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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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