JP2001157948A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
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- JP2001157948A JP2001157948A JP34293799A JP34293799A JP2001157948A JP 2001157948 A JP2001157948 A JP 2001157948A JP 34293799 A JP34293799 A JP 34293799A JP 34293799 A JP34293799 A JP 34293799A JP 2001157948 A JP2001157948 A JP 2001157948A
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- motor
- torque command
- speed
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 可動テーブルの位置をフィードバック制御に
より制御する位置制御装置において、可動テーブル停止
時の振動の発生を抑える。 【解決手段】 可動テーブル８は、フィードバック制御
にてモータ５により駆動される。停止判定部２０が、可
動テーブル８が停止していることを判定すると、切換器
２１は、モータのトルク指令値Ｓ７がアンプ４に直接供
給されるように回路を形成する。一方、可動テーブル８
が移動中であることが判定されると、切換器２１は、ト
ルク指令Ｓ７をローパスフィルタ３を介してアンプ４に
供給するよう回路を形成する。可動テーブル８が停止し
ているとき、ローパスフィルタ通過に伴う位相遅れの影
響を受けず、振動発生が抑えられる。移動時において
は、ローパスフィルタにより、高周波成分を排除し、機
械系の共振を防止する。
より制御する位置制御装置において、可動テーブル停止
時の振動の発生を抑える。 【解決手段】 可動テーブル８は、フィードバック制御
にてモータ５により駆動される。停止判定部２０が、可
動テーブル８が停止していることを判定すると、切換器
２１は、モータのトルク指令値Ｓ７がアンプ４に直接供
給されるように回路を形成する。一方、可動テーブル８
が移動中であることが判定されると、切換器２１は、ト
ルク指令Ｓ７をローパスフィルタ３を介してアンプ４に
供給するよう回路を形成する。可動テーブル８が停止し
ているとき、ローパスフィルタ通過に伴う位相遅れの影
響を受けず、振動発生が抑えられる。移動時において
は、ローパスフィルタにより、高周波成分を排除し、機
械系の共振を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、速度のフィードバ
ック制御ループを有する位置制御装置に関し、特にその
振動抑制に関する。
ック制御ループを有する位置制御装置に関し、特にその
振動抑制に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は、従来の位置制御装置の概略の構
成を示すブロック図である。この位置制御装置の構成
は、工作機械の可動テーブル８およびボールねじ７とこ
れを駆動するモータ５と、モータ５の位置を検出し位置
検出値Ｓ２を出力する位置検出器６と、前記位置検出値
Ｓ２を差分演算により速度Ｓ３を算出する速度算出部９
と、前記位置検出値Ｓ２と図示しない上位コントローラ
の出力する位置指令Ｓ１とから位置誤差Ｓ４を算出する
減算器１０と、前記位置誤差Ｓ４に位置ループゲインを
乗じて速度指令Ｓ５を算出する位置制御器１と、前記速
度指令Ｓ５と前記速度Ｓ３とから速度誤差Ｓ６を算出す
る減算器１１と、前記速度誤差Ｓ６に比例積分演算をお
こないトルク指令Ｓ７を算出する速度制御器２と、前記
トルク指令の高周波成分をカットするローパスフィルタ
ＬＰＦ３と、ローパスフィルタ処理後のトルク指令に応
じて電流を出力しモータ５を駆動するアンプ４とからな
る。
成を示すブロック図である。この位置制御装置の構成
は、工作機械の可動テーブル８およびボールねじ７とこ
れを駆動するモータ５と、モータ５の位置を検出し位置
検出値Ｓ２を出力する位置検出器６と、前記位置検出値
Ｓ２を差分演算により速度Ｓ３を算出する速度算出部９
と、前記位置検出値Ｓ２と図示しない上位コントローラ
の出力する位置指令Ｓ１とから位置誤差Ｓ４を算出する
減算器１０と、前記位置誤差Ｓ４に位置ループゲインを
乗じて速度指令Ｓ５を算出する位置制御器１と、前記速
度指令Ｓ５と前記速度Ｓ３とから速度誤差Ｓ６を算出す
る減算器１１と、前記速度誤差Ｓ６に比例積分演算をお
こないトルク指令Ｓ７を算出する速度制御器２と、前記
トルク指令の高周波成分をカットするローパスフィルタ
ＬＰＦ３と、ローパスフィルタ処理後のトルク指令に応
じて電流を出力しモータ５を駆動するアンプ４とからな
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の位置制御装置の
場合、モータがボールねじを介して可動テーブルを駆動
しようとすると、その反作用としてモータは反力を受け
る。この際、可動テーブルが動かないと、摩擦などによ
る減衰が生じないため、モータは駆動力と同じ反力を受
ける。可動テーブルが動けば、各部の摩擦により反作用
は減少する。すなわち、モータが受ける反力は、可動テ
ーブルが停止している場合が最も大きくなる。すなわ
ち、フィードバック系のゲインが高くなる。
場合、モータがボールねじを介して可動テーブルを駆動
しようとすると、その反作用としてモータは反力を受け
る。この際、可動テーブルが動かないと、摩擦などによ
る減衰が生じないため、モータは駆動力と同じ反力を受
ける。可動テーブルが動けば、各部の摩擦により反作用
は減少する。すなわち、モータが受ける反力は、可動テ
ーブルが停止している場合が最も大きくなる。すなわ
ち、フィードバック系のゲインが高くなる。
【０００４】さらに、ボールねじなどの伝達系は完全な
剛体ではないため、反力にはモータ出力トルクに対して
位相遅れが発生する。このように可動テーブルが停止中
は、移動中よりもフィードバックのゲインが高くなり、
位相が遅れる。すなわち、位相余有、ゲイン余有が共に
小さくなる。
剛体ではないため、反力にはモータ出力トルクに対して
位相遅れが発生する。このように可動テーブルが停止中
は、移動中よりもフィードバックのゲインが高くなり、
位相が遅れる。すなわち、位相余有、ゲイン余有が共に
小さくなる。
【０００５】ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３は、トルク
指令に含まれる検出リップルなどのの高周波成分を除去
する。これによって、高周波成分による機械系の共振を
除去することができる。しかし、ローパスフィルタは通
過する信号、すなわちトルク指令に位相遅れを生じさせ
る。前述のように可動テーブルが停止しているときは位
相余有、ゲイン余有が小さくなり、これにローパスフィ
ルタにより生じる位相遅れが加わると、系の安定性を失
う、すなわち自励振動が発生する場合がある。フィード
バック系の不安定性により、可動テーブル８が振動し、
騒音の発生、駆動系、伝達系の破損などが発生するとい
う問題があった。
指令に含まれる検出リップルなどのの高周波成分を除去
する。これによって、高周波成分による機械系の共振を
除去することができる。しかし、ローパスフィルタは通
過する信号、すなわちトルク指令に位相遅れを生じさせ
る。前述のように可動テーブルが停止しているときは位
相余有、ゲイン余有が小さくなり、これにローパスフィ
ルタにより生じる位相遅れが加わると、系の安定性を失
う、すなわち自励振動が発生する場合がある。フィード
バック系の不安定性により、可動テーブル８が振動し、
騒音の発生、駆動系、伝達系の破損などが発生するとい
う問題があった。
【０００６】本発明は、前述の問題を解決するためにな
されたものであり、制御対象が静止した場合において、
振動発生を抑制することができる位置制御装置を提供す
ることを目的とする。
されたものであり、制御対象が静止した場合において、
振動発生を抑制することができる位置制御装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明にかかる位置制御装置は、制御対象をモー
タにより駆動し、位置の制御を行う位置制御装置であっ
て、制御対象の制御目標速度である速度指令と、フィー
ドバックされた制御対象の実際の速度に基づき前記モー
タの制御目標トルクであるトルク指令を算出する手段
と、制御対象が停止中か否かを判定する停止判定手段
と、停止中であると判定された場合、前記トルク指令
を、モータを駆動するモータ駆動回路に出力し、停止中
でないと判定された場合、前記トルク指令を、ローパス
フィルタを介して前記モータ駆動回路に出力する、トル
ク指令処理手段と、を有している。
めに、本発明にかかる位置制御装置は、制御対象をモー
タにより駆動し、位置の制御を行う位置制御装置であっ
て、制御対象の制御目標速度である速度指令と、フィー
ドバックされた制御対象の実際の速度に基づき前記モー
タの制御目標トルクであるトルク指令を算出する手段
と、制御対象が停止中か否かを判定する停止判定手段
と、停止中であると判定された場合、前記トルク指令
を、モータを駆動するモータ駆動回路に出力し、停止中
でないと判定された場合、前記トルク指令を、ローパス
フィルタを介して前記モータ駆動回路に出力する、トル
ク指令処理手段と、を有している。
【０００８】さらに、前記速度指令は、制御対象の制御
目標位置である位置指令に基づき算出されるものであ
り、前記停止判定手段は位置指令の変化がないときに停
止中を判定するものとすることができる。
目標位置である位置指令に基づき算出されるものであ
り、前記停止判定手段は位置指令の変化がないときに停
止中を判定するものとすることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態と記す）を図面に従って説明する。図１は本実
施形態の位置制御装置を含む可動テーブル駆動機構の構
成を示す図である。可動テーブル８は、ボールねじ７を
介してモータ５に駆動される。モータ５の制御は、次の
ように行われる。制御対象である可動テーブル８の制御
目標位置が位置指令Ｓ１として入力されると、実際の可
動テーブル８の位置をフィードバックして、減算器１０
で減算し、位置誤差信号Ｓ４を算出する。実際の可動テ
ーブル８の位置は、本実施形態の場合、位置検出器６に
より検出されたモータ５の回転位置を示す信号Ｓ２に基
づき算出している。位置誤差信号Ｓ４に基づき、位置制
御器１で、制御目標速度である速度指令Ｓ５を算出す
る。この速度指令Ｓ５と、前記位置検出値Ｓ２に基づき
速度算出部９で算出された速度信号Ｓ３とから、減算器
１１は速度誤差信号Ｓ６を算出する。速度制御器２は、
この速度誤差信号Ｓ６に基づきトルク指令Ｓ７を出力す
る。
実施形態と記す）を図面に従って説明する。図１は本実
施形態の位置制御装置を含む可動テーブル駆動機構の構
成を示す図である。可動テーブル８は、ボールねじ７を
介してモータ５に駆動される。モータ５の制御は、次の
ように行われる。制御対象である可動テーブル８の制御
目標位置が位置指令Ｓ１として入力されると、実際の可
動テーブル８の位置をフィードバックして、減算器１０
で減算し、位置誤差信号Ｓ４を算出する。実際の可動テ
ーブル８の位置は、本実施形態の場合、位置検出器６に
より検出されたモータ５の回転位置を示す信号Ｓ２に基
づき算出している。位置誤差信号Ｓ４に基づき、位置制
御器１で、制御目標速度である速度指令Ｓ５を算出す
る。この速度指令Ｓ５と、前記位置検出値Ｓ２に基づき
速度算出部９で算出された速度信号Ｓ３とから、減算器
１１は速度誤差信号Ｓ６を算出する。速度制御器２は、
この速度誤差信号Ｓ６に基づきトルク指令Ｓ７を出力す
る。
【００１０】トルク指令Ｓ７は、トルク指令処理部１２
を通過し、モータ駆動回路であるアンプ４に送られる。
トルク指令処理部１２については、その詳細を後述す
る。アンプ４では、トルク指令Ｓ７が増幅され、モータ
５に駆動電力が供給される。
を通過し、モータ駆動回路であるアンプ４に送られる。
トルク指令処理部１２については、その詳細を後述す
る。アンプ４では、トルク指令Ｓ７が増幅され、モータ
５に駆動電力が供給される。
【００１１】トルク指令処理部１２は、ローパスフィル
タ３と、切換器２１を含む。切換器２１は、トルク指令
Ｓ７を、ローパスフィルタ３を通過させるか否かを切り
換える機能を果たす。この切り換え動作は、停止判定部
２０の出力する切換指令Ｓ２０に基づき制御される。停
止判定部２０は、位置指令を入力とし位置指令の変化を
計算し、これが実質的に０であれば、切換器２１に対
し、トルク指令Ｓ７がローパスフィルタ３を通過しない
回路を形成する指令を出力する。一方、位置指令の変化
が実質的に０でなければ、切換器２１に対し、トルク指
令Ｓ７がローパスフィルタ３を通過するような回路を形
成する指令を出力する。切換器２１は、前記の切換指令
Ｓ２０に応じて、トルク指令またはローパスフィルタ処
理後のトルク指令を選択的にモータ駆動回路に出力す
る。
タ３と、切換器２１を含む。切換器２１は、トルク指令
Ｓ７を、ローパスフィルタ３を通過させるか否かを切り
換える機能を果たす。この切り換え動作は、停止判定部
２０の出力する切換指令Ｓ２０に基づき制御される。停
止判定部２０は、位置指令を入力とし位置指令の変化を
計算し、これが実質的に０であれば、切換器２１に対
し、トルク指令Ｓ７がローパスフィルタ３を通過しない
回路を形成する指令を出力する。一方、位置指令の変化
が実質的に０でなければ、切換器２１に対し、トルク指
令Ｓ７がローパスフィルタ３を通過するような回路を形
成する指令を出力する。切換器２１は、前記の切換指令
Ｓ２０に応じて、トルク指令またはローパスフィルタ処
理後のトルク指令を選択的にモータ駆動回路に出力す
る。
【００１２】可動テーブル８が停止中は、位置指令が変
化しないので、停止判定部２０がこれを検知して、ロー
パスフィルタ処理をしないよう指令する。これによって
トルク指令Ｓ７が直接アンプ４に送られる。ローパスフ
ィルタを通過しないので、これによるトルク指令の位相
遅れが小さくなる。このため、位相余有が小さくなって
いても、系を安定に維持することができる。
化しないので、停止判定部２０がこれを検知して、ロー
パスフィルタ処理をしないよう指令する。これによって
トルク指令Ｓ７が直接アンプ４に送られる。ローパスフ
ィルタを通過しないので、これによるトルク指令の位相
遅れが小さくなる。このため、位相余有が小さくなって
いても、系を安定に維持することができる。
【００１３】可動テーブル８の動作が開始されると位置
指令の変化を停止判定部２０が検知して、トルク指令Ｓ
７に対しローパスフィルタ処理がなされるように、切換
器２１に指令する。ローパスフィルタ処理を行うことに
より機械系振動や検出リップルによる振動を抑えること
ができる。
指令の変化を停止判定部２０が検知して、トルク指令Ｓ
７に対しローパスフィルタ処理がなされるように、切換
器２１に指令する。ローパスフィルタ処理を行うことに
より機械系振動や検出リップルによる振動を抑えること
ができる。
【００１４】本実施形態では、停止判定部２０は、位置
指令の停止を検知するが、完全な０だけでなく、あるし
きい値より低速の場合に切換を行なうようにしてもよ
い。これは、完全に停止していなくても低速になると摩
擦が増大し、停止に近い振動を発生する場合に有効であ
る。
指令の停止を検知するが、完全な０だけでなく、あるし
きい値より低速の場合に切換を行なうようにしてもよ
い。これは、完全に停止していなくても低速になると摩
擦が増大し、停止に近い振動を発生する場合に有効であ
る。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、動
作時はローパスフィルタ処理により振動抑制を行ない、
停止時にはローパスフィルタ処理による位相遅れを除去
することで自励振動を防止した位置制御装置を提供する
ことができる。
作時はローパスフィルタ処理により振動抑制を行ない、
停止時にはローパスフィルタ処理による位相遅れを除去
することで自励振動を防止した位置制御装置を提供する
ことができる。
【図１】 本発明の実施形態の位置制御装置の構成を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図２】 従来の位置制御装置の構成を示すブロック図
である。
である。
１ 位置制御器、２ 速度制御器、３ ＬＰＦ（トルク
指令処理手段）、４アンプ（モータ駆動回路）、５ モ
ータ、６ 位置検出器、７ ボールねじ、８可動テーブ
ル、９ 速度算出部、１０ 減算器、１１ 減算器、２
０ 停止判定部、２１ 切換器（トルク指令処理手
段）、Ｓ１ 位置指令、Ｓ２ 位置検出値、Ｓ３ 速
度、Ｓ４ 位置誤差、Ｓ５ 速度指令、Ｓ６ 速度誤
差、Ｓ７ トルク指令、Ｓ２０ 切換指令。
指令処理手段）、４アンプ（モータ駆動回路）、５ モ
ータ、６ 位置検出器、７ ボールねじ、８可動テーブ
ル、９ 速度算出部、１０ 減算器、１１ 減算器、２
０ 停止判定部、２１ 切換器（トルク指令処理手
段）、Ｓ１ 位置指令、Ｓ２ 位置検出値、Ｓ３ 速
度、Ｓ４ 位置誤差、Ｓ５ 速度指令、Ｓ６ 速度誤
差、Ｓ７ トルク指令、Ｓ２０ 切換指令。
Claims (2)
- 【請求項１】 制御対象をモータにより駆動し、位置の
制御を行う位置制御装置であって、 制御対象の制御目標速度である速度指令と、フィードバ
ックされた制御対象の実際の速度とに基づき前記モータ
の制御目標トルクであるトルク指令を算出する手段と、 制御対象の実質的に停止中か否かを判定する停止判定手
段と、 停止中であると判定された場合、前記トルク指令を、モ
ータを駆動するモータ駆動回路に出力し、停止中でない
と判定された場合、前記トルク指令を、ローパスフィル
タを介して前記モータ駆動回路に出力する、トルク指令
処理手段と、を有する位置制御装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の位置制御装置におい
て、前記速度指令は、制御対象の制御目標位置である位
置指令に基づき算出されるものであり、前記停止判定手
段は位置指令の変化が実質的にないときに停止中を判定
する、位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34293799A JP3790078B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34293799A JP3790078B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001157948A true JP2001157948A (ja) | 2001-06-12 |
| JP3790078B2 JP3790078B2 (ja) | 2006-06-28 |
Family
ID=18357679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34293799A Expired - Fee Related JP3790078B2 (ja) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3790078B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007097334A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Yaskawa Electric Corp | サーボ制御装置 |
| JP2013214356A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Mabuchi Motor Co Ltd | 車両用前照灯 |
| WO2022153526A1 (ja) * | 2021-01-18 | 2022-07-21 | 株式会社日立ハイテク | 顕微鏡において用いられるステージ装置および顕微鏡 |
-
1999
- 1999-12-02 JP JP34293799A patent/JP3790078B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007097334A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Yaskawa Electric Corp | サーボ制御装置 |
| JP2013214356A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-17 | Mabuchi Motor Co Ltd | 車両用前照灯 |
| WO2022153526A1 (ja) * | 2021-01-18 | 2022-07-21 | 株式会社日立ハイテク | 顕微鏡において用いられるステージ装置および顕微鏡 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3790078B2 (ja) | 2006-06-28 |
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| A521 | Written amendment |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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