JPH087626B2 - ２つのサーボ系間の追従制御方式 - Google Patents
２つのサーボ系間の追従制御方式Info
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- JPH087626B2 JPH087626B2 JP2080328A JP8032890A JPH087626B2 JP H087626 B2 JPH087626 B2 JP H087626B2 JP 2080328 A JP2080328 A JP 2080328A JP 8032890 A JP8032890 A JP 8032890A JP H087626 B2 JPH087626 B2 JP H087626B2
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- servo
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
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- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、速度の閉回路制御系をマイナーループとし
て持つ第１のサーボ系の位置検出信号をサンプリングし
てデジタル演算処理した速度信号を、速度の閉回路制御
系をマイナーループとして持つ第２のサーボ系の位置指
令信号とするか、または第１のサーボ系の位置検出信号
をサンプリングしデジタル演算して速度信号を得、該速
度信号を積分した信号を第２のサーボ系の位置指令信号
とにより、第２のサーボ系を第１のサーボ系の位置応答
に追従させる。２つのサーボ系間の追従制御方法に関す
る。
て持つ第１のサーボ系の位置検出信号をサンプリングし
てデジタル演算処理した速度信号を、速度の閉回路制御
系をマイナーループとして持つ第２のサーボ系の位置指
令信号とするか、または第１のサーボ系の位置検出信号
をサンプリングしデジタル演算して速度信号を得、該速
度信号を積分した信号を第２のサーボ系の位置指令信号
とにより、第２のサーボ系を第１のサーボ系の位置応答
に追従させる。２つのサーボ系間の追従制御方法に関す
る。
［従来の技術］ この種の２つのサーボ系間の追従制御方法の従来技術
が特願昭62−101803号（特開昭63−268011）、特願平１
−235392号（特開平３−121507）に開示されている。こ
れらの公報に開示された方法では、第１軸のサーボ系は
直線状の加減速のみに限定される。つまり、第１軸のサ
ーボ系の速度パターンが台形波状の場合に、第１軸のサ
ーボ系に外乱があっても、第２軸のサーボ系はこれらサ
ーボ系間の位置同期を維持しながら第１軸のサーボ系に
追従する。
が特願昭62−101803号（特開昭63−268011）、特願平１
−235392号（特開平３−121507）に開示されている。こ
れらの公報に開示された方法では、第１軸のサーボ系は
直線状の加減速のみに限定される。つまり、第１軸のサ
ーボ系の速度パターンが台形波状の場合に、第１軸のサ
ーボ系に外乱があっても、第２軸のサーボ系はこれらサ
ーボ系間の位置同期を維持しながら第１軸のサーボ系に
追従する。
［発明が解決しようとする課題］ サーボ系のドライブの能力を有効に使うためには直線
加減速、すなわちサーボドライブモータのトルクを一定
に保つ制御は不十分であり、サーボドライブモータに供
給されるパワーを一定に保つ制御（以下、これをパワー
コンスタント制御と言う）が必要である。
加減速、すなわちサーボドライブモータのトルクを一定
に保つ制御は不十分であり、サーボドライブモータに供
給されるパワーを一定に保つ制御（以下、これをパワー
コンスタント制御と言う）が必要である。
従来の同期（追従）制御によれば、第１軸のサーボ系
の位置指令曲線が時間の２次曲線の場合には位置同期誤
差を完全になくす制御を実現し得るが、前記位置指令曲
線が時間の３次曲線となると、位置同期誤差をある一定
の誤差以下にすることができなくなるという欠点を有し
ている。
の位置指令曲線が時間の２次曲線の場合には位置同期誤
差を完全になくす制御を実現し得るが、前記位置指令曲
線が時間の３次曲線となると、位置同期誤差をある一定
の誤差以下にすることができなくなるという欠点を有し
ている。
本発明の目的は、パワーコンスタント制御時の速度の
上昇、下降曲線は時間のルートカーブとなり、これは２
次関数で近似できるので、またその位置指令曲線は時間
の３次関数で与えることができることに着目して、第１
軸のサーボ系の加減速がパワーコンスタントで行なわれ
る場合にも位置同期誤差を除くことができる、２つのサ
ーボ系間の追従制御方法を提供することである。
上昇、下降曲線は時間のルートカーブとなり、これは２
次関数で近似できるので、またその位置指令曲線は時間
の３次関数で与えることができることに着目して、第１
軸のサーボ系の加減速がパワーコンスタントで行なわれ
る場合にも位置同期誤差を除くことができる、２つのサ
ーボ系間の追従制御方法を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 本発明の２つのサーボ系間の追従制御方法の第１は、
第１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に
第１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１
のサーボ系の速度指令信号から得られた速度信号に第２
の補正係数を乗じて第２の補正信号を発生し、該速度信
号を微分したものに第３の補正係数を乗じて第３の補正
信号を発生し、第１の補正信号と第２の補正信号と第３
の補正信号を加算し、該加算信号で第２のサーボ系の速
度の閉回路制御系の速度偏差を補正するものである。
第１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に
第１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１
のサーボ系の速度指令信号から得られた速度信号に第２
の補正係数を乗じて第２の補正信号を発生し、該速度信
号を微分したものに第３の補正係数を乗じて第３の補正
信号を発生し、第１の補正信号と第２の補正信号と第３
の補正信号を加算し、該加算信号で第２のサーボ系の速
度の閉回路制御系の速度偏差を補正するものである。
本発明の２つのサーボ系の追従制御方法の第２は、第
１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に第
１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１の
サーボ系の位置指令信号から得られた速度信号に第２の
補正係数を乗じて第２の補正信号を発生し、該速度信号
を微分したものに第３の補正係数を乗じて第３の補正信
号を発生し、第１の補正信号と第２の補正信号と第３の
補正信号を加算し、該加算信号で第２のサーボ系の速度
の閉回路制御系の速度偏差を補正するものである。
１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に第
１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１の
サーボ系の位置指令信号から得られた速度信号に第２の
補正係数を乗じて第２の補正信号を発生し、該速度信号
を微分したものに第３の補正係数を乗じて第３の補正信
号を発生し、第１の補正信号と第２の補正信号と第３の
補正信号を加算し、該加算信号で第２のサーボ系の速度
の閉回路制御系の速度偏差を補正するものである。
本発明の２つサーボ系間の追従制御方法の第３は、第
１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に第
１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１の
サーボ系の速度指令信号と位置指令信号から得られた速
度信号に第２の補正係数を乗じて第２の補正信号を発生
し、該速度信号を微分したものに第３の補正係数を乗じ
て第３の補正信号を発生し、第１の補正信号と第２の補
正信号と第３の補正信号を加算し、該加算信号で第２の
サーボ系の速度の閉回路制御系の速度偏差を補正するも
のである。
１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に第
１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１の
サーボ系の速度指令信号と位置指令信号から得られた速
度信号に第２の補正係数を乗じて第２の補正信号を発生
し、該速度信号を微分したものに第３の補正係数を乗じ
て第３の補正信号を発生し、第１の補正信号と第２の補
正信号と第３の補正信号を加算し、該加算信号で第２の
サーボ系の速度の閉回路制御系の速度偏差を補正するも
のである。
本発明の２つのサーボ系間の追従制御方法の第４は、
第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１
のサーボ系の速度指令信号から得られた速度信号に第２
の補正係数を乗じて第２の補正信号を発生し、該速度信
号を微分したものに第３の補正係数を乗じて第３の補正
信号を発生し、第１の補正信号と第２の補正信号と第３
の補正信号を加算し、該加算信号で第２のサーボ系の速
度の閉回路制御系の速度偏差を補正するものである。
第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１
のサーボ系の速度指令信号から得られた速度信号に第２
の補正係数を乗じて第２の補正信号を発生し、該速度信
号を微分したものに第３の補正係数を乗じて第３の補正
信号を発生し、第１の補正信号と第２の補正信号と第３
の補正信号を加算し、該加算信号で第２のサーボ系の速
度の閉回路制御系の速度偏差を補正するものである。
本発明の２つのサーボ系間の追従制御方法の第５は、
第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１
のサーボ系の位置指令信号から得られた速度信号に第２
の補正係数を乗じて第２の補正信号を発生し、該速度信
号を微分したものに第３の補正係数を乗じて第３の補正
信号を発生し、第１の補正信号と第２の補正信号と第３
の補正信号を加算し、該加算信号で第２のサーボ系の速
度の閉回路制御系の速度偏差を補正するものである。
第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１
のサーボ系の位置指令信号から得られた速度信号に第２
の補正係数を乗じて第２の補正信号を発生し、該速度信
号を微分したものに第３の補正係数を乗じて第３の補正
信号を発生し、第１の補正信号と第２の補正信号と第３
の補正信号を加算し、該加算信号で第２のサーボ系の速
度の閉回路制御系の速度偏差を補正するものである。
本発明の２つのサーボ系間の追従制御方法の第６は、
第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１
のサーボ系の速度指令信号と位置指令信号から得られた
速度信号に第２の補正係数を乗じて第２の補正信号を発
生し、該速度信号を微分したものに第３の補正係数を乗
じて第３の補正信号を発生し、第１の補正信号と第２の
補正信号と第３の補正信号を加算し、該加算信号で第２
のサーボ系の速度の閉回路制御系の速度偏差を補正する
ものである。
第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数を乗じて第１の補正信号を発生し、第１
のサーボ系の速度指令信号と位置指令信号から得られた
速度信号に第２の補正係数を乗じて第２の補正信号を発
生し、該速度信号を微分したものに第３の補正係数を乗
じて第３の補正信号を発生し、第１の補正信号と第２の
補正信号と第３の補正信号を加算し、該加算信号で第２
のサーボ系の速度の閉回路制御系の速度偏差を補正する
ものである。
［作用］ 第２図〜第５図は本発明の原理図である。
各図の上段のループが第１のサーボ系（応答の遅い
系）であり、下段のループが第２のサーボ系（応答の速
い系）である。Ks、Kzは位置ループの比例ゲイン、Gs、Gz
は伝達関数、ｆ（ｔ）は速度指令、▲∫t o▼ｆ（ｔ）ｄ
τは位置指令、ｓ、ｚは速度、Xs、Xzは位置、ｋは
定数、K1は応答に対する補正係数、K2は指令に対する補
正係数、K3は速度の微分に対する補正係数、Ｄはサンプ
リング（直並列変換）回路、DDはサンプリング（直並列
変換）・微分回路である。
系）であり、下段のループが第２のサーボ系（応答の速
い系）である。Ks、Kzは位置ループの比例ゲイン、Gs、Gz
は伝達関数、ｆ（ｔ）は速度指令、▲∫t o▼ｆ（ｔ）ｄ
τは位置指令、ｓ、ｚは速度、Xs、Xzは位置、ｋは
定数、K1は応答に対する補正係数、K2は指令に対する補
正係数、K3は速度の微分に対する補正係数、Ｄはサンプ
リング（直並列変換）回路、DDはサンプリング（直並列
変換）・微分回路である。
第２図の例は本発明の第１の方法に対応している。第
１のサーボ系の位置検出信号Xsをサンプリングして得ら
れた第２のサーボ系の位置指令Ｘ′sに定数ｋを乗じて
微分し、これに補正係数K1を乗じて第１の補正信号が得
られる。第１のサーボ系の速度指令ｆ（ｔ）に定数ｋと
補正係数K2を乗じて第２の補正信号が得られる。第１の
サーボ系の速度指令ｆ（ｔ）に定数ｋを乗じたものを微
分し、これに補正係数K3を乗じて第３の補正信号が得ら
れる。これら第1,第2,第３の補正信号を加算して第２の
サーボ系の速度制御系の速度偏差が補正される。
１のサーボ系の位置検出信号Xsをサンプリングして得ら
れた第２のサーボ系の位置指令Ｘ′sに定数ｋを乗じて
微分し、これに補正係数K1を乗じて第１の補正信号が得
られる。第１のサーボ系の速度指令ｆ（ｔ）に定数ｋと
補正係数K2を乗じて第２の補正信号が得られる。第１の
サーボ系の速度指令ｆ（ｔ）に定数ｋを乗じたものを微
分し、これに補正係数K3を乗じて第３の補正信号が得ら
れる。これら第1,第2,第３の補正信号を加算して第２の
サーボ系の速度制御系の速度偏差が補正される。
第３図の例は本発明の第２の方法に対応している。第
１のサーボ系の位置検出信号Xsをサンプリングして得ら
れた第２のサーボ系の位置指令Ｘ′sに定数ｋを乗じて
微分し、これに補正係数K1を乗じて第１の補正信号が得
られる。第１のサーボ系の位置指令▲∫t o▼ｆ（τ）ｄ
τに定数ｋを乗じて微分し、これに補正係数K2を乗じて
第２の補正信号が得られる。第１のサーボ系の位置指令
▲∫t o▼ｆ（τ）ｄτに定数ｋを乗じたものの微分値を
さらに微分し、これに補正係数K3を乗じて第３の補正信
号が得られる。これら第1,第2,第３の補正信号を加算し
て第２のサーボ系の速度制御系の速度偏差が補正され
る。
１のサーボ系の位置検出信号Xsをサンプリングして得ら
れた第２のサーボ系の位置指令Ｘ′sに定数ｋを乗じて
微分し、これに補正係数K1を乗じて第１の補正信号が得
られる。第１のサーボ系の位置指令▲∫t o▼ｆ（τ）ｄ
τに定数ｋを乗じて微分し、これに補正係数K2を乗じて
第２の補正信号が得られる。第１のサーボ系の位置指令
▲∫t o▼ｆ（τ）ｄτに定数ｋを乗じたものの微分値を
さらに微分し、これに補正係数K3を乗じて第３の補正信
号が得られる。これら第1,第2,第３の補正信号を加算し
て第２のサーボ系の速度制御系の速度偏差が補正され
る。
第４図の例は本発明の第４の方法に対応している。第
１のサーボ系の位置検出信号Xeをサンプリングし微分し
て得られた第２のサーボ系の位置指令′sに定数ｋと
補正係数K1を乗じて第１の補正信号が得られる。第１の
サーボ系の速度指令ｆ（ｔ）に定数ｋと補正係数K2を乗
じて第２の補正信号が得られる。第１のサーボ系の速度
指令ｆ（ｔ）に定数ｋを乗じたものを微分し、これに補
正係数K3を乗じて第３の補正信号が得られる。これら第
1,第2,第３の補正信号を加算して第２のサーボ系の速度
制御系の速度偏差が補正される。
１のサーボ系の位置検出信号Xeをサンプリングし微分し
て得られた第２のサーボ系の位置指令′sに定数ｋと
補正係数K1を乗じて第１の補正信号が得られる。第１の
サーボ系の速度指令ｆ（ｔ）に定数ｋと補正係数K2を乗
じて第２の補正信号が得られる。第１のサーボ系の速度
指令ｆ（ｔ）に定数ｋを乗じたものを微分し、これに補
正係数K3を乗じて第３の補正信号が得られる。これら第
1,第2,第３の補正信号を加算して第２のサーボ系の速度
制御系の速度偏差が補正される。
第５図の例は本発明の第５の方法に対応している。第
１のサーボ系の位置検出信号Xsをサンプリングして微分
して得られ第２のサーボ系の位置指令′sに定数ｋと
補正係数K1を乗じて第１の補正信号が得られる。第１の
サーボ系の位置指令▲∫t o▼ｆ（τ）ｄτに定数ｋを乗
て微分し、これに補正係数K2を乗じて第２の補正信号が
得られる。k ▲∫t o▼ｆ（τ）ｄτの微分値を微分し、
これに補正係数K3を乗じて第３の補正信号が得られる。
これら第1,第2,第３の補正信号を加算して第２のサーボ
系の速度制御系の速度偏差が補正される。
１のサーボ系の位置検出信号Xsをサンプリングして微分
して得られ第２のサーボ系の位置指令′sに定数ｋと
補正係数K1を乗じて第１の補正信号が得られる。第１の
サーボ系の位置指令▲∫t o▼ｆ（τ）ｄτに定数ｋを乗
て微分し、これに補正係数K2を乗じて第２の補正信号が
得られる。k ▲∫t o▼ｆ（τ）ｄτの微分値を微分し、
これに補正係数K3を乗じて第３の補正信号が得られる。
これら第1,第2,第３の補正信号を加算して第２のサーボ
系の速度制御系の速度偏差が補正される。
なお、本発明の第3,第６の方法は、第２の補正信号を
第１のサーボ系の速度指令ｆ（ｔ）と位置指令▲∫t o▼
ｆ（τ）ｄτから得るものであり、図示及びその説明は
省略する。また、第1,第2,第３の補正信号の和によっ
て、速度制御系の速度指令信号を出力する制御装置（伝
達関数Gzに相当）のゲインを補正することにより速度偏
差を補正することができる。
第１のサーボ系の速度指令ｆ（ｔ）と位置指令▲∫t o▼
ｆ（τ）ｄτから得るものであり、図示及びその説明は
省略する。また、第1,第2,第３の補正信号の和によっ
て、速度制御系の速度指令信号を出力する制御装置（伝
達関数Gzに相当）のゲインを補正することにより速度偏
差を補正することができる。
次に第３図を例について詳しく説明する。
第３図の構成は、２つのサーボ系間の同期（追従）制
御方法として非常に有効であることが実験により確認さ
れた。この構成中、補正係数K1,K2,K3の定数設定が本方
法にとっては特に重要な点である。最適な状態では、理
想直線からの追従誤差を±20パルス程度に入れることが
できる。以下、この最適な調整を達成するために、必要
な補正係数K1,K2,K3を解析的に求める。
御方法として非常に有効であることが実験により確認さ
れた。この構成中、補正係数K1,K2,K3の定数設定が本方
法にとっては特に重要な点である。最適な状態では、理
想直線からの追従誤差を±20パルス程度に入れることが
できる。以下、この最適な調整を達成するために、必要
な補正係数K1,K2,K3を解析的に求める。
ここで、位置同期制御期間中においてＳ軸（第１のサ
ーボ系）、Ｚ軸（第２のサーボ系）とも、過渡状態はほ
とんど考慮しなくて良いことが知られている。
ーボ系）、Ｚ軸（第２のサーボ系）とも、過渡状態はほ
とんど考慮しなくて良いことが知られている。
一方、追従制御が行われるということを、このブロッ
ク図で式的に示すと次の通りである。
ク図で式的に示すと次の通りである。
xs（ｔ）＝fs(fi（ｔ）） xz（ｔ）＝fz(xs（ｔ），s,y′（ｔ）,k） ＝fz（ｙ（ｔ）） ただし、fi（ｔ）はＳ軸への入力 ｙ（ｔ）はＺ軸への総合的な入力のとき、 Zx（ｔ）＝kxs（ｔ） ……（１） とならなければならない。パワーコンスタント制御時の
速度の上昇、下降曲線は時間のルートカーブとなり、こ
れは２次関数で近似できるので、またその位置指令曲線
は時間の３次関数で与えることができることに着目し
て、 fi（ｔ）＝At3+Bt2+Ct＋Ｄ ・・・（２）とおく。
速度の上昇、下降曲線は時間のルートカーブとなり、こ
れは２次関数で近似できるので、またその位置指令曲線
は時間の３次関数で与えることができることに着目し
て、 fi（ｔ）＝At3+Bt2+Ct＋Ｄ ・・・（２）とおく。
（２）式を強制入力すると、次の（３）式の微分方程
式の一般解は（４）式となる。
式の一般解は（４）式となる。
＋Ksｘ＝Ksfi（ｔ） ・・（３） 第３図で補正信号を入れた時のＺ軸への指令fz（ｔ）
は次式となる。
は次式となる。
ここで、真の応答xs（ｔ）と測定される応答Ｘ′
s（ｔ）の関係を第６図に示しておく。
s（ｔ）の関係を第６図に示しておく。
Xs（ｔ）は、第３図中のサンプリング回路Ｄでシステ
ムクロックの周期でしか読みとられないので、Ｘ′
s（ｔ）の演算に遅れが生じる。この遅れは、比例ゲイ
ンKsの低下をもたらす。
ムクロックの周期でしか読みとられないので、Ｘ′
s（ｔ）の演算に遅れが生じる。この遅れは、比例ゲイ
ンKsの低下をもたらす。
低下した比例ゲインをＫ′sとし、Ｋ′sとKsとの関係
を求める。式の誘導を容易にするために速度波形（第６
図）を用いて考える。第６図は指令、応答、測定波形の
間の通常の関係を示している。ここでΔｔは読みとりに
要する時間（約２〜4msec）である。
を求める。式の誘導を容易にするために速度波形（第６
図）を用いて考える。第６図は指令、応答、測定波形の
間の通常の関係を示している。ここでΔｔは読みとりに
要する時間（約２〜4msec）である。
第６図より、定常状態で の関係が成り立つことは明白である（αは指令入力の係
数）。この式より Ｋ′s＝ｍKs ・・・・（７） ただし、 が求められる。したがって、ｘ′e（ｔ）は次式で表現
される。
数）。この式より Ｋ′s＝ｍKs ・・・・（７） ただし、 が求められる。したがって、ｘ′e（ｔ）は次式で表現
される。
となる。
ここで、fz（ｔ）がＺ軸に指令された時の定常解に対
し、（１）式の関係を満たすようにする補正係数K1,K2,
K3を求めると、次の関係を得る。
し、（１）式の関係を満たすようにする補正係数K1,K2,
K3を求めると、次の関係を得る。
（11）式に（８），（９），（10）式を代入すると次式
を得る。
を得る。
［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の２つのサーボ系の追従制御方法が適
用されたサーボシステムの一実施例のブロック図であ
る。
用されたサーボシステムの一実施例のブロック図であ
る。
このシステムはタッピングマシンに使用され、サーボ
モータ１、タコジェネレータ２、パルスジェネレータ
３、サーボドライブ４、D/A変換器５、偏差カウタン
６、位置指令払い出し部７がＳ軸（主軸）駆動のサーボ
系を構成し、サーボモータ11、タコジェネレータ12、パ
ルスジェネレータ13、サーボドライブ14、D/A変換器1
5、加算器18、偏差カウタン16、乗算器19がＺ軸（テー
ブル駆動軸）駆動のサーボ系を構成している。
モータ１、タコジェネレータ２、パルスジェネレータ
３、サーボドライブ４、D/A変換器５、偏差カウタン
６、位置指令払い出し部７がＳ軸（主軸）駆動のサーボ
系を構成し、サーボモータ11、タコジェネレータ12、パ
ルスジェネレータ13、サーボドライブ14、D/A変換器1
5、加算器18、偏差カウタン16、乗算器19がＺ軸（テー
ブル駆動軸）駆動のサーボ系を構成している。
定数設定器20,21,22にはそれぞれ補正係数K1,K2,K3が
マイクロコンピュータ８により設定される。また、同期
速度比払い出し部17には定数ｋがマイクロコンピュータ
８により設定される。現在値カウンタ９はＳ軸駆動のサ
ーボ系の位置検出信号xs（ｔ）をサンプリング信号26よ
りサンプリングし、位置信号ｘ′s（ｔ）を出力する。
この位置信号ｘ′s（ｔ）は乗算器19で定数ｋと乗算さ
れ、Ｚ軸のサーボ系の位置指令信号となる。この位置指
令信号と前回の位置指令信号との差が同期速度補正演算
器23で演算された後補正係数K1と乗算されて第１の補正
信号y1（ｔ）となる。乗算器10は位置指令払い出し部７
から出力される、Ｓ軸駆動のサーボ系の位置指令信号▲
∫to▼ｆ（τ）ｄτに定数ｋを乗算する。同期速度補正
演算器24で、この乗算器10の出力と、乗算器10の前回の
出力との差が演算された後、これに補正係数K2が乗算さ
れて第２の補正信号y2（ｔ）となる。同期加減速度補正
演算部25で、同期速度補正演算器24から出力された前記
差と、この差の前回の値の差が演算された後、これに補
正係数K3が乗算されて第３の補正信号y3（ｔ）となる。
マイクロコンピュータ８により設定される。また、同期
速度比払い出し部17には定数ｋがマイクロコンピュータ
８により設定される。現在値カウンタ９はＳ軸駆動のサ
ーボ系の位置検出信号xs（ｔ）をサンプリング信号26よ
りサンプリングし、位置信号ｘ′s（ｔ）を出力する。
この位置信号ｘ′s（ｔ）は乗算器19で定数ｋと乗算さ
れ、Ｚ軸のサーボ系の位置指令信号となる。この位置指
令信号と前回の位置指令信号との差が同期速度補正演算
器23で演算された後補正係数K1と乗算されて第１の補正
信号y1（ｔ）となる。乗算器10は位置指令払い出し部７
から出力される、Ｓ軸駆動のサーボ系の位置指令信号▲
∫to▼ｆ（τ）ｄτに定数ｋを乗算する。同期速度補正
演算器24で、この乗算器10の出力と、乗算器10の前回の
出力との差が演算された後、これに補正係数K2が乗算さ
れて第２の補正信号y2（ｔ）となる。同期加減速度補正
演算部25で、同期速度補正演算器24から出力された前記
差と、この差の前回の値の差が演算された後、これに補
正係数K3が乗算されて第３の補正信号y3（ｔ）となる。
これら第1,第2,第３の補正信号y1(t)、y2(t)、y3(t)は
加算器18で偏差カウンタ16の出力と加算される。第１の
補正信号y1（ｔ）によって主にサンプリング、演算処理
時の遅れが補正され、第２の補正信号y2（ｔ）によって
主に指令の立ち上がり時の遅れが補正され、第３の補正
信号y3（ｔ）により急峻なトルク変化が補正されてD/A
変換器15に出力される。
加算器18で偏差カウンタ16の出力と加算される。第１の
補正信号y1（ｔ）によって主にサンプリング、演算処理
時の遅れが補正され、第２の補正信号y2（ｔ）によって
主に指令の立ち上がり時の遅れが補正され、第３の補正
信号y3（ｔ）により急峻なトルク変化が補正されてD/A
変換器15に出力される。
なお、補正係数K1,K2,K3はサンプリング遅れおよび演
算処理による遅れおよびＳ軸、Ｚ軸のポジションループ
ゲインによって決まる。
算処理による遅れおよびＳ軸、Ｚ軸のポジションループ
ゲインによって決まる。
サンプリングタイムによりサンプリングおよび演算処
理による遅れ時間は一定となり、Ｓ軸、Ｚ軸のポジショ
ンループゲインにより補正係数K1,K2,K3を設定すること
により、２つのサーボ系間の正確な追従運転が可能とな
った。これにより、従来の方法よりも高速で高精度なタ
ッピング加工が実現できた。
理による遅れ時間は一定となり、Ｓ軸、Ｚ軸のポジショ
ンループゲインにより補正係数K1,K2,K3を設定すること
により、２つのサーボ系間の正確な追従運転が可能とな
った。これにより、従来の方法よりも高速で高精度なタ
ッピング加工が実現できた。
なお、本発明はタッピングマシン以外に、電車（両軸
駆動）、ギャシェービング、２本吊りクレーン、ボール
ネジの両端駆動等にも適用できる。
駆動）、ギャシェービング、２本吊りクレーン、ボール
ネジの両端駆動等にも適用できる。
［発明の効果］ 一般に、第１のサーボ系の速度制御装置としてインバ
ータドライブ装置などを用いる時に、サーボモータの回
転数を数千回転まで立上げるには数十秒を要し、もしこ
れを数秒以内で立上げようとすると加（減）速トルクを
出すためにのみ、定格の数倍大きなドライブユニットが
必要となる。
ータドライブ装置などを用いる時に、サーボモータの回
転数を数千回転まで立上げるには数十秒を要し、もしこ
れを数秒以内で立上げようとすると加（減）速トルクを
出すためにのみ、定格の数倍大きなドライブユニットが
必要となる。
ここで、パワーコンスタント加（減）速方式を用いる
と、通常のインバータドライブ装置を使用し、サーボモ
ータを数秒で数千回転に立上げることができるため、過
大なインバータドライブユニットを使用することなくエ
ネルギ効率を大幅に改善できることになる。
と、通常のインバータドライブ装置を使用し、サーボモ
ータを数秒で数千回転に立上げることができるため、過
大なインバータドライブユニットを使用することなくエ
ネルギ効率を大幅に改善できることになる。
したがって、工作機械等の主軸ではパワーコンスタン
ト加（減）速が必須の条件となってきている。このよう
な加（減）速方式に対し従来のサーボ追従制御方式では
加（減）速中の２軸間の追従誤差が過大となっている。
ト加（減）速が必須の条件となってきている。このよう
な加（減）速方式に対し従来のサーボ追従制御方式では
加（減）速中の２軸間の追従誤差が過大となっている。
これに対して本発明では、上述のように、第１のサー
ボ系の位置速度の情報から第1,第2,第３の補正信号を発
生し、これら第1,第2,第３の補正信号で第２のサーボ系
の速度偏差を補正するので、第１のサーボ系の加減速が
パワーコンスタントで行われる場合にも位置同期誤差を
なくすることができ、応答特性の異なる２つのサーボ系
間の正確な位置同期制御が可能となる。
ボ系の位置速度の情報から第1,第2,第３の補正信号を発
生し、これら第1,第2,第３の補正信号で第２のサーボ系
の速度偏差を補正するので、第１のサーボ系の加減速が
パワーコンスタントで行われる場合にも位置同期誤差を
なくすることができ、応答特性の異なる２つのサーボ系
間の正確な位置同期制御が可能となる。
第１図は本発明の２つのサーボ系の追従制御方法が適用
されたサーボシステムの一実施例のブロック図、第２図
〜第５図は本発明の原理図、第６図は本発明の原理を説
明するための指令、測定波形図である。 1,11……サーボモータ、2,12……タコジェネレータ、3,
13……パルスジェネレータ、4,14……サーボドライブ、
5,15……D/A変換器、6,16……偏差カウンタ、７……位
置指令払い出し部、８……マイクロコンピュータ、９…
…現在値カウンタ、10,19……乗算器、20,21,22……定
数設定器、23,24……同期速度補正演算器、17……同期
速度比払い出し部、18……加算器、25……同期加減速度
補正演算器、26……サンプリング信号。
されたサーボシステムの一実施例のブロック図、第２図
〜第５図は本発明の原理図、第６図は本発明の原理を説
明するための指令、測定波形図である。 1,11……サーボモータ、2,12……タコジェネレータ、3,
13……パルスジェネレータ、4,14……サーボドライブ、
5,15……D/A変換器、6,16……偏差カウンタ、７……位
置指令払い出し部、８……マイクロコンピュータ、９…
…現在値カウンタ、10,19……乗算器、20,21,22……定
数設定器、23,24……同期速度補正演算器、17……同期
速度比払い出し部、18……加算器、25……同期加減速度
補正演算器、26……サンプリング信号。
Claims (24)
- 【請求項１】速度の閉回路制御系をマイナーループとし
て持つ第１のサーボ系の位置検出信号をサンプリングし
てデジタル演算処理をした信号を、速度の閉回路制御系
をマイナーループとして持つ第２のサーボ系の位置指令
信号とすることにより、第２のサーボ系の挙動を第１の
サーボ系の挙動に追従させる２つのサーボ系間の追従制
御方法において、 第１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に
第１の補正係数（K1）を乗じて第１の補正信号を発生
し、第１のサーボ系の速度指令信号から得られた速度信
号に第２の補正係数（K2）を乗じて第２の補正信号を発
生し、該速度信号を微分したものに第３の補正係数
（K3）を乗じて第３の補正信号を発生し、第１の補正信
号と第２の補正信号と第３の補正信号を加算し、該加算
信号で第２のサーボ系の速度の閉回路制御系の速度偏差
を補正することを特徴とする、２つのサーボ系間の追従
制御方法。 - 【請求項２】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御系
の速度設定値の補正信号として前記速度設定値に加算す
ることにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲第
１項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項３】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御系
の速度帰還値の補正信号として前記速度帰還値に加算す
ることにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲第
１項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項４】前記加算信号によって、前記速度の閉回路
制御系の速度指令信号を出力する制御装置のゲインを補
正することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範
囲第１項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項５】速度の閉回路制御系をマイナーループとし
て持つ第１のサーボ系の位置検出信号をサンプリングし
てデジタル演算処理をした信号を、速度の閉回路制御系
をマイナーループとして持つ第２のサーボ系の位置指令
信号とすることにより、第２のサーボ系の挙動を第１の
サーボ系の挙動に追従させる２つのサーボ系間の追従制
御方法において、 第１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に
第１の補正係数（K1）を乗じて第１の補正信号を発生
し、第１のサーボ系の位置指令信号から得られた速度信
号に第２の補正係数（K2）を乗じて第２の補正信号を発
生し、該速度信号を微分したものに第３の補正係数
（K3）を乗じて第３の補正信号を発生し、第１の補正信
号と第２の補正信号と第３の補正信号を加算し、該加算
信号で第２のサーボ系の速度の閉回路制御系の速度偏差
を補正することを特徴とする、２つのサーボ系間の追従
制御方法。 - 【請求項６】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御系
の速度設定値の補正信号として前記速度設定値に加算す
ることにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲第
５項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項７】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御系
の速度帰還値の補正信号として前記速度帰還値に加算す
ることにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲第
５項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項８】前記加算信号によって、前記速度の閉回路
制御系の速度指令信号を出力する制御装置のゲインを補
正することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範
囲第５項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項９】速度の閉回路制御系をマイナーループとし
て持つ第１のサーボ系の位置検出信号をサンプリングし
てデジタル演算処理をした信号を、速度の閉回路制御系
をマイナーループとして持つ第２のサーボ系の位置指令
信号とすることにより、第２のサーボ系の挙動を第１の
サーボ系の挙動に追従させる２つのサーボ系間の追従制
御方法において、 第１のサーボ系の位置検出信号から得られた位置信号に
第１の補正係数（K1）を乗じて第１の補正信号を発生
し、第１のサーボ系の速度指令信号と位置指令信号から
得られた速度信号に第２の補正係数（K2）を乗じて第２
の補正信号を発生し、該速度信号を微分したものに第３
の補正係数（K3）を乗じて第３の補正信号を発生し、第
１の補正信号と第２の補正信号と第３の補正信号を加算
し、該加算信号で第２のサーボ系の速度の閉回路制御系
の速度偏差を補正することを特徴とする、２つのサーボ
系間の追従制御方法。 - 【請求項１０】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御
系の速度設定値の補正信号として前記速度設定値に加算
することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲
第９項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項１１】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御
系の速度帰還値の補正信号として前記速度帰還値に加算
することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲
第９項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項１２】前記加算信号によって、前記速度の閉回
路制御系の速度指令信号を出力する制御装置のゲインを
補正することにより前記速度偏差を補正する特許請求の
範囲第９項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項１３】速度の閉回路制御系をマイナーループと
して持つ第１のサーボ系の位置検出信号をサンプリング
してデジタル演算処理をした信号を、速度の閉回路制御
系をマイナーループとして持つ第２のサーボ系の位置指
令信号とすることにより、第２のサーボ系の挙動を第１
のサーボ系の挙動に追従させる２つのサーボ系間の追従
制御方法において、 第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数（K1）を乗じて第１の補正信号を発生
し、第１のサーボ系の速度指令信号から得られた速度信
号に第２の補正係数（K2）を乗じて第２の補正信号を発
生し、該速度信号を微分したものに第３の補正係数
（K3）を乗じて第３の補正信号を発生し、第１の補正信
号と第２の補正信号と第３の補正信号を加算し、該加算
信号で第２のサーボ系の速度の閉回路制御系の速度偏差
を補正することを特徴とする、２つのサーボ系間の追従
制御方法。 - 【請求項１４】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御
系の速度設定値の補正信号として前記速度設定値に加算
することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲
第13項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項１５】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御
系の速度帰還値の補正信号として前記速度帰還値に加算
することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲
第13項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項１６】前記加算信号によって、前記速度の閉回
路制御系の速度指令信号を出力する制御装置のゲインを
補正することにより前記速度偏差を補正する特許請求の
範囲第13項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項１７】速度の閉回路制御系のマイナーループと
して持つ第１のサーボ系の位置検出信号をサンプリング
してデジタル演算処理をした信号を、速度の閉回路制御
系をマイナーループとして持つ第２のサーボ系の位置指
令信号とすることにより、第２のサーボ系の挙動を第１
のサーボ系の挙動に追従させる２つのサーボ系間の追従
制御方法において、 第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数（K1）を乗じて第１の補正信号を発生
し、第１のサーボ系の位置指令信号から得られた速度信
号に第２の補正係数（K2）を乗じて第２の補正信号を発
生し、該速度信号を微分したものに第３の補正係数
（K3）を乗じて第３の補正信号を発生し、第１の補正信
号と第２の補正信号と第３の補正信号を加算し、該加算
信号で第１、第２のサーボ系の速度の閉回路制御系の速
度偏差を補正することを特徴とする、２つのサーボ系間
の追従制御方法。 - 【請求項１８】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御
系の速度設定値の補正信号として前記速度設定値に加算
することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲
第17項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項１９】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御
系の速度帰還値の補正信号として前記速度帰還値に加算
することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲
第17項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項２０】前記加算信号によって、前記速度の閉回
路制御系の速度指令信号を出力する制御装置のゲインを
補正することにより前記速度偏差を補正する特許請求の
範囲第17項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項２１】速度の閉回路制御系をマイナーループと
して持つ第１のサーボ系の位置検出信号をサンプリング
してデジタル演算処理をした信号を、速度の閉回路制御
系をマイナーループとして持つ第２のサーボ系の位置指
令信号とすることにより、第２のサーボ系の挙動を第１
のサーボ系の挙動に追従させる２つのサーボ系間の追従
制御方法において、 第１のサーボ系の位置検出信号から得られた速度信号に
第１の補正係数（K1）を乗じて第１の補正信号を発生
し、第１のサーボ系の速度指令信号と位置指令信号から
得られた速度信号に第２の補正係数（K2）を乗じて第２
の補正信号を発生し、該速度信号を微分したものに第３
の補正係数（K3）を乗じて第３の補正信号を発生し、第
１の補正信号と第２の補正信号と第３の補正信号を加算
し、該加算信号で第２のサーボ系の速度の閉回路制御系
の速度偏差を補正することを特徴とする、２つのサーボ
系間の追従制御方法。 - 【請求項２２】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御
系の速度設定値の補正信号として前記速度設定値に加算
することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲
第21項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項２３】前記加算信号を、前記速度の閉回路制御
系の速度帰還値の補正信号として前記速度帰還値に加算
することにより前記速度偏差を補正する特許請求の範囲
第21項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。 - 【請求項２４】前記加算信号によって、前記速度の閉回
路制御系の速度指令信号を出力する制御装置のゲインを
補正することにより前記速度偏差を補正する特許請求の
範囲第21項記載の２つのサーボ系間の追従制御方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080328A JPH087626B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | ２つのサーボ系間の追従制御方式 |
| US07/674,160 US5162716A (en) | 1990-03-27 | 1991-03-25 | Tracking control method between two servo systems |
| KR1019910004696A KR960007510B1 (ko) | 1990-03-27 | 1991-03-25 | 2개의 서어보계간의 추종제어 방식 |
| EP91302615A EP0451986B1 (en) | 1990-03-27 | 1991-03-26 | Tracking control method between two servo systems |
| DE69124130T DE69124130T2 (de) | 1990-03-27 | 1991-03-26 | Folgesteuerungsverfahren zwischen zwei Servoanlagen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080328A JPH087626B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | ２つのサーボ系間の追従制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03278108A JPH03278108A (ja) | 1991-12-09 |
| JPH087626B2 true JPH087626B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=13715192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2080328A Expired - Lifetime JPH087626B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | ２つのサーボ系間の追従制御方式 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5162716A (ja) |
| EP (1) | EP0451986B1 (ja) |
| JP (1) | JPH087626B2 (ja) |
| KR (1) | KR960007510B1 (ja) |
| DE (1) | DE69124130T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| USD345341S (en) | 1992-06-18 | 1994-03-22 | Nokia Mobile Phones, Ltd. | Battery adapter |
| JP3246792B2 (ja) * | 1993-03-31 | 2002-01-15 | 株式会社東芝 | ブラシレスｄｃモータの制御回路 |
| JP3372725B2 (ja) * | 1995-08-31 | 2003-02-04 | キヤノン株式会社 | 同期スキャン制御装置 |
| JP3351990B2 (ja) * | 1997-05-27 | 2002-12-03 | オークマ株式会社 | ボールネジ駆動系の位置制御装置 |
| US7187142B2 (en) * | 2005-05-25 | 2007-03-06 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Motor drive with velocity noise filter |
| US7109670B1 (en) * | 2005-05-25 | 2006-09-19 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Motor drive with velocity-second compensation |
| JP5314110B2 (ja) * | 2011-11-25 | 2013-10-16 | ファナック株式会社 | マスタ軸とスレーブ軸との同期制御を行うモータ制御装置 |
| CN104615153A (zh) * | 2015-02-09 | 2015-05-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种基于tmx320f28335浮点dsp的二轴光电跟踪系统 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633249A (en) * | 1979-08-24 | 1981-04-03 | Fanuc Ltd | Synchronous operation control system for electric motor |
| JPS6020134B2 (ja) * | 1980-10-17 | 1985-05-20 | ファナック株式会社 | ねじ切り制御方式 |
| JPS5862707A (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-14 | Fanuc Ltd | 数値制御方式 |
| JPS58169212A (ja) * | 1982-03-31 | 1983-10-05 | Fanuc Ltd | サ−ボモ−タの位置制御装置 |
| JPS60167731A (ja) * | 1984-02-03 | 1985-08-31 | Fanuc Ltd | タツピング加工方法 |
| GB2156100B (en) * | 1984-02-14 | 1987-11-25 | Toshiba Machine Co Ltd | Method and system for controlling synchronous drive systems |
| DE3411651C1 (de) * | 1984-03-29 | 1989-04-27 | bso Steuerungstechnik GmbH, 6603 Sulzbach | Regelanordnung fuer den Gleichlauf mehrerer Antriebe |
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