JP2007097334A - サーボ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トルク指令にフィルタ処理を行っても位置指令増分値の払い出し完了時の位置偏差をさらに小さくすることができるサーボ制御装置を提供する。
【解決手段】 速度フィードフォワード演算器８、速度演算器１１、電流制御器１３、タイミング発生器１２、位置偏差演算器９、速度偏差演算器１０、位置制御部５、速度制御部６、トルク指令フィルタ７を有し、位置制御部５、または速度制御部６のどちらか一方、または両方に積分演算器を有し、タイミング発生器１２から生成されるタイミング信号が出力された時に、位置制御部５、または速度制御部６が有する積分器とトルク指令フィルタ７の出力を修正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高い指令追従精度を必要とする工作機、半導体製造装置、実装機などを駆動するサーボ制御装置に関する。

従来のサーボ制御装置は高速位置決めを行うためにさまざまな方法を用いている（例えば、特許文献１参照）。

図５は、従来のサーボ制御装置の構成を示す図である。図５において、１はサーボモータ、２は検出器、１０３はサーボドライバ、４は位置指令発生器である。サーボドライバ１０３は、位置偏差演算器１０５、位置偏差比例器１０６、位置偏差積分器１０７、速度フィードフォワード演算器１０８、速度演算器１１０、速度偏差演算器１１１、速度偏差比例器１１２、速度偏差積分器１１３、電流指令演算器１１４、電流制御器１１５、及びタイミング発生器１１７を有している。図５において位置偏差比例器１０６におけるＫｐｐは位置比例ゲイン、位置偏差積分器１０７におけるＫｐｉは位置積分ゲイン、速度フィードフォワード演算器１０８におけるＫｆｆは速度フィードフォワードゲイン、速度偏差比例器１１２におけるＫｖｐは速度比例ゲイン、速度偏差積分器１１３におけるＫｖｉは速度積分ゲイン、ｓはラプラス演算子である。

図５において、位置指令発生器４から位置指令θ^＊が一定周期毎にサーボドライバ１０３に入力されて演算処理され、サーボモータ１に対する入力電流を制御するように構成されている。サーボドライバ１０３は位置指令θ^＊に一致するようにサーボモータ１に駆動電流を供給して位置制御を行っている。サーボモータ１には回転角を検出するための検出器２が設けられている。検出器２から出力された位置信号θは、一定周期毎にサーボドライバ１０３に入力される。

サーボドライバ１０３では、以下の手順でサーボモータ１を駆動する。まず、タイミング発生器１１７は、現在の位置指令をθ^＊（ｎ）、前回取り込んだ位置指令をθ^＊（ｎ−１）とすると、Δθ＝θ^＊（ｎ）−θ^＊（ｎ−１）なる移動指令Δθを生成し、この移動指令Δθが０でない値から０となるときにタイミング信号を出力する。

位置指令発生器４はモータ１の位置指令θ^＊を生成する。速度フィードフォワード演算器１０８は位置指令θ^＊を入力し、速度フィードフォワード信号ω_ｆｆを生成する。位置偏差演算器１０５は位置指令θ^＊と検出器２から出力されるモータ位置θを入力し、位置偏差θ_ｅを生成する。位置偏差比例器１０６は位置偏差θ_ｅを入力して比例演算を行う。位置偏差積分器１０７は位置偏差θ_ｅを入力して積分演算を行う。速度演算器１１０は検出器２の出力であるモータ位置θを入力しモータ速度ωを生成する。速度偏差演算器１１１は速度フィードフォワード信号ω_ｆｆと位置偏差比例器１０６の出力と位置積分演算器１０７の出力と速度演算器の出力ωを入力し、速度偏差ω_ｅを生成する。

速度偏差比例器１１２は速度偏差ω_ｅを入力して比例演算を行い、速度偏差積分器１１３は速度偏差ω_ｅを入力して積分演算を行う。そして、速度偏差比例器１１２の出力と速度偏差積分器１１３の出力とを加算して電流指令Ｉ^＊を生成する。電流制御器１１５は電流指令Ｉ^＊を入力して電流制御を行い、モータ１に駆動電流を供給してモータ１を駆動する。

タイミング信号が出力されていない場合、位置指令が入力されてから電流指令が生成されるまでの演算式は式（１）となる。

ω_ｆｆ＝ｋｆｆ×（θ^＊（ｎ）−θ^＊（ｎ−１））／Ｔｓ
Σθ_ｅ（ｎ）＝Σθ_ｅ（ｎ−１）＋ｋｐｉ×（θ^＊−θ）
ω^＊＝Σθ_ｅ（ｎ）＋ｋｐｐ×（θ^＊−θ）＋ω_ｆｆ （１）
Σω_ｅ（ｎ）＝Σω_ｅ（ｎ−１）＋ｋｖｉ×（ω^＊−ω）
Ｉ^＊＝Σω_ｅ（ｎ）＋Ｋｖｐ×（ω^＊−ω）

ここで、ｋｆｆは速度フィードフォワードゲイン、Ｔｓはサンプリング時間、Σθ_ｅ（ｎ）は現在の位置偏差積分器１０７の出力、Σθ_ｅ（ｎ−１）は位置偏差積分器１０７の出力の前回値、ｋｐｉは位置積分ゲイン、ｋｐｐは位置比例ゲイン、ω^＊は速度指令、Σω_ｅ（ｎ）は速度偏差積分器１１３の出力、Σω_ｅ（ｎ−１）は速度偏差積分器１１３の出力の前回値、ｋｖｉは速度積分ゲイン、ｋｖｐは速度比例ゲインである。
そして、タイミング信号が出力されている場合、位置指令が入力されてから電流指令が生成されるまでの演算式は式（２）となる。

ω_ｆｆ＝ｋｆｆ×（θ^＊（ｎ）−θ^＊（ｎ−１））／Ｔｓ
Σθ_ｅ（ｎ）＝ｋ３×Σθ_ｅ（ｎ−１）
ω^＊＝Σθ_ｅ（ｎ）＋ｋｐｐ×（θ^＊−θ）＋ω_ｆｆ （２）
Σω_ｅ（ｎ）＝ｋ３×Σω_ｅ（ｎ−１）
Ｉ^＊＝Σω_ｅ（ｎ）＋Ｋｖｐ×（ω^＊−ω）

ここで、ｋ３はタイミング信号が出力された時に位置偏差積分器１０７、及び速度偏差積分器１１３に乗じる０以上１未満で設定する設定係数である。
サーボドライバ１０３は、以上のステップでサーボモータ１を駆動するための演算処理を行うために、移動指令Δθが０になった後の位置偏差のオーバーシュート発生が防止され、サーボモータの整定時間を短縮することが可能である。
特開２００３−２３７８５（第６−１０頁、図１）

従来のサーボ制御装置は、タイミング発生器において位置指令増分値が零となる時にタイミング信号を出力し、該信号により位置制御部または速度制御部の積分器の値を零または小さくした値を出力することで指令払い出し後の位置偏差を小さくしていた。
しかしながら、サーボモータを駆動するために演算するトルク指令にはフィルタ処理を行うのが現実的である。トルク指令にフィルタ処理を行うと従来のサーボ制御装置では、フィルタ処理の遅れの影響で位置指令増分値の払い出し完了時に小さいながらも位置偏差が出るという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、タイミング信号が出力された時に位置制御部または速度制御部の積分器の値を零とするだけではなくトルク指令フィルタにより演算されるトルク指令フィルタ出力の前回値を零とすることで、トルク指令にフィルタ処理を行っても位置指令増分値の払い出し完了時の位置偏差をさらに小さくすることができるサーボ制御装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、位置の検出器を結合したモータの位置出力を位置指令に追従させるサーボ制御装置であって、前記位置指令から速度フィードフォワード信号を生成する速度フィードフォワード演算器と、前記位置指令からタイミング信号を生成するタイミング発生器と、前記位置指令と前記検出器の出力であるモータ位置と前記タイミング信号から速度指令を生成する位置制御部と、前記位置出力から前記モータの速度を演算する速度演算器と、前記速度指令と前記速度フィードフォワード信号と前記モータ速度と前記タイミング信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令と前記タイミング信号から前記トルク指令をフィルタ処理するトルク指令フィルタと、前記トルク指令フィルタの出力から駆動電流を生成する電流制御器と、を有するサーボ制御装置において、前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方に積分演算器を有し、前記タイミング発生器は、前記位置指令からタイミング信号を生成し、該タイミング信号が出力されたときに、前記位置制御部または速度制御部が有する前記積分演算器の積分値を減少させ、同時に前記トルク指令フィルタ内部で演算される前記トルク指令フィルタ出力の前回値を減少させるタイミング発生器であることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のサーボ制御装置であって、前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方が有する積分演算器は、前記タイミング発生器がタイミング信号を出力したときに前記積分演算器の積分値に０以上１未満の設定されたゲインを乗じて積分演算を行い、前記トルク指令フィルタは、前記タイミング信号が出力されたときに前記トルク指令フィルタ内部で演算される前回値に０以上１未満の設定されたゲインを乗じて演算を行うことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のサーボ制御装置であって、前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方が有する積分演算器は、前記タイミング発生器がタイミング信号を出力したときに前記積分演算器の積分値を零とし、前記トルク指令フィルタは、前記タイミング信号が出力されたときに前記トルク指令フィルタ内部で演算される前回値を零とすることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載のサーボ制御装置であって、前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方が有する積分演算器は、前記タイミング発生器がタイミング信号を出力したときに前記積分演算器の積分値をフィルタ手段により徐々に減少させ、前記トルク指令フィルタは、前記タイミング信号が出力されたときに前記トルク指令フィルタ内部で演算される前回値をフィルタ手段により徐々に減少させることを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項２乃至４記載のサーボ制御装置であって、前記タイミング発生器は、前記位置指令のサンプリング毎の増分値である位置指令増分値の絶対値出力が設定された閾値１より小さく、かつ閾値１よりも小さく設定された閾値２以上であり、かつ前記位置指令の出力が完了する近傍のみ前記タイミング信号を出力することを特徴とするものである。

請求項６記載の発明は、請求項２乃至４記載のサーボ制御装置であって、前記タイミング発生器は、前記位置指令のサンプリング毎の増分値である位置指令増分値が零でない値から零となる時に前記タイミング信号を出力するものである。

請求項７記載の発明は、請求項２乃至４記載のサーボ制御装置であって、前記タイミング発生器は、前記位置指令のサンプリング毎の増分値である位置指令増分値の出力が完了する時刻からｋサンプリング（ｋは自然数）前の時刻から設定された時間だけ前記タイミング信号を出力するものである。

請求項８記載の発明は、位置の検出器を結合したモータの位置出力を位置指令に追従させるサーボ制御装置であって、前記位置指令から速度フィードフォワード信号を生成する速度フィードフォワード演算器と、前記位置指令からタイミング信号を生成するタイミング発生器と、前記位置指令と前記検出器の出力であるモータ位置と前記タイミング信号から速度指令を生成する位置制御部と、前記位置出力から前記モータの速度を演算する速度演算器と、前記速度指令と前記速度フィードフォワード信号と前記モータ速度と前記タイミング信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令と前記タイミング信号から前記トルク指令をフィルタ処理するトルク指令フィルタと、前記トルク指令フィルタの出力から駆動電流を生成する電流制御器と、を有するサーボ制御装置において、前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方に積分演算器を有し、前記タイミング発生器は、前記位置指令のサンプリング毎の増分値である位置指令増分値が零でない値から零となる時に前記タイミング信号を出力し、該タイミング信号が出力されたときに、前記位置制御部または速度制御部が有する前記積分演算器の積分値を零とし、同時に前記トルク指令フィルタ内部で演算される前記トルク指令フィルタ出力の前回値を零とし、さらに前記トルク指令フィルタの出力を零とするタイミング発生器であることを特徴とするものである。

請求項９記載の発明は、請求項１または８記載のサーボ制御装置であって、前記サーボ制御装置は、前記モータに作用する外乱を推定し、打ち消す外乱オブザーバを付加したものである。

請求項１ないし８記載の発明によると、トルク指令にフィルタ処理を行っても位置指令出力完了時の位置偏差を小さくすることができる。
請求項９記載の発明によると、トルク指令にフィルタ処理を行っても、重力外乱が加わったような制御対象であっても位置指令出力完了時の位置偏差を小さくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明のサーボ制御装置の構成を示す図である。図１において、１はモータ、２は検出器、３はサーボ制御装置、４は位置指令発生器、５は位置制御部、６は速度制御部、７はトルク指令フィルタ、８は速度フィードフォワード演算器、９は位置偏差演算器、１０は速度偏差演算器、１１は速度演算器、１２はタイミング発生器、１３は電流制御器である。図１において位置制御部５、及び速度制御部６は比例演算器を有していて、位置制御部５、及び速度制御部６はどちらか一方または両方に積分演算器を有している。図２は位置制御部５の構成を示す図である。位置制御部５は比例演算器２１、積分演算器２２、加算器２３を有している。しかしながら、速度制御器６が積分演算器を有している場合には、積分演算器２２を有さなくてもよい。図３は速度制御部６の構成を示す図である。図３は比例演算器３１、積分演算器３２、加算器３３を有している。しかしながら、位置制御器５が積分演算器を有している場合には、積分演算器３２を有さなくてもよい。

本発明が特許文献１と異なっている部分は、サーボ制御装置３がトルク指令フィルタ７を有していて、タイミング発生器１２から出力されるタイミング信号によりトルク指令フィルタ７の出力を変更するという部分である。

図１を用いて本発明のサーボ制御装置の動作を説明する。位置指令発生器４から出力された位置指令θ^＊は位置偏差演算器９、速度フィードフォワード演算器８、タイミング発生器１２に入力される。速度フィードフォワード演算器８は位置指令θ^＊を入力し、速度フィードフォワード信号Ｖ_ＦＦを生成する。速度フィードフォワード信号Ｖ_ＦＦは、位置指令θ^＊を微分処理した信号である。例えば、式（３）により演算することができる。

Ｖ_ＦＦ＝（θ^＊（ｎ）−θ^＊（ｎ−１））／Ｔｓ （３）
ここでθ^＊（ｎ）は今回の位置指令、θ^＊（ｎ−１）は１サンプリング前の位置指令、Ｔｓはサンプリング時間とする。

位置偏差演算器９は、位置指令θ^＊と検出器２の出力である位置出力θとの偏差を演算し、位置偏差θ_ｅを生成する。

タイミング発生器１２は、位置指令θ^＊を入力し、Δθ＝θ^＊（ｎ）−θ^＊（ｎ−１）なる位置指令増分値Δθが設定した閾値１よりも小さく、かつΔθが閾値１よりも小さい設定した閾値２以上であって、位置指令θ^＊の出力が完了する近傍である時にタイミング信号を生成する。従って、タイミング発生器１２は位置指令増分値Δθが０よりも大きい値から位置指令増分値Δθが０となる時にタイミング信号を生成しても良い。

位置制御部５は、比例演算器２１にて位置偏差θ_ｅと位置比例ゲインとの乗算演算を行う。また、積分演算器２２にて位置偏差θ_ｅを入力し位置積分ゲインを乗じて積分演算を行う。ここで、タイミング信号が出力されていない時は、式（４）により積分演算を行う。
θ_Ｉ＝θ_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｐｉ×Ｔｓ×θ_ｅ （４）
ここで、θ_Ｉは積分演算結果、θ_Ｉ（ｎ−１）は前回の積分演算結果、Ｋｐｉは位置積分ゲイン、Ｔｓはサンプリング時間である。また、タイミング信号が出力されている場合は、式（５）により積分演算を行う。

θ_Ｉ＝Ｋｐｉ２×θ_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｐｉ×Ｔｓ×θ_ｅ （５）
ここで、Ｋｐｉ２はタイミング信号が出力されている場合にθ_Ｉ（ｎ−１）に乗じるゲインであり、０≦Ｋｐｉ２＜１を満たすゲインである。また、θ_Ｉ（ｎ−１）を０として演算してもよく、その場合はθ_Ｉ＝Ｋｐｉ×Ｔｓ×θ_ｅとなる。
そして、比例演算器２１の出力と積分演算器２２の出力とを加算器２３により加算し、これを速度指令Ｖ_ｒｅｆとして出力する。速度制御部６が積分演算器を有する場合は、位置制御部５の積分演算器２２を有さなくてもよい。その場合は、加算器２３も不要であり、比例演算器２１の出力を速度指令Ｖ_ｒｅｆとする。

速度演算器１１は、検出器２から生成されるモータ位置θからモータの速度出力ωを生成する。そして、速度フィードフォワード演算器８の出力である速度フィードフォワード信号Ｖ_ＦＦと、位置制御部５の出力である速度指令Ｖ_ｒｅｆと、速度演算器１１の出力である速度出力ωと、を速度偏差演算器１０で演算し、速度偏差ω_ｅを生成する。具体的にはω_ｅ＝Ｖ_ＦＦ＋Ｖ_ｒｅｆ−ωである。

速度制御部６は、比例演算器３１にて位置偏差ω_ｅと速度比例ゲインとの乗算演算を行う。また、積分演算器３２にて速度偏差ω_ｅを入力し速度積分ゲインを乗じて積分演算を行う。ここで、タイミング信号が出力されていない時は、式（６）により積分演算を行う。

ω_Ｉ＝ω_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｖｉ×Ｔｓ×ω_ｅ （６）
ここで、ω_Ｉは積分演算結果、ω_Ｉ（ｎ−１）は前回の積分演算結果、Ｋｖｉは速度積分ゲイン、Ｔｓはサンプリング時間である。また、タイミング信号が出力された場合は、式（７）により積分演算を行う。

ω_Ｉ＝Ｋｖｉ２×ω_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｖｉ×Ｔｓ×ω_ｅ （７）
ここで、Ｋｖｉ２はタイミング信号が出力されている場合にω_Ｉ（ｎ−１）に乗じるゲインであり、０≦Ｋｖｉ２＜１を満たすゲインである。また、ω_Ｉ（ｎ−１）を０として演算してもよく、その場合はω_Ｉ＝Ｋｖｉ×Ｔｓ×ω_ｅとなる。
そして、比例演算器３１の出力と積分演算器３２の出力とを加算器３３により加算し、これをトルク指令Ｔ_ｒｅｆとして出力する。位置制御部５が積分演算器を有する場合は、速度制御部６の積分演算器３２を有さなくてもよい。その場合は加算器３３も不要であり、比例演算器３１の出力をトルク指令Ｔ_ｒｅｆとする。

トルク指令フィルタ７はタイミング信号が出力されていない場合、速度制御器６の出力であるトルク指令Ｔ_ｒｅｆをフィルタ処理し、出力する。トルク指令フィルタ７でのフィルタ処理演算はトルク指令Ｔ_ｒｅｆをフィルタリングするフィルタであればどのようなものでもよい。例えば、式（８）によりフィルタ処理を行う。

Ｔ_ｆｉｌ＝１／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）
＋Ｋｆ×Ｔｓ／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｒｅｆ （８）
ここで、Ｔ_ｆｉｌはトルク指令フィルタ７の出力、Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）はトルク指令フィルタ７の出力の前回値、Ｋｆはトルク指令フィルタゲイン、Ｔｓはサンプリング時間である。タイミング信号が出力されている場合は、式（９）によりフィルタ処理を行う。

Ｔ_ｆｉｌ＝Ｋｆ２／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）
＋Ｋｆ×Ｔｓ／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｒｅｆ （９）
ここで、Ｋｆ２はタイミング信号が出力されている場合にＴ_ｆｉｌ（ｎ−１）に乗じるゲインであり、０≦Ｋｆ２＜１を満たすゲインである。また、Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）を０として演算してもよく、その場合はＴ_ｆｉｌ＝Ｋｆ×Ｔｓ／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｒｅｆとなる。

電流制御器１３は、トルク指令フィルタ７の出力であるＴ_ｆｉｌを入力して電流制御演算を行い、電流指令をモータ１に駆動電流供給し、モータ１の制御を行う。

本実施形態のサーボ制御装置におけるタイミング発生器１２は、サーボ制御装置３の内部で位置指令θ^＊が既知である場合には実施例１に示した方法とは異なるタイミング発生器１２であってもよい。具体的には、タイミング発生器１２は、位置指令θ^＊を入力し、Δθ（ｎ＋ｋ）＝θ^＊（ｎ＋ｋ）−θ^＊（ｎ＋ｋ−１）なるｋサンプリング未来の位置指令増分値Δθ（ｎ＋ｋ）が設定した閾値１よりも小さく、かつΔθ（ｎ＋ｋ）が閾値１よりも小さい設定した閾値２以上であって、位置指令θ^＊の出力が完了する近傍である時にタイミング信号を生成する。従って、タイミング発生器１２は位置指令増分値Δθ（ｎ＋ｋ）が０よりも大きい値から位置指令増分値Δθ（ｎ＋ｋ）が０となる時にタイミング信号を生成しても良い。

本実施形態のサーボ制御装置における位置制御部５、速度制御部６のいずれかもしくは両方が有する積分演算器、及びトルク指令フィルタ７は、実施例１に示した積分演算器、及びトルク指令フィルタとは異なるものであっても良い。

積分演算器２２は位置偏差θ_ｅを入力し位置積分ゲインを乗じて積分演算を行う。ここで、タイミング信号が出力されていない時は、式（４）により積分演算を行う。

θ_Ｉ＝θ_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｐｉ×Ｔｓ×θ_ｅ （４）
ここで、θ_Ｉは積分演算結果、θ_Ｉ（ｎ−１）は前回の積分演算結果、Ｋｐｉは位置積分ゲイン、Ｔｓはサンプリング時間である。また、タイミング信号が出力されている場合は、式（５）により積分演算を行う。

θ_Ｉ＝Ｋｐｉ２×θ_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｐｉ×Ｔｓ×θ_ｅ （５）
ここで、Ｋｖｉ２はタイミング信号が出力されている場合にω_Ｉ（ｎ−１）に乗じるゲインであり、Ｋｖｉ２はタイミング信号が出力されている間フィルタ手段によって１から０へ徐々に小さくなるゲインとする。

積分演算器３２は速度偏差ω_ｅを入力し速度積分ゲインを乗じて積分演算を行う。ここで、タイミング信号が出力されていない時は、式（６）により積分演算を行う。

ω_Ｉ＝ω_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｖｉ×Ｔｓ×ω_ｅ （６）
ここで、ω_Ｉは積分演算結果、ω_Ｉ（ｎ−１）は前回の積分演算結果、Ｋｖｉは速度積分ゲイン、Ｔｓはサンプリング時間である。また、タイミング信号が出力された場合は、式（７）により積分演算を行う。

ω_Ｉ＝Ｋｖｉ２×ω_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｖｉ×Ｔｓ×ω_ｅ （７）
ここで、Ｋｖｉ２はタイミング信号が出力されている場合にω_Ｉ（ｎ−１）に乗じるゲインであり、Ｋｖｉ２はタイミング信号が出力されている間フィルタ手段によって１から０へ徐々に小さくなるゲインとする。

トルク指令フィルタ７はタイミング信号が出力されていない場合、速度制御器６の出力であるトルク指令Ｔ_ｒｅｆをフィルタ処理し、出力する。トルク指令フィルタ７でのフィルタ処理演算はトルク指令Ｔ_ｒｅｆをフィルタリングするフィルタであればどのようなものでもよい。例えば、式（８）によりフィルタ処理を行う。

Ｔ_ｆｉｌ＝１／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）
＋Ｋｆ×Ｔｓ／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｒｅｆ （８）
ここで、Ｔ_ｆｉｌはトルク指令フィルタ７の出力、Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）はトルク指令フィルタ７の出力の前回値、Ｋｆはトルク指令フィルタゲイン、Ｔｓはサンプリング時間である。タイミング信号が出力されている場合は、式（９）によりフィルタ処理を行う。

Ｔ_ｆｉｌ＝Ｋｆ２／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）
＋Ｋｆ×Ｔｓ／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｒｅｆ （９）
ここで、Ｋｆ２はタイミング信号が出力されている場合にＴ_ｆｉｌ（ｎ−１）に乗じるゲインであり、Ｋｆ２はタイミング信号が出力されている間フィルタ手段によって１から０へ徐々に小さくなるゲインとする。

本実施形態のサーボ制御装置におけるトルク指令フィルタ７は、実施例１に示したトルク指令フィルタとは異なるものであっても良い。
具体的には、トルク指令フィルタ７はタイミング信号が出力されていない場合、速度制御器６の出力であるトルク指令Ｔ_ｒｅｆをフィルタ処理し、出力する。トルク指令フィルタ７でのフィルタ処理演算はトルク指令Ｔ_ｒｅｆをフィルタリングするフィルタであればどのようなものでもよい。例えば、式（８）によりフィルタ処理を行う。

Ｔ_ｆｉｌ＝１／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）
＋Ｋｆ×Ｔｓ／（Ｋｆ×Ｔｓ＋１）×Ｔ_ｒｅｆ （８）
ここで、Ｔ_ｆｉｌはトルク指令フィルタ７の出力、Ｔ_ｆｉｌ（ｎ−１）はトルク指令フィルタ７の出力の前回値、Ｋｆはトルク指令フィルタゲイン、Ｔｓはサンプリング時間である。タイミング信号が出力されている場合は、Ｔ_ｆｉｌ＝０とする。
本実施形態のサーボ制御装置におけるタイミング発生器は、位置指令増分値Δθが０でない値から位置指令増分値Δθが０となる時にタイミング信号を生成する。
本実施形態のサーボ制御装置における位置制御部５が有する積分演算器２２は、タイミング信号が出力されていない場合は、

θ_Ｉ＝θ_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｐｉ×Ｔｓ×θ_ｅ （４）
なる演算により、積分演算を行う。タイミング信号が出力された場合は、積分演算器２２の出力θ_Ｉは積分演算器２２の出力の前回値であるθ_Ｉ（ｎ−１）を０とし、θ_Ｉ＝Ｋｐｉ×Ｔｓ×θ_ｅとする。
また、速度制御部６が有する積分演算器３２は、タイミング信号が出力されていない場合は、

ω_Ｉ＝ω_Ｉ（ｎ−１）＋Ｋｖｉ×Ｔｓ×ω_ｅ （６）
なる演算により積分演算を行う。タイミング信号が出力された場合は、積分演算器３２の出力ω_Ｉは積分演算器３２の出力の前回値であるω_Ｉ（ｎ−１）を０とし、ω_Ｉ＝Ｋｖｉ×Ｔｓ×ω_ｅとする。
なお、本実施形態のサーボ制御装置においても、位置制御器５、及び速度制御器６は、いずれか、もしくは両方に積分演算器を有するものである。

図４は本実施形態におけるサーボ制御装置の第５の実施例の構成を示すブロック図である。図４は図１に示した実施例１におけるサーボ制御装置に外乱オブザーバ１４、及び差分器１５を付加した構成となっている。外乱オブザーバ１４は、モータ１の速度信号ωと、トルク指令フィルタ７の出力Ｔ_ｆｉｌを入力し外乱推定値ｄ＾を推定する。外乱推定値ｄ＾はトルク指令フィルタ７の出力Ｔ_ｆｉｌと差分器１５にて差分演算を行う。

本発明の第１ないし４実施例を示すサーボ制御装置の構成を示す図 本発明の第１ないし４実施例の位置制御部の構成を示す図 本発明の第１ないし４実施例の速度制御部の構成を示す図 本発明の第５実施例を示すサーボ制御装置の構成を示す図 従来のサーボ制御装置の構成を示す図

符号の説明

１ モータ
２ 検出器
３ サーボ制御装置
４ 位置指令発生器
５ 位置制御部
６ 速度制御部
７ トルク指令フィルタ
８ 速度フィーフォワード演算器
９ 位置偏差演算器
１０ 速度偏差演算器
１１ 速度演算器
１２ タイミング発生器
１３ 電流制御器
１４ 外乱オブザーバ
１５ 差分器
２１ 比例演算器
２２ 積分演算器
２３ 加算器
３１ 比例演算器
３２ 積分演算器
３３ 加算器
１０３ サーボ制御装置
１０５ 位置偏差演算器
１０６ 位置偏差比例器
１０７ 位置偏差積分器
１０８ 速度フィードフォワード演算器
１１０ 速度演算器
１１１ 速度偏差演算器
１１２ 速度偏差比例器
１１３ 速度偏差積分器
１１５ 電流制御器
１１７ タイミング発生器

Claims (9)

1. 位置の検出器を結合したモータの位置出力を位置指令に追従させるサーボ制御装置であって、前記位置指令から速度フィードフォワード信号を生成する速度フィードフォワード演算器と、前記位置指令からタイミング信号を生成するタイミング発生器と、前記位置指令と前記検出器の出力であるモータ位置と前記タイミング信号から速度指令を生成する位置制御部と、前記位置出力から前記モータの速度を演算する速度演算器と、前記速度指令と前記速度フィードフォワード信号と前記モータ速度と前記タイミング信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令と前記タイミング信号から前記トルク指令をフィルタ処理するトルク指令フィルタと、前記トルク指令フィルタの出力から駆動電流を生成する電流制御器と、を有するサーボ制御装置において、
   前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方に積分演算器を有し、前記タイミング発生器は、前記位置指令からタイミング信号を生成し、該タイミング信号が出力されたときに、前記位置制御部または速度制御部が有する前記積分演算器の積分値を減少させ、同時に前記トルク指令フィルタ内部で演算される前記トルク指令フィルタ出力の前回値を減少させるタイミング発生器であることを特徴とするサーボ制御装置。
2. 前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方が有する積分演算器は、前記タイミング発生器がタイミング信号を出力したときに前記積分演算器の積分値に０以上１未満の設定されたゲインを乗じて積分演算を行い、前記トルク指令フィルタは、前記タイミング信号が出力されたときに前記トルク指令フィルタ内部で演算される前回値に０以上１未満の設定されたゲインを乗じて演算を行うことを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置。
3. 前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方が有する積分演算器は、前記タイミング発生器がタイミング信号を出力したときに前記積分演算器の積分値を零とし、前記トルク指令フィルタは、前記タイミング信号が出力されたときに前記トルク指令フィルタ内部で演算される前回値を零とすることを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置。
4. 前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方が有する積分演算器は、前記タイミング発生器がタイミング信号を出力したときに前記積分演算器の積分値をフィルタ手段により徐々に減少させ、前記トルク指令フィルタは、前記タイミング信号が出力されたときに前記トルク指令フィルタ内部で演算される前回値をフィルタ手段により徐々に減少させることを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置。
5. 前記タイミング発生器は、前記位置指令のサンプリング毎の増分値である位置指令増分値の絶対値出力が設定された閾値１より小さく、かつ閾値１よりも小さく設定された閾値２以上であり、かつ前記位置指令の出力が完了する近傍のみ前記タイミング信号を出力することを特徴とする請求項２乃至４記載のサーボ制御装置。
6. 前記タイミング発生器は、前記位置指令のサンプリング毎の増分値である位置指令増分値が零でない値から零となる時に前記タイミング信号を出力することを特徴とする請求項２乃至４記載のサーボ制御装置。
7. 前記タイミング発生器は、前記位置指令のサンプリング毎の増分値である位置指令増分値の出力が完了する時刻からｋサンプリング（ｋは自然数）前の時刻から設定された時間だけ前記タイミング信号を出力することを特徴とする請求項２乃至４記載のサーボ制御装置。
8. 位置の検出器を結合したモータの位置出力を位置指令に追従させるサーボ制御装置であって、前記位置指令から速度フィードフォワード信号を生成する速度フィードフォワード演算器と、前記位置指令からタイミング信号を生成するタイミング発生器と、前記位置指令と前記検出器の出力であるモータ位置と前記タイミング信号から速度指令を生成する位置制御部と、前記位置出力から前記モータの速度を演算する速度演算器と、前記速度指令と前記速度フィードフォワード信号と前記モータ速度と前記タイミング信号からトルク指令を生成する速度制御部と、前記トルク指令と前記タイミング信号から前記トルク指令をフィルタ処理するトルク指令フィルタと、前記トルク指令フィルタの出力から駆動電流を生成する電流制御器と、を有するサーボ制御装置において、前記位置制御部または前記速度制御部の少なくとも一方に積分演算器を有し、前記タイミング発生器は、前記位置指令のサンプリング毎の増分値である位置指令増分値が零でない値から零となる時に前記タイミング信号を出力し、該タイミング信号が出力されたときに、前記位置制御部または速度制御部が有する前記積分演算器の積分値を零とし、同時に前記トルク指令フィルタ内部で演算される前記トルク指令フィルタ出力の前回値を零とし、さらに前記トルク指令フィルタの出力を零とするタイミング発生器であることを特徴とするサーボ制御装置。
9. 前記サーボ制御装置は、前記モータに作用する外乱を推定し、打ち消す外乱オブザーバを付加したことを特徴とする請求項１または８記載のサーボ制御装置。

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