)明人考慮到進(jìn)行如下的“反饋?zhàn)疃虝r(shí)間控制”的促動(dòng)器的控制方法和促動(dòng)器的控制裝置，該“反饋?zhàn)疃虝r(shí)間控制”為：使用最短時(shí)間控制，并且使用預(yù)先計(jì)測(cè)的促動(dòng)器的控制力的最大輸出時(shí)的最大加速度和最大減速度，通過從進(jìn)行用于控制的計(jì)算的計(jì)算時(shí)刻起的經(jīng)過時(shí)間顯示，來計(jì)算從加速輸出向減速輸出切換的切換時(shí)刻和減速輸出的結(jié)束時(shí)刻，在從上述計(jì)算時(shí)刻到上述切換時(shí)刻為止，將上述促動(dòng)器的控制力設(shè)為最大加速輸出，在從上述切換時(shí)刻到上述結(jié)束時(shí)刻為止，將上述促動(dòng)器的控制力設(shè)為最大減速輸出，在上述結(jié)束時(shí)刻結(jié)束控制力的輸出，并且按照每個(gè)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間來反復(fù)進(jìn)行上述計(jì)算步驟，計(jì)算而更新上述切換時(shí)刻和上述結(jié)束時(shí)刻；進(jìn)一步，本發(fā)明人考慮了減少控制系統(tǒng)具有的剩余功與動(dòng)能之和即殘留能量，并且減小控制輸出。

這些控制方法和控制裝置，取入了按照每個(gè)預(yù)先設(shè)定的時(shí)間加入控制的各時(shí)刻的目標(biāo)值與控制值的偏差而更新切換時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻這種反饋的要素，因此即使外力變化、并且即使不使控制的時(shí)間間隔成為高速，也能夠發(fā)揮能夠常時(shí)得到穩(wěn)定的控制結(jié)果這種效果。

但是，在這些進(jìn)行“反饋?zhàn)疃虝r(shí)間控制”的控制方法和控制裝置中，雖然確認(rèn)了與PID控制相比為更穩(wěn)定且高速，但由于需要求出二次函數(shù)的解，因此在計(jì)算負(fù)荷較大、控制器的性能較低的情況下，存在不延長(zhǎng)控制周期就不能夠應(yīng)用這種問題。