[发明专利]控制装置

说明书

本发明涉及一种控制装置，为了使伺服控制的实际的对象装置即实际对象装置的输出追随规定的指令，执行与对应于该实际对象装置的规定的控制对象有关的模型预测控制，其中，具备：积分器，其被输入规定的指令和被反馈的该控制对象的输出的偏差；模型预测控制部，其具有以规定的状态方程式的形式划定规定的状态变量和向规定的控制对象的输入的相关关系的预测模型，以积分器的输出作为输入，在规定时间宽度的预测区间中按照规定的评价函数进行基于该预测模型的模型预测控制，预测模型包含以规定的控制对象的输出与规定的指令的偏差和规定的积分增益之积表示的规定的积分项。通过该结构，在使用模型预测控制来构建伺服系统时，能够容易地进行该伺服系统的设计的同时，得到适当的过渡响应性。

技术领域

本发明涉及对控制对象进行伺服控制的控制装置。

背景技术

为了使控制对象追随指令轨道而动作，通常利用反馈控制。例如，在多关节机器人中，通过机器人的控制装置，以使用反馈控制使机器人的手前部的位置追随预先设定(指教)的指令轨道的方式，进行各关节轴的伺服电动机的控制。但是，在一般的反馈控制中，由于各伺服电动机都会发生响应延迟，因此存在机器人的实际的轨迹偏离指令轨道的问题。为了抑制这种相对于指令轨道的偏离，利用与模型预测控制有关的技术。

在此，在通过反馈控制构成伺服系统的情况下，若存在未知的干扰，则在该控制系统中会产生常规偏差。另外，即使在利用模型预测控制的情况下，在如追随控制那样针对指令的目标轨道时刻发生变化时，也会产生常规偏差。于是，在使用模型预测控制来构成伺服系统的情况下，考虑通过将积分器串行连接到该补偿器来消除常规偏差。另外，通过将所假想的干扰视为新的状态编入到模型中，原理上能够消除。例如，在非专利文献1及非专利文献2中提出了构建干扰监视器，使用在此推定的干扰来消除常规偏差的方法。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：Yuta Sakurai and Toshiyuki Ohtsuka:Offset Compensation ofContinuous Time Model Predictive Control By Disturbance Estimation；系统控制信息学会论文杂志,Vol.25,No.7,pp.10－18(2012)

非专利文献2：U.Maeder and M.Morari:Linear offset－free modelpredictive control；Automatica,Vol.45,No.10,p.2214－2222(2009)

发明所要解决的问题

如上所述，如果使用模型预测控制构成伺服系统，并将积分器串行连接到该补偿器，则控制对象的输出过冲等，其过渡响应的劣化变得显著。因此，通常在使用模型预测控制的情况下，编入积分器构建伺服系统被敬而远之。

另外，在如上所述构建干扰监视器的情况下，通过将干扰视为新的状态，编入模型预测控制中的状态变量增加，与模型预测控制相关联的计算负载变大。通常在使用模型预测控制的情况下，虽然知道其计算负载较大，但如果利用干扰监视器，则其计算负载会更大，另外，用于准确地消除干扰影响的干扰监视器的设计本身也很困难，实用的伺服系统的构建变得不容易。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题而创建的，其目的在于，提供一种控制装置，在使用模型预测控制来构建伺服系统时，容易进行该伺服系统的设计并且获得适当的过渡响应性。

用于解决问题的技术方案

在本发明中，为了解决上述问题，采用了使用在模型预测控制的预测模型中包含将规定的积分增益乘以向控制对象的指令与其输出的偏差而得到的积分项的结构。详细而言，本发明提供一种控制装置，为了使伺服控制的实际的对象装置即实际对象装置的输出追随规定的指令，执行与对应于该实际对象装置的规定的控制对象有关的模型预测控制，其中，具备：