JPH0566842A - 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
- JPH0566842A JPH0566842A JP3227763A JP22776391A JPH0566842A JP H0566842 A JPH0566842 A JP H0566842A JP 3227763 A JP3227763 A JP 3227763A JP 22776391 A JP22776391 A JP 22776391A JP H0566842 A JPH0566842 A JP H0566842A
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- gain
- proportional
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 サーボモータの制御において、ファジィ推論
により動作条件において比例制御器、積分制御器のゲイ
ンを可変し、位置決め時間と指令に対する追従性を高速
にすることを目的とする。 【構成】 位置偏差ε1と速度偏差ε2をファジィ推論器
２８の入力とし、ファジィ推論により比例ゲイン，積分
ゲインを決定し、動作条件に応じてゲインを設定するこ
とにより高速位置決め，高速追従性が実現できる。
により動作条件において比例制御器、積分制御器のゲイ
ンを可変し、位置決め時間と指令に対する追従性を高速
にすることを目的とする。 【構成】 位置偏差ε1と速度偏差ε2をファジィ推論器
２８の入力とし、ファジィ推論により比例ゲイン，積分
ゲインを決定し、動作条件に応じてゲインを設定するこ
とにより高速位置決め，高速追従性が実現できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、比例制御器と積分制御
器のゲインを動作条件に応じて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。
器のゲインを動作条件に応じて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について
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の回転速度を制御するための速
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は変換器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。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線図であ
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、１４は速度指令信号Ｖ0、１
５はサーボモータの速度Ｖ1、１６は速度偏差εであ
る。最初モータは停止すなわちＶ1＝０とする。正の値
の速度指令Ｖ0を与えると、Ｖ0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
低速制御される。
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の回転速度を制御するための速
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は変換器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。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線図であ
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、１４は速度指令信号Ｖ0、１
５はサーボモータの速度Ｖ1、１６は速度偏差εであ
る。最初モータは停止すなわちＶ1＝０とする。正の値
の速度指令Ｖ0を与えると、Ｖ0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
低速制御される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】比例積分制御における
比例ゲイン，積分ゲインは実機の動作条件に応じて調整
され固定される。しかし入力信号の急変に速応する。す
なわち、モータの起動，停止時においては速応性をよく
するために比例ゲインが大きく、積分ゲインが小さいほ
うがよく、外乱トルクによる定常偏差が大きいときは積
分ゲインが大きい方がよい。したがって、従来の方法で
比例ゲイン，積分ゲインを固定する方法は最適であると
はいえない。
比例ゲイン，積分ゲインは実機の動作条件に応じて調整
され固定される。しかし入力信号の急変に速応する。す
なわち、モータの起動，停止時においては速応性をよく
するために比例ゲインが大きく、積分ゲインが小さいほ
うがよく、外乱トルクによる定常偏差が大きいときは積
分ゲインが大きい方がよい。したがって、従来の方法で
比例ゲイン，積分ゲインを固定する方法は最適であると
はいえない。
【０００４】本発明はモータの起動，停止時，あるいは
外乱の大小により、比例ゲイン，積分ゲインを適切な値
に設定するためにファジィ推論により、比例制御および
積分制御のゲインを制御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。
外乱の大小により、比例ゲイン，積分ゲインを適切な値
に設定するためにファジィ推論により、比例制御および
積分制御のゲインを制御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。
【０００５】
【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、適切なサーボ動
作を行うために、位置偏差ε1と速度偏差ε2を前件部の
入力変数として、その推論結果により比例制御器と積分
制御器のゲインを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、適切なサーボ動
作を行うために、位置偏差ε1と速度偏差ε2を前件部の
入力変数として、その推論結果により比例制御器と積分
制御器のゲインを決定するファジィ推論器を備えてい
る。
【０００６】
【作用】上記の構成により、位置指令入力，速度指令入
力，負荷トルクが変化したときの位置決め時間，追従性
が向上する。
力，負荷トルクが変化したときの位置決め時間，追従性
が向上する。
【０００７】
【実施例】以下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，２０ｃは加
算器、２１は位置指令器、２２はＤ／Ａ変換器、２３は
Ｆ／Ｖ変換器、２４は比例制御器、２５は積分制御器、
２６は電流アンプ、２７は電流検出器、２８は本発明の
骨子であるファジィ推論器である。なおε1は位置偏
差、ε2は速度偏差、ε3は電流偏差である。
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，２０ｃは加
算器、２１は位置指令器、２２はＤ／Ａ変換器、２３は
Ｆ／Ｖ変換器、２４は比例制御器、２５は積分制御器、
２６は電流アンプ、２７は電流検出器、２８は本発明の
骨子であるファジィ推論器である。なおε1は位置偏
差、ε2は速度偏差、ε3は電流偏差である。
【０００８】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基づく知識をル
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。ファジイ推論器２８は位置検出
器１９の出力である位置情報Ｌ1と位置指令Ｌ0との位置
偏差ε1（ε1＝Ｌ0−Ｌ1）を前件部の第１の変数とす
る。同様にＦ／Ｖ変換器２３の出力であるＶ1とＤ／Ａ
変換器２２の出力Ｖ0との速度偏差ε2（ε2＝Ｖ0−
Ｖ1）を前件部の第２の変数とする。これら２つの変数
を用いてファジィ演算して得られる出力結果Ｇｐ，Ｇｉ
を比例制御器２４と積分制御器２５の比例ゲイン，積分
ゲインとしてＰＩ制御を行うが、位置偏差ε1，速度偏
差ε2，出力結果Ｇｐ，Ｇｉ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。位置偏差情報ε 1は図２（ａ）のよ
うに［−１〜１］の区間に正規化され、ＮＬ（負に非常
に大きい。すなわち目的の位置より負の方向に非常に離
れていることを表す）からＰＬ（正に非常に大きい。す
なわち目的の位置より正の方向に非常に離れていること
を表す）までの７つのファジィ変数で定義される。同様
に速度偏差情報ε2は図２（ｂ）のように比例制御器の
ゲインＧｐは図２（ｃ）のように、積分制御器２５のゲ
インＧｉは図２（ｄ）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、例えば次のようなものが考えられ
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基づく知識をル
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。ファジイ推論器２８は位置検出
器１９の出力である位置情報Ｌ1と位置指令Ｌ0との位置
偏差ε1（ε1＝Ｌ0−Ｌ1）を前件部の第１の変数とす
る。同様にＦ／Ｖ変換器２３の出力であるＶ1とＤ／Ａ
変換器２２の出力Ｖ0との速度偏差ε2（ε2＝Ｖ0−
Ｖ1）を前件部の第２の変数とする。これら２つの変数
を用いてファジィ演算して得られる出力結果Ｇｐ，Ｇｉ
を比例制御器２４と積分制御器２５の比例ゲイン，積分
ゲインとしてＰＩ制御を行うが、位置偏差ε1，速度偏
差ε2，出力結果Ｇｐ，Ｇｉ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。位置偏差情報ε 1は図２（ａ）のよ
うに［−１〜１］の区間に正規化され、ＮＬ（負に非常
に大きい。すなわち目的の位置より負の方向に非常に離
れていることを表す）からＰＬ（正に非常に大きい。す
なわち目的の位置より正の方向に非常に離れていること
を表す）までの７つのファジィ変数で定義される。同様
に速度偏差情報ε2は図２（ｂ）のように比例制御器の
ゲインＧｐは図２（ｃ）のように、積分制御器２５のゲ
インＧｉは図２（ｄ）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、例えば次のようなものが考えられ
る。
【０００９】比例制御器の比例ゲインの制御ルールの場
合。 （１）もし位置偏差情報ε1が適正（ＺＲ）で速度偏差
情報ε2が適正（ＺＲ）ならば比例制御器のゲインＧＰ
をゼロ（ＺＲ）にせよ。
合。 （１）もし位置偏差情報ε1が適正（ＺＲ）で速度偏差
情報ε2が適正（ＺＲ）ならば比例制御器のゲインＧＰ
をゼロ（ＺＲ）にせよ。
【００１０】（２）もしε1が正に非常に大きく（Ｐ
Ｌ）、ε2が正に非常に大きい（ＰＬ）ならば、Ｇｐは
正方向に非常に大きく（ＰＬ）せよ。
Ｌ）、ε2が正に非常に大きい（ＰＬ）ならば、Ｇｐは
正方向に非常に大きく（ＰＬ）せよ。
【００１１】（３）もしε1が正に中位大きく（Ｐ
Ｍ）、ε2が正に中位大きい（ＰＭ）ならば、Ｇｐは正
方向に中位大きく（ＰＭ）せよ。
Ｍ）、ε2が正に中位大きい（ＰＭ）ならば、Ｇｐは正
方向に中位大きく（ＰＭ）せよ。
【００１２】（４）もしε1が正に少し大きく（Ｐ
Ｓ）、ε2が正に少し大きい（ＰＳ）ならば、Ｇｐは正
方向に少し大きく（ＰＳ）せよ。
Ｓ）、ε2が正に少し大きい（ＰＳ）ならば、Ｇｐは正
方向に少し大きく（ＰＳ）せよ。
【００１３】（５）もしε1が負に少し大きく（Ｎ
Ｓ）、ε2が負に少し大きい（ＮＳ）ならば、Ｇｐは正
に少し大きく（ＰＳ）せよ。
Ｓ）、ε2が負に少し大きい（ＮＳ）ならば、Ｇｐは正
に少し大きく（ＰＳ）せよ。
【００１４】（６）もしε1が負に中位大きく（Ｎ
Ｍ）、ε2が負に中位大きい（ＮＭ）ならば、Ｇｐは正
に中位大きく（ＰＭ）せよ。
Ｍ）、ε2が負に中位大きい（ＮＭ）ならば、Ｇｐは正
に中位大きく（ＰＭ）せよ。
【００１５】（７）もしε1が負に非常に大きく（Ｎ
Ｌ）、ε2が負に非常に大きい（ＮＬ）ならば、Ｇｐは
正に非常に大きく（ＰＬ）せよ。
Ｌ）、ε2が負に非常に大きい（ＮＬ）ならば、Ｇｐは
正に非常に大きく（ＰＬ）せよ。
【００１６】積分制御器２５のゲインＧｉ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。
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。
【００１７】本実施例でのファジィ推論では、ＭＩＮ−
ＭＡＸ−重心法（頭切り法とも呼ばれる）を用いる。重
心法の他に面積法，高さ法などを用いる場合もある。
ＭＡＸ−重心法（頭切り法とも呼ばれる）を用いる。重
心法の他に面積法，高さ法などを用いる場合もある。
【００１８】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 ａｎｄ ε2
＝ＰＭ，ｔｈｅｎ Ｇｐ＝ＰＭ）に対しては、図３に
示すように前件部の各変数の入力値に対するグレードを
とり、それらの最小（ＭＩＮ）をとることにより前件部
の適合度を求め、図３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、
各ルール毎の結論を求めた後に図３に示すように、全
結論の最大（ＭＡＸ）をとり、図３に示すように、そ
のメンバーシップ関数の重心に対応する値を推論結果と
して決定する。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・ソ
フトウェアサーボを利用することによって、また専用の
ファジィ演算チップを用いても可能である。
る。例えば、ルール１（ｉｆ ε1＝ＰＬ ａｎｄ ε2
＝ＰＭ，ｔｈｅｎ Ｇｐ＝ＰＭ）に対しては、図３に
示すように前件部の各変数の入力値に対するグレードを
とり、それらの最小（ＭＩＮ）をとることにより前件部
の適合度を求め、図３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、
各ルール毎の結論を求めた後に図３に示すように、全
結論の最大（ＭＡＸ）をとり、図３に示すように、そ
のメンバーシップ関数の重心に対応する値を推論結果と
して決定する。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・ソ
フトウェアサーボを利用することによって、また専用の
ファジィ演算チップを用いても可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
り、位置偏差情報と速度偏差情報を加味して比例制御器
の比例ゲインおよび積分制御器の積分ゲインをファジィ
推論によって制御すると、比例ゲインおよび積分ゲイン
を固定しているときに比べサーボモータの速応性，位置
決め時間は、いろいろの動作条件下において大幅に向上
し、その実用的効果は大きい。
り、位置偏差情報と速度偏差情報を加味して比例制御器
の比例ゲインおよび積分制御器の積分ゲインをファジィ
推論によって制御すると、比例ゲインおよび積分ゲイン
を固定しているときに比べサーボモータの速応性，位置
決め時間は、いろいろの動作条件下において大幅に向上
し、その実用的効果は大きい。
【図１】本発明のサーボモータの制御装置のブロック図
【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】一般的な速度フィードバックループのブロック
図
図
２４ 比例制御器 ２５ 積分制御器 ２８ ファジィ推論器 ε１ 位置偏差 ε２ 速度偏差 ε３ 電流偏差 Ｇｐ 比例ゲイン Ｇｉ 積分ゲイン
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、比例制御器と、積分制御器と、ファ
ジィ推論器とを備え、ファジィ推論器は位置偏差値と速
度偏差値とを前件部の入力変数とし、その推論により比
例制御器と積分制御器のゲインを決定することを特徴と
するサーボモータの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227763A JPH0566842A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | サーボモータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3227763A JPH0566842A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | サーボモータの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566842A true JPH0566842A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=16865997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3227763A Pending JPH0566842A (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | サーボモータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0566842A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH065019A (ja) * | 1992-04-08 | 1994-01-14 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | デイスク・ドライブ制御システム及び読み取り／書き込みヘツドの位置設定方法 |
| CN112511065A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-16 | 珠海市一微半导体有限公司 | 机器人启动加速运动中的pid调节方法 |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP3227763A patent/JPH0566842A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH065019A (ja) * | 1992-04-08 | 1994-01-14 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | デイスク・ドライブ制御システム及び読み取り／書き込みヘツドの位置設定方法 |
| CN112511065A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-03-16 | 珠海市一微半导体有限公司 | 机器人启动加速运动中的pid调节方法 |
| CN112511065B (zh) * | 2020-12-17 | 2023-03-10 | 珠海一微半导体股份有限公司 | 机器人启动加速运动中的pid调节方法 |
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