JPH0218601A - サーボ制御装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はサーボ制御装置に係り、特に目標位置に対し
て制御対象を駆動するにあたり系の暴走を抑制するに好
適なサーボ制御装置に関する。

［従来の技術］ 第２図は従来のサーボ制御装置のブロック図で、特に画
像読取り装置の制御系に適用した場合を例示するもので
ある。図において、（１）は可動部を有する制御対象（
１２）の目標位置をディジタル値で付与する目標設定部
、（２）は目標設定部（１）の設定値をアナログ値に変
換するディジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換
器と称する）、（３）は制御対象（１２）の現在位置を
ディジタル値で検出する位置検出部、（４）は位置検出
部（３）の出力信号をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換
器、（５）はＤ／Ａ変換器（４）の出力信号と後述する
第２の位相補償回路（８）の出力信号をアナログ的に加
算するアナログ加算器、（６）はＤ／Ａ変換器（２）の
出力信号とアナログ加算器（５）の出力信号の偏差を求
める偏差検出部、（７）は偏差検出部（６）の出力に基
づきサーボ制御系における位相補償を行った駆動信号を
発生する第１の位相補償回路、（９）は第１の位相補償
回路（７）の出力に基づいて制御対象（１２）に駆動信
号を与える駆動増幅器部である。

なお、第２の位相補償回路（８）は第１の位相補償回路
（７）の出力に基づいてサーボ制御系におけるフィード
バック位相補償信号を発生ずるものである。

以」−のような構成において、次にその作用を説明する
。

今、制御対象（１２）が目標位置にあってサボ制御によ
って安定した状態にある場合、目標設定部（１）の出力
信号と位置検出部（３）の出力信号は一致した状態にあ
り、したかつてそれぞれの出力をＤ／Ａ変換器（２）、
（４）を通じて比較している偏差検出部（６）の出力は
零である。

ちなみに、この時第１の位相補償回路（７）、第２の位
相補償回路（８）の出力も零であり従って、アナログ加
算器（５）の出力も零である。

次に、この安定状態にある制御対象（１２）を別の目標
位置に向って移動制御しようとする場合、目標設定部（
１）により目標位置情報を与え、これをＤ／Ａ変換器（
２）によってアナログ信号に変換し偏差検出部（６）に
入力する。その結果、偏差検出部（６）の出力に偏差電
圧か生じ、これは駆動増幅器部（９）を通じて電流に変
換され制御対象（１２）に供給され、制御対象（１２）
を電流に応じた力で駆動する。制御対象（１２）か駆動
されることによって、その位置か変化すると位置検出部
（３）にその位置か帰還される。この）＋ｌｉ還位置情
報はＤ／Ａ変換器（４）によってアナログ信号に変換さ
れ更にアナログ加算器（５）を通じて偏差検出部（６）
に入力される。これによって、偏差検出部（６）で検出
される偏差電圧は先に検出された偏差電圧よりも小さく
なる。そしてこの偏差電圧に応して制御対象（Ｎ２）は
更に目標位置に向って駆動され、最終的には偏差検出部
（′６）の出力電圧か零になるまで、つまり制御対象（
１２）の位置か目標設定部（１）に設定された目標位置
になるまで継続され、しかる後に安定状態になる。かか
る制御の間、第１の位相補償回路（７）と第２の位相補
償回路（８）およびアナログ加算器（５）は制御対象（
１２）と回路系の過渡応答の違いに基つく位相の回り込
みを補償して、安定した→ノ゛−ポ制御特性を得るため
に作用する。

［発明か解決しようとする課題］ 従来のサーボ制御装置は以上のように構成されているの
で、系が安定している場合は問題ないが、位置の帰還信
号かなくなりなったり、サーボ系の安定状態が崩れる等
、系の制御限界を超えるような事態が発生した場合、系
が暴走して制御不能に陥ってしまうという問題点がある
。

この発明は」−記のような課題を解決するためになされ
たもので、系の暴走状態を事前に検出してこれを抑制す
ることにより、系の安定な制御を可能としたサーボ制御
装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明のサーボ制御装置は、制御対象の目標値を与え
る手段と、制御対象の現在値を検出して位置帰還信号を
得る手段と、帰還信号と目標値を比較して偏差信号を得
る手段と、偏差信号を制御信号として制御対象に与える
駆動手段と、偏差信号を予め設定された限界値と比較し
、偏差信号が限界値を超えた場合に駆動手段の動作を規
制する手段を設けたものである。

「作用］ この発明におけるサーボ制御装置は、帰還信号と目標値
の偏差か限界位置を超えた場合に、系の安定が維持でき
ない状態と判定して駆動手段による制御対象の駆動を抑
制している。

［実施例］ 以下、図面を参照しながらこの発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係るサーボ制御装置のフ
ロック図である。第１図において、（１０）は偏差検出
部（６）の出力を予め設定された限界値と突き合せて偏
差検出部（６）の出力が限界値を超えた場合に抑制信号
を出力する誤差検出部、（１１）は誤差検出部（１０）
からの抑制信号によって制御され、通常は第１の位相補
償回路（７）の出力を駆動増幅器部（９）に接続し、抑
制信号によって駆動増幅器部（９）をサーボ制御系から
切り離すアナログ・スイッチである。

かかる構成において次にその作用を説明する。

今、制御対象（１２）か目標位置にある時、偏差検出部
（６）出力は零であり、従って当然誤差検出部（１０）
に入力される値は限界設定値よりも小さい。このため、
アナログ・スイッチ（１１）は端子ａ−ｃ間がつながっ
ており偏差検出部（６）の出力は第１の位相補償回路（
７）から駆動増幅器部（９）に接続される。この状態で
、このサボ制御系は第２図の構成と同等の系となる。こ
の状態で、制御対象（１２）を移動させるために新たな
目標位置情報が目標設定部（１）に与えられると、この
情報はＤ／Ａ変換器（２）によってアナログ信号に変換
されこの信号Ｍ　（ｎ）は偏差検出部（６）に入力され
る。一方、それ以前に制御対象（１２）はその前の目標
位置にあって目標設定部（１）に設定された目標位置情
報Ｍ（ｎ−１）と検出位置情報Ｐ（ｎ−１）はＭ（ｎ−
１）＝Ｐ（ｎ−１）の関係にあったので新しい目標位置
情報Ｍ（ｎ）が与えられたことによって、Ｍ（ｎ）＜Ｐ
（ｎ−１）またはＭ　（ｎ）　＞Ｐ　（ｎ−１）と変化
し、偏差検出部（６）の出力にはＩＭ（ｎ）−Ｐ（ｎ−
１）ｌの絶対偏差が生じる。この偏差情報は次段の第１
の位相補償回路（７）に入力されると同時に誤差検出部
（１０）に入力され、ここで限界設定値と比較される。

一方、第１の位相補償回路（７）の出力はアナログ・ス
イッチ（１１）、駆動増幅器部（９）と通じて制御対象
（１２）に与えられると共に第２の位相補償回路（８）
を通じてアナログ加算器（５）に位相補償信号として帰
還される。

さて、誤差検出部（１０）によって限界設定値と比較さ
れるＩＭ　（ｎ）−Ｐ　（ｎ−１）ｌなる絶対偏差が限
界設定値より小さい場合はアナログ・スイッチ（１１）
はａ−Ｃ間がつながったままとなり、偏差検出部（６）
から第１の位相補償回路（７）を通じて得られる位相補
償された偏差信号は駆動増幅器部（９）から制御対象（
１２）に与えられる。その結果、偏差に応じた駆動信号
が制御対象（１２）に与えられ、制御対象（１２）は新
たな目標位置に向って制御される。そして、制御対象（
１２）の位置が変化して、位置検出部（３）に位置情報
として帰還され、Ｄ／Ａ変換器（４）によってアナログ
信号に変換された位置情報Ｐ　（ｎ）が偏差検出部（６
）に入力されるが、この偏差出力の絶対値がＩＭ　（ｎ
）　−Ｐ　（ｎ）＝Ｏとなった時、駆動増幅器部（９）
から制御対象（１２）に供給される駆動電流は零となり
、制御対象（１２）は停止して安定な状態となる。

一方、何らかの原因、例えば制御対象（１２）の位置情
報が帰還されなくなったり、駆動増幅器部（９）の不具
合で設定以上の駆動電流が流れたり、あるいは電流が流
せなくなったり等で、制御対象（１２）の目標位置と実
際の検出位置の偏差Ｍ−ＰＩがどんどん大きくなり偏差
検出部（６）の出力偏差信号が誤差検出部（１０）の限
界設定値を超すような状況となった場合、サーボ系の暴
走と判断し、誤差検出部（１０）の出力・信号によって
アナログ◆スイッチ（１１）のａ−Ｃ間を切り離し、ｂ
−ｃ間を接続する。その結果、駆動増幅器部（９）には
偏差検出部（６）から第１の位相補償回路（７）を通じ
て与えられるべき駆動信号の代りに信号零が入力され、
制御対象（１２）は停止する。つまり、誤差検出部（１
０）によって暴走の発生が予測判定された場合、制御対
象（１２）はサーボ系から切り離され系の暴走を防止す
ることができる。

なお、上記実施例では位置の制御に適用されるサーボ系
を例示したが、他の量、例えば流量、電圧、電流、回転
数、速度等を制御する系に適用しても同様な効果を得る
ことができることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によればサーボ系が正常に動
作している々きには発生しないような目標値と検出値の
偏差の拡大が生じた場合、系の暴走と判定して制御対象
を制御系から切り離すことによって、系の安定状態が崩
れるのを未然に防止することができるサーボ制御装置を
得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るサーボ制御装置のブロ
ック図、第２図は従来のサーボ制御装置のブロック図で
ある。 図において、（１）は目標設定部、（２）、（４）はＤ
／Ａ変換器、（３）は位置検出部、（５）はアナログ加
算器、（６）は偏差検出部、（７）は第１の位相補償回
路、（８）は第２の位相補償回路、（９）は駆動増幅器
部、（１０）は誤差検出部、（１１）はアナログ・スイ
ッチ、（１２）は制御対象である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　弁理士　大　岩　増　雄 （他　２名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御対象の目標位置を位置を与える手段と、制御対象の
   位置を検出して位置帰還信号を得る手段と、位置帰還信
   号と目標位置を比較して偏差信号を得る手段と、偏差信
   号を制御信号として制御対象に与える駆動手段と、偏差
   信号を予め設定された限界値と比較し、偏差信号が限界
   位置を超えた場合に駆動手段の動作を規制する手段を備
   えることを特徴とするサーボ制御装置。