JP3446595B2 - サーボ装置 - Google Patents
サーボ装置Info
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- JP3446595B2 JP3446595B2 JP08416898A JP8416898A JP3446595B2 JP 3446595 B2 JP3446595 B2 JP 3446595B2 JP 08416898 A JP08416898 A JP 08416898A JP 8416898 A JP8416898 A JP 8416898A JP 3446595 B2 JP3446595 B2 JP 3446595B2
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータによ
り工作機械等を駆動するサーボ装置に関するものであ
る。
り工作機械等を駆動するサーボ装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】図１３は従来のサーボ装置の制御ブロッ
ク図である。図において、１は位置指令生成部、２は位
置演算手段、例えば、位置制御部である。３は速度演算
手段、例えば、速度制御部である。４は電流制御部、５
は電流駆動手段、例えば、電力増幅回路である。６はモ
ータ、例えば、サーボモータである。７はサーボモータ
６の回転位置を検出するエンコーダ、８はエンコーダ７
の位置検出出力を微分して速度を算出する微分手段であ
る。エンコーダ７、および、微分手段８より検出手段が
構成される。９は位置指令生成部１から出力される位置
指令、１０はエンコーダ７から出力される位置フィード
バック信号、１１は位置偏差信号、１２は位置制御部２
から出力される速度指令、１３は微分手段８から出力さ
れる速度フィードバック信号、１４は速度指令１２と速
度検出信号との差分である速度偏差信号、１５は速度制
御部３から出力されるトルク指令、１６はサーボモータ
６に流れる電流を示す電流フィードバック信号である。
このサーボ装置は、位置指令生成部１により出力される
位置指令信号９にエンコーダ７より検出されたサーボモ
ータ６の位置フィードバック信号１０が追従するように
サーボモータ６を回転させるように構成されている。ま
た、この動作を高速安定に行うために位置指令信号９と
位置フィードバック信号１０との偏差信号１１にもとづ
き位置制御部２が速度指令１２を生成し、位置フィード
バック信号１０にもとづき微分手段８により生成される
速度フィードバック信号１３が速度指令１２に追従する
ように速度制御部３がサーボモータ６への電流指令１５
を出力している。さらに、サーボモータ６に流れる電流
値を示す電流フィードバック１６がこの電流指令１５に
追従するように電流制御部４及び電力増幅部５はサーボ
モータ６に電流を流すようにしている。すなわち、速度
制御ループは位置制御ループのマイナーループとなって
おり、速度制御ループの内部にさらに電流ループが構成
されている。サーボ制御装置においては制御手法として
一般にＰＩ制御が用いられるが、場合により適宜ＰＩＤ
制御やモデル適応制御等も用いられる。いずれの制御手
法が用いられる場合においても、従来装置においては一
般に各制御ループ内のゲインは予め調整やチューニング
により固定されている。リアルタイムで制御ループ内の
ゲインを非線形に変化させる装置もあるが、単に予め設
定されている上限値以上にならないように制限を加える
ように構成されているため、要求精度の面から常時速度
ループゲインが高すぎる状態に設定され動作が不安定に
なるという問題点があった。
ク図である。図において、１は位置指令生成部、２は位
置演算手段、例えば、位置制御部である。３は速度演算
手段、例えば、速度制御部である。４は電流制御部、５
は電流駆動手段、例えば、電力増幅回路である。６はモ
ータ、例えば、サーボモータである。７はサーボモータ
６の回転位置を検出するエンコーダ、８はエンコーダ７
の位置検出出力を微分して速度を算出する微分手段であ
る。エンコーダ７、および、微分手段８より検出手段が
構成される。９は位置指令生成部１から出力される位置
指令、１０はエンコーダ７から出力される位置フィード
バック信号、１１は位置偏差信号、１２は位置制御部２
から出力される速度指令、１３は微分手段８から出力さ
れる速度フィードバック信号、１４は速度指令１２と速
度検出信号との差分である速度偏差信号、１５は速度制
御部３から出力されるトルク指令、１６はサーボモータ
６に流れる電流を示す電流フィードバック信号である。
このサーボ装置は、位置指令生成部１により出力される
位置指令信号９にエンコーダ７より検出されたサーボモ
ータ６の位置フィードバック信号１０が追従するように
サーボモータ６を回転させるように構成されている。ま
た、この動作を高速安定に行うために位置指令信号９と
位置フィードバック信号１０との偏差信号１１にもとづ
き位置制御部２が速度指令１２を生成し、位置フィード
バック信号１０にもとづき微分手段８により生成される
速度フィードバック信号１３が速度指令１２に追従する
ように速度制御部３がサーボモータ６への電流指令１５
を出力している。さらに、サーボモータ６に流れる電流
値を示す電流フィードバック１６がこの電流指令１５に
追従するように電流制御部４及び電力増幅部５はサーボ
モータ６に電流を流すようにしている。すなわち、速度
制御ループは位置制御ループのマイナーループとなって
おり、速度制御ループの内部にさらに電流ループが構成
されている。サーボ制御装置においては制御手法として
一般にＰＩ制御が用いられるが、場合により適宜ＰＩＤ
制御やモデル適応制御等も用いられる。いずれの制御手
法が用いられる場合においても、従来装置においては一
般に各制御ループ内のゲインは予め調整やチューニング
により固定されている。リアルタイムで制御ループ内の
ゲインを非線形に変化させる装置もあるが、単に予め設
定されている上限値以上にならないように制限を加える
ように構成されているため、要求精度の面から常時速度
ループゲインが高すぎる状態に設定され動作が不安定に
なるという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ装置にお
いては、高速位置決めの場合のように移動中の遅れは重
要でなく位置決め目標位置に近くなったときに遅れが問
題になる場合においても、サーボループ内のゲインは固
定になっているか、または、単に予め設定されている上
限値以上にならないように非線形に制限を加えるように
構成されているため、要求精度の面から常時速度ループ
ゲインが高すぎる傾向にあり、高速移動中に機械系の共
振や振動が誘発されやすいという問題点があった。ま
た、通常機械系の共振周波数は制御ループの応答可能周
波数を越えているので、機械系の共振が誘発されると制
御不能状態に陥り電源を落とさなければならい事態にな
ることもあり、安定した動作が得られないという問題点
があった。
いては、高速位置決めの場合のように移動中の遅れは重
要でなく位置決め目標位置に近くなったときに遅れが問
題になる場合においても、サーボループ内のゲインは固
定になっているか、または、単に予め設定されている上
限値以上にならないように非線形に制限を加えるように
構成されているため、要求精度の面から常時速度ループ
ゲインが高すぎる傾向にあり、高速移動中に機械系の共
振や振動が誘発されやすいという問題点があった。ま
た、通常機械系の共振周波数は制御ループの応答可能周
波数を越えているので、機械系の共振が誘発されると制
御不能状態に陥り電源を落とさなければならい事態にな
ることもあり、安定した動作が得られないという問題点
があった。
【０００４】また、位置決め後などにおける外乱に対す
る耐性が十分に得られないという問題点があった。
る耐性が十分に得られないという問題点があった。
【０００５】大型工作機械やリニアサーボモータを使用
した機械装置などにおいては、１つの軸を１つのモータ
で駆動できないため１つの軸を複数のモータで駆動する
場合がある。このような場合には複数のモータを同期し
て駆動する必要があるので、同一指令をそれぞれのモー
タの駆動装置に与え、それぞれの駆動装置が自モータの
位置検出器からの位置検出出力にもとづき個々に位置制
御を行うようにしていたが、位置決め精度を向上させる
ためにゲインを高くすると、軸間でのサーボ応答の位相
の不一致に起因するモータ間での干渉がおこり振動現象
が発生する等の問題点があった。
した機械装置などにおいては、１つの軸を１つのモータ
で駆動できないため１つの軸を複数のモータで駆動する
場合がある。このような場合には複数のモータを同期し
て駆動する必要があるので、同一指令をそれぞれのモー
タの駆動装置に与え、それぞれの駆動装置が自モータの
位置検出器からの位置検出出力にもとづき個々に位置制
御を行うようにしていたが、位置決め精度を向上させる
ためにゲインを高くすると、軸間でのサーボ応答の位相
の不一致に起因するモータ間での干渉がおこり振動現象
が発生する等の問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係るサーボ装
置は、モータと、上記モータの位置および速度を検出す
る検出手段と、外部から入力された位置指令と上記検出
手段の位置検出出力との差分にもとづき速度指令を生成
する位置演算手段と、上記速度指令と上記検出手段の速
度検出出力との差分に所定の速度ループゲインを乗じト
ルク指令を生成する速度演算手段と、上記トルク指令に
もとづき上記モータに電流を流す電流駆動手段と、を備
え、上記速度ループゲインを、高速移動中において上記
位置指令と上記検出手段の位置検出出力との差分である
位置偏差が大きいうちは位置ループゲインから決まる最
低値まで小さくするとともに、目標位置に近づき上記位
置偏差が小さくなるにつれ、所定の位置偏差でピーク値
になるように位置偏差信号に対し反比例的に連続的に大
きくし、且つ上記所定の位置よりも更に位置偏差が零に
近づくと位置ループゲインから決まる最低値まで連続的
に小さくするようにしたものである。
置は、モータと、上記モータの位置および速度を検出す
る検出手段と、外部から入力された位置指令と上記検出
手段の位置検出出力との差分にもとづき速度指令を生成
する位置演算手段と、上記速度指令と上記検出手段の速
度検出出力との差分に所定の速度ループゲインを乗じト
ルク指令を生成する速度演算手段と、上記トルク指令に
もとづき上記モータに電流を流す電流駆動手段と、を備
え、上記速度ループゲインを、高速移動中において上記
位置指令と上記検出手段の位置検出出力との差分である
位置偏差が大きいうちは位置ループゲインから決まる最
低値まで小さくするとともに、目標位置に近づき上記位
置偏差が小さくなるにつれ、所定の位置偏差でピーク値
になるように位置偏差信号に対し反比例的に連続的に大
きくし、且つ上記所定の位置よりも更に位置偏差が零に
近づくと位置ループゲインから決まる最低値まで連続的
に小さくするようにしたものである。
【０００７】また、理想位置ループモデルを有し、上記
位置偏差として、上記理想位置ループモデルから出力さ
れる現在位置信号と検出手段の位置検出出力との差分で
ある位置偏差を用いるようにしたものである。
位置偏差として、上記理想位置ループモデルから出力さ
れる現在位置信号と検出手段の位置検出出力との差分で
ある位置偏差を用いるようにしたものである。
【０００８】また、モータと、上記モータの位置および
速度を検出する検出手段と、外部から入力された位置指
令と上記検出手段の位置検出出力との差分である位置偏
差にもとづき速度指令を生成する位置演算手段と、上記
速度指令と上記検出手段の速度検出出力との差分である
速度偏差に所定のゲインを乗じトルク指令を生成する速
度演算手段と、上記トルク指令にもとづき上記モータに
電流を流す電流駆動手段と、をそれぞれ有する第１、第
２サーボ装置を備え、上記速度ループゲインを、高速移
動中において上記第１サーボ装置の上記検出手段の位置
検出出力と上記第２サーボ装置の上記検出手段の位置検
出出力との差分である位置偏差が大きいうちは位置ルー
プゲインから決まる最低値まで小さくするとともに、目
標位置に近づき上記位置偏差が小さくなるにつれ、所定
の位置偏差でピーク値になるように位置偏差信号に対し
反比例的に連続的に大きくし、且つ上記所定の位置より
も更に位置偏差が零に近づくと位置ループゲインから決
まる最低値まで連続的に小さくするようにしたものであ
る。
速度を検出する検出手段と、外部から入力された位置指
令と上記検出手段の位置検出出力との差分である位置偏
差にもとづき速度指令を生成する位置演算手段と、上記
速度指令と上記検出手段の速度検出出力との差分である
速度偏差に所定のゲインを乗じトルク指令を生成する速
度演算手段と、上記トルク指令にもとづき上記モータに
電流を流す電流駆動手段と、をそれぞれ有する第１、第
２サーボ装置を備え、上記速度ループゲインを、高速移
動中において上記第１サーボ装置の上記検出手段の位置
検出出力と上記第２サーボ装置の上記検出手段の位置検
出出力との差分である位置偏差が大きいうちは位置ルー
プゲインから決まる最低値まで小さくするとともに、目
標位置に近づき上記位置偏差が小さくなるにつれ、所定
の位置偏差でピーク値になるように位置偏差信号に対し
反比例的に連続的に大きくし、且つ上記所定の位置より
も更に位置偏差が零に近づくと位置ループゲインから決
まる最低値まで連続的に小さくするようにしたものであ
る。
【０００９】また、位置偏差が入力され、この位置偏差
が増加する場合にはその値をそのまま出力するととも
に、上記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだら
かにした信号を出力する位置偏差平滑手段を有し、上記
位置偏差として、この位置偏差平滑手段より出力される
信号を用いるようにしたものである。
が増加する場合にはその値をそのまま出力するととも
に、上記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだら
かにした信号を出力する位置偏差平滑手段を有し、上記
位置偏差として、この位置偏差平滑手段より出力される
信号を用いるようにしたものである。
【００１０】また、位置偏差が入力され、この位置偏差
が増加する場合にはその値をそのまま出力するととも
に、上記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだら
かにした信号を出力し、且つ上記位置偏差の変動周波数
に応じて変化する信号を出力する位置偏差平滑手段を有
し、上記位置偏差として、この位置偏差平滑手段より出
力される信号を用いるようにしたものである。
が増加する場合にはその値をそのまま出力するととも
に、上記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだら
かにした信号を出力し、且つ上記位置偏差の変動周波数
に応じて変化する信号を出力する位置偏差平滑手段を有
し、上記位置偏差として、この位置偏差平滑手段より出
力される信号を用いるようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．図１はこの
発明の実施の形態１によるサーボ装置のブロック図であ
る。この図１は、位置偏差信号が１１が速度制御部３に
入力されている他は従来装置を示す図１３と同様であ
る。この発明の実施の形態１においては、速度制御部３
は電流指令１５を次式により求めて出力している。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p１ × ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（１） Ｋｖ_p１＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅp｜／（１＋κ× ｅp× ｅp） ・・・（２） 但し、Ｉ_CMDは電流指令１５の値、Ｋｖ_ｐ１は速度ル
ープゲイン、ｅｖは速度偏差信号１４の大きさ、ＫvＩ
は速度ループ積分ゲインの値、ｅｖＩは速度偏差信号１
４の積分値、Ｋv_ｃは速度ループゲインの最小値、ｅp
は位置偏差信号１１の大きさ、αおよびκは速度ループ
ゲインのピーク値と、このピーク値になるときの位置偏
差信号１１の大きさを与える定数である。なお、Ｋｖ_
ｐ１×ｅｖはＰＩ制御における比例項に相当し、ＫvＩ
×（ｅｖＩ）はＰＩ制御における積分項に相当する。
発明の実施の形態１によるサーボ装置のブロック図であ
る。この図１は、位置偏差信号が１１が速度制御部３に
入力されている他は従来装置を示す図１３と同様であ
る。この発明の実施の形態１においては、速度制御部３
は電流指令１５を次式により求めて出力している。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p１ × ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（１） Ｋｖ_p１＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅp｜／（１＋κ× ｅp× ｅp） ・・・（２） 但し、Ｉ_CMDは電流指令１５の値、Ｋｖ_ｐ１は速度ル
ープゲイン、ｅｖは速度偏差信号１４の大きさ、ＫvＩ
は速度ループ積分ゲインの値、ｅｖＩは速度偏差信号１
４の積分値、Ｋv_ｃは速度ループゲインの最小値、ｅp
は位置偏差信号１１の大きさ、αおよびκは速度ループ
ゲインのピーク値と、このピーク値になるときの位置偏
差信号１１の大きさを与える定数である。なお、Ｋｖ_
ｐ１×ｅｖはＰＩ制御における比例項に相当し、ＫvＩ
×（ｅｖＩ）はＰＩ制御における積分項に相当する。
【００１２】図２は、式（２）により示される位置偏差
信号１１の大きさｅpと速度ループゲインＫｖ_p１との
関係を示す図である。図に示されるように、速度ループ
ゲインＫｖ_p１が最大となるときの｜ｅp｜の値は１／
κであり、速度ループゲインＫｖ_p１の最大値はα／
（２κ）である。なお、α／２ｋ、および、１／ｋは、
α、ｋにより任意に設定できるので、例えば、α／２ｋ
を電流ループより制限される速度ループゲインの最大値
にし、１／ｋを速度ループゲインを最大にするときの位
置偏差の値にしてもよい。
信号１１の大きさｅpと速度ループゲインＫｖ_p１との
関係を示す図である。図に示されるように、速度ループ
ゲインＫｖ_p１が最大となるときの｜ｅp｜の値は１／
κであり、速度ループゲインＫｖ_p１の最大値はα／
（２κ）である。なお、α／２ｋ、および、１／ｋは、
α、ｋにより任意に設定できるので、例えば、α／２ｋ
を電流ループより制限される速度ループゲインの最大値
にし、１／ｋを速度ループゲインを最大にするときの位
置偏差の値にしてもよい。
【００１３】この実施の形態１によれば、高速位置決め
時のように停止時の整定を問題とするような場合には、
高速移動中の位置偏差が極めて大きい領域での速度応答
はあまり問題とならないので機械共振を誘発しないよう
にゲインを落としておき、外乱等により比較的大きな位
置偏差が生じている場合には、直ちに位置偏差に対応し
て速度ループゲインを電流ループの応答性により制限さ
れる範囲内で大きくして位置偏差の増大を抑制し、位置
の偏差が極めて小さい場合には速度ループゲインを落と
しておくことにより、停止時等においてサーボの高ゲイ
ン化により生じる磁気音や機械振動の誘発などが抑制さ
れる。また、速度ループゲインのピーク値、および、ピ
ーク値に達するときの位置偏差の値をあらかじめ任意に
設定できる。また、ゲインの変化は、急激に変化するこ
とがない簡単な関数による変化なので安定に容易にゲイ
ン設定ができ、速度制御部３におけるトルクの算出等も
速やかにでき高速な応答が可能になる。
時のように停止時の整定を問題とするような場合には、
高速移動中の位置偏差が極めて大きい領域での速度応答
はあまり問題とならないので機械共振を誘発しないよう
にゲインを落としておき、外乱等により比較的大きな位
置偏差が生じている場合には、直ちに位置偏差に対応し
て速度ループゲインを電流ループの応答性により制限さ
れる範囲内で大きくして位置偏差の増大を抑制し、位置
の偏差が極めて小さい場合には速度ループゲインを落と
しておくことにより、停止時等においてサーボの高ゲイ
ン化により生じる磁気音や機械振動の誘発などが抑制さ
れる。また、速度ループゲインのピーク値、および、ピ
ーク値に達するときの位置偏差の値をあらかじめ任意に
設定できる。また、ゲインの変化は、急激に変化するこ
とがない簡単な関数による変化なので安定に容易にゲイ
ン設定ができ、速度制御部３におけるトルクの算出等も
速やかにでき高速な応答が可能になる。
【００１４】発明の実施の形態２．図３はこの発明の実
施の形態２によるサーボ装置のブロック図である。図に
おいて３８は位置偏差平滑手段、例えば、位置偏差平滑
回路である。この図３は、位置偏差信号１１が位置偏差
平滑回路３８を介して速度制御部３に入力されている他
は図１と同様である。次に、位置偏差平滑回路３８の内
部回路について説明する。位置偏差平滑回路３８におい
て、２２は位置偏差１１を絶対値にする絶対値生成部、
２８は絶対値生成部２２からの出力信号である絶対値信
号、２３は絶対値信号２８を微分する微分器、２９は微
分器２３からの出力信号である微分信号、２４は微分信
号２９の符号により１か−１の信号を生成する信号生成
器、３０は信号生成器２４からの出力信号である符号信
号、３２は位置偏差平滑回路３８の出力信号であるｅｐ
ｓ１信号、２５は判定部である。この判定部２５は符号
信号３０が１のときに、ｅｐｓ１信号３２と絶対値信号
２８とを比較しｅｐｓ１信号３２の方が絶対値信号２８
より小さい値であれば１を出力し、大きい値であれば０
を出力する。３１は判定部２５からの出力信号である判
定結果信号、２６は平滑ゲインを乗じる平滑ゲイン部、
２７は前回値を記憶するメモリ部である。
施の形態２によるサーボ装置のブロック図である。図に
おいて３８は位置偏差平滑手段、例えば、位置偏差平滑
回路である。この図３は、位置偏差信号１１が位置偏差
平滑回路３８を介して速度制御部３に入力されている他
は図１と同様である。次に、位置偏差平滑回路３８の内
部回路について説明する。位置偏差平滑回路３８におい
て、２２は位置偏差１１を絶対値にする絶対値生成部、
２８は絶対値生成部２２からの出力信号である絶対値信
号、２３は絶対値信号２８を微分する微分器、２９は微
分器２３からの出力信号である微分信号、２４は微分信
号２９の符号により１か−１の信号を生成する信号生成
器、３０は信号生成器２４からの出力信号である符号信
号、３２は位置偏差平滑回路３８の出力信号であるｅｐ
ｓ１信号、２５は判定部である。この判定部２５は符号
信号３０が１のときに、ｅｐｓ１信号３２と絶対値信号
２８とを比較しｅｐｓ１信号３２の方が絶対値信号２８
より小さい値であれば１を出力し、大きい値であれば０
を出力する。３１は判定部２５からの出力信号である判
定結果信号、２６は平滑ゲインを乗じる平滑ゲイン部、
２７は前回値を記憶するメモリ部である。
【００１５】この実施の形態２においては、図３に示す
サーボ装置において、速度制御部３は電流指令１５を次
式により求めて出力する。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p２× ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（３） Ｋｖ_p２＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅｐｓ１｜／（１＋κ’× ｅpｓ１× ｅpｓ１） ・・・（４） ここで、Ｋｖ_p２は速度ループゲイン、ｅｐｓ１は位置
偏差平滑回路３８から出力される位置偏差平滑信号の大
きさ、αおよびκは速度ループゲインのピーク値と、こ
のピーク値になるときの位置誤差平滑信号３３の大きさ
を与える定数である。
サーボ装置において、速度制御部３は電流指令１５を次
式により求めて出力する。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p２× ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（３） Ｋｖ_p２＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅｐｓ１｜／（１＋κ’× ｅpｓ１× ｅpｓ１） ・・・（４） ここで、Ｋｖ_p２は速度ループゲイン、ｅｐｓ１は位置
偏差平滑回路３８から出力される位置偏差平滑信号の大
きさ、αおよびκは速度ループゲインのピーク値と、こ
のピーク値になるときの位置誤差平滑信号３３の大きさ
を与える定数である。
【００１６】図４は、位置偏差信号１１、絶対値信号２
８、微分信号２９、符号信号３０、判定結果信号３１、
ｅｐｓ１信号３２の関係を示す信号波形図である。図に
示すように、位置偏差信号ｅｐをもとにその立ち上がり
を遅らせることなく、立ち下がりが平滑されたｅｐｓ１
信号３２を生成し、このｅｐｓ１信号３２にもとづき式
（４）により速度ループゲインＫｖ_ｐ２を求めてい
る。このようにして求めることにより、位置偏差信号の
立ち上がりを遅くすることなく、立ち下がりを平滑した
平滑信号にもとづき速度ループゲインが設定されるの
で、位置偏差の変動が大きくても速度ループゲインの変
動が抑制され、安定な制御が行われるとともに、位置偏
差が発生したときに直ちにこれに応答して速度ループゲ
インを変化させることができる。
８、微分信号２９、符号信号３０、判定結果信号３１、
ｅｐｓ１信号３２の関係を示す信号波形図である。図に
示すように、位置偏差信号ｅｐをもとにその立ち上がり
を遅らせることなく、立ち下がりが平滑されたｅｐｓ１
信号３２を生成し、このｅｐｓ１信号３２にもとづき式
（４）により速度ループゲインＫｖ_ｐ２を求めてい
る。このようにして求めることにより、位置偏差信号の
立ち上がりを遅くすることなく、立ち下がりを平滑した
平滑信号にもとづき速度ループゲインが設定されるの
で、位置偏差の変動が大きくても速度ループゲインの変
動が抑制され、安定な制御が行われるとともに、位置偏
差が発生したときに直ちにこれに応答して速度ループゲ
インを変化させることができる。
【００１７】発明の実施の形態３．図５はこの発明の実
施の形態３によるサーボ装置のブロック図である。図に
おいて３９は位置偏差平滑手段、例えば、位置偏差平滑
回路である。この図５は位置偏差平滑回路３８が位置偏
差平滑回路３９に置き換わっている他は図３と同様であ
る。次に、位置偏差平滑回路３９について説明する。位
置偏差平滑回路３９において、２２は位置偏差信号１１
の絶対値をとる絶対値生成部、２８は絶対値生成部２２
から出力される絶対値信号、２３は絶対値信号２８を微
分する微分器、２９は微分器２３から出力される微分信
号、２４は微分信号２９の符号により１または−１を出
力する信号生成器、３０は信号生成器２４から出力され
る符号信号、２５は判定部である。４０は予め設定され
た一定時間内における符号信号３０の数をカウントする
カウンタ、４１はカウンタ４０から出力されるカウント
値信号、４２はカウント値４１と絶対値信号２８の信号
とを乗じた信号である。上述の判定部２５は、信号４２
と位置偏差平滑信号３３とを比較して、位置偏差平滑信
号３３の方が信号４２より小さければ１、小さくなけれ
ば０を出力する。３１は判定部２５から出力される判定
結果信号、２６は平滑ゲインを乗じる平滑ゲイン部、２
７は前回値を記憶するメモリ部である。
施の形態３によるサーボ装置のブロック図である。図に
おいて３９は位置偏差平滑手段、例えば、位置偏差平滑
回路である。この図５は位置偏差平滑回路３８が位置偏
差平滑回路３９に置き換わっている他は図３と同様であ
る。次に、位置偏差平滑回路３９について説明する。位
置偏差平滑回路３９において、２２は位置偏差信号１１
の絶対値をとる絶対値生成部、２８は絶対値生成部２２
から出力される絶対値信号、２３は絶対値信号２８を微
分する微分器、２９は微分器２３から出力される微分信
号、２４は微分信号２９の符号により１または−１を出
力する信号生成器、３０は信号生成器２４から出力され
る符号信号、２５は判定部である。４０は予め設定され
た一定時間内における符号信号３０の数をカウントする
カウンタ、４１はカウンタ４０から出力されるカウント
値信号、４２はカウント値４１と絶対値信号２８の信号
とを乗じた信号である。上述の判定部２５は、信号４２
と位置偏差平滑信号３３とを比較して、位置偏差平滑信
号３３の方が信号４２より小さければ１、小さくなけれ
ば０を出力する。３１は判定部２５から出力される判定
結果信号、２６は平滑ゲインを乗じる平滑ゲイン部、２
７は前回値を記憶するメモリ部である。
【００１８】この実施の形態３においては、速度制御部
３は電流指令１５を次の式（６）により求めて出力す
る。 Ｉ_CMD＝Ｋｖ_ｐ３×ｅｖ＋ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（５） Ｋｖ_ｐ３＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅｐｓ２｜／（１＋κ× ｅpｓ２× ｅpｓ２） ・・・（６） ここで、Ｋｖ_ｐ３は速度ループのゲイン、ｅｓｐ２は
位置偏差平滑回路３９より出力される位置偏差平滑信号
３３の大きさ、αおよびκはこの速度ループゲインのピ
ーク値と、このピーク値になるときの位置誤差平滑信号
３３の大きさを与える定数である。
３は電流指令１５を次の式（６）により求めて出力す
る。 Ｉ_CMD＝Ｋｖ_ｐ３×ｅｖ＋ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（５） Ｋｖ_ｐ３＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅｐｓ２｜／（１＋κ× ｅpｓ２× ｅpｓ２） ・・・（６） ここで、Ｋｖ_ｐ３は速度ループのゲイン、ｅｓｐ２は
位置偏差平滑回路３９より出力される位置偏差平滑信号
３３の大きさ、αおよびκはこの速度ループゲインのピ
ーク値と、このピーク値になるときの位置誤差平滑信号
３３の大きさを与える定数である。
【００１９】図６は、位置偏差信号１１、絶対値信号２
８、微分信号２９、符号信号３０、判定結果信号３１、
信号３３（＝ｅｐｓ２）の関係を示す信号波形図であ
る。図に示すように、位置偏差信号１１（＝ｅｐ）をも
とにその立ち上がりを遅らせることなく立ち下がりが平
滑され、位置偏差信号ｅｐの変動周波数により出力信号
の大きさが変化するｅｐｓ２信号３３を生成し、このｅ
ｐｓ２信号３３と式（６）とから速度ループゲインＫｖ
_p３を求めるようにしているので、実施の形態２におけ
る効果に加えて変動周波数が機械共振周波数に一致する
ような高い周波数の場合において速度ループゲインが小
さい値に抑制され一層安定に動作できる。
８、微分信号２９、符号信号３０、判定結果信号３１、
信号３３（＝ｅｐｓ２）の関係を示す信号波形図であ
る。図に示すように、位置偏差信号１１（＝ｅｐ）をも
とにその立ち上がりを遅らせることなく立ち下がりが平
滑され、位置偏差信号ｅｐの変動周波数により出力信号
の大きさが変化するｅｐｓ２信号３３を生成し、このｅ
ｐｓ２信号３３と式（６）とから速度ループゲインＫｖ
_p３を求めるようにしているので、実施の形態２におけ
る効果に加えて変動周波数が機械共振周波数に一致する
ような高い周波数の場合において速度ループゲインが小
さい値に抑制され一層安定に動作できる。
【００２０】発明の実施の形態４．図７は本発明の実施
の形態４によるサーボ装置のブロック図である。図１に
おいては、速度制御部３に１つの入力信号として位置偏
差信号１１（＝ｅｐ）が入力されているが、図７におい
ては、この入力信号を理想位置ループモデル３４から出
力される理想位置信号３５と実位置フィードバック１０
との偏差を示す偏差信号３６（＝ｅｐｍ）に置き換えて
いる。この理想位置ループモデル３４は、モータ、機械
系、負荷等を含めて各構成要素の機能が数式で与えられ
ている他は図１と同様のサーボ構成であり、位置指令に
対するモータの応答は外乱や実際の機械系や負荷の状態
等に依存しない関数で与えられる。これにより、理想位
置ループモデル３４の出力に対して偏差が生じた場合に
のみ速度ループゲインが変化することになり、運転中に
発生する通常の位置偏差の変化に対しては速度ループゲ
インがほとんど変化することなく、外乱や速度ループの
遅れに起因する偏差が生じた場合に、これに対応して速
度ループゲインを変化させることができる。
の形態４によるサーボ装置のブロック図である。図１に
おいては、速度制御部３に１つの入力信号として位置偏
差信号１１（＝ｅｐ）が入力されているが、図７におい
ては、この入力信号を理想位置ループモデル３４から出
力される理想位置信号３５と実位置フィードバック１０
との偏差を示す偏差信号３６（＝ｅｐｍ）に置き換えて
いる。この理想位置ループモデル３４は、モータ、機械
系、負荷等を含めて各構成要素の機能が数式で与えられ
ている他は図１と同様のサーボ構成であり、位置指令に
対するモータの応答は外乱や実際の機械系や負荷の状態
等に依存しない関数で与えられる。これにより、理想位
置ループモデル３４の出力に対して偏差が生じた場合に
のみ速度ループゲインが変化することになり、運転中に
発生する通常の位置偏差の変化に対しては速度ループゲ
インがほとんど変化することなく、外乱や速度ループの
遅れに起因する偏差が生じた場合に、これに対応して速
度ループゲインを変化させることができる。
【００２１】発明の実施の形態５．図８は本発明の実施
の形態５によるサーボ装置のブロック図である。図３に
おいては、位置偏差平滑回路（１）３８に位置偏差信号
１１（＝ｅｐ）が入力されているが、この図８において
は、理想位置ループモデル３４から出力される理想位置
信号３５と実位置フィードバック１０との偏差を示す偏
差信号３６（＝ｅｐｍ）が入力されている。これによ
り、理想位置ループモデル３４の出力に対して偏差が生
じた場合にのみ速度ループゲインが変化することにな
り、運転中に発生する通常の位置偏差信号１１に変化が
発生しても速度ループゲインはほとんど変化することな
く、外乱や速度ループの遅れに起因する偏差が生じた場
合に、これに対応して直ちに速度ループゲインを変化さ
せることができる。
の形態５によるサーボ装置のブロック図である。図３に
おいては、位置偏差平滑回路（１）３８に位置偏差信号
１１（＝ｅｐ）が入力されているが、この図８において
は、理想位置ループモデル３４から出力される理想位置
信号３５と実位置フィードバック１０との偏差を示す偏
差信号３６（＝ｅｐｍ）が入力されている。これによ
り、理想位置ループモデル３４の出力に対して偏差が生
じた場合にのみ速度ループゲインが変化することにな
り、運転中に発生する通常の位置偏差信号１１に変化が
発生しても速度ループゲインはほとんど変化することな
く、外乱や速度ループの遅れに起因する偏差が生じた場
合に、これに対応して直ちに速度ループゲインを変化さ
せることができる。
【００２２】発明の実施の形態６．図９は本発明の実施
の形態６によるサーボ装置のブロック図である。図５に
おいては、位置偏差平滑回路（２）３９に位置偏差信号
１１（＝ｅｐ）が入力されているが、この図９において
は、理想位置ループモデル３４から出力される理想位置
信号３５と実位置フィードバック１０との偏差を示す偏
差信号３６（＝ｅｐｍ）が入力されている。これによ
り、理想位置ループモデル３４の出力に対して偏差が生
じた場合にのみ速度ループゲインが変化することにな
り、運転中に発生する通常の位置偏差が変化しても速度
ループゲインがほとんど変化することなく、外乱や速度
ループの遅れに起因する偏差が生じた場合に、これに対
応して直ちに速度ループゲインを変化させることができ
る。
の形態６によるサーボ装置のブロック図である。図５に
おいては、位置偏差平滑回路（２）３９に位置偏差信号
１１（＝ｅｐ）が入力されているが、この図９において
は、理想位置ループモデル３４から出力される理想位置
信号３５と実位置フィードバック１０との偏差を示す偏
差信号３６（＝ｅｐｍ）が入力されている。これによ
り、理想位置ループモデル３４の出力に対して偏差が生
じた場合にのみ速度ループゲインが変化することにな
り、運転中に発生する通常の位置偏差が変化しても速度
ループゲインがほとんど変化することなく、外乱や速度
ループの遅れに起因する偏差が生じた場合に、これに対
応して直ちに速度ループゲインを変化させることができ
る。
【００２３】発明の実施の形態７．図１０は本発明の実
施の形態７によるサーボシステムのブロック図である。
この図１０は一軸を第１、第２サーボモータにより駆動
するサーボ装置を示している。すなわち、このサーボ装
置においては、それぞれサーボモータ６を有する２つの
サーボ装置である第１、第２サーボ装置により１つの軸
が駆動されるように構成されており、第１、第２サーボ
装置の速度制御部３は電流指令１５を次式により算出し
て出力している。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p４ × ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（７） Ｋｖ_p４＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅpｅ｜／（１＋κ× ｅpｅ× ｅpｅ） ・・・（８） ここで、Ｋｖ_p４は速度ループゲイン、ｅpｅは２つの
サーボモータ６の相互間の位置誤差を示す位置誤差信号
３７の大きさ、αおよびκは速度ループゲインのピーク
値と、このピーク値になるときの位置誤差信号３７の大
きさを与える定数である。なお、速度ループゲインＫｖ
_p４と位置誤差信号３７（＝ｅpｅ）との間には、この
発明の実施の形態１の場合と同様に図２に示すような関
係がある。
施の形態７によるサーボシステムのブロック図である。
この図１０は一軸を第１、第２サーボモータにより駆動
するサーボ装置を示している。すなわち、このサーボ装
置においては、それぞれサーボモータ６を有する２つの
サーボ装置である第１、第２サーボ装置により１つの軸
が駆動されるように構成されており、第１、第２サーボ
装置の速度制御部３は電流指令１５を次式により算出し
て出力している。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p４ × ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（７） Ｋｖ_p４＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅpｅ｜／（１＋κ× ｅpｅ× ｅpｅ） ・・・（８） ここで、Ｋｖ_p４は速度ループゲイン、ｅpｅは２つの
サーボモータ６の相互間の位置誤差を示す位置誤差信号
３７の大きさ、αおよびκは速度ループゲインのピーク
値と、このピーク値になるときの位置誤差信号３７の大
きさを与える定数である。なお、速度ループゲインＫｖ
_p４と位置誤差信号３７（＝ｅpｅ）との間には、この
発明の実施の形態１の場合と同様に図２に示すような関
係がある。
【００２４】この実施の形態７によれば、複数のサーボ
モータで１つの軸を同期して駆動するサーボシステムに
おいて、例えば、軸に上積みされている別軸で重量物の
移動があり重心が変化し、このためにサーボ制御装置間
での速度ループ応答が一致しなくなり、現在位置に差異
が生じ（複数のモータが機械的に連結されていても、例
えば、軸の捻じれ等が発生して現在位置に微少な差異が
生じる）た場合に、この差異に応じて直ちに速度ループ
ゲインを電流ループの応答性により制限される範囲内で
大きくし差異の増大を抑制することができる。また、高
速移動中の位置偏差がきわめて大きい領域においては速
度ループゲインを小さくし、速度ループゲインが大きい
ために発生する機械共振の発生や、サーボモータ同士の
干渉動作の発生を防止することができる。また、速度ル
ープゲインのピーク値、および、速度ループゲインがピ
ーク値にあるときのサーボモータ間の位置誤差の値をあ
らかじめ設定できる（但し、速度ループゲインのピーク
値は電流ループの特性により制限を受ける）。また、速
度ループゲインが簡単な関数によりきめられるようにし
たので容易に連続で安定したゲイン特性を得ることがで
きる。
モータで１つの軸を同期して駆動するサーボシステムに
おいて、例えば、軸に上積みされている別軸で重量物の
移動があり重心が変化し、このためにサーボ制御装置間
での速度ループ応答が一致しなくなり、現在位置に差異
が生じ（複数のモータが機械的に連結されていても、例
えば、軸の捻じれ等が発生して現在位置に微少な差異が
生じる）た場合に、この差異に応じて直ちに速度ループ
ゲインを電流ループの応答性により制限される範囲内で
大きくし差異の増大を抑制することができる。また、高
速移動中の位置偏差がきわめて大きい領域においては速
度ループゲインを小さくし、速度ループゲインが大きい
ために発生する機械共振の発生や、サーボモータ同士の
干渉動作の発生を防止することができる。また、速度ル
ープゲインのピーク値、および、速度ループゲインがピ
ーク値にあるときのサーボモータ間の位置誤差の値をあ
らかじめ設定できる（但し、速度ループゲインのピーク
値は電流ループの特性により制限を受ける）。また、速
度ループゲインが簡単な関数によりきめられるようにし
たので容易に連続で安定したゲイン特性を得ることがで
きる。
【００２５】発明の実施の形態８．図１１は本発明の実
施の形態８によるサーボ装置のブロック図である。この
図１１は本発明の実施の形態７と同様に、一軸を２つの
サーボモータにより駆動するサーボ制御システムを示し
ており、それぞれサーボモータを有する２つのサーボ制
御装置により１つの軸が駆動されるように構成されてい
る。この実施の形態８においては、位置誤差信号３７を
そのまま速度ループゲインを制御する信号としてそれぞ
れの速度制御部３に与えずに、位置誤差平滑回路３８に
より平滑して与えるようにしており、それぞれのサーボ
制御部の速度制御部３は電流指令１５を次式により算出
して出力している。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p５× ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（９） Ｋｖ_p５ ＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅｐｅｓ１｜／（１＋κ× ｅpｅｓ１× ｅpｅｓ１） ・・・（１０） ここで、Ｋｖ_p５は速度ループゲイン、ｅｐｅｓ１は位
置誤差平滑回路３８から出力される位置誤差平滑信号の
大きさ、αおよびκはこの速度ループゲインのピーク値
と、このピーク値になるときの位置誤差平滑信号の大き
さを与える定数である。
施の形態８によるサーボ装置のブロック図である。この
図１１は本発明の実施の形態７と同様に、一軸を２つの
サーボモータにより駆動するサーボ制御システムを示し
ており、それぞれサーボモータを有する２つのサーボ制
御装置により１つの軸が駆動されるように構成されてい
る。この実施の形態８においては、位置誤差信号３７を
そのまま速度ループゲインを制御する信号としてそれぞ
れの速度制御部３に与えずに、位置誤差平滑回路３８に
より平滑して与えるようにしており、それぞれのサーボ
制御部の速度制御部３は電流指令１５を次式により算出
して出力している。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p５× ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（９） Ｋｖ_p５ ＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅｐｅｓ１｜／（１＋κ× ｅpｅｓ１× ｅpｅｓ１） ・・・（１０） ここで、Ｋｖ_p５は速度ループゲイン、ｅｐｅｓ１は位
置誤差平滑回路３８から出力される位置誤差平滑信号の
大きさ、αおよびκはこの速度ループゲインのピーク値
と、このピーク値になるときの位置誤差平滑信号の大き
さを与える定数である。
【００２６】この発明の実施の形態８においては、位置
誤差信号の立ち上がりを遅くすることなく、立ち下がり
を平滑した信号波形を有する平滑信号にもとづき速度ル
ープゲインが設定されるので、位置誤差の変動による速
度ループゲインの変動が抑制されるとともに、位置誤差
が発生したときには直ちに速度ループゲインを変化させ
ることができる。
誤差信号の立ち上がりを遅くすることなく、立ち下がり
を平滑した信号波形を有する平滑信号にもとづき速度ル
ープゲインが設定されるので、位置誤差の変動による速
度ループゲインの変動が抑制されるとともに、位置誤差
が発生したときには直ちに速度ループゲインを変化させ
ることができる。
【００２７】発明の実施の形態９．図１２は本発明の実
施の形態９によるサーボ装置のブロック図である。この
図１２は本発明の実施の形態８と同様に、一軸を２つの
サーボモータにより駆動するサーボ装置を示しており、
それぞれサーボモータを有する第１、第２サーボ装置に
より１つの軸が駆動されるように構成されている。この
実施の形態９においては、位置誤差信号３７を位置誤差
平滑回路３８により平滑せずに、位置誤差平滑回路３９
により平滑するようにしており、第１、第２サーボ装置
の速度制御部３はそれぞれ電流指令１５を次式により算
出して出力している。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p６× ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（１１） Ｋｖ_p５ ＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅｐｅｓ２｜／（１＋κ× ｅpｅｓ２× ｅpｅｓ２） ・・・（１２） ここで、Ｋｖ_p６は速度ループゲイン、ｅｐｅｓ２は位
置誤差平滑回路３９から出力される位置誤差平滑信号の
大きさ、αおよびκはこの速度ループゲインのピーク値
と、このピーク値になるときの位置誤差平滑信号の大き
さを与える定数である。
施の形態９によるサーボ装置のブロック図である。この
図１２は本発明の実施の形態８と同様に、一軸を２つの
サーボモータにより駆動するサーボ装置を示しており、
それぞれサーボモータを有する第１、第２サーボ装置に
より１つの軸が駆動されるように構成されている。この
実施の形態９においては、位置誤差信号３７を位置誤差
平滑回路３８により平滑せずに、位置誤差平滑回路３９
により平滑するようにしており、第１、第２サーボ装置
の速度制御部３はそれぞれ電流指令１５を次式により算
出して出力している。 Ｉ_CMD＝ Ｋｖ_p６× ｅｖ＋ ＫvＩ×（ｅｖＩ） ・・・（１１） Ｋｖ_p５ ＝Ｋv_ｃ＋α×｜ｅｐｅｓ２｜／（１＋κ× ｅpｅｓ２× ｅpｅｓ２） ・・・（１２） ここで、Ｋｖ_p６は速度ループゲイン、ｅｐｅｓ２は位
置誤差平滑回路３９から出力される位置誤差平滑信号の
大きさ、αおよびκはこの速度ループゲインのピーク値
と、このピーク値になるときの位置誤差平滑信号の大き
さを与える定数である。
【００２８】この実施の形態９によれば、位置誤差信号
の立ち上がりを遅くすることなく立ち下がりが平滑され
るとともに、位置偏差信号の変動周波数に応じて出力値
が変化するようにした平滑信号にもとづき速度ループゲ
インが設定されるので、変動周波数が機械共振周波数に
一致するような高い周波数の場合において速度ループゲ
インを小さくすることができる。
の立ち上がりを遅くすることなく立ち下がりが平滑され
るとともに、位置偏差信号の変動周波数に応じて出力値
が変化するようにした平滑信号にもとづき速度ループゲ
インが設定されるので、変動周波数が機械共振周波数に
一致するような高い周波数の場合において速度ループゲ
インを小さくすることができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、速度ループゲインを、
高速移動中において位置指令と検出手段の位置検出出力
との差分である位置偏差が大きいうちは位置ループゲイ
ンから決まる最低値まで小さくするとともに、目標位置
に近づき上記位置偏差が小さくなるにつれ、所定の位置
偏差でピーク値になるように位置偏差信号に対し反比例
的に連続的に大きくし、且つ上記所定の位置よりも更に
位置偏差が零に近づくと位置ループゲインから決まる最
低値まで連続的に小さくするようにしたので、外乱等に
より比較的大きな位置偏差が生じた場合には高い速度ル
ープゲインにより位置偏差を速やかに減少させ追従精度
を向上でき、位置偏差が極めて大きい高速移動中の領
域、および、位置偏差が極めて小さい領域においては低
い速度ループゲインにより機械共振やモータの磁気音の
誘発が抑制され、動作を安定化できる効果がある。
高速移動中において位置指令と検出手段の位置検出出力
との差分である位置偏差が大きいうちは位置ループゲイ
ンから決まる最低値まで小さくするとともに、目標位置
に近づき上記位置偏差が小さくなるにつれ、所定の位置
偏差でピーク値になるように位置偏差信号に対し反比例
的に連続的に大きくし、且つ上記所定の位置よりも更に
位置偏差が零に近づくと位置ループゲインから決まる最
低値まで連続的に小さくするようにしたので、外乱等に
より比較的大きな位置偏差が生じた場合には高い速度ル
ープゲインにより位置偏差を速やかに減少させ追従精度
を向上でき、位置偏差が極めて大きい高速移動中の領
域、および、位置偏差が極めて小さい領域においては低
い速度ループゲインにより機械共振やモータの磁気音の
誘発が抑制され、動作を安定化できる効果がある。
【００３０】また、理想位置ループモデルを有し、位置
偏差として、上記理想位置ループモデルから出力される
現在位置信号と検出手段の位置検出出力との差分である
位置偏差を用いるようにしたので、外乱等により制御目
標位置に対し比較的大きい位置偏差が生じた場合に高い
速度ループゲインにより速やかに位置偏差を減少させ制
御目標位置に対する追従精度を向上できるとともに、位
置偏差が極めて大きい場合、および、位置偏差が極めて
小さい通常動作の場合には低い速度ループゲインにより
機械共振やモータの磁気音の発生を防止でき、動作を安
定化できる効果がある。
偏差として、上記理想位置ループモデルから出力される
現在位置信号と検出手段の位置検出出力との差分である
位置偏差を用いるようにしたので、外乱等により制御目
標位置に対し比較的大きい位置偏差が生じた場合に高い
速度ループゲインにより速やかに位置偏差を減少させ制
御目標位置に対する追従精度を向上できるとともに、位
置偏差が極めて大きい場合、および、位置偏差が極めて
小さい通常動作の場合には低い速度ループゲインにより
機械共振やモータの磁気音の発生を防止でき、動作を安
定化できる効果がある。
【００３１】また、第１、第２サーボ装置が１軸を駆動
するサーボ装置において、速度ループゲインを、高速移
動中において上記第１サーボ装置の検出手段の位置検出
出力と上記第２サーボ装置の検出手段の位置検出出力と
の差分である位置偏差が大きいうちは位置ループゲイン
から決まる最低値まで小さくするとともに、目標位置に
近づき上記位置偏差が小さくなるにつれ、所定の位置偏
差でピーク値になるように位置偏差信号に対し反比例的
に連続的に大きくし、且つ上記所定の位置よりも更に位
置偏差が零に近づくと位置ループゲインから決まる最低
値まで連続的に小さくするようにしたので、機械系の重
心の変化等による第１、第２サーボ装置間での速度ルー
プ応答における差異の発生や、外乱の発生等により第
１、第２サーボ装置間で比較的大きな位置偏差が生じた
場合に直ちに第１、第２サーボ制御装置の速度ループゲ
インを大きくしこの位置偏差を速やかに減少させモータ
間での干渉の発生を防止し、位置偏差が極めて大きい場
合、および、位置偏差が極めて小さい通常動作の場合に
は低い速度ループゲインにより、機械共振やモータの磁
気音の発生を防止でき、動作を安定化できる効果があ
る。
するサーボ装置において、速度ループゲインを、高速移
動中において上記第１サーボ装置の検出手段の位置検出
出力と上記第２サーボ装置の検出手段の位置検出出力と
の差分である位置偏差が大きいうちは位置ループゲイン
から決まる最低値まで小さくするとともに、目標位置に
近づき上記位置偏差が小さくなるにつれ、所定の位置偏
差でピーク値になるように位置偏差信号に対し反比例的
に連続的に大きくし、且つ上記所定の位置よりも更に位
置偏差が零に近づくと位置ループゲインから決まる最低
値まで連続的に小さくするようにしたので、機械系の重
心の変化等による第１、第２サーボ装置間での速度ルー
プ応答における差異の発生や、外乱の発生等により第
１、第２サーボ装置間で比較的大きな位置偏差が生じた
場合に直ちに第１、第２サーボ制御装置の速度ループゲ
インを大きくしこの位置偏差を速やかに減少させモータ
間での干渉の発生を防止し、位置偏差が極めて大きい場
合、および、位置偏差が極めて小さい通常動作の場合に
は低い速度ループゲインにより、機械共振やモータの磁
気音の発生を防止でき、動作を安定化できる効果があ
る。
【００３２】また、位置偏差が入力され、この位置偏差
が増加する場合にはその値をそのまま出力するととも
に、上記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだら
かにした信号を出力する位置偏差平滑手段を有し、上記
位置偏差として、この位置偏差平滑手段より出力される
信号を用いるようにしたので、速度ループゲインの変動
が抑制され、制御をより安定化できる効果がある。
が増加する場合にはその値をそのまま出力するととも
に、上記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだら
かにした信号を出力する位置偏差平滑手段を有し、上記
位置偏差として、この位置偏差平滑手段より出力される
信号を用いるようにしたので、速度ループゲインの変動
が抑制され、制御をより安定化できる効果がある。
【００３３】また、位置偏差が入力され、この位置偏差
が増加する場合にはその値をそのまま出力するととも
に、上記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだら
かにした信号を出力し、且つ上記位置偏差の変動周波数
に応じて変化する信号を出力する位置偏差平滑手段を有
し、上記位置偏差として、この位置偏差平滑手段より出
力される信号を用いるようにしたので、制御ループで対
応困難な高い周波数の場合において速度ループゲインが
小さくなり機械共振等による不安定動作を防止でき、さ
らに一層制御を安定化できる効果がある。
が増加する場合にはその値をそのまま出力するととも
に、上記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだら
かにした信号を出力し、且つ上記位置偏差の変動周波数
に応じて変化する信号を出力する位置偏差平滑手段を有
し、上記位置偏差として、この位置偏差平滑手段より出
力される信号を用いるようにしたので、制御ループで対
応困難な高い周波数の場合において速度ループゲインが
小さくなり機械共振等による不安定動作を防止でき、さ
らに一層制御を安定化できる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１によるサーボ装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】 図１に示すサーボ装置における速度ループゲ
インを示す説明図である。
インを示す説明図である。
【図３】 この発明の実施の形態２によるサーボ装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図４】 図３に示すサーボ装置における位置偏差平滑
回路の信号処理内容を示す説明図である。
回路の信号処理内容を示す説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態３によるサーボ装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図６】 図５に示すサーボ装置における位置偏差平滑
回路の信号処理内容を示す説明図である。
回路の信号処理内容を示す説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態４によるサーボ装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態５によるサーボ装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態６によるサーボ装置を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７によるサーボ装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図１１】 この発明の実施の形態８によるサーボ装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態９によるサーボ装置
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図１３】 従来のサーボ装置を示すブロック図であ
る。
る。
１ 位置指令部
２ 位置制御部
３ 速度制御部
４ 電流制御部
５ 電力増幅部
６ サーボモータ
７ エンコーダ
８ 微分器
９ 位置指令信号
１０ 位置フィードバック信号
１１ 位置偏差信号
１２ 速度指令
１３ 速度フィードバック信号
１４ 速度偏差信号
１５ 電流指令信号
１６ 電流フィードバック信号
１７ 速度ループゲイン
１８ 速度ループゲインの下限値
１９ 速度ループゲインの最大値
２０ 速度ループゲインが最大となるときの変数設定値
２１ 速度ループゲイン
２２ 絶対値化回路
２３ 微分器
２４ 符号判定部１
２５ 符号判定部２
２６ 平滑ゲイン
２７ 遅延回路
２８ 絶対値化回路出力信号
２９ 微分器出力信号
３０ 符号判定部１出力信号
３１ 符号判定部２出力信号
３２ 位置偏差平滑回路１出力信号
３３ 位置偏差平滑回路２出力信号
３４ 理想位置ループモデル
３５ 理想位置ループモデル出力信号
３６ 理想モデルと実位置との誤差信号
３７ サーボシステム間位置誤差信号
３８ 位置偏差平滑回路
３９ 位置偏差平滑回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G05D 3/12
G05B 13/02
H02P 5/00
Claims (5)
- 【請求項１】 モータと、上記モータの位置および速度
を検出する検出手段と、外部から入力された位置指令と
上記検出手段の位置検出出力との差分にもとづき速度指
令を生成する位置演算手段と、上記速度指令と上記検出
手段の速度検出出力との差分に所定の速度ループゲイン
を乗じトルク指令を生成する速度演算手段と、上記トル
ク指令にもとづき上記モータに電流を流す電流駆動手段
と、を備え、上記速度ループゲインを、高速移動中にお
いて上記位置指令と上記検出手段の位置検出出力との差
分である位置偏差が大きいうちは位置ループゲインから
決まる最低値まで小さくするとともに 、 目標位置に近づ
き上記位置偏差が小さくなるにつれ、所定の位置偏差で
ピーク値になるように位置偏差信号に対し反比例的に連
続的に大きくし 、 且つ上記所定の位置よりも更に位置偏
差が零に近づくと位置ループゲインから決まる最低値ま
で連続的に小さくすることを特徴とするサーボ装置。 - 【請求項２】 理想位置ループモデルを有し、上記位置
偏差として 、 上記理想位置ループモデルから出力される
現在位置信号と検出手段の位置検出出力との差分である
位置偏差を用いることを特徴とする請求項１記載のサー
ボ装置。 - 【請求項３】 モータと、上記モータの位置および速度
を検出する検出手段と、外部から入力された位置指令と
上記検出手段の位置検出出力との差分である位置偏差に
もとづき速度指令を生成する位置演算手段と、上記速度
指令と上記検出手段の速度検出出力との差分である速度
偏差に所定のゲインを乗じトルク指令を生成する速度演
算手段と、上記トルク指令にもとづき上記モータに電流
を流す電流駆動手段と、をそれぞれ有する第１、第２サ
ーボ装置を備え、上記速度ループゲインを、高速移動中
において上記第１サーボ装置の上記検出手段の位置検出
出力と上記第２サーボ装置の上記検出手段の位置検出出
力との差分である位置偏差が大きいうちは位置ループゲ
インから決まる最低値まで小さくするとともに 、 目標位
置に近づき上記位置偏差が小さくなるにつれ、所定の位
置偏差でピーク値になるように位置偏差信号に対し反比
例的に連続的に大きくし 、 且つ上記所定の位置よりも更
に位置偏差が零に近づくと位置ループゲインから決まる
最低値まで連続的に小さくすることを特徴とするサーボ
装置。 - 【請求項４】 位置偏差が入力され、この位置偏差が増
加する場合にはその値をそのまま出力するとともに、上
記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだらかにし
た信号を出力する位置偏差平滑手段を有し、上記位置偏
差として 、 この位置偏差平滑手段より出力される信号を
用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
かに記載のサーボ装置。 - 【請求項５】 位置偏差が入力され、この位置偏差が増
加する場合にはその値をそのまま出力するとともに、上
記位置偏差が小さくなる場合には立下りをなだらかにし
た信号を出力し、且つ上記位置偏差の変動周波数に応じ
て変化する信号を出力する位置偏差平滑手段を有し、上
記位置偏差として 、 この位置偏差平滑手段より出力され
る信号を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３
のいずれかに記載のサーボ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08416898A JP3446595B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | サーボ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08416898A JP3446595B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | サーボ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11282538A JPH11282538A (ja) | 1999-10-15 |
| JP3446595B2 true JP3446595B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=13822976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08416898A Expired - Lifetime JP3446595B2 (ja) | 1998-03-30 | 1998-03-30 | サーボ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3446595B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
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| US6744233B1 (en) | 2000-11-01 | 2004-06-01 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Servo controller and method |
| JP2004364396A (ja) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Yaskawa Electric Corp | モータの制御装置および制御方法 |
| JP6340160B2 (ja) * | 2011-05-31 | 2018-06-06 | 株式会社牧野フライス製作所 | 送り駆動系の設計方法 |
| JP6433728B2 (ja) * | 2014-09-02 | 2018-12-05 | アイシン精機株式会社 | 車両制御装置 |
| JP6623987B2 (ja) | 2016-09-09 | 2019-12-25 | 株式会社デンソー | シフトレンジ制御装置 |
| WO2023240644A1 (zh) * | 2022-06-17 | 2023-12-21 | 广东逸动科技有限公司 | 电机的控制方法、船舶、设备及存储介质 |
| CN117639614A (zh) * | 2023-11-23 | 2024-03-01 | 桂林电子科技大学 | 一种电机稳定器的控制方法及系统 |
-
1998
- 1998-03-30 JP JP08416898A patent/JP3446595B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11282538A (ja) | 1999-10-15 |
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