JPH01159711A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
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- JPH01159711A JPH01159711A JP31740987A JP31740987A JPH01159711A JP H01159711 A JPH01159711 A JP H01159711A JP 31740987 A JP31740987 A JP 31740987A JP 31740987 A JP31740987 A JP 31740987A JP H01159711 A JPH01159711 A JP H01159711A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は位置制御装置に係り、特にエンコーダを用いて
位置決め動作を行なう位置制御装置に関する。 〔従来の技術〕 従来より、位置信号を出力するエンコーダを用いて負荷
（例えば回転体、テーブル等）の現在位置を検出し、こ
の検出値と目標位置との偏差（位置偏差量）に基づきサ
ーボモータの速度を制御しつつ、負荷が目標位置に至る
ようにする位置決め制御が知ら２れている。この種の位
置制御装置については、「日経エレクトロニクスＪ
（１９８２年１月１８日号発行、発行社１日経マグロウ
ヒル社）第２１．９頁から第２２８頁に記載されており
、次のような位置決め制御がなされている。例えば、位
置決め用のサーボ制御系への入力信号（速度制御信号）
として、負荷の現在位置が目標位置から離れているとき
は位置偏差量をＤＡ変換した信号のみを用いている。具
体的には現在位置と目標位置との位置偏差量が大きい程
サーボモータの出力（負荷速度）を大きくし、位置偏差
量が小さい程サーボモータの出力を小さくして徐々に目
標位置に減速しつつ接近するようにしている。また、負
荷の位置が目標位置に極めて接近（例えば位り偏差量が
エンコーダ分解能の１ビット以内）とすると、前記ＤＡ
変換器の信号に基づく速度制御に代わり、エンコーダか
らの正弦波信号の一部をサーボ制御系の入力信号に利用
することにより、円滑にサーボモータを停止させて、停
止誤差１パルス以下で位置決め制御を行うものである。 第７図は、前記公知例から引用した従来技術の具体例で
ある。 第７図において、１は電子計算機、２はＤＡ変換器、３
はサーボ増幅器、４はモータ（サーボモータ）で、モー
タ４は、サーボ増幅器３の出力に応じて負荷７を駆動す
る。タコジェネレータ５は、モータ４の速度を検出し、
サーボ増幅器３にフィードバックすることにより速度制
御系を構成する。 この速度制御系は、モータ４の実速度が電子計算機１で
設定された目標速度値となるようにフィードバック制御
するものである。 ６は２相出力エンコーダ（以下、エンコーダとする）で
、エンコーダ６の２指圧弦波出力Δ及びＢは、波形整形
器８を経て方形波信号Ａ′及びＢ′となる。第８図の（
Ｉ）〜（ＥＶ）には、これらの出力波形Ａ、Ｂ、Ａ’
、Ｂ’等を表わしており、同図に示すようにエンコーダ
６の２相出力Ａ、 Ｂは９０度位相がずれており、また
位相ずれの極性はモータ４の回転方向に依存する。２相
出力Δ。 Ｂは方形波信号Ａ’、Ｂ’ に波形整形された後［こ。 さらにカウントパルス発生器９を経て電子計算機１にカ
ウントアツプ及びカラン１−ダウンのいずれかの信号を
与えろ。カウントパルス発生器９の出力Ｃを第８図の（
ｌに示す。 電子計′ｒ５．ｉｌは、カウントアンプ及びカラン１へ
ダウンのイ、４吟により負荷の現在位置を読み取り、（
目標位置）−（現在位置）＝（位置偏差量）をＤＡ変換
器２を介してサーボ増幅器３に入力し。 位置制御系を構成する。第８図の（ＶＩ）は、この位置
偏差量ΔＸとＤＡ変換器出力との関係を表わし、横軸の
０は目標位置、横軸の（＋）は正の位置偏差量、（−）
は負の位置偏差量であり、縦軸はＤＡ変換器出力を表わ
す。同図（ＶＩ）に示すように位置偏差量の絶対値が大
きい程ＤＡ変換ｑ２の出力が大きい。従って、負荷の現
在位置が目標位置より離れる程（位置偏差の絶対量が大
きい程）。 ＤＡ変換器の出力（モータ速度）も大きく、逆に負荷の
現在位置が目標位置に近づく程（位置偏差の絶対量が小
さい程）、ＤＡ変換器の出力（モータ速度）が小さくな
り、徐々に減速される。また、現在位置が目標位置に極
めて接近（例えば位置偏差量がエンコーダ分解能の１パ
ルス以内）すると、ＤＡ変換器出力による速度制御に代
って、電子計算機１がアナログスイッチ３１をＯＮする
ことによりエンコーダ出力Ａ
位置決め動作を行なう位置制御装置に関する。 〔従来の技術〕 従来より、位置信号を出力するエンコーダを用いて負荷
（例えば回転体、テーブル等）の現在位置を検出し、こ
の検出値と目標位置との偏差（位置偏差量）に基づきサ
ーボモータの速度を制御しつつ、負荷が目標位置に至る
ようにする位置決め制御が知ら２れている。この種の位
置制御装置については、「日経エレクトロニクスＪ
（１９８２年１月１８日号発行、発行社１日経マグロウ
ヒル社）第２１．９頁から第２２８頁に記載されており
、次のような位置決め制御がなされている。例えば、位
置決め用のサーボ制御系への入力信号（速度制御信号）
として、負荷の現在位置が目標位置から離れているとき
は位置偏差量をＤＡ変換した信号のみを用いている。具
体的には現在位置と目標位置との位置偏差量が大きい程
サーボモータの出力（負荷速度）を大きくし、位置偏差
量が小さい程サーボモータの出力を小さくして徐々に目
標位置に減速しつつ接近するようにしている。また、負
荷の位置が目標位置に極めて接近（例えば位り偏差量が
エンコーダ分解能の１ビット以内）とすると、前記ＤＡ
変換器の信号に基づく速度制御に代わり、エンコーダか
らの正弦波信号の一部をサーボ制御系の入力信号に利用
することにより、円滑にサーボモータを停止させて、停
止誤差１パルス以下で位置決め制御を行うものである。 第７図は、前記公知例から引用した従来技術の具体例で
ある。 第７図において、１は電子計算機、２はＤＡ変換器、３
はサーボ増幅器、４はモータ（サーボモータ）で、モー
タ４は、サーボ増幅器３の出力に応じて負荷７を駆動す
る。タコジェネレータ５は、モータ４の速度を検出し、
サーボ増幅器３にフィードバックすることにより速度制
御系を構成する。 この速度制御系は、モータ４の実速度が電子計算機１で
設定された目標速度値となるようにフィードバック制御
するものである。 ６は２相出力エンコーダ（以下、エンコーダとする）で
、エンコーダ６の２指圧弦波出力Δ及びＢは、波形整形
器８を経て方形波信号Ａ′及びＢ′となる。第８図の（
Ｉ）〜（ＥＶ）には、これらの出力波形Ａ、Ｂ、Ａ’
、Ｂ’等を表わしており、同図に示すようにエンコーダ
６の２相出力Ａ、 Ｂは９０度位相がずれており、また
位相ずれの極性はモータ４の回転方向に依存する。２相
出力Δ。 Ｂは方形波信号Ａ’、Ｂ’ に波形整形された後［こ。 さらにカウントパルス発生器９を経て電子計算機１にカ
ウントアツプ及びカラン１−ダウンのいずれかの信号を
与えろ。カウントパルス発生器９の出力Ｃを第８図の（
ｌに示す。 電子計′ｒ５．ｉｌは、カウントアンプ及びカラン１へ
ダウンのイ、４吟により負荷の現在位置を読み取り、（
目標位置）−（現在位置）＝（位置偏差量）をＤＡ変換
器２を介してサーボ増幅器３に入力し。 位置制御系を構成する。第８図の（ＶＩ）は、この位置
偏差量ΔＸとＤＡ変換器出力との関係を表わし、横軸の
０は目標位置、横軸の（＋）は正の位置偏差量、（−）
は負の位置偏差量であり、縦軸はＤＡ変換器出力を表わ
す。同図（ＶＩ）に示すように位置偏差量の絶対値が大
きい程ＤＡ変換ｑ２の出力が大きい。従って、負荷の現
在位置が目標位置より離れる程（位置偏差の絶対量が大
きい程）。 ＤＡ変換器の出力（モータ速度）も大きく、逆に負荷の
現在位置が目標位置に近づく程（位置偏差の絶対量が小
さい程）、ＤＡ変換器の出力（モータ速度）が小さくな
り、徐々に減速される。また、現在位置が目標位置に極
めて接近（例えば位置偏差量がエンコーダ分解能の１パ
ルス以内）すると、ＤＡ変換器出力による速度制御に代
って、電子計算機１がアナログスイッチ３１をＯＮする
ことによりエンコーダ出力Ａ
【第８図（Ｖｌ）のＸ １
９ Ｘ １’の範囲にある出力】をサーボ増幅器３に入
力し、位置偏差量が１パルス以内でもモータ４から負荷
７にトルクを与え、停止誤差１パルス以下で位置決めを
行うようになっている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで上記従来技術は１位置偏差サーボ信号（モータ
の目標速度値）であるＤＡ変換器出力がステップ状の出
力であるため、エンコーダの１パルス毎にＤＡ変換器出
力が急激に変化する部分について特別な配慮がされてお
らず、つぎのような改善すべき点があった。 （１）すなりち、負荷が目標位置に近づく途中において
、ＤＡ変換器出力は１パルス毎にステップ状に変化する
が、このようにＤＡ変換器出力が急激に変化すると、モ
ータのトルクが不連続に変化する。そのため、モータ及
び負荷の動きが滑らかでなく、機械的な振動を発生しや
すい。 （２）また負荷に摩擦や外乱トルクが働いて１位置偏差
量がエンコーダ分解能の１パルス以上の位置で負荷が停
止した場合、この停止位置がＤＡ変換器出力の急激に変
化する部分（ステップ波形の段差部分）と一致すると、
この位置でのＤＡ変換器出力のゲイン勾配が大きいため
１位置制御系のループゲインが非常に大きくなり、負荷
がハンチングを引き起こす。従って、系のループゲイン
を大きくとることができず、負荷の目標位置に至るまで
の動作速度を早くしつつ停止精度を高くすることが困難
であった。 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、位置制御動作のさいにモータから発生するトルクが滑
らかに変化して機械的振動を起こしにくい、また、負荷
に摩擦や外乱が存在してもハンチングを起こさない、安
定かつ高精度な位置制御装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、この種の位置制御装置において。 位置偏差サーボ信号となるＤＡ変換器のステップ状の出
力を位置偏差の全域にわたって連続的に滑らかな勾配で
変化させるためのスムージング回路を設けることにより
達成される。 〔作用〕 スムージング回路は、ＤＡ変換器出力を連続的に滑らか
に変化させることにより、サーボ増幅器に入力する位置
偏差サーボ信号も位置偏差の全域にわたって連続的に滑
らかな勾配で変化する。それによって、モータに与える
電圧が滑らかになり、モータから負荷に与えるトルクが
連続的に滑らかに変化するようになるので、機械的振動
を発生することがない。 また、負荷に摩擦や外乱があって負荷が目標位置前で途
中停止しても、ＤＡ変換器出力が滑らかな勾配で連続的
に変化する特性なので、従来のようなりＡ変換出力にお
けるステップ波形の段差部分（ステップの急激に変化す
る部分）がなくなり、その結果、負荷が途中停止しても
従来の如きハンチングＴ！Ａ象を引き起こすことがない
。そのため。 位置制御系のループゲインを大きくでき、安定で、且つ
迅速にして高精度な位置制御を図り得る。 〔実施例〕 以下１本発明の各実施例を第１図ないし第６図により説
明する。 第１図は本発明の第１実施例を示す位置制御システム図
で、図中、既述した第７図の従来例と同一符号は同−或
は共通する要素を示すものである。 本実施例におけるモータ４→タコジエネレータ５→エン
コーダ６→波形整形器８→カウントパルス発生器９→電
子計算機１の経路の作用は、既述した従来例と同様の作
用を行なうもので、更に本実施例では、−点鎖線枠で囲
まれるスムージング回路１４を付加した点に特徴を有す
る。 スムージング回路１４は、反転増幅器１０．インバータ
１１及びアナログスイッチ１２．１３からなり、エンコ
ーダ出力Ａが波形整形器８に入力する他にスムージング
回路１４に入力される。エンコーダ出力Ａは、スムージ
ング回路１４により処理され、最終的には、後述するよ
うにスムージング回路１４の出力がＤＡ変換器２の階段
波形に加算されて、ＤＡ変換器２の出力（位置偏差サー
ボ信号Ｆ）が連続的に滑らかな勾配で変化するよう制御
される。これを第２図の各信号を用いて説明する。なお
、第２図における（１）〜（Ｖ）までの信号は、第８図
の従来例と同様にエンコーダ６からカウントパルス発生
器９までで出力される信号形態を表わす６また、電子計
算機１は、カウントパルス発生器９の出力たるカウント
アツプ及びカウントダウンの信号により負荷の現在位置
を読み取り、（目標位置）−（現在位置）＝（位置偏差
量）をＤＡ変換器２を介してサーボ増幅器３に入力する
。 ここで、ＤＡ変換器２の出力りは、第２図（■）の点線
波形に示すように位置偏差量に応じてステップ状に変化
する波形を呈する。また、エンコーダ出力Ａは、スムー
ジング回路１４を通ることにより、波形整形器出力Ｂ′
がローレベルの区間ではそのままの極性で出力され、波
形整形器出力Ｂ′がハイレベルの区間では反転されて出
力されることにより第２図（ＶＩ）のＥのようなほぼの
こぎり状の波形がスムージング回路１４から出力される
。これは、第１図において波形整形器出力Ｂ′がローレ
ベルの区間ではアナログスイッチ１２がインバータ１１
を介してオンし、ハイレベルの区間ではアナログスイッ
チ１３がオンすることにより行われる。 そして、スムージング回路出力Ｅのピークツーピークの
値をＤＡ変換器出力りの単位ステップ（１段階）の幅と
等しくなるようにしておけば、ＤＡ変換器出力りとスム
ージング回路出力Ｅを加算することにより、第２図（■
）の実線に示すような位置偏差サーボ信号Ｆが得られる
。このようにして得られた位置偏差サーボ信号ＦはＤＡ
変換器出力りと異なり５位置偏差量ΔＸの全域にわたっ
て連続的に滑らかな勾配で変化する。この位置偏差サー
ボ信号Ｆをサーボ増幅器３の入力として用いれば、サー
ボ増幅器３からモータ４に与える電圧及びモータから負
荷に与えるトルクは連続的に滑らかに変化する。したが
って１本実施例によれば、位置制御動作のさいに機械的
振動を起こしにくく、負荷に摩擦や外乱が存在しても従
来のようなハンチングを起こさないため安定で、かつ系
のループゲインを大きく設計できるため迅速で高精度な
位置決め制御ができるという効果がある。 次に、本発明の第２実施例を第３図により説明する。第
１図の実施例と異なる点は、スムージング回路１４の中
にアークサイン関数発生器１６を追加して設けたことに
ある。第４図によりその動作波形を説明すると、エンコ
ーダ正弦波出力を入力されたアークサイン関数発生器１
６の出力は第４図（ＶＩ）に示すように三角波となり、
スムージング回路出力Ｅは第４図（■）に示すように鋸
歯状波となる。このスムージング回路出力Ｅのピークツ
ーピークの値をＤＡ変換器出力りの単位ステップ（１段
階）の幅と等しくなるようにしておけば、ＤＡ変換器出
力りとスムージング回路出力Ｅを加算することにより、
第４図（■）の実線に示すように完全に直線状の位置偏
差サーボ信号Ｆが得られる。なお、アークサイン関数発
生器１６としては、市販の三角関数用ＩＣが簡単に利用
できる。本実施例によれば、第１図の実施例の位置偏差
サーボ信号に見られるようなうねりがないため、さらに
滑らかで安定な位置決め制御ができ、系のループゲイン
もさらに大きく設計できるので位置精度を向上できると
いう効果がある。 さらに本発明の第３実施例を第５図により説明する。第
１図の実施例と異なる点は、スムージング回路１４が除
算器１７とアークタンジェント関数発生器１８から構成
されていることにある。第８図により動作波形を説明す
ると、エンコーダ出力Ａ＝ｓｉｎΔＸ、及びＢ＝ｃｏｓ
ΔＸ を除算器１７に入力すると、その出力としてＡ
／ Ｂ ＝ｊｆｎΔＸが得られ、スムージング回路出力
Ｅとして第６図（ＶＩ）のような鋸歯状波が得られる。 ここで、スムージング回路出力Ｅのピークツーピークの
値をＤＡ変換器出力りの１ビツト（１段階）の幅と等し
くなるようにしておけば、ＤＡ変換器出力りとスムージ
ング回路出力Ｅを加算することにより、第６図（■）の
実線に示すように完全に直線状の位置偏差サーボ信号Ｆ
が得られる。なお、アークタンジェント関数発生器とし
ては市販の三角関数用ＩＣが簡単に利用できる。本実施
例によれば、第５図の実施例で説明したように、滑らか
で安定な位置決め制御ができ、系のループゲインも太き
く設計できるので位置精度を向上できるという効果があ
るだけでなく、エンコーダの出力Ａ及びＢの値が周囲温
度変化や経年変化によって変化しても除算器によりＡ／
Ｂという演算が施されるため。 Ａ及びＢが同じように変化する場合には相殺されて位置
偏差サーボ信号Ｆとしては影響を受けず。 安定な動作が得られるという効果がある。 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、位置制御装置の位置偏差
サーボ信号を位置偏差の全域にわたって連続的に滑らか
にできるので、モータから発生するトルクが滑らかに変
化して機械的振動を起こしにくく、負荷に摩擦や外乱が
あってもハンチングを引き起こさない、かつ、系のルー
プゲインを大きく設計できるので、安定でかつ高精度が
位置制御ができるという効果がある。
９ Ｘ １’の範囲にある出力】をサーボ増幅器３に入
力し、位置偏差量が１パルス以内でもモータ４から負荷
７にトルクを与え、停止誤差１パルス以下で位置決めを
行うようになっている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで上記従来技術は１位置偏差サーボ信号（モータ
の目標速度値）であるＤＡ変換器出力がステップ状の出
力であるため、エンコーダの１パルス毎にＤＡ変換器出
力が急激に変化する部分について特別な配慮がされてお
らず、つぎのような改善すべき点があった。 （１）すなりち、負荷が目標位置に近づく途中において
、ＤＡ変換器出力は１パルス毎にステップ状に変化する
が、このようにＤＡ変換器出力が急激に変化すると、モ
ータのトルクが不連続に変化する。そのため、モータ及
び負荷の動きが滑らかでなく、機械的な振動を発生しや
すい。 （２）また負荷に摩擦や外乱トルクが働いて１位置偏差
量がエンコーダ分解能の１パルス以上の位置で負荷が停
止した場合、この停止位置がＤＡ変換器出力の急激に変
化する部分（ステップ波形の段差部分）と一致すると、
この位置でのＤＡ変換器出力のゲイン勾配が大きいため
１位置制御系のループゲインが非常に大きくなり、負荷
がハンチングを引き起こす。従って、系のループゲイン
を大きくとることができず、負荷の目標位置に至るまで
の動作速度を早くしつつ停止精度を高くすることが困難
であった。 本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、位置制御動作のさいにモータから発生するトルクが滑
らかに変化して機械的振動を起こしにくい、また、負荷
に摩擦や外乱が存在してもハンチングを起こさない、安
定かつ高精度な位置制御装置を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、この種の位置制御装置において。 位置偏差サーボ信号となるＤＡ変換器のステップ状の出
力を位置偏差の全域にわたって連続的に滑らかな勾配で
変化させるためのスムージング回路を設けることにより
達成される。 〔作用〕 スムージング回路は、ＤＡ変換器出力を連続的に滑らか
に変化させることにより、サーボ増幅器に入力する位置
偏差サーボ信号も位置偏差の全域にわたって連続的に滑
らかな勾配で変化する。それによって、モータに与える
電圧が滑らかになり、モータから負荷に与えるトルクが
連続的に滑らかに変化するようになるので、機械的振動
を発生することがない。 また、負荷に摩擦や外乱があって負荷が目標位置前で途
中停止しても、ＤＡ変換器出力が滑らかな勾配で連続的
に変化する特性なので、従来のようなりＡ変換出力にお
けるステップ波形の段差部分（ステップの急激に変化す
る部分）がなくなり、その結果、負荷が途中停止しても
従来の如きハンチングＴ！Ａ象を引き起こすことがない
。そのため。 位置制御系のループゲインを大きくでき、安定で、且つ
迅速にして高精度な位置制御を図り得る。 〔実施例〕 以下１本発明の各実施例を第１図ないし第６図により説
明する。 第１図は本発明の第１実施例を示す位置制御システム図
で、図中、既述した第７図の従来例と同一符号は同−或
は共通する要素を示すものである。 本実施例におけるモータ４→タコジエネレータ５→エン
コーダ６→波形整形器８→カウントパルス発生器９→電
子計算機１の経路の作用は、既述した従来例と同様の作
用を行なうもので、更に本実施例では、−点鎖線枠で囲
まれるスムージング回路１４を付加した点に特徴を有す
る。 スムージング回路１４は、反転増幅器１０．インバータ
１１及びアナログスイッチ１２．１３からなり、エンコ
ーダ出力Ａが波形整形器８に入力する他にスムージング
回路１４に入力される。エンコーダ出力Ａは、スムージ
ング回路１４により処理され、最終的には、後述するよ
うにスムージング回路１４の出力がＤＡ変換器２の階段
波形に加算されて、ＤＡ変換器２の出力（位置偏差サー
ボ信号Ｆ）が連続的に滑らかな勾配で変化するよう制御
される。これを第２図の各信号を用いて説明する。なお
、第２図における（１）〜（Ｖ）までの信号は、第８図
の従来例と同様にエンコーダ６からカウントパルス発生
器９までで出力される信号形態を表わす６また、電子計
算機１は、カウントパルス発生器９の出力たるカウント
アツプ及びカウントダウンの信号により負荷の現在位置
を読み取り、（目標位置）−（現在位置）＝（位置偏差
量）をＤＡ変換器２を介してサーボ増幅器３に入力する
。 ここで、ＤＡ変換器２の出力りは、第２図（■）の点線
波形に示すように位置偏差量に応じてステップ状に変化
する波形を呈する。また、エンコーダ出力Ａは、スムー
ジング回路１４を通ることにより、波形整形器出力Ｂ′
がローレベルの区間ではそのままの極性で出力され、波
形整形器出力Ｂ′がハイレベルの区間では反転されて出
力されることにより第２図（ＶＩ）のＥのようなほぼの
こぎり状の波形がスムージング回路１４から出力される
。これは、第１図において波形整形器出力Ｂ′がローレ
ベルの区間ではアナログスイッチ１２がインバータ１１
を介してオンし、ハイレベルの区間ではアナログスイッ
チ１３がオンすることにより行われる。 そして、スムージング回路出力Ｅのピークツーピークの
値をＤＡ変換器出力りの単位ステップ（１段階）の幅と
等しくなるようにしておけば、ＤＡ変換器出力りとスム
ージング回路出力Ｅを加算することにより、第２図（■
）の実線に示すような位置偏差サーボ信号Ｆが得られる
。このようにして得られた位置偏差サーボ信号ＦはＤＡ
変換器出力りと異なり５位置偏差量ΔＸの全域にわたっ
て連続的に滑らかな勾配で変化する。この位置偏差サー
ボ信号Ｆをサーボ増幅器３の入力として用いれば、サー
ボ増幅器３からモータ４に与える電圧及びモータから負
荷に与えるトルクは連続的に滑らかに変化する。したが
って１本実施例によれば、位置制御動作のさいに機械的
振動を起こしにくく、負荷に摩擦や外乱が存在しても従
来のようなハンチングを起こさないため安定で、かつ系
のループゲインを大きく設計できるため迅速で高精度な
位置決め制御ができるという効果がある。 次に、本発明の第２実施例を第３図により説明する。第
１図の実施例と異なる点は、スムージング回路１４の中
にアークサイン関数発生器１６を追加して設けたことに
ある。第４図によりその動作波形を説明すると、エンコ
ーダ正弦波出力を入力されたアークサイン関数発生器１
６の出力は第４図（ＶＩ）に示すように三角波となり、
スムージング回路出力Ｅは第４図（■）に示すように鋸
歯状波となる。このスムージング回路出力Ｅのピークツ
ーピークの値をＤＡ変換器出力りの単位ステップ（１段
階）の幅と等しくなるようにしておけば、ＤＡ変換器出
力りとスムージング回路出力Ｅを加算することにより、
第４図（■）の実線に示すように完全に直線状の位置偏
差サーボ信号Ｆが得られる。なお、アークサイン関数発
生器１６としては、市販の三角関数用ＩＣが簡単に利用
できる。本実施例によれば、第１図の実施例の位置偏差
サーボ信号に見られるようなうねりがないため、さらに
滑らかで安定な位置決め制御ができ、系のループゲイン
もさらに大きく設計できるので位置精度を向上できると
いう効果がある。 さらに本発明の第３実施例を第５図により説明する。第
１図の実施例と異なる点は、スムージング回路１４が除
算器１７とアークタンジェント関数発生器１８から構成
されていることにある。第８図により動作波形を説明す
ると、エンコーダ出力Ａ＝ｓｉｎΔＸ、及びＢ＝ｃｏｓ
ΔＸ を除算器１７に入力すると、その出力としてＡ
／ Ｂ ＝ｊｆｎΔＸが得られ、スムージング回路出力
Ｅとして第６図（ＶＩ）のような鋸歯状波が得られる。 ここで、スムージング回路出力Ｅのピークツーピークの
値をＤＡ変換器出力りの１ビツト（１段階）の幅と等し
くなるようにしておけば、ＤＡ変換器出力りとスムージ
ング回路出力Ｅを加算することにより、第６図（■）の
実線に示すように完全に直線状の位置偏差サーボ信号Ｆ
が得られる。なお、アークタンジェント関数発生器とし
ては市販の三角関数用ＩＣが簡単に利用できる。本実施
例によれば、第５図の実施例で説明したように、滑らか
で安定な位置決め制御ができ、系のループゲインも太き
く設計できるので位置精度を向上できるという効果があ
るだけでなく、エンコーダの出力Ａ及びＢの値が周囲温
度変化や経年変化によって変化しても除算器によりＡ／
Ｂという演算が施されるため。 Ａ及びＢが同じように変化する場合には相殺されて位置
偏差サーボ信号Ｆとしては影響を受けず。 安定な動作が得られるという効果がある。 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、位置制御装置の位置偏差
サーボ信号を位置偏差の全域にわたって連続的に滑らか
にできるので、モータから発生するトルクが滑らかに変
化して機械的振動を起こしにくく、負荷に摩擦や外乱が
あってもハンチングを引き起こさない、かつ、系のルー
プゲインを大きく設計できるので、安定でかつ高精度が
位置制御ができるという効果がある。
第１図は本発明の第１実施例の構成を示すブロック図、
第２図（り〜（ｖｎ）は第１図の各部の動作波形を示す
図、第３図は本発明の第２実施例の構成を示すブロック
図、第４図（１）〜（■）は第３図の各部の動作波形を
示す図、第５図は本発明の第３実施例の構成を示すブロ
ック図、第６図（１）〜（■）は第５図の各部の動作波
形を示す図、第７図は従来の位置制御装置の構成を示す
ブロック図、第８図（Ｉ）〜（ＶＩ）は第７図の各部の
動作波形を示す図である。 １・・・電子計算機、２・・・ＤＡ変換器、３・・・サ
ーボ増幅器、４・・・モータ、５・・・モータ速度検出
器（タコジェネレータ）、６・・・エンコーダ、７・・
・負荷、８・・波形整形器、９・・・カウントパルス発
生器、１゜・・・反転増幅器、１２．１３・・・アナロ
グスイッチ。 １４・・・スムージング回路、１６・・・アークサイン
関数発生器、１７・・・除算器、１８・・・アークタン
ジェント関数発生器。
第２図（り〜（ｖｎ）は第１図の各部の動作波形を示す
図、第３図は本発明の第２実施例の構成を示すブロック
図、第４図（１）〜（■）は第３図の各部の動作波形を
示す図、第５図は本発明の第３実施例の構成を示すブロ
ック図、第６図（１）〜（■）は第５図の各部の動作波
形を示す図、第７図は従来の位置制御装置の構成を示す
ブロック図、第８図（Ｉ）〜（ＶＩ）は第７図の各部の
動作波形を示す図である。 １・・・電子計算機、２・・・ＤＡ変換器、３・・・サ
ーボ増幅器、４・・・モータ、５・・・モータ速度検出
器（タコジェネレータ）、６・・・エンコーダ、７・・
・負荷、８・・波形整形器、９・・・カウントパルス発
生器、１゜・・・反転増幅器、１２．１３・・・アナロ
グスイッチ。 １４・・・スムージング回路、１６・・・アークサイン
関数発生器、１７・・・除算器、１８・・・アークタン
ジェント関数発生器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、負荷を駆動するためのモータと、該モータの速度を
検出してモータ速度が目標速度値となるようにサーボ増
幅器の出力をフィードバック制御する速度制御系と、前
記モータの回転位置を検出するエンコーダの出力に基づ
いて前記負荷の現在位置を求め、この現在位置と目標位
置との位置偏差を出力する電子計算機と、前記位置偏差
出力をステップ状のアナログ電圧に変換し、このアナロ
グ電圧を前記モータの目標速度値たる位置偏差サーボ信
号として前記サーボ増幅器に入力させるＤＡ変換器とを
備えてなる位置制御装置において、前記ＤＡ変換器から
出力される位置偏差サーボ信号を位置偏差の全域にわた
り連続的に滑らかな勾配で変化させるためのスムージン
グ回路を設けてなることを特徴とする位置制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記エンコーダは
２相正弦波信号を出力するエンコーダよりなり、この２
相正弦波信号が波形整形器で方形波に整形された後にカ
ウントパルス発生器でカウントアップ、カウントダウン
されて前記電子計算機に入力され、該電子計算機は、こ
のカウントアップ、カウントダウンされたエンコーダ出
力に基づき前記負荷の現在位置を求めるように設定され
てなる位置制御装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記スムージング
回路は、前記エンコーダの２相正弦波信号のうち１相の
正弦波信号を入力して、この正弦波信号を一部反転させ
てほぼのこぎり状の交流波形を形成する回路と、この交
流波形のピークツーピークの値を前記ＤＡ変換器から出
力されるステップ状のアナログ電圧の単位ステップあた
りの幅と一致させて、該交流波形の出力値を前記ステッ
プ状のアナログ電圧に加算する回路とで構成される位置
制御装置。 ４、特許請求の範囲第２項において、前記スムージング
回路は、前記エンコーダの２相正弦波信号のうち１相の
正弦波信号を入力して、この正弦波信号をアークサイン
関数発生器を用いて三角波交流波形に整形する回路と、
この三角波交流波形を一部反転させてのこぎり状の交流
波形を形成する回路と、この交流波形のピークツーピー
クの値を前記ＤＡ変換器から出力されるステップ状のア
ナログ電圧の単位ステップあたりの幅と一致させて、該
交流波形の出力値を前記ステップ状のアナログ電圧に加
算する回路とで構成される位置制御装置。 ５、特許請求の範囲第２項において、前記スムージング
回路は、前記エンコーダの２相正弦波信号を入力して、
一方の相の正弦波信号を他方の相の正弦波信号で除算す
る回路と、この除算された出力波形をアークタンジェン
ト関数発生器を用いてのこぎり状の交流波形を形成する
回路と、この交流波形のピークツーピークの値を前記Ｄ
Ａ変換器から出力されるステップ状のアナログ電圧の単
位ステップあたりの幅と一致させて、該交流波形の出力
値を前記ステップ状のアナログ電圧に加算する回路とで
構成される位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317409A JP2597374B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62317409A JP2597374B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01159711A true JPH01159711A (ja) | 1989-06-22 |
| JP2597374B2 JP2597374B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=18087913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62317409A Expired - Lifetime JP2597374B2 (ja) | 1987-12-17 | 1987-12-17 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2597374B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005096948A1 (ja) * | 2004-04-08 | 2007-08-16 | 松下電器産業株式会社 | 超音波診断装置 |
| JP2019505254A (ja) * | 2015-12-02 | 2019-02-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 陽子線療法のための回転可能磁石 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5475908U (ja) * | 1977-11-10 | 1979-05-30 | ||
| JPS5565046A (en) * | 1978-11-08 | 1980-05-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Feed controller for machine tool |
-
1987
- 1987-12-17 JP JP62317409A patent/JP2597374B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5475908U (ja) * | 1977-11-10 | 1979-05-30 | ||
| JPS5565046A (en) * | 1978-11-08 | 1980-05-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Feed controller for machine tool |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005096948A1 (ja) * | 2004-04-08 | 2007-08-16 | 松下電器産業株式会社 | 超音波診断装置 |
| JP2019505254A (ja) * | 2015-12-02 | 2019-02-28 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 陽子線療法のための回転可能磁石 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2597374B2 (ja) | 1997-04-02 |
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