JP3206611B2 - 位置同期形速度制御系における位置追従制御方法 - Google Patents
位置同期形速度制御系における位置追従制御方法Info
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- JP3206611B2 JP3206611B2 JP18129692A JP18129692A JP3206611B2 JP 3206611 B2 JP3206611 B2 JP 3206611B2 JP 18129692 A JP18129692 A JP 18129692A JP 18129692 A JP18129692 A JP 18129692A JP 3206611 B2 JP3206611 B2 JP 3206611B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置と速度とをともに
フィードバックして制御を行なう位置同期形速度制御系
における制御方法に関し、特に、制御がデジタル信号に
基づいて行なわれる位置同期形速度制御系における位置
追従制御方法に関する。
フィードバックして制御を行なう位置同期形速度制御系
における制御方法に関し、特に、制御がデジタル信号に
基づいて行なわれる位置同期形速度制御系における位置
追従制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】位置同期形速度制御系は、電動機の位置
と速度の双方をフィードバックして制御が行なわれる系
である。位置同期形速度制御系として各種のものがある
が、その一例が特開昭61−273611号公報に示されてい
る。位置同期形速度制御系では、これまで、位置の制御
ループと速度の制御ループとをそれぞれアナログ回路で
構成していたが、近年のマイクロＣＰＵやＤＳＰ（デジ
タル信号プロセッサ）の発達により、これらの制御ルー
プをデジタル化することが一般的となっている。図４は
デジタル化された従来の位置同期形速度制御系のブロッ
ク線図である。
と速度の双方をフィードバックして制御が行なわれる系
である。位置同期形速度制御系として各種のものがある
が、その一例が特開昭61−273611号公報に示されてい
る。位置同期形速度制御系では、これまで、位置の制御
ループと速度の制御ループとをそれぞれアナログ回路で
構成していたが、近年のマイクロＣＰＵやＤＳＰ（デジ
タル信号プロセッサ）の発達により、これらの制御ルー
プをデジタル化することが一般的となっている。図４は
デジタル化された従来の位置同期形速度制御系のブロッ
ク線図である。
【０００３】この位置同期形速度制御系は、大別して、
速度指令VREFを生成し位置帰還PFBが入力する位置制御
装置１０、位置制御装置１０の出力側に設けられ速度帰
還NFBが入力する速度制御装置１１、電動機などからな
るトルク伝達遅れ要素１２、トルク伝達遅れ要素１２に
接続された負荷１３、負荷１３の位置を検出し位置帰還
PFBを出力する位置検出器１４とによって構成されてい
る。トルク伝達遅れ要素１２は、速度制御装置１１から
のトルク指令出力Ｔ1で制御され、負荷１３をトルクＴ2
で回転駆動するものである。ここでトルク伝達遅れ時間
をＴI1、機械的時定数をＴM1、速度の１００％レベルを
Ｖ100とおくと、トルク伝達遅れ要素１２の伝達関数は
１／（１＋ＴI1ｓ）、負荷１３の伝達関数は１／（ＴM1
ｓ）、位置検出器１４の伝達関数はＶ100／ｓとなる。
また、負荷１３には不図示のパルスジェネレータが接続
され、速度帰還NFBを発生させるようになっている。
速度指令VREFを生成し位置帰還PFBが入力する位置制御
装置１０、位置制御装置１０の出力側に設けられ速度帰
還NFBが入力する速度制御装置１１、電動機などからな
るトルク伝達遅れ要素１２、トルク伝達遅れ要素１２に
接続された負荷１３、負荷１３の位置を検出し位置帰還
PFBを出力する位置検出器１４とによって構成されてい
る。トルク伝達遅れ要素１２は、速度制御装置１１から
のトルク指令出力Ｔ1で制御され、負荷１３をトルクＴ2
で回転駆動するものである。ここでトルク伝達遅れ時間
をＴI1、機械的時定数をＴM1、速度の１００％レベルを
Ｖ100とおくと、トルク伝達遅れ要素１２の伝達関数は
１／（１＋ＴI1ｓ）、負荷１３の伝達関数は１／（ＴM1
ｓ）、位置検出器１４の伝達関数はＶ100／ｓとなる。
また、負荷１３には不図示のパルスジェネレータが接続
され、速度帰還NFBを発生させるようになっている。
【０００４】位置制御装置１０は、速度指令VREFを発生
させる速度指令制御手段２１、速度指令VREFを系の１０
０％速度Ｖ100で除算して正規化された速度指令NREFを
生成する除算器２２、速度指令VREFにコントローラスキ
ャンタイムτ2を乗算する乗算器２３、乗算器２３の出
力側に設けられた遅延要素２４、ゲインがKPEであって
積分の時定数がＴI2である位置制御器２５によって構成
されている。遅延要素２４は、乗算器２３の出力を１ス
キャンタイムτ2だけ遅延させ、遅延させた結果を乗算
器２３の出力に加算する。この結果、乗算器２３の出力
はコントローラスキャンタイムτ2ごとに積算されるこ
ととなり、速度指令VREFの積分値である位置指令PREFが
得られる。位置制御装置１０に入力する位置帰還PFB
は、スキャンタイムτ2ごとに取得されて１スキャン遅
れの位置帰還PFB1となる。位置指令PREFと位置帰還PFB1
との差、すなわちPREF−PFB1が位置誤差PEであり、この
位置誤差PEが位置制御器２５に入力する。位置制御器２
５は、積分の時定数ＴI2の条件で位置誤差PEにゲインKP
Eを乗じて位置補正信号Ｕpを出力するものであり、位置
補正信号Ｕpと正規化された速度指令NREFとは加算され
て値NPUとなる。この値NPUは、スキャンタイムτ2ごと
に出力NPU1として速度制御装置１１に出力されるように
なっている。
させる速度指令制御手段２１、速度指令VREFを系の１０
０％速度Ｖ100で除算して正規化された速度指令NREFを
生成する除算器２２、速度指令VREFにコントローラスキ
ャンタイムτ2を乗算する乗算器２３、乗算器２３の出
力側に設けられた遅延要素２４、ゲインがKPEであって
積分の時定数がＴI2である位置制御器２５によって構成
されている。遅延要素２４は、乗算器２３の出力を１ス
キャンタイムτ2だけ遅延させ、遅延させた結果を乗算
器２３の出力に加算する。この結果、乗算器２３の出力
はコントローラスキャンタイムτ2ごとに積算されるこ
ととなり、速度指令VREFの積分値である位置指令PREFが
得られる。位置制御装置１０に入力する位置帰還PFB
は、スキャンタイムτ2ごとに取得されて１スキャン遅
れの位置帰還PFB1となる。位置指令PREFと位置帰還PFB1
との差、すなわちPREF−PFB1が位置誤差PEであり、この
位置誤差PEが位置制御器２５に入力する。位置制御器２
５は、積分の時定数ＴI2の条件で位置誤差PEにゲインKP
Eを乗じて位置補正信号Ｕpを出力するものであり、位置
補正信号Ｕpと正規化された速度指令NREFとは加算され
て値NPUとなる。この値NPUは、スキャンタイムτ2ごと
に出力NPU1として速度制御装置１１に出力されるように
なっている。
【０００５】速度制御装置１１は、速度制御器３１で構
成されている。位置制御装置１０の出力NPU1は、サーボ
スキャンタイムτ1ごとに取得されて１スキャンタイム
遅れの速度指令NPU2となる。一方、速度制御装置１１に
入力する速度帰還NFBは、サーボスキャンタイムτ1ごと
に取得されて１スキャン遅れの速度帰還NFB1となる。速
度指令NPU2と速度帰還NFB1との差NPU2−NFB1が速度制御
器３１に入力する。速度制御器３１の出力はトルク指令
TREFであるが、このトルク指令TREFはスキャンタイムτ
1ごとにトルク指令出力Ｔ1としてトルク伝達遅れ要素１
２に出力されるようになっている。このように位置同期
形速度制御系を構成することにより、位置および速度の
フィードバック制御が行なわれる。ここでサーボスキャ
ンタイムτ1とコントローラスキャンタイムτ2は、この
位置同期形速度制御系をデジタル化したために生ずるパ
ラメータであり、それぞれ速度制御装置１１と位置制御
装置１０におけるデータの取得や演算の単位となる時間
すなわち制御演算時間である。
成されている。位置制御装置１０の出力NPU1は、サーボ
スキャンタイムτ1ごとに取得されて１スキャンタイム
遅れの速度指令NPU2となる。一方、速度制御装置１１に
入力する速度帰還NFBは、サーボスキャンタイムτ1ごと
に取得されて１スキャン遅れの速度帰還NFB1となる。速
度指令NPU2と速度帰還NFB1との差NPU2−NFB1が速度制御
器３１に入力する。速度制御器３１の出力はトルク指令
TREFであるが、このトルク指令TREFはスキャンタイムτ
1ごとにトルク指令出力Ｔ1としてトルク伝達遅れ要素１
２に出力されるようになっている。このように位置同期
形速度制御系を構成することにより、位置および速度の
フィードバック制御が行なわれる。ここでサーボスキャ
ンタイムτ1とコントローラスキャンタイムτ2は、この
位置同期形速度制御系をデジタル化したために生ずるパ
ラメータであり、それぞれ速度制御装置１１と位置制御
装置１０におけるデータの取得や演算の単位となる時間
すなわち制御演算時間である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したデジタル化さ
れた従来の位置同期形速度制御系では、制御対象の機械
的時定数ＴM1や要求される仕様によって各スキャンタイ
ムτ1,τ2の長さが制限され、必要とされるスキャンタ
イムτ1,τ2が短い場合には、低速のＣＰＵやＤＳＰで
は目標とする応答特性を得ることが難しくなり、また、
極めて高速のＣＰＵやＤＳＰを用いなければならないの
でコストが上昇するという問題点がある。特に、コント
ローラスキャンτ2についての制約は、このスキャンタ
イムτ2中に実行しなければならない一連の演算処理量
が多いため、制御系にとってのより厳しい条件となる。
れた従来の位置同期形速度制御系では、制御対象の機械
的時定数ＴM1や要求される仕様によって各スキャンタイ
ムτ1,τ2の長さが制限され、必要とされるスキャンタ
イムτ1,τ2が短い場合には、低速のＣＰＵやＤＳＰで
は目標とする応答特性を得ることが難しくなり、また、
極めて高速のＣＰＵやＤＳＰを用いなければならないの
でコストが上昇するという問題点がある。特に、コント
ローラスキャンτ2についての制約は、このスキャンタ
イムτ2中に実行しなければならない一連の演算処理量
が多いため、制御系にとってのより厳しい条件となる。
【０００７】本発明の目的は、スキャンタイムに対する
制限を緩和でき、容易に目標とする応答特性を得ること
ができる、位置同期形速度制御系における位置追従制御
方法を提供することにある。
制限を緩和でき、容易に目標とする応答特性を得ること
ができる、位置同期形速度制御系における位置追従制御
方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の位置同期形速度
制御系における位置追従制御方法は、トルク伝達遅れ要
素として表され制御対象を回転駆動する駆動手段と、第
１のスキャンタイムに基づいて動作し与えられた速度指
令を積分して位置指令を生成し前記制御対象からの位置
帰還と前記位置指令とに基づき位置補正信号を生成し前
記速度指令に前記位置補正信号を加算して出力する位置
制御手段と、第２のスキャンタイムに基づいて動作し前
記位置制御手段の出力と前記制御対象からの速度帰還と
に基づいてトルク指令を生成して前記駆動手段を制御す
る速度制御手段と、を有する位置同期形速度制御系にお
ける位置追従制御方法において、前記速度制御手段にお
いて、前記第１のスキャンタイムだけ前の速度指令を現
在の速度指令から減算して該減算によって得られた値を
前記第１のスキャンタイムで除算することにより前記速
度指令を微分し、該微分によって得られた値に前記位置
同期形速度制御系の制御の時間遅れのパラメータである
機械的時定数を乗じて加速度補償値を算出し、前記加速
度補償値を前記第２のスキャンタイムで取得して前記速
度制御手段の出力に加算した値を以て前記駆動手段に与
えられるトルク指令とする。
制御系における位置追従制御方法は、トルク伝達遅れ要
素として表され制御対象を回転駆動する駆動手段と、第
１のスキャンタイムに基づいて動作し与えられた速度指
令を積分して位置指令を生成し前記制御対象からの位置
帰還と前記位置指令とに基づき位置補正信号を生成し前
記速度指令に前記位置補正信号を加算して出力する位置
制御手段と、第２のスキャンタイムに基づいて動作し前
記位置制御手段の出力と前記制御対象からの速度帰還と
に基づいてトルク指令を生成して前記駆動手段を制御す
る速度制御手段と、を有する位置同期形速度制御系にお
ける位置追従制御方法において、前記速度制御手段にお
いて、前記第１のスキャンタイムだけ前の速度指令を現
在の速度指令から減算して該減算によって得られた値を
前記第１のスキャンタイムで除算することにより前記速
度指令を微分し、該微分によって得られた値に前記位置
同期形速度制御系の制御の時間遅れのパラメータである
機械的時定数を乗じて加速度補償値を算出し、前記加速
度補償値を前記第２のスキャンタイムで取得して前記速
度制御手段の出力に加算した値を以て前記駆動手段に与
えられるトルク指令とする。
【０００９】
【作用】速度指令を微分した値は、系がとるべき加速度
の値である。また機械的時定数は、系に対する制御の時
間遅れに関するパラメータである。速度指令を微分した
値に機械的時定数を乗じて得た加速度補償値を速度制御
手段の出力に加算することにより、とるべき加速度と系
の時間遅れとを加味した制御が行なわれることになり、
目標速度に対する実際の負荷の速度の追従性が改善さ
れ、同時に目標位置と実際の位置との誤差を少なくする
ことができる。その結果、同じ仕様を満たすのであれば
従来の方法に比べスキャンタイムを長くすることがで
き、低速のＣＰＵやＤＳＰを使用することができる。
の値である。また機械的時定数は、系に対する制御の時
間遅れに関するパラメータである。速度指令を微分した
値に機械的時定数を乗じて得た加速度補償値を速度制御
手段の出力に加算することにより、とるべき加速度と系
の時間遅れとを加味した制御が行なわれることになり、
目標速度に対する実際の負荷の速度の追従性が改善さ
れ、同時に目標位置と実際の位置との誤差を少なくする
ことができる。その結果、同じ仕様を満たすのであれば
従来の方法に比べスキャンタイムを長くすることがで
き、低速のＣＰＵやＤＳＰを使用することができる。
【００１０】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は本発明の実施に用いられる位置同期形
速度制御系の一実施例の構成を示すブロック線図であ
る。この位置同期形速度制御系は、図４を用いて説明し
た従来の位置同期形速度制御系において、位置制御装置
１０に加速度トルク補償を行なうための加速度トルク補
償器１５を付加し、さらに速度制御装置１１に加算器３
２を新たに追加した構成となっている。位置制御装置１
０において、速度指令制御手段２１からの速度指令VREF
が、加速度トルク補償器１５に対して出力されるように
なっている。したがってこの位置同期形速度制御系は、
速度指令VREFを生成し位置帰還PFBが入力し加速度トル
ク補償器１５を含む位置制御装置１０、位置制御装置１
０の出力側に設けられ速度帰還NFBが入力する速度制御
装置１１、電動機などからなるトルク伝達遅れ要素１
２、トルク伝達遅れ要素１２に接続された負荷１３、負
荷１３の位置を検出し位置帰還PFBを出力する位置検出
器１４によって構成されている。このうちトルク遅れ伝
達要素１２、負荷１３、位置検出器１４の構成は、それ
ぞれ上述の従来の位置同期形速度制御系におけるものと
同一である。なお、位置制御装置１０や速度制御装置１
１、さらには位置制御装置１０内の加速度トルク補償器
１５は、ＣＰＵやＤＳＰなどのデジタル演算器で構成さ
れている。１個のあるいは数個のＣＰＵあるいはＤＳＰ
によって、位置制御装置１０、速度制御装置１１、加速
度トルク補償器１５を実現することが可能であり、コス
トなどの点からそのようにすることが望ましい。
説明する。図１は本発明の実施に用いられる位置同期形
速度制御系の一実施例の構成を示すブロック線図であ
る。この位置同期形速度制御系は、図４を用いて説明し
た従来の位置同期形速度制御系において、位置制御装置
１０に加速度トルク補償を行なうための加速度トルク補
償器１５を付加し、さらに速度制御装置１１に加算器３
２を新たに追加した構成となっている。位置制御装置１
０において、速度指令制御手段２１からの速度指令VREF
が、加速度トルク補償器１５に対して出力されるように
なっている。したがってこの位置同期形速度制御系は、
速度指令VREFを生成し位置帰還PFBが入力し加速度トル
ク補償器１５を含む位置制御装置１０、位置制御装置１
０の出力側に設けられ速度帰還NFBが入力する速度制御
装置１１、電動機などからなるトルク伝達遅れ要素１
２、トルク伝達遅れ要素１２に接続された負荷１３、負
荷１３の位置を検出し位置帰還PFBを出力する位置検出
器１４によって構成されている。このうちトルク遅れ伝
達要素１２、負荷１３、位置検出器１４の構成は、それ
ぞれ上述の従来の位置同期形速度制御系におけるものと
同一である。なお、位置制御装置１０や速度制御装置１
１、さらには位置制御装置１０内の加速度トルク補償器
１５は、ＣＰＵやＤＳＰなどのデジタル演算器で構成さ
れている。１個のあるいは数個のＣＰＵあるいはＤＳＰ
によって、位置制御装置１０、速度制御装置１１、加速
度トルク補償器１５を実現することが可能であり、コス
トなどの点からそのようにすることが望ましい。
【００１１】ここで加速度トルク補償器１５について説
明する。加速度トルク補償器１５は、速度指令VREFを遅
延させる遅延要素４１、速度指令VREFから遅延要素４１
の出力を減算する減算器４２、減算器４２の出力をコン
トローラスキャンタイムτ2で除算する除算器４３、除
算器４３の出力にこの系の機械的時定数ＴM1を乗ずる乗
算器４４で構成されている。この乗算器４４の出力すな
わち加速度補償値DVDTは、コントローラスキャンタイム
τ2ごとに１スキャン遅れの加速度補償値DVDT１とし
て、速度制御装置１１に出力される。
明する。加速度トルク補償器１５は、速度指令VREFを遅
延させる遅延要素４１、速度指令VREFから遅延要素４１
の出力を減算する減算器４２、減算器４２の出力をコン
トローラスキャンタイムτ2で除算する除算器４３、除
算器４３の出力にこの系の機械的時定数ＴM1を乗ずる乗
算器４４で構成されている。この乗算器４４の出力すな
わち加速度補償値DVDTは、コントローラスキャンタイム
τ2ごとに１スキャン遅れの加速度補償値DVDT１とし
て、速度制御装置１１に出力される。
【００１２】速度制御装置１１は、速度制御器３１と、
速度制御器３１の出力側に設けられた加算器３２とで構
成されている。加算器３２は、速度制御器３１の出力す
なわちトルク指令TREFと加速度補償値DVDT1とを加算す
るためのものである。加速度補償値DVDT1は、サーボス
キャンタイムτ1ごとに取得されて１スキャン遅れの値
となって、加算器３２に供給される。加算器３２での加
算結果はサーボスキャンタイムτ1ごとにトルク指令出
力TREF1としてトルク伝達遅れ要素１２に出力されるよ
うになっている。なお、速度帰還NFBがサーボスキャン
タイムτ1ごとに取得されて１スキャン遅れの速度帰還N
FB1となり、位置制御装置１０の出力NPU1の１スキャン
遅れの値NPU2と速度帰還NFB1との差NPU2−NFB1が速度制
御器３１に入力することは、図４を用いて説明した従来
の制御系と同様である。
速度制御器３１の出力側に設けられた加算器３２とで構
成されている。加算器３２は、速度制御器３１の出力す
なわちトルク指令TREFと加速度補償値DVDT1とを加算す
るためのものである。加速度補償値DVDT1は、サーボス
キャンタイムτ1ごとに取得されて１スキャン遅れの値
となって、加算器３２に供給される。加算器３２での加
算結果はサーボスキャンタイムτ1ごとにトルク指令出
力TREF1としてトルク伝達遅れ要素１２に出力されるよ
うになっている。なお、速度帰還NFBがサーボスキャン
タイムτ1ごとに取得されて１スキャン遅れの速度帰還N
FB1となり、位置制御装置１０の出力NPU1の１スキャン
遅れの値NPU2と速度帰還NFB1との差NPU2−NFB1が速度制
御器３１に入力することは、図４を用いて説明した従来
の制御系と同様である。
【００１３】次に本実施例の動作を説明する。加速度ト
ルク補償器１５において、速度指令VREFは遅延要素４１
と減算器４２の双方に入力するので、減算器４２の出力
は、現在の速度指令VREFから１スキャンタイム前の速度
指令VREF1を減算した値となる。この減算結果VREF−VRE
F1は除算器４３に入力してコントローラスキャンタイム
τ2で除算される。これは速度指令VREFの変化量をスキ
ャンタイムτ2で除算していることになるので、速度指
令VREFの時間微分を求めていることと等価であり、除算
器４３の出力は速度指令VREFの微分値となる。微分値は
乗算器４４で系の機械的時定数ＴM1を乗算され、加速度
補償値DVDTとなる。加速度補償値DVDTは、コントローラ
スキャンタイムτ2ごとに１スキャン遅れの加速度補償
値DVDT1として、速度制御装置１１の加算器３２に出力
される。
ルク補償器１５において、速度指令VREFは遅延要素４１
と減算器４２の双方に入力するので、減算器４２の出力
は、現在の速度指令VREFから１スキャンタイム前の速度
指令VREF1を減算した値となる。この減算結果VREF−VRE
F1は除算器４３に入力してコントローラスキャンタイム
τ2で除算される。これは速度指令VREFの変化量をスキ
ャンタイムτ2で除算していることになるので、速度指
令VREFの時間微分を求めていることと等価であり、除算
器４３の出力は速度指令VREFの微分値となる。微分値は
乗算器４４で系の機械的時定数ＴM1を乗算され、加速度
補償値DVDTとなる。加速度補償値DVDTは、コントローラ
スキャンタイムτ2ごとに１スキャン遅れの加速度補償
値DVDT1として、速度制御装置１１の加算器３２に出力
される。
【００１４】位置制御装置１０は、図４で示した従来の
ものと同様に、速度指令VREFを発生し位置帰還PFBを受
け入れ値NPU1を出力する。速度制御装置１１では、速度
帰還NFBがサーボスキャンタイムτ1ごとに取得されて１
スキャン遅れの速度帰還NFB1となり、値NPU2と速度帰還
NFB1との偏差が速度制御器３１に入力する。速度制御器
３１は、比例ゲインＰ、積分の時定数ＴIの条件でこの
偏差を積分し、この積分結果であるTREFは、加算器３２
において、加速度補償値DVDT1の１スキャン遅れの値と
加算され、サーボスキャンタイムτ1ごとにトルク指令
出力TREF1としてトルク伝達遅れ要素１２に出力され
る。トルク伝達遅れ要素１２はトルク指令出力TREF1に
基づいて負荷１３をトルク駆動し、その結果、負荷１３
は速度と位置が変化する。負荷１３の速度は、負荷１３
に接続された不図示のパルスジェネレータによって検出
され、速度帰還NFBとして速度制御装置１１に帰還され
る。また負荷１３の位置は、位置検出器１４によって検
出され、位置帰還PFBとして位置制御装置１０に帰還さ
れる。
ものと同様に、速度指令VREFを発生し位置帰還PFBを受
け入れ値NPU1を出力する。速度制御装置１１では、速度
帰還NFBがサーボスキャンタイムτ1ごとに取得されて１
スキャン遅れの速度帰還NFB1となり、値NPU2と速度帰還
NFB1との偏差が速度制御器３１に入力する。速度制御器
３１は、比例ゲインＰ、積分の時定数ＴIの条件でこの
偏差を積分し、この積分結果であるTREFは、加算器３２
において、加速度補償値DVDT1の１スキャン遅れの値と
加算され、サーボスキャンタイムτ1ごとにトルク指令
出力TREF1としてトルク伝達遅れ要素１２に出力され
る。トルク伝達遅れ要素１２はトルク指令出力TREF1に
基づいて負荷１３をトルク駆動し、その結果、負荷１３
は速度と位置が変化する。負荷１３の速度は、負荷１３
に接続された不図示のパルスジェネレータによって検出
され、速度帰還NFBとして速度制御装置１１に帰還され
る。また負荷１３の位置は、位置検出器１４によって検
出され、位置帰還PFBとして位置制御装置１０に帰還さ
れる。
【００１５】以上のようにして負荷１３の位置と速度と
がフィードバック制御される。この位置同期形速度制御
系では、速度制御器３１の出力TREFに加速度補償値DVDT
1を１スキャン遅らせたものを加算し、加算結果をトル
ク指令出力TREF1とし、このトルク指令出力TREF1をトル
ク伝達遅れ要素１２におけるトルク制御のための駆動信
号としているので、負荷１３が速度指令VREFによりよく
追従し、位置誤差PEがより減少する。
がフィードバック制御される。この位置同期形速度制御
系では、速度制御器３１の出力TREFに加速度補償値DVDT
1を１スキャン遅らせたものを加算し、加算結果をトル
ク指令出力TREF1とし、このトルク指令出力TREF1をトル
ク伝達遅れ要素１２におけるトルク制御のための駆動信
号としているので、負荷１３が速度指令VREFによりよく
追従し、位置誤差PEがより減少する。
【００１６】次に、本実施例の位置同期形速度制御系に
おいて、加速度トルク補償を行なった場合と行なわなか
った場合（すなわち図４に示した従来の位置同期形速度
制御系と同じ）の応答特性とを比較した結果について説
明する。図２は加速度トルク補償を行なった場合の応答
特性図であり、図３は加速度トルク補償を行なわなかっ
た場合の応答特性図である。これらの応答特性の測定に
当っては、サーボスキャンタイムτ1とコントローラス
キャンタイムτ2をそれぞれ１msecとし、速度制御のカ
ットオフ周波数ωcsを３００rad/secとし、位置制御器
２５のゲインを５０とした。速度指令VREFとして同じも
のを与えたときの速度帰還NFB1（ただし正規化されてい
ない）、位置誤差PE、１サンプル遅れの加速度補償値DV
DT1がそれぞれ示されている。なお、図２と図３とでは
速度指令VREFと速度帰還NFB1に関して縦軸のスケールが
それぞれ異なっていることに注意する必要がある。
おいて、加速度トルク補償を行なった場合と行なわなか
った場合（すなわち図４に示した従来の位置同期形速度
制御系と同じ）の応答特性とを比較した結果について説
明する。図２は加速度トルク補償を行なった場合の応答
特性図であり、図３は加速度トルク補償を行なわなかっ
た場合の応答特性図である。これらの応答特性の測定に
当っては、サーボスキャンタイムτ1とコントローラス
キャンタイムτ2をそれぞれ１msecとし、速度制御のカ
ットオフ周波数ωcsを３００rad/secとし、位置制御器
２５のゲインを５０とした。速度指令VREFとして同じも
のを与えたときの速度帰還NFB1（ただし正規化されてい
ない）、位置誤差PE、１サンプル遅れの加速度補償値DV
DT1がそれぞれ示されている。なお、図２と図３とでは
速度指令VREFと速度帰還NFB1に関して縦軸のスケールが
それぞれ異なっていることに注意する必要がある。
【００１７】これらの図から明らかなように、図３すな
わち従来の方法では、速度指令VREFの値が変化している
ところで位置誤差PEの値はスケールアウトしている。速
度指令VREFはＶ字形に変化しているが、一度負側に振れ
たあとの肩の部分での位置誤差の収束状況を調べると、
位置誤差PEが０.１mm以内となるのに要する時間が、図
２では２６msecであり図３では４４msecとなっている。
これらのことから、加速度トルク補償を行なうことによ
り、サーボスキャンタイムτ1とコントローラスキャン
タイムτ2がそれぞれ１msecのときであっても、速度指
令VREFの値が変化したときすなわち加減速が行なわれて
いるときの速度の追従性が改善され、位置誤差PEの変動
範囲が著しく減少しすることがわかる。また、速度指令
VREFの変化が終ったのちの位置誤差PEの収束も速くなる
ことが分かる。
わち従来の方法では、速度指令VREFの値が変化している
ところで位置誤差PEの値はスケールアウトしている。速
度指令VREFはＶ字形に変化しているが、一度負側に振れ
たあとの肩の部分での位置誤差の収束状況を調べると、
位置誤差PEが０.１mm以内となるのに要する時間が、図
２では２６msecであり図３では４４msecとなっている。
これらのことから、加速度トルク補償を行なうことによ
り、サーボスキャンタイムτ1とコントローラスキャン
タイムτ2がそれぞれ１msecのときであっても、速度指
令VREFの値が変化したときすなわち加減速が行なわれて
いるときの速度の追従性が改善され、位置誤差PEの変動
範囲が著しく減少しすることがわかる。また、速度指令
VREFの変化が終ったのちの位置誤差PEの収束も速くなる
ことが分かる。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、速度指令
を微分した値に機械的時定数を乗じて得た加速度補償値
を速度制御手段の出力に加算することにより、とるべき
加速度と系の時間遅れとを加味した制御が行なわれるこ
とになり、目標速度に対する実際の負荷の速度の追従性
が改善され、目標位置と実際の位置との誤差を少なくな
り、演算制御時間を長くすることができるという効果が
ある。
を微分した値に機械的時定数を乗じて得た加速度補償値
を速度制御手段の出力に加算することにより、とるべき
加速度と系の時間遅れとを加味した制御が行なわれるこ
とになり、目標速度に対する実際の負荷の速度の追従性
が改善され、目標位置と実際の位置との誤差を少なくな
り、演算制御時間を長くすることができるという効果が
ある。
【図１】本発明の実施に用いられる位置同期形速度制御
系の一実施例の構成を示すブロック線図である。
系の一実施例の構成を示すブロック線図である。
【図２】加速度トルク補償を行なった場合の応答特性図
である。
である。
【図３】加速度トルク補償を行なわない場合の応答特性
図である。
図である。
【図４】従来の位置同期形速度制御系の構成を示すブロ
ック線図である。
ック線図である。
１０ 位置制御装置 １１ 速度制御装置 １２ トルク伝達遅れ要素 １３ 負荷 １４ 位置検出器 １５ 加速度トルク補償器 ２１ 速度指令制御手段 ２２,４３ 除算器 ２３,４４ 乗算器 ２４,４１ 遅延要素 ２５ 位置制御器 ３１ 速度制御器 ３２ 加算器 ４２ 減算器
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 1/00 - 1/12 G05B 11/00 - 13/04
Claims (1)
- 【請求項１】 トルク伝達遅れ要素として表され制御対
象を回転駆動する駆動手段と、第１のスキャンタイムに
基づいて動作し与えられた速度指令を積分して位置指令
を生成し前記制御対象からの位置帰還と前記位置指令と
に基づき位置補正信号を生成し前記速度指令に前記位置
補正信号を加算して出力する位置制御手段と、第２のス
キャンタイムに基づいて動作し前記位置制御手段の出力
と前記制御対象からの速度帰還とに基づいてトルク指令
を生成して前記駆動手段を制御する速度制御手段と、を
有する位置同期形速度制御系における位置追従制御方法
において、前記速度制御手段において、前記第１のスキャンタイム
だけ前の速度指令を現在の速度指令から減算して該減算
によって得られた値を前記第１のスキャンタイムで除算
することにより 前記速度指令を微分し、該微分によって
得られた値に前記位置同期形速度制御系の制御の時間遅
れのパラメータである機械的時定数を乗じて加速度補償
値を算出し、 前記加速度補償値を前記第２のスキャンタイムで取得し
て前記速度制御手段の出力に加算した値を以て前記駆動
手段に与えられるトルク指令とすることを特徴とする位
置同期形速度制御系における位置追従制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18129692A JP3206611B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 位置同期形速度制御系における位置追従制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18129692A JP3206611B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 位置同期形速度制御系における位置追従制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0628036A JPH0628036A (ja) | 1994-02-04 |
| JP3206611B2 true JP3206611B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=16098204
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18129692A Expired - Fee Related JP3206611B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 位置同期形速度制御系における位置追従制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3206611B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4298353B2 (ja) * | 2002-04-24 | 2009-07-15 | キヤノン株式会社 | 位置制御方法、位置制御システム、画像形成装置およびコンピュータプログラム |
-
1992
- 1992-07-08 JP JP18129692A patent/JP3206611B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0628036A (ja) | 1994-02-04 |
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