JPH05181536A - サーボモータ位置制御装置 - Google Patents
サーボモータ位置制御装置Info
- Publication number
- JPH05181536A JPH05181536A JP34708191A JP34708191A JPH05181536A JP H05181536 A JPH05181536 A JP H05181536A JP 34708191 A JP34708191 A JP 34708191A JP 34708191 A JP34708191 A JP 34708191A JP H05181536 A JPH05181536 A JP H05181536A
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- Japan
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- servo motor
- deviation
- position control
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- integral
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 不感帯を小さくすることにより精度の高い位
置制御が行えるサーボモータ位置制御装置を実現するこ
とにある。 【構成】 目標入力と位置センサの出力信号の偏差が零
になるように位置制御を行うサーボ系が形成されたサー
ボモータ位置制御装置において、サーボ系の一部に偏差
出力が不感帯の幅程度になったときに積分補償を行う積
分補償部を設けた。
置制御が行えるサーボモータ位置制御装置を実現するこ
とにある。 【構成】 目標入力と位置センサの出力信号の偏差が零
になるように位置制御を行うサーボ系が形成されたサー
ボモータ位置制御装置において、サーボ系の一部に偏差
出力が不感帯の幅程度になったときに積分補償を行う積
分補償部を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサーボモータ位置制御装
置に関し、詳しくは、不感帯の減少に関するものであ
る。
置に関し、詳しくは、不感帯の減少に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のサーボモータの位置制御装
置の一例を示す原理ブロック図、図５は図４の具体例を
示す回路図である。図において、１はペン２を移動させ
るサーボモータ、３はペン２の位置信号Ｖpotを出力す
るゲインＧPOTを有するポテンショメータ、４はペン２
の位置信号Ｖpotを微分して速度信号を演算する微分回
路である。５は偏差演算部であり、入力電圧Ｖinとポテ
ンショメータ３の位置信号Ｖpotと微分回路４から出力
される速度信号との偏差を求める。６はゲインＧAMPを
有するアンプであり、偏差演算部５の出力信号を増幅し
てドライバ７に出力する。ドライバ７はサーボモータ１
を駆動する。
置の一例を示す原理ブロック図、図５は図４の具体例を
示す回路図である。図において、１はペン２を移動させ
るサーボモータ、３はペン２の位置信号Ｖpotを出力す
るゲインＧPOTを有するポテンショメータ、４はペン２
の位置信号Ｖpotを微分して速度信号を演算する微分回
路である。５は偏差演算部であり、入力電圧Ｖinとポテ
ンショメータ３の位置信号Ｖpotと微分回路４から出力
される速度信号との偏差を求める。６はゲインＧAMPを
有するアンプであり、偏差演算部５の出力信号を増幅し
てドライバ７に出力する。ドライバ７はサーボモータ１
を駆動する。
【０００３】このような構成において、回路は入力電圧
Ｖinとポテンショメータ３の位置信号Ｖpotと微分回路
４から出力される速度信号との偏差が０になるように、
図５の場合には、 Ｖin／Ｒin＝Ｖpot／Ｒf になるように帰還制御を行う。これにより、ペン２の位
置は入力電圧Ｖinに対応することになる。微分回路４は
ペン２のオーバーシュートを軽減して補償するように機
能する。
Ｖinとポテンショメータ３の位置信号Ｖpotと微分回路
４から出力される速度信号との偏差が０になるように、
図５の場合には、 Ｖin／Ｒin＝Ｖpot／Ｒf になるように帰還制御を行う。これにより、ペン２の位
置は入力電圧Ｖinに対応することになる。微分回路４は
ペン２のオーバーシュートを軽減して補償するように機
能する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ペン２のあ
る変位Δｘに対する出力電圧Ｖoutは、 Ｖout＝Δｘ・ＧPOT・ＧAMP になるが、サーボモータ１に負荷がついた時の起動電圧
をΔＶMとすると、 ΔＶM＞Ｖout（＝Δｘ・ＧPOT・ＧAMP） の状態ではサーボモータ１は回転できない。この関係か
ら、 Δｘ＜｛ΔＶM／（ＧPOT・ＧAMP）｝ の関係を満たすΔｘが定常偏差となり、不感帯として現
れる。
る変位Δｘに対する出力電圧Ｖoutは、 Ｖout＝Δｘ・ＧPOT・ＧAMP になるが、サーボモータ１に負荷がついた時の起動電圧
をΔＶMとすると、 ΔＶM＞Ｖout（＝Δｘ・ＧPOT・ＧAMP） の状態ではサーボモータ１は回転できない。この関係か
ら、 Δｘ＜｛ΔＶM／（ＧPOT・ＧAMP）｝ の関係を満たすΔｘが定常偏差となり、不感帯として現
れる。
【０００５】ここで、サーボモータ１の起動電圧ΔＶM
は、ベルトやポテンショメータ３、ペン２の摩擦、モー
タ自身の摩擦などによる負荷によって大きくなってしま
う。対策として、ループゲイン（ＧPOT・ＧAMP）を大き
くすることにより不感帯を小さくできるが、ループゲイ
ンを大きくするとループ発振が起きてしまうという問題
が出てくる。
は、ベルトやポテンショメータ３、ペン２の摩擦、モー
タ自身の摩擦などによる負荷によって大きくなってしま
う。対策として、ループゲイン（ＧPOT・ＧAMP）を大き
くすることにより不感帯を小さくできるが、ループゲイ
ンを大きくするとループ発振が起きてしまうという問題
が出てくる。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決するもの
であり、その目的は、不感帯を小さくすることにより精
度の高い位置制御が行えるサーボモータ位置制御装置を
実現することにある。
であり、その目的は、不感帯を小さくすることにより精
度の高い位置制御が行えるサーボモータ位置制御装置を
実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
する本発明は、目標入力と位置センサの出力信号の偏差
が零になるように位置制御を行うサーボ系が形成された
サーボモータ位置制御装置において、サーボ系の一部に
偏差出力が不感帯の幅程度になったときに積分補償を行
う積分補償部を設けたことを特徴とする。
する本発明は、目標入力と位置センサの出力信号の偏差
が零になるように位置制御を行うサーボ系が形成された
サーボモータ位置制御装置において、サーボ系の一部に
偏差出力が不感帯の幅程度になったときに積分補償を行
う積分補償部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】積分補償部は、偏差出力が不感帯の幅よりも大
きい場合には積分補償を行わないのでサーボ系は比例お
よび微分帰還により動作し、偏差出力が不感帯程度にな
ると積分補償を行って静的な不感帯を小さくする。
きい場合には積分補償を行わないのでサーボ系は比例お
よび微分帰還により動作し、偏差出力が不感帯程度にな
ると積分補償を行って静的な不感帯を小さくする。
【０００９】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
図４，図５と同一部分には同一符号を付けている。図に
おいて、８は積分補償部であり、サーボ系を形成してい
るアンプ６とドライバ７の間に接続されている。なお、
ＧIは積分ゲインを表し、ＧDは微分ゲインを表し、
ＧP1，ＧP2，ＧH，ＧPOTは比例ゲインを表し、Ｍ（ｓ）
はモータ伝達関数を表している。
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
図４，図５と同一部分には同一符号を付けている。図に
おいて、８は積分補償部であり、サーボ系を形成してい
るアンプ６とドライバ７の間に接続されている。なお、
ＧIは積分ゲインを表し、ＧDは微分ゲインを表し、
ＧP1，ＧP2，ＧH，ＧPOTは比例ゲインを表し、Ｍ（ｓ）
はモータ伝達関数を表している。
【００１０】図２は積分補償部８の具体例を示す回路図
である。演算増幅器Ａ1の反転入力端子には抵抗ＲIを介
して電圧Ｖが入力される入力端子Ｔ1が接続され、反転
入力端子と出力端子の間にはコンデンサＣIが接続さ
れ、非反転入力端子は共通電位点に接続され、出力端子
は抵抗Ｒ３とＲ４の直列回路を介して共通電位点に接続
されている。演算増幅器Ａ2の非反転入力端子は抵抗Ｒ
３とＲ４の直列回路の接続点に接続され、反転入力端子
は抵抗Ｒ１を介して入力端子Ｔ1に接続され、反転入力
端子と出力端子の間には抵抗Ｒ２が接続され、出力端子
はΔＶ’が出力される出力端子Ｔ1’に接続されてい
る。
である。演算増幅器Ａ1の反転入力端子には抵抗ＲIを介
して電圧Ｖが入力される入力端子Ｔ1が接続され、反転
入力端子と出力端子の間にはコンデンサＣIが接続さ
れ、非反転入力端子は共通電位点に接続され、出力端子
は抵抗Ｒ３とＲ４の直列回路を介して共通電位点に接続
されている。演算増幅器Ａ2の非反転入力端子は抵抗Ｒ
３とＲ４の直列回路の接続点に接続され、反転入力端子
は抵抗Ｒ１を介して入力端子Ｔ1に接続され、反転入力
端子と出力端子の間には抵抗Ｒ２が接続され、出力端子
はΔＶ’が出力される出力端子Ｔ1’に接続されてい
る。
【００１１】図２の入出力間の伝達関数Ｈ（ｓ）は、 Ｈ（ｓ）＝ΔＶ’／Ｖ ＝−Ｒ２／Ｒ１−｛Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）｝・｛１＋
（Ｒ２／Ｒ１）｝・（１／ＳＣIＲI） になり、第２項が積分補償の項になる。そして、この回
路の積分器の出力ＶIの最大値は演算増幅器Ａ1の飽和電
圧で制限され、さらに直列接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４で
分圧される。
（Ｒ２／Ｒ１）｝・（１／ＳＣIＲI） になり、第２項が積分補償の項になる。そして、この回
路の積分器の出力ＶIの最大値は演算増幅器Ａ1の飽和電
圧で制限され、さらに直列接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４で
分圧される。
【００１２】なお、積分器の出力ＶIは、 ＶI＝−（１／ＳＣIＲI）・｛Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）｝
Ｖ になり、出力端子Ｔ1’の出力電圧ΔＶ’は、 ΔＶ’＝−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖ＋｛１＋（Ｒ２／Ｒ１）｝
ＶI ＝−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖ−｛Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）｝・
｛１＋（Ｒ２／Ｒ１）｝・（１／ＳＣIＲI）ＶI になる。
Ｖ になり、出力端子Ｔ1’の出力電圧ΔＶ’は、 ΔＶ’＝−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖ＋｛１＋（Ｒ２／Ｒ１）｝
ＶI ＝−（Ｒ２／Ｒ１）Ｖ−｛Ｒ４／（Ｒ３＋Ｒ４）｝・
｛１＋（Ｒ２／Ｒ１）｝・（１／ＳＣIＲI）ＶI になる。
【００１３】図３は図１の回路の動作を説明する各部の
波形図であり、ステップ入力波形の例を示している。
（ａ）は目標入力Ｖinを示し、（ｂ）はサーボモータ１
による移動位置θ（ｔ）を示し、（ｃ）は微分回路４の
速度出力を示し、（ｄ）は積分補償部８の積分出力を示
している。積分補償部８の演算増幅器Ａ1で構成される
積分器の出力は限定されているので、目標入力Ｖinと移
動位置θ（ｔ）が不感帯の幅以上にずれている通常の動
作状態では積分動作は作用せず、比例動作および微分帰
還動作だけになる。
波形図であり、ステップ入力波形の例を示している。
（ａ）は目標入力Ｖinを示し、（ｂ）はサーボモータ１
による移動位置θ（ｔ）を示し、（ｃ）は微分回路４の
速度出力を示し、（ｄ）は積分補償部８の積分出力を示
している。積分補償部８の演算増幅器Ａ1で構成される
積分器の出力は限定されているので、目標入力Ｖinと移
動位置θ（ｔ）が不感帯の幅以上にずれている通常の動
作状態では積分動作は作用せず、比例動作および微分帰
還動作だけになる。
【００１４】これらサーボ系の比例動作および微分帰還
動作による位置制御の結果、移動位置θ（ｔ）が目標入
力Ｖinに対して不感帯の幅程度までの差の範囲に近づく
と積分器も直線領域に入り、ΔＶで極性を反転させなが
ら積分動作を行う。このΔＶをサーボモータ１が動きだ
す程度に大きく設定することにより、不感帯を小さくで
きる。
動作による位置制御の結果、移動位置θ（ｔ）が目標入
力Ｖinに対して不感帯の幅程度までの差の範囲に近づく
と積分器も直線領域に入り、ΔＶで極性を反転させなが
ら積分動作を行う。このΔＶをサーボモータ１が動きだ
す程度に大きく設定することにより、不感帯を小さくで
きる。
【００１５】なお、上記実施例のサーボ系では微分回路
４から出力される速度信号を位置帰還信号と同じ偏差演
算部に帰還しているが、目標入力と位置帰還信号との偏
差演算を行う第１の偏差演算部とこの第１の偏差演算部
の出力信号にリミツトをかけるリミッタとリミッタの出
力信号と速度信号との偏差演算を行う第２の偏差演算部
とでサーボ系を構成し、リミッタと第２の偏差演算部と
の間に積分補償部を設けるようにしてもよい。このよう
に構成することにより、偏差が大きい時にはリミッタに
よるリミットがかかるので速度帰還のみの動作モードに
なり、サーボモータの速度制御が可能になる。
４から出力される速度信号を位置帰還信号と同じ偏差演
算部に帰還しているが、目標入力と位置帰還信号との偏
差演算を行う第１の偏差演算部とこの第１の偏差演算部
の出力信号にリミツトをかけるリミッタとリミッタの出
力信号と速度信号との偏差演算を行う第２の偏差演算部
とでサーボ系を構成し、リミッタと第２の偏差演算部と
の間に積分補償部を設けるようにしてもよい。このよう
に構成することにより、偏差が大きい時にはリミッタに
よるリミットがかかるので速度帰還のみの動作モードに
なり、サーボモータの速度制御が可能になる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような効果が得られる。 積分補償部の積分動作の幅を限定しているので、ステ
ップ応答などのダイナミックな特性を考えるときには積
分器を無視することができてサーボ系の設計が容易にな
り、最適応答の実現が容易になる。
以下のような効果が得られる。 積分補償部の積分動作の幅を限定しているので、ステ
ップ応答などのダイナミックな特性を考えるときには積
分器を無視することができてサーボ系の設計が容易にな
り、最適応答の実現が容易になる。
【００１７】サーボ系の一部に積分補償部を設けてい
るので静的な不感帯を小さくでき、結果として精度の高
いサーボ系が実現できる。 積分補償部の積分器のリミットサイクル発振は不感帯
の幅に限られるのでその影響が出力に現れることはな
く、現れたとしても極めて小さくなる。 サーボモータのゲインはばらつきやすいが、このよう
なサーボ系にすることにより、外部調整は不要になる。
るので静的な不感帯を小さくでき、結果として精度の高
いサーボ系が実現できる。 積分補償部の積分器のリミットサイクル発振は不感帯
の幅に限られるのでその影響が出力に現れることはな
く、現れたとしても極めて小さくなる。 サーボモータのゲインはばらつきやすいが、このよう
なサーボ系にすることにより、外部調整は不要になる。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１の積分補償部の具体例を示す回路図であ
る。
る。
【図３】図１の回路の動作を説明する各部の波形図であ
る。
る。
【図４】従来のサーボモータの位置制御装置の一例を示
す原理ブロック図である。
す原理ブロック図である。
【図５】図４の具体例を示す回路図である。
１ サーボモータ ２ ペン ３ 位置センサ ４ 微分回路 ５ 偏差演算部 ６ アンプ ７ ドライバ ８ 積分補償部
Claims (1)
- 【請求項１】目標入力と位置センサの出力信号の偏差が
零になるように位置制御を行うサーボ系が形成されたサ
ーボモータ位置制御装置において、 サーボ系の一部に偏差出力が不感帯の幅程度になったと
きに積分補償を行う積分補償部を設けたことを特徴とす
るサーボモータ位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03347081A JP3124602B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | サーボモータ位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03347081A JP3124602B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | サーボモータ位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05181536A true JPH05181536A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3124602B2 JP3124602B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=18387792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03347081A Expired - Fee Related JP3124602B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | サーボモータ位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3124602B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11175163A (ja) * | 1997-12-12 | 1999-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
| EP0875811A3 (en) * | 1997-05-01 | 2000-10-04 | Smc Kabushiki Kaisha | Automatic pneumatic pressure control apparatus and method of controlling same |
| GB2477413A (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-03 | Makita Corp | Motor control device for electric power tool |
| CN106527266A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-03-22 | 河钢股份有限公司承德分公司 | 一种伺服放大器控制系统及控制方法 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP03347081A patent/JP3124602B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0875811A3 (en) * | 1997-05-01 | 2000-10-04 | Smc Kabushiki Kaisha | Automatic pneumatic pressure control apparatus and method of controlling same |
| JPH11175163A (ja) * | 1997-12-12 | 1999-07-02 | Mitsubishi Electric Corp | 位置制御装置 |
| GB2477413A (en) * | 2010-02-02 | 2011-08-03 | Makita Corp | Motor control device for electric power tool |
| JP2011156629A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Makita Corp | モータ制御装置、電動工具、及びプログラム |
| US8616299B2 (en) | 2010-02-02 | 2013-12-31 | Makita Corporation | Motor control device, electric power tool, and recording medium |
| GB2477413B (en) * | 2010-02-02 | 2014-01-01 | Makita Corp | Motor Control Device, Electric Power Tool, And Program |
| CN106527266A (zh) * | 2016-11-24 | 2017-03-22 | 河钢股份有限公司承德分公司 | 一种伺服放大器控制系统及控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3124602B2 (ja) | 2001-01-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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