JPH0423017A - サーボ制御装置 - Google Patents
サーボ制御装置Info
- Publication number
- JPH0423017A JPH0423017A JP12537590A JP12537590A JPH0423017A JP H0423017 A JPH0423017 A JP H0423017A JP 12537590 A JP12537590 A JP 12537590A JP 12537590 A JP12537590 A JP 12537590A JP H0423017 A JPH0423017 A JP H0423017A
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- JP
- Japan
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- frictional force
- friction
- value
- estimated
- force
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- Pending
Links
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (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】
［産業上の利用分野］
本発明は、摩擦によって偏差が増大するサーボ系の制御
装置に関する。
装置に関する。
［従来の技術］
従来のサーボ制御装置は、第３図に示すように摩擦の影
響を打ち消すのに積分制御を行ない、その偏差の積分で
摩擦に打ち勝つ力を得ている。
響を打ち消すのに積分制御を行ない、その偏差の積分で
摩擦に打ち勝つ力を得ている。
即ち、第３図に示すように目標値θｒは、減算器１１及
び目標値フィードフォワード制御部１２に入力される。
び目標値フィードフォワード制御部１２に入力される。
そして、減算器１１に入力された目標値θｒより、被制
御機械１３の検出角度θが減算されて偏差信号が求めら
れ、その偏差信号に位置制御ゲインｃｐが乗算される。
御機械１３の検出角度θが減算されて偏差信号が求めら
れ、その偏差信号に位置制御ゲインｃｐが乗算される。
この乗算結果は、加減算器１４に入力され、フィードフ
ォワード制御部１２の微分出力θｒ と加算されると共
に、機械１３の角速度ωが減算されて速度偏差信号とな
り、ＰＩ制御部１５に入力される。このＰＩ制御部１５
の出力信号は、加算器１６に人力されてフィードフォワ
ード制御部１２からの慣性力ｊθｒ′と加算され、機械
１３のトルク指令Ｔが求められる。
ォワード制御部１２の微分出力θｒ と加算されると共
に、機械１３の角速度ωが減算されて速度偏差信号とな
り、ＰＩ制御部１５に入力される。このＰＩ制御部１５
の出力信号は、加算器１６に人力されてフィードフォワ
ード制御部１２からの慣性力ｊθｒ′と加算され、機械
１３のトルク指令Ｔが求められる。
［発明が解決しようとする課題］
上記のように従来のサーボ制御装置は、摩擦の影響を打
ち消すのに積分制御を行なっているが、偏差の積分には
一定の時間がかかる。このため摩擦による偏差を瞬時に
抑え込むことができず、偏差が大きくなる状態が存在す
るという問題があった。
ち消すのに積分制御を行なっているが、偏差の積分には
一定の時間がかかる。このため摩擦による偏差を瞬時に
抑え込むことができず、偏差が大きくなる状態が存在す
るという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、摩擦の影響
を速やかに除去し得るサーボ制御装置を提供することを
目的とする。
を速やかに除去し得るサーボ制御装置を提供することを
目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、制御対象に対する位置制御を行なうサーボ制
御装置において、上記制御対象への入力トルク及び制御
対象角速度に基づき摩擦力推定値を算出して最大値を保
持し、この最大摩擦力推定値及び目標角速度に基づき補
償トルクを算出し、この補償トルクを上記制御対象への
入力トルクに加えるようにしたものである。
御装置において、上記制御対象への入力トルク及び制御
対象角速度に基づき摩擦力推定値を算出して最大値を保
持し、この最大摩擦力推定値及び目標角速度に基づき補
償トルクを算出し、この補償トルクを上記制御対象への
入力トルクに加えるようにしたものである。
［作用］
上記のように制御対象の摩擦力を推定して最大値を保持
し、この最大摩擦力推定値及び目標角速度に基づいて補
償トルクを算出することにより、摩擦力推定値に遅れが
あっても、その影響を受けることなく補償トルクを算出
することができる。
し、この最大摩擦力推定値及び目標角速度に基づいて補
償トルクを算出することにより、摩擦力推定値に遅れが
あっても、その影響を受けることなく補償トルクを算出
することができる。
このため速度が急に立ち上がる場合でも、補償トルクを
瞬時に出力してフィードフォワード制御で打ち消すこと
ができ、摩擦の影響を確実に除去して高精度のサーボ制
御を行なうことができる。
瞬時に出力してフィードフォワード制御で打ち消すこと
ができ、摩擦の影響を確実に除去して高精度のサーボ制
御を行なうことができる。
［実施例コ
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第１図は本発明に係るサーボ制御装置の構成を示すブロ
ック図である。本発明は、第３図に示したサーボ制御装
置において、目標値フィードフォワード制御部１２の出
力側に摩擦カフィードフォワード制御部２１を設けると
共に、被制御機械１３のへのトルク指令Ｔ及び機械１３
の角速度ωから摩擦力を推定する摩擦力推定部２２を設
け、この摩擦力推定部２２により上記摩擦カフィードフ
ォワード制御部２１を制御するようにしたものである。
ック図である。本発明は、第３図に示したサーボ制御装
置において、目標値フィードフォワード制御部１２の出
力側に摩擦カフィードフォワード制御部２１を設けると
共に、被制御機械１３のへのトルク指令Ｔ及び機械１３
の角速度ωから摩擦力を推定する摩擦力推定部２２を設
け、この摩擦力推定部２２により上記摩擦カフィードフ
ォワード制御部２１を制御するようにしたものである。
目標値フィードフォワード制御部１２は、目標値θｒを
微分して速度信号θｒ′を求めると共に、指令値θｒを
２回微分して加速度を計算し、更にイナーシャＪを乗じ
て慣性力制ａＪｉｊθ「′を求める。上記速度信号θｒ
′は、加減算器１４の十端子に入力されると共に、摩擦
カフィードフォワード制御部２１に入力される。また、
この摩擦カフィードフォワード制御部２１には、摩擦力
推定部２２から摩擦力推定値ｄが与えられる。摩擦カフ
ィードフォワード制御部２１は、摩擦力推定部２２から
の摩擦力推定値ｄの最大値を保持し、クーロン摩擦モデ
ルのＮ標値にプリセットし、摩擦力を打ち消すだけのト
ルクを計算する。この場合、摩擦カフィードフォワード
制御部２１は、摩擦力推定部２２から送られてくる摩擦
力推定値ｄがメモリに保持している推定値ｄよりも、そ
の絶対値ｄ１が大きくなった時にメモリ内容を書換え、
常に摩擦力推定値の最大値を保持するようにしている。
微分して速度信号θｒ′を求めると共に、指令値θｒを
２回微分して加速度を計算し、更にイナーシャＪを乗じ
て慣性力制ａＪｉｊθ「′を求める。上記速度信号θｒ
′は、加減算器１４の十端子に入力されると共に、摩擦
カフィードフォワード制御部２１に入力される。また、
この摩擦カフィードフォワード制御部２１には、摩擦力
推定部２２から摩擦力推定値ｄが与えられる。摩擦カフ
ィードフォワード制御部２１は、摩擦力推定部２２から
の摩擦力推定値ｄの最大値を保持し、クーロン摩擦モデ
ルのＮ標値にプリセットし、摩擦力を打ち消すだけのト
ルクを計算する。この場合、摩擦カフィードフォワード
制御部２１は、摩擦力推定部２２から送られてくる摩擦
力推定値ｄがメモリに保持している推定値ｄよりも、そ
の絶対値ｄ１が大きくなった時にメモリ内容を書換え、
常に摩擦力推定値の最大値を保持するようにしている。
そして、上記側’ａＪＨ２１での：を算結果ＴｐＲ＋ｃ
は、加算器２３に入力されて目標値フィードフォワード
制御部１２からの慣性力制御量ｊθｒ′と加算される。
は、加算器２３に入力されて目標値フィードフォワード
制御部１２からの慣性力制御量ｊθｒ′と加算される。
この加算器２３で加算されたフィードフォワード力は、
加算器１６に入力されてＰＩ制御部１５の出力と加算さ
れ、トルク指令Ｔとして機械１３及び摩擦力推定部２２
に入力される。
加算器１６に入力されてＰＩ制御部１５の出力と加算さ
れ、トルク指令Ｔとして機械１３及び摩擦力推定部２２
に入力される。
摩擦力推定部２２は、第１演算部２４．第２演算部２５
及び減算器２６からなり、上記トルク指令Ｔが摩擦力推
定部２２に入力され、機械１３からの角速度ωが加算器
２３に入力される。そして、第１演算部２４の演算結果
が減算器２６の＋端子、第２演算部２５の演算結果が減
算器２６の一端子に入力され、この減算器２６の減算出
力が摩擦力推定値ｄとなって摩擦カフィードフォワード
制御部２１へ送られる。
及び減算器２６からなり、上記トルク指令Ｔが摩擦力推
定部２２に入力され、機械１３からの角速度ωが加算器
２３に入力される。そして、第１演算部２４の演算結果
が減算器２６の＋端子、第２演算部２５の演算結果が減
算器２６の一端子に入力され、この減算器２６の減算出
力が摩擦力推定値ｄとなって摩擦カフィードフォワード
制御部２１へ送られる。
その他は、第３図の回路と同様の構成であるので、第３
図と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
図と同一符号を付して詳細な説明は省略する。
次に上記実施例の動作を説明する。
機械１３より角度θ及び角速度ω（−〇′）が検出され
、角度θは減算器１１に入力され、角速度ωは加減算器
１４の一端子及び摩擦力推定部２２に入力される。上記
機械１３の運動方程式は、入力トルクをＴ、クーロン摩
擦力をｄ１粘性抵抗係数をＤ、慣性モーメントをＪ、角
度をθとすると、次に示す Ｊθ’ −Ｔ−Ｄθ’−ｄｓｉｇｎ（θ′） ・・・■
の式により求めることができる。
、角度θは減算器１１に入力され、角速度ωは加減算器
１４の一端子及び摩擦力推定部２２に入力される。上記
機械１３の運動方程式は、入力トルクをＴ、クーロン摩
擦力をｄ１粘性抵抗係数をＤ、慣性モーメントをＪ、角
度をθとすると、次に示す Ｊθ’ −Ｔ−Ｄθ’−ｄｓｉｇｎ（θ′） ・・・■
の式により求めることができる。
従って、クーロン摩擦力ｄは、
ｄ ｓｉｇｎ （θ’ ）−Ｔ−Ｄθ’−Ｊθ′・・・
■の式により求めることができるが、速度信号θ′から
加速度を求める必要があるため、θ′を返信微分して求
める。ラプラス変換してクーロン摩擦力ｄの推定値を求
めると、 但し、Ｓはラプラス演算子、ＴｏＢは１次遅れ時定数で
ある。
■の式により求めることができるが、速度信号θ′から
加速度を求める必要があるため、θ′を返信微分して求
める。ラプラス変換してクーロン摩擦力ｄの推定値を求
めると、 但し、Ｓはラプラス演算子、ＴｏＢは１次遅れ時定数で
ある。
上記０式の演算は、摩擦力推定部２２において行ない、
その演算結果である摩擦力推定値ｄを摩擦カフィードフ
ォワード制御部２１に出力する。
その演算結果である摩擦力推定値ｄを摩擦カフィードフ
ォワード制御部２１に出力する。
上記１次遅れ時定数ＴｏＢは、通常小さくなるほど微分
可能な周波数帯域を広くとることができるが、機械の振
動やガタ等がある場合、１次遅れ時定数Ｔ。Ｂの値を大
きなものにせざるを得ない。その結果、算出した推定値
ｄに遅れを生じ、瞬時に変化する摩擦に対応できないが
、その推定値ｄを摩擦カフィードフォワード制御部２１
においてメモリしておき、クーロン摩擦モデルの摩擦値
にプリセットして制御することにより、前述の遅れをな
くすことができる。
可能な周波数帯域を広くとることができるが、機械の振
動やガタ等がある場合、１次遅れ時定数Ｔ。Ｂの値を大
きなものにせざるを得ない。その結果、算出した推定値
ｄに遅れを生じ、瞬時に変化する摩擦に対応できないが
、その推定値ｄを摩擦カフィードフォワード制御部２１
においてメモリしておき、クーロン摩擦モデルの摩擦値
にプリセットして制御することにより、前述の遅れをな
くすことができる。
即ち、摩擦カフィードフォワード制御部２１においては
、 Ｔ ＰＲＩＣ−ｄ ｓｉｇｎ （θ’ｒ）
−・・■但し、Ｔ、Ｒ，ｃは、制御部２１の出
力、θ′ ｒは目標速度である。
、 Ｔ ＰＲＩＣ−ｄ ｓｉｇｎ （θ’ｒ）
−・・■但し、Ｔ、Ｒ，ｃは、制御部２１の出
力、θ′ ｒは目標速度である。
この場合、摩擦力推定部２２から送られてくる摩擦力推
定値ｄは、■式に常に代入されるものではなく、最も大
きな値となった時にホールドされる。このように過去の
最大値のみを上記制御部２１に保持することにより、摩
擦力推定値ｄに遅れがあっても、第２図の特性ａに示す
ように、その影響を受けることなくクーロン摩擦分のみ
を取り出すことができる。第２図は、指令値θｒと駆動
トルクとの関係を示すもので、符号ａは本発明における
特性、符号すは従来装置の特性である。
定値ｄは、■式に常に代入されるものではなく、最も大
きな値となった時にホールドされる。このように過去の
最大値のみを上記制御部２１に保持することにより、摩
擦力推定値ｄに遅れがあっても、第２図の特性ａに示す
ように、その影響を受けることなくクーロン摩擦分のみ
を取り出すことができる。第２図は、指令値θｒと駆動
トルクとの関係を示すもので、符号ａは本発明における
特性、符号すは従来装置の特性である。
従来では積分制御を行なっているので、摩擦に打ち勝つ
トルクが発生するまでに積分による無駄時間ｔｏが生じ
る。しかし、本発明では、摩擦推定力の最大値を保持し
て摩擦の補償トルクを得ているので、遅れを生じること
無く、クーロン摩擦の影響を除去することができる。
トルクが発生するまでに積分による無駄時間ｔｏが生じ
る。しかし、本発明では、摩擦推定力の最大値を保持し
て摩擦の補償トルクを得ているので、遅れを生じること
無く、クーロン摩擦の影響を除去することができる。
一方、目標値フィードフォワード制御部１２は、速度と
慣性力のフィードフォワード制御を行なうものである。
慣性力のフィードフォワード制御を行なうものである。
位置ループは比例制御、速度ループはＰＩ副制御ある。
なお、補償器は特に限定されず、摩擦力制御とは独立し
てＰＩＤや状態フィードバック等を利用することができ
る。
てＰＩＤや状態フィードバック等を利用することができ
る。
従って、上記の摩擦力制御を行なうことにより、速度の
符号が変化する一瞬（速度が０を通過するとき）、速や
かに摩擦に対向する力をフィードフォワードで発生でき
、遅れを生じることはない。
符号が変化する一瞬（速度が０を通過するとき）、速や
かに摩擦に対向する力をフィードフォワードで発生でき
、遅れを生じることはない。
［発明の効果］
以上詳記したように本発明によれば、摩擦力推定手段に
より機械の摩擦力推定値を得て、その最大値を常に摩擦
カフィードフォワード制御手段にプリセットしているの
で、速度が急に立ち上がる場合でもクーロン摩擦分を瞬
時に出力してフィードフォワード制御で打ち消すことが
でき、クーロン摩擦の影響を確実に除去して高精度のサ
ーボ制御を行なっことができる。
より機械の摩擦力推定値を得て、その最大値を常に摩擦
カフィードフォワード制御手段にプリセットしているの
で、速度が急に立ち上がる場合でもクーロン摩擦分を瞬
時に出力してフィードフォワード制御で打ち消すことが
でき、クーロン摩擦の影響を確実に除去して高精度のサ
ーボ制御を行なっことができる。
第１図は本発明の一実施例に係るサーボ制御装置の回路
構成を示すブロック図、第２図は本発明及び従来のサー
ボ制御装置の制御特性を示す図、第３図は従来のサーボ
制御装置の回路構成を示すブロック図である。 １１・・・減算器、］２・・・目標値フィードフォワー
ド制御部、１３・・・被制御機械、１５・・・ＰＩ制御
部、２１・・・摩擦カフィードフォワード制御部、２２
・・・摩擦力推定部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
構成を示すブロック図、第２図は本発明及び従来のサー
ボ制御装置の制御特性を示す図、第３図は従来のサーボ
制御装置の回路構成を示すブロック図である。 １１・・・減算器、］２・・・目標値フィードフォワー
ド制御部、１３・・・被制御機械、１５・・・ＰＩ制御
部、２１・・・摩擦カフィードフォワード制御部、２２
・・・摩擦力推定部。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (1)
- 制御対象に対する位置制御を行なうサーボ制御装置にお
いて、上記制御対象への入力トルク及び制御対象角速度
に基づき摩擦力推定値を算出する手段と、上記摩擦力推
定値の最大値を保持し、この最大摩擦力推定値及び目標
角速度に基づき補償トルクを算出する手段と、この手段
により算出された補償トルクを上記制御対象への入力ト
ルクに加える手段とを具備したことを特徴とするサーボ
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12537590A JPH0423017A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | サーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12537590A JPH0423017A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | サーボ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0423017A true JPH0423017A (ja) | 1992-01-27 |
Family
ID=14908578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12537590A Pending JPH0423017A (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | サーボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0423017A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09192980A (ja) * | 1995-11-23 | 1997-07-29 | Lg Ind Syst Co Ltd | 工作機械の位置制御装置 |
| JP2008310603A (ja) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Nakamura Sangyo Gakuen | モータ位置制御装置 |
| WO2015125909A1 (ja) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 三菱重工業株式会社 | 機械装置の制御装置及び摩擦補償用のゲイン決定方法 |
-
1990
- 1990-05-17 JP JP12537590A patent/JPH0423017A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09192980A (ja) * | 1995-11-23 | 1997-07-29 | Lg Ind Syst Co Ltd | 工作機械の位置制御装置 |
| JP2008310603A (ja) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Nakamura Sangyo Gakuen | モータ位置制御装置 |
| WO2015125909A1 (ja) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 三菱重工業株式会社 | 機械装置の制御装置及び摩擦補償用のゲイン決定方法 |
| JP2015156194A (ja) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 三菱重工業株式会社 | 機械装置の制御装置及び摩擦補償用のゲイン決定方法 |
| US10120396B2 (en) | 2014-02-21 | 2018-11-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Control device for machine apparatus and gain determination method for friction compensation |
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