JPS59212904A - 電気サ−ボ装置の速度制御装置 - Google Patents

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〕 本発明は電子計算機の周辺機器やデータ通信機器などの
運転制御に利用される電気サーボ装置の制（至）装置に
関し、特に低感度速度制御を行うことのできる電気サー
ボ装置の制御装置に関するものである。

〔発明の背景〕

電気サーボ装置の制御の一つに速度ループ制御と呼ばれ
るものがある。これは電気サーボ装置（以後、説明を分
りやすくするためモータを例にとる。）の速度を検出す
る速度検出器と、上記モータの速度を、目標速度とを比
較する誤差検出器と、速度誤差信号に基づいて、モータ
駆動電圧を発生する電力増幅器とから構成される。しか
し、この制御方式は例えばモータの特性が変化した場合
には、モータの速度変動が生じる欠点がある。

また、上記の制御方式とは別に、位相サーボ方式（ある
いはＰＬＬ制御：　ｐｈａｓｅ−４，□ｅｋｅｄＬｏｏ
ｐ制御）と呼ばれるものがある。その構成は、速度ルー
プ制御に比べて、フィードバック量にモータ回転子の位
相を用いて制御を行なうものである。この場合、目標信
号はパルス信号であシ、その周波数成分がモータの回転
速度に相当する。モータ速度の検出は例えばロークリエ
ンコーダのようなパルス信号を発生する検出器が用いら
れる。

次に、位相差検出器により、目標信号とモータがらのフ
ィードバック信号とを比較し位相差に比例する電圧成分
が取り出され、電力増幅器を介してモータが駆動される
。

この方式の場合、定常状態でのモータ速度は目標信号の
発振周波数によって決まり、サーボ回路を構成している
他の素子には無関係になるが、回転むらはその周波数に
依存するので、サーボ回路を構成している他の要素や安
定度によっても左右される欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電気サーボ装置において、装置を構成
する要素の定数変化に対し、電気サーボ装置のサーボ性
能が影響を受けないような低感度速度制御を行うことが
できる制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の電気サーボ装置の速度制御方式は、フィードバ
ックサーボ系を構成する際に、その構成要素の定数変化
の影響をある周波数区間で受けないような帯域幅の広い
フィードバックサーボ系を構成して置いて、サーボ装置
に必要な帯域幅は別の積分器にて設定すちようにしてフ
ィードバックサーボ系を構成することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図より第４図によって説
明する。第１図は本発明に好適な電気サーボ装置の全体
構成を示す図である。負荷装置２は条件によシモータ１
にかかる負荷が変動する負荷装置である。この負荷装置
２を駆動するモータ１の制御は制御器５及び電力増幅器
４にて行う。

また、このモータ１の速度は、速度検出器３により検出
される。第２図は制御器５の詳細構成を示す図である。

制御器５は目標速度７とモータ速度２０とを比較して速
度誤差を発生する誤差検出器１０と誤差信号を積分する
積分増幅器１１及び速度制御器１３とから構成される。

変換器１２は速度検出器３で検出したパルス信号９を速
度信号　。

２０に変換する。また信号６はモータ電流信号８はモー
タ１の制御信号を示す。

モータ１及び負荷装置２をまとめて、ここでは制御対象
と呼ぶことにする。第３図は第２図の速度制御器１３の
詳細構成を示す。増幅器１５はモータ電流６を、増幅器
１７はモータ速度２０をそれぞれ増幅し、フィードバッ
ク信号を作る。速度制御器１３はこれらフィードバック
信号と積分増幅器１１の出力信号２１とを比較する誤差
検出器１４をもち、その誤差信号を増幅器１６で増幅す
る構成である。第４図は制御対象の周波数応答特性を測
定して、そのゲイン特性をボード線図上に示したもので
ある。この時制御対象の入力は、モータ駆動電圧であυ
、出力はモータ角速度である。

第４図において特性２２はモータ１の負荷が最大時を示
し、特性２３は最小時を示す。次に第５図において、特
性２４及び２５は速度制御器１３、電力増幅器４及び制
御対象とからなる閉ループ速度制御系の周波数応答特性
を第４図と同様にボード線図上に示したものである。第
５図で、ω２４及びω２５は第４図の特性２２及び２３
に対応する速度制御系の帯域幅である。帯域幅は閉ルー
プサーボ系において、サーボ系が目標入力に対し、良好
な追従応答特性をする周波数区間を示す値である。

この帯域幅は、速度制御器１３の各増幅器１５゜１６及
び１７を調整することにより任意に設計することができ
る。第５図は設計例の一例であるが、負荷装置２の条件
を変えるとモータ１にかがる負荷が変わり帯域幅がω２
４〜ω２５にかけて変化する。

しかし、ω２４よシ低域の周波数区間は目標入力に対し
て、負荷装置２０条件の如何に拘らず良好な追従応答を
示すことが分る。以上から、速度制御器１３を中心とし
て構成される速度制御系の周波数応答は、ω２４を境と
して負荷装置２の条件に拘らず一定な周波数応答を示す
周波数区間と、負荷装置２の影響が表われる周波数区間
とに区別することができる。第６図は第１図の電気サー
ボ装置で目標とするサーボ性能を、第４図、第５図と同
様にボート線図上に示したものである。第６図では、電
気サーボ装置の開ループゲイン特性３今として示されて
いる。ω０は交さ周波数であり、応答性を示す値である
。第６図の周波数応答特性は、本実施例においては積分
増幅器１１で電気回路として実現する。さて、第１図の
電気サーボ装置は、フィードバックループを除くと、積
分増幅器１１と、速度制御器１３、電力増幅器４及び制
御対象とからなる閉ループ速度制御系の２つの部分から
構成されている。したがって、電気サーボ装置全体の開
ループ応答特性はこれら２つの部分の応答特性を重ねた
ものであり、第７図のごとくボード線図上に示すことが
できる。

第７図において交さ周波数ω０はこのサーボ装置全体の
応答特性を示す値であシ、ω。に対して、速度制御系の
帯域幅ω３を十分広く設計することにより、ω２４より
低い周波数区間においては負荷装置２０条件に拘らず所
定の応答を示すような電気サーボ装置を実現することが
可能になる。

第８図は第２図における速度制御器の別の具体例の構成
を示す図である。この速度制御器２６は、本発明で目的
とする低感度特性をさらに向上せしめるものである。そ
の構成は第３図に示した速度制御器１３に、新たに積分
増幅器１９と誤差検出器１８とを加えたものである。こ
の結果、速度制御器２６よシ構成される速度制御系はＩ
型の速度制御系になる。■型の速度制御系の場合、入力
信号がステップ状信号である時、その応答特性において
定常誤差を理論的になくすことができる。したがって、
第５図に示した速度制御系の閉ループ周波数応答特性は
第８図に示す速度制御器２６を用いることによシ、定常
誤差を完全になくすことができる。゛このことから、先
に説明したように、電気サーボ装置における低感度特性
をさらに良くすることができる。以上、第１図から第８
図にかけて説明した電気サーボ装置の実施例は、電気サ
ーボ装置への入力信号がステップ状信号である場合に最
適な効果を示す。この理由は、制御器５の構成にある。

第２図において、制御器５は、積分増幅器１１を内部構
成に持つことから、電気サーボ装置は全体では■型の制
御系になる。したがって、この電気サーボ装置の入力信
号がステップ状信号である場合には、理論的に定常誤差
のない応答が実現できる。

次に、電気サーボ装置の入力信号がステップ状信号でな
いような場合にも、有効に機能する制御器の構成につい
て説明する。例えば入力信号がランプ状信号の場合には
、理論的に定常誤差のない応答を得るためには、電気サ
ーボ装置を■型の制御系に構成する必要がある。さらに
、入力信号が２次の時間関数で表わされる場合には、■
型の制御系に構成することにより、理論上定常誤差をな
くすことができる。つまり、入力信号の時間関数より次
数の高い制御系を設定することにより理論上定常誤差を
なくすことができる。

第９図は、入力信号がランプ状信号の場合に有効に機能
する制御器の構成を示す図である。第９図において、制
御器２７は、第２図に示す制御器５の積分増幅器１１を
積分装置２８に置き換えたものである。積分装置２８の
構成は、２つの積分増幅器２９及び３０を直列に配置し
、さらに前向のゲインを与える増幅器３１及び３２と、
これらを加算する加算器３３とから成る。このように、
積分装置２８は積分増幅器を２段含むから、制御器２７
は■型の制御系を構成することができる。

さて、第２図の積分増幅器１１は、第６図の周波数応答
特性を電気回路で構成する手段でもあるから、積分装置
２８も同様の機能全果す。

この時、増幅器３１及び３２は、第６図の周波数応答特
性をより正確に電気回路で構成するために必要な前向き
ゲインを調節する手段である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、モータ負荷変動などサーボ装置全構成
する定数変化に対して、速度制御性能が影響を受けない
ような電気サーボ装置を実現できるので効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気サーボ装置の制御装置の一実施例
を説明する図、第２図は第１図におけるモータ制御器の
一例の構成を示すブロック図、第３図は第２図に、゛け
る速度制御器の具体的構成を示すブロック図、第４図〜
第７図は第２図に示す制御系の各機能ブロックの周波数
応答特性をボード線図上にゲイン特性として示した図、
第８図は第２図における速度制御器の別の具体例を示す
図、第９図は第１図におけるモータ制御器の別の例を示
すブロック図である。 １・・・モータ、２・・・負荷装置、３・・・速度検出
器、４・・・電力増幅器、５．２７・・・モータ制御器
、１０゜１８・・・誤差検出器、１１，２９．３０・・
・積分増幅器、１２・・・変換器、１３．２６・・・速
度制御器、１４・・・誤差検出器、１５，１６．１７，
３１゜３２・・・増幅器、１９・・・積分増幅器、２８
・・・積分装第　３　　図 第　４　口　　　　１　図 り図　　冨７図 １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、負荷装置を駆動制御する電気サーボ装置の速度制御
   装置において、 目標速度と制御対象である負荷装置の速度とを比較し誤
   差を検出する誤差検出手段と、前記誤差を積分及び増幅
   する積分増幅手段と、前記積分増幅手段で積分された誤
   差及び負荷装置の速度とから、電気サーボ装置の応答性
   能が、所定の周波数区間において、前記電気サーボ装置
   を構成する定数変化の影響を受けないように前記電気サ
   ーボ系を制御及び駆動する信号を発生する速度制御手段
   とからなることを特徴とする低感度速度制御装置。 ２、積分増幅手段を積分増幅器で構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の電気サーボ装置の速度
   制御装置。 ３、積分増幅手段を、多段に配置した積分器と、それぞ
   れの積分器へ入力する信号を増幅する複数個の増幅器を
   含み、前記複数個の増幅器からの信号と前記多段に配置
   された積分器からの信号とを加算する加算器とから構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気
   サーボ装置の速度制御装置。