JP2002297242A - Method for improving accuracy of position control system and position controller - Google Patents

Method for improving accuracy of position control system and position controller

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JP2002297242A
JP2002297242A JP2001104135A JP2001104135A JP2002297242A JP 2002297242 A JP2002297242 A JP 2002297242A JP 2001104135 A JP2001104135 A JP 2001104135A JP 2001104135 A JP2001104135 A JP 2001104135A JP 2002297242 A JP2002297242 A JP 2002297242A
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JP
Japan
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converter
output
speed
control device
controller
Prior art date
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Application number
JP2001104135A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Watariyou
和彦 済陽
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the control accuracy of a position control system by canceling the offset of a D/A converter and an A/D converter. SOLUTION: In this position control system for controlling the position of a motor 10 by combining a position controller 1B for outputting a speed command through a D/A converter 5 with a speed controller 20 for inputting the speed command through an A/D converter 6, the inputs of the D/A converter 5 are sampled the prescribed number of times in a state that the motor 10 is stopped and averaged and added to the output of a position controller 4 arranged in the position controller 1B.

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、アナログ速度指令
インターフェースを有する位置制御系の位置制御精度改
善方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for improving the position control accuracy of a position control system having an analog speed command interface.

【0002】[0002]

【従来の技術】アナログ速度指令インターフェースを有
する位置制御系の従来技術について図2を用いて説明す
る。図において、10はサーボモータであり、11はサ
ーボモータ10に連結されてその回転を検出するエンコ
ーダである。20はサーボモータ10の速度を制御する
サーボドライバ、すなわち速度制御装置であり、1はサ
ーボドライバ20に速度指令を与えてサーボモータ10
の位置を制御するモーションコントローラ、すなわち位
置制御装置である。サーボドライバ20はA/D変換器
6と、加減算器7、速度制御器8、電力変換器9、パル
ス出力器12から構成されており、モーションコントロ
ーラ1は、位置目標2と、加減算器3、位置制御器4、
D/A変換器5、カウンタ13から構成されている。
2. Description of the Related Art The prior art of a position control system having an analog speed command interface will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 10 denotes a servomotor, and 11 denotes an encoder connected to the servomotor 10 to detect its rotation. Reference numeral 20 denotes a servo driver for controlling the speed of the servo motor 10, that is, a speed control device.
Is a motion controller that controls the position of the camera, that is, a position control device. The servo driver 20 includes an A / D converter 6, an adder / subtractor 7, a speed controller 8, a power converter 9, and a pulse output unit 12. The motion controller 1 includes a position target 2, an adder / subtractor 3, Position controller 4,
It comprises a D / A converter 5 and a counter 13.

【0003】このような構成において、サーボドライバ
20の中では次のように動作する。アナログの速度指令
をA/D変換器6に与えるとデジタル信号に変換され、
この信号とエンコーダ11で検出された速度信号が加減
算器7によって減算される。その結果は速度制御器8の
入力となって速度制御され、速度制御器8の指令信号が
電力変換器9に与えられてサーボモータ10に駆動電流
を出力する。このようにして、サーボモータ10がA/
D変換器6に与えられた速度指令に従って回転する。モ
ーションコントローラ1の中では、位置目標2がサーボ
モータ10の位置指令を出力すると、加減算器3によっ
てサーボモータ10の回転位置が減算される。サーボモ
ータ10の回転位置は、サーボドライバ20のパルス出
力器12とモーションコントローラ1のカウンタ13に
よって信号処理され、検出される。加減算器3の出力を
入力した位置制御器4は位置制御して速度指令を出力
し、D/A変換器5によってアナログ信号にされ、モー
ションコントローラ1の出力となる。このように、モー
ションコントローラ1とサーボドライバ20によって速
度制御ループと位置制御ループが2重に構成されている
ので、サーボモータ10の回転位置が位置目標2の位置
指令に応じた回転をする。
In such a configuration, the servo driver 20 operates as follows. When an analog speed command is given to the A / D converter 6, it is converted into a digital signal,
This signal and the speed signal detected by the encoder 11 are subtracted by the adder / subtractor 7. The result is input to the speed controller 8 to control the speed. A command signal of the speed controller 8 is supplied to the power converter 9 to output a drive current to the servomotor 10. In this way, the servo motor 10
It rotates according to the speed command given to the D converter 6. In the motion controller 1, when the position target 2 outputs a position command of the servomotor 10, the rotation position of the servomotor 10 is subtracted by the adder / subtractor 3. The rotational position of the servo motor 10 is signal-processed and detected by the pulse output device 12 of the servo driver 20 and the counter 13 of the motion controller 1. The position controller 4 to which the output of the adder / subtractor 3 has been input controls the position and outputs a speed command. The speed command is converted into an analog signal by the D / A converter 5 and becomes the output of the motion controller 1. As described above, since the motion controller 1 and the servo driver 20 form a speed control loop and a position control loop doubly, the rotational position of the servo motor 10 rotates according to the position command of the position target 2.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、D/A変換
器5とA/D変換器6には、一般にオフセットがあるた
め、モーションコントローラ1が出力する速度指令のと
おりに速度制御されることはなく、同様に、位置目標2
が出力する位置指令のとおりに位置制御されることはな
く、目標位置よりD/A変換器5とA/D変換器6のオ
フセットに対応する距離だけずれた位置に制御されてし
まうという問題がある。さらに、これらのオフセットは
一般に温度によって異なるため、見かけ上、速度のずれ
と位置のずれに再現性がなく、予めオフセットを補正し
ておくことが容易でない。また、補正できたとしても使
用条件によって温度が変わるので、やはりオフセットが
生じてしまい、高精度の位置制御ができないという問題
があった。本発明は、このようなオフセットをキャンセ
ルし、位置制御系の制御精度を改善することを目的とす
る。
However, since the D / A converter 5 and the A / D converter 6 generally have an offset, it is difficult to control the speed according to the speed command output from the motion controller 1. But similarly, position target 2
Is not controlled according to the position command output by the controller, but the position is controlled to be shifted from the target position by a distance corresponding to the offset of the D / A converter 5 and the A / D converter 6. is there. Further, since these offsets generally vary depending on the temperature, apparently, there is no reproducibility of the speed deviation and the position deviation, and it is not easy to correct the offset in advance. Further, even if the correction can be made, the temperature changes depending on the use condition, so that the offset is again caused, and there has been a problem that high-precision position control cannot be performed. An object of the present invention is to cancel such an offset and improve the control accuracy of the position control system.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明は、D/A変換器を介して速度指令を出力する位
置制御装置とA/D変換器を介して前記速度指令を入力
する速度制御装置とを組み合わせてモータの位置制御を
する位置制御系において、モータの停止状態で前記D/
A変換器の入力を所定回数サンプリングして平均し、位
置制御装置内に設けられた位置制御器の出力に加算し
て、前記D/A変換器と前記A/D変換器のオフセット
をキャンセルすることを特徴としている。これによって
D/A変換器とA/D変換器のオフセットがキャンセル
されるのである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a position control device for outputting a speed command via a D / A converter and inputting the speed command via an A / D converter. In a position control system for controlling the position of a motor in combination with a speed control device, the D / D
The input of the A converter is sampled a predetermined number of times, averaged, added to the output of the position controller provided in the position controller, and the offset between the D / A converter and the A / D converter is canceled. It is characterized by: This cancels the offset between the D / A converter and the A / D converter.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図1は、本発明の方法を実施す
る位置制御装置の構成を示すブロック図であり、図2に
記載されたものは同じ動作をするので説明を省略する。
1Bは図2のモーションコントローラ1に本発明の特徴
となっている回路を付加したモーションコントローラ、
すなわち位置制御装置である。図において、14は計測
タイミングスイッチであり、15は位置制御器出力バッ
ファ、16は平均化回路、17は補正出力タイミング、
18は加減算器である。計測タイミングスイッチ14
は、指令を受けたときのみ加減算器18の信号を位置制
御器出力バッファ15に伝える。その指令は、モーショ
ンコントローラ1Bに備えられた図示しないシーケンス
回路によって、シーケンス回路のクロックに同期して与
えられる。位置制御器出力バッファ15は入力した信号
を増幅して出力する。平均化回路16は所定回数入力し
た信号の平均値を求めて出力する。補正出力タイミング
17は平均化回路16が平均化演算を終えた後に、上記
のシーケンス回路によって、そのクロックに同期して出
力される。このような状況を例示すると、例えば、サー
ボモータ10が停止状態にあることをシーケンス回路が
検知すると、計測タイミングスイッチ14に指令を与え
て加減算器18の出力を20クロック分だけサンプリン
グし、これを位置制御器出力バッファ15が出力し、平
均化回路16が平均化演算して加減算器18の一方の入
力端子にその平均値データを出力する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a position control device that implements the method of the present invention. The components shown in FIG.
1B is a motion controller obtained by adding a circuit which is a feature of the present invention to the motion controller 1 of FIG. 2,
That is, it is a position control device. In the figure, 14 is a measurement timing switch, 15 is a position controller output buffer, 16 is an averaging circuit, 17 is a correction output timing,
18 is an adder / subtractor. Measurement timing switch 14
Transmits the signal of the adder / subtracter 18 to the position controller output buffer 15 only when receiving the command. The command is given by a sequence circuit (not shown) provided in the motion controller 1B in synchronization with the clock of the sequence circuit. The position controller output buffer 15 amplifies and outputs the input signal. The averaging circuit 16 calculates and outputs an average value of the signals input a predetermined number of times. After the averaging circuit 16 completes the averaging operation, the corrected output timing 17 is output by the sequence circuit in synchronization with the clock. To illustrate such a situation, for example, when the sequence circuit detects that the servomotor 10 is in the stopped state, it gives a command to the measurement timing switch 14 to sample the output of the adder / subtractor 18 for 20 clocks. The position controller output buffer 15 outputs the data, the averaging circuit 16 performs the averaging operation, and outputs the average data to one input terminal of the adder / subtracter 18.

【0007】上記のような構成のもとでオフセットがキ
ャンセルされる状況について説明する。サーボモータ1
0が所定の加減速を繰り返してある時点で停止状態にな
り、オフセットが残っているとしよう。その場合、位置
目標2の位置指令と検出されてフィードバックされた値
が同じになり、加減算器3の出力、すなわち位置偏差が
ゼロになり、位置制御器4の出力もゼロとなる。ところ
がD/A変換器5とA/D変換器6にオフセットがあれ
ばA/D変換器の出力がゼロでないので、サーボモータ
10の速度がゼロでなくなり、回転して目標位置からず
れてしまう。サーボモータ10の回転が止まるのはA/
D変換器6の出力がゼロになる時であり、そのときはD
/A変換器5の入力がゼロでない時、すなわち位置制御
器の入力がゼロでない時である。このように位置がずれ
て停止しているときにシーケンス回路が働き、計測タイ
ミングスイッチ14を機能させて所定回数サンプリング
し、平均化されて補正出力タイミング17から出力され
る。補正出力タイミング17から出力される信号は、位
置がずれて停止しているときの位置制御器4の出力に等
しく、これがD/A変換器5とA/D変換器6のオフセ
ットに起因する信号であるため、加減算器18によって
位置制御器4の出力に加算しておくことによって位置制
御器4の出力がゼロになる位置で停止することができる
のである。すなわち、加減算器3の出力がゼロの位置、
言い換えれば位置目標2の位置指令とエンコーダ11で
検出されたサーボモータ10の位置が等しいところで停
止することができるので、指令どおりの位置に制御する
ことができるのである。
A situation where the offset is canceled under the above configuration will be described. Servo motor 1
It is assumed that 0 is in a stop state at a certain point after repeating predetermined acceleration / deceleration, and an offset remains. In this case, the position command of the position target 2 and the value detected and fed back become the same, the output of the adder / subtractor 3, that is, the position deviation becomes zero, and the output of the position controller 4 also becomes zero. However, if there is an offset between the D / A converter 5 and the A / D converter 6, the output of the A / D converter is not zero, so that the speed of the servo motor 10 is not zero, and the servo motor 10 rotates and deviates from the target position. . The rotation of the servomotor 10 stops at A /
This is the time when the output of the D converter 6 becomes zero.
This is when the input of the / A converter 5 is not zero, that is, when the input of the position controller is not zero. When the position is shifted and stopped as described above, the sequence circuit operates, the measurement timing switch 14 is operated, sampling is performed a predetermined number of times, averaged, and output from the correction output timing 17. The signal output from the correction output timing 17 is equal to the output of the position controller 4 when the position is shifted and stopped, and this is the signal resulting from the offset between the D / A converter 5 and the A / D converter 6. Therefore, by adding to the output of the position controller 4 by the adder / subtractor 18, the stop at the position where the output of the position controller 4 becomes zero can be achieved. That is, the position where the output of the adder / subtractor 3 is zero,
In other words, it is possible to stop at a position where the position command of the position target 2 is equal to the position of the servomotor 10 detected by the encoder 11, so that the position can be controlled to the position according to the command.

【0008】[0008]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、D/
A変換器とA/D変換器のオフセットに起因して生じる
サーボモータ停止中の位置制御器の出力を検出し、位置
制御器の出力のところで補正するので、結果として2つ
の変換器のオフセットをキャンセルすることができ、位
置制御系の制御精度を飛躍的に高めることができるとい
う効果がある
As described above, according to the present invention, D /
Since the output of the position controller during the stop of the servomotor caused by the offset of the A converter and the A / D converter is detected and corrected at the output of the position controller, as a result, the offset of the two converters is corrected. Cancellation can be performed, and the control accuracy of the position control system can be dramatically improved.

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

【図1】本発明の位置制御装置の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a position control device of the present invention.

【図2】従来の位置制御装置の構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a conventional position control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1B モーションコントローラ 2 位置目標 3、7 加減算器 4 位置制御器 5 D/A変換器 6 A/D変換器 8 速度制御器 9 電力変換器 10 サーボモータ 11 エンコーダ 12 パルス出力器 13 カウンタ 14 計測タイミングスイッチ 15 位置制御器出力バッファ 16 平均化回路 17 補正出力タイミング 1, 1B Motion controller 2 Position target 3, 7 Adder / subtractor 4 Position controller 5 D / A converter 6 A / D converter 8 Speed controller 9 Power converter 10 Servo motor 11 Encoder 12 Pulse output device 13 Counter 14 Measurement Timing switch 15 Position controller output buffer 16 Averaging circuit 17 Correction output timing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H03M 1/10 H03M 1/10 B ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H03M 1/10 H03M 1/10 B

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】D/A変換器を介して速度指令を出力する
位置制御装置とA/D変換器を介して前記速度指令を入
力する速度制御装置とを組み合わせてモータの位置制御
をする位置制御系において、 前記位置制御装置に設けられた位置制御器の出力を信号
処理し、前記速度指令を補正することによって、前記D
/A変換器と前記A/D変換器のオフセットをキャンセ
ルすることを特徴とする位置制御系の精度改善方法。
A position for controlling the position of a motor by combining a position control device for outputting a speed command via a D / A converter and a speed control device for inputting the speed command via an A / D converter. In the control system, the output of the position controller provided in the position control device is signal-processed, and the speed command is corrected.
A method for improving the accuracy of a position control system, wherein an offset between an A / A converter and the A / D converter is canceled.
【請求項2】前記補正は、前記モータの停止状態に行わ
れることを特徴とする請求項1記載の位置制御系の精度
改善方法。
2. The method according to claim 1, wherein the correction is performed when the motor is stopped.
【請求項3】前記補正は、前記D/A変換器の入力を所
定回数サンプリングして平均し、前記位置制御器の出力
に加算してなされることを特徴とする請求項1または2
に記載の位置制御系の精度改善方法。
3. The method according to claim 1, wherein the correction is performed by sampling the input of the D / A converter a predetermined number of times, averaging the input, and adding the result to the output of the position controller.
3. A method for improving the accuracy of a position control system according to item 1.
【請求項4】サーボモータと、その回転速度と回転位置
を検出する検出手段と、A/D変換器を介して速度指令
を受けると前記サーボモータの速度を制御する速度制御
装置と、D/A変換器を介して前記速度制御装置に速度
指令を出力する位置制御装置からなる位置制御系におい
て、 位置指令と前記検出手段の位置検出信号を比較する減算
器と、 その減算器の信号を入力して位置制御をする位置制御器
と、 その位置制御器の出力を一方の入力とする加算器と、 その加算器の出力をD/A変換するD/A変換器と、 前記加算器の出力を所定のタイミングで入力して信号処
理するオフセット補償回路とからなり、 前記オフセット補償回路の出力が前記加算器のもう一方
の入力とされることを特徴とする位置制御装置。
4. A servo motor, detecting means for detecting a rotational speed and a rotational position of the servo motor, a speed control device for controlling a speed of the servo motor when a speed command is received via an A / D converter, In a position control system including a position control device that outputs a speed command to the speed control device via an A converter, a subtractor that compares a position command with a position detection signal of the detection unit, and inputs a signal of the subtractor A position controller that performs position control by performing an operation, an adder that receives an output of the position controller as one input, a D / A converter that performs D / A conversion on an output of the adder, and an output of the adder. And an offset compensating circuit for performing signal processing by inputting at a predetermined timing, wherein an output of the offset compensating circuit is used as another input of the adder.
【請求項5】前記所定のタイミングはモータの停止状態
に設定されていることを特徴とする請求項4記載の位置
制御装置。
5. The position control device according to claim 4, wherein said predetermined timing is set to a motor stopped state.
【請求項6】前記オフセット補償回路は、所定のスキャ
ン回数だけサンプリングして平均化処理し、前記信号処
理をすることを特徴とする請求項4または5に記載の位
置制御装置。
6. The position control device according to claim 4, wherein the offset compensation circuit samples the signal a predetermined number of times, performs an averaging process, and performs the signal processing.
JP2001104135A 2001-04-03 2001-04-03 Method for improving accuracy of position control system and position controller Pending JP2002297242A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008146555A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Daikin Industries, Ltd. Fan motor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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