JPH0221237B2 - - Google Patents
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- JPH0221237B2 JPH0221237B2 JP59236475A JP23647584A JPH0221237B2 JP H0221237 B2 JPH0221237 B2 JP H0221237B2 JP 59236475 A JP59236475 A JP 59236475A JP 23647584 A JP23647584 A JP 23647584A JP H0221237 B2 JPH0221237 B2 JP H0221237B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- motor
- servo motor
- rotary encoder
- current
- Prior art date
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-
- 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
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
-
- 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
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、速度制御装置に係り、特に、ロータ
リエンコーダからの位置情報から推定器を用いて
速度を推定する場合に、負荷トルク、つまり、ク
ーロン摩擦を加えて適切に補間された速度推定値
を得ることができる速度制御装置に関する。
リエンコーダからの位置情報から推定器を用いて
速度を推定する場合に、負荷トルク、つまり、ク
ーロン摩擦を加えて適切に補間された速度推定値
を得ることができる速度制御装置に関する。
（従来技術）
モータのフイードバツク制御を行なう場合に、
実速度を検出する必要がある。そのために、従
来、例えば、ロータリエンコーダが用いられてい
る。かかるロータリエンコーダはモータの１回転
当りを数千から２万程度まで分割してパルスを発
生させるように構成されており、その出力パルス
周波数はモータの回転速度に比例することにな
る。
実速度を検出する必要がある。そのために、従
来、例えば、ロータリエンコーダが用いられてい
る。かかるロータリエンコーダはモータの１回転
当りを数千から２万程度まで分割してパルスを発
生させるように構成されており、その出力パルス
周波数はモータの回転速度に比例することにな
る。
（従来技術の問題点）
しかしながら、特に、モータの低速回転時、そ
のパルス列は非常に間隔がひらいて離散的とな
り、これをそのままモータの速度情報として使用
すると回転ムラとなつて表われることになる。
のパルス列は非常に間隔がひらいて離散的とな
り、これをそのままモータの速度情報として使用
すると回転ムラとなつて表われることになる。
このように位置の検出用としてのロータリエン
コーダを速度検出にも使用しようとするとアナロ
グ型の検出器に比して速度分解能が低いことに起
因して精度の高い円滑な速度制御を行ない得ない
という問題があつた。
コーダを速度検出にも使用しようとするとアナロ
グ型の検出器に比して速度分解能が低いことに起
因して精度の高い円滑な速度制御を行ない得ない
という問題があつた。
（発明の目的）
本発明は、ロータリエンコーダからの位置情報
に基づいて推定器を用いて速度を推定する場合
に、定常的な推定誤差を生ずる原因となる負荷ト
ルクを同時に推定して、精度の高い円滑な速度制
御を行ない得る速度制御装置を提供することを目
的とする。
に基づいて推定器を用いて速度を推定する場合
に、定常的な推定誤差を生ずる原因となる負荷ト
ルクを同時に推定して、精度の高い円滑な速度制
御を行ない得る速度制御装置を提供することを目
的とする。
（発明の概要）
本発明は、機械負荷を駆動するサーボモータに
取付けられたロータリエンコーダからの位置信号
をフイードバツクし、前記サーボモータへのトル
ク指令信号を生成するようにした速度制御装置に
おいて、前記サーボモータの実電流検出値とロー
タリエンコーダでの検出した位置信号に基づいて
負荷トルクによる電流値とサーボモータの速度を
推定する推定手段と、該推定手段での位置推定誤
差が０になつた時点の速度推定値と速度指令信号
に基づいてトルク指令信号を演算する演算手段と
を具備してなることを特徴とする。
取付けられたロータリエンコーダからの位置信号
をフイードバツクし、前記サーボモータへのトル
ク指令信号を生成するようにした速度制御装置に
おいて、前記サーボモータの実電流検出値とロー
タリエンコーダでの検出した位置信号に基づいて
負荷トルクによる電流値とサーボモータの速度を
推定する推定手段と、該推定手段での位置推定誤
差が０になつた時点の速度推定値と速度指令信号
に基づいてトルク指令信号を演算する演算手段と
を具備してなることを特徴とする。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら
詳細に説明する。
詳細に説明する。
第１図は本発明に係る速度制御装置のブロツク
図である。図中、１乃至３は演算器、４は推定
器、つまりオブザーバ、５はモータ、Vcは速度
指令、Ｕはトルク指令、Ｉはモータ電流、ILは負
荷トルクを示す電流、Ｖは速度、θは位置、k1は
積分ゲイン、k2はフイードバツクゲイン、Kmは
モータの定数、TmはRaをモータ巻線抵抗、La
をインダクタンスとするときにLaとRaとの比、
つまりLa／Ra値である。また、Ktはトルク定
数、Ｊは負荷とモータを加え合せたイナーシヤ、
Kpはロータリエンコーダによる換算係数であり、
Ｓはｄ／dtを表わしている。尚、ここで推定器自
体は一般的に用いられており、それを速度検出器
と組み合せたものが特願昭59−55114号として提
案されている。
図である。図中、１乃至３は演算器、４は推定
器、つまりオブザーバ、５はモータ、Vcは速度
指令、Ｕはトルク指令、Ｉはモータ電流、ILは負
荷トルクを示す電流、Ｖは速度、θは位置、k1は
積分ゲイン、k2はフイードバツクゲイン、Kmは
モータの定数、TmはRaをモータ巻線抵抗、La
をインダクタンスとするときにLaとRaとの比、
つまりLa／Ra値である。また、Ktはトルク定
数、Ｊは負荷とモータを加え合せたイナーシヤ、
Kpはロータリエンコーダによる換算係数であり、
Ｓはｄ／dtを表わしている。尚、ここで推定器自
体は一般的に用いられており、それを速度検出器
と組み合せたものが特願昭59−55114号として提
案されている。
次に、この速度制御装置の動作について説明す
る。
る。
まず、速度指令値と後述する速度推定値V^の差
が演算器１から出力される。この出力信号は積分
され演算器２に出力される。一方、後述する速度
推定値V^にフイードバツクゲインk2をかけたもの
が演算器２に入力され、それらの入力信号間の差
がトルク指令Ｕとして出力され、サンプラを介し
てモータ５に与えられている。そして、モータの
速度はＶとして出力され、ロータリエンコーダに
よつて位置θが検出される。ここで位置θの情報
には演算器３において負荷トルク（クーロン摩
擦）を示す電流ILが加えられた結果が含まれる。
が演算器１から出力される。この出力信号は積分
され演算器２に出力される。一方、後述する速度
推定値V^にフイードバツクゲインk2をかけたもの
が演算器２に入力され、それらの入力信号間の差
がトルク指令Ｕとして出力され、サンプラを介し
てモータ５に与えられている。そして、モータの
速度はＶとして出力され、ロータリエンコーダに
よつて位置θが検出される。ここで位置θの情報
には演算器３において負荷トルク（クーロン摩
擦）を示す電流ILが加えられた結果が含まれる。
そこで、本発明においては、推定器、つまり、
オブザーバ４を用いて速度推定値を得るが、この
時に定常的な推定誤差を生ずる原因となる負荷ト
ルクを同時に推定する。即ち、推定器４にはモー
タ電流Ｉと負荷トルクを示す電流ILが加えられ
た結果としてのモータ位置情報がロータリエンコ
ーダから入力され、これらに基づいて速度推定値
が形成される。
オブザーバ４を用いて速度推定値を得るが、この
時に定常的な推定誤差を生ずる原因となる負荷ト
ルクを同時に推定する。即ち、推定器４にはモー
タ電流Ｉと負荷トルクを示す電流ILが加えられ
た結果としてのモータ位置情報がロータリエンコ
ーダから入力され、これらに基づいて速度推定値
が形成される。
この点について、更に詳細に説明すると、前記
モータ電流Ｉ、速度Ｖ、位置θ、負荷トルクによ
る電流ILとして、同一次元オブザーバを構成する
と、次のようになる。
モータ電流Ｉ、速度Ｖ、位置θ、負荷トルクによ
る電流ILとして、同一次元オブザーバを構成する
と、次のようになる。
実際に検出し、推定器つまり、オブザーバ４に
入力するものはモータ電流Ｉと位置θであり、デ
イジタル処理する為の同一次元オブザーバは ここで、Ｔはサンプリング周期、λ1，λ2，λ3は
オブザーバの極であつて、これらの値は位置推定
誤差が０に収束するために必要な収束ステツプ数
により決定される。
入力するものはモータ電流Ｉと位置θであり、デ
イジタル処理する為の同一次元オブザーバは ここで、Ｔはサンプリング周期、λ1，λ2，λ3は
オブザーバの極であつて、これらの値は位置推定
誤差が０に収束するために必要な収束ステツプ数
により決定される。
そこで、これをマイクロプロセツサで処理する
為に上記のオブザーバを下記のアルゴリズムで実
現する。
為に上記のオブザーバを下記のアルゴリズムで実
現する。
第２図はこの速度推定V^を得るための情報処理
を説明する説明図であり、第２図ａはモータ電流
ループの処理レベルｊを、第２図ｂは速度処理レ
ベルｍをそれぞれ説明している。
を説明する説明図であり、第２図ａはモータ電流
ループの処理レベルｊを、第２図ｂは速度処理レ
ベルｍをそれぞれ説明している。
なお、上記マイクロプロセツサにおいては、サ
ンプラのサンプリング周期Ｔに同期するタイミン
グでロータリエンコーダからのパルス数Δθを積
算するカウンタ機能を有し、たとえばその５ステ
ツプ目に位置推定誤差が０になるように上記オブ
ザーバの極λ1，λ2，λ3、を予め決定しておいて、
位置推定誤差が０になつた時点で速度推定値が出
力される。
ンプラのサンプリング周期Ｔに同期するタイミン
グでロータリエンコーダからのパルス数Δθを積
算するカウンタ機能を有し、たとえばその５ステ
ツプ目に位置推定誤差が０になるように上記オブ
ザーバの極λ1，λ2，λ3、を予め決定しておいて、
位置推定誤差が０になつた時点で速度推定値が出
力される。
第３図はモータ電流ループ処理レベルにおける
オブザーバ４による処理の流れを示すものであ
り、第４図は速度ループ処理の流れを示すもので
ある。
オブザーバ４による処理の流れを示すものであ
り、第４図は速度ループ処理の流れを示すもので
ある。
まず、モータ電流ループについては、オブザー
バ４に位置情報Δθj及びモータ電流Imを取込み、
次いで、それらの積分を行なう。次に、前記
（１）式に基づいて、位置推定情報Δθ^n+1、速度
推定情報V^n+1、トルク負荷を示す電流推定情報
I^Ln+1を計算する。そして、５回目の処理ができ
たら、V^n+1を速度処理プログラムへ渡すように
する。この関係は第２図ａ及び第２図ｂから明ら
かである。
バ４に位置情報Δθj及びモータ電流Imを取込み、
次いで、それらの積分を行なう。次に、前記
（１）式に基づいて、位置推定情報Δθ^n+1、速度
推定情報V^n+1、トルク負荷を示す電流推定情報
I^Ln+1を計算する。そして、５回目の処理ができ
たら、V^n+1を速度処理プログラムへ渡すように
する。この関係は第２図ａ及び第２図ｂから明ら
かである。
次に、速度ループ処理は第４図のフローから明
らかなように、まず、速度指令V5mを取込み、
次いでそれらの積分を行なう。次に、その積分値
に積分ゲインk1を掛算し、その積から速度推定情
報V^5mとフイードバツクゲインk2との積を減算
してトルク指令U5mを得るようにする。
らかなように、まず、速度指令V5mを取込み、
次いでそれらの積分を行なう。次に、その積分値
に積分ゲインk1を掛算し、その積から速度推定情
報V^5mとフイードバツクゲインk2との積を減算
してトルク指令U5mを得るようにする。
尚、本発明を一実施例によつて説明したが、本
発明はこの実施例に限定されるものではなく、本
発明の主旨に従い、種々の変形が可能であり、こ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
発明はこの実施例に限定されるものではなく、本
発明の主旨に従い、種々の変形が可能であり、こ
れらを本発明の範囲から排除するものではない。
（発明の効果）
本発明によれば、機械負荷を駆動するサーボモ
ータに取付けられたロータリエンコーダからの位
置信号をフイードバツクし、前記サーボモータへ
のトルク指令信号を生成するようにした速度制御
装置において、前記サーボモータの実電流検出値
とロータリエンコーダでの検出した位置信号に基
づいて負荷トルクによる電流値とサーボモータの
速度を推定する推定手段と、該推定手段での位置
推定誤差が０になつた時点の速度推定値と速度指
令信号に基づいてトルク指令信号を演算する演算
手段とを具備することにより、モータの低速時な
ど、速度情報が離散的にしか形成されない場合に
も、ロータリエンコーダからの位置情報に基づい
て負荷トルクを含んだ速度推定値を得ることがで
きる。つまり、定常的な推定誤差を生ずる負荷ト
ルクを同時に推定することができるので、アナロ
グ制御方式に比すると速度分解能は劣るデイジタ
ル制御方式を採用しながらも精度の高い円滑な速
度制御を行なうことができる。
ータに取付けられたロータリエンコーダからの位
置信号をフイードバツクし、前記サーボモータへ
のトルク指令信号を生成するようにした速度制御
装置において、前記サーボモータの実電流検出値
とロータリエンコーダでの検出した位置信号に基
づいて負荷トルクによる電流値とサーボモータの
速度を推定する推定手段と、該推定手段での位置
推定誤差が０になつた時点の速度推定値と速度指
令信号に基づいてトルク指令信号を演算する演算
手段とを具備することにより、モータの低速時な
ど、速度情報が離散的にしか形成されない場合に
も、ロータリエンコーダからの位置情報に基づい
て負荷トルクを含んだ速度推定値を得ることがで
きる。つまり、定常的な推定誤差を生ずる負荷ト
ルクを同時に推定することができるので、アナロ
グ制御方式に比すると速度分解能は劣るデイジタ
ル制御方式を採用しながらも精度の高い円滑な速
度制御を行なうことができる。
第１図は本発明に係る速度制御装置のブロツク
図、第２図ａはモータ電流ループ処理レベルの説
明図、第２図ｂは速度処理レベルの説明図、第３
図はモータ電流ループレベルにおけるオブザーバ
の処理を示すフローチヤート、第４図は速度ルー
プ処理のフローチヤートである。 １〜３……演算器、４……推定器、５……モー
タ、Vc……速度指令、Ｖ……速度、V^……速度
推定値、Ｕ……トルク指令、Ｉ……モータ電流、
θ……位置。
図、第２図ａはモータ電流ループ処理レベルの説
明図、第２図ｂは速度処理レベルの説明図、第３
図はモータ電流ループレベルにおけるオブザーバ
の処理を示すフローチヤート、第４図は速度ルー
プ処理のフローチヤートである。 １〜３……演算器、４……推定器、５……モー
タ、Vc……速度指令、Ｖ……速度、V^……速度
推定値、Ｕ……トルク指令、Ｉ……モータ電流、
θ……位置。
Claims (1)
- １ 機械負荷を駆動するサーボモータに取付けら
れたロータリエンコーダからの位置信号をフイー
ドバツクし、前記サーボモータへのトルク指令信
号を生成するようにした速度制御装置において、
前記サーボモータの実電流検出値とロータリエン
コーダでの検出した位置信号に基づいて負荷トル
クによる電流値とサーボモータの速度を推定する
推定手段と、該推定手段での位置推定誤差が０に
なつた時点の速度推定値と速度指令信号に基づい
てトルク指令信号を演算する演算手段とを具備し
てなることを特徴とする速度制御装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59236475A JPS61116986A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 速度制御装置 |
| PCT/JP1985/000620 WO1986003074A1 (fr) | 1984-11-09 | 1985-11-07 | System de commande de la vitesse d'un servomoteur |
| DE8585905668T DE3586499T2 (de) | 1984-11-09 | 1985-11-07 | System zum regeln der geschwindigkeit eines servomotors. |
| EP85905668A EP0201605B1 (en) | 1984-11-09 | 1985-11-07 | System for controlling the speed of a servo motor |
| US06/885,577 US4695780A (en) | 1984-11-09 | 1985-11-07 | Servomotor velocity control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59236475A JPS61116986A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 速度制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61116986A JPS61116986A (ja) | 1986-06-04 |
| JPH0221237B2 true JPH0221237B2 (ja) | 1990-05-14 |
Family
ID=17001287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59236475A Granted JPS61116986A (ja) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | 速度制御装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4695780A (ja) |
| EP (1) | EP0201605B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61116986A (ja) |
| DE (1) | DE3586499T2 (ja) |
| WO (1) | WO1986003074A1 (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4912381A (en) * | 1985-05-31 | 1990-03-27 | Kollmorgen Corporation | Adaptive control system |
| JPS6294249A (ja) * | 1985-10-17 | 1987-04-30 | Fanuc Ltd | 速度制御方式 |
| JPS62126883A (ja) * | 1985-11-27 | 1987-06-09 | Fanuc Ltd | 速度制御方式 |
| JPS63190583A (ja) * | 1987-01-29 | 1988-08-08 | Fanuc Ltd | 速度制御方式 |
| JPS63263117A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-31 | Fuji Heavy Ind Ltd | 自動車用アクテイブサスペンシヨン装置の制御方法 |
| JPS63274385A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-11 | Fanuc Ltd | サ−ボモ−タの速度制御装置 |
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| JPH01137305A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | フィードバック制御装置 |
| JPH01194881A (ja) * | 1988-01-26 | 1989-08-04 | Sony Corp | 記録再生装置 |
| JP2569152B2 (ja) * | 1988-10-17 | 1997-01-08 | ファナック株式会社 | サーボ制御方法 |
| JPH02297602A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-10 | Fanuc Ltd | 非線形項補償を含むスライディングモード制御方式 |
| JPH0349588A (ja) * | 1989-07-14 | 1991-03-04 | Omron Corp | 離散時間型ａｃモータ制御装置 |
| US4982145A (en) * | 1989-09-08 | 1991-01-01 | Aeg Westinghouse Industrial Automation Corporation | Method and apparatus for the optimization of thyristor power supply transport time delay |
| US5304906A (en) * | 1989-12-26 | 1994-04-19 | Fanuc Ltd. | Collision detecting method using an observer |
| US5381282A (en) * | 1991-10-18 | 1995-01-10 | International Business Machines Corporation | Inter-sample switching of servo control in direct access storage devices |
| US5257828A (en) * | 1992-06-03 | 1993-11-02 | Trw Inc. | Method and apparatus for controlling damping in an electric assist steering system for vehicle yaw rate control |
| US5406155A (en) * | 1992-06-03 | 1995-04-11 | Trw Inc. | Method and apparatus for sensing relative position between two relatively rotatable members |
| US5623409A (en) * | 1994-10-31 | 1997-04-22 | Trw Inc. | Method and apparatus for non-linear damping of an electric assist steering system for vehicle yaw rate control |
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| FR2940551B1 (fr) * | 2008-12-23 | 2010-12-17 | Thales Sa | Systeme de commande d'un actionneur a moteur a courant continu et a encoches droites |
| CN115528974B (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-10 | 上海艾利特机器人有限公司 | 一种伺服电机测速反馈控制系统及方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4366422A (en) * | 1980-08-25 | 1982-12-28 | Rockwell International Corporation | Velocity sensing pulse pair servo apparatus |
| JPS57116586A (en) * | 1981-01-08 | 1982-07-20 | Toshiba Corp | Controlling method for motor |
| US4491776A (en) * | 1982-05-25 | 1985-01-01 | Manhattan Engineering Company, Inc. | Servo operated digital positioning control system |
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| JPH05267471A (ja) * | 1991-04-05 | 1993-10-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP59236475A patent/JPS61116986A/ja active Granted
-
1985
- 1985-11-07 EP EP85905668A patent/EP0201605B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-11-07 WO PCT/JP1985/000620 patent/WO1986003074A1/ja not_active Ceased
- 1985-11-07 DE DE8585905668T patent/DE3586499T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-11-07 US US06/885,577 patent/US4695780A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0201605B1 (en) | 1992-08-12 |
| DE3586499D1 (de) | 1992-09-17 |
| US4695780A (en) | 1987-09-22 |
| EP0201605A4 (en) | 1988-04-26 |
| WO1986003074A1 (fr) | 1986-05-22 |
| JPS61116986A (ja) | 1986-06-04 |
| DE3586499T2 (de) | 1993-02-18 |
| EP0201605A1 (en) | 1986-11-20 |
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