JPH02219482A - サーボモータの制御装置 - 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〕 本発明は、指令発生部からの指令に基づき、物体を加工
する加工装置を駆動するサーボモータの制御装置に関し
、特に、摩擦トルク外乱など非線形要素に対する速度制
御性能の改善を図る装置に関する。

〔従来の技術〕

−ｆｉに、マイクロコンピュータで指令発生部、位置フ
ィードバックループ、速度フィードバックループを構成
する他に、指令発生部より位置指令、速度指令、トルク
指令を発生し、それらを人力とするフィードフォワード
補償ループを構成するサーボモータ制御回路が提案され
ている。

第３図はその例を示すものであり、モータ１０の回転位
置又は機械駆動部（図示せず）　の位置フィ・−ドパツ
クループの他に、モータ１０の回転速度を制御するため
の速度フィードバックループとモータ１０の電流を制御
するための電流フィードバックループとが設けられてい
る。電流フィードバックループでは速度制御部１２の出
力値■、と指令発生部１６からのトルク指令値１ｓＦの
和の■、のディジタル／アナログ変換値Ｉｓ′と抵抗１
１で検出したモータ電流Ｉｒの差が零になるように制御
され、速度フィードバックループでは位置制御部１９の
出力値ｖｒ　と指令発生部１６からの速度指令値Ｖ　ｍ
　ｔの和ｖｓと、速度演算部２１で求められたモータ速
度Ｖ。

とが等しくなるように制御され、最終的には、パルスエ
ンコーダやリニアスケール等の位置検出器１５で検出さ
れた位置ｌ、と指令発生部１６から与えられる指令値１
．との差Δｌが零となるよう、位置フィードバックルー
プによりモータ位置が制御される。なお、第３図中の２
０は位置カウンタ、１２は速度制御部、１４はＤ／Ａ変
換器、１７はパワーアンプ、１８ａ、　１８ｂ、　１８
ｃ、　１８ｄは減算部である。

また、−点鎖線で囲んだ部分がマイクロコンピュータで
処理される部分で、Ｑはディジタル量信号を、→はアナ
ログ量信号を表す。位置制御部１９では、通常 Ｖ、−に、・ΔＡ　　（ｋ、は定数）・・・・・・・・
（１）なる演算が行われ、速度指令演算部１２では、Ｐ
Ｉ（比例積分）制御を例に挙げると、 （ただし、Ｖｌは指令発生部１６からの速度指令値）な
る演算が行われ、電流指令値Ｉｒを、（２）式の演算結
果■、と指令発生部１６からのトルク指令値１１の和と
する。

また、通常、指令発生部１６からの位置指令値！い速度
指令値Ｖ１ｃの関係と速度指令値ｖｍｒ、トルク指令値
１ｉｆの関係は、それぞれ微分、積分の関係にある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、第３図に示したような構成を有する従来のサ
ーボモータの制御装置において、前向きゲインはフィー
ドフォワード補償により高く設定できているが、各種ト
ルク外乱に対する制御性能はフィードフォワード補償で
は改善できない。そのため、各種トルク外乱に対する速
度変動やその修正動作の時間遅れを小さくするために、
速度フィードバックループのゲインを上げていたが、こ
れは同時に指令発生部からの指令についてのゲインを必
要以上に上げることになり、振動的になるため、ゲイン
を下げなければならず、トルク外乱に対しては充分なゲ
イン設定ができなかった。

〔課題を解決するための手段〕 このような問題点を解決するため、本願の第１の発明の
サーボモータの制御装置は、モータの速度のフィードバ
ックループの内側にモータのトルクまたは電流フィード
バックループが設けられ、指令発生部、速度制御部がマ
イクロコンピュータで構成されているサーボモータの制
御装置において、前記指令発生部から構成される装置指
令値１１とモータの位置検出値Ｊｄとの差△ｌの比例分
Ｖｒと、前記指令発生部により位置と速度間の関係をモ
デル化して作成された速度指令値Ｖ　ｓ　ｒとの差を入
力とした外乱トルク補償制御部を設け、この外乱トルク
補償制御部の出力信号Ｉｒと前記速度指令値Ｖ　ｓ　ｔ
を人力としたモータの速度制御部からの出力信号１．と
の和を、モータのトルク又は電流のフィードバックルー
プを構成する電流制御部に与えることにより、外乱要素
の制御を指令発生部よりの指令の制御と独立して行うこ
とを特徴とする。

この場合において、外乱トルク補償制御部の出力信号Ｉ
９を速度制御部の出力信号■１　に加算することに代え
て、当該速度制御部の入力部において速度指令値Ｖａｆ
に加算してもよい。

また、本願の第２の発明は、前記のサーボモータの制御
装置において、前記指令発生部から構成される装置指令
値Ｊ、とモータの位置検出値ｊ！６との差Δｌの比例分
Ｖｒ　と、前記指令発生部により位置と速度間の関係を
モデル化して作成された速・度指令値Ｖ　＠ｔとの差及
び前記指令発生部により発生された速度指令値Ｖｍｆと
モータの速度の検出値Ｖ、との差ΔＶを人力とした速度
制御部の出力値■、と指令発生部により位置とトルク間
の関係又は速度とトルク間の関係をモデル化し作成され
たトルク指令値Ｌｒとの差を人力とした外乱トルク補償
制御部を設け、この出力信号Ｉｒと前記トルク指令値ｆ
ｉＦとの和をモータのトルク又は電流のフィードバック
ループを構成する電流制御部に与えることにより外乱要
素の制御を指令発生部よりの指令の制御と独立して行う
ことを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、指令発生部は、位置と速度の間の関
係をモデル化し、位置指令値、速度指令値を作成し、位
置指令値と位置検出値との差の比例分と速度指令値の差
を入力とするトルク外乱補償のための制御部を設け、そ
の出力と前記速度指令値を入力とした速度制御部出力の
和を電流指令とする。

また、これをトルク又は電流のフィードバックループに
拡張し、指令発生部は位置と速度とトルクの間の関係を
モデル化し、位置指令値、速度指令値、トルク指令値を
作成し、位置指令値と位置検出値との差の比例分と速度
指令値の差と、また速度指令値と速度検出値の差を入力
とした速度制御部の出力値と前記トルク指令値との差と
を人力とするトルク外乱補償の制御部を設け、その出力
値と前記トルク指令値との和を電流指令とする。

このように、トルク外乱補償の制御部を設けたことによ
り、指令のフィードフォワード補償とトルク外乱補償の
ゲインを独立に設定することができ、トルク外乱に対す
る速度制御性能を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図は、本願の第１の発明に係るサーボモータの制御
装置の実施例を示すブ°ロック図である。

第１図の構成が第３図に示した従来のものと異なる主た
るところは、指令発生部１６での速度指令作成要領と、
外乱トルク補償制御部３０を設けたこと及び速度制御部
１２の人出力信号についてである。

従来回路と同じ構成については同一符号を付して説明を
省略する。

指令発生部１６は、位置のフィードバックループの特性
を一次遅れ要素で考慮し、速度指令値Ｖｓｆを例えば として発生する。ただしＳは微分演算子である。

外乱トルク補償制御部３０は、位置制御部１９の出力値
Ｖｒ　と先の速度指令値Ｖ、ｆの善を人力とし、例えば
ＰＩ制御の場合、 として出力値Ｉｒを得る。

速度制御部１２は、Δｖ＝ｖ、ｒ−Ｖｄとした後、（２
）式と同じ演算を行い、その出力値！、を得る。

電流指令値！、は、速度制御部１２の出力値■１と（４
）式で求めた！、の和として求め、Ｄ／Ａ変換器１４に
出力する。

なお、第１図の実施例においては、外乱トルク補償部３
０の出力信号ｌ、を速度制御部１２の出力値Ｉｒに加算
しているが、これを、第１図において破線で示すように
、速度制御部１２の入力部において速度指令値Ｖ　ｍ　
ｒに加算する構成としてもよい。

次に、第２図に示す本願の第２の発明に係るサーボモー
タの制御装置について説明する。第２図の構成が第３図
の従来装置と異なる主なところは、指令発生部１６での
速度指令とトルク指令作成要領と、外乱トルク補償制御
部３０′　　を設けたこと及び速度制御部１２のへ出力
信号についてである。従来回路と同じ構成については同
じ符号を付して説明を省略する。

指令部１６は、位置と速度のフィードバックループの特
性をそれぞれ一次遅れ要素、二次振動性要素で考慮し、
速度指令値Ｖ−ｒ、　　）ルク指令値Ｉｓｆを、例えば として発生する。

外乱トルク補償制御部３０′　　は、位置制御部１９の
出力値ｖｒ　と前記速度指令値ｖ１の差と、また速度制
御部１２の出力値■１　と前記トルク指令値Ｉｓｒとの
差を入力とし、例えばＰ！制御の場合、として出力値Ｉ
ｒを得る。

速度制御部１２は速度指令値ｖ、ｆと速度検出値ｖｄの
差をΔＶとした後、（２）式と同じ演算を行い、そる出
力値Ｉｒを決定する。

電流指令値■、は速度制御部１２の出力値Ｉｒ　と（６
）式で求めたＩｒの和として求め、Ｄ／Ａ変換器１４に
出力する。

なお、外乱トルク補償制御部３０あるいは３０’　　は
、（４）式、（６）式で定数としていたｋ　ｖ’、　　
ｋｖ’、　　ｋ＋’。

ｋ＋’、　　ｋ、を、補償しようとするトルク外乱の特
性に合うような非線形な関数を用い、それに従って変え
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、トルク外乱
補償の制御部を設けたことにより、指令発生部により生
成された指令によるフィードフォワード補償のためのゲ
イン設定と、外乱トルク補償制御部のゲイン設定を独立
に行うことができる。

これにより、サーボ系を振動的にすることなく、外乱ト
ルクに対しても充分なゲイン設定を行うことができ、各
種トルク外乱に対する速度変動やその修正動作の時間遅
れを小さくすることができる。

したがって、本発明をサーボモータの制御装置に適用す
れば、各種トルク外乱に対する制御性能を上げ、加工精
度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明の実施例を示すブロック図、
第２図は本願の第２の発明の実施例を示すブロック図、
第３図は従来のサーボモータの構成を示すブロック図で
ある。 １０：モータ　　　　　　１１；抵抗 １２：速度制御部　　　　１４：Ｄ／Ａ変換器１５：位
置検出器　　　　１６−指令発生部１７：パワーアンプ １８ａ、　１８ｂ、　１８ｃ、　１３ｄ：減算部１９：
位置制御部　　　　２０：位置カウンタ２１：速度演算
部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モータの速度のフィードバックループの内側にモー
   タのトルクまたは電流フィードバックループが設けられ
   、指令発生部、速度制御部がマイクロコンピュータで構
   成されているサーボモータの制御装置において、 前記指令発生部から発生される位置指令値ｌ＿ｓとモー
   タの位置検出値ｌ＿ｄとの差Δｌの比例分Ｖ＿ｒと、前
   記指令発生部により位置と速度間の関係をモデル化して
   作成された速度指令値Ｖ＿ｓ＿ｆとの差を入力とした外
   乱トルク補償制御部を設け、この外乱トルク補償制御部
   の出力信号Ｉ＿ｇと前記速度指令値Ｖ＿ｓ＿ｆを入力と
   したモータの速度制御部からの出力信号Ｉ＿ｒとの和を
   、モータのトルク又は電流のフィードバックループを構
   成する電流制御部に与えることにより、外乱要素の制御
   を指令発生部よりの指令の制御と独立して行うことを特
   徴とするサーボモータの制御装置。 ２、外乱トルク補償制御部の出力信号Ｉ＿ｇを速度制御
   部の出力信号Ｉ＿ｒに加算することに代えて、当該速度
   制御部の入力部において速度指令値Ｖ＿ｓ＿ｆに加算す
   ることを特徴とする請求項１記載のサーボモータの制御
   装置。 ３、モータの速度のフィードバックループの内側にモー
   タのトルクまたは電流フィードバックループが設けられ
   、指令発生部、速度制御部がマイクロコンピュータで構
   成されているサーボモータの制御装置において、 前記指令発生部から発生される位置指令値ｌ＿ｓとモー
   タの位置検出値ｌ＿ｄとの差Δｌの比例分Ｖ＿ｒと、前
   記指令発生部により位置と速度間の関係をモデル化して
   作成された速度指令値Ｖ＿ｓ＿ｆとの差及び 前記指令発生部により発生された速度指令値Ｖ＿ｓ＿ｆ
   とモータの速度の検出値Ｖ＿ｄとの差ΔＶを入力とした
   速度制御部の出力値Ｉ＿ｒと指令発生部により位置とト
   ルク間の関係又は速度とトルク間の関係をモデル化し作
   成されたトルク指令値Ｉ＿ｓ＿ｆとの差 を入力とした外乱トルク補償制御部を設け、この出力信
   号Ｉ＿ｇと前記トルク指令値Ｉ＿ｓ＿ｆとの和をモータ
   のトルク又は電流のフィードバックループを構成する電
   流制御部に与えることにより外乱要素の制御を指令発生
   部よりの指令の制御と独立して行うことを特徴とするサ
   ーボモータの制御装置。