JP3130984B2 - 直流サーボ機構の制御方式 - Google Patents
直流サーボ機構の制御方式Info
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- JP3130984B2 JP3130984B2 JP03305266A JP30526691A JP3130984B2 JP 3130984 B2 JP3130984 B2 JP 3130984B2 JP 03305266 A JP03305266 A JP 03305266A JP 30526691 A JP30526691 A JP 30526691A JP 3130984 B2 JP3130984 B2 JP 3130984B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＸＹプロッタ、ＮＣ工
作機械等の直流サーボ機構の制御方式に関し、特にベク
タデータから一定時間毎の目標位置を逐次算出して制御
対象を移動制御するための直流サーボ機構の制御方式に
関する。
作機械等の直流サーボ機構の制御方式に関し、特にベク
タデータから一定時間毎の目標位置を逐次算出して制御
対象を移動制御するための直流サーボ機構の制御方式に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ＸＹプロッタやＮＣ工作機械等では、移
動制御コマンドがベクタデータで与えられ、所望する移
動軌跡上の目標位置を逐次算出するために、例えばＤＤ
Ａ（Digital Differential Analyzer ）の手法が用いら
れる。
動制御コマンドがベクタデータで与えられ、所望する移
動軌跡上の目標位置を逐次算出するために、例えばＤＤ
Ａ（Digital Differential Analyzer ）の手法が用いら
れる。
【０００３】斜め線の場合を例にとると、ＤＤＡでは、
図３に示すように、ベクタデータとして２点Ｐ１，Ｐ２
の座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）が与えられたと
き、両点Ｐ１，Ｐ２間のＸ軸方向の距離ｄｘと、Ｙ軸方
向の距離ｄｙとを比較して、その絶対値が大きい方（以
下、ｄｌと呼ぶ）の軸の座標を増加させて、ｄ１側の増
分を決定し、小さい方（以下、ｄｓと呼ぶ）の軸の座標
に傾きｍ（＝ｄｓ／ｄｌ）を乗算しｄｓの増分を求め
る。このＤＤＡ演算は、一定周期、例えば８００μｓ間
隔で行われるが、実際には図４に示すように、制御対象
が台形速度パターンに従って移動するように、目標位置
の増分間隔を加速域、等速域及び減速域で異ならせるよ
うにしている。
図３に示すように、ベクタデータとして２点Ｐ１，Ｐ２
の座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）が与えられたと
き、両点Ｐ１，Ｐ２間のＸ軸方向の距離ｄｘと、Ｙ軸方
向の距離ｄｙとを比較して、その絶対値が大きい方（以
下、ｄｌと呼ぶ）の軸の座標を増加させて、ｄ１側の増
分を決定し、小さい方（以下、ｄｓと呼ぶ）の軸の座標
に傾きｍ（＝ｄｓ／ｄｌ）を乗算しｄｓの増分を求め
る。このＤＤＡ演算は、一定周期、例えば８００μｓ間
隔で行われるが、実際には図４に示すように、制御対象
が台形速度パターンに従って移動するように、目標位置
の増分間隔を加速域、等速域及び減速域で異ならせるよ
うにしている。
【０００４】また、機械的要素の動きはＤＤＡ演算に遅
れるため、制御対象の移動時のフィードバック制御系に
おける目標位置と現在位置との偏差を示す位置偏差（エ
ラーカウンタ）は、ある値を示す。制御対象が台形速度
パターンに従って移動し、等速域で一定の位置偏差に保
たれる制御を行った場合、位置偏差も台形パターンとな
る。
れるため、制御対象の移動時のフィードバック制御系に
おける目標位置と現在位置との偏差を示す位置偏差（エ
ラーカウンタ）は、ある値を示す。制御対象が台形速度
パターンに従って移動し、等速域で一定の位置偏差に保
たれる制御を行った場合、位置偏差も台形パターンとな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の制御系では、ＤＤＡ演算終了直後から目標位置が終
点に固定されるため、位置偏差が急減する。このため、
系のうちの位置成分のフィードバック量が減少し、駆動
トルクが激減する。このような駆動トルクの激減は、制
御対象の移動過程における歪みとなり、機械的部分の共
振特性によっては、機械的共振を引き起こしたり、目標
位置までの到達時間が遅れる等の問題を発生させる。画
質を低下させずにこのような歪みを吸収するには、フィ
ードバック系の各フィルタパラメータを大きく設定して
ゲインを上げることが考えられるが、この場合には、動
作が不安定になったり、サーボ駆動音が大きくなると共
に、消費電力が増大する等の問題点が発生する。
来の制御系では、ＤＤＡ演算終了直後から目標位置が終
点に固定されるため、位置偏差が急減する。このため、
系のうちの位置成分のフィードバック量が減少し、駆動
トルクが激減する。このような駆動トルクの激減は、制
御対象の移動過程における歪みとなり、機械的部分の共
振特性によっては、機械的共振を引き起こしたり、目標
位置までの到達時間が遅れる等の問題を発生させる。画
質を低下させずにこのような歪みを吸収するには、フィ
ードバック系の各フィルタパラメータを大きく設定して
ゲインを上げることが考えられるが、この場合には、動
作が不安定になったり、サーボ駆動音が大きくなると共
に、消費電力が増大する等の問題点が発生する。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、ＤＤＡ演算終了後のトルクの急減を抑制して系の
応答性を向上させると共に制御対象の滑らかな移動を可
能とする直流サーボ機構の制御方式を提供することを目
的とする。
ので、ＤＤＡ演算終了後のトルクの急減を抑制して系の
応答性を向上させると共に制御対象の滑らかな移動を可
能とする直流サーボ機構の制御方式を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る直流サーボ
機構の制御方式は、制御対象の移動軌跡を特定するベク
タデータから前記制御対象の一定時間毎の目標位置を算
出する演算手段と、この演算手段で逐次算出される前記
目標位置と前記制御対象の現在位置との間の偏差である
位置偏差を求める位置偏差算出手段と、前記位置偏差に
応じたトルクで前記制御対象を駆動するサーボ機構と、
前記制御対象の前記現在位置を検出し前記位置偏差算出
手段に供給する位置検出手段とを備えたサーボ機構の制
御方式において、前記演算手段における演算終了後の前
記位置偏差に直前の前記位置偏差の相対変化量を加算す
る位置偏差補正手段を備えたことを特徴とする。
機構の制御方式は、制御対象の移動軌跡を特定するベク
タデータから前記制御対象の一定時間毎の目標位置を算
出する演算手段と、この演算手段で逐次算出される前記
目標位置と前記制御対象の現在位置との間の偏差である
位置偏差を求める位置偏差算出手段と、前記位置偏差に
応じたトルクで前記制御対象を駆動するサーボ機構と、
前記制御対象の前記現在位置を検出し前記位置偏差算出
手段に供給する位置検出手段とを備えたサーボ機構の制
御方式において、前記演算手段における演算終了後の前
記位置偏差に直前の前記位置偏差の相対変化量を加算す
る位置偏差補正手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明によれば、演算手段での目標位置の逐次
算出処理が終了した後、位置偏差に直線性改善のための
補正値を加算しているため、演算終了後に位置偏差が急
減することがなく、よって駆動トルクが激減することも
ない。このため、位置偏差が直線的に収束し、制御対象
の移動がスムーズになって、機械的部分の共振が防止さ
れると共に、応答が格段に速くなる。
算出処理が終了した後、位置偏差に直線性改善のための
補正値を加算しているため、演算終了後に位置偏差が急
減することがなく、よって駆動トルクが激減することも
ない。このため、位置偏差が直線的に収束し、制御対象
の移動がスムーズになって、機械的部分の共振が防止さ
れると共に、応答が格段に速くなる。
【０００９】
【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の実施例
について説明する。図１は本発明の一実施例に係るＸＹ
プロッタのＸＹサーボシステムのうち、Ｘ軸サーボ系の
部分を示すブロック図である。
について説明する。図１は本発明の一実施例に係るＸＹ
プロッタのＸＹサーボシステムのうち、Ｘ軸サーボ系の
部分を示すブロック図である。
【００１０】ＤＤＡ演算手段１は、プロッタコマンドと
して与えられたベクタデータから、図示しない制御対象
であるペンの移動軌跡上の目標位置ｒｘを算出し出力す
る。ＤＤＡ演算は、例えば８００μｓ毎に実行され、そ
の都度目標位置ｒｘは更新される。目標位置ｒｘは、例
えば図４に示すように、ペンの速度カーブ（台形カー
ブ）に合わせて、加速域、等速域及び減速域でそれぞれ
異なる間隔を開けて発生される。
して与えられたベクタデータから、図示しない制御対象
であるペンの移動軌跡上の目標位置ｒｘを算出し出力す
る。ＤＤＡ演算は、例えば８００μｓ毎に実行され、そ
の都度目標位置ｒｘは更新される。目標位置ｒｘは、例
えば図４に示すように、ペンの速度カーブ（台形カー
ブ）に合わせて、加速域、等速域及び減速域でそれぞれ
異なる間隔を開けて発生される。
【００１１】減算器２は、目標位置ｒｘと現在位置ｐｘ
との差を求め、これを位置偏差（エラーカウンタ値）ｅ
ｘとして出力する。位置偏差ｅｘは、ポジションゲイン
ｐｇが所定値に設定された増幅器３で増幅されたのち、
減算器４で、現在速度ｖｘを減算されて、フィルタ５に
導入される。
との差を求め、これを位置偏差（エラーカウンタ値）ｅ
ｘとして出力する。位置偏差ｅｘは、ポジションゲイン
ｐｇが所定値に設定された増幅器３で増幅されたのち、
減算器４で、現在速度ｖｘを減算されて、フィルタ５に
導入される。
【００１２】フィルタ５のパラメータｋｌ，ｋｓａｔ，
ｋｓｌｐは、それぞれ例えば次のような意味を持ってい
る。 ｋｌ：高周波域でのゲインを決定し、細かい振動を抑制
する。 ｋｓａｔ：直流でのゲインを決定し、最適な起動トルク
を設定する。また、ＸＹのスタビリティ（同期）を調整
し、周期の長い振動を抑制する。 ｋｓｌｐ：対周波数減衰傾斜のゲインを決定する。フィ
ルタのカットオフ周波数及び駆動トルクを決定する。
ｋｓｌｐは、それぞれ例えば次のような意味を持ってい
る。 ｋｌ：高周波域でのゲインを決定し、細かい振動を抑制
する。 ｋｓａｔ：直流でのゲインを決定し、最適な起動トルク
を設定する。また、ＸＹのスタビリティ（同期）を調整
し、周期の長い振動を抑制する。 ｋｓｌｐ：対周波数減衰傾斜のゲインを決定する。フィ
ルタのカットオフ周波数及び駆動トルクを決定する。
【００１３】フィルタ５の出力は、ＰＷＭ（パルス幅変
調）手段６によってＰＷＭ変調される。その出力は、直
流サーボモータ７に供給され、これにより、制御対象の
ペンがＸ軸方向に駆動される。直流サーボモータ７に連
結されたエンコーダ８は、ペンのＸ軸方向の位置を示す
信号を出力する。この出力は、現在位置ｐｘとして減算
器２に供給されると共に、速度変換手段９で現在速度ｖ
ｘに変換されて減算器４に供給されるようになってい
る。ここで、速度変換手段９の定常ゲインωｃは、最大
スピード時の最大誤差量を決定するもので、位置帰還の
乗数（ポジションゲイン）ｐｇと同様に加減速波形の直
線性を調整するものである。
調）手段６によってＰＷＭ変調される。その出力は、直
流サーボモータ７に供給され、これにより、制御対象の
ペンがＸ軸方向に駆動される。直流サーボモータ７に連
結されたエンコーダ８は、ペンのＸ軸方向の位置を示す
信号を出力する。この出力は、現在位置ｐｘとして減算
器２に供給されると共に、速度変換手段９で現在速度ｖ
ｘに変換されて減算器４に供給されるようになってい
る。ここで、速度変換手段９の定常ゲインωｃは、最大
スピード時の最大誤差量を決定するもので、位置帰還の
乗数（ポジションゲイン）ｐｇと同様に加減速波形の直
線性を調整するものである。
【００１４】また、減算器２から出力される位置偏差ｅ
ｘは、サンプル・ホールド手段１０に供給されている。
サンプル・ホールド手段１０は、ＤＤＡ演算の度に位置
偏差ｅｘをサンプリングし、前回サンプリングの位置偏
差ｅｘ′から今回サンプリングの位置偏差ｅｘを減算し
た位置偏差の相対変化量ｒｅｆを出力する。この相対変
化量ｒｅｆは、ＤＤＡ演算手段１がＤＤＡ演算を終了し
た後、位置偏差ｅｘに逐次加算される。
ｘは、サンプル・ホールド手段１０に供給されている。
サンプル・ホールド手段１０は、ＤＤＡ演算の度に位置
偏差ｅｘをサンプリングし、前回サンプリングの位置偏
差ｅｘ′から今回サンプリングの位置偏差ｅｘを減算し
た位置偏差の相対変化量ｒｅｆを出力する。この相対変
化量ｒｅｆは、ＤＤＡ演算手段１がＤＤＡ演算を終了し
た後、位置偏差ｅｘに逐次加算される。
【００１５】次に、この制御系の動作について説明す
る。図２は、減算器２から出力される位置偏差ｅｘの変
化を示す図である。
る。図２は、減算器２から出力される位置偏差ｅｘの変
化を示す図である。
【００１６】ＤＤＡ演算が開始されると、ＸＹプロッタ
のメカニカルな動作が、ＤＤＡ演算に遅れるため、位置
偏差ｅｘは、徐々に増加する。ペンが前述した最大スピ
ードに達すると、位置偏差ｅｘがある一定の値（最大誤
差量）になり、ペンは等速制御される。ペンが減速域に
入ると、位置偏差ｅｘは徐々に減少する。
のメカニカルな動作が、ＤＤＡ演算に遅れるため、位置
偏差ｅｘは、徐々に増加する。ペンが前述した最大スピ
ードに達すると、位置偏差ｅｘがある一定の値（最大誤
差量）になり、ペンは等速制御される。ペンが減速域に
入ると、位置偏差ｅｘは徐々に減少する。
【００１７】Ｔ0 の時点でＤＤＡ演算が終了すると、位
置偏差ｅｘが激減するため、従来は、駆動トルクの激減
によるペンの移動過程における歪みをもたらし、図２の
点線で示すように、ＤＤＡ終了から目標位置到達までの
時間Ｔ1に長い時間がかかっていた。これに対し、この
システムによれば、ＤＤＡ終了後の位置偏差ｅｘに直前
の相対変化量ｒｅｆを逐次加算するようにしているた
め、図中実線で示すように、位置偏差ｅｘを連続的に減
少させることができ、トルクのリニアリティを確保する
ことができる。このため、ＤＤＡ終了から目標位置到達
までの時間Ｔ2 を従来よりも大幅に短縮することができ
る。
置偏差ｅｘが激減するため、従来は、駆動トルクの激減
によるペンの移動過程における歪みをもたらし、図２の
点線で示すように、ＤＤＡ終了から目標位置到達までの
時間Ｔ1に長い時間がかかっていた。これに対し、この
システムによれば、ＤＤＡ終了後の位置偏差ｅｘに直前
の相対変化量ｒｅｆを逐次加算するようにしているた
め、図中実線で示すように、位置偏差ｅｘを連続的に減
少させることができ、トルクのリニアリティを確保する
ことができる。このため、ＤＤＡ終了から目標位置到達
までの時間Ｔ2 を従来よりも大幅に短縮することができ
る。
【００１８】なお、以上の実施例では、制御系の構成を
ブロック図で示したが、制御系は、ハードウェア構成で
もソフトウェアによる構成でも実現可能であることはい
うまでもない。
ブロック図で示したが、制御系は、ハードウェア構成で
もソフトウェアによる構成でも実現可能であることはい
うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、演
算手段での目標位置の逐次算出処理が終了したのち、直
前の相対変化量に基づいて位置偏差に所定の補正値を加
算して、位置偏差の相対変化量の直線性を改善するよう
にしたので、駆動トルクの直線性が改善され、制御対象
の移動がスムーズになると共に、応答性が格段に向上す
るという効果を奏する。
算手段での目標位置の逐次算出処理が終了したのち、直
前の相対変化量に基づいて位置偏差に所定の補正値を加
算して、位置偏差の相対変化量の直線性を改善するよう
にしたので、駆動トルクの直線性が改善され、制御対象
の移動がスムーズになると共に、応答性が格段に向上す
るという効果を奏する。
【図１】 本発明の実施例に係るＸＹプロッタのフィー
ドバック制御系のブロック図である。
ドバック制御系のブロック図である。
【図２】 同制御系における位置偏差の時間的変化を示
す図である。
す図である。
【図３】 同制御系におけるＤＤＡ演算を説明するため
の図である。
の図である。
【図４】 同ＸＹプロッタにおけるペンの移動軌跡上の
目標位置を示す図である。
目標位置を示す図である。
１…ＤＤＡ演算手段、２，４…減算器、３…増幅器、５
…フィルタ、６…ＰＷＭ手段、７…直流サーボモータ、
８…エンコーダ、９…速度変換手段、１０…サンプルホ
ールド手段。
…フィルタ、６…ＰＷＭ手段、７…直流サーボモータ、
８…エンコーダ、９…速度変換手段、１０…サンプルホ
ールド手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−51212（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−51211（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−144903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−51303（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−15792（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/12 305 G05B 11/36 501
Claims (1)
- 【請求項１】 制御対象の移動軌跡を特定するベクタデ
ータから前記制御対象の一定時間毎の目標位置を算出す
る演算手段と、この演算手段で逐次算出される前記目標
位置と前記制御対象の現在位置との間の偏差である位置
偏差を求める位置偏差算出手段と、前記位置偏差に応じ
たトルクで前記制御対象を駆動するサーボ機構と、前記
制御対象の前記現在位置を検出し前記位置偏差算出手段
に供給する位置検出手段とを備えたサーボ機構の制御方
式において、前記演算手段における演算終了後の前記位
置偏差に直前の前記位置偏差の相対変化量を加算する位
置偏差補正手段を備えたことを特徴とする直流サーボ機
構の制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03305266A JP3130984B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 直流サーボ機構の制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03305266A JP3130984B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 直流サーボ機構の制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05119840A JPH05119840A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3130984B2 true JP3130984B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=17943037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03305266A Expired - Fee Related JP3130984B2 (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 直流サーボ機構の制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3130984B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP03305266A patent/JP3130984B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05119840A (ja) | 1993-05-18 |
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|---|---|---|---|
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