JPH01303508A - ディジタルサーボシステム - 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］ 本発明は、数値制御装置やロボットコントローラに用い
られ、モータ等の制御対象をソフトウェアにより制御す
るディジタルサーボシステムに関し、特にサーボシステ
ムの制御状態を示子状態量の観測を可能にしたディジタ
ルサーボシステムに関する。

［従来の技術］ 近年、高速且つ高精度のマイクロコンピュータの開発に
伴って、マイクロコンピュータを用いてソフトウェアに
より制御対象を制御するディジタルサーボシステムが製
品化されるようになった。

ディジタルサーボシステムは、例えばモータの回転位置
、回転速度、及びモータに流れる電流をソフトウェアに
よりリアルタイムで制御するものであり、このディジタ
ルサーボシステムで用いられるマイクロコンピュータは
、１６ビツト程度のデータの数値演算処理を極めて高速
に行うことができるものである。実際、モータの電流の
制御では、数値演算処理を数百μ秒の周期で実行しなけ
れば、良好な性能が得られない。

第３図は、従来のディジタルサーボシステムを数値制御
装置等のシステムに適用した場合のブロック図である。

第３図において、１００は従来のディジタルサーボシス
テム、２００はこのディジタルサーボシステム１００を
連用した数値制御装置等のシステムの王位のマイクロコ
ンピュータである。

先ず、従来のディジタルサーボシステム１００について
説明する。１０１は制御対象としてのモータ（Ｍ）　、
１０２はモータ１０１に電力を供給するインバータ（Ｉ
ＮＶ）　、１０３はモータ１０１に直結されたエンコー
ダ（ＥＣ）である。また、１０４は、ディジタルサーボ
のソフトウェアを実行するマイクロコンピュータで、位
置検出部（ＰＤ）１０５　、Ａ　Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ
）１０６、ＰＷＭ　コントＯ−ラ（ＰＷＭＣ）１０７　
、データメモリ（ＤＭＥＭ）１０８　、及びプログラム
メモリ（ＰＭＥＭ）１０９とバス結合している。

位置検出部１０５は、エンコーダ１０３の出力パルスを
カウントし、モータ１０１の回転位置を検出するもので
ある。マイクロコンピュータ１０４は、位置検出部１０
５からモータ１０１の回転位置を入力すると共に、単位
時間当りの回転位置の変化分を計算して回転速度を算出
する。ＡＤコンバータ１０６は、モータ１０１に流れる
電流をディジタール値に変換し、マイクロコンピュータ
１０４に入力するものである。マイクロコンピュータ１
０４は、モータの回転位置、回転速度、及びモータに流
れる電流をフィードバックデータとして入力し、モータ
１０１に印加すべき制御電圧指令を計算し、ＰＷＭコン
トローラ１０７に出力する。その計算処理は、数百μ秒
の周期で高速に行われる。ＰＷＭコントローラ１０７は
、マイクロコンピュータ１０４で計算された制御電圧指
令を入力して制御電圧指令に応じたスイッチング信号を
インバータ１０２に出力する。

こうして、モータ１０１は、インバータ１０２から制御
電圧を印加されて制御される。データメモリ１０８は、
制御に必要なパラメータ及び時々刻々の状態量を格納す
るＲＡＭ、プログラムメモリ１０９は、マイクロコンピ
ュータ１０４の制御アルゴリズムが格納されたＲＯＭで
ある。

次に、ディジタルサーボシステムを適用した数値制御装
置等の上位のマイクロコンピュータ２００について説明
する。上位のマイクロコンピュータ２００は、数値制御
装置全体に関する総括的なデータの情報処理を行うもの
で、その−環として、ディジタルサーボシステム１００
のマイクロコンピュータ１０４に対し、モータの回転位
置指令を与えたり、また、モータの制御状態に異常がな
いか等の監視を行う。その外にも、マイクロコンピュー
タ２００は数値制御装置等のキーボードから入力される
データを処理したり、運転状態をＣＲＴ上に表示する処
理を行う。ディジタルサーボシステム１００のマイクロ
コンピュータ１０４が、モータの制御に関する限られた
データを数百μ秒の周期で高速に処理するのに比べると
、上位のマイクロコンピュータ２００は、数値制御装置
全体に関する大容量のデータの情報処理を行い、個々の
処理速度はさほど、高速ではないのが普通である。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に、数値制御装置やロボットコントローラに用いる
サーボシステムでは最良の制御性能を得るため、評価調
整の作業が不可欠となっている。

このため、例えば、モータ回転位置指令と実際のモータ
回転位置との偏差量並びにモータの回転速度及び電流の
ようなサーボシステムの制御状態を端的に示す状態量を
高精度で観測できることが必要である。

しかし、上述した従来のディジタルサーボシステムでは
、サーボシステムの制御状態を示す状態量が、データメ
モリ１０８にディジタル値として格納されているため、
アナログサーボシステムの場合と異なり、シンクロスコ
ープ等の波形観測器で簡単に観測することができない。

そこで、第１の方法として、データメモリ１０８のディ
ジタル状態量をマイクロコンピュータ１０４が更新の都
度逐次出力し、これをＤＡ変換回路でアナログ値に変換
してサーボシステムの制御状態をシンクロスコープ等の
波形観測器で観測していた。しかしながら、１６ビツト
程度のディジタル値を精度良く高速でアナログ値に変換
するＤＡ変換回路は、実現が極めて困難であり、実現し
たとしても高価なものになるという欠点があった。

次に、第２の方法として、データメモリ１０８に格納さ
れたディジタル値の状態量をディジタル値のまま扱って
、ＣＲＴ上に表示する方法が考えられる。即ち、上位の
マイクロコンピュータ２００の処理により、データメモ
リ１０８のディジタル値をサンプリングし、数値制御装
置等のＣＲＴ上に出力するものである。この方法による
と、上位のマイクロコンピュータ２００のグラフィック
処理のソフトウェアを利用することにより種々の形での
状態観測が可能になり、その上、高価なりＡ変換回路や
シンクロスコープ等の波形観測器が不要になるという効
果がある。ところが、上述のようにデータメモリ１０８
のディジタル状態量は、マイクロコンピュータ１０４に
より数百μ秒の周期で高速で書き換えられるのに対し、
上位のマイクロコンピュータ２００のサンプリング処理
は、普通、数十〜数百ミリ秒の処理周期でしか実行でき
ないため、高速の状態量変化を観測できないという問題
点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
高速ＤＡ変換回路を使用することなく高速の状態量変化
を観測できるディジタルサーボシステムを提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るディジタルサーボシステムは、ディジタル
サーボシステムの制御状態を表すディジタル状態量の時
系列データをマイクロコンピュータの制御に基づいて順
次保存する計測用メモリを備え、この計測用メモリを外
部（例えば上位マイクロコンピュータ）から適宜読出し
可能にしたことを特徴としている。

［作用］ 本発明によればサーボシステムの制御状態を表すディジ
タル状態量の時系列データを、サーボシステムのマイク
ロコンピュータの制御のもとて計測用メモリに高速で格
納することにより、制御対象の高速の状態量変化を計測
用メ°モリ内に保持しておくことができる。そして、こ
の計測用メモリの内容を必要に応じて読出すことで、読
出し速度が低速であっても、計測用メモリ内に保持され
た高速の状態量変化を観測できる。

［実施例］ 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について説
明する。

第１図は、本発明のディジタルサーボシステムを数値制
御装置等のシステムに適用した場合の実施例を示すブロ
ック図である。

第１図において、３００は本発明の実施例に係るディジ
タルサーボシステム、２００はこのディジタルサーボシ
ステム３００を適用した数値制御装置等のシステムの上
位のマイクロコンピュータである。

１０１はモータ、１０２はモータ１０１に電力を供給す
るインバータ、１０３はモータ１０１に直結されたエン
コーダである。１０４はディジタルサーボのソフトウェ
アを実行するマイクロコンピュータで、このマイクロコ
ンピュータ１０４は位置検出部１０５、ＡＤコンバータ
１０６　、ＰＷＭ：２ントローラ１０７、データメモリ
１０８及びプログラムメモリ１０９とバス結合されてい
る。これらの動作については、従来技術で説明したとお
りである。

このディジタルサーボシステム３００が従来のディジタ
ルサーボシステム１００と異なる点は、新たに計測用メ
モリ（ＭＭＥＭ）１１０を設け、これをマイクロコンピ
ュータ１０４とバス結合した点である。この計測用メモ
リ１１０は、ディジタルサーボシステムの制御状態を表
すディジタル状態量の時系列データを保持するためのＲ
ＡＭである。

マイクロコンピュータ１０４はディジタルサーボのプロ
グラムを実行する度にデータメモリ１０８に格納するデ
ィジタル状態量を書き換えるが、それと同時に、特定番
地のディジタル状態量を計測用メモリ１１０に追加格納
して、時系列データとして保存する。

第２図は、データメモリ１０８の特定番地のディジタル
状態量を計測メモリ１１０に追加格納し、時系列データ
として保存するためのプログラムの一例を示すフローチ
ャートである０本例では、上位のマイクロコンピュータ
２００から、計測するディジタル状Ｂ量のデータメモリ
１０８上での番地と、計測の開始のタイミングとを入力
する。マイクロコンピュータ１０４はこれを受け、指定
された状態量の計測が開始されると（Ｓｌ）、データメ
モリ１０８への当該状態量の書込み毎に計測用メモリ１
１０の格納アドレスを１つずつ増加させながら（Ｓ５）
、状態量のデータメモリ１０８がらの読出し（Ｓ３）と
、計測用メモリ１１０への書込み（ｓ４）とを行う。マ
イクロコンピュータ１０４は、これを計測用メモリ１１
０のアドレス０番地から開始して９９９番地まで繰返し
くＳ２）、合計１０００７−ドの時系列データを計測用
メモリ１１０に格納する。

本プログラムは、マイクロコンピュータ１０４によりデ
ィジタルサーボのプログラムの実行と並行して数百μ秒
の周期で高速に行われる。

なお、このプログラムは、簡単なプログラムであるため
、ディジタルサーボのプログラムの実行に殆ど影響しな
い、また、実行の周期を５００μ秒とすると、計測用メ
モリの容量は、４ｋＸ　１６ビツトもあれば十分であり
、最大２秒の計測が可能であって、実用上問題がない。

この程度の容量のＲＡＭは、今日、安価に入手できるよ
うになっている。

マイクロコンピュータ１０４が、ｉ　ｏｏｏワードのデ
ィジタル状態量の保存を終了すると、上蚕のマイクロコ
ンピュータ２００は、計測用メモリ１１０に保存された
時系列データを読み出す、この時、読み出す処理の速度
は、高速である必要が全くない。

これにより、上位のマイクロコンピュータ２００は、通
常のサンプリングの周期でサーボシステムの制御状態を
数百μ秒の周期の高速の変動にわたるものまで取り込む
ことができ、数値制御装置等のＣＲＴ上に高精度で出力
することが可能となる。

なお、以上はモータの制御を例にとって本発明を説明し
たが、本発明はモータのみならず、他のあらゆる制御対
象について適用可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るディジタルサーボシス
テムは、ディジタルサーボシステムの制御状態を表すデ
ィジタル状態量の時系列データを保存する計測用メモリ
を備えるがら、ディジタルサーボシステムを数値制御装
置等のシステムに適用し、サーボシステムの制御状態を
数値制御装置のＣＲＴ上に出力して観測する場合に、制
御状態の極めて高速の変動も高精度で観測することがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディジタルサーボシステムの状態
量を計測メモリに時系列データとして保存する処理を示
すフローチャート図、第３図は従来方式のディジタルサ
ーボシステムを用いた数値制御装置等のシステムのブロ
ック図である。 １００　、３００　、ディジタルサーボシステム、１０
１；モータ、１０２；インバータ、１０３；エンコーダ
、１０４　、マイクロコンピュータ、１０５；位置検出
部、１０６；ＡＤコンバータ、１０７．ＰＷＭコントロ
ーラ、１０８；データメモリ、１０９；プログラムメモ
リ、１１０　、計測用メモリ、２００．上位マイクロコ
ンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロコンピュータを用いて、制御対象をソフ
   トウェアにより高速制御するディジタルサーボシステム
   において、ディジタルサーボシステムの制御状態を表す
   ディジタル状態量の時系列データを前記マイクロコンピ
   ュータの制御に基づいて順次保存する計測用メモリを有
   し、この計測用メモリを外部から適宜読出し可能にした
   ことを特徴とするディジタルサーボシステム。