JPH01279304A - サーボ制御系の積分比例補償器 - Google Patents
サーボ制御系の積分比例補償器Info
- Publication number
- JPH01279304A JPH01279304A JP10759588A JP10759588A JPH01279304A JP H01279304 A JPH01279304 A JP H01279304A JP 10759588 A JP10759588 A JP 10759588A JP 10759588 A JP10759588 A JP 10759588A JP H01279304 A JPH01279304 A JP H01279304A
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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。
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］
本発明は、サーボモータ等を目標追随性、外乱抑圧性良
好に制御するサーボ制御系の積分比例補償器の構成に関
するものである。
好に制御するサーボ制御系の積分比例補償器の構成に関
するものである。
［従来の技術］
サーボモータを制御する場合、同モータの能動制御装置
の出力に上限があるのが一般である。−方、目標値（例
えば速度指令値）と制御量測定信号（例えば速度検出信
号）との偏差を増幅し、前記サーボモータを応答よく制
御する装置として、積分比例補償器（以下、Ｉ−Ｐとい
うことがある）がよく用いられる。サーボ制御系の応答
の無駄時間を少なくするために、積分比例補償器出力の
上限と前記のモータの駆動制御装置の出力上限値とを合
わせる必要があり、前記駆動制御装置の前段にクランプ
回路（出力制限回路）が設けられる。
の出力に上限があるのが一般である。−方、目標値（例
えば速度指令値）と制御量測定信号（例えば速度検出信
号）との偏差を増幅し、前記サーボモータを応答よく制
御する装置として、積分比例補償器（以下、Ｉ−Ｐとい
うことがある）がよく用いられる。サーボ制御系の応答
の無駄時間を少なくするために、積分比例補償器出力の
上限と前記のモータの駆動制御装置の出力上限値とを合
わせる必要があり、前記駆動制御装置の前段にクランプ
回路（出力制限回路）が設けられる。
第４図は、サーボ制御系の積分比例補償器の一例の制御
ブロック図であって、１は目標値としての速度指令、２
は積分比例補償器（Ａ）、３は積分器、４は比例増幅器
、５はクランプ回路、６はモータの選長動制御装置、７
は負荷を駆動するモータ、８はモータ７の回転角度を検
出するパルスジェネレータ、９はパルスジェネレータ８
の時間当りのパルス数から制御量測定信号としてのモー
タ７の速度検出信号を出力する速度検出器である。
ブロック図であって、１は目標値としての速度指令、２
は積分比例補償器（Ａ）、３は積分器、４は比例増幅器
、５はクランプ回路、６はモータの選長動制御装置、７
は負荷を駆動するモータ、８はモータ７の回転角度を検
出するパルスジェネレータ、９はパルスジェネレータ８
の時間当りのパルス数から制御量測定信号としてのモー
タ７の速度検出信号を出力する速度検出器である。
クランプ回路５は、積分器３の出力と比例増幅器４の出
力との差をとった後で、信号出力を予め設定された上下
限値内に制限している。
力との差をとった後で、信号出力を予め設定された上下
限値内に制限している。
この従来の積分比例補償器の動作は、例えば、モータ７
の速度ｆが０のとき、速度指令１（ｒと表記）をステッ
プ状に加えた場合に、偏差Ｅ （ε＝ｒ−ｆ）は第５図
のようになって、積分器３の出力Ｕｉは増加する。Ｕｉ
がクランプ回路５の上限電圧Ｕｍａｘに達すると、以降
のクランプ回路５の出力Ｕは前記上限電圧Ｕｍａｘの値
で保持される。
の速度ｆが０のとき、速度指令１（ｒと表記）をステッ
プ状に加えた場合に、偏差Ｅ （ε＝ｒ−ｆ）は第５図
のようになって、積分器３の出力Ｕｉは増加する。Ｕｉ
がクランプ回路５の上限電圧Ｕｍａｘに達すると、以降
のクランプ回路５の出力Ｕは前記上限電圧Ｕｍａｘの値
で保持される。
ただし、積分器３の出力Ｕｉの方は、モータ７の速度ｆ
が速度指令ｒに一致する時点まで増加を続け、その以降
偏差εが負の値となって積分器３の出力Ｕｉは減少に転
じ、暫くして定常値に落ち着く。
が速度指令ｒに一致する時点まで増加を続け、その以降
偏差εが負の値となって積分器３の出力Ｕｉは減少に転
じ、暫くして定常値に落ち着く。
［解決しようとする課題］
速度指令１が大きい場合、あるいは、モータ７の慣性が
大きい場合、または、駆動制御装置６の飽和上限が低い
場合に、積分比例補償器２がクランプ動作した状態で推
移する時間が多くなる。クランプ回路５における。クラ
ンプ動作状態が長時間続く場合、その間大きな偏差を受
けて長時間積分動作を続ける積分器３の出力Ｕｉは、非
常に大きな値となるため、モータ７が指令速度に達して
偏差Ｅの符号が反転しても積分器３の出力Ｕｉが正常範
囲に復旧するのに時間がかかり、クランプ状態からの解
除が遅れて、制御応答が遅くなる。
大きい場合、または、駆動制御装置６の飽和上限が低い
場合に、積分比例補償器２がクランプ動作した状態で推
移する時間が多くなる。クランプ回路５における。クラ
ンプ動作状態が長時間続く場合、その間大きな偏差を受
けて長時間積分動作を続ける積分器３の出力Ｕｉは、非
常に大きな値となるため、モータ７が指令速度に達して
偏差Ｅの符号が反転しても積分器３の出力Ｕｉが正常範
囲に復旧するのに時間がかかり、クランプ状態からの解
除が遅れて、制御応答が遅くなる。
本発明は、上記の問題点を解決しようとするもので、飽
和時の不必要な積分動作を抑制して、過渡応答性の良好
なサーボ系の積分比例補償器を得ることを目的とする。
和時の不必要な積分動作を抑制して、過渡応答性の良好
なサーボ系の積分比例補償器を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明のサーボ制御系の積分比例補償器は、入力偏差を
積分した演算結果が所定範囲外となったときの出力値お
よび次回積分初期値を前記演算結果に近い側の前記所定
範囲境界値とする、クランプ機能付き積分器が設けられ
たことを特徴としている。
積分した演算結果が所定範囲外となったときの出力値お
よび次回積分初期値を前記演算結果に近い側の前記所定
範囲境界値とする、クランプ機能付き積分器が設けられ
たことを特徴としている。
［作用コ
本発明のクランプ機能付き積分器では、所定時間ごとの
積分演算で、演算結果を予め与えられる適正出力範囲と
比較して、演算結果が適正出力範囲外となるときは、演
算出力と次回積分初期値を、演算結果側の範囲境界値に
変更（例えば、積分演算結果が範囲上限を越えて正の大
きな値となったときは、出力９次回初期値を範囲上限値
とする）しており、演算出力と次回積分初期値が前記適
正出力範囲外に外れることがない。
積分演算で、演算結果を予め与えられる適正出力範囲と
比較して、演算結果が適正出力範囲外となるときは、演
算出力と次回積分初期値を、演算結果側の範囲境界値に
変更（例えば、積分演算結果が範囲上限を越えて正の大
きな値となったときは、出力９次回初期値を範囲上限値
とする）しており、演算出力と次回積分初期値が前記適
正出力範囲外に外れることがない。
これにより、制御量が目標指令値に到達し、偏差の極性
が反転すると直ちに、積分演算結果が適正出力範囲内と
なり、クランプ動作のない正常なサーボ制御機能が動作
するようになって、従来の積分器において存在した、範
囲外に大きく外れた演算結果が範囲境界値まで回復する
に要する時間がなくなり、制御量が速やかに整定される
。
が反転すると直ちに、積分演算結果が適正出力範囲内と
なり、クランプ動作のない正常なサーボ制御機能が動作
するようになって、従来の積分器において存在した、範
囲外に大きく外れた演算結果が範囲境界値まで回復する
に要する時間がなくなり、制御量が速やかに整定される
。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。
なお、既述の符号は同一の部分を示しており説明を省略
する。
する。
第１図は、一実施例としてのサーボ制御系の積分比例補
償器の制御ブロック図であって、１０は速度指令１を対
応するデジタル信号ｒに変換するＡ／Ｄ変換器、１１は
積分比例補償器（Ｂ）、１２は出力積分値範囲の指令を
予め受けて積分結果が指定範囲外とならないように修正
する機能を有するクランプ機能付き積分器（以下、積分
器ということがある）、１３はデジタル制御出力信号を
アナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。なお、本
実施例においては、積分比例補償器（Ｂ）１１はデジタ
ルコンピュータ（図示せず）の制御プログラムのひとつ
として構成されている。
償器の制御ブロック図であって、１０は速度指令１を対
応するデジタル信号ｒに変換するＡ／Ｄ変換器、１１は
積分比例補償器（Ｂ）、１２は出力積分値範囲の指令を
予め受けて積分結果が指定範囲外とならないように修正
する機能を有するクランプ機能付き積分器（以下、積分
器ということがある）、１３はデジタル制御出力信号を
アナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。なお、本
実施例においては、積分比例補償器（Ｂ）１１はデジタ
ルコンピュータ（図示せず）の制御プログラムのひとつ
として構成されている。
第２図は、積分比例補償器（Ｂ）１１の制御プログラム
のフローチャートであって、 ステップ３１では、モータ７の速度計測値ｆを受けて比
例制御量Ｕｐｎの計算を行う。
のフローチャートであって、 ステップ３１では、モータ７の速度計測値ｆを受けて比
例制御量Ｕｐｎの計算を行う。
Ｕｐｎ＝ ＫｐＸ ｆ ｎ−ｘ
Ｕｐｎ：比例槽１ＩＩｉＴ器４の出力
Ｋｐ：比例増幅器４のゲイン
ｆ ｎ−ｘ ：時刻単位ｎ−１のときのモータ７の速度
ステップ３２では、積分クランプ値の計算を行う。
Ｕｉｍａｘ＝ Ｕｐｎ＋ Ｕｍａｘ
Ｕｉｍｉｎ＝ Ｕｐｎ−Ｕ ＩＩｌａｘＵｉｍａｘ：積
分器１２の出力上限設定値Ｕｉｍｉｎ：積分器１２の出
力下限設定値Ｕｍａｘ：モータ駆動制御装置６の飽和入
力値ステップ３３では、積分計算を行う。
分器１２の出力上限設定値Ｕｉｍｉｎ：積分器１２の出
力下限設定値Ｕｍａｘ：モータ駆動制御装置６の飽和入
力値ステップ３３では、積分計算を行う。
Ｕ’ｉｎ＝ Ｕｉｎ−ｘ＋ Ｋｉ−Ｔ ・（ｒ ｎ−ｘ
−ｆ ｎ−ｘ）Ｕ’ｉｎ：クランプ前の積分器１２の
出力Ｕｉｎ−ｘ ：前回クランプ後の積分器１２の出力
Ｋｉ：積分器１２のゲイン Ｔ：単位時間長 ｒｎ−１：速度指令ｒ ステップ３４では、Ｕ ’ ｉｎ ） Ｕ ｉｍａｘか
どうかを調べ、そうでなければステップ３６に行く。そ
うであれば、 ステップ３５で、上限クランプを行って、積分器１２の
出力値ＵｉｎをＵｉｍａｘ一定とする。
−ｆ ｎ−ｘ）Ｕ’ｉｎ：クランプ前の積分器１２の
出力Ｕｉｎ−ｘ ：前回クランプ後の積分器１２の出力
Ｋｉ：積分器１２のゲイン Ｔ：単位時間長 ｒｎ−１：速度指令ｒ ステップ３４では、Ｕ ’ ｉｎ ） Ｕ ｉｍａｘか
どうかを調べ、そうでなければステップ３６に行く。そ
うであれば、 ステップ３５で、上限クランプを行って、積分器１２の
出力値ＵｉｎをＵｉｍａｘ一定とする。
Ｕ ｉｎ ＝＝ Ｕ ｉｍａｘ
Ｕｉｎ：クランプ後の積分器１２の出力ステップ３６で
は、Ｕ ’ ｉｎ ＜ Ｕ １ｍ１ｎかどうかを調べ、
そうでなければステップ３８に行く。そうであれば、 ステップ３７で、下限クランプを行って、積分器１２の
出力値ＵｉｎをＵ １ｍ１ｎ一定とする。
は、Ｕ ’ ｉｎ ＜ Ｕ １ｍ１ｎかどうかを調べ、
そうでなければステップ３８に行く。そうであれば、 ステップ３７で、下限クランプを行って、積分器１２の
出力値ＵｉｎをＵ １ｍ１ｎ一定とする。
Ｕｉｎ＝ Ｕｉｍｉｎ
ステップ３８では、クランプを行わずそのまま信号出力
させる。
させる。
Ｕｉｎ＝Ｕ’ｉｎ
ステップ３９では、比例量と積分量の加減算をして得ら
れた制御信号Ｕを出力する。
れた制御信号Ｕを出力する。
Ｕ ＝ Ｕｉｎ −Ｕｐｎ
Ｕ：積分比例制御出力
本実施例の積分比例補償器はこのように構成され１次の
ように動作する。
ように動作する。
第３図の、各制御信号の動きを示すグラフにおいて、速
度指令ｒをステップ状に加えた場合に、偏差ε （ｔ＝
ｒ−ｆ）は大きく正に偏り、積分結果Ｕ′ｊは増加する
。しかし、積分結果Ｕ ’ ｉが所定の値Ｕ ｉｍａｘ
より大きくなったときは、積分器１２の出力ＵｉはＵｉ
ｍａｘ一定とされ、それ以上増加しない。また、この積
分器１２の出力Ｕｉは次回積分演算の初期値とされてお
り、偏差εの極性が反転したら直ちに次回積分出力値が
前記Ｕｉｍａｘより範囲中央側に移行するようにされて
いる。前記Ｕｉｍａｘは、駆動制御装置６の入力値がＵ
ｍａｘ （飽和入力値）となるように演算設定される
。
度指令ｒをステップ状に加えた場合に、偏差ε （ｔ＝
ｒ−ｆ）は大きく正に偏り、積分結果Ｕ′ｊは増加する
。しかし、積分結果Ｕ ’ ｉが所定の値Ｕ ｉｍａｘ
より大きくなったときは、積分器１２の出力ＵｉはＵｉ
ｍａｘ一定とされ、それ以上増加しない。また、この積
分器１２の出力Ｕｉは次回積分演算の初期値とされてお
り、偏差εの極性が反転したら直ちに次回積分出力値が
前記Ｕｉｍａｘより範囲中央側に移行するようにされて
いる。前記Ｕｉｍａｘは、駆動制御装置６の入力値がＵ
ｍａｘ （飽和入力値）となるように演算設定される
。
モータ７の速度ｆが速度指令ｒに到達すると、直ちに積
分器１２の出力Ｕｉおよび積分比例補償器（Ｂ）１１の
出力Ｕは減少し始め、従来よりはるかに短いオーバーシ
ュート期間の後にモータ７の速度は整定状態となる。
分器１２の出力Ｕｉおよび積分比例補償器（Ｂ）１１の
出力Ｕは減少し始め、従来よりはるかに短いオーバーシ
ュート期間の後にモータ７の速度は整定状態となる。
このようにして、本実施例の積分比例補償器により、ク
ランプ期間の積分器出力は、モータの駆動制御装置の飽
和入力値＋比例増幅器出力値で、抑えられているため、
従来方式に比し、飽和からの解除が速く、オーバーシュ
ートも小さく、応答性が改善される。
ランプ期間の積分器出力は、モータの駆動制御装置の飽
和入力値＋比例増幅器出力値で、抑えられているため、
従来方式に比し、飽和からの解除が速く、オーバーシュ
ートも小さく、応答性が改善される。
なお、本実施例はＩ−Ｐ制御器の積分器に適用した例で
あるが、本発明を、Ｉ−ＰＤ制御器（第１図において比
例増幅器４に微分機能が付加されたもの）の積分器に適
用して、またサーボモータ制御以外の、例えば炉温度制
御等に適用して、同様に応答性の改善を図ることができ
る。
あるが、本発明を、Ｉ−ＰＤ制御器（第１図において比
例増幅器４に微分機能が付加されたもの）の積分器に適
用して、またサーボモータ制御以外の、例えば炉温度制
御等に適用して、同様に応答性の改善を図ることができ
る。
［発明の効果］
本発明のサーボ制御系の積分比例補償器は、入力偏差を
積分した演算結果が所定範囲外となったときの出力値お
よび次回積分初期値を前記演算結果に近い側の前記所定
範囲境界値とする。クランプ機能付き積分器が設けられ
たので、偏差積分出力値が、甚だしく後続回路の制御入
力許容範囲外となることがなくなり、同許容入力範囲へ
の復帰が速やかとなって、モータ速度等のオーバーシュ
ートが従来よりはるかに少なくなり、サーボ制御系の応
答性を大幅に改善することができる。
積分した演算結果が所定範囲外となったときの出力値お
よび次回積分初期値を前記演算結果に近い側の前記所定
範囲境界値とする。クランプ機能付き積分器が設けられ
たので、偏差積分出力値が、甚だしく後続回路の制御入
力許容範囲外となることがなくなり、同許容入力範囲へ
の復帰が速やかとなって、モータ速度等のオーバーシュ
ートが従来よりはるかに少なくなり、サーボ制御系の応
答性を大幅に改善することができる。
第１図は一実施例としてのサーボ制御系の積分比例補償
器の制御ブロック図、第２図は同実施例の積分比例補償
器の動作を示すフローチャート、第３図は同実施例の各
制御信号の動きを示すグラフ、第４図は従来のサーボ制
御系の積分比例補償器の制御ブロック図、第５図は従来
の積分比例補償器の各制御信号の動きを示すグラフであ
る。 １・・・・・・目標値としての速度指令、４・・・・・
・比例増幅器、６・・・・・・駆動制御装置、７・・・
・・・モータ、８・・・・・・パルスジェネレータ、９
・・・・・・速度検出器、１０・・・・・・Ａ／Ｄ変換
器、１１・・・・・・積分比例補償器（Ｂ）、１２・・
・・・・クランプ機能付き積分器、１３・・・・・・Ｄ
／Ａ変換器。 特許出願人 神鋼電機株式会社 代理人 弁理士 小 林 偉 業１図 第２Ｉ！！ 第３図 第４ 図
器の制御ブロック図、第２図は同実施例の積分比例補償
器の動作を示すフローチャート、第３図は同実施例の各
制御信号の動きを示すグラフ、第４図は従来のサーボ制
御系の積分比例補償器の制御ブロック図、第５図は従来
の積分比例補償器の各制御信号の動きを示すグラフであ
る。 １・・・・・・目標値としての速度指令、４・・・・・
・比例増幅器、６・・・・・・駆動制御装置、７・・・
・・・モータ、８・・・・・・パルスジェネレータ、９
・・・・・・速度検出器、１０・・・・・・Ａ／Ｄ変換
器、１１・・・・・・積分比例補償器（Ｂ）、１２・・
・・・・クランプ機能付き積分器、１３・・・・・・Ｄ
／Ａ変換器。 特許出願人 神鋼電機株式会社 代理人 弁理士 小 林 偉 業１図 第２Ｉ！！ 第３図 第４ 図
Claims (1)
- （１）目標値と制御量測定信号との偏差の積分値を、制
御信号の構成要素のひとつとするサーボ制御系の積分比
例補償器において、前記の偏差を積分した演算結果が所
定範囲外となったときの出力値および次回積分初期値を
前記演算結果に近い側の前記所定範囲境界値とする、ク
ランプ機能付き積分器が設けられたことを特徴とするサ
ーボ制御系の積分比例補償器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10759588A JPH01279304A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | サーボ制御系の積分比例補償器 |
| US07/345,443 US4999557A (en) | 1988-05-02 | 1989-04-28 | Integration proportional controller in servo-control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10759588A JPH01279304A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | サーボ制御系の積分比例補償器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01279304A true JPH01279304A (ja) | 1989-11-09 |
Family
ID=14463142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10759588A Pending JPH01279304A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | サーボ制御系の積分比例補償器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01279304A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH113122A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
| JP2007087367A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | サーボシステムの制御装置および制御方法 |
| US9645622B2 (en) | 2012-09-04 | 2017-05-09 | Fujitsu Limited | Temperature management system |
-
1988
- 1988-05-02 JP JP10759588A patent/JPH01279304A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH113122A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
| JP2007087367A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-04-05 | Mitsubishi Electric Corp | サーボシステムの制御装置および制御方法 |
| US9645622B2 (en) | 2012-09-04 | 2017-05-09 | Fujitsu Limited | Temperature management system |
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