JPH04302013A - 位置制御方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータによる位置制御
方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータによる位置制御方式として、パル
ス信号を位置指令としてこのパルス信号をカウンタに入
力し、そのカウント値の前後の差分を一定周期でとり、
この差分値を２以上の自然数倍した値でサーボモータを
制御する方式のものが知られている。図１８はこのよう
な位置制御方式の例を示す。モータ１２とエンコーダ１
３を除く部分はマイクロコンピュータで構成されている
。

【０００３】図１８において、パルス列で入力される指
令信号は参照用カウンタ１によりカウントされ、カウン
タ値の差分検出部２で所定の制御周期ごとに前回のカウ
ンタ値と今回のカウンタ値との差分が検出される。この
差分値は逓倍部３でＧ倍に逓倍され参照パルスＰＲＥＦ
として減算部５に入力される。逓倍部３のＧの値は任意
に設定することができ、これによってあたかも機械的に
ギヤ比を変えたのと同じように、指令パルス１パルス当
たりのモータ１２の回転角度を電気的に任意に変えるこ
とができる。

【０００４】一方、サーボモータ１２はその回転角度お
よび回転速度を検出するためのエンコーダ１３を有して
おり、エンコーダ１３による検出信号はフィードバック
用カウンタ１４によってカウントされる。このカウント
値は差分検出部１５に入力され、所定の制御周期ごとに
前回のカウンタ値と今回のカウンタ値との差分が検出さ
れ、検出速度信号として減算部５および減算部８に入力
される。

【０００５】上記減算部５では、前記参照パルスＰＲＥ
Ｆと検出速度信号との差が演算され、この差信号が積算
部６において積算される。積算部６のたまりパルスは逓
倍部７でＰ倍に逓倍されて速度指令となり、この速度指
令と検出速度信号との差が前記減算部８で演算される。 この演算値に基づいて速度制御部９が速度制御信号を出
力し、この速度制御信号に基づいて電流制御部１０が電
流制御信号を出力し、この電流制御信号に基づき電流増
幅部１１がモータ１２を駆動して、モータ１２の回転位
置を前記指令信号に応じた位置に制御する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の位置制御方
式において、例えば、指令パルスの周波数を１０Ｈｚ、
従ってその周期が１００ｍｓ、参照用カウンタ値の差分
を１ｍｓごとにとるものとし、また、逓倍部３の倍率Ｇ
を５０とすれば、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、指
令パルスが入力された瞬間の１ｍｓだけ参照用カウンタ
値の差分が表われる。この差分値が５０倍されて参照パ
ルスＰＲＥＦとなるため、参照パルスＰＲＥＦは指令パ
ルスが入力された瞬間だけ突出した大きな値となり、そ
のほかの値は０となる。

【０００７】一方、モータ１２の回転角度等を検出する
ためのエンコーダ１３からの検出出力のカウンタ値は逓
倍されることなくそのまま出力されるから、フィードバ
ック用カウンタ１４の値の差分値は、図１９（ｃ）に示
すように、参照パルスＰＲＥＦの入力時に急激にある程
度立ち上がったあと徐々に低下する。従って、参照用カ
ウンタ値の差分とフィードバック用カウンタ値の差分と
の差の積算値であるたまりパルスは、図１９（ｄ）に示
すように参照パルスＰＲＥＦの入力時に急激に立ち上が
ったあとゆっくり低下する。

【０００８】モータ１２の速度制御はたまりパルスに従
って行われるため、モータ１２は、参照パルスＰＲＥＦ
の入力の瞬間急激に回転駆動され、以後ゆっくりと回転
が低下して停止する、というように制御されることにな
り、回転が不連続でがくがくしたものになり、円滑な回
転が得られないという問題がある。

【０００９】本発明は、このような問題を解消するため
になされたもので、参照用カウンタ値の差分を逓倍する
ものにおいて、モータの回転が不連続にならず円滑な回
転が得られる位置制御方式を提供することを目的とする
。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、パルス信号を
位置指令としてこれをカウンタに入力し、そのカウント
値の前後の差分を一定周期でとり、この差分値を２以上
の自然数倍した値でサーボモータを制御する位置制御方
式において、上記差分値を逓倍した値の平滑化手段を有
し、平滑化手段は、掃き出し手段と、記憶手段と、加算
手段とを有してなり、掃き出し手段は、その入力ＱＲＥ
Ｆ（ｎ）をＫ倍（Ｋ＜１）して切り捨てまたは切り上げ
てその値Ｒ（ｎ）を次段へ出力し、ＱＲＥＦ（ｎ）−Ｒ
（ｎ）を上記記憶手段に出力し、パルスが切り捨てによ
り消えてしまうときはそのパルスを残すように処理する
ものであり、加算手段は、平滑化手段の入力ＰＲＥＦ（
ｎ）と記憶手段からの出力との和をとるものであること
を特徴とする。

【００１１】

【作用】位置指令信号のカウント値の差分値を２以上の
自然数倍した値でサーボモータを制御するに当たり、上
記差分値を逓倍した値を平滑化手段で平滑化してこれを
モータの制御に供するようにしたため、参照パルスＰＲ
ＥＦのピーク値が小さく全体として平滑化され、モータ
が連続的に円滑に回転する。

【００１２】

【実施例】以下、図１ないし図１７を参照しながら本発
明にかかる位置制御方式の実施例について説明する。図
１に示す実施例は、図１８について説明した従来例の逓
倍部３と減算部５との間に平滑化手段４を付加したもの
であり、その他の構成部分は図１８の従来例と同じであ
るから、同じ構成部分には共通の符号を付し、なるべく
説明の重複を避けることにする。

【００１３】上記平滑化手段４は、参照用カウンタ値の
差分値を逓倍部３で２以上の自然数倍したあとこの値を
平滑化するものであり、その具体的構成例を図２に示す
。図２において、平滑化手段４は、加算手段１６と、掃
き出し手段１７と、記憶手段１８とを有してなる。記憶
手段１８は、掃き出し手段１７からの信号Ｑ（ｎ）を記
憶するもので、その出力Ｑ（ｎ−１）は、ｎ回目の処理
のときに、前回即ちｎ−１回目の処理のときの掃き出し
手段１７からの信号Ｑを使用することを示している。 加算手段１６は、位置指令に対応したｎ番目の参照パル
スＰＲＥＦ（ｎ）と記憶手段１８の出力Ｑ（ｎ−１）と
を加算し、これをＱＲＥＦ（ｎ）として掃き出し手段１
７に入力する。

【００１４】掃き出し手段１７は、入力ＱＲＥＦ（ｎ）
から数１のようにＲ（ｎ）を求めて前記減算部５に出力
し、

【数１】 また、数２のようにＱ（ｎ）を求めて記憶部１８に出力
する。

【数２】 ここで、Ｒ（ｎ）は、切り捨ての作用があるため掃き出
し手段１７の入力のほぼ平均値となる。また、Ｑ（ｎ）
も掃き出し手段１７の入力のほぼ平均値となる。

【００１５】数１、数２の演算は、指令角度を表すＰＲ
ＥＦ（ｎ）（ｎ＝０〜∞）の積算値と、実際の回転角度
を表すＲ（ｎ）（ｎ＝０〜∞）の積算値が等しく、パル
ス指令に対応した角度でモータ１２が回転するように、
つぎのような補正がかけられる。即ち、図３に示すよう
に、ＱＲＥＦ（ｎ）＝１のときは数１の切り捨てにより
１パルスが消えてしまうので、数１、数２の演算を行わ
ず、Ｒ（ｎ）＝１、Ｑ（ｎ）＝０としてＲ（ｎ）に１パ
ルスを掃き出す。

【００１６】以上の演算による各変数ＰＲＥＦ（ｎ）、
Ｑ（ｎ−１）、Ｒ（ｎ）、Ｑ（ｎ）の値の動きを図４の
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）にそれぞれ示す。なお、ここ
でも図１９について説明した例と同様に、パルス指令を
１０Ｈｚ、参照用カウンタの差分の間隔を１ｍｓ、Ｇを
５０としている。

【００１７】図５は上記実施例において、各種形態の参
照パルスＰＲＥＦ（ｎ）に対する掃き出し手段１７の出
力Ｒ（ｎ）の関係を示す。参照パルスの差分値を逓倍し
て瞬間的に大きく立ち上がる参照パルスを入力しても、
平滑化手段４によって平滑化されるため、図５から明ら
かなように、Ｒ（ｎ）のピーク値が抑制されるし、図５
の右側に示すように幅の広い参照パルスが入力された場
合はＲ（ｎ）は段階的に上昇してピーク値に達するため
、参照パルスが入力された瞬間にモータ１２が急激に回
転することはないし、参照パルスがある程度の間隔で入
力されるとモータ１２は連続的に回転するから、回転が
円滑になる。

【００１８】次に、本発明の各種変形例について説明す
る。上記実施例では、掃き出し手段の出力Ｒ（ｎ）をそ
の入力ＱＲＥＦ（ｎ）のほぼ１／２としたが、１／３と
してもよい。このときの演算式は数３、数４の式のよう
になる。

【数３】

【数４】

【００１９】図６はこの場合の掃き出し手段の例を示し
ており、Ｒ（ｎ）としてＱＲＥＦ（ｎ）のほぼ１／３を
掃き出し、記憶手段への入力となるＱ（ｎ）として、入
力ＱＲＥＦ（ｎ）から掃き出したＲ（ｎ）を引いた分、
すなわち残りの２／３を蓄えておく。１／３の切り捨て
によって消えてしまうパルスは、ＱＲＥＦ（ｎ）＝１お
よび２のとき別処理して消えないようにしている。図７
はこの実施例における参照パルスＰＲＥＦ（ｎ）と掃き
出し手段１７の出力Ｒ（ｎ）の関係を示す。この場合も
、前述の実施例と同様に指令パルスが５０倍されて一度
に５０パルスがＰＲＥＦ（ｎ）として平滑化手段に入力
された場合である。図７からも明らかなように、ＰＲＥ
Ｆ（ｎ）に対してＲ（ｎ）が平滑化された形になってい
て、これによってモータの回転が円滑になることがわか
る。

【００２０】掃き出し手段の出力Ｒ（ｎ）をその入力Ｑ
ＲＥＦ（ｎ）のほぼ１／４としてもよい。このときの演
算式は数５、数６のようになる。

【数５】

【数６】

【００２１】図８はこの場合の掃き出し手段の例を示し
ており、Ｒ（ｎ）としてＱＲＥＦ（ｎ）のほぼ１／４を
掃き出し、Ｑ（ｎ）として、入力ＱＲＥＦ（ｎ）から掃
き出したＲ（ｎ）を引いた分、すなわち残りの３／４を
蓄えておく。１／４の切り捨てによって消えてしまうパ
ルスは、ＱＲＥＦ（ｎ）＝１および２のとき別処理して
消えないようにしている。図９はこの実施例における参
照パルスＰＲＥＦ（ｎ）と掃き出し手段の出力Ｒ（ｎ）
の関係を示す。この場合も、前述の実施例と同様に指令
パルスが５０倍されて一度に５０パルスがＰＲＥＦ（ｎ
）として平滑手段に入力された場合である。図９からも
明らかなように、ＰＲＥＦ（ｎ）に対してＲ（ｎ）が平
滑化された形になっていて、これによってモータの回転
が円滑になることがわかる。

【００２２】図１０に示す実施例は、図２に示す実施例
の掃き出し手段１７と加算部１６との間に直列的に配置
された記憶手段２１と記憶手段２２とを付加したもので
ある。ここでは、掃き出し手段１７は、Ｒ（ｎ）として
ＱＲＥＦ（ｎ）のほぼ１／３を掃き出し、ＱＲＥＦ（ｎ
）の１／３をＱ（ｎ）として次回のサンプリング処理に
回し、残りの１／３をＳ（ｎ）として次の次のサンプリ
ング処理に回すようにしている。この実施例に用いる掃
き出し手段の構成を図１１に示す。また、図１２はこの
実施例における参照パルスＰＲＥＦ（ｎ）と掃き出し手
段の出力Ｒ（ｎ）の関係を示す。この実施例も前記実施
例と同様の効果を奏する。

【００２３】さらに、入力ＱＲＥＦ（ｎ）のある部分を
次の次の次のサンプリング処理に回すことも可能である
。図１３はこの場合の平滑化手段の構成を示すもので、
図１０に示す例の掃き出し手段１７と加算部１６との間
にさらに直列的に配置された記憶手段２３と記憶手段２
４と記憶手段２５とを付加したものである。この実施例
に用いる掃き出し手段の構成を図１４に示す。この実施
例の場合も、参照パルスの差分値を逓倍して瞬間的に大
きく立ち上がる参照パルスを、平滑化手段によって平滑
化するため、前記実施例と同様の効果を奏する。

【００２４】これまで説明してきた実施例では、掃き出
し手段の中でＲ（ｎ）は次の数７の式に従って求めてい
た。

【数７】 これに対して、Ｒ（ｎ）は次の数８の式に従って求めて
もよい。

【数８】 ただし、ＱＲＥＦ（ｎ）×Ａを先に行い、Ｂの割算はあ
とで行い、このとき切り捨てを行う。例として、Ａ＝３
，Ｂ＝５のときの掃き出し手段を考えると、図３におい
て、ＱＲＥＦ（ｎ）≠１のときのＲ（ｎ）の式を次の数
９の式に変更すればよい。

【数９】 図１５はこの実施例における参照パルスＰＲＥＦ（ｎ）
と掃き出し手段の出力Ｒ（ｎ）の関係を示す。

【００２５】これまで説明した実施例では、切り捨てに
よってＲ（ｎ）を求めていたが、切り上げによって求め
てもよい。図３に示す例において切り捨てを切り上げに
変更した場合の掃き出し手段の例を図１６に示す。また
、図１７は、この切り上げによる場合の参照パルスＰＲ
ＥＦ（ｎ）と掃き出し手段の出力Ｒ（ｎ）の関係を示す
。図１７からも明らかなように、この実施例の場合も平
滑効果によるモータの回転の円滑化を図ることができる
。

【００２６】なお、掃き出し手段の入力ＱＲＥＦ（ｎ）
に対する次段への出力Ｒ（ｎ）の切り捨てまたは切り上
げ率は一般的にＫ倍（Ｋ＜１）と表すことができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、参照パルスの差分値を
逓倍して瞬間的に大きく立ち上がる参照パルスを入力し
ても、平滑化手段によって平滑化されるため、参照パル
スのピーク値が抑制され、参照パルスが入力された瞬間
にモータが急激に回転することはないし、モータは連続
的に円滑に回転する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる位置制御方式の実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】同上実施例中の平滑化手段の具体例を示すブロ
ック図である。

【図３】同上平滑化手段中の掃き出し手段の構成を示す
ブロック図である。

【図４】上記実施例の各部の信号を示す波形図である。

【図５】上記実施例における平滑化手段の入力と出力の
関係を示す波形図である。

【図６】本発明に適用可能な掃き出し手段の変形例を示
すブロック図である。

【図７】同上掃き出し手段を有する平滑化手段の入力と
出力の関係を示す波形図である。

【図８】本発明に適用可能な掃き出し手段の他の変形例
を示すブロック図である。

【図９】同上掃き出し手段を有する平滑化手段の入力と
出力の関係を示す波形図である。

【図１０】本発明に適用可能な平滑化手段の他の変形例
を示すブロック図である。

【図１１】同上平滑化手段中の掃き出し手段の構成を示
すブロック図である。

【図１２】同上掃き出し手段を有する平滑化手段の入力
と出力の関係を示す波形図である。

【図１３】本発明に適用可能な平滑化手段のさらに他の
変形例を示すブロック図である。

【図１４】同上平滑化手段中の掃き出し手段の構成を示
すブロック図である。

【図１５】同上掃き出し手段を有する平滑化手段の入力
と出力の関係を示す波形図である。

【図１６】本発明に適用可能な掃き出し手段のさらに別
の例を示すブロック図である。

【図１７】同上掃き出し手段を有する平滑化手段の入力
と出力の関係を示す波形図である。

【図１８】従来の位置制御方式の例を示すブロック図で
ある。

【図１９】同上従来例の各部の信号を示す波形図である
。

【符号の説明】

１　　カウンタ ４　　平滑化手段 １６　　加算手段 １７　　掃き出し手段 １８　　記憶手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　パルス信号を位置指令としてこのパル
   ス信号をカウンタに入力し、そのカウント値の前後の差
   分を一定周期でとり、この差分値を２以上の自然数倍し
   た値でサーボモータを制御する位置制御方式において、
   上記差分値を逓倍した値を平滑化する手段を有し、上記
   平滑化手段は、掃き出し手段と、記憶手段と、加算手段
   とを有してなり、上記掃き出し手段は、その入力ＱＲＥ
   Ｆ（ｎ）をＫ倍（Ｋ＜１）して切り捨てまたは切り上げ
   てその値Ｒ（ｎ）を次段へ出力し、ＱＲＥＦ（ｎ）−Ｒ
   （ｎ）を上記記憶手段に出力し、パルスが切り捨てによ
   り消えてしまうときはそのパルスを残すように処理する
   ものであり、上記加算手段は、上記平滑化手段の入力Ｐ
   ＲＥＦ（ｎ）と上記記憶手段からの出力との和をとるも
   のであることを特徴とする位置制御方式。