JPH0973318A

JPH0973318A - サーボ制御装置

Info

Publication number: JPH0973318A
Application number: JP22840095A
Authority: JP
Inventors: Shiro Miki; 史郎三木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1997-03-18
Anticipated expiration: 2015-09-05
Also published as: JP3207723B2

Abstract

(57)【要約】【課題】制御対象の速度が低速の場合でも、精度よく
速度制御を行うことができるサーボ制御装置を得るこ
と。【解決手段】位置検出手段３から検出信号が出力され
ると、その検出信号と第２のタイマ１２から出力される
クロック信号に基づいて制御対象１の速度Ｖを演算し、
その制御対象１の速度Ｖが所定の切換速度より遅い場合
には、その演算した速度Ｖを出力する一方、その制御対
象１の速度Ｖが所定の切換速度より速い場合には、当該
検出信号と第１のタイマ１１から出力されるクロック信
号に基づいて制御対象１の速度Ｖを演算し、その速度Ｖ
を出力するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、サーボモータ等
によって駆動される制御対象の速度を制御するサーボ制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来のサーボ制御装置を示す構
成図であり、図において、１はサーボモータ等の駆動回
路２によって駆動される制御対象、２はサーボモータ等
から構成された駆動回路、３は制御対象１の駆動軸等の
所定部位を監視し、その駆動軸等が回転して所定部位を
検出すると、制御対象１の変位量が所定変位量Ｌ_unitに
到達したものとして検出信号を出力する例えばインクリ
メンタル・エンコーダなどの位置検出器、４は所定周期
毎にクロック信号を出力するソフトウエアタイマ（以
下、Ｓ／Ｗタイマという）、５はＳ／Ｗタイマ４からク
ロック信号が出力されると、前回クロック信号が出力さ
れてから今回クロック信号が出力されるまでの間に、位
置検出器３から出力された検出信号の数を計数して制御
対象１が変位した変位量Ｌを求め、その変位量Ｌをクロ
ック周期Ｔｓ（Ｓ／Ｗタイマ４におけるクロック信号の
出力周期）で微分して制御対象１の速度Ｖを演算する速
度演算部、６は速度演算部５から出力された速度Ｖを速
度指令ＲＥＦに一致させるトルク指令を駆動回路２に対
して出力する速度制御部である。

【０００３】次に動作について説明する。まず、位置検
出器３は、制御対象１の駆動軸等の所定部位を監視し、
その駆動軸等が回転して所定部位を検出すると、その都
度、制御対象１の変位量が所定変位量Ｌ_unitに到達した
ものとして検出信号（例えば、パルス信号）を出力す
る。

【０００４】一方、速度演算部５は、Ｓ／Ｗタイマ４か
らクロック信号が出力されると、前回クロック信号が出
力されてから今回クロック信号が出力されるまでの間
に、位置検出器３から出力された検出信号の数を計数
し、その計数値Ｅ_pls から制御対象１が変位した変位量
Ｌを求める。例えば、所定変位量Ｌ_unitが２ｍ（所定変
位量Ｌ_unitは、位置検出器３の位置分解能であるので、
あらかじめ知り得る値である）で、計数値Ｅ_pls が５個
であるとすれば、制御対象１の変位量Ｌは１０ｍ（Ｌ＝
２ｍ×５個）となる。そして、制御対象１の変位量Ｌを
求めると、その変位量ＬをＳ／Ｗタイマ４のクロック周
期Ｔｓで微分して制御対象１の速度Ｖを演算する。

【０００５】このようにして、制御対象１の速度Ｖが演
算されると、速度制御部６が、速度演算部５により演算
された速度Ｖを速度指令ＲＥＦに一致させるトルク指令
を演算して、駆動回路２に出力する。これにより、制御
対象１の速度Ｖが制御され、制御対象１の速度Ｖが速度
指令ＲＥＦに一致するようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ制御装置
は以上のように構成されているので、Ｓ／Ｗタイマ４の
クロック周期Ｔｓ内で変位する制御対象１の変位量Ｌを
正確に求めることができれば、制御対象１の速度Ｖを精
度よく制御することができるが、かかる変位量Ｌは最大
で所定変位量Ｌ_unitに相当する変位の誤差を含む関係
上、制御対象１の速度が低下して、位置検出器３から出
力される検出信号の数が減少すると、変位量Ｌに含まれ
る誤差の割合が大きくなり、そのため制御対象１の速度
が低速の場合には、制御対象１の速度制御性能が劣化し
てしまう課題があった。

【０００７】なお、図１４に示すように、外乱を推定す
る外乱推定オブザーバ７と、速度制御部６から出力され
たトルク指令と外乱推定オブザーバ７により推定された
外乱の偏差を制御対象モデルに代入して制御対象１の速
度Ｖを推定する状態推定オブザーバ８とを設けることに
より、低速度域における速度制御性能の向上を図った従
来例が特開平４−２３８５０８号公報に開示されている
が、制御対象１及び外乱を正確にモデル化しなければ、
制御対象１の速度Ｖを正確に推定することはできず、現
実的にはこれらを正確にモデル化することは極めて困難
であるので（特に、外乱をモデル化する場合、既知の外
乱はモデル化することができるが、外乱の大部分は予測
のつかないものであり、正確にモデル化することはほと
んど不可能である）、結局、制御対象１の速度Ｖが低速
の場合には、制御対象１の速度制御性能が劣化してしま
うなどの課題があった。

【０００８】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、制御対象の速度が低速の場合で
も、精度よく速度制御を行うことができるサーボ制御装
置を得ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
るサーボ制御装置は、位置検出手段から検出信号が出力
されると、その検出信号と第２のタイマから出力される
クロック信号に基づいて制御対象の速度を演算し、その
制御対象の速度が所定の切換速度より遅い場合には、そ
の演算した速度を出力する一方、その制御対象の速度が
所定の切換速度より速い場合には、当該検出信号と第１
のタイマから出力されるクロック信号に基づいて当該制
御対象の速度を演算し、その速度を出力するようにした
ものである。

【００１０】請求項２記載の発明に係るサーボ制御装置
は、前回検出信号が出力されてから今回検出信号が出力
されるまでの間に、第２のタイマから出力されたクロッ
ク信号の数に基づいて制御対象が所定変位量だけ変位す
るのに要した時間を演算するとともに、その所定変位量
をその演算した時間で除算して当該制御対象の速度を演
算するようにしたものである。

【００１１】請求項３記載の発明に係るサーボ制御装置
は、第１のタイマのクロック周期の間に、位置検出手段
から出力された検出信号の数に基づいて制御対象の変位
量を演算し、その変位量を第１のタイマのクロック周期
で除算して当該制御対象の速度を演算するようにしたも
のである。

【００１２】請求項４記載の発明に係るサーボ制御装置
は、位置検出手段から検出信号が出力されると、その検
出信号とタイマから出力されるクロック信号に基づいて
制御対象の速度を演算して、その演算した速度を出力す
る一方、その検出信号が出力されてから所定時間経過し
ても新たに検出信号が出力されない場合、その検出信号
が出力されてから所定時間経過するまでに当該タイマか
ら出力されたクロック信号の数に基づいて当該制御対象
の速度を演算し、その演算した速度を出力するようにし
たものである。

【００１３】請求項５記載の発明に係るサーボ制御装置
は、位置検出手段から出力される検出信号とタイマから
出力されるクロック信号に基づいて演算した速度で、所
定変位量を除算して、所定時間を演算するようにしたも
のである。

【００１４】請求項６記載の発明に係るサーボ制御装置
は、速度制御手段から出力されたトルク指令と外乱推定
オブザーバにより推定された外乱の偏差を制御対象モデ
ルに代入して当該制御対象の速度を推定し、その推定し
た速度を速度制御手段に対して出力するようにしたもの
である。

【００１５】請求項７記載の発明に係るサーボ制御装置
は、速度演算手段から出力された速度と状態推定オブザ
ーバから出力された速度の偏差を求め、その偏差に応じ
て制御対象モデルに代入するトルク指令を補償するよう
にしたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるサ
ーボ制御装置を示す構成図であり、図において、１はサ
ーボモータ等の駆動回路２によって駆動される制御対
象、２はサーボモータ等から構成された駆動回路、３は
制御対象１の駆動軸等の所定部位を監視し、その駆動軸
等が回転して所定部位を検出すると、制御対象１の変位
量が所定変位量Ｌ_unitに到達したものとして検出信号を
出力する例えばインクリメンタル・エンコーダなどの位
置検出器（位置検出手段）、６は速度演算部１３から出
力された速度Ｖを速度指令ＲＥＦに一致させるトルク指
令を駆動回路２に対して出力する速度制御部（速度制御
手段）である。

【００１７】１１は所定周期毎にクロック信号を出力す
るソフトウエアで構成されたＳ／Ｗタイマ（第１のタイ
マ）、１２はＳ／Ｗタイマ１１より短い周期毎にクロッ
ク信号を出力するハードウエアで構成されたＨ／Ｗタイ
マ（第２のタイマ）、１３は位置検出器３から検出信号
が出力されると、その検出信号とＨ／Ｗタイマ１２から
出力されるクロック信号に基づいて制御対象１の速度Ｖ
を演算し、その制御対象１の速度Ｖが所定の切換速度Ｖ
_chg より遅い場合には、その演算した速度Ｖを出力する
一方、その制御対象１の速度Ｖが所定の切換速度Ｖ_chg
より速い場合には、当該検出信号とＳ／Ｗタイマ１１か
ら出力されるクロック信号に基づいて制御対象１の速度
Ｖを演算し、その速度Ｖを出力する速度演算部（速度演
算手段）である。

【００１８】次に動作について説明する。まず、位置検
出器３は、制御対象１の駆動軸等の所定部位を監視し、
その駆動軸等が回転して所定部位を検出すると、制御対
象１の変位量が所定変位量Ｌ_unitに到達したものとして
検出信号（例えば、パルス信号）を出力する。

【００１９】そして、位置検出器３から検出信号が出力
されると、速度演算部１３は、図２に示すように、前回
検出信号（エンコーダパルス）が出力されてから今回検
出信号（エンコーダパルス）が出力されるまでの間に、
Ｈ／Ｗタイマ１２から出力されたクロック信号の数を計
数し、その計数値Ｃ_pls から制御対象１が所定変位量Ｌ
_unitだけ変位するのに要した時間Ｌ_timeを求める。例え
ば、Ｈ／Ｗタイマ１２のクロック周期Ｔｃｋ（Ｈ／Ｗタ
イマ１２におけるクロック信号の出力周期）が１０μｓ
ｅｃで、計数値Ｃ_pls が８個であるとすれば、制御対象
１が所定変位量Ｌ_unitだけ変位するのに要した時間Ｌ
_timeは８０μｓｅｃとなる。Ｌ_time＝Ｔｃｋ×Ｃ_pls ・・・（１）＝１０×８＝８０［μｓｅｃ］

【００２０】そして、速度演算部１３は、時間Ｌ_timeが
求まると、下記に示すように、所定変位量Ｌ_unitを時間
Ｌ_timeで除算して制御対象１の速度Ｖを演算する。Ｖ＝Ｌ_unit／Ｌ_time ・・・（２）因に、制御対象１の速度Ｖが遅くなって時間Ｌ_timeが大
きくなる程、クロック信号の計数値Ｃ_pls が大きくなる
ので、速度演算誤差ΔＶ_low 及び速度演算誤差比Ｒ_low
（実速度Ｖに対する速度誤差値ΔＶ_low の比）が小さく
なる。従って、当該速度の演算方式は、低速度用の演算
に適した方式であるといえる。 ΔＶ_low ＝Ｌ_unit／｛Ｔｃｋ×（Ｃ_pls −１）｝−Ｌ_unit／｛Ｔｃｋ×Ｃ_pls ｝＝Ｌ_unit／｛Ｔｃｋ×Ｃ_pls ×（Ｃ_pls −１）｝・・・（３）Ｒ_low ＝ΔＶ_low ／Ｖ＝１／（Ｃ_pls −１）・・・（４）

【００２１】そして、速度演算部１３は、上記のよう
に、低速度用の演算方式で制御対象１の速度Ｖを求める
と、当該速度Ｖが所定の切換速度Ｖ_chg ｛高速度用の演
算方式で速度Ｖを求めた場合の速度演算誤差比Ｒ_hi（実
速度Ｖに対する速度誤差値ΔＶ_hiの比）と、低速度用の
演算方式で速度Ｖを求めた場合の速度演算誤差比Ｒ_low
とが等しくなる速度｝より速いか否かを判別する。Ｖ_chg ＝｛（Ｔｓ＋Ｔｃｋ）×Ｌ_unit｝／（Ｔｓ×Ｔｃｋ）・・・（５） ΔＶ_hi＝（Ｌ_unit×Ｅ_pls ）／Ｔｓ−｛Ｌ_unit×（Ｅ_pls −１）｝／Ｔｓ＝Ｌ_unit／Ｔｓ・・・（６）Ｒ_hi＝ΔＶ_hi／Ｖ＝１／Ｅ_pls ・・・（７）

【００２２】そして、速度演算部１３は、図４に示すよ
うに、制御対象１の速度Ｖが切換速度Ｖ_chg より遅い場
合には、低速度用の演算方式で速度Ｖを求める方が速度
演算誤差比が小さくなり、制御対象１の速度Ｖが切換速
度Ｖ_chg より速い場合には、高速度用の演算方式で速度
Ｖを求める方が速度演算誤差比が小さくなるので、上記
のごとく低速度用の演算方式で求めた制御対象１の速度
Ｖが切換速度Ｖ_chg より遅い場合には、その速度Ｖを速
度制御部６に対して出力する。一方、その速度Ｖが切換
速度Ｖ_chg より速い場合には、低速度用の演算方式で演
算すると演算精度が低いので、高速度用の演算方式を用
いて制御対象１の速度Ｖを演算する。

【００２３】即ち、速度演算部１３は、Ｓ／Ｗタイマ１
１のクロック周期Ｔｓの間（前回クロック信号が出力さ
れてから今回クロック信号が出力されるまでの間）に、
位置検出器３から出力された検出信号の数を計数して、
その計数値Ｅ_pls から制御対象１が変位した変位量Ｌを
求めたのち、その変位量ＬをＳ／Ｗタイマ１１のクロッ
ク周期Ｔｓで除算して制御対象１の速度Ｖを演算する。Ｖ＝（Ｌ_unit×Ｅ_pls ）／Ｔｓ・・・（８）ただし、Ｓ／Ｗタイマ１１のクロック周期Ｔｓの間に、
位置検出器３から検出信号が一つも出力されない場合に
は、図３に示すように、Ｓ／Ｗタイマ１１から次のクロ
ック信号が出力されるまで、位置検出器３から出力され
る検出信号の数を計数して、速度Ｖを演算する。Ｖ＝（Ｌ_unit×Ｅ_pls ）／（Ｔｓ×ｉ）・・・（９）ただし、ｉは検出信号を計数したクロック周期Ｔｓの
数。

【００２４】そして、速度演算部１３は、高速度用の演
算方式で速度Ｖを求めると、その速度Ｖを速度制御部６
に対して出力する。因に、当該速度の演算方式は、制御
対象１の速度Ｖが速くなる程、検出信号の計数値Ｅ_pls
が大きくなって、速度演算誤差ΔＶ_hi及び速度演算誤差
比Ｒ_hiが小さくなるので、高速度用の演算に適している
といえる。

【００２５】このようにして、速度演算部１３から制御
対象１の速度Ｖが出力されると、速度制御部６が、その
出力された速度Ｖを速度指令ＲＥＦに一致させるトルク
指令を演算して、駆動回路２に出力する。これにより、
制御対象１の速度Ｖが高速の場合に限らず低速の場合で
も精度よく制御され、制御対象１の速度Ｖが精度よく速
度指令ＲＥＦに一致するようになる。

【００２６】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２によるサーボ制御装置を示す構成図であり、図にお
いて、１４は位置検出器３から検出信号が出力される
と、その検出信号とＳ／Ｗタイマ１１またはＨ／Ｗタイ
マ１２から出力されるクロック信号に基づいて制御対象
１の速度Ｖを演算して、その演算した速度Ｖを出力する
一方、その検出信号が出力されてから所定時間（以下、
予定時間Ｔ_max という）を経過しても新たに検出信号が
出力されない場合、その検出信号が出力されてから予定
時間Ｔ_ma _x を経過するまでにＳ／Ｗタイマ１１等から出
力されたクロック信号の数に基づいて制御対象１の速度
Ｖを演算し、その演算した速度Ｖを出力する速度演算部
（速度演算手段）である。

【００２７】次に動作について説明する。上記実施の形
態１では、２種類のタイマを用意して、適宜演算方式を
切り換えることにより、高速域から低速域まで精度よく
速度制御を行うものについて示したが、制御対象１の速
度Ｖが減速して極低速になると、位置検出器３が出力す
る検出信号の時間間隔が長くなる関係上、速度演算部１
３における速度演算に時間を要することになる。そのた
め、制御対象１の速度Ｖが減速して極低速になった場
合、直ちに減速後の速度に基づいて速度を制御すること
ができず（速度演算が終了するまでの長い間、減速前の
速度に基づいて速度を制御されることになる）、制御性
能が劣化する課題があった。

【００２８】そこで、この実施の形態２では、速度演算
部１４が、演算結果である制御対象１の速度Ｖを出力し
たのち、制御対象１が等速度で駆動されたならば、位置
検出器３から検出信号が出力されると予測される時間ま
でに、検出信号が出力されない場合、制御対象１の速度
Ｖが減速したものと判断し、新たに検出信号が出力され
るのを待つことなく、減速後の速度Ｖを演算するように
したものである。

【００２９】即ち、速度演算部１４は、演算結果である
制御対象１の速度Ｖを速度制御部６に出力すると、制御
対象１がその速度Ｖを維持しつつ駆動されたならば、位
置検出器３から検出信号が出力されると予測される予定
時間Ｔ_max を演算する。Ｔ_max ＝Ｌ_unit／Ｖ・・・（１０）

【００３０】そして、速度演算部１４は、位置検出器３
から前回検出信号が出力された時間を基準にして、予定
時間Ｔ_max 以内に新たな検出信号が出力された場合に
は、制御対象１の速度Ｖは減速されていないので、上記
実施の形態１と同様にして、制御対象１の速度Ｖを演算
して出力する。

【００３１】一方、予定時間Ｔ_max 以内に新たな検出信
号が出力されない場合には、制御対象１の速度Ｖは減速
されているので、新たに検出信号が出力されるのを待つ
ことなく、予定時間Ｔ_max を経過したとき、下記に示す
ように、減速後の速度Ｖを演算し、図６に示すタイミン
グで、減速後の速度Ｖを出力する。

【００３２】Ｖ＝Ｌ_unit／（ｎ（ｔ）×Ｔｓ＋１×Ｔｃｋ）・・・（１１）ただし、ｎ（ｔ）は前回検出信号が出力されたのち、予
定時間Ｔ_max を経過するまでにＳ／Ｗタイマ１１から出
力されたクロック信号の数。因に、図６の場合、予定時
間Ｔ_max 経過した時点では、Ｓ／Ｗタイマ１１から出力
されたクロック信号の数ｎ（ｔ）は２個であり、減速後
の速度Ｖは、３個目のクロック信号が出力されたとき出
力する。そして、減速後の速度Ｖを出力したのち、新た
に検出信号が出力された時には、上記実施の形態１と同
様にして、制御対象１の速度を演算しこれを出力する。

【００３３】以上より、この実施の形態２によれば、位
置検出器３から検出信号が出力されたのち、予定時間Ｔ
_max 経過しても新たに検出信号が出力されない場合、そ
の検出信号が出力されてから予定時間Ｔ_max 経過するま
でにＳ／Ｗタイマ１１等から出力されたクロック信号の
数に基づいて減速後の速度Ｖを演算するようにしたの
で、制御対象１が減速して極低速になっても、新たに検
出信号が出力される前に、速度制御部６が出力するトル
ク指令を更新できるようになり、その結果、検出信号の
時間間隔が長くなることによる速度制御性能の劣化を防
止することができる。

【００３４】実施の形態３．図７及び図８はこの発明の
実施の形態３によるサーボ制御装置を示す構成図であ
り、図において、７は速度制御部６から出力されたトル
ク指令を図示せぬ外乱モデルに代入して外乱を推定する
外乱推定オブザーバ、８は速度制御部６から出力された
トルク指令と外乱推定オブザーバ７により推定された外
乱の偏差を制御対象モデルに代入して制御対象１の速度
Ｖを推定し、その推定した速度Ｖを速度制御部６に対し
て出力する状態推定オブザーバである。

【００３５】また、図９は状態推定オブザーバ８を示す
構成図であり、図において、１５は速度制御部６から出
力されたトルク指令から外乱推定オブザーバ７により推
定された外乱を減算する減算器、１６は減算器１５の減
算結果であるモデルトルク指令を入力し、制御対象１の
モデル速度ＭＶを出力する制御対象モデル、１７は制御
対象モデル１６から出力されたモデル速度ＭＶ及び速度
演算部１３（図７参照）または速度演算部１４（図８参
照）から出力された制御対象１の速度Ｖを用いて、下記
に示すように、制御対象１の速度を推定する速度推定演
算部である。推定速度＝モデル速度ＭＶ＋（演算速度Ｖ−制御対象モデルの平均速度ＡＶＥ＿ＭＶ）・・・（１２）ただし、制御対象モデルの平均速度ＡＶＥ＿ＭＶは、図
１０に示すように、検出信号（エンコーダパルス）間に
おけるモデル速度ＭＶの平均値である。制御対象モデルの平均速度ＡＶＥ＿ＭＶ＝ΣＭＶ／積算回数・・・（１３）

【００３６】上記実施の形態１，２では、外乱推定オブ
ザーバ７及び状態推定オブザーバ８を付加しないものに
ついて示したが、図７及び図８に示すように、上記実施
の形態１，２に対して、外乱推定オブザーバ７及び状態
推定オブザーバ８を付加するようにしてもよく、この場
合には、上記実施の形態１，２と同様の効果を奏するこ
とができるとともに、更に低速度域における制御対象１
の速度制御性能の向上を図ることができる｛制御対象１
の速度が低速であるために、Ｈ／Ｗタイマ１２が出力す
る検出信号の間隔が長くなって時間Ｌ_timeが長くなる結
果、制御対象１の速度Ｖを速やかに演算できない場合
（実施の形態１を参照）、あるいは、制御対象１の速度
が減速したために、制御対象１の速度Ｖを速やかに演算
できない場合（実施の形態２を参照）でも、その状態に
おける制御対象１の速度を推定できるので、その推定し
た制御対象１の速度に応じて、速やかにトルク指令を更
新できるようになり、その結果、低速度域における制御
対象１の速度制御性能の向上を図ることができる｝。

【００３７】なお、制御対象１及び外乱を正確にモデル
化しなければ、上述したように、制御対象１の速度Ｖを
正確に推定することができず、外乱推定オブザーバ７及
び状態推定オブザーバ８を別途設けても、制御対象１の
速度制御性能の向上を図ることができないが、既知の外
乱等については正確にモデル化することができるので、
速度制御系に既知の外乱が発生したときは、その外乱の
影響を考慮して、制御対象１の速度Ｖを正確に推定する
ことができる。従って、外乱推定オブザーバ７及び状態
推定オブザーバ８を別途設けることにより、既知の外乱
の影響を受けずに精度よく、制御対象１の速度を制御す
ることができる。

【００３８】実施の形態４．図１１はこの発明の実施の
形態４によるサーボ制御装置を示す構成図、図１２は状
態推定オブザーバ８を示す構成図であり、図において、
１８は速度演算部１４から出力された速度Ｖと速度推定
演算部１７から出力された推定速度の偏差ΔＶを求め、
その偏差ΔＶに応じて制御対象モデル１６に代入される
モデルトルク指令を補償するモデルトルク指令補正演算
部（補償手段）、１９はモデルトルク指令補正演算部１
８の出力をモデルトルク指令に加算する加算器（補償手
段）である。

【００３９】次に動作について説明する。上記実施の形
態３では、制御対象１及び外乱を正確にモデル化した場
合には、低速度域における速度制御性能の向上を図るこ
とができるが、既知の外乱以外は正確にモデル化するこ
とは困難であるので、この実施の形態４は、制御対象１
及び外乱のモデルが正確でない場合でも、速度制御性能
を向上できるようにしたものである。

【００４０】即ち、速度演算部１４から出力された速度
Ｖと速度推定演算部１７から出力された推定速度に誤差
がある場合、外乱推定オブザーバ７または状態推定オブ
ザーバ８における推定が正しくないことを示すので、モ
デルトルク指令補正演算部１８が、速度演算部１４の演
算速度Ｖから速度推定演算部１７の推定速度を減算し
て、それらの偏差ΔＶを求め、その偏差ΔＶを解消する
ために必要なトルク指令ΔＴを演算する。 ΔＶ＝演算速度Ｖ−推定速度・・・（１４） ΔＴ＝Ｋ×ΔＶ・・・（１５）ただし、Ｋは比例定数

【００４１】そして、モデルトルク指令補正演算部１８
によりトルク指令ΔＴが演算されると、加算器１９が、
そのトルク指令ΔＴをモデルトルク指令に加算し、不正
確なモデルに伴う誤差を補償する。

【００４２】以上より、この実施の形態４によれば、速
度演算部１４の演算速度Ｖと速度推定演算部１７の推定
速度の偏差を求め、その偏差に応じてモデルトルク指令
を補償するようにしたので、仮に、制御対象１及び外乱
が正確にモデル化されていない場合でも、不正確なモデ
ルに伴う誤差が補償され、低速度で駆動されている制御
対象１の速度を正確に推定することができる。従って、
制御対象１及び外乱を正確にモデル化することができな
くても、低速度域における速度制御性能を更に向上させ
ることができるとともに、制御対象モデル１６を制御対
象１の等価イナーシャのみで表現された簡易モデルで構
成することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、位置検出手段から検出信号が出力されると、その検
出信号と第２のタイマから出力されるクロック信号に基
づいて制御対象の速度を演算し、その制御対象の速度が
所定の切換速度より遅い場合には、その演算した速度を
出力する一方、その制御対象の速度が所定の切換速度よ
り速い場合には、当該検出信号と第１のタイマから出力
されるクロック信号に基づいて当該制御対象の速度を演
算し、その速度を出力するように構成したので、制御対
象の速度に応じた適切な演算方式によって、当該制御対
象の速度が演算されるようになり、その結果、制御対象
の速度が低速の場合でも、精度よく速度制御を行うこと
ができる効果がある。

【００４４】請求項２の発明によれば、前回検出信号が
出力されてから今回検出信号が出力されるまでの間に、
第２のタイマから出力されたクロック信号の数に基づい
て制御対象が所定変位量だけ変位するのに要した時間を
演算するとともに、その所定変位量をその演算した時間
で除算して当該制御対象の速度を演算するように構成し
たので、制御対象の速度が低速の場合でも、精度よく制
御対象の速度を演算することができる効果がある。

【００４５】請求項３の発明によれば、第１のタイマの
クロック周期の間に、位置検出手段から出力された検出
信号の数に基づいて制御対象の変位量を演算し、その変
位量を第１のタイマのクロック周期で除算して当該制御
対象の速度を演算するように構成したので、制御対象が
高速に回転している場合の速度を精度よく演算すること
ができる効果がある。

【００４６】請求項４の発明によれば、位置検出手段か
ら検出信号が出力されたのち、所定時間経過しても新た
に検出信号が出力されない場合、その検出信号が出力さ
れてから所定時間経過するまでにタイマから出力された
クロック信号の数に基づいて減速後の速度を演算するよ
うに構成したので、制御対象が減速して極低速になって
も、新たに検出信号が出力される前に、速度制御部が出
力するトルク指令を更新できるようになり、その結果、
検出信号の時間間隔が長くなることによる速度制御性能
の劣化を防止することができる効果がある。

【００４７】請求項５の発明によれば、位置検出手段か
ら出力される検出信号とタイマから出力されるクロック
信号に基づいて演算した速度で、所定変位量を除算し
て、所定時間を演算するように構成したので、制御対象
が減速したか否かを正確に判別することができる効果が
ある。

【００４８】請求項６の発明によれば、速度制御手段か
ら出力されたトルク指令と外乱推定オブザーバにより推
定された外乱の偏差を制御対象モデルに代入して当該制
御対象の速度を推定し、その推定した速度を速度制御手
段に対して出力するように構成したので、制御対象の速
度が低速になって、速やかに制御対象の速度を演算でき
ない場合でも、そのときの制御対象の速度を推定できる
ようになる結果、低速度域における制御対象の速度制御
性能の向上を図ることができる効果がある。

【００４９】請求項７の発明によれば、速度演算手段か
ら出力された速度と状態推定オブザーバから出力された
速度の偏差を求め、その偏差に応じて制御対象モデルに
代入するトルク指令を補償するように構成したので、制
御対象及び外乱が正確にモデル化されていない場合で
も、不正確なモデルに伴う誤差が補償されるようにな
る。従って、制御対象及び外乱を正確にモデル化するこ
とができなくても、低速度域における速度制御性能を更
に向上させることができるとともに、制御対象モデルを
制御対象の等価イナーシャのみで表現された簡易モデル
で構成することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１によるサーボ制御装
置を示す構成図である。

【図２】クロック信号等の出力タイミングを示すタイ
ミングチャートである。

【図３】クロック信号等の出力タイミングを示すタイ
ミングチャートである。

【図４】制御対象の速度と速度演算誤差比の関係を示
すグラフ図である。

【図５】この発明の実施の形態２によるサーボ制御装
置を示す構成図である。

【図６】クロック信号等の出力タイミングを示すタイ
ミングチャートである。

【図７】この発明の実施の形態３によるサーボ制御装
置を示す構成図である。

【図８】この発明の実施の形態３によるサーボ制御装
置を示す構成図である。

【図９】この発明の実施の形態３における状態推定オ
ブザーバ８を示す構成図である。

【図１０】モデル速度等の波形を示す波形図である。

【図１１】この発明の実施の形態４によるサーボ制御
装置を示す構成図である。

【図１２】この発明の実施の形態４における状態推定
オブザーバ８を示す構成図である。

【図１３】従来のサーボ制御装置を示す構成図であ
る。

【図１４】従来のサーボ制御装置を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１制御対象、２駆動回路、３位置検出器（位置検
出手段）、６速度制御部（速度制御手段）、７外乱
推定オブザーバ、８状態推定オブザーバ、１１Ｓ／
Ｗタイマ（第１のタイマ）、１２Ｈ／Ｗタイマ（第２
のタイマ）、１３，１４速度演算部（速度演算手
段）、１６制御対象モデル、１８モデルトルク指令
補正演算部（補償手段）、１９加算器（補償手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動回路によって駆動される制御対象の
変位量が所定変位量に到達する毎に検出信号を出力する
位置検出手段と、所定周期毎にクロック信号を出力する
第１のタイマと、上記第１のタイマより短い周期毎にク
ロック信号を出力する第２のタイマと、上記位置検出手
段から検出信号が出力されると、その検出信号と上記第
２のタイマから出力されるクロック信号に基づいて当該
制御対象の速度を演算し、その制御対象の速度が所定の
切換速度より遅い場合には、その演算した速度を出力す
る一方、その制御対象の速度が所定の切換速度より速い
場合には、当該検出信号と上記第１のタイマから出力さ
れるクロック信号に基づいて当該制御対象の速度を演算
し、その速度を出力する速度演算手段と、上記速度演算
手段から出力された速度を速度指令に一致させるトルク
指令を上記駆動回路に対して出力する速度制御手段とを
備えたサーボ制御装置。
【請求項２】上記速度演算手段は、上記位置検出手段
から検出信号が出力されると、前回検出信号が出力され
てから今回検出信号が出力されるまでの間に、上記第２
のタイマから出力されたクロック信号の数に基づいて上
記制御対象が所定変位量だけ変位するのに要した時間を
演算するとともに、その所定変位量をその演算した時間
で除算して当該制御対象の速度を演算し、その制御対象
の速度が所定の切換速度より遅い場合には、その演算し
た速度を出力することを特徴とする請求項１記載のサー
ボ制御装置。
【請求項３】上記速度演算手段は、上記制御対象の速
度が所定の切換速度より速い場合には、上記第１のタイ
マのクロック周期の間に、位置検出手段から出力された
検出信号の数に基づいて上記制御対象の変位量を演算す
るとともに、その変位量を上記第１のタイマのクロック
周期で除算して当該制御対象の速度を演算し、その演算
した速度を出力することを特徴とする請求項１記載のサ
ーボ制御装置。
【請求項４】駆動回路によって駆動される制御対象の
変位量が所定変位量に到達する毎に検出信号を出力する
位置検出手段と、所定周期毎にクロック信号を出力する
タイマと、上記位置検出手段から検出信号が出力される
と、その検出信号と上記タイマから出力されるクロック
信号に基づいて当該制御対象の速度を演算して、その演
算した速度を出力する一方、その検出信号が出力されて
から所定時間経過しても新たに検出信号が出力されない
場合、その検出信号が出力されてから所定時間経過する
までに上記タイマから出力されたクロック信号の数に基
づいて当該制御対象の速度を演算し、その演算した速度
を出力する速度演算手段と、上記速度演算手段から出力
された速度を速度指令に一致させるトルク指令を上記駆
動回路に対して出力する速度制御手段とを備えたサーボ
制御装置。
【請求項５】上記速度演算手段は、上記位置検出手段
から出力される検出信号と上記タイマから出力されるク
ロック信号に基づいて演算した速度で、上記所定変位量
を除算して、上記所定時間を演算することを特徴とする
請求項４記載のサーボ制御装置。
【請求項６】外乱を推定する外乱推定オブザーバと、
上記速度制御手段から出力されたトルク指令と上記外乱
推定オブザーバにより推定された外乱の偏差を制御対象
モデルに代入して当該制御対象の速度を推定し、その推
定した速度を上記速度制御手段に対して出力する状態推
定オブザーバとを設けたことを特徴とする請求項１から
請求項５のうちのいずれか１項記載のサーボ制御装置。
【請求項７】上記速度演算手段から出力された速度と
上記状態推定オブザーバから出力された速度の偏差を求
め、その偏差に応じて上記制御対象モデルに代入するト
ルク指令を補償する補償手段を設けたことを特徴とする
請求項６記載のサーボ制御装置。