JPS60173603A - サ−ボモ−タの制御装置 - 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、サーボモータの制御装置に係り、コントロー
ラを最適に自動調節するようにしたサーボモータの制御
装置に関する。

〔発明の背景〕

従来のサーボ装置のコントローラは、ＶＦｔ、トリマ等
の調節要素を複数持っており、その調節法は周波数応答
法による手動の試行錯誤的調節である。この為にコント
ローラの調節には多大な時間と経験を要しだ。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来手動で行っていたコントローラの
調節を、自動的に行なうようにしプＣサーボモータの制
御装置を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、パラメータの未知なサーボモータに対してモ
ータ単体の応答をめ、その入力と出力をもとにして同定
器にてモータのパラメータを同定し、次に同定したパラ
メータを利用してモータの応答が良好になる様な補償器
の制御パラメータをアルゴリズムによってめ、補償器の
調節を行なうようにしたことを特徴とする特〔発明の実
施例〕 本発明の一実施例を、ＤＣサーボモータの速度制御をＰ
ＩＤ補償器を用いた例により詳細に説明する。

第１図において１はＤＣサーボモータで、その回転速度
ω（１）はタコジェネレータ２によって電圧信号に変換
され、さらにＡ／Ｄコンバータ５によってディジタル値
ωＤ　（Ｋ）となる。モータ駆動電ｉ＝は、モータ駆動
アンプ４に設けた電流検出抵抗により電圧信号Ｌ（ｔ）
に変換され、上記回転速度ω（１）と同様にＡ／Ｄコン
バータ５Ｖｃよってディジタル値ＬＤ（Ｋ）となる。

補償器５はマイクロコンピュータによるディジタル清算
でＰＩＤ補償を行ない、その制御パラメータとして比例
定数に？、積分定数ＫＮ、微分定数ＫＤをもつ。このＫ
ｐ　、Ｋｌ、Ｋｎを調節することによってモータ１の速
度応答を良くすることができる。

従来手動で行っていた仁の調節を自動的に行う為に、モ
ータ１のパラメータを推定する同定器６と制御パラメー
タをめ補償器５を調節する調節器７を設けている。同定
及び調節は、マイクロコンピュータによるディジタル演
算で行なわれる。

次にそのアルゴリズムについて説明する。

まず同定器６について説明する。一般的にＤＣサーボモ
ータは１次式の様に２次の状態方程式に近似される。

Ｘ（ｔ）　＝　Ａ　Ｘ（ｔ）　＋　＃Ｌ　（ｔ）　（１
）またその離散系の遷移方程式は、 ＸＭ（Ｋ＋１）＝、４ＭＸＭ（Ｋ）−１−ＢＭｕ（Ｋ）
　（２）ここで同定器内圧１モータと同様な数学モデル
を考える。

Ｘｍ　（Ｋ＋１　）−Ａｍ　（Ｋ＋１　）ＸＭ（Ｋ）十
Ｂｍ（Ｋ＋１　）Ｕ（Ｋ）　（！ｌ）この時第２図の様
に同一人力Ｉｆ　（Ｋ）に対する出力Ｘ　Ｍ　（Ｋ）、
　Ｘ　ｍ　（Ｋ）の差が最小になった時ＡＭ、Ａｒｍ及
びＢＭ、Ｂｍがそれぞれ等しくなったと同定でへる。

同定法には最小２乗法等多種あるが、ここではリアプノ
フ法を用いた、 状０誤差ベクトルＥ　（Ｋ）を次式とおく。

Ｅ　（Ｋ）　＝　Ｘｓ　（Ｋ）　−ＸＭ（Ｋ）　（４）
（６）式は、（１）、（２）式より、 Ｅ（ｘ）＝φ（Ｋ＋１　）ＸＭ　（Ｋ）＋ψ（ｘ＋１　
）　（１（Ｋ）　（５）φ（Ｋ）　＝Ａｍ　（Ｋ）　−
，４Ｍ ψ（Ｋ）　＝＝　Ｂ　ｍ　（Ｋ）　−Ｂ　Ｍまた、 Ω（Ｋ）　＝＝　（φ（Ｋ）、ψ（Ｋ））　Ｓ時変行列
ＡＴ（Ｋ）＝　（ＸｌｌｌＴ（Ｋ）　、　（１Ｔ（Ｋ）
　）　；ベクトルとすると、 Ｅ　（Ｋ）　＝Ω（Ｋ）　Ａ　（Ｋ−１’）以上からリ
アプノフの安定条件忙よって同定則がまる。

同定したモータの離散系パラメータＡＩＩＩ、Ｂｒ１１
をもとに次段の調節器７に入力する為に％連続系への近
似と伝達関数への変換を行う。

連続系への近似は状態方程式、 大ｒｓ　（ｔ）　＝ＡＭＸＭ（ｔ）　＋ＢＭｌｌ　（ｃ
）　（８）ＡＭ、ＢＭ；連続系パラメータ同定値 を細かいサンプリングタイムΔＴによってサンプリング
すると、 ＸＭ　（Ｋ＋１　）　；　ＸＭ　（Ｋ）　＋ＸＭ　（Ｋ
）ΔＴ＋０　（ΔＴ）　（９）０（Δ′ｌ゛）；近似誤
差 ココでｌｊ、ｔｒｐ　（：）　（ΔＴ）＝０と考えると
、ΔＴ−４０ ＸＭ　（Ｋ＋１　）＝　［７＋ΔＴ　ＡＭ］　Ｘ　（Ｋ
）＋ΔＴ　Ｂｕ　（Ｌ　（Ｋ）　（１０）（５）、　（
１０）式より連続系近似パラメータ同定値は、となる。

しだがってモータの特性を同定値をもとに伝達関数表示
にすると、（８）式及び出力方程式 ％式％（１２） 以上によってパラメータ同定器１は、モータに加わる人
力　（１）と、出力、ｙＤ）によってモータの伝達関数
がめられる。

次に調節器７について説明する。

コントローラをＰＩＤ補償にした場合を考え。

部分係数比較法による制御パラメータの決定を行う。

伝達関数の分母系列表現 を考えた場合、制御系の要請条件 ａ）定常偏差が０である（制御性の安定）ｂ）適切な減
衰特性を持つ（安定性の確立）ｃ）　ａ）、　ｂ）を満
たした上で立ち北かり時間が最小となること（連応性の
向上） を満足する様なパラメータ（α。、Ｃ１，・・・・・・
・・・）は、（１，１，０，５，０，１５，０，０３・
・・・・・・・・）にほぼ集約することが仰られている
。また、Ｇｍ（ｓ）において条件ａ）、ｂ）。

Ｃ）は次の様に言い換えることができる。

ａ’）ｓＱの糸数を１にする。

ｂ’）調整可能なパラメータの数が許す限りＬ−２゜６
、・・・・・・の順にＳ”の糸数をα↓δ”に等しくす
る。

ｃ’）　ｓ’の糸数を正でできるだけ小さくする。

以トよりＰＩＤ補償の各定数をめる。モータの伝達関数
は（１３）式で与えられるので、これに対するＰＩＤ補
償の伝達関数は、 であり、制御系の伝達関数は次式となる。

故に、このＷ（Ｓ）をＱｍ（Ｓ）に等しくするためには
、αδ＝１＋−８（１７） したがって１ 、　ａＢ し＝ｎ−イ ここで、ＰＩＤ補償の伝達関数は（１５）式においてＳ
３以降の糸数Ｃ，、Ｃ４・・・・・・−〇となることか
ら、（ｉ８）式より８３の糸数を０であるとして、 ３ −ぜα２江十δ（４−Ｃ３）−ｉ十δ３（２α２α３−
α「α、）＝Ｏ（１９）ａｏ　ａｏ　ａ。

とおいて、条件Ｃ’）を満たす為に（１９）式の最小の
実根δをめ、各パラメータＣ８，Ｃ１，Ｃ２をめる。

このＣ８，Ｃ，、Ｃ２がそれぞれ制御パラメータに■、
Ｋｐ　。

ＫＤである。

求められた制御パラメータをＰＩＤ補償のコントローラ
のメモリに格納し、コントローラはこれをもとに制御を
行なうことによって、自動調節は終了する。

実施例では同定法にリアプノ７法、制御パラメータをめ
る為に部分系数比較法を用いたが、他に同定法では最小
２乗法等、制御パラメータでめるには評価関数による方
法等を用いてもこい。

まだ、制御対象を表わす関数が既知であり、パラメータ
のみ未知であれば、他種のモータや位置制御などの他の
制御系にも適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来手動によって長時間かけて行なっ
ていたコントローラの調節を、短時間に自動的に行なう
ことができる。

また手動用の調節要素が下壁となるので、回路を小型化
できる効果がある。

さらに自動化、小型化した制御装置は、モータに内蔵す
ることが可能になり、モータまわりの配線を少なくで舞
る効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるサーボモータの制御装置の一実施
例を示すブロック図、第２図は同定器のアルゴリズムを
示す図である。 １・・・・・・ＤＣサーボモータ、 ２・・・・・・タコジェネレータ、 ６・・・・・・Ａ／ｌ）コンバータ、 ４・・・・・・モータ駆動アンプ、 ５・・・・・・補償器、 ６・・・・・・同定器、 ７・・・・・・調節器。 第　／　図 第　２　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　コントローラ及びモータ駆動アンプを備えたサー
   ボモータの制御装置において、上記サーボモータのパラ
   メータを同定する同定器と、該同定器にて同定したパラ
   メータより１記コントローラの制御パラメータを算出し
   、該コントローラを調節する調節器とから成る自動調節
   装置を設けたことを特徴とするサーボモータの制御装置
   。 ２Ｊ：配回定器は制御対象を限定し、その系の関数は既
   知のものとしてパラメータ値のみを同定するように構成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサー
   ボモータの制御装置。