JPH04100130A - Servo controller for motor - Google Patents

Servo controller for motor

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JPH04100130A
JPH04100130A JP16242690A JP16242690A JPH04100130A JP H04100130 A JPH04100130 A JP H04100130A JP 16242690 A JP16242690 A JP 16242690A JP 16242690 A JP16242690 A JP 16242690A JP H04100130 A JPH04100130 A JP H04100130A
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Japan
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speed
gain
motor
control system
signal
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Yoichi Yamamoto
陽一 山本
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve the following-up property without damaging the stability of a control system by changing a position loop gain KP and a speed feed- forward gain KF at the time of at least rise or fall of the speed while keeping specific relations. CONSTITUTION:An adder 12 which calculates the difference between the positioning target position from a function generator 4 and the present position from a position detector 2, an absolume value circuit 13 which calculates the absolute value of the output of this adder, and a gain determining device 14 which determines the position loop gain KP and the speed feed-forward gain KF by the output of the absolute value circuit 13 are provided. The position loop gain KP and the speed feed-forward gain KF are changed to values determined by the gain determining device 14 in accordance with a condition KP=1/a(1-KF) ((a) is fixed). Thus, the following-up property of the motor is improved without damaging the stability of the control system.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はモータなどのサーボ制御装置に関し、とくに速
度の立ち上がり立ち下がり時に関数発生器による指令に
モータの位置、速度が追従するようにゲインを変更する
手段を備えたサーボ制御装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a servo control device for a motor, etc., and in particular, a gain is set so that the position and speed of the motor follow the commands from a function generator when the speed rises and falls. The present invention relates to a servo control device equipped with means for changing.

[従来の技術] 第2図に従来のサーボ制御装置の一例をブロック図で示
す。モータlによって駆動される機械からなる制御対象
(図示せず)を制御する制御装置は、モータ1の回転角
に応じてパルスを発生する位置検出器2をモータlに結
合し、その位置検出器2からの出力を微分要素3に入力
し、単位時間当りのパルス数を計数して速度信号を生成
する。
[Prior Art] FIG. 2 shows a block diagram of an example of a conventional servo control device. A control device that controls a controlled object (not shown) consisting of a machine driven by a motor 1 has a position detector 2 that generates pulses depending on the rotation angle of the motor 1 coupled to the motor 1. The output from 2 is input to the differential element 3, and the number of pulses per unit time is counted to generate a speed signal.

また、制御対象の目的位置により速度指令パターンを演
算する関数発生器4と、この速度指令パターンと微分要
素3の出力である速度信号との偏差分を求めるための加
算器5とを設け、この加算器5の出力である速度偏差信
号を積分要素6によって積分することによって位置偏差
信号を出力する。
Further, a function generator 4 for calculating a speed command pattern based on the target position of the controlled object, and an adder 5 for calculating the deviation between this speed command pattern and the speed signal which is the output of the differential element 3 are provided. The speed deviation signal output from the adder 5 is integrated by an integral element 6 to output a position deviation signal.

二の位置偏差化ぢを位置アンプ7によって増幅し、その
結果と、速度指令パターンが速度フィードフォワードア
ンプ8によって増幅された速度フィードフォワード信号
と、微分要素3の出力を速度検出アンプ9によって増幅
しまた速度検出信号とが加算器10に加えられる。ここ
で、速度指令と速度検出信号の偏差分が出力され、この
速度偏差分が速度アンプ11で増幅されてモータエに加
えられる。
The second position deviation is amplified by the position amplifier 7, and the result, the speed feedforward signal whose speed command pattern is amplified by the speed feedforward amplifier 8, and the output of the differential element 3 are amplified by the speed detection amplifier 9. The detected speed signal is applied to an adder 10. Here, the deviation between the speed command and the speed detection signal is output, and this speed deviation is amplified by the speed amplifier 11 and applied to the motor.

そして、特開昭61−122718号公報では上記構成
に、最終目標位置と現在目標位置との差を演算する減算
器と、上記差の絶対値をとる絶対値回路および所定値と
の大小を比較する比較器とを(−1加し、比較結果で制
御部の比例、積分、微分の各ゲインを大小2種類のゲイ
ンに変更していた。
JP-A No. 61-122718 adds to the above configuration a subtracter that calculates the difference between the final target position and the current target position, an absolute value circuit that takes the absolute value of the difference, and a comparison between the magnitude of the difference and a predetermined value. (-1 was added to the comparator, and the proportional, integral, and differential gains of the control section were changed to two types of gains, large and small, based on the comparison results.

また、特開昭62−2877号公報では、関数発生部を
含むCPUが速度の立ち上がり時か、定速動作時かによ
りF/D変換係数を切り換えることで速度フィードバッ
クケインを変更していた。
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-2877, the speed feedback key is changed by switching the F/D conversion coefficient depending on whether the CPU including the function generating section is at the time of speed rise or constant speed operation.

[発明が解決しようとする課題] ところが、上記構成では、制御系の安定性に関するゲイ
ン、つまり伝達関数の分母の係数、換言すれば制御理論
で言う極の位置を変更していることになり、ゲインの変
え力次第では制御系を振動的にさせるおそれがあるとい
う問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above configuration, the gain related to the stability of the control system, that is, the coefficient of the denominator of the transfer function, in other words, the position of the pole in control theory is changed. There is a problem that depending on the power of changing the gain, the control system may become vibrating.

本発明は、制御性の安定性を損なわないように速度の立
ち上がり立ち下がりでモータの追従を改善することを目
的とするものである。
The object of the present invention is to improve the tracking of the motor at the rise and fall of speed so as not to impair the stability of controllability.

U課題を解決するための手段] 本発明は、少なくともモータの位置を検出して位置信号
および速度信号を得るとともに、関数発生器から与えら
れる位置指令と前記位置信号との偏差と、前記関数発生
器から与えられる速度フィードフォワード信号を用いて
速度指令を演算し、前記演算により得られた速度指令と
前記速度信号との偏差が零になるように前記モータを制
御する制御系を有するサーボ制御装置において、速度の
立ち上がり時あるいは立ち下がり時の少な(とも方で位
置ループゲインKl、と速度フィードフォワードケイン
KFとを、 の関係を保ちながら変更するものである。
Means for Solving Problems U] The present invention detects at least the position of a motor to obtain a position signal and a speed signal, and detects a deviation between a position command given from a function generator and the position signal, and a function generator. A servo control device having a control system that calculates a speed command using a speed feedforward signal given from the motor and controls the motor so that a deviation between the speed command obtained by the calculation and the speed signal becomes zero. When the speed rises or falls, the position loop gain Kl and the speed feed forward cane KF are changed while maintaining the following relationship.

[作用] 速度の立ち上がり時あるいは立ち下がり時に位置ループ
ケインKpと速度フィードフ号ワードケインに、を の条件に従い変更Jれば、定常状態での位置偏差の大き
さという点からみたサーボ系のゲインを一定にすること
ができるので、制御系の安定性を損なうことなく、位置
制御系に比ベゲインの高い速度制御系に近づけた系で動
作させることができ、モータの追従を改善することがで
きる。
[Effect] If the position loop key Kp and the speed feed signal word key are changed according to the conditions when the speed rises or falls, the gain of the servo system in terms of the size of the position deviation in the steady state can be changed. Since it can be kept constant, the position control system can be operated in a system similar to a speed control system with a high relative gain without impairing the stability of the control system, and the tracking of the motor can be improved.

[実施例] 本発明を図に示す実施例について説明する。[Example] The present invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings.

第1図は本発明の実施例を示すブロック図で、先に説明
し、た第2図と同一符号を付したものは同一の要素を示
している。そして、第1図と第2図どの異なるところは
、関数発生器4からの位置決め目標位置と位置検出器2
からの現在位置の差をとる加算器12と、その加算器1
2の出力の絶対値をとる絶対値回路13と、絶対値回路
13の出力により位置ループゲインに1.と速度フィー
ドフォワードゲインに、を決定するゲイン決定器14と
を設け、ゲイン決定器14により決定されたゲインに位
置ループゲインKpと速度フィードフォワードゲインK
vとを変更できるようにした点である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and the same reference numerals as in FIG. 2 described above indicate the same elements. The difference between FIG. 1 and FIG. 2 is the positioning target position from the function generator 4 and the position detector 2.
an adder 12 that takes the difference of the current position from
The absolute value circuit 13 takes the absolute value of the output of 2, and the position loop gain is set to 1.2 by the output of the absolute value circuit 13. and a speed feedforward gain, and a gain determiner 14 is provided to determine the position loop gain Kp and the speed feedforward gain K to the gain determined by the gain determiner 14.
The point is that v can be changed.

このような構成において、速度フィードバック系の伝達
関数を2次式に近似できるように速度制御部のゲインが
調節されているブロック線図を第3図に示す。第3図に
おいてに、は位置アンプのケインで位置ループゲイン、
K、は速度フィードフォワードアンプのゲインで速度フ
ィードフォワードゲイン、KV、、  KvPは速度ア
ンプのゲイン、Jはモータのイナーツヤ等のゲインであ
る。
FIG. 3 shows a block diagram in which the gain of the speed control section is adjusted in such a configuration so that the transfer function of the speed feedback system can be approximated to a quadratic equation. In Figure 3, is the position loop gain at the position amplifier's Cain,
K is the gain of the speed feedforward amplifier, KV is the gain of the speed feedforward amplifier, KvP is the gain of the speed amplifier, and J is the gain of the motor inertia, etc.

また、速度フィードフォワードの無い系の全体の伝達関
数が位置ループゲインに、たけて決定されるように、十
分に速度制御ループのゲインが位置制御ループのゲイン
に比べて高く調節されているとすると、速度フィードフ
ォワードのある系において、位置ループゲインに、=0
、速度フィードフォワードゲインに、=1とすると、サ
ーボ系全体の伝達関数は、 系の間の制御が可能となる。
Also, if the gain of the speed control loop is adjusted sufficiently high compared to the gain of the position control loop so that the overall transfer function of the system without speed feedforward is determined by the position loop gain. , in a system with velocity feedforward, the position loop gain is =0
, velocity feedforward gain = 1, the transfer function of the entire servo system becomes controllable between the systems.

また、速度指令時の位置偏差εを最終値の定理で表わす
と、 (ただし、Aは速度の大きさ) となり、このεはサーボ系のゲインを表わす値と考えら
れる。
Furthermore, when the positional deviation ε at the time of a speed command is expressed using the final value theorem, it becomes (where A is the magnitude of the speed), and this ε is considered to be a value representing the gain of the servo system.

位置偏差εと速度の大きさAとの比をaとして一定値に
とれば、(3)式は次のように変形される。
If the ratio between the positional deviation ε and the velocity magnitude A is set to a constant value, then equation (3) is transformed as follows.

また、速度フィードフォワードゲインに、=Oとすると
、 となる。
Further, when the velocity feedforward gain is set to =O, the following is obtained.

ここで、(1)式は速度制御系の、(2)式は位置制御
系の伝達関数そのものであることから、K、≠0.に、
≠0とすれば、速度制御系と位置制御Kp”    N
   KF)       ・・ (4)ただし、0≦
に、≦1 この時のKpとに、の関係を第4図に示す。
Here, since equation (1) is the transfer function of the speed control system and equation (2) is the transfer function of the position control system, K, ≠0. To,
If ≠0, the speed control system and position control Kp”N
KF) ... (4) However, 0≦
.ltoreq.1. The relationship between Kp and .ltoreq.1 at this time is shown in FIG.

位置ループゲインKpと速度フィードフォワードゲイン
KFがこの直線上にあれば定常状態での位置偏差の大き
さという点からみたサーボ系のゲインを一定にすること
ができるので、制御系の安定性を損なうことはない。
If the position loop gain Kp and velocity feedforward gain KF are on this straight line, the gain of the servo system can be kept constant in terms of the magnitude of positional deviation in a steady state, which will impair the stability of the control system. Never.

ゲイン決定器14では例えば第5図のように、現在値と
位置決め目標位置との差を入力とし、速度フィードフォ
ワードゲインKFを出力とする関数あるいはテーブルを
設け、その速度フィードフォワードゲインに、から、(
4)式に従い、位置ループゲインKPを求め、それぞれ
のゲインを速度フィードフォワードアンプ、位置アンプ
に設定する。
For example, as shown in FIG. 5, the gain determiner 14 is provided with a function or table that inputs the difference between the current value and the positioning target position and outputs the velocity feedforward gain KF, and calculates the velocity feedforward gain from, (
4) According to the equation, find the position loop gain KP, and set each gain to the speed feedforward amplifier and the position amplifier.

以上のことから、速度の立ち上がり時あるいは立ち下が
り時に位置ループゲインKpと速度フィードフォワード
ゲインKFを上記の条件に従い変更すれば、制御系の安
定性を損なうことなく、位置制御系に比ベゲインの高い
速度制御系に近づけた系で動作させることができ、モー
タの追従を改善することができる。
From the above, if the position loop gain Kp and speed feedforward gain KF are changed according to the above conditions when the speed rises or falls, the position control system will have a high relative gain without compromising the stability of the control system. It can be operated in a system close to the speed control system, and the tracking of the motor can be improved.

ここで、速度フィードフォワードを決定する関数を第5
図の直線の他にも、第6図(a)のようにS字曲線や(
b)のような曲線を用いてもよいまた、本発明で付加し
た部分を関数発生器4内に取り込んでも本発明を実施す
ることができる。
Here, the function that determines the velocity feedforward is
In addition to the straight lines shown in the figure, there are also S-shaped curves and (
The present invention may be implemented by using a curve such as b), or by incorporating the portion added by the present invention into the function generator 4.

また、現在位置として位置検出器2の出力を用いたが、
その代わりに、関数発生器4が管理する指令現在値を用
いても本発明を適用することができる。
In addition, although the output of the position detector 2 was used as the current position,
Instead, the present invention can also be applied using command current values managed by the function generator 4.

「発明の効果」 以上述べたように、本発明によれば、速度の立ち上がり
あるいは立ち下がり時に位置ループケイン、速度フィー
ドフォワードゲインをある関係を保って変更すれば、制
御系の安定性を損なわずにモータの追従性を向上させる
ので、安定した精度の高いサーボ制御装置を提供できる
という効果がある。
"Effects of the Invention" As described above, according to the present invention, if the position loop gain and speed feedforward gain are changed while maintaining a certain relationship when the speed rises or falls, the stability of the control system is not compromised. Since the followability of the motor is improved, there is an effect that a stable and highly accurate servo control device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は従
来のモータのサーボ制御装置の一例を示すブロック図、
第3図は速度フィードバック系を2次式に近似したブロ
ック図、第4図は本発明の位置ループゲイン胸と速度フ
ィードフォワードゲインに、の関係を説明する関係図、
第5図、第6図(a)、  (b)は本発明を説明する
ための現在位置と位置決め目標位置との差の絶対値と、
速度フィードフォワードゲインKpとの関係を示す関係
図である。 1 モータ、2・位置検出器、3・・微分要素、4・・
関数発生器、5.10.12・・・加算器、6積分要素
、7・・・位置アンプ、8・・・速度フィードフォワー
ドアンプ、9・・速度検出アンプ、11・・・速度アン
プ、13・・絶対値回路、14・・・ゲイン決定器 第 図 パ↑
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional motor servo control device,
FIG. 3 is a block diagram approximating the velocity feedback system to a quadratic equation, and FIG. 4 is a relationship diagram illustrating the relationship between the position loop gain and velocity feedforward gain of the present invention.
5, 6(a) and 6(b) show the absolute value of the difference between the current position and the positioning target position for explaining the present invention,
FIG. 3 is a relationship diagram showing the relationship with speed feedforward gain Kp. 1 Motor, 2. Position detector, 3. Differential element, 4.
Function generator, 5.10.12...Adder, 6 Integral element, 7...Position amplifier, 8...Speed feed forward amplifier, 9...Speed detection amplifier, 11...Speed amplifier, 13 ... Absolute value circuit, 14... Gain determiner diagram ↑

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、少なくともモータの位置を検出して位置信号および
速度信号を得るとともに、関数発生器から与えられる位
置指令と前記位置信号との偏差と、前記関数発生器から
与えられる速度フィードフォワード信号を用いて速度指
令を演算し、前記演算により得られた速度指令と前記速
度信号との偏差が零になるように前記モータを制御する
制御系を有するサーボ制御装置において、 速度の立ち上がり時あるいは立ち下がり時の少なくとも
一方で位置ループゲインK_pと速度フィードフォワー
ドゲインK_Fとを、 K_p=1/a(1−K_F)、(ただしaは一定)の
関係を保ちながら変更することを特徴とするモータのサ
ーボ制御装置。
[Claims] 1. At least the position of the motor is detected to obtain a position signal and a speed signal, and the deviation between the position command given from a function generator and the position signal, and the speed given from the function generator In a servo control device having a control system that calculates a speed command using a feedforward signal and controls the motor so that a deviation between the speed command obtained by the calculation and the speed signal becomes zero, the speed rise The position loop gain K_p and the velocity feedforward gain K_F are changed at least at one time or at the time of falling while maintaining the relationship K_p=1/a(1-K_F) (where a is constant). Servo control device for the motor.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5475291A (en) * 1992-12-10 1995-12-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Adjustment device for adjusting control parameters of a servo motor and an adjustment method therefor
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