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公開番号2024070424
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-23
出願番号2022180902
出願日2022-11-11
発明の名称制御装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人サンネクスト国際特許事務所
主分類G05B 11/36 20060101AFI20240516BHJP(制御;調整)
要約【課題】非線形性でかつその非線形性が諸条件で変化するような制御対象に対しても高精度かつ高ロバストな制御系を構築可能な技術を提供する。
【解決手段】アクチュエータを用いて、なんらかの物理量を制御する制御系において、前記物理量の目標値と直接的もしくは間接的に検出した実際の物理量Pとの差違eに基づいて、前記アクチュエータの目標動作値TgDを演算する手段Cと、前記目標動作値TgDもしくは前記目標動作値TgDに基づいて演算された第2の目標動作値TgD2から前記アクチュエータの駆動信号を演算する手段aとを備え、前記手段aは、前記アクチュエータが動作する際、もっとも応答が遅くなる動作条件における前記アクチュエータの動作値と前記アクチュエータの駆動信号の関係を表していることを特徴とする制御装置である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
アクチュエータを用いて、なんらかの物理量を制御する制御系において、
前記物理量の目標値と直接的もしくは間接的に検出した実際の物理量Ｐとの差違ｅに基づいて、前記アクチュエータの目標動作値ＴｇＤを演算する手段Ｃと
前記目標動作値ＴｇＤもしくは前記目標動作値ＴｇＤに基づいて演算された第２の目標動作値ＴｇＤ２から前記アクチュエータの駆動信号を演算する手段ａとを備え、
前記手段ａは、前記アクチュエータが動作する際、もっとも応答が遅くなる動作条件における前記アクチュエータの動作値と前記アクチュエータの駆動信号の関係を表していることを
特徴とする制御装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記差違ｅが所定値以下のとき、もしくは前記物理量Ｐが所定値に達したとき、
前記アクチュエータの駆動信号を０に変更する手段をさらに備えたことを
特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項１において、
超音波モータを用いて位置決め制御する制御系において、
目標位置と直接的もしくは間接的に検出した実際の位置Ｐｏｓとの差違ｅに
基づいて、前記超音波モータの目標回転速度ＴｇＮを演算する手段Ｃと
前記目標回転速度ＴｇＮもしくは前記目標回転速度ＴｇＮに基づいて演算された第２の目標回転速度ＴｇＮ２から前記超音波モータの駆動信号を演算する手段ａとを備え、
前記手段ａは、前記超音波モータが動作する際に、もっとも応答性が遅くなる条件における前記超音波モータの回転速度と前記超音波モータの駆動信号の関係を表していることを
特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記手段ａは、超音波モータが動作する際の上限温度における前記超音波モータの回転速度と前記超音波モータの駆動信号の関係を表していることを
特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項１において、
超音波モータを用いて位置決め制御する制御系において、
目標位置と直接的もしくは間接的に検出した実際の位置Ｐｏｓとの差違ｅに
基づいて、前記超音波モータの目標回転速度ＴｇＮを演算する手段Ｃと
前記目標回転速度ＴｇＮもしくは前記目標回転速度ＴｇＮに基づいて演算された第２の目標回転速度ＴｇＮ２から前記超音波モータの駆動信号を演算する手段ａとを備え、
前記手段ａは、前記超音波モータが動作する際に、もっとも応答性が遅くなる条件における前記超音波モータの回転速度と前記超音波モータの駆動信号の関係を表し、
前記差違ｅが所定値以下のとき、もしくは位置Ｐｏｓが所定値に達したとき、前記超音波モータを停止する駆動信号に変更する手段を有したことを
特徴とする制御装置。
【請求項６】
請求項１において、
超音波モータを用いて位置決め制御する制御系において、
目標位置と直接的もしくは間接的に検出した実際の位置Ｐｏｓとの差違ｅに
基づいて、前記超音波モータの目標回転速度ＴｇＮを演算する手段Ｃと
前記目標回転速度ＴｇＮもしくは前記目標回転速度ＴｇＮに基づいて演算された第２の目標回転速度ＴｇＮ２から前記超音波モータの駆動信号を演算する手段ａとを備え、
前記手段ａは、前記超音波モータが動作する際の上限温度における前記超音波モータの回転速度と前記超音波モータの駆動信号の関係を表し、
前記差違ｅが所定値以下のとき、もしくは位置Ｐｏｓが所定値に達したとき、前記超音波モータを停止する駆動信号に変更する手段を有したことを
特徴とする制御装置。
【請求項７】
請求項３において、前記目標位置と直接的もしくは間接的に検出した実際の位置Ｐｏｓとの差違ｅに基づいて、前記超音波モータの目標回転速度ＴｇＮを演算する手段Ｃは、ＰＩＤ制御であることを
特徴とする制御装置。
【請求項８】
請求項６において、前記超音波モータの駆動信号を演算する手段ａは、
前記目標回転速度ＴｇＮと直接的もしくは間接的に検出した前記超音波モータの実際の回転速度との差違ｄを演算する手段と、
前記差違ｄが小さくなるように演算される前記第２の目標回転速度ＴｇＮ２を演算する手段と、
前記第２の目標回転速度ＴｇＮ２から前記超音波モータの駆動信号を演算する手段とを含むことを
特徴とする制御装置。
【請求項９】
請求項８において、前記差違ｄが小さくなるように演算される前記第２の目標回転速度ＴｇＮ２を演算する手段は、ＰＩＤ制御であることを
特徴とする制御装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記アクチュエータを用いて、なんらかの物理量を制御する制御系は、制御対象が、ヒータもしくは弁であることを
特徴とする制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置に関するものであり、特に、制御対象が非線形である一方で、非線形性に対応するためのセンサを用いない制御装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
本技術の背景技術として、特開平９－２７１１８５（特許文献１）がある。この特許文献１には、「負荷を連動する超音波モ－タを制御し、負荷が目標位置に変動したとき、このモ－タ駆動を停止させて負荷を位置決めする超音波モ－タの制御装置において、モ－タ連動によって変動した負荷が予め定めた停止位置に近付いた所定位置から、モ－タ速度を徐々に減速させ、負荷が停止位置に変動したときのモ－タ減速度においてモ－タ駆動を停止させる制御手段を備えたことを特徴とする超音波モ－タの制御装置」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平９－２７１１８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の先行技術（特許文献１）は、位置に対して目標速度が予め決められており、ノイズ、量産ばらつき、経時変化に対応できず、所望の位置プロフィールの軌道が描けなかったり、応答時間にばらつきが発生したりする。また、超音波モータの非線形性、温度感度が考慮されておらず、同様の問題が発生しやすくなる。また、制御系が線形ではないので、ＰＩＤ制御、データ駆動制御などの既存の線形制御が適用できないあるいは適用しても理論通りの性能が得られず、高い制御精度は得られない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲の記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、例えば、
アクチュエータを用いて、なんらかの物理量を制御する制御系において、
前記物理量の目標値と直接的もしくは間接的に検出した実際の物理量Ｐとの差違ｅに基づいて、前記アクチュエータの目標動作値ＴｇＤを演算する手段Ｃと
前記目標動作値ＴｇＤもしくは前記目標動作値ＴｇＤに基づいて演算された第２の目標動作値ＴｇＤ２から前記アクチュエータの駆動信号を演算する手段ａとを備え、
前記手段ａは、前記アクチュエータが動作する際、もっとも応答が遅くなる動作条件における前記アクチュエータの動作値と前記アクチュエータの駆動信号の関係を表していることを
特徴とする制御装置である。
【０００６】
また、例えば、
前記差違ｅが所定値以下のとき、もしくは前記物理量Ｐが所定値に達したとき、
前記アクチュエータの駆動信号を０に変更する手段をさらに備えたことを
特徴とする制御装置である。
【０００７】
また、例えば、
超音波モータを用いて位置決め制御する制御系において、
目標位置と直接的もしくは間接的に検出した実際の位置Ｐｏｓとの差違ｅに
基づいて、前記超音波モータの目標回転速度ＴｇＮを演算する手段Ｃと
前記目標回転速度ＴｇＮもしくは前記目標回転速度ＴｇＮに基づいて演算された第２の目標回転速度ＴｇＮ２から前記超音波モータの駆動信号（電圧）を演算する手段ａとを備え、
前記手段ａは、前記超音波モータが動作する際に、もっとも応答性が遅くなる条件における前記超音波モータの回転速度と前記超音波モータの駆動信号（電圧）の関係を表していることを
特徴とする制御装置である。
【０００８】
また、例えば、
前記手段ａは、前記超音波モータが動作する際の上限温度（起きえる最高温度）における前記超音波モータの回転速度と前記超音波モータの駆動信号（電圧）の関係を表していることを
特徴とする制御装置である。
【０００９】
また、例えば、
超音波モータを用いて位置決め制御する制御系において、
目標位置と直接的もしくは間接的に検出した実際の位置Ｐｏｓとの差違ｅに
基づいて、前記超音波モータの目標回転速度ＴｇＮを演算する手段Ｃと
前記目標回転速度ＴｇＮもしくは前記目標回転速度ＴｇＮに基づいて演算された第２の目標回転速度ＴｇＮ２から前記超音波モータの駆動信号（電圧）を演算する手段ａとを備え、
前記手段ａは、前記超音波モータが動作する際に、もっとも応答性が遅くなる条件における前記超音波モータの回転速度と前記超音波モータの駆動信号（電圧）の関係を表し、
前記差違ｅが所定値以下のとき、もしくは位置Ｐｏｓが所定値に達したとき、前記超音波モータを停止する駆動信号（電圧）に変更する手段を有したことを
特徴とする制御装置である。
【００１０】
また、例えば、
超音波モータを用いて位置決め制御する制御系において、
目標位置と直接的もしくは間接的に検出した実際の位置Ｐｏｓとの差違ｅに
基づいて、前記超音波モータの目標回転速度ＴｇＮを演算する手段Ｃと
前記目標回転速度ＴｇＮもしくは前記目標回転速度ＴｇＮに基づいて演算された第２の目標回転速度ＴｇＮ２から前記超音波モータの駆動信号（電圧）を演算する手段ａとを備え、
前記手段ａは、前記超音波モータが動作する際の上限温度（起きえる最高温度）における前記超音波モータの回転速度と前記超音波モータの駆動信号（電圧）の関係を表し、
前記差違ｅが所定値以下のとき、もしくは位置Ｐｏｓが所定値に達したとき、前記超音波モータを停止する駆動信号（電圧）に変更する手段を有したことを
特徴とする制御装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

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