JPH0199485A - サーボ電動機の制御装置 - Google Patents
サーボ電動機の制御装置Info
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- JPH0199485A JPH0199485A JP62255303A JP25530387A JPH0199485A JP H0199485 A JPH0199485 A JP H0199485A JP 62255303 A JP62255303 A JP 62255303A JP 25530387 A JP25530387 A JP 25530387A JP H0199485 A JPH0199485 A JP H0199485A
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Program-controlled manipulators
- B25J9/16—Program controls
- B25J9/1628—Program controls characterised by the control loop
- B25J9/1633—Program controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
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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
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は産業用ロボット等に用いられるサーボ電動機の
制御装置に関する。
制御装置に関する。
（従来の技術）
一般に、サーボ電動機によって駆動される産業用ロボッ
トなどの先端部（アーム等）を所望の速度で所望の経路
を移動させるには、上記サーボ電動機の目標位置（回転
角）や目標速度を演算により求め、これらの目標値に基
づいて上記サーボ電動機を制御する。
トなどの先端部（アーム等）を所望の速度で所望の経路
を移動させるには、上記サーボ電動機の目標位置（回転
角）や目標速度を演算により求め、これらの目標値に基
づいて上記サーボ電動機を制御する。
第５図に産業用ロボットを駆動するサーボ電動機の従来
の制御装置を示す。産業用ロボットのアーム等からなる
機械系１５を駆動するサーボ電動機１４の回転速度の検
出値ω と回転速度の目標■ 値ω＊との偏差（−ω＊−ω。）が加算器１によって演
算される。そしてこの偏差を積分することにより位置偏
差が求められ、更に所定のゲインに、を乗算することに
より上記位置偏差が零となす るサーボ電動機１４の回転速度の基準値ω、＊が位置制
御要素２において求められる。次に回転速度の基準値ω
ｐ＊午サーボ電動機１４の回転速度の検出値ω との偏
差（−ω、＊−ωｌｌ１）が加算器９によって演算され
る。そしてこの演算された偏差が零となるようなサーボ
電動機１４のトルク基準Ｔ＊が速度制御要素１０によっ
て求められる。この求められたトルク基準１本に基づい
て、サーボ電動機１４の電機子電流ｉ−が電力変換要素
１３によって調整され、アーム等からなる機械系１５の
動作が制御される。そしてアーム等からなる機械系１５
の動特性が所望のものとなるように上記各制御要素のゲ
インを調整していた。
の制御装置を示す。産業用ロボットのアーム等からなる
機械系１５を駆動するサーボ電動機１４の回転速度の検
出値ω と回転速度の目標■ 値ω＊との偏差（−ω＊−ω。）が加算器１によって演
算される。そしてこの偏差を積分することにより位置偏
差が求められ、更に所定のゲインに、を乗算することに
より上記位置偏差が零となす るサーボ電動機１４の回転速度の基準値ω、＊が位置制
御要素２において求められる。次に回転速度の基準値ω
ｐ＊午サーボ電動機１４の回転速度の検出値ω との偏
差（−ω、＊−ωｌｌ１）が加算器９によって演算され
る。そしてこの演算された偏差が零となるようなサーボ
電動機１４のトルク基準Ｔ＊が速度制御要素１０によっ
て求められる。この求められたトルク基準１本に基づい
て、サーボ電動機１４の電機子電流ｉ−が電力変換要素
１３によって調整され、アーム等からなる機械系１５の
動作が制御される。そしてアーム等からなる機械系１５
の動特性が所望のものとなるように上記各制御要素のゲ
インを調整していた。
ところが（特に多関節形ロボットの場合）、ロボットの
アームは、一般に片持ち構造であって、根元の軸まわり
の慣性モーメントが大きくなるため固有振動数が低くな
る。したがってアーム等からなる機械系１５は、振動の
発生しやすい制御系となるが、この振動を抑えるために
従来は、位置制御要素２のゲインに、を小さくして制御
の応答を遅くしたり、目標入力ω＊の時間的変化を小さ
くしたりすることが行われていた。
アームは、一般に片持ち構造であって、根元の軸まわり
の慣性モーメントが大きくなるため固有振動数が低くな
る。したがってアーム等からなる機械系１５は、振動の
発生しやすい制御系となるが、この振動を抑えるために
従来は、位置制御要素２のゲインに、を小さくして制御
の応答を遅くしたり、目標入力ω＊の時間的変化を小さ
くしたりすることが行われていた。
（発明が解決しようとする問題点）
このように振動を抑制するために位置制御要素２のゲン
イを下げて応答を遅くすると、機械系１５の動作時間が
長くなるばかりでなく、動作中の位置偏差も増大し、連
続補間動作などの経路精度が低下するという問題点があ
った。
イを下げて応答を遅くすると、機械系１５の動作時間が
長くなるばかりでなく、動作中の位置偏差も増大し、連
続補間動作などの経路精度が低下するという問題点があ
った。
本発明は、サーボ電動機によって駆動される機械系の振
動を可及的に抑制するとともに制御応答の遅れを小さく
することのできるサーボ電動機の制御装置を提供するこ
とを目的とする。
動を可及的に抑制するとともに制御応答の遅れを小さく
することのできるサーボ電動機の制御装置を提供するこ
とを目的とする。
（問題点を解決すめための手段）
本発明は、サーボ電動機の回転速度の目標値と検出値と
の偏差を積分することにより位置偏差を求め、この位置
偏差が零となるサーボ電動機の回転速度の基準値を出力
する位置制御要素と、この位置制御要素の出力とサーボ
電動機の回転速度の検出値との回転速度偏差に基づいて
この回転速度偏差が零となるサーボ電動機のトルク基準
を求める速度制御要素と、この速度制御要素によって求
められたトルク基準に基づいてサーボ電動機の電機子電
流を制御する電力変換要素とを備えているサーボ電動機
の制御装置において、サーボ電動機の回転速度の目標値
に基づいて位置制御要素の制御遅れを補償する、サーボ
電動機の回転速度の基準値の修正量を求めるフィードフ
ォワード要素を設け、速度制御要素は、位置制御要素の
出力とフイードフォワード要素の出力との和であるサー
ボ電動機の回転速度の修正された基準値と検出値との回
転速度偏差に基づいて、この回転速度偏差が零となるサ
ーボ電動機のトルク基準を求めることを特徴とする。
の偏差を積分することにより位置偏差を求め、この位置
偏差が零となるサーボ電動機の回転速度の基準値を出力
する位置制御要素と、この位置制御要素の出力とサーボ
電動機の回転速度の検出値との回転速度偏差に基づいて
この回転速度偏差が零となるサーボ電動機のトルク基準
を求める速度制御要素と、この速度制御要素によって求
められたトルク基準に基づいてサーボ電動機の電機子電
流を制御する電力変換要素とを備えているサーボ電動機
の制御装置において、サーボ電動機の回転速度の目標値
に基づいて位置制御要素の制御遅れを補償する、サーボ
電動機の回転速度の基準値の修正量を求めるフィードフ
ォワード要素を設け、速度制御要素は、位置制御要素の
出力とフイードフォワード要素の出力との和であるサー
ボ電動機の回転速度の修正された基準値と検出値との回
転速度偏差に基づいて、この回転速度偏差が零となるサ
ーボ電動機のトルク基準を求めることを特徴とする。
本発明は、サーボ電動機の回転速度の検出値を積分する
ことによりサーボ電動機の回転角を求め、更にこの求め
られた回転角と回転角の目標値との偏差を求め、この偏
差が零となるサーボ電動機の回転速度の基準値を出力す
る位置制御要素と、この位置制御要素の出力とサーボ電
動機の回転速度の検出値との回転速度偏差に基づいて、
この回転速度偏差が零となるサーボ電動機のトルク基準
を求める速度制御要素と、その速度制御要素によって求
められたトルク基準に基づいてサーボ電動機の電機子電
流を制御する電力変換要素とを備えているサーボ電動機
の制御装置において、サーボ電動機の回転角の目標値に
基づいて位置制御要素の制御遅れを補償する、サーボ電
動機の回転速度の基準値の修正量を求めるフィードフォ
ワード要素を設け、速度制御要素は、位置制御要素の出
力とフィードフォワード要素の出力との和であるサーボ
電動機の回転速度の修正された基■値と検出値との回転
速度偏差に基づいて、この回転速度偏差が零となるサー
ボ電動機のトルク基準を求めることを特徴とする。
ことによりサーボ電動機の回転角を求め、更にこの求め
られた回転角と回転角の目標値との偏差を求め、この偏
差が零となるサーボ電動機の回転速度の基準値を出力す
る位置制御要素と、この位置制御要素の出力とサーボ電
動機の回転速度の検出値との回転速度偏差に基づいて、
この回転速度偏差が零となるサーボ電動機のトルク基準
を求める速度制御要素と、その速度制御要素によって求
められたトルク基準に基づいてサーボ電動機の電機子電
流を制御する電力変換要素とを備えているサーボ電動機
の制御装置において、サーボ電動機の回転角の目標値に
基づいて位置制御要素の制御遅れを補償する、サーボ電
動機の回転速度の基準値の修正量を求めるフィードフォ
ワード要素を設け、速度制御要素は、位置制御要素の出
力とフィードフォワード要素の出力との和であるサーボ
電動機の回転速度の修正された基■値と検出値との回転
速度偏差に基づいて、この回転速度偏差が零となるサー
ボ電動機のトルク基準を求めることを特徴とする。
（作 用）
このように構成された本発明によるサーボ電動機の制御
装置において、サーボ電動機の回転速度の目標値に基づ
いて、位置制御要素の制御遅れを補償する上記サーボ電
動機の回転速度の基準値の修正量がフィードフォワード
要素によって求められる。この求められた回転速度の基
準値の修正量と位置制御要素の出力である回転速度の基
準値の和である修正された回転速度の基準値と、サーボ
電動機の回転速度の検出値との偏差に基づいて、この偏
差が零となるサーボ電動機のトルク基準が速度制御要素
によって求められる。そしてこの求められたトルク基準
に基づいて、サーボ電動機の電機子電流が電力変換要素
によって制御されることにより、本発明によるサーボ電
動機の制御装置は、サーボ電動機によって駆動される機
械系の振動を可及的に抑制するとともに制御応答の遅れ
を小さくすることができる。
装置において、サーボ電動機の回転速度の目標値に基づ
いて、位置制御要素の制御遅れを補償する上記サーボ電
動機の回転速度の基準値の修正量がフィードフォワード
要素によって求められる。この求められた回転速度の基
準値の修正量と位置制御要素の出力である回転速度の基
準値の和である修正された回転速度の基準値と、サーボ
電動機の回転速度の検出値との偏差に基づいて、この偏
差が零となるサーボ電動機のトルク基準が速度制御要素
によって求められる。そしてこの求められたトルク基準
に基づいて、サーボ電動機の電機子電流が電力変換要素
によって制御されることにより、本発明によるサーボ電
動機の制御装置は、サーボ電動機によって駆動される機
械系の振動を可及的に抑制するとともに制御応答の遅れ
を小さくすることができる。
また、サーボ電動機の回転角の目標値に基づいて、位置
制御要素の制御遅れを補償する上記サーボ電動機の回転
速度の基準値の修正量がフィードフォワード要素によっ
て求められる。この求められた回転速度の基準値の修正
量と位置制御要素の出力である回転速度の基準値の和で
ある修正された回転速度の基準値と、サーボ電動機の回
転速度の検出値との偏差に基づいて、この偏差が零とな
るサーボ電動機のトルク基準が速度制御要素によって求
められる。そしてこの求められたトルク基準に基づいて
、サーボ電動機の電機子電流が電力変換要素によって制
御されることにより、本発明によるサーボ電動機の制御
装置は、サーボ電動機によって駆動される機械系の振動
を可及的に抑制するとともに制御応答の遅れを小さくす
ることができる。
制御要素の制御遅れを補償する上記サーボ電動機の回転
速度の基準値の修正量がフィードフォワード要素によっ
て求められる。この求められた回転速度の基準値の修正
量と位置制御要素の出力である回転速度の基準値の和で
ある修正された回転速度の基準値と、サーボ電動機の回
転速度の検出値との偏差に基づいて、この偏差が零とな
るサーボ電動機のトルク基準が速度制御要素によって求
められる。そしてこの求められたトルク基準に基づいて
、サーボ電動機の電機子電流が電力変換要素によって制
御されることにより、本発明によるサーボ電動機の制御
装置は、サーボ電動機によって駆動される機械系の振動
を可及的に抑制するとともに制御応答の遅れを小さくす
ることができる。
（実施例）
第１図に本発明によるサーボ電動機の制御装置の第１の
実施例を示す。この実施例の制御装置は、加算器１と、
位置制御要素２と、フィードフォワード要素６と、加算
器８および９と、速度制御要素１０と、ダンピング付加
要素１１と、電力変換要素１３とを備えている。ロボッ
トのアーム等からなる機械系１５を駆動するサーボ電動
機１４の回転速度の目標値ωオと検出値ω□の偏差（−
ω＊−ωｌｌ１）が加算器１によって演算される。
実施例を示す。この実施例の制御装置は、加算器１と、
位置制御要素２と、フィードフォワード要素６と、加算
器８および９と、速度制御要素１０と、ダンピング付加
要素１１と、電力変換要素１３とを備えている。ロボッ
トのアーム等からなる機械系１５を駆動するサーボ電動
機１４の回転速度の目標値ωオと検出値ω□の偏差（−
ω＊−ωｌｌ１）が加算器１によって演算される。
この演算された偏差が位置制御要素２において積分され
て位置偏差が求められ、さらにこの位置偏差に適当なゲ
インに１か掛けられることにより、上記位置偏差が零と
なるサーボ電動機１４の回転速度の基準値ω１が位置制
御要素２において求められる。
て位置偏差が求められ、さらにこの位置偏差に適当なゲ
インに１か掛けられることにより、上記位置偏差が零と
なるサーボ電動機１４の回転速度の基準値ω１が位置制
御要素２において求められる。
一方、回転速度の目標値ω＊に基づいて、位置制御要素
２の制御遅れを補償する、サーボ電動機１４の回転速度
の基準値ω１の修正量ωｒがフィードフォワード要素６
によって求められる。この時のフィードフォワード要素
６の伝達関数ＧＦ（Ｓ）は とする。ただし、Ｋ、は０以上１以下の係数であり、Ｔ
、は正の係数である。
２の制御遅れを補償する、サーボ電動機１４の回転速度
の基準値ω１の修正量ωｒがフィードフォワード要素６
によって求められる。この時のフィードフォワード要素
６の伝達関数ＧＦ（Ｓ）は とする。ただし、Ｋ、は０以上１以下の係数であり、Ｔ
、は正の係数である。
位置制御要素２の出力である回転速度の基準値ω１と、
フィードフォワード要素６の出力である基準値ω、の修
正量ωｒとの和が加算器８によって演算され、その和が
修正された回転速度の基準値ω、＊となる。そして、こ
の修正された基準値ω、＊とサーボ電動機１４の回転速
度の検出値ω１との偏差（−ω、＊−ω１．Ｉ）が加算
器９によって演算される。この演算された偏差に基づい
て、この偏差が零となるサーボ電動機１４のトルク指令
Ｔ が速度制御要素１０によって求められる。
フィードフォワード要素６の出力である基準値ω、の修
正量ωｒとの和が加算器８によって演算され、その和が
修正された回転速度の基準値ω、＊となる。そして、こ
の修正された基準値ω、＊とサーボ電動機１４の回転速
度の検出値ω１との偏差（−ω、＊−ω１．Ｉ）が加算
器９によって演算される。この演算された偏差に基づい
て、この偏差が零となるサーボ電動機１４のトルク指令
Ｔ が速度制御要素１０によって求められる。
一方、修正された回転速度の基準値ωｐ＊およびサーボ
電動機１４の回転速度の検出値ω に基づ■ いて、機械系１５のロボットアームの速度や加速度がダ
ンピング付加要素１１によって推定され、更にこの推定
結果に基づいて上記ロボットアームのダンピング特性を
向上させるトルク指令ＴＤがダンピング付加要素１１に
よって求められる。そしてこのトルク指令ＴＤと速度制
御要素１０の出力Ｔ との和が加算器１２によって演算
され、その和がサーボ電動機１４のトルク基準Ｔ＊とな
る。
電動機１４の回転速度の検出値ω に基づ■ いて、機械系１５のロボットアームの速度や加速度がダ
ンピング付加要素１１によって推定され、更にこの推定
結果に基づいて上記ロボットアームのダンピング特性を
向上させるトルク指令ＴＤがダンピング付加要素１１に
よって求められる。そしてこのトルク指令ＴＤと速度制
御要素１０の出力Ｔ との和が加算器１２によって演算
され、その和がサーボ電動機１４のトルク基準Ｔ＊とな
る。
この演算されたトルク基準Ｔ＊に基づいて、サーボ電動
機１４の電機子電流ｉが電力変換要素１３によって制御
され、機械系１５のロボットアームの速度が、所望の速
度（−ω１）となる。
機１４の電機子電流ｉが電力変換要素１３によって制御
され、機械系１５のロボットアームの速度が、所望の速
度（−ω１）となる。
次にこのような制御装置において、位置制御要素２の制
御遅れが補償できることを第２図を用いて説明する。第
２図において、符号２０は、第１図に示した加算器９か
らサーボ電動機１４までの制御ループを−まとめにした
ものであり、その伝達関数をＱとしている。また、記号
Ｇｐはフィードフォワード要素６の伝達関数を示してい
る。回転速度の目標値ωオから修正された回転速度の基
準値ω、＊までの伝達関数Ω、＊／Ω＊は次のように表
される。
御遅れが補償できることを第２図を用いて説明する。第
２図において、符号２０は、第１図に示した加算器９か
らサーボ電動機１４までの制御ループを−まとめにした
ものであり、その伝達関数をＱとしている。また、記号
Ｇｐはフィードフォワード要素６の伝達関数を示してい
る。回転速度の目標値ωオから修正された回転速度の基
準値ω、＊までの伝達関数Ω、＊／Ω＊は次のように表
される。
ここで、Ｑを次のような一次遅れ要素に近似できると仮
定する。
定する。
そして（１）式と（３）式を（２）式に代入すると
・・・・・・ （４）
となる。そして更に’ｒｒ−Ｔ９、Ｋ、−に１−Ｔｒと
仮定すると（４）式は となる。したがってフィードフォワード要素６を適切に
選定することにより位置制御要素２の制御遅れを補償で
きることがわかる。
仮定すると（４）式は となる。したがってフィードフォワード要素６を適切に
選定することにより位置制御要素２の制御遅れを補償で
きることがわかる。
第３図にこのようなフィードフォワード要素６のステッ
プ応答を示す。このステップ応答からフィードフォワー
ド要素６の伝達関数Ｇ、の係数Ｔ およびに、を適当に
変えることにより、任意の時定数を有している一次遅れ
系の過渡的な偏差の補償、および定常的なフィードフォ
ワード量の両方を調整できることがわかる。例えばＫｆ
−１とすれば、−次遅れ系の過渡的な偏差のみを補償す
ることになる。
プ応答を示す。このステップ応答からフィードフォワー
ド要素６の伝達関数Ｇ、の係数Ｔ およびに、を適当に
変えることにより、任意の時定数を有している一次遅れ
系の過渡的な偏差の補償、および定常的なフィードフォ
ワード量の両方を調整できることがわかる。例えばＫｆ
−１とすれば、−次遅れ系の過渡的な偏差のみを補償す
ることになる。
以上述べたことから本実施例によれば位置制御要素２の
制御遅れをフィードフォワード要素６によって補償でき
るので位置偏差を減らし、制御応答を速くすることがで
きる。また、任意の時定数の一次遅れ系の過渡的な偏差
を補償できるとともに、定常的なフィードフォワード量
を任意に設定できるフィードフォワード要素を備えてい
るので過剰なフィードフォワードによるオーバシュート
の発生を防止することができる。さらに、サーボ電動機
によって駆動されるロボットアームの速度や加速度を推
定し、これらの推定値を用いてフィードバック制御を行
う構成としたので振動の発生を抑制することができる。
制御遅れをフィードフォワード要素６によって補償でき
るので位置偏差を減らし、制御応答を速くすることがで
きる。また、任意の時定数の一次遅れ系の過渡的な偏差
を補償できるとともに、定常的なフィードフォワード量
を任意に設定できるフィードフォワード要素を備えてい
るので過剰なフィードフォワードによるオーバシュート
の発生を防止することができる。さらに、サーボ電動機
によって駆動されるロボットアームの速度や加速度を推
定し、これらの推定値を用いてフィードバック制御を行
う構成としたので振動の発生を抑制することができる。
なお、第１の実施例においては、ロボットアームの速度
や加速度を推定していわゆる状態フィードバックを行う
ダンピング付加要素を備えていたが、別の方法でも良い
し、機械系１５のダンピングが元元良い場合は、ダンピ
ング付加要素を設けなくても良い。
や加速度を推定していわゆる状態フィードバックを行う
ダンピング付加要素を備えていたが、別の方法でも良い
し、機械系１５のダンピングが元元良い場合は、ダンピ
ング付加要素を設けなくても良い。
第４図に本発明によるサーボ電動機の制御装置の第２の
実施例を示す。この実施例の制御装置は、積分要素３と
、加算器４と、位置制御要素５と、フィードフォワード
要素７と、加算器８およびつと、速度制御要素１０と、
ダンピング付加要素１１と、加算器１２と、電力変換−
素１３とを備えている。積分要素３と、加算器４と、位
置制御要素５と、フィードフォワード要素７以外は第１
図に示す第１の実施例で説明済のため説明を省略する。
実施例を示す。この実施例の制御装置は、積分要素３と
、加算器４と、位置制御要素５と、フィードフォワード
要素７と、加算器８およびつと、速度制御要素１０と、
ダンピング付加要素１１と、加算器１２と、電力変換−
素１３とを備えている。積分要素３と、加算器４と、位
置制御要素５と、フィードフォワード要素７以外は第１
図に示す第１の実施例で説明済のため説明を省略する。
サーボ電動機１４の回転速度の検出値ω。
が積分要素３において積分され、サーボ電動機１４の回
転角θ が求められる。サーボ電動機１４の回転角の目
標値θオと求められた回転角θ との位置偏差（−〇本
−〇、）が加算器４によって演算される。この演算され
た位置偏差にゲインに、が位置制御要素５において乗算
され、上記位置偏差が零となるサーボ電動機１４の回転
速度の基準値ω、が出力される。
転角θ が求められる。サーボ電動機１４の回転角の目
標値θオと求められた回転角θ との位置偏差（−〇本
−〇、）が加算器４によって演算される。この演算され
た位置偏差にゲインに、が位置制御要素５において乗算
され、上記位置偏差が零となるサーボ電動機１４の回転
速度の基準値ω、が出力される。
！
一方、回転角の目標値θ零に基づいて、位置制御要素５
の制御遅れを補償する、サーボ電動機１４の回転速度の
基準値ω、の修正量ωｒがフィ−ドフォワード要素７に
よって求められる。この時のフィードフォワード要素７
の伝達関数ＣＰ（Ｓ）は ・・・・・・（６） となる。ただし、Ｋ、は０以上１以下の係数であり、Ｔ
、は正の係数である。
の制御遅れを補償する、サーボ電動機１４の回転速度の
基準値ω、の修正量ωｒがフィ−ドフォワード要素７に
よって求められる。この時のフィードフォワード要素７
の伝達関数ＣＰ（Ｓ）は ・・・・・・（６） となる。ただし、Ｋ、は０以上１以下の係数であり、Ｔ
、は正の係数である。
位置制御要素５の出力である回転速度の基準値ω、と、
フィードフォワード要素７の出力である基準値ω、の修
正量ωｆとの和が加算器８によって演算され、その和が
修正された回転速度の基準値ω、＊となる。そして第１
の実施例と同様に、修正された回転速度の基準値ω、−
よびサーボ電動機１４の回転速度の検出値ω に基づい
て速度側御要素１０、ダンピング付加要素１１、電力変
換要素１３を介してサーボ電動機１４が制御される。
フィードフォワード要素７の出力である基準値ω、の修
正量ωｆとの和が加算器８によって演算され、その和が
修正された回転速度の基準値ω、＊となる。そして第１
の実施例と同様に、修正された回転速度の基準値ω、−
よびサーボ電動機１４の回転速度の検出値ω に基づい
て速度側御要素１０、ダンピング付加要素１１、電力変
換要素１３を介してサーボ電動機１４が制御される。
また、フィードフォワード要素７によって位置制御要素
５の制御遅れが補償できることは、第１の実施例と同様
に示すことができる。
５の制御遅れが補償できることは、第１の実施例と同様
に示すことができる。
以上述べたことから本実施例によれば位置制御要素５の
制御遅れをフィードフォワード要素７によって補償でき
るので、位置偏差を減らし、制御応答を速くすることが
できる。また、任意の時定数の一次遅れ系の過渡的な偏
差を補償できるとともに、定常的なフィードフォワード
量を任意に設定できるフィードフォワード要素を備えて
いるので過剰なフィードフォワードによるオーバシュー
トの発生を防止することができる。さらに、サーボ電動
機によって駆動されるロボットアームの速度や加速度を
推定し、これらの推定値を用いてフィードバック制御を
行う構成としたので振動の発生を抑制することができる
。
制御遅れをフィードフォワード要素７によって補償でき
るので、位置偏差を減らし、制御応答を速くすることが
できる。また、任意の時定数の一次遅れ系の過渡的な偏
差を補償できるとともに、定常的なフィードフォワード
量を任意に設定できるフィードフォワード要素を備えて
いるので過剰なフィードフォワードによるオーバシュー
トの発生を防止することができる。さらに、サーボ電動
機によって駆動されるロボットアームの速度や加速度を
推定し、これらの推定値を用いてフィードバック制御を
行う構成としたので振動の発生を抑制することができる
。
本発明によればサーボ電動機によって駆動される機械系
の振動を可及的に抑制するとともに制御応答の遅れを小
さくすることの可能なサーボ電動機の制御装置を提供す
ることができる。
の振動を可及的に抑制するとともに制御応答の遅れを小
さくすることの可能なサーボ電動機の制御装置を提供す
ることができる。
第１図は本発明によるサーボ電動機の制御装置の第１の
実施例を示すブロック図、第２図は本発明にかかるフィ
ードフォワード要素の作用を説明するブロック図、第３
図は本発明にかかるフィードフォワード要素のステップ
応答を示すグラフ、第４図は本発明によるサーボ電動機
の制御装置の第２の実施例を示すブロック図、第５図は
従来のサーボ電動機の制御装置を示すブロック図である
。 １・・・加算器、２・・・位置制御要素、６・・・フィ
ードフォワード要素、８，９・・・加算器、１０・・・
速度制御要素、１１・・・ダンピング付加要素、１２・
・・加算器、１３・・・電力変換要素、１４・・・サー
ボ電動機、１５・・・機械系。 出願人代理人 佐 藤 −雄 粥２区 Ｉ 拮３図
実施例を示すブロック図、第２図は本発明にかかるフィ
ードフォワード要素の作用を説明するブロック図、第３
図は本発明にかかるフィードフォワード要素のステップ
応答を示すグラフ、第４図は本発明によるサーボ電動機
の制御装置の第２の実施例を示すブロック図、第５図は
従来のサーボ電動機の制御装置を示すブロック図である
。 １・・・加算器、２・・・位置制御要素、６・・・フィ
ードフォワード要素、８，９・・・加算器、１０・・・
速度制御要素、１１・・・ダンピング付加要素、１２・
・・加算器、１３・・・電力変換要素、１４・・・サー
ボ電動機、１５・・・機械系。 出願人代理人 佐 藤 −雄 粥２区 Ｉ 拮３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、サーボ電動機の回転速度の目標値と検出値との偏差
を積分することにより位置偏差を求め、この位置偏差が
零となる前記サーボ電動機の回転速度の基準値を出力す
る位置制御要素と、この位置制御要素の出力と前記サー
ボ電動機の回転速度の検出値との回転速度偏差に基づい
てこの回転速度偏差が零となる前記サーボ電動機のトル
ク基準を求める速度制御要素と、この速度制御要素によ
って求められたトルク基準に基づいて前記サーボ電動機
の電機子電流を制御する電力変換要素とを備えているサ
ーボ電動機の制御装置において、前記サーボ電動機の回
転速度の目標値に基づいて前記位置制御要素の制御遅れ
を補償する、前記サーボ電動機の回転速度の基準値の修
正量を求めるフィードフォワード要素を設け、前記速度
制御要素は、前記位置制御要素の出力と前記フィードフ
ォワード要素の出力との和である前記サーボ電動機の回
転速度の修正された基準値と検出値との回転速度偏差に
基づいて、この回転速度偏差が零となる前記サーボ電動
機のトルク基準を求めることを特徴とするサーボ電動機
の制御装置。 ２、サーボ電動機の回転速度の検出値を積分することに
より前記サーボ電動機の回転角を求め、更にこの求めら
れた回転角と回転角の目標値との偏差を求め、この偏差
が零となる前記サーボ電動機の回転速度の基準値を出力
する位置制御要素と、この位置制御要素の出力と前記サ
ーボ電動機の回転速度の検出値との回転速度偏差に基づ
いて、この回転速度偏差が零となる前記サーボ電動機の
トルク基準を求める速度制御要素と、その速度制御要素
によって求められたトルク基準に基づいて前記サーボ電
動機の電機子電流を制御する電力変換要素とを備えてい
るサーボ電動機の制御装置において、 前記サーボ電動機の回転角の目標値に基づいて前記位置
制御要素の制御遅れを補償する、前記サーボ電動機の回
転速度の基準値の修正量を求めるフィードフォワード要
素を設け、前記速度制御要素は、前記位置制御要素の出
力と前記フィードフォワード要素の出力との和である前
記サーボ電動機の回転速度の修正された基準値と検出値
との回転速度偏差に基づいて、この回転速度偏差が零と
なる前記サーボ電動機のトルク基準を求めることを特徴
とするサーボ電動機の制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62255303A JPH0199485A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | サーボ電動機の制御装置 |
| US07/253,482 US4914365A (en) | 1987-10-09 | 1988-10-05 | Control device for servo motor |
| EP88116707A EP0311127B1 (en) | 1987-10-09 | 1988-10-07 | Control device for servo motor |
| DE3887062T DE3887062T2 (de) | 1987-10-09 | 1988-10-07 | Servosteuerung. |
| KR1019880013128A KR920010102B1 (ko) | 1987-10-09 | 1988-10-08 | 서보모터용 제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62255303A JPH0199485A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | サーボ電動機の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0199485A true JPH0199485A (ja) | 1989-04-18 |
Family
ID=17276902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62255303A Pending JPH0199485A (ja) | 1987-10-09 | 1987-10-09 | サーボ電動機の制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4914365A (ja) |
| EP (1) | EP0311127B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0199485A (ja) |
| KR (1) | KR920010102B1 (ja) |
| DE (1) | DE3887062T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03107384A (ja) * | 1989-09-20 | 1991-05-07 | Mitsubishi Electric Corp | モータ駆動制御装置 |
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- 1987-10-09 JP JP62255303A patent/JPH0199485A/ja active Pending
-
1988
- 1988-10-05 US US07/253,482 patent/US4914365A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-07 DE DE3887062T patent/DE3887062T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-10-07 EP EP88116707A patent/EP0311127B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-10-08 KR KR1019880013128A patent/KR920010102B1/ko not_active Expired
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| US4914365A (en) | 1990-04-03 |
| DE3887062D1 (de) | 1994-02-24 |
| EP0311127A3 (en) | 1990-08-29 |
| DE3887062T2 (de) | 1994-08-04 |
| EP0311127A2 (en) | 1989-04-12 |
| EP0311127B1 (en) | 1994-01-12 |
| KR890007487A (ko) | 1989-06-20 |
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