JPH03111912A - ソフトウェアサーボ制御方法 - 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、産業機一般の制御技術として用いられるソフ
トウェアサーボ制御方法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、アナログ的に行われていたサーボ制御をＣＰＵを
使って行う、いわゆるソフトウェアサーボ制御がさかん
に行われている。

その代表的な例を第４図に示す。この図は直流モータを
制御する例を示すもので、鎖線で囲まれた部分をＣＰＵ
で処理する。この例では直流モータ１からサンプラ２を
介して一定の周期ΔＴにて繰り返し入力される現在の位
置信号θ。、と、この位置信号θ（、を微分回路（速度
演算回路）３にて速度信号θ＋ｋ）を算出し、これらの
信号θ（ｋ）、６（ｋ、をフィードバック信号としてい
る。

上記位置信号θ。、は比較器４にて目標位置となる指令
値θγ（、）と比較されて比較値ｅ（、）が出力され、
この比較値ｅ　＋ｋ）は比例制御回路５にて比例制御さ
れる。そしてこの比例制御値と上記速度信号θ。、とが
比較器６にて比較され、この比較器６より補償された補
償量Ｕ０が出力される。そしてこの補償量Ｕ”はホール
ド回路７、サーボアンプ８を介して操作量Ｃとして直流
モータ１に入力される。

このときの主な処理内容を第５図のフローチャートに示
す。一般に比例・速度制御の演算より目標位置θγ（、
）に対する計算量が多く、サンプリング周期ΔＴの大半
を占める場合もある。

そして第６図のタイムチャートに示すように、サーボ演
算後の補償量Ｕ″′の出力や現在位置θの入力はサンプ
ラ２による周期的な割り込み信号によりそのタイミング
が一定になっている。

なおこの図中ｋには割り込み回数を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

ソフトウェアサーボ制御方法では、ＣＰＵで離散的にフ
ィードバック制御を行っているので、制御対象または、
制御目的が複雑になると、制御サンプリング周期が荒く
なり、精度の低下や制御系が不安定になる。すなわち、
第５図のようなサーボ演算はサンプリング周期ΔＴで繰
り返されるが、制御対象または、制御目的が複雑になる
と、このサンプリング周期ΔＴが大きくなり、精度低下
や制御系が不安定になるという問題が生じる。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、サンプ
リング周期ΔＴがあらくなることによって生じる精度低
下や制御系の不安定化を改善することができるソフトウ
ェアサーボ制御方法を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るソフトウェア
サーボ制御方法は、位置制御のためのフィードバック信
号と速度制御のためのフィードバック信号をサンプラに
よる割り込み信号としで取り込み、これから比例・速度
制御演算により目標位置に対する補償量をＣＰＵにて算
出するようにしたソフトウェアサーボ制御方法において
、上記位置制御のためのフィードバック信号と複数の速
度制御のためのフィードバック信号とを別々に、かつ同
一のサンプリング周期ΔＴで、しかも相互にこのサンプ
リング周期ΔＴより十分少さい位相差Δｔ、△ｔｖをつ
けて割り込み信号として入力し、この各割り込み信号よ
り位置及び速度のためのフィードバック信号を算出する
。

〔作　　用〕

サーボ制御のための割り込み信号が複数個で、かつ位相
がずれて人力され、各割り込み信号のサンプリング周期
ΔＴに影響されない制御が行なわれる。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を第１図から第３図に基づいて説明する
。なお、この実施例において第４図から第６図に示す従
来例と同一部材及び記号は同−符号及び記号を用い説明
を省略する。

第１図は本発明の制御系のブロック図であり、従来例の
説明と同様に直流モータ１を駆動する場合の例であり、
鎖線で囲まれた部分がＣＰＵで処理される。

第１図において、９はサンプラであり、このサンプラ９
は複数の速度用サンプラ９１＋９２゜・・・９ｎと１個
の位置用サンプラ９ｏとからなっており、各サンプラ９
　＋　＋　　９２１　・・・９ｎ及び９ｏはそれぞれ同
一のサンプリング周期ΔＴとなっており、かつそれぞれ
の位相がずらせである。すなわち、各速度用サンプラ９
１＋９２＋・・・９ｎはΔＴに比べて十分少さいΔｔだ
け位相がずれており、また位置用サンプラ９ｏと速度用
サンプラ９１とは△ｔｖだけ位相がずれている。そして
位置の割り込み信号１０によりサンプリング周期ΔＴに
て位置用サンプラ９ｏより位置信号θ（、）が位置制御
用として入力され、また速度の割り込み信号１１＋　　
Ｉ２＋　・・・より同じくサンプリング周期ΔＴで速度
用サンプラ９１＋９２＋　・・・９ｎより速度用の位置
信号として速度演算装置１０に入力される。速度演算装
置１０では差分法あるいは４点差法等の手法により速度
妙。）に変換されて速度制御に使われる。

上記制御系をハード構成で示すと第２図に示すようにな
る。

次に２個の速度用サンプラ９．．９２を用いて速度検出
用の割り込み信号は’１ｒ　　Ｉ２の２個の場合を第３
図に示すフローチャートに示し、ｋ番目のサンプリング
周期について説明する。

位置用サンプラ９ｏにて位置の割り込み信号Ｉｏが入る
と、前回（ｋ−１）の補償量演算結果をＵ’　　（ｋ−
１）■を出力し、位置制御用に現在位置θ　（ｋ）■を
入力する。その後、目標位置計算、比例制御演算をそれ
ぞれ比較器４、比例制御回路５にて行う。次に速度用サ
ンプラ９２にて速度の割り込み信号Ｉ２が入ると、その
時点での現在位置θ２（ｋ、■を、さらに速度用サンプ
ラ９１にて次の速度の割り込み信号１１が入ると、この
ときの現在位置θ′（ｋ）■をそれぞれ速度演算装置１
０へ入力する。速度演算装置１０ではこの両信号θ２（
ｋ）　＊　　θ’　（ｋ）を使って速度を算出して速度
制御演算を行い、比較器６を経てこのときの補償ｆｌＵ
’＋ｔ＋が求まる。

そして次の位置の割り込み信号１ｏで上記補償量Ｕ″（
ｋ）■を出力し、またこのときの現在位置θ’　　（ｋ
＋１）■を入力する。

上記実施例では、速度検出用の割り込みを１１＋　　１
２の２個としたが、４点差法等の手法を使って速度の算
出精度を上げるためには、さらに割り込み信号を追加し
、サンプリングするデータの個数をふやせばよい。ただ
し、すべての速度用の割り込み信号Ｉ、〜Ｉｎは位相差
をΔｔとする。

この方法を用いれば制御サンプリング周期ΔＴが変更に
なっても、上記各位相差△ｔを固定しておけば、ΔＴの
影響を受けずに速度を算出することができる。そしてΔ
ｔをΔＴに比べて十分小さ（しておけば時間的に新しい
データを、つまり、より正確な速度を算出することがで
きる。

なお、速度用の割り込み信号１１と位置用の割り込み信
号Ｉ、との位相差はΔｔにする必要はなく、速度制御の
演算量に応じて最適な値Δｔｖに設定してよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、サンプリング周期ΔＴが同じで、かつ
相互に位相差△ｔがある複数のサンプラ９１，９２．・
・・９ｎにてサンプリングされた位置信号Ｉａ、Ｉｂ、
・・・Ｉｎにて算術的に△ｔでサンプリングされた速度
信号を求めるので、速度の検出精度は制御サンプリング
周期ΔＴの影響を受けない。従って速度を正確に検出で
き、制御サンプリング周期ΔＴのあらさによる制御シス
テムの不安定化を改善でき、その結果制御ゲインも上げ
ることができ精度も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は制御ブロック図、第２図はハード構成図、第３図は
タイムチャートである。第４図から第６図は従来例を示
すもので、第４図は制御ブロック図、第５図はフローチ
ャート、第６図はタイムチャートである。 １は直流モータ、４，６は比較器、５は比例制御回路、
９．９．、〜９ｎ、９０はサンプラ、１０は速度演算装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位置制御のためのフィードバック信号と速度制御のため
   のフィードバック信号をサンプラによる割り込み信号と
   して取り込み、これから比例・速度制御演算により目標
   位置に対する補償量をＣＰＵにて算出するようにしたソ
   フトウェアサーボ制御方法において、上記位置制御のた
   めのフィードバック信号と複数の速度制御のためのフィ
   ードバック信号とを別々に、かつ同一のサンプリング周
   期ΔＴで、しかも相互にこのサンプリング周期ΔＴより
   十分小さい位相差Δｔ、Δｔｖをつけて割り込み信号と
   して入力し、この各割り込み信号より位置及び速度のた
   めのフィードバック信号を算出することを特徴とするソ
   フトウェアサーボ制御方法。