JPS5932013A - 位置決めサ−ボ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、サーボモータを制御する位置決めサーボ方
式にかかる。

げ）サーボ方式 産業用ロボット、ＮＧ工作機械、情報機器の端末装置、
その他の自動化機器において、直流サーボモータが、動
力源として広く用いられている。

モータの負荷となるのは、ロボットのハンえド、工具、
プリンタヘッド、ローラ等である。

負荷を駆動させるサーボモータに要求される条件は、以
下の３つである。

（１）負荷を望みの位置へ高速に移動させること。

（２）負荷を望みの位置へ滑らか、かつ短時間に停止さ
せること。

（３）停止後は、その位置から逸脱することのないよう
、強固に固定すること。

これらの条件を可能な限り満足するため、負荷の位置、
速度を検出し、この値に応じてモータに流れる電流値を
コントロールするようにした、位置・速度サーボ方式が
用いられる。

（イ）直流サーボモータの特性とその モデル化 直流→ノーーボモータを負荷に結合した状態のモデル図
を第３図に示す。

直流サーボモータは、永久磁石によって作られる磁界中
を流れる電流に働く刀によって回転する。

モータの電機子に流れる電機子電流ｉａ　と、発生する
モータのトルク１１．は比例する。比例定数をＫｒ　と
すると、 １１、＝　ＫＴ　ｉａ　　　　　　　　　　　　　（１
）という関係式か成立する。

モータＭの慣性モーメンｌ−ＪＭ　と、負荷りの慣性モ
ーメントＪＬ　との和が、モータトルク　【！・に対す
る慣性を与える。

モータＭの回転が減速されて負荷りに伝達されるとする
。減速比をｒ　（ｒ＞１　）とする。０を負荷りの回転
角とする。

モータの電機子の慣性モーメントの１２倍の値ＪＭカ、
実効慣性モーメントとなる。

逆に、負荷の慣性モーメントの１／ｒ２の値Ｊ１．が、
実効慣性モーメントを与える。

負荷りの回転角０に関し、 という、運動方程式をうる。ただし Ｊ＝ＪＭ＋ＪＬ　　　　　　　　　　　（３）である。

ｉｌの値を適当に制御して、負荷の回転角θを望みの値
に迅速かつ適確に収束させなければならない。θの望み
の値を指令値θＣと呼ぶ。

指令値ＯＣが与えられた時、電機子電流をどのように決
定する制御装置を用いればよいのか？これが問題である
。

（つ）従来のサーボモータ制御方法 第４図は位置決めサーボ機構の構成図である。

モータＭによって、負荷りを回転する。負荷りの回転角
０を検出するために角度検出器Ａを設ける。

角度検出器Ａは、負荷りに連結されるエンコーダ又はレ
ゾルバ等よりなる。負荷りの現在の角変位０を、角度検
出器Ａによって検出する。

一方、０のあるべき値として、外部から、位置指令値Ｏ
Ｃが与えられる。

サーボドライブ回路１は、現在値０と、指令値θＣとを
比較し、現在値を指令値に近づけるよう電機子電流ｉａ
を決定する。

従来の方法によればｉａは、指令値ＯＣと現在値の差（
Ｏｃ−０）に比例する部分と、制動作用を与えるための
速度ｄＯ／ｄｔに比例する部分とよりなる。

すなわち、 によって、ｉａを決定する。

第５図は従来例に係るサーボドライブ回路のブロック図
である。

モータＭと負荷りと角度検出器Ａとは機械的結合１０　
、１１がなされている。

角度検出器Ａにより、負荷の角度の現在値０を知る。

１．２は加算器である。３．４．５はそれぞれ、−ｌ　
、　−Ｋｖ　、　Ｋｐを乗する掛算器である。

微分器６は、現在値０の時間微分（ｄＱ／ｄｔ　）を求
める。掛算器４はこれに（−Ｋｖ　）を乗じ、−Ｋｖ（
ｄＯ／ｄｔ　）を求める。

掛算器３は、（−〇）を求める。

外部から与えられた指令値ＯＣは加算器１で（−〇）と
相加えられ、（（ｊｃ−θ）を得る。

加算器２で （（７ｃ　−０）　−Ｋｖ　（ｄθ／ｄｔ）を計算する
。掛算器５でこれに、係数ＫＦを乗じ、サーボモータの
電流ｉａを、（４）式のとおりに′る。

制動項の大きさを示すＫｖを速度ゲインという。

比例定数ＩＮＦ　はフィードバックゲインという。

（１）従来のサーボ制御方式の応答解析従来のサーボ制
御方式は単純な線型応答制御にすきない。

応答解析する。（４）　、　（２）式から、となる。

次のような正規化定数を定義する。

Ｔ　−Ωｏ　ｔ　　　　　　　　　　　　　（８）こＯ
−Ｊうな正規化処理をすると、（５）式は、というふう
に簡単になる。

負荷の回転角の指令値として、第６ヌ［に示すようなス
テップ状に変化する信号が加えられたとする。これによ
って０がどのように変化するかを考える。

これをステップ応答と呼ぶ。微分方程式（９）は容易に
解ける。

パラメータＤは制動の大きさを示す。

ステップの高さＩ］は１とする。線型であるので、ステ
ップ高さＨはいくらでも同じことである。

第７図は横軸に時間（Ωｏｔ）、縦軸に０／Ｉ−１をと
ったもノテ、制動係数りが０．５　、０．７０７　、１
．０　ノ場合のステラ・プ応答を示す。

制動係数りが小さい時は、目標とする値から大きく行き
過ぎた後振動を繰返しながら目標値に近づく。

Ｄが大きすぎる時は、目標値に接近する速度か遅い。

行き過ぎを許さず、最も高速の追従特性を必要とする場
合は、Ｄ＝１とするのが良い。

僅かな行過ぎを許すのであれば、Ｄ　＝　０．７程度の
時に、最も速く目標値に収束する。

このようにＤの値は、望ましい値が一義的に定まってい
る。

この値をとるように、Ｋｖ　、　ＫＦの値を決定しなけ
れはならない。

Ｋｒ　、　Ｊ　　はモータ、負荷が与えられれば決まる
値である。自由に設計することができない。

Ｄに関する条件では、速度ゲインＫｖと、フィードバッ
クゲインＩ（Ｆ　との関係式がひとつ決まるだけである
。各々の値は決定されない。

今ひとつの条件が必要である。

ＫｖとＫＦの値を定めるための評価基準として、サーボ
系のステイフネスＳを採用する。

ステイフネスＳは、指示された位置に、負荷をいかに強
固に固定するかを表わす量である。定義は、 ５＝ｔｓ／Δθ　　　　　　　　　　　　００である。

〔Ｓは、θを指令値ＯＣより、ΔＯだけ偏位させて十分
に長い時間を保った時の、定常状態における復元力であ
る。

今の場合、（１）　、　（４）式から、Ｓ　＝　Ｋｒ　
ＫＴ　　　　　　　　　　　　　（１１）となる。フィ
ードバックゲインＫＦが大きい程、ステイフネスＳが大
きくなり、サーボ性能は向上する。

ＫＦを大きくすると、（４）式から、サーボ動作中の、
モータに流れる電流の最大値が増大する。ついには、モ
ータの電機子電流の最大定格値を超えるようになる。従
ってコ（４）式でｉａを定義したまま、ＫＦを無制限に
大きくすることはできない。

ステイフネスＳを大きく、しかも、応答は速く、という
条件を満足するには、従来の線型サーボ方式だけでは難
しいところがある。

より詳しく説明する。

パラメータＤは制動力を示す。

制動力が大きければ、早く指令値に収束するはずである
。

第７図に示すかきりでは、そうではない。Ｄが大きいと
、指令値へ接近する速度も遅くなり、収束か遅れる傾向
にある。逆説的な結果になっている。

何故か？ （９）式の微分方程式に対応する随伴二次方程式Ｘ＋２
ＤＸ＋１＝ＯＱｌｌｌｌ の解は、Ｄ＜１のとき複素数、Ｄ＝ｌで重根、Ｄ〉１の
とき二実根を与える。

複素数の解に対応する（９）式の解は振動解である。

振動しながら、０→１へ収束する。

■）〉１のとき、この解は、二負数である。これを−α
、−βとする。α〉βと決める。

α−り十ψ戸二肩　　　　　　　　０１）β−Ｄ−６Ｔ
石　　　　　　　αの αβ−１αっ である。

制動係数りが大きくなると、大きい方の解αは大きくな
るが、βはａに反比例して小さくなる。

微分方程式（９）は、２つの解 。−α【、ｅ−β【 の−次結合を解として持つ。（（９）式の１゛をＥと書
く　） Ｌ−Ｑで静止していたところへ、急に０Ｃ−１とおくわ
けであるから、初期条件とし７てはｊ＝Ｑで　　θ＝　
Ｏ（１４） ０二０　　　　　　　　０．Ｑ という条件が課される。

速度微分がｔ　＝Ｑのときに０である、というのが重要
である。従来のサーボ方式の致命的な欠陥はｔ　＝Ｑで
θ−〇という初期条件に根ざす、と言うことができる。

より厳密に説明する（９）式の解としてθｃ　−ｆ）　
＝Ａ　ｅ　”−１−：１３　ｅ−β１　　　　　αＯと
おく。Ａは収束の速い項の大きさ、Ｂは収束の遅い項の
大きさを示す。

簡単のためθｃ　＝　ｌ　とする。（１４）　、　（ｌ
Ｅｅ式よりＡ　−１−Ｂ　＝　１　　　　　　　　　　
　　　（ｌηＡα十Ｂβ＝０　　　　　　　　　β８）
初速度−〇という条件α均は、α０式と同等である。

β８）式は、α〉１〉β〉０であることから、収束の遅
い項の大きさＢは、速い項の大きさＡ（Ａ＜０）より大
きい、という事を意味する。

Ｂ−□　　　　　　　　　　　（イ） α−β 制動りが大きくなればなるほど、αは大きく、βは小さ
くなる。収束の遅いｅ−β１の方が主流になり、速い項
Ｃ−ａｔ　は殆んど消えてしまう。

パラドックスの原因はここにある。

本発明者は、初期条件θ＝０（ｔ＝ｏ）に、パラドック
スの正体を見出した。

制動ｌ）が大きい時、０の運動を決定するのは、収束の
遅い Ｂｅ−βｔ＠１） の項なのである。このため、θ→１に接近する速度その
ものが遅くなってしまうわけである。この原因は初期条
状０＝Ｏ（Ｌ−０）にハる。

（７）式のＤの定義と、（１１）式のスティフネスの定
義から、 と書くことができる。

ステイフネスを大きくした時、Ｄを大きくてきれば良い
が、Ｄは前述の理由で大きくする事ができない。

実際には、時間に関する正規化定数００も考慮に入れな
ければならない。（６）式でβ０の逆数は時間の次元を
持ち、時間の尺度を与える。すなわち、１／Ｑｏ　−Ｊ
Ｔ７；　　　　　　　　　　（ハ）である。

ステイフネスＳが大きいと、時間の尺度そのものかパン
くなる。

例えば、（（７ｃｍ０）の値が、初期の値の１／ｅにな
るまでの時間Ｔｅについて考えよう。

＆］）式と、（ハ）式から である。ここで、Ｄが１より大きいとしてβを１／２１
）で近似する（０■式より）。

時定数Ｔｃは、（イ）式から −１，’ｃ菅Ｋｖ　　　　　　　　　　　　　　（イ）
となる。

ステイフネスＳ、制動係数りが大きい時、ステップ応答
の時定数は、Ｋｖにほぼ等しくなることが分る。

フィードバックゲインＫＦによらない。Ｋｖだけによる
。もしも応答を速くしようとすれば、速度ゲインＫｖを
小さくすれば良いわけである。

このように、Ｄに対する制限は、実は、見かけのものに
すぎなかった事が分る。Ｄ＝０．７或はＤ−１が、最も
速く収束するわけではない。

Ｄに関する条件は氷解する。しかし、（４）式の条件が
残り、ｉａが、モータの最大定格を越えてはならないの
で、ＫＦをあまり大きくすることかできない。

オ）本発明の位置決めサーボ方式 従来のサーボ方式によれば、モータ電流の最大定格によ
り、サーボ系のステイフネスＳが制限される。ステイフ
ネスＳを十分大きくするためには、従来法による限り、
十分な最大定格を持った大型のモータを使用しなければ
ならない。

比較的大きな負荷を、小型のモータでコントロールする
、という事ができない。小型モータの性能を最大限に発
揮させる、という事が難しい。

ロボットアームは、極度に小型、軽量化が要求され、か
つ、高い位置決め精度も同時に要求される。位置決めを
精度よく行うためには、ステイフネスＳの十分大きい事
か必要である。

ロボットアームを駆動するＤＣサーボモータを従来方法
で制御する場合、これは極めて重大な欠陥となる。

最大定格が同一であるモータを使用しても、静止時のス
テイフネスＳを大きくすることができるよう、本発明は
、電流ｉａに対するリミッタを装入するようにした。

ＩＭをモータに流す最大電流として、（４）式の右辺が
、±ＩＭを越える時は、電流ｉａを±ＩＭとする。右辺
が±ＩＭの中に入る時は、（４）式によって電流ｉａを
決定する。これがリミッタである。

第８図は、リミッタを装入り、た時の入力出力特性図で
ある。横軸の入力は、（４）式の右辺の値を示す。縦軸
は実際に流す電極子電流ｉａである。

本発明のサーボ方式は、リミッタ函数Ｅｓ（ｘ）　　を
用いて、次のように表わされる制御方式である。

リミッタ函数ｆｔ（ｘｌ　は、第８図に対応しで定義さ
れる。

リミッタを入れたので、電流ｉａ　は、（４）式にかえ
て、 によって与えられる。

１Ｍ　は、モータの最大定格より小さい一定電流値であ
る。ＩＪ　ミッタをいれるという事は、（４）式の右辺
の絶対値がいかに大きくても、ＩＭで抑える、という事
である。

右辺が、±ＩＭを越えない時は、（４）式のまま、右辺
と左辺を装置する。

しかし、これは、この範囲で従来のサーボ方式と同じ運
動にする、という事ではない。逆である。

この範囲内で、Ｉ（Ｆを大きくする事ができる、という
事が重要なのである。

ステイフネスＳはＫＦに比例する。従来の線型サーボ方
式では、モータ電流の制限から、フィードバックゲイン
ＫＦをあまり大きくできなかった。

リミッタを入れると、ＫＦを大きくてきる。（４）式の
右辺が±ＩＭの中にある時のみ、ＫＦがサーボ系内の連
動を支配する。

（力）本発明のサーボ系の回路構成側 突１図は本発明のサーボ系を示す回路構成図である。第
５図の従来例と共通するところか多い。

異なるのは、モータＭの前段にリミッタ１２を挿入した
点である。

モータＭと負荷Ｌ、負荷■、と角度検出器Ａとはそれぞ
れ機械的結合１０　、１１されている。

角度検出器Ａは負荷りの回転角の現在値Ｏを検出する。

微分器６は、θの時間微分ｄθ／ｄｔを計算する。

掛算器４は、時間微分に−Ｋｖを乗算する。すなわち、
掛算器４の出力は−Ｋｖ　（ｄ０７ｄ【）である。

掛算器３は、θに（−１）を乗算し、（−〇）を計算す
る。

外部より、指令値Ｏｃが与えられる。

加算器１は（Ｏｃ−０）を°−算出する。

加算器２は、（Ｏｃ　−０）　−Ｋｖ　（”／ｄｃ　）
の値を求める。

掛算器５は、さらにＫＦを、上の値に乗する。

リミッタ１２は、第８図、すなわち（ハ）式の関係で゛
決定される電流値１ａをモータＭに供給する。

このような回路により、本発明の位置決めサーボ方式を
実現することができる。

キ）無次元化法による本発明のサーボ 系の応答解析 （２）　、　（１１）　、　＠式より と書ける。新しいリミツク函数ｆｚ（ｘ）は翰 によって定義される。

時間１に関して、（６）〜（８）と同じ正規化変換をす
ると、 と男くことができる。

ステイフネスＳが大きい、つまりＩＮＦの大きい例につ
いて考える。

たとえば、ＩＭ／Ｋｒ　＝　０．０５　とする。ステッ
プの高さＴ−１（−〇Ｃ）は２とする。Ｄ＝１．０　、
１．３　。

１．６の場合につき、コンピュータを使って数値計算し
た。

第２°図は、数値計算の結果をグラフに表したものであ
る。横軸は正規化時間Ｔ（Ω００で、縦軸は回転角０を
ステップで割って正規化した値Ｏ／１−Ｉである。この
値は１に収束するはずである。

Ｄ＝ｌのとき、いったん１をこえて、逆もどりし、遅れ
て１に収束する。

Ｄ　＝　１．３のとき、行きすぎ量はより少なくなる。

Ｄ＝１．６のとき、行きすぎ量は少なく、なめらかに１
へ収束する。

このように、Ｄの値は従来例のばあいと最適値が異って
くる。一般に１以上の方が良い。

しかしながら、正規化法（第２図に示す横軸かΩＯ【　
であるもの）によって収束の速さを比較するのは妥当で
はない。時間軸の単位そのものの評価が加えられなけれ
ばならないからである。Ω０がスティフネスを含んでい
るから、といっても良い。

（り）比較無次元化法による本発明の サーボ系の応答解析 評価を絶対化しなければならない。

標準のステイフネスＳｏ　、速度ゲインＫｖｏを考える
。

一般系を考える。一般系において、スティフネスＳ、速
度ゲインＫｖは標準系のそれぞれ、ｍ。

ｎ倍とする。

”／Ｓｏ　＝　ｍ　　　　　　　　　　　　　　　　　
に３功Ｋｖ／Ｋｖｏ　＝ｎＣ３３ として、さらに時間変数を Ｉ゛＝Ωｏｏ　（（ハ） という変換をする。リミッタの制限εをθ”　’　Ｍ／
Ｋ　Ｆ　Ｏ（ト） とおく。

に）式は結局、ηを ｒ）　＝Ｏｃ−〇−２ｎ−リー ｄＴ　　　　　　　（ロ） によって定義するとき （１）　　η〉鴨ｎのとき ２０ □＝１ ｄ　−１，−２（至） （ｉｉ　ｌ　　−ｅ／／Ｉｎ≦η≦誌のとき（ＨＤ　　
ηく−ｑ霜のとき となる。

静止状態にあって、新しい指令値を与えると、もとの値
との差■１が大きいとき、（１）又は（１ｉｉ　）の状
態から出発する。

Ｈが小さいときは（１１）から出発するが、従来法に比
して、ｍが大きいので、速く指令値に収束する。

（１）又は（ｌｉｔ　ｌから出発する時の動作が問題で
ある。

第２図は（１）の状態から出発し、順に（ｉｌｌ　、　
（ｉｉｉｌの状態を経て（１１）に戻りやがて収束して
ゆくものを示している。

（１）に於ける解はＴの二次式で、 のかたちになる。［ｔｉｉ）も同様で係数の（１／２　
）が（−１／２　）になるだけである。

（１１）は指数函数になる。（７）式又は第２図のＤと
Ｄｏ　、　ｍ　、　ｎの関係は Ｄ　＝　Ｄｏ　ｎ　５　　　　　　　　　　　ｇである
。簡単のためＤｏ　ｎをまとめてｎと書く。

すると６０式は２つの特解 ｅ−”　　、　　Ｃ−β”　　　　　　　　　　　（／
４３をもつ。α〉ρとする である。（１１）の場合、αは速い収束、βは遅い収束
を伴う因子であるが、ｍが大きい時、αの項の影響は殆
ど無視できる。

理由を説明する。

（１）又は１ｉｉｉ　）の場合、速度０はＴに比例する
。（＋１ｌｉｌ（＋＋＋）の間の遷移はＴが１を経過す
るまでに起ることが多い。

ステップＨの高さにもよる・が、ｍが大きければ、ηが
同一領域ｆｉ）　、　（ｉｉ）　、　（ｌｉｉ）に長く
とどまることはない。Ｔの持続時間は１以下であること
が多く、たとえ１以上であっても、最初の指令値を変更
した瞬間だけである。

すると速度０はせいぜい１である。３つの領域間をη、
０が変化するとき、境界で０の値とθ（速度）の値とを
同一にしなければならない。接続条件である。

（１）又は（制での速度（微分）０はせいぜい１である
。

（１１）でｅ−”　、　ｅ−β１の最初の速度微分はそ
れぞれα、βである。ｍが大きい時αは１よりはるかに
大きい、βは１に近い。

すると接続条件からｅ−β１の項のみが生きてくる。Ｃ
−（ＺＴ　の項は殆ど現われない。

つまり、（１１）の領域で、近似的に、ＯＣ−σ＝１３
Ｃ−βＴ（４６） と書くことかできる。

従来のサーボ系との違いを、ここで認識すべきである。

従来法ではαＱ−（ホ）に示すように、α、βの両方の
項を考えに入れなけれはならながった。

αの項がなければ、初期条件Ｌ−Ｑでδ−０を満すこと
ができないからである。

本発明は境界での微分δは０でなく、これより大きく１
以下である。従来法より（αβ−ｍであり）、αの値が
大きいから、ｃ−（ＩＴの項はよけいに小さくなってく
るわけである。

各領域でのθの運動を計算する。

まず（１１）の領域を考える。

（１）の領域から（１１）へ進むとする。

η−ｅ／、ｎである。境界条件は、 θＣ−θ＝Ｇ　　　　　　　　　　　　　（Ｌ４乃δ＝
Ｖ　　　　　　　　　　（財） であるとする。当然 Ｇ　−２ｎ　Ｖ−皇 −０９） である。時間Ｔを、遷移の瞬間Ｔｉを基準として測ると
する。すなわち ｒ　＝　Ｔ　−１□′　　　　　　　　　　　　（イ）
である。ＯＱの近似を採用するかきり、速度に関する接
続条件（ハ）は無視しなければならない。するとＯＣ−
θ＝　Ｇ　ｅ−β”　　　　　　　　　　（５］）とな
る。（ロ）の定義からηは ’７−Ｇ（１−２ｎβ）Ｃ−β０６ノ となる。

ηの値は境界で”／ｍであり、これより減少［７てゆ＜
、−ｅ／ｍにまでもしも減少すれば、次に（制の領域に
入る。

ｍは正、θは正であるから、不等式 １式％（） が成立する限り、ηは負にならない。

不等式−を非遷移条件と呼ぶ。

つまり、ｍおよびβが小さければ、いったん（１１）の
領域へηが入ると、ここ′がら再ひ出ることはない。

既に述べたように、指令値の変化すなわちステップＩ−
ｉか大きい時、かならず（１）又は（ｉｌ＋１にηがあ
り、ここからサーボ系の運動がはじまり、やがて（１１
）に入る。非遷移条件（イ）が成立する場合、（１１）
から抜は出ることはなく、ψη式に従って目標とする指
令値ＯＣへ収束する。つまり、（１）→（１１）又は、
０＋＋　＋→（１１）への遷移が１回だけ起って収束す
る。第１０図はこのような遷移を示すステップ応答図で
ある。

非遷移条件が成立しない時、さらに、遷移（１１）→（
ｉｉｌ　ｌ又は（１１）→（１）が起りうる。このよう
なゆきすぎ遷移があった場合、再び叫へ戻る遷移があり
、最後にＯＣへ収束する。第９図は、このような遷移を
示すステップ応答図である。

Ｐ７１　　非遷移条件が成立する場合の収束に要する時
間の評価 最初に（１）の領域にあり、ｆｉｉｌへ入って、そのま
ま収束する場合に、もつとも収束に要する時間が短い。

（＋：＋　＋から（１１）でも同じである。このように
、１回しか遷移しない場合の収束時間について評価する
。

最初 ｏ　＝＝　　Ｉ　　Ｔ２　　　　　　　　　　　　　（
財）である。（ロ）式から、 η＝θＣ−±Ｔ”−２ｎＴ％ 遷移の時間Ｔ１は、η＝９〆ｍで決定される。すなわち
、 Ｔ２−４−４ｎＴ−２（Ｏｃ　−−）＝ＯＦ４の解とし
て、遷移時間ＴＩ Ｇ７） である。このときのギャップは Ｏｃ　−０＝Ｇ　＝　−−４−２ｎ　Ｔｔ　　　　　　
（％ｎ である。

（１１）の領域に入ると、 Ｏｃ　−０＝　Ｇ　ｅ−β７　　　　　　　　　　軸で
ある。指令値との差が最初の値（θＣ）の１７（２にな
った時を収束時間と定義すると、（ｉｉ）の領域で１２
時間を 要する。１３ｎは自然対数である。

全収束時間Δ′Ｆは Δ−ｒ　＝　Ｔｔ　−１−Ｔ２　　　　　　　　　　　
（６１）でＪゴえられる。

結局、最も速い収束と、高いステイフネスＳを実現させ
るための条件は、βについて（ハ）式の中の実根条件 ｎ２≧工　　　　　　　　　　　　　　鋤ノ’ｍ と、非遷移条件鏝 １≧２０β　　　　　　　　　　　　輪と、（６］）式
のΔＴを最少にするという、ｍ　、　ｎを求めればよい
事になる。

（コ）効　果 （１）　　サーボ系のステイフネスＳを大きくする事が
できる。指定された位置へ負荷を強固に支持する事がで
きる。

（２）　　ステイフネスＳが大きいという事は、ｍが大
きいという事であるが、ｍを大きくすると、収束時間が
短くなる。動作の速さとステイフネスＳの大きさとか矛
盾することなく両立しうる。

（３）定格の小さなサーボモータであっても最も望まし
いサーボ応答動作をさせる事ができる′。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーボ系を示す回路構成図。 第２図は本発明のサーボ系のステップ応答図で、横軸は
正規化時間、縦軸は回転角ＯをステップＨで割った正規
化回転角０／Ｉ（である。 第３図は直流サーボモータを負荷に結合した状態のモデ
ル図。 第４図は従来の位置決めサーボ機構の構成図。 第５図は従来例に係るサーボドライブ回路のブロック図
。 第６図はステップ状に与えられた指令値の変化を示すグ
ラフ。 第７図は従来例にかかるサーボ方式のステップ応答図。 横軸は正規化時間（ΩＯ（）、縦軸はθＡ１である。制
動係数りは０．５　、０．７０７　、１．０の例を示す
。 第８図はモータに加える電流の値を制限するためのＩＪ
　ミッタの入力出力特性図である。入力を横軸、出力を
縦軸にとる。（４）式の右辺が入力、左辺か出力である
。 第９図は本発明のサーボ系のステップ応答図で、非遷移
条件か成立１−ない場合の例を示す。 ＠１０図は本発明のサーボ系のステップ応答図で、非遷
移条件が成立する場合の例を示す。 １．２・・・・・・加算器 ３．４．５・・・・・・掛　算　器 ６・・・・・・微分器 Ｍ・・・・・・モ　−　タ Ｌ・・・・・・負　　　荷 Ａ・・・・・・角度検出器 １０　、１１・・・・・・機械的結合 １２・・・・・・リミ゛ンタ 発　　明　　者　　　　　　　竹　　本　　　　晃特許
出願人　　住友電気工業株式会社 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 負荷を駆動するサーボモータと、負荷の変位を検出する
   検出器と、サーボモータを制御するサーボドライブ回路
   とよりなり、サーボドライブ回路は変位指令値θＣと、
   現在の変位０の差（Ｏｃ−θ）に、変位の微分θに定数
   （−Ｋｖ）を乗じて得た値を加え、その結果にフィード
   バックゲインＫＦを掛けて得た値 ＫＦ　（Ｏｃ　−０−Ｋｖθ） を、函数形が のリミッタに通し、こうして得た電流をサーボモータに
   与えるようにした事を特徴とする位置決めサーボ方式。