JP2014002474A - サーボ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施の形態にかかるサーボ制御装置10は、指令位置に基づいて演算したトルク指令により機械系が接続されたモータを駆動するサーボ制御装置であって、指令位置に対する機械系の機械端位置の応答を模擬したモデル機械端位置と、指令位置に対するモータのモータ端位置の応答を模擬したモデルモータ端位置を演算するモデル位置演算部1と、モデル機械端位置とモデルモータ端位置との差に基づいて、指令位置に対する補正量である位置補正量を演算する位置補正量演算部2と、モデルモータ端位置に基づいてトルク補正量を演算するトルク補正量演算部4と、指令位置に位置補正量を加算して得られる補正後指令位置、機械端位置、およびトルク補正量に基づいて、機械端位置が指令位置に追従するようにトルク指令を演算するサーボ制御部3と、を備える。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施の形態1にかかるサーボ制御システムの構成を示すブロック図である。サーボ制御システムは、モータ5、機械系6、およびサーボ制御装置10を有している。また、図6は、本実施の形態1で制御の対象としているモータ5と機械系6の構造を示す図である。図6に示すように、サーボモータ51にはモータ端位置検出器52が取り付けられており、モータ端位置を検出する。モータ端位置検出器52としては、通常はロータリーエンコーダなどが用いられる。また、サーボモータ51にはボールねじ61、ナット62、テーブル63からなる機械系6が接続されている。さらに、テーブル63には、機械端位置であるテーブル63の位置を検出するための機械端位置検出器64が取り付けられている。機械端位置検出器64としては、通常はリニアスケールなどが用いられる。なお、モータ端位置検出器52において直接検出される位置はモータの回転角度であるが、この角度にモータ1回転あたりのテーブル移動距離であるボールねじリードを乗じてモータ1周の角度2π(rad)で除することで、テーブルの移動方向の長さに換算することができる。以降では、モータ端位置は、テーブル移動方向の長さに換算した値を用いることとする。
実施の形態2にかかるサーボ制御システムの構成は、実施の形態1の図1に示したものと概ね同一の構成であるが、モデル位置演算部1の構成が異なる。図4は、モデル位置演算部1の一例として本実施の形態2において用いるモデル位置演算部15の構成を示すブロック図である。実施の形態1のモデル位置演算部11と異なる点は、モータ模擬部13および機械系模擬部14のかわりに、モータ・機械系模擬部16を設けた点である。
実施の形態3にかかるサーボ制御システムの構成は、実施の形態1の図1に示したものと概ね同一の構成であるが、モデル位置演算部1の構成が異なる。図5は、モデル位置演算部1の一例として本実施の形態3において用いるモデル位置演算部21の構成を示すブロック図である。実施の形態1のモデル位置演算部11と異なる点は、サーボ制御模擬部12、モータ模擬部13、機械系模擬部14のかわりに、指令位置を入力してモデル機械端位置を演算する機械端応答模擬部22と、モデル機械端位置を入力してモデルモータ端位置を演算するモータ端位置推定部23を設けた点である。
図8は、本発明の実施の形態4にかかるサーボ制御システムの構成を示すブロック図である。実施の形態4にかかるサーボ制御システムの構成は、実施の形態1の図1に示したものと概ね同一の構成であるが、位置補正量演算部2の構成が異なる。実施の形態4では、モデル機械端位置の移動方向すなわち速度の符号を監視し、モデル機械端位置の移動方向に変化があったタイミングにおける機械端位置とモータ端位置の差をとりこみ、以降モデル機械端位置の移動方向が変化するまでの間、同じ値にホールドされる基準信号を生成する。生成した基準信号に対して、実施の形態1で用いたもと同じフィルタ(上記した指令位置から位置偏差までの特性をモデル化した伝達関数の特性を有するフィルタ)の処理を行って位置補正量を演算する。
2 位置補正量演算部
3 サーボ制御部
4 トルク補正量演算部
5 モータ
6 機械系
10 サーボ制御装置
12 サーボ制御模擬部
13 モータ模擬部
14 機械系模擬部
16 モータ・機械系模擬部
22 機械端応答模擬部
23 モータ端位置推定部
31 位置制御部
32 速度制御部
33 微分演算部
51 サーボモータ
52 モータ端位置検出器
61 ボールねじ
62 ナット
63 テーブル
64 機械端位置検出器
70,74 乗算器
71,72,75,76 積分器
73 バネ・ダンパモデル
80 パラメータ入力部
Claims (9)
- 指令位置に基づいて演算したトルク指令により機械系が接続されたモータを駆動するサーボ制御装置であって、
前記指令位置に対する前記機械系の機械端位置の応答を模擬したモデル機械端位置と、前記指令位置に対する前記モータのモータ端位置の応答を模擬したモデルモータ端位置を演算するモデル位置演算部と、
前記モデル機械端位置と前記モデルモータ端位置との差に基づいて、前記指令位置に対する補正量である位置補正量を演算する位置補正量演算部と、
前記モデルモータ端位置に基づいてトルク補正量を演算するトルク補正量演算部と、
前記指令位置に前記位置補正量を加算して得られる補正後指令位置、前記機械端位置、および前記トルク補正量に基づいて、前記機械端位置が前記指令位置に追従するように前記トルク指令を演算するサーボ制御部と、
を備える
ことを特徴とするサーボ制御装置。 - 指令位置に基づいて演算したトルク指令により機械系が接続されたモータを駆動するサーボ制御装置であって、
前記指令位置に対する前記機械系の機械端位置の応答を模擬したモデル機械端位置と、前記指令位置に対する前記モータのモータ端位置の応答を模擬したモデルモータ端位置を演算するモデル位置演算部と、
前記モデル機械端位置と、前記機械端位置と前記モータ端位置との差に基づいて、前記指令位置に対する補正量である位置補正量を演算する位置補正量演算部と、
前記モデルモータ端位置に基づいてトルク補正量を演算するトルク補正量演算部と、
前記指令位置に前記位置補正量を加算して得られる補正後指令位置、前記機械端位置、および前記トルク補正量に基づいて、前記機械端位置が前記指令位置に追従するように前記トルク指令を演算するサーボ制御部と、
を備える
ことを特徴とするサーボ制御装置。 - 前記位置補正量演算部は、
前記モデル機械端位置と前記モデルモータ端位置との差に対して、前記指令位置から前記補正後指令位置と前記機械端位置の差である位置偏差までの特性をモデル化した伝達関数の特性を有するフィルタ処理を行うことにより前記位置補正量を演算する
ことを特徴とする請求項1に記載のサーボ制御装置。 - 前記位置補正量演算部は、
前記モデル機械端位置の移動方向が反転したタイミングにおける前記機械端位置と前記モータ端位置の差に等しい値をホールドすることにより生成される基準信号に、前記指令位置から前記補正後指令位置と前記機械端位置の差である位置偏差までの特性をモデル化した伝達関数の特性を有するフィルタ処理を行うことにより前記位置補正量を演算する
ことを特徴とする請求項2に記載のサーボ制御装置。 - 前記モデル位置演算部は、
前記サーボ制御部が、前記補正後指令位置、前記機械端位置、および前記モータ端位置に実行するのと同一の演算を、前記指令位置、前記モデル機械端位置、および前記モデルモータ端位置にそれぞれ実行することによりモデルトルク指令を演算するサーボ制御模擬部と、
前記モデルトルク指令に対する前記モータ端位置の応答を模擬した前記モデルモータ端位置を演算するモータ模擬部と、
前記モデルモータ端位置に対する前記機械端位置の応答を模擬した前記モデル機械端位置を演算する機械系模擬部と、
を備える
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のサーボ制御装置。 - 前記モデル位置演算部は、
前記サーボ制御部が、前記補正後指令位置、前記機械端位置、および前記モータ端位置に実行するのと同一の演算を、前記指令位置、前記モデル機械端位置、および前記モデルモータ端位置にそれぞれ実行することによりモデルトルク指令を演算するサーボ制御模擬部と、
前記モデルトルク指令に対する前記モータ端位置および前記機械端位置の応答をそれぞれ模擬した前記モデルモータ端位置および前記モデル機械端位置を演算するモータ・機械系模擬部と、
を備える
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のサーボ制御装置。 - 前記モデル位置演算部は、
前記指令位置に対する前記機械端位置の応答を模擬した前記モデル機械端位置を演算する機械端応答模擬部と、
前記モータ端位置と前記機械端位置との関係に基づいて、前記モデル機械端位置から前記モデルモータ端位置を演算するモータ端位置推定部と、
を備える
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のサーボ制御装置。 - 前記トルク補正量演算部は、前記モデルモータ端位置の移動方向が反転したタイミングで、前記モータ端位置の移動方向が反転した際に生じる摩擦トルクの変化量を推定し、それに基づいて前記トルク補正量を演算する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のサーボ制御装置。 - 前記モデル位置演算部は、
前記モデル位置演算部における演算で用いる前記モータおよび前記機械系の特性パラメータが設定されたパラメータ入力部を備える
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のサーボ制御装置。
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JP2012136185A Active JP5836206B2 (ja) | 2012-06-15 | 2012-06-15 | サーボ制御装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015125909A1 (ja) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 三菱重工業株式会社 | 機械装置の制御装置及び摩擦補償用のゲイン決定方法 |
EP3352029A1 (en) | 2017-01-24 | 2018-07-25 | Omron Corporation | Control device, control program, and control system |
US10241490B2 (en) | 2015-11-30 | 2019-03-26 | Omron Corporation | Correction device, correction device controlling method, information processing program, and recording medium |
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2012
- 2012-06-15 JP JP2012136185A patent/JP5836206B2/ja active Active
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EP3076261A4 (en) * | 2014-02-21 | 2016-12-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | EQUIPMENT CONTROL DEVICE AND GAIN DETERMINATION METHOD FOR FRICTION COMPENSATION |
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US10241490B2 (en) | 2015-11-30 | 2019-03-26 | Omron Corporation | Correction device, correction device controlling method, information processing program, and recording medium |
EP3352029A1 (en) | 2017-01-24 | 2018-07-25 | Omron Corporation | Control device, control program, and control system |
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JP5836206B2 (ja) | 2015-12-24 |
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