JPS5913761B2 - デジタル型サ−ボ回路 - Google Patents

デジタル型サ−ボ回路

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JPS5913761B2
JPS5913761B2 JP54131301A JP13130179A JPS5913761B2 JP S5913761 B2 JPS5913761 B2 JP S5913761B2 JP 54131301 A JP54131301 A JP 54131301A JP 13130179 A JP13130179 A JP 13130179A JP S5913761 B2 JPS5913761 B2 JP S5913761B2
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Program-control systems
    • G05B19/02Program-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/19Numerical 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
    • G05B19/21Numerical 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 using an incremental digital measuring device
    • G05B19/23Numerical 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 using an incremental digital measuring device for point-to-point control
    • G05B19/231Numerical 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 using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
    • G05B19/232Numerical 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 using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with speed feedback only
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
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    • G05B2219/41021Variable gain

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばモータを用いた駆動装置において、摩擦
による影響を除去し、正確な位置決めを行うデジタル型
サーボ回路に関する。
基本的サーボシステムにおいて、モータまたはその等価
物によつて被制御物体を所定の位置に移5 動させるた
め、該モータに印加される力は、ある時刻における被制
御物体の実際の位置と所定位置との間の相違を表わす誤
差信号に比例する。
モータによつて被制御物体に印加される力が常に存在す
る摩擦力以下に低下すると、その物体は所定位10置と
は離れた位置で停止する。この問題点を克服するための
一つの方法はサーボループの利得を増大して、被制御物
体へ印加される力が、該物体が所定位置近傍に近づ<ま
で、摩擦に打ち勝つために必要とされる力以下に低下し
ないようにするこ15とである。この方法においては、
問題点を克服するために余分な電力およびその消費を伴
なう。そしてこの欠点は帰還ループ中に誤差信号を積分
する積分フィードバック系を挿入することによつて減じ
られている。しかしこのことは結局は、たと20え誤差
信号が十分な力を発生しないとしても、ある時刻後には
被制御物体に印加される摩擦に打ち勝つだけの力を発生
させている。この方法は回路が複雑となり、また良好の
ダイナミック制御の達成を非常に困難とする。25本発
明によれは、被制御物体に働く力は、誤差信号に予め定
めた最少の係数を乗することにより最少値にセットされ
る。
この状態においては、対応する最少の力が摩擦力に等し
くなるとき、被制御物体は停止する。そこで、誤差信号
に乗ぜられ30る係数は、被制御物体が所定位置に移動
するまで、被制御物体に働く力を増すために大きくされ
る。所定位置まで移動したら、前記係数は予め定めた最
少値に復帰される。前記係数値の増大は被制御物体が初
めに停止するまで行なわれないので、ダ35イナミツク
性能は悪くならない。以下図面を用いて本発明を説明す
る。
図は本発明の一実施例を示したものである。
まずモータMを反時計方向に回転させるものと仮定する
。信号源2は矢印CCLによつて示される反時計方向に
モータMを回転させる場合の角度増分の数に等しい複数
個の一連のコマンドパルスをオアゲート6の入力端4に
印加する。ここでゲート6の他方の入力端8は低論理状
態にあり、入力端4に印加されたパルスは出力端10に
現われる。この出力信号はアツプダウン計数型誤差レジ
スタ12のカウントアツプ入力端に印加される。誤差レ
ジスタ12のデジタル出力信号は誤差信号の絶対値を表
わし、マルチプライヤ14に印加される。マルチプライ
ヤ14は誤差信号の絶対値と制御入力端16に印加され
たデジタルワードによつて定まる係数とを掛算する。掛
算動作の後、結果として生じたデジタルワード信号はデ
ジタル−アナログ(D/A)変換器18に印加される。
D/A変換器18はマルチブライヤ14の出力端に卦け
る前記デジタルワード信号によつて表わされる誤差信号
の値に比例する制御電圧をモータ駆動回路20に印加す
る。モータ,駆動回路20はモータM二を駆動するため
の適切な電圧をその出力端22に発生する。もし前述し
たようにモータMを反時計方向に回転させると仮定する
と、出力端22はスイツチQにより、線路CCLを介し
てモータMを反時計方向に回転させるモータM中の巻線
(図示二せず)に接続される。スイツチQの設定位置は
誤差レジスタ12の端子24をスイツチ制御回路26に
接続することによつて決定される。即ち、端子24の信
号は誤差カウントが正のとき一方の極性をもち、また負
のとき反対極性となる。図示,した構成において、コマ
ンド信号がモータMの反時計方向の回転を要求するとき
正である。モータMがコマンド信号に応答して回転する
角度増分の数を示す手段として種々の型のエンコーダを
用いることができるが、実施例に卦いてはデ5イスク2
8を用いている。
テイスク28はモータシヤフトSと共に回転するように
装着され、光透過部分と光不透過部分とを交互にもつセ
クタより形成されている。光ビーム源S,と光検出器[
!)1とは点A1に整列して、デイスク28の両側に装
ク着されている。まれ光ビーム源S2と光検出器PD2
とは点A2に整列してデイスク28の両側に装着されて
いる。点A,とA2とは、デイスク28の中心に関し、
一個のセクタ(例えば光透過部分)の角度の1/2だけ
角度的に距離が離れている。デイスク28が回転すると
、光透過セクタと光不透過セクタとが点A,部分を通過
し、光検出器PDlがパルスP1を発生する。そしてこ
のパルスP,は位相検出器30の一万の入力端に印加さ
れる。またセクタが点A2部分を通過すると、光検出器
PD2がパルスP2を発生し、このパルスP2は位相検
出器30の他方の入力端に印加される。パルスP1とP
2とは90)だけ位相が異なつており、位相検出器30
はデイスク28がどちらの方向に回転しているかを検出
し、デイスク28が反時計方向に回転している場合には
、線路CCL′にのみパルスを発生させる。位置決め信
号と呼ばれる線路CCf上のパルスはオアゲート34の
入力端32に印加される。
そした時計方向コマンドパルスが信号源38からオアゲ
ート34の他方の入力端36に印加されないかぎり、線
路CCfのパルスはオアゲート34の出力端40に発生
し、そして誤差レジスタ12のカウントダウン入力端に
印加される。これらパルスの数が誤差レジスタ12のカ
ウントアツプ入力端に印加されたコマンドパルスの数に
等しくなるとき、モータMは信号線2から与えられたコ
マンドパルスの数によつて定まる角度増分の数だけ回転
したことになる。このとき、誤差レジスタ12の計数値
は零となり、これは誤差検出器12の出力端42におけ
る低電圧状態によつて表わされる。なお、出力端42の
信号も誤差信号に含まれるものとする。この伏態におい
て、マルチプライヤ14への入力は零であるので、マル
チプライヤ14の入力端16に印加される信号は何らの
位置の相違も作らない。D/A変換器18によつて供給
される電圧は零となり、出力端22のモータ駆動電圧は
零となる。カウントアツプ卦よびカウントダウンの期間
中、カウントの極性は正であり、これは出力端24に}
ける正電圧によつて示される0前述したように、この正
電圧がスイツチ制御回路26に印加され、スイツチQは
出力端22を線路CCLに接続する。次にモータMを矢
印CLで示すように時計方向に回転させる場合について
説明する。
信号源38はオアゲート34の入力端36に複数個の時
計方向コマンドパルスを供給し、オアゲート34の出力
パルスは誤差レジスタ12のカウントダウン入力端に印
加される。誤差レジスタ12の出力により表わされる絶
対値は増大し、そしてD/A変換器18に印加される以
前にマルチプライヤ14中である係数が乗じられる。モ
ータ駆動回路20は反時計方向回転の場合と同じように
、その出力端22に電圧を発生する0しかし計数状態は
カウントダウンの状態であるので、誤差レジスタ12の
出力端24の信号は負である。したがつて、スイツチ制
御回路26によりスイツチQは他方の位置に設定され、
出力端22と線路CLとが接続される。線路CLは矢印
CLによつて示されるように時計方向にモータMを回転
させるモータM中の巻線(図示せず)に接続される。デ
イスク28のセクタが点Al,A2部分を通過するとき
パルスP,,P2が発生される。しかしこれらパルスの
位相関係は前述した場合とは異なつている。したがつて
、位相検出器30は線路CC上にのみパルスを発生し、
このパルスはオアゲート6の他方の入力端8に印加され
る0オアゲート6は前記パルスに対応したパルスを発生
し、このパルスは誤差レジスタ12のカウントアツプ入
力端に印加される。これらパルスの数が信号源38によ
つて供給されたパルス数に等しくなるとき、誤差カウン
トは零となり、そしてモータMは停止する。摩擦がない
ならば、上述した動作によつて、モータMは所定の数の
角度増分だけ回転するであろう。
しかしながら摩擦は常に存在するので、モータMは所定
の位置まで回転する以前に停止する場合がある。この状
態に訃いては、誤差レジスタ12の計数値の絶対値はあ
る有限の値となり、そして端子42に卦ける出力信号は
高論理状態となる。たとえモータMが所定位置まで達し
ていなくても、モータMは停止し、位相検出器30によ
つて線路CCL′訃よびC仔にパルスが発生されない状
態となる。線路CCC}よひCfは速度検出器44の入
力端に接続される。速度が低速度プリセツト値以下に低
下すると速度検出器44の出力端46の信号は高論理状
態となり、モータMがほぼ停止したことを示す。アンド
ゲート52の入力端48,50へ高論理状態の電圧が印
加されると、ゲート52の出力信号は高論理状態となる
○アンドゲート52の出力端54の信号はパルス発生器
60の入力端56に印加される。出力端54の信号が高
論理状態になると、パルス発生器60はアンドゲート6
4の人力端62にパルスを供給し始める。もしアンドゲ
ート64の他方の入力端66の信号が高論理状態である
と、アンドゲート64はパルス発生器60によつて与え
られるパルスに対応するパルスを利得レジスタ58のカ
ウントアツプ入力端68に供給する。利得レジスタ58
の出力信号はマルチプライヤ14の入力端16に印加さ
れ、マルチプライヤ14で掛算される係数値を増大させ
る。よつて、D/A変換器18によつて発生する電圧が
増大する。モータMは、摩擦に打ち勝ち、信号源2また
は38からのコマンドパルス数で定まる所定位置に向つ
て再び回転し始める。この回転の結果、パルスPl,P
2が位相検出器30に印加され、回転方向に依存して線
路CcCまたはCL′にパルスを発生する〇モータMが
非常に低速度で回転している限りは、速度検出器44の
出力信号は高論理状態のままである。
しかしモータMの回転速度がある値を越すと前記出力信
号は低論理状態となる。このとき、誤差レジスタ12の
出力端42の信号状態には無関係にアンドゲート52の
出力信号は低論理状態となり、そしてパルス発生器60
はオフとなる。出力端54は利得レジスタ58のりセツ
ト人力端56に接続されているので、利得レジスタ58
の出力信号は通常値にりセツトされる。そしてモータM
は停止するだろう。しかしこのときモータMはほぼ所定
の位置まで接近して回転している。このプロセスは所定
の位置に到達するまでくり返えされる。このとき、誤差
レジスタ12の計数値は零となり、その出力端42の信
号は低論理状態となる。よつて、速度検出器44の出力
信号状態には無関係にアンドゲート52の出力信号は低
論理状態となり、パルス発生器60はオフとなり、利得
レジスタ58の利得は通常値に保たれる。最大利得検出
回路68は利得レジスタ58のデジタル出力を受信する
。利得レジスタ58の出力が最大利得値に達すると(例
えば、1個の誤差カウントが全駆動電圧を発生させるよ
うな場合)、最大利得検出回路68の出力信号は低論理
状態となる。この出力信号はアンドゲート64の入力端
66に印加されるので、その出力信号はたとえパルス発
生器60から人力端62にパルスが印加されていても低
論理状態となる。その結果、利得レジススタ58の計数
値は、前述したように誤差レジスタ12の計数値が零に
なるかまたは零でない速度が検出されるまで、最大許容
値に維持される。以上の説明より明らかなように、信号
源2,38はモータMまたはモータMの負荷Lが移動さ
れるべき量を示すコマンド信号を提供する。図示の例で
は負荷Lは回転体であるが、負荷Lの運動はリニアモー
タの使用による直線運動、またはモータとそれに結合さ
れた機械的手段による他の方向の運動でもよいことは勿
論である。デイスク28訃よび位相検出器30は、負荷
Lが回転した量を示す位置信号を発生するための一手段
であり、例えばリニアモータを使用する場合には他の手
段を用いねばならない。またコマンド信号に従つて負荷
Lの被制御物体が移動されようとする量と、被制御物体
が実際に移動した量との差を表わす誤差信号は誤差レジ
スタ12のような手段により与えられてよい。掛算手段
14は誤差レジスタ12によつて与えられる誤差信号と
与えられた係数とを効果的に乗算する。
また速度検出器44は負荷Lが移動して !いる速度を
示す速度信号を発生する手段である。アンドゲート52
,パルス発生器60お一よび利得レジスタ58は、誤差
信号が零以外の値で且つ負荷L(または被制御物体)の
速度が予定値以下のときに、マルチプライヤ14が誤差
信号に掛算する係数を大きくするための手段である。ア
ンドゲート52およびその出力端54と利得レジスタ5
8のりセツト端56との接続は、誤差信号が誤差零を表
わす値に達するとき、または速度が予定値より大きいこ
とを表わす速度信号に応答して前記係数値を減少させる
ための手段である。
最大利得検出器68訃よびアンドゲート64は前記係数
値の増加を防止し予定最大値に維持するための手段であ
る。なお被制御物体という言葉はモータにより駆動され
る物体またはモータそれ自身の両者を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例によるデジタル型サーボ回路のプ
ロツク図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1入力端子および第2入力端子を有し、前記第1
    入力端子に被制御物体の予定移動量を示すデジタル信号
    を受信するデジタル・アップダウン計数型誤差検出器と
    、前記誤差検出器の出力誤差信号に係数を乗するデジタ
    ルマルチプライヤと、前記デジタルマルチプライヤの出
    力信号をアナログ信号に変換し前記被制御物体を駆動す
    る駆動回路と、前記被制御物体の移動量を示す信号を前
    記第2入力端子に与える位置検出器と、前記被制御物体
    の移動速度を表わす速度信号を発生する速度検出器と、
    パルス発生器を含み、前記出力誤差信号および前記速度
    信号に応答し、前記出力誤差信号が零でなく且つ前記速
    度信号が予定速度以下を表わすとき前記係数を増大させ
    るデジタル手段とより成るデジタル型サーボ回路。
JP54131301A 1978-10-10 1979-10-11 デジタル型サ−ボ回路 Expired JPS5913761B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US000000949481 1978-10-10
US05/949,481 US4215301A (en) 1978-10-10 1978-10-10 Digital servo positioning circuit

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Publication Number Publication Date
JPS5552109A JPS5552109A (en) 1980-04-16
JPS5913761B2 true JPS5913761B2 (ja) 1984-03-31

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ID=25489162

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JP54131301A Expired JPS5913761B2 (ja) 1978-10-10 1979-10-11 デジタル型サ−ボ回路

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CA (1) CA1126803A (ja)

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