電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置
【課題】電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、コストを抑制して速度フィードバックを可能とすることである。
【解決手段】気体圧サーボ弁の位置決め制御システム１０において、スプール２４の位置を変位センサ４２で検出し、位置指令５２と比較してその偏差に対し、ゲインＧ1を乗じて速度指令とし、速度指令と制御対象の速度と比較し、その偏差に対しゲインＧ2を乗じて駆動指令とし、これを電流ブースタ６２に出力する。電流ブースタ６２は、駆動指令を駆動電流に変換してフォースモータ４０の可動線輪３６に供給し、スプール２４を移動させる。電流ブースタ６２の出力は速度演算器６６によって積分演算されて速度情報に変換され、速度フィードバックループ６７によって減算器５８に戻される。振動除去装置に置いても同様に速度演算器による速度フィードバックを行うことができる。
【解決手段】気体圧サーボ弁の位置決め制御システム１０において、スプール２４の位置を変位センサ４２で検出し、位置指令５２と比較してその偏差に対し、ゲインＧ1を乗じて速度指令とし、速度指令と制御対象の速度と比較し、その偏差に対しゲインＧ2を乗じて駆動指令とし、これを電流ブースタ６２に出力する。電流ブースタ６２は、駆動指令を駆動電流に変換してフォースモータ４０の可動線輪３６に供給し、スプール２４を移動させる。電流ブースタ６２の出力は速度演算器６６によって積分演算されて速度情報に変換され、速度フィードバックループ６７によって減算器５８に戻される。振動除去装置に置いても同様に速度演算器による速度フィードバックを行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置に係り、特に、速度フィードバックを行う電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御対象の位置決めを行う位置決めサーボコントローラ、すなわち位置決め制御装置としては、位置フィードバックの他に速度フィードバック等を行って制御性を改善することが行われる。例えば、特許文献１には、気体圧サーボ弁の位置決めにおいて、モータによって駆動されるスプールの動きを変位センサで検出して制御対象の位置データとし、位置指令と位置データとの間の偏差を位置ループゲインで増幅して速度指令とし、位置データを微分した速度データと速度指令との偏差を速度ループゲインで増幅して駆動指令とし、駆動指令を電流ブースタに出力してモータを駆動することが述べられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０６３２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に述べられているように、位置決め制御を行う際に、速度フィードバックを行うには、制御対象の位置データを取得し、これを微分処理して速度データとし、これを速度指令に戻すことが行われている。
【０００５】
この方法によれば、速度センサを別に設けることなく、例えば位置データに対して微分演算処理を施すことで速度フィードバックを行うことができる。しかしながら、微分演算処理は、周波数の高い領域でゲインが高くなるので、高周波成分のノイズも増幅されることになる。したがって、ノイズ増幅を抑制するために、複雑な演算を要し、アナログ回路の微分では不十分となり、複雑なディジタル演算が必要となり、コストが高くなることが多い。
【０００６】
本発明の目的は、コストを抑制して速度フィードバックを可能とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置は、電流駆動型アクチュエータを制御対象とする駆動制御装置であって、制御対象に対する指令に基づく速度指令と制御対象の速度との間の偏差である速度偏差に基づいて駆動電流指令を出力する速度制御手段と、駆動電流指令に基づく駆動電流によって制御対象を駆動するドライバと、ドライバの実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成し、速度制御手段に制御対象の速度としてフィードバックする積分フィードバック手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、制御対象をＭｓ2＋Ｄｓ＋ｋのモデルとして、ドライバの実駆動電流値にｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、制御対象をＭｓ2と近似して、ドライバの実駆動電流に１／ａ1ｓの演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、アナログ回路によって積分演算を行うことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、制御対象の位置を検出する位置検出手段と、制御対象に対する位置指令と、位置検出手段によって検出された制御対象の位置との間の位置偏差に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段と、を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、制御対象の駆動方向に設けられ、制御対象の中立位置を設定する位置バランスバネと、位置指令と中立位置との間の偏差である位置偏差に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段と、を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、電流駆動型アクチュエータは、振動抑制対象物に取り付けられ、振動抑制対象の加速度を補償する補償加速度を制御対象に対する加速度指令とし、その制御対象に対する加速度指令に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段を有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、電流駆動型アクチュエータは、振動抑制対象物に取り付けられ、ドライバは、速度制御手段からの駆動電流指令と、振動抑制対象の加速度を補償する補償加速度に基づく補償駆動電流指令と、に基づく駆動電流によって制御対象を駆動することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成の少なくとも１つにより、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置は、ドライバの実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成して、速度制御手段に制御対象の速度としてフィードバックする。電流駆動型アクチュエータの場合、ドライバの実駆動電流は、加速度指令に対応する値となるので、それを積分演算したものは制御対象の速度に対応するものとなる。上記構成によれば、速度フィードバックは、位置の微分によって行うのでなく、ドライバの実駆動電流の積分演算によって行われる。微分処理は、周波数が高周波となるにつれ利得が増大するので高周波ノイズも増幅されるが、積分演算処理は周波数が高周波となるにつれ利得が抑制されるので、高周波ノイズが抑制される。したがって、ノイズ処理を要せずに速度フィードバックを行うことができ、コストを抑制することができる。
【００１６】
また、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、制御対象をＭｓ2＋Ｄｓ＋ｋのモデルとして、ドライバの実駆動電流値にｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とする。この演算は、積分の次元を有する処理である。これにより、積分対象の物理モデルに忠実な速度フィードバック信号とできる。
【００１７】
また、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、制御対象をＭｓ2と近似して、ドライバの実駆動電流に１／ａ1ｓの演算を行い、これを速度フィードバック信号とする。これにより、簡単な単純積分演算のみで速度フィードバック信号を生成することができる。
【００１８】
また、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、アナログ回路によって積分演算を行う。これにより、ディジタル回路によって積分演算を行う場合に比べ、コストを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、電流駆動型アクチュエータを有する駆動制御対象として、位置決め制御を行う気体圧サーボ弁と、慣性体の駆動制御によって振動抑制対象の振動を除去する振動除去装置とを説明するが、これは説明のための例示である。駆動制御対象としては、電流駆動型アクチュエータを有するものであればよい。例えば、気体圧サーボ弁以外のものとして、気体圧サーボシリンダであってもよい。また、気体圧を用いないＸＹテーブルのような移動機構であってもよい。振動除去装置においても、電流駆動型アクチュエータも有するものであれば、気体圧を利用していない構成のものであってもよい。
【００２０】
また、以下では電流駆動型アクチュエータとして、可動線輪型のフォースモータを説明するが、これ以外の電流駆動型アクチュエータであってもよい。例えば、リニア型のアクチュエータ、可動磁石型のモータ等であってもよい。また、位置センサとして差動トランス型位置検出器を説明するが、それ以外の原理の位置検出手段であってもよい。例えば、静電容量型位置センサ、磁気的位置検出センサ、光学的位置検出センサ、あるいは、やや複雑な構成となるが、磁気的速度センサを用いてこれを積分して位置情報として用いるものとしてもよい。
【００２１】
また、駆動制御装置のフィードバックループとして、少なくとも速度フィードバックループとを有する場合を説明するが、このほかに、さらに加速度フィードバックを有してもよく、また、これらのフィードバックループのほかに他の制御要素、例えばフィードフォワードループ等が設けられるものであってもよい。また、外乱オブザーバ等の他の制御方法と組み合わせるものとしてもよい。また、制御対象を駆動するドライバの動作に飽和現象が現れないようにするゲインリミッタを有するものであってもよい。
【実施例１】
【００２２】
図１は、電流駆動型アクチュエータとして、可動線輪型フォースモータを用い、位置検出センサを有する気体圧サーボ弁に関する位置決め制御システム１０の構成図である。図２は、位置決め制御システム１０の制御ブロック線図である。この位置決め制御システム１０は、気体圧サーボ弁２０と、気体圧サーボ弁２０から出力される位置信号と位置指令５２とを比較して気体圧サーボ弁２０の動作を制御する制御部５０とを含んで構成される。
【００２３】
気体圧サーボ弁２０は、ハウジング又はスリーブ２２と、スリーブ２２の内壁により軸方向に移動可能に支持されるスプール２４とを有し、スリーブ２２とスプール２４の相対位置を制御することにより、スリーブ２２の外部から供給された気体圧を調整して、所望の負荷圧を有する気体を出力する機能を有するサーボ弁である。図１において軸方向をＸ方向として矢印で示した。
【００２４】
スリーブ２２は、概略円筒状の部材で、その内周は、スプール２４が軸方向に滑らかに移動できるように精密に加工される。スリーブ２２の外周から内周との間には、図示されていない気体源に接続され１次側気体圧を有する気体をスプール２４側に供給する供給口２６と、スプール２４側からの気体を大気側に排気する排気口２８と、スプール２４側から２次側気体圧を有する気体を取出して図示されていない負荷に出力する負荷口３０とが設けられる。
【００２５】
スプール２４は、より太い外形を有するランドと呼ばれる部分と、より細い外形を有するステムと呼ばれる部分を軸方向に複数配列して構成される部材である。各ランドの外径は、スリーブ２２の内径との間で気密かつ滑らかに移動可能なように精密に加工される。図１の例ではランドは３つ配置されるが、中央のランドの幅が負荷口３０のスプール側開口の幅とほぼ同じに設定される。さらに、供給口２６のスプール側開口と排気口２８のスプール側開口との間隔が中央のランドの幅より十分広く設定される。
【００２６】
すなわち、図１に示す位置関係においては、中央のランドの幅がちょうど負荷口３０のスプール側開口の幅を覆い、負荷口３０には供給口２６における１次側気体圧や排気口２８における大気圧の影響が及ばない。ここでスプール２４が図１に示す＋Ｘ方向に移動すると、中央のランドの幅が負荷口３０のスプール側開口の幅からずれて、供給口２６における１次側気体圧が負荷口３０に現れ、２次側気体圧が上昇する。＋Ｘ方向と逆の方向にスプール２４が移動すると、排気口２８における大気圧が負荷口３０に現れ、２次側気体圧が低下する。このように、スリーブ２２とスプール２４の相対位置を変えることにより、所望の負荷圧を有する気体を負荷口３０から出力させることができる。
【００２７】
スリーブ２２の一端側に設けられるフォースモータ４０は、制御部５０の制御下にある電流ブースタ６２（図２参照）から出力される電流に従い、スプール２４を軸方向に駆動する機能を有する可動線輪型アクチュエータである。具体的には、スリーブ２２の一端側に固定して取り付けられ磁束を通すヨーク３２と、スプール２４の一端側に取り付けられる駆動アーム３４と、駆動アーム３４の先に巻かれた可動線輪３６と、可動線輪３６の軸方向移動を受け入れるようにヨーク３２に設けられた隙間に取り付けられ、可動線輪３６と向かい合う磁石３８とを含んでフォースモータ４０が構成される。可動線輪３６は、図２に示されるように、電流ブースタ６２の出力と接続される。
【００２８】
スプール２４及びスリーブ２２の一方端に設けられる変位センサ４２は、フォースモータ４０により駆動されるスプールの位置を検出し、制御部５０に出力する機能を有する位置検出手段である。具体的にはスプール２４の一方端に取り付けられたプローブ鉄心軸と、スリーブ２２に取り付けられプローブ鉄心軸の周囲に配置される差動トランスを含んで構成することができる。この場合、差動トランスのＸ軸方向の空心に挿入されるプローブ鉄心軸の挿入長さに応じて、差動コイルの出力電圧が異なるので、この出力電圧に基づいてスプール２４の位置を求めることができる。
【００２９】
制御部５０の詳細な構成は図２の制御ブロック線図に示される。なお、以下では図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１の符号を用いて説明する。
【００３０】
図２に示されるように、この気体圧サーボ弁の位置決め制御システム１０の概略の動作は以下の通りである。すなわち、スプール２４の位置を変位センサ４２で検出し、制御対象の位置として制御部５０に戻し、制御部５０により外部からの位置指令５２と、変位センサ４２に基づく制御対象の位置と比較し、その偏差である位置偏差に対し適当なゲインＧ1を乗じて速度指令とし、速度指令と制御対象の速度と比較し、その偏差である速度偏差に対し適当なゲインＧ2を乗じて駆動指令とし、これを電流ブースタ６２に出力する。そして、電流ブースタ６２は、駆動指令を駆動電流に変換してフォースモータ４０の可動線輪３６に供給し、可動線輪３６は駆動電流に応じたトルクを発生してスプール２４を移動させる。
【００３１】
このスプール２４の位置が変位センサ４２を介して制御部５０に戻され、位置演算器６４によって位置情報に変換され、減算器５４によって位置指令５２と比較される。このフィードバックのループが位置フィードバックループ６５である。また、電流ブースタ６２の出力が速度演算器６６によって演算されて速度情報に変換され、減算器５８によって、速度指令と比較される。このフィードバックのループが速度フィードバックループ６７である。
【００３２】
制御部５０は、気体圧により位置決めを行う気体圧サーボ弁２０、より具体的には、可動線輪３６、スプール２４を制御対象としてその動作を制御する気体圧位置決めサーボコントローラ、すなわち電流駆動型アクチュエータ位置決め制御装置である。制御部５０は、位置指令５２が入力される減算器５４と、減算器５４から順次位置制御器５６−減算器５８−速度制御器６０−電流ブースタ６２と、直列に接続されるメイン制御ルートを有し、さらにスプール２４の変位を位置に変換して減算器５４に戻す位置演算器６４と、電流ブースタ６２の出力を速度に変換して減算器５８に戻す速度演算器６６とを含む。かかる制御部５０は、アナログ電子回路で構成することができる。また、必要に応じ、一部を簡単なディジタル回路で補うこととすることもできる。
【００３３】
減算器５４は、位置指令５２と制御対象の位置とを入力し、位置偏差＝（位置指令と制御対象の位置）を出力する機能を有する回路である。制御対象の位置データとしては、上記のように、変位センサ４２の出力データを位置演算器６４によって適当に変換して、位置指令５２とレベルを適合させたものを用いることができる。
【００３４】
位置制御器５６は、ゲインＧ1によって位置偏差をＧ1倍して速度指令として減算器５８に出力する増幅器としての機能を有する速度指令出力手段であり、また位置制御手段である。ゲインＧ1は、いわゆる位置ループゲインである。かかる位置制御器５６は、前段の減算器５４と合わせて、例えば、アナログ差動増幅器で構成することができる。
【００３５】
減算器５８は、位置制御器５６の出力である速度指令と、制御対象の速度とを入力し、速度偏差＝（速度指令と制御対象の速度）を出力する機能を有する回路である。制御対象の速度データとしては、後述のように、電流ブースタ６２の出力データを速度演算器６６によって適当な積分演算によって変換して、速度指令とレベルを適合させたものを用いることができる。
【００３６】
速度制御器６０は、ゲインＧ2によって速度偏差をＧ2倍し、駆動指令として電流ブースタ６２に入力する増幅器としての機能を有する速度制御手段である。ゲインＧ2は、いわゆる速度ループゲインである。かかる速度制御器６０は、前段の減算器５８と合わせて、例えば、アナログ差動増幅器で構成することができる。
【００３７】
電流ブースタ６２は、制御対象である気体圧サーボ弁２０を駆動指令に基づく駆動電流によって駆動する機能を有するドライバ回路である。具体的には、気体圧サーボ弁２０の駆動部である可動線輪３６に供給する駆動電流を発生する駆動回路である。電流ブースタ６２の出力電力能は、気体圧サーボ弁２０の制御システムの目標応答速度を満たすように十分大きく設定されることが好ましい。かかる電流ブースタ６２としては、電圧信号を入力し、入力信号に応じた電流信号を出力するアナログ電圧・電流変換回路で構成することができる。
【００３８】
電流ブースタ６２の出力は可動線輪３６に供給され、可動線輪３６に流れる電流と、磁石３８からの磁束との協働により、駆動力が生じ、スプール２４を軸方向に移動させる。このスプール２４の移動した位置は変位センサ４２により検出される。
【００３９】
位置演算器６４は、上記のように、変位センサ４２の出力を、位置指令５２のデータレベルに合わせた位置データに変換する機能を有する回路である。変位センサ４２がスプール２４の位置を直接検出するタイプのものであるときは、必要に応じデータのレベル調整を行うレベルシフタ回路で位置演算器６４を構成することができる。
【００４０】
位置演算器６４の出力は上記のように減算器５４に入力され、スプール２４−変位センサ４２−位置演算器６４−減算器５４−位置制御器５６−減算器５８−速度制御器６０−電流ブースタ６２−可動線輪３６−スプール２４のループで、位置フィードバックループ６５が形成される。
【００４１】
速度演算器６６は、電流ブースタ６２の出力を、速度指令のデータレベルに合わせた速度データに変換する機能を有する回路である。電流ブースタ６２に入力されるのは速度制御器６０の出力で、加速度指令であるので、電流ブースタ６２の出力は加速度指令に応じた電流データとなる。したがって、これを積分演算することで、速度に相当するデータとなることになる。
【００４２】
具体的には、気体圧サーボ弁２０の可動部の物理モデルに応じて、電流ブースタ６２の電流データを変換して、可動部の速度に相当するデータとすることが好ましい。気体圧サーボ弁２０の可動部は、可動線輪３６とスプール２４であるので、この部分の物理モデルは、一般的に、Ｍｓ2＋Ｄｓ＋ｋで表すことができる。ここでＭは、質量または慣性であり、Ｄは粘性係数またはダンピング定数であり、ｋはバネ定数である。このモデルを用いて、速度演算器６６は、フォースモータ４０の可動線輪３６に対するドライバである電流ブースタ６２の実駆動電流値に、ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることができる。
【００４３】
ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算は、積分の次元を有する演算であり、これを模擬的な積分演算、あるいは単に積分演算と呼ぶことができる。かかる積分演算機能を有する速度演算器６６としては、アナログ積分回路等で構成することができる。すなわち、速度演算器６６は、ドライバである電流ブースタ６２の実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成する積分フィードバック手段である。
【００４４】
速度演算器６６の出力は上記のように減算器５８に入力され、速度制御器６０−電流ブースタ６２−速度演算器６６のループで、速度フィードバックループ６７が形成される。
【００４５】
上記構成により、位置フィードバックループと速度フィードバックループとを有する気体圧サーボ弁における可動線輪型フォースモータの位置決めシステムにおいて、速度フィードバックを微分演算でなく、積分演算によって実行することができるので、微分演算による場合に比べ、高周波成分のノイズを抑制できる。また、速度フィードバックに関する回路構成をアナログ回路で構成できるので、ディジタル回路で構成する場合に比べ、コストを抑制することができる。
【００４６】
特に、気体圧サーボ弁２０の可動部の物理モデルが、Ｍｓ2の項が他のＤｓ＋ｋの項に比べ支配的な場合は、速度演算器の構成が簡単になる。その様子を図３に示す。以下では、図１、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１、図２の符号を用いて説明する。
【００４７】
図３は、気体圧サーボ弁２０の可動部である可動線輪３６とスプール２４の部分の物理モデルにおいて、Ｍｓ2の項が他の（Ｄｓ＋ｋ）の項に比較して支配的な場合の気体圧サーボ弁に対する位置決め制御システム１１の制御ブロック線図である。ここでは、制御部５１において、速度演算器６８が、（ｓ／ａ1ｓ2）＝（１／ａ1ｓ）という演算機能を有することで十分であることが示される。この演算機能は、単純積分であり、例えば、適当な容量素子で実現できる。
【００４８】
さらに、速度演算器６８に適当なレベルカット機能を付加して、例えば｛ｂ／（Ｔｓ＋１）｝等の演算を実行させるものとすることができる。この場合でも、簡単なアナログ回路によって、これらの機能を実現することができる。
【００４９】
このように、電流駆動型アクチュエータの物理モデルにおいて、質量項がダンピング項あるいはバネ定数項に比べ支配的な場合、速度演算器６８が適当な容量素子等で構成することができ、高周波ノイズを抑制できると共に、回路構成のコストを大幅に抑制することができる。
【実施例２】
【００５０】
上記では、電流駆動型アクチュエータの変位を検出する位置センサを用いて、位置指令に対し、位置フィードバックループを用いて帰還が行われている。これ以外に、位置検出センサを設けず、制御対象の駆動方向に設けられ、制御対象の中立位置を設定する位置バランスバネを用いて、位置制御システムを構成することができる。図４は、そのような位置バランスバネを用いる気体圧サーボ弁に対する位置決め制御システム１２の構成を説明する図である。以下では、図１から図３と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１から図３の符号を用いて説明する。
【００５１】
図４の気体圧サーボ弁の位置決め制御システム１２は、フォースモータ４０によってＸ方向に駆動されるスプール２４の他方端に位置バランスバネ４４が設けられる。位置バランスバネ４４は、スプール２４のフォースモータ４０が設けられる側と反対側の他方端と、スリーブ２２との間に配置され、スリーブ２２側には、調整ネジ４６が設けられる。この調整ネジ４６をＸ軸方向に移動させることで、スプール２４の初期位置である中立位置を正確に設定することができる。
【００５２】
スプール２４の初期位置である中立位置としては、図４に示されるように、スプール２４における中央のランドの幅がちょうど負荷口３０のスプール側開口の幅を覆う位置であって、負荷口３０には供給口２６における１次側気体圧や排気口２８における大気圧の影響が及ばない位置とすることができる。
【００５３】
制御部７０は、図２、図３の場合に比べ、位置検出センサを有しないため、位置フィードバックループがなく、その分、簡単な構成となっている。すなわち、制御部７０は、位置指令５２を適当なゲインＧ1によって増幅して速度指令として出力する速度指令出力手段である位置制御器５７と、以後、減算器５８−速度制御器６０−電流ブースタ６２と、直列に接続されるメイン制御ルートを有し、さらに、電流ブースタ６２の出力を速度に変換して減算器５８に戻す速度演算器６６とを含む。図４では、このフィードバックループが速度フィードバックループ６７として示されている。
【００５４】
ここで、電流ブースタ６２の出力が可動線輪３６に伝達され、これによってスプール２４が位置バランスバネ４４の復元力に抗して移動される。位置指令５２は、この位置バランスバネ４４の復元力に釣り合うスプール２４の目標位置であり、位置制御器５７のゲインＧ1と、速度制御器６０のゲインＧ2は、この目標位置における位置バランスバネ４４の復元力に釣り合う駆動力をフォースモータ４０に与えるための駆動電流を電流ブースタ６２から出力させるように、設定される。
【００５５】
速度演算器６６は、図２と同様な内容で、電流ブースタ６２の実駆動電流値に、ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とするものである。なお、気体圧サーボ弁２１の可動部である可動線輪３６とスプール２４と位置バランスバネ４４の部分の物理モデルにおいて、Ｍｓ2の項が他の（Ｄｓ＋ｋ）の項に比較して支配的となる場合には、図３で説明したように、電流ブースタ６２の実駆動電流値に、（１／ａ1ｓ）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることができる。
【実施例３】
【００５６】
次に、電流駆動型電流駆動型アクチュエータを振動抑制対象に取り付けて振動除去装置として構成する例を説明する。図５は、振動除去装置１１０の構成を説明する図である。図５には、振動除去装置１１０の構成要素ではないが、振動除去の対象である定盤８と、定盤８が空気バネ等で据え付けられる基台６が図示されている。振動除去装置１１０は、振動除去の対象である対象物に取り付けて、その対象物の微小振動を除去する機能を有する。微小振動とは、対象物の変位に換算して、ｎｍからμｍ程度の大きさの振動で、対象物の機能、例えば、精密測定、精密加工、精密組立等の観点から無視できない振動である。なお、図５に示すＹ方向は、重力方向で、Ｘ方向は重力方向に垂直な水平方向である。以下の各図においても同様である。以下では、定盤８について除去対象の振動の加速度方向は、定盤８の面に平行な方向としてある。図５においては、定盤８の面は水平面であるので、除去対象の微小振動の加速度方向は、Ｘ方向である。
【００５７】
振動除去装置１１０は、振動除去対象物である定盤８の加速度を検出する加速度センサ１１２と、後述する慣性体と慣性体を駆動するアクチュエータ機構とを含んで構成される装置本体部１５０と、加速度センサ１１２の検出値に応じて装置本体部１５０のアクチュエータ機構を駆動制御する制御部１２０と、装置本体部１５０において慣性体を流体支持等するための流体を供給する流体供給部１１４とを含んで構成される。
【００５８】
加速度センサ１１２は、定盤８の加速度を検出できるものであればよく、例えば、適当な半導体加速度センサ等を用いることができる。あるいは、レーザ変位測定器の検出データを処理して、加速度として出力する精密加速度検出システムを用いてもよい。図５においては、加速度センサ１１２によって検出された加速度を（−α）１２２として示してある。これに対し、装置本体部１５０が定盤８に及ぼす補償加速度は（＋α）１２６として示されている。すなわち、装置本体部１５０は、定盤８の振動加速度に対し、方向が逆方向で、同じ大きさの加速度を補償加速度として出力する機能を有するものである。
【００５９】
流体供給部１１４は、装置本体部１５０において、慣性体を流体支持するために適当な流体圧に制御された流体を生成する機能を有する装置で、例えば、気体源とレギュレータ等で構成することができる。さらに精密な流体圧を必要とするときは、流体圧制御弁等を用いることができる。流体としては、例えば、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥不活性ガス等の気体を用いることができるほか、場合によっては、オイル、水等の液体を用いることができる。
【００６０】
図６は、装置本体部１５０の構成を示す図である。装置本体部１５０は、筐体１５２と、筐体１５２の内部に、流体支持される慣性体１６０と、慣性体１６０をＸ方向に移動駆動するアクチュエータ１７０を含んで構成される。
【００６１】
筐体１５２は、外形がほぼ直方体の部材で、その内部には、慣性体１６０をＸ方向に移動可能に流体支持するための断面円形の空間が形成されている。筐体１５２は、中央部１５４と、その両側をふさぐ側板１５６，１５８とから構成される。中央部１５４と、側板１５６，１５８とは、流体を内部に保持し、漏らさないように、しっかりシールされて組立固定される。
【００６２】
中央部１５４は、直方体外形で、慣性体１６０を流体支持するための穴を有する部材である。その穴の直径は、慣性体１６０の外径よりやや大きめに設定される。穴の内壁面は、慣性体１６０の外周とで、流体軸受機構を形成する面であり、滑らかに表面処理が施される。
【００６３】
筐体１５２の一方の側板１５６と、慣性体１６０の一方端側との間に設けられるアクチュエータ１７０は、制御部１２０の制御の下で、筐体１５２に対し、慣性体１６０を所定の加速度で移動駆動する機能を有し、電流駆動型アクチュエータとして、フォースモータの構成を有する。すなわち、アクチュエータ１７０は、筐体１５２の側板に、固定子としてコイル１７２が取り付けられ、慣性体１６０の一方端側に可動子である永久磁石１７４が取り付けられる。ここでは、コイル１７２は可動線輪ではなく、永久磁石１７４に駆動力を与える機能を有し、永久磁石１７４が設けられる慣性体１６０が可動子となる。コイル１７２の各端子は、筐体１５２に設けられた端子台を経由して制御部１２０に接続される。
【００６４】
慣性体１６０は、円柱状の部材で、比質量の比較的大きな材料で形成される質量体である。例えば、ステンレス鋼等を円柱状に加工し、さらに必要な形状加工を加えたものを用いることができる。慣性体１６０の円柱状外周面は、筐体１５２の内壁面との間で流体軸受機構を形成する面であるので、滑らかに精度よく加工される。
【００６５】
慣性体１６０の両端部と、筐体１５２の側板１５６，１５８との間に設けられる保持バネ１８０，１８２は、慣性体１６０を筐体１５２に対し、Ｘ方向について中立位置に支持するための支持部材であり、いわゆる位置バランスバネである。保持バネ１８０，１８２は、その両端部においてボール座によって支持されている。これによって、保持バネ１８０，１８２と、慣性体１６０、両側板１５６，１５８との間の摩擦を低減することができる。なお、保持バネ１８２と側板１５８との間には、中立位置を微調整するための調整ネジ１８４が設けられる。
【００６６】
保持バネ１８０，１８２は、振動特性的に弱いバネとして構成される。具体的には、慣性体１６０の質量Ｍと、保持バネ１８０，１８２のバネ定数ｋとで定まる固有振動数が、０．１Ｈｚから１０Ｈｚ程度となるように、バネ定数ｋが設定される。好ましくは、固有振動数が１Ｈｚ程度となるバネ定数がよい。このようにすることで、アクチュエータ１７０によって慣性体１６０がＸ方向に移動駆動されるときに、保持バネ１８０，１８２の付勢力の影響を抑制することができる。つまり、慣性体１６０をαの加速度で移動させるためには、保持バネ１８０，１８２の影響を考慮せずに、アクチュエータ１７０が、慣性体１６０にＭαの駆動力を与えればよい。したがって、慣性体１６０の移動駆動の制御が簡単になる。
【００６７】
筐体１５２の外側に設けられるマニフォールド１９０は、流体供給部１１４に接続され、流体を筐体１５２の内部に導き、筐体１５２の内部から外部に排出する機能を有する部材である。マニフォールド１９０には、筐体１５２の中央部１５４におけるほぼ中央の側面に設けられる流体供給貫通穴１９５に対応して、供給流路１９２が設けられ、筐体１５２の中央部１５４の端部に設けられる流体排出貫通穴に対応して、排出流路１９４が設けられる。供給流路１９２、排出流路１９４には、必要に応じ、適当な絞り機構を設けることができる。
【００６８】
筐体１５２の中央部１５４の流体供給貫通穴１９５から供給される流体は、筐体１５２の内壁面と慣性体１６０の外周面との間の隙間１９６に吹き出し、いわゆる流体軸受機構によって、慣性体１６０を筐体１５２の内壁面から浮上させる。このようにして、慣性体１６０は、筐体１５２との間で流体支持され、アクチュエータ１７０によって、滑らかにＸ方向に移動駆動されることができる。
【００６９】
筐体１５２の中央部１５４の流体供給貫通穴１９５に対応して、慣性体１６０に設けられる内部流路１９８は、アクチュエータ１７０のコイル１７２のところに流体を導く機能を有する。これによって、コイル１７２の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００７０】
また、慣性体１６０の内部をＸ方向に貫通して設けられるマニフォールド１９０は、慣性体１６０の両端部と、筐体１５２との間に形成される流体室２０２，２０４を連通する機能を有する。これにより、両流体室２０２，２０４の流体圧を同じにすることができ、慣性体１６０のＸ方向の移動に対する流体圧の影響を抑制することができる。
【００７１】
再び図５に戻り、制御部１２０は、加速度センサ１１２の検出値である(−α)１２２に応じて、アクチュエータ１７０のコイル１７２に駆動電流を供給して、慣性体１６０をＸ方向に移動駆動させ、振動抑制対象である定盤８に補償加速度である（＋α）１２６を与える機能を有する。
【００７２】
制御部１２０の詳細な構成は図７の制御ブロック線図に示される。なお、以下では図１から図６と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１から図６の符号を用いて説明する。
【００７３】
図７に示されるように、この振動除去装置１１０の制御ブロック図は、図４で説明した
位置バランスバネを用いる気体圧サーボ弁に対する位置決め制御システム１２に似ている。相違する点は、図４では位置指令が入力されるが、図７では、加速度指令として（−α）１２２が与えられる。したがって、図７におけるゲインＧ1を有する位置制御器に代わって、ゲインＧ3を有する制御器１２４が加速度指令と減算器５８との間に設けられる。そして、図４では、可動線輪とスプールで示されている部分が、アクチュエータ１７０と慣性体１６０となる。アクチュエータ１７０と慣性体１６０の運動により、補償加速度(＋α)１２６が出力されることになる。
【００７４】
この振動除去装置１１０の概略の動作は以下の通りである。すなわち、振動抑制対象である定盤８の振動を加速度センサ１１２によって加速度（−α）１２２として検出し、加速度指令として制御部１２０に戻し、制御器１２４において適当なゲインＧ3を乗じて速度指令とする。すなわち、制御器１２４は、速度指令出力手段である。そして、減算器５８において、速度指令と制御対象であるアクチュエータ１７０の慣性体１６０の速度と比較し、その偏差である速度偏差に対し速度制御器６０において適当なゲインＧ2を乗じて駆動電流指令とし、これを電流ブースタ６２に出力する。そして、電流ブースタ６２は、駆動電流指令を駆動電流に変換してアクチュエータ１７０のコイル１７２に供給し、永久磁石１７４と協働して駆動電流に応じたトルクを発生して慣性体１６０を移動させる。そして慣性体１６０の移動の反力によって、装置本体部１５０が取り付けられる定盤８に補償加速度（＋α）１２６を与え、これにより、定盤８の振動の加速度（−α）１２２を補償して振動を抑制または除去する。
【００７５】
ここで、電流ブースタ６２の出力が速度演算器６６によって演算されて速度情報に変換され、減算器５８によって、速度指令と比較される。このフィードバックのループが速度フィードバックループ６７である。
【００７６】
このように、速度演算器６６は、電流ブースタ６２の出力を、速度指令のデータレベルに合わせた速度データに変換する機能を有する回路である。電流ブースタ６２に入力されるのは速度制御器６０の出力で、加速度指令であるので、電流ブースタ６２の出力は加速度指令に応じた電流データとなる。したがって、これを積分演算することで、速度に相当するデータとなることになる。
【００７７】
具体的には、アクチュエータ１７０と慣性体１６０における可動部の物理モデルに応じて、電流ブースタ６２の電流データを変換して、可動部の速度に相当するデータとすることが好ましい。アクチュエータ１７０と慣性体１６０の可動部は、永久磁石１７４を含む慣性体１６０と、保持バネ１８０，１８２と、慣性体１６０を支持する流体軸受部分であるので、この部分の物理モデルは、一般的に、Ｍｓ2＋Ｄｓ＋ｋで表すことができる。ここでＭは、質量または慣性であり、Ｄは粘性係数またはダンピング定数であり、ｋはバネ定数である。このモデルを用いて、速度演算器６６は、フォースモータ４０の可動線輪３６に対するドライバである電流ブースタ６２の実駆動電流値に、ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることができる。
【００７８】
ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算は、積分の次元を有する演算であり、これを模擬的な積分演算、あるいは単に積分演算と呼ぶことができる。かかる積分演算機能を有する速度演算器６６としては、アナログ積分回路等で構成することができる。すなわち、速度演算器６６は、ドライバである電流ブースタ６２の実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成する積分フィードバック手段である。
【００７９】
上記構成により、位置フィードバックループと速度フィードバックループとを有する気体圧サーボ弁における可動線輪型フォースモータの位置決めシステムにおいて、速度フィードバックを微分演算でなく、積分演算によって実行することができるので、微分演算による場合に比べ、高周波成分のノイズを抑制できる。また、速度フィードバックに関する回路構成をアナログ回路で構成できるので、ディジタル回路で構成する場合に比べ、コストを抑制することができる。
【００８０】
特に、気体圧サーボ弁２０の可動部の物理モデルが、Ｍｓ2の項が他のＤｓ＋ｋの項に比べ支配的な場合は、速度演算器の構成が簡単になる。その様子を図８に示す。上記のように、保持バネ１８０，１８２は振動特性的に弱いバネで十分で、慣性体１６０の質量Ｍと、保持バネ１８０，１８２のバネ定数ｋとで定まる固有振動数が、０．１Ｈｚから１０Ｈｚ程度である。したがって、流体軸受部分における慣性体１６０の速度も低速であり、Ｄｓ＋ｋの項は、Ｍｓ2の項に比べ小さいことが多い。この場合には、速度演算器６８が、（ｓ／ａ1ｓ2）＝（１／ａ1ｓ）という演算機能を有することで十分となる。この演算機能は、単純積分であり、例えば、適当な容量素子で実現できる。
【００８１】
さらに、速度演算器６８に適当なレベルカット機能を付加して、例えば｛ｂ／（Ｔｓ＋１）｝等の演算を実行させるものとすることができる。この場合でも、簡単なアナログ回路によって、これらの機能を実現することができる。
【００８２】
このように、電流駆動型アクチュエータの物理モデルにおいて、質量項がダンピング項あるいはバネ定数項に比べ支配的な場合、速度演算器６８が適当な容量素子等で構成することができ、高周波ノイズを抑制できると共に、回路構成のコストを大幅に抑制することができる。
【実施例４】
【００８３】
図９は、振動除去対象の定盤８の面がＹ方向、すなわち、重力方向である場合の装置本体部２１０の構成を示す図である。装置本体部２１０以外の構成要素は、図５と同様の内容である。なお、以下では、図５、図６と共通の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ここでは、除去すべき定盤８の振動加速度方向をＹ方向とする。
【００８４】
この場合、装置本体部２１０も、慣性体１６０がＹ方向に移動駆動されるように、図６の場合に対し、角度にして９０度回転して、筐体１５２が定盤８に取り付けられる。このように取り付けると、慣性体１６０の移動が重力の影響を受けるので、新しく、慣性体１６０の内部に、釣合流体用流路２１２が設けられる。釣合流体用流路２１２は、内部流路１９８から分岐して、慣性体１６０の下部側に位置する流体室２０４に開口する流路である。これにより、流体供給部１１４から、流体室２０４に、適当な圧力の流体が供給され、慣性体１６０を重力方向と逆方向に浮上させることができる。したがって、慣性体１６０のＹ方向移動に対する重力の影響を抑制することができる。
【００８５】
なお、図９の場合における制御部１２０の構成、作用は、図７又は図８で説明したものと同じである。すなわち、ここでも、電流ブースタ６２の実駆動電流の積分演算によって、速度フィードバックが行われる。
【実施例５】
【００８６】
上記では、慣性体１６０の中立位置の保持及び調整は、保持バネ１８０，１８２で行うものとして説明した。慣性体１６０の中立位置の調整方向は、アクチュエータ１７０の駆動方向と同じ方向であるので、アクチュエータ１７０に対する加速度指令を修正することで、保持バネ１８０，１８２を用いずに、慣性体１６０の中立位置の保持を行うことができる。この場合には、慣性体１６０は、流体軸受機構と、アクチュエータ１７０からの支持加速度による支持力によって、中立位置に保持されることになる。
【００８７】
図１０は、保持バネを用いずに慣性体１６０を中立位置に保持する装置本体部２２０の構成を示す図である。図１から図９と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１から図９の符号を用いて説明する。この装置本体部２２０は、図６の装置本体部１５０から保持バネ１８０，１８２を省略し、慣性体１６０の端部と、側板１５８との間にＸ方向の変位を検出する変位センサ４２を設けたものである。
【００８８】
変位センサ４２は、慣性体１６０側に取り付けられるプローブ鉄心軸２２４と、側板１５８に取り付けられプローブ鉄心軸２２４の周囲に配置される差動トランス２２６を含んで構成することができる。この場合、差動トランスのＸ軸方向の空心に挿入されるプローブ鉄心軸の挿入長さに応じて、差動コイルの出力電圧が異なるので、この出力電圧に基づいて慣性体１６０の位置を求めることができる。変位センサ４２の出力は、筐体１５２に設けられる端子台を経由して、制御部１２０に伝送される。
【００８９】
図１１は、変位センサ４２のフィードバックを含む慣性体１６０の駆動制御を示すブロックダイアグラムである。以下では、図２、図３、図７、図８と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。このブロックダイアグラムは、主ルートとしてのオープンループと、変位または位置をフィードバックする位置フィードバックループ６５と、速度をフィードバックする速度フィードバックループ６７とを有する。主ループは、加速度指令である（−α）１２２を入力として、慣性体１６０を移動駆動するオープンループ制御に相当する。すなわち、加速度指令である（−α）１２２は、制御器１３２によって駆動電流指令に変換され、電流ブースタ１１６によって駆動電流値に変換されてアクチュエータ１７０に供給され、これによって慣性体１６０を移動駆動すると共に、定盤８に振動除去のための補償加速度（＋α）１２６を与える。このように、制御器１３２の出力は加速度指令である（−α）１２２を補償する駆動電流指令を出力する機能を有するので、この駆動電流指令を、補償駆動電流指令と呼ぶことができる。
【００９０】
位置フィードバックループ６５は、慣性体１６０に中立位置の保持のための保持力を与えるためのものである。すなわち、加速度指令である（−α）１２２は、制御器１３４によって適当なゲインＧ5が乗じられて位置指令に変換され、この位置指令に対し、慣性体１６０の変位がフィードバックされる。ここでは、慣性体１６０の変位は変位センサ４２によって検出され、位置演算器６４によって適当に変換されて、位置指令とレベルが適合される。位置演算器６４の出力と制御器１３４の出力は、減算器５４によって比較され、位置制御器５６において適当なゲインＧ1が乗じられて速度指令となる。このようにして、慣性体１６０が初期位置でもある中立位置に保持されるように、位置フィードバックが行われる。
【００９１】
速度フィードバックループ６７は、図７、図８で説明したと同様に、電流ブースタ６２の実駆動電流を速度演算器６６または速度演算器６８によって積分演算されたものが、速度指令と比較されることで行われる。図１１では、単純積分演算を行う速度演算器６８が示されているが、アクチュエータ１７０と慣性体１６０のモデルに応じて、速度演算器６６を用いるものとすることができる。
【００９２】
減算器５８は、速度指令出力手段である位置制御器５６の出力、すなわち速度指令と、速度演算器６８で変換された実速度とを比較し、速度偏差として、速度制御器６０に入力する機能を有する。速度フィードバックループ６７を用いた速度偏差は、速度制御器６０において適当なゲインＧ2が乗じられて、駆動電流指令として、加算器１３８に一方側の入力信号として入力される。この駆動電流指令は、フィードバックによる駆動電流指令であるので、制御器１３２の出力である補償駆動電流指令と区別して、帰還駆動電流指令、あるいは単に、駆動電流指令と呼ぶことができる。
【００９３】
加算器１３８は、帰還駆動電流指令と、補償駆動電流指令とを加算演算し、電流ブースタ６２に供給する機能を有する。したがって、電流ブースタ６２がアクチュエータ１７０に供給する実駆動電流は、加速度指令（−α）１２２に基づく加速度補償のために慣性体１６０を移動駆動する成分と、慣性体１６０が中立位置から偏移したときに元の位置に戻すための帰還電流の成分とを含む。
【００９４】
換言すれば、図１１の制御は、変位センサ４２を用いた位置フィードバックループ６５によって慣性体１６０を中立位置に保持し、速度演算器６８を用いた速度フィードバックループ６７によってノイズ低減等が図られた慣性体中立位置保持運動系に、加速度指令（−α）１２２を与えて、慣性体１６０を移動駆動して、その反力によって定盤８に補償加速度（＋α）１２６を与え、振動抑制対象である定盤８の振動を除去するシステムである。
【００９５】
なお、図１０、図１１のシステムに、さらに保持バネを設けることができる。その場合、保持バネは、慣性体１６０の移動方向の片側端にのみ設けてもよく、移動方向の両側端にそれぞれ設けるものとしてもよい。この場合、保持バネの特性等に応じ、速度演算器６８に代えて、速度演算器６６を用いるものとできる。また、図１０のシステムについて、振動除去対象の定盤８の面をＹ方向、すなわち、重力方向としてもよい。その場合には、慣性体１６０の重力方向の保持について、保持バネまたは図９で説明した流体室２０４を設けるものとできる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置は、上記のように気体圧サーボ弁に用いられるほか、気体圧サーボシリンダにも用いることができる。また、気体圧を用いないＸＹテーブルのような移動機構、振動を抑制する振動キャンセラ機構等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る実施の形態において、気体圧サーボ弁に関する位置決め制御システムの構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、位置決め制御システムの制御ブロック線図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、速度演算器の構成が簡単化される例を説明する図である。
【図４】他の実施の形態における気体圧サーボ弁に関する位置決め制御システムの構成図である。
【図５】別の実施の形態において、振動除去装置の構成を説明する図である。
【図６】図５について、装置本体部の構成を示す図である。
【図７】図５における制御ブロック線図である。
【図８】図７において、速度演算器の構成が簡単化される例を説明する図である。
【図９】他の振動除去装置の例における装置本体部の構成を示す図である。
【図１０】さらに他の振動除去装置における装置本体部の構成を示す図である。
【図１１】図１０における制御ブロック線図である。
【符号の説明】
【００９８】
６ 基台、８ 定盤、１０，１１，１２ 位置決め制御システム、２０，２１ 気体圧サーボ弁、２２ スリーブ、２４ スプール、２６ 供給口、２８ 排気口、３０ 負荷口、３２ ヨーク、３４ 駆動アーム、３６ 可動線輪、３８ 磁石、４０ フォースモータ、４２ 変位センサ、４４ 位置バランスバネ、４６，１８４ 調整ネジ、５０，５１，７０，１２０ 制御部、５２ 位置指令、５４，５８ 減算器、５６，５７ 位置制御器、６０ 速度制御器、６２，１１６ 電流ブースタ、６４ 位置演算器、６５ 位置フィードバックループ、６６，６８ 速度演算器、６７ 速度フィードバックループ、１１０ 振動除去装置、１１２ 加速度センサ、１１４ 流体供給部、１２２ （−α）、１２６ （＋α）、１２４，１３２，１３４ 制御器、１３８ 加算器、１５０，２１０，２２０ 装置本体部、１５２ 筐体、１５４ 中央部、１５６，１５８ 側板、１６０ 慣性体、１７０ アクチュエータ、１７２ コイル、１７４ 永久磁石、１８０，１８２ 保持バネ、１９０ マニフォールド、１９２ 供給流路、１９４ 排出流路、１９５ 流体供給貫通穴、１９６ 隙間、１９８ 内部流路、２０２，２０４ 流体室、２１２ 釣合流体用流路、２２４ プローブ鉄心軸、２２６ 差動トランス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置に係り、特に、速度フィードバックを行う電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御対象の位置決めを行う位置決めサーボコントローラ、すなわち位置決め制御装置としては、位置フィードバックの他に速度フィードバック等を行って制御性を改善することが行われる。例えば、特許文献１には、気体圧サーボ弁の位置決めにおいて、モータによって駆動されるスプールの動きを変位センサで検出して制御対象の位置データとし、位置指令と位置データとの間の偏差を位置ループゲインで増幅して速度指令とし、位置データを微分した速度データと速度指令との偏差を速度ループゲインで増幅して駆動指令とし、駆動指令を電流ブースタに出力してモータを駆動することが述べられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−０６３２０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に述べられているように、位置決め制御を行う際に、速度フィードバックを行うには、制御対象の位置データを取得し、これを微分処理して速度データとし、これを速度指令に戻すことが行われている。
【０００５】
この方法によれば、速度センサを別に設けることなく、例えば位置データに対して微分演算処理を施すことで速度フィードバックを行うことができる。しかしながら、微分演算処理は、周波数の高い領域でゲインが高くなるので、高周波成分のノイズも増幅されることになる。したがって、ノイズ増幅を抑制するために、複雑な演算を要し、アナログ回路の微分では不十分となり、複雑なディジタル演算が必要となり、コストが高くなることが多い。
【０００６】
本発明の目的は、コストを抑制して速度フィードバックを可能とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置は、電流駆動型アクチュエータを制御対象とする駆動制御装置であって、制御対象に対する指令に基づく速度指令と制御対象の速度との間の偏差である速度偏差に基づいて駆動電流指令を出力する速度制御手段と、駆動電流指令に基づく駆動電流によって制御対象を駆動するドライバと、ドライバの実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成し、速度制御手段に制御対象の速度としてフィードバックする積分フィードバック手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、制御対象をＭｓ2＋Ｄｓ＋ｋのモデルとして、ドライバの実駆動電流値にｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、制御対象をＭｓ2と近似して、ドライバの実駆動電流に１／ａ1ｓの演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、アナログ回路によって積分演算を行うことが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、制御対象の位置を検出する位置検出手段と、制御対象に対する位置指令と、位置検出手段によって検出された制御対象の位置との間の位置偏差に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段と、を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、制御対象の駆動方向に設けられ、制御対象の中立位置を設定する位置バランスバネと、位置指令と中立位置との間の偏差である位置偏差に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段と、を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、電流駆動型アクチュエータは、振動抑制対象物に取り付けられ、振動抑制対象の加速度を補償する補償加速度を制御対象に対する加速度指令とし、その制御対象に対する加速度指令に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段を有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、電流駆動型アクチュエータは、振動抑制対象物に取り付けられ、ドライバは、速度制御手段からの駆動電流指令と、振動抑制対象の加速度を補償する補償加速度に基づく補償駆動電流指令と、に基づく駆動電流によって制御対象を駆動することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成の少なくとも１つにより、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置は、ドライバの実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成して、速度制御手段に制御対象の速度としてフィードバックする。電流駆動型アクチュエータの場合、ドライバの実駆動電流は、加速度指令に対応する値となるので、それを積分演算したものは制御対象の速度に対応するものとなる。上記構成によれば、速度フィードバックは、位置の微分によって行うのでなく、ドライバの実駆動電流の積分演算によって行われる。微分処理は、周波数が高周波となるにつれ利得が増大するので高周波ノイズも増幅されるが、積分演算処理は周波数が高周波となるにつれ利得が抑制されるので、高周波ノイズが抑制される。したがって、ノイズ処理を要せずに速度フィードバックを行うことができ、コストを抑制することができる。
【００１６】
また、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、制御対象をＭｓ2＋Ｄｓ＋ｋのモデルとして、ドライバの実駆動電流値にｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とする。この演算は、積分の次元を有する処理である。これにより、積分対象の物理モデルに忠実な速度フィードバック信号とできる。
【００１７】
また、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、制御対象をＭｓ2と近似して、ドライバの実駆動電流に１／ａ1ｓの演算を行い、これを速度フィードバック信号とする。これにより、簡単な単純積分演算のみで速度フィードバック信号を生成することができる。
【００１８】
また、電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、積分フィードバック手段は、アナログ回路によって積分演算を行う。これにより、ディジタル回路によって積分演算を行う場合に比べ、コストを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、電流駆動型アクチュエータを有する駆動制御対象として、位置決め制御を行う気体圧サーボ弁と、慣性体の駆動制御によって振動抑制対象の振動を除去する振動除去装置とを説明するが、これは説明のための例示である。駆動制御対象としては、電流駆動型アクチュエータを有するものであればよい。例えば、気体圧サーボ弁以外のものとして、気体圧サーボシリンダであってもよい。また、気体圧を用いないＸＹテーブルのような移動機構であってもよい。振動除去装置においても、電流駆動型アクチュエータも有するものであれば、気体圧を利用していない構成のものであってもよい。
【００２０】
また、以下では電流駆動型アクチュエータとして、可動線輪型のフォースモータを説明するが、これ以外の電流駆動型アクチュエータであってもよい。例えば、リニア型のアクチュエータ、可動磁石型のモータ等であってもよい。また、位置センサとして差動トランス型位置検出器を説明するが、それ以外の原理の位置検出手段であってもよい。例えば、静電容量型位置センサ、磁気的位置検出センサ、光学的位置検出センサ、あるいは、やや複雑な構成となるが、磁気的速度センサを用いてこれを積分して位置情報として用いるものとしてもよい。
【００２１】
また、駆動制御装置のフィードバックループとして、少なくとも速度フィードバックループとを有する場合を説明するが、このほかに、さらに加速度フィードバックを有してもよく、また、これらのフィードバックループのほかに他の制御要素、例えばフィードフォワードループ等が設けられるものであってもよい。また、外乱オブザーバ等の他の制御方法と組み合わせるものとしてもよい。また、制御対象を駆動するドライバの動作に飽和現象が現れないようにするゲインリミッタを有するものであってもよい。
【実施例１】
【００２２】
図１は、電流駆動型アクチュエータとして、可動線輪型フォースモータを用い、位置検出センサを有する気体圧サーボ弁に関する位置決め制御システム１０の構成図である。図２は、位置決め制御システム１０の制御ブロック線図である。この位置決め制御システム１０は、気体圧サーボ弁２０と、気体圧サーボ弁２０から出力される位置信号と位置指令５２とを比較して気体圧サーボ弁２０の動作を制御する制御部５０とを含んで構成される。
【００２３】
気体圧サーボ弁２０は、ハウジング又はスリーブ２２と、スリーブ２２の内壁により軸方向に移動可能に支持されるスプール２４とを有し、スリーブ２２とスプール２４の相対位置を制御することにより、スリーブ２２の外部から供給された気体圧を調整して、所望の負荷圧を有する気体を出力する機能を有するサーボ弁である。図１において軸方向をＸ方向として矢印で示した。
【００２４】
スリーブ２２は、概略円筒状の部材で、その内周は、スプール２４が軸方向に滑らかに移動できるように精密に加工される。スリーブ２２の外周から内周との間には、図示されていない気体源に接続され１次側気体圧を有する気体をスプール２４側に供給する供給口２６と、スプール２４側からの気体を大気側に排気する排気口２８と、スプール２４側から２次側気体圧を有する気体を取出して図示されていない負荷に出力する負荷口３０とが設けられる。
【００２５】
スプール２４は、より太い外形を有するランドと呼ばれる部分と、より細い外形を有するステムと呼ばれる部分を軸方向に複数配列して構成される部材である。各ランドの外径は、スリーブ２２の内径との間で気密かつ滑らかに移動可能なように精密に加工される。図１の例ではランドは３つ配置されるが、中央のランドの幅が負荷口３０のスプール側開口の幅とほぼ同じに設定される。さらに、供給口２６のスプール側開口と排気口２８のスプール側開口との間隔が中央のランドの幅より十分広く設定される。
【００２６】
すなわち、図１に示す位置関係においては、中央のランドの幅がちょうど負荷口３０のスプール側開口の幅を覆い、負荷口３０には供給口２６における１次側気体圧や排気口２８における大気圧の影響が及ばない。ここでスプール２４が図１に示す＋Ｘ方向に移動すると、中央のランドの幅が負荷口３０のスプール側開口の幅からずれて、供給口２６における１次側気体圧が負荷口３０に現れ、２次側気体圧が上昇する。＋Ｘ方向と逆の方向にスプール２４が移動すると、排気口２８における大気圧が負荷口３０に現れ、２次側気体圧が低下する。このように、スリーブ２２とスプール２４の相対位置を変えることにより、所望の負荷圧を有する気体を負荷口３０から出力させることができる。
【００２７】
スリーブ２２の一端側に設けられるフォースモータ４０は、制御部５０の制御下にある電流ブースタ６２（図２参照）から出力される電流に従い、スプール２４を軸方向に駆動する機能を有する可動線輪型アクチュエータである。具体的には、スリーブ２２の一端側に固定して取り付けられ磁束を通すヨーク３２と、スプール２４の一端側に取り付けられる駆動アーム３４と、駆動アーム３４の先に巻かれた可動線輪３６と、可動線輪３６の軸方向移動を受け入れるようにヨーク３２に設けられた隙間に取り付けられ、可動線輪３６と向かい合う磁石３８とを含んでフォースモータ４０が構成される。可動線輪３６は、図２に示されるように、電流ブースタ６２の出力と接続される。
【００２８】
スプール２４及びスリーブ２２の一方端に設けられる変位センサ４２は、フォースモータ４０により駆動されるスプールの位置を検出し、制御部５０に出力する機能を有する位置検出手段である。具体的にはスプール２４の一方端に取り付けられたプローブ鉄心軸と、スリーブ２２に取り付けられプローブ鉄心軸の周囲に配置される差動トランスを含んで構成することができる。この場合、差動トランスのＸ軸方向の空心に挿入されるプローブ鉄心軸の挿入長さに応じて、差動コイルの出力電圧が異なるので、この出力電圧に基づいてスプール２４の位置を求めることができる。
【００２９】
制御部５０の詳細な構成は図２の制御ブロック線図に示される。なお、以下では図１と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１の符号を用いて説明する。
【００３０】
図２に示されるように、この気体圧サーボ弁の位置決め制御システム１０の概略の動作は以下の通りである。すなわち、スプール２４の位置を変位センサ４２で検出し、制御対象の位置として制御部５０に戻し、制御部５０により外部からの位置指令５２と、変位センサ４２に基づく制御対象の位置と比較し、その偏差である位置偏差に対し適当なゲインＧ1を乗じて速度指令とし、速度指令と制御対象の速度と比較し、その偏差である速度偏差に対し適当なゲインＧ2を乗じて駆動指令とし、これを電流ブースタ６２に出力する。そして、電流ブースタ６２は、駆動指令を駆動電流に変換してフォースモータ４０の可動線輪３６に供給し、可動線輪３６は駆動電流に応じたトルクを発生してスプール２４を移動させる。
【００３１】
このスプール２４の位置が変位センサ４２を介して制御部５０に戻され、位置演算器６４によって位置情報に変換され、減算器５４によって位置指令５２と比較される。このフィードバックのループが位置フィードバックループ６５である。また、電流ブースタ６２の出力が速度演算器６６によって演算されて速度情報に変換され、減算器５８によって、速度指令と比較される。このフィードバックのループが速度フィードバックループ６７である。
【００３２】
制御部５０は、気体圧により位置決めを行う気体圧サーボ弁２０、より具体的には、可動線輪３６、スプール２４を制御対象としてその動作を制御する気体圧位置決めサーボコントローラ、すなわち電流駆動型アクチュエータ位置決め制御装置である。制御部５０は、位置指令５２が入力される減算器５４と、減算器５４から順次位置制御器５６−減算器５８−速度制御器６０−電流ブースタ６２と、直列に接続されるメイン制御ルートを有し、さらにスプール２４の変位を位置に変換して減算器５４に戻す位置演算器６４と、電流ブースタ６２の出力を速度に変換して減算器５８に戻す速度演算器６６とを含む。かかる制御部５０は、アナログ電子回路で構成することができる。また、必要に応じ、一部を簡単なディジタル回路で補うこととすることもできる。
【００３３】
減算器５４は、位置指令５２と制御対象の位置とを入力し、位置偏差＝（位置指令と制御対象の位置）を出力する機能を有する回路である。制御対象の位置データとしては、上記のように、変位センサ４２の出力データを位置演算器６４によって適当に変換して、位置指令５２とレベルを適合させたものを用いることができる。
【００３４】
位置制御器５６は、ゲインＧ1によって位置偏差をＧ1倍して速度指令として減算器５８に出力する増幅器としての機能を有する速度指令出力手段であり、また位置制御手段である。ゲインＧ1は、いわゆる位置ループゲインである。かかる位置制御器５６は、前段の減算器５４と合わせて、例えば、アナログ差動増幅器で構成することができる。
【００３５】
減算器５８は、位置制御器５６の出力である速度指令と、制御対象の速度とを入力し、速度偏差＝（速度指令と制御対象の速度）を出力する機能を有する回路である。制御対象の速度データとしては、後述のように、電流ブースタ６２の出力データを速度演算器６６によって適当な積分演算によって変換して、速度指令とレベルを適合させたものを用いることができる。
【００３６】
速度制御器６０は、ゲインＧ2によって速度偏差をＧ2倍し、駆動指令として電流ブースタ６２に入力する増幅器としての機能を有する速度制御手段である。ゲインＧ2は、いわゆる速度ループゲインである。かかる速度制御器６０は、前段の減算器５８と合わせて、例えば、アナログ差動増幅器で構成することができる。
【００３７】
電流ブースタ６２は、制御対象である気体圧サーボ弁２０を駆動指令に基づく駆動電流によって駆動する機能を有するドライバ回路である。具体的には、気体圧サーボ弁２０の駆動部である可動線輪３６に供給する駆動電流を発生する駆動回路である。電流ブースタ６２の出力電力能は、気体圧サーボ弁２０の制御システムの目標応答速度を満たすように十分大きく設定されることが好ましい。かかる電流ブースタ６２としては、電圧信号を入力し、入力信号に応じた電流信号を出力するアナログ電圧・電流変換回路で構成することができる。
【００３８】
電流ブースタ６２の出力は可動線輪３６に供給され、可動線輪３６に流れる電流と、磁石３８からの磁束との協働により、駆動力が生じ、スプール２４を軸方向に移動させる。このスプール２４の移動した位置は変位センサ４２により検出される。
【００３９】
位置演算器６４は、上記のように、変位センサ４２の出力を、位置指令５２のデータレベルに合わせた位置データに変換する機能を有する回路である。変位センサ４２がスプール２４の位置を直接検出するタイプのものであるときは、必要に応じデータのレベル調整を行うレベルシフタ回路で位置演算器６４を構成することができる。
【００４０】
位置演算器６４の出力は上記のように減算器５４に入力され、スプール２４−変位センサ４２−位置演算器６４−減算器５４−位置制御器５６−減算器５８−速度制御器６０−電流ブースタ６２−可動線輪３６−スプール２４のループで、位置フィードバックループ６５が形成される。
【００４１】
速度演算器６６は、電流ブースタ６２の出力を、速度指令のデータレベルに合わせた速度データに変換する機能を有する回路である。電流ブースタ６２に入力されるのは速度制御器６０の出力で、加速度指令であるので、電流ブースタ６２の出力は加速度指令に応じた電流データとなる。したがって、これを積分演算することで、速度に相当するデータとなることになる。
【００４２】
具体的には、気体圧サーボ弁２０の可動部の物理モデルに応じて、電流ブースタ６２の電流データを変換して、可動部の速度に相当するデータとすることが好ましい。気体圧サーボ弁２０の可動部は、可動線輪３６とスプール２４であるので、この部分の物理モデルは、一般的に、Ｍｓ2＋Ｄｓ＋ｋで表すことができる。ここでＭは、質量または慣性であり、Ｄは粘性係数またはダンピング定数であり、ｋはバネ定数である。このモデルを用いて、速度演算器６６は、フォースモータ４０の可動線輪３６に対するドライバである電流ブースタ６２の実駆動電流値に、ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることができる。
【００４３】
ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算は、積分の次元を有する演算であり、これを模擬的な積分演算、あるいは単に積分演算と呼ぶことができる。かかる積分演算機能を有する速度演算器６６としては、アナログ積分回路等で構成することができる。すなわち、速度演算器６６は、ドライバである電流ブースタ６２の実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成する積分フィードバック手段である。
【００４４】
速度演算器６６の出力は上記のように減算器５８に入力され、速度制御器６０−電流ブースタ６２−速度演算器６６のループで、速度フィードバックループ６７が形成される。
【００４５】
上記構成により、位置フィードバックループと速度フィードバックループとを有する気体圧サーボ弁における可動線輪型フォースモータの位置決めシステムにおいて、速度フィードバックを微分演算でなく、積分演算によって実行することができるので、微分演算による場合に比べ、高周波成分のノイズを抑制できる。また、速度フィードバックに関する回路構成をアナログ回路で構成できるので、ディジタル回路で構成する場合に比べ、コストを抑制することができる。
【００４６】
特に、気体圧サーボ弁２０の可動部の物理モデルが、Ｍｓ2の項が他のＤｓ＋ｋの項に比べ支配的な場合は、速度演算器の構成が簡単になる。その様子を図３に示す。以下では、図１、図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１、図２の符号を用いて説明する。
【００４７】
図３は、気体圧サーボ弁２０の可動部である可動線輪３６とスプール２４の部分の物理モデルにおいて、Ｍｓ2の項が他の（Ｄｓ＋ｋ）の項に比較して支配的な場合の気体圧サーボ弁に対する位置決め制御システム１１の制御ブロック線図である。ここでは、制御部５１において、速度演算器６８が、（ｓ／ａ1ｓ2）＝（１／ａ1ｓ）という演算機能を有することで十分であることが示される。この演算機能は、単純積分であり、例えば、適当な容量素子で実現できる。
【００４８】
さらに、速度演算器６８に適当なレベルカット機能を付加して、例えば｛ｂ／（Ｔｓ＋１）｝等の演算を実行させるものとすることができる。この場合でも、簡単なアナログ回路によって、これらの機能を実現することができる。
【００４９】
このように、電流駆動型アクチュエータの物理モデルにおいて、質量項がダンピング項あるいはバネ定数項に比べ支配的な場合、速度演算器６８が適当な容量素子等で構成することができ、高周波ノイズを抑制できると共に、回路構成のコストを大幅に抑制することができる。
【実施例２】
【００５０】
上記では、電流駆動型アクチュエータの変位を検出する位置センサを用いて、位置指令に対し、位置フィードバックループを用いて帰還が行われている。これ以外に、位置検出センサを設けず、制御対象の駆動方向に設けられ、制御対象の中立位置を設定する位置バランスバネを用いて、位置制御システムを構成することができる。図４は、そのような位置バランスバネを用いる気体圧サーボ弁に対する位置決め制御システム１２の構成を説明する図である。以下では、図１から図３と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１から図３の符号を用いて説明する。
【００５１】
図４の気体圧サーボ弁の位置決め制御システム１２は、フォースモータ４０によってＸ方向に駆動されるスプール２４の他方端に位置バランスバネ４４が設けられる。位置バランスバネ４４は、スプール２４のフォースモータ４０が設けられる側と反対側の他方端と、スリーブ２２との間に配置され、スリーブ２２側には、調整ネジ４６が設けられる。この調整ネジ４６をＸ軸方向に移動させることで、スプール２４の初期位置である中立位置を正確に設定することができる。
【００５２】
スプール２４の初期位置である中立位置としては、図４に示されるように、スプール２４における中央のランドの幅がちょうど負荷口３０のスプール側開口の幅を覆う位置であって、負荷口３０には供給口２６における１次側気体圧や排気口２８における大気圧の影響が及ばない位置とすることができる。
【００５３】
制御部７０は、図２、図３の場合に比べ、位置検出センサを有しないため、位置フィードバックループがなく、その分、簡単な構成となっている。すなわち、制御部７０は、位置指令５２を適当なゲインＧ1によって増幅して速度指令として出力する速度指令出力手段である位置制御器５７と、以後、減算器５８−速度制御器６０−電流ブースタ６２と、直列に接続されるメイン制御ルートを有し、さらに、電流ブースタ６２の出力を速度に変換して減算器５８に戻す速度演算器６６とを含む。図４では、このフィードバックループが速度フィードバックループ６７として示されている。
【００５４】
ここで、電流ブースタ６２の出力が可動線輪３６に伝達され、これによってスプール２４が位置バランスバネ４４の復元力に抗して移動される。位置指令５２は、この位置バランスバネ４４の復元力に釣り合うスプール２４の目標位置であり、位置制御器５７のゲインＧ1と、速度制御器６０のゲインＧ2は、この目標位置における位置バランスバネ４４の復元力に釣り合う駆動力をフォースモータ４０に与えるための駆動電流を電流ブースタ６２から出力させるように、設定される。
【００５５】
速度演算器６６は、図２と同様な内容で、電流ブースタ６２の実駆動電流値に、ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とするものである。なお、気体圧サーボ弁２１の可動部である可動線輪３６とスプール２４と位置バランスバネ４４の部分の物理モデルにおいて、Ｍｓ2の項が他の（Ｄｓ＋ｋ）の項に比較して支配的となる場合には、図３で説明したように、電流ブースタ６２の実駆動電流値に、（１／ａ1ｓ）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることができる。
【実施例３】
【００５６】
次に、電流駆動型電流駆動型アクチュエータを振動抑制対象に取り付けて振動除去装置として構成する例を説明する。図５は、振動除去装置１１０の構成を説明する図である。図５には、振動除去装置１１０の構成要素ではないが、振動除去の対象である定盤８と、定盤８が空気バネ等で据え付けられる基台６が図示されている。振動除去装置１１０は、振動除去の対象である対象物に取り付けて、その対象物の微小振動を除去する機能を有する。微小振動とは、対象物の変位に換算して、ｎｍからμｍ程度の大きさの振動で、対象物の機能、例えば、精密測定、精密加工、精密組立等の観点から無視できない振動である。なお、図５に示すＹ方向は、重力方向で、Ｘ方向は重力方向に垂直な水平方向である。以下の各図においても同様である。以下では、定盤８について除去対象の振動の加速度方向は、定盤８の面に平行な方向としてある。図５においては、定盤８の面は水平面であるので、除去対象の微小振動の加速度方向は、Ｘ方向である。
【００５７】
振動除去装置１１０は、振動除去対象物である定盤８の加速度を検出する加速度センサ１１２と、後述する慣性体と慣性体を駆動するアクチュエータ機構とを含んで構成される装置本体部１５０と、加速度センサ１１２の検出値に応じて装置本体部１５０のアクチュエータ機構を駆動制御する制御部１２０と、装置本体部１５０において慣性体を流体支持等するための流体を供給する流体供給部１１４とを含んで構成される。
【００５８】
加速度センサ１１２は、定盤８の加速度を検出できるものであればよく、例えば、適当な半導体加速度センサ等を用いることができる。あるいは、レーザ変位測定器の検出データを処理して、加速度として出力する精密加速度検出システムを用いてもよい。図５においては、加速度センサ１１２によって検出された加速度を（−α）１２２として示してある。これに対し、装置本体部１５０が定盤８に及ぼす補償加速度は（＋α）１２６として示されている。すなわち、装置本体部１５０は、定盤８の振動加速度に対し、方向が逆方向で、同じ大きさの加速度を補償加速度として出力する機能を有するものである。
【００５９】
流体供給部１１４は、装置本体部１５０において、慣性体を流体支持するために適当な流体圧に制御された流体を生成する機能を有する装置で、例えば、気体源とレギュレータ等で構成することができる。さらに精密な流体圧を必要とするときは、流体圧制御弁等を用いることができる。流体としては、例えば、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥不活性ガス等の気体を用いることができるほか、場合によっては、オイル、水等の液体を用いることができる。
【００６０】
図６は、装置本体部１５０の構成を示す図である。装置本体部１５０は、筐体１５２と、筐体１５２の内部に、流体支持される慣性体１６０と、慣性体１６０をＸ方向に移動駆動するアクチュエータ１７０を含んで構成される。
【００６１】
筐体１５２は、外形がほぼ直方体の部材で、その内部には、慣性体１６０をＸ方向に移動可能に流体支持するための断面円形の空間が形成されている。筐体１５２は、中央部１５４と、その両側をふさぐ側板１５６，１５８とから構成される。中央部１５４と、側板１５６，１５８とは、流体を内部に保持し、漏らさないように、しっかりシールされて組立固定される。
【００６２】
中央部１５４は、直方体外形で、慣性体１６０を流体支持するための穴を有する部材である。その穴の直径は、慣性体１６０の外径よりやや大きめに設定される。穴の内壁面は、慣性体１６０の外周とで、流体軸受機構を形成する面であり、滑らかに表面処理が施される。
【００６３】
筐体１５２の一方の側板１５６と、慣性体１６０の一方端側との間に設けられるアクチュエータ１７０は、制御部１２０の制御の下で、筐体１５２に対し、慣性体１６０を所定の加速度で移動駆動する機能を有し、電流駆動型アクチュエータとして、フォースモータの構成を有する。すなわち、アクチュエータ１７０は、筐体１５２の側板に、固定子としてコイル１７２が取り付けられ、慣性体１６０の一方端側に可動子である永久磁石１７４が取り付けられる。ここでは、コイル１７２は可動線輪ではなく、永久磁石１７４に駆動力を与える機能を有し、永久磁石１７４が設けられる慣性体１６０が可動子となる。コイル１７２の各端子は、筐体１５２に設けられた端子台を経由して制御部１２０に接続される。
【００６４】
慣性体１６０は、円柱状の部材で、比質量の比較的大きな材料で形成される質量体である。例えば、ステンレス鋼等を円柱状に加工し、さらに必要な形状加工を加えたものを用いることができる。慣性体１６０の円柱状外周面は、筐体１５２の内壁面との間で流体軸受機構を形成する面であるので、滑らかに精度よく加工される。
【００６５】
慣性体１６０の両端部と、筐体１５２の側板１５６，１５８との間に設けられる保持バネ１８０，１８２は、慣性体１６０を筐体１５２に対し、Ｘ方向について中立位置に支持するための支持部材であり、いわゆる位置バランスバネである。保持バネ１８０，１８２は、その両端部においてボール座によって支持されている。これによって、保持バネ１８０，１８２と、慣性体１６０、両側板１５６，１５８との間の摩擦を低減することができる。なお、保持バネ１８２と側板１５８との間には、中立位置を微調整するための調整ネジ１８４が設けられる。
【００６６】
保持バネ１８０，１８２は、振動特性的に弱いバネとして構成される。具体的には、慣性体１６０の質量Ｍと、保持バネ１８０，１８２のバネ定数ｋとで定まる固有振動数が、０．１Ｈｚから１０Ｈｚ程度となるように、バネ定数ｋが設定される。好ましくは、固有振動数が１Ｈｚ程度となるバネ定数がよい。このようにすることで、アクチュエータ１７０によって慣性体１６０がＸ方向に移動駆動されるときに、保持バネ１８０，１８２の付勢力の影響を抑制することができる。つまり、慣性体１６０をαの加速度で移動させるためには、保持バネ１８０，１８２の影響を考慮せずに、アクチュエータ１７０が、慣性体１６０にＭαの駆動力を与えればよい。したがって、慣性体１６０の移動駆動の制御が簡単になる。
【００６７】
筐体１５２の外側に設けられるマニフォールド１９０は、流体供給部１１４に接続され、流体を筐体１５２の内部に導き、筐体１５２の内部から外部に排出する機能を有する部材である。マニフォールド１９０には、筐体１５２の中央部１５４におけるほぼ中央の側面に設けられる流体供給貫通穴１９５に対応して、供給流路１９２が設けられ、筐体１５２の中央部１５４の端部に設けられる流体排出貫通穴に対応して、排出流路１９４が設けられる。供給流路１９２、排出流路１９４には、必要に応じ、適当な絞り機構を設けることができる。
【００６８】
筐体１５２の中央部１５４の流体供給貫通穴１９５から供給される流体は、筐体１５２の内壁面と慣性体１６０の外周面との間の隙間１９６に吹き出し、いわゆる流体軸受機構によって、慣性体１６０を筐体１５２の内壁面から浮上させる。このようにして、慣性体１６０は、筐体１５２との間で流体支持され、アクチュエータ１７０によって、滑らかにＸ方向に移動駆動されることができる。
【００６９】
筐体１５２の中央部１５４の流体供給貫通穴１９５に対応して、慣性体１６０に設けられる内部流路１９８は、アクチュエータ１７０のコイル１７２のところに流体を導く機能を有する。これによって、コイル１７２の発熱による温度上昇を抑制することができる。
【００７０】
また、慣性体１６０の内部をＸ方向に貫通して設けられるマニフォールド１９０は、慣性体１６０の両端部と、筐体１５２との間に形成される流体室２０２，２０４を連通する機能を有する。これにより、両流体室２０２，２０４の流体圧を同じにすることができ、慣性体１６０のＸ方向の移動に対する流体圧の影響を抑制することができる。
【００７１】
再び図５に戻り、制御部１２０は、加速度センサ１１２の検出値である(−α)１２２に応じて、アクチュエータ１７０のコイル１７２に駆動電流を供給して、慣性体１６０をＸ方向に移動駆動させ、振動抑制対象である定盤８に補償加速度である（＋α）１２６を与える機能を有する。
【００７２】
制御部１２０の詳細な構成は図７の制御ブロック線図に示される。なお、以下では図１から図６と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１から図６の符号を用いて説明する。
【００７３】
図７に示されるように、この振動除去装置１１０の制御ブロック図は、図４で説明した
位置バランスバネを用いる気体圧サーボ弁に対する位置決め制御システム１２に似ている。相違する点は、図４では位置指令が入力されるが、図７では、加速度指令として（−α）１２２が与えられる。したがって、図７におけるゲインＧ1を有する位置制御器に代わって、ゲインＧ3を有する制御器１２４が加速度指令と減算器５８との間に設けられる。そして、図４では、可動線輪とスプールで示されている部分が、アクチュエータ１７０と慣性体１６０となる。アクチュエータ１７０と慣性体１６０の運動により、補償加速度(＋α)１２６が出力されることになる。
【００７４】
この振動除去装置１１０の概略の動作は以下の通りである。すなわち、振動抑制対象である定盤８の振動を加速度センサ１１２によって加速度（−α）１２２として検出し、加速度指令として制御部１２０に戻し、制御器１２４において適当なゲインＧ3を乗じて速度指令とする。すなわち、制御器１２４は、速度指令出力手段である。そして、減算器５８において、速度指令と制御対象であるアクチュエータ１７０の慣性体１６０の速度と比較し、その偏差である速度偏差に対し速度制御器６０において適当なゲインＧ2を乗じて駆動電流指令とし、これを電流ブースタ６２に出力する。そして、電流ブースタ６２は、駆動電流指令を駆動電流に変換してアクチュエータ１７０のコイル１７２に供給し、永久磁石１７４と協働して駆動電流に応じたトルクを発生して慣性体１６０を移動させる。そして慣性体１６０の移動の反力によって、装置本体部１５０が取り付けられる定盤８に補償加速度（＋α）１２６を与え、これにより、定盤８の振動の加速度（−α）１２２を補償して振動を抑制または除去する。
【００７５】
ここで、電流ブースタ６２の出力が速度演算器６６によって演算されて速度情報に変換され、減算器５８によって、速度指令と比較される。このフィードバックのループが速度フィードバックループ６７である。
【００７６】
このように、速度演算器６６は、電流ブースタ６２の出力を、速度指令のデータレベルに合わせた速度データに変換する機能を有する回路である。電流ブースタ６２に入力されるのは速度制御器６０の出力で、加速度指令であるので、電流ブースタ６２の出力は加速度指令に応じた電流データとなる。したがって、これを積分演算することで、速度に相当するデータとなることになる。
【００７７】
具体的には、アクチュエータ１７０と慣性体１６０における可動部の物理モデルに応じて、電流ブースタ６２の電流データを変換して、可動部の速度に相当するデータとすることが好ましい。アクチュエータ１７０と慣性体１６０の可動部は、永久磁石１７４を含む慣性体１６０と、保持バネ１８０，１８２と、慣性体１６０を支持する流体軸受部分であるので、この部分の物理モデルは、一般的に、Ｍｓ2＋Ｄｓ＋ｋで表すことができる。ここでＭは、質量または慣性であり、Ｄは粘性係数またはダンピング定数であり、ｋはバネ定数である。このモデルを用いて、速度演算器６６は、フォースモータ４０の可動線輪３６に対するドライバである電流ブースタ６２の実駆動電流値に、ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることができる。
【００７８】
ｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算は、積分の次元を有する演算であり、これを模擬的な積分演算、あるいは単に積分演算と呼ぶことができる。かかる積分演算機能を有する速度演算器６６としては、アナログ積分回路等で構成することができる。すなわち、速度演算器６６は、ドライバである電流ブースタ６２の実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成する積分フィードバック手段である。
【００７９】
上記構成により、位置フィードバックループと速度フィードバックループとを有する気体圧サーボ弁における可動線輪型フォースモータの位置決めシステムにおいて、速度フィードバックを微分演算でなく、積分演算によって実行することができるので、微分演算による場合に比べ、高周波成分のノイズを抑制できる。また、速度フィードバックに関する回路構成をアナログ回路で構成できるので、ディジタル回路で構成する場合に比べ、コストを抑制することができる。
【００８０】
特に、気体圧サーボ弁２０の可動部の物理モデルが、Ｍｓ2の項が他のＤｓ＋ｋの項に比べ支配的な場合は、速度演算器の構成が簡単になる。その様子を図８に示す。上記のように、保持バネ１８０，１８２は振動特性的に弱いバネで十分で、慣性体１６０の質量Ｍと、保持バネ１８０，１８２のバネ定数ｋとで定まる固有振動数が、０．１Ｈｚから１０Ｈｚ程度である。したがって、流体軸受部分における慣性体１６０の速度も低速であり、Ｄｓ＋ｋの項は、Ｍｓ2の項に比べ小さいことが多い。この場合には、速度演算器６８が、（ｓ／ａ1ｓ2）＝（１／ａ1ｓ）という演算機能を有することで十分となる。この演算機能は、単純積分であり、例えば、適当な容量素子で実現できる。
【００８１】
さらに、速度演算器６８に適当なレベルカット機能を付加して、例えば｛ｂ／（Ｔｓ＋１）｝等の演算を実行させるものとすることができる。この場合でも、簡単なアナログ回路によって、これらの機能を実現することができる。
【００８２】
このように、電流駆動型アクチュエータの物理モデルにおいて、質量項がダンピング項あるいはバネ定数項に比べ支配的な場合、速度演算器６８が適当な容量素子等で構成することができ、高周波ノイズを抑制できると共に、回路構成のコストを大幅に抑制することができる。
【実施例４】
【００８３】
図９は、振動除去対象の定盤８の面がＹ方向、すなわち、重力方向である場合の装置本体部２１０の構成を示す図である。装置本体部２１０以外の構成要素は、図５と同様の内容である。なお、以下では、図５、図６と共通の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ここでは、除去すべき定盤８の振動加速度方向をＹ方向とする。
【００８４】
この場合、装置本体部２１０も、慣性体１６０がＹ方向に移動駆動されるように、図６の場合に対し、角度にして９０度回転して、筐体１５２が定盤８に取り付けられる。このように取り付けると、慣性体１６０の移動が重力の影響を受けるので、新しく、慣性体１６０の内部に、釣合流体用流路２１２が設けられる。釣合流体用流路２１２は、内部流路１９８から分岐して、慣性体１６０の下部側に位置する流体室２０４に開口する流路である。これにより、流体供給部１１４から、流体室２０４に、適当な圧力の流体が供給され、慣性体１６０を重力方向と逆方向に浮上させることができる。したがって、慣性体１６０のＹ方向移動に対する重力の影響を抑制することができる。
【００８５】
なお、図９の場合における制御部１２０の構成、作用は、図７又は図８で説明したものと同じである。すなわち、ここでも、電流ブースタ６２の実駆動電流の積分演算によって、速度フィードバックが行われる。
【実施例５】
【００８６】
上記では、慣性体１６０の中立位置の保持及び調整は、保持バネ１８０，１８２で行うものとして説明した。慣性体１６０の中立位置の調整方向は、アクチュエータ１７０の駆動方向と同じ方向であるので、アクチュエータ１７０に対する加速度指令を修正することで、保持バネ１８０，１８２を用いずに、慣性体１６０の中立位置の保持を行うことができる。この場合には、慣性体１６０は、流体軸受機構と、アクチュエータ１７０からの支持加速度による支持力によって、中立位置に保持されることになる。
【００８７】
図１０は、保持バネを用いずに慣性体１６０を中立位置に保持する装置本体部２２０の構成を示す図である。図１から図９と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図１から図９の符号を用いて説明する。この装置本体部２２０は、図６の装置本体部１５０から保持バネ１８０，１８２を省略し、慣性体１６０の端部と、側板１５８との間にＸ方向の変位を検出する変位センサ４２を設けたものである。
【００８８】
変位センサ４２は、慣性体１６０側に取り付けられるプローブ鉄心軸２２４と、側板１５８に取り付けられプローブ鉄心軸２２４の周囲に配置される差動トランス２２６を含んで構成することができる。この場合、差動トランスのＸ軸方向の空心に挿入されるプローブ鉄心軸の挿入長さに応じて、差動コイルの出力電圧が異なるので、この出力電圧に基づいて慣性体１６０の位置を求めることができる。変位センサ４２の出力は、筐体１５２に設けられる端子台を経由して、制御部１２０に伝送される。
【００８９】
図１１は、変位センサ４２のフィードバックを含む慣性体１６０の駆動制御を示すブロックダイアグラムである。以下では、図２、図３、図７、図８と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。このブロックダイアグラムは、主ルートとしてのオープンループと、変位または位置をフィードバックする位置フィードバックループ６５と、速度をフィードバックする速度フィードバックループ６７とを有する。主ループは、加速度指令である（−α）１２２を入力として、慣性体１６０を移動駆動するオープンループ制御に相当する。すなわち、加速度指令である（−α）１２２は、制御器１３２によって駆動電流指令に変換され、電流ブースタ１１６によって駆動電流値に変換されてアクチュエータ１７０に供給され、これによって慣性体１６０を移動駆動すると共に、定盤８に振動除去のための補償加速度（＋α）１２６を与える。このように、制御器１３２の出力は加速度指令である（−α）１２２を補償する駆動電流指令を出力する機能を有するので、この駆動電流指令を、補償駆動電流指令と呼ぶことができる。
【００９０】
位置フィードバックループ６５は、慣性体１６０に中立位置の保持のための保持力を与えるためのものである。すなわち、加速度指令である（−α）１２２は、制御器１３４によって適当なゲインＧ5が乗じられて位置指令に変換され、この位置指令に対し、慣性体１６０の変位がフィードバックされる。ここでは、慣性体１６０の変位は変位センサ４２によって検出され、位置演算器６４によって適当に変換されて、位置指令とレベルが適合される。位置演算器６４の出力と制御器１３４の出力は、減算器５４によって比較され、位置制御器５６において適当なゲインＧ1が乗じられて速度指令となる。このようにして、慣性体１６０が初期位置でもある中立位置に保持されるように、位置フィードバックが行われる。
【００９１】
速度フィードバックループ６７は、図７、図８で説明したと同様に、電流ブースタ６２の実駆動電流を速度演算器６６または速度演算器６８によって積分演算されたものが、速度指令と比較されることで行われる。図１１では、単純積分演算を行う速度演算器６８が示されているが、アクチュエータ１７０と慣性体１６０のモデルに応じて、速度演算器６６を用いるものとすることができる。
【００９２】
減算器５８は、速度指令出力手段である位置制御器５６の出力、すなわち速度指令と、速度演算器６８で変換された実速度とを比較し、速度偏差として、速度制御器６０に入力する機能を有する。速度フィードバックループ６７を用いた速度偏差は、速度制御器６０において適当なゲインＧ2が乗じられて、駆動電流指令として、加算器１３８に一方側の入力信号として入力される。この駆動電流指令は、フィードバックによる駆動電流指令であるので、制御器１３２の出力である補償駆動電流指令と区別して、帰還駆動電流指令、あるいは単に、駆動電流指令と呼ぶことができる。
【００９３】
加算器１３８は、帰還駆動電流指令と、補償駆動電流指令とを加算演算し、電流ブースタ６２に供給する機能を有する。したがって、電流ブースタ６２がアクチュエータ１７０に供給する実駆動電流は、加速度指令（−α）１２２に基づく加速度補償のために慣性体１６０を移動駆動する成分と、慣性体１６０が中立位置から偏移したときに元の位置に戻すための帰還電流の成分とを含む。
【００９４】
換言すれば、図１１の制御は、変位センサ４２を用いた位置フィードバックループ６５によって慣性体１６０を中立位置に保持し、速度演算器６８を用いた速度フィードバックループ６７によってノイズ低減等が図られた慣性体中立位置保持運動系に、加速度指令（−α）１２２を与えて、慣性体１６０を移動駆動して、その反力によって定盤８に補償加速度（＋α）１２６を与え、振動抑制対象である定盤８の振動を除去するシステムである。
【００９５】
なお、図１０、図１１のシステムに、さらに保持バネを設けることができる。その場合、保持バネは、慣性体１６０の移動方向の片側端にのみ設けてもよく、移動方向の両側端にそれぞれ設けるものとしてもよい。この場合、保持バネの特性等に応じ、速度演算器６８に代えて、速度演算器６６を用いるものとできる。また、図１０のシステムについて、振動除去対象の定盤８の面をＹ方向、すなわち、重力方向としてもよい。その場合には、慣性体１６０の重力方向の保持について、保持バネまたは図９で説明した流体室２０４を設けるものとできる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明に係る電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置は、上記のように気体圧サーボ弁に用いられるほか、気体圧サーボシリンダにも用いることができる。また、気体圧を用いないＸＹテーブルのような移動機構、振動を抑制する振動キャンセラ機構等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る実施の形態において、気体圧サーボ弁に関する位置決め制御システムの構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、位置決め制御システムの制御ブロック線図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、速度演算器の構成が簡単化される例を説明する図である。
【図４】他の実施の形態における気体圧サーボ弁に関する位置決め制御システムの構成図である。
【図５】別の実施の形態において、振動除去装置の構成を説明する図である。
【図６】図５について、装置本体部の構成を示す図である。
【図７】図５における制御ブロック線図である。
【図８】図７において、速度演算器の構成が簡単化される例を説明する図である。
【図９】他の振動除去装置の例における装置本体部の構成を示す図である。
【図１０】さらに他の振動除去装置における装置本体部の構成を示す図である。
【図１１】図１０における制御ブロック線図である。
【符号の説明】
【００９８】
６ 基台、８ 定盤、１０，１１，１２ 位置決め制御システム、２０，２１ 気体圧サーボ弁、２２ スリーブ、２４ スプール、２６ 供給口、２８ 排気口、３０ 負荷口、３２ ヨーク、３４ 駆動アーム、３６ 可動線輪、３８ 磁石、４０ フォースモータ、４２ 変位センサ、４４ 位置バランスバネ、４６，１８４ 調整ネジ、５０，５１，７０，１２０ 制御部、５２ 位置指令、５４，５８ 減算器、５６，５７ 位置制御器、６０ 速度制御器、６２，１１６ 電流ブースタ、６４ 位置演算器、６５ 位置フィードバックループ、６６，６８ 速度演算器、６７ 速度フィードバックループ、１１０ 振動除去装置、１１２ 加速度センサ、１１４ 流体供給部、１２２ （−α）、１２６ （＋α）、１２４，１３２，１３４ 制御器、１３８ 加算器、１５０，２１０，２２０ 装置本体部、１５２ 筐体、１５４ 中央部、１５６，１５８ 側板、１６０ 慣性体、１７０ アクチュエータ、１７２ コイル、１７４ 永久磁石、１８０，１８２ 保持バネ、１９０ マニフォールド、１９２ 供給流路、１９４ 排出流路、１９５ 流体供給貫通穴、１９６ 隙間、１９８ 内部流路、２０２，２０４ 流体室、２１２ 釣合流体用流路、２２４ プローブ鉄心軸、２２６ 差動トランス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流駆動型アクチュエータを制御対象とする駆動制御装置であって、
制御対象に対する指令に基づく速度指令と制御対象の速度との間の偏差である速度偏差に基づいて駆動電流指令を出力する速度制御手段と、
駆動電流指令に基づく駆動電流によって制御対象を駆動するドライバと、
ドライバの実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成し、速度制御手段に制御対象の速度としてフィードバックする積分フィードバック手段と、
を有することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
積分フィードバック手段は、
制御対象をＭｓ2＋Ｄｓ＋ｋのモデルとして、ドライバの実駆動電流値にｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
積分フィードバック手段は、
制御対象をＭｓ2と近似して、ドライバの実駆動電流に１／ａ1ｓの演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
積分フィードバック手段は、アナログ回路によって積分演算を行うことを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
制御対象の位置を検出する位置検出手段と、
制御対象に対する位置指令と、位置検出手段によって検出された制御対象の位置との間の位置偏差に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段と、
を有することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
制御対象の駆動方向に設けられ、制御対象の中立位置を設定する位置バランスバネと、
位置指令と中立位置との間の偏差である位置偏差に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段と、
を有することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
電流駆動型アクチュエータは、振動抑制対象物に取り付けられ、
振動抑制対象の加速度を補償する補償加速度を制御対象に対する加速度指令とし、その制御対象に対する加速度指令に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段を有することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
電流駆動型アクチュエータは、振動抑制対象物に取り付けられ、
ドライバは、
速度制御手段からの駆動電流指令と、
振動抑制対象の加速度を補償する補償加速度に基づく補償駆動電流指令と、
に基づく駆動電流によって制御対象を駆動することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項１】
電流駆動型アクチュエータを制御対象とする駆動制御装置であって、
制御対象に対する指令に基づく速度指令と制御対象の速度との間の偏差である速度偏差に基づいて駆動電流指令を出力する速度制御手段と、
駆動電流指令に基づく駆動電流によって制御対象を駆動するドライバと、
ドライバの実駆動電流の積分演算によって速度フィードバック信号を生成し、速度制御手段に制御対象の速度としてフィードバックする積分フィードバック手段と、
を有することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
積分フィードバック手段は、
制御対象をＭｓ2＋Ｄｓ＋ｋのモデルとして、ドライバの実駆動電流値にｓ／（ａ1ｓ2＋ａ2ｓ＋ａ3）の演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
積分フィードバック手段は、
制御対象をＭｓ2と近似して、ドライバの実駆動電流に１／ａ1ｓの演算を行い、これを速度フィードバック信号とすることを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
積分フィードバック手段は、アナログ回路によって積分演算を行うことを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
制御対象の位置を検出する位置検出手段と、
制御対象に対する位置指令と、位置検出手段によって検出された制御対象の位置との間の位置偏差に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段と、
を有することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
制御対象の駆動方向に設けられ、制御対象の中立位置を設定する位置バランスバネと、
位置指令と中立位置との間の偏差である位置偏差に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段と、
を有することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
電流駆動型アクチュエータは、振動抑制対象物に取り付けられ、
振動抑制対象の加速度を補償する補償加速度を制御対象に対する加速度指令とし、その制御対象に対する加速度指令に基づいて速度指令を出力する速度指令出力手段を有することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置において、
電流駆動型アクチュエータは、振動抑制対象物に取り付けられ、
ドライバは、
速度制御手段からの駆動電流指令と、
振動抑制対象の加速度を補償する補償加速度に基づく補償駆動電流指令と、
に基づく駆動電流によって制御対象を駆動することを特徴とする電流駆動型アクチュエータ駆動制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−７１９３０（Ｐ２００９−７１９３０Ａ）
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３５３９４（Ｐ２００７−２３５３９４）
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（５０３０９４０７０）ピー・エス・シー株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１１日（２００７．９．１１）
【出願人】（５０３０９４０７０）ピー・エス・シー株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
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