JPH0720940A - サーボ制御装置 - Google Patents
サーボ制御装置Info
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- JPH0720940A JPH0720940A JP16468893A JP16468893A JPH0720940A JP H0720940 A JPH0720940 A JP H0720940A JP 16468893 A JP16468893 A JP 16468893A JP 16468893 A JP16468893 A JP 16468893A JP H0720940 A JPH0720940 A JP H0720940A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 モータと負荷との間のねじれを小さくして負
荷の振動を抑制し、軸の剛性が低い機械でも高速・高精
度の位置決め制御を可能にする。 【構成】 制御部１０は、位置指令信号θr に応じた操
作量ｕを出力してモータ２３を駆動し、負荷２２の位置
を制御する。制御対象２０では、モータ２３の角度θm
及び角速度ωm を計測し、制御部１０にフィードバック
する。制御部１０は、位置指令信号θr とモータ角度θ
m 及び角速度ωm との偏差を求めてモータ２３の位置及
び速度を制御する。一方、推定部１６は、操作量ｕとモ
ータ角速度ωm からモータ２３と負荷２２との間のねじ
り角度＾Δθ及びねじり角速度＾Δωを推定し、フィー
ドバックゲインＧpt，Ｇvtを乗じて操作量ｕにフィード
バックする。このフィードバック制御により、モータ２
３と負荷２２との間のねじれを小さくして負荷２２の振
動を抑制できる。
荷の振動を抑制し、軸の剛性が低い機械でも高速・高精
度の位置決め制御を可能にする。 【構成】 制御部１０は、位置指令信号θr に応じた操
作量ｕを出力してモータ２３を駆動し、負荷２２の位置
を制御する。制御対象２０では、モータ２３の角度θm
及び角速度ωm を計測し、制御部１０にフィードバック
する。制御部１０は、位置指令信号θr とモータ角度θ
m 及び角速度ωm との偏差を求めてモータ２３の位置及
び速度を制御する。一方、推定部１６は、操作量ｕとモ
ータ角速度ωm からモータ２３と負荷２２との間のねじ
り角度＾Δθ及びねじり角速度＾Δωを推定し、フィー
ドバックゲインＧpt，Ｇvtを乗じて操作量ｕにフィード
バックする。このフィードバック制御により、モータ２
３と負荷２２との間のねじれを小さくして負荷２２の振
動を抑制できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、剛性の低い機械の位置
決め制御に適用されるサーボ制御装置に関する。
決め制御に適用されるサーボ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、剛性の低い機械系に対するサーボ
制御装置は、図３に示すように構成されている。即ち、
制御系に与えられる位置指令信号θr は、減算器１に入
力されて制御対象２からのモ−タ角度θm との偏差が求
められ、位置フィードバックゲイン（Ｇp ）３に入力さ
れる。この位置フィードバックゲイン（Ｇp ）３の出力
信号は、減算器４に入力されて制御対象２におけるモー
タ角速度ωm との偏差が求められ、速度フィードバック
ゲイン（Ｇv ）５により増幅されて制御対象２に供給さ
れる。
制御装置は、図３に示すように構成されている。即ち、
制御系に与えられる位置指令信号θr は、減算器１に入
力されて制御対象２からのモ−タ角度θm との偏差が求
められ、位置フィードバックゲイン（Ｇp ）３に入力さ
れる。この位置フィードバックゲイン（Ｇp ）３の出力
信号は、減算器４に入力されて制御対象２におけるモー
タ角速度ωm との偏差が求められ、速度フィードバック
ゲイン（Ｇv ）５により増幅されて制御対象２に供給さ
れる。
【０００３】上記制御対象２は、例えばタコジェネレー
タやエンコーダ等によってモータ角速度ωm 及びモ−タ
角度θm が計測され、制御系にフィードバックされる。
即ち、従来のサーボ制御装置においては、位置と速度の
みをフィードバック制御しており、モータと負荷とのね
じり角度、及びねじり角速度についての制御は行なって
いない。従って、回転軸のねじりによって負荷に振動が
発生する場合は、回転軸の剛性を高くすることにより負
荷の振動抑制を図っている。
タやエンコーダ等によってモータ角速度ωm 及びモ−タ
角度θm が計測され、制御系にフィードバックされる。
即ち、従来のサーボ制御装置においては、位置と速度の
みをフィードバック制御しており、モータと負荷とのね
じり角度、及びねじり角速度についての制御は行なって
いない。従って、回転軸のねじりによって負荷に振動が
発生する場合は、回転軸の剛性を高くすることにより負
荷の振動抑制を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のサ
ーボ制御装置では、回転軸のねじりによって負荷に振動
が発生する場合、回転軸の剛性を高くして負荷の振動を
抑制しており、その結果、機械が大型化すると共に、重
量、費用が増大するという問題があった。
ーボ制御装置では、回転軸のねじりによって負荷に振動
が発生する場合、回転軸の剛性を高くして負荷の振動を
抑制しており、その結果、機械が大型化すると共に、重
量、費用が増大するという問題があった。
【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、回転軸の剛性を上げることなく負荷の振動を抑制
し、かつ、高速・高精度に位置決め制御することができ
るサーボ制御装置を提供することを目的とする。
で、回転軸の剛性を上げることなく負荷の振動を抑制
し、かつ、高速・高精度に位置決め制御することができ
るサーボ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、負荷をモータ
によって駆動し、位置指令信号に応じて上記負荷の角度
を制御するサーボ制御装置において、上記モータの角度
及び角速度を計測して制御系にフィードバックし、上記
位置指令信号との偏差を求めて上記モータの位置及び速
度を制御する手段と、上記モータと負荷との間のねじり
角度及びねじり角速度を推定する推定部と、この推定部
から出力される推定値にゲインを掛け、上記モータを駆
動するトルク指令信号にフィードバックして上記負荷の
振動を制御する振動制御手段とを具備したことを特徴と
する。
によって駆動し、位置指令信号に応じて上記負荷の角度
を制御するサーボ制御装置において、上記モータの角度
及び角速度を計測して制御系にフィードバックし、上記
位置指令信号との偏差を求めて上記モータの位置及び速
度を制御する手段と、上記モータと負荷との間のねじり
角度及びねじり角速度を推定する推定部と、この推定部
から出力される推定値にゲインを掛け、上記モータを駆
動するトルク指令信号にフィードバックして上記負荷の
振動を制御する振動制御手段とを具備したことを特徴と
する。
【０００７】
【作用】制御系は、位置指令信号に応じてモータを駆動
し、負荷の位置を制御する。この際、制御対象において
モータの角度及び角速度が計測され、制御系にフィード
バックされる。制御系では、上記位置指令信号とモータ
の角度及び角速度との偏差を求めてモータの位置及び速
度を制御する。また、推定部は、トルク指令信号と計測
されたモータ角速度からモータと負荷との間のねじり角
度及びねじり角速度を推定し、フィードバックゲインを
乗じてトルク指令信号にフィードバックする。
し、負荷の位置を制御する。この際、制御対象において
モータの角度及び角速度が計測され、制御系にフィード
バックされる。制御系では、上記位置指令信号とモータ
の角度及び角速度との偏差を求めてモータの位置及び速
度を制御する。また、推定部は、トルク指令信号と計測
されたモータ角速度からモータと負荷との間のねじり角
度及びねじり角速度を推定し、フィードバックゲインを
乗じてトルク指令信号にフィードバックする。
【０００８】上記のように推定部で推定したねじり角度
及びねじり角速度をトルク指令信号にフィードバックす
ることにより、モータと負荷との間のねじれを小さくし
て負荷の振動を抑制することができる。
及びねじり角速度をトルク指令信号にフィードバックす
ることにより、モータと負荷との間のねじれを小さくし
て負荷の振動を抑制することができる。
【０００９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の一実施例に係るサーボ制御装
置の構成を示すブロック図である。同図において、１０
はサーボ制御部で、位置指令信号θr に基づいて操作量
（トルク指令信号）ｕを発生し、制御対象２０に出力す
る。この制御対象２０は、操作量ｕを増幅するサーボア
ンプ２１、負荷２２を駆動するモータ２３、このモータ
２３の角速度ωm を得るタコジェネレータ２４、モ−タ
２３の回転角度θm を得るエンコーダ２５で構成され
る。
明する。図１は、本発明の一実施例に係るサーボ制御装
置の構成を示すブロック図である。同図において、１０
はサーボ制御部で、位置指令信号θr に基づいて操作量
（トルク指令信号）ｕを発生し、制御対象２０に出力す
る。この制御対象２０は、操作量ｕを増幅するサーボア
ンプ２１、負荷２２を駆動するモータ２３、このモータ
２３の角速度ωm を得るタコジェネレータ２４、モ−タ
２３の回転角度θm を得るエンコーダ２５で構成され
る。
【００１０】そして、上記サーボ制御部１０では、位置
指令信号θr とエンコーダ２５から与えられるモ−タ角
度θm との偏差θr −θm が減算器１１により求めら
れ、位置フィードバックゲイン（Ｇp ）１２により増幅
される。この位置フィードバックゲイン（Ｇp ）１２に
より増幅された信号は、減算器１３に入力されてタコジ
ェネレータ２４から与えられるモータ角速度ωm との偏
差「Ｇp （θr −θm ）−ωm 」が求められ、速度フィ
ードバックゲイン（Ｇv ）１４により増幅された後、減
算器１５を介して操作量ｕとして取り出され、制御対象
２０へ送られると共に推定部１６に入力される。この推
定部１６には、更にタコジェネレータ２４からモータ角
速度ωm が与えられる。
指令信号θr とエンコーダ２５から与えられるモ−タ角
度θm との偏差θr −θm が減算器１１により求めら
れ、位置フィードバックゲイン（Ｇp ）１２により増幅
される。この位置フィードバックゲイン（Ｇp ）１２に
より増幅された信号は、減算器１３に入力されてタコジ
ェネレータ２４から与えられるモータ角速度ωm との偏
差「Ｇp （θr −θm ）−ωm 」が求められ、速度フィ
ードバックゲイン（Ｇv ）１４により増幅された後、減
算器１５を介して操作量ｕとして取り出され、制御対象
２０へ送られると共に推定部１６に入力される。この推
定部１６には、更にタコジェネレータ２４からモータ角
速度ωm が与えられる。
【００１１】上記推定部１６は、上記モータ角速度ωm
とサーボ制御部１０の出力である操作量ｕに基づいて、
モータ２３と負荷２２との間のねじり角度Δθ及びねじ
り角速度をΔωを推定する。この推定部１６により推定
されたねじり角度Δθ及びねじり角速度Δωは、それぞ
れねじり角度フィードバックゲイン（Ｇpt）１７、ねじ
り角速度フィードバックゲイン（Ｇvt）１８により増幅
された後、加算器１９により加算されて上記減算器１５
の−端子に入力される。即ち、推定部１６により推定さ
れたねじり角度Δθ及びねじり角速度Δωがそれぞれフ
ィードバックゲイン１７，１８により増幅され、その加
算結果が操作量ｕにフィードバックされる。
とサーボ制御部１０の出力である操作量ｕに基づいて、
モータ２３と負荷２２との間のねじり角度Δθ及びねじ
り角速度をΔωを推定する。この推定部１６により推定
されたねじり角度Δθ及びねじり角速度Δωは、それぞ
れねじり角度フィードバックゲイン（Ｇpt）１７、ねじ
り角速度フィードバックゲイン（Ｇvt）１８により増幅
された後、加算器１９により加算されて上記減算器１５
の−端子に入力される。即ち、推定部１６により推定さ
れたねじり角度Δθ及びねじり角速度Δωがそれぞれフ
ィードバックゲイン１７，１８により増幅され、その加
算結果が操作量ｕにフィードバックされる。
【００１２】次に上記実施例の動作について説明する。
推定部１６は、制御対象２０に対する操作量ｕ及びタコ
ジェネレータ２４により計測されたモータ角速度ωm か
らモータ２３と負荷２２との間のねじり角度＾Δθ，ね
じり角速度＾Δωを推定するもので、以下、その推定動
作について説明する。
推定部１６は、制御対象２０に対する操作量ｕ及びタコ
ジェネレータ２４により計測されたモータ角速度ωm か
らモータ２３と負荷２２との間のねじり角度＾Δθ，ね
じり角速度＾Δωを推定するもので、以下、その推定動
作について説明する。
【００１３】図２は、サーボアンプ２１、負荷２２、モ
ータ２３、タコジェネレータ２４、エンコーダ２５から
なる制御対象２０と、推定部１６との関係を示すブロッ
ク図である。
ータ２３、タコジェネレータ２４、エンコーダ２５から
なる制御対象２０と、推定部１６との関係を示すブロッ
ク図である。
【００１４】操作量ｕを入力としてモ−タ角度θm 及び
モータ角速度ωm を出力する制御対象２０について、モ
ータ２３と負荷２２のねじりを考慮した状態方程式を以
下のように求める。
モータ角速度ωm を出力する制御対象２０について、モ
ータ２３と負荷２２のねじりを考慮した状態方程式を以
下のように求める。
【００１５】このシステムの運動方程式は、次式で表わ
すことができる。 Ｊm （ｄωm ／ｄｔ） ＝ｕ−Ｋr （θm −θL ）−Ｄr （ωm −ωL ） …（１） ＪL （ｄωL ／ｄｔ） ＝Ｋr （θm −θL ）＋Ｄr （ωm −ωL ） …（２） ただし、 θL ：負荷の速度 ωL ：負荷の角速度 Ｊm ：モータの慣性モーメント ＪL ：負荷の慣性モーメント Ｋr ：ねじり剛性 Ｄr ：内部減衰係数 である。
すことができる。 Ｊm （ｄωm ／ｄｔ） ＝ｕ−Ｋr （θm −θL ）−Ｄr （ωm −ωL ） …（１） ＪL （ｄωL ／ｄｔ） ＝Ｋr （θm −θL ）＋Ｄr （ωm −ωL ） …（２） ただし、 θL ：負荷の速度 ωL ：負荷の角速度 Ｊm ：モータの慣性モーメント ＪL ：負荷の慣性モーメント Ｋr ：ねじり剛性 Ｄr ：内部減衰係数 である。
【００１６】ここで、ねじり角度Δθ＝θm −θL ，ね
じり角速度Δω＝ωm −ωL として、（１），（２）式
を状態方程式に変換すると（３）式が得られる。ただ
し、出力はモータ角速度ωm のみとする。 （ｄＸ／ｄｔ）＝ＡＸ＋ＢＵ （ｄＹ／ｄｔ）＝ＣＸ＝ωm …（３）
じり角速度Δω＝ωm −ωL として、（１），（２）式
を状態方程式に変換すると（３）式が得られる。ただ
し、出力はモータ角速度ωm のみとする。 （ｄＸ／ｄｔ）＝ＡＸ＋ＢＵ （ｄＹ／ｄｔ）＝ＣＸ＝ωm …（３）
【００１７】
【数１】
【００１８】上記（３）式に対してねじり角度Δθ、ね
じり角速度Δωを推定することは可能であり、この推定
部はオブザーバと呼ばれる。オブザーバは（５）式で表
わすことができる。
じり角速度Δωを推定することは可能であり、この推定
部はオブザーバと呼ばれる。オブザーバは（５）式で表
わすことができる。
【００１９】 ＾Ｘ＝（Ａ−ＫＣ）Ｘ＋Ｋωm ＋Ｂｕ …（５） ここで＾ＸはＸの推定ベクトルであり、＾Ｘ＝［＾Δ
θ，＾ωm ，＾Δω］である。また、Ｋは誤差推定ベク
トル［ｅ］＝Ｘ−＾Ｘが０に収束するように定められる
調整ゲインであり、制御系設計用ＣＡＤ等を用いて計算
される。尚、Ｋ＝［Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ］の３行１列のベ
クトルである。
θ，＾ωm ，＾Δω］である。また、Ｋは誤差推定ベク
トル［ｅ］＝Ｘ−＾Ｘが０に収束するように定められる
調整ゲインであり、制御系設計用ＣＡＤ等を用いて計算
される。尚、Ｋ＝［Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ］の３行１列のベ
クトルである。
【００２０】推定部１６では、上記（５）式により推定
される状態量のうち、ねじり角度＾Δθ，ねじり角速度
＾Δωの２つを利用する。モータ角速度ωm の推定値＾
ωmは、タコジェネレータ２４によってモータ角速度ωm
を得ることができるので使用しない。
される状態量のうち、ねじり角度＾Δθ，ねじり角速度
＾Δωの２つを利用する。モータ角速度ωm の推定値＾
ωmは、タコジェネレータ２４によってモータ角速度ωm
を得ることができるので使用しない。
【００２１】そして、上記推定部１６で推定されたねじ
り角度＾Δθ、ねじり角速度＾Δωは、それぞれねじり
角度フィードバックゲイン（Ｇpt）１７、角速度フィー
ドバックゲイン（Ｇvt）１８で増幅され、加算器１９で
加算された後、減算器１５を介して操作量ｕにフィード
バックされる。このフィードバックにより、モータ２３
と負荷２２とのねじり角度及びねじり角速度が小さくな
るようにモータ２３に対する制御が行なわれ、負荷２２
の振動が抑制される。
り角度＾Δθ、ねじり角速度＾Δωは、それぞれねじり
角度フィードバックゲイン（Ｇpt）１７、角速度フィー
ドバックゲイン（Ｇvt）１８で増幅され、加算器１９で
加算された後、減算器１５を介して操作量ｕにフィード
バックされる。このフィードバックにより、モータ２３
と負荷２２とのねじり角度及びねじり角速度が小さくな
るようにモータ２３に対する制御が行なわれ、負荷２２
の振動が抑制される。
【００２２】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、位
置・速度のフィードバックの他に、モータと負荷との間
のねじり角度及びねじり角速度を推定部により推定して
フィードバックするようにしたので、モータと負荷との
間のねじれを小さくして負荷の振動を抑制することがで
きる。この結果、軸の剛性が低い機械でも高速・高精度
の位置決め制御が可能となる。
置・速度のフィードバックの他に、モータと負荷との間
のねじり角度及びねじり角速度を推定部により推定して
フィードバックするようにしたので、モータと負荷との
間のねじれを小さくして負荷の振動を抑制することがで
きる。この結果、軸の剛性が低い機械でも高速・高精度
の位置決め制御が可能となる。
【図１】本発明の一実施例に係るサーボ制御装置の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図２】同実施例における推定部の内部を説明するため
のブロック図。
のブロック図。
【図３】従来のサーボ制御装置の構成を示すブロック
図。
図。
１０ サーボ制御部 １２ 位置フィードバックゲイン（Ｇp ） １４ 速度フィードバックゲイン（Ｇv ） １６ 推定部 １７ ねじり角度フィードバックゲイン（Ｇpt） １８ ねじり角速度フィードバックゲイン（Ｇvt） ２０ 制御対象 ２１ サーボアンプ ２２ 負荷 ２３ モータ ２４ タコジェネレータ ２５ エンコーダ
Claims (1)
- 【請求項１】 負荷をモータによって駆動し、位置指令
信号に応じて上記負荷の角度を制御するサーボ制御装置
において、上記モータの角度及び角速度を計測して制御
系にフィードバックし、上記位置指令信号との偏差を求
めて上記モータの位置及び速度を制御する手段と、上記
モータと負荷との間のねじり角度及びねじり角速度を推
定する推定部と、この推定部から出力される推定値にゲ
インを掛け、上記モータを駆動するトルク指令信号にフ
ィードバックして上記負荷の振動を制御する振動制御手
段とを具備したことを特徴とするサーボ制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16468893A JPH0720940A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | サーボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16468893A JPH0720940A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | サーボ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0720940A true JPH0720940A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=15797971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16468893A Pending JPH0720940A (ja) | 1993-07-02 | 1993-07-02 | サーボ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0720940A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002335686A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Yaskawa Electric Corp | モータ制御装置 |
| US7181294B2 (en) | 2004-04-08 | 2007-02-20 | Fanuc Ltd | Vibration control device |
| US10086976B2 (en) | 2015-01-19 | 2018-10-02 | Ronald Tuan | Cushion case for a container |
-
1993
- 1993-07-02 JP JP16468893A patent/JPH0720940A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002335686A (ja) * | 2001-05-09 | 2002-11-22 | Yaskawa Electric Corp | モータ制御装置 |
| US7181294B2 (en) | 2004-04-08 | 2007-02-20 | Fanuc Ltd | Vibration control device |
| US10086976B2 (en) | 2015-01-19 | 2018-10-02 | Ronald Tuan | Cushion case for a container |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020702 |