JPH03246708A - サーボモータの加速度フィードバック制御方式 - 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、工作機械の送り軸等を駆動するサーボモータ
の制御に関し、特にサーボモータの停止中における振動
を抑制するために用いられる加速度フィードバック制御
方式に関する。

従来の技術 工作機械の送り軸をサーボモータで制御する場合、特に
サーボモータの停止中の振動を抑制するためにモータの
加速度をフィードバックして制御する制御方式が知られ
ている。

第３図はこの加速度フィードバック機能を有するサーボ
位置制御ループのブロック線図である。

符号１は位置、速度制御周期毎の移動指令Ｐｃｍｄとパ
ルスエンコーダからのフィードバックパルス数（ｖ　ｆ
　ｂ）との差を積算し位置偏差を求める項、符号２は上
記位置偏差にポジションゲインＫｐを乗じて速度指令Ｖ
ｃｍｄを求める項、符号３は速度指令Ｖｃｍｄとサーボ
モータの実速度の差である速度偏差からトルク指令Ｔｃ
ｍｄｌを求める速度ループ処理の項で、ｋｌは積分ゲイ
ン、ｋ２は比例ゲインである。符号４はモータの伝達関
数の項で、Ｋｔはトルク定数、Ｊｍはモータのイナーシ
ャである。

上記符号１．　２．　３．　４の項で構成されるプルツ
ク線図は通常のサーボ位置制御ループのブロック線図で
あるが、加速度フィードバック機能のために符号５，６
で示される加速度フィードバック類が追加されている。

項６は速度フィードバックｖｆｂを微分して加速度を求
める項、項５は加速度に比例定数ｋａを乗じて加速度フ
ィードバック量Ａｃｃｆｂを求める項で、項３の速度ル
ープ処理で求められたトルク指令Ｔｃｍｄｌから加速度
フィードバック量Ａｃｃｆｂを減じて、加速度フィード
バック制御がなされたトルク指令Ｔｃｍｄ２が求められ
る。そして１、このトルク指令Ｔｃｍｄ２で電流ループ
処理が行われてサーボモータは制御される。

この加速度フィードバック機能を用いると、移動指令が
零になり目標位置に達し、停止中において、サーボモー
タの回転が生じると、その速度変化は加速度フィードバ
ック類で逸早く検出され、フィードバックがかかる。そ
の結果移動方向とは逆方向のトルク指令が出力され、サ
ーボモータの回転を停止させるように作用する。これに
より停止中の系の安定性が向上する。

一方、上述したサーボ制御をプロセッサを用いてソフト
ウェアで処理するデジタルサーボ制御もすでに公知であ
る。

発明が解決しようとする課題 デジタルサーボ制御の場合、サーボモータ等に取り付け
られたパルスエンコーダ等からのパルスを所定サンプリ
ング周期毎検出し、位置、速度、加速度のフィードバッ
ク処理を行っている。そのため、加速度のフィードバッ
ク処理は前周期と今周期のフィードバックパルス量の差
で加速度を求めることとなるから、このサンプリングに
起因するノイズが発生し制御系に悪影響を及ぼす。特に
加減速中においては、加速度が大きく前周期と今周期の
フィードバックパルス量の差が大きくなり、加速度フィ
ードバック類の影響が大きく影響し制御系に悪影響を引
き起こす。

また、加減速中は制御周期毎の移動指令データも連続的
に変化せず段階的に変化するから、各周期ごと段差をも
った移動指令となり、その結果速度指令も段階的に変化
し、これがサーボモータの速度に反映され、加速度も連
続的に変化せず、この速度段差により加速度フィードバ
ック類の影響がかかり過ぎ、制御系に悪影響を及ぼす。

そこで本発明の目的は、上述した欠点を改善し、かつ停
止中の制御系の安定性を向上することにある。

課題を解決するための手段 デジタルサーボ制御において、移動指令が零で、単位周
期当たりのフィードバックパルス数が設定値以下のとき
、前周期と当該周期のフィードバックパルス数の差によ
り加速度を求めて、加速度フィードバック制御を行うこ
とによって上記課題を解決した。

作用 移動指令が零でないときには、加速度フィードバック制
御処理は行われない。そのため加減速中で速度変化（加
速度）が大きくてもサンプリングにともなうノイズが発
生せず、制御系に悪影響は生じない。また移動指令が零
になったときでも、検出したフィードバックパルス数が
設定値を越えているときには（実速度が設定値を越えて
いるとき）、停止中ではないとして、加速度フィードバ
ック制御を行わず、加速度フィードバック制御による悪
影響を防止する。そして移動指令が零で、かつ、単位周
期当たりのフィードバックパルス数が設定値以下のとき
、停止中とみなし、加速度フィードバック制御を開始す
る。これにより停止中のみ加速度フィードバック制御が
行われるから、停止中の制御系の安定が得られると共に
、加減速中等においては、サンプリングにともなうノイ
ズが発生しない制御系が得られる。

実施例 第２図は本発明の一実施例を実施するデジタルサーボ系
の要部ブロック図で、符号１０はコンピュータ内臓の数
値制御装置（ＣＮＣ）、符号１１は不揮発性ＲＡＭで構
成され、ＣＮＣ１０及びデジタルサーボ回路１２のプロ
セッサから共にアクセスできる共有メモリである。符号
１２はプロセッサ、ＲＡＭＳＲＯＭ等で構成され第３図
のブロック線図に示すサーボ処理を行うデジタルサーボ
回路。また符号１３はサーボモータで、符号１４は該サ
ーボモータに取付けられたバルンエンコーダである。な
お、この第２図に示すデジタルサーボ系の構成は、従来
から周知な構成であるのでその詳細は省略する。

ＣＮＣｌ０は、位置、速度処理周期毎、移動指令を共有
ＲＡＭＩＩに出力し、デジタルサーボ回路１２のプロセ
ッサは、共有ＲＡＭＩＩよりこの移動指令を読取り、読
取った移動指令とパルスコーダ１４からのフィードバッ
クパルスに基づいて位置、速度制御周期毎、第３図のブ
ロック図に示すサーボ制御処理を実行する。

第１図は、デジタルサーボ回路１２のプロセッサが速度
ループ処理周期毎行う加速度フィードバック処理をも含
む速度ループ処理のフローチャートである。

従来と同様に、共有ＲＡＭＩＩから位置、速度制御周期
毎の移動指令Ｐｃｍｄを読取り、該移動指令Ｐｃｍｄと
パルスエンコーダ１４からの当該周期におけるフィード
バックパルス数との差を積算し、ポジションゲインＫｐ
を乗じて速度指令Ｖｃｍｄをもとめる。この速度指令Ｖ
ｃｍｄと速度フィードバック量ｖｆｂ　（当該周期のフ
ィードバックパルス数）とより、従来と同様に速度ルー
プ処理を行いトルク指令Ｔｃｍｄｌを求める（ステップ
ＳＬ）。次に移動指令Ｐｃｍｄが零か否か判断して（ス
テップＳ２）、零ならば加速度フィードバック量Ａｃｃ
ｆｂを零にしくステップＳ８）、当該周期の速度フィー
ドバック量ｖｆｂをレジスタＲ（ｖｆｂ）に格納しくス
テップＳ５）、ステップＳ１の速度ループ処理で求めら
れたトルク指令Ｔｃｍｄｌから加速度フィードバック量
Ａｃｃｆｂを減じて、補正されたトルク指令Ｔ　ｃ　ｍ
　ｄ　２を求め、このトルク指令Ｔｃｍｄ２を電流ルー
プへ出力する（ステップＳ６、Ｓ７）。

なおステップＳ８で加速度フィードバック量が零にされ
た場合には、加速度フィードバック制御が行われずトル
ク指令ＴｃｍｄｌとＴｃｍｄ２は同じとなり、従来と同
様に、速度ループ処理で求められたトルク指令Ｔｃｍｄ
ｌ　（＝Ｔｃｍｄ２）が電流ループへ出力されることと
なる。

またステップＳ２で移動指令Ｐｃｍｄが零と判断される
と、速度フィードバック量ｖｆｂの絶対値がパラメータ
で設定された値ｎｐより小さいか否か判断しくステップ
Ｓ３）、設定値ｎｐ以上であれば、ステップＳ８へ移行
しステップＳ８、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７の処理を実行する。

速度フィードバック量ｖｆｂが設定値ｎｐより小さけれ
ば、速度フィードバック量ｖｆｂよりレジスタＲ（ｖｆ
ｂ）に記憶する前周期の速度フィードバック量を減じて
差分による加速度を求めて、これに比例ゲインｋａを乗
じて加速度フィードバック量Ａｃｃｆｂを求める（ステ
ップＳ４）。なお、上記パラメータで設定する設定値ｎ
ｐは、加速度フィードバック制御を行わずにサーボモー
タが停止中に生じる速度振幅より若干大きい値に設定す
る。

こうして加速度フィードバック量Ａｃｃｆｂが求められ
ると、速度フィードバック量ｖｆｂをレジスタＲ（ｖ　
ｆ　ｂ）に格納し、ステップＳ１の速度ループ処理で求
められたトルク指令Ｔ　ｃ　ｍ　ｄ　１より加速度フィ
ードバック量Ａｃｃｆｂを減じて、加速度フィードバッ
ク処理の補正が行われたトルク指令Ｔｃｍｄ２を求める
。そして、これを電流ループに出力する（ステップＳ５
、Ｓ６、Ｓ７）。

このようにして、移動指令が零で、かつ、速度フィード
バック量が設定値ｎｐより小さく、サーボモータの回転
が停止しているとみなせるときのみ、加速度フィードバ
ック制御を行うようにした。

発明の効果 本発明においては、移動指令が零で、かつ、速度フィー
ドバック量が設定値より小さく、サーボモータが停止し
ているとみなせるときのみ、加速度フィードバック制御
を行うようにしたから、サーボモータの回転停止中には
振動発生が抑制され、停止中の系の安定性が向上する。

また、加減速制御中も含めて、サーボモータが駆動され
ているときには、加速度フィードバック制御か行われな
いから、サンプリングによるノイズ発生が抑えられ、制
御系に悪影響を及ぼすことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における加速度フィードバ
ック処理を含む速度ループ処理のフローチャート、第２
図は、同実施例を実施するデジタルサーボ系のブロック
図、第３図は、加速度フィードバック機能を含むサーボ
位置制御ループのブロック線図である。 １・・・移動指令と位置のフィードバック量との差を積
算して位置偏差を求める項、２・・・ポジションゲイン
の項、３・・・速度制御ループ処理の項、４・・・サー
ボモータ伝達関数の項、６・・・加速度を求める項、５
加速度フィードバックの比例ゲインの項、１０・・・コ
ンピュータ内臓の数値制御装置、１１・・・共有メモリ
、１２・・・デジタルサーボ回路、１４・・・サーボモ
ータ、１５・・・パルスエンコーダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロセッサにより所定周期毎、速度ループ処理を
   行ってサーボモータを制御するサーボモータのデジタル
   サーボ制御において、移動指令が零で、単位周期当たり
   のフィードバックパルス数が設定値以下のとき、前周期
   と当該周期のフィードバックパルス数の差により加速度
   を求めて、加速度フィードバック制御を行うサーボモー
   タの加速度フィードバック制御方式。
2. （２）上記設定値は、加速度フィードバック制御を行わ
   ないとき、サーボモータの回転停止中に生じる速度振幅
   よりも僅か大きい値に設定する請求項１記載のサーボモ
   ータの加速度フィードバック制御方式。