JPH0720905A - サーボ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御の対象となる電動機にかかる負荷の変化
に適応的にサーボゲインを変更することが可能なサーボ
制御装置を提供することを目的とする。 【構成】 電流制御部１１６のサーボゲインの変更を行
う場合、サーボゲイン変更部１２１は、モーター３１へ
の供給電流Ｉを測定し、さらに供給電流Ｉを単位時間ご
とに積算しモーター３１への供給電流Ｉの積算値Ｌｉを
算出する。サーボゲイン変更部１２１は積算値Ｌｉにつ
いて判断を行い、積算値Ｌｉの増加を検出した場合、電
流制御部１１６を制御して、供給電流Ｉが負である際に
適したサーボゲインＫ₃₂を使用した演算処理を行わせ
る。積算値Ｌｉの減少を検出した場合、供給電流Ｉが負
である場合に適したサーボゲインＫ₃₁を使用した処理を
行わせる。増減がない場合は電流制御部１１６のサーボ
ゲインの設定を変えずに以上の処理を繰り返す。サーボ
ゲイン変更部１２１は、位置制御部１１２および速度制
御部１１４についても基準となるモーター３１の回転速
度および位置（回転角）に基づいて同様なサーボゲイン
の変更を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサーボゲインを変更可能
なサーボ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電動機（モーター、リニアモーター等）
を制御してベルトコンベア等の機械系を駆動するフィー
ドバック制御装置（サーボ制御装置）の速度制御および
位置制御等に用いられるサーボゲインの設定は、一般に
サーボ制御装置の立ち上げ時、あるいは、調整時に行わ
れている。サーボ制御装置の動作中にはこれらのサーボ
ゲインは固定的に用いられ、一般的には機械系を駆動し
ている最中で変更されることはない。また、サーボゲイ
ンが固定され、全く変更の余地のないサーボ制御装置も
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したようなサーボ
ゲインがその動作中に固定的に用いられるサーボ制御装
置においては、機械系の伝達係数の変化により動作が不
安定になるという問題がある。例えばベルトコンベアに
乗せられる被加工物の重さの変化があった際、ベルトコ
ンベア上に被加工物が乗せられる際、および、ベルトコ
ンベア上から被加工物が取り去られる際等に生じる負荷
の変動により機械系の伝達関数に変化が生じる。このよ
うな機械系の伝達関数に変化があった際にも、速度制御
および位置制御等に用いられるサーボゲインが一定であ
る場合、機械系の動作にいわゆるオーバーシュートおよ
びアンダーシュート等の振動的な不安定動作が生じ、あ
るいは、サーボ制御装置の応答遅れ等の要因により最適
な制御ができなくなるという問題がある。

【０００４】上述のような不具合に対処するためにはサ
ーボ制御装置の動作を停止し、サーボゲインの再設定を
行う必要がある。従って、負荷の変動等があるたびにサ
ーボ制御装置を停止する必要が生じ、このサーボ制御装
置を、例えば工作機械に適用した場合、その生産性が低
下する等の問題が生じる。あるいは、全くサーボゲイン
が調整できないサーボ制御装置は所定の負荷に対しての
み最適制御が可能であり、その他の負荷については最適
制御が不可能であるという問題がある。

【０００５】本発明のサーボ制御装置は上記従来技術の
問題点に鑑みてなされたものであり、制御の対象となる
電動機にかかる負荷の変化に適応的にサーボ制御に用い
られるサーボゲインを変更することができ、常に最適な
制御を行うことが可能なサーボ制御装置を提供すること
を目的とする。同様に、当該サーボ制御装置が駆動する
機械系の動作の伝達関数の変化にかかわらず、この機械
系の不安定な動作を排除することができ、さらに最適な
動作を行わしめることが可能なサーボ制御装置を提供す
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
に本発明のサーボ制御装置は、電動機の動作状態を検出
する動作状態検出手段と、該電動機の負荷の状態を検出
する負荷状態検出手段と、該電動機にかかるべき負荷の
状態に対応して予め設定された複数のサーボゲインの値
を記憶し、前記負荷状態検出検出手段により検出された
該負荷の状態に対応して前記複数のサーボゲインの値の
中から選択したサーボゲインの値、および、前記動作状
態検出手段により検出された該動作状態に基づいて該電
動機に対してフィードバック制御を行う制御手段とを具
備する。

【０００７】また、サーボゲインの値が随時設定される
設定手段と、電動機の動作状態を検出する動作状態検出
手段と、前記設定手段に設定されたサーボゲインの値、
および、前記動作状態検出手段により検出された該動作
状態に基づいて該電動機に対してフィードバック制御を
行う制御手段とを具備する。

【０００８】また好適には、前記負荷状態検出手段は、
該電動機に供給される電流の値を所定の時間間隔で積算
し、この積算結果の経時的な変化を識別して該電動機が
駆動する負荷の伝達関数の状態を検出する。また好適に
は、前記動作状態検出手段は、少なくとも該電動機の回
転角度を検出する。

【０００９】

【作用】このサーボ制御装置により制御される電動機に
より駆動される機械系の伝達関数の変化（電動機にかか
る負荷の変化）、および、速度制御および位置制御等の
制御の種別に対応した複数のサーボゲインの値を設定し
ておき、これらのサーボゲインの値から各時点の機械系
の伝達関数に対応する１の値を選択して各種制御に用い
る。機械系の伝達関数の変化は、電動機に流れる電流を
積算し、この積算値の変化を判断することにより行われ
る。また、サーボ制御装置に端末装置を接続し、サーボ
制御装置の動作途中においてもこの端末装置を介したサ
ーボゲインの変更を可能とする。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を説明する。本
発明のサーボ制御装置１は、例えばプレス機械等の工作
機械に使用されるベルトコンベアー等の機械系を駆動す
る電動機（モーター：Ｍ）３１に速度制御、位置制御、
および、電流制御を行うフィードバック制御装置であ
る。サーボ制御装置１は、モーター３１が駆動する機械
系の負荷の変動等が要因となって発生する機械系の伝達
関数の変化に対して適応的に各種制御に使用されるサー
ボゲインの値を変更し、このサーボゲインの値、およ
び、モーター３１の回転軸に配設されたレゾルバ３２に
より検出されるモーター３１の回転角度に基づいて各制
御を行うことにより、伝達関数の変動にかかわらず機械
系を安定動作させる。

【００１１】図１は、本発明のサーボ制御装置１の構成
を示す図である。図１において、駆動装置１０は、モー
ター３１に供給する電力を制御することによりその動作
を制御する。駆動装置１０は、演算装置（ＤＳＰ）１
１、上位インターフェース（Ｉ／Ｆ）１２、ＲＯＭ１
３、ＲＡＭ１４、ＰＷＭ制御装置（ＰＷＭ）１５、アナ
ログ／ディジタル変換装置（Ａ／Ｄ）１６、レゾルバイ
ンターフェース１７（ＲｅＩ／Ｆ）１７、電流検出装置
１８、および、サーボアンプ１９から構成される。演算
装置１１は、例えば信号処理演算用のプロセッサ等から
構成され、ＲＯＭ１３に記憶される処理プログラムを実
行して制御用計算機３０から入力されるモーター３１の
動作を規定する情報（位置指令）、アナログ／ディジタ
ル変換装置１６を介して入力されるモーター３１への供
給電流の値、および、レゾルバ３２で検出され、レゾル
バインターフェース１７を介して入力されるモーター３
１の回転角度の情報（回転角度情報）に基づいて演算処
理を行い、モーター３１を制御するための制御情報を生
成してＰＷＭ制御装置１５に入力し、これらを介してモ
ーター３１に位置制御等を行う。

【００１２】上位インターフェース１２は、制御用計算
機３０とのデータ通信を行い、制御用計算機３０から入
力される位置指令等を演算装置１１に入力する。制御用
計算機３０から入力された位置指令等は、ＲＡＭ１４に
記憶される。ＲＯＭ１３は、読み出し専用のメモリ装置
であり、演算装置１１で実行される処理プログラムを記
憶する。ＲＡＭ１４は、読み出しおよび書き込みが可能
なメモリ装置であり、演算装置１１の処理に使用される
位置指令等のデータを記憶する。ＰＷＭ制御装置１５
は、演算装置１１から入力される制御情報に基づいてＰ
ＷＭ信号を生成し、サーボアンプ１９に入力する。アナ
ログ／ディジタル変換装置１６は、電流検出装置１８で
検出されたモーター３１に供給される電流の値をディジ
タル形式の信号（電流情報）に変換し、演算装置１１に
入力する。レゾルバインターフェース１７は、レゾルバ
３２に対して励磁信号等を供給するとともに、レゾルバ
３２から入力される信号に基づいてモーター３１の回転
角度を検出し、この回転角度をディジタル形式の回転角
度情報に変換して演算装置１１に入力する。電流検出装
置１８は、例えばホール素子等から構成され、サーボア
ンプ１９からモーター３１に流れる電流の値を検出して
アナログ／ディジタル変換装置１６に入力する。なお図
１中に破線で示すように、電流検出装置１８は必要に応
じてサーボアンプ１９の入力側に設けるように構成して
もよい。サーボアンプ１９は、ＰＷＭ制御装置１５から
入力されるＰＷＭ信号を電力増幅してモーター３１に供
給する。

【００１３】制御用計算機３０は、例えば通信機能を有
するパーソナルコンピュータであり、サーボ制御装置１
に位置指令等の情報を設定するために使用される。モー
ター３１は、駆動装置１０の制御の対象となるモーター
である。レゾルバ３２は、モーター３１の回転軸上に配
設され、モーター３１の回転角度を検出してレゾルバイ
ンターフェース１７に入力する。

【００１４】図２は、本発明のサーボ制御装置１が駆動
する機械の構成を例示する図である。図２において、ベ
ルトコンベア４０は、サーボ制御装置１のモーター３１
により駆動され、図中に矢印で示す方向にワーク４１を
運搬する。その他の各部分は図１に同一符号を付した各
部分に同じである。

【００１５】図３は、本発明のサーボ制御装置１の駆動
装置１０で実行されるソフトウェアの構成を示す図であ
る。図３において点線で囲った範囲内の各部分が駆動装
置１０で実行されるソフトウェアであり、以下に説明し
ない各部分は同一符号を付して図１に示した各部分に同
じである。演算装置１１、ＲＯＭ１３、および、ＲＡＭ
１４が協働してこれらのソフトウェアを実行する。駆動
装置１０は、上述した各情報に基づいてソフトウェア的
な処理を行い、制御情報を生成してモーター３１に位置
制御、速度制御、および、電流制御を行う。

【００１６】図３において、第１の加算部１１１は、上
位インターフェース１２から入力される位置指令と位置
検出部１２０で算出される位置情報とを加算して位置制
御部１１２に入力する。位置制御部１１２は、加算部１
１１から入力される位置指令と位置情報の和、および、
サーボゲイン変更部１２１により設定されるサーボゲイ
ンの値Ｋ₁₁、Ｋ ₁₂、および、関数Ｇ₁ に基づいて次式の
処理を行い、処理結果を加算部１１３に入力する。

【００１７】

【数１】 Ｘ₁₁₂ ＝Ｋ₁₁Ｇ₁ （Ｘ₁₁₁ ） ・・・（１．１） または、 Ｘ₁₁₂ ＝Ｋ₁₂Ｇ₁ （Ｘ₁₁₁ ） ・・・（１．２） ただし、位置制御部１１２でいずれの処理を行うかはサ
ーボゲイン変更部１２１の設定による。また、Ｘ
₁₁₂ は、位置制御部１１２の処理結果、Ｘ₁₁₁ は、加算
部１１１の加算結果である。

【００１８】第２の加算部１１３は、位置制御部１１２
の出力情報と速度検出部１１９から入力される速度情報
とを加算して速度制御部１１４に入力する。速度制御部
１１４は、加算部１１３から入力される速度制御部１１
４の出力情報と速度情報の和、および、サーボゲイン変
更部１２１により設定されるサーボゲインの値Ｋ₂₁、Ｋ
₂₂、および、関数Ｇ₂ に基づいて次式の処理を行い、処
理結果を加算部１１５に入力する。

【００１９】

【数２】 Ｘ₁₁₄ ＝Ｋ₂₁Ｇ₂ （Ｘ₁₁₃ ） ・・・（２．１） または、 Ｘ₁₁₄ ＝Ｋ₂₁Ｇ₂ （Ｘ₁₁₃ ） ・・・（２．２） ただし、速度制御部１１４でいずれの処理を行うかはサ
ーボゲイン変更部１２１の設定による。また、Ｘ
₁₁₄ は、速度制御部１１４の処理結果、Ｘ₁₁₃ は、加算
部１１３の加算結果である。

【００２０】第３の加算部１１５は、速度制御部１１４
の出力情報とアナログ／ディジタル変換装置１６から入
力される電流情報とを加算して速度制御部１１４に入力
する。電流制御部１１６は、加算部１１５から入力され
る速度制御部１１４の出力情報と電流情報の和、サーボ
ゲイン変更部１２１により設定されるサーボゲイン
Ｋ ₃₁、Ｋ₃₂、および、関数Ｇ₃ に基づいて次式の処理を
行い、処理結果をＰＷＭ出力制御部１１７に入力する。

【００２１】

【数３】 Ｘ₁₁₆ ＝Ｋ₃₁Ｇ₃ （Ｘ₁₁₅ ） ・・・（３．１） または、 Ｘ₁₁₆ ＝Ｋ₃₂Ｇ₃ （Ｘ₁₁₅ ） ・・・（３．２） ただし、電流制御部１１６でいずれの処理を行うかはサ
ーボゲイン変更部１２１の設定による。ただし、Ｘ₁₁₆
は、電流制御部１１６の処理結果、Ｘ₁₁₅ は、加算部１
１５の加算結果である。

【００２２】以上述べたサーボゲインＫ₁₁、Ｋ₁₂、
Ｋ₂₁、Ｋ₂₂、Ｋ₃₁、Ｋ₃₂は、制御用計算機３０からのサ
ーボゲイン変更指令によりサーボゲイン変更部１２１を
介して位置制御部１１２、速度制御部１１４、および、
電流制御部１１６に設定される。ＰＷＭ出力制御部１１
７は、電流制御部１１６から入力される情報に基づいて
ＰＷＭ制御装置１５を制御する制御情報を生成し、ＰＷ
Ｍ制御装置１５に入力する。位相制御部１１８は、レゾ
ルバインターフェース１７から入力される回転角度情報
に基づいて位相検出を行って位相情報を生成し、ＰＷＭ
出力制御部１１７に入力する。速度制御部１１９は、レ
ゾルバインターフェース１７から入力される回転角度情
報に基づいて速度検出を行って位相情報を生成し、ＰＷ
Ｍ出力制御部１１７に入力する。サーボゲイン変更部１
２１は、上位インターフェース１２から入力され、サー
ボゲインの値を指定する変更指令に基づいて位置制御部
１１２、速度制御部１１４、および、電流制御部１１６
のサーボゲインＫ₁₁，Ｋ₁₂，Ｋ₂₁，Ｋ₂₂、Ｋ₃₁，Ｋ₃₂を
変更し、あるいは、位置検出部１２０から入力される位
置情報、および、速度制御部１１９から入力される速度
情報に基づいて、位置制御部１１２および速度制御部１
１４にサーボゲインの変更を要求する切り換え信号を生
成し、位置制御部１１２、速度制御部１１４および、電
流制御部１１６に入力する。

【００２３】以下、サーボ制御装置１の動作を説明す
る。制御用計算機３０から上位インターフェース１２に
順次、位置指令（Ｘ₃₀）が入力される。この位置指令
（Ｘ₃₀）は上位インターフェース１２を介して加算部１
１１に入力され、位置検出部１２０から出力される位置
情報が加算され、この加算結果Ｘ ₁₁₁ が位置制御部１１
２に入力される。位置制御部１１２は、加算結果Ｘ₁₁₁
について式１．１または式１．２に示した演算処理を行
い、この処理結果Ｘ₁₁₂ を加算部１１３に入力する。加
算部１１３では、処理結果Ｘ₁₁₂ に速度制御部１１９か
ら入力される速度情報を加算し、この加算結果Ｘ₁₁₃ を
速度制御部１１４に入力する。速度制御部１１４では、
処理結果Ｘ₁₁₃ について式２．１または式２．２に示し
た演算処理を行い、この処理結果Ｘ₁₁₄ を加算部１１５
に入力する。加算部１１５では、処理結果Ｘ₁₁₄ にアナ
ログ／ディジタル変換装置１６でディジタル形式の情報
に変換された電流情報を加算し、この加算結果Ｘ₁₁₅ を
電流制御部１１６に入力する。電流制御部１１６は、加
算結果Ｘ₁₁₆ について式３に示した演算処理を行い、こ
の処理結果Ｘ₁₁₆ をＰＷＭ出力制御部１１７に入力す
る。ＰＷＭ出力制御部１１７は、処理結果Ｘ₁₁₆ 、およ
び、位相制御部１１８から入力される位相情報に基づい
てＰＷＭ出力制御部１１７を制御する制御情報を生成
し、ＰＷＭ制御装置１５に入力する。位相制御部１１８
は、制御情報に基づいてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔ
ｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調を行い、サーボアンプ１
９を介してモーター３１の動作を制御する。

【００２４】または、サーボアンプ１９からモーター３
１に供給される電流は電流検出装置１８で検出され、ア
ナログ形式の電流信号としてアナログ／ディジタル変換
装置１６に入力される。このディジタル形式の電流情報
は、上述のように電流制御部１１６等によりモーター３
１のフィードバック制御に使用される。レゾルバ３２
は、モーター３１の回転角度を常時検出し、アナログ形
式の回転角度信号としてレゾルバインターフェース１７
に入力する。レゾルバインターフェース１７において
は、このアナログ形式の回転角度信号に基づいてモータ
ー３１の回転角度を検出し、この回転角度をディジタル
形式の回転角度情報に変換して位相制御部１１８、速度
制御部１１９、位置検出部１２０に入力する。位相制御
部１１８、速度制御部１１９、位置検出部１２０は、そ
れぞれ回転角度情報からモーター３１の回転位相、回転
速度、および、位置を検出し、それぞれディジタル形式
の位相情報、速度情報、および、位置情報を生成する。
これらの情報は、上述のように位置制御部１１２等によ
りモーター３１のフィードバック制御に使用される。

【００２５】以下、サーボゲイン変更部１２１の動作を
中心に説明を行う。まず、サーボゲイン変更部１２１が
電流制御部１１６のサーボゲインの設定を行う際の動作
を説明する。図４は、本発明のサーボ制御装置１の電流
検出装置１８により検出されるモーター３１への供給電
流、および、その積算値の波形を模式的に表した図であ
る。（Ａ）は、モーター３１への供給電流Ｉの波形を示
し、（Ｂ）は、モーター３１への供給電流の積算値Ｌｉ
を示す。なお、ＰＷＭによる制御を行うため、モーター
３１への供給電流の波形は実際にはパルス状となるが、
説明の便宜上図４（Ａ）に示すように図解した。サーボ
制御装置１を、例えば図２に示したベルトコンベア４０
に適用した場合、ワーク４１がベルトコンベア４０に乗
せられていない図４（Ａ）に示す領域１および領域３に
おいては、ほとんど電流が流れない。しかし、ワーク４
１がベルトコンベア４０に乗せられた状態の領域２にお
いては、ａで示すようにワーク４１がベルトコンベア４
０に乗せられた直後は供給電流Ｉは正方向に大きく流れ
る。反対に、ｂに示すようにワーク４１がベルトコンベ
ア４０から取り除かれた直後は負方向に大きく流れる。

【００２６】図４（Ａ）に示す供給電流Ｉの波形を積分
（単位時間ごとに積算）すると、図４（Ｂ）に示す積算
値Ｌｉの波形となる。ワーク４１が乗っている場合と、
乗っていない場合においては、ベルトコンベア４０の全
体としての質量が異なるため、その反応、つまりベルト
コンベア４０の機械系としての伝達関数が異なることに
なる。従って、ベルトコンベア４０を最適に制御するた
めには、ワーク４１がベルトコンベア４０に乗って質量
が増加した場合は、この場合に適したサーボゲインＫ ₃₂
を選択して電流制御部１１６が演算処理を行う必要があ
る。反対に、ワーク４１がベルトコンベア４０から取り
除かれて質量が減少した場合は、この場合に適したサー
ボゲインＫ₃₁を選択して電流制御部１１６が演算処理を
行う必要がある。サーボゲイン変更部１２１は、積算値
Ｌｉの増加を検出した場合には電流制御部１１６を制御
してサーボゲインＫ₃₁を使用した演算処理を行わせる。
反対に積算値Ｌｉの減少を検出した場合には電流制御部
１１６を制御してサーボゲインＫ₃₁を使用した処理を行
わせる。

【００２７】図５は、上述した電流制御部１１６に対す
るサーボゲイン変更部１２１の処理を示すフローチャー
トである。図５において、ステップ０１（Ｓ０１）にお
いて、サーボゲイン変更部１２１は上位インターフェー
ス１２を介して制御用計算機３０からサーボゲイン変更
指令があるか否かを判断する。変更指令があった場合Ｓ
０２の処理に進み、なかった場合Ｓ０３の処理に進む。
ステップ０２（Ｓ０２）において、サーボゲイン変更部
１２１は電流制御部１１６にサーボゲイン１（Ｋ₃₁）お
よびサーボゲイン２（Ｋ₃₂）を新たな値に設定する。ス
テップ０３（Ｓ０３）において、サーボゲイン変更部１
２１は、モーター３１への供給電流を測定する。ステッ
プ０４（Ｓ０４）において、サーボゲイン変更部１２１
は、図４（Ａ）に示したモーター３１への供給電流Ｉを
単位時間ごとに積算し、図４（Ｂ）に示した積算値Ｌｉ
を算出する。ステップ０５（Ｓ０５）において、サーボ
ゲイン変更部１２１は、積算値Ｌｉが増加したか減少し
たかを判断する。減少した場合電流制御部１１６を制御
してサーボゲイン１（Ｋ₃₁）を設定して（Ｓ０７）これ
を用いた演算処理、つまり式３．１に示した処理をさ
せ、増加した場合電流制御部１１６を制御してサーボゲ
イン２（Ｋ₃₂）を設定して（Ｓ０６）サーボゲイン２を
用いた演算処理、つまり式３．２に示した処理をさせ、
増減がない場合は電流制御部１１６のサーボゲインの設
定を変えずにＳ０１の処理に戻る。以上のサーボゲイン
変更部１２１の処理により、モーター３１に供給される
電流値にかかわらず、モーター３１に対して最適に近い
制御を行うことが可能である。なお、積算値Ｌｉの値に
対応して電流制御部１１６のサーボゲインの設定を変形
する等、電流制御については種々の変形例が考えられ
る。

【００２８】次に、サーボゲイン変更部１２１が速度制
御部１１４のサーボゲインの設定を行う際の動作を説明
する。図６は、図３からサーボゲイン変更部１２１が速
度制御部１１４のサーボゲインの設定を行う際に関係す
る部分を抽出した図である。図６に示した各部分は図３
に同一符号を付した各部分に同じである。モーター３１
の回転速度はベルトコンベア４０の動作に応じて種々の
値をとりうる。例えばモーター３１の回転が速い場合に
制動をかける場合、および、モーター３１の回転が遅い
場合に制動をかける場合のいずれの場合においても最適
な制御を行うためには、それぞれサーボゲインの値を変
更する必要がある。このためには、サーボゲイン変更部
１２１はサーボゲイン１（Ｋ₂₁）、サーボゲイン２（Ｋ
₂₂）とともに設定される切り換え回転速度Ｆ_C と、レゾ
ルバ３２、レゾルバインターフェース１７、速度制御部
１１９によって検出されるモーター３１の回転速度Ｆ_m
とを比較する。回転速度Ｆ_m が切り換え回転速度Ｆ_C よ
りも速くなった場合、速度制御部１１４を制御してこの
場合に適したサーボゲイン１（Ｋ₂₁）を用いた演算処
理、つまり式２．１に示した処理を速度制御部１１４に
行わせる。反対に、回転速度Ｆ_m が切り換え回転速度Ｆ
_C よりも遅くなった場合、この場合に適したサーボゲイ
ン２（Ｋ₂₂）を用いた演算処理、つまり式２．１に示し
た処理を速度制御部１１４に行わせる。

【００２９】図７は、上述した速度制御部１１４に対す
るサーボゲイン変更部１２１の処理を示すフローチャー
トである。図７において、ステップ１１（Ｓ１１）にお
いて、サーボゲイン変更部１２１は上位インターフェー
ス１２を介して制御用計算機３０からサーボゲイン変更
指令があるか否かを判断する。変更指令があった場合Ｓ
１２の処理に進み、なかった場合Ｓ１３の処理に進む。
ステップ１２（Ｓ１２）において、サーボゲイン変更部
１２１は速度制御部１１４にサーボゲイン１（Ｋ₂₁）お
よびサーボゲイン２（Ｋ₂₂）を新たな値に設定し、さら
に切り換え回転速度Ｆ_C の変更がある場合はその設定の
変更を行う。ステップ１３（Ｓ１３）において、サーボ
ゲイン変更部１２１は、速度制御部１１９からモーター
３１の回転速度を読み出す。ステップ１４（Ｓ１４）に
おいて、サーボゲイン変更部１２１は、モーター３１の
回転速度Ｆ_m と切り換え回転速度Ｆ_C とを比較する。Ｆ
_m ≧Ｆ_C の場合速度制御部１１４にサーボゲイン１を設
定して（Ｓ１５）これを用いた演算処理、つまり式３．
１に示した処理をさせ、Ｆ_m ＜Ｆ_C の場合、速度制御部
１１４にサーボゲイン２を設定して（Ｓ１６）サーボゲ
イン２（Ｋ₂₂）を用いた演算処理、つまり式３．２に示
した処理をさせる。以上のサーボゲイン変更部１２１の
処理により、サーボ制御装置１はモーター３１の回転速
度の変化にかかわらず、モーター３１に対して最適に近
い制御を行うことができる。なお、回転速度をさらに３
以上の段階に区切り、各段階に対応するサーボゲインの
設定を速度制御部１１４に行って演算処理を行わせる
等、速度制御については種々の変形例が考えられる。

【００３０】次に、サーボゲイン変更部１２１が位置制
御部１１２のサーボゲインの設定を行う際の動作を説明
する。図８は、図３からサーボゲイン変更部１２１が位
置制御部１１２のサーボゲインの設定を行う際に関係す
る部分を抽出した図である。図８に示した各部分は図３
に同一符号を付した各部分に同じである。モーター３１
にベルトコンベア４０ではなく、モーター３１の回転軸
にアームを取り付けてそのアームの先端に負荷をかけた
ような場合、モーター３１の位置（回転角）に応じてモ
ーター３１にかかる負荷も変化する。このような場合に
おいて、モーター３１の位置にかかわらず最適な制御を
行うためには、モーター３１の位置に応じてサーボゲイ
ンの値を変更する必要がある。従って、サーボゲイン変
更部１２１はサーボゲイン１（Ｋ₁₁）、サーボゲイン２
（Ｋ₁₂）とともに設定される切り換え位置Ｐ_C と、レゾ
ルバ３２、レゾルバインターフェース１７、位置検出部
１２０によって検出されるモーター３１の位置Ｐ_m とを
比較する。位置Ｐ_m が切り換え位置Ｐ_C よりも大きくな
った場合、位置制御部１１２を制御してこの場合に適し
たサーボゲイン１（Ｋ₁₁）を用いた演算処理を位置制御
部１１２に行わせる。反対に、位置Ｐ_m が切り換え位置
Ｐ_C よりも小さくなった場合、この場合に適したサーボ
ゲイン２（Ｋ₁₂）を用いた演算処理を位置制御部１１２
に行わせる。

【００３１】図９は、上述した位置制御部１１２に対す
るサーボゲイン変更部１２１の処理を示すフローチャー
トである。図９において、ステップ２１（Ｓ２１）にお
いて、サーボゲイン変更部１２１は上位インターフェー
ス１２を介して制御用計算機３０からサーボゲイン変更
指令があるか否かを判断する。変更指令があった場合Ｓ
２２の処理に進み、なかった場合Ｓ１３の処理に進む。
ステップ２２（Ｓ２２）において、サーボゲイン変更部
１２１は位置制御部１１２にサーボゲイン１（Ｋ₁₁）お
よびサーボゲイン（Ｋ₁₂）を新たな値に設定し、さらに
切り換え位置Ｐ_C の変更がある場合はその設定の変更を
行う。ステップ２３（Ｓ２３）において、サーボゲイン
変更部１２１は、位置検出部１２０からモーター３１の
位置を読み出す。ステップ１４（Ｓ１４）において、サ
ーボゲイン変更部１２１は、モーター３１の位置Ｐ_m と
切り換え位置Ｐ_C とを比較する。Ｐ_m ≧Ｐ_C の場合サー
ボゲイン１を設定して（Ｓ１５）これを用いた演算処理
をさせ、Ｐ_m ＜Ｐ_C の場合サーボゲイン２を設定して
（Ｓ１６）サーボゲイン２を用いた演算処理をさせる。
以上のサーボゲイン変更部１２１の処理により、サーボ
制御装置１はモーター３１の位置の変化にかかわらず、
モーター３１に対して最適に近い制御を行うことができ
る。なお、位置検出部１２０から得られる位置情報をさ
らに３以上の段階に区切り、各段階に対応するサーボゲ
インの設定を位置制御部１１２に行う等、位置制御につ
いては種々の変形例が考えられる。

【００３２】以下、任意にサーボゲインの変更を行う際
の動作を説明する。操作者がベルトコンベア４０の動作
を確認しながらサーボゲインを設定したい場合がある。
このような場合、サーボゲインを任意に変更可能なよう
に構成すると便利である。図１０は、図３からサーボゲ
イン変更部１２１が位置制御部１１２、および、速度制
御部１１４のサーボゲインの設定を任意に行う際に関係
する部分を抽出した図である。図１０に示した各部分は
図３に同一符号を付した各部分に同じである。図１０に
は、速度制御部１１４と位置制御部１１２のサーボゲイ
ンのみを変更する場合について示したが、電流制御部１
１６のサーボゲインも変更可能なように構成してもよ
い。

【００３３】図１１は、サーボゲインを任意に変更可能
にした場合のサーボゲイン変更部１２１等の処理を示す
フローチャートである。制御用計算機３０から上位イン
ターフェース１２を介してサーボゲイン変更部１２１に
サーボゲイン変更指令がベルトコンベア４０の動作中に
発行された場合、サーボゲイン変更部１２１はサーボゲ
イン変更指令があるたびに速度制御部１１４、および、
位置制御部１１２のサーボゲインＫ₂₁、Ｋ₂₂、Ｋ₁₁、Ｋ
₁₂を変更して各部分に処理を行わせる。図１１におい
て、ステップ３１（Ｓ３１）において、サーボゲイン変
更部１２１はサーボゲイン変更指令があったか否かを判
断する。サーボゲイン変更指令があった場合Ｓ３２の処
理に進み、なかった場合Ｓ３１の処理に戻る。ステップ
３２（Ｓ３２）において、サーボゲイン変更部１２１は
速度制御部１１４および位置制御部１１２のサーボゲイ
ンＫ₂₁、Ｋ₂₂、Ｋ₁₁、Ｋ₁₂を変更して演算処理を行わせ
る。さらに、切り換え回転速度Ｆ_C 、および、切り換え
位置Ｐ_C の変更がある場合はそれも併せて行う。

【００３４】以上のようにサーボ制御装置１の各部分を
構成することにより、モーター３１について常に最適に
近い制御を行うことが可能である。なお、以上述べた実
施例においては位置制御部１１２、速度制御部１１４、
電流制御部１１６で異なったサーボゲインを使用するよ
うに構成したが、例えばＫ ₁₁＝Ｋ₂₁＝Ｋ₃₁、Ｋ₁₂＝Ｋ₂₂
＝Ｋ₃₂であるように構成してもよい。また、モーター３
１に対する制御は以上に述べたものに限らず、例えばモ
ーター３１の温度を検出し、モーター３１の加熱を防止
する制御等を加えてもよい。以上述べた本発明のサーボ
制御装置は、例えば実施例中に変形例として示したよう
に種々の構成をとることが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上述べた用に本発明のサーボ制御装置
によれば、制御の対象となる電動機にかかる負荷の変化
に適応的にサーボ制御に用いられるサーボゲインを変更
することができ、常に最適な制御を行うことが可能なサ
ーボ制御装置を提供することができる。また、当該サー
ボ制御装置が駆動する機械系の動作の伝達関数の変化に
かかわらず、この機械系の不安定な動作を排除すること
ができる。さらに機械系の伝達関数の変化にかかわら
ず、電動機に常に最適、あるいは、最適に近い動作を行
わしめることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーボ制御装置の構成を示す図であ
る。

【図２】図１に示した本発明のサーボ制御装置が駆動す
る機械の構成を例示する図である。

【図３】図１に示した本発明のサーボ制御装置の駆動装
置で実行されるソフトウェアの構成を示す図である。

【図４】図１に示した本発明のサーボ制御装置の電流検
出装置により検出されるモーター３１への供給電流、お
よび、その積算値の波形を模式的に表した図であって、
（Ａ）は、モーターへの供給電流Ｉの波形を示し、
（Ｂ）は、モーターへの供給電流の積算値Ｌｉを示す。

【図５】図３に示した電流制御部に対するサーボゲイン
変更部の処理を示すフローチャートである。

【図６】図３からサーボゲイン変更部が速度制御部のサ
ーボゲインの設定を行う際に関係する部分を抽出した図
である。

【図７】図３に示した速度制御部に対するサーボゲイン
変更部の処理を示すフローチャートである。

【図８】図３からサーボゲイン変更部が位置制御部のサ
ーボゲインの設定を行う際に関係する部分を抽出した図
である。

【図９】図３に示した位置制御部に対するサーボゲイン
変更部の処理を示すフローチャートである。

【図１０】図３からサーボゲイン変更部が位置制御部、
および、速度制御部のサーボゲインの設定を任意に行う
際に関係する部分を抽出した図である。

【図１１】図３に示したサーボゲインを任意に変更可能
にした場合のサーボゲイン変更部等の処理を示すフロー
チャートである。

【符号の説明】

１・・・サーボ制御装置、１０・・・駆動装置、１１・
・・演算装置、１２・・・上位インターフェース、１３
・・・ＲＯＭ、１４・・・ＲＡＭ、１５・・・ＰＷＭ制
御装置、１６・・・アナログ／ディジタル変換装置、１
７・・・レゾルバインターフェース、１８・・・電流検
出装置、１９・・・サーボアンプ、３０・・・制御用計
算機、３１・・・モーター、３２・・・レゾルバ、４０
・・・ベルトコンベア、４１・・・ワーク、１１１，１
１３，１１５・・・加算部、１１２・・・位置制御部、
１１４・・・速度制御部、１１６・・・電流制御部、１
１７・・・ＰＷＭ出力制御部、１１８・・・位相制御
部、１１９・・・速度制御部、１２０・・・位置検出
部、１２１・・・サーボゲイン変更部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機の動作状態を検出する動作状態検出
   手段と、 該電動機の負荷の状態を検出する負荷状態検出手段と、 該電動機にかかるべき負荷の状態に対応して予め設定さ
   れた複数のサーボゲインの値を記憶し、前記負荷状態検
   出検出手段により検出された該負荷の状態に対応して前
   記複数のサーボゲインの値の中から選択したサーボゲイ
   ンの値、および、前記動作状態検出手段により検出され
   た該動作状態に基づいて該電動機に対してフィードバッ
   ク制御を行う制御手段とを具備するサーボ制御装置。
2. 【請求項２】サーボゲインの値が随時設定される設定手
   段と、 電動機の動作状態を検出する動作状態検出手段と、 前記設定手段に設定されたサーボゲインの値、および、
   前記動作状態検出手段により検出された該動作状態に基
   づいて該電動機に対してフィードバック制御を行う制御
   手段とを具備するサーボ制御装置。
3. 【請求項３】前記負荷状態検出手段は、該電動機に供給
   される電流の値を所定の時間間隔で積算し、この積算結
   果の経時的な変化を識別して該電動機が駆動する負荷の
   伝達関数の状態を検出する請求項１に記載のサーボ制御
   装置。
4. 【請求項４】前記動作状態検出手段は、少なくとも該電
   動機の回転角度を検出する請求項１〜３のいずれかに記
   載のサーボ制御装置。