JPH05268785A - サーボモータの制御装置 - Google Patents
サーボモータの制御装置Info
- Publication number
- 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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- JP
- Japan
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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
ブロック図
【図２】ファジィ変数の定義を示す模式図
【図３】ファジィ推論の定義を示す模式図
【図４】従来のサーボモータの制御装置のブロック図
【図５】速度フィードバックループのブロック図
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）
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）
Claims (1)
- 【請求項１】 位置フィードバックループと速度フィー
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061654A JPH05268785A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | サーボモータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4061654A JPH05268785A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | サーボモータの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05268785A true JPH05268785A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13177432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4061654A Pending JPH05268785A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | サーボモータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05268785A (ja) |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP4061654A patent/JPH05268785A/ja active Pending
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