JP3291901B2 - サーボ制御装置 - Google Patents
サーボ制御装置Info
- Publication number
- JP3291901B2 JP3291901B2 JP08245694A JP8245694A JP3291901B2 JP 3291901 B2 JP3291901 B2 JP 3291901B2 JP 08245694 A JP08245694 A JP 08245694A JP 8245694 A JP8245694 A JP 8245694A JP 3291901 B2 JP3291901 B2 JP 3291901B2
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- Japan
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- cpu
- motor
- servo
- cycle
- control device
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はサーボ駆動系例えば産業
用ロボット等を制御するサーボ制御装置に関する。
用ロボット等を制御するサーボ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーボ駆動系の多機能化及び高速化等の
能力向上に伴い、これを制御するサーボ制御装置が処理
しなければならない情報量が増大し、しかも高速処理を
行う必要がある。これらの要請に応えるためには、１個
の中央演算処理装置（ＣＰＵ）では処理能力に限界があ
り、複数のＣＰＵを用いることにより対応することがで
きる。
能力向上に伴い、これを制御するサーボ制御装置が処理
しなければならない情報量が増大し、しかも高速処理を
行う必要がある。これらの要請に応えるためには、１個
の中央演算処理装置（ＣＰＵ）では処理能力に限界があ
り、複数のＣＰＵを用いることにより対応することがで
きる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
ＣＰＵを用いたサーボ制御装置のソフトウェア及びハー
ドウェアを最初から開発することは、時間的にもコスト
的にも大きな負担となるという問題点がある。ところ
が、１個のＣＰＵを用いた従来仕様のサーボ制御装置の
ハード構成を利用することができれば、高速処理能力を
高めるためＣＰＵを増設してもそれほどコスト高とはな
らない。また、高速処理を分担するＣＰＵだけ処理周期
を速めればプログラミングの作成等のソフトウェアの開
発も容易となるメリットがある。本発明は上記問題点に
鑑みなされたもので、処理能力を高めるためＣＰＵを増
設しても、開発に要する期間が短期間でコスト高となら
ないサーボ制御装置を提供することを目的とする。
ＣＰＵを用いたサーボ制御装置のソフトウェア及びハー
ドウェアを最初から開発することは、時間的にもコスト
的にも大きな負担となるという問題点がある。ところ
が、１個のＣＰＵを用いた従来仕様のサーボ制御装置の
ハード構成を利用することができれば、高速処理能力を
高めるためＣＰＵを増設してもそれほどコスト高とはな
らない。また、高速処理を分担するＣＰＵだけ処理周期
を速めればプログラミングの作成等のソフトウェアの開
発も容易となるメリットがある。本発明は上記問題点に
鑑みなされたもので、処理能力を高めるためＣＰＵを増
設しても、開発に要する期間が短期間でコスト高となら
ないサーボ制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のサーボ制御装置は、制御対象である交流サー
ボモータに対する目標位置と該交流サーボモータの現在
位置とを入力して制御信号を演算する第１ＣＰＵと、該
制御信号をサイン変換処理して前記交流サーボモータに
対する駆動指令信号を生成する第２ＣＰＵとを備え、該
第２ＣＰＵのサイン変換処理周期を前記第１ＣＰＵの演
算処理周期の１／２とし、演算周期毎に演算された制御
信号に基づいて、前記第２ＣＰＵが２周期分の駆動指令
信号を逐次生成することを特徴とする。
の本発明のサーボ制御装置は、制御対象である交流サー
ボモータに対する目標位置と該交流サーボモータの現在
位置とを入力して制御信号を演算する第１ＣＰＵと、該
制御信号をサイン変換処理して前記交流サーボモータに
対する駆動指令信号を生成する第２ＣＰＵとを備え、該
第２ＣＰＵのサイン変換処理周期を前記第１ＣＰＵの演
算処理周期の１／２とし、演算周期毎に演算された制御
信号に基づいて、前記第２ＣＰＵが２周期分の駆動指令
信号を逐次生成することを特徴とする。
【０００５】
【０００６】
【０００７】
【作用及び発明の効果】上記請求項１に記載のサーボ制
御装置は、制御信号を演算する第１ＣＰＵの演算処理周
期よりも、第２ＣＰＵのサイン変換処理周期が速く、第
１ＣＰＵについては従来のハード構成のままでも、高速
処理能力を高めることができ、交流サーボモータの多機
能化及び高速化等の要請に迅速に対応でき、しかもコス
ト高とならない効果がある。
御装置は、制御信号を演算する第１ＣＰＵの演算処理周
期よりも、第２ＣＰＵのサイン変換処理周期が速く、第
１ＣＰＵについては従来のハード構成のままでも、高速
処理能力を高めることができ、交流サーボモータの多機
能化及び高速化等の要請に迅速に対応でき、しかもコス
ト高とならない効果がある。
【０００８】また、第２ＣＰＵのサイン変換処理周期を
第１ＣＰＵの演算処理周期の１／２とし、演算周期毎の
制御信号に基づいて、第２ＣＰＵが２周期分の駆動指令
信号を逐次生成しているので、交流サーボモータに対す
る最適な制御モードに対して、歪みの少ない高精度の制
御を行うことができる。歪みが少なくなることにより、
交流サーボモータの発熱等として消費されるエネルギー
ロスが低減され、熱膨張等による制御精度の低下を来さ
ないという効果がある。
第１ＣＰＵの演算処理周期の１／２とし、演算周期毎の
制御信号に基づいて、第２ＣＰＵが２周期分の駆動指令
信号を逐次生成しているので、交流サーボモータに対す
る最適な制御モードに対して、歪みの少ない高精度の制
御を行うことができる。歪みが少なくなることにより、
交流サーボモータの発熱等として消費されるエネルギー
ロスが低減され、熱膨張等による制御精度の低下を来さ
ないという効果がある。
【０００９】
【００１０】
【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。図１は本発明に係るサーボ制御装置１のハードウェ
アの概略構成を示すブロック図である。このハードウェ
ア構成は、メインボード１０とサーボモジュール２０と
から構成されている。メインボード１０には、本発明の
変換処理手段をなす第１ＣＰＵ１１、該第１ＣＰＵ１１
に接続したモータドライブ１２及びエンコーダインター
フェイス１３が組み込まれている。モータドライブ１２
は８極の交流サーボモータ（以下単にモータという）１
４を駆動する。モータ１４の回転角（θ）は、エンコー
ダ１５により検出され、エンコーダインターフェイス１
３を介して第１ＣＰＵ１１に入力される。
る。図１は本発明に係るサーボ制御装置１のハードウェ
アの概略構成を示すブロック図である。このハードウェ
ア構成は、メインボード１０とサーボモジュール２０と
から構成されている。メインボード１０には、本発明の
変換処理手段をなす第１ＣＰＵ１１、該第１ＣＰＵ１１
に接続したモータドライブ１２及びエンコーダインター
フェイス１３が組み込まれている。モータドライブ１２
は８極の交流サーボモータ（以下単にモータという）１
４を駆動する。モータ１４の回転角（θ）は、エンコー
ダ１５により検出され、エンコーダインターフェイス１
３を介して第１ＣＰＵ１１に入力される。
【００１１】サーボモジュール２０は、本発明の演算処
理手段をなす第２ＣＰＵ２１と共有メモリ２２とが組み
込まれており、第２ＣＰＵ２１は前記第１ＣＰＵ１１と
共有メモリ２２を介して接続している。共有メモリ２２
には前記第１ＣＰＵ１１から出力されるモータ１４の目
標位置及び現在位置と、前記第２ＣＰＵ２１から出力さ
れる前記モータ１４に対するトルク指令値がセットされ
る。
理手段をなす第２ＣＰＵ２１と共有メモリ２２とが組み
込まれており、第２ＣＰＵ２１は前記第１ＣＰＵ１１と
共有メモリ２２を介して接続している。共有メモリ２２
には前記第１ＣＰＵ１１から出力されるモータ１４の目
標位置及び現在位置と、前記第２ＣＰＵ２１から出力さ
れる前記モータ１４に対するトルク指令値がセットされ
る。
【００１２】図２は、モータ１４に対する制御の概要と
ソフトウェアの処理分担を示したブロック図である。サ
ーボモジュール２０に組み込まれた第２ＣＰＵ２１は、
モータ１４の目標位置と現在位置とを入力し、１ｍｓの
演算周期で位置制御処理及び速度制御処理を所定の処理
プログラムに従い、モータ１４に対する制御信号である
トルク指令値を演算する。目標位置は３２ｍｓ毎に作成
される位置指令信号パターンを、１ｍｓ単位で分割して
入力される。また、第１ＣＰＵ１１によりエンコーダ１
５で検出されたモータ１４の回転角（θ）が取り込ま
れ、現在位置として第２ＣＰＵ２１に入力される。第２
ＣＰＵ２１で演算処理されたトルク指令値は、共有メモ
リ２２を介して第１ＣＰＵ１１に入力される。モータ１
４のトルクは電流に比例するため、トルク指令値は電流
指令値として表される。
ソフトウェアの処理分担を示したブロック図である。サ
ーボモジュール２０に組み込まれた第２ＣＰＵ２１は、
モータ１４の目標位置と現在位置とを入力し、１ｍｓの
演算周期で位置制御処理及び速度制御処理を所定の処理
プログラムに従い、モータ１４に対する制御信号である
トルク指令値を演算する。目標位置は３２ｍｓ毎に作成
される位置指令信号パターンを、１ｍｓ単位で分割して
入力される。また、第１ＣＰＵ１１によりエンコーダ１
５で検出されたモータ１４の回転角（θ）が取り込ま
れ、現在位置として第２ＣＰＵ２１に入力される。第２
ＣＰＵ２１で演算処理されたトルク指令値は、共有メモ
リ２２を介して第１ＣＰＵ１１に入力される。モータ１
４のトルクは電流に比例するため、トルク指令値は電流
指令値として表される。
【００１３】第１ＣＰＵ１１は、電流指令値として入力
されたトルク指令値に対して、０．５ｍｓの変換周期で
サイン変換処理を行う。そして、サイン変換を行うとと
もにそれぞれ（２π／３）の位相差を設けて、Ｕ相、Ｖ
相及びＷ相の駆動指令信号を生成する。各相の駆動指令
信号は、ゲートアレイ２に入力され、電流センサ３によ
り検出される電流信号をフィードバックして、各相毎に
電流制御処理が行われる。電流制御処理後、各相の駆動
指令信号はパワー素子４によりスイッチングされモータ
１４に通電される。
されたトルク指令値に対して、０．５ｍｓの変換周期で
サイン変換処理を行う。そして、サイン変換を行うとと
もにそれぞれ（２π／３）の位相差を設けて、Ｕ相、Ｖ
相及びＷ相の駆動指令信号を生成する。各相の駆動指令
信号は、ゲートアレイ２に入力され、電流センサ３によ
り検出される電流信号をフィードバックして、各相毎に
電流制御処理が行われる。電流制御処理後、各相の駆動
指令信号はパワー素子４によりスイッチングされモータ
１４に通電される。
【００１４】図３は、第１ＣＰＵ１１の変換処理周期と
第２ＣＰＵ２１の演算処理周期との関係を示したタイミ
ングチャートである。第１ＣＰＵ１１がサイン変換処理
する電流指令値は、１ｍｓ前に第２ＣＰＵ２１により出
力されたものである。そして、１ｍｓ毎の電流指令値に
基づいて、０．５ｍｓの周期でサイン変換処理すること
により２周期分の駆動指令信号が逐次生成される。
第２ＣＰＵ２１の演算処理周期との関係を示したタイミ
ングチャートである。第１ＣＰＵ１１がサイン変換処理
する電流指令値は、１ｍｓ前に第２ＣＰＵ２１により出
力されたものである。そして、１ｍｓ毎の電流指令値に
基づいて、０．５ｍｓの周期でサイン変換処理すること
により２周期分の駆動指令信号が逐次生成される。
【００１５】図４（ａ）は、４極のモータの場合と同様
に１ｍｓの変換周期でサイン変換した電流指令値により
制御した場合に、定格速度（３，０００ｒｐｍ）で回転
する８極のモータの実際の電流指令波形と、理想の電流
指令波形とを示した比較図である。実際の電流指令波形
と理想の電流指令波形との間に生じる大きな歪み部分
は、モータの駆動に直接寄与しないエネルギーロスとな
っている。このエネルギーは、通常モータの発熱の形で
消費され、モータやモータ支持部分が熱膨張する。図４
（ｂ）は、０．５ｍｓの変換周期でサイン変換した電流
指令値により制御した場合に、定格速度で回転する８極
のモータの実際の電流指令波形と、理想の電流指令波形
とを示した比較図である。この場合は、実際の電流指令
波形が理想の電流指令波形と略重なり大きな歪みを生じ
ない。
に１ｍｓの変換周期でサイン変換した電流指令値により
制御した場合に、定格速度（３，０００ｒｐｍ）で回転
する８極のモータの実際の電流指令波形と、理想の電流
指令波形とを示した比較図である。実際の電流指令波形
と理想の電流指令波形との間に生じる大きな歪み部分
は、モータの駆動に直接寄与しないエネルギーロスとな
っている。このエネルギーは、通常モータの発熱の形で
消費され、モータやモータ支持部分が熱膨張する。図４
（ｂ）は、０．５ｍｓの変換周期でサイン変換した電流
指令値により制御した場合に、定格速度で回転する８極
のモータの実際の電流指令波形と、理想の電流指令波形
とを示した比較図である。この場合は、実際の電流指令
波形が理想の電流指令波形と略重なり大きな歪みを生じ
ない。
【００１６】図５は、６軸の産業用ロボット３０の斜視
図である。この産業用ロボットは、各６軸Ｘ1〜Ｘ6の駆
動源として上記した８極のモータを用いるとともに、上
記実施例で説明したサーボ制御装置１を搭載している。
従って、理想の電流指令波形に略合致する電流指令波形
によりモータの制御できるとともに、エネルギーロスが
低減されて熱歪みを生じることもないから高精度の制御
が可能となる利点を有する。
図である。この産業用ロボットは、各６軸Ｘ1〜Ｘ6の駆
動源として上記した８極のモータを用いるとともに、上
記実施例で説明したサーボ制御装置１を搭載している。
従って、理想の電流指令波形に略合致する電流指令波形
によりモータの制御できるとともに、エネルギーロスが
低減されて熱歪みを生じることもないから高精度の制御
が可能となる利点を有する。
【図１】本発明に係るサーボ制御装置のハードウェアの
概略構成を示すブロック図である。
概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るサーボ制御装置のモータに対する
制御の概要と、ソフトウェアの処理分担を示すブロック
図である。
制御の概要と、ソフトウェアの処理分担を示すブロック
図である。
【図３】第１ＣＰＵ１１の変換処理周期と第２ＣＰＵ２
１の演算処理周期との関係を示したタイミングチャート
である。
１の演算処理周期との関係を示したタイミングチャート
である。
【図４】定格速度で回転する８極のモータの実際の電流
指令波形と、理想の電流指令波形とを示した比較図であ
る。
指令波形と、理想の電流指令波形とを示した比較図であ
る。
【図５】６軸の産業用ロボットの斜視図である。
１ サーボ制御装置 １０ メインボード １１ 第１ＣＰＵ（変換処理手段） １４ モータ ２０ サーボモジュール ２１ 第２ＣＰＵ（演算処理手段） ２２ 共有メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 G05B 15/00 - 15/02 H02P 5/28 - 5/44 H02P 7/36 - 7/66
Claims (1)
- 【請求項１】 制御対象である交流サーボモータに対す
る目標位置と該交流サーボモータの現在位置とを入力し
て制御信号を演算する第１ＣＰＵと、 該制御信号をサイン変換処理して前記交流サーボモータ
に対する駆動指令信号を生成する第２ＣＰＵとを備え、 該第２ＣＰＵのサイン変換処理周期を前記第１ＣＰＵの
演算処理周期の１／２とし、演算周期毎に演算された制
御信号に基づいて、前記第２ＣＰＵが２周期分の駆動指
令信号を逐次生成することを特徴とするサーボ制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08245694A JP3291901B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | サーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08245694A JP3291901B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | サーボ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07271444A JPH07271444A (ja) | 1995-10-20 |
| JP3291901B2 true JP3291901B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=13775021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08245694A Expired - Lifetime JP3291901B2 (ja) | 1994-03-28 | 1994-03-28 | サーボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3291901B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-28 JP JP08245694A patent/JP3291901B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07271444A (ja) | 1995-10-20 |
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Legal Events
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