JPH01108608A - サーボモータの位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工作機械やそれに類似する機械の精密位置
制御装置における、速度ループ制御方法に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

現在、位置制御装置としてよく用いられている制御方式
を第４図に示す。（１）は位置制御部、（２）は速度制
御部、（８）は電流制御部、（４）はサーボモータ、（
５）は機械系を示している。

又図中の符号は次の通りである。

〔θ＊：位置指令、θ：位置フィードバック、（：：速度指令、ω：速度フィードバック、Ｄ＝位置偏差、■＊：電流指令、■：電流フィードバック、ＫＴ：モータトμり定数、Ｊ：モータイナーンヤ、Ｓニラプラス演算子〕

従来、位置制御部としてＰ制御、速度制御部としてＰＩ
制御、電流制御部としてＰ制御を用いる事が多く、この
場合の位置及び速度制御部を第５図にそのボード線図を
第６図に示す。なお、図中、Ｋｐは位置ｐ−グゲイン、
Ｋｖは速度ハープゲイン、計は速度μｍｍ逆進補償時定
数である。

この様に速度制御部を構成した場合、第４図の（５）機
械系が例えば、第９図に示す様な速度ωに対し、静摩擦
Ｆｓと動摩擦シとがある様な非線形な摩擦成分を含んだ
場合、θに対するθがオーバーシュートラ起す事がある
。すなわち第１０図のタイミングチャートで、θ”が入
力され、位置偏差りが発生し、Ｋｐ倍されωとなり、ω
とωの差分に対し、■８が増えてゆくが、静摩擦比相当
の電流Ｉｓに到達し初めてθが動き０＊とθが一致する
と工”の増化が止まるが、すでに動摩擦Ｆｍ相当の電流
工ｍｆｔ超えてしまっているので、θ”よりθは行き過
ぎる。この時、工箋減シ始め、通常モータと機械系の間
にネジしか発生している為、動摩擦Ｆｍ相当の電流１ｍ
ｆ下回った時、θ１とθが一致し停止する。

又、従来の他の方法に速度制御部として一次遅れ一次進
み制御があり、この場合の位置及び速度制御部を第７図
に第８図にそのボード線図を示す。

なお、図中、ＴＤは速度ループ遅れ補償時定数、他は第
５図と同等である。

この様に構成した場合、θ８に対しθが追従できず、た
め送りを起す事がある。すなわち第１１図のタイミング
チャートで、θ８が入力され、位置偏差りが発生し、Ｋ
ｐ倍されωとなり、ωとωの差分に対し−が増えてゆく
が、増え方がωがフィードバックされないとするとＰＩ
副制御場合、積分動作に対し、この場合−次遅れ動作と
なり、飽和がある為、位置偏差が小さいと工部静摩擦Ｆ
ｓに相当するＩｓに達せず、θは動かない。θがさらに
入力されてＤが増え、■が工８に達した時、初めてθは
動きはじめる為、指令が少しづつ入力されると、位置偏
差がある程度たまって動く事を繰り返す、ため送りとな
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の位置制御装置は、以上の様に構成されているので
、オーバーシュートやため送りが発生しやすく、うまく
調整できたとしても調整はむずかしく、又、微妙な為、
機械系の静・動摩擦が経年変化等で変化した場合、やは
りオーバーシュートやため送りが発生する。

この究明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、調整が簡単でオーバーシュートや、ため送シ
をする事なく制御でき、しかも機械系の変化にも強い位
置決め制御装置を得る事を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る位置制御装置は、速度制御部に、ＰＩ副
制御一次遅れ一次進み制御の２系統を備え、位置指令が
入力されてから位置偏差によυＰＩ制御、又は−次遅れ
一次進み制御に切υ換える様にしたものである− 〔作用〕 この発明における制御の切り換えは、静摩擦に打ち勝つ
までは、積分的に電流が増えるＰＩ副制御採用する事に
より、ため送りは発生せず、又位置指令と位置フィード
バックが一致した、又は少なくなってからトルクを急激
に下げる一次遅れ一次進み制御全採用する事により、オ
ーバーシュートが発生しない。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一笑施例全図について説明する。第１
図において、（１）は位置制御部、（２）は速度制御部
、（３）は電流制御部、（４）はモータ、（５）は機械
系であり、（６）は切９換え判定部である。第２図は（
１）位置制御部と（２）速度制御部、（６）切り換え判
定部の詳細で図中の符号は第５図と、第６図と同等であ
る。

又第８図に切り換え判定部を示す。（７）　、　（８）
は比較器、（９）は立上がり微分回路、αのはフリップ
フロップ回路である。

切り換え判定部の動作を説明すると、位置指令θ８が（
８）比較器に入力されると、（８）比較器の出力は０か
ら１に変化しく９）立上がり微分回路を通り、（１０）
フリップフロップ回路がリセットされ、出力が０となり
ＰＩ副制御選択される。位置フィードバックθが動いて
、θ−一致すると位置偏差りが０となる為、（７）比較
器にＯが入力され出力が０から１に変化する為、（１０
）フリップフロップ出力は１とな９−次遅れ進み制御が
選択され、次に０５人力されるまで、この状態が維持さ
れる。

次に全体の制御の動きで、第１２図のタイミングチャー
トで０８が入力されるまでは一次遅れ一次進み制御であ
り、ｒが入力されると、位置偏差りが発生し、Ｋｐ倍さ
れωとなり、ωとωの差分に対し−が増えてゆくが、こ
の時は、ＰＩ副制御切り換えられている為、積分的に増
えてゆき、Ｉｓに達すと、θが動き出し、θがｒに一致
した瞬間位置偏差りが０となる為、ＰＩ副制御ら一次遅
れ一次進み制御に切り変わり、工８が急激に減少する。

その為、θはオーバーシュートする事なく、θ４と一致
する。

ここで、−次進みの時定数Ｗは、制御理論上サーボ系が
不安定にならない程度で小さ目の値とし、又−次遅れの
時定数ＴＤは、オーバーシーートが発生しない程度で太
き目に選ぶという程度で、あまり機械系により微妙な値
を調整する必要はない。

な３、上記実施例では、（６）切シ換え判定部で、位置
指令が入力されてから、位置フィードバックが、指令に
一致するまでＰｉ制御、その後は一次遅れ一次進み制御
としたが、位置フィードバックが指令上敷μｍになった
ら切り換えるという様に、−次遅れ一入進み制御に早く
切り換えても、実際の機械では、同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上の様に、この発明によれば、サーボモータの位置制
御装置において速度制御部金、ＰＩ副制御一次遅れ一次
進み制御に切り換える様に構成したので、精度の高い制
御が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による位置制御装置を示す
ブロック図、第２図は位置、速度制御部、切り換え判定
部のブロック図、第３図は切り換え判定部の詳細図であ
る。第４図は従来の位置制御装置を示すブロック図、第
５図は速度制御部がＰ１制御の場合の位置・速度制御部
のプロラグ、第６図は、そのボード線図、第７図は速度
制御部が一次遅れ一次進み制御の場合の位置・速度制御
部のブロック図、第８図はそのボード線図、第９図は機
械系に含まれる単振の特性図、第１０図は従来のＰ王制
ｔ１を速度制御部に採用した場合の位置指令。 フィードバック電流指令のタイミングチャート、第１１
は従来の一次遅れ一次進み制御の場合のタイミングチャ
ート、第１２図は本発明の一実施例の場合のタイミング
チャート上爪す。 （１）位置制御部、（２）速度制御部、（８）電流制御
部、（４）サーボモータ、（５）機械系、（６）切り換
え判定部、（７）比較器、（８）比較器、（９）立上が
り微分回路、（１０）フリップフロッグ回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当分を示す。 Ｑ− 一コ　　　　　　　　（ 第１０図 時間 第１１図 晴間 第１２図 ＠闇 Ａニー次遅れ一次道ｔセ１＃ｐ Ｂ：ＰＩ副卸 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 サーボモータの位置制御装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ｉ　補正命令の日付　　昭和６３年１月２６日（発送日
）６、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄。 ７、補正の内容 明細書の第８頁第１２行の「第１１は」を「第１１図は
」と補正する。 以１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マイナーループとして速度制御部を持つ位置制御装置に
   おいて、速度ループの制御方式を位置の偏差に応じてＰ
   Ｉ制御と一次遅れ一次進み制御とを切り換える事を特徴
   とするサーボモータの位置制御装置。