JPS59206902A - 電気サ−ボ装置 - Google Patents

電気サ−ボ装置

Info

Publication number
JPS59206902A
JPS59206902A JP8082583A JP8082583A JPS59206902A JP S59206902 A JPS59206902 A JP S59206902A JP 8082583 A JP8082583 A JP 8082583A JP 8082583 A JP8082583 A JP 8082583A JP S59206902 A JPS59206902 A JP S59206902A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
target value
load
motor
negative feedback
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8082583A
Other languages
English (en)
Inventor
Haruaki Otsuki
治明 大槻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP8082583A priority Critical patent/JPS59206902A/ja
Publication of JPS59206902A publication Critical patent/JPS59206902A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/19Numerical 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
    • G05B19/21Numerical 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 using an incremental digital measuring device
    • G05B19/23Numerical 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 using an incremental digital measuring device for point-to-point control
    • G05B19/231Numerical 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 using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は電気サーボ装置に係シ、特に、剛性の低い動力
伝達部を介して負荷を駆動するサーボ装置において、負
荷慣性の変化や外乱力の作用下でも、負荷の運動を高い
精度で制御するのに好適な電気サーボ装置に関する。
〔発明の背景〕
従来、モータから動力を剛性の低い動力伝達部を介して
負荷に伝達し、これにより負荷を駆動する駆動系におい
ては、その位置サーボ装置とじてモータの運動状態を検
出し、これを入力側にフィードバックする通称セミ・ク
ローズド・サーボ装置や、負荷の運動状態を検出し、こ
れを入力側にフィードバックする通称フル・クローズド
・サーボ装置が用いられていた。しかし、これらのサー
ボ装置のみでは駆動系を安定かつ高速な応答性をもつよ
うに実現することは困難であり、従来、種種の工夫が提
案されている。その提案としては、例えば、公開特許公
報54−31877号には、モータの回転角、角速度の
他に、剛性の低い動力伝達手段おいて、負荷軸に対する
モータ軸の相対変位量を検出し、これをフィードバック
する構成のサーボ装置が示されている。また、計測自動
制御学会論文集第18巻第1号の84ページ以降には、
「機械的な振動特性を考慮したサーボモータ系の位置ぎ
め制御」と題して、サーボモータから弾性軸を介して負
荷を駆動するサーボ装置に関する検討が報告されている
。この報告では、状態フィードバックに基づく制御系と
してモータの電機子電流、モータ軸の回転角、角速度及
び負荷軸の回転角、角速度をフィードバックする■】1
]御系が示されている。
しかし、上述した。1駆動系すなわちモータからの動力
を剛性の低い動力伝達部を介して負荷に伝達し、これに
より負荷を駆動する駆動系においては、負荷軸の応答性
の向上および外乱影響の減少を行ない、さらに高速化、
高梢度化が要求されている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、動力伝達部の剛1生が低い場合でも、
負荷慣性の変化や外乱力の作用の影#を押さえられると
ともに、振動の発生も押さえつつ、負荷の高速な運動を
良好に制御することのできる電気サーボ装置を提供する
ことにある。
〔発明の概要〕
本発明は上述の目的を達成するために、モータの動力を
剛1生の低い動力伝達手段を介して負荷に伝えてその負
荷の位置や角度を制御する心気サーボ装置において、目
標値イ=号発生器と、モータの位置又は角度、負荷の位
置又は角度の信号とをともに入力側に負帰還する負帰還
回路と、この負帰還回路からの負帰還信号と目標値信号
発生器からの目標値信号との偏差を、モータの操作量信
号として出力する比較演算部とを備えたものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の畦気サーボ装置の一例をロボットのア
ーム駆動部に適用したl+0を示すもので、図において
1はベース、2はベース1に揺動可能に設けたロボット
アームを示す。目標値信号発生器3からの目標値信号は
、比較演算部100に入力される。その出力ボートには
、DA変換器4が接続されていて、後段のアナログ演算
回路5に信号を供給する。アナログ演算回路5の出力信
号は、電力増幅器6で増幅されて、直流サーボモータ7
に供給される。直流サーボモータ7の軸は、減速機8を
介してアーム2の軸に結合されている。直流サーボモー
タ7の後端には、タコジェネレータ9及びエンコーダ1
0が取9付けられている。タコジェネレータ9の出力信
号は、前置増幅器11をイで、アナログ演算回路5に入
力され、直流サーボモータ70角速度のフィードバック
を実現する。また、エンコーダ10の出力パルスは、方
向弁別回路12を経て可逆カウンタ13で計数されて、
比較演算部100に入力され、直流サーボモータ7の回
転角のフィードバックを実現する。一方、アーム2の軸
には、タコジェネレータ14及びエンコーダ15が取り
付けられている。タコジェネレータ14の出力信号は、
前置増幅器16を経てアナログ演算回路5に入力され、
アーム2の角速度のフィードバックを実現する。また、
エンコーダ15の出力パルスは、方向弁別回路17を経
て可逆カウンタ18で計数されて、比較演算部100に
入力され、アーム2の回転角のフィードバックを実現す
る。
第2図は、本発明と構成する比較演算部100における
処理内容を示すフローチャートである。
第2図において、一連の処理の開始201は、一定周期
をもって発生するクロックツくルスによる割込みによる
。第1の処理内容202は、目標信号発生器3からの目
標値データを入力することを示す。第2の処理内容20
3は、直流サーボモータ70回転角データを入力し、前
記目標値データから上記回転角データを減算し、第】の
偏差データを痒出することを示す。第3の処理内容20
4は、アーム2の回転角データを入力し、前述した第1
の偏差データから上記回転角データを減算し、第2の偏
差データを算出することを示す。第4の処理内容205
は、第2の偏差データを、D人変換器40入カビット数
以内の値に飽和させ、出力データを算出することを示す
。第5の処理内容206は、上記出力データを出力し、
DA変換器4に入力することを示す。以上で、一連の処
理を終了207する。
第3図は本発明を構成する比較演算部100の構成の一
例を示すブロック図である。第3図において、中央処理
装置101は、制御信号バス108に接続されるととも
に、アドレスランチ102を介してアドレスバス106
、データバス107に接続されている。アドレスバス1
06、データバス107、制御信号バス108によυ構
成されるパスラインには、データが格納されるRAM 
103、中央処理装置101において実行される命令群
及び初期値を格納しているROMI 04、クロックパ
ルスを発生するクロック105が接続されているほか、
目標値信号を入力する入力ボートの機能を実現する入力
インターフェース113、可逆カウンタ13の内容を入
力する入力ボートの機能を実現する入力インターフェー
ス114、可逆ηウンタ18の内容を入力する入力ボー
トの機能を実現する入力インターフェース115、DA
変換器4にデータを出力する出力ボートの機能を実現す
る出力インターフェース122が接続されている。
次に上述した本発明の装置の一例の動作を説明する。
以下の説明においては、次の記号を使用する。
すなわち、 L:モータ7の電機子インダクタンス R:モータ7の電機子抵抗 KII:モータ7の誘起電圧定数 に丁:モータ7のトルク定数 J、:モータ軸の慣性モーメント Bl :モータ軸の粘性抵抗係数 1/Ng:減算機8の減速比 KH:減速機8のねじシこわさ J2 :負荷軸の慣性モーメント(負荷を含む)B8:
負荷軸の粘性抵抗係数 V(s):目標値Vのラプラス変換 H1(s) :モータ軸回転角θ1のラブ2ス変換Hz
(8) :負荷軸回転角θ2のラプラス変換Dt(8)
:モータ軸外乱トルクd1のラプラス変換Da(s) 
;負荷軸外乱トルクd2のラプラス変換まず、本発明の
装置を構成するモータ軸回転角θ!及びモータ軸の角速
度をフィードバックし、モータ軸回転角θlを制御量と
する位置サーボ系における伝達関数関係を示すブロック
線図は第4図に示すようになる。この第4図において、
Kclは補償信号の係数であ、D、Kcs  はKc 
1 ”=1/ (1−Kc t)の関係にある。Kは増
幅器6のゲインを表す。第1Q) 4図に示すサーボ系でK c I”を大きくしていくと
、Ht(s)とV(s)、 I)+(s)、 Dz(s
)との関係は、に収束し、負荷軸の回転角θ2の応答は
負荷J!、外乱dl + d2の影響を受けなくなる。
しかし、f(H”を大きくした場合、H2(8)とV 
(s) 、 D t(s) 。
D2(S)との関係は、 に収束し、負荷軸の回転角θ2の応答は外乱d2、負荷
J2の影響を受ける上に、目標値V (S)に対する応
答は振動的である。
そこで、本発明においては、振動の原因となる弾性復元
力を表す。第4図中のHa (s)の負帰還ループを打
ち消すフィードバックループを設けると(10) とともに、これによって拘束を失う負荷器の回転角及び
角速度をフィードバックし、モータ軸のサーボ系を含む
形でカスケード状にサーボ系を構成している。
J:述の考え方に基づいて構成した本発明に基づくサー
ボ装置の伝達関数関係のブロック線図を第5図に示す。
ただし、モータ軸のサーボ系については、式(1)で表
現される動特性で近似している。
第5図において、K2及びK c 2”は増幅器6のゲ
イン、Kvは速度フィードバックゲインを示す。
第5図のサーボ系で、K(!2”を大きくj〜ていくと
、r−1g (s)とV(S)、 D2(S)との関係
は、に収束し、負荷軸の回転角θ2の応答は負荷J2、
外乱d2  (そしてdx  )の影#を受けなくなる
V (s)とH2G9)との間の伝達関数が式(3)よ
り明らかなように1次遅れであることは、非振動的な応
答が得られることを示しているものである。
(11) 以上述べた制御系の構成を、実際の装置に即した形に変
換すると、第6図に示すブロック線図になる。すなわち
、第6図のブロック線図は、第4図及び第5図に示した
サーボ系のブロック線図を等価変換し、モータ軸の角速
度、回転角、負荷軸の角速度、回転角の各信号ごとに整
理したものである。換言するならば、第1図に示す本発
明の装置の伝達関数関係のブロック線図に相当するもの
である。第6図において、操作量信号(モータ7の端子
電圧あるいは電力増幅器60入力信号)に至るまでの目
標値v1モータ軸回転角θ!、負荷軸回転角θ2の各信
号に関する利得を、各々Gv。
GM、GLとすれば、これらの間には、次の式で記述さ
れる関係が成立するように設定される。
Gv : Gy : GL =に2KC2:  (K2KC2NHI:  1   
   ・−・・(4)これは、2重の位置帰還ループが
構成可能なだめの条件式である。そして、負荷軸の回転
角θ2の応答を、式(3)で表現される形に収束させる
ためにはKO2”を大きくすることが必要である。した
(12) かってモータ軸回転角θlの利得GMは次のように選定
される。
GM−一に+ (K2KC2” NHl       
  −−(5)式(5)より利得GMは、負の値をもつ
、すなわち、負荷軸回転角θ2は負帰還されているもの
である。
なお、角速度のフィードバックループの利得については
、上述の値に対して増減することも可能であるが、回転
角のフィードバックループの利得については、式(4)
の条件及び式(5)が負となる条件を満足させることが
必要である。
第7図は本発明の装置の他の例を示すもので、この図に
おいて第1図と同符号のものは同一部分である。この例
は第1図に示す例に対して加速度フィードバックによる
補償を付加した場合の構成を示すものである。第7図に
示す例において、第1図に示す構付と異なる点は、アー
ム2に加速度ピックアップ19が取り付けられておシ、
その出カイi号がチャージアンプ20を経てアナログ演
算回路5に:1帝還されている点である。これによって
、アーム2の角加速度のフィードバックが実現され(1
3) ている。この実施例においては、サーボ系の応答特性の
設定が、より広範囲に行える効果がある。
なお、以上の実施例では直流サーボモータを駆動源とし
て用いたが、これは、例えばブラシレスIM流す−ボモ
ータ、あるいは交流サーボモータであっても良い。
まだ、L述の一例ではモータおよび負荷の速度をフィー
ドバックしているが、これを省略することも可能である
。負荷の加速度のフィードバックについても同様である
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明によれば、剛性の低い動力
伝達部を介して負荷を駆動する電気サーボ装置において
、負荷慣性の変化や外乱力の作用がある場合でも、これ
らの影響を受けて応答が変動することを抑制できるとと
もに、負荷の運動に伴って発生する振動も同時に抑制で
きるので、負荷の高速な運動を良好に制御することがで
きる。
したがって、電気サーボ装置を利用している種々の装置
の高速化、高梢度化等の性能の向上を図る(14) ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の醒気サーボ装置の一例をロボットアー
ムに適用した例を示す図、第2図は本発明の装置を構成
する比較演算部の処理内容を示すフローチャート図、第
3図は本発明の装置を構成する比較演算部の構成の一し
リを示す図、第4図〜第6図は本発明の装置の伝達関数
関係を説明するブロック線図、第7図は本発明の装置の
他の例を示す図である。 2・・・ロボットアーム、3・・・目標値信号発生器、
4・・・DA変換器、訃・・アナログ演算回路、6・・
・電力増幅器、7・・・モータ、8・・・減速機、9・
・・タコジェネレータ、10・・・エンコーダ、11・
・・前置増幅器、12・・・方向弁別回路、13・・・
可逆カウンタ、14・・・タコジェネレータ、15・・
・エンコーダ、16・・・前置増幅器、17・・・方向
弁別回路、18・・・可逆カウンタ、19・・・加速度
ピックアップ、20・・・チャージアップ、100・・
・比較演算部。 代理人 弁理士 高橋明夫 (15) 第 2 図 不3図 1ρ  ” /l)8 1ρ”        +22  ’     4/〃
4       /15  ・    1b′“211
3 103       114  ′

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、モータの動力を、剛性の低い動力伝達手段を介して
    、負荷に伝えてその負荷の位置や角度を制御する電気サ
    ーボ装置において、目標値信号発生器と、モータの位置
    又は角度、負荷の位置又は角度の信号をともに入力側に
    負帰還する負帰還回路と、この負帰還回路からの負帰還
    信号と目標値信号発生器からの目標値信号との偏差を、
    モータの操作量信号として出力する比較演算部とを備え
    だことを特徴とする電気サーボ装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の電気サーボ装置におい
    て、目標信号発生器から目標値信号、モータの位置又は
    角度信号及び負荷の位置又は角度信号から操作量信号に
    至る系の各直渡利得の比率を、 A:   (A  Nu):  ま ただし、A:正の数 NH:動力伝達手段の減速比の逆数 としたことを特徴とする電気サーボ装置。 3、特許請求の範囲第2項記載の電気サーボ装置におい
    て、負帰還回路はモータの速度信号および負荷の速度信
    号を負帰還することを特徴とする電気サーボ装置。 4、特許請求の範囲第3項記載の電気サーボ装置におい
    て、負帰還回路は負荷の加速度信号を帰還することを特
    徴とする電気サーボ装置。
JP8082583A 1983-05-11 1983-05-11 電気サ−ボ装置 Pending JPS59206902A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8082583A JPS59206902A (ja) 1983-05-11 1983-05-11 電気サ−ボ装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8082583A JPS59206902A (ja) 1983-05-11 1983-05-11 電気サ−ボ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59206902A true JPS59206902A (ja) 1984-11-22

Family

ID=13729198

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8082583A Pending JPS59206902A (ja) 1983-05-11 1983-05-11 電気サ−ボ装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS59206902A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987003432A1 (en) * 1985-11-27 1987-06-04 Fanuc Ltd Speed control system

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56116115A (en) * 1980-02-18 1981-09-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Locating control system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56116115A (en) * 1980-02-18 1981-09-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Locating control system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987003432A1 (en) * 1985-11-27 1987-06-04 Fanuc Ltd Speed control system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Canudas et al. Adaptive friction compensation in DC-motor drives
JPH057727B2 (ja)
JPH063994B2 (ja) 複数台デイジタルサーボの制御方法
Kaynak et al. Variable structure systems theory applied to sub-time optimal position control with an invariant trajectory
JPS63120314A (ja) デイジタルサ−ボシステム
JPS59206902A (ja) 電気サ−ボ装置
JPS58223583A (ja) 産業用ロボツトの制御装置
JPH03278108A (ja) 2つのサーボ系間の追従制御方式
JP2784002B2 (ja) 加速度制御形サーボシステム
JP2783321B2 (ja) 多関節ロボットの制御装置
JPS58165679A (ja) リニアサ−ボモ−タ−の制御装置
JPS5858886A (ja) 直流電動機の加速度制御装置
JPH01163808A (ja) ロボットの非干渉化制御方法
JPH07337055A (ja) ロボットの制御装置
JPS6121511A (ja) 位置決め機構の制御方式
JP2595610B2 (ja) 位置決め制御装置
JPH05252772A (ja) サーボモータ高速位置決め制御方法
JPS60515A (ja) 位置決め装置
JPH0591774A (ja) モータ速度制御装置
JPH01296301A (ja) 産業用ロボットのサーボループ制御方法
JPH0740268A (ja) ロボットアームの制御装置
SU928298A1 (ru) Устройство дл управлени приводом робота
JPH04257001A (ja) ゲインスケジューリング
JP2524389B2 (ja) サ―ボ制御装置
JPH07281758A (ja) サーボモータの制御方式