JPS60136802A

JPS60136802A - 電気サ−ボ装置

Info

Publication number: JPS60136802A
Application number: JP58243972A
Authority: JP
Inventors: Fujio Tajima; 田島　富士雄; Munetake Kanna; 漢那　宗丈
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-12-26
Filing date: 1983-12-26
Publication date: 1985-07-20

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】〔発明の利用分野〕不発明は、メカトロニクス関連機器に用いられる′電気
サーボ装置に係り、特に目標値に対して正確な出力が得
られる電気サーボ装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の電気サーボ装置を第１図〜第３図により説明する
。第１図は電気サーボ装置とその電流増幅器の全体構成
を示す図である。ここでは、モータ２により負荷装置３
を駆動するサーボ装置を例にとり上げる。電流増”幅器
１は目標値８を受けて上記サーボ装置に所定の動作をさ
せるだめの亀流を発生する。第２図は、第１図のシステ
ムをブロック図で表示したものであり、上記システムに
おけるｔｌｌ流直について、入力および出力の関係を明
確にするように表示きれている。すなわち、・速流Ｊ冑
１園器１の性能を入力である目標１直８に対して出力５
を正確に発生することで評価するためである。

第２図において、機構部２３は第１図のモータ２および
負荷装置３に相当する。さて、従来の電流増幅器１袖４
２図では破線で囲んだ部分に相当し、目標Ｘ直８と出力
５を比較し誤差を横比する比較器７と、誤差信号を増幅
する増幅器４とで構成されている。

＠３図は、従来の電流増幅器１の電流ｉの性能ソ示すも
のであり、破線Ｃが目標１直でらり、実線ｄが出力であ
る。図における破線Ｃと実Ｊｄとの１川の誤差は第２図
の電流増幅器１内の増幅器４の増幅器ｋを太きくするこ
とにより、小さくなるが、本質的に誤差が残る。これは
第２図における機構部２３の特性に関係する。このこと
は、逆に機構部２３の特性が内部の定数ばらつきなどに
よυ変化した場合には、出力５がそのｊａ度影４を受け
ることを示している、。

以上のように、従来の電流増幅器は、機構部の特性を考
慮したものではないために、目標直に対して正しく電流
を流すことができない欠点が壱っだ。

〔発明の目的〕

本発明の目的はサーボ装置の礪構部特性の影響を受ける
ことなく、目標値に対して正確な出力を可能にする電気
サーボ装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、電気サーボ装置に共通な機構部の特性を解析
し、その結果に基づいて、上記機構部の特性の影響を受
けないようにする補正手段を検討したものである。すな
わち、具体的には、上記機構部の特性は低域周波数でゲ
インが低下する特性を待つため、入出力間に誤差が発生
した。したがって、油止手段を、上記做構部特性の低域
ゲインを補足する積分器で構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

゛この実施例では、モータ２により負荷装置３を駆動す
る装置を列にとる９本発明を実施する上で効果のめる′
電気サーボ装置は第１図のととくモータを利用するもの
であれば全て対象となる。

第４図は、本発明の′電気サーボ装置の一実施例のブロ
ック図を示すもので、この図において第２図と同符号の
ものは同一部分であろう電流増幅器１は比較器７、積分
ａ１０および増幅器１１で構成されている。

第５図は本発明の装置の池の実施例を示すもので、この
実施例は第４図に示す構成に加えて、増幅器１２と卯真
器１３とを備えている。

第６図は本発明の装置のさらに他の実施例を示すもので
、この実施例は第４図に示す構成に加えて、刃口算器１
３を備えている。

次に、本発明の実施例の動作を説明する。

動作の説明に先立って′電流増幅器１の負荷となる運気
サーボ装置の機構部の特性を詳述する。電流増幅器１か
ら電気サーボ装置へ入力する電圧を■とし、電気サーボ
装置の出力でろるモータ・電流をｉ。とすると、上記電
気サーボ装置の伝達関数ｉｏ／ｖ　（Ｇ（Ｓ））は複葉
平面において医の式（１）で示される。

・・・・・・・・・（１）ここに、ｖ（Ｓ）：榎素平面（Ｓ平面）における入力・
電圧１ｏ（Ｓ）：＊素子面（Ｓ平面）におけるモータ電流Ｒ１：モータ亀磯子抵抗Ｌａ　：モータ電機子インダクタンスＫｔ：モータトルク定数に、：モータ誘起電圧定数Ｊ　：モータ電磯子および負荷装置の慣性モーメントの和第７図〜第１２図は、上述した′電気サーボ装（ｔの伝
達関数Ｇ（Ｓ）のゲイン特性をＢｏｄｅ　９図上に表示
したものである。第７図における実線■は前述の式（１
）で示される電気サーボ装置の機構部特性（周波数応答
）を示す図である。この図より明らかなように、実線■
で示される機構部特性は、低域と高域の周波数域でゲイ
ンが低下していることが分る。一方、実線■は第２図に
示す従来の装置の場合の一巡伝達関数を示すものである
。すなわち従来の電流増幅器１は比較器７を除くと、増
幅器４のみから構成されるので、実線Ｉを増幅したのみ
の実線■の特性になる。したがって、従来の電流増幅器
１では低域でゲインが不足する。

第８図および第９図は、前述した電気サーボ装置内の定
数が変動した場合の特性を示す図である。

第８図に示す笑？−■′はモータ亀模子および負荷装置
の慣性モーメントの和Ｊが変動した場合であり、第９図
に示す実線■“はモータを磯子抵抗ル、が変動した場合
のものである。これらの図から、電気サーボ装置の伝達
特性にはその機構部の特性が影響を与えることが分る。

これに対し、従来の電流４幅器１は増幅作用をするのみ
でちるから、これらの機構部の特性が変動した場合には
、出力ｉ（１にその影響が表われる。

第１０図に示す実線■′は、第４図に示す本発明の装置
の一実施例における電流増幅器１を用いた場舒の１巡伝
達関数を示す。この場合の特性は第７図に示す特°性の
実線■に比べて、低域のゲインが大幅に増大している。

これは第４図に示す本発明の装置の一実施例における積
分器１０の特性、すなわち第１０図に示す一点鎖線ｉｌ
ｌの効果によるものでろる。この第４図に示す本発明の
装置の一冥、側倒によって得られる目・標値８に対する
出力５（竜流皿′ｉ直）の時１…応答の結果を第１３図
に示す。ここで、破線Ｃ′は目標値８であり、実線ｄ′
は出力５に相当する。これを第３図に示す従来の特性と
比較すると、とくに１０時刻（支）の目標値Ｃと実際値
６間の誤差が大幅に改善されることが発番る。

第１１図に示す実線■１は第５図に示す不発明の他の実
施ｌ＋１１における電流増１１％器を用いた場合の一巡
伝達関数を示す。この場合の特性は第１０図に示す特性
、すなわち第４図に示す実施クリの特性、における電流
増１届器の動作範囲を機構部特性Ｉのぎりぎりまで設定
したときに生じる電流増幅器の不安定化を改善している
ものである。すなわち、この第５図に示す実施例におい
ては、積分器１０に並列に増幅器１２を配置しているの
で、積分器１０のゲイン特性は第１１図の一点鎖線■′
で示すように、高域側で積分特性からゲイン特性のみに
なる。この結果、−巡伝達関数■′は積分器１２に起因
する位相余裕の減少を改善することができるため、閉ル
ープ時の過渡応答の改善を行なうことが可能になる。そ
して、この第５図に示す実施例の時間応答特性は、第１
４図に示すようになる。この特性を第３図に示す従来の
特性と比較すると、目標値Ｃ“と実際唾ｄ”間の誤差が
大幅に減少していることが分かる。

第１２図に示す実線■”は第６図に示す本発明のさらに
他の実施り１における電流増幅器を用いた場合の一巡伝
達関数を示す。この場合の特性は第４図に示す実施例に
おける第１０図の特性、すなわち機構部特性Ｉによシ動
作帝域の上限が雨足されること、および高域部では積分
器のゲインが十分でないために、機構部特性Ｉの変動が
残ることを併せて改善しているものである。すなわち、
この第６図に示す実施例は積分器１０の内側に増幅器１
１からなる閉ループ回路を構成している。そしてこの増
幅器１１のゲインに３を大きく選ぶと、第１２図に示す
機構部特性Ｉは符１ｖで示す実線のようになる。この結
果、積分器１０の特性■がＯｄＢと交差するあたシでは
、機構部特性■の位相は０度であシ、−巡伝達関数■“
は両省の和であシ、位相余裕を十分にとることが可能で
おる。

このため、亀１５ＶＣ増唯器１の開ループ特性は安別に
なる。また、この第６図に示す実施例においては積分器
１０の内側に閉ループ化したことによシ、第１２図に示
す機構部特性■が低域側でもゲインがＯｄＢラインに近
くなるため、−巡１ム達関数■“の低域ケインが大きく
なる。このため、この時間応答特性は第１５図に示すよ
うになる。この特性を第３図に示す従来の特性と比較す
ると、目標値Ｃ／／／と実際値ｄ　／／／　１Ｍｊの誤
差がさらに小さくなっていることが分かる。

壕だ、第５図に示す本発明の装置の他の実施例の〜甘に
は、第１０図の実線■′の一巡伝達関数より、第８図に
示したように、電気サーボ装置の低域での特性変化の影
響を受けにくくなる。これは低域でのゲインが増大する
ことによるものである。さらに、第６図に示す本発明の
装置のさらに他の実施例の場合には、第１１図の央腺■
“の−巡伝通関数より、第９図に示したように′眠気サ
ーボ装置の高域での特性変化の＃譬も受けにくくなる。

以上述べた本発明の央／１１！１例によれば、′眠気サ
ーボ装置の俄南部特性の影響を受けることなく、目標値
に対して正確に、電流を供給することができる。その結
果、眠気サーボ装置をより正確に駆動することができる
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、電気サーボ装置において、目標値に対
して、正確に電流を供給することが可Ｈｅになるため、
電気サーボ装置をより正しく駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の′−電気サーボ装置構ノ戊図、第２図は
第１図に示す９Ｅ米の電気サーボ装置の電流の入出力に
関するブロック図、第３図はそのｈａの入出力関係を示
す時＋１ＪＪ応谷特性図、第４図〜第６図は本発明の装
置の各実施例の悄地図、第７区〜第１２図は本発明にお
けるＢｏｄｅ腺図で示すゲイン特性図、第１３図〜第１
５図は第４図〜第６図に示す本発明の各実施例の′電流
の入出力関詠ケ示す時間応答を示す特性図である。１・・・電流瑠幅器、２・・・モータ、３・・・負荷装
置、４・・・増１陥器、５・・・出力、６・・・電流瑠
１隔器出力、７・・・比教益、８・・・目標値、１０・
・・償分命、１１・・・増幅器、１２・・・塊・幅器、
１３・・・加勇器、２３・・・扱栴部。才１目第２図矛３　図オ６　ｍオフ閃矛８　菌才１０図才　１３目オ＋４ｆ２１才１５圀イ−

Claims

【特許請求の範囲】１、目標値に対する出力値の誤差を電流増幅器を通して
負荷装置に加え、これを駆動制御する電気サーボ装置に
おいて、前記電流増幅器を、目標電流と前記電気サーボ
装置に流れる電流とを比較し誤差を検出する誤差検出手
段と、前記誤差あるいは前記誤差と前記電気サーボ装置
に流れる電流とから、電流増幅器の応答性能が、所定の
周波数区間において、前記電気サーボ装置を構成する定
数変化の影響を受けないように前記電気サーボ装置に電
流を供給する信号を発生する電流制御手段とで構成した
ことを特徴とする電気サーボ装置。２、電流制御手段を前記誤差を入力とする積分増幅器で
構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電気サーボ装置。３、電流制御手段を前記誤差を入力とする積分増幅器お
よびＮ幅器と、前記積分増幅器と増幅器の出力を加算し
増幅する那其謂幅器とで構成したことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の電気サーボ装置つ４、電流制御手段を前記−怪を入力とする積分増幅器と
、前記積分増幅器の一＋Ｂ力とｖｌ、気すニポ装置に流
れる′電流とを減算し増幅する減算増幅器とで構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気サー
ボ装置。