JPH0336609A - 溜まりパルス型サーボ制御装置 - 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］ 本発明は、指令パルスと検出パルスとのパルス個数の差
に応じて制御対象を駆動する溜まりパルス型サーボ制御
装置に関するものである。

［従来の技術］ デジタルサーボ制御装置として、パルス列指令を用いた
溜まりパルス型サーボ制御装置が既に提案されている（
「メカトロニクスのためのサーボ技術入門］、日刊工業
新聞社発行、（株）安用電機製作所編集、ｐｐ２８−３
２　）。

第２図に、このような従来の溜まりパルス型サーボ制御
装置の一構成例を示す。

第２図において、パルス加減算器上には、位置指令パル
スＰ１と後述する位置検出器５から出力された現在位置
パルスト２とが入力される。パルス加減算器上は、位置
指令パルスＰＬに対して加算動作し、現在位置パルスト
２に対して減算動作し、２種類のパルスの到来個数の差
（溜まりパルス）を得てその結果をアクチュエータ・ド
ライバ２に与える。アクチュエータ・ドライバ２は、こ
の差出力を増幅し、アクチュエータ３を駆動するための
エネルギー（例えば、モータであれば電力）に変換する
。アクチュエータ３は、アクチュエータ・ドライバ２の
出力に基づいてエネルギーを機械的エネルギーに変換す
る。制御対象４はこの機械的エネルギーによって運動を
起こし、その位置が変化される。位置検出器５は制御対
象４の位置を検出し、単位移動量毎のパルスＰ２の形で
上述のパルス加減算器ｌに出力する。

すなわち、位置指令パルスＰＬが到来し始めると、パル
ス加減算器ｌからの差出力に応じて制御対象４が移動し
始め、位置検出器５から現在位置パルスト２がパルス加
減算器■にフィードバックされる。このようなフィード
バック中においても位置指令パルスＰＬと現在位置パル
スト２との差出力に応じて制御対象４が移動される。位
置指令パルスＰＬが到来しなくなってら差出力が残って
いる間、移動は継続する。このときのパルス加減算器■
からの差出力は現在泣置パルスＰ　２が到来する毎に徐
々に小さくなっていき、現在位置パルスト２の個数が位
置指令パルスＰＬの到来総個数に追いつくと差出力がな
くなり、移動が終了して制御対象４が所定の位置で停止
される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記構成のサーボ制御装置では、制御系
の構成要素の変化によって系の状態が不安定になること
がある。例えば、位置検出器５の分解能を変えた場合や
、制御対象４の重量や形状を変えた場合などである。従
来、このような問題が発生した場合、アクチュエータ・
ドライバ２の利得を変える等のハードウェア的な変更・
調整をその都度行なって対処していた。すなわち、従来
装置は、融通性の乏しい装置であるということができる
。

このため、同種のサーボ制御装置が多数ある場合には、
この変更・調整に多数の人Ｅ′ｌと時間を要していた。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、構
成要素の変更に簡易な調整作業で容易に応じられる、作
業性に渣れたサーボ制御装置を提供しようとするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ かかる課題を解決するため、本発明においては、指令パ
ルス及び検出パルスのパルス個数の差に応じて制御対象
を駆動する溜まりパルス型サーボ制御装置において、指
令パルス及び検出パルスのパルス個数の差出力を所定倍
して制御対象の駆動手段に与える乗算手段を設けた。

「作用」 溜まりパルス型サーボ制御装置は、指令パルス及び検出
パルスのパルス個数の差に応じて駆動手段が制御対象を
駆動するものである。ここで、本発明では、差出力を直
接駆動手段に与えるのではなく、差出力を乗算手段によ
って所定倍して駆動手段に与えるようにした。ここで、
乗算係数をサーボ制御装置の構成要素の変化に応じて変
化させれば、開ループ特性を最良な状態に変化させるこ
とができる。

なお、溜まりパルス型サーボ制御装置の場合、検出信号
はパルス列信号であるので、他のサーボ制御装置のよう
に、検出信号に対する乗算を施すことはできない。

［実施例コ まず、本発明の基本的構成を説明する。第１図は、この
基本的構成を示すものである。なお、この第１図におい
ては、第２図との対応部分に同一符号を付している。

第１図において、この実施例のサーボ制御装置において
は、パルス加減算器Ｆ及びアクチュエータ・ドライバ２
の間に乗算器１０が介挿されている。この乗算器■０に
は、乗算係数がコンピュータ１１から与えられるように
なされている。この点を除き、他の構成は従来装置（第
２図参照）と同様である。

従って、この実施例においては、パルス加減算器■から
出力された差出力（溜まりパルス）が、乗算器１０によ
って、アナログ的又はデジタル的にコンピュ−タ■１か
ら出力された乗算係数１合されてアクチュエータ・ドラ
イバ２に与えられる。

アクチュエータ・ドライバ２は、この係数倍された差出
力をアクチュエータ３の駆動エネルギーに変換してアク
チュエータ３をドライブし、アクチュエータ３はこれに
応じて制御対象１１を移動させる。

ここで、例えば、制御対象４の質量を変えると、このま
まではループ全体を通じての利得が変化する。この場合
、乗算器１のに対する乗算係数を質量の変化に応じて変
えることで、他の構成を変えることなく応じられる。

第３図は、本発明をより具体的に表わした一実施例を示
すものである。

この実施例のサーボ制御装置２０は、マイクロコンピュ
ータ２１からの指令に基づいて位置指令パルスＰ１を発
生する位置指令パルス発生回路２２と、位置指令パルス
ルｔと現在位置パルスＰ２との到来パルス関数の差を得
るパルス加減算回路２３と、パルス加減算の結果をアナ
ログ信号に変換するデジタル／アナログコンバータ２４
と、このデジタル／アナログコンバータ２４の出力とデ
ジタル／アナログコンバータ２５を介して与えられるマ
イクロコンピュータ２（からの乗算係数信号とを乗算す
るアナログ乗算器２６と、アナログ乗算器２６からの出
力結果に基づいてモータ駆動用電力を発生するモータド
ライバ２７と、モータドライバ２７によって発生された
電力によって回転するモータ２８と、このモータ２８の
回転によって移動される制御対象２つと、制御対象２つ
の位置を、例えばモータ軸の回転量によって検出して現
在位置パルスＰ２を発生するインクリメンタル型のパル
スエンコーダ３０とによって構成される。

以上の構成において、マイクロコンピュータ２１は、プ
ログラムの実行時において制御対象２９の移動の必要性
が生じると、デジタル／アナログコンバータ２５に対し
て乗算係数信号を与えると共に１位置指令パルス発生回
路２２に位置指令信号を与える。このとき、位置指令パ
ルス発生回路２２は、指令された位置まで移動させるた
めの位置指令パルス（パルス列信号）Ｐｌを発生してパ
ルス加減算器２３に与える。

位置指令パルスＰ１が到来し始めると、パルス加減算器
２３からの差出力が出力され始め、この差出力データが
デジタル／アナログコンバータ２４を介してアナログ信
号に変換されてアナログ乗算器２６に与えられる。アナ
ログ乗算器２６には、デジタル／アナログコンバータ２
５を介してアナログ信号に変換された乗算係数信号が与
えられており、乗算出力がモータドライバ２７に与えら
れる。モータドライバ２７は、このような乗算出力に応
じてモータ２８、従って制御対象２つを駆動する。制御
対象２９の移動により、パルスエンコーダ３０から現在
α０パルスＰ２がパルス加減算器２３にフィードバック
される。

このようなフィードバック状態においても位置指令パル
スＰＬと現在位置パルスＰ２との差出力を乗算係数倍し
た値に応じて制御対象２つが移動される。位置指令パル
スＰ（の到来がなくなった後は、パルス加減算器１から
の差出力は現在位置パルスＰ２の発生毎に徐々に小さく
なっていき、やがて、現在位置パルスＰ２の発生個数が
位置指令パルスルｔの発生個数に追いつく。このときに
は、制御対象２９の移動が終了して制御対象２つは所定
の位置で停止する。

以上の構成のサーボ制御装置を使用している状態から、
例えば、モータドライバ２７、モータ２８、制御対象２
９又はパルスエンコーダ３０を変えた場合には、サーボ
系の適切な開ループ利得が変化する。この場合には、マ
イクロコンピュータ２Ｙからデジタイザ／アナログコン
バータ２５を介してアナログ乗算器２６に与える乗算係
数信号を変えることで応じる。

従って、上述の実施例によれば、乗算係数信号の値を変
えることにより、制御対象等のサーボ系の構成要素の変
更に容易に応じられる融通性の高いサーボ制御装置とす
ることができる。また、かかる変更作業は、乗算係数信
号の変更で済むので、迅速かつ簡単なものとすることが
できる。そのため、同種の多くのサーボ制御装置の開ル
ープ特性を変化させる場合にも、全体の作業が簡単なも
のとなる。

なお、乗算係数信号の変更は、例えば、マイクロコンピ
ュータ２■におけるプログラムＲＯＭやデータＲＯＭ等
の交換によって行なうことができる。

因に、乗算器２６をモータドライバ２７の次段に設ける
ことも考えられるが、モータドライバ２７の前後のレベ
ルを比較した場合、モータドライバ２７の出力レベルは
モータ２８を駆動するために大きなレベルとなっており
、この段階で乗算することは実際上好ましいものではな
い。

また、一般のサーボ制御装置においては、現在位置検出
信号をフィードバックするループに可変係数器を用いた
ものがあるが、溜まり型サーボ制御装置の場合、現在位
置検出信号はパルス列信号であるため、このような可変
係数器による乗算処理を行なうことができず、実施例の
ようにすることで初めて構成要素の変更に応じられる。

第４図は、対象のサーボ制御装置２０にかかる最適な乗
算係数値の決定方法を説明するためのブロック図である
。かかる決定のために、マイクロコンピュータ２１の代
わりに、開発システムに良く用いられているインサーキ
ット・エミュレータ３５が設けられ、現在位置パルスト
２を入力して制御対象２つの軌跡及び現在位置パルスト
２の周波数スペクトルを検出して制御状態を監視するた
めに、例えば、ＦＦＴ（高速フーリエ変換〉アナライザ
及びオシロスコープでなる制御状態監視装置３６が設け
られている。

次に、このような構成を用いて最適な乗算係数値を決定
する作業の手順を説明する。

■　モータドライバ２７の利得調整用つまみを中央の標
準位置にセットする。

■　インサーキット・エミュレータ３５がらアナログ乗
算器２６に与える乗算係数信号をフルスケールの半分の
値にセットする。

■　インサーキット・エミュレータ３５上で作成した試
験動作プログラム及び試験動作パターンデータによって
、第４図のサーボ制御系を動作させる。この試験動作と
同時に、このサーボ制御系の動作状態を制御状態監視装
置３６によってサンプリングする。

■　制御状態監視装置３６が解析したモータ２８、従っ
て制御対象２９の動作軌跡及び現在位置パルスト２の周
波数スペクトルを表示させる。

■　オペレータは制御状態監視装置３６の表示を基に、
ループ利得を上げるか下げるかを判断し、乗算器２６に
与えるべき乗算係数信号を決定してインサーキット・エ
ミュレータ３５に指示し、この変更後の乗算係数信号を
アナログ乗算器２６に与えさせる。

■　この試験動作プログラム及び試験動作パターンデー
タでの動作によるＦＦＴアナライザ３６の解析結果が、
オペレータか最良であると判断するまで、上記■から■
までの手順を繰り返す。

■　手順■で最良な動作が実現できる乗算係数信号が決
定できたと判断できたならば、その乗算係数信号を実際
の動作をさせるためのプログラム中に埋めこむ。

このように決定された乗算係数信号を用いることで、構
成要素の変更に容易に応じられるという上述の実施例の
効果がはじめて達成される。

なお、上述の実施例においては、乗算係数信号が一連の
制御動作中で同一のものを示したが、−連の制御動作中
で適宜変更させるようにしても良い。例えば、位置指令
パルス発生回路２２を制御するマイクロコンピュータと
同一のマイクロコンピュータを用いて乗算器２６に乗算
係数信号を与えるハードウェア構成を適用し、位置決め
終了直前にサーボ系の利得を一時低くして振動を抑制す
るなどの高度な制御を行なうこともできる。

また、上述では、位置制御の場合を示したが、他の制御
に対するものであっても同様に本発明を適用することが
できる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、指令パルス及び検出パ
ルスのパルス個数の差信号を所定倍する乗算手段をサー
ボ系に設けたので、構成要素の変更等によって開ループ
特性を変化させたい場合に、容易に変更させることがで
きる融通性の高いサーボ制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示すブロック図、第２図
は従来の装置を示すブロック図、第３図は本発明の一実
施例を示すブロック図、第４図は上記実施例の乗算係数
の決定方法の説明に供するブロック図である。 ■、２３・・・パルス加減算器、２・・・アクチュエー
タ・ドライバ、３・・・アクチュエータ、４．２９・・
・制御対象、５・・・位置検出器、ｌＯ・・・乗算器、
１トコンピュータ、２０・・・サーボ制御装置、２１・
・・マイクロコンピュータ、２２・・・位置指令パルス
発生回路、２６・・・アナログ乗算器、２７・・・モー
タドライバ　２８・・・モータ、３０・・・パルスエン
コーダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）指令パルス及び検出パルスのパルス個数の差に応
   じて制御対象を駆動する溜まりパルス型サーボ制御装置
   において、 指令パルス及び検出パルスのパルス個数の差出力を所定
   の係数倍して制御対象の駆動手段に与える乗算手段を設
   けたことを特徴とする溜まりパルス型サーボ制御装置。
2. （２）上記乗算手段による乗算係数がコンピュータによ
   る制御が可能なことを特徴とする請求項第１項に記載の
   溜まりパルス型サーボ制御装置。