JP2677705B2 - Servo device - Google Patents
Servo deviceInfo
- Publication number
- JP2677705B2 JP2677705B2 JP2256231A JP25623190A JP2677705B2 JP 2677705 B2 JP2677705 B2 JP 2677705B2 JP 2256231 A JP2256231 A JP 2256231A JP 25623190 A JP25623190 A JP 25623190A JP 2677705 B2 JP2677705 B2 JP 2677705B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- bandwidth
- output
- loop
- speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、アンテナや望遠鏡、ファクトリーオート
メーション装置、さらにはロボットなどの機械システム
の動きを制御するサーボ装置に関するものである。The present invention relates to an antenna, a telescope, a factory automation device, and a servo device for controlling the movement of a mechanical system such as a robot.
第４図は例えば「1958年アイアールイー（IRE）発行
のアイアールイー トランスアクションズ オン オー
トマティック コントロール（IRE TRANSACTIONS ON AU
TOMATIC CONTROL）」に示された従来のサーボ装置を示
すブロック図である。図において、１はこのサーボ装置
に入力される指令値であり、２はこのサーボ装置から出
力される位置出力値である、３はこの位置出力値２を帰
還する位置帰還ループであり、４は帰還された位置出力
値２と入力された指令値１とを比較する比較要素であ
る。５はこの比較要素４より出力される、位置出力値２
と指令値１との位置誤差であり、６は位置帰還ループ３
のゲインに相当する位置ループバンド幅ωｃを有し、前
記位置誤差５が入力されるバンド幅要素である、 ７はこのバンド幅要素６の出力と後述する速度とを比
較する比較要素であり、８はその速度を比較要素７に帰
還する速度帰還ループである。９はこの速度帰還ループ
８のゲインに相当する速度ループバンド幅ωcrを有する
バンド幅要素であり、10はこの、バンド幅要素９より出
力される加速度である。11はこの加速度を積分する積分
要素であり、12はこの積分要素11より出力され、前記速
度帰還ループ８にて比較要素７に帰還される速度であ
る。13はこの速度を積分してこのサーボ装置より出力さ
れる位置出力値２を生成する積分要素である。Fig. 4 shows, for example, "IRE TRANSACTIONS ON AU, issued in 1958.
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional servo device shown in “TOMATIC CONTROL)”. In the figure, 1 is a command value input to this servo device, 2 is a position output value output from this servo device, 3 is a position feedback loop for feeding back this position output value 2, and 4 is a position feedback loop. It is a comparison element that compares the fed back position output value 2 with the input command value 1. 5 is the position output value 2 output from this comparison element 4
Is the position error between the command value 1 and 6 and 6 is the position feedback loop 3
Of having a position loop bandwidth omega c corresponding to the gain, the a bandwidth of element position error 5 is inputted, 7 is the comparison element for comparing the speed to be described later output of the bandwidth element 6 , 8 are velocity feedback loops for feeding back the velocity to the comparison element 7. Reference numeral 9 is a bandwidth element having a speed loop bandwidth ω cr corresponding to the gain of the speed feedback loop 8, and 10 is an acceleration output from the bandwidth element 9. Reference numeral 11 is an integrating element for integrating this acceleration, and 12 is a speed output from the integrating element 11 and fed back to the comparing element 7 in the speed feedback loop 8. Reference numeral 13 is an integral element that integrates this velocity to generate a position output value 2 output from this servo device.
次に動作について説明する。このサーボ装置に指令値
１が入力されると、位置帰還ループ３の働きによって、
位置出力値２は指令値１に追従する。また、適切な設計
をすれば、速度帰還ループ８の働きによって良好なダン
ピング特性を得ることができる。Next, the operation will be described. When the command value 1 is input to this servo device, the position feedback loop 3 works
The position output value 2 follows the command value 1. Further, if properly designed, the function of the velocity feedback loop 8 can provide good damping characteristics.
ここで、速度12の値ｖ、および加速度10の値ａには通
常制限値があり、系内の飽和要素等によって、最大速
度，最大加速度の範囲で系が動作するようにサーボ系は
構成される。また、制御器は電気回路等で構成されてい
るので、内部にいくつかの飽和要素を持っている。Here, the value v of the velocity 12 and the value a of the acceleration 10 usually have limit values, and the servo system is configured so that the system operates within the range of the maximum speed and the maximum acceleration due to the saturation factor in the system. It Further, the controller is composed of an electric circuit or the like, and therefore has some saturation elements inside.
従来のサーボ装置は以上のように構成されているの
で、飽和要素の働きにより、位置誤差５の値εを零にす
る引き込み機能が十分に働かず、非常にダンピング性能
が悪く整定の遅い応答になることがあり、また系内の飽
和要素の配置や飽和値の設定が悪いとリミットサイクル
を生じたり不安定になったりすることがあるなどの課題
があった。Since the conventional servo device is configured as described above, due to the action of the saturation element, the pull-in function for making the value ε of the position error 5 zero does not work sufficiently, resulting in a very poor damping performance and a slow settling response. In addition, there is a problem that a limit cycle may occur or become unstable if the arrangement of the saturation element in the system or the setting of the saturation value is bad.
請求項（１）〜（３）に記載の発明は上記のような課
題を解消するためになされなもので、大きな指令値が入
力されたときに速度・加速度の飽和があっても、優れた
速応性をもち、オーバーシュートの少ない（あるいは、
全くない）ダンピング特性の良いサーボ装置を得ること
を目的とする。The inventions set forth in claims (1) to (3) have been made in order to solve the above problems, and are excellent even if there is saturation of speed / acceleration when a large command value is input. It has quick response and little overshoot (or
The purpose is to obtain a servo device with good damping characteristics.
請求項（１）に記載の発明に係るサーボ装置は、位置
帰還ループにて帰還された位置出力値と入力された指令
値との位置誤差の絶対値を検出回路によって検出し、比
較器により位置誤差の絶対値を予め設定されている基準
値と比較し、バンド幅切換回路により位置誤差の絶対値
が基準値よりも大きく位置誤差に飽和が生じているとき
に、バンド幅要素の位置帰還ループのゲインに相当する
位置ループバンド幅を広くし、位置誤差の絶対値が基準
値と等しく位置誤差に飽和が生じているときに、位置ル
ープバンド幅を狭くし、位置誤差の絶対値が基準値より
も小さく位置誤差に飽和が生じているときに、位置ルー
プバンド幅を広くするものである。In the servo apparatus according to the invention as set forth in claim 1, the absolute value of the position error between the position output value fed back in the position feedback loop and the input command value is detected by the detection circuit, and the position is detected by the comparator. The absolute value of the error is compared with a preset reference value, and when the absolute value of the position error is larger than the reference value by the bandwidth switching circuit and the position error is saturated, the position feedback loop of the bandwidth element If the absolute value of the position error is equal to the reference value and the position error is saturated, the position loop bandwidth is narrowed and the absolute value of the position error is equal to the reference value. The position loop bandwidth is widened when the saturation of the position error is smaller than that.
また、請求項（２）に記載の発明に係るサーボ装置
は、位置帰還ループにて帰還された位置出力値と入力さ
れた指令値との位置誤差の絶対値を検出回路によって検
出し、比較器により位置誤差の絶対値を予め設定されて
いる基準値と比較し、バンド幅切換回路により位置誤差
の絶対値が基準値よりも小さいときに、位置ループバン
ド幅を狭くし、位置誤差の絶対値が基準値より大きいと
きに、バンド幅要素の位置帰還ループのゲインに相当す
る位置ループバンド幅を広くし、速度帰還ループを二重
に組み込んだ外側のループであるメジャーレートループ
により帰還された速度とバンド幅要素からの位置ループ
バンド幅とを第３の比較要素により比較し、この第３の
比較要素で得られた速度と位置ループバンド幅との差を
速度・加速度指令リミット機構により所定倍することに
より、速度およびバンド幅要素から出力された加速度が
予め設定された最大値を越えないように制限し、第２の
比較要素に出力するものである。Further, in the servo apparatus according to the invention described in claim (2), the absolute value of the position error between the position output value fed back in the position feedback loop and the input command value is detected by the detection circuit, and the comparator is used. Compares the absolute value of the position error with a preset reference value, and when the absolute value of the position error is smaller than the reference value by the bandwidth switching circuit, the position loop bandwidth is narrowed and the absolute value of the position error is reduced. Is larger than the reference value, the position loop bandwidth corresponding to the gain of the position feedback loop of the bandwidth element is widened, and the speed fed back by the major rate loop, which is the outer loop that double-embeds the speed feedback loop. And the position loop bandwidth from the bandwidth element are compared by the third comparison element, and the difference between the speed and the position loop bandwidth obtained by the third comparison element is compared with the speed / acceleration command limit. By predetermined factor by preparative mechanism limits so as not to exceed the preset maximum acceleration output from the speed and bandwidth elements, and outputs the second comparison element.
さらに、請求項（３）に記載の発明に係るサーボ装置
は、請求項（１）記載のサーボ装置に、請求項（２）に
記載の速度・加速度指令リミット機構を付加したもので
ある。Further, the servo apparatus according to the invention described in claim (3) is the servo apparatus according to claim (1) to which the speed / acceleration command limit mechanism according to claim (2) is added.
請求項（１）に記載の発明におけるバンド幅切換回路
は、位置誤差の絶対値が基準値よりも大きく位置誤差に
飽和が生じているときに、バンド幅要素の位置帰還ルー
プのゲインに相当する位置ループバンド幅を広くし、位
置誤差の絶対値が基準値と等しく位置誤差に飽和が生じ
ているときに、位置ループバンド幅を狭くし、位置誤差
の絶対値が基準値よりも小さく位置誤差に飽和が生じて
いるときに、位置ループバンド幅を広くするもので、優
れた速応性を持ち、オーバーシュートの少ないダンピン
グ特性に優れたサーボ装置を実現する。The bandwidth switching circuit in the invention described in claim (1) corresponds to the gain of the position feedback loop of the bandwidth element when the absolute value of the position error is larger than the reference value and the position error is saturated. When the absolute value of the position error is equal to the reference value and the position error is saturated, the position loop bandwidth is narrowed and the absolute value of the position error is smaller than the reference value. The width of the position loop is widened when saturation occurs in the servo system, which realizes a servo device that has excellent quick response and excellent damping characteristics with little overshoot.
また、請求項（２）および（３）に記載の発明におけ
る速度・加速度指令リミット機構は、速度および加速度
があらかじめ定められた最大値を越えないように制限す
ることにより、リミットサイクルを生じたり、動作が不
安定になるようなことのないサーボ装置を実現する。Further, the speed / acceleration command limit mechanism in the inventions according to claims (2) and (3) causes a limit cycle by restricting the speed and acceleration so as not to exceed a predetermined maximum value, To realize a servo device that does not cause unstable operation.
以下、この発明の実施例を図について説明する。第１
図は請求項（１）に記載の発明の一実施例を示すブロッ
ク図である。図において、１は指令値、２は位置出力
値、３は位置帰還ループ、4,7は比較要素、５は位置誤
差、８は速度帰還ループ、９はバンド幅要素、10は加速
度、11,13は積分要素、12は速度であり、第４図に同一
符号を付した従来のそれらと同一、あるいは相当部分で
あるため詳細な説明は省略する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First
The figure is a block diagram showing one embodiment of the invention described in claim (1). In the figure, 1 is a command value, 2 is a position output value, 3 is a position feedback loop, 4 and 7 are comparison elements, 5 is a position error, 8 is a velocity feedback loop, 9 is a bandwidth element, 10 is acceleration, 11, and Reference numeral 13 is an integral element, and 12 is a speed, which is the same as or equivalent to those of the conventional elements denoted by the same reference numerals in FIG.
また、14は比較要素４からの位置誤差５が入力される
バンド幅要素であるが、位置帰還ループ３のゲインに相
当する位置ループバンド幅ωｃが切り換え可能である点
で従来のそれとは異なっている。15は比較要素４から出
力される位置帰還ループ３にて帰還された位置出力値２
と入力された指令値１との位置誤差５の絶対値｜ε｜を
検出する検出回路である。16はこの検出回路15で検出さ
れた位置誤差５の絶対値｜ε｜をあらかじめ設定されて
いる基準値と比較する比較器であり、17は比較要素４か
ら出力される位置誤差５にかかる飽和要素、18は位置誤
差５の絶対値｜ε｜が所定の値より大きいとき位置ルー
プバンド幅ωｃを広くし、所定の値に達するとそれを狭
く、さらに位置誤差５の絶対値｜ε｜が所定の値より小
さくなると位置ループバンド幅ωｃをまた広くする。Further, 14 is a bandwidth element to which the position error 5 from the comparison element 4 is input, but is different from the conventional one in that the position loop bandwidth ω c corresponding to the gain of the position feedback loop 3 can be switched. ing. 15 is the position output value 2 fed back by the position feedback loop 3 output from the comparison element 4
Is a detection circuit for detecting the absolute value | ε | of the position error 5 with respect to the input command value 1. Reference numeral 16 is a comparator for comparing the absolute value | ε | of the position error 5 detected by the detection circuit 15 with a preset reference value, and 17 is the saturation of the position error 5 output from the comparison element 4. The element 18 widens the position loop bandwidth ω c when the absolute value | ε | of the position error 5 is larger than a predetermined value, narrows it when it reaches a predetermined value, and further reduces the absolute value | ε | of the position error 5. Is smaller than a predetermined value, the position loop bandwidth ω c is widened again.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
位置誤差５を検出回路15においてその絶対値｜ε｜に
変換し、それを比較器で比較するが、位置誤差５に飽和
が存在し、飽和要素17によって位置誤差５が制限される
と、位置ループバンド幅ωｃが小さい場合、速度帰還ル
ープ８に対して小さな速度指令しか入力されず、十分な
速度12が得られないため、ステップ応答で設定時間が長
くなる。これを解決するため、この実施例では、本来の
位置誤差５が非常に大きくかつ飽和要素17で制御されて
いるときは、位置ループバンド幅ωｃを大きな値で十分
な速度を出して速応性を高める。一方、本来の位置誤差
５がある値まで小さくなったときに、位置ループバンド
幅ωｃを小さくして減衰性を高め、さらに位置誤差５が
小さくなると、位置ループバンド幅ωｃを再び大きくし
て高い追従性能を得る。The position error 5 is converted into its absolute value | ε | in the detection circuit 15 and compared by a comparator, but when the position error 5 has saturation and the position error 5 is limited by the saturation element 17, the position error 5 is When the loop bandwidth ω c is small, only a small speed command is input to the speed feedback loop 8 and a sufficient speed 12 cannot be obtained, so the set time becomes long in the step response. In order to solve this, in this embodiment, when the original position error 5 is very large and is controlled by the saturation element 17, the position loop bandwidth ω c is set to a large value to give a sufficient speed and the responsiveness is high. Increase. On the other hand, when the original position error 5 is reduced to a certain value, the position loop bandwidth ω c is reduced to improve the damping property, and when the position error 5 is further reduced, the position loop bandwidth ω c is increased again. And high tracking performance.
このようなバンド幅要素14における位置ループバンド
幅ωｃの制御は、検出回路15、比較器16およびバンド幅
切換回路18によって実現される。Such control of the position loop bandwidth ω c in the bandwidth element 14 is realized by the detection circuit 15, the comparator 16 and the bandwidth switching circuit 18.
第２図は請求項（２）に記載の発明の一実施例を示す
ブロック図で、第１図と同一の部分には同一符号を付し
て重複説明をさけている。図において、19は比較器16で
の比較の結果、位置誤差５の絶対値｜ε｜が基準値より
小さいな場合には、前記バンド幅要素14の位置ループバ
ンド幅ωｃを狭く、基準値より大きな場合にはそれを広
くするバンド幅切換回路、20は速度帰還ループを二重に
組んだ場合の外側の速度帰還ループ（以下、メジャーレ
ートループという）であり、21はバンド幅要素14からの
出力とこのメジャーレートループ20にて帰還される速度
12とを比較する比較要素である。22はこの比較要素21の
出力が入力されて、速度12および加速度10があらかじめ
定められた最大値を越えないように制限する速度・加速
度指令リミット機構であり、プリゲイン23、最大速度vm
が設定された飽和要素24、メジャーレートループ20の積
分補償器25、および飽和要素24と同一設定の飽和要素26
にて形成されている。FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the invention described in claim (2), and the same portions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals to avoid redundant description. In the figure, 19 indicates that when the absolute value | ε | of the position error 5 is smaller than the reference value as a result of comparison by the comparator 16, the position loop bandwidth ω c of the bandwidth element 14 is narrowed to the reference value. If it is larger, the bandwidth switching circuit that widens it, 20 is the outer speed feedback loop when the speed feedback loop is doubled (hereinafter referred to as the major rate loop), and 21 is from the bandwidth element 14 Output and speed returned by this major rate loop 20
It is a comparison element that compares with 12. Reference numeral 22 is a speed / acceleration command limit mechanism that receives the output of the comparison element 21 and limits the speed 12 and the acceleration 10 so as not to exceed a predetermined maximum value.The pre-gain 23 and the maximum speed v m
Saturation element 24 set to, integral compensator 25 of the major rate loop 20, and saturation element 26 set to the same as saturation element 24.
Is formed.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
位置誤差５を検出回路15においてその絶対値｜ε｜に
変換し、それを比較器16で比較する。バンド幅切換回路
19はその比較結果に従って、バンド幅要素14の位置ルー
プバンド幅ωｃを切り換える。このとき、位置誤差５の
絶対値｜ε｜の大きいときには、位置ループバンド幅ω
ｃを小さくすると系の整定が速くなる。そのときの位置
ループバンド幅ωｃは、最大速度をvm、最大加速度をam
として、 となるように設定する。なお、この式（１）は、BEORGE
A.BIERNSONによる文献「アイアールイー トランザク
ションズ オン オータマティック コントロール（19
58）に記載のハァウ ザァ バンドウィドス オフ ア
サーボ アフェクッ イッー サチュレイティッド
レスポンス（How the Bandwidth of Servo Affects Its
Saturation Response）」に記載されているものであ
る。The position error 5 is converted into its absolute value | ε | in the detection circuit 15, and the absolute value | ε | is compared in the comparator 16. Bandwidth switching circuit
19 switches the position loop bandwidth ω c of the bandwidth element 14 according to the comparison result. At this time, when the absolute value | ε | of the position error 5 is large, the position loop bandwidth ω
The smaller the value of c , the faster the settling of the system. The position loop bandwidth ω c at that time is vm for the maximum velocity and am for the maximum acceleration.
As Set so that Note that this equation (1) is BEORGE
Article by A.BIERNSON "IR Transactions on Otamatic Control (19
58) Hauser Band with Off Servo Affective Saturated
Response (How the Bandwidth of Servo Affects Its
Saturation Response) ”.
また、位置誤差５の絶対値｜ε｜の小さいときは、飽
和の影響は小さいので、高い追従性能が達成できるよう
にバンド幅切換回路19は位置ループバンド幅ωｃを大き
な値に切り換える。この間の切り換え段数は、複数段あ
ってもよいし、連続的であってもよい。Further, when the absolute value | ε | of the position error 5 is small, the influence of saturation is small, and therefore the bandwidth switching circuit 19 switches the position loop bandwidth ω c to a large value so that high tracking performance can be achieved. The number of switching stages during this may be a plurality of stages or may be continuous.
しかし、第１図に示したサーボ装置において、系内の
飽和要素の配置や飽和の設定が悪いと、リミットサイク
ルを生じたり、動作が不安定になったりすることがあ
る。そのため、第２図に示す２重速度帰還ループのメジ
ャーレートループ20に、プリゲイン23、飽和要素24,2
6、積分補償器25を備えた速度・加速度指令リミット機
構22に挿入している。However, in the servo device shown in FIG. 1, if the arrangement of saturation elements in the system or the setting of saturation are improper, a limit cycle may occur or the operation may become unstable. Therefore, the pre-gain 23 and the saturation elements 24, 2 are added to the major rate loop 20 of the double speed feedback loop shown in FIG.
6. It is inserted in the speed / acceleration command limit mechanism 22 equipped with the integral compensator 25.
ここで、このメジャーレートループ20のクロスオーバ
ー周波数ωcrm［rad/s］に対し、 ωcrm＝ωａωｂ［rad/s］ （２） のように設計すると、この速度・加速度指令リミット機
構22の動作は第３図に示すようになる。即ち、比較要素
21から出力された信号ｕは、ブリゲイン23でωａ倍され
て信号x1となる。この信号x1は飽和要素24で最大速度vm
で飽和のかかった信号x2となって積分補償器25に入力さ
れる。積分補償器25はそれを傾きが最大加速度amの信号
x3に変換して飽和要素26に送られる。この信号x3は飽和
要素26において、最大速度vMで飽和がかかった信号x4と
して比較要素７に出力される。Here, for the crossover frequency ω crm [rad / s] of this major rate loop 20, ω crm = ω a ω b [rad / s] (2) When designed as described above, the operation of the speed / acceleration command limit mechanism 22 is as shown in FIG. That is, the comparison element
The signal u output from 21 is multiplied by ω a by the brigain 23 and becomes a signal x 1 . This signal x 1 has a maximum velocity v m
The signal becomes a saturated signal x 2 and is input to the integral compensator 25. The integral compensator 25 converts it into a signal with a maximum acceleration a m .
Converted to x 3 and sent to saturation element 26. This signal x 3 is output to the comparison element 7 as a signal x 4 saturated at the maximum speed v M in the saturation element 26.
このことは、内側の速度帰還ループ８への指令値に対
する速度および加速度の制限を加れる働きをする。この
とき内側の速度帰還ループ８が臨界制振または週制振で
あれば実角度は、最大速度・最大加速度を超えない。This serves to impose speed and acceleration limits on the command value to the inner speed feedback loop 8. At this time, if the inner speed feedback loop 8 is critical damping or week damping, the actual angle does not exceed the maximum speed / maximum acceleration.
以上のように、検出回路にて検出された位置誤差の絶
対値が、所定の値より大きいとき、位置帰還ループのゲ
インである位置ループバンド幅を大きくする、ことによ
って、位置誤差が飽和要素により値が制限され、位置ル
ープバンド幅が小さいため、速度指令が大きくできな
い、という障害を回避できるという効果がある。As described above, when the absolute value of the position error detected by the detection circuit is larger than the predetermined value, the position loop bandwidth, which is the gain of the position feedback loop, is increased. Since the value is limited and the position loop bandwidth is small, it is possible to avoid an obstacle that the speed command cannot be increased.
また、この機構を上記の速度・加速度指令リミット機
構22と並用することによって、飽和動作においても優れ
た速応性を持ち、オーバーシュートの少ないダンピング
特性に優れた系を構成できる。Further, by using this mechanism together with the speed / acceleration command limit mechanism 22 described above, it is possible to configure a system having excellent quick response even in saturation operation and excellent damping characteristics with less overshoot.
さらに、速度・加速度指令リミット機構22によって速
度および加速度があらかじめ定められた最大値を越えな
いように制限する場合には、飽和要素が原因でリミット
サイクルが生じたり、動作が不安定になることを防止す
る、という効果を奏する。Furthermore, when the velocity / acceleration command limit mechanism 22 is used to limit the velocity and acceleration so that they do not exceed the predetermined maximum values, a limit cycle may occur due to the saturation factor, or the operation may become unstable. The effect is to prevent.
なお、上記式（１），（２），（３）で示された値を
用いることにより、上記の効果が得られることは、「最
大加速度、最大速度以下に系の動作を制限し、位置ルー
プハンド幅を、最大加速度を最大速度で除した数の２倍
よりも小さくする」と、飽和動作において良好な応答特
性を得ることができるという上記BEORGE A.BIERNSONに
よる文献の研究成果により明らかである。Note that the above effect can be obtained by using the values expressed by the above equations (1), (2), and (3). The loop hand width is made smaller than twice the number obtained by dividing the maximum acceleration by the maximum speed. "It is clear from the research results of the document by BEORGE A. BIERNSON that good response characteristics can be obtained in saturated operation. is there.
なお、上記実施例の速度・加速度指令リミット機構22
をそのまま第１図に示した請求項（１）に記載の発明に
適用してもよく、上記第２図に示した実施例と同様の効
果を奏する。The speed / acceleration command limit mechanism 22 of the above embodiment
May be applied as it is to the invention described in claim (1) shown in FIG. 1 and has the same effect as the embodiment shown in FIG.
以上のように、請求項（１）に記載の発明によれば、
位置ループバンド幅を位置誤差の絶対値に基づいて切り
換えるように構成したので、飽和動作においても優れた
速応性を持ち、オーバーシュートの少ないダンピング特
性の優れたサーボ装置が得られる効果がある。As described above, according to the invention described in claim (1),
Since the position loop band width is switched based on the absolute value of the position error, there is an effect that a servo device having an excellent quick response even in the saturation operation and an excellent damping characteristic with less overshoot can be obtained.
また、請求項（２）および（３）に記載の発明によれ
ば、速度・加速度指令リミット機構によって速度および
加速度があらかじめ定められた最大値を越えないように
制限するように構成したので、飽和要素が原因でリミッ
トサイクルが生じたり、動作が不安定になることのない
サーボ装置が得られる効果がある。Further, according to the inventions set forth in claims (2) and (3), the speed / acceleration command limit mechanism is configured to limit the speed and the acceleration so as not to exceed a predetermined maximum value. It is possible to obtain a servo device that does not cause a limit cycle or unstable operation due to factors.
第１図は請求項（１）に記載の発明の一実施例によるサ
ーボ装置を示すブロック図、第２図は請求項（２）に記
載の発明の一実施例を示すブロック図、第３図は請求項
（２）に記載の発明の速度・加速度指令リミット機構の
動作を示す説明図、第４図は従来のサーボ装置を示すブ
ロック図である。 １は指令値、２は位置出力値、３は位置帰還ループ、５
は位置誤差、８は速度帰還ループ、10は加速度、12は速
度、15は検出回路、18,19はバンド幅切換回路、20は速
度帰還ループ（メジャーレートループ）、22は速度・加
速度指令リミット機構、25は積分補償器。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing a servo device according to an embodiment of the invention described in claim (1), and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the invention described in claim (2), and FIG. Is an explanatory view showing the operation of the speed / acceleration command limit mechanism of the invention described in claim (2), and FIG. 4 is a block diagram showing a conventional servo device. 1 is a command value, 2 is a position output value, 3 is a position feedback loop, 5
Is position error, 8 is velocity feedback loop, 10 is acceleration, 12 is velocity, 15 is detection circuit, 18 and 19 are bandwidth switching circuits, 20 is velocity feedback loop (major rate loop), 22 is velocity / acceleration command limit Mechanism, 25 is an integral compensator. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−177204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−189218（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118807（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−305406（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−171016（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP-A-63-177204 (JP, A) JP-A-57-189218 (JP, A) JP-A-2-118807 (JP, A) JP-A-1- 305406 (JP, A) JP 62-171016 (JP, A)
Claims (3)
出力値と、この位置出力値を帰還する位置帰還ループ
と、この位置帰還ループにより帰還された上記位置出力
値と上記指令値とを比較し位置誤差を出力する第１の比
較要素と、上記位置帰還ループのゲインに相当する位置
ループバンド幅を有し、上記位置誤差を入力するバンド
幅要素と、このバンド幅要素の出力と下段からの速度帰
還ループに帰還された速度とを比較する第２の比較要素
と、上記速度帰還ループのゲインに相当する速度ループ
バンド幅を有し、上記第２の比較要素から出力された比
較値により加速度を出力するバンド幅要素と、このバン
ド幅要素から出力された加速度を積分し、上記速度帰還
ループにより帰還される速度を出力する第１の積分要素
と、この第１の積分要素から出力された速度を積分し、
上記位置出力値として出力する第２の積分要素とを備
え、入力された指令値に追従する位置出力値を良好なダ
ンピング特性で出力するサーボ装置において、上記位置
帰還ループにて帰還された上記位置出力値と入力された
上記指令値との位置誤差の絶対値を検出する検出回路
と、この検出回路で検出された位置誤差の絶対値を予め
設定されている基準値と比較する比較器と、上記比較器
の比較の結果、上記位置誤差の絶対値が上記基準値より
も大きく上記位置誤差に飽和が生じているときに、上記
バンド幅要素の上記位置帰還ループのゲインに相当する
位置ループバンド幅を広くし、上記比較器の比較の結
果、上記位置誤差の絶対値が上記基準値と等しく上記位
置誤差に飽和が生じているときに、上記位置ループバン
ド幅を狭くし、上記比較器の比較の結果、上記位置誤差
の絶対値が上記基準値よりも小さく上記位置誤差に飽和
が生じているときに、上記位置ループバンド幅を広くす
るバンド幅切換回路とを備えたことを特徴とするサーボ
装置。1. A position output value that is output following an input command value, a position feedback loop that feeds back this position output value, and the position output value and the command value that are fed back by this position feedback loop. With a first comparison element that outputs a position error, a bandwidth element that has a position loop bandwidth corresponding to the gain of the position feedback loop, and that inputs the position error, and an output of this bandwidth element. A second comparison element for comparing the speed fed back to the speed feedback loop from the lower stage, and a comparison output having a speed loop bandwidth corresponding to the gain of the speed feedback loop and output from the second comparison element. A bandwidth element that outputs acceleration according to a value, a first integration element that integrates the acceleration that is output from this bandwidth element, and outputs the speed that is fed back by the speed feedback loop, and the first integration element. Integrating the speed output from the element,
In a servo device that includes a second integration element that outputs the position output value and outputs a position output value that follows an input command value with good damping characteristics, the position that is fed back by the position feedback loop. A detection circuit that detects the absolute value of the position error between the output value and the input command value, and a comparator that compares the absolute value of the position error detected by this detection circuit with a preset reference value, As a result of the comparison by the comparator, when the absolute value of the position error is larger than the reference value and the position error is saturated, the position loop band corresponding to the gain of the position feedback loop of the bandwidth element. When the absolute value of the position error is equal to the reference value and the position error is saturated as a result of the comparison by the comparator, the position loop band width is narrowed, and the comparison is performed. As a result of the comparison of, the absolute value of the position error is smaller than the reference value, and when the position error is saturated, a bandwidth switching circuit that widens the position loop bandwidth is provided. Servo device to do.
出力値と、この位置出力値を帰還する位置帰還ループ
と、この位置帰還ループにより帰還された上記位置出力
値と上記指令値とを比較し位置誤差を出力する第１の比
較要素と、上記位置帰還ループゲインに相当する位置ル
ープバンド幅を有し、上記位置誤差を入力するバンド幅
要素と、このバンド幅要素の出力と下段からの速度帰還
ループに帰還された速度とを比較する第２の比較要素
と、上記速度帰還のループのゲインに相当する速度ルー
プバンド幅を有し、上記第２の比較要素から出力された
比較値により加速度を出力するバンド幅要素と、このバ
ンド幅要素から出力された加速度を積分し、上記速度帰
還ループにより帰還される速度を出力する第１の積分要
素と、この第１の積分要素から出力された速度を積分
し、上記位置出力値として出力する第２の積分要素とを
備え、入力された指令値に追従する位置出力値を良好な
ダンピング特性で出力するサーボ装置において、上記位
置帰還ループにて帰還された上記位置出力値と入力され
た上記指令値との位置誤差の絶対値を検出する検出回路
と、この検出回路で検出された位置誤差の絶対値を予め
設定されている基準値と比較する比較器と、この比較器
の比較の結果、上記位置誤差の絶対値が上記基準値より
も小さいときに、上記位置ループバンド幅を狭くし、上
記比較器の比較の結果、上記位置誤差の絶対値が上記基
準値よりも大きいときに、上記バンド幅要素の上記位置
帰還ループのゲインに相当する位置ループバンド幅を広
くするバンド幅切換回路と、上記速度帰還ループを二重
に組み込んだ外側のループであり、第１の積分要素から
出力された速度を帰還するメジャーレートループと、こ
のメジャーレートループにより帰還された速度と上記バ
ンド幅要素からの上記位置ループバンド幅とを比較する
第３の比較要素と、この第３の比較要素で得られた上記
速度と上記位置ループバンド幅との差を所定倍すること
により、上記速度および上記バンド幅要素から出力され
た加速度が予め設定された最大値を越えないように制限
し、上記第２の比較要素に出力する速度・加速度指令リ
ミット機構とを備えたことを特徴とするサーボ装置。2. A position output value that follows an input command value and is output, a position feedback loop that feeds back this position output value, and the position output value and the command value that are fed back by this position feedback loop. A first comparison element that outputs a position error and a position loop bandwidth corresponding to the position feedback loop gain, and a bandwidth element that inputs the position error, an output of this bandwidth element, and a lower stage. And a second comparison element for comparing the speed fed back to the speed feedback loop from the above and a comparison output having a speed loop bandwidth corresponding to the gain of the speed feedback loop and outputted from the second comparison element. A bandwidth element that outputs acceleration according to a value, a first integration element that integrates the acceleration that is output from this bandwidth element, and outputs the speed that is fed back by the speed feedback loop, and the first integration element. In a servo device that includes a second integral element that integrates the speed output from the element and outputs the position output value as the position output value, and outputs the position output value that follows the input command value with good damping characteristics. A detection circuit that detects the absolute value of the position error between the position output value fed back in the position feedback loop and the input command value, and the absolute value of the position error detected by this detection circuit is preset. If the absolute value of the position error is smaller than the reference value, the position loop bandwidth is narrowed and the comparison result of the comparator A bandwidth switching circuit that widens a position loop bandwidth corresponding to the gain of the position feedback loop of the bandwidth element when the absolute value of the position error is larger than the reference value; Is an outer loop in which the loop is double incorporated, and a major rate loop that feeds back the velocity output from the first integral element, the velocity fed back by this major rate loop, and the position from the bandwidth element A third comparison element that compares the loop bandwidth with the speed and the bandwidth element by multiplying the difference between the speed and the position loop bandwidth obtained by the third comparison element by a predetermined value. A servo device, comprising: a speed / acceleration command limit mechanism for limiting the output acceleration so as not to exceed a preset maximum value and outputting it to the second comparison element.
出力値と、この位置出力値を帰還する位置帰還ループ
と、この位置帰還ループにより帰還された上記位置出力
値と上記指令値とを比較し位置誤差を出力する第１の比
較要素と、上記位置帰還ループのゲインに相当する位置
ループバンド幅を有し、上記位置誤差を入力するバンド
幅要素と、このバンド幅要素の出力と下段からの速度帰
還ループに帰還された速度とを比較する第２の比較要素
と、上記速度帰還ループのゲインに相当する速度ループ
バンド幅を有し、上記第２の比較要素から出力された比
較値により加速度を出力するバンド幅要素と、このバン
ド幅要素から出力された加速度を積分し、上記速度帰還
ループにより帰還される速度を出力する第１の積分要素
と、この第１の積分要素から出力された速度を積分し、
上記位置出力値として出力する第２の積分要素とを備
え、入力された指令値に追従する位置出力値を良好なダ
ンピング特性で出力するサーボ装置において、上記位置
帰還ループにて帰還された上記位置出力値と入力された
上記指令値との位置誤差の絶対値を検出する検出回路
と、この検出回路で検出された位置誤差の絶対値を予め
設定されている基準値と比較する比較器と、上記比較器
の比較の結果、上記位置誤差の絶対値が上記基準値より
も大きく上記位置誤差に飽和が生じているときに、上記
バンド幅要素の上記位置帰還ループのゲインに相当する
位置ループバンド幅を広くし、上記比較器の比較の結
果、上記位置誤差の絶対値が上記基準値と等しく上記位
置誤差に飽和が生じているときに、上記位置ループバン
ド幅を狭くし、上記比較器の比較の結果、上記位置誤差
の絶対値が上記基準値よりも小さく上記位置誤差に飽和
が生じているときに、上記位置ループバンド幅を広くす
るバンド幅切換回路と、上記速度帰還ループを二重に組
み込んだ外側のループであり、第１の積分要素から出力
された速度を帰還するメジャーレートループと、このメ
ジャーレートループにより帰還された速度と上記バンド
幅要素からの上記位置ループバンド幅とを比較する第３
の比較要素と、この第３の比較要素で得られた上記速度
と上記位置ループバンド幅との差を所定倍することによ
り、上記速度および上記バンド幅要素から出力された加
速度が予め設定された最大値を越えないように制限し、
上記第２の比較要素に出力する速度・加速度指令リミッ
ト機構とを備えたことを特徴とするサーボ装置。3. A position output value that follows an input command value and is output, a position feedback loop that feeds back this position output value, and the position output value and the command value that are fed back by this position feedback loop. With a first comparison element that outputs a position error, a bandwidth element that has a position loop bandwidth corresponding to the gain of the position feedback loop, and that inputs the position error, and an output of this bandwidth element. A second comparison element for comparing the speed fed back to the speed feedback loop from the lower stage, and a comparison output having a speed loop bandwidth corresponding to the gain of the speed feedback loop and output from the second comparison element. A bandwidth element that outputs acceleration according to a value, a first integration element that integrates the acceleration that is output from this bandwidth element, and outputs the speed that is fed back by the speed feedback loop, and the first integration element. Integrating the speed output from the element,
In a servo device that includes a second integration element that outputs the position output value and outputs a position output value that follows an input command value with good damping characteristics, the position that is fed back by the position feedback loop. A detection circuit that detects the absolute value of the position error between the output value and the input command value, and a comparator that compares the absolute value of the position error detected by this detection circuit with a preset reference value, As a result of the comparison by the comparator, when the absolute value of the position error is larger than the reference value and the position error is saturated, the position loop band corresponding to the gain of the position feedback loop of the bandwidth element. When the absolute value of the position error is equal to the reference value and the position error is saturated as a result of the comparison by the comparator, the position loop band width is narrowed, and the comparison is performed. As a result of comparison, when the absolute value of the position error is smaller than the reference value and the position error is saturated, the band width switching circuit that widens the position loop bandwidth and the speed feedback loop are connected to each other. A heavily incorporated outer loop, a major rate loop for feeding back the velocity output from the first integral element, a velocity fed back by this major rate loop and the position loop bandwidth from the bandwidth element. Third to compare
And the acceleration output from the bandwidth element is preset by multiplying the difference between the velocity and the position loop bandwidth obtained by the third comparison element. Limit not to exceed the maximum value,
A servo device comprising a speed / acceleration command limit mechanism for outputting to the second comparison element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2256231A JP2677705B2 (en) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Servo device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2256231A JP2677705B2 (en) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Servo device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04131917A JPH04131917A (en) | 1992-05-06 |
| JP2677705B2 true JP2677705B2 (en) | 1997-11-17 |
Family
ID=17289755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2256231A Expired - Fee Related JP2677705B2 (en) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Servo device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2677705B2 (en) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57189218A (en) * | 1981-05-18 | 1982-11-20 | Nec Corp | Position controller for moving member |
| JPS62171016A (en) * | 1986-01-23 | 1987-07-28 | Canon Inc | Positioning controller |
| JPS63177204A (en) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Nec Corp | Position follow-up servo device |
| JPH01305406A (en) * | 1988-06-03 | 1989-12-08 | Toshiba Corp | Position controller |
| JP2720483B2 (en) * | 1988-10-28 | 1998-03-04 | 松下電器産業株式会社 | Positioning control device |
-
1990
- 1990-09-25 JP JP2256231A patent/JP2677705B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04131917A (en) | 1992-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4677356A (en) | DC motor drive control device | |
| US7164738B2 (en) | Signal canceling method and device | |
| JP2677705B2 (en) | Servo device | |
| US20050033500A1 (en) | Stability and response of control systems | |
| JP3413579B2 (en) | Rotation speed control device | |
| JP2676944B2 (en) | Position control device | |
| JP3654975B2 (en) | Control system gain automatic determination method | |
| JPH05150802A (en) | Deviation variable and deviation hysteresis type pi control method | |
| JPH04100130A (en) | Servo controller for motor | |
| JPH10203496A (en) | High stability attitude control device for artificial satellite | |
| JPS599704A (en) | Controller | |
| JPS5847567A (en) | Electric power source for welding | |
| KR0179047B1 (en) | Variable Structure Control | |
| JP3212538B2 (en) | Position control device | |
| JPH01177604A (en) | Servo device | |
| JPH06259136A (en) | Controller | |
| JPH03242730A (en) | Membership function setting device | |
| JPH01254393A (en) | Control device for laser beam machine | |
| JPH10240305A (en) | Plant control system | |
| JPS6228804A (en) | Proportional integration device | |
| JPH04242408A (en) | Servo controller | |
| JPH08147040A (en) | Method and device for controlling positioning unit | |
| JPH02249009A (en) | Position controller | |
| JPH09131084A (en) | Torque controller for inverter device | |
| JPH05324011A (en) | Pid controller |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |