JPH0789299B2 - サ−ボ装置 - Google Patents
サ−ボ装置Info
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- JPH0789299B2 JPH0789299B2 JP10334487A JP10334487A JPH0789299B2 JP H0789299 B2 JPH0789299 B2 JP H0789299B2 JP 10334487 A JP10334487 A JP 10334487A JP 10334487 A JP10334487 A JP 10334487A JP H0789299 B2 JPH0789299 B2 JP H0789299B2
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- motor
- drive
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は機械位置を制御するサーボ装置に関し、さらに
詳しくは機械を駆動する駆動電動機の駆動軸の回転方向
が反転する際に生じる機械の移動軌跡誤差を可能な限り
減少させるサーボ装置に関する。
詳しくは機械を駆動する駆動電動機の駆動軸の回転方向
が反転する際に生じる機械の移動軌跡誤差を可能な限り
減少させるサーボ装置に関する。
［従来の技術］ 第２図は特公昭61-30514号公報に記載されている従来の
サーボ装置のブロック図である。第２図において、
（１）はサーボ装置によって制御される制御対象（例え
ば機械等）の位置、角度、又はこれらに相当するもの
（例えば駆動電動機の回転角度等）の指令値lrを出力す
る指令値発生器、（２）は前記指令値lrと、位置検出器
（図示せず）によって検出される前記制御対象の位置、
角度、又はこれらに相当するものの検出値ｌとの偏差が
零になるような速度指令値vrを出力する位置制御器、
（３）は速度指令値vrと速度検出器（図示せず）によっ
て検出される前記制御対象の速度に対応する速度検出値
ｖとの偏差が零になるような電流指令値Irを出力する速
度制御器、（４）は電流指令値Irと電流検出器（図示せ
ず）によって検出される図示されない駆動電動機（ここ
では直流電動機として説明するが、その他の電動機でも
よい）に流れる電流に対応する電流検出値Ｉとの偏差が
零になるような駆動電圧erを出力する電流制御器、（1
1）は直流電動機及び直流電動機によって駆動される制
御対象の制御特性を伝達関数によって表わしたブロック
である。ここで、Ｒは直流電動機の回路抵抗、Ｌは直流
電動機の回路インダクタンス、Ktはトルク定数、Ｊは直
流電動機及び負荷の慣性モーメントの和、Keは誘起電圧
定数、（10）は摩擦トルク等の回転方向に依存したトル
クを発生するトルク発生ブロック、（21）は補償電圧発
生器、（22）は応答補償器、（40a）、（40b）、（40
c）、（40d）、（40e）は加算器である。
サーボ装置のブロック図である。第２図において、
（１）はサーボ装置によって制御される制御対象（例え
ば機械等）の位置、角度、又はこれらに相当するもの
（例えば駆動電動機の回転角度等）の指令値lrを出力す
る指令値発生器、（２）は前記指令値lrと、位置検出器
（図示せず）によって検出される前記制御対象の位置、
角度、又はこれらに相当するものの検出値ｌとの偏差が
零になるような速度指令値vrを出力する位置制御器、
（３）は速度指令値vrと速度検出器（図示せず）によっ
て検出される前記制御対象の速度に対応する速度検出値
ｖとの偏差が零になるような電流指令値Irを出力する速
度制御器、（４）は電流指令値Irと電流検出器（図示せ
ず）によって検出される図示されない駆動電動機（ここ
では直流電動機として説明するが、その他の電動機でも
よい）に流れる電流に対応する電流検出値Ｉとの偏差が
零になるような駆動電圧erを出力する電流制御器、（1
1）は直流電動機及び直流電動機によって駆動される制
御対象の制御特性を伝達関数によって表わしたブロック
である。ここで、Ｒは直流電動機の回路抵抗、Ｌは直流
電動機の回路インダクタンス、Ktはトルク定数、Ｊは直
流電動機及び負荷の慣性モーメントの和、Keは誘起電圧
定数、（10）は摩擦トルク等の回転方向に依存したトル
クを発生するトルク発生ブロック、（21）は補償電圧発
生器、（22）は応答補償器、（40a）、（40b）、（40
c）、（40d）、（40e）は加算器である。
次に、従来のサーボ装置の動作について説明する。ま
ず、指令値発生器（１）は円弧等、要求される工具軌跡
を実現するのに必要である各駆動軸に対応する指令値lr
を出力する。次いで、位置制御器（２）は指令値lrと位
置検出値ｌとの偏差が零になるような速度指令値vrを出
力する。次いで、速度制御器（３）は速度指令値vrと速
度検出値ｖとの偏差が零になるような電流指令値Irを出
力する。さらに、電流制御器（４）は電流指令値Irと電
流検出値Ｉとの偏差が零になるような駆動電圧erを出力
する。直流電動機は駆動電圧erによって回転し、その回
転を所定の伝達機構（図示せず）を介して機械に伝達
し、機械を動かす。
ず、指令値発生器（１）は円弧等、要求される工具軌跡
を実現するのに必要である各駆動軸に対応する指令値lr
を出力する。次いで、位置制御器（２）は指令値lrと位
置検出値ｌとの偏差が零になるような速度指令値vrを出
力する。次いで、速度制御器（３）は速度指令値vrと速
度検出値ｖとの偏差が零になるような電流指令値Irを出
力する。さらに、電流制御器（４）は電流指令値Irと電
流検出値Ｉとの偏差が零になるような駆動電圧erを出力
する。直流電動機は駆動電圧erによって回転し、その回
転を所定の伝達機構（図示せず）を介して機械に伝達
し、機械を動かす。
ところで、直流電動機の駆動軸の摩擦トルクτはトルク
発生ブロック（10）から発生し、例えばクーロン摩擦τ
ｆの場合、速度検出値ｖに対応して以下のような値とな
る。
発生ブロック（10）から発生し、例えばクーロン摩擦τ
ｆの場合、速度検出値ｖに対応して以下のような値とな
る。
τｆ＝τ１ （Ｖ＞０） τｆ＝−τ１ （Ｖ＜０） τｆ＝−τ１≦τ≦τ１ （Ｖ＝０） ここで、τ１は直流電動機、伝達機構及び負荷等によっ
て決まる正の値である。
て決まる正の値である。
直流電動機が停止している場合、上式で示した摩擦トル
クτｆのために、 −τ１≦τ≦τ１ の範囲ではτｌが０となり、直流電動機は回転しない。
即ち、直流電動機の回転方向が反転するときには、トル
ク指令値、即ち電流指令値Irが急激に変化しない限り、
この不感帯のために直流電動機は一旦停止してしまうと
いう現象が現われる。
クτｆのために、 −τ１≦τ≦τ１ の範囲ではτｌが０となり、直流電動機は回転しない。
即ち、直流電動機の回転方向が反転するときには、トル
ク指令値、即ち電流指令値Irが急激に変化しない限り、
この不感帯のために直流電動機は一旦停止してしまうと
いう現象が現われる。
この現象は加工誤差となって現われる。具体的には、第
３図に示すように真円の切削指令を出力して、曲線（5
0）に示す真円に沿って切削を行なおうとすると、直流
電動機の回転方向が反転するときに直流電動機が一旦停
止して、円弧切削の象限切り換え部分において実際の切
削物の形状が曲線（51）に示すようなふくらみをもつと
いう不具合を生じる。このため、従来のサーボ装置では
指令値発生器（１）から直流電動機の回転方向を反転す
る反転信号が出力されると、補償電圧発生器（21）がそ
のときの直流電動機の直流電流値を決定して、指令電圧
とほぼ絶対値が等しく且つ極性が反対の補償電圧を発生
し、応答補償器（22）が電流指令値Irを速やかにこの補
償電圧に一致させて、摩擦トルクによる不感帯を減少さ
せ速やかに回転を始めるようにしている。
３図に示すように真円の切削指令を出力して、曲線（5
0）に示す真円に沿って切削を行なおうとすると、直流
電動機の回転方向が反転するときに直流電動機が一旦停
止して、円弧切削の象限切り換え部分において実際の切
削物の形状が曲線（51）に示すようなふくらみをもつと
いう不具合を生じる。このため、従来のサーボ装置では
指令値発生器（１）から直流電動機の回転方向を反転す
る反転信号が出力されると、補償電圧発生器（21）がそ
のときの直流電動機の直流電流値を決定して、指令電圧
とほぼ絶対値が等しく且つ極性が反対の補償電圧を発生
し、応答補償器（22）が電流指令値Irを速やかにこの補
償電圧に一致させて、摩擦トルクによる不感帯を減少さ
せ速やかに回転を始めるようにしている。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記構成の従来のサーボ装置は、補償電圧に慣性モーメ
ントの駆動トルク、重力等の回転方向に依存しないトル
クに相当する電圧が含まれており、これを減算せずに摩
擦トルクに相当する電圧として取り扱ってしまうので、
補正に誤差を生じてしまうという問題があった。
ントの駆動トルク、重力等の回転方向に依存しないトル
クに相当する電圧が含まれており、これを減算せずに摩
擦トルクに相当する電圧として取り扱ってしまうので、
補正に誤差を生じてしまうという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、直流電動機の回転方向が反転するときに、摩擦トル
ク等の直流電動機の回転に依存するトルクによって生じ
る軌跡誤差をより正確に減少させるサーボ装置を提供す
ることを目的とする。
で、直流電動機の回転方向が反転するときに、摩擦トル
ク等の直流電動機の回転に依存するトルクによって生じ
る軌跡誤差をより正確に減少させるサーボ装置を提供す
ることを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の特許請求の範囲第１項に係るサーボ装置は、電
動機により駆動される制御対象の位置、角度、又はこれ
らに相当するものの指令値を出力する指令手段と、前記
制御対象の位置、角度、又はこれらに相当するものの検
出値を出力する検出手段と、前記検出値を前記指令値に
一致するようにフィードバック制御する制御手段とを備
えたサーボ装置において、前記制御対象を駆動する電動
機への操作量と、前記駆動電動機の状態量と、前記制御
対象のモデルとに基づいて、前記電動機の駆動軸に加わ
る負荷トルクのうち、慣性モーメントを駆動するのに要
するトルクを除いた負荷トルクを推算する状態観測器
と、前記電動機の回転方向の反転指令を検出する回転方
向反転検出手段と、前記回転方向反転検出手段から検出
信号が得られたときに、前記状態観測器が推算した負荷
トルクとほぼ同じ大きさで逆向きのトルクを前記電動機
の駆動軸に加える応答補償手段とを備えたものである。
動機により駆動される制御対象の位置、角度、又はこれ
らに相当するものの指令値を出力する指令手段と、前記
制御対象の位置、角度、又はこれらに相当するものの検
出値を出力する検出手段と、前記検出値を前記指令値に
一致するようにフィードバック制御する制御手段とを備
えたサーボ装置において、前記制御対象を駆動する電動
機への操作量と、前記駆動電動機の状態量と、前記制御
対象のモデルとに基づいて、前記電動機の駆動軸に加わ
る負荷トルクのうち、慣性モーメントを駆動するのに要
するトルクを除いた負荷トルクを推算する状態観測器
と、前記電動機の回転方向の反転指令を検出する回転方
向反転検出手段と、前記回転方向反転検出手段から検出
信号が得られたときに、前記状態観測器が推算した負荷
トルクとほぼ同じ大きさで逆向きのトルクを前記電動機
の駆動軸に加える応答補償手段とを備えたものである。
また本発明の特許請求の範囲第２項に係るサーボ装置
は、前記特許請求の範囲第１項に係るサーボ装置が、前
記制御対象を駆動する電動機への操作量を該電動機に流
れる電流とし、前記駆動電動機の状態量を該駆動電動機
の駆動軸の速度、位置の両方またはいずれか一方とする
状態観測器を備えたものである。
は、前記特許請求の範囲第１項に係るサーボ装置が、前
記制御対象を駆動する電動機への操作量を該電動機に流
れる電流とし、前記駆動電動機の状態量を該駆動電動機
の駆動軸の速度、位置の両方またはいずれか一方とする
状態観測器を備えたものである。
また本発明の特許請求の範囲第３項に係るサーボ装置
は、前記特許請求の範囲第１項又は第２項に係るサーボ
装置が、前記状態観測器が推算した負荷トルクから、あ
らかじめ算出した前記駆動電動機の回転方向に依存しな
い負荷トルクを減算し、該減算結果の負荷トルクとほぼ
同じ大きさで逆向きのトルクを前記電動機の駆動軸に加
える応答補償手段を備えたものである。
は、前記特許請求の範囲第１項又は第２項に係るサーボ
装置が、前記状態観測器が推算した負荷トルクから、あ
らかじめ算出した前記駆動電動機の回転方向に依存しな
い負荷トルクを減算し、該減算結果の負荷トルクとほぼ
同じ大きさで逆向きのトルクを前記電動機の駆動軸に加
える応答補償手段を備えたものである。
［作用］ 本特許請求の範囲第１項に係る発明においては、電動機
により駆動される制御対象の位置、角度、又はこれらに
相当するものの指令値を出力する指令手段と、前記制御
対象の位置、角度、又はこれらに相当するものの検出値
を出力する検出手段と、前記検出値を前記指令値に一致
するようにフィードバック制御する制御手段とを備えた
サーボ装置において、状態観測器は、前記制御対象を駆
動する電動機への操作量と、前記駆動電動機の状態量
と、前記制御対象のモデルとに基づいて、前記電動機の
駆動軸に加わる負荷トルクのうち、慣性モーメントを駆
動するのに要するトルクを除いた負荷トルクを推算す
る。回転方向反転検出手段は、前記電動機の回転方向の
反転指令を検出する。応答補償手段は、前記回転方向反
転検出手段から検出信号が得られたときに、前記状態観
測器が推算した負荷トルクとほぼ同じ大きさで逆向きの
トルクを前記電動機の駆動軸に加える。
により駆動される制御対象の位置、角度、又はこれらに
相当するものの指令値を出力する指令手段と、前記制御
対象の位置、角度、又はこれらに相当するものの検出値
を出力する検出手段と、前記検出値を前記指令値に一致
するようにフィードバック制御する制御手段とを備えた
サーボ装置において、状態観測器は、前記制御対象を駆
動する電動機への操作量と、前記駆動電動機の状態量
と、前記制御対象のモデルとに基づいて、前記電動機の
駆動軸に加わる負荷トルクのうち、慣性モーメントを駆
動するのに要するトルクを除いた負荷トルクを推算す
る。回転方向反転検出手段は、前記電動機の回転方向の
反転指令を検出する。応答補償手段は、前記回転方向反
転検出手段から検出信号が得られたときに、前記状態観
測器が推算した負荷トルクとほぼ同じ大きさで逆向きの
トルクを前記電動機の駆動軸に加える。
本特許請求の範囲第２項に係る発明においては、前記特
許請求の範囲第１項に係る発明の状態観測器において、
前記制御対象を駆動する電動機への操作量を該電動機に
流れる電流とし、前記駆動電動機の状態量を該駆動電動
機の駆動軸の速度、位置の両方またはいずれか一方とす
るものである。
許請求の範囲第１項に係る発明の状態観測器において、
前記制御対象を駆動する電動機への操作量を該電動機に
流れる電流とし、前記駆動電動機の状態量を該駆動電動
機の駆動軸の速度、位置の両方またはいずれか一方とす
るものである。
本特許請求の範囲第３項に係る発明において、前記特許
請求の範囲第１項又は第２項に係る発明の応答補償手段
において、前記状態観測器が推算した負荷トルクから、
あらかじめ算出した前記駆動電動機の回転方向に依存し
ない負荷トルクを減算し、該減算結果の負荷トルクとほ
ぼ同じ大きさで逆向きのトルクを前記電動機の駆動軸に
加えるものである。
請求の範囲第１項又は第２項に係る発明の応答補償手段
において、前記状態観測器が推算した負荷トルクから、
あらかじめ算出した前記駆動電動機の回転方向に依存し
ない負荷トルクを減算し、該減算結果の負荷トルクとほ
ぼ同じ大きさで逆向きのトルクを前記電動機の駆動軸に
加えるものである。
［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明に係るサーボ装置のブロック図である。
なお、第１図において第２図と同様の機能を果たす部分
については同一の符号を付し、その説明は省略する。
（12）は重力トルク等の直流電動機の回転方向に依存し
ない負荷トルクを発生するブロック、（20）は応答補償
器、（22a）は直流電動機の回転方向が反転するときに
推定摩擦トルクを電流に換算して出力するブロック、
（23）は重力トルク等の直流電動機の回転方向に依存し
ない負荷トルクを演算するブロック、（30）は状態観測
器を表わし、（31）は増幅器、ｔはトルク定数の推定
値、は電動機及び負荷の慣性モーメントの和の推定
値、（40f）、（40g）、（40h）は加算器である。
なお、第１図において第２図と同様の機能を果たす部分
については同一の符号を付し、その説明は省略する。
（12）は重力トルク等の直流電動機の回転方向に依存し
ない負荷トルクを発生するブロック、（20）は応答補償
器、（22a）は直流電動機の回転方向が反転するときに
推定摩擦トルクを電流に換算して出力するブロック、
（23）は重力トルク等の直流電動機の回転方向に依存し
ない負荷トルクを演算するブロック、（30）は状態観測
器を表わし、（31）は増幅器、ｔはトルク定数の推定
値、は電動機及び負荷の慣性モーメントの和の推定
値、（40f）、（40g）、（40h）は加算器である。
状態観測器（30）、応答補償器（20）を除く部分のサー
ボ装置は従来の装置と同じ動作をする。
ボ装置は従来の装置と同じ動作をする。
状態観測器（30）は、駆動電動機の駆動軸に加わる負荷
トルクのうちから慣性モーメントを駆動するのに要する
トルクを除いた推定負荷トルク を算出するものである。以下その算出を説明する。第１
図により速度検出値ｖは、 となる。加算器（40f）に入力される速度推定値は、 ただし、 ＝ｖ−ｖ （３） である。第３式に第１式及び第２式を代入すると、 となる。≒Ｊ、ｔ≒Ktとすると、 となる。上記（１）〜（４）式において、電動機に流れ
る電流Ｉは制御対象を駆動する電動機への操作量を示
し、駆動電動機の駆動軸の速度ｖは駆動電動機の状態量
を示し、またｔと1/ｓはそれぞれブロック（32），
（33）に表わされた制御対象のモデルを示している（な
お記号∧は推定値を示す）。そして-Ko/J＜０より十分
時間が経過すると、 となる。従って、 となる。第１図の状態観測器（30）は、ブロック（32）
に入力される駆動電動機に流れる電流Ｉ（操作量）と、
加算器（40f）に入力される前記駆動電動機の駆動軸の
速度ｖ（状態量）と、ブロック（32），（33）による制
御対象のモデルとに基づき、駆動電動機の駆動軸に加わ
る負荷トルクのうちから慣性モーメントを駆動するのに
要するトルクを除いた上記式で推定負荷トルク を推算して出力する。そしてこの の値は、摩擦トルク等の駆動電動機の回転方向に依存す
る負荷トルクτｆと重力トルク等の駆動電動機の回転方
向に依存しない負荷トルクτｇとの和にほぼ等しい値で
あり、駆動電動機により駆動制御される駆動軸が重力の
作用する垂直方向の成分を有する場合には、重力トルク
等の駆動電動機の回転方向に依存しない負荷トルクτｇ
は大きな値となるが、そうでない場合（水平方向成分の
み）には、小さな値となり無視し得る程度である。
トルクのうちから慣性モーメントを駆動するのに要する
トルクを除いた推定負荷トルク を算出するものである。以下その算出を説明する。第１
図により速度検出値ｖは、 となる。加算器（40f）に入力される速度推定値は、 ただし、 ＝ｖ−ｖ （３） である。第３式に第１式及び第２式を代入すると、 となる。≒Ｊ、ｔ≒Ktとすると、 となる。上記（１）〜（４）式において、電動機に流れ
る電流Ｉは制御対象を駆動する電動機への操作量を示
し、駆動電動機の駆動軸の速度ｖは駆動電動機の状態量
を示し、またｔと1/ｓはそれぞれブロック（32），
（33）に表わされた制御対象のモデルを示している（な
お記号∧は推定値を示す）。そして-Ko/J＜０より十分
時間が経過すると、 となる。従って、 となる。第１図の状態観測器（30）は、ブロック（32）
に入力される駆動電動機に流れる電流Ｉ（操作量）と、
加算器（40f）に入力される前記駆動電動機の駆動軸の
速度ｖ（状態量）と、ブロック（32），（33）による制
御対象のモデルとに基づき、駆動電動機の駆動軸に加わ
る負荷トルクのうちから慣性モーメントを駆動するのに
要するトルクを除いた上記式で推定負荷トルク を推算して出力する。そしてこの の値は、摩擦トルク等の駆動電動機の回転方向に依存す
る負荷トルクτｆと重力トルク等の駆動電動機の回転方
向に依存しない負荷トルクτｇとの和にほぼ等しい値で
あり、駆動電動機により駆動制御される駆動軸が重力の
作用する垂直方向の成分を有する場合には、重力トルク
等の駆動電動機の回転方向に依存しない負荷トルクτｇ
は大きな値となるが、そうでない場合（水平方向成分の
み）には、小さな値となり無視し得る程度である。
次に、応答補償器（20）は直流電動機の回転方向が反転
するときに、摩擦トルクがτｄから−τｄに変化すると
して、トルク−２τｄに相当する電流−２τｄ/ktを電
流指令値に加え、摩擦トルクの影響が小さくなるように
する。実際には、実験等により適当な係数Kf≒１を決
め、 -2Kfτｄ／Kt となる補正を行う。
するときに、摩擦トルクがτｄから−τｄに変化すると
して、トルク−２τｄに相当する電流−２τｄ/ktを電
流指令値に加え、摩擦トルクの影響が小さくなるように
する。実際には、実験等により適当な係数Kf≒１を決
め、 -2Kfτｄ／Kt となる補正を行う。
なお、応答補償器（20）では、ブロック（23）によっ
て、重力トルク等の駆動電動機の回転方向に依存しない
負荷トルクτｇをあらかじめ算出しておき、電動機の駆
動軸が垂直方向成分を有する場合に、前記状態観測器
（30）から出力される推定負荷トルク から駆動電動機の回転方向に依存しない負荷トルクτｇ
を減算し、この減算結果の負荷トルクに基づき応答補償
を行うようにしてもよい。第１図はこの場合の実施例を
示している。しかし駆動電動機の駆動軸が水平方向成分
のみの場合には、前記減算処理を省略し、推定負荷トル
ク により直接補償を行ってもよい。なお重力トルクは質量
ｍの場合、重力加速度をｇ、腕の長さ、減速比等によっ
て決まる定数をＬとすると、mgLで与えられる。
て、重力トルク等の駆動電動機の回転方向に依存しない
負荷トルクτｇをあらかじめ算出しておき、電動機の駆
動軸が垂直方向成分を有する場合に、前記状態観測器
（30）から出力される推定負荷トルク から駆動電動機の回転方向に依存しない負荷トルクτｇ
を減算し、この減算結果の負荷トルクに基づき応答補償
を行うようにしてもよい。第１図はこの場合の実施例を
示している。しかし駆動電動機の駆動軸が水平方向成分
のみの場合には、前記減算処理を省略し、推定負荷トル
ク により直接補償を行ってもよい。なお重力トルクは質量
ｍの場合、重力加速度をｇ、腕の長さ、減速比等によっ
て決まる定数をＬとすると、mgLで与えられる。
第１図の応答補償器（20）内の加算器（40h）は、前記
状態観測器（30）が算出した推定負荷トルク（駆動電動
機の駆動軸に加わる負荷トルクから慣性モーメントを駆
動するのに要するトルクを除いた負荷トルクの意）から
前記算出した駆動電動機の回転方向に依存しない負荷ト
ルクτｇを減算して、摩擦トルク等の回転方向に依存す
る負荷トルクを求めてブロック（22a）へ供給する。ブ
ロック（22a）では、位置制御器（２）が出力する速度
指令値Vrを入力してそれまでの極性と現在の極性とを常
時比較し、その極性が反転したときに駆動電動機の回転
方向の反転指令を検出する。そしてこの回転方向の反転
指令を検出すると、加算器（40h）から供給される前記
摩擦トルク等の回転方向に依存する負荷トルクとほぼ同
じ大きさで、逆向きのトルクを発生させる駆動電動機の
補正電流値を算出し、この算出した補正電流値を加算器
（40c）を介して電流制御器（４）へ供給する。
状態観測器（30）が算出した推定負荷トルク（駆動電動
機の駆動軸に加わる負荷トルクから慣性モーメントを駆
動するのに要するトルクを除いた負荷トルクの意）から
前記算出した駆動電動機の回転方向に依存しない負荷ト
ルクτｇを減算して、摩擦トルク等の回転方向に依存す
る負荷トルクを求めてブロック（22a）へ供給する。ブ
ロック（22a）では、位置制御器（２）が出力する速度
指令値Vrを入力してそれまでの極性と現在の極性とを常
時比較し、その極性が反転したときに駆動電動機の回転
方向の反転指令を検出する。そしてこの回転方向の反転
指令を検出すると、加算器（40h）から供給される前記
摩擦トルク等の回転方向に依存する負荷トルクとほぼ同
じ大きさで、逆向きのトルクを発生させる駆動電動機の
補正電流値を算出し、この算出した補正電流値を加算器
（40c）を介して電流制御器（４）へ供給する。
電流制御器４は、指令電流値と前記補正電流値との和
に、駆動電動機の検出電流値が一致するような駆動電圧
を出力する。この結果駆動電動機の回転方向の反転時に
おける軌跡追従精度は向上する。
に、駆動電動機の検出電流値が一致するような駆動電圧
を出力する。この結果駆動電動機の回転方向の反転時に
おける軌跡追従精度は向上する。
また、第１図に示したサーボ装置では、状態観測器（3
0）に駆動電動機に流れる電流Ｉと駆動軸の速度ｖを入
力しているが、駆動軸の速度ｖの代わりに駆動軸の位置
ｌ又は駆動軸の速度ｖと位置ｌとの両方とし、対応する
モデルを用いた状態観測器（30）を構成するようにして
も、同様の動作を期待できる。
0）に駆動電動機に流れる電流Ｉと駆動軸の速度ｖを入
力しているが、駆動軸の速度ｖの代わりに駆動軸の位置
ｌ又は駆動軸の速度ｖと位置ｌとの両方とし、対応する
モデルを用いた状態観測器（30）を構成するようにして
も、同様の動作を期待できる。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、状態観測器により
駆動電動機の駆動軸に加わる負荷トルクのうち、慣性モ
ーメントによるトルクを除いた推定負荷トルクを算出
し、回転方向反転検出手段により駆動電動機の回転方向
の反転指令が検出されると、前記状態観測器が算出した
推定負荷トルク、または該推定負荷トルクからあらかじ
め算出した前記駆動電動機の回転方向に依存しない負荷
トルクを減算した減算結果の負荷トルクとほぼ同じ大き
さで、逆向きのトルクを駆動電動機の駆動軸に加えるよ
うにしたので、駆動電動機の回転方向の反転時における
軌跡追従精度が向上し、加工精度の向上等が図れるサー
ボ装置を得ることができる。
駆動電動機の駆動軸に加わる負荷トルクのうち、慣性モ
ーメントによるトルクを除いた推定負荷トルクを算出
し、回転方向反転検出手段により駆動電動機の回転方向
の反転指令が検出されると、前記状態観測器が算出した
推定負荷トルク、または該推定負荷トルクからあらかじ
め算出した前記駆動電動機の回転方向に依存しない負荷
トルクを減算した減算結果の負荷トルクとほぼ同じ大き
さで、逆向きのトルクを駆動電動機の駆動軸に加えるよ
うにしたので、駆動電動機の回転方向の反転時における
軌跡追従精度が向上し、加工精度の向上等が図れるサー
ボ装置を得ることができる。
第１図は本発明に係るサーボ装置のブロック図、第２図
は従来のサーボ装置のブロック図、第３図は真円の切削
指令が出力された際の機械の移動軌跡を示す説明図であ
る。 各図中、１は指令値発生器、２は位置制御器、３は速度
制御器、４は電流制御器、５、６、７、８、９は直流電
動機及び機械の伝達関数を表わすブロック、10は直流電
動機の回転に依存したトルクを発生するブロック、11は
直流電動機を含む制御対象特性を伝達関数で表わしたブ
ロック、12は直流電動機の回転方向に依存しない負荷ト
ルクを発生するブロック、20は応答補償器、22aは直流
電動機の回転方向反転時に推定摩擦トルクを電流に換算
して出力するブロック、23は重力トルク等の直流電動機
の回転方向に依存しない負荷トルクを演算するブロッ
ク、30は状態観測器、31は増幅器、40a、40b、40c、40
d、40e、40f、40g、40hは加算器、Ｊは直流電動機及び
負荷の慣性モーメントの和、は直流電動機及び負荷の
慣性モーメントの和の推定値、Keは誘起電圧定数、Ktは
トルク定数、ｔはトルク定数の推定値、Ｌは直流電動
機の回路インダクタンス、Ｒは直流電動機の回路抵抗で
ある。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示すもので
ある。
は従来のサーボ装置のブロック図、第３図は真円の切削
指令が出力された際の機械の移動軌跡を示す説明図であ
る。 各図中、１は指令値発生器、２は位置制御器、３は速度
制御器、４は電流制御器、５、６、７、８、９は直流電
動機及び機械の伝達関数を表わすブロック、10は直流電
動機の回転に依存したトルクを発生するブロック、11は
直流電動機を含む制御対象特性を伝達関数で表わしたブ
ロック、12は直流電動機の回転方向に依存しない負荷ト
ルクを発生するブロック、20は応答補償器、22aは直流
電動機の回転方向反転時に推定摩擦トルクを電流に換算
して出力するブロック、23は重力トルク等の直流電動機
の回転方向に依存しない負荷トルクを演算するブロッ
ク、30は状態観測器、31は増幅器、40a、40b、40c、40
d、40e、40f、40g、40hは加算器、Ｊは直流電動機及び
負荷の慣性モーメントの和、は直流電動機及び負荷の
慣性モーメントの和の推定値、Keは誘起電圧定数、Ktは
トルク定数、ｔはトルク定数の推定値、Ｌは直流電動
機の回路インダクタンス、Ｒは直流電動機の回路抵抗で
ある。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示すもので
ある。
Claims (3)
- 【請求項１】電動機により駆動される制御対象の位置、
角度、又はこれらに相当するものの指令値を出力する指
令手段と、前記制御対象の位置、角度、又はこれらに相
当するものの検出値を出力する検出手段と、前記検出値
を前記指令値に一致するようにフィードバック制御する
制御手段とを備えたサーボ装置において、 前記制御対象を駆動する電動機への操作量と、前記駆動
電動機の状態量と、前記制御対象のモデルとに基づい
て、前記電動機の駆動軸に加わる負荷トルクのうち、慣
性モーメントを駆動するのに要するトルクを除いた負荷
トルクを推算する状態観測器と、 前記電動機の回転方向の反転指令を検出する回転方向反
転検出手段と、 前記回転方向反転検出手段から検出信号が得られたとき
に、前記状態観測器が推算した負荷トルクとほぼ同じ大
きさで逆向きのトルクを前記電動機の駆動軸に加える応
答補償手段とを備えたことを特徴とするサーボ装置。 - 【請求項２】前記制御対象を駆動する電動機への操作量
を該電動機に流れる電流とし、前記駆動電動機の状態量
を該駆動電動機の駆動軸の速度、位置の両方またはいず
れか一方とする状態観測器を備えた特許請求の範囲第１
項記載のサーボ装置。 - 【請求項３】前記状態観測器が推算した負荷トルクか
ら、あらかじめ算出した前記駆動電動機の回転方向に依
存しない負荷トルクを減算し、該減算結果の負荷トルク
とほぼ同じ大きさで逆向きのトルクを前記電動機の駆動
軸に加える応答補償手段を備えた特許請求の範囲第１項
又は第２項記載のサーボ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10334487A JPH0789299B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | サ−ボ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10334487A JPH0789299B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | サ−ボ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63269211A JPS63269211A (ja) | 1988-11-07 |
| JPH0789299B2 true JPH0789299B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=14351522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10334487A Expired - Lifetime JPH0789299B2 (ja) | 1987-04-28 | 1987-04-28 | サ−ボ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789299B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103543641B (zh) * | 2013-09-30 | 2016-03-16 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 一种舵机铰链力矩实时动态加载装置 |
-
1987
- 1987-04-28 JP JP10334487A patent/JPH0789299B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63269211A (ja) | 1988-11-07 |
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