JPH0297291A - モータの自動制御装置 - Google Patents
モータの自動制御装置Info
- Publication number
- JPH0297291A JPH0297291A JP63247107A JP24710788A JPH0297291A JP H0297291 A JPH0297291 A JP H0297291A JP 63247107 A JP63247107 A JP 63247107A JP 24710788 A JP24710788 A JP 24710788A JP H0297291 A JPH0297291 A JP H0297291A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- speed
- gain
- acceleration
- control system
- Prior art date
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- Pending
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Feedback Control 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
この発明はモータの自動制御装置に係わり、特に負荷イ
ナーシャの変動するモータの自動制御装置に関する。
ナーシャの変動するモータの自動制御装置に関する。
（発明の概要）
本発明ではモータの加速度の大きさまたは速度の振動成
分を基にｍＵ御系のパラメータの変更量を求め、この変
更された制御パラメータを用いてモータを駆動制御して
負荷のイナーシャ変化に伴う制御の不安定を防止したも
のである。
分を基にｍＵ御系のパラメータの変更量を求め、この変
更された制御パラメータを用いてモータを駆動制御して
負荷のイナーシャ変化に伴う制御の不安定を防止したも
のである。
（従来技術とその問題点）
従来、負荷イナーシャの変化するモータ、例えば巻線機
、コンデンサフィルム巻取機あるいは多関節ロボット等
に用いられるモータの自動制御では、イナーシャの変動
による不安定動作を防止するために、そのイナーシャの
変動に応じて制御ゲインを調整することが行なわれてい
る。
、コンデンサフィルム巻取機あるいは多関節ロボット等
に用いられるモータの自動制御では、イナーシャの変動
による不安定動作を防止するために、そのイナーシャの
変動に応じて制御ゲインを調整することが行なわれてい
る。
すなわち、制御系の伝達関数はＳ２＋２ζωｎＳ十ω２
ｎ＝ｏ （ωｎ；固有角周波数、ζ；減衰係数、Ｓニラ
プラス演算子）で示される二次関数で表わされるが、イ
ナーシャの増大は減衰係数ζを小さくして制御系が振動
的となり、このためイナーシャに応じて制御系の制御パ
ラメータを変更するように構成されている。
ｎ＝ｏ （ωｎ；固有角周波数、ζ；減衰係数、Ｓニラ
プラス演算子）で示される二次関数で表わされるが、イ
ナーシャの増大は減衰係数ζを小さくして制御系が振動
的となり、このためイナーシャに応じて制御系の制御パ
ラメータを変更するように構成されている。
制御パラメータの調整、すなわち制御ゲイン変更の仕方
としては、種々のイナーシャから速度ゲインを計算によ
り求める同定法、あるいはモータの角度情報に応じたイ
ナーシャと速度ゲインとを予め数式モデルにより計算し
てこれをテーブルに記憶し、実動作時に角度情報を基に
その記憶しであるテーブルから読出して速度ゲインを調
整するテーブル法なとか採用されている。
としては、種々のイナーシャから速度ゲインを計算によ
り求める同定法、あるいはモータの角度情報に応じたイ
ナーシャと速度ゲインとを予め数式モデルにより計算し
てこれをテーブルに記憶し、実動作時に角度情報を基に
その記憶しであるテーブルから読出して速度ゲインを調
整するテーブル法なとか採用されている。
しかしながら、上記従来のゲイン調整の仕方においては
、特に前者の同定法においては、演算量か極めて多く、
大型の演算装置を必要とするばかりでなく、高速応答の
要求される制御系では不向きであるという問題点があり
、また、後者のテーブル法においては記憶素子が膨大と
なるばかりでなく、速度ゲインの値が離散的になりこれ
が振動の要因となるとともに、不正確な数式モデルによ
ってテーブルが形成されているときには適切な調整がで
きないという不都合があった。
、特に前者の同定法においては、演算量か極めて多く、
大型の演算装置を必要とするばかりでなく、高速応答の
要求される制御系では不向きであるという問題点があり
、また、後者のテーブル法においては記憶素子が膨大と
なるばかりでなく、速度ゲインの値が離散的になりこれ
が振動の要因となるとともに、不正確な数式モデルによ
ってテーブルが形成されているときには適切な調整がで
きないという不都合があった。
（発明の目的）
本発明は、」−記問題点にイｑ目してなされたものであ
って、イナーシャ変化をモータの加速度の大きさまたは
速度の振動成分から検出し、この検出値より速度ゲイン
をファジィ推論により求めるようにし、少ない演算量お
よび少ないメモリ′４量で安定した制御を行えるモータ
の自動制御装置の提供を目的としている。
って、イナーシャ変化をモータの加速度の大きさまたは
速度の振動成分から検出し、この検出値より速度ゲイン
をファジィ推論により求めるようにし、少ない演算量お
よび少ないメモリ′４量で安定した制御を行えるモータ
の自動制御装置の提供を目的としている。
（発明の構成と効果）
本発明は、−１−記目的達成のためにその構成をイナー
シャの変化する負荷を駆動するモータと、このモータを
設定目標値通りに制御する制御系とからなるモータの自
動制御装置において、前記制御系には前記モータの加速
度の大きさまたは速度の振動成分に基づくファジィ推論
により制御系の制御パラメータを変更する手段が具備さ
れていることを特徴とするものである。
シャの変化する負荷を駆動するモータと、このモータを
設定目標値通りに制御する制御系とからなるモータの自
動制御装置において、前記制御系には前記モータの加速
度の大きさまたは速度の振動成分に基づくファジィ推論
により制御系の制御パラメータを変更する手段が具備さ
れていることを特徴とするものである。
本発明は」１記構成によりイナーシャ変動に対応した制
御パラメータかファジィ推論により求められるので、少
ない演算量でしかも少ない記憶容量で実現することかで
きる。このためハードウェア構成を簡略化できるととも
に、振動のない安定した制御ができるという効果か街ら
れる。
御パラメータかファジィ推論により求められるので、少
ない演算量でしかも少ない記憶容量で実現することかで
きる。このためハードウェア構成を簡略化できるととも
に、振動のない安定した制御ができるという効果か街ら
れる。
（実施例）
以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明装置の概略構成を示すブロック図であっ
て、減算回路から形成される第１比較部１には所定のモ
ータ角度の目標値が人力されるとともに、モータＭの回
転軸に直結されたエンコーダＥからの速度信号か検出部
２で積分されてその位置信号が人力されている。第１比
較部１からの偏差信号は増幅器から形成される制御部３
に送出され、ここで所定の位置ゲイン（Ｋｐ）により処
理されてその出力信号が減算回路から形成される第２比
較部４へ送出される。この第２比較部４にはエンコーダ
Ｅの速度信号を人力処理し、制御パラメータを変更する
手段に該当する速度ゲイン変更部５からの出力値か人力
され、ここで減算処理されてサーボアンプ６へ送出され
る。所定のゲイン（ＫＡ）で増幅処理されたサーボアン
プ６からの出力値（駆動電流）はモータ（サーボモータ
）Ｍに送出されこれによりモータＭが駆動される。
て、減算回路から形成される第１比較部１には所定のモ
ータ角度の目標値が人力されるとともに、モータＭの回
転軸に直結されたエンコーダＥからの速度信号か検出部
２で積分されてその位置信号が人力されている。第１比
較部１からの偏差信号は増幅器から形成される制御部３
に送出され、ここで所定の位置ゲイン（Ｋｐ）により処
理されてその出力信号が減算回路から形成される第２比
較部４へ送出される。この第２比較部４にはエンコーダ
Ｅの速度信号を人力処理し、制御パラメータを変更する
手段に該当する速度ゲイン変更部５からの出力値か人力
され、ここで減算処理されてサーボアンプ６へ送出され
る。所定のゲイン（ＫＡ）で増幅処理されたサーボアン
プ６からの出力値（駆動電流）はモータ（サーボモータ
）Ｍに送出されこれによりモータＭが駆動される。
上記速度ゲイン変更部５の速度ゲインＫ ｖは、モータ
Ｍの速度から求められた加速度の大きさを入力値とする
ファジィ推論によって求められているが、このファジィ
推論について説明する前に、本発明の理解を容易にする
ため上記第１図に示される制御系の伝達関数について考
案する。
Ｍの速度から求められた加速度の大きさを入力値とする
ファジィ推論によって求められているが、このファジィ
推論について説明する前に、本発明の理解を容易にする
ため上記第１図に示される制御系の伝達関数について考
案する。
第１図に示される制御系の伝達関数は下式によって表わ
すことができる。
すことができる。
・・ （１）
ここでωｎは
、ｎ−Ｋ ｐ Ｋ Ａ
Ｊ ・・・（２）
ζ−±ＫＶ ＫＡ
２ ＫｐＪ・・・（３）
（Ｋｐは位置ゲイン、ＫＡはサーボアンプ５の固定ゲイ
ン、Ｋｖは速度ゲイン、ＪはモータＭと負荷のイナーシ
ャ、ωｎは固有角周波数およびζは減衰係数を示す。） 」二記式中のωｎをモータＭを含む機械系の固有角周波
数の１／２程度に、またζを０． ７〜１に設定すれば
振動のない安定した制御系を実現することができる。従
ってイナーシャＪの変化に応じてこの固有角周波数ωｎ
を変化させるとともに、減衰係数ζを一定に保つように
すれは良いわけである。
ン、Ｋｖは速度ゲイン、ＪはモータＭと負荷のイナーシ
ャ、ωｎは固有角周波数およびζは減衰係数を示す。） 」二記式中のωｎをモータＭを含む機械系の固有角周波
数の１／２程度に、またζを０． ７〜１に設定すれば
振動のない安定した制御系を実現することができる。従
ってイナーシャＪの変化に応じてこの固有角周波数ωｎ
を変化させるとともに、減衰係数ζを一定に保つように
すれは良いわけである。
ところで、上記（２）式から明らかなように、固有角周
波数０口は位置ゲインＫｐか一定の場合でもイナーシャ
Ｊの変化に応じて変化するので問題はないが、−」−記
（３）式に示されるように、速度ゲインＫ ｖはイナー
シャＪに対応させて変化させなければならないことが判
る。
波数０口は位置ゲインＫｐか一定の場合でもイナーシャ
Ｊの変化に応じて変化するので問題はないが、−」−記
（３）式に示されるように、速度ゲインＫ ｖはイナー
シャＪに対応させて変化させなければならないことが判
る。
上述のように、従来ではこの速度ゲインＫ ｖの変更を
同定法あるいはテーブル法によって行なわれていたが、
本発明ではファジィ推論が用いられている。
同定法あるいはテーブル法によって行なわれていたが、
本発明ではファジィ推論が用いられている。
すなわち、振動のない適正制御時の速度ゲイン特性は第
２図（ａ）に示されるように加速度成分が現れないが、
同図（ｂ）および（Ｃ）に示されるように小さめの速度
ゲインＫ ｖおよびかなり小さめの速度ゲインＫ ｖの
ときは加速度成分図中のａが現れるのでこの加速度ａの
大きさに基づいてファジィ推論によって速度ゲインの変
更量を求めるようにしている。なお、この加速度の大き
さはモータＭの速度の振動成分に対応するので、この振
動成分からも求めることができる。
２図（ａ）に示されるように加速度成分が現れないが、
同図（ｂ）および（Ｃ）に示されるように小さめの速度
ゲインＫ ｖおよびかなり小さめの速度ゲインＫ ｖの
ときは加速度成分図中のａが現れるのでこの加速度ａの
大きさに基づいてファジィ推論によって速度ゲインの変
更量を求めるようにしている。なお、この加速度の大き
さはモータＭの速度の振動成分に対応するので、この振
動成分からも求めることができる。
この実施例ではイナーシャＪが最も小さいとき、すなわ
ち速度ゲインＫｖが最も小さい場合を基準とし、イナー
シャＪの増加量に応じた速度ゲインＫ ｖを増加するよ
うに変更している。このため、まず、モータＭが一定速
度で回転している状態で加速度ａの大きさを測定する。
ち速度ゲインＫｖが最も小さい場合を基準とし、イナー
シャＪの増加量に応じた速度ゲインＫ ｖを増加するよ
うに変更している。このため、まず、モータＭが一定速
度で回転している状態で加速度ａの大きさを測定する。
この加速度＋す定方性は速度信号を微分して行なわれる
が、別途加速度センサから得るようにしても良い。
が、別途加速度センサから得るようにしても良い。
得られた加速度ａを基に次のような４つのファジィルー
ルによって速度ゲインＫｖの変化量が導かれる。
ルによって速度ゲインＫｖの変化量が導かれる。
（１） ｉ ｆ ａ＝ＺＲ
（２） ｉ ｆ ａ＝ＰＳ
（３） ｉ ｆａ＝ＰＭ
（４） １ｆａ＝ＰＬ
（ここで言語値ＺＲは０
ｔｈｅｎΔＫ ｖ ＝ Ｚ Ｒ
ｔｈｅｎΔＫ ｖ ＝Ｐ ５
ｔｈｅｎΔＫ ｖ ＝ ＰＭ
ｔｈｅｎΔＫ ｖ ＝Ｐ Ｌ
ＰＳは小さい、ＰＭは
中位、ＰＬは大きいを意味している。）これらルールは
第３図にな示すメンバーシップ関数によって定量化され
ている。ここに示されるメンバーシップ関数はｉｆ〜の
条件部とｔ ｈ ｅ ｎ〜の結論部の両方か示されてい
る。このメンバシップ関係を用いである瞬間の加速度の
大きさａがａｏであるときのファジィ推論の一例を第４
図を基に説明すると、第４図（ａ）には条件部が、方間
図（ｂ）には結論部が示されている。この推論過程から
それぞれのルールに対し条件部の適合度（ここではＺＲ
とＰＳのみに関与している）が計算され、適合度に応じ
た結論部のメンバーシップ関数か修正される。そして最
終的には同図（Ｃ）に示されるように結論部のメンバー
シップ関数を重ね合わせ結論のメンバーシップ関数が得
られる。
第３図にな示すメンバーシップ関数によって定量化され
ている。ここに示されるメンバーシップ関数はｉｆ〜の
条件部とｔ ｈ ｅ ｎ〜の結論部の両方か示されてい
る。このメンバシップ関係を用いである瞬間の加速度の
大きさａがａｏであるときのファジィ推論の一例を第４
図を基に説明すると、第４図（ａ）には条件部が、方間
図（ｂ）には結論部が示されている。この推論過程から
それぞれのルールに対し条件部の適合度（ここではＺＲ
とＰＳのみに関与している）が計算され、適合度に応じ
た結論部のメンバーシップ関数か修正される。そして最
終的には同図（Ｃ）に示されるように結論部のメンバー
シップ関数を重ね合わせ結論のメンバーシップ関数が得
られる。
実際の速度ゲインＫｖの変更量は、結論のメンバーシッ
プ関数の重心を取ったΔＫ ｖ Ｏとし、新たな速度ゲ
インＫ ｖは、イナーシャＪが最も小さいときの速度ゲ
インＩ（ＶＯＸ （１＋ΔＫＶ［］）として求められる
。この新たな速度ゲインＫ ｖが第２比較部４へ送出さ
れて制御系パラメータとして用いられる。
プ関数の重心を取ったΔＫ ｖ Ｏとし、新たな速度ゲ
インＫ ｖは、イナーシャＪが最も小さいときの速度ゲ
インＩ（ＶＯＸ （１＋ΔＫＶ［］）として求められる
。この新たな速度ゲインＫ ｖが第２比較部４へ送出さ
れて制御系パラメータとして用いられる。
本実施例ではイナーシャＪの増加に対応した速度ゲイン
Ｋｖを加速度ａの大きさを基にファジィ推論により求め
るようにしたので、極めて小さい演算量および記憶容量
で最適な速度ゲインが滑らかに変更できる特徴がある。
Ｋｖを加速度ａの大きさを基にファジィ推論により求め
るようにしたので、極めて小さい演算量および記憶容量
で最適な速度ゲインが滑らかに変更できる特徴がある。
なお、」二連の実施例では時間経過とともにイナーシャ
Ｊが増加する例を示したが、本発明はイナーシャＪが徐
々に減少するような場合であっても適用できることは勿
論である。
Ｊが増加する例を示したが、本発明はイナーシャＪが徐
々に減少するような場合であっても適用できることは勿
論である。
第１図は本発明装置の概略ＪＩＩｌｌｌｉ成を示すブロ
ック図、第２図は速度ゲインの特性図および第３，４図
はメンバーシップ関数である。 １・・・第１比較部 ２・・・検出部 ３・・・制御部 ４・・第２比較部 ５・・・速度ゲイン変更部（変更手段）６・・・サーボ
アンプ Ｍ・・・モータ Ｅ・・・エンコーダ 特許出願人 立石電機株式会社
ック図、第２図は速度ゲインの特性図および第３，４図
はメンバーシップ関数である。 １・・・第１比較部 ２・・・検出部 ３・・・制御部 ４・・第２比較部 ５・・・速度ゲイン変更部（変更手段）６・・・サーボ
アンプ Ｍ・・・モータ Ｅ・・・エンコーダ 特許出願人 立石電機株式会社
Claims (1)
- １、イナーシャの変化する負荷を駆動するモータと、こ
のモータを設定目標値通りに制御する制御系とからなる
モータの自動制御装置において、前記制御系には前記モ
ータの加速度の大きさまたは速度の振動成分に基づくフ
ァジィ推論により制御系の制御パラメータを変更する手
段が具備されていることを特徴とするモータの自動制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63247107A JPH0297291A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | モータの自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63247107A JPH0297291A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | モータの自動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0297291A true JPH0297291A (ja) | 1990-04-09 |
Family
ID=17158536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63247107A Pending JPH0297291A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | モータの自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0297291A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0436040A4 (en) * | 1989-07-21 | 1993-12-15 | Fanuc Ltd. | Numeric controller |
| US5288982A (en) * | 1990-06-11 | 1994-02-22 | Canon Kabushika Kaisha | Method for changing a file name of a directory in a non-rewritable record medium |
| EP2053477A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-29 | Fanuc Ltd | Control device with learning function for electric motors |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP63247107A patent/JPH0297291A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0436040A4 (en) * | 1989-07-21 | 1993-12-15 | Fanuc Ltd. | Numeric controller |
| US5288982A (en) * | 1990-06-11 | 1994-02-22 | Canon Kabushika Kaisha | Method for changing a file name of a directory in a non-rewritable record medium |
| EP2053477A1 (en) * | 2007-10-22 | 2009-04-29 | Fanuc Ltd | Control device with learning function for electric motors |
| US8305016B2 (en) | 2007-10-22 | 2012-11-06 | Fanuc Ltd | Control device with learning function for electric motors |
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