JPS62210515A - デイジタルサ−ボ系の制御装置 - Google Patents
デイジタルサ−ボ系の制御装置Info
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- JPS62210515A JPS62210515A JP5245186A JP5245186A JPS62210515A JP S62210515 A JPS62210515 A JP S62210515A JP 5245186 A JP5245186 A JP 5245186A JP 5245186 A JP5245186 A JP 5245186A JP S62210515 A JPS62210515 A JP S62210515A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野〕
本発明は、位置及び速度をマイクロプロセッサで制御す
るディジタルサーボ系の制御装置に係り、特に安定な速
度制御性能を得るに好適なディジタルサーボ系の制御装
置に関する。
るディジタルサーボ系の制御装置に係り、特に安定な速
度制御性能を得るに好適なディジタルサーボ系の制御装
置に関する。
通常、各種自動機械、ロボット等ＦＡ関連機器用として
用いられるサーボモータを用いた位置サーボ系では、サ
ーボモータ軸に直結されたパルスエンコーダ及び速度発
電機を用いて１位置及び速度のフィードバック信号を得
、サーボモータの位置及び速度を制御するようにしてい
る。ところが近年のマイクロプロセッサの急速な進歩の
もと。 制御アルゴリズムのディジタル化が進み、そ九に伴って
、制御系の高性能化、低価格化を目的に、速度発電機を
除去し、ディジタルの位置信号を与えるパルスエンコー
ダから速度信号を得る方式が採用される傾向にある。そ
の一方式として、例えば昭和５６年１２月発行の電気学
会論文誌１０１巻１２号の第２７７頁〜第２８４頁に記
載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述したようなディジタルサーボ系により、サーボモー
タを速度制御する場合、次のような問題点がある。すな
わち、速度検出に関して、モータの回転数とモーター回
転当りのパルスエンコーダの発生するパルス数およびサ
ンプリングタイムとの関係において、サーボモータの速
度はある一定の回転速度単位でしか計測できない、この
ため、サーボモータの検出速度は量子化誤差を含んでい
る。また、制御上の問題として、前述した速度計測の量
子化誤差がそのまま制御偏差として現出し、被制御側に
速度変動、加速度変動を与えるという問題点がある。 本発明は、上述の問題点を除去し、速度変動の少ない安
定した制御性能を与えるディジタルサーボ系の制御装置
を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の上記の目的は、被駆動体の動作位置を一定のサ
ンプリング時間毎にディジタル的に検出してフィードバ
ックし、制御論理部において定められた制御論理に従っ
て被駆動体の操作信号を形成し、パワー変換部に供給し
て、そのパワー出力によって被駆動体の動作位置および
速度を制御するディジタルサーボ系において、前記制御
論理部を、第Ｎサンプリング時の位置信号ＰＮと前回の
第（Ｎ−１）サンプリング時の位置信号ＰＮ−１との速
度信号の差（ＶＮ＝Ｐｓ−ＰＮ−１）を求める速度検出
手段と、この速度検出手段から得られる第Ｎサンプリン
グ時の速度信号ＶＮと前回の第（Ｎ−１）サンプリング
時の速度信号ＶＮ−１との速度変化量（ΔＶＩＩ＝ＶＮ
−Ｖｗ−ｚ ）を求める速度変化検出手段と、ΔＶＮ×
ΔＶＮ−Ｌ＜ＯおよびΔＶＮ≠０の条件の成立、不成立
を調べる判別手段と、成立した場合には１ΔＶＮ ｌ
＞ Ｉ ＭＮ ｌ及びΔＶＮＸＭＮくＯなる実数のＭＮ
を設定する補正量設定手段と、不成立の場合にはＭＮの
絶対値を単調減少させる定められた演算方式により低減
してＭＮの値を更新する補正量更新手段と、上記ＭＮを
用いて速度検出手段からの速度信号の補正値ＶＮ’
（＝ＶＮ＋ＭＮ）を求める加算手段とを備え、上記補正
値Ｖ Ｎ ’を制御論理部の速度フィードバック信号と
して定められた制御論理演算を実行し、被駆動体の操作
信号として出力することにより達成される。 〔作用〕 本発明の制御装置は一定のサンプリング時間Ｔｓ毎に動
作するので、以下現サンプリング時点を第Ｎサンプリン
グ時点とし、添字Ｎを付けて示す、前サンプリング時点
にはＮ−１、次のサンプリング時点にはＮ＋１のように
添字をつけて示す。 まず、第Ｎサンプリング時点で、判断手段により、ΔＶ
ＮＸΔＶＮ−１＜Ｏ及びΔＶＮ≠０の条件が成立するか
否か判断される。前記の判断の結果成立する場合には、
補正量設定手段は前記の条件をみたす補正量ＭＮを設定
する。 次に、加算手段において補正量設定手段からのＭＮと速
度検出手段からの速度ＶＮとによりＶ Ｎ ’＝ Ｖ
ｓ ＋ Ｍ ｎが求められる。ここで、ｌ ΔＶＮ’
ｌ ＝ ｌ ＶＮ’ −ＶＮ−１１＝ ｌ ＶＮ十Ｍ
Ｎ ＶＮ−１ｌ ＝１ΔＶＮ＋ＭＮｌ ＜ ｌΔＶＮ１ であり、ΔＶ ｓ ＞ Ｏのときは ０〈ΔＶＮ’ ＜ΔＶＮ ΔＶＮ＜Ｏのときは ΔＶ Ｎ ＜ΔＶＮ’＜０ が成立するから、Ｖ ｓ ’は常にＶＮの変化する方向
にＶＮの変化量ΔＶＮより少ない量だけ変化した値とし
て求められていることになる。従って、計測して求めた
ＶＮを用いて制御偏差を求めた場合よりここで求めたＶ
Ｎ ’ を用いて制御偏差を求めた場合の方が、前サ
ンプリング時点の制御偏差と比べた時の変動量が小さく
なる。すなわち、サーボモータへの供給電力変動が小さ
くなる。これはみかけ上制御ゲインを下げて制御してい
ることになる。 従って、各サンプリング時点で前述の速度変動の要件が
成立した場合は、上述の制御動作がくり返されるので、
みかけ上低い制御ゲインが得られ、安定した速度制御性
能が得られる。 次に、前記要件が成立しなかった場合は、補正量更新手
段の作用により、ＭＮの絶対値が低減させられる。この
結果、補正量ＭＮの絶対値が小さくなるので、加算手段
で得るＶＮ’ （＝ＶＮ＋ＭＮ）の値はＶＮに近い値
となる。この条件が数サンプル続くと、ＭＮ’ｑＯとな
り、従ってＶＮ’ ”ＦＶＮとなる。すなわち、急激に
ＭＮによる補正の影響が消滅するので、見かけ上制御ゲ
インは設定された制御ゲインに回復し、負荷変動、設定
値変動にも連窓なく追従する制御性能が得られる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は本発明の制御装置の一例を備えたディジタルサ
ーボ系の構成を示すもので、この図において、１はディ
ジタル制御部、２は被駆動部である。ディジタル制御部
１は、動作位置または速度指令を発生する指令発生部１
１と、この指令値と一定時間間隔Ｔａ毎に動作するサン
プラ１３を介して取り込むパルス計数部２４の位置計数
値とを用いて、制御論理を実行し、モータ２２の駆動制
御信号を生成する制御論理部１２と制御論理部１２の出
力する信号を一定時間間隔Ｔａ毎にサンプルするサンプ
ラ１３とサンプラ１３のサンプルした値を保持する０次
ホールド要素１４とよりなっている。ここで、ディジタ
ル制御部１がマイクロコンピュータのような論理演算素
子で構成されている場合は、サンプラ１３及び０次ホー
ルド１４は、マイクロコンピュータの内部タイマ機能及
び信号入出力制御機能により容易に実現される。 被駆動部２はこの例ではモータ駆動を示している。 被駆動部２は、ディジタル制御部１の駆動信号をモータ
２２の駆動電力信号に変換するパワ変換部２１と、パワ
変換部２１より供給される駆動電力信号により駆動され
るサーボモータ２２とサーボモータ２２の出力軸に直結
され、モータｚ２の回転角検出に用いられるパルスエン
コーダ２３とパルスエンコーダ２３の信号を検出し、モ
ータ２２の回転方向の弁別とパルス数の計測を行うパル
ス計数部２４とよりなっている。 前述した制御論理部１２の構成の一例を第２図に用いて
説明する。この第２図において、１２１は位置検出手段
、１２２は速度検出手段、１２８は偏差検出手段、１２
９は制御演算手段、１２３は速度変化検出手段、１２４
は判別手段、１２５は補正量設定手段、１２６は補正量
更新手段、１２７は加算手段である０本発明を実現する
ために設けられた要素手段である。 次に上述した本発明の制御装置の一例の動作を説明する
。 制御論理部２１への入力信号は、指令発生部１１の生成
する速度指令値ＲＮとサーボモータの回転位置を計測し
たパルス計数部２４の位置信号の計数値である。制御論
理部１２は、一定サンプリング時間毎に、位置検出手段
１２１により位置信号を読み込む、それをＰＮとする。 Ｐｐｉはパルス信号の計数値であるから当然整数値で
ある。 次に、速度検出手段１２２の動作により、現在入力した
位置ＰＮ と前回入力した位ｆｌＰｓ−ｔ との差、す
なわち速度ＶＮをＶＮ＝Ｐ−ｓ−Ｐｓ−１の演算により
求めるｅ ＶＮの値も当然整数値である。続いて速度変
化検出手段１２３の動作により、今得られた速度ＶＮと
前回得られた速度ＶＮ−１との差、すなわち速度変化量
ΔＶＮをΔＶＮ＝ＶＮ−ＶＮ−ｔの演算により求める。 これにより判別手段１２４が動作し、今得られたΔＶＮ
と前回得られたΔＶＮ−ｔを用いて、条件ΔＶＮ≠０及
びΔＶＮＸΔＶＮ−１＜Ｏが成立するか否かを判別する
。もし条件が成立した場合は予め定めである次の条件｜
ΔＶＮ｜＞｜ＭＮ｜及びΔＶＮ Ｘ ＭＷ＜ Ｏ（更に
Ｏ＜ＭＮ＜１を加えることもある。）をみたすＭＮをＶ
Ｎの補正量として設定する。もし上記判別条件が成立し
なかった場合は、後述するような方法により、ＭＮの絶
対値を減少させ、ＭＮの値を更新する。 続いて、加算手段１２７が動作し、上記ＭＮの更新また
は設定によって得られたＭＮと速度検出手段１２２によ
り得られた速度ｖＮを用いて、すＩＫ ’ｂ 理ＩＣ用
イル速度ｖＮ′ をＶＮ’ ＝ＶＮ＋ＭＨの演算により
求める。 最後に偏差検出手段１２８が動作し、速度指令ＲＮと前
記Ｖ Ｎ ’の差である偏差ＥＮをＥＮ＝ＲＮ−Ｖ Ｎ
’の演算により求める。制御演算手段１２９は、誤ら
れた偏差ＥＮにもとづいて、定められた制御論理に従っ
て、第１図のサーボモータ２２の操作信号を生成し、パ
ワ変換部２１に送り出す。 以上の動作により、各サンプリング時点毎に判別手段１
２４の判別により判別条件が成立するような場合には、
検出された速度ＶＮを用いて制御偏差ＥＮを求め制御演
算処理を行う場合に比べ。 みかけ玉検出された速度変化量ΔＶＮ以下の速度変化が
あったとしたＶＮ’を用いて、制御偏差ＥＮを求め制御
演算処理を行うようにしているので、検出速度ＶＮの量
子化誤差に伴う操作信号の激変が押えられ、従ってサー
ボモータは安定して略定速で運転されることになる。 また、判別手段１２４の判別により判別条件が成立しな
い場合にはＭＮの値は、その絶対値が各サンプリング時
点毎に低減されるので、補正量られるので、目標速度変
動、負荷変動の発生時においても、連応性が損なわれる
ことなく、良好な制御性能が得られる。 次に補正量更新手段１２６における各サンプリング時点
毎に補正量を単調減少される方法例を以下に示す。 （ｉ）ＭＮＸα→ＭＮ ただし０〈α〈１ここで、余
り演算能力のないマイクロコンピュータを用いる場合に
は のような値を用いると演算がデータのシフトで容易に実
現できて便利である。 （五）ｋ＋１→ｋ ＭＮ／に一４ＭＮ ただし、ｋ≧０であり補正量更新手段でＭＮと同時に初
期設定されるものとする。 次に、本発明は、実質的にマイクロコンピュータにより
実現するのが容易である。そこで２補正量設定手段１２
５で設定されるＭＮの値をＭｎ＝−８ＧＮ （ΔＶＮ）
＝ ０．５ａｔΔＶ＞ＯＯ，５ａｔΔｖ〈０ 補正量更新手段１２６の補正方法を ＭＮ／２→ＭＮ とした場合の処理フローチャートを第３図に示す。 第３図において、第２図の要素に対応する演算には、同
一符号を付した。また、第３図の１３０におイテ、ＰＭ
、ＶＮ、ΔＶＮをＰＭ−１ｍ ＶＮ−１ｅΔＶＮ−１に
再設定して、次の演算に備える状況を追加し、第２図の
動作状況をより明確にした。また、１２９の制御演算に
は制御偏差ＥＮのみを用いるとしているが、Ｖ Ｎ ’
他を用いる場合もあるが、ここでは本質的でないので省
略している。また、Ｖ Ｎ ’ を用いる必要のない場
合には、第３図のｔ２７，１２８は一緒ニテき、ＥＮ
＝Ｒｓ−ＶＮ−Ｍ Ｎとすることもできる。 実質上の第３図の説明は前述した第２図の動作と同様で
あるので、その説明は省略する。 次に本発明の他の実施例を第４図に示す、この実施例に
おいて、第３図に示す実施例との本質的な相異は、１２
４の条件判定の如何にかかわらず、１２６のＭＮの更新
処理を実行するようにしたこと、及びそれに伴って、１
２５のＭＷの設定値を１２６によって低減される量だけ
大きくしていることの２点である。実質的な動作は、第
２図に示す実施例と同様である。 次に本発明の更に別の実施例を第５図に示す。 この第５図に示す実施例では、第４図に示す実施例に対
し１２５のＭＮの設定方法が変更されている。すなわち
既に設定されているＭＷに一８ＧＮ（ΔＶＮ）を加えて
新しいＭＮを得るようにしている。このようにすると、
各サンプリング周期毎に条件１２４が成立するような場
合にＭＮの設定値に過去の履歴を含ませることができ、
より細かい制御を行うことができる。 以上の説明は位置検出要素として、サーボモータ軸に直
結されたサーボモータ制御を例に述べたが、本発明は位
置をディジタル値で測定し、各サンプル時点間の位置信
号の差によって速度を検出する形式、すなわち速度検出
に量子化誤差を伴う位置及び速度サーボ制御系すべてに
適用可能である。 本発明による運転結果の一例を第６図に示す。 この運転結果と第７図に示す従来の運転結果とを比較す
ると、検出速度は同じように変動している）、が、本発
明の作用により制御偏差の変動が少なく押えられ、結果
として安定した速度制御性能が得られていることがわか
る。また速度変動量も大幅に低減されるという良好な結
果が得られている。 以上述べたごとく、本発明の実施例によれば、速度検出
に量子化誤差を伴うディジタルサーボ制御系において、
速度変化量を演算によって求め、速度変化量がある一定
の条件をみたした場合に、計測した速度変化量以下の速
度変化量になるように補正する補正量を設定し、計測し
た速度をその補正量で補正した値を用いて制御演算処理
することにより、みかけ上の制御ゲインを低下させ、速
度検出の際の量子化誤差を除去すると共に、前記速度変
化量がある一定の条件をみたさない場合には、各サンプ
ル時点毎に設定した補正量の絶対値を低減するようにし
たので、量子化誤差の影響しない運転領域では、前記補
正量の影響を消滅できる。従って制御系に設定した高制
御ゲインで運転できる高応答高性能サーボ系が得られる
。また。 本発明のサーボ制御方式によれば、停止状態から加速す
る際にも、本発明の補正演算機能が動作し、この場合、
設定した制御ゲインをみかけ上高くするので、加速時の
立ち上りが良くなるが、加速終了頃には補正の効果が消
滅するので、加速終了時はなめらかに設定速度に到達す
るという効果が得られる。逆に定速運転状態から減速す
る場合にも本発明の補正演算機能が働き、減速初期には
みがけ上制御ゲインを低くし、定速運転がらなめらかに
減速運転に状態を移させると共に、減速終了頃には前記
と同じ理由でみかけの制御ゲインは設定した制御ゲイン
になるので、減速終了点ではぎれ良い制御応答が得られ
、速度制御から位置制御への切り換えが容易になるとい
う優れた効果が得られる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、速度変動の少ない安定した制御性能を
与えるディジタルサーボ系を提供することができる。
用いられるサーボモータを用いた位置サーボ系では、サ
ーボモータ軸に直結されたパルスエンコーダ及び速度発
電機を用いて１位置及び速度のフィードバック信号を得
、サーボモータの位置及び速度を制御するようにしてい
る。ところが近年のマイクロプロセッサの急速な進歩の
もと。 制御アルゴリズムのディジタル化が進み、そ九に伴って
、制御系の高性能化、低価格化を目的に、速度発電機を
除去し、ディジタルの位置信号を与えるパルスエンコー
ダから速度信号を得る方式が採用される傾向にある。そ
の一方式として、例えば昭和５６年１２月発行の電気学
会論文誌１０１巻１２号の第２７７頁〜第２８４頁に記
載されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上述したようなディジタルサーボ系により、サーボモー
タを速度制御する場合、次のような問題点がある。すな
わち、速度検出に関して、モータの回転数とモーター回
転当りのパルスエンコーダの発生するパルス数およびサ
ンプリングタイムとの関係において、サーボモータの速
度はある一定の回転速度単位でしか計測できない、この
ため、サーボモータの検出速度は量子化誤差を含んでい
る。また、制御上の問題として、前述した速度計測の量
子化誤差がそのまま制御偏差として現出し、被制御側に
速度変動、加速度変動を与えるという問題点がある。 本発明は、上述の問題点を除去し、速度変動の少ない安
定した制御性能を与えるディジタルサーボ系の制御装置
を提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の上記の目的は、被駆動体の動作位置を一定のサ
ンプリング時間毎にディジタル的に検出してフィードバ
ックし、制御論理部において定められた制御論理に従っ
て被駆動体の操作信号を形成し、パワー変換部に供給し
て、そのパワー出力によって被駆動体の動作位置および
速度を制御するディジタルサーボ系において、前記制御
論理部を、第Ｎサンプリング時の位置信号ＰＮと前回の
第（Ｎ−１）サンプリング時の位置信号ＰＮ−１との速
度信号の差（ＶＮ＝Ｐｓ−ＰＮ−１）を求める速度検出
手段と、この速度検出手段から得られる第Ｎサンプリン
グ時の速度信号ＶＮと前回の第（Ｎ−１）サンプリング
時の速度信号ＶＮ−１との速度変化量（ΔＶＩＩ＝ＶＮ
−Ｖｗ−ｚ ）を求める速度変化検出手段と、ΔＶＮ×
ΔＶＮ−Ｌ＜ＯおよびΔＶＮ≠０の条件の成立、不成立
を調べる判別手段と、成立した場合には１ΔＶＮ ｌ
＞ Ｉ ＭＮ ｌ及びΔＶＮＸＭＮくＯなる実数のＭＮ
を設定する補正量設定手段と、不成立の場合にはＭＮの
絶対値を単調減少させる定められた演算方式により低減
してＭＮの値を更新する補正量更新手段と、上記ＭＮを
用いて速度検出手段からの速度信号の補正値ＶＮ’
（＝ＶＮ＋ＭＮ）を求める加算手段とを備え、上記補正
値Ｖ Ｎ ’を制御論理部の速度フィードバック信号と
して定められた制御論理演算を実行し、被駆動体の操作
信号として出力することにより達成される。 〔作用〕 本発明の制御装置は一定のサンプリング時間Ｔｓ毎に動
作するので、以下現サンプリング時点を第Ｎサンプリン
グ時点とし、添字Ｎを付けて示す、前サンプリング時点
にはＮ−１、次のサンプリング時点にはＮ＋１のように
添字をつけて示す。 まず、第Ｎサンプリング時点で、判断手段により、ΔＶ
ＮＸΔＶＮ−１＜Ｏ及びΔＶＮ≠０の条件が成立するか
否か判断される。前記の判断の結果成立する場合には、
補正量設定手段は前記の条件をみたす補正量ＭＮを設定
する。 次に、加算手段において補正量設定手段からのＭＮと速
度検出手段からの速度ＶＮとによりＶ Ｎ ’＝ Ｖ
ｓ ＋ Ｍ ｎが求められる。ここで、ｌ ΔＶＮ’
ｌ ＝ ｌ ＶＮ’ −ＶＮ−１１＝ ｌ ＶＮ十Ｍ
Ｎ ＶＮ−１ｌ ＝１ΔＶＮ＋ＭＮｌ ＜ ｌΔＶＮ１ であり、ΔＶ ｓ ＞ Ｏのときは ０〈ΔＶＮ’ ＜ΔＶＮ ΔＶＮ＜Ｏのときは ΔＶ Ｎ ＜ΔＶＮ’＜０ が成立するから、Ｖ ｓ ’は常にＶＮの変化する方向
にＶＮの変化量ΔＶＮより少ない量だけ変化した値とし
て求められていることになる。従って、計測して求めた
ＶＮを用いて制御偏差を求めた場合よりここで求めたＶ
Ｎ ’ を用いて制御偏差を求めた場合の方が、前サ
ンプリング時点の制御偏差と比べた時の変動量が小さく
なる。すなわち、サーボモータへの供給電力変動が小さ
くなる。これはみかけ上制御ゲインを下げて制御してい
ることになる。 従って、各サンプリング時点で前述の速度変動の要件が
成立した場合は、上述の制御動作がくり返されるので、
みかけ上低い制御ゲインが得られ、安定した速度制御性
能が得られる。 次に、前記要件が成立しなかった場合は、補正量更新手
段の作用により、ＭＮの絶対値が低減させられる。この
結果、補正量ＭＮの絶対値が小さくなるので、加算手段
で得るＶＮ’ （＝ＶＮ＋ＭＮ）の値はＶＮに近い値
となる。この条件が数サンプル続くと、ＭＮ’ｑＯとな
り、従ってＶＮ’ ”ＦＶＮとなる。すなわち、急激に
ＭＮによる補正の影響が消滅するので、見かけ上制御ゲ
インは設定された制御ゲインに回復し、負荷変動、設定
値変動にも連窓なく追従する制御性能が得られる。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は本発明の制御装置の一例を備えたディジタルサ
ーボ系の構成を示すもので、この図において、１はディ
ジタル制御部、２は被駆動部である。ディジタル制御部
１は、動作位置または速度指令を発生する指令発生部１
１と、この指令値と一定時間間隔Ｔａ毎に動作するサン
プラ１３を介して取り込むパルス計数部２４の位置計数
値とを用いて、制御論理を実行し、モータ２２の駆動制
御信号を生成する制御論理部１２と制御論理部１２の出
力する信号を一定時間間隔Ｔａ毎にサンプルするサンプ
ラ１３とサンプラ１３のサンプルした値を保持する０次
ホールド要素１４とよりなっている。ここで、ディジタ
ル制御部１がマイクロコンピュータのような論理演算素
子で構成されている場合は、サンプラ１３及び０次ホー
ルド１４は、マイクロコンピュータの内部タイマ機能及
び信号入出力制御機能により容易に実現される。 被駆動部２はこの例ではモータ駆動を示している。 被駆動部２は、ディジタル制御部１の駆動信号をモータ
２２の駆動電力信号に変換するパワ変換部２１と、パワ
変換部２１より供給される駆動電力信号により駆動され
るサーボモータ２２とサーボモータ２２の出力軸に直結
され、モータｚ２の回転角検出に用いられるパルスエン
コーダ２３とパルスエンコーダ２３の信号を検出し、モ
ータ２２の回転方向の弁別とパルス数の計測を行うパル
ス計数部２４とよりなっている。 前述した制御論理部１２の構成の一例を第２図に用いて
説明する。この第２図において、１２１は位置検出手段
、１２２は速度検出手段、１２８は偏差検出手段、１２
９は制御演算手段、１２３は速度変化検出手段、１２４
は判別手段、１２５は補正量設定手段、１２６は補正量
更新手段、１２７は加算手段である０本発明を実現する
ために設けられた要素手段である。 次に上述した本発明の制御装置の一例の動作を説明する
。 制御論理部２１への入力信号は、指令発生部１１の生成
する速度指令値ＲＮとサーボモータの回転位置を計測し
たパルス計数部２４の位置信号の計数値である。制御論
理部１２は、一定サンプリング時間毎に、位置検出手段
１２１により位置信号を読み込む、それをＰＮとする。 Ｐｐｉはパルス信号の計数値であるから当然整数値で
ある。 次に、速度検出手段１２２の動作により、現在入力した
位置ＰＮ と前回入力した位ｆｌＰｓ−ｔ との差、す
なわち速度ＶＮをＶＮ＝Ｐ−ｓ−Ｐｓ−１の演算により
求めるｅ ＶＮの値も当然整数値である。続いて速度変
化検出手段１２３の動作により、今得られた速度ＶＮと
前回得られた速度ＶＮ−１との差、すなわち速度変化量
ΔＶＮをΔＶＮ＝ＶＮ−ＶＮ−ｔの演算により求める。 これにより判別手段１２４が動作し、今得られたΔＶＮ
と前回得られたΔＶＮ−ｔを用いて、条件ΔＶＮ≠０及
びΔＶＮＸΔＶＮ−１＜Ｏが成立するか否かを判別する
。もし条件が成立した場合は予め定めである次の条件｜
ΔＶＮ｜＞｜ＭＮ｜及びΔＶＮ Ｘ ＭＷ＜ Ｏ（更に
Ｏ＜ＭＮ＜１を加えることもある。）をみたすＭＮをＶ
Ｎの補正量として設定する。もし上記判別条件が成立し
なかった場合は、後述するような方法により、ＭＮの絶
対値を減少させ、ＭＮの値を更新する。 続いて、加算手段１２７が動作し、上記ＭＮの更新また
は設定によって得られたＭＮと速度検出手段１２２によ
り得られた速度ｖＮを用いて、すＩＫ ’ｂ 理ＩＣ用
イル速度ｖＮ′ をＶＮ’ ＝ＶＮ＋ＭＨの演算により
求める。 最後に偏差検出手段１２８が動作し、速度指令ＲＮと前
記Ｖ Ｎ ’の差である偏差ＥＮをＥＮ＝ＲＮ−Ｖ Ｎ
’の演算により求める。制御演算手段１２９は、誤ら
れた偏差ＥＮにもとづいて、定められた制御論理に従っ
て、第１図のサーボモータ２２の操作信号を生成し、パ
ワ変換部２１に送り出す。 以上の動作により、各サンプリング時点毎に判別手段１
２４の判別により判別条件が成立するような場合には、
検出された速度ＶＮを用いて制御偏差ＥＮを求め制御演
算処理を行う場合に比べ。 みかけ玉検出された速度変化量ΔＶＮ以下の速度変化が
あったとしたＶＮ’を用いて、制御偏差ＥＮを求め制御
演算処理を行うようにしているので、検出速度ＶＮの量
子化誤差に伴う操作信号の激変が押えられ、従ってサー
ボモータは安定して略定速で運転されることになる。 また、判別手段１２４の判別により判別条件が成立しな
い場合にはＭＮの値は、その絶対値が各サンプリング時
点毎に低減されるので、補正量られるので、目標速度変
動、負荷変動の発生時においても、連応性が損なわれる
ことなく、良好な制御性能が得られる。 次に補正量更新手段１２６における各サンプリング時点
毎に補正量を単調減少される方法例を以下に示す。 （ｉ）ＭＮＸα→ＭＮ ただし０〈α〈１ここで、余
り演算能力のないマイクロコンピュータを用いる場合に
は のような値を用いると演算がデータのシフトで容易に実
現できて便利である。 （五）ｋ＋１→ｋ ＭＮ／に一４ＭＮ ただし、ｋ≧０であり補正量更新手段でＭＮと同時に初
期設定されるものとする。 次に、本発明は、実質的にマイクロコンピュータにより
実現するのが容易である。そこで２補正量設定手段１２
５で設定されるＭＮの値をＭｎ＝−８ＧＮ （ΔＶＮ）
＝ ０．５ａｔΔＶ＞ＯＯ，５ａｔΔｖ〈０ 補正量更新手段１２６の補正方法を ＭＮ／２→ＭＮ とした場合の処理フローチャートを第３図に示す。 第３図において、第２図の要素に対応する演算には、同
一符号を付した。また、第３図の１３０におイテ、ＰＭ
、ＶＮ、ΔＶＮをＰＭ−１ｍ ＶＮ−１ｅΔＶＮ−１に
再設定して、次の演算に備える状況を追加し、第２図の
動作状況をより明確にした。また、１２９の制御演算に
は制御偏差ＥＮのみを用いるとしているが、Ｖ Ｎ ’
他を用いる場合もあるが、ここでは本質的でないので省
略している。また、Ｖ Ｎ ’ を用いる必要のない場
合には、第３図のｔ２７，１２８は一緒ニテき、ＥＮ
＝Ｒｓ−ＶＮ−Ｍ Ｎとすることもできる。 実質上の第３図の説明は前述した第２図の動作と同様で
あるので、その説明は省略する。 次に本発明の他の実施例を第４図に示す、この実施例に
おいて、第３図に示す実施例との本質的な相異は、１２
４の条件判定の如何にかかわらず、１２６のＭＮの更新
処理を実行するようにしたこと、及びそれに伴って、１
２５のＭＷの設定値を１２６によって低減される量だけ
大きくしていることの２点である。実質的な動作は、第
２図に示す実施例と同様である。 次に本発明の更に別の実施例を第５図に示す。 この第５図に示す実施例では、第４図に示す実施例に対
し１２５のＭＮの設定方法が変更されている。すなわち
既に設定されているＭＷに一８ＧＮ（ΔＶＮ）を加えて
新しいＭＮを得るようにしている。このようにすると、
各サンプリング周期毎に条件１２４が成立するような場
合にＭＮの設定値に過去の履歴を含ませることができ、
より細かい制御を行うことができる。 以上の説明は位置検出要素として、サーボモータ軸に直
結されたサーボモータ制御を例に述べたが、本発明は位
置をディジタル値で測定し、各サンプル時点間の位置信
号の差によって速度を検出する形式、すなわち速度検出
に量子化誤差を伴う位置及び速度サーボ制御系すべてに
適用可能である。 本発明による運転結果の一例を第６図に示す。 この運転結果と第７図に示す従来の運転結果とを比較す
ると、検出速度は同じように変動している）、が、本発
明の作用により制御偏差の変動が少なく押えられ、結果
として安定した速度制御性能が得られていることがわか
る。また速度変動量も大幅に低減されるという良好な結
果が得られている。 以上述べたごとく、本発明の実施例によれば、速度検出
に量子化誤差を伴うディジタルサーボ制御系において、
速度変化量を演算によって求め、速度変化量がある一定
の条件をみたした場合に、計測した速度変化量以下の速
度変化量になるように補正する補正量を設定し、計測し
た速度をその補正量で補正した値を用いて制御演算処理
することにより、みかけ上の制御ゲインを低下させ、速
度検出の際の量子化誤差を除去すると共に、前記速度変
化量がある一定の条件をみたさない場合には、各サンプ
ル時点毎に設定した補正量の絶対値を低減するようにし
たので、量子化誤差の影響しない運転領域では、前記補
正量の影響を消滅できる。従って制御系に設定した高制
御ゲインで運転できる高応答高性能サーボ系が得られる
。また。 本発明のサーボ制御方式によれば、停止状態から加速す
る際にも、本発明の補正演算機能が動作し、この場合、
設定した制御ゲインをみかけ上高くするので、加速時の
立ち上りが良くなるが、加速終了頃には補正の効果が消
滅するので、加速終了時はなめらかに設定速度に到達す
るという効果が得られる。逆に定速運転状態から減速す
る場合にも本発明の補正演算機能が働き、減速初期には
みがけ上制御ゲインを低くし、定速運転がらなめらかに
減速運転に状態を移させると共に、減速終了頃には前記
と同じ理由でみかけの制御ゲインは設定した制御ゲイン
になるので、減速終了点ではぎれ良い制御応答が得られ
、速度制御から位置制御への切り換えが容易になるとい
う優れた効果が得られる。 〔発明の効果〕 本発明によれば、速度変動の少ない安定した制御性能を
与えるディジタルサーボ系を提供することができる。
第１図は本発明の制御装置の一例を備えたディジタルサ
ーボ系の構成を示すブロック図、第２図は本発明の装置
を構成する制御論理部の構成を示す図、第３図はその動
作フローチャート図、第４図および第５図はそれぞれ他
の例の処理フローチャート図、第６図は本発明によるデ
ィジタルサーボ制御系の運転性能を示す特性図、第７図
は従来のディジタルサーボ制御系の運転性能を示す特性
図である。 １・・・ディジタル制御部、２・・・被駆動部、１１・
・・指令発生部、１２・・・制御論理部、２２・・・モ
ータ、２３・・・パルスエンコーダ、２４・・・パルス
計数部。 第 ２ 目 １２、・・制御論理部 ″ 第 ３ 図 Ｙキロ 遁 ｇ 目 芝） 乙 〔ｎ １ｔ４ｒ’１
ーボ系の構成を示すブロック図、第２図は本発明の装置
を構成する制御論理部の構成を示す図、第３図はその動
作フローチャート図、第４図および第５図はそれぞれ他
の例の処理フローチャート図、第６図は本発明によるデ
ィジタルサーボ制御系の運転性能を示す特性図、第７図
は従来のディジタルサーボ制御系の運転性能を示す特性
図である。 １・・・ディジタル制御部、２・・・被駆動部、１１・
・・指令発生部、１２・・・制御論理部、２２・・・モ
ータ、２３・・・パルスエンコーダ、２４・・・パルス
計数部。 第 ２ 目 １２、・・制御論理部 ″ 第 ３ 図 Ｙキロ 遁 ｇ 目 芝） 乙 〔ｎ １ｔ４ｒ’１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被駆動体の動作位置を一定のサンプリング時間毎に
ディジタル的に検出してフィードバックし、制御論理部
において定められた制御論理に従つて被駆動体の操作信
号を形成し、パワ変換部に供給して、そのパワ出力によ
つて被駆動体の動作位置及び速度を制御するディジタル
サーボ系において、前記制御論理部を第Ｎサンプリング
時の位置信号Ｐ＿Ｎと前回の第（Ｎ−１）サンプリング
時の位置信号Ｐ＿Ｎ＿−＿１との速度信号の差（Ｖ＿Ｎ
−Ｐ＿Ｎ−Ｐ＿Ｎ＿−＿１）を求める速度検出手段と、
この速度検出手段から得られる第Ｎサンプリング時の速
度信号Ｖ＿Ｎと前回の第（Ｎ−１）サンプリング時の速
度信号Ｖ＿Ｎ＿−＿１との速度変化量（ΔＶ＿Ｎ＝Ｖ＿
Ｎ−Ｖ＿Ｎ＿−＿１）を求める速度変化検出手段と、Δ
Ｖ＿Ｎ×Ｖ＿Ｎ＿−＿１≦０及びΔＶ＿Ｎ≠０の条件の
成立、不成立を調べる判別手段と、成立した場合には｜
ΔＶ＿Ｎ｜＞｜Ｍ＿Ｎ｜及びΔＶ＿Ｎ×Ｍ＿Ｎ＜０なる
実数のＭ＿Ｎを設定する補正量設定手段と、不成立の場
合にはＭ＿Ｎの絶対値を単調減少させる定められた演算
方式により低減してＭ＿Ｎの値を更新する補正量更新手
段と、上記Ｍ＿Ｎを用いて速度検出手段からの速度信号
の補正値Ｖ＿Ｎ′＝（Ｖ＿Ｎ＋Ｍ＿Ｎ）を求める加算手
段とを備え、上記補正値Ｖ＿Ｎ′を制御論理部の速度フ
ィードバック信号として定められた制御論理演算を実行
し、被駆動体の操作信号として出力することを特徴とす
るディジタルサーボ制御系の制御装置。 ２、前記補正量設定手段は、判別手段からの成立にもと
づき、加算手段においてＭ＿Ｎを使用する時点で｜ΔＶ
＿Ｎ｜＞｜Ｍ＿Ｎ｜及びΔＶ＿Ｎ×Ｍ＿Ｎ＜０の関係を
満たす実数のＭ＿Ｎを設定し、補正量更新手段は成立不
成立に関せずＭ＿Ｎの絶対値を単調減少させる定められ
た演算方式によつて低減してＭ＿Ｎの値を更新すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディジタルサ
ーボ系の制御装置。 ３、前記補正量設定手段は、判別手段からの成立にもと
づき、加算手段においてＭ＿Ｎを使用する時点で｜ΔＶ
＿Ｎ｜＞｜α＿Ｎ｜、及びΔＶ＿Ｎ×α＿Ｎ＜０の条件
を満たす実数のα＿Ｎを設定し、前サンプリング時のＭ
＿Ｎに加えて新しいＭ＿Ｎ＝Ｍ＿Ｎ＋α＿Ｎとすること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディジタルサ
ーボ制御系の制御装置。 ４、補正量設定手段は、Ｍ＿Ｎに設定される実数値が速
度信号Ｖ＿Ｎの補正値Ｖ＿Ｎ′を求める時点では、｜Ｍ
＿Ｎ｜＜１のようにあらかじめ定められ設定されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項の
いずれかに記載のディジタルサーボ系の制御装置。 ５、補正量更新手段はＭ＿Ｎの絶対値を単調減少させる
ために、Ｍ＿Ｎ×α→Ｍ＿Ｎただし（０＜α＜１）なる
演算を実行することを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第３項のいずれかに記載。 ディジタルサーボ系の制御装置。 ６、補正量更新手段における剰数αをα＝１／２ｎただ
し（ｎ：自然数）とすることを特徴とする特許請求の範
囲第５項記載のディジタルサーボ系の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245186A JPS62210515A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | デイジタルサ−ボ系の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5245186A JPS62210515A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | デイジタルサ−ボ系の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62210515A true JPS62210515A (ja) | 1987-09-16 |
Family
ID=12915087
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5245186A Pending JPS62210515A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | デイジタルサ−ボ系の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62210515A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03102504A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ディジタル制御装置 |
| KR100698503B1 (ko) | 2005-01-21 | 2007-03-21 | 주식회사 여의시스템 | 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치 및 그 방법 |
| WO2009001487A1 (ja) * | 2007-06-27 | 2008-12-31 | Tamagawa Seiki Co., Ltd. | アナログ角度センサ精度補正プログラム、補正方法、記録媒体およびサーボドライバ |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP5245186A patent/JPS62210515A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03102504A (ja) * | 1989-09-18 | 1991-04-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ディジタル制御装置 |
| KR100698503B1 (ko) | 2005-01-21 | 2007-03-21 | 주식회사 여의시스템 | 마이크로프로세서를 이용한 모터구동제어장치 및 그 방법 |
| WO2009001487A1 (ja) * | 2007-06-27 | 2008-12-31 | Tamagawa Seiki Co., Ltd. | アナログ角度センサ精度補正プログラム、補正方法、記録媒体およびサーボドライバ |
| JP2009008515A (ja) * | 2007-06-27 | 2009-01-15 | Tamagawa Seiki Co Ltd | アナログ角度センサ精度補正プログラム、補正方法、記録媒体およびサーボドライバ |
| US8364432B2 (en) | 2007-06-27 | 2013-01-29 | Tamagawa Seiki Co., Ltd. | Analog angle sensor accuracy correction program correction method, recording medium, and servo driver |
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