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公開番号2025040771
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-25
出願番号2023147785
出願日2023-09-12
発明の名称制御装置、ゲイン自動調整方法、記憶媒体
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人,個人
主分類G05B 13/02 20060101AFI20250317BHJP(制御;調整)
要約【課題】流体アクチュエータを制御するための複数の制御ゲインを効率的に自動調整できる制御装置等を提供する。
【解決手段】エアアクチュエータ120、130を制御する制御装置300は、複数のフィードフォワードゲインFFGを備えるフィードフォワード制御部360と、複数のフィードバックゲインFBGを備えるフィードバック制御部310と、フィードフォワード制御部360およびフィードバック制御部310の出力に基づいて、エアアクチュエータ120、130に対する操作量uを出力する出力部302と、複数のフィードバックゲインFBGを自動で調整するフィードバックゲイン自動調整部381と、複数のフィードフォワードゲインFFGを自動で調整するフィードフォワードゲイン自動調整部382と、を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
作動流体によって被駆動物を駆動する流体アクチュエータを制御する制御装置であって、
複数のフィードフォワードゲインを備えるフィードフォワード制御部と、
複数のフィードバックゲインを備えるフィードバック制御部と、
前記フィードフォワード制御部および前記フィードバック制御部の出力に基づいて、前記流体アクチュエータに対する操作量を出力する出力部と、
複数の前記フィードバックゲインを自動で調整するフィードバックゲイン自動調整部と、
複数の前記フィードフォワードゲインを自動で調整するフィードフォワードゲイン自動調整部と、
自動調整後の複数の前記フィードバックゲインおよび複数の前記フィードフォワードゲインに基づいて前記流体アクチュエータを制御し、前記被駆動物の駆動精度を評価する駆動精度評価部と、
前記駆動精度が目標精度より高い場合、前記自動調整後の複数の前記フィードバックゲインおよび複数の前記フィードフォワードゲインを採用するゲイン採用部と、
を備える制御装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記フィードバックゲイン自動調整部は、少なくとも三つの前記フィードバックゲインのうち二つの前記フィードバックゲインを自動で調整する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記複数のフィードフォワードゲインは、前記流体アクチュエータの制御量の目標値の一階微分に対して乗算される第１フィードフォワードゲインと、前記目標値の二階微分に対して乗算される第２フィードフォワードゲインと、前記目標値の三階微分に対して乗算される第３フィードフォワードゲインを含み、
前記複数のフィードバックゲインは、前記流体アクチュエータの前記制御量の測定値および前記目標値の偏差に対して乗算される第１フィードバックゲインと、前記測定値の一階微分に基づく前記偏差に対して乗算される第２フィードバックゲインと、前記測定値の二階微分に基づく前記偏差に対して乗算される第３フィードバックゲインを含む、
請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記駆動精度が前記目標精度より低い場合、前記フィードバックゲイン自動調整部は、複数の前記フィードバックゲインを前回以前と異なる値の組に自動で調整する、または、前回以前と異なる組の複数の前記フィードバックゲインを自動で調整する、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記駆動精度評価部は、自動調整後の複数の前記フィードバックゲインおよび自動調整前の複数の前記フィードフォワードゲインに基づいて前記流体アクチュエータを制御し、前記被駆動物の駆動精度を評価し、
前記ゲイン採用部は、前記駆動精度が前記目標精度より高い場合、前記自動調整後の複数の前記フィードバックゲインおよび前記自動調整前の複数の前記フィードフォワードゲインを採用し、
前記フィードフォワードゲイン自動調整部は、採用された前記自動調整後の複数の前記フィードバックゲインに対して、前記フィードフォワードゲインを調整しない、
請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記制御量は、前記被駆動物の位置である、請求項３に記載の制御装置。
【請求項７】
前記流体アクチュエータは、被処理物が載置される前記被駆動物としてのステージを駆動する、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項８】
作動流体によって被駆動物を駆動する流体アクチュエータを制御する制御装置であって、複数のフィードフォワードゲインを備えるフィードフォワード制御部と、複数のフィードバックゲインを備えるフィードバック制御部と、前記フィードフォワード制御部および前記フィードバック制御部の出力に基づいて、前記流体アクチュエータに対する操作量を出力する出力部と、を備える制御装置におけるゲイン自動調整方法であって、
複数の前記フィードバックゲインを自動で調整することと、
複数の前記フィードフォワードゲインを自動で調整することと、
自動調整後の複数の前記フィードバックゲインおよび複数の前記フィードフォワードゲインに基づいて前記流体アクチュエータを制御し、前記被駆動物の駆動精度を評価することと、
前記駆動精度が目標精度より高い場合、前記自動調整後の複数の前記フィードバックゲインおよび複数の前記フィードフォワードゲインを採用することと、
を実行するゲイン自動調整方法。
【請求項９】
作動流体によって被駆動物を駆動する流体アクチュエータを制御する制御装置であって、複数のフィードフォワードゲインを備えるフィードフォワード制御部と、複数のフィードバックゲインを備えるフィードバック制御部と、前記フィードフォワード制御部および前記フィードバック制御部の出力に基づいて、前記流体アクチュエータに対する操作量を出力する出力部と、を備える制御装置におけるゲイン自動調整プログラムであって、
複数の前記フィードバックゲインを自動で調整することと、
複数の前記フィードフォワードゲインを自動で調整することと、
自動調整後の複数の前記フィードバックゲインおよび複数の前記フィードフォワードゲインに基づいて前記流体アクチュエータを制御し、前記被駆動物の駆動精度を評価することと、
前記駆動精度が目標精度より高い場合、前記自動調整後の複数の前記フィードバックゲインおよび複数の前記フィードフォワードゲインを採用することと、
をコンピュータに実行させるゲイン自動調整プログラムを記憶している記憶媒体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は流体アクチュエータの制御装置等に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体の製造に使用される露光装置等において、モータによってステージを駆動するステージ装置が開示されている。このステージ装置は、被駆動物としてのステージの目標位置と測定位置の偏差に基づくＰＩＤ制御（駆動制御）を担う補償演算器を備える。補償演算器における各制御ゲインは、モデル同定器によって同定されるステージの特性に基づいて、自動的に演算される。
【０００３】
ステージ装置としては、特許文献２に開示されるように、空気等の作動流体によってステージを駆動する流体アクチュエータを備えるものも知られている。特許文献２の図３に示されるように、この流体アクチュエータの制御装置は、特許文献１における補償演算器より複雑である。これは、特許文献２の段落００３２に記載されているように、流体アクチュエータでは配管共振その他の機械共振が無視できないことが多く、その制御モデルの次数が高く（例えば、３次以上）になるためである。このような高次のシステムを制御するために、特許文献２における制御装置には、三つのフィードフォワードゲインを備えるフィードフォワード制御部と、三つのフィードバックゲインを備えるフィードバック制御部が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－２２７７６８号公報
特開２０２２－１２４５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２における制御装置には、三つのフィードフォワードゲインおよび三つのフィードバックゲインの合わせて六つの制御ゲインが存在する。ここに特許文献１に開示されている制御ゲインの自動調整技術を適用したとしても、制御モデルが複雑すぎるために各制御ゲインを適切に調整できない恐れがある（具体例については後述する）。また、各制御ゲインの自動調整のために、多大な時間やコストがかかる恐れがある。
【０００６】
本開示はこうした状況に鑑みてなされたものであり、流体アクチュエータを制御するための複数の制御ゲインを効率的に自動調整できる制御装置等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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の制御装置は、作動流体によって被駆動物を駆動する流体アクチュエータを制御する制御装置であって、複数のフィードフォワードゲインを備えるフィードフォワード制御部と、複数のフィードバックゲインを備えるフィードバック制御部と、フィードフォワード制御部およびフィードバック制御部の出力に基づいて、流体アクチュエータに対する操作量を出力する出力部と、複数のフィードバックゲインを自動で調整するフィードバックゲイン自動調整部と、複数のフィードフォワードゲインを自動で調整するフィードフォワードゲイン自動調整部と、自動調整後の複数のフィードバックゲインおよび複数のフィードフォワードゲインに基づいて流体アクチュエータを制御し、被駆動物の駆動精度を評価する駆動精度評価部と、駆動精度が目標精度より高い場合、自動調整後の複数のフィードバックゲインおよび複数のフィードフォワードゲインを採用するゲイン採用部と、を備える。
【０００８】
本態様によれば、複数のフィードバックゲインを一括で自動調整する第１ステップと、複数のフィードフォワードゲインを一括で自動調整する第２ステップを、別ステップとして実行することで、複数のフィードフォワードゲインおよび複数のフィードバックゲインを効率的に自動調整できる（具体例については後述する）。
【０００９】
本開示の別の態様は、ゲイン自動調整方法である。この方法は、作動流体によって被駆動物を駆動する流体アクチュエータを制御する制御装置であって、複数のフィードフォワードゲインを備えるフィードフォワード制御部と、複数のフィードバックゲインを備えるフィードバック制御部と、フィードフォワード制御部およびフィードバック制御部の出力に基づいて、流体アクチュエータに対する操作量を出力する出力部と、を備える制御装置におけるゲイン自動調整方法であって、複数のフィードバックゲインを自動で調整することと、複数のフィードフォワードゲインを自動で調整することと、自動調整後の複数のフィードバックゲインおよび複数のフィードフォワードゲインに基づいて流体アクチュエータを制御し、被駆動物の駆動精度を評価することと、駆動精度が目標精度より高い場合、自動調整後の複数のフィードバックゲインおよび複数のフィードフォワードゲインを採用することと、を実行する。
【００１０】
本開示の更に別の態様は、記憶媒体である。この記憶媒体は、作動流体によって被駆動物を駆動する流体アクチュエータを制御する制御装置であって、複数のフィードフォワードゲインを備えるフィードフォワード制御部と、複数のフィードバックゲインを備えるフィードバック制御部と、フィードフォワード制御部およびフィードバック制御部の出力に基づいて、流体アクチュエータに対する操作量を出力する出力部と、を備える制御装置におけるゲイン自動調整プログラムであって、複数のフィードバックゲインを自動で調整することと、複数のフィードフォワードゲインを自動で調整することと、自動調整後の複数のフィードバックゲインおよび複数のフィードフォワードゲインに基づいて流体アクチュエータを制御し、被駆動物の駆動精度を評価することと、駆動精度が目標精度より高い場合、自動調整後の複数のフィードバックゲインおよび複数のフィードフォワードゲインを採用することと、をコンピュータに実行させるゲイン自動調整プログラムを記憶している。
（【００１１】以降は省略されています）

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