JP2001350525A - Positioning servo controller - Google Patents

Positioning servo controller

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JP2001350525A
JP2001350525A JP2000174090A JP2000174090A JP2001350525A JP 2001350525 A JP2001350525 A JP 2001350525A JP 2000174090 A JP2000174090 A JP 2000174090A JP 2000174090 A JP2000174090 A JP 2000174090A JP 2001350525 A JP2001350525 A JP 2001350525A
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JP
Japan
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gain
value
feedforward
command
speed
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Withdrawn
Application number
JP2000174090A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Tomita
浩治 冨田
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning servo controller which easily makes the best adjustment of a positioning state. SOLUTION: Feedforward controllers 12 and 13 perform feedforward control with feedforward gains Kff1 and Kff2, which have values of monotonous increase functions K1(Kg) and K2(Kg) containing an adjustment gain Kg as an argument. For the purpose, the values of the feedforward gains Kff1 and Kff2 can be varied at the same time by varying the value of the adjustment gain Kg, so the positioning state of a machine system can be adjusted to the best state only by adjusting the adjustment gain Kg.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象の位置決
めを行う位置決めサーボコントローラ、特に、モータの
位置決めを行う位置決めサーボコントローラに関する。
The present invention relates to a positioning servo controller for positioning a control target, and more particularly to a positioning servo controller for positioning a motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は、従来の位置決めサーボコントロ
ーラの構成を示す制御ブロック線図である。図2に示す
ように、従来の位置決めサーボコントローラは、位置制
御器1と、速度制御器2と、トルクアンプ3と、モータ
4と、微分器5とから構成されている。この位置決めサ
ーボコントローラは、イナーシャがJ[N・m・s2
であるモータ4の位置θ[rad]を制御するものであ
る。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a control block diagram showing a configuration of a conventional positioning servo controller. As shown in FIG. 2, the conventional positioning servo controller includes a position controller 1, a speed controller 2, a torque amplifier 3, a motor 4, and a differentiator 5. In this positioning servo controller, the inertia is J [N · m · s 2 ].
Is to control the position θ [rad] of the motor 4.

【0003】モータ4にはエンコーダ(不図示)が備え
付けれており、エンコーダによってモータ4の位置θが
検出できるようになっている。上位装置(不図示)から
発せられる位置指令θrとモータ4の位置θとの位置偏
差は、位置制御器1に入力される。位置制御器1は、位
置ループゲインKp[1/s]によって、その偏差をKp
倍した値を、モータ4への速度指令ωr[rad/s]
として出力する比例制御器である。微分器5は、モータ
4の位置θ[rad]を微分してモータ4の速度ω[r
ad/s]を出力する。速度制御器2は、速度指令ωr
とモータ4の速度ωとの速度偏差を入力し、速度ループ
ゲインKv[1/s]によってその偏差をKv倍した値を
モータ4へのトルク指令Tref[N・m]として出力す
る比例制御器である。トルクアンプ3は、トルク指令T
refを入力しトルクTrを発生させてモータ4を駆動す
る。つまり、この位置決めサーボコントローラは、位置
指令θrにモータ4の位置θを追従させるためのもので
あり、モータ4の位置θは、位置指令θrに対する位置
応答である。
[0003] The motor 4 is provided with an encoder (not shown) so that the position θ of the motor 4 can be detected by the encoder. The position deviation between the position command θ r issued from the host device (not shown) and the position θ of the motor 4 is input to the position controller 1. The position controller 1 calculates the deviation as K p according to the position loop gain K p [1 / s].
A speed command ω r [rad / s] to the motor 4 multiplies the multiplied value.
Is a proportional controller. The differentiator 5 differentiates the position θ [rad] of the motor 4 to calculate the speed ω [r
ad / s] is output. The speed controller 2 outputs the speed command ω r
And enter a speed deviation between the speed of the motor 4 omega, outputs a value of the deviation and K v multiplied by the speed loop gain K v [1 / s] as the torque command T ref to the motor 4 [N · m] It is a proportional controller. The torque amplifier 3 has a torque command T
The motor 4 is driven by inputting ref and generating a torque Tr . That is, the positioning servo controller is for to follow the position theta of the motor 4 to the position command theta r, the position theta of the motor 4, the position response to the position command theta r.

【0004】このような従来の位置決めサーボコントロ
ーラには、フィードバックされたモータ4の位置θを元
に位置決め制御を行うフィードバック制御方式が用いら
れている。上述のように、位置決めサーボコントローラ
は、通常、位置ループ処理の中にマイナーループとして
速度ループ処理を有している。このようなフィードバッ
ク制御方式の位置決めサーボコントローラでは、位置ル
ープゲインKp、速度ループゲインKvの値は有限の値で
あり上限値を有している。そのため、モータ4の位置応
答θは、位置指令θrとは完全には一致せず、いわゆる
サーボ遅れが発生する。
In such a conventional positioning servo controller, a feedback control system for performing positioning control based on the position θ of the motor 4 fed back is used. As described above, the positioning servo controller usually has a velocity loop processing as a minor loop in the position loop processing. In such a feedback control type positioning servo controller, the values of the position loop gain K p and the speed loop gain K v are finite and have upper limits. Therefore, the position response theta motor 4, and the position command theta r not completely coincide, so-called servo delay occurs.

【0005】このようなサーボ遅れを解消する方法とし
ては、図3に示す位置決めサーボコントローラのよう
に、速度フィードフォワード制御器6と加速度フィード
フォワード制御器7と、モータ4の加速度と加速度指令
との偏差に基づいて加速度フィードバック制御とを行っ
てトルクアンプ3へトルク指令を出力する加速度制御器
9とを追加する方法がある。速度フィードフォワード制
御器6は、位置指令θrを微分した値を第1のフィード
フォワードゲインであるフィードフォワードゲインK
ff1により増幅することによって得られる第1のフィー
ドフォワード補償量を出力する。第1のフィードフォワ
ード補償量は、位置制御器1から出力された値に加算さ
れる。加速度フィードフォワード制御器7は、第1のフ
ィードフォワード補償量を微分した値を第2のフィード
フォワードゲインであるフィードフォワードゲインK
ff2により増幅して得られる第2のフィードフォワード
補償量を出力する。第2のフィードフォワード補償量
は、速度制御器2から出力された値に加算される。
As a method for eliminating such a servo delay, as shown in a positioning servo controller shown in FIG. 3, a speed feed-forward controller 6, an acceleration feed-forward controller 7, and the acceleration of motor 4 and an acceleration command are compared. There is a method of adding an acceleration controller 9 that performs acceleration feedback control based on the deviation and outputs a torque command to the torque amplifier 3. Speed feedforward controller 6, the position command θ obtained by differentiating the value of the r, which is the first feed-forward gain feedforward gain K
A first feedforward compensation amount obtained by amplification by ff1 is output. The first feedforward compensation amount is added to the value output from the position controller 1. The acceleration feedforward controller 7 calculates a value obtained by differentiating the first feedforward compensation amount into a feedforward gain K which is a second feedforward gain.
The second feedforward compensation amount obtained by amplification by ff2 is output. The second feedforward compensation amount is added to the value output from the speed controller 2.

【0006】図3の位置決めサーボコントローラでは、
モータ4のイナーシャJが明確に解らない場合でも加速
度制御器9の加速度ループゲインKaの値に適当な値を
設定すると、この位置決めコントローラの制御応答に対
するイナーシャJの影響を除去することができ、加速度
フィードフォワードゲインKff2=1とすれば、位置指
令θrを入力とし位置応答θを出力とする伝達関数を1
としてサーボ遅れを解消することができる。
[0006] In the positioning servo controller of FIG.
Even if the inertia J of the motor 4 is not clearly understood, setting an appropriate value to the value of the acceleration loop gain Ka of the acceleration controller 9 can eliminate the influence of the inertia J on the control response of the positioning controller. If the feed forward gain K ff2 = 1, a transfer function that receives the position command θ r as input and outputs the position response θ as 1
As a result, the servo delay can be eliminated.

【0007】一方、位置ループゲインKp、速度ループ
ゲインKv等の様々な制御系のパラメータを調整して位
置応答θの位置決め状態の最適調整を簡単に行う方法と
して、図4に示す位置決めサーボコントローラのよう
に、位置制御器1および速度制御器2の後に入力を調整
ゲインKgによってKg倍する増幅器10を備える方法が
ある。この位置決めサーボコントローラでは、位置ルー
プゲインKpおよび速度ループゲインKvを別々に調整せ
ずに調整ゲインKgだけを調整することによって、位置
応答θの位置決め状態の最適調整を簡単に行うことがで
きる。
On the other hand, as a method for easily adjusting the positioning state of the position response θ by adjusting various control system parameters such as the position loop gain K p and the speed loop gain K v , a positioning servo shown in FIG. As a controller, there is a method including an amplifier 10 that after the position controller 1 and the speed controller 2 multiplies the input by K g with the adjustment gain K g . In this positioning servo controller, optimal adjustment of the positioning state of the position response θ can be easily performed by adjusting only the adjustment gain K g without separately adjusting the position loop gain K p and the speed loop gain K v. it can.

【0008】図5は、上述した2つの方法を用いた位置
決めサーボコントローラの構成を示すブロック図であ
る。このような位置決めコントローラでは、前述のとお
り、サーボ遅れを解消することができ、位置決め状態の
最適調整が簡単に行えるようになる。また、図5の位置
決めサーボコントローラのブロック線図は、図6
(a)、図6(b)のように変形できる。このとき、ト
ルクアンプのゲインは1であるとする。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a positioning servo controller using the above two methods. With such a positioning controller, as described above, the servo delay can be eliminated, and the optimum adjustment of the positioning state can be easily performed. 5 is a block diagram of the positioning servo controller shown in FIG.
(A), it can be deformed as shown in FIG. 6 (b). At this time, it is assumed that the gain of the torque amplifier is 1.

【0009】通常、上述の位置決めサーボコントローラ
のモータ4の軸端には、そのコントローラの制御対象と
なる機械系が接続されている。一般に、調整ゲインKg
等のフィードバック制御系のゲインの値を大きく上げら
れる場合には、その機械系は、固有振動数の高い剛体で
あると見なすことができる。また、調整ゲインKg等の
フィードバック制御系のゲインの値が大きく上げられな
い場合には、その機械系は、固有振動数の低い剛性が低
い機械系であると見なすことができる。
Normally, the shaft end of the motor 4 of the above-described positioning servo controller is connected to a mechanical system to be controlled by the controller. Generally, the adjustment gain K g
If the value of the gain of the feedback control system can be greatly increased, the mechanical system can be regarded as a rigid body having a high natural frequency. When the value of the gain of the feedback control system, such as adjusting the gain K g is not raised significantly, the mechanical system can be regarded as a low rigidity characteristic frequency is lower mechanical system.

【0010】機械系を固有振動数の高い剛体であると見
なすことができる場合には、各フィードフォワードゲイ
ンKff1、Kff2=1とおくことができ、図6(b)のブ
ロック線図は図6(c)のブロック線図の様に置き換え
ることができる。また、加速度ループゲインKaの値を
イナーシャJの値よりも十分大きくとれば、J/Ka
0とみなすことができるため、図6(c)のブロック線
図は、図6(d)のブロック線図の様に置き換えること
ができる。
When the mechanical system can be regarded as a rigid body having a high natural frequency, each feedforward gain K ff1 , K ff2 = 1 can be set, and the block diagram of FIG. It can be replaced as shown in the block diagram of FIG. Also, if the value of the acceleration loop gain K a is sufficiently larger than the value of the inertia J, J / K a =
Since it can be regarded as 0, the block diagram of FIG. 6C can be replaced with the block diagram of FIG. 6D.

【0011】図7(a)は、制御対象となる機械系を含
めた位置決めサーボコントローラのブロック線図であ
る。図7(a)では、機械系11からモータ4への反力
は、無視できるほど小さいとしている。θMはモータの
位置、θLはモータ4に接続された機械系11の位置応
答、ωは機械系11の共振周波数、ζは機械系11の減
衰係数である。機械系11のイナーシャをJL、ばね定
数をKとすると、ωの値は(K/JL0.5となり、機械
系11が振動系である場合、ζは1より小さい。ここ
で、フィードフォワードゲインKff1、Kff2=1とし、
J/Kaを0に近似すると、図7(a)のブロック線図
は、図7(b)のブロック線図の様に近似される。
FIG. 7A is a block diagram of a positioning servo controller including a mechanical system to be controlled. In FIG. 7A, the reaction force from the mechanical system 11 to the motor 4 is assumed to be negligibly small. theta M the position of the motor, the theta L position response of the mechanical system 11 connected to the motor 4, omega is the resonance frequency of the mechanical system 11, the ζ is the damping coefficient of the mechanical system 11. Assuming that the inertia of the mechanical system 11 is J L and the spring constant is K, the value of ω is (K / J L ) 0.5 , and ζ is smaller than 1 when the mechanical system 11 is a vibration system. Here, feed forward gains K ff1 , K ff2 = 1,
When J / Ka is approximated to 0, the block diagram of FIG. 7A is approximated as the block diagram of FIG. 7B.

【0012】図8〜図12は、図5の従来の位置決めサ
ーボコントローラにおける位置指令θrおよび位置応答
θLの変動の様子を示すグラフである。図8〜図12で
は、モータの加減速時間が0.03[秒]のS字加減
速、モータ4の移動時間が0.06[秒]、モータ4の
回転角度が3[rad]となるような位置指令θrがこ
の位置決めサーボコントローラに入力されている。図8
〜図12では、0秒より加速が始まり、0.06秒で位
置指令θrが3[rad]となる。この時刻を指令終了
時刻とする。また、図8〜図12では、位置指令θr
位置応答θLとの誤差が位置決め完了幅以内であるとき
には、位置応答θLの位置決めが完了しているものと
し、指令終了時刻から位置決め完了までの時間を整定時
間とする。位置決め完了幅は、±0.5[rad]とす
る。
[0012] FIGS. 8-12 is a graph showing how the position command theta r and position response theta L variations of the conventional tracking servo controller of FIG. 8 to 12, the S-curve acceleration / deceleration of the motor acceleration / deceleration time is 0.03 [second], the movement time of the motor 4 is 0.06 [second], and the rotation angle of the motor 4 is 3 [rad]. Such a position command θr is input to the positioning servo controller. FIG.
12 to FIG. 12, the acceleration starts from 0 second, and the position command θ r becomes 3 [rad] in 0.06 seconds. This time is defined as the command end time. Further, in FIGS. 8 to 12, when the error between the position command theta r and position response theta L is within the positioning completed width is assumed that the positioning of the position response theta L has been completed, completion of positioning from the command completion time The time until is settling time. The positioning completion width is ± 0.5 [rad].

【0013】図8には、機械系11が剛性の高い機械系
であり、ω=300、ζ=0.01であるときの位置応
答θLの変動の様子が示されている。各制御パラメータ
は、Kp=20、Kv=60、Kg=2、フィードフォワ
ードゲインKff1=Kff2=1と設定されている。図8に
示すように、指令終了時刻後において、位置応答θL
振動は、位置決め完了幅以内となっており、指令終了時
刻にはすでに位置応答θLの位置決めが完了している。
したがって、このときの整定時間は0秒となる。
FIG. 8 shows how the position response θ L varies when the mechanical system 11 is a rigid mechanical system and ω = 300 and ζ = 0.01. Each control parameters, K p = 20, K v = 60, K g = 2, is set as the feedforward gain K ff1 = K ff2 = 1. As shown in FIG. 8, after the command completion time, the vibration of the position response theta L is adapted within positioning completion width, already positioning of position response theta L is the instruction end time has been completed.
Therefore, the settling time at this time is 0 seconds.

【0014】しかし、機械系11の剛性が低くω=10
0であり、各制御パラメータの値が図8と同じ条件であ
るとすると、位置応答θLには図9に示すような振幅の
大きな振動が発生する。通常、このような場合、振動を
抑制するために、各制御パラメータのうち調整ゲインK
gの値を引き下げるようにする。
However, the rigidity of the mechanical system 11 is low and ω = 10
Assuming that the value is 0 and the values of the control parameters are the same as those in FIG. 8, a large amplitude vibration is generated in the position response θ L as shown in FIG. Usually, in such a case, in order to suppress vibration, the adjustment gain K
Try to lower the value of g .

【0015】図10は、図9と同様の低剛性の機械系1
1において、図9における各制御パラメータの値のう
ち、調整ゲインKgの値を2から1に引き下げた場合の
位置応答θLの変動の様子を示すグラフである。しか
し、図10に示すように、位置応答θLの振動は依然収
束せず、指令終了後から0.14秒経過しても、位置応
答θLの位置決めは完了しない。
FIG. 10 shows a low-rigidity mechanical system 1 similar to FIG.
10 is a graph showing a state of fluctuation of the position response θ L when the value of the adjustment gain K g is reduced from 2 to 1 among the values of the control parameters in FIG. However, as shown in FIG. 10, the vibration of the position response θ L still does not converge, and the positioning of the position response θ L is not completed even if 0.14 seconds have elapsed after the end of the command.

【0016】そこで、今度は、フィードフォワードゲイ
ンKff1、Kff2の値が引き下げられる。図11は、図1
0と同様の低剛性の機械系11において、図10におけ
る各制御パラメータのうち、フィードフォワードゲイン
ff1、Kff2の値を1から0に変更した場合の位置応答
θLの変動の様子を示すグラフである。図11に示すよ
うに、フィードフォワードゲインKff1=Kff2=0とす
ると、位置応答θLの振動の振幅は小さくなって、振動
が位置決め完了幅以内に収束し、整定時間は約0.01
2秒となる。しかし、フィードフォワードゲインKff1
=Kff2=0としたのでは、フィードフォワード制御の
効果が全く失われてしまう。よって、再び、フィードフ
ォワードゲインKff1、Kff2、調整ゲインKgをトライ
アンドエラーによって調整し、位置応答θLの位置決め
の最適調整を行う。図12は、フィードフォワードゲイ
ンKff1=Kff2=0.5、調整ゲインKg=1.5とし
たときの位置応答θLの変動の様子を示すグラフであ
る。この場合、位置応答θLの振動の振幅は位置決め完
了幅より小さくなり、整定時間は0となる。
Therefore, the values of the feed forward gains K ff1 and K ff2 are reduced this time. FIG.
10 shows how the position response θ L varies when the values of the feedforward gains K ff1 and K ff2 are changed from 1 to 0 among the control parameters in FIG. It is a graph. As shown in FIG. 11, when the feed forward gain K ff1 = K ff2 = 0, the amplitude of the vibration of the position response θ L becomes small, the vibration converges within the positioning completion width, and the settling time is about 0.01.
2 seconds. However, the feed forward gain K ff1
If = K ff2 = 0, the effect of feedforward control is lost at all. Therefore, the feedforward gains K ff1 , K ff2 , and the adjustment gain K g are adjusted again by trial and error, and the optimal adjustment of the positioning of the position response θ L is performed. FIG. 12 is a graph showing how the position response θ L varies when the feedforward gain K ff1 = K ff2 = 0.5 and the adjustment gain K g = 1.5. In this case, the amplitude of the vibration of the position response θ L becomes smaller than the positioning completion width, and the settling time becomes zero.

【0017】以上述べたように、従来の位置決めサーボ
コントローラでは、調整ゲインKgの値と速度フィード
フォワードゲインKff1の値および加速度フィードフォ
ワードゲインKff2の値とを調整しながら位置決め状態
の最適調整を行っている。しかしながら、上述の各制御
パラメータの調整は、トライアンドエラーによって行わ
れているため、調整に時間がかかってしまうという問題
があった。
[0017] As described above, in the conventional positioning servo controller, adjust the gain K g values and velocity feed forward gain K value and acceleration feedforward gain K values and adjusted while optimum adjustment of the positioning state of ff2 of ff1 It is carried out. However, since the adjustment of each control parameter described above is performed by trial and error, there is a problem that the adjustment takes time.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の位置決めサーボコントローラでは、調整ゲインとフィ
ードフォワードゲインとをトライアンドエラーで調整し
て位置決め状態の最適調整を行っているため、調整に時
間がかかってしまうという問題があった。
As described above, in the conventional positioning servo controller, the adjustment gain and the feedforward gain are adjusted by trial and error to perform the optimal adjustment of the positioning state. Problem.

【0019】本発明は、位置決め状態の最適調整を簡単
に行うことができる位置決めサーボコントローラを提供
することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a positioning servo controller capable of easily performing optimum adjustment of a positioning state.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、上位装置から発せられる位置指令と制御対象の位置
との位置偏差を位置ループゲインによって増幅して出力
する位置制御手段と、該位置制御手段から出力された値
を調整ゲインによって増幅して出力する第1の増幅手段
と、前記位置指令を微分した値を第1のフィードフォワ
ードゲインにより増幅することによって得られる第1の
フィードフォワード補償量を前記第1の増幅手段から出
力された値に加算した値を速度指令とする速度フィード
フォワード制御手段と、前記速度指令と前記制御対象の
速度との速度偏差を速度ループゲインによって増幅して
出力する速度制御手段と、該速度制御手段から出力され
た値を前記調整ゲインによって増幅して出力する第2の
増幅手段と、前記第1のフィードフォワード補償量を微
分した値を第2のフィードフォワードゲインにより増幅
して得られる第2のフィードフォワード補償量を前記第
2の増幅手段から出力された値に加算した値を加速度指
令とする加速度フィードフォワード手段と、前記加速度
指令と前記制御対象の加速度との加速度偏差を加速度ル
ープゲインによって増幅してトルク指令として出力する
加速度制御手段と、前記トルク指令に基づいて前記制御
対象を駆動するトルクアンプとを備える位置決めサーボ
コントローラであって、前記第1のフィードフォワード
ゲインおよび前記第2のフィードフォワードゲインの値
は、前記調整ゲインの値を引数とする関数の値であるこ
とを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a position control means for amplifying a position deviation between a position command issued from a host device and a position of a control target by a position loop gain and outputting the amplified position deviation. First amplifying means for amplifying a value output from the control means with an adjustment gain and outputting the amplified value, and first feedforward compensation obtained by amplifying a value obtained by differentiating the position command with a first feedforward gain Speed feedforward control means for setting a value obtained by adding an amount to a value output from the first amplifying means to a speed command; and a speed deviation between the speed command and the speed of the controlled object being amplified by a speed loop gain. Speed controlling means for outputting, a second amplifying means for amplifying and outputting a value output from the speed controlling means by the adjustment gain, A value obtained by adding a second feedforward compensation amount obtained by amplifying a value obtained by differentiating the first feedforward compensation amount by a second feedforward gain to a value output from the second amplifying means is referred to as an acceleration command. Acceleration feed-forward means, an acceleration control means for amplifying an acceleration deviation between the acceleration command and the acceleration of the control object by an acceleration loop gain and outputting the result as a torque command, and driving the control object based on the torque command. A positioning servo controller including a torque amplifier, wherein the value of the first feedforward gain and the value of the second feedforward gain are values of a function having the value of the adjustment gain as an argument. .

【0021】本発明の位置決めサーボコントローラで
は、第1のフィードフォワードゲインおよび第2フィー
ドフォワードゲインの値を調整ゲインを引数とする関数
の値とすることによって、調整ゲインだけを調整するだ
けで位置決め状態の最適化を計ることができるため、位
置決め状態の最適調整を簡単に行うことができる。
In the positioning servo controller of the present invention, by setting the values of the first feed forward gain and the second feed forward gain to values of a function having the adjustment gain as an argument, the positioning state can be adjusted only by adjusting the adjustment gain alone. Therefore, the optimal adjustment of the positioning state can be easily performed.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態の位置
決めサーボコントローラについて図面を参照して詳細に
説明する。全図において、同一の符号がつけられている
構成要素は、すべて同一のものを示す。
Next, a positioning servo controller according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings, the components denoted by the same reference numerals all indicate the same components.

【0023】図1は、本実施形態の位置決めサーボコン
トローラの構成を示す制御ブロック線図である。本実施
形態の位置決めサーボコントローラは、速度フィードフ
ォワード制御器6、加速度フィードフォワード制御器7
の代わりに、速度フィードフォワード制御器12、加速
度フィードフォワード制御器13を備えている点が、図
5の位置決めサーボコントローラと異なっている。
FIG. 1 is a control block diagram showing the configuration of the positioning servo controller of the present embodiment. The positioning servo controller of the present embodiment includes a velocity feedforward controller 6, an acceleration feedforward controller 7,
5 is different from the positioning servo controller of FIG. 5 in that a speed feedforward controller 12 and an acceleration feedforward controller 13 are provided instead of the above.

【0024】各フィードフォワード制御器12、13
は、フィードフォワードゲインKff1、Kff2によってフ
ィードフォワード制御を行うが、そのフィードフォワー
ドゲインKff1、Kff2の値は、式(1)、(2)に示す
ような調整ゲインKgを引数とする単調増加関数K1(K
g)、K2(Kg)の値となっている。
Each feedforward controller 12, 13
Is performs feedforward control by the feed-forward gain K ff1, K ff2, the value of the feed-forward gain K ff1, K ff2 the formula (1), and argument adjustment gain K g as shown in (2) Monotonically increasing function K 1 (K
g ) and K 2 (K g ).

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】ここで、Kgmin、Kgmaxは、Kgmin<K
gmaxとなる所定の値であり、Kgminは、Kgの最小値で
ある。
Here, K gmin and K gmax are K gmin <K
The predetermined value is gmax, and K gmin is the minimum value of K g .

【0027】本実施形態の位置決めサーボコントローラ
では、機械系の剛性が低く、位置応答θLに振幅の大き
な振動が図9の様に発生しても、調整ゲインKgの値を
変更することにより、フィードフォワードゲイン
ff1、Kff2の値も同時に変更することができるため、
調整ゲインKgを調整するだけで、機械系の位置決め状
態を図12に示すような最適状態に簡単に調整すること
ができる。
In the positioning servo controller of this embodiment, even when the rigidity of the mechanical system is low and a vibration having a large amplitude occurs in the position response θ L as shown in FIG. 9, the value of the adjustment gain K g can be changed. , The values of the feed forward gains K ff1 and K ff2 can be changed at the same time.
Only by adjusting the adjustment gain K g , the positioning state of the mechanical system can be easily adjusted to the optimum state as shown in FIG.

【0028】なお、本実施形態の位置決めサーボコント
ローラでは、フィードフォワードゲインの関数K1、K2
は、直線の単調増加関数であるとしたが、本発明の範囲
はこれに限定されるものではなく、フィードフォワード
ゲインの関数K1、K2は、増加関数であれば、曲線であ
ってもよい。
In the positioning servo controller of this embodiment, the functions K 1 and K 2 of the feedforward gain are used.
Is a monotonically increasing function of a straight line, but the scope of the present invention is not limited to this, and the functions K 1 and K 2 of the feedforward gain may be curves if they are increasing functions. Good.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の位置決めサ
ーボコントローラでは、フィードフォワードゲインの値
を調整ゲインを引き数とする関数の値とすることによっ
て、位置応答の位置決め状態の調整を行う際に、複数の
制御パラメータを別々に調整する必要がなくなるため、
機械系の位置決め状態の最適調整を簡単に行うことがで
きる。
As described above, in the positioning servo controller of the present invention, when adjusting the positioning state of the position response, the value of the feedforward gain is used as the value of the function using the adjustment gain as an argument. In addition, there is no need to adjust multiple control parameters separately,
Optimal adjustment of the positioning state of the mechanical system can be easily performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の位置決めサーボコントロ
ーラの構成を示す制御ブロック線図である。
FIG. 1 is a control block diagram illustrating a configuration of a positioning servo controller according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のフィードバック制御方式の位置決めサー
ボコントローラの構成を示す制御ブロック線図である。
FIG. 2 is a control block diagram showing a configuration of a conventional positioning servo controller of a feedback control system.

【図3】従来のフィードフォワード制御方式の位置決め
サーボコントローラの構成を示す制御ブロック線図であ
る。
FIG. 3 is a control block diagram showing the configuration of a conventional feed-forward control type positioning servo controller.

【図4】従来の調整ゲインを用いたフィードバック制御
方式の位置決めサーボコントローラの構成を示す制御ブ
ロック線図である。
FIG. 4 is a control block diagram showing a configuration of a conventional positioning servo controller of a feedback control method using an adjustment gain.

【図5】従来の調整ゲインを用いたフィードフォワード
制御方式の位置決めサーボコントローラの構成を示す制
御ブロック線図である。
FIG. 5 is a control block diagram showing a configuration of a conventional positioning servo controller of a feedforward control method using an adjustment gain.

【図6】図5の制御ブロック線図の等価ブロック線図で
ある。
FIG. 6 is an equivalent block diagram of the control block diagram of FIG. 5;

【図7】制御対象となる機械系を含めた図5の位置決め
サーボコントローラの構成を示すブロック線図である。
7 is a block diagram showing a configuration of the positioning servo controller of FIG. 5 including a mechanical system to be controlled.

【図8】機械系の剛性が高いときの、位置指令および位
置応答の変動を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a change in a position command and a position response when the rigidity of the mechanical system is high.

【図9】機械系の剛性が低いときの、位置指令および位
置応答の変動を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a change in a position command and a position response when the rigidity of the mechanical system is low.

【図10】調整ゲインの値を調整したときの位置指令お
よび位置応答の変動を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a change in a position command and a position response when an adjustment gain value is adjusted.

【図11】フィードフォワードゲインを調整したときの
位置指令および位置応答の変動を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a change in a position command and a position response when a feedforward gain is adjusted.

【図12】位置決め状態の最適調整を行ったときの、位
置指令および位置応答の変動を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a change in a position command and a position response when an optimal adjustment of a positioning state is performed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 位置制御器 2 速度制御器 3 トルクアンプ 4 モータ 5、8 微分器 6、7、12、13 フィードフォワード制御器 9 加速度制御器 10 増幅器 11 制御対象 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Position controller 2 Speed controller 3 Torque amplifier 4 Motor 5, 8 Differentiator 6, 7, 12, 13 Feedforward controller 9 Acceleration controller 10 Amplifier 11 Control object

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 上位装置から発せられる位置指令と制御
対象の位置との位置偏差を位置ループゲインによって増
幅して出力する位置制御手段と、 該位置制御手段から出力された値を調整ゲインによって
増幅して出力する第1の増幅手段と、 前記位置指令を微分した値を第1のフィードフォワード
ゲインにより増幅することによって得られる第1のフィ
ードフォワード補償量を前記第1の増幅手段から出力さ
れた値に加算した値を速度指令とする速度フィードフォ
ワード制御手段と、 前記速度指令と前記制御対象の速度との速度偏差を速度
ループゲインによって増幅して出力する速度制御手段
と、 該速度制御手段から出力された値を前記調整ゲインによ
って増幅して出力する第2の増幅手段と、 前記第1のフィードフォワード補償量を微分した値を第
2のフィードフォワードゲインにより増幅して得られる
第2のフィードフォワード補償量を前記第2の増幅手段
から出力された値に加算した値を加速度指令とする加速
度フィードフォワード手段と、 前記加速度指令と前記制御対象の加速度との加速度偏差
を加速度ループゲインによって増幅してトルク指令とし
て出力する加速度制御手段と、 前記トルク指令に基づいて前記制御対象を駆動するトル
クアンプとを備える位置決めサーボコントローラにおい
て、 前記第1のフィードフォワードゲインおよび前記第2の
フィードフォワードゲインの値は、前記調整ゲインの値
を引数とする関数の値であることを特徴とする位置決め
サーボコントローラ。
1. A position control means for amplifying a position deviation between a position command issued from a host device and a position of a control target by a position loop gain and outputting the amplified value, and amplifying a value output from the position control means by an adjustment gain. A first amplifying means for outputting a first feed-forward compensation amount obtained by amplifying a value obtained by differentiating the position command with a first feed-forward gain, from the first amplifying means. A speed feedforward control unit that sets a value obtained by adding the value to a speed command, a speed control unit that amplifies and outputs a speed deviation between the speed command and the speed of the controlled object by a speed loop gain, Second amplification means for amplifying the output value by the adjustment gain and outputting the amplified value; differentiating the first feedforward compensation amount; Acceleration feedforward means for setting a value obtained by adding a second feedforward compensation amount obtained by amplifying the value by a second feedforward gain to a value output from the second amplification means as an acceleration command; A positioning servo controller comprising: an acceleration control unit that amplifies an acceleration deviation between a command and the acceleration of the control target by an acceleration loop gain and outputs the amplified torque deviation as a torque command; and a torque amplifier that drives the control target based on the torque command. The positioning servo controller, wherein the values of the first feedforward gain and the second feedforward gain are values of a function having the value of the adjustment gain as an argument.
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