JP3343986B2 - ディジタルサーボ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、サーボモータの速度変
動及び振動を防止して最適な制御特性を得るようにした
ディジタルサーボ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、アナログ制御系の欠点を解消する
ために、ディジタルサーボ制御装置が使用されるように
なった。このディジタルサーボ制御装置は、目標値及び
フィードバック値をディジタル値で与えると共に、両者
の偏差演算をディジタルコンピュータで行い、その偏差
に応じた指令値をディジタル値で与え、その値に応じて
制御量をディジタル制御するものである。このようなサ
ーボ制御装置は、一般に、位置、速度及び電流のフィー
ドバックループを備えている。そして、速度フィードバ
ックループでは、目標電流を演算するために速度偏差に
関して比例・積分演算により電流フィードバックループ
に対する目標電流のｑ軸成分を得るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の速度フィードバ
ックループにおける比例・積分演算においては、比例利
得及び積分時間をどのように決定するかが制御性能の上
で重要な課題となっている。例えば、速度フィードバッ
クループの伝達関数から最適な比例利得及び積分時間が
求められている。しかし、これらの値はサーボモータが
所定の負荷状態で定速度で回転している定常状態を想定
して固定的に決定されている。このうち積分時間が短い
と目標値に速く収束するが、オーバーシュート、アンダ
ーシュートが発生するために、高速動作時やロボットの
アームの回転制御の場合には、位置決め時に振動が発生
し、その振動の減衰が遅いという問題がある。一方、積
分時間が長いと、積分項の寄与が小さいため、外乱の影
響を受け、一定速度で運転している時の速度変動が大き
くなるという問題がある。

【０００４】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的とするところは、高速位置
決め時の振動の防止、低速動作時の速度追随性及び速度
安定性を向上させることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の発明の構成は、図８に示すように、位置フィードバッ
クループ、速度フィードバックループ、電流フィードバ
ックループを有し、指令値及び帰還値をディジタル量で
与えて、制御軸をサーボ制御するディジタルサーボ制御
装置において、制御軸が時々刻々とるべき目標位置を出
力する目標位置出力手段と、制御軸の現在位置を検出す
る現在位置検出手段と、目標位置出力手段の出力する目
標位置と現在位置検出手段の出力する現在位置との位置
偏差に応じて目標速度を演算する目標速度演算手段と、
制御軸の現在速度を検出する現在速度検出手段と、目標
速度に応じて、目標速度が小さい場合に、速度追随性及
び速度安定性を向上させるため速度フィードバックルー
プにおける比例・積分演算の積分時間が短くなるように
可変的に設定する積分時間設定手段と、目標速度演算手
段により演算された目標速度と現在速度検出手段により
検出された現在速度との速度偏差に対し比例・積分演算
により電流フィードバックループに対する目標電流を演
算する目標電流演算手段とを設け、 目標電流演算手段の
比例・積分演算は、速度偏差と予め設定されている比例
利得との積と、当該積に積分時間設定手段により設定さ
れた積分時間を作用させたものの和によることを特徴と
する。

【０００６】

【作用】目標位置出力手段からは制御軸が時々刻々とる
べき目標位置が出力され、現在位置検出手段により制御
軸の時々刻々の現在位置が検出される。次に、目標速度
演算手段により、この目標位置と現在位置検出手段によ
り検出さた制御軸の現在位置とから制御軸の位置偏差が
演算され、その位置偏差に応じて制御軸の目標速度が演
算される。

【０００７】一方、積分時間設定手段により、目標速度
演算手段により演算された目標速度に応じて、目標速度
が小さい場合に、積分時間が短くなる傾向に積分時間が
決定され、設定される。次に、目標電流演算手段によ
り、速度追随性及び速度安定性を向上させるため、目標
速度と現在速度検出手段により検出された現在速度との
速度偏差及びその速度偏差の時間に関する積分に対し
て、予め設定された比例利得及び積分時間設定手段によ
り演算された積分時間が作用され、比例・積分演算によ
り目標電流が演算される。この目標電流に現実の負荷電
流が追随するように電流フィードバックループにおいて
制御される。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明に係るディジタルサーボ制御装置
の構成を示したブロックダイヤグラムである。ディジタ
ルサーボ制御装置１０は主として、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ
１２、ＲＡＭ１３、ディジタルシグナルプロセッサ（以
下「ＤＳＰ」という）１４、ＣＰＵ２３、共通ＲＡＭ１
７，ＲＯＭ２０、ＲＯＭ２４、Ａ／Ｄ変換器１５ａ，１
５ｂ及び現在値カウンタ１６から構成されている。ＣＰ
Ｕ１１にはインタフェース１９を介して後述する速度し
きい値データＶ_thの入力等を行うキーボード２１及びＣ
ＲＴ表示装置２２が接続されている。

【０００９】ＲＯＭ１２にはＣＰＵ１１によって実行さ
れる処理プログラムが記憶されている。又、ＲＡＭ１３
にはサーボモータ３１の動作指令状態（サーボロック状
態、加減速状態、定速状態）を記憶するフラグ領域及び
サーボモータ３１の位置決め、回転指令等を与える移動
指令データの記憶された指令データ領域が設けられてい
る。又、共通ＲＡＭ１７には、ＣＰＵ１１の時々刻々出
力する目標位置が設定される。

【００１０】ＤＳＰ１４は位置及び速度制御用の演算を
行い、このＤＳＰ１４の出力は電流制御用のＣＰＵ２３
に入力され、ＣＰＵ２３の出力はインバータ２５に入力
され、そのインバータ２５はＣＰＵ２３の出力信号に応
じてサーボモータ３１を駆動する。サーボモータ３１に
は同期モータが用いられ、インバータ２５のＰＷＭ電圧
制御によりサーボモータ３１の負荷電流が制御され、そ
の結果、出力トルクが制御される。サーボモータ３１の
ｕ相及びｖ相の負荷電流はカレントトランスフォーマＣ
Ｔ３２ａ，３２ｂにより検出され、増幅器１８ａ，１８
ｂにより増幅される。その増幅器１８ａ，１８ｂの出力
は、Ａ／Ｄ変換器１５ａ，１５ｂに入力され、所定の周
期でサンプリングされ、ディジタル値に変換される。そ
のサンプリングされた値は、瞬時負荷電流のフィードバ
ック値、即ち、現在電流として、ＣＰＵ２３に入力す
る。

【００１１】又、サーボモータ３１にはパルスエンコー
ダ３３が接続され、その現在位置が検出される。パルス
エンコーダ３３の出力は波形成形・方向判別回路３４を
介して現在値カウンタ１６に接続されている。波形成形
・方向判別回路３４を介して現在値カウンタ１６に入力
されるパルスエンコーダ３３からの出力信号は現在値カ
ウンタ１６の値を加減させる。ＤＳＰ１４により、現在
値カウンタ１６の値は位置フィードバックループのフィ
ードバック値、即ち、現在位置として読み込まれる。そ
して、ＤＳＰ１４により、その現在位置はＣＰＵ１１か
ら出力された目標位置と比較され位置偏差が算出され
る。そして、ＤＳＰ１４により、その位置偏差に基づい
て目標速度が算出される。

【００１２】又、ＤＳＰ１４に入力された現在位置は時
間に関して微分され、速度フィードバックループのフィ
ードバック値、即ち、現在速度が算出される。ＤＳＰ１
４により、位置偏差に応じて決定される目標速度とその
現在速度とが比較され速度偏差が算出される。そして、
その速度偏差及び速度偏差の時間積分（累積）を用いた
比例・積分演算により、電流フィードバックループにお
ける制御の目標電流のｑ軸成分（有効電流）が算出され
る。又、目標電流のｄ軸成分（無効電流）は０とされ
る。

【００１３】ＣＰＵ２３により、この目標電流のｑ軸成
分及びｄ軸成分は、増幅器１８ａ，１８ｂ及びＡ／Ｄ変
換器１５ａ，１５ｂを介してＣＴ３２ａ，３２ｂにて検
出された電流フィードバックループのフィードバック
値、即ち、現在電流のｑ軸成分及びｄ軸成分と比較さ
れ、それぞの成分の電流偏差が演算される。そして、こ
の電流偏差及び電流偏差の時間積分（累積）を用いた比
例・積分演算により、その時の指令電流のｑ軸成分及び
ｄ軸成分が演算される。

【００１４】指令電流のｑ軸成分及びｄ軸成分は、各相
の指令電流にdq逆変換される。その各相の指令電流は高
周波数の三角波と比較され、インバータ２５の各相のト
ランジスタのオンオフを制御する電圧制御ＰＷＭ信号が
生成される。その電圧制御ＰＷＭ信号はインバータ２５
に出力され、そのインバータ２５の各相のトランジスタ
がそれぞれ駆動される。このインバータ２５のスイッチ
ングにより負荷電流は目標電流に制御されることにな
る。

【００１５】尚、サーボモータ３１の位置決めは、ＣＰ
Ｕ１１により現在値カンウタ１６の出力値が位置の目標
値に等しくなったと判定された時に完了される。又、Ａ
／Ｄ変換器１５ａ，１５ｂによってサンプリングされた
ｕ相、ｖ相の負荷電流は、ＤＳＰ１４によりdq変換され
る。

【００１６】本実施例のディジタルサーボ制御装置は、
上述したように、位置、速度及び電流の３つのフィード
バックループにより構成されている。より下位のフィー
ドバックループ程、より高い応答性が要求され、例え
ば、最下位の電流フィードバックループは 100μs 、速
度フィードバックループはその数倍、位置フィードバッ
クループは更にその数倍の時間間隔で同期をとってデー
タのサンプリングが実行され、それぞれのフィードバッ
クループの処理が実行される。

【００１７】次に、本実施例装置の作動について説明す
る。図２はＲＯＭ１２に記憶されたＣＰＵ１１によって
実行されるプログラムを示したフローチャートである。
このプログラムが実行される前の状態では、サーボモー
タ３１は停止状態にある。

【００１８】ステップ２００において、ＲＡＭ１３から
１ブロックの移動指令データ及び作業者によって入力さ
れた積分時間（積分定数）を切り替えて設定するための
経験的に求めた速度しきい値データＶ_thが読み込まれ、
ステップ２０２において、ＲＡＭ１３のフラグ領域にお
ける加減速フラグがオンとされる。次に、ステップ２０
４においてサーボモータ３１を停止状態から指令された
定速度までに加速するための加速領域における補間目標
位置が演算され、その補間目標位置及び速度しきい値Ｖ
_thは時々刻々共通ＲＡＭ１７に出力されそこに記憶され
る。

【００１９】次に、加速が終了すると、ステップ２０６
において加減速フラグがオフとされ、次のステップ２０
８においてＲＡＭ１３のフラグ領域における定速フラグ
がオンとされる。次に、ステップ２１０において定速領
域における補間目標位置が演算され、その補間目標位置
は時々刻々共通ＲＡＭ１７に出力されそこに記憶され
る。

【００２０】次に、ステップ２１２において１ブロック
の移動指令データに指令目標位置で一旦停止する指令が
含まれているか否かが判定される。停止指令が付与され
ていない場合にはステップ２１４において、次のブロッ
クの移動指令データが入力され、ステップ２１０で定速
領域における補間目標位置が演算される。ステップ２１
０、２１４の繰り返しにより、定速で目標位置を順次更
新させ、補間目標位置を順次出力させることができる。

【００２１】ステップ２１２において移動指令データに
一旦停止指令が含まれていると判定された場合には、ス
テップ２１６において加減速フラグがオンされ、次のス
テップ２１８において定速フラグがオフされる。そし
て、ステップ２２０において減速領域の補間目標位置が
順次演算され、その補間目標位置は時々刻々共通ＲＡＭ
１７に出力され、そこに記憶される。

【００２２】次に、減速補間が完了した後は、ステップ
２２２においてサーボロック状態であることを示すため
にＲＡＭ１３のフラグ領域におけるサーボロックフラグ
がオンとされる。そして、ステップ２２４において同一
の目標位置が時々刻々共通ＲＡＭ１７に出力され、その
目標位置はそこに記憶される。その結果、サーボモータ
３１はサーボロック状態、即ち、通電状態で同一位置に
保持される。

【００２３】移動指令データにより指令された時間だけ
の一旦停止が完了した後は、ステップ２００に戻り、次
のブロックの移動指令データが読み込まれ、上述のステ
ップと同様にサーボモータの位置制御が行われる。この
ようにして、サーボモータの位置が指令される。

【００２４】次に、ＤＳＰ１４はＲＯＭ２０に記憶され
た図３、図５のプログラムを実行し、ＣＰＵ２３はＲＯ
Ｍ２３に記憶された図４に示すプログラムを実行して、
サーボモータ３１の位置、速度、トルク制御を行う。図
３〜図５のプログラムは、ＤＳＰ１４及びＣＰＵ２３に
よって、所定の最小周期毎に繰り返し実行される。

【００２５】ステップ１００では、現実行サイクルが位
置偏差演算タイミングか否かが判定され、位置偏差演算
タイミングであればステップ１０２に移行し、共通ＲＡ
ＭからＣＰＵ１１によりその時刻で指令された目標位置
θ(i)(補間目標位置) が入力され記憶される。又、過去
一定時間内の目標位置は共通ＲＡＭ１７に保存されてい
る。

【００２６】次に、ステップ１０４において現在値カウ
ンタ１６に保持された現在位置（電気角）θa(i)が読み
込まれる。次に、ステップ１０６において、現時刻(i)
の目標位置θ(i) と現在位置θa(i)との位置偏差Δθ
(i) が演算される。次に、ステップ１０８において目標
速度Ｖ(i) が位置偏差ΔＰ(i) に比例した値、即ち、次
式により演算される。

【数１】Ｖ(i) ＝ｋ・ΔＰ(i)

【００２７】次に、ステップ１０９において、目標速度
Ｖ(i) に応じて積分時間が決定される。積分時間の決定
は図５に示すプログラムに従って実行される。ステップ
３００において、目標速度Ｖ(i) が共通ＲＡＭ１７にお
いてＣＰＵ１１により可変的に設定（ステップ２００、
２０４）された速度しきい値Ｖ_th以上か否かが判定され
る。目標速度Ｖ(i) が速度しきい値Ｖ_th以上であれば、
ステップ３０２において、積分時間Ｔ_i が長い方の値Ｔ
_iHに設定され、目標速度Ｖ(i)が速度しきい値Ｖ_thより
小さい場合には、ステップ３０４において、積分時間Ｔ
_i が短い方の値Ｔ_iLに設定される。この値は共通ＲＡＭ
１７に記憶され保持される。このように決定された積分
時間Ｔ_i は後述するＤＳＰ１４によりアクセスされ速度
フィードバックループにおいて目標電流の演算に使用さ
れる。

【００２８】以上の位置のフィードバック制御は、図７
の信号S1で示したタイミングで実行される。

【００２９】次に、ステップ１１０において、現実行サ
イクルが速度偏差演算タイミングか否かが判定される。
速度偏差演算タイミングであればステップ１１２に移行
し、現在値カウンタ１６に保持された現在位置θa(n)が
読み込まれる。次にステップ１１４に移行して、現時刻
(n) における現在速度Ｖa(n)が演算される。現在速度Ｖ
a(n)は、前回の速度偏差演算タイミング時に読み込まれ
た現在位置θa(n-1)と、今回入力された現在位置θa(n)
と、速度制御周期Ｄとに基づいて次式によって演算され
る。

【数２】Ｖa(n)=(θa(n)- θa(n-1)) ／Ｄ

【００３０】次に、ステップ１１６において、ステップ
１０８で演算された目標速度Ｖ(i)と現在速度Ｖa(n)と
の偏差、即ち、速度偏差ΔＶ(n) が演算される。又、速
度偏差ΔＶ(n) の累積値（積分）ＳがＳ＝Ｓ＋ΔＶ(n)
により演算される。次に、ステップ１１８においてステ
ップ１１６で演算された速度偏差ΔＶ(n)及び速度偏差
の積分Ｓと、共通ＲＡＭ１７に設定されている比例利得
Ｋ_p 及び上述した目標速度Ｖ(i) に対応して設定されて
いる積分時間Ｔ_i とを用いて、目標電流のｑ軸成分（有
効電流でサーボモータのトルクに比例する）Ｉq(n)が次
式により演算される。尚、目標電流のｄ軸成分（無効電
流）は０である。この速度フィードバック制御は、図７
の信号S2で示したタイミングで実行される。

【数３】Ｉq(n)=Ｋ_p(ΔＶ(i)+Ｓ／Ｔ_i ) このように、ＤＳＰ１４は速度制御周期で繰り返し速度
制御を実行する。

【００３１】次に、電流制御用ＣＰＵ２３は、図４に示
すプログラムを実行する。ステップ１２０において、現
実行サイクルが電流偏差演算タイミングか否かが判定さ
れる。電流偏差演算タイミングであれば、ステップ１２
２に移行する。ステップ１２２以下は電流フィードバッ
ク制御であり、この制御は、図７の信号S3に示したタイ
ミングで実行される。ステップ１２２では、電流制御期
間の先頭から測定した電流検出時刻Δｔ₁ 、電流制御期
間の先頭から測定した負荷電流の制御時刻Δｔ₂ と現在
速度Ｖa(n)とを用いて、その時刻に対応した電気角であ
る電流検出時電気角θ₁ と制御時電気角θ₂ が補間演算
される。

【００３２】

【数４】θ₁ ＝θa(n)+Ｖa(n)・Δｔ₁

【数５】θ₂ ＝θa(n)+Ｖa(n)・Δｔ₂

【００３３】この時刻Δｔ₁ ，Δｔ₂ と電気角θ₁ , θ
₂ とは図７に示したように対応している。次にステップ
１２４に移行して、ｕ相、ｖ相の負荷電流の現在値、即
ち、現在電流Ｉu,Ｉv がＡ／Ｄ変換器１５ａ，１５ｂか
ら読み込まれる。次に、ステップ１２６において、その
現在電流Ｉu,Ｉv はdq変換されて、ｄ軸成分Ｉadとｑ軸
成分Ｉaqとが次式によって演算される。

【数６】Ｉad=2^1/2 ｛lusin(θ₁+2π/3)-Ivsinθ₁｝

【数７】Ｉaq=2^1/2 ｛Iucos(θ₁+2π/3)-Ivcosθ₁｝

【００３４】尚、dq座標系は、良く知られたように、ｄ
軸は励磁磁場と同相にとられ、ｑ軸は励磁磁場と電気角
で90°の位相差にとられた座標系である。ｄ軸成分は無
効成分をｑ軸成分は有効成分を表す。次に、ステップ１
２８において、ステップ１１８で求められた目標電流の
ｄ軸成分Ｉd(n)とｑ軸成分Ｉq(n) とステップ１２６で
求められた現在電流のｄ軸成分Ｉadとｑ軸成分Ｉaqとの
偏差、即ち、ｄ軸成分偏差、ｑ軸成分偏差が求められ
る。そして、そのｄ軸成分偏差、ｑ軸成分偏差に基づい
て、比例・積分演算により指令電流のｄ軸成分Ｉd^* 、
ｑ軸成分Ｉq^* が演算される。

【００３５】次に、ステップ１３０において、次式によ
り、指令電流のｄ軸成分、ｑ軸成分Id^*,Iq^* を逆dq変換
して、各相電流指令値Iu^*,Iv^*,Iw^* が演算される。

【数８】Iu^* =(2/3)^1/2 ・｛Id^* cosθ₂ −Iq^*sinθ₂｝

【数９】Iv^* =(2/3)^1/2 ・｛Id^* cos(θ₂ ＋2π/3) −I
q^*sin(θ₂ +2π/3)｝ 尚、Iw^*は、Iw^*=-(Iu^*+Iv^*) によって演算される。

【００３６】次に、ステップ１３２，１３４において、
各相電流指令値Iu^* ,Iv^* ,Iw^* と高周波数の三角波との
レベル関係を利用して、即ち、平均電圧法を用いて、１
つの制御周期内における一連のＰＷＭ信号が生成され
る。一連のＰＷＭ信号は、各相の電圧印加状態を示した
電圧ベクトルで表すことができる。回転磁界ベクトル
は、この電圧ベクトルの積分として表される。従って、
各電圧ベクトル×継続時間の和によって回転磁界ベクト
ルの先端の軌跡が描かれる。回転磁界を角度２π／ｎ毎
に円周上の点に最短経路で位置決めするためには、１制
御周期毎に、隣接する２つの電圧ベクトルと零ベクトル
Ｖ₀ の３つのベクトルでインバータ２５が制御される必
要がある。この３つの電圧ベクトルの組合せと回転磁界
の位相とは一意的に対応する。回転磁界の位相と電圧ベ
クトルの組合せの対応表（零ベクトルＶ₀ は必ず組合せ
の１要素となるので、２つの電圧ベクトルの組だけで良
い）が、予めＲＯＭ２４に記憶されている。

【００３７】ステップ１３２では、制御時電気角θ
₂ （回転磁界の位相) から、ＲＯＭ２４におけるテーブ
ルを検索してその時の電圧ベクトルの組合せを求める。
ステップ１３４では、各電圧ベクトルの継続時間ｔ_1,ｔ
_2,ｔ₃ が演算される。例えば、その電圧ベクトルの組合
せが、Ｖ_n =(1,1,0), Ｖ₁ =(1,0,0), Ｖ₂ =(0,0,0)とな
ったとして、各電圧ベクトルの継続時間ｔ_1,ｔ_2,ｔ₃ が
演算される。その演算方法は、本実施例では、良く知ら
れた平均電圧法が用いられている。

【００３８】即ち、各相電流指令値Iu^* ,Iv^* ,Iw^* のう
ち、絶対値の大きい２つを大きい順にI₁ ^*,I₂ ^*とすると
き、継続時間ｔ_1,ｔ_2,ｔ₃ は次式で求められる。

【数１０】ｔ₁ ＝｜２I₂ ^*＋I₁ ^*｜・Ｔ／Ｖdc

【数１１】ｔ₂ ＝｜I₁ ^*−I₂ ^*｜・Ｔ／Ｖdc

【数１２】ｔ₃ ＝Ｔ−（ｔ₁₊ｔ₂ ） 但し、Ｔは周期、Ｖdcは印加直流電圧である。

【００３９】次に、ステップ１３６において、１組の電
圧ベクトルによるＰＷＭ信号が、継続時間ｔ_1,ｔ_2,ｔ₃
だけ出力される。例えば、Ｖ₆ =(1,1,0)，Ｖ₁ =(1,0,
0)，Ｖ₀ =(0,0,0)の順に、継続時間ｔ_1,ｔ_2,ｔ₃ だけ出
力される。又、換言すれば、U相はｔ₁ ＋ｔ₂ だけ電圧
が印加され、V 相はｔ₁ だけ電圧が印加され、W 相には
その制御期間、電圧は印加されない。

【００４０】ＤＳＰ１４及びＣＰＵ２３の各実行サイク
ルは、最小の制御周期で実行されており、その整数倍ｎ
₁ で電流フィードバックループが制御され、その整数倍
ｎ₂で速度フィードバックループが制御され、その整数
倍ｎ₃ で位置フィードバックループが制御されるよう
に、ステップ１００，１１０，１２０で判定の基準とな
る回数が設定されている。但し、ｎ₁ ＜ｎ₂ ≦ｎ₃ であ
る。上記のサイクルが繰り返し実行されることで、図７
に示したタイミングで、位置、速度、電流のフィードバ
ック制御が行われる。但し、図７に示したタイミングは
ＣＰＵ１１によるプログラム実行時からの計時によって
検出される。

【００４１】上記のようなサーボ制御により、停止、加
速、定速度、減速、停止による位置決め動作が実行され
る。上記の位置、速度、電流のフィードバックループを
伝達関数で表示すると図９のようになる。即ち、図６に
示すような台形形状の実線Ａ、Ｂで示すような目標速度
Ｖ(i) が与えられた時に、目標速度Ｖ(i) が速度しきい
値Ｖ_th以上となると、積分時間Ｔ_i は長い値に設定され
るので、比例項が大きく積分項が小さくなる。この結
果、目標の定速度への追随遅れや外乱による速度変動は
大きくなるが、高速な目標速度への移行時のオーバーシ
ュート、アンダーシュートが防止され、高速位置決め時
の振動が防止される。一方、目標速度Ｖ(i) が速度しき
い値Ｖ_thより小さくなると、積分時間Ｔ_i は短い値に設
定されるので、比例積分項が大きくなる。この結果、目
標の定速度への追随遅れが減少し、外乱による速度変動
は小さくなる。よって、低速度での速度制御性能が向上
する。このように、高速動作時は速度の制御性は悪くて
も、低速度での高い速度制御性が要求されるようなアー
クロボットやシーラロボットの動作制御に、本発明は特
に有効である。

【００４２】尚、上記実施例では、目標速度に対して、
積分時間を２段階に設定したが、目標速度に比例して積
分時間を連続的に可変設定するようにしても良い。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、制御軸の目標速度に応じて、
目標速度が小さくなる場合に、速度フィードバックルー
プにおける比例・積分演算の積分時間が短くなる傾向に
可変的に設定する積分時間設定手段と、目標速度と現在
速度との速度偏差及びその速度偏差の時間に関する積分
に対して、予め設定された比例利得及び積分時間演算手
段により演算された積分時間を作用させて、比例・積分
演算により電流フィードバックループに対する目標負荷
電流を演算する目標負荷電流演算手段とを有している。
従って、制御軸が高速度で制御される場合には、積分時
間が比較的長いので、積分項が小さく高速での位置決め
における振動が防止される。又、制御軸が低速度で制御
される場合には、積分時間が比較的短いので、積分項が
大きく低速で移動の速度制御性が良くなり、外乱に対す
る影響を減少させることができる。従って、所定の作業
領域の物体を切断したり、溶接したり、塗装したりする
ように、原点から所定の作業領域又は所定の作業領域か
ら原点までの動作を高速で行い、所定の作業領域は低速
で動作させるようなロボットの軸制御に特に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体的な一実施例に係るディジタルサ
ーボ制御装置の構成を示したブロックダイヤグラム。

【図２】同実施例装置のＣＰＵ１１によって処理される
目標位置の指令手順を示したフローチャート。

【図３】同実施例装置で使用されているＤＳＰによる処
理手順を示したフローチャート。

【図４】同実施例装置で使用されているＤＳＰによる処
理手順を示したフローチャート。

【図５】同実施例装置で使用されているＤＳＰによる処
理手順を示したフローチャート。

【図６】ＣＰＵ１１によって指令される目標速度と本実
施例の制御装置による追従速度との関係を示した説明
図。

【図７】位置、速度、電流フィードバック制御のタイミ
ングを示したタイミングチャート。

【図８】本発明の全体の構成を示したブロック図。

【図９】フィードバックループの伝達関数を示したブロ
ック図。

【符号の説明】

１０…ディジタルサーボ制御装置 １１…ＣＰＵ（目標位置出力手段） １２…ＲＯＭ（目標位置出力手段） １３…ＲＡＭ（目標位置出力手段） １４…ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）（現在
位置検出手段、目標速度演算手段、現在速度検出手段、
積分時間設定手段、目標電流演算手段） １５ａ，１５ｂ…Ａ／Ｄ変換器 １６…現在値カウンタ（現在位置検出手段） １７…共通ＲＡＭ（積分時間設定手段） ２０…ＲＯＭ（現在位置検出手段、目標速度演算手段、
現在速度検出手段、積分時間設定手段、目標電流演算手
段） ２５…インバータ ３１…サーボモータ ３２ａ,３２ｂ…カレントトランスフォーマ(ＣＴ) ３３…パルスエンコーダ ステップ２００〜２２４…目標位置出力手段 ステップ１０４…現在位置検出手段 ステップ１０６、１０８…目標速度演算手段 ステップ１１２、１１４…現在速度検出手段 ステップ３００〜３０４…積分時間設定手段 ステップ１１６、１１８…目標電流演算手段

───────────────────────────────────────────────────── 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 11/00 - 13/04 G05B 19/18 - 19/46

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置フィードバックループ、速度フィー
   ドバックループ、電流フィードバックループを有し、指
   令値及び帰還値をディジタル量で与えて、制御軸をサー
   ボ制御するディジタルサーボ制御装置において、 前記制御軸が時々刻々とるべき目標位置を出力する目標
   位置出力手段と、 前記制御軸の現在位置を検出する現在位置検出手段と、 前記目標位置出力手段の出力する前記目標位置と前記現
   在位置検出手段の出力する現在位置との位置偏差に応じ
   て目標速度を演算する目標速度演算手段と、 前記制御軸の現在速度を検出する現在速度検出手段と、 前記目標速度に応じて、目標速度が小さい場合に、速度
   追随性及び速度安定性を向上させるため前記速度フィー
   ドバックループにおける比例・積分演算の積分時間が短
   くなるように可変的に設定する積分時間設定手段と、 前記目標速度演算手段により演算された前記目標速度と
   前記現在速度検出手段により検出された現在速度との速
   度偏差に対し比例・積分演算により前記電流フィードバ
   ックループに対する目標電流を演算する目標電流演算手
   段とを有し、 前記目標電流演算手段の比例・積分演算は、前記速度偏
   差と予め設定されている比例利得との積と、当該積に前
   記積分時間設定手段により設定された前記積分時間を作
   用させたものの和によること を特徴とする ディジタルサ
   ーボ制御装置。