JPH09191678A - サーボモータの速度制御方法 - Google Patents
サーボモータの速度制御方法Info
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- JPH09191678A JPH09191678A JP8207182A JP20718296A JPH09191678A JP H09191678 A JPH09191678 A JP H09191678A JP 8207182 A JP8207182 A JP 8207182A JP 20718296 A JP20718296 A JP 20718296A JP H09191678 A JPH09191678 A JP H09191678A
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002057 chronotropic effect Effects 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーボモータの速度制御方法を提供する。
【解決手段】 外乱除去器を有するサーボモータの速度
制御方法において、所望の目標速度入力値と実際の機構
系モデルの出力速度値に基づき制御トルク入力値を算出
する段階と、前記制御トルク入力値に外乱トルク値を加
えて前記機構系モデルに入力する段階と、前記制御トル
ク入力値を仮想モデルに入力して前記制御トルク入力値
による推定速度値を計算する段階と、前記機構系モデル
における出力速度値と前記仮想モデルからの推定速度値
との間の速度値差に基づき修正トルクを計算する段階
と、前記修正トルクを前記制御トルク入力値に反映する
段階を含むことにより、わからない外乱が制御システム
に入力されても速度誤差を常に０にできるかぎり収斂で
きて正確な速度制御が可能になる。
制御方法において、所望の目標速度入力値と実際の機構
系モデルの出力速度値に基づき制御トルク入力値を算出
する段階と、前記制御トルク入力値に外乱トルク値を加
えて前記機構系モデルに入力する段階と、前記制御トル
ク入力値を仮想モデルに入力して前記制御トルク入力値
による推定速度値を計算する段階と、前記機構系モデル
における出力速度値と前記仮想モデルからの推定速度値
との間の速度値差に基づき修正トルクを計算する段階
と、前記修正トルクを前記制御トルク入力値に反映する
段階を含むことにより、わからない外乱が制御システム
に入力されても速度誤差を常に０にできるかぎり収斂で
きて正確な速度制御が可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はサーボモータの速度
制御方法及び速度制御装置に関する。
制御方法及び速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】制御対象であるサーボモータやロボット
から所望の出力を自動に得るためには、設定された入力
値から制御トルクを算出する制御部と、前記制御対象の
出力をフィードバックして入力値と比較するフィードバ
ック部（または帰還部）があるべきである。
から所望の出力を自動に得るためには、設定された入力
値から制御トルクを算出する制御部と、前記制御対象の
出力をフィードバックして入力値と比較するフィードバ
ック部（または帰還部）があるべきである。
【０００３】しかし、ロボットや工作機械などの実際シ
ステムでは、ノイズや電子波による電気的な外乱(distu
rbance) 、振動や動特性(Dynamic characteristics) に
よる機械的外乱が制御システムの全般にかけて作用す
る。かかる外乱は制御トルク入力またはフィードバック
信号に加減されシステムの応答性能を劣化させ、ひいて
はシステムを不安定にするなど悪影響を及ぼす。従っ
て、外乱による影響を最小化するために外乱除去器また
は外乱推定器が設計され使われた。
ステムでは、ノイズや電子波による電気的な外乱(distu
rbance) 、振動や動特性(Dynamic characteristics) に
よる機械的外乱が制御システムの全般にかけて作用す
る。かかる外乱は制御トルク入力またはフィードバック
信号に加減されシステムの応答性能を劣化させ、ひいて
はシステムを不安定にするなど悪影響を及ぼす。従っ
て、外乱による影響を最小化するために外乱除去器また
は外乱推定器が設計され使われた。
【０００４】図３はこのサーボモータと外乱制御器を有
する従来の制御システムのブロック線図である。所望の
速度に必要な入力トルクτ*は入力トルクτ*に対応する
実際電流ｉに変換されサーボモータ１０に加えられる。
すると、サーボモータ１０のトルク定数ブロック６は印
加された電流ｉに比例してトルクＴuを発生する。この
際、印加された電流ｉと発生トルクＴuとの間の線形関
係を定めたのがトルク定数Ｋtである。発生したトルク
Ｔuがサーボモータ１０の回転子を駆動させる時の回転
子の動特性は、慣性能率をＪ、粘性摩擦係数をＢ、ラプ
ラス変数をｓとすると、１／（Ｊｓ＋Ｂ）と表される。
かかるトルク定数Ｋtはトルク定数ブロック６と表現さ
れており、回転子の動特性は動特性ブロック７と表現さ
れている。
する従来の制御システムのブロック線図である。所望の
速度に必要な入力トルクτ*は入力トルクτ*に対応する
実際電流ｉに変換されサーボモータ１０に加えられる。
すると、サーボモータ１０のトルク定数ブロック６は印
加された電流ｉに比例してトルクＴuを発生する。この
際、印加された電流ｉと発生トルクＴuとの間の線形関
係を定めたのがトルク定数Ｋtである。発生したトルク
Ｔuがサーボモータ１０の回転子を駆動させる時の回転
子の動特性は、慣性能率をＪ、粘性摩擦係数をＢ、ラプ
ラス変数をｓとすると、１／（Ｊｓ＋Ｂ）と表される。
かかるトルク定数Ｋtはトルク定数ブロック６と表現さ
れており、回転子の動特性は動特性ブロック７と表現さ
れている。
【０００５】以上述べた制御システムは最も理想的な場
合に限られるが、実際の制御システムでは多様な電気
的、機械的外乱が作用して応答性能を劣化させる。この
多様な外乱を制御システムの設計段階で鑑みるために外
乱ＴLがトルク定数ブロック６と動特性ブロック７との
間に印加されるものと仮定する。
合に限られるが、実際の制御システムでは多様な電気
的、機械的外乱が作用して応答性能を劣化させる。この
多様な外乱を制御システムの設計段階で鑑みるために外
乱ＴLがトルク定数ブロック６と動特性ブロック７との
間に印加されるものと仮定する。
【０００６】この場合、外乱の影響を受けた動特性ブロ
ック７の出力ωは外乱ＴLがない時の出力と差が出るの
で、外乱ＴLの影響を受けた動特性ブロック７の出力ω
は外乱ＴLを予測するに重要な情報となる。したがっ
て、外乱推定器８は修正された電流ｉと動特性ブロック
７の出力ωから実際加えられた外乱
ック７の出力ωは外乱ＴLがない時の出力と差が出るの
で、外乱ＴLの影響を受けた動特性ブロック７の出力ω
は外乱ＴLを予測するに重要な情報となる。したがっ
て、外乱推定器８は修正された電流ｉと動特性ブロック
７の出力ωから実際加えられた外乱
【数３】 を推定することになる。推定された外乱
【数４】 は再びトルク定数ブロック６の入力側にフィードバック
され加算器１３で入力トルクτ*に加えられることによ
り電流ｉを増加させ、電流ｉの増加量ほど発生トルクＴ
uを線形的に増加させることにより加算器１５で(−)符
号の外乱ＴLが発生トルクＴuに作用しても発生トルクＴ
uの増加量と外乱ＴLが互いに相殺され出力速度ωは変わ
らなくなる。すなわち、外乱推定器８を使うことにより
外乱ＴLによる効果を取り除ける。
され加算器１３で入力トルクτ*に加えられることによ
り電流ｉを増加させ、電流ｉの増加量ほど発生トルクＴ
uを線形的に増加させることにより加算器１５で(−)符
号の外乱ＴLが発生トルクＴuに作用しても発生トルクＴ
uの増加量と外乱ＴLが互いに相殺され出力速度ωは変わ
らなくなる。すなわち、外乱推定器８を使うことにより
外乱ＴLによる効果を取り除ける。
【０００７】しかし、この外乱推定器による外乱除去方
法は実時間で動作されるので高周波外乱が作用する場
合、推定速度が外乱の変化速度を追従できなくて外乱が
除去されず、外乱推定器がフィードバック部に位置する
ので外乱推定器の利得調整により全体システムが高利得
制御器となって不安定になりやすい短所がある。また、
外乱推定器の内部の利得値が制御システム変数に関わっ
て設計に不便さがある。
法は実時間で動作されるので高周波外乱が作用する場
合、推定速度が外乱の変化速度を追従できなくて外乱が
除去されず、外乱推定器がフィードバック部に位置する
ので外乱推定器の利得調整により全体システムが高利得
制御器となって不安定になりやすい短所がある。また、
外乱推定器の内部の利得値が制御システム変数に関わっ
て設計に不便さがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はサーボ
モータに印加される外乱に問わず速度制御誤差を常に０
にできる限り収斂するようにする速度制御方法を提供す
ることである。
モータに印加される外乱に問わず速度制御誤差を常に０
にできる限り収斂するようにする速度制御方法を提供す
ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前述した目的は、本発明
により、外乱除去器を有するサーボモータの速度制御方
法において、所望の目標速度入力値と実際の機構系モデ
ルの出力速度値に基づき制御トルク入力値を算出する段
階と、前記制御トルク入力値に外乱トルク値を加えて前
記機構系モデルに入力する段階と、前記制御トルク入力
値を仮想モデルに入力して前記制御トルク入力値による
推定速度値を計算する段階と、前記機構系モデルにおけ
る出力速度値と前記仮想モデルからの推定速度値との間
の速度値差に基づき修正トルクを計算する段階と、前記
修正トルクを前記制御トルク入力値に反映する段階を含
むことを特徴とするサーボモータの速度制御方法により
達成される。
により、外乱除去器を有するサーボモータの速度制御方
法において、所望の目標速度入力値と実際の機構系モデ
ルの出力速度値に基づき制御トルク入力値を算出する段
階と、前記制御トルク入力値に外乱トルク値を加えて前
記機構系モデルに入力する段階と、前記制御トルク入力
値を仮想モデルに入力して前記制御トルク入力値による
推定速度値を計算する段階と、前記機構系モデルにおけ
る出力速度値と前記仮想モデルからの推定速度値との間
の速度値差に基づき修正トルクを計算する段階と、前記
修正トルクを前記制御トルク入力値に反映する段階を含
むことを特徴とするサーボモータの速度制御方法により
達成される。
【００１０】ここで、前記制御トルク入力値の算出段階
は前記機構系モデルの出力速度値と前記目標速度入力値
との差値に比例定数をかけて比例制御入力値を得る段階
を含むのが望ましく、前記制御トルク入力値の算出段階
は、前記目標速度入力値の微分値にフィードフォーワー
ド定数をかけてフィードフォーワード制御入力値を得る
段階と、前記フィードフォーワード制御入力値と前記比
例制御入力値とを加算して前記制御トルク入力値を得る
段階をさらに含むことが望ましい。
は前記機構系モデルの出力速度値と前記目標速度入力値
との差値に比例定数をかけて比例制御入力値を得る段階
を含むのが望ましく、前記制御トルク入力値の算出段階
は、前記目標速度入力値の微分値にフィードフォーワー
ド定数をかけてフィードフォーワード制御入力値を得る
段階と、前記フィードフォーワード制御入力値と前記比
例制御入力値とを加算して前記制御トルク入力値を得る
段階をさらに含むことが望ましい。
【００１１】前記機構系モデル内における入力トルクと
出力速度との関係は次の式で表現される。
出力速度との関係は次の式で表現される。
【数５】
【００１２】前記仮想モデルにおける推定速度は次の式
で表現される。
で表現される。
【数６】
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を詳細に説明する。図１の本発明による制御システム
において、制御部は大きく比例制御部５とフィードフォ
ーワード制御部４より構成される。比例制御部５はサー
ボモータが所望の速度に達するために必要なトルクを比
例的に算出する役割を果たす。これはサーボモータが所
定の動作速度範囲内で速度誤差ωeと発生トルクＴ1との
間に線形関係が成り立つからである。この線形関係を示
す直線の勾配が比例制御部５を構成する比例定数ＫVPで
ある。
明を詳細に説明する。図１の本発明による制御システム
において、制御部は大きく比例制御部５とフィードフォ
ーワード制御部４より構成される。比例制御部５はサー
ボモータが所望の速度に達するために必要なトルクを比
例的に算出する役割を果たす。これはサーボモータが所
定の動作速度範囲内で速度誤差ωeと発生トルクＴ1との
間に線形関係が成り立つからである。この線形関係を示
す直線の勾配が比例制御部５を構成する比例定数ＫVPで
ある。
【００１４】フィードフォーワード制御部４は目標速度
入力値ωd *を微分して角加速度を形成した後、フィード
フォーワード定数（フィードフォーワード定数＝慣性能
率、Ｊn）をかけてフィードフォーワード制御入力Ｔ2を
算出するようになっている。このフィードフォーワード
制御部４は微分器ｓを含めているので、目標速度入力値
ωd *が一定の場合、フィードフォーワード制御入力Ｔ2
値が０となってフィードフォーワード制御部４が作動し
ないことと同じになる。一方、フィードフォーワード制
御部４が目標速度入力値ωd *が時変するトラッキングコ
ントロールの場合、時変する目標速度入力値ωd *を追従
するためにさらに必要な制御入力Ｔ2を算出する役割を
果たす。なぜならば、単純な比例制御部５のみでは傾斜
入力以上の放物線入力などが追従できないからである。
入力値ωd *を微分して角加速度を形成した後、フィード
フォーワード定数（フィードフォーワード定数＝慣性能
率、Ｊn）をかけてフィードフォーワード制御入力Ｔ2を
算出するようになっている。このフィードフォーワード
制御部４は微分器ｓを含めているので、目標速度入力値
ωd *が一定の場合、フィードフォーワード制御入力Ｔ2
値が０となってフィードフォーワード制御部４が作動し
ないことと同じになる。一方、フィードフォーワード制
御部４が目標速度入力値ωd *が時変するトラッキングコ
ントロールの場合、時変する目標速度入力値ωd *を追従
するためにさらに必要な制御入力Ｔ2を算出する役割を
果たす。なぜならば、単純な比例制御部５のみでは傾斜
入力以上の放物線入力などが追従できないからである。
【００１５】比例制御部５とフィードフォーワード制御
部５の出力とが加算部１４で加えられて制御トルク入力
値Ｔuを形成してから、さらに他の加算部１６で外乱ト
ルクＴLに加えられる。外乱ＴLは制御トルク入力Ｔuと
機構系モデル１の入力との間で修正トルクτ1と共に加
えられる。この際、外乱ＴLは制御トルク入力Ｔuに
（＋）に加えられ、修正トルクτ1は（−）に加えられ
る。
部５の出力とが加算部１４で加えられて制御トルク入力
値Ｔuを形成してから、さらに他の加算部１６で外乱ト
ルクＴLに加えられる。外乱ＴLは制御トルク入力Ｔuと
機構系モデル１の入力との間で修正トルクτ1と共に加
えられる。この際、外乱ＴLは制御トルク入力Ｔuに
（＋）に加えられ、修正トルクτ1は（−）に加えられ
る。
【００１６】かかる加算部１６で形成された値は入力ト
ルクτ*をなして機構系モデル１の入力側に伝達され
る。実際サーボモータの機構系モデル１を次の式(1)で
表現する。
ルクτ*をなして機構系モデル１の入力側に伝達され
る。実際サーボモータの機構系モデル１を次の式(1)で
表現する。
【数７】
【００１７】一方、制御トルク入力値Ｔuは二つの方向
に分枝され、一つは機構系モデル１に向かい、もう一つ
は仮想モデル２側に向かう。仮想モデル２は機構系モデ
ル１を大略的に推定して設計したもので、次の式(2)で
表現される。
に分枝され、一つは機構系モデル１に向かい、もう一つ
は仮想モデル２側に向かう。仮想モデル２は機構系モデ
ル１を大略的に推定して設計したもので、次の式(2)で
表現される。
【数８】
【００１８】これは機構系モデル１の正確なモデルリン
グが難しく、正確なモデルリングを得るための努力よ
り、簡単な推定器を使うのが便利であり効率良いからで
ある。
グが難しく、正確なモデルリングを得るための努力よ
り、簡単な推定器を使うのが便利であり効率良いからで
ある。
【００１９】修正トルク計算部３は比例制御部５と同様
に、加算器１８における機構系モデル１の出力速度ωと
仮想モデル２の出力速度
に、加算器１８における機構系モデル１の出力速度ωと
仮想モデル２の出力速度
【数９】 との差に比例して修正トルクτ1を算出するために単一
のトルク変換定数Ｋより構成されている。
のトルク変換定数Ｋより構成されている。
【００２０】このような構成により本発明の動作原理を
説明し、機構系モデル１の数式と必要な証明は後述する
こととする。所望の目標速度入力ωd *がシステムの入力
側に加えられる場合、まずフィードフォーワード制御部
４により微分され、フィードフォーワード定数Ｊnほど
増幅されフィードフォーワード制御入力Ｔ2を算出する
ことになる。
説明し、機構系モデル１の数式と必要な証明は後述する
こととする。所望の目標速度入力ωd *がシステムの入力
側に加えられる場合、まずフィードフォーワード制御部
４により微分され、フィードフォーワード定数Ｊnほど
増幅されフィードフォーワード制御入力Ｔ2を算出する
ことになる。
【００２１】加算器１２は目標速度入力ωd *と負帰還さ
れた速度出力ωとの差を速度誤差ωeとして比例制御部
５に入力して比例制御入力Ｔ1を算出するようになる。
このように算出されたフィードフォーワード制御入力Ｔ
2と比例制御入力Ｔ1は加算器１４で合算され制御トルク
入力Ｔuを形成するようになる。その後、制御トルク入
力Ｔuは互いに分枝され機構系モデル１の入力側と仮想
モデル２の入力側に向かうようになる。
れた速度出力ωとの差を速度誤差ωeとして比例制御部
５に入力して比例制御入力Ｔ1を算出するようになる。
このように算出されたフィードフォーワード制御入力Ｔ
2と比例制御入力Ｔ1は加算器１４で合算され制御トルク
入力Ｔuを形成するようになる。その後、制御トルク入
力Ｔuは互いに分枝され機構系モデル１の入力側と仮想
モデル２の入力側に向かうようになる。
【００２２】機構系モデル１に向かう制御トルク入力Ｔ
uは加算器１６で機構系モデル１に入力される前に外乱
ＴLが加算され、フィードバック部の修正トルク計算部
３の修正トルクτ1が減算され最終の入力トルクτ*を形
成するようになる。入力トルクτ*が加えられた機構系
モデル１は回転して速度ωが出力される。
uは加算器１６で機構系モデル１に入力される前に外乱
ＴLが加算され、フィードバック部の修正トルク計算部
３の修正トルクτ1が減算され最終の入力トルクτ*を形
成するようになる。入力トルクτ*が加えられた機構系
モデル１は回転して速度ωが出力される。
【００２３】分枝された他の制御トルク入力Ｔuは仮想
モデル２に入力され外乱ＴLの影響を受けない機構系モ
デル１の出力速度ωを予想することにより推定速度
モデル２に入力され外乱ＴLの影響を受けない機構系モ
デル１の出力速度ωを予想することにより推定速度
【数１０】 を算出することになる。そして、加算器１８は出力され
た速度ωから推定速度
た速度ωから推定速度
【数１１】 を引いて速度差を計算してから修正トルク計算部３に入
力することになる。
力することになる。
【００２４】入力された速度差は修正トルク計算部３で
トルク変換定数Ｋに比例して修正トルクτ1を形成した
後、加算器１６に帰還される。帰還された修正トルクτ
1は外乱ＴLと反対符号をなして合算されるので、外乱Ｔ
Lの影響と修正トルクτ1の影響は相殺され外乱ＴLが取
り除かれる。
トルク変換定数Ｋに比例して修正トルクτ1を形成した
後、加算器１６に帰還される。帰還された修正トルクτ
1は外乱ＴLと反対符号をなして合算されるので、外乱Ｔ
Lの影響と修正トルクτ1の影響は相殺され外乱ＴLが取
り除かれる。
【００２５】機構系モデル１の出力速度ωは単位フィー
ドバックループを形成しながら目標速度入力ωd *と速度
誤差ωeとの間に帰還され、目標速度入力ωd *と出力速
度ωとの間の誤差を減らす役割を果たす。
ドバックループを形成しながら目標速度入力ωd *と速度
誤差ωeとの間に帰還され、目標速度入力ωd *と出力速
度ωとの間の誤差を減らす役割を果たす。
【００２６】今まで説明したシステムの具現は機構系モ
デル１が位置する箇所に実際サーボモータやロボットの
アームを設置し、その他のブロックを制御プログラム内
でソフトウェア的に具現してから速度センサとＤＡ／Ａ
Ｄ変換器などを用いてインターフェースする。
デル１が位置する箇所に実際サーボモータやロボットの
アームを設置し、その他のブロックを制御プログラム内
でソフトウェア的に具現してから速度センサとＤＡ／Ａ
Ｄ変換器などを用いてインターフェースする。
【００２７】このような図１の構成を用いて実際サーボ
モータの速度を制御して結果を示したのが図２であり、
図３のような外乱除去器８を有する従来の制御システム
を用いて速度を制御した結果を示したのが図４である。
モータの速度を制御して結果を示したのが図２であり、
図３のような外乱除去器８を有する従来の制御システム
を用いて速度を制御した結果を示したのが図４である。
【００２８】図２と図４とを比較して本発明と従来の技
術との効果を観察すれば、図４の場合、外乱ＴLが作用
する毎に外乱除去器８がこれを効率よく相殺されず出力
速度ωに反映され応答が一定でない様子が見られる。反
面、図２の場合、等しい外乱ＴLが作用しても外乱除去
器の役割を行う修正トルク計算部３がこれを実時間に相
殺させ外乱ＴLの影響が出力速度ωに現れなくなる。従
って、出力速度ωは一定の応答性能を有する。
術との効果を観察すれば、図４の場合、外乱ＴLが作用
する毎に外乱除去器８がこれを効率よく相殺されず出力
速度ωに反映され応答が一定でない様子が見られる。反
面、図２の場合、等しい外乱ＴLが作用しても外乱除去
器の役割を行う修正トルク計算部３がこれを実時間に相
殺させ外乱ＴLの影響が出力速度ωに現れなくなる。従
って、出力速度ωは一定の応答性能を有する。
【００２９】以上述べたように、本発明によればわから
ない外乱(Unknown Disturbance) が制御システムに入力
されても速度誤差を常に０にできる限り収斂できて正確
な速度制御が可能になる。
ない外乱(Unknown Disturbance) が制御システムに入力
されても速度誤差を常に０にできる限り収斂できて正確
な速度制御が可能になる。
【００３０】以下、本発明を数式で説明し必要な証明を
する。まず、時間領域における機構系モデル１を前述し
た式(1)で表現する。
する。まず、時間領域における機構系モデル１を前述し
た式(1)で表現する。
【数１２】 そして、図１の制御システムにおいて入力トルクτ*を
求めると、式(3)のようになる。
求めると、式(3)のようになる。
【数１３】
【００３１】上記式(1)と式(3)を用いてτ*（ｔ）は次
の式(4)のように簡略化される。
の式(4)のように簡略化される。
【数１４】 その後、サーボモータの機構系モデル１及び外乱除去器
は次の式(5)および式(6)のようにモデルリングされる。
は次の式(5)および式(6)のようにモデルリングされる。
【数１５】
【００３２】そして、性能分析のために次の式(7)，
(8)，(9)のように定義する。
(8)，(9)のように定義する。
【数１６】 上記式(7)から式(9)の定義を用いて本発明は次のように
証明され、速度制御誤差は外乱の印加の有無を問わず、
常に０となることがわかる。
証明され、速度制御誤差は外乱の印加の有無を問わず、
常に０となることがわかる。
【００３３】（証明）次のように定数を定義する。
【数１７】
【００３４】次の式(19)，(20)，(21)のようにζ、ｄ、
Ｖ(Lyapunov function) を定める。
Ｖ(Lyapunov function) を定める。
【数１８】 すると、次の式(22)が成り立つ。
【数１９】
【００３５】式(9)により式(22)は式(25)で表示され
る。
る。
【数２０】
【００３６】次の式(26)，(27)を定義する。
【数２１】 すると、式(21)のリヤプノフ関数は、次の式(28)のよう
に表現できる。
に表現できる。
【数２２】 したがって、Ｔ＞０であり、次の不等式(30)，(31)を満
たすＴが存在する。
たすＴが存在する。
【数２３】 すなわち、次の不等式(31)が成り立つ。
【数２４】
【００３７】上記式(21)、式(31)から次の不等式(32)が
成り立つ。
成り立つ。
【数２５】 従って、速度誤差は常に所望の範囲以内に小さくなる。 （証明終わり）
【図１】 本発明による制御システムのブロック線図で
ある。
ある。
【図２】 図１による制御システムの応答線図である。
【図３】 サーボモータと外乱制御器を有する従来の制
御システムのブロック線図である。
御システムのブロック線図である。
【図４】 図３による制御システムの応答線図である。
１ 機構系モデル ２ 仮想モデル ３ 修正トルク計算部 ４ フィードフォーワード制御部 ５ 比例制御部 １６，１８ 加算器
Claims (5)
- 【請求項１】外乱除去器を有するサーボモータの速度制
御方法において、 所望の目標速度入力値と実際の機構系モデルの出力速度
値とに基づき制御トルク入力値を算出する段階と、 前記制御トルク入力値に外乱トルク値を加えて前記機構
系モデルに入力する段階と、 前記制御トルク入力値を仮想モデルに入力して前記制御
トルク入力値による推定速度値を計算する段階と、 前記機構系モデルにおける出力速度値と前記仮想モデル
からの推定速度値との間の速度値差に基づき修正トルク
を計算する段階と、 前記修正トルクを前記制御トルク入力値に反映する段階
を含むことを特徴とするサーボモータの速度制御方法。 - 【請求項２】前記制御トルク入力値の算出段階は前記機
構系モデルの出力速度値と前記目標速度入力値との差値
に比例定数をかけて比例制御入力値を得る段階を含むこ
とを特徴とする請求項１記載のサーボモータの速度制御
方法。 - 【請求項３】前記制御トルク入力値の算出段階は、 前記目標速度入力値の微分値にフィードフォーワード定
数をかけてフィードフォーワード制御入力値を得る段階
と、 前記フィードフォーワード制御入力値と前記比例制御入
力値を加算して前記制御トルク入力値を得る段階をさら
に含むことを特徴とする請求項２記載のサーボモータの
速度制御方法。 - 【請求項４】前記機構系モデル内における入力トルクと
出力速度との関係は次の式で表現されることを特徴とす
る請求項１から請求項３のいずれかに記載のサーボモー
タの速度制御方法。 【数１】 - 【請求項５】前記仮想モデルにおける推定速度は次の式
で表現されることを特徴とする請求項１から請求項３の
いずれかに記載のサーボモータの速度制御方法。 【数２】
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950061659A KR970055208A (ko) | 1995-12-28 | 1995-12-28 | 서보모터의 속도제어방법 및 속도제어장치 |
| KR199561659 | 1995-12-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09191678A true JPH09191678A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=19445956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8207182A Pending JPH09191678A (ja) | 1995-12-28 | 1996-08-06 | サーボモータの速度制御方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5723965A (ja) |
| JP (1) | JPH09191678A (ja) |
| KR (1) | KR970055208A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005131395A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | 不測の衝突を減少させる方法及びシステム |
| JP2016053825A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | オークマ株式会社 | サーボ制御装置 |
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|---|---|---|---|---|
| SE509982C2 (sv) * | 1997-08-13 | 1999-03-29 | Saab Ab | Metod och anordning för faskompensering i ett fordons styrsystem |
| US6470225B1 (en) | 1999-04-16 | 2002-10-22 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Method and apparatus for automatically tuning feedforward parameters |
| US6198246B1 (en) | 1999-08-19 | 2001-03-06 | Siemens Energy & Automation, Inc. | Method and apparatus for tuning control system parameters |
| ITVA20040004A1 (it) * | 2004-02-06 | 2004-05-06 | St Microelectronics Srl | Metodo e circuito di pilotaggio ad anello aperto in tensione di un motore a corrente continua |
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| JPS6218985A (ja) * | 1985-07-15 | 1987-01-27 | Mitsubishi Electric Corp | 電動機の速度制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5138564A (en) * | 1990-07-31 | 1992-08-11 | Xerox Corporation | Automatic encoder calibration |
| US5101145A (en) * | 1991-02-01 | 1992-03-31 | Allen-Bradley Company, Inc. | Velocity proportional integral regulator with negative feedforward to control response of torque disturbances |
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| US5400033A (en) * | 1994-02-07 | 1995-03-21 | Rockwell International Corporation | Tracking system for tracking targets with a spacecraft |
-
1995
- 1995-12-28 KR KR1019950061659A patent/KR970055208A/ko not_active Application Discontinuation
-
1996
- 1996-04-09 US US08/629,759 patent/US5723965A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-06 JP JP8207182A patent/JPH09191678A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5723965A (en) | 1998-03-03 |
| KR970055208A (ko) | 1997-07-31 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990202 |