JPH0261706A - サーボ制御方法 - Google Patents

サーボ制御方法

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JPH0261706A
JPH0261706A JP63214372A JP21437288A JPH0261706A JP H0261706 A JPH0261706 A JP H0261706A JP 63214372 A JP63214372 A JP 63214372A JP 21437288 A JP21437288 A JP 21437288A JP H0261706 A JPH0261706 A JP H0261706A
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坂本 啓二
Shunsuke Matsubara
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41078Backlash acceleration compensation when inversing, reversing direction

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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

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〉 本発明はデジタル制御によりサーボモータを制御するサ
ーボ制御方法に係り、特に停止位置でのハンチングを防
止することができるサーボ制御方法に関する。
〈従来技術〉 通常のデジタルサーボ系において、位置指令としての1
パルスが入力されると、積分器の出力が1次関数的に上
昇していき、該積分器出力に応じたトルクが機械系の静
摩擦力を越えた時、機械系は移動を開始する。このよう
なサーボ制御では、速度フィードバックループの不完全
積分項を切り換えることにより、短時間で駆動力を増大
させることができ、しかも停止時の位置偏差を零にする
と共に、オーバシュートを小さくできる。すなわち、位
置偏差が所定値(例えば1)以上の時、上記不完全積分
項を小さく設定することにより、出力されるトルク指令
の増加率を1次関数的に設定し、位置指令が与えられて
から実際に機械系が動きだす迄の時間の短縮、あるいは
1パルスでの移動を可能とする。また、位置偏差が所定
値以下の時は反対に不完全積分項を大きく設定すること
により、トルク指令を指数関数的に減衰させて、機械系
の位置決めの際のオーバシュートをなくして位置決め精
度を向上させている。
〈発明が解決しようとする課題〉 ト記のように従来のサーボ制御では、位置偏差が基準値
より小さくなった場合に不完全積分項を大きくすること
で、トルク指令を指数関数的に減衰し最終的には零にす
ることでオーバシュートの発生を防いでいた。
ところが、従来方式では停止中にモータがトルクを発生
していないために、機械系にばね要素とかねじれ要素な
どの外乱トルクが加わるとモータが動かされ、それによ
って負の位置偏差を生じる。
この結果、積分器によるトルク指令が増大し位置偏差を
零にするような位置に戻される。すると積分器によるト
ルク指令は零になるから、再び外乱の影響を受は位置偏
差を生じる。従って、この過程を繰り返すことにより停
止中にもかかわらす振動するハンチングと呼ばれる現象
が起きるという問題点があった。
以上から本発明の目的は、1パルス送りに対する応答精
度を高レベルに維持すると共に、オーバシュートを防止
でき、しかも停止位置でのハンチングを防止することが
できるサーボ制御方法を提供することである。
〈課題を解決するための手段〉 第1図は本発明の一実施例を示すブロック図である。
lは機械系、2は加算回路、3は演算ブロック、5は速
度制御部である。
〈作用〉 機械系1からの位置信号と移動指令との偏差Epを加算
回路2により演算し、該偏差Eρが所定の基準値以下に
なった時点で速度制御ブロック5は、速度フィードバッ
クループの不完全積分項kを大きくシ(例えばに3=1
)、該不完全積分項に、に基いて算出された積分値が設
定値より小さくなった時点で該不完全積分項に、を零に
設定して積分値を保持し、これにより前記速度フィード
バックループに出力されるトルク指令T cmdを一定
に保持する。なお、トルク指令’[’c@dは、機械系
1の有する摩擦力以下の一定値に保持する。
〈実施例〉 以下、本発明の一実施例を図面しこ従って詳細に説明す
る。
第1図はデジタルサーボ系での制御を実現するシステム
ブロック図を示している。1は制御対象の機械系で、こ
こではモータイナーシャJII+により代表される係数
を含む伝達関数により入出力関係が規定される。このサ
ーボ系に入力される移動指令は、バックラッシュ補正や
ピッチ誤差補正の信号と共に加算回路2に入力され、こ
こでリニアスケール、インダクトシン、あるいはパルス
コーダからフィードバックされる位置信号との偏差Ep
が演算される。ポジションゲイン1(Pを含む演算ブロ
ック3は、上記偏差EPから速度指令Vca+dを演算
し、速度指令Vcmdが加算回路4に入力され、ここで
バルスコーダからフィードバックされる速度信号Vfと
の偏差Erが演算される。
5は速度制御部であり、速度制御ブロック5aと不完全
積分項切換部5bを有している。速度側k。
有する積分器、に2・Erを算出する比例演算部、■お
よびに2・Erを合成してトルク指令Tcmdを出力す
る加算部等を有している。不完全積分項切換部5bは位
置偏差EPが基準値(例えば1)以上であるか否かに応
じて、あるいは速度制御ブロック5aにおける積分値が
あらかじめ決められた設定値より小さいか否かに応じて
、速度制御ブロック5aの不完全積分項に、を所定値に
切り換えるようになっている。すなわち、目標位置に近
づいて偏差Epが所定の基準値以下になった時点で速度
フィードバックループの不完全積分項に、を大きくシ(
零から1にし)、該不完全積分項k。
に基いて算出された積分器出力i (=に1・Er・e
xρ(−に、t))が設定値より小さくなった時点で該
不完全積分項に3 を零に設定してその時の積分値に、
・Erを保持し、これにより前記速度フィードバックル
ープに出力されるトルク指令TCIIldを一定に保持
する。なお、トルク指令Tendは、機械系1の有する
摩擦力以下の一定値に保持する。
この速度制御ブロック5から出力されるトルク指令T 
cmdが電流制御ブロック6を介して機械系1を即動す
るサーボモータへの指令電流を決定している。本発明の
特徴は、上記速度制御ブロック5において偏差EPおよ
び積分値により、速度フィードバックループの不完全積
分項に、を制御して。
スティックスリップ等による機械系1でのオーバシュー
トを防止すると共に、停止中のハンチングを防止する。
次に上記速度制御ブロック5aでの不完全積分項に、の
制御について、第2図に示すアナログサーボ系とその信
号波形を参照しながら説明する。
なお、第2図(a)において、4は速度指令Vandと
速度信号Vfの差である速度偏差Erを出力するアナロ
グ加算回路であり、5aは速度制御ブロックであり、増
幅器12と該増幅器12に並列接続された2つの抵抗1
3.14の直列回路と抵抗14に並列接続されたコンデ
ンサ15を有している。抵抗13の抵抗値R1は、第1
図の速度制御ブロック5aの比例ゲインに2 に対応し
、抵抗14の抵抗値R2は不完全積分項に3 に対応し
、抵抗14と並列に接続されたコンデンサ15の容置C
8は、速度制御ブロック5aの積分ゲインk、に対応す
る。
まず、偏差Epによる不完全積分項に、の制御について
説明する。第2図(b)において、時刻し、に1パルス
の移動指令が入力されて位置偏差Epが基準値(=1)
になった時、上記抵抗値Rを無限大にする(不完全積分
項を零にする)。
これにより、トルク指令’rc+*dは以後時間に比例
する直線aに沿って上昇し、機械系1の静摩擦特性に応
じたトルクTs以上になり、時刻t2において1パルス
分の移動が行われる。この移動により位置偏差Epが基
準値以下になると(零になると)、上記抵抗R2を所定
値にして不完全積分ゲインを大きな値(=1)にする。
つまり、機械系1の移動開始前から抵抗R2を小さくし
ておくと(不完全積分項を大にしておくと)、同図(b
)の点線a′に示す曲線に沿って緩やかに1−ルクが増
加するので、1パルスの移動指令があっても静摩擦トル
クに打ち勝てず、バックラッシュがあるように見え、位
il決め9度が劣化する。反対に、機械系1の移動開始
(t2の時刻)の後もなお抵抗R2を無限大のままにし
ておくと(不完全積分項を零にしておくと)、移動開始
後の機械系に一点鎖線すで示すように過大なオーバシュ
ートを生じる。
しかし、前述のように機械系1からの位置信号と移動指
令との偏差Eρが所定の基準値を越えた時点を検出し、
速度フィードバックループの積分ゲインに含まれる不完
全積分項に□を制御すれば。
第2図(b)に示す実線Cのようなトルク指令曲線とな
り、余分なトルクがオーバシュー1−を引き起こさない
ですむ。
次に速度制御ブロック5aの積分値による不完全積分項
に、の制御について説明する。第2図(C)において、
時刻t1に1パルスの移動指令が入力されると、トルク
指令Tcmdは時間に比例する直線aに沿って上昇し、
機械系1の静摩擦特性に応じた所定の値Ts以上になっ
て時刻t2で実際の位置移動が行われる。時刻t2にパ
ルス相当の移動が検出された時、上記抵抗R2に相当す
る不完全積分項に、を大きくシ、トルク指令Tc1ld
を指数関数的に減衰させる。トルク指令Tcmdが減衰
して機械系1の有する摩擦力Ts以下に設定された一定
値Tcに達すると(時刻t、)、不完全積分項に、を零
に再設定し、その時の積分値(トルク指令)kl・Er
を一定に保持する。上記のような制御により、オーバシ
ュートすることなく停止することができ、且つ停止中に
摩擦力を越えない一定のトルクを加えることにより停止
時のハンチングを防ぐことができる。
第3図は本発明の処理の流れ図であり、1パルス分の位
置指令があった場合についてステップ順に説明する。演
算ブロック3で偏差EPに基いて演算された速度指令V
cmd と、速度フィードバックループから得られる速
度信号Vfとを、加算回路4においてE r = Vc
md −Vfにより演算し、速度信号偏差Erを算出す
る(ステップ101〜103)。
次に不完全積分項切換部5bにおいて位置偏差Epが所
定の基準値(=1)以下かチエツクしくステップ104
)、基準値以下であれば更に速度制御ブロック5aの積
分器出力i (=に、・Er・exp(k3t ))が
設定値Ts以下であるかチエツクする(ステップ1o5
)。
ステップ104の判断で位置偏差EPが所定の基準値(
±1)以上であれば、例えば1パルス入力があり移動す
る前であれば、換言すれば第2図(Q)の時刻t工→t
2の間は不完全積分項に3を小さく(零に)設定しくス
テップ108)、順次加算される偏差Erに応じて直線
的に増加する積分器出力i (=に1・Er−t)によ
りトルク指令Tend (= i + k2・Er)を
算出しくステップ107)、これを速度フィードバック
ループに出力する。
一方、位置偏差Epが所定の基準値以下(Ep=O)で
、且つ積分器出力iが設定値Tc以上であれば、換言す
れば第2図(c)の時刻t2→し、の間は不完全積分項
に、を大きく1例えばk。
=1に設定しくステップ106)、該不完全積分項に3
 に基いて算出された積分器出力i(=に1Er−ex
p(L t ))によりトルク指令Tcmd  (=i
十に2・Er)を算出しくステップ107)。
これを速度フィードバックループに出力する。
また、ステップ105の判断で積分器出力iが設定値よ
り小さくなれば、換言すれば第2図(c)の時刻し、以
降は不完全積分項に、を零に再設定しくステップ108
)、該一定の積分器出力によりトルク指令Tc1IId
を算出しくステップ107)。
これを速度フィードバックループに出力する。
〈発明の効果〉 以上本発明によれば、機械系からの位置信号と移動指令
との偏差を演算し、該偏差が所定の基準値以下になった
時点で速度フィードバックループの不完全積分項を大き
くシ、該不完全積分項に基いて算出された積分値が設定
値より小さくなった時点で該不完全積分項を零に設定し
て積分値を保持し、これにより前記速度フィードバック
ループに出力されるトルク指令を保持するように構成し
たから、1パルス送りに対する応答精度を高レベルに維
持すると共に、オーバシュートを防止でき。
位置偏差を零としたうえで停止位置でのハンチングを防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図(
a)は同実施例をアナログサーボ系の場合に対応させた
回路構成図、 第2図(b)は偏差Epによる不完全積分項に、の制御
説明図。 第2図(c)は積分値による不完全積分項k。 の制御説明図。 第3図は本発明の処理の流れ図。 1・・機械系。 2・・加算回路、 3・・演算ブロック、 5・・速度制御部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)機械系との間で位置フィードバックと速度フィー
    ドバックのループを有するサーボ制御方法において、 機械系からの位置信号と移動指令との偏差を演算し、該
    偏差が所定の基準値以下になった時点で速度フィードバ
    ックループの不完全積分項を大きくし、 該不完全積分項に基いて算出された積分値が設定値より
    小さくなった時点で該不完全積分項を零に設定して積分
    値を保持し、これにより前記速度フィードバックループ
    に出力されるトルク指令を保持することを特徴とするサ
    ーボ制御方法。
  2. (2)前記トルク指令は、機械系の有する摩擦力以下の
    一定値に保持することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載のサーボ制御方法。
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