JPH05268785A - Servo motor controller - Google Patents
Servo motor controllerInfo
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- JPH05268785A JPH05268785A JP4061654A JP6165492A JPH05268785A JP H05268785 A JPH05268785 A JP H05268785A JP 4061654 A JP4061654 A JP 4061654A JP 6165492 A JP6165492 A JP 6165492A JP H05268785 A JPH05268785 A JP H05268785A
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- feedback loop
- fuzzy
- servo motor
- speed
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種ゲインと時定数の調整をファジィ推論に
より自動的に調整するサーボモータの制御装置を提供す
る。
【構成】 位置指令が出てt秒後の偏差カウンタ22の
溜りパルス量ε1と、位置指令が完了したときの偏差カ
ウンタ22の溜りパルス量ε2と、電流指令(トルクモ
ニタ)の整定時間Tをファジィ推論器28の入力とし、
ファジィ推論により位置フィードバックループゲインK
P,速度フィードバックループゲインP,速度フィード
バックループ時定数Iを決定する。
(57) [Summary] [Objective] To provide a controller for a servo motor that automatically adjusts various gains and time constants by fuzzy reasoning. [Structure] The accumulated pulse amount ε1 of the deviation counter 22 t seconds after the position command is issued, the accumulated pulse amount ε2 of the deviation counter 22 when the position command is completed, and the settling time T of the current command (torque monitor). As an input to the fuzzy reasoner 28,
Position feedback loop gain K by fuzzy reasoning
P, velocity feedback loop gain P, and velocity feedback loop time constant I are determined.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は位置フィードバックゲイ
ンKP,速度フィードバックゲインP,速度フィードバ
ック時定数Iを自動的に決定するファジィ推論器を有す
るサーボモータの制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servomotor control device having a fuzzy reasoner for automatically determining a position feedback gain KP, a velocity feedback gain P, and a velocity feedback time constant I.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のサーボモータの制御装置を図4に
もとづき説明する。位置フィードバックループをもつサ
ーボモータの制御装置はモータ1の回転位置または機械
可動部の位置を制御するための位置フィードバックルー
プの他にモータ1の回転速度制御するための速度フィー
ドバックループと、モータ電流を制御するための電流フ
ィードバックループを有する。電流増幅器8は電流フィ
ードバックループ内で電流検出器9が検出したモータ電
流I1と比例積分制御器7からの電流指令値I0との偏差
が零になるように制御する。比例積分制御器7は速度フ
ィードバックループ内でエンコーダ等の速度検出器2が
検出したモータ回転数をF/V変換器10により電圧に
変換した値V1とD/A変換器6からの速度指令値V0と
の偏差が零になるように電流指令値I0を決定する。D
/A変換器6はレゾルバやエンコーダ等の位置検出器3
で検出されたモータ位置L1と指令パルス発生回路5か
ら与えられる位置指令値L0との差が零になるように速
度指令値V0を決定し、位置フィードバックループによ
りサーボモータ1の位置を制御する。なお、図中4a,
4b,4cは加算器である。2. Description of the Related Art A conventional servo motor controller will be described with reference to FIG. A servomotor control device having a position feedback loop provides a speed feedback loop for controlling the rotation speed of the motor 1 and a motor current in addition to a position feedback loop for controlling the rotation position of the motor 1 or the position of a mechanical moving part. It has a current feedback loop for controlling. The current amplifier 8 controls in the current feedback loop so that the deviation between the motor current I 1 detected by the current detector 9 and the current command value I 0 from the proportional-plus-integral controller 7 becomes zero. The proportional-plus-integral controller 7 converts the motor speed detected by the speed detector 2 such as an encoder into a voltage V 1 by the F / V converter 10 in the speed feedback loop and the speed command from the D / A converter 6. The current command value I 0 is determined so that the deviation from the value V 0 becomes zero. D
The / A converter 6 is a position detector 3 such as a resolver or encoder.
The speed command value V 0 is determined so that the difference between the motor position L 1 detected in step 1 and the position command value L 0 given from the command pulse generation circuit 5 becomes zero, and the position of the servo motor 1 is determined by the position feedback loop. Control. In the figure, 4a,
4b and 4c are adders.
【0003】図5は図4の速度フィードバックループの
構成を示すブロック図である。11は比例積分制御器と
サーボモータ、12は負荷、13は外乱トルクTL、1
4は速度指令信号V0、15はサーボモータの速度V1、
16は速度偏差εである。最初モータが停止、すなわち
V1=0とする。正の値の速度指令V0を与えると、V 0
とV1の差、すなわち、速度偏差εはある正の値をと
る。このため正の値のトルクが発生し、軸が加速され速
度が上がる。速度が上昇するにつれて偏差εが零に近づ
いてくる。このためトルクも減少して軸の加速が弱くな
る。モータの速度が指令速度に一致すると、トルクが零
となり加速しなくなる。外乱トルクTLがこのままであ
ればこの速度で回転を続けることになる。すなわち、モ
ータの速度が希望どおりの値に定速制御される。FIG. 5 shows the velocity feedback loop of FIG.
It is a block diagram which shows a structure. 11 is a proportional-integral controller
Servo motor, 12 is load, 13 is disturbance torque TL1
4 is the speed command signal V0, 15 is the speed V of the servo motor1,
16 is a speed deviation ε. First the motor is stopped, ie
V1= 0. Positive speed command V0Is given, V 0
And V1, The velocity deviation ε is a positive value
It This produces a positive torque value that accelerates the axis and
The degree goes up. The deviation ε approaches zero as the speed increases.
Come on. Therefore, the torque also decreases and the acceleration of the shaft does not become weak.
It When the motor speed matches the command speed, the torque becomes zero.
Will not accelerate. Disturbance torque TLIs as it is
Then it will continue to rotate at this speed. That is,
The speed of the motor is controlled at a constant speed to the desired value.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】位置フィードバックに
おける位置フィードバックゲインKP,速度フィードバ
ックループにおける速度フィードバックゲインPと速度
フィードバック時定数Iは、従来は調整者が波形を見て
音を聞きながら時間をかけて調整値を決定していた。し
たがって、従来の調整方法では、調整者の経験と勘によ
るため熟練度による調整値のばらつきがあった。また、
調整値が一定値であるので、負荷等の使用条件が変化し
た場合はその調整値が不適切になる場合もあった。Conventionally, the position feedback gain KP in the position feedback, the speed feedback gain P in the speed feedback loop and the speed feedback time constant I are conventionally taken by an adjuster while listening to the waveform and listening to the sound. The adjustment value was decided. Therefore, in the conventional adjustment method, the adjustment value varies depending on the skill level because of the experience and intuition of the adjuster. Also,
Since the adjustment value is a constant value, the adjustment value may be inappropriate when the usage conditions such as the load change.
【0005】本発明は上記KP,P,Iの調整値をファ
ジィ推論により自動的に決定し、調整値のばらつきがな
く使用条件の変化にも対応する機能を有するサーボモー
タの制御装置を提供することを目的とする。The present invention provides a controller for a servo motor, which has a function of automatically determining the adjustment values of KP, P, I by fuzzy reasoning and having a function of responding to changes in operating conditions without variations in the adjustment values. The purpose is to
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のサーボモータの制御装置は、ゲイン調整モー
ドでの動作パターンにおいて位置指令が出てt秒後のサ
ンプリング時間における偏差カウンタの溜りパルス量ε
1と、位置指令が完了したときの偏差カウンタの溜りパ
ルス量ε2と電流指令(トルクモニタ)の整定時間Tを
前件部の入力変数として、その推論結果により上記K
P,P,Iを自動的に決定するファジィ推論器を備えて
いる。In order to achieve the above object, the servo motor control apparatus according to the present invention accumulates the deviation counter in the sampling time t seconds after the position command is issued in the operation pattern in the gain adjustment mode. Pulse amount ε
1 and the amount of accumulated pulse ε2 of the deviation counter when the position command is completed and the settling time T of the current command (torque monitor) as the input variables of the antecedent part, and the above inference result shows that K
A fuzzy reasoner for automatically determining P, P and I is provided.
【0007】[0007]
【作用】上記の構成により、本発明のサーボモータの制
御装置の位置フィードバックゲインKP,速度フィード
バックゲインP,速度フィードバック時定数Iは自動的
に調整される。With the above structure, the position feedback gain KP, the speed feedback gain P, and the speed feedback time constant I of the servo motor control device of the present invention are automatically adjusted.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明のサーボモータの制御装置の一実施
例を示すブロック図である。17はサーボモータ、18
は速度検出器、19は位置検出器、20a,20b,2
0cは加算器、21は位置指令器、22は偏差カウン
タ、23はD/A変換器、24は比例積分制御器、25
は電流アンプ、26はF/V変換器、27は整定時間判
定器、28は本発明の骨子であるファジィ推論器であ
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a servo motor control device of the present invention. 17 is a servo motor, 18
Is a speed detector, 19 is a position detector, and 20a, 20b, 2
0c is an adder, 21 is a position commander, 22 is a deviation counter, 23 is a D / A converter, 24 is a proportional integral controller, 25
Is a current amplifier, 26 is an F / V converter, 27 is a settling time determiner, and 28 is a fuzzy reasoner which is the essence of the present invention.
【0009】まず、ファジィ推論の手段を説明する。周
知のようにファジィ推論とは、言語的に記述された制御
ルールに従って出力を決定する推論方法であり、人間の
経験や勘、熟練オペレータのノウハウにもとづく知識を
ルールに反映することによって、要求に見合った制御系
を設計することができる。ファジィ推論器28は位置指
令が出てからt秒後にサンプリング時間における偏差カ
ウンタの溜りパルス量をε1を前件部の第1の変数とす
る。同様に位置指令が完了したときの偏差カウンタの溜
りパルス量ε2を前件部の第2の変数とする。また、電
流指令(トルクモニタ)の整定時間Tを第3の変数とす
る。これら3つの変数を用いてファジィ演算することに
より、比例積分制御器の速度フィードバックゲインP,
速度フィードバック時定数I,位置フィードバックゲイ
ンKPを決定するが、ε1,ε2,T,KP,P,Iは
小さいとか非常に大きいなどのあいまいな表現であるフ
ァジィ変数で表され、それぞれのファジィ変数は図2に
示すようにメンバシップ関数で定義される。
溜りパ
ルス量ε1は図2aのように[−1〜1]の区間に正規
化され、NL(負に非常に大きい)からPL(正に非常
に大きい)までの7つのファジィ変数で定義される。同
様に溜りパルス量ε2は図2bのように、整定時間Tは
図2cのように、速度フィードバックゲインPは図2d
にように、速度フィードバック時定数Iは図2eのよう
に、位置フィードバックゲインKPは図2fのようにそ
れぞれの7つのファジィ変数で定義される。これらのフ
ァジィ変数を用いた制御ルールとしては、例えば次のよ
うなのが考えられる。First, the fuzzy inference means will be described. As is well known, fuzzy inference is an inference method that determines output according to linguistically described control rules, and by reflecting the knowledge based on human experience and intuition, and the know-how of skilled operators in rules, the requirements can be met. You can design a control system that suits you. The fuzzy inference unit 28 uses ε1 as the first variable of the antecedent portion for the accumulated pulse amount of the deviation counter at the sampling time t seconds after the position command is issued. Similarly, the accumulated pulse amount ε2 of the deviation counter when the position command is completed is used as the second variable of the antecedent part. The settling time T of the current command (torque monitor) is the third variable. By performing a fuzzy calculation using these three variables, the velocity feedback gain P of the proportional-plus-integral controller,
The velocity feedback time constant I and the position feedback gain KP are determined, and ε1, ε2, T, KP, P, I are represented by fuzzy variables that are vague expressions such as small or very large, and each fuzzy variable is It is defined by a membership function as shown in FIG.
The accumulated pulse amount ε1 is normalized to the interval of [−1 to 1] as shown in FIG. 2A and defined by seven fuzzy variables from NL (very large in negative) to PL (very large in positive). .. Similarly, the accumulated pulse amount ε2 is as shown in FIG. 2b, the settling time T is as shown in FIG. 2c, and the velocity feedback gain P is as shown in FIG. 2d.
Thus, the velocity feedback time constant I is defined by each of the seven fuzzy variables as shown in FIG. 2e, and the position feedback gain KP is defined by each of the seven fuzzy variables as shown in FIG. 2f. As the control rule using these fuzzy variables, for example, the following can be considered.
【0010】位置フィードバックループのゲインKPの
場合、(1)もし、偏差カウンタの溜りパルス量ε1が
正に非常に大きく(PL)、偏差カウンタの溜りパルス
量ε2が正に非常に大きく(PL)、整定時間Tが正に
非常に大きい(PL)ならば、位置フィードバックルー
プゲイン(KP)は非常に大きく(PL)しなさい。
(2)もし、ε1が正に非常に大きく(PL)、ε2が
正に非常に大きく(PL)、Tが正に中位大きい(P
M)ならば、KPは正に中位大きく(PM)しなさい。
(3)もし、ε1が正に非常に大きく(PL)、ε2が
正に中位大きく(PM)、Tが正に中位大きく(PM)
ならば、KPは正に中位大きく(PM)しなさい。
(4)もし、ε1が正に中位大きく(PM)、ε2が正
に中位大きく(PM)、Tが正に中位大きく(PM)な
らば、KPは正に中位大きく(PM)しなさい。(5)
もし、ε1が正に中位大きく(PM)、ε2が正に中位
大きく(PM)、Tが正に少し大きく(PS)ならば、
KPは正に少し大きく(PS)しなさい。(6)もし、
ε1が正に中位大きく(PM)、ε2が正に少し大きく
(PS)、Tが正に少し大きく(PS)ならば、KPは
正に少し大きく(PS)しなさい。(7)もし、ε1が
正に少し大きく(PS)、ε2が正に少し大きく(P
S)、Tが正に少し大きく(PS)ならば、KPは正に
少し大きく(PS)しなさい。(8)もし、ε1が正に
少し大きく(PS)、ε2が正に少し大きく(PS)、
Tが適正(ZR)ならば、KPは適正(ZR)にしなさ
い。(9)もし、ε1が正に少し大きく(PS)、ε2
が適正(ZR)、Tが適正(ZR)ならば、KPは適正
(ZR)にしなさい。(10)もし、ε1が適正(Z
R)、ε2適正(ZR)、Tが適正(ZR)ならば、K
Pは適正(ZR)にしなさい。In the case of the gain KP of the position feedback loop, (1) if the deviation counter droop pulse amount ε1 is very large (PL) and the deviation counter droop pulse amount ε2 is very large (PL). If the settling time T is just very large (PL), then the position feedback loop gain (KP) should be very large (PL).
(2) If ε1 is very large (PL), ε2 is very large (PL), and T is mediumly large (P).
If M), then KP should be just moderately large (PM).
(3) If ε1 is positively very large (PL), ε2 is positively medium large (PM), and T is positively medium large (PM).
If so, make KP just moderately large (PM).
(4) If ε1 is positively large (PM), ε2 is positively large (PM), and T is positively large (PM), KP is positively large (PM). do it. (5)
If ε1 is positively large (PM), ε2 is positively large (PM), and T is slightly large (PS),
Make KP just a little bigger (PS). (6) If
If ε1 is positively moderately large (PM), ε2 is positively slightly large (PS), and T is positively slightly large (PS), then KP should be positively slightly large (PS). (7) If ε1 is slightly larger (PS), ε2 is slightly larger (P)
If S) and T are just slightly larger (PS), then KP should be just slightly larger (PS). (8) If ε1 is slightly larger (PS), ε2 is slightly larger (PS),
If T is proper (ZR), make KP proper (ZR). (9) If ε1 is just slightly larger (PS), ε2
If is appropriate (ZR) and T is appropriate (ZR), make KP appropriate (ZR). (10) If ε1 is appropriate (Z
R), ε2 appropriate (ZR), and if T is appropriate (ZR), K
Make P appropriate (ZR).
【0011】速度フィードバックゲインP,速度フィー
ドバック時定数Iの制御ルールの場合も同様に考えられ
る。次に、ファジィ推論の過程を図3を用いて説明す
る。本実施例でのファジィ推論MIN−MAX−重心法
(頭切り法とも呼ばれる)を用いるが、他に面積法,高
さ法等を用いる場合もある。まず、それぞれのルールご
との結論を求める。例えばルール1(if ε1=PL
andε2=PLandT=PM,thenKP=P
M)に対しては、図3○1に示すように前件部の最小
(MIN)をとることにより前件部の適合度を求め、図
3○2に示すように後件部変数の頭を前件部の適合度で
カット(斜線部分)したものをこのルールの結論とす
る。同じステップを各ルールに適用し、各ルールごとの
結論を求めた後に図3○3に示すように前結論の最大
(MAX)をとって図3○4に示すように斜線面積の重
心に対応する値を推論結果として決定する。The control rule of the speed feedback gain P and the speed feedback time constant I can be similarly considered. Next, the process of fuzzy inference will be described with reference to FIG. Although the fuzzy inference MIN-MAX-centroid method (also called the head-cutting method) in this embodiment is used, the area method, the height method, etc. may be used in some cases. First, find the conclusion for each rule. For example, rule 1 (if ε1 = PL
and ε2 = PLandT = PM, thenKP = P
For M), the suitability of the antecedent part is obtained by taking the minimum (MIN) of the antecedent part as shown in Fig. 3 ○ 1, and the head of the consequent part variable is shown as shown in Fig. 3 ○ 2. The conclusion of this rule is to cut (at the shaded part) the conformance of the antecedent part. After applying the same steps to each rule and obtaining the conclusion for each rule, take the maximum (MAX) of the previous conclusions as shown in Fig. 3 ○ 3 and correspond to the center of gravity of the shaded area as shown in Fig. 3 ○ 4. The value to be determined is determined as the inference result.
【0012】これらの推論により決定されたKP,P,
Iが適正であると判断する基準として、ε2とTがあら
かじめ設定した規定内に調整されたとき、KP,P,I
が適正であると判断し調整を終了する。このような推論
の実行は汎用のマイクロコンピュータやディジタル・シ
グナル・プロセッサ等を用いることによって、また、専
用のファジィ演算チップを用いても可能である。KP, P, determined by these inferences
As a criterion for judging that I is appropriate, when ε2 and T are adjusted within a preset rule, KP, P, I
Is judged to be appropriate and the adjustment is completed. Such inference can be performed by using a general-purpose microcomputer or digital signal processor, or by using a dedicated fuzzy arithmetic chip.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
サーボモータの制御装置は、ファジィ制御を用いること
により、人間の経験と勘で行っていた調整工程を自動的
に調整することが可能となり、その実用効果は大きい。As is apparent from the above description, the servo motor control device of the present invention can automatically adjust the adjustment process performed by human experience and intuition by using fuzzy control. It is possible and its practical effect is great.
【図1】本発明の一実施例のサーボモータの制御装置の
ブロック図FIG. 1 is a block diagram of a servo motor control device according to an embodiment of the present invention.
【図2】ファジィ変数の定義を示す模式図FIG. 2 is a schematic diagram showing the definition of fuzzy variables.
【図3】ファジィ推論の定義を示す模式図FIG. 3 is a schematic diagram showing the definition of fuzzy inference.
【図4】従来のサーボモータの制御装置のブロック図FIG. 4 is a block diagram of a conventional servo motor control device.
【図5】速度フィードバックループのブロック図FIG. 5 is a block diagram of a velocity feedback loop.
17 サーボモータ 22 偏差カウンタ 26 F/A変換器 28 ファジィ推論器 T 電流指令(トルクモニタ)の整定時間 ε1 位置指令が出てt秒後に偏差カウンタの溜りパ
ルス量(位置偏差) ε2 位置指令が完了した時の偏差カウンタの溜りパ
ルス量(位置偏差)17 Servo Motor 22 Deviation Counter 26 F / A Converter 28 Fuzzy Reasoning Device T Current Command (Torque Monitor) Settling Time ε1 Deviation Counter Drooping Pulse Amount (Position Deviation) ε2 Position Command Completes t seconds after a position command is issued Droop pulse amount of the deviation counter (position deviation)
Claims (1)
ドバックループとファジィ推論器とを備え、ファジィ推
論器は位置偏差と電流指令(トルクモニタ)の整定時間
を前件部の入力変数とし、ファジィ推論により位置フィ
ードバックゲインKP,速度フィードバックゲインP,
速度フィードバック時定数Iを自動的に調整することを
特徴とするサーボモータの制御装置。1. A position feedback loop, a velocity feedback loop, and a fuzzy inference device are provided, and the fuzzy inference device uses position deviation and settling time of a current command (torque monitor) as input variables of the antecedent part, and position feedback is performed by fuzzy inference. Gain KP, velocity feedback gain P,
A servomotor control device characterized by automatically adjusting a speed feedback time constant I.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061654A JPH05268785A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Servo motor controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061654A JPH05268785A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Servo motor controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05268785A true JPH05268785A (en) | 1993-10-15 |
Family
ID=13177432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4061654A Pending JPH05268785A (en) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | Servo motor controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05268785A (en) |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP4061654A patent/JPH05268785A/en active Pending
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