JPH0315911A - サーボモータのフィードフォワード制御方法 - 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、工作機械の送り軸やロボットのアームを駆動
するサーボモータの制御方式に関し、特に、該サーボモ
ータのフィードフォワード制御に関する。

従来の技術 サーボモータを用いて工作機械の送り軸やロボットのア
ームなどを制御するとき、位置偏差量を低減させるため
にフィードフォワード制御が行われる。特に、工作機械
で高速切削を行う場合、サーボ系の追従遅れによる形状
誤差が生じる。そのため、この形状誤差を少くするため
位置ループにフィードフォワードをかけることがある。

第６図は従来から行われている位置ループに対し、フィ
ードフォワード制御を用いたときのブロック線図である
。

第６図中、伝達関数３０のＫＰは位置ループにおけるポ
ジションゲイン、伝達関数３２のｋ１は速度ループにお
ける積分ゲイン、伝達関数３４のｋ２は速度ループにお
ける比例ゲイン、３６は電流ループ回路、３８はサーボ
モータの電気部で、Ｒは巻線の抵抗、Ｌは巻線のインダ
クタンス、４０はサーボモータの機械部で、Ｋｔはトル
ク定数、Ｊｍはイナーシャ、４２はサーボモータの回転
速度を積分し、位置を算出する伝達関数である。

また、伝達関数４４は位置のフィードフォワード項であ
り、α１は位置のフィードフォワード係数である。

数値制御装置等から出力された位置指令ａと、位置検出
器等で検出されたサーボモータの現在位置との差、即ち
、位置偏差をポジションゲインＫＰを乗じて（通常、比
例積分処理が行われる）、速度指令を求め、かつ、位置
指令を微分して位置のフィードフォワード係数α１を乗
じた値を上記速度指令に加算してフィードフォワード制
御された速度指令Ｖｃを作り、該速度指令Ｖｃからサー
ボモータの実速度Ｖを減じて速度偏差を求め、該速度偏
差を積分し積分ゲインｋ１を乗じた値からサーボモータ
の実速度Ｖに比例ゲインｋ２を掛けた値を減じ、電流指
令Ｉｃを作り、電流ループ３６で電流ループ処理で求め
られた値からＰＷＭ（パルス幅変調）指令を作り、トラ
ンジスタインバータ等を介してサーボモータに電流■を
流し、サーボモータを駆動する。

以上のようなサーボモータのフィードフォワード制御が
行われ、位置偏差を低減させ、サーボ遅れを補正してい
る。

即ち、第６図中において、速度指令Ｖｃに対し、モータ
の実速度が得られるまでの伝達関数を「１」とすると、
位置のフィードフォワード項４４がないときの位置指令
ａに対し、モータの実際位ｒｌＰの伝達関数は次の第（
１）式となる。

ε　（Ｓ）＝ａ　　（Ｓ）　　一Ｐ　　（Ｓ）そこで、
モータの実速度■が一定速度の定常状態になったとき、
即ち、位置指令ａとしてランプ入力したとき、位置偏差
εを求めると、ａ＝Ａｔのラプラス変換は、ａ　（Ｓ）
＝Ａ／Ｓ２であるので、このときのＳ領域の位置偏差ε
（Ｓ）は第（２）式より次の第（３）式となる。

・・・・・・（３） 最終値定理によりｔ領域の位置定常偏差は第（イ）式に
示される。

ｌ　ｉｍ　　Ｉ　（ｆ）＝Ｉ　ｉｍ　　Ｓ４ｅ　（Ｓ）
ｔ４ω　　　　　　　　＄→０ その結果、位置偏差ε（Ｓ）は次の第（２）式で示され
る。

・・・・・・（４） 一方、位置のフィードフォワード項４４が加わると、位
置信号ａに対し、モータの実際の位置Ｐの伝達関数は次
の第（５）式となる。

そこで、位置指令ａ　（ｔ）＝Ａｔを入力し、定常状態
になったときの位置偏差をみると、ε　（Ｓ）＝ａ　　
（Ｓ）−Ｐ　（Ｓ）＝（１−α１）　Ｓ Ｓ＋ＫＰ ・ａ　　（Ｓ） 最終値定理より、 される。

定常位置偏差は第（７）式に示 ・・・・・・（７） 上記第（４）式と第（７）式を比較すると、位置ループ
ゲインＫＰがフィードフォワード制御を行うことにより
、ＫＰ　／　（１−α１）に増大していることがわかる
。この位置ループゲインの増大によってサーボ遅れを補
償し、形状誤差等を少くするものである。

発明が解決しようとする課題 上述したように、位置ループにフィードフォワード制御
を行うと、サーボ系の遅れを補償することになるが、位
置のフィードフォワード制御は位置指令を一度微分する
ために、速度指令には、より高い周波数威分が多く含ま
れることとなる。この高い周波数成分を含む速度指令に
対し、マイナーループの速度ループでは十分な応答がで
きなく、位置ループの要求を満足できない。上記位置フ
ィードフォワード項４４のフィードフォワード係数α１
を１に近づけると、速度ループの応答性の限界（速度ル
ープの遅れ）により位置偏差εはうねりを生じるように
なる。

例えば、フィードフォワード係数α１を０．８とし、第
６図に示す位置フィードフォワード制御を行うサーボ系
にランプ入力を行うときの位置偏差の推移（加速時）を
みると、第９図に示すような推移となり、うねりを生じ
ている。そして、このうねりがモータや機械系にショッ
クを与える原因となる。

また、数値制御装置等からサーボ回路側、即ち、位置ル
ープに位置指令が受け渡しされる周期（ＩＴＰ周期）は
８ｍｓｅｃ程度であり、サーボ回路内部での位置ループ
，速度ループの周期は２ｍｓｅｃ或いはｌｍｓｅｃであ
る。そして、位置ループでは上記数値制御装置から位置
指令が受け渡されるＩＴＰ周期を位置ループ周期で分割
し、分割した各位置ループ周期における位置指令が均等
になるように制御している。例えば、第１１図に示すよ
うに数値制御装置から出力される位置指令に加減速時定
数を与えて出力されるようにしても、位置ループでは各
ＩＴＰ周期内における位置ループ処理周期ＴＰ毎の各位
置ループ処理での位置指令が均等になるように制御され
るから、位置ループ処理においては加減速はかからない
こととなり、ＩＴＰ周期が変る位置ループ処理の位置指
令間には大きな段差が生じる場合がある。これがフィー
ドフォワード項で微分されて大きな値となり、速度指令
は高周波成分を含むこととなり、速度ループで追従でき
なくなり、位置偏差にうねりが生じ、モータや機械の動
きに大きなショックを発生させる原因となる場合がある
。

そこで、本発明の目的は、位置のフィードフォワード制
御に対し速度ループの応答性を高め、また、モータや機
械の動きに大きなショックが発生することを防止し安定
したサーボ系を得るサーボモータのフィードフォワード
制御方式を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明は、サーボ制御おいて、位置指令を微分し位置の
フィードフォワード制御量を求め、位置ループ制御で得
られた制御量に上記フィードフォワード制御量を加算し
速度指令とし、上記位置のフィードフォワード制御量を
微分して得られる速度のフィードフォワード制御量を、
速度ループ制御によって得られる値に加算して電流指令
とすることにより、速度フィードフォワード制御により
速度ループの応答性を向上させ、位置のフィードフォワ
ード制御により生じる位置偏差のうねりを軽減させ安定
したサーボ制御系を得る。

また、位置指令を微分し、微分された値に対し設定され
た加減速時定数による加減速制御を行い、加減速制御さ
れた値を位置のフィードフォワード制御量とし、位置ル
ープ制御で得られた制御量に上記フィードフォワード制
御量を加算したものを速度指令とすることにより、位置
指令を微分することによって生じる高周波成分を加減速
制御で取り除き、サーボモータや機械の動きに大きなシ
ョック（高周波成分によるショック）発生させないよう
にして安定したサーボ系を得る。

さらに、上述した加減速制御された位置のフィードフォ
ワード制御量をさらに微分し、速度フィードフォワード
制御量を求め、上記加減速制御された位置のフィードフ
ォワード制御量によって補正された速度指令に対し、速
度ループ制御を行って得られた制御量に上記速度フィー
ドフォワード制御量を加算し電流指令とすることにより
、より安定したサーボ系を得る。またさらに、位置のフ
ィードフォワード制御として位置指令を微分し、微分さ
れた値を加減速制御して位置のフィードフォワード制御
量とし、速度のフィードフォワード制御として、上記位
置のフィードフォワード制御量を微分し、微分された値
を加減速制御して速度のフィードフォワード制御量とし
てもよい。さらに、この速度のフィードフォワード制御
量を微分して電流のフィードフォワード制御量として電
流のフィードフォワード制御を行ってもよい。

作用 位置指令を微分して位置のフィードフォワード制御量と
し、位置ループ制御で得られた制御量に加算すれば、位
置指令の変化量に応じて位置のフィードフォワード制御
量が速度指令に加算されることになるから、位置制御の
応答性は良くなる。

しかし、速度ループが従来のままであると、この位置の
フィードフォワード制御が行われた位置ループからの指
令に対し、速度ループは追従できなくなるおそれがある
が、速度ループにも速度フィードフォワード制御を行う
ことによって速度ループの応答性を向上させ、サーボ系
全体の応答性を良くし、その結果、位置偏差のうねりを
軽減させることができる。

また、位置偏差を微分して位置のフィードフォワード制
御量とすると、位置指令が大きく変化したとき、該位置
のフィードフォワード制御量は大きく変化することとな
り（高周波成分を含むこととなり）、サーボモータや機
械系にショックを与える原因となるが、上記位置フィー
ドフォワード制御量を加減速制御することによって、位
置のフィードフォワード制御量の高周波成分を除却し、
変化量を軽減させることによってサーボ系の安定を図る
ことができる。

さらに、位置指令を微分したものを加減速制御して位置
のフィードフォワード制御量とし、この位置のフィード
フォワード制御量を微分して速度のフィードフォワード
制御量とすれば、位置指令を微分して生じる大きなノイ
ズ（高周波成分）は除却され、かつ、速度ループの応答
性を良くして、位置偏差のうねりを防止し、サーボ系の
応答性をよくすることができる。

また、速度フィードフォワード制御においても、位置の
フィードフォワード制御量を微分して、さらに加減速制
御を行って速度フィードフォワード制御量とすることに
よって、さらには、この速度フィードフォワード制御量
を微分し電流フィードフォワード制御量とすることによ
って、サーボ系の応答性を向上させると共に安定性を向
上させることができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例のサーボ系のブロック線図で
ある。第６図と相違する点は速度のフィードフォワード
項４６が追加された点である。該速度のフィードフォワ
ード項４６は位置のフィードフォワード制御量を微分し
、速度フィードフォワード係数α２を乗じたものを速度
のフィードフォワード制御量とし、速度ループ制御で得
られた制御量に上記速度のフィードフォワード制御量を
加算して電流指令とするものである。上記速度フィード
フォワード係数α２は通常、Ｊ　ｍ　／　Ｋ　ｔ（Ｊｍ
：イナーシャ、Ｋｔ：｝ルク定数）の値に近い値がとら
れる。なお、位置のフィードフォワード項４４のフィー
ドフォワード係数α１の値はモータの特性等に合わせ実
験的に決められる（理想的には「１」がよい）。

上記実施例においては、位置指令ａを微分し、その微分
値に位置のフィードフォワード係数α１を乗じて位置の
フィードフォワード制御量とし、通常の位置ループ制御
、即ち、位置指令ａからモータの現在位置Ｐを減じて位
置偏差εを求め、これに位置ループゲインＫＰを乗じて
通常の速度指令を求める。そして、この通常の速度指令
に位置のフィードフォワード制御量を加算し、位置のフ
ィードフォワード制御が行われた位置指令Ｖｃを求める
。

一方、位置のフィードフォワード制御量を微分し、速度
のフィードフォワード係数α２を乗じ、速度のフィード
フォワード制御量を求め、かつ、従来の同様の速度ルー
プ制御（ＩＰ制御）、即ち、速度指令Ｖｃからサーボモ
ータの実速度Ｖを減じて速度偏差を求め、該速度偏差を
積分し積分ゲインｋ１を乗じた値からサーボモータの実
速度■に比例ゲインｋ２を掛けた値を減じて得られる従
来の電流指令値に、上記速度フィードフォワード制御量
を加算し電流指令１ｃを求める。

こうして、電流指令１ｃを求めた後は、従来と同一の処
理を行うものである。

位置指令ａの値が変化すれば位置偏差εも大きくなり、
通常の位置ループ処理で出力される速度指令も大きく変
化するが、位置ループ処理の遅れがある。しかし、位置
のフィードフォワード制御によって、位置指令ａの変化
量に応じて位置のフィードフォワード制御量も増大し速
度指令に加算され、フィードフォワード制御された速度
指令となるから、位置ループの遅れは補償される。

また、速度ループも同様で、速度指令の変化に応じて、
通常の速度ループ処理による電流指令も変化するが、積
分項があるため遅れが生じる。しかし、この場合も、速
度のフィードフォワード制御によって速度のフィードフ
ォワード制御量が加算され電流指令となるから、速度ル
ープの遅れも補償され、全体としてサーボ系の応答は向
上する。

その結果、位置指令ａに対するサーボモータの追従性が
良くなり、位置偏差のうねりは軽減されることとなる。

第２図は本発明の第２の実施例で、第６図と相違する点
は位置のフィードフォワード制御項４４の後に加減速制
御部４８が加えられている点で、他は第６図と同一であ
る。なお、第２図は、その要部だけを示している。従来
のように、位置指令ａを微分したものを通常の位置ルー
プ処理で得られる速度指令に加算しフィードフォワード
された速度指令Ｖｃとすると、位置指令ａが大きく変化
したときその微分値が大きくなり、速度指令は急激に変
化する。そのため、加減速制御を行って速度指令の急激
な変化を軽減させたものである。

第１２図（ａ）．（ｂ）は位置ループのフィードフォワ
ード項に直線加減速時定数を持たせない従来の方式（第
６図）において、移動指令ａをステップ状に変化させた
ときの速度指令の変化を実験によって検出したもので、
第１２図（ａ）は加速時、第１２図（ｂ）は減速時の速
度指令の変化を示しており、速度指令が急激に変化して
いることがこの実験データより分かる。

一方、第１３図（ａ）．（ｂ）は位置ループのフィード
フォワード項に直線加減速時定数を持たせた第２の実施
例の方式（第２図）において、移動指令を第１２図の場
合と同様の量だけステップ状に変化させたときの速度指
令の変化を実験で検出したもので、第１３図（ａ）は加
速時、第１３図（ｂ）は減速時の速度指令の変化を示し
ている。

この第１３図（ａ）．　（ｂ）の実験データから、第１
２図（ａ）．　（ｂ）の従来方式と比較し、速度指令の
急激な変化がなくなったことが分かる。

また、第１４図，第１５図はサーボモータを定速回転さ
せたときの従来方式（第６図）と本実施例の方式（第２
図）による速度指令の変化を実験的に求めたもので、第
１４図は従来の方式（第６図）によるもので、第１５図
は直線加減速時定数をフィードフォワード項に加えて加
減速制御を行ったときの本実施例（第２図）の速度指令
値の変化である。数値制御装置からの位置指令のむら（
パルス分配のむら）のため速度指令も変化しているが、
フィードフォワード項に直線加減速時定数を加えた本発
明の方式においては、上記位置指令のむらが加減速時定
数によって制御されるため、平均化され、速度指令もよ
り滑らかになっていることが分かる。

第３図は本発明の第３の実施例の要部ブロック線図で、
この実施例は上記第１，第２の実施例を同時に実行する
ものであり、第１図に示す第１の実施例のブロック線図
において、位置のフイードフォワード制御に加減速制御
４８を入れたものである。

この実施例においては、第１図で示す第１の実施例にお
いて、位置指令ａの微分によって急激な変化（ノイズ）
が発生し、前達したように、位置偏差εに第９図に示す
ようにうねりが生じるような場合、上記急激な変化を軽
減させ、かつ、速度ループの遅れを速度フィードフォワ
ード制御によって補償し、位置偏差εのうねりを軽減さ
せるものである。

この第３の実施例において、位置指令ａに第９図の実験
結果を得た場合と同じ条件のランプ人力をした場合、位
置偏差εの変化は第１０図に示すように変化し、うねり
が低減していることが分かる。

このように、位置のフィードフォワード制御に加減速制
御を加え、速度ループにフィードフォワード制御を行う
ことによって、サーボ系の応答性を改善し、系の安定性
を保ちつつ、位置偏差のうねりを低減させ、これによっ
て高速加工時の形状誤差を小さくすることができる。

第４図は本発明の第４の実施例のブロック線図の要部で
あり、第３図に示す第３の実施例と相違する点は速度フ
ィードフォワード制御に加減速制御（５０）を加えた点
であり、これにより、位置のフィードフォワード制御量
を微分してノイズ状に大きく変化する微分値を加減速制
御で軽減させ、電流指令値の急激な変化を防止したもの
である。

第５図は本発明の第５の実施例のブロック線図の要部で
あり、第４図に示す第４の実施例と相違する点は、電流
ループにも電流のフイードフォワード制御（５２）を行
ったもので、加減速された速度フィードフォワード制御
量を微分して電流ループで得られた値に加算し、この値
でＰＷＭ指令を作るようにしたものである。また、この
電流フィードフォワード制御においても、加減速制御を
入れて急激な変化をおさえてもよい。

第７図は、本発明の各実施例を実施するデジタルサーボ
制御装置のブロック図であり、構成は従来のデジタルサ
ーボ制御を行う装置と同一構成であるので、概略的に示
している。

第７図において、１０は数値制御装置（以下、ＮＣとい
う）、１２は共有ＲＡＭ，１４はマイクロコンピュータ
（以下、ＣＰＵという）構成のデジタルサーボ回路、１
６はトランジスタインバータ等のサーボアンプ、１８は
サーボモータ、２０はサーボモータ１８の回転と共にパ
ルスを発生するバルスコーダである。

ＮＣＩＯは位置指令周期（分配周期）ＩＴＰ毎に位置指
令を共有ＲＡＭ１２に書込み、デジタルサーボ回路１４
のＣＰＵはこの位置指令を共有ＲＡＭから読取り、上記
位置指令周期ＩＴＰをＮ個に分割した周期ＴＰ　　（Ｉ
ＴＰ＝ＴＰ　ｘＮ）で、位置ループ処理を行う。ＩＴＰ
周期毎ＮＣＩＯから出力される位置指令がＩＴＰ周期中
均等に分配されるように位置ループ処理ＴＰにおける位
置指令ａ　を求め、この位置指令ａ　とパルスコーダｎ
ｎ ２０からのフィードバックパルスによって得られるサー
ボモータ１８の現在位置との差より位置ループ処理を行
うと共に、後述する位置のフィードフォワード制御処理
を行って速度指令を求め、次に、該速度指令とバルスコ
ーダ２０からのフィードバックパルスによって得られる
サーボモータ１８の実速度より速度ループ処理、さらに
は速度のフィードフォワード処理を行い、電流指令を求
める。そして、電流ループ処理、さらには電流フィード
フォワード処理を行い、ＰＷＭ指令を作成し、サーボア
ンプ１６を介してサーボモーター８を駆動する。

上記サーボモーター８のサーボ制御のうち、通常の位置
ループ制御処理．速度ループ制御処理，電流ループ制御
処理は従来と同様な方法で行うものであるが、第３図に
示す第３の実施例の処理について以下説明する。

まず、位置のフィードフォワード制御について説明する
。

位置，速度ループ処理の周期をＴＰとし、各位置，速度
ループ処理における位置指令をａｎ（ｎ＝１，２，３・
・・・・・で、ｎ≦Ｏではａ　　＝０）ｎ とすると、位置指令ａ　の微分値ｂ　は実際にはｎｎ 差分として次の第（８）式の演算によって算出される。

−　　ｌ ｂ　　　　　（　ａ　ｎ　　ａ　ｎ−１　）　　　．．
．．．．　（８）”　　　　ＴＰ なお、従来のサーボモータのフィードフォワード制御に
おける位置のフィードフォワード制御では、上記ｂ　の
値に位置のフィードフォワード係ｎ 数α１を乗じてフィードフォワード制御量としていた。

一方、本実施例においては、上記微分値ｂ　にｎ 対して加減速時定数ｍＴＰ　　（ｍは正整数）で直線加
減速制御を行ってフィードフォワード制御量Ｃｎを求め
る。即ち、フィードフォワード制御量Ｃｎは次の第（９
）式の演算によって求められる。

Ｃｎ＝−”−’−　　（ｂ，　　＋ｂ　ｎ−１　　＋・
−−−・−＋ｂ　Ｉｌ１＋１　　）ｍ ・・・・・・（９） なお、α１は位置のフィードフォワード係数である。

上記第（９）式に第（８）式を代入すると、次の第（１
０）のようになる。

Ｃｎ＝　　ａ１ ｍＴＰ （ａｎ　　ａｎ−１　＋ａｎ−１　　８ｎ−２　”””
・ａｎ−ａ＋＋１＝ａ１（ａＩｌａｎ−ＩＩＩ） ｍ４’Ｐ ・・・・・・（１０） そこで、位置ループ処理周期毎上記第（１０）式のａｌ
ｌ−Ｉｎ） 演算を行ってフィードフォワード制御量Ｃｎを求め、通
常の位置ループ処理の出力値に加算して速度指令を求め
れば、フィードフォワードの微分操作に伴うフィードフ
ォワード制御量の急激な変化を防ぐことができる。

第８図は、第３図に示す第３の実施例を実施するデジタ
ルサーボ回路１４のＣＰＵの処理のフローチャートで、
該ＣＰＵは位置ループ処理周期ＴＰ毎に行っており、第
８図においては、ｎ回目の位置ループ処理周期の処理と
して記載している。

まず、当該位置ループ処理における位置指令ａ　を読み
込み、単位系の変換処理を行い（ステｎ ップＳ１）、次に、レジスタＲ　（ｍ）に記憶されてい
る当該周期よりｍ回前の位置指令ａ　　を読込ｎ−ｍ む（ステップＳ２）。

次に、読込んだ位置指令ａ，ａ　　　によってｎ　　　
　　　　ｎ−ｍ 第（１０）式の演算を行って位置のフィードフォワード
制御量Ｃｎを求める（ステップＳ３）。

なお、位置のフィードフォワード係数α１，加減速時定
数を決めるｍの値は設定値として設定されているものと
する。

次に、レジスタＲ　（ｍ）〜Ｒ（１）の値をシフトする
（ステップＳ４−１〜Ｓ４−ｍ）。即ち、レジスタＲ　
（ｍ−１）に記憶されていた当該周期よりｍ一１回前の
移動指令ａ　　　をレジスタＲ　（ｍ）に格ｎ−ｍ＋１ 納し、レジスタＲ　（ｍ−１）に、レジスタＲ　（ｔ−
２）に記憶されていた当該周期よりｍ−２回前の移動指
令ａ　　　を格納する。以下、順次各レジスタの１１−
１１１＋２ 値をシフトさせ、レジスタＲ（１）に当該周期で読込ん
だ移動指令ａ　を格納して（ステップＳ４−ａ ｍ）、位置のフィードフォワード制御処理は終了する。

次に、デジタルサーボ回路１４のＣＰＵは通常の位置ル
ープ処理を行い、速度指令Ｖｃ−を求める。すなわち、
位置指令ａ　からサーボモータのｎ 現在位置Ｐｎを減じて位置偏差εを求め、これに位置ル
ープゲインＫＰを乗じて速度指令Ｖｃ−を求める（ステ
ップＳ５）。そして、該速度指令■ｃ′とステップＳ３
で求めた位置のフィードフォワード制御量Ｃｎを加算し
、フィードフォヮード制御された速度指令Ｖｃｎを求め
る（ステップＳ６）。

次に速度制御に入り、まず、ステップＳ３で求めた位置
のフィードフォワード制御量ＣｎからレジスタＲｄに記
憶する前周期の位置のフィードフォワード制御量Ｃｎ−
１を減じ、得られた値に（α２／ＴＰ　）を乗じ、位置
のフィードフォワード制御量Ｃｎを微分し、かつ、微分
値に速度のフィードフォワード係数α２を乗じた速度の
フィードフォワード制御量Ｄｎを求め（ステップＳ７）
、レジスタ　Ｒｄに今周期の位置のフィードフォワード
制御量Ｃｎを格納する（ステップＳ８）。次に、ステッ
プＳ６で求めた速度指令Ｙｅｎに対し、通常の速度ルー
プ処理を行い、電流指令Ｉ″ｃｎを求める。即ち、速度
ループが第１図または第６図に示すようなＩＰ制御であ
れば、速度指令Ｖｃｎからモータの実速度Ｖを減じて速
度偏差を求め、この速度偏差をアキュムレー夕に加算し
、加算した値に積分ゲインＫ１を乗じ、積分器（３２）
の出力を求め、この出力からモータの実速度Ｖに比例ゲ
インＫ２を乗じた（３４）値を減じて、通常の速度ルー
プ処理による電流指令１−ｃｎを求める（ステップＳ９
）。

そして、該電流指令Ｉ−ｃｎにステップＳ７で求めた速
度フィードフォワード制御量Ｄｎを加算し、速度フィー
ドフォワード制御された電流指令Ｉｃｎを求め、これを
電流ループへ出力する（ステップＳＩ０，３１１）。こ
の電流指令１ｃｎに基き通常の電流ループ処理を行い、
次にＰＷＭ制御を行ってサーボモーター８を駆動する。

以上が、第３図に示す第３の実施例のデジタルサーボ回
路１４のＣＰＵの処理であるが、第１図に示す第１の実
施例の場合には、ステップ８３〜Ｓ４−ｍの処理の変わ
りに第（８）式で示す処理を行って、位置のフィードフ
ォワード制御量Ｃｎをｂ　の値とする点が相違するのみ
である。

ｎ また、第２図に示す第２の実施例の場合には、ステップ
Ｓ７，８８，８１０の処理がなく、ステップＳ９で求め
た電流指令１＝ｃｎを電流指令Ｉｃｎとして出力する点
が相違するのみである。

さらに、第４図に示す第４の実施例の場合は、ステップ
８７，Ｓ８の代りに、位置のフィードフォワード制御で
行ったステップ８３〜Ｓ４−ｍと同等な処理を行う。即
ち、速度フィードフォワード制御における加減速時定数
を位置，速度ループ処理周期ＴＰのｄ倍（ｄは正整数）
のｄ＠ＴＰとすると、各速度ループ処理周期毎の速度の
フィードフォワード制御量Ｄｎは次の第（ｌ１）式のよ
うになる。

なお、α２は速度のフィードフォワード係数、Ｃｎは速
度ループ処理周期のｎ回目における位置フィードフォワ
ード制御量である。

また、第５図に示す第５の実施例は電流ループにも電流
フィードフォワードを設けたものであるが、前述のよう
に加減速制御された速度のフィードフォワード制御量を
求めたものを微分し、その値を通常の電流ループ処理で
求められた値に加算するもので、この処理は前述した処
理とほぼ同一であるので省略する。

発明の効果 以上述べたように、位置のフィードフォワード制御を行
うと共に速度のフィードフォワード制御をも行うので、
速度ループの応答性も向上し、位置偏差のうねりが低減
され、サーボモータで駆動される機械が工作機械であれ
ば、サーボ系の応答遅れが改善されるから、形状誤差等
を軽減することができる。

また、位置のフィードフォワード制御に加減速制御を加
えることにより、位置指令を微分して生じるノイズ状の
急激な変化をおさえるので、サーボモータや機械の動き
に大きなショックを発生させることがなくなる。

特に、位置のフィードフォワードに加減速制御を加え、
かつ、速度のフィードフォワード制御を行うことにより
、位置指令の微分による急激な変化を防止し、かつ、速
度ループの遅れを改善することによって安定したサーボ
系を得ることができ、サーボモータや機械の動きにショ
ックを発生せず、かつ、形状誤差を小さくすることがで
きる。

また、速度のフィードフォワード制御にも加減速制御を
行うことによって、さらには、電流ループにも電流フィ
ードフォワード制御を行うことによってサーボ系をさら
に安定したものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例のサーボモータ制御系
のブロック線図、 第２図は、同第２の実施例のサーボモータ制御系の要部
ブロック線図、 第３図は、同第３の実施例のサーボモータ系の要部ブロ
ック線図、 第４図は、同第４の実施例のサーボモータ系の要部ブロ
ック線図、 第５図は同第５の実施例のサーボモータ系の要部ブロッ
ク線図、 第６図は、従来のフィードフォワード制御を行うサーボ
モータ制御系のブロック線図、第７図は、本発明の各実
施例を実施するデジタルサーボ制御装置のブロック図、 第８図は、本発明の第３の実施例においてデジタルサー
ボ回路のプロセッサが実行する処理のフローチャート、 第９図は、従来の位置のフィードフォワード制御を行う
サーボ系において、位置指令にランプ入力をしたときの
位置偏差の推移をみた図、第１０図は、本発明の第３の
実施例において位置指令にランプ入力をしたときの位置
偏差の推移をみた図、 第ｌ１図は、数値制御装置からの位置指令と位置ループ
処理での位置指令の関係を説明する図、第１２図（ａ）
．　（ｂ）は、従来の位置フィードフォワード制御方式
による位置指令のステップ状変化に対する速度指令の変
化を示す図、第１３図（ａ），　（ｂ）は、本発明第２
の実施例による位置指令のステップ状変化に対する速度
指令の変化を示す図、 第１４図は、サーボモータの定速回転時における従来の
位置のフィードフォワード制御方式における速度指令の
変化を示す図、 第１５図は、サーボモータの定速回転時における本発明
の第２の実施例における速度指令の変化を示す図である
。 ｛０・・・数値制御装置、１２・・・共有ＲＡＭ，１４
・・・デジタルサーボ回路、１６・・・サーボアンプ、
１８・・・サーボモータ、２０・・・パルスコーダ、４
４・・・位置のフィードフォワード項、４６・・・速度
のフィードフォワード項、４８．５０・・・加減速回路
、５２・・・電流のフィードフォワード項。 第 ９ 呪 第 １０ 因

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）位置指令を微分し位置のフィードフォワード制御
   量を求め、位置ループ制御で得られた制御量に上記フィ
   ードフォワード制御量を加算し速度指令とし、上記位置
   のフィードフォワード制御量を微分して得られる速度の
   フィードフォワード制御量を、速度ループ制御によって
   得られる値に加算して電流指令としたことを特徴とする
   サーボモータのフィードフォワード制御方式。
2. （２）位置指令を微分し、微分された値に対し設定され
   た加減速時定数による加減速制御を行い、加減速制御さ
   れた値を位置のフィードフォワード制御量とし、位置ル
   ープ制御で得られた制御量に上記フィードフォワード制
   御量を加算したものを速度指令としたことを特徴とする
   サーボモータのフィードフォワード制御方式。
3. （３）上記加減速制御された位置のフィードフォワード
   制御量を微分して速度フィードフォワード制御量を求め
   、上記速度指令に対して速度ループ制御を行って得られ
   た制御量に上記速度フィードフォワード制御量を加算し
   て電流指令とした請求項２記載のサーボモータのフィー
   ドフォワード制御方式。
4. （４）上記加減速制御された位置のフィードフォワード
   制御量を微分し、さらに設定加減速時定数で加減速制御
   を行って速度フィードフォワード制御量を求め、上記速
   度指令に対して速度ループ制御を行って得られた制御量
   に上記速度フィードフォワード制御量を加算して電流指
   令とした請求項２記載のサーボモータのフィードフォワ
   ード制御方式。
5. （５）上記加減速制御された速度のフィードフォワード
   制御量を微分して電流フィードフォワード制御量を求め
   、上記電流指令に対して電流ループ制御を行って得られ
   た制御量に上記電流フィードフォワード制御量を加算し
   てＰＷＭ指令を作る請求項４記載のサーボモータのフィ
   ードフォワード制御方式。