JPH04100130A - モータのサーボ制御装置 - 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］ 本発明はモータなどのサーボ制御装置に関し、とくに速
度の立ち上がり立ち下がり時に関数発生器による指令に
モータの位置、速度が追従するようにゲインを変更する
手段を備えたサーボ制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 第２図に従来のサーボ制御装置の一例をブロック図で示
す。モータｌによって駆動される機械からなる制御対象
（図示せず）を制御する制御装置は、モータ１の回転角
に応じてパルスを発生する位置検出器２をモータｌに結
合し、その位置検出器２からの出力を微分要素３に入力
し、単位時間当りのパルス数を計数して速度信号を生成
する。

また、制御対象の目的位置により速度指令パターンを演
算する関数発生器４と、この速度指令パターンと微分要
素３の出力である速度信号との偏差分を求めるための加
算器５とを設け、この加算器５の出力である速度偏差信
号を積分要素６によって積分することによって位置偏差
信号を出力する。

二の位置偏差化ぢを位置アンプ７によって増幅し、その
結果と、速度指令パターンが速度フィードフォワードア
ンプ８によって増幅された速度フィードフォワード信号
と、微分要素３の出力を速度検出アンプ９によって増幅
しまた速度検出信号とが加算器１０に加えられる。ここ
で、速度指令と速度検出信号の偏差分が出力され、この
速度偏差分が速度アンプ１１で増幅されてモータエに加
えられる。

そして、特開昭６１−１２２７１８号公報では上記構成
に、最終目標位置と現在目標位置との差を演算する減算
器と、上記差の絶対値をとる絶対値回路および所定値と
の大小を比較する比較器とを（−１加し、比較結果で制
御部の比例、積分、微分の各ゲインを大小２種類のゲイ
ンに変更していた。

また、特開昭６２−２８７７号公報では、関数発生部を
含むＣＰＵが速度の立ち上がり時か、定速動作時かによ
りＦ／Ｄ変換係数を切り換えることで速度フィードバッ
クケインを変更していた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記構成では、制御系の安定性に関するゲイ
ン、つまり伝達関数の分母の係数、換言すれば制御理論
で言う極の位置を変更していることになり、ゲインの変
え力次第では制御系を振動的にさせるおそれがあるとい
う問題があった。

本発明は、制御性の安定性を損なわないように速度の立
ち上がり立ち下がりでモータの追従を改善することを目
的とするものである。

Ｕ課題を解決するための手段］ 本発明は、少なくともモータの位置を検出して位置信号
および速度信号を得るとともに、関数発生器から与えら
れる位置指令と前記位置信号との偏差と、前記関数発生
器から与えられる速度フィードフォワード信号を用いて
速度指令を演算し、前記演算により得られた速度指令と
前記速度信号との偏差が零になるように前記モータを制
御する制御系を有するサーボ制御装置において、速度の
立ち上がり時あるいは立ち下がり時の少な（とも方で位
置ループゲインＫｌ、と速度フィードフォワードケイン
ＫＦとを、 の関係を保ちながら変更するものである。

［作用］ 速度の立ち上がり時あるいは立ち下がり時に位置ループ
ケインＫｐと速度フィードフ号ワードケインに、を の条件に従い変更Ｊれば、定常状態での位置偏差の大き
さという点からみたサーボ系のゲインを一定にすること
ができるので、制御系の安定性を損なうことなく、位置
制御系に比ベゲインの高い速度制御系に近づけた系で動
作させることができ、モータの追従を改善することがで
きる。

［実施例］ 本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例を示すブロック図で、先に説明
し、た第２図と同一符号を付したものは同一の要素を示
している。そして、第１図と第２図どの異なるところは
、関数発生器４からの位置決め目標位置と位置検出器２
からの現在位置の差をとる加算器１２と、その加算器１
２の出力の絶対値をとる絶対値回路１３と、絶対値回路
１３の出力により位置ループゲインに１．と速度フィー
ドフォワードゲインに、を決定するゲイン決定器１４と
を設け、ゲイン決定器１４により決定されたゲインに位
置ループゲインＫｐと速度フィードフォワードゲインＫ
ｖとを変更できるようにした点である。

このような構成において、速度フィードバック系の伝達
関数を２次式に近似できるように速度制御部のゲインが
調節されているブロック線図を第３図に示す。第３図に
おいてに、は位置アンプのケインで位置ループゲイン、
Ｋ、は速度フィードフォワードアンプのゲインで速度フ
ィードフォワードゲイン、ＫＶ、、　　ＫｖＰは速度ア
ンプのゲイン、Ｊはモータのイナーツヤ等のゲインであ
る。

また、速度フィードフォワードの無い系の全体の伝達関
数が位置ループゲインに、たけて決定されるように、十
分に速度制御ループのゲインが位置制御ループのゲイン
に比べて高く調節されているとすると、速度フィードフ
ォワードのある系において、位置ループゲインに、＝０
、速度フィードフォワードゲインに、＝１とすると、サ
ーボ系全体の伝達関数は、 系の間の制御が可能となる。

また、速度指令時の位置偏差εを最終値の定理で表わす
と、 （ただし、Ａは速度の大きさ） となり、このεはサーボ系のゲインを表わす値と考えら
れる。

位置偏差εと速度の大きさＡとの比をａとして一定値に
とれば、（３）式は次のように変形される。

また、速度フィードフォワードゲインに、＝Ｏとすると
、 となる。

ここで、（１）式は速度制御系の、（２）式は位置制御
系の伝達関数そのものであることから、Ｋ、≠０．に、
≠０とすれば、速度制御系と位置制御Ｋｐ”　　　　Ｎ
　　　ＫＦ）　　　　　　　・・　（４）ただし、０≦
に、≦１ この時のＫｐとに、の関係を第４図に示す。

位置ループゲインＫｐと速度フィードフォワードゲイン
ＫＦがこの直線上にあれば定常状態での位置偏差の大き
さという点からみたサーボ系のゲインを一定にすること
ができるので、制御系の安定性を損なうことはない。

ゲイン決定器１４では例えば第５図のように、現在値と
位置決め目標位置との差を入力とし、速度フィードフォ
ワードゲインＫＦを出力とする関数あるいはテーブルを
設け、その速度フィードフォワードゲインに、から、（
４）式に従い、位置ループゲインＫＰを求め、それぞれ
のゲインを速度フィードフォワードアンプ、位置アンプ
に設定する。

以上のことから、速度の立ち上がり時あるいは立ち下が
り時に位置ループゲインＫｐと速度フィードフォワード
ゲインＫＦを上記の条件に従い変更すれば、制御系の安
定性を損なうことなく、位置制御系に比ベゲインの高い
速度制御系に近づけた系で動作させることができ、モー
タの追従を改善することができる。

ここで、速度フィードフォワードを決定する関数を第５
図の直線の他にも、第６図（ａ）のようにＳ字曲線や（
ｂ）のような曲線を用いてもよいまた、本発明で付加し
た部分を関数発生器４内に取り込んでも本発明を実施す
ることができる。

また、現在位置として位置検出器２の出力を用いたが、
その代わりに、関数発生器４が管理する指令現在値を用
いても本発明を適用することができる。

「発明の効果」 以上述べたように、本発明によれば、速度の立ち上がり
あるいは立ち下がり時に位置ループケイン、速度フィー
ドフォワードゲインをある関係を保って変更すれば、制
御系の安定性を損なわずにモータの追従性を向上させる
ので、安定した精度の高いサーボ制御装置を提供できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は従
来のモータのサーボ制御装置の一例を示すブロック図、
第３図は速度フィードバック系を２次式に近似したブロ
ック図、第４図は本発明の位置ループゲイン胸と速度フ
ィードフォワードゲインに、の関係を説明する関係図、
第５図、第６図（ａ）、　　（ｂ）は本発明を説明する
ための現在位置と位置決め目標位置との差の絶対値と、
速度フィードフォワードゲインＫｐとの関係を示す関係
図である。 １　モータ、２・位置検出器、３・・微分要素、４・・
関数発生器、５．１０．１２・・・加算器、６積分要素
、７・・・位置アンプ、８・・・速度フィードフォワー
ドアンプ、９・・速度検出アンプ、１１・・・速度アン
プ、１３・・絶対値回路、１４・・・ゲイン決定器 第 図 パ↑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくともモータの位置を検出して位置信号および
   速度信号を得るとともに、関数発生器から与えられる位
   置指令と前記位置信号との偏差と、前記関数発生器から
   与えられる速度フィードフォワード信号を用いて速度指
   令を演算し、前記演算により得られた速度指令と前記速
   度信号との偏差が零になるように前記モータを制御する
   制御系を有するサーボ制御装置において、 速度の立ち上がり時あるいは立ち下がり時の少なくとも
   一方で位置ループゲインＫ＿ｐと速度フィードフォワー
   ドゲインＫ＿Ｆとを、 Ｋ＿ｐ＝１／ａ（１−Ｋ＿Ｆ）、（ただしａは一定）の
   関係を保ちながら変更することを特徴とするモータのサ
   ーボ制御装置。