JPH0217882A - モータの速度制御方法 - 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、アーム、直交座標型のテーブル等の可動部を
目標とする速度で移動させるためにこれら可動部を移動
させるモータの速度制御方法に関する。

［従来技術］ 従来、アーム、直交座標型のテーブル等の可動部を移動
させるモータの速度を制御する場合、比例制御方式が広
く用いられている。この比例制御方式は、目標とする速
度と現在速度との差を速度偏差として求め、この速度偏
差にゲインと呼ばれる定数を乗じた値を駆動力としてモ
ータに電力を供給するように構成されている。この制御
方法では、零でない速度偏差が生じると、この速度偏差
を零にする駆動力が発生するが、モータおよび可動部に
摩擦抵抗や空気等による粘性抵抗がおるため、前記摩擦
抵抗および粘性抵抗と釣合う駆動力を発生するだけの速
度偏差を残して、モータは定常状態となる。すなわち、
定常速度偏差が零とならず、モータの速度は目標速度よ
りも小さい速度にしか達しない等の欠点が生じている。

この欠点を除去するため、第４図および第５図に示すよ
うに前記比例制御方法に加え、積分補正を施す方法がと
られている。このモータの制御方法では、速度偏差を時
間積分した値に積分ゲインと呼ばれる定数を乗じて得た
値がモータの駆動力の補正値として、前記比例制御方法
により得られる駆動力に加算されてモータに電力が供給
されている。そのため、制御周期毎に零でない速度偏差
が残り、時間が経過するに従ってその値が蓄積されて大
きくなっていき、モータの速度が増加して、目標速度に
近付くように補正され、ついにはモータは目標速度に達
することができる。

［発明が解決しようとする課題］ このモータの速度制御方法では、モータや可動部の摩擦
抵抗や空気等による粘性抵抗が生じていても、定常速度
偏差は零となり、特にモータや可動部の慣性が小さい場
合には、確実にモータの速度を目標速度に保持すること
ができる。しかしながら、モータや可動部の慣性が大き
いと、モータを目標速度まで加速するに要する時間が長
くなり、前記速度偏差の時間積分から得られる補正値が
非常に大きくなって、目標速度を大きく超えた速度が発
生する。また、この速度に含まれる積分補正値には摩擦
抵抗および粘性抵抗と釣合うため成分だ１ノでなく、目
標速度に近付くために必要とする加速度を発生させるた
めの成分が含まれている。

この成分を零とするためには、速度が目標速度を通り過
ぎなければならず、慣性が大きい場合には前記成分が特
に大きく、目標速度近辺で振動が発生し、定常状態とな
らない等の欠点が生じている。

また、この欠点を除去する方法として、速度が目標速度
に近付くまでは積分補正をせず、目標速度と現在速度と
の差でなる速度偏差がある値よりも小さくなると、前記
積分補正を開始する方法が取入れられているが、前記積
分補正を開始する速度偏差の値の設定が難しくなる等新
たな欠点が生じている。

本発明は上記すべての欠点を除去して、モータの速度を
確実にかつ撮動なく目標速度に保持するモータの速度制
御方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、モータの回転を検出して１制
御周期の回転量を現在速度とする回転検出部と、主制御
部から目標速度の指令値を１制御周期のモータの回転量
とし・で受けてモータの回転速度を目標速度に制御する
サーボ制御部とが設けられている。前記チーボ制御部は
、 １）主制御部から送られる目標速度の指令値を積篩し、
この積算値を仮目標位置とするとともに、現在速度を積
算して現在位置とする。

２）仮目標位置と現在位置との差でなる仮位置偏差を算
出する。

３）前記仮位置偏差に対応して、零から増加する値であ
って１制御周期の回転量が前記仮位置偏差よりも小さい
値となる仮目標速度を算出する。

４）この仮目標速度と現在速度との差でなる速度偏差を
算出する。

５）前記速度偏差にあらかじめ決められた値を乗じて得
られる値を駆動力として、これに対応する電力をモータ
に供給し、１）に戻る。

ように構成されている。

［作用］ 上記モータの速度制御方法において、可動部の停止位置
と目標位置とから、主制御部で目標速度の指令値が１制
御周期のモータの回転量として算出され、これがサーボ
制御部に送られる。この目標速度の指令値が送られてく
ると、前回の制御周期の仮目標位置くすなわち、現在停
止している位置〉に前記目標速度の指令値を加算し、新
たな仮目標位置を算出する。この仮目標位置と現在位置
との差（すなわち、目標速度の指令値）を仮位置偏差と
し、この仮位置偏差に応じて仮目標速度が発生され、こ
の仮目標速度に応じた電力が駆動力としてモータに供給
され、モータは回転を開始する。この時、仮目標速度は
１制御周期の回転量が前記仮位置偏差よりも小さい値と
なるように設定されているため、モータの現在速度は前
記仮目標位置に達しない。

次の制御周期では前記制御が繰り返され、新たな目標速
度の指令値と現在位置とから、新たに前回よりも大きな
仮目標位置が算出されるが、その増加の割合はど、現在
位置が増加していないため、仮位置偏差が増加し、仮目
標速度も増加し、モータが前回よりも速く回転する。制
御周期が進むにともなって、仮目標速度は増加し、主制
御部からの目標速度の指令値と等しくなるが、モータの
現在速度は前記摩擦抵抗および粘性抵抗によって、前記
仮目標速度よりも小さい値となっている。さらに、前記
目標速度の指令値が一定値となった状態で、制御周期が
進み、新たな仮目標位置が算出されると、仮目標位置が
増加して、仮目標速度が所望の速度よりも大きくなる。

前記仮目標速度と現在速度とのなす速度偏差による駆動
力が前記摩擦抵抗および粘性抵抗による抵抗力と釣合う
ところまで達すると、仮目標位置の増ｈＯｆｊｌである
目標速度の指令値と、現在位置の増加量である現在速度
とが等しくなり、モータの速度は定常状態となってモー
タは所望速度で安定して回転することができる。

［実施例］ 以下、実施例を図面について説明する。第１図において
、１はモータ２の回転を受けて移動する多関節型のアー
ム（図示せず）あるいは直交して位置する２個のテーブ
ル（図示せず）でなる可動部の制御装置である。この制
御装置１は、可動部を目標位置まで移動させる際に、目
標速度の指令値を１制御周期のモータ２の回転量として
出力する主制御部３、目標速度の指令値に応じて駆動力
指令信号を出力するサーボ制御部４、駆動力指令信号に
応じた駆動力が得られる電力をモータ２に出力するパワ
ー発生部５、モータ２の回転を検出して１制御周期の回
転ｄすなわち現在速度を求める回転検出部６からなって
いる。前記サーボ制御部４は、第２図および第３図に示
すように、１）主制御部３から送られる目標速度の指令
値を受けると、この指令値を積算し、この積韓値を仮目
標位冒とするとともに、現在速度を積律して現在位置と
する。

２）仮目標位置と現在位置との差でなる仮位置偏差を線
用する。

３）前記仮位置偏差に対応して、零から増加する値であ
って１制御周期の回転Ｍが前記仮位置偏差よりも小さい
値となる仮目標速度を算出する。

４）この仮目標速度と現在速度との差でなる速度偏差を
算出する。

５）前記速度偏差にあらかじめ決められた値を乗じて得
られる値を駆動力として、これに対応する電力をモータ
２に供給する電力供給指令信号を出力して、１）に戻る
。

ように構成されている。

上記制御装置では、可動部の停止位置と目標位置とから
、主制御部３で目標速度の指令値が１制御周期のモータ
２の回転量として算出され、これがサーボ制御部４に送
られる。この目標速度の指令値が送られてくると、前回
の制御周期の仮目標位置くすなわち、現在停止している
位置）に前記目標速度の指令値を加締し、新たな仮目標
位置を算出する。この仮目標位置と現在位置との差くず
なわち、目標速度の指令値〉を仮位置偏差とし、この仮
位置偏差に応じて仮目標速度が発生され、この仮目標速
度に応じた電力がパワー発生部′５から駆動力としてモ
ータ２に供給され、モータ２は回転を開始する。この時
、前記仮目標速度は１制御周期の回転量が前記仮位置偏
差よりも小さい値となるように設定されているため、モ
ータ２の現在速度は前記仮目標位置に達しない。

次の制御周期では前記制御が繰り返され、主制御部３か
らの目標速度の指令値と現在位置とから、新たに前回よ
りも大ぎな仮目標位置が算出されるが、その増加の割合
はど、現在位置は増加していない。そのため、仮位置偏
差が増加し、仮目標速度も増加する。制御周期が進むに
ともなって、仮目標速度は増加し、目標とする速度の指
令値と等しくなるが、モータ２の現在速度は前記摩家抵
抗および粘性抵抗によって、前記仮目標速度よりも小さ
い値となっている。制御周期がざらに進み、新たな仮目
標位置が算出されると、仮目標位置が増加して、仮目標
速度が所望の速度よりも大きくなる。前記仮目標速度と
現在速度とのなす速度偏差による駆動力が前記摩擦抵抗
および粘性抵抗による抵抗力と釣合うところまで達する
と、仮目標位置の増加量である目標速度の指令値と、現
在位置の増加ｍである現在速度とが等しくなり、モータ
２の速度は定常状態となってモータ２は所望速度で安定
して回転することができる。

また、この状態で、なんらかの理由でモータ２や可動部
の摩擦抵抗等による抵抗力が変化することがあると、こ
の抵抗力と釣合う駆動力を発生するように仮目標速度が
変化し、新たな安定状態に入ることができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は制御周期毎の目標速度の
指令値を積算するとともに、制御周期ごとの現在速度を
積算し、各制御周期毎に前記積算値の偏差を求め、この
偏差に応じた目標速度を算出してモータを駆動するよう
に構成しているため、モータや可動部の摩擦抵抗および
空気による粘性抵抗により各制御周期毎に消費される駆
動力に相当する駆動力を発生するだけ余分に指令値を与
えることができ、モータの目標速度を確実に所定の速度
に保持できるばかりか、可動部やモータの慣性が大きく
てモータが停止状態から所定の目標速度に達するまでの
時間が長くなっても、モータの指令値の加速度を生じる
成分は小さく、モータは目標速度を大きく通り過ぎるこ
とがなく、モータ速度に振動がほとんど生じない等の利
点がある。

また、本発明は摩擦抵抗および粘性抵抗が生じても定常
速度偏差を零とするための特別な制御を行う必要がなく
、制御自体も簡単に行うことができる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するブロック図、第２図は
本発明に係わるフローチャート、第３図は本発明の制御
動作を説明するブロック図、第４図は従来例のモータの
制御方法を示すフローチャート、第５図は従来例の制御
ブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モータの回転を検出して１制御周期の回転量を現在速度
   とする回転検出部と、主制御部から目標速度の指令値を
   １制御周期のモータの回転量として受けてモータの回転
   速度を目標速度に制御するサーボ制御部とを備えたモー
   タの速度制御方法において、 １）主制御部から送られる目標速度の指令値を積算し、
   この積算値を仮目標位置とするとともに、現在速度を積
   算して現在位置とする。 ２）仮目標位置と現在位置との差でなる仮位置偏差を算
   出する。 ３）前記仮位置偏差に対応して、零から増加する値であ
   つて１制御周期の回転量が前記仮位置偏差よりも小さい
   値となる仮目標速度を算出する。 ４）この仮目標速度と現在速度との差でなる速度偏差を
   算出する。 ５）前記速度偏差にあらかじめ決められた値を乗じて得
   られる値を駆動力として、これに対応する電力をモータ
   に供給し、１）に戻る。 ことを特徴とするモータの速度制御方法。