JP2000214912A - サ―ボモ―タの制御装置 - Google Patents
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- G05B19/23—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 programme 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
- G05B19/231—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 programme 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
- G05B19/232—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 programme 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 制御性能の向上を図り、かつ制御量が飽和す
るような領域でも安定した制御を得ることができるサー
ボモータの制御装置を提供する。 【解決手段】 軌跡制御モード時には、制御性能を向上
させるために軌跡制御モード用の高い速度ループ積分，
比例ゲインＫIh、Ｋphを設定する（Ｓ２，Ｓ７，Ｓ
８）。また、非軌跡制御モード時には、トルク指令が飽
和した時でも安定な制御が可能になるように、非軌跡制
御モード用の低い速度ループ積分，比例ゲインＫIL、Ｋ
pLを設定する（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）。設定されたゲイン
で比例積分の速度ループ処理を行なってトルク指令Ｔc
を求める（Ｓ５，Ｓ６）。また、電流ループにおいて
も、軌跡制御モード動作時は高め、非軌跡制御モード動
作時は低めのゲインに切換え用い電流ループ制御を行な
う。位置決めモード時でも制御ループが不安定となら
ず、安定した制御ができ、軌跡制御モード時には制御性
能が向上し切削精度を上げることができる。
るような領域でも安定した制御を得ることができるサー
ボモータの制御装置を提供する。 【解決手段】 軌跡制御モード時には、制御性能を向上
させるために軌跡制御モード用の高い速度ループ積分，
比例ゲインＫIh、Ｋphを設定する（Ｓ２，Ｓ７，Ｓ
８）。また、非軌跡制御モード時には、トルク指令が飽
和した時でも安定な制御が可能になるように、非軌跡制
御モード用の低い速度ループ積分，比例ゲインＫIL、Ｋ
pLを設定する（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）。設定されたゲイン
で比例積分の速度ループ処理を行なってトルク指令Ｔc
を求める（Ｓ５，Ｓ６）。また、電流ループにおいて
も、軌跡制御モード動作時は高め、非軌跡制御モード動
作時は低めのゲインに切換え用い電流ループ制御を行な
う。位置決めモード時でも制御ループが不安定となら
ず、安定した制御ができ、軌跡制御モード時には制御性
能が向上し切削精度を上げることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械、ワイヤ
放電加工機、産業用ロボット等の各種産業機械の駆動源
として用いられるサーボモータの制御装置に関する。
放電加工機、産業用ロボット等の各種産業機械の駆動源
として用いられるサーボモータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来から実施されているサーボ
モータの制御ブロック図である。数値制御装置等の制御
装置からの指令に基づいて位置・速度ループ処理周期毎
に与えられる移動指令ＭＣＭＤをエラーカウンタ３０に
加算し、サーボモータ３３に内蔵する位置・速度検出器
３４（若しくは、機械に取付けられた位置・速度検出
器）からの位置・速度ループ処理周期毎の位置フィード
バック量をエラーカウンタ３０から減じて該エラーカウ
ンタ３０で位置偏差を求める。この位置偏差に位置ルー
プゲインＫｐを乗じて位置・速度ループ処理周期毎の速
度指令ｖc を求め、該速度指令ｖc から上記位置・速度
検出器３４からフィードバックされる速度フィードバッ
ク量を減じて速度偏差を求め該速度偏差に基づいて速度
補償器３２で比例積分処理を行なってトルク指令（電流
指令）Ｔｃを求め、さらには電流ループ処理を行なって
サーボモータ３３を駆動し、機械３５の可動部を駆動す
る。
モータの制御ブロック図である。数値制御装置等の制御
装置からの指令に基づいて位置・速度ループ処理周期毎
に与えられる移動指令ＭＣＭＤをエラーカウンタ３０に
加算し、サーボモータ３３に内蔵する位置・速度検出器
３４（若しくは、機械に取付けられた位置・速度検出
器）からの位置・速度ループ処理周期毎の位置フィード
バック量をエラーカウンタ３０から減じて該エラーカウ
ンタ３０で位置偏差を求める。この位置偏差に位置ルー
プゲインＫｐを乗じて位置・速度ループ処理周期毎の速
度指令ｖc を求め、該速度指令ｖc から上記位置・速度
検出器３４からフィードバックされる速度フィードバッ
ク量を減じて速度偏差を求め該速度偏差に基づいて速度
補償器３２で比例積分処理を行なってトルク指令（電流
指令）Ｔｃを求め、さらには電流ループ処理を行なって
サーボモータ３３を駆動し、機械３５の可動部を駆動す
る。
【０００３】上記速度補償器３２は積分補償項と比例補
償項からなり、それぞれ速度ループ積分ゲイン、速度ル
ープ比例ゲインを有している。そして、上述したサーボ
モータの制御は、ディジタルプロセッサを使用したソフ
トウエアサーボによって実行されることが一般的であ
る。
償項からなり、それぞれ速度ループ積分ゲイン、速度ル
ープ比例ゲインを有している。そして、上述したサーボ
モータの制御は、ディジタルプロセッサを使用したソフ
トウエアサーボによって実行されることが一般的であ
る。
【０００４】ところで、上述した速度補償器３２の速度
ループの積分ゲイン、比例ゲインは、パラメータで設定
されるが、この設定値は、サーボ系の安定性を見ながら
決定されている。
ループの積分ゲイン、比例ゲインは、パラメータで設定
されるが、この設定値は、サーボ系の安定性を見ながら
決定されている。
【０００５】制御性能を向上させるには、速度ループ制
御のゲイン、さらには電流ループ制御のゲインを高くと
る必要があるが、早送り等でトルク指令が飽和するよう
な状態、即ち、加減速時定数が短く加減速限界まで使用
するような状態で駆動すると、速度ループが不安定とな
る傾向がある。そこで、従来は、このような状態でも、
安定に制御できるように、最悪の条件を想定して速度ル
ープゲインや電流ループゲインの設定値を決定してい
た。その結果、ゲインを高くとることができないから、
当然制御性能は低下することになる。
御のゲイン、さらには電流ループ制御のゲインを高くと
る必要があるが、早送り等でトルク指令が飽和するよう
な状態、即ち、加減速時定数が短く加減速限界まで使用
するような状態で駆動すると、速度ループが不安定とな
る傾向がある。そこで、従来は、このような状態でも、
安定に制御できるように、最悪の条件を想定して速度ル
ープゲインや電流ループゲインの設定値を決定してい
た。その結果、ゲインを高くとることができないから、
当然制御性能は低下することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、速度ル
ープが不安定になりやすい状況で速度ループゲイン等を
決定しているから、トルク指令が飽和しないような十分
に余力のある領域であり、速度ループゲイン等を高くと
ることができるような場合でも、低いゲインで制御され
ることになる。これにより、制御性能を悪くする結果と
なっている。とくに、工作機械において、サーボモータ
の駆動で切削を行なう場合には、切削精度は速度ループ
ゲインによって左右されるので、速度ループゲインを十
分に高くできないので、切削精度を高くできないという
問題がある。このように、従来の制御装置においては、
サーボモータ制御における制御性能の向上と、制御量が
飽和するような領域での安定した制御を得ることは相反
するもので、両立することができなかった。
ープが不安定になりやすい状況で速度ループゲイン等を
決定しているから、トルク指令が飽和しないような十分
に余力のある領域であり、速度ループゲイン等を高くと
ることができるような場合でも、低いゲインで制御され
ることになる。これにより、制御性能を悪くする結果と
なっている。とくに、工作機械において、サーボモータ
の駆動で切削を行なう場合には、切削精度は速度ループ
ゲインによって左右されるので、速度ループゲインを十
分に高くできないので、切削精度を高くできないという
問題がある。このように、従来の制御装置においては、
サーボモータ制御における制御性能の向上と、制御量が
飽和するような領域での安定した制御を得ることは相反
するもので、両立することができなかった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、制御性能の向上
を図り、かつ制御量が飽和するような領域でも安定した
制御を得ることができるサーボモータの制御装置を提供
することにある。
を図り、かつ制御量が飽和するような領域でも安定した
制御を得ることができるサーボモータの制御装置を提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、切削送り動作
モード等の軌跡制御モードか非軌跡制御モードかを判別
する判別手段と、軌跡制御モード用と非軌跡制御モード
用の速度ループゲインを記憶する記憶手段と、上記判別
手段で判別されたモードに対応する速度ループゲインに
切換えるゲイン切換え手段とをサーボモータの制御装置
に設けることによって、サーボモータ制御における制御
性能の向上と、制御量が飽和するような領域での安定し
た制御を得るようにした。
モード等の軌跡制御モードか非軌跡制御モードかを判別
する判別手段と、軌跡制御モード用と非軌跡制御モード
用の速度ループゲインを記憶する記憶手段と、上記判別
手段で判別されたモードに対応する速度ループゲインに
切換えるゲイン切換え手段とをサーボモータの制御装置
に設けることによって、サーボモータ制御における制御
性能の向上と、制御量が飽和するような領域での安定し
た制御を得るようにした。
【０００９】また、上記判別手段を切削送り動作モード
等の軌跡制御モードか早送り動作モード等の位置決めモ
ードかを判別する判別手段として、軌跡制御モード用と
位置決めモード用の速度ループゲインを上記記憶手段に
記憶させ、ゲイン切換え手段で上記判別手段で判別され
たモードに対応する速度ループゲインに切換えるように
した。その際、上記記憶手段には、位置決めモード用の
相対的に低い速度ループゲインと軌跡制御モード用の相
対的に高い速度ループゲインを設定記憶させるようにす
る。さらには、位置決めモード用の低い電流ループゲイ
ンと軌跡制御モード用の高い電流ループゲインも設定記
憶させておき、判別手段で判別したモードに応じて、速
度ループゲインと共に電流ループゲインも切換えるよう
にする。また、電流ループ制御切換え手段を設け、上記
判別手段が位置決めモードと判別したときには、電流ル
ープ制御をＩ−Ｐ制御に切換え、軌跡制御モードと判別
したときには、電流ループ制御をＰＩ制御に切換えるよ
うにすることで、制御性能の向上と安定した制御を共に
得ることができるようにした。
等の軌跡制御モードか早送り動作モード等の位置決めモ
ードかを判別する判別手段として、軌跡制御モード用と
位置決めモード用の速度ループゲインを上記記憶手段に
記憶させ、ゲイン切換え手段で上記判別手段で判別され
たモードに対応する速度ループゲインに切換えるように
した。その際、上記記憶手段には、位置決めモード用の
相対的に低い速度ループゲインと軌跡制御モード用の相
対的に高い速度ループゲインを設定記憶させるようにす
る。さらには、位置決めモード用の低い電流ループゲイ
ンと軌跡制御モード用の高い電流ループゲインも設定記
憶させておき、判別手段で判別したモードに応じて、速
度ループゲインと共に電流ループゲインも切換えるよう
にする。また、電流ループ制御切換え手段を設け、上記
判別手段が位置決めモードと判別したときには、電流ル
ープ制御をＩ−Ｐ制御に切換え、軌跡制御モードと判別
したときには、電流ループ制御をＰＩ制御に切換えるよ
うにすることで、制御性能の向上と安定した制御を共に
得ることができるようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】図３は、本発明を適用するサーボ
モータ制御装置の要部ブロック図である。この構成は従
来のディジタルサーボ制御を行なう装置と同一の構成で
あるので、概略的に示している。
モータ制御装置の要部ブロック図である。この構成は従
来のディジタルサーボ制御を行なう装置と同一の構成で
あるので、概略的に示している。
【００１１】図３において、１０はコンピュータを内蔵
した数値制御装置（ＣＮＣ）等の機械を制御する制御装
置であり、該制御装置１０から出力される移動指令は共
有ＲＡＭ１１を介してサーボモータの制御装置を構成す
るディジタルサーボ回路１２に入力される。該ディジタ
ルサーボ回路１２は、プロセッサ（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等で構成されており、制御装置１０からの移動指
令とサーボモータ１４に内蔵された位置・速度検出器
（図３ではセミクローズの例を示しているが、フルクロ
ーズループで制御を行なう場合には、機械可動部の位置
・速度を直接検出する位置・速度検出器を用いる）から
の位置フィードバック信号Ｐｆ、速度フィードバック信
号ｖf 、さらには、モータ駆動電流を検出する電流検出
器からの電流フィードバック信号に基づいて、図６に示
す位置ループ制御、速度ループ制御さらには電流ループ
制御を行ない、トランジスタインバータ等のサーボアン
プ１３を用いてサーボモータ１４を駆動制御するもので
ある。
した数値制御装置（ＣＮＣ）等の機械を制御する制御装
置であり、該制御装置１０から出力される移動指令は共
有ＲＡＭ１１を介してサーボモータの制御装置を構成す
るディジタルサーボ回路１２に入力される。該ディジタ
ルサーボ回路１２は、プロセッサ（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、
ＲＡＭ等で構成されており、制御装置１０からの移動指
令とサーボモータ１４に内蔵された位置・速度検出器
（図３ではセミクローズの例を示しているが、フルクロ
ーズループで制御を行なう場合には、機械可動部の位置
・速度を直接検出する位置・速度検出器を用いる）から
の位置フィードバック信号Ｐｆ、速度フィードバック信
号ｖf 、さらには、モータ駆動電流を検出する電流検出
器からの電流フィードバック信号に基づいて、図６に示
す位置ループ制御、速度ループ制御さらには電流ループ
制御を行ない、トランジスタインバータ等のサーボアン
プ１３を用いてサーボモータ１４を駆動制御するもので
ある。
【００１２】本発明においては、ディジタルサーボ回路
１２のプロセッサが上記速度ループ制御、電流ループ制
御の処理を行なう際に、早送り動作モード等の位置決め
モードか、切削送り動作モード等の軌跡制御モードかを
判断して各モードに応じた速度ループゲイン、電流ルー
プゲイン切換えて制御するものである。即ち、非軌跡制
御モードの早送り動作等の位置決めモードでは、トルク
指令が飽和するようなモータの加減速限界まで使用する
場合があることから、速度ループゲイン、さらには電流
ループゲインを高くすると制御ループが不安定となるこ
とがある。そのため、早送り等の位置決めモードに対し
ては、低めの速度ループゲイン，電流ループゲインを用
い、切削送り動作等の軌跡制御モードの場合には、制御
性能を向上させ加工精度等を向上させるために、高めの
速度ループゲイン，電流ループゲインを用いる。
１２のプロセッサが上記速度ループ制御、電流ループ制
御の処理を行なう際に、早送り動作モード等の位置決め
モードか、切削送り動作モード等の軌跡制御モードかを
判断して各モードに応じた速度ループゲイン、電流ルー
プゲイン切換えて制御するものである。即ち、非軌跡制
御モードの早送り動作等の位置決めモードでは、トルク
指令が飽和するようなモータの加減速限界まで使用する
場合があることから、速度ループゲイン、さらには電流
ループゲインを高くすると制御ループが不安定となるこ
とがある。そのため、早送り等の位置決めモードに対し
ては、低めの速度ループゲイン，電流ループゲインを用
い、切削送り動作等の軌跡制御モードの場合には、制御
性能を向上させ加工精度等を向上させるために、高めの
速度ループゲイン，電流ループゲインを用いる。
【００１３】そこで、予め、早送り動作等の非軌跡制御
モード用の相対的に低い速度ループゲイン、電流ループ
ゲインと、切削送り等の軌跡制御モード動作用の相対的
に高い速度ループゲイン、電流ループゲインを制御装置
１０内の不揮発性メモリにパラメータ設定し、電源投入
時の初期設定段階で共有メモリ１１を介してディジタル
サーボ回路１２のＲＡＭ内に記憶しておくものである。
また、本実施形態では、位置決めモード動作時には、電
流ループをＩ−Ｐ制御で行ない、軌跡制御モード動作時
にはＰＩ制御を用いる。
モード用の相対的に低い速度ループゲイン、電流ループ
ゲインと、切削送り等の軌跡制御モード動作用の相対的
に高い速度ループゲイン、電流ループゲインを制御装置
１０内の不揮発性メモリにパラメータ設定し、電源投入
時の初期設定段階で共有メモリ１１を介してディジタル
サーボ回路１２のＲＡＭ内に記憶しておくものである。
また、本実施形態では、位置決めモード動作時には、電
流ループをＩ−Ｐ制御で行ない、軌跡制御モード動作時
にはＰＩ制御を用いる。
【００１４】図４は、電流ループ制御をＩ−Ｐ制御する
時のブロック線図である。また、図５は、ＰＩ制御の電
流ループのブロック線図である。本実施形態では、後述
するようにｄ−ｑ変換を用いて電流を制御するようにし
ており、電流検出器で検出した３相のモータ駆動電流か
らｄ−ｑ変換してｄ相、ｑ相の電流Ｉd ，Ｉq を求め、
このｄ相、ｑ相電流Ｉd ，Ｉq をフィードバック電流と
し、速度ループ制御によって求められたトルク指令（電
流指令）Ｔc をｑ相の電流指令とし、ｄ相の電流指令は
「０」とする。そして、それぞれ電流ループ処理を行な
いｄ相、ｑ相の電圧指令Ｖq ，Ｖd を求め、この２つの
電圧指令Ｖq ，Ｖd から３相の電圧指令に変換ししてサ
ーボモータを駆動するようにしている。
時のブロック線図である。また、図５は、ＰＩ制御の電
流ループのブロック線図である。本実施形態では、後述
するようにｄ−ｑ変換を用いて電流を制御するようにし
ており、電流検出器で検出した３相のモータ駆動電流か
らｄ−ｑ変換してｄ相、ｑ相の電流Ｉd ，Ｉq を求め、
このｄ相、ｑ相電流Ｉd ，Ｉq をフィードバック電流と
し、速度ループ制御によって求められたトルク指令（電
流指令）Ｔc をｑ相の電流指令とし、ｄ相の電流指令は
「０」とする。そして、それぞれ電流ループ処理を行な
いｄ相、ｑ相の電圧指令Ｖq ，Ｖd を求め、この２つの
電圧指令Ｖq ，Ｖd から３相の電圧指令に変換ししてサ
ーボモータを駆動するようにしている。
【００１５】図４に示すＩ−Ｐ制御においては、速度ル
ープ制御によって求められたトルク指令（電流指令）Ｔ
c をｑ相の電流指令とし、該ｑ相電流指令Ｔc からｑ相
フィードバック電流Ｉq を減じて電流偏差を求め、該電
流偏差を積分して積分ゲインＧI を乗じ（２０，２
１）、この値から上記ｑ相フィードバック電流Ｉq に比
例ゲインＧp を乗じた値を減じ、Ｑ相電圧指令Ｖq を求
める。また、ｄ相に対しても同様な処理が行われるもの
である。即ちｄ相の電流指令は「０」とし、この電流指
令とｄ相フィードバック電流Ｉd によって、ｑ相と同じ
積分、比例制御を行なってｄ相電圧指令Ｖd を求める。
そして。図４では省略しているが、２つの電圧指令Ｖq
，Ｖd から３相の各相の電圧指令を求め、サーボアン
プ１３でＰＷＭ制御等を行なって各相の電流を制御しサ
ーボモータを駆動制御するものである。
ープ制御によって求められたトルク指令（電流指令）Ｔ
c をｑ相の電流指令とし、該ｑ相電流指令Ｔc からｑ相
フィードバック電流Ｉq を減じて電流偏差を求め、該電
流偏差を積分して積分ゲインＧI を乗じ（２０，２
１）、この値から上記ｑ相フィードバック電流Ｉq に比
例ゲインＧp を乗じた値を減じ、Ｑ相電圧指令Ｖq を求
める。また、ｄ相に対しても同様な処理が行われるもの
である。即ちｄ相の電流指令は「０」とし、この電流指
令とｄ相フィードバック電流Ｉd によって、ｑ相と同じ
積分、比例制御を行なってｄ相電圧指令Ｖd を求める。
そして。図４では省略しているが、２つの電圧指令Ｖq
，Ｖd から３相の各相の電圧指令を求め、サーボアン
プ１３でＰＷＭ制御等を行なって各相の電流を制御しサ
ーボモータを駆動制御するものである。
【００１６】また、図５に示すＰＩ制御では速度ループ
で求めたトルク指令Ｔc をｑ相の電流指令とし、ｄ相の
電流指令を「０」とし、ｑ相、ｄ相のフィードバック電
流Ｉq ，Ｉd より、それぞれ電流偏差を求め、該電流偏
差を積分して積分ゲインＧIを乗じる積分処理２０，２
１を行ない、さらに電流偏差に比例ゲインＧp を乗じて
比例処理を行ない、積分処理及び比例処理によって得ら
れた値を加算してｑ相、ｄ相の電圧指令Ｖq ，Ｖd を求
め、さらに、３相の電圧指令を求めサーボアンプ１３で
ＰＷＭ制御等を行なって各相の電流を制御しサーボモー
タを駆動制御する。
で求めたトルク指令Ｔc をｑ相の電流指令とし、ｄ相の
電流指令を「０」とし、ｑ相、ｄ相のフィードバック電
流Ｉq ，Ｉd より、それぞれ電流偏差を求め、該電流偏
差を積分して積分ゲインＧIを乗じる積分処理２０，２
１を行ない、さらに電流偏差に比例ゲインＧp を乗じて
比例処理を行ない、積分処理及び比例処理によって得ら
れた値を加算してｑ相、ｄ相の電圧指令Ｖq ，Ｖd を求
め、さらに、３相の電圧指令を求めサーボアンプ１３で
ＰＷＭ制御等を行なって各相の電流を制御しサーボモー
タを駆動制御する。
【００１７】上述したＰＩ制御は、Ｉ−Ｐ制御に比較し
て応答性に優れるが、オーバシュート等の問題があり、
位置決めモード時の早送り動作のように大電流が必要な
時に電流ループをＰＩ制御で制御すると安定性の点で問
題がある。そのため、本実施形態では、位置決めモード
時には、Ｉ−Ｐ制御により電流ループを制御し、切削送
り等の軌跡制御モード動作時には応答性を重視してＰＩ
制御を行なうようにしたものである。
て応答性に優れるが、オーバシュート等の問題があり、
位置決めモード時の早送り動作のように大電流が必要な
時に電流ループをＰＩ制御で制御すると安定性の点で問
題がある。そのため、本実施形態では、位置決めモード
時には、Ｉ−Ｐ制御により電流ループを制御し、切削送
り等の軌跡制御モード動作時には応答性を重視してＰＩ
制御を行なうようにしたものである。
【００１８】図１は、本実施例におけるディジタルサー
ボ回路１２のプロセッサが速度ループ処理周期毎実施す
る処理のフローチャートである。まず、位置・速度検出
器１５から出力される該速度ループ処理周期における速
度フィードバック量ｖf を読取り（ステップＳ１）、軌
跡制御モード動作中か否か判断し（ステップＳ２）、早
送り動作、またはジョグ送りや手動パルス発生器による
送り等の位置決めモード等の非軌跡制御モード動作中で
あれば、ＲＡＭに記憶する位置決めモード用（非軌跡制
御モード用）の速度ループの積分ゲインＫＩL 、比例ゲ
インＫｐL を読みだし、速度ループの積分ゲインＫＩ、
比例ゲインＫｐをこの読み出した値に設定する（ステッ
プＳ３，Ｓ４）。
ボ回路１２のプロセッサが速度ループ処理周期毎実施す
る処理のフローチャートである。まず、位置・速度検出
器１５から出力される該速度ループ処理周期における速
度フィードバック量ｖf を読取り（ステップＳ１）、軌
跡制御モード動作中か否か判断し（ステップＳ２）、早
送り動作、またはジョグ送りや手動パルス発生器による
送り等の位置決めモード等の非軌跡制御モード動作中で
あれば、ＲＡＭに記憶する位置決めモード用（非軌跡制
御モード用）の速度ループの積分ゲインＫＩL 、比例ゲ
インＫｐL を読みだし、速度ループの積分ゲインＫＩ、
比例ゲインＫｐをこの読み出した値に設定する（ステッ
プＳ３，Ｓ４）。
【００１９】そして、積分器としてのレジスタＡに位置
ループ制御処理で得られた速度指令ｖc からステップＳ
１で読み取った速度フィードバック量ｖf を減じて得ら
れる速度偏差を加算する積分処理を行なう（ステップＳ
５）。次に、上記レジスタＡに記憶する積分値にステッ
プＳ３で設定された積分ゲインＫI を乗じた値に、上記
速度偏差（ｖc −ｖf ）にステップＳ４で設定された比
例ゲインＫp を乗じた値を加算し、トルク指令（電流指
令）Ｔc を求めて出力し（ステップＳ６）、当該周期の
速度ループ処理を終了する。
ループ制御処理で得られた速度指令ｖc からステップＳ
１で読み取った速度フィードバック量ｖf を減じて得ら
れる速度偏差を加算する積分処理を行なう（ステップＳ
５）。次に、上記レジスタＡに記憶する積分値にステッ
プＳ３で設定された積分ゲインＫI を乗じた値に、上記
速度偏差（ｖc −ｖf ）にステップＳ４で設定された比
例ゲインＫp を乗じた値を加算し、トルク指令（電流指
令）Ｔc を求めて出力し（ステップＳ６）、当該周期の
速度ループ処理を終了する。
【００２０】一方、ステップＳ２で切削送り等の軌跡制
御モード動作中と判断された時には、軌跡制御モード動
作用の速度ループの積分ゲインＫＩh 、比例ゲインＫｐ
h を読みだし、速度ループの積分ゲインＫＩ、比例ゲイ
ンＫｐをそれぞれこの読み出した値に設定する（ステッ
プＳ７，Ｓ８）。そして前述した、ステップＳ５，６の
比例、積分処理を行なって、トルク指令を求め出力す
る。
御モード動作中と判断された時には、軌跡制御モード動
作用の速度ループの積分ゲインＫＩh 、比例ゲインＫｐ
h を読みだし、速度ループの積分ゲインＫＩ、比例ゲイ
ンＫｐをそれぞれこの読み出した値に設定する（ステッ
プＳ７，Ｓ８）。そして前述した、ステップＳ５，６の
比例、積分処理を行なって、トルク指令を求め出力す
る。
【００２１】以上のようにして、軌跡制御モード動作で
はない（早送り等の非軌跡制御モード）時には、低めに
設定されている積分ゲイン、比例ゲインで、速度ループ
の比例、積分動作が行なわれ、軌跡制御モード動作の時
には、高めの積分ゲイン、比例ゲインで、速度ループ制
御が行われることになる。
はない（早送り等の非軌跡制御モード）時には、低めに
設定されている積分ゲイン、比例ゲインで、速度ループ
の比例、積分動作が行なわれ、軌跡制御モード動作の時
には、高めの積分ゲイン、比例ゲインで、速度ループ制
御が行われることになる。
【００２２】図２は、本実施形態における電流ループ制
御処理のフローチャートで、電流ループ処理周期毎にこ
の処理をディジタルサーボ回路１２のプセッサが実行す
る。まず、ｄ−ｑ変換されたｄ相、ｑ相のフィードバッ
ク電流値Ｉd ，Ｉq を読み（ステップＴ１）、次に軌跡
制御モード動作中か否か判断し（ステップＴ２）、軌跡
制御モードの動作中でなければ、非軌跡制御モードの位
置決めモードに対応した電流ループの積分ゲインＧIL、
比例ゲインＧpLをＲＡＭから読み取り、それぞれ電流ル
ープの積分ゲインＧI 、比例ゲインＧp として設定する
（ステップＴ３，Ｔ４）。
御処理のフローチャートで、電流ループ処理周期毎にこ
の処理をディジタルサーボ回路１２のプセッサが実行す
る。まず、ｄ−ｑ変換されたｄ相、ｑ相のフィードバッ
ク電流値Ｉd ，Ｉq を読み（ステップＴ１）、次に軌跡
制御モード動作中か否か判断し（ステップＴ２）、軌跡
制御モードの動作中でなければ、非軌跡制御モードの位
置決めモードに対応した電流ループの積分ゲインＧIL、
比例ゲインＧpLをＲＡＭから読み取り、それぞれ電流ル
ープの積分ゲインＧI 、比例ゲインＧp として設定する
（ステップＴ３，Ｔ４）。
【００２３】次にｑ相の積分器を構成するレジスタＡq
に速度ループ処理で求めたトルク指令Ｔｃからｑ相のフ
ィードバック電流値Ｉq を減じた電流偏差を加算し、ｑ
相の積分処理を実行すると共に、ｄ相の積分器を構成す
るレジスタＡd からｄ相フィードバック電流値Ｉd を減
じてｄ相の積分処理を行なう（ステップＴ５）。なお、
ｄ相は電流指令が「０」である。
に速度ループ処理で求めたトルク指令Ｔｃからｑ相のフ
ィードバック電流値Ｉq を減じた電流偏差を加算し、ｑ
相の積分処理を実行すると共に、ｄ相の積分器を構成す
るレジスタＡd からｄ相フィードバック電流値Ｉd を減
じてｄ相の積分処理を行なう（ステップＴ５）。なお、
ｄ相は電流指令が「０」である。
【００２４】ｑ相のレジスタＡq に記憶する積分値にス
テップＴ３で設定した積分ゲインＧI を乗じた値から、
ｑ相フィードバック電流値Ｉq にステップＴ４で設定し
た比例ゲインＧp を乗じ値を減算してｑ相の電圧指令Ｖ
q を求める。同様に、ｄ相のレジスタＡd に記憶する積
分値に積分ゲインＧI を乗じた値から、ｄ相フィードバ
ック電流値Ｉd に比例ゲインＧp を乗じ値を減算してｄ
相の電圧指令Ｖd を求める（ステップＴ６）。このよう
に、軌跡制御モードない時は非軌跡制御モード用として
設定されている電流ループの低めの積分ゲイン、比例ゲ
インに基づいてＩ−Ｐ制御によって電圧指令Ｖq ，Ｖd
を求めるものである。
テップＴ３で設定した積分ゲインＧI を乗じた値から、
ｑ相フィードバック電流値Ｉq にステップＴ４で設定し
た比例ゲインＧp を乗じ値を減算してｑ相の電圧指令Ｖ
q を求める。同様に、ｄ相のレジスタＡd に記憶する積
分値に積分ゲインＧI を乗じた値から、ｄ相フィードバ
ック電流値Ｉd に比例ゲインＧp を乗じ値を減算してｄ
相の電圧指令Ｖd を求める（ステップＴ６）。このよう
に、軌跡制御モードない時は非軌跡制御モード用として
設定されている電流ループの低めの積分ゲイン、比例ゲ
インに基づいてＩ−Ｐ制御によって電圧指令Ｖq ，Ｖd
を求めるものである。
【００２５】この求めたｑ相、ｄ相の電圧指令Ｖq ，Ｖ
d を出力し（ステップＴ７）、この電圧指令Ｖq ，Ｖd
より、従来と同様に３相の各相電圧指令を求めサーボモ
ータを駆動することになる。
d を出力し（ステップＴ７）、この電圧指令Ｖq ，Ｖd
より、従来と同様に３相の各相電圧指令を求めサーボモ
ータを駆動することになる。
【００２６】一方、ステップＴ２で、軌跡制御モード中
であると判断された場合には、ＲＡＭに記憶する軌跡制
御モード用の電流ループの積分ゲインＧIh、比例ゲイン
Ｇphをそれぞれ電流ループの積分ゲインＧI 、比例ゲイ
ンＧp として設定する（ステップＴ８，Ｔ９）。そし
て、ｑ相の積分器を構成するレジスタＡq に速度ループ
処理で求めたトルク指令Ｔｃからｑ相のフィードバック
電流値Ｉq を減じた電流偏差を加算し、ｑ相の積分処理
を実行すると共に、ｄ相の積分器を構成するレジスタＡ
d からｄ相フィードバック電流値Ｉd を減じてｄ相の積
分処理を行なう（ステップＴ１０）。さらに、ｑ相のレ
ジスタＡq に記憶する積分値にステップＴ８で設定した
積分ゲインＧI を乗じた値にステップＴ９で設定した比
例ゲインＧp に上記電流偏差（Ｔc −Ｉq ）を乗じた値
を加算し、ｑ相の電圧指令Ｖq を求める。また、ｄ相の
レジスタＡd に記憶する積分値にステップＴ８で設定し
た積分ゲインＧI を乗じた値から、ステップＴ９で設定
した比例ゲインＧp にｄ相のフィードバック電流値Ｉd
を乗じた値を減じてｄ相の電圧指令Ｖd を求める（ステ
ップＴ１１）。即ち、軌跡制御モード用として設定され
ている電流ループの高めの積分ゲイン、比例ゲインに基
づいてＰＩ制御を行なって、電圧指令Ｖq ，Ｖd を求め
る。この電圧指令Ｖq ，Ｖd を当該周期の指令として出
力し当該周期の処理を終了する。なお、前述したよう
に、この電圧指令Ｖq ，Ｖd は３相の各相電圧指令に変
換されて、サーボアンプによってＰＷＭ制御等を行な
い、サーボモータを駆動制御することになる。
であると判断された場合には、ＲＡＭに記憶する軌跡制
御モード用の電流ループの積分ゲインＧIh、比例ゲイン
Ｇphをそれぞれ電流ループの積分ゲインＧI 、比例ゲイ
ンＧp として設定する（ステップＴ８，Ｔ９）。そし
て、ｑ相の積分器を構成するレジスタＡq に速度ループ
処理で求めたトルク指令Ｔｃからｑ相のフィードバック
電流値Ｉq を減じた電流偏差を加算し、ｑ相の積分処理
を実行すると共に、ｄ相の積分器を構成するレジスタＡ
d からｄ相フィードバック電流値Ｉd を減じてｄ相の積
分処理を行なう（ステップＴ１０）。さらに、ｑ相のレ
ジスタＡq に記憶する積分値にステップＴ８で設定した
積分ゲインＧI を乗じた値にステップＴ９で設定した比
例ゲインＧp に上記電流偏差（Ｔc −Ｉq ）を乗じた値
を加算し、ｑ相の電圧指令Ｖq を求める。また、ｄ相の
レジスタＡd に記憶する積分値にステップＴ８で設定し
た積分ゲインＧI を乗じた値から、ステップＴ９で設定
した比例ゲインＧp にｄ相のフィードバック電流値Ｉd
を乗じた値を減じてｄ相の電圧指令Ｖd を求める（ステ
ップＴ１１）。即ち、軌跡制御モード用として設定され
ている電流ループの高めの積分ゲイン、比例ゲインに基
づいてＰＩ制御を行なって、電圧指令Ｖq ，Ｖd を求め
る。この電圧指令Ｖq ，Ｖd を当該周期の指令として出
力し当該周期の処理を終了する。なお、前述したよう
に、この電圧指令Ｖq ，Ｖd は３相の各相電圧指令に変
換されて、サーボアンプによってＰＷＭ制御等を行な
い、サーボモータを駆動制御することになる。
【００２７】図７は本発明の効果を見るために行なった
実験結果を示す図である。半径１０ｍｍ、速度５０００
ｍｍ／ｎｉｎで円弧切削を行なって、そのときの切削精
度を見たもので、図７（ａ）は、位置決めモードである
早送り動作での安定性のみを考慮し、速度ループ，電流
ループのゲインの切換えを行なわずに、低めのゲインで
加工を行なった時の切削結果である。また、図７（ｂ）
は、上述した実施形態により切削送りに対応する軌跡制
御モードと早送りに対応する位置決めモードでゲインを
切換えて、切削送り動作（軌跡制御モード）のゲインて
速度ループ、電流ループ制御を行なって加工した時の切
削結果である。この図７（ａ）、（ｂ）を比較して分る
ように、ゲインを切換えて加工を実施した図７（ｂ）に
示す加工の方が切削精度が大幅に改善されていることが
わかる。
実験結果を示す図である。半径１０ｍｍ、速度５０００
ｍｍ／ｎｉｎで円弧切削を行なって、そのときの切削精
度を見たもので、図７（ａ）は、位置決めモードである
早送り動作での安定性のみを考慮し、速度ループ，電流
ループのゲインの切換えを行なわずに、低めのゲインで
加工を行なった時の切削結果である。また、図７（ｂ）
は、上述した実施形態により切削送りに対応する軌跡制
御モードと早送りに対応する位置決めモードでゲインを
切換えて、切削送り動作（軌跡制御モード）のゲインて
速度ループ、電流ループ制御を行なって加工した時の切
削結果である。この図７（ａ）、（ｂ）を比較して分る
ように、ゲインを切換えて加工を実施した図７（ｂ）に
示す加工の方が切削精度が大幅に改善されていることが
わかる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、軌跡制御モード動作時と非軌
跡制御モード動作（位置決めモード動作）時で、速度ル
ープゲイン、さらには電流ループゲインを切換えるの
で、位置決めモード動作中に制御が不安定になることを
防止でき、かつ、軌跡制御モード時の制御性能を向上さ
せ指令経路追従精度（切削精度）を向上させることがで
きる。
跡制御モード動作（位置決めモード動作）時で、速度ル
ープゲイン、さらには電流ループゲインを切換えるの
で、位置決めモード動作中に制御が不安定になることを
防止でき、かつ、軌跡制御モード時の制御性能を向上さ
せ指令経路追従精度（切削精度）を向上させることがで
きる。
【図１】本発明の一実施形態における速度ループ処理の
フローチャートである。
フローチャートである。
【図２】同実施形態における電流ループ処理のフローチ
ャートである。
ャートである。
【図３】同実施形態におけるサーボモータ制御装置の要
部ブロック図である。
部ブロック図である。
【図４】電流ループ制御をＩ−Ｐ制御で行なう時のブロ
ック線図である。
ック線図である。
【図５】電流ループ制御をＰＩ制御で行なう時のブロッ
ク線図である。
ク線図である。
【図６】一般的なサーボモータの制御ブロック図であ
る。
る。
【図７】従来例と本発明を用いた円弧切削の実験結果を
示す図である。
示す図である。
１０ 制御装置（ＣＮＣ） １１ 共有メモリ １２ ディジタルサーボ回路 １３ サーボアンプ １４ サーボモータ １５ 位置・速度検出器
Claims (5)
- 【請求項１】 サーボモータを駆動制御する制御装置で
あって、軌跡制御モードか非軌跡制御モードかを判別す
る判別手段と、軌跡制御モード用と非軌跡制御モード用
の速度ループゲインを記憶する記憶手段と、上記判別手
段で判別されたモードに対応する速度ループゲインに切
換えるゲイン切換え手段とを備え、切換えたゲインで速
度ループ制御を行なうことを特徴とするサーボモータの
制御装置。 - 【請求項２】 サーボモータを駆動制御する制御装置で
あって、軌跡制御モードか位置決めモードかを判別する
判別手段と、軌跡制御モード用と位置決めモード用の速
度ループゲインを記憶する記憶手段と、上記判別手段で
判別されたモードに対応する速度ループゲインに切換え
るゲイン切換え手段とを備え、切換えたゲインで速度ル
ープ制御を行なうことを特徴とするサーボモータの制御
装置。 - 【請求項３】 上記記憶手段には、位置決めモード用の
相対的に低い速度ループゲインと軌跡制御モード用の相
対的に高い速度ループゲインが設定記憶されている請求
項２記載のサーボモータの制御装置。 - 【請求項４】 上記記憶手段には、位置決めモード用の
相対的に低い電流ループゲインと軌跡制御モード用の相
対的に高い電流ループゲインも設定記憶され、上記ゲイ
ン切換え手段は、判別手段で判別したモードに応じて、
上記切換え手段は速度ループゲインと共に電流ループゲ
インも切換え、切換えたゲインで速度ループ、電流ルー
プ制御を行なう請求項３記載のサーボモータの制御装
置。 - 【請求項５】 電流ループ制御切換え手段を備え、該電
流ループ制御切換え手段は、上記判別手段が位置決めモ
ードと判別したときには、電流ループ制御をＩ−Ｐ制御
に切換え、軌跡制御モードと判別したときには、電流ル
ープ制御をＰＩ制御に切換える請求項２，請求項３又は
請求項４記載のサーボモータの制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01409599A JP3628199B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | サーボモータの制御装置 |
| US09/488,017 US6310457B1 (en) | 1999-01-22 | 2000-01-20 | Servomotor controller |
| DE60014981T DE60014981T2 (de) | 1999-01-22 | 2000-01-21 | Servomotorsteuersystem |
| EP00300465A EP1022629B1 (en) | 1999-01-22 | 2000-01-21 | Servomotor controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01409599A JP3628199B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | サーボモータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000214912A true JP2000214912A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3628199B2 JP3628199B2 (ja) | 2005-03-09 |
Family
ID=11851566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01409599A Expired - Lifetime JP3628199B2 (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | サーボモータの制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6310457B1 (ja) |
| EP (1) | EP1022629B1 (ja) |
| JP (1) | JP3628199B2 (ja) |
| DE (1) | DE60014981T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013218552A (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Fanuc Ltd | 工作機械の送り軸を駆動するサーボモータを制御するサーボモータ制御装置 |
| CN104035378A (zh) * | 2013-03-05 | 2014-09-10 | 发那科株式会社 | 伺服电动机的控制装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005219133A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Fanuc Ltd | ロボット用サーボモータ制御装置およびロボット |
| JP4099503B2 (ja) * | 2005-12-19 | 2008-06-11 | ファナック株式会社 | 回転軸の定位置停止制御装置 |
| JP2007257515A (ja) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Toshiba Mach Co Ltd | サーボモータの制御方法 |
| US7710061B2 (en) * | 2006-08-07 | 2010-05-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Motor control amplifier |
| US20110243537A1 (en) * | 2010-02-16 | 2011-10-06 | Wilson Robert P | Motion control of impedance-type haptic devices |
| JP6046099B2 (ja) * | 2014-11-19 | 2016-12-14 | ファナック株式会社 | 高速応答制御を備えた数値制御装置 |
| JP6412071B2 (ja) * | 2016-08-22 | 2018-10-24 | ファナック株式会社 | モータ制御装置、モータ制御方法及びモータ制御用プログラム |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5697106A (en) * | 1979-12-31 | 1981-08-05 | Fanuc Ltd | Controller for stopping in place for main shaft |
| JPS5794810A (en) * | 1980-12-04 | 1982-06-12 | Fanuc Ltd | Main shaft stopping device at constant position |
| JPS59231615A (ja) | 1983-06-13 | 1984-12-26 | Fanuc Ltd | 位置ル−プゲイン制御方法 |
| US4653360A (en) | 1985-05-07 | 1987-03-31 | The Cross Company | CNC turning machine |
| US4810941A (en) | 1986-04-17 | 1989-03-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Control system for a servomotor |
| JPH01134605A (ja) | 1987-11-20 | 1989-05-26 | Fanuc Ltd | 数値制御装置 |
| US5157597A (en) * | 1988-12-23 | 1992-10-20 | Fanuc Ltd. | Method of detecting oscillation of a servo system and automatically adjusting speed loop gain thereof |
| JPH0755429B2 (ja) | 1989-10-03 | 1995-06-14 | 三菱電機株式会社 | 工作機械の主軸駆動装置 |
| JPH05228794A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-09-07 | Fanuc Ltd | 主軸位置決め方式 |
| US5751585A (en) | 1995-03-20 | 1998-05-12 | Electro Scientific Industries, Inc. | High speed, high accuracy multi-stage tool positioning system |
-
1999
- 1999-01-22 JP JP01409599A patent/JP3628199B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-01-20 US US09/488,017 patent/US6310457B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-21 EP EP00300465A patent/EP1022629B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-21 DE DE60014981T patent/DE60014981T2/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013218552A (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Fanuc Ltd | 工作機械の送り軸を駆動するサーボモータを制御するサーボモータ制御装置 |
| US8736217B2 (en) | 2012-04-10 | 2014-05-27 | Fanuc Corporation | Servo motor control device for controlling servo motor configured to drive feed axis of machine tool |
| CN104035378A (zh) * | 2013-03-05 | 2014-09-10 | 发那科株式会社 | 伺服电动机的控制装置 |
| CN104035378B (zh) * | 2013-03-05 | 2016-02-10 | 发那科株式会社 | 伺服电动机的控制装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6310457B1 (en) | 2001-10-30 |
| DE60014981T2 (de) | 2005-03-10 |
| JP3628199B2 (ja) | 2005-03-09 |
| DE60014981D1 (de) | 2004-11-25 |
| EP1022629A1 (en) | 2000-07-26 |
| EP1022629B1 (en) | 2004-10-20 |
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