JPH0810411B2 - サーボモータの位置制御装置 - Google Patents
サーボモータの位置制御装置Info
- Publication number
- JPH0810411B2 JPH0810411B2 JP62265727A JP26572787A JPH0810411B2 JP H0810411 B2 JPH0810411 B2 JP H0810411B2 JP 62265727 A JP62265727 A JP 62265727A JP 26572787 A JP26572787 A JP 26572787A JP H0810411 B2 JPH0810411 B2 JP H0810411B2
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- Japan
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- control element
- signal
- order
- deviation signal
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工作機械やそれに類似する機械の精密位
置制御装置における、速度ループ制御方法に関するもの
である。
置制御装置における、速度ループ制御方法に関するもの
である。
現在、位置制御装置としてよく用いられている制御方
式を第４図に示す。（１）は位置制御部、（２）は速度
制御部、（３）は電流制御部、（４）はサーボモータ、
（５）は機械系を示している。
式を第４図に示す。（１）は位置制御部、（２）は速度
制御部、（３）は電流制御部、（４）はサーボモータ、
（５）は機械系を示している。
又図中の符号は次の通りである。
従来、位置制御部としてＰ制御、速度制御部としてPI
制御、電流制御部としてＰ制御を用いる事が多く、この
場合の位置及び速度制御部を第５図にそのボード線図を
第６図に示す。なお、図中、KPは位置ループゲイン、KV
は速度ループゲイン、TVは速度ループ進み補償時定数で
ある。
制御、電流制御部としてＰ制御を用いる事が多く、この
場合の位置及び速度制御部を第５図にそのボード線図を
第６図に示す。なお、図中、KPは位置ループゲイン、KV
は速度ループゲイン、TVは速度ループ進み補償時定数で
ある。
この様に速度制御部を構成した場合、第４図の機械系
（５）が例えば、第９図に示す様な速度ωに対し、静摩
擦FSと動摩擦Fmとがある様な非線形な摩擦成分を含んだ
場合、θ*に対するθがオーバーシュートを起す事があ
る。すなわち第10図のタイミングチャートで、θ*が入
力され、位置偏差Ｄが発生し、KP倍されω*となり、ω*
とωの差分に対し、Ｉ*が増えてゆくが、静摩擦FS相当
の電流ISに到達して初めてθが動きθ*とθが一致する
とＩ*の増加が止まるが、すでに動摩擦Fm相当の電流Im
を超えてしまっているので、θ*よりθは行き過ぎる。
この時、Ｉ*は減り始め、通常モータと機械系の間にネ
ジレが発生している為、動摩擦Fm相当の電流Imを下回っ
た時、θ*とθが一致し停止する。
（５）が例えば、第９図に示す様な速度ωに対し、静摩
擦FSと動摩擦Fmとがある様な非線形な摩擦成分を含んだ
場合、θ*に対するθがオーバーシュートを起す事があ
る。すなわち第10図のタイミングチャートで、θ*が入
力され、位置偏差Ｄが発生し、KP倍されω*となり、ω*
とωの差分に対し、Ｉ*が増えてゆくが、静摩擦FS相当
の電流ISに到達して初めてθが動きθ*とθが一致する
とＩ*の増加が止まるが、すでに動摩擦Fm相当の電流Im
を超えてしまっているので、θ*よりθは行き過ぎる。
この時、Ｉ*は減り始め、通常モータと機械系の間にネ
ジレが発生している為、動摩擦Fm相当の電流Imを下回っ
た時、θ*とθが一致し停止する。
又、従来の他の方法に速度制御部として一次遅れ一次
進み制御があり、この場合の位置及び速度制御部を第７
図に第８図にそのボード線図を示す。なお、図中、TDは
速度ループ遅れ補償時定数、他は第５図と同等である。
進み制御があり、この場合の位置及び速度制御部を第７
図に第８図にそのボード線図を示す。なお、図中、TDは
速度ループ遅れ補償時定数、他は第５図と同等である。
この様に構成した場合、θ*に対しθが追従できず、
ため送りを起す事がある。すなわち第11図のタイミング
チャートで、θ*が入力され、位置偏差Ｄが発生し、KP
倍されω*となり、ω*とωの差分に対しI*が増えてゆく
が、増え方がωがフィードバックされないとすると一次
遅れ一次進み制御の場合、積分動作に対し、この場合一
次遅れ動作となり、飽和がある為、位置偏差が小さいと
I*が動摩擦FSに相当するISに達せず、θは動かない。θ
*がさらに入力されてＤが増え、I*がISに達した時、初
めてθは動きはじめる為、指令が少しづつ入力される
と、位置偏差がある程度たまって動く事を繰り返す、た
め送りとなる。
ため送りを起す事がある。すなわち第11図のタイミング
チャートで、θ*が入力され、位置偏差Ｄが発生し、KP
倍されω*となり、ω*とωの差分に対しI*が増えてゆく
が、増え方がωがフィードバックされないとすると一次
遅れ一次進み制御の場合、積分動作に対し、この場合一
次遅れ動作となり、飽和がある為、位置偏差が小さいと
I*が動摩擦FSに相当するISに達せず、θは動かない。θ
*がさらに入力されてＤが増え、I*がISに達した時、初
めてθは動きはじめる為、指令が少しづつ入力される
と、位置偏差がある程度たまって動く事を繰り返す、た
め送りとなる。
従来の位置制御装置は、以上の様に構成されているの
で、オーバーシュートやため送りが発生しやすく、うま
く調整できたとしても調整はむずかしく、又、微妙な
為、機械系の静・動摩擦が経年変化等で変化した場合、
やはりオーバーシュートやため送りが発生する。
で、オーバーシュートやため送りが発生しやすく、うま
く調整できたとしても調整はむずかしく、又、微妙な
為、機械系の静・動摩擦が経年変化等で変化した場合、
やはりオーバーシュートやため送りが発生する。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、調整が簡単でオーバーシュートや、ため送
りをする事なく制御でき、しかも機械系の変化にも強い
位置決め制御装置を得る事を目的とする。
れたもので、調整が簡単でオーバーシュートや、ため送
りをする事なく制御でき、しかも機械系の変化にも強い
位置決め制御装置を得る事を目的とする。
この発明に係わるサーボモータの位置制御装置は、静
摩擦トルクが動摩擦トルクより大きい負荷を停止時から
駆動するものにおいて、速度偏差信号からサーボモータ
の駆動力指令信号を生成する経路に選択可能に設けられ
たPI制御要素及び一次遅れ一次進み制御要素と、位置指
令信号と位置偏差信号とを入力しこれらの信号の状態に
応じてPI制御要素又は一次遅れ一次進み制御要素を選択
する切り換え判定部とを備え、PI制御要素は入力された
速度偏差信号を積分動作により時間と共に増加させて駆
動力指令信号を生成し、一次遅れ一次進み制御要素は入
力された速度偏差信号を一次遅れ動作により飽和させて
駆動力指令信号を生成し、切り換え判定部は位置偏差信
号が所定値になったときに一次遅れ一次進み制御要素を
選択する様にしたものである。
摩擦トルクが動摩擦トルクより大きい負荷を停止時から
駆動するものにおいて、速度偏差信号からサーボモータ
の駆動力指令信号を生成する経路に選択可能に設けられ
たPI制御要素及び一次遅れ一次進み制御要素と、位置指
令信号と位置偏差信号とを入力しこれらの信号の状態に
応じてPI制御要素又は一次遅れ一次進み制御要素を選択
する切り換え判定部とを備え、PI制御要素は入力された
速度偏差信号を積分動作により時間と共に増加させて駆
動力指令信号を生成し、一次遅れ一次進み制御要素は入
力された速度偏差信号を一次遅れ動作により飽和させて
駆動力指令信号を生成し、切り換え判定部は位置偏差信
号が所定値になったときに一次遅れ一次進み制御要素を
選択する様にしたものである。
この発明に係わるサーボモータの位置制御装置は、静
摩擦トルクが動摩擦トルクより大きい負荷を停止時から
駆動するものにおいて、速度偏差信号からサーボモータ
の駆動力指令信号を生成する経路に選択可能に設けられ
たPI制御要素及び一次遅れ一次進み制御要素と、位置指
令信号と位置偏差信号とを入力しこれらの信号の状態に
応じてPI制御要素又は一次遅れ一次進み制御要素を選択
する切り換え判定部とを備え、PI制御要素は入力された
速度偏差信号を積分動作により時間と共に増加させて駆
動力指令信号を生成し、一次遅れ一次進み制御要素は入
力された速度偏差信号を一次遅れ動作により飽和させて
駆動力指令信号を生成し、切り換え判定部は位置偏差信
号が所定値になったときに一次遅れ一次進み制御要素を
選択するので、停止時から動き出す際は、積分動作によ
り入力された速度偏差信号を時間とともに大きな駆動力
指令値にして、大きな静摩擦トルクに打ち勝つトルクを
サーボモータに発生させて負荷をスムースに移動させ、
かつ一度動き出した際は、負荷の摩擦トルクが急に減少
することにより増加する加速トルクを一次遅れ動作に切
り換えることにより抑制して、目標位置を越えたオーバ
ーシュートを発生させないようにすることになる。
摩擦トルクが動摩擦トルクより大きい負荷を停止時から
駆動するものにおいて、速度偏差信号からサーボモータ
の駆動力指令信号を生成する経路に選択可能に設けられ
たPI制御要素及び一次遅れ一次進み制御要素と、位置指
令信号と位置偏差信号とを入力しこれらの信号の状態に
応じてPI制御要素又は一次遅れ一次進み制御要素を選択
する切り換え判定部とを備え、PI制御要素は入力された
速度偏差信号を積分動作により時間と共に増加させて駆
動力指令信号を生成し、一次遅れ一次進み制御要素は入
力された速度偏差信号を一次遅れ動作により飽和させて
駆動力指令信号を生成し、切り換え判定部は位置偏差信
号が所定値になったときに一次遅れ一次進み制御要素を
選択するので、停止時から動き出す際は、積分動作によ
り入力された速度偏差信号を時間とともに大きな駆動力
指令値にして、大きな静摩擦トルクに打ち勝つトルクを
サーボモータに発生させて負荷をスムースに移動させ、
かつ一度動き出した際は、負荷の摩擦トルクが急に減少
することにより増加する加速トルクを一次遅れ動作に切
り換えることにより抑制して、目標位置を越えたオーバ
ーシュートを発生させないようにすることになる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図において、（１）は位置制御部、（２）は速度制御
部、（３）は電流制御部、（４）はモータ、（５）は機
械系であり、（６）は切り換え判定部である。第２図は
位置制御部（１）と速度制御部（２）、切り換え判定部
（６）の詳細で図中の符号は第５図と、第６図と同等で
ある。
１図において、（１）は位置制御部、（２）は速度制御
部、（３）は電流制御部、（４）はモータ、（５）は機
械系であり、（６）は切り換え判定部である。第２図は
位置制御部（１）と速度制御部（２）、切り換え判定部
（６）の詳細で図中の符号は第５図と、第６図と同等で
ある。
又第３図に切り換え判定部を示す。（７），（８）は
比較器、（９）は立上がり微分回路、（10）はフリップ
フロップ回路である。
比較器、（９）は立上がり微分回路、（10）はフリップ
フロップ回路である。
切り換え判定部の動作を説明すると、位置指令θ*が
比較器（８）に入力されると、比較器（８）の出力は０
から１に変化し立上がり微分回路（９）を通り、フリッ
プフロップ回路（10）がリセットされ、出力が０となり
PI制御が選択される。位置フィードバックθが動いて、
θ*と一致すると位置偏差Ｄが０となる為、比較器
（７）に０が入力され出力が０から１に変化する為、フ
リップフロップ回路（10）の出力は１となり一次遅れ一
次進み制御が選択され、次にθ*が入力されるまで、こ
の状態が維持される。
比較器（８）に入力されると、比較器（８）の出力は０
から１に変化し立上がり微分回路（９）を通り、フリッ
プフロップ回路（10）がリセットされ、出力が０となり
PI制御が選択される。位置フィードバックθが動いて、
θ*と一致すると位置偏差Ｄが０となる為、比較器
（７）に０が入力され出力が０から１に変化する為、フ
リップフロップ回路（10）の出力は１となり一次遅れ一
次進み制御が選択され、次にθ*が入力されるまで、こ
の状態が維持される。
次に全体の制御の動きで、第12図のタイミングチャー
トでθ*が入力されるまでは一次遅れ一次進み制御であ
り、θ*が入力されると、位置偏差Ｄが発生し、KP倍さ
れω*となり、ω*とωの差分に対しI*が増えてゆくが、
この時は、PI制御に切り換えられている為、積分的に増
えてゆき、ISに達すと、θが動き出し、θがθ*に一致
した瞬間位置偏差Ｄが０となる為、PI制御から一次遅れ
一次進み制御に切り変わり、I*が急激に減少する。その
為、θはオーバーシュートする事なく、θ*と一致す
る。
トでθ*が入力されるまでは一次遅れ一次進み制御であ
り、θ*が入力されると、位置偏差Ｄが発生し、KP倍さ
れω*となり、ω*とωの差分に対しI*が増えてゆくが、
この時は、PI制御に切り換えられている為、積分的に増
えてゆき、ISに達すと、θが動き出し、θがθ*に一致
した瞬間位置偏差Ｄが０となる為、PI制御から一次遅れ
一次進み制御に切り変わり、I*が急激に減少する。その
為、θはオーバーシュートする事なく、θ*と一致す
る。
ここで、一次進みの時定数TVは、制御理論上サーボ系
が不安定にならない程度で小さ目の値とし、又一次遅れ
の時定数TDは、オーバーシュートが発生しない程度で大
き目に選ぶという程度で、あまり機械系により微妙な値
を調整する必要はない。
が不安定にならない程度で小さ目の値とし、又一次遅れ
の時定数TDは、オーバーシュートが発生しない程度で大
き目に選ぶという程度で、あまり機械系により微妙な値
を調整する必要はない。
なお、上記実施例では、切り換え判定部（６）で、位
置指令が入力されてから、位置フィードバックが、指令
に一致するまでPI制御、その後は一次遅れ一次進み制御
としたが、位置フィードバックが指令値に対して±数μ
ｍになったら切り換えるという様に、一次遅れ一次進み
制御に早く切り換えても、実際の機械では、同様の効果
を奏する。
置指令が入力されてから、位置フィードバックが、指令
に一致するまでPI制御、その後は一次遅れ一次進み制御
としたが、位置フィードバックが指令値に対して±数μ
ｍになったら切り換えるという様に、一次遅れ一次進み
制御に早く切り換えても、実際の機械では、同様の効果
を奏する。
以上の様に、この発明によれば、静摩擦トルクが動摩
擦トルクより大きい負荷を停止時から駆動するものにお
いて、速度偏差信号からサーボモータの駆動力指令信号
を生成する経路に選択可能に設けられたPI制御要素及び
一次遅れ一次進み制御要素と、位置指令信号と位置偏差
信号とを入力しこれらの信号の状態に応じてPI制御要素
又は一次遅れ一次進み制御要素を選択する切り換え判定
部とを備え、PI制御要素は入力された速度偏差信号を積
分動作により時間と共に増加させて駆動力指令信号を生
成し、一次遅れ一次進み制御要素は入力された速度偏差
信号を一次遅れ動作により飽和させて駆動力指令信号を
生成し、切り換え判定部は位置偏差信号が所定値になっ
たときに一次遅れ一次進み制御要素を選択するので、停
止時から動き出す際は、積分動作により入力された速度
偏差信号を時間とともに大きな駆動力指令値にして、大
きな静摩擦トルクに打ち勝つトルクをサーボモータに発
生させて負荷をスムーズに移動させ、かつ一度動き出し
た際は、負荷の摩擦トルクが急に減少することにより増
加する加速トルクを一次遅れ動作に切り換えることによ
り抑制して、目標位置を越えたオーバーシュートを発生
させないようにすることになり、静摩擦トルクが動摩擦
トルクより大きい負荷を、停止時に与えられた位置指令
に対してスムーズに駆動し、かつ目標位置においてオー
バーシュートをなくして位置決め精度を向上させる効果
がある。
擦トルクより大きい負荷を停止時から駆動するものにお
いて、速度偏差信号からサーボモータの駆動力指令信号
を生成する経路に選択可能に設けられたPI制御要素及び
一次遅れ一次進み制御要素と、位置指令信号と位置偏差
信号とを入力しこれらの信号の状態に応じてPI制御要素
又は一次遅れ一次進み制御要素を選択する切り換え判定
部とを備え、PI制御要素は入力された速度偏差信号を積
分動作により時間と共に増加させて駆動力指令信号を生
成し、一次遅れ一次進み制御要素は入力された速度偏差
信号を一次遅れ動作により飽和させて駆動力指令信号を
生成し、切り換え判定部は位置偏差信号が所定値になっ
たときに一次遅れ一次進み制御要素を選択するので、停
止時から動き出す際は、積分動作により入力された速度
偏差信号を時間とともに大きな駆動力指令値にして、大
きな静摩擦トルクに打ち勝つトルクをサーボモータに発
生させて負荷をスムーズに移動させ、かつ一度動き出し
た際は、負荷の摩擦トルクが急に減少することにより増
加する加速トルクを一次遅れ動作に切り換えることによ
り抑制して、目標位置を越えたオーバーシュートを発生
させないようにすることになり、静摩擦トルクが動摩擦
トルクより大きい負荷を、停止時に与えられた位置指令
に対してスムーズに駆動し、かつ目標位置においてオー
バーシュートをなくして位置決め精度を向上させる効果
がある。
第１図はこの発明の一実施例による位置制御装置を示す
ブロック図、第２図は位置，速度制御部、切り換え判定
部のブロック図、第３図は切り換え判定部の詳細図であ
る。第４図は従来の位置制御装置を示すブロック図、第
５図は速度制御部がPI制御の場合の位置・速度制御部の
ブロック図、第６図は、そのボード線図、第７図は速度
制御部が一次遅れ一次進み制御の場合の位置・速度制御
部のブロック図、第８図はそのボード線図、第９図は機
械系に含まれる摩擦の特性図、第10図は従来のPI制御を
速度制御部に採用した場合の位置指令，位置フィードバ
ック、および電流指令のタイミングチャート、第11図は
従来の一次遅れ一次進み制御の場合のタイミングチャー
ト、第12図は本発明の一実施例の場合のタイミングチャ
ートを示す。 （１）位置制御部、（２）速度制御部、（３）電流制御
部、（４）サーボモータ、（５）機械系、（６）切り換
え判定部、（７）比較器、（８）比較器、（９）立上が
り微分回路、（10）フリップフロップ回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当分を示す。
ブロック図、第２図は位置，速度制御部、切り換え判定
部のブロック図、第３図は切り換え判定部の詳細図であ
る。第４図は従来の位置制御装置を示すブロック図、第
５図は速度制御部がPI制御の場合の位置・速度制御部の
ブロック図、第６図は、そのボード線図、第７図は速度
制御部が一次遅れ一次進み制御の場合の位置・速度制御
部のブロック図、第８図はそのボード線図、第９図は機
械系に含まれる摩擦の特性図、第10図は従来のPI制御を
速度制御部に採用した場合の位置指令，位置フィードバ
ック、および電流指令のタイミングチャート、第11図は
従来の一次遅れ一次進み制御の場合のタイミングチャー
ト、第12図は本発明の一実施例の場合のタイミングチャ
ートを示す。 （１）位置制御部、（２）速度制御部、（３）電流制御
部、（４）サーボモータ、（５）機械系、（６）切り換
え判定部、（７）比較器、（８）比較器、（９）立上が
り微分回路、（10）フリップフロップ回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】静摩擦トルクが動摩擦トルクより大きい負
荷を停止時から駆動するものであって、位置指令信号と
位置フィードバック信号との差から位置偏差信号を生成
し、この位置偏差信号に基づいて生成された速度指令信
号と速度フィードバック信号との差から速度偏差信号を
生成し、この速度偏差信号に基づいてサーボモータの駆
動力指令信号を生成するサーボモータの位置制御装置に
おいて、前記速度偏差信号から前記サーボモータの駆動
力指令信号を生成する経路に選択可能に設けられたPI制
御要素及び一次遅れ一次進み制御要素と、前記位置指令
信号と前記位置偏差信号とを入力しこれらの信号の状態
に応じて前記PI制御要素又は前記一次遅れ一次進み制御
要素を選択する切り換え判定部と、を備え、前記PI制御
要素は入力された速度偏差信号を積分動作により時間と
共に増加させて前記駆動力指令信号を生成し、前記一次
遅れ一次進み制御要素は入力された速度偏差信号を一次
遅れ動作により飽和させて前記駆動力指令信号を生成
し、前記切り換え判定部は前記位置偏差信号が所定値に
なったときに前記一次遅れ一次進み制御要素を選択する
ことを特徴とするサーボモータの位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265727A JPH0810411B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | サーボモータの位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62265727A JPH0810411B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | サーボモータの位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01108608A JPH01108608A (ja) | 1989-04-25 |
| JPH0810411B2 true JPH0810411B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=17421161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62265727A Expired - Lifetime JPH0810411B2 (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | サーボモータの位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810411B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5287590A (en) * | 1976-01-14 | 1977-07-21 | Hitachi Ltd | Objective value following control apparatus |
| JPS5833563B2 (ja) * | 1978-04-10 | 1983-07-20 | 株式会社不二越 | サ−ボ機構の加速度制御装置 |
| JPS58175021A (ja) * | 1982-04-05 | 1983-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | サ−ボ装置 |
| JPS61109115A (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-27 | Omron Tateisi Electronics Co | 位置制御装置 |
| JPS6284302A (ja) * | 1985-10-08 | 1987-04-17 | Fuji Electric Co Ltd | 比例積分形調節器 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP62265727A patent/JPH0810411B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01108608A (ja) | 1989-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080131 Year of fee payment: 12 |