JPH021602Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電圧入力に比例した機械的変位出力
を得るサーボメカニズム等に用いられ、速度帰還
量を連続可変出来る比例微分回路の改良に関す
る。

〈従来技術〉 以下図面を用いて本考案の比例微分回路を説明
する。第１図は設定電圧である電圧入力Ｉ（ｓ）
に比例した機械的変位出力Ｍ（ｓ）を得るサーボ
メカニズムを表わしたものである。１は減算回路
であり、電圧入力Ｉ（ｓ）と比較電圧であるフイ
ードバツク信号Ｆ（ｓ）との差をとり、その差に
応じた出力信号を増幅器２に出力する。３はサー
ボモータであり、４はサーボモータ３の回転を適
切な値に減速し機械的変位出力Ｍ（ｓ）を外部に
出力する減速機構であり、５は機械的変位出力Ｍ
（ｓ）を測定しフイードバツク信号Ｆ（ｓ）を減算
回路１に出力する検出器である。ところでこのよ
うな構成でサーボモータ３の応答を正確に制御す
る方法としてタコジエネレータを用いた速度帰還
方法がある。この方法は、サーボメカニズムの動
特性向上に有効であるが、タコジエネレータが高
価である上、配線コストも高くなる等の欠点があ
るため、一般には位相進み制御回路として公知の
第２図のような比例微分回路６が用いられる。こ
の比例微分回路６は、電圧入力Ｉ（ｓ）は抵抗
R₂，R₃で分圧されて演算増幅器Q₁の非反転入力
端子に導かれ、フイードバツク信号Ｆ（ｓ）はポ
テンシヨメータVR₁及びコンデンサC₁を介して
演算増幅器Q₁の反転入力端子に導かれ、演算増
幅器Q₁の出力は帰還抵抗R₄を介して反転入力に
帰還されることでフイードバツク信号Ｆ（ｓ）の
速度帰還量を連続的に変化させるような構成とな
つている。

ところで、第２図において今フイードバツク信
号Ｆ（ｓ）の電圧をe₁、電圧入力Ｉ（ｓ）をe₂、出
力電圧をe₀とし、コンデンサC₁の容量をＣとし、
VR₁，R₂，R₃，R₄の各抵抗値を各々等しい値Ｒ
とし、入出力電圧の伝達特性を求めると、 e₀＝e₂−e₁〔（ρ₁Ts＋１）／ ｛ρ₁（１−ρ₁）Ts＋１｝〕 …(1) となる。但しＴ＝RC，Ｓ（＝jw，ｗは角速度）
はラプラス演算子、ρ₁はポテンシヨメータVR₁の
分圧比である。(1)式右辺第２項において速度信号
は周波数領域の高域でゲインが一定になることを
意味し、か分圧比ρ₁によつて連続的に変化する速
度信号が得られることを意味する。即ち(1)式で、
横軸に角速度ω、縦軸に比例微分回路のゲインを
とり、分圧比ρ₁を変化させた場合についてその周
波数特性を示すと第３図のようになる。一方同様
にしてタコジエネレータを用いた速度帰還方式に
おいてその帰還ゲインをかえた時の総合周波数特
性の変化を示すと第４図のようになる。これを比
較すると第３図ρ₁＝１の時は第４図タコジエネレ
ータの帰還ゲイン大の時と周波数特性は略等し
い。しかしながら、第３図において１＞ρ₁≧０の
時は第４図との間に周波数特性の相違が見られ
る。即ち、第２図の比例微分回路６は、サーボモ
ータの種類や負荷の大きさ等が限定された場合は
タコジエネレータの機能を満足するが、サーボモ
ータの大きさが異なるような使用方法、例えば船
舶に用いられる舵取機の制御用サーボモータ等の
ように舵取機の大きさによつてサーボモータの大
きさが変わる場合は、タコジエネレータの有する
機能を完全に満足することができないという問題
点がある。

〈本考案の目的〉 本考案は、上述した従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、簡単な回路構成でサーボモ
ータの大小に関係なくタコジエネレータに代わる
機能、即ち速度帰還量を連続可変することができ
る比例微分回路を提供することを目的とする。

〈本考案の構成〉 上述の目的を達成するために、本考案の比例微
分回路の構成を、演算増幅器と、該演算増幅器の
非反転入力端子に接続される基準電位又は設定電
圧と、前記演算増幅器の反転入力端子に入力抵抗
を介して接続され前記基準電位又は設定電圧と比
較される比較電圧と、前記演算増幅器の出力端子
と前記反転入力端子との間に固定端子が設けられ
たポテンシヨメータと、該ポテンシヨメータの可
動端子に一端が接続され他端が前記比較電圧が接
続される前記入力抵抗の一端に接続されたコンデ
ンサとした。

〈本考案の実施例〉 以下本考案の具体的実施例を第５図を用いて説
明する。尚第１図及び第２図と同一部分には同一
番号を付けてその説明は省略する。

第５図の比例微分回路６２は、第２図の比例微
分回路６のポテンシヨメータVR₁を入力抵抗R₁
とし、抵抗R₄をポテンシヨメータVR₂とし、コ
ンデンサＣをポテンシヨメータVR₂の可動端子に
接続するようにしたことである。ポテンシヨメー
タVR₂の分圧比をρ₂とし、各抵抗値はＲとして、
回路の伝達特性を表わすと、 e₀′＝e₂−e₁｛（１−ρ₂ ²）Ts＋１｝ …(2) となる。但しＴ＝RCとする。この式からポテン
シヨメータVR₂の分圧比ρ₂により速度帰還量が連
続的に変化する。即ち第４図のような周波数特性
が得られることが判る。

尚本考案の比例微分回路６２は第５図の回路に
限定されるものではなく例えば第６図のような構
成の比例微分回路６３でもよい。第５図と相違す
る点は、演算増幅器Q₁の非反転入力端子に抵抗
R₂，R₃で分圧された電圧入力が接続されるに代
りに基準電位が接続された構成となつていること
である。この場合の比較電圧e₁′として、第５図
に示すフイードバツク信号Ｆ（ｓ）の代りに、例
えば入力に電圧入力Ｉ（ｓ）とフイードバツク信
号Ｆ（ｓ）が入力されるように構成された公知の
技術である差動増幅回路（図省略）の出力Ｇ（ｓ）
を入力とすればよい。

又第５，６図において、例えば抵抗R₁と演算
増幅器Q₁の反転入力端子との間に可変抵抗を設
けたり、演算増幅器Q₁の出力端子とポテンシヨ
メータVR₂との間に可変抵抗を設けたりしてもよ
い。

〈本考案の効果〉 本考案の比例微分回路によれば、部品点数を最
少限度に押えながら、従来のタコジエネレータを
用いてサーボモータを制御していたと同様の効
果、即ちサーボモータの大小に関係なく速度帰還
量を連続可変することができるために、装置全体
を性能を落すことなく安価に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーボメカニズムを示すブロツク図、
第２図は従来技術である比例微分回路図、第３図
は第２図の回路の周波数特性図、第４図はタコジ
エネレータを用いた場合の周波数特性図、第５図
は本考案の具体的実施例を示す比例微分回路図、
第６図は他の実施例の回路図である。 １，６……比例微分回路、３……サーボモー
タ、Ｉ（ｓ）……設定電圧（電圧入力）、Ｆ（ｓ）
……比較電圧（フイードバツク信号）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 演算増幅器と、該演算増幅器の非反転入力端子
   に接続される基準電位又は設定電圧と、前記演算
   増幅器の反転入力端子に入力抵抗を介して接続さ
   れ前記基準電位又は設定電圧と比較される比較電
   圧と、前記演算増幅器の出力端子と前記反転入力
   端子との間に固定端子が設けられたポテンシヨメ
   ータと、該ポテンシヨメータの可動端子に一端が
   接続され他端が前記比較電圧が接続される前記入
   力抵抗の一端に接続されたコンデンサと、より成
   ることを特徴とする比例微分回路。