JP2807710B2 - ディジタルサーボ制御装置 - Google Patents
ディジタルサーボ制御装置Info
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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- G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、速さフィードバック・ループ（rate feedb
ack loop）を利用する制御装置に関するものであり、一
層詳細には低速（低レート）もしくは低速度（低ベロシ
ティ）の状態のもとで速度量子化誤差を実質上少くし、
これによりノイズを減らし、動作を一層確実にし、サー
ボ制御装置を動的に再構成する必要性を除く手段を備え
ているディジタル・サーボ制御装置に関する。
ack loop）を利用する制御装置に関するものであり、一
層詳細には低速（低レート）もしくは低速度（低ベロシ
ティ）の状態のもとで速度量子化誤差を実質上少くし、
これによりノイズを減らし、動作を一層確実にし、サー
ボ制御装置を動的に再構成する必要性を除く手段を備え
ているディジタル・サーボ制御装置に関する。
従来から、制御装置の性能を改善する手段として制御
装置に速さ（レート）フィードバック・ループまたは速
さフィードバック補償を備えることは当業者には周知で
ある。速さフィードバック補償の模範的説明は1975年に
マグローヒル社から発行されたJohn J.D'AzzoおよびCon
stantine H.Houpis共著の「線形制御システムの解析と
設計（Linear Control System Analysis and Desig
n）」の10−14以降になされている。第２図は被制御プ
ラント25に対する従来の制御装置の典型的なブロック図
であり、この装置は典型的にサーボモータを備えてい
る。この場合、基準信号が加算要素20に供給され、そこ
で基準信号と位置（ポジション）フィードバック・ルー
プ30および速さフィードバック・ループ35からの反転帰
還量とを混合する。位置フィードバック・ループ30は被
制御プラント25の位置により、ループ・ポジション常数
K1だけ増幅された帰還量を発生する。速さフィードバッ
ク・ループ35は、プラス変換のＳ平面で解析されるが、
プラント25からの位置データをＳ倍することにより速さ
データまたは速度データに変換し、次に速さデータをル
ープ・レート常数K2だけ増幅する。合成混合信号は次に
駆動信号として被制御プラント25に供給される。速さ補
償を行うことにより位置フィードバック補償だけしか行
われない制御装置より性能がかなり改善される。
装置に速さ（レート）フィードバック・ループまたは速
さフィードバック補償を備えることは当業者には周知で
ある。速さフィードバック補償の模範的説明は1975年に
マグローヒル社から発行されたJohn J.D'AzzoおよびCon
stantine H.Houpis共著の「線形制御システムの解析と
設計（Linear Control System Analysis and Desig
n）」の10−14以降になされている。第２図は被制御プ
ラント25に対する従来の制御装置の典型的なブロック図
であり、この装置は典型的にサーボモータを備えてい
る。この場合、基準信号が加算要素20に供給され、そこ
で基準信号と位置（ポジション）フィードバック・ルー
プ30および速さフィードバック・ループ35からの反転帰
還量とを混合する。位置フィードバック・ループ30は被
制御プラント25の位置により、ループ・ポジション常数
K1だけ増幅された帰還量を発生する。速さフィードバッ
ク・ループ35は、プラス変換のＳ平面で解析されるが、
プラント25からの位置データをＳ倍することにより速さ
データまたは速度データに変換し、次に速さデータをル
ープ・レート常数K2だけ増幅する。合成混合信号は次に
駆動信号として被制御プラント25に供給される。速さ補
償を行うことにより位置フィードバック補償だけしか行
われない制御装置より性能がかなり改善される。
第２図の従来の速さ補償制御装置をディジタル化する
ことも既知である。典型的には、サーボモータ制御装置
の用途において、位置データおよび速さデータはモータ
軸エンコーダにより供給される。エンコーダは軸か所定
の角度を回転するごとにパルスを発生する。たとえば、
光学式エンコーダはディスクの周辺に配設された複数
の、半径（ラジアル）方向に整列したスロットを備えた
ディスクを使用している。光源はディスクの一方の面の
周辺に設置され光検出器がディスクの他の面に設置され
ている。ディスクが軸と共に回転するにつれて、エンコ
ーダのディスクが光ビームを中断するので、一連のパル
スが検出器により発生される。したがって、エンコーダ
にはディスク周囲のスロットの間隔により所定の角分解
能がある。この角分解能は、モータで駆動される特定の
機構により、トランスレーショナル分解能に変換され
る。ディジタル制御装置の場合には、各ループは伝統的
に特定のサンプルレートで動作する。すなわち、各ルー
プからの帰還量は各サンプル周期に一回位置および速さ
の新しい推定値（estimate）に基き更新される。
ことも既知である。典型的には、サーボモータ制御装置
の用途において、位置データおよび速さデータはモータ
軸エンコーダにより供給される。エンコーダは軸か所定
の角度を回転するごとにパルスを発生する。たとえば、
光学式エンコーダはディスクの周辺に配設された複数
の、半径（ラジアル）方向に整列したスロットを備えた
ディスクを使用している。光源はディスクの一方の面の
周辺に設置され光検出器がディスクの他の面に設置され
ている。ディスクが軸と共に回転するにつれて、エンコ
ーダのディスクが光ビームを中断するので、一連のパル
スが検出器により発生される。したがって、エンコーダ
にはディスク周囲のスロットの間隔により所定の角分解
能がある。この角分解能は、モータで駆動される特定の
機構により、トランスレーショナル分解能に変換され
る。ディジタル制御装置の場合には、各ループは伝統的
に特定のサンプルレートで動作する。すなわち、各ルー
プからの帰還量は各サンプル周期に一回位置および速さ
の新しい推定値（estimate）に基き更新される。
速さ補償のあるサーボ制御装置の典型的な用途の一つ
は、Ｘ−Ｙ位置決め器具を使用してプロッター・ペンお
よびプロッター用紙を位置決めするＸ−Ｙプロッターと
してである。これら装置は、各軸に一つづつ、二つのサ
ーボモータを使用しており、各モータの制御装置は速さ
補償を行うことができる。特定のモータすなわち軸に対
して、高速度状態のもとでは、すなわち、速さが大きい
ときは、従来の制御装置は満足に働く。サンプル間のモ
ータ軸の角移動がエンコーダの最小分解能の何倍にもな
るので、エンコーダの分解能はきびしい問題ではなく、
したがって起り得る測定誤差は全移動量の比較的わずか
な割合である。しかし、低速度状態のもとでは、エンコ
ーダの動作から生ずる量子化誤差が重大な問題となる。
それというのは高速度状態ばかりでなく低速度にも同じ
サンプルレートが伝統的に採用されているからである。
したがって、モータ軸はサンプル間を非常にわずかしか
動かないことがあり、位置および速さの推定値または計
算値が、エンコーダが新しいパルスまたは増分（increm
ented）出力を発生するときの量子化誤差のため、不正
確になる。このような誤差により静止状態にあるプロッ
ター器具に可聴ノイズまたはジッタを生じ、動作の確実
さが減り、満足な性能を得るのに実質上大きな経費を費
して動的再構成の機能を備えたサーボまたは分解能のも
っと大きいエンコーダを使用する必要を生ずることがあ
る。
は、Ｘ−Ｙ位置決め器具を使用してプロッター・ペンお
よびプロッター用紙を位置決めするＸ−Ｙプロッターと
してである。これら装置は、各軸に一つづつ、二つのサ
ーボモータを使用しており、各モータの制御装置は速さ
補償を行うことができる。特定のモータすなわち軸に対
して、高速度状態のもとでは、すなわち、速さが大きい
ときは、従来の制御装置は満足に働く。サンプル間のモ
ータ軸の角移動がエンコーダの最小分解能の何倍にもな
るので、エンコーダの分解能はきびしい問題ではなく、
したがって起り得る測定誤差は全移動量の比較的わずか
な割合である。しかし、低速度状態のもとでは、エンコ
ーダの動作から生ずる量子化誤差が重大な問題となる。
それというのは高速度状態ばかりでなく低速度にも同じ
サンプルレートが伝統的に採用されているからである。
したがって、モータ軸はサンプル間を非常にわずかしか
動かないことがあり、位置および速さの推定値または計
算値が、エンコーダが新しいパルスまたは増分（increm
ented）出力を発生するときの量子化誤差のため、不正
確になる。このような誤差により静止状態にあるプロッ
ター器具に可聴ノイズまたはジッタを生じ、動作の確実
さが減り、満足な性能を得るのに実質上大きな経費を費
して動的再構成の機能を備えたサーボまたは分解能のも
っと大きいエンコーダを使用する必要を生ずることがあ
る。
ある人は低速度で位置および速さの両フィードバック
・ループにサンプル速さ（レート）を同等に変えること
により、または両ループを不変ではあるが異なるサンプ
ル速さで、たとえば、位置ループを1KHzのサンプル速
さ、速度ループを5KHzで、動作させることにより速さ補
償制御装置の性能を改善する方法を探し出したと信じて
いる。このような方法は、しかしながら、問題に対する
満足な解法を提供するものではなかった。
・ループにサンプル速さ（レート）を同等に変えること
により、または両ループを不変ではあるが異なるサンプ
ル速さで、たとえば、位置ループを1KHzのサンプル速
さ、速度ループを5KHzで、動作させることにより速さ補
償制御装置の性能を改善する方法を探し出したと信じて
いる。このような方法は、しかしながら、問題に対する
満足な解法を提供するものではなかった。
〔解決しようとする問題点および解決手段〕 速さ補償を行うが、低速度状態のもとで速さ量子化誤
差を実質上無くし、しかも高価な高分解能エンコーダま
たは複雑な動的再構成可能な制御装置を必要としないサ
ーボ制御装置を提供するのが本発明の目的である。
差を実質上無くし、しかも高価な高分解能エンコーダま
たは複雑な動的再構成可能な制御装置を必要としないサ
ーボ制御装置を提供するのが本発明の目的である。
本発明は、低速度または低速状態のもとで量子化誤差
が実質上無いディジタル速さ補償サーボ制御装置を開示
する。この制御装置は、所定の分解能を有しエンコーダ
分解能の整数倍の位置データ・サンプルを発生するモー
タ装置インジケータを備えている。高速度状態のもと
で、速さフィードバック・ループは一定サンプルレート
に基き速度または速さの推定値を用いて動作し、速度は
走行した推定距離をサンプルレートで割ることにより従
来どおりの方法で決められる。低速度状態のもとでは、
本発明によれば、速さフィードバック・ループは可変サ
ンプルレート速度推定値を用いて動作する。非ゼロ速度
推定値は増分（incremented）位置データ・サンプルを
位置インジケータから受取ったときだけ計算する。速さ
補償は低速度状態で増分位置サンプル間で発生する他の
計算値に対してゼロにセットされる。
が実質上無いディジタル速さ補償サーボ制御装置を開示
する。この制御装置は、所定の分解能を有しエンコーダ
分解能の整数倍の位置データ・サンプルを発生するモー
タ装置インジケータを備えている。高速度状態のもと
で、速さフィードバック・ループは一定サンプルレート
に基き速度または速さの推定値を用いて動作し、速度は
走行した推定距離をサンプルレートで割ることにより従
来どおりの方法で決められる。低速度状態のもとでは、
本発明によれば、速さフィードバック・ループは可変サ
ンプルレート速度推定値を用いて動作する。非ゼロ速度
推定値は増分（incremented）位置データ・サンプルを
位置インジケータから受取ったときだけ計算する。速さ
補償は低速度状態で増分位置サンプル間で発生する他の
計算値に対してゼロにセットされる。
本発明を利用するディジタル・サーボモータ制御装置
の模範的実施例を第１図に示す。高速度状態のもとで、
速さ補償ループは位置補償ループと同じ位置インジケー
タ・サンプルレートで動作する。しかし、低速度状態の
もとでは、速さ補償ループは特別な可変サンプルレート
で動作する。
の模範的実施例を第１図に示す。高速度状態のもとで、
速さ補償ループは位置補償ループと同じ位置インジケー
タ・サンプルレートで動作する。しかし、低速度状態の
もとでは、速さ補償ループは特別な可変サンプルレート
で動作する。
第１図において、混合器50は基準モータ駆動信号を位
置および速さフィードバック・ループの帰還量の反転値
（inverted versions）と混合して、第２図の従来の制
御装置の場合のように、モータ55に複合モータ駆動信号
を供給する。この実施例ではモータ付きエンコーダ55の
エンコーダ出力は単一軸に沿う動きの速さを表わすデー
タ、すなわち、エンコーダ出力がサンプルされる、たと
えば、600マイクロ秒ごとに１サンプル、という一定の
速さであるため速さを表わすデータである。したがっ
て、速さはサンプル期間中の軸の増分（incremental）
変位をサンプル期間の継続時間で割ることにより決ま
る。
置および速さフィードバック・ループの帰還量の反転値
（inverted versions）と混合して、第２図の従来の制
御装置の場合のように、モータ55に複合モータ駆動信号
を供給する。この実施例ではモータ付きエンコーダ55の
エンコーダ出力は単一軸に沿う動きの速さを表わすデー
タ、すなわち、エンコーダ出力がサンプルされる、たと
えば、600マイクロ秒ごとに１サンプル、という一定の
速さであるため速さを表わすデータである。したがっ
て、速さはサンプル期間中の軸の増分（incremental）
変位をサンプル期間の継続時間で割ることにより決ま
る。
速さデータは速さ補償ループ65に送られる。ループ65
の動作はモータが高速で駆動されるか低速で駆動される
かによって決まる。したがって、高速状態のもとで、速
さループは、速度を推定するのに一定のサンプルレート
で、従来どおりの仕方で動作する。速さはサンプル期間
中発生されたエンコーダ・パルスの数をサンプル期間の
継続時間で割ったものに比例する。したがって、高速状
態のもとでは、混合器50に帰還される速さデータはモー
タ付きエンコーダ55のエンコーダ出力にシステム速さ常
数K2（ブロック75で示してある）を掛けたものである。
低速状態のもとでは、ループ65はエンコーダ出力で決ま
る可変サンプルレートで動作する。
の動作はモータが高速で駆動されるか低速で駆動される
かによって決まる。したがって、高速状態のもとで、速
さループは、速度を推定するのに一定のサンプルレート
で、従来どおりの仕方で動作する。速さはサンプル期間
中発生されたエンコーダ・パルスの数をサンプル期間の
継続時間で割ったものに比例する。したがって、高速状
態のもとでは、混合器50に帰還される速さデータはモー
タ付きエンコーダ55のエンコーダ出力にシステム速さ常
数K2（ブロック75で示してある）を掛けたものである。
低速状態のもとでは、ループ65はエンコーダ出力で決ま
る可変サンプルレートで動作する。
ループ65の２形式の動作を第１図に概要的に示す。ス
イッチ67により、要素（エレメント）75は正常高速動作
に対して選択され、要素85および90は低速動作に対して
選択される。この概要図は、例示目的専用であり、両速
さ補償動作が実施例において適切にプログラムされたマ
イクロプロセッサで好適に行われるものとして表現した
ものである。速さ常数K2は用途により、従来どおりの仕
方で選定され、要素75がエンコーダ付きモータ55からの
速さデータを速さ常数K2だけ増幅する。したがって、高
速または高速度状態の期間中、マイクロプロセッサが現
在の速さまたは速度の推定値に速さフィードバック常数
を定期的に掛けて速さフィードバック・ループの帰還量
を求める。これは従来どおりの速さ補償動作である。
イッチ67により、要素（エレメント）75は正常高速動作
に対して選択され、要素85および90は低速動作に対して
選択される。この概要図は、例示目的専用であり、両速
さ補償動作が実施例において適切にプログラムされたマ
イクロプロセッサで好適に行われるものとして表現した
ものである。速さ常数K2は用途により、従来どおりの仕
方で選定され、要素75がエンコーダ付きモータ55からの
速さデータを速さ常数K2だけ増幅する。したがって、高
速または高速度状態の期間中、マイクロプロセッサが現
在の速さまたは速度の推定値に速さフィードバック常数
を定期的に掛けて速さフィードバック・ループの帰還量
を求める。これは従来どおりの速さ補償動作である。
しかし、低速動作のもとでは、速さ補償ループ65は要
素75ではなく要素85および90により動作する。それで、
この場合には、スイッチ67は要素85および90を有するル
ープ分枝を選択するように「投入」される。実施例にお
いては、「スイッチ」は制御装置のマイクロプロセッサ
に存在するコードにより実現される単なる決定（decisi
on）である。要素85は速さ常数K2を備えているが、この
常数をサンプル周期Tsで割る。本発明によれば、ループ
の動作はエンコーダが新しい速さまたは位置の情報を発
生したときに限り、すなわち、新しいパルスまたはカウ
ントをエンコーダから受取ったときに、行われる。要す
るに、低速度動作中、各可変サンプル期間中のロータ軸
の変位は、サンプル周期Tsが変化する状態で、一定、す
なわち、エンコーダの分解能に等しい。高速度動作中、
サンプル周期Tsは一定に（たとえば、600マイクロ秒
に）保たれ、変位が速度に応じて変化する。
素75ではなく要素85および90により動作する。それで、
この場合には、スイッチ67は要素85および90を有するル
ープ分枝を選択するように「投入」される。実施例にお
いては、「スイッチ」は制御装置のマイクロプロセッサ
に存在するコードにより実現される単なる決定（decisi
on）である。要素85は速さ常数K2を備えているが、この
常数をサンプル周期Tsで割る。本発明によれば、ループ
の動作はエンコーダが新しい速さまたは位置の情報を発
生したときに限り、すなわち、新しいパルスまたはカウ
ントをエンコーダから受取ったときに、行われる。要す
るに、低速度動作中、各可変サンプル期間中のロータ軸
の変位は、サンプル周期Tsが変化する状態で、一定、す
なわち、エンコーダの分解能に等しい。高速度動作中、
サンプル周期Tsは一定に（たとえば、600マイクロ秒
に）保たれ、変位が速度に応じて変化する。
以下に説明するように、実施例の制御装置はマイクロ
プロセッサまたは他の計算装置を備えて低速度状態で連
続的に更新される位置または速度のサンプルの間での経
過時間を計算し、要素85により指示された動作を行う。
プロセッサまたは他の計算装置を備えて低速度状態で連
続的に更新される位置または速度のサンプルの間での経
過時間を計算し、要素85により指示された動作を行う。
低速度の場合の速さ補償ループ65は第２の動作90も行
うことができるが、この動作は速さフィードバック信号
を可変サンプル周期の測定値1/Tsに等しい等価因数だけ
更に少くする。
うことができるが、この動作は速さフィードバック信号
を可変サンプル周期の測定値1/Tsに等しい等価因数だけ
更に少くする。
再び第１図を参照すると、位置フィードバック・ルー
プ60は、要素70として示してある積分動作を行うが、こ
れはモータ付きエンコーダ55からの速さデータを積分し
て合成位置データを発生し、このデータは動作72で示し
てあるように常数K1だけ増幅される。このループは高速
度および低速度の両状態で同じ速さで動作する。
プ60は、要素70として示してある積分動作を行うが、こ
れはモータ付きエンコーダ55からの速さデータを積分し
て合成位置データを発生し、このデータは動作72で示し
てあるように常数K1だけ増幅される。このループは高速
度および低速度の両状態で同じ速さで動作する。
モータ付きエンコーダ装置を位置情報の代りに速さ情
報を発生するものとして示してあるのは実施例で採用し
た実行例を単に示しただけである。エンコーダは代りに
位置データを発生すると考えることができ、このデータ
を微分して速さ補償ループ用の速さデータを発生するこ
とができる。
報を発生するものとして示してあるのは実施例で採用し
た実行例を単に示しただけである。エンコーダは代りに
位置データを発生すると考えることができ、このデータ
を微分して速さ補償ループ用の速さデータを発生するこ
とができる。
高速度または高速状態のもとで、制御装置は方程式１
により計算した速さまたは速度を利用する。
により計算した速さまたは速度を利用する。
Ｖ＝（Δｘ）/T （１） ここでＶ＝速度または速さ、 Δｘ＝サンプル期間中の位置の変化、 Ｔ＝（不変の）サンプル周期、 低速度状態のもとでは、速度は方程式２により計算さ
れる。
れる。
Ｕ＝X/Ts （２） ここでＸ＝エンコーダの分解能、 Ts＝（可変の）サンプル期間の持続時間。
第１図のブロック85は第１図の計算の実行を示す。方
程式２を用いて低速度状態下の速度を計算すれば量子化
誤差は減るが、完全には無くならない。この手法からは
（可変）サンプル周期全体にわたる平均速さまたは平均
速度を示す平均速さ推定値が生ずる。したがって所定の
瞬間での瞬時速度の正確な目安は得られない。したがっ
て速度を計算する途中にこの修正案を使用してもやはり
幾らかの量子化誤差が存在し、速度が低くなる程、速度
の量子化誤差成分が大きくなる。この量子掛誤差はモー
タ・パルス幅変調器に対する制御信号の速度成分中にか
なりなノイズ信号として出現することがあり、サーボ内
に可聴ノイズと不安定とを生ずる可能性がある。多数の
用途について、残留ノイズは受容できない。このノイズ
信号を更に減らすためには、速度推定値をこの実施例に
おける低速度状態のもおで、第１図に動作90で示したよ
うに、連続する増分（incremental）エンコーダ・カウ
ント間の時間で再び割ることにより減らす。これは低速
度状態のことで速度常数K2を減らすという効果がある。
これにより最悪の場合（低速度）のノイズ源（量子化誤
差）が更に減る。速度が小さくなる程、信号内に残る量
子化誤差が多くなり、速度常数K2を減らすことにより量
子化誤差が一層減衰する。
程式２を用いて低速度状態下の速度を計算すれば量子化
誤差は減るが、完全には無くならない。この手法からは
（可変）サンプル周期全体にわたる平均速さまたは平均
速度を示す平均速さ推定値が生ずる。したがって所定の
瞬間での瞬時速度の正確な目安は得られない。したがっ
て速度を計算する途中にこの修正案を使用してもやはり
幾らかの量子化誤差が存在し、速度が低くなる程、速度
の量子化誤差成分が大きくなる。この量子掛誤差はモー
タ・パルス幅変調器に対する制御信号の速度成分中にか
なりなノイズ信号として出現することがあり、サーボ内
に可聴ノイズと不安定とを生ずる可能性がある。多数の
用途について、残留ノイズは受容できない。このノイズ
信号を更に減らすためには、速度推定値をこの実施例に
おける低速度状態のもおで、第１図に動作90で示したよ
うに、連続する増分（incremental）エンコーダ・カウ
ント間の時間で再び割ることにより減らす。これは低速
度状態のことで速度常数K2を減らすという効果がある。
これにより最悪の場合（低速度）のノイズ源（量子化誤
差）が更に減る。速度が小さくなる程、信号内に残る量
子化誤差が多くなり、速度常数K2を減らすことにより量
子化誤差が一層減衰する。
実施例においては、連続するエンコーダ・カウント増
分（increments）間の時間Tsによる第２の割り算を行う
のに使用する方法は、信号の振幅ではなく信号が継続す
る時間を制御することである。たとえば、Ts＝２単位時
間ならば、速度成分フィードバック信号は第１単位時間
の終りに遮断されるので、速度成分フィードバック信号
はサンプル時間ｔ＝２単位の最後の時間単位に対してゼ
ロになる。したがって、フィードバック信号の平均値は
第１単位時間中のそのレベルの1/2になる。この方法
は、実質上プロセッサ時間を必要とし可能ならば避ける
べき別の明白な割算（division）動作を必要としない。
誤差の速度成分の振幅が減ってもこの成分の持続時間が
減っても正味の結果は同じである。
分（increments）間の時間Tsによる第２の割り算を行う
のに使用する方法は、信号の振幅ではなく信号が継続す
る時間を制御することである。たとえば、Ts＝２単位時
間ならば、速度成分フィードバック信号は第１単位時間
の終りに遮断されるので、速度成分フィードバック信号
はサンプル時間ｔ＝２単位の最後の時間単位に対してゼ
ロになる。したがって、フィードバック信号の平均値は
第１単位時間中のそのレベルの1/2になる。この方法
は、実質上プロセッサ時間を必要とし可能ならば避ける
べき別の明白な割算（division）動作を必要としない。
誤差の速度成分の振幅が減ってもこの成分の持続時間が
減っても正味の結果は同じである。
1/Ts以外の量子化ノイズを更に減らす機能をも採用す
ることを考えている。一般的な意味での第２の動作の機
能はフィードバック信号の速度成分を低速度状態に対し
てもっと多く減衰することである。
ることを考えている。一般的な意味での第２の動作の機
能はフィードバック信号の速度成分を低速度状態に対し
てもっと多く減衰することである。
本発明の結果、エンコーダ・ノイズは低速度状態のも
とで実質上減少していると認められる。
とで実質上減少していると認められる。
第３図は本発明を具体化する２軸サーボモータ制御装
置システムの実施例を示している。この実施例は、たと
えば、Ｘ軸モータがプロッター、ペンをＸ軸に沿って駆
動し、Ｙ軸モータがプロッター用紙をＹ軸に沿って、推
し進める用紙トランスポートを駆動する、Ｘ−Ｙプロッ
ターに有利に利用することができる。本発明を適用する
ことができる一般的に市販されているプロッターは、本
願出願人カリフォルニヤ州パロアルトのヒューレット・
パッカードから市販されている7575型および7576型のよ
うなプロッターである。このシステムは８ビットバス10
7によりサーボ論理回路105に結合されているマイクロプ
ロセッサ100の制御下にある。サーボ理論105はＸおよび
Ｙのモータ駆動部110および115に結合されており、これ
ら駆動部はそれぞれのＸおよびＹのモータ120および125
に結合されている。モータ120および125はサーボ論理回
路105を備えているパルス幅変調器からのa.c.信号によ
り駆動されるd.c.モータである。パルス幅変調器は各モ
ータの動作を独立に制御するマイクロプロセッサ100か
ら受取るディジタル制御語に応答する。モータ軸の角位
置はそれぞれの光学式軸エンコーダ130、135で監視され
る。この用途に使用する光学式エンコーダは500本（ラ
イン）エンコーダ装置を備えている。エンコーダの出力
はサーボ論理回路105にフィードバックされる。モータ
駆動部110、115、モータ120、125、および軸エンコーダ
130および135は当業者には周知である。
置システムの実施例を示している。この実施例は、たと
えば、Ｘ軸モータがプロッター、ペンをＸ軸に沿って駆
動し、Ｙ軸モータがプロッター用紙をＹ軸に沿って、推
し進める用紙トランスポートを駆動する、Ｘ−Ｙプロッ
ターに有利に利用することができる。本発明を適用する
ことができる一般的に市販されているプロッターは、本
願出願人カリフォルニヤ州パロアルトのヒューレット・
パッカードから市販されている7575型および7576型のよ
うなプロッターである。このシステムは８ビットバス10
7によりサーボ論理回路105に結合されているマイクロプ
ロセッサ100の制御下にある。サーボ理論105はＸおよび
Ｙのモータ駆動部110および115に結合されており、これ
ら駆動部はそれぞれのＸおよびＹのモータ120および125
に結合されている。モータ120および125はサーボ論理回
路105を備えているパルス幅変調器からのa.c.信号によ
り駆動されるd.c.モータである。パルス幅変調器は各モ
ータの動作を独立に制御するマイクロプロセッサ100か
ら受取るディジタル制御語に応答する。モータ軸の角位
置はそれぞれの光学式軸エンコーダ130、135で監視され
る。この用途に使用する光学式エンコーダは500本（ラ
イン）エンコーダ装置を備えている。エンコーダの出力
はサーボ論理回路105にフィードバックされる。モータ
駆動部110、115、モータ120、125、および軸エンコーダ
130および135は当業者には周知である。
サーボ論理105の簡略ブロック図を第４図に示す。論
理105はマスター・クロック周波数（たとえば、図示し
ない水晶発振器のようなクロック源により発生する）を
サーボ論理105の動作に必要は幾つかのクロック周波数
に分割するクロック駆動回路302を備えている。モータ
保護回路304はモータ信号の誤差状態を検出してハード
ウェアの故障などを明らかにし、誤差が検出されればモ
ータ駆動信号を遮断する。ペン・パルス幅変調器306は
プロッター・ペンのソレノイドをＺ方向に駆動するＺ軸
駆動信号を発生する。ペン駆動回路は本発明の部分を構
成するものではないから、ここではこれ以上説明しな
い。
理105はマスター・クロック周波数（たとえば、図示し
ない水晶発振器のようなクロック源により発生する）を
サーボ論理105の動作に必要は幾つかのクロック周波数
に分割するクロック駆動回路302を備えている。モータ
保護回路304はモータ信号の誤差状態を検出してハード
ウェアの故障などを明らかにし、誤差が検出されればモ
ータ駆動信号を遮断する。ペン・パルス幅変調器306は
プロッター・ペンのソレノイドをＺ方向に駆動するＺ軸
駆動信号を発生する。ペン駆動回路は本発明の部分を構
成するものではないから、ここではこれ以上説明しな
い。
サーボ論理105はそれぞれの駆動信号をＸ軸およびＹ
軸のモータに供給するＸ軸およびＹ軸パルス幅変調器
（PWM）308および310を更に備えている。別にデコーダ
回路310、314が設けられていてそれぞれのＸ軸およびＹ
軸光学エンコーダ130および135からの入力を対応するエ
ンコーダ・カウント値に変換する。論理105は更にサー
ボ論理105およびランダムアクセス記憶装置318の動作中
に使用されるアドレス信号を発生するアドレス・デコー
ド・ランダム・ロジック316を備えている。
軸のモータに供給するＸ軸およびＹ軸パルス幅変調器
（PWM）308および310を更に備えている。別にデコーダ
回路310、314が設けられていてそれぞれのＸ軸およびＹ
軸光学エンコーダ130および135からの入力を対応するエ
ンコーダ・カウント値に変換する。論理105は更にサー
ボ論理105およびランダムアクセス記憶装置318の動作中
に使用されるアドレス信号を発生するアドレス・デコー
ド・ランダム・ロジック316を備えている。
Ｘ軸パルス幅変調器のブロック図を第５図に示し、Ｘ
軸及びＹ軸の両パルス幅変調器308および310を例示す
る。パルス幅変調器それ自体は当業者に周知である。回
路308はその状態が所定のPWM期間に対してモータの「オ
ン」時間を決める８ビット・デューティ・サイク・ラッ
チ／カウンタ330を備えている。この実施例では、８ビ
ット・ラッチ／カウンタ330は第５図に示すように互い
に縦続に接続された一対の４ビット・カウンタ332およ
び334を備えている。この実施例のPWMの周期は一定（た
とえば、43マイクロ秒）であり、23.5kHzのクロックを
発生するクロック回路のワンショット装置（図示せず）
により制御される。ワンショット装置からの入力の立上
りエッジごとに１回、信号パルスLDが８ビット・カウン
タ330の負荷入力に送られる。パルス信号LDはラッチ／
カウンタ330の動作の他の周期の始まりを合図する。
軸及びＹ軸の両パルス幅変調器308および310を例示す
る。パルス幅変調器それ自体は当業者に周知である。回
路308はその状態が所定のPWM期間に対してモータの「オ
ン」時間を決める８ビット・デューティ・サイク・ラッ
チ／カウンタ330を備えている。この実施例では、８ビ
ット・ラッチ／カウンタ330は第５図に示すように互い
に縦続に接続された一対の４ビット・カウンタ332およ
び334を備えている。この実施例のPWMの周期は一定（た
とえば、43マイクロ秒）であり、23.5kHzのクロックを
発生するクロック回路のワンショット装置（図示せず）
により制御される。ワンショット装置からの入力の立上
りエッジごとに１回、信号パルスLDが８ビット・カウン
タ330の負荷入力に送られる。パルス信号LDはラッチ／
カウンタ330の動作の他の周期の始まりを合図する。
PWM308のプログラム可能デューティ・サイクルは同期
負荷アップ／ダウン・ラッチ／カウンタ330から供給さ
れる。ラッチ／カウンタはサーボ論理105のアドレス・
デコード回路316のデータ母線D0〜D7に対して読み書き
される。ラッチ／カウンタ308の負荷は信号LDにより制
御される。ラッチ／カウンタ330にラッチされた入力の
内容は２の補整数と解釈される。入力D0〜D7の最上位ビ
ットはカウンタの方向を制御する。負の数に対しては、
ラッチ／カウンタ330は０まで数え上げる。正の数に対
しては、ラッチ／カウンタ330は０まで数え上げる。カ
ウンタが０になると、それ以上の計数は不可能となる。
負荷アップ／ダウン・ラッチ／カウンタ330から供給さ
れる。ラッチ／カウンタはサーボ論理105のアドレス・
デコード回路316のデータ母線D0〜D7に対して読み書き
される。ラッチ／カウンタ308の負荷は信号LDにより制
御される。ラッチ／カウンタ330にラッチされた入力の
内容は２の補整数と解釈される。入力D0〜D7の最上位ビ
ットはカウンタの方向を制御する。負の数に対しては、
ラッチ／カウンタ330は０まで数え上げる。正の数に対
しては、ラッチ／カウンタ330は０まで数え上げる。カ
ウンタが０になると、それ以上の計数は不可能となる。
それぞれの４ビット・カウンタ332および334の出力Q1
〜Q4は論理回路336により更に処理されてPWM出力XAおよ
びXCを発生する。回路336はANDゲート338および348、NO
Rゲート340、432、350、および352、増幅器344およびイ
ンバータ346、およびフリップフロップ354および356か
ら構成されている。XA信号およびXC信号はそれぞれカウ
ンタ出力Q1〜Q4から発生したハイ・アクティブ信号であ
る。正のカウンタ値に対しては、XAは有効でありXCは無
効である。負のカウンタ値に対してはその逆が真であ
る。カウンタ状態が０であるとき、両出力は無効であ
る。信号LDはラッチ／カウンタ330に入力数をロードす
ることにより他のサイクルを開始し、PWMの「オン」時
間を確定する。入力数は符号ビットにより信号XAまたは
XCの「オン」時間を決定する。信号NRSTはデューテイ・
サイクル・カウンタ330をクリアし、PWM出力を無効にす
る。
〜Q4は論理回路336により更に処理されてPWM出力XAおよ
びXCを発生する。回路336はANDゲート338および348、NO
Rゲート340、432、350、および352、増幅器344およびイ
ンバータ346、およびフリップフロップ354および356か
ら構成されている。XA信号およびXC信号はそれぞれカウ
ンタ出力Q1〜Q4から発生したハイ・アクティブ信号であ
る。正のカウンタ値に対しては、XAは有効でありXCは無
効である。負のカウンタ値に対してはその逆が真であ
る。カウンタ状態が０であるとき、両出力は無効であ
る。信号LDはラッチ／カウンタ330に入力数をロードす
ることにより他のサイクルを開始し、PWMの「オン」時
間を確定する。入力数は符号ビットにより信号XAまたは
XCの「オン」時間を決定する。信号NRSTはデューテイ・
サイクル・カウンタ330をクリアし、PWM出力を無効にす
る。
信号XAおよびXCはＸ軸dcモータのモータ駆動回路を制
御する。駆動回路の簡略概要図を第6A図に示す。この図
においてモータ360の巻線１および２は、（XAおよびXC
が共に不活性のとき）交互に開き、信号XAが活性のとき
駆動源電圧Ｖとグランドとの間に接続され、信号XCが活
性のとき反対の極性で接続される。このようにして、ス
イッチ362、364は信号XAにより制御され、スイッチ36
6、368は信号XCにより制御される。このような仕方で、
モータを遮断し（XAおよびXCが共に不活性のとき）、第
１の方向に駆動し（XAが活性、XCが不活性）、反対方向
に駆動（XA不活性、XCが活性）することができる。
御する。駆動回路の簡略概要図を第6A図に示す。この図
においてモータ360の巻線１および２は、（XAおよびXC
が共に不活性のとき）交互に開き、信号XAが活性のとき
駆動源電圧Ｖとグランドとの間に接続され、信号XCが活
性のとき反対の極性で接続される。このようにして、ス
イッチ362、364は信号XAにより制御され、スイッチ36
6、368は信号XCにより制御される。このような仕方で、
モータを遮断し（XAおよびXCが共に不活性のとき）、第
１の方向に駆動し（XAが活性、XCが不活性）、反対方向
に駆動（XA不活性、XCが活性）することができる。
第6A図の簡略概要図を実現する典型的なＸ軸モータ駆
動回路を第6B図に示す。回路の動作は当業者にはこれ以
上説明しなくても明らかである。
動回路を第6B図に示す。回路の動作は当業者にはこれ以
上説明しなくても明らかである。
サーボ論理105は上述のように二つのデコーダ312およ
び314を備えている。これらの回路を更に説明するた
め、デコーダ312の簡略ブロック図を第７図に示す。
（デコーダ314は回路312と同じである。）回路312はデ
コード回路382、８ビット位置カウンタ384、および８ビ
ットのラッチ386を備えている。
び314を備えている。これらの回路を更に説明するた
め、デコーダ312の簡略ブロック図を第７図に示す。
（デコーダ314は回路312と同じである。）回路312はデ
コード回路382、８ビット位置カウンタ384、および８ビ
ットのラッチ386を備えている。
デコーダ312の目的は光学式エンコーダ130からの入力
信号をエンコーダのカウント状態に変換することであ
る。光学式エンコーダの出力はこの実施例では位相が90
゜離れた二つのTTLレベル信号ＡおよびＢの形をしてい
る。デコード回路382のいずれかの入力線で遷移が起る
とカウンタがインクリメント（歩進）またはディクリメ
ント（歩減）する。Ｂ入力に関するＡ入力の位相により
カウントが歩進するか歩減するかが決まる。Ａ入力がＢ
入力より遅れていれば、いずれかの線上の遷移によりカ
ウンタがインクリメントする。Ａ入力がＢ入力より進ん
でいれば、遷移によりカウンタ384がディクリメントす
る。デコーダ回路382はＡおよびＢの入力信号からカウ
ンタの入力信号を発生する。位置カウンタ384の八つの
ビットすべてが８ビット・ラッチに入力される。符号化
禁止信号がデータをラッチされないようにするので、ラ
ッチ内のデータはマイクロプロセッサ100により読出さ
れている間は変化しない。
信号をエンコーダのカウント状態に変換することであ
る。光学式エンコーダの出力はこの実施例では位相が90
゜離れた二つのTTLレベル信号ＡおよびＢの形をしてい
る。デコード回路382のいずれかの入力線で遷移が起る
とカウンタがインクリメント（歩進）またはディクリメ
ント（歩減）する。Ｂ入力に関するＡ入力の位相により
カウントが歩進するか歩減するかが決まる。Ａ入力がＢ
入力より遅れていれば、いずれかの線上の遷移によりカ
ウンタがインクリメントする。Ａ入力がＢ入力より進ん
でいれば、遷移によりカウンタ384がディクリメントす
る。デコーダ回路382はＡおよびＢの入力信号からカウ
ンタの入力信号を発生する。位置カウンタ384の八つの
ビットすべてが８ビット・ラッチに入力される。符号化
禁止信号がデータをラッチされないようにするので、ラ
ッチ内のデータはマイクロプロセッサ100により読出さ
れている間は変化しない。
マイクロプロセッサ100はサーボ論理105にモータを所
望の方向に所望の位置まで回転させるのに必要なディジ
タル制御語を発生する。マイクロプロセッサ100はまた
サーボ105を備えている各デコーダの８ビット位置カウ
ンタ・ラッチ386の状態を継続的に、典型的には600マイ
クロ秒おきに、周期的に読取る。位置カウンタのカウン
ト状態はモータ軸の角位置を反映する位置データを、し
たがって、Ｘ軸およびＹ軸に沿うそれぞれの位置を表わ
している。マイクロプロセッサ100は、各期間後カウン
ト状態を読取ると、位置データを微分して速度または速
さのデータを発生する。微分は効果的には現在のカウン
トを前に読出したカウントから差引くことにより行われ
る。この速さデータは第１図のモータ付きエンコーダ55
の出力に発生する速さデータに対応する。速さデータは
次に積分される、すなわち、前の位置データに加算され
て第１図の積分器70の出力に現在の位置データを発生す
る。微分動作および積分動作はマイクロプロセッサ100
により行われる。
望の方向に所望の位置まで回転させるのに必要なディジ
タル制御語を発生する。マイクロプロセッサ100はまた
サーボ105を備えている各デコーダの８ビット位置カウ
ンタ・ラッチ386の状態を継続的に、典型的には600マイ
クロ秒おきに、周期的に読取る。位置カウンタのカウン
ト状態はモータ軸の角位置を反映する位置データを、し
たがって、Ｘ軸およびＹ軸に沿うそれぞれの位置を表わ
している。マイクロプロセッサ100は、各期間後カウン
ト状態を読取ると、位置データを微分して速度または速
さのデータを発生する。微分は効果的には現在のカウン
トを前に読出したカウントから差引くことにより行われ
る。この速さデータは第１図のモータ付きエンコーダ55
の出力に発生する速さデータに対応する。速さデータは
次に積分される、すなわち、前の位置データに加算され
て第１図の積分器70の出力に現在の位置データを発生す
る。微分動作および積分動作はマイクロプロセッサ100
により行われる。
今後は第８図を参照すると、速さ補償を実行するマイ
クロプロセッサ100の動作を表わす簡略流れ図が示され
ている。速さ補償は正常のマイクロプロセッサの動作を
中断して定期的に行われる中断駆動サブルーチンに含ま
れている。開示した実施例においては、中断の割合は60
0マイクロ秒おきに１回の中断の割合である。したがっ
て、速度は高速度状態のもとでは600マイクロ秒おきに
計算される。
クロプロセッサ100の動作を表わす簡略流れ図が示され
ている。速さ補償は正常のマイクロプロセッサの動作を
中断して定期的に行われる中断駆動サブルーチンに含ま
れている。開示した実施例においては、中断の割合は60
0マイクロ秒おきに１回の中断の割合である。したがっ
て、速度は高速度状態のもとでは600マイクロ秒おきに
計算される。
サブルーチンに入り、ステップ200で、現在のデコー
ダ位置カウンタのカウント、すなわち、「エンコーダ・
カウント」が読出され、格納される。ステップ202で、
変数CNTRが１だけインクリメントする。この変数は最後
にエンコーダのカウントが変ってから経過した中断サイ
クルの数のトラックを確保するのに使用される８ビット
のハードウェア・カウンタの状態であり、時間Tsの目安
となる。ステップ204で、現在の速度、変数Ｖ、が現在
のエンコーダ・カウントと前の中断中に読出された最後
のエンコーダ・カウントとの差として計算される。速度
計算に固有なのは一定の中断期間（ここでは600マイク
ロ秒）である。
ダ位置カウンタのカウント、すなわち、「エンコーダ・
カウント」が読出され、格納される。ステップ202で、
変数CNTRが１だけインクリメントする。この変数は最後
にエンコーダのカウントが変ってから経過した中断サイ
クルの数のトラックを確保するのに使用される８ビット
のハードウェア・カウンタの状態であり、時間Tsの目安
となる。ステップ204で、現在の速度、変数Ｖ、が現在
のエンコーダ・カウントと前の中断中に読出された最後
のエンコーダ・カウントとの差として計算される。速度
計算に固有なのは一定の中断期間（ここでは600マイク
ロ秒）である。
ステップ206で、変数CNTRの状態がチェックされる。C
NTRが０であれば、これはカウンタがカウント256をカウ
ントして盡してそれ自身リセットしたことを示してい
る。リセット状態を訂正するには、ステップ206での判
断が肯定的である場合カウンタ状態をステップ208で255
にセットする。
NTRが０であれば、これはカウンタがカウント256をカウ
ントして盡してそれ自身リセットしたことを示してい
る。リセット状態を訂正するには、ステップ206での判
断が肯定的である場合カウンタ状態をステップ208で255
にセットする。
ステップ210で、現在の速度変数Ｖをチェックし、も
し０であれば、ステップ212で常数KVと速度Ｖとの積
（第１図の常数K1とK2との積に等しい）を０にセットし
てサブルーチンが終了する。ステップ210、212、および
214は速さフィードバック・ループが行う速さ補償が、
インクリメントしたエンコーダ・カウントが検出される
中断サイクル直後の計算を除き、各低速度速さ補償の計
算について０であるように動作し、第２図の関係を利用
する速度計算を生産する。エンコーダ・カウントがイン
クリメントしたサイクルに続く各中断サイクルから後の
速さ補償は、エンコーダの新しいインクリメントが検出
されるまで、再び０にセットされる。これは新しくイン
クリメントしたエンコーダ・カウントを検出して終了す
る先行の可変サンプル期間に対して非ゼロ速さ補償帰還
量を平均化するという効果を及ぼす。この平均化は事実
パルス幅変調およびTsで割る動作の形を成しており、第
１図のブロック図の要素90を実行するものである。
し０であれば、ステップ212で常数KVと速度Ｖとの積
（第１図の常数K1とK2との積に等しい）を０にセットし
てサブルーチンが終了する。ステップ210、212、および
214は速さフィードバック・ループが行う速さ補償が、
インクリメントしたエンコーダ・カウントが検出される
中断サイクル直後の計算を除き、各低速度速さ補償の計
算について０であるように動作し、第２図の関係を利用
する速度計算を生産する。エンコーダ・カウントがイン
クリメントしたサイクルに続く各中断サイクルから後の
速さ補償は、エンコーダの新しいインクリメントが検出
されるまで、再び０にセットされる。これは新しくイン
クリメントしたエンコーダ・カウントを検出して終了す
る先行の可変サンプル期間に対して非ゼロ速さ補償帰還
量を平均化するという効果を及ぼす。この平均化は事実
パルス幅変調およびTsで割る動作の形を成しており、第
１図のブロック図の要素90を実行するものである。
ステップ210で変数Ｖが０でなければ、その大きさを
ステップ216でチェックする。大きさが１より大きけれ
ば、これはモータが前の中断期間内に非常に急速に動い
たので１カウントより多く進んだことを示している。こ
の実施例では、これを高速度状態が存在していることの
指示と捕え、その結果、変数CNTRを０にセットし（ステ
ップ218）、従来どうりの計算を行って速度を求め、速
度常数と速度との積を得る。（ステップ220）。これで
サブルーチンは戻る（ステップ222）。それ故判断216は
第１図のスイッチ67の動作を実行する。
ステップ216でチェックする。大きさが１より大きけれ
ば、これはモータが前の中断期間内に非常に急速に動い
たので１カウントより多く進んだことを示している。こ
の実施例では、これを高速度状態が存在していることの
指示と捕え、その結果、変数CNTRを０にセットし（ステ
ップ218）、従来どうりの計算を行って速度を求め、速
度常数と速度との積を得る。（ステップ220）。これで
サブルーチンは戻る（ステップ222）。それ故判断216は
第１図のスイッチ67の動作を実行する。
速度変数Ｖの大きさが１より大きくなければ（スイッ
チ216）、これを低速度状態が存在していることの指示
と捕える。ステップ224で、低速状態速度変数Vsをカウ
ンタ状態の逆数（1/CNTR）に等しくセットする。この計
算は低速度状態速度が、エンコーダ・カウントが最後に
変化してからの中断期間の数の逆数に比例していること
を示している。ステップ226で、位置および速度常数お
よび速度の積がKvと低速速度変数Vsとの積に等しくセッ
トされる。ステップ228で、カウンタ状態CNTRが０に等
しくセットされ、プログラム動作が戻る。ステップ226
で計算した速さフィードバック補償値は１中断期間しか
持続しない。というのは、次回エンコーダ・カウントが
変化しなければ、それが次の中断サイクル中に読出さ
れ、速さ補償値が０にセットされるからである（ステッ
プ212）。これにより、上述のように、明白なマイクロ
プロセッサの割り算動作を必要とせずに第２の1/Ts動作
が実行される（第１図のブロック90）。
チ216）、これを低速度状態が存在していることの指示
と捕える。ステップ224で、低速状態速度変数Vsをカウ
ンタ状態の逆数（1/CNTR）に等しくセットする。この計
算は低速度状態速度が、エンコーダ・カウントが最後に
変化してからの中断期間の数の逆数に比例していること
を示している。ステップ226で、位置および速度常数お
よび速度の積がKvと低速速度変数Vsとの積に等しくセッ
トされる。ステップ228で、カウンタ状態CNTRが０に等
しくセットされ、プログラム動作が戻る。ステップ226
で計算した速さフィードバック補償値は１中断期間しか
持続しない。というのは、次回エンコーダ・カウントが
変化しなければ、それが次の中断サイクル中に読出さ
れ、速さ補償値が０にセットされるからである（ステッ
プ212）。これにより、上述のように、明白なマイクロ
プロセッサの割り算動作を必要とせずに第２の1/Ts動作
が実行される（第１図のブロック90）。
常数KVの大きさは特定のアプリケーション・パラメー
タによって決まり、エンコーダの分解能の値を含んでい
る。代りに、低速度状態のもとでの速度の計算（スエッ
プ244）を、速度常数がエンコーダの分解能の値を取込
んでいない場合、（エンコーダの分解能の値/CNTR）に
修正することができる。
タによって決まり、エンコーダの分解能の値を含んでい
る。代りに、低速度状態のもとでの速度の計算（スエッ
プ244）を、速度常数がエンコーダの分解能の値を取込
んでいない場合、（エンコーダの分解能の値/CNTR）に
修正することができる。
第８図の流れ図を実行する典型的なプログラムのリス
トを第10図に示す。リストはインテル社が市販している
マイクロプロセッサの805Xファミリー用アセンブリ言語
によっている。
トを第10図に示す。リストはインテル社が市販している
マイクロプロセッサの805Xファミリー用アセンブリ言語
によっている。
第10図のコード・リストは第９図のブロック図に示す
機能を実行するもので、これは第１図のブロック図の一
般的等価機能として示すことができる。（図を説明する
にあたり、「行×××」とは第10図のコードの行数を指
す。）第９図に示すとおり、被制御プラント装置262の
所要位相目標を示す位置基準信号が設けられている。こ
の基準データを微分して（ブロック250）速度基準信号
を発生する。速度基準信号はプラント262からの伝統的
な速さまたは速度の推定値の逆数と加算される。（ブロ
ック252）（行20〜31および54〜58）。合成信号を積分
し（ブロック252）、位置誤差データを作る。このデー
タは速さ補償信号の逆数と加算される（ブロック256）
（行132〜134）。合成信号に常数K1掛け（ブロック25
8、行139〜156）、低域３波して（ブロック260、行162
〜282）一つの信号を得、この信号はプラント駆動制御
信号を発生するように処理される（行284〜310）。プラ
ント262は従来の速度または速さの推定値を表わすデー
タを発生する光学式軸エンコーダのような変位インジケ
ータを備えている。スイッチ268（行64）はスイッチ67
（第２図）と類似のものである。高速度状態において、
スイッチは閉じてブロック264、266をバイパスする。低
速状態において、スイッチは開く。行66〜96は低速度状
態のもとでブロック264、266、および270で示される機
能を実行する。行103〜125は高速度状態のもとでブロッ
ク270で示される機能を実行する。
機能を実行するもので、これは第１図のブロック図の一
般的等価機能として示すことができる。（図を説明する
にあたり、「行×××」とは第10図のコードの行数を指
す。）第９図に示すとおり、被制御プラント装置262の
所要位相目標を示す位置基準信号が設けられている。こ
の基準データを微分して（ブロック250）速度基準信号
を発生する。速度基準信号はプラント262からの伝統的
な速さまたは速度の推定値の逆数と加算される。（ブロ
ック252）（行20〜31および54〜58）。合成信号を積分
し（ブロック252）、位置誤差データを作る。このデー
タは速さ補償信号の逆数と加算される（ブロック256）
（行132〜134）。合成信号に常数K1掛け（ブロック25
8、行139〜156）、低域３波して（ブロック260、行162
〜282）一つの信号を得、この信号はプラント駆動制御
信号を発生するように処理される（行284〜310）。プラ
ント262は従来の速度または速さの推定値を表わすデー
タを発生する光学式軸エンコーダのような変位インジケ
ータを備えている。スイッチ268（行64）はスイッチ67
（第２図）と類似のものである。高速度状態において、
スイッチは閉じてブロック264、266をバイパスする。低
速状態において、スイッチは開く。行66〜96は低速度状
態のもとでブロック264、266、および270で示される機
能を実行する。行103〜125は高速度状態のもとでブロッ
ク270で示される機能を実行する。
上述の実施例は本発明の原理を表わすことができる可
能な特定の実施例を単に説明するものであることが理解
される。当業者はこれらの原理にしたがって本発明の範
囲から逸脱することなく他の構成を容易に案出すること
ができる。
能な特定の実施例を単に説明するものであることが理解
される。当業者はこれらの原理にしたがって本発明の範
囲から逸脱することなく他の構成を容易に案出すること
ができる。
本発明は、以上のように構成され、作用するものであ
るから、上記した課題を解決することができるディジタ
ルサーボ制御装置を提供し得るという効果が得られる。
るから、上記した課題を解決することができるディジタ
ルサーボ制御装置を提供し得るという効果が得られる。
第１図は、本発明の実施例に係る速さ（レート）補償を
具備するディジタルサーボ制御装置のブロック図であ
る。 第２図は、従来例に係るディジタルサーボ制御装置のブ
ロック図である。 第３図は、本発明装置を適用した２軸速さ補償サーボ制
御装置のブロック図である。 第４図は、第３図の実施例に係るサーボ論理回路を簡略
化して示した回路図である。 第５図は、第４図のサーボ論理回路のパルス幅変調回路
の一例を簡略化して示した回路図である。 第6A図は、モータ駆動回路の一例の簡略化された回路図
である。 第6B図は、第３図の実施例に使用されているモータ駆動
回路をより詳細に示した回路図である。 第７図は、光学式軸エンコーダからのエンコーダ・カウ
ントを発生するためのデコードロジック部を示すブロッ
ク図である。 第８図は、第３図のサーボ制御装置の動作を簡単に示す
流れ図である。 第９図は、第１図のブロック図の一般的な等価ブロック
図である。 第10図は、第９図に示すブロック図の機能を実行するた
めのソースコードプログラムリストを示す図である。
具備するディジタルサーボ制御装置のブロック図であ
る。 第２図は、従来例に係るディジタルサーボ制御装置のブ
ロック図である。 第３図は、本発明装置を適用した２軸速さ補償サーボ制
御装置のブロック図である。 第４図は、第３図の実施例に係るサーボ論理回路を簡略
化して示した回路図である。 第５図は、第４図のサーボ論理回路のパルス幅変調回路
の一例を簡略化して示した回路図である。 第6A図は、モータ駆動回路の一例の簡略化された回路図
である。 第6B図は、第３図の実施例に使用されているモータ駆動
回路をより詳細に示した回路図である。 第７図は、光学式軸エンコーダからのエンコーダ・カウ
ントを発生するためのデコードロジック部を示すブロッ
ク図である。 第８図は、第３図のサーボ制御装置の動作を簡単に示す
流れ図である。 第９図は、第１図のブロック図の一般的な等価ブロック
図である。 第10図は、第９図に示すブロック図の機能を実行するた
めのソースコードプログラムリストを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−84982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−193580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−243569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−210515（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20
Claims (4)
- 【請求項１】被制御装置の軸に沿った変位を示す変位信
号を供給する変位信号供給手段と、 前記軸に沿った前記被制御装置の速度に従って第１と第
２のディジタル速度補償フィードバック信号を切替えて
供給する速度補償フィードバック手段と を具備する、前記被制御装置の軸に沿った動作を制御す
るためのディジタルサーボ制御装置において、 前記変位信号供給手段は所定の分解能値を有し、前記被
制御装置が前記分解能値だけ変位する毎に更新した変位
信号を供給し、 前記速度補償フィードバック手段は、前記被制御装置の
速度を推定するために前記変位信号に応答する応答手段
を備え、該応答手段は、高速条件下では比較的高い一定
のサンプルレートで更新した速度推定値を供給し、低速
条件下では前記変位信号に変化があった後のみに可変サ
ンプルレートで速度推定値を供給するものであり、該記
応答手段はさらに、 低速条件下において、Ｘを前記分解能値、Tsを前記被制
御装置が前記分解能値だけ変位する期間を測定した時間
として、X/Tsの関係に従って前記速度推定値を決定する
第１の速度推定値決定手段と、 低速条件下において、前記第１の速度推定値決定手段に
より求められた前記速度推定値をさらに多く減衰させる
ための第２の速度推定値決定手段と を含む ことを特徴とするディジタルサーボ制御装置。 - 【請求項２】前記第２の速度推定値決定手段は、前記速
度推定値をTsで割ることによりさらに多く減衰させる手
段を備えることを特徴とする、請求項１に記載のディジ
タルサーボ制御装置。 - 【請求項３】前記軸の数が複数であり、複数の前記被制
御装置が対応する前記複数の軸に沿って動作する機械装
置における前記複数の被制御装置の動作を制御すること を特徴とする、請求項１または請求項２に記載のディジ
タルサーボ制御装置。 - 【請求項４】前記被制御装置は、前記軸に沿ってモータ
軸を有するモータによって駆動される被駆動装置を備え
ており、 前記変位信号供給手段は、前記モータ軸が前記所定の分
解能に従った所定の角変位だけ回転する毎に位置信号を
供給するようにしたモータ軸エンコーダを備える ことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか
一項に記載のディジタルサーボ制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/246,240 US4893066A (en) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | Hybrid sample rate servo motor controller |
| US246,240 | 1988-09-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02193204A JPH02193204A (ja) | 1990-07-30 |
| JP2807710B2 true JP2807710B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=22929864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1243286A Expired - Lifetime JP2807710B2 (ja) | 1988-09-19 | 1989-09-19 | ディジタルサーボ制御装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4893066A (ja) |
| EP (1) | EP0360490B1 (ja) |
| JP (1) | JP2807710B2 (ja) |
| CA (1) | CA1335304C (ja) |
| DE (1) | DE68919782T2 (ja) |
| ES (1) | ES2064452T3 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2523983B2 (ja) * | 1990-11-09 | 1996-08-14 | 松下電器産業株式会社 | 速度制御装置 |
| US5461293A (en) * | 1993-05-12 | 1995-10-24 | Sundstrand Corporation | Rotor position detector |
| DE19541130A1 (de) * | 1995-10-27 | 1997-04-30 | Hartmann & Braun Ag | Verfahren zum Positionieren eines Schreibstiftes in einer Registriereinrichtung |
| US6121747A (en) * | 1997-09-02 | 2000-09-19 | Servologic Ltd. | Electric motor controller |
| US6456450B1 (en) | 1998-12-04 | 2002-09-24 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for reducing track misregistration due to digital-to-analog converter quantization noise |
| JP4532363B2 (ja) * | 2005-07-07 | 2010-08-25 | 株式会社リコー | デジタル速度制御装置、デジタルモータ制御装置、紙搬送装置、デジタル速度制御方法、その方法をコンピュータに実行させるプログラム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、および画像形成装置 |
| US8587351B1 (en) | 2012-05-11 | 2013-11-19 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method for synchronizing sampling to sinusoidal inputs |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4529325A (en) * | 1982-05-26 | 1985-07-16 | Oume Corporation | Technique for compensation for bandwidth limitations of microprocessor utilized for serial printer control |
| JPS59222089A (ja) * | 1983-05-31 | 1984-12-13 | Sharp Corp | 直流モ−タの位置決め制御システム |
| JPS6084982A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd | モ−タ速度制御システム |
| JPS615302A (ja) * | 1984-06-19 | 1986-01-11 | Nissan Motor Co Ltd | マニピユレ−タの制御装置 |
| US4609855A (en) * | 1984-11-09 | 1986-09-02 | Motorola, Inc. | Adaptive servomotor control |
| GB2166891B (en) * | 1984-11-09 | 1988-07-13 | Ferranti Plc | Velocity control system |
| US4651272A (en) * | 1985-06-03 | 1987-03-17 | Vickers, Incorporated | Power transmission |
| JPS62193580A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-25 | Hitachi Ltd | 制御装置 |
| JPS6368913A (ja) * | 1986-09-10 | 1988-03-28 | Fujitsu Ltd | サ−ボ制御回路 |
| US4705996A (en) * | 1986-10-03 | 1987-11-10 | Greyhawk Systems | Apparatus for positioning a rotating element |
-
1988
- 1988-09-19 US US07/246,240 patent/US4893066A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-07-18 CA CA000606004A patent/CA1335304C/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-13 ES ES89309296T patent/ES2064452T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-13 EP EP89309296A patent/EP0360490B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-13 DE DE68919782T patent/DE68919782T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-19 JP JP1243286A patent/JP2807710B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0360490B1 (en) | 1994-12-07 |
| DE68919782D1 (de) | 1995-01-19 |
| DE68919782T2 (de) | 1995-05-04 |
| US4893066A (en) | 1990-01-09 |
| CA1335304C (en) | 1995-04-18 |
| JPH02193204A (ja) | 1990-07-30 |
| EP0360490A2 (en) | 1990-03-28 |
| ES2064452T3 (es) | 1995-02-01 |
| EP0360490A3 (en) | 1990-09-26 |
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