JPS61150013A - ハンチング検出器 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は制御系におけるフィードバックの振動レベルよ
シハンチングを検出する−・ンチング検出器に関するも
のである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、制御系、例えば速度制御系サーがモータではゲイ
ン調整は、予めその制御系にステツブ状に変化するステ
、ｆ指令を与え、その応答におけるオーパージ、−重量
を見て最適に調整する方法が採られている。

しかし、この方法によると、負荷が変化した場合、その
都度ステップ指令を与えて上述のような最適調整を行わ
ねばならず、特に負荷がダイナミ、りに変化するような
系では常に最適調整しなければならず、このようなこと
は現実問題として不可能である。そのため、負荷がダイ
ナミックに変化する系１例えばロボット等のよ５にワー
ク重量が絶えば変化する系では平均的な負荷によって最
適ｍｌ整を行い、負荷の増大に伴なう応答性の変化は無
視していたが、この制御系を生産機械等に適用した場合
、該応答性の変化がタクトタイムを左右し、ひいては生
産能力の低下を来たした。従って、この問題を解決する
ためには制御系の安定性、ハンチング状態を検知でき−
る検出器によシ、−）ンチングを検出して通常時は応答
性を曳くするためできるだけ高いダインで制御し、ハン
チングが生じたときはゲインを下げるようにすることが
必要であるが・・ンチングを検出する装置が実用化され
ておらず、かかる検出器の出現が望まれる。

〔発明の目的〕

本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、制御系の
安定性を監視してハンチング状態発生時にこれを検知で
きるようにしたハンチング検出器を提供することを目的
とする。

〔発明の概要〕

すなわち、上記目的を達成するため本発明制御系に与え
る制御指令値を微分する微分手段と、この微分出力を所
望の増幅率で増幅してノ１ンチング許容値を得る手段と
、このハンチング許容値と前記制御指令値とを合わせて
ノ）ンチング検出レベルを得る手段と、このハンチング
検出レベルを基準に前記制御系のフィードバック信号を
比較し、その比較結果よシハンチング検出出力を発生す
る手段とよシ構成し、制御指令値を微分して変化分を知
多、これを所望の増幅率で増幅して−・ンチング許容値
を得ると共にこの−・ンチング許容値と制御指令値を合
わせて−・ンチング検出の基準レベルを求め、これを基
準にフィードバック信号を比較して一１ンチングが許容
範囲を超えるレベルで生じたとき、これを検知するよう
にする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

本発明は制御系を最適調整するために指令値の変化に対
するフィードバックの振動レベルを監視し、フィードバ
ック振動レベルが設定値を超えたならば−・ンチングと
見做して、最適調整タイミングの目安と・するべく−・
ンチング検出信号を発生させるようにするものである。

ここで、単にフィードパ、り値と制御の指令値との差の
レベルを監視するのでは無く、指令値の変化、すなわち
、指令値の微分値に対応して−・ンチング検出レベルを
設定する。これは指令値の変化の大きさによシ、フィー
ドバックのオーツ寸−シュー重量が変化するためである
。

以下、本発明を図に基づいて説明する。

第１図は本装置の構成を示すブロック図である。図中１
１は微分器であシ、入力された指令値Ｘの信号を微分し
て出力するものである。

１２はこの微分器１１出力を増幅するアンプであり、こ
のアンプ１２はＩヘンチング許容量設定用のハンチング
許容値設定器１３及びオフセット調整用のオフセット調
整器１４を有しておシ、これらによってアンプ１２では
一１７チング許容値を調整すると共にオフセットを調整
する。ここで、オフセットは指令値Ｘが一定の際のハン
チング許容値を意味する。

すなわち、アンプ１２は入力信号を・・ンチング許容値
設定器１３によシ設定された増幅率で増幅し、オフセッ
ト調整器１３で設定されたオフモアト値分に上記増幅出
力を上乗せして出力する。

１５は加算器であシ、前記アンプ１２の出力と前記入力
された指令値Ｘに加算して出力するもので、この出力は
ハンチング検出レベルの上限値ＵＬとなる。１６は減算
器であシ、前記入力指令値Ｘよシ前記アンプ１２出力を
減算してその差出力を得るもので、この出力はハンチン
グ検出レベルの下限値ＬＬとなる。尚、ここでは差出力
は正側のレベルのもののみ使用し、負側は使用しない。

１７．１８はコンノ臂レータであシ、これらのうち、コ
ンパレータ１１は加算器１５の出力を基準に制御系にお
けるフィードバック信号ｙを比較し、フィードバック信
号ｙのレベルが基準値よシ高いとき出力を発生する。ま
た、コンパレータ１８は減算器１６の出力を基準に前記
フィードバック信号ｙを比較し、フィードバック信号ｙ
のレベルが基準値よシ低いとき出力を発生する。

１９はオアゲートによる論理加算器で１）、前記コンノ
臂レータ１７．１８の出力のＯＲ論理をとって出力を発
生する。この論理加算器１９の出力がハンチング検出信
号となる。

次に上記構成の本装置の作用について説明する。

今、第２図（、）に示す如く指令値Ｘが変化したとする
。この指令値Ｘは微分器１１によ）微分され、アンプ１
２へと送られる。このアンプノ２はオフセット値Ｌｏｎ
及びハンチング許容値が設定されていて、微分入力が零
のときはオフセット値を、また、微分入力があるときは
その入力を前記ハンチング許容値対応の増幅率で増幅し
、且つこの増幅出力に前記オフセット値Ｌｏｇ分を加算
して出力する（第２図（ｂ））。

そして、このアンｆｘｘ出力は加算器１５及び減算器１
６へと送られる。加算器１５には前記指令値Ｘが入力さ
れておシ、この指令値Ｘとアンプ１２の出力（第２図（
ｂ））は加算されて第２図（０）に示す如く、−ンチン
グ検出レベルの上［ＫＵＬとしてコンパレータ１７に出
力される。

また、減算器１６ではアンプ１２の出力に対する指令値
Ｘの差が求められ、その正極側レベル分が第２図（、）
に示す如くハンチング検出レベルの下限値ＬＬとしてコ
ンパレータ１８に出力される。

各コンパレータ１７，１ｇには制御系のフィードパ、り
信号ｙが入力されておシ、従って、コンパレータ１７，
１８はそれぞれ入力されたハンチング検出レベルの上限
値ＵＬ及び下限値ＬＬとこのフィードパ、り信号ｙとを
比較する。

そして、コンパレータ１７は第２＠（ｅ）に示す如く前
記上限値ＵＬを基準にフィードバック信号ｙを比較し、
比較信号が基準値よシ高くなると出力を発生する。□第
２図（、）の例では時刻ｔ１からｔｓおよびｔｓからｔ
４およびｔγからｔｓの期間に第２図（ｄ）に示す如く
出力を発生する。

また、フン／４レータ１８は第２図（、）に示す如く、
前記下限値ＬＬを基準にフィードバック信号ｙを比較し
、比較信号が基準値を下回るとき、出力を発生する。第
２図（ｅ′）の例では時刻１．からｔｓおよび１．から
ｔｌＯの期間に第２図（ｄ）に示す如く出力を発生する
。

これら各；ン１４レータ７７　、Ａｌｌの出力は論理加
算器１９に入力され、論理加算器１９はコンパレータ１
７，１Ｂの出力があるとき、出力を発生し、ノ・ンチン
グ検出信号として出力する。

これにより、フィードパ、り信号のレベルが／１ンチン
グ検出レベルを超える場合にこれを検出できる。そのた
め、この／）ンチング検出信号が出力された場合にはハ
ンチング検出信号が無くなるまで制御系のゲインを下げ
るように制御することで、通常時には制御系のゲインを
最大にしておき、運転中の負荷の状況に合わせて最適ゲ
インに自動調整するようにして、これによシ、制御系の
応答特性を負荷変動に合わせた最適なものに設定できる
ようになる。

第３図に上記構成の−・ンチング検出器を用いた制御系
の一例を示す。図はモータの自動ゲイン調整速度制御装
置を示すブロック図であり、図中３１は速度アンプ、３
２は電流アンプ、３３はモータ、３４は負荷、３５は速
度検出器、３６は第１図に示したハンチング検出器、３
７は速度アンプゲイン調整器であシ、前記速度検出器３
５は負荷３４を駆動するモータ３３の回転速度を検出す
る。この検出出力はフィードパ、り信号として用いられ
、前記ハンチング検出器３６は前記ハンチング検出レベ
ルの上下限値ＵＬ、ＬＬを基準にこのフィードパ、り信
号を比較してフィードバック信号のレベルが上下限値Ｕ
Ｌ　、ＬＬの範囲を超えるとき、これを検出して検出出
力を発生する。

速度アンプ３１は指令値Ｘの信号に対して前記フィード
パ、り信号を減算した信号を速度制御入力として受け、
これを速度アンプダイン調整器３７で設定される増幅率
（ゲイン）で増幅するもので、また、電流アンプ３２は
この速度アンプ３１の出力を電流増幅してモータ３３に
駆動出力として与えるものである。また、速度アンジグ
イン調整器３７は常時は速度アンプ３１のゲインが最大
となるように制御すると共に、ハンチング検出出力があ
るときはゲインを下げるようＫＬ、ハンチング検出出力
が無くなると所定の変化率でゲインを回復するように制
御する。

このような構成の装置は第４図（ｂ）のように速度指令
値Ｘを変化させた場合、・・ンチング検出器３６により
第４図（Ｃ）の如＜−・ンチング許容値が求められ、速
度指令値Ｘとによシハンチング検出レベルの上下限値Ｕ
Ｌ　、ＬＬが求められる。

そして、更にこれと速度検出器３５の出力するモータ３
３の回転速度に対応した検出出力（フィードバック信号
ｙ）が比較されて第４図（ｄ）に示す如く、フィードパ
、り信号ｙが該上下限値ＵＬ　、ＬＬの範囲を超えると
第４図（ｆ）に示す如＜−・ンチング検出器３６から−
ンチング検出出力が発生して速度アンジグイン調整器３
７に与える。すると速度アンプゲイン調整器３７はこの
−・ンチング検出出力が与えられている間、速度アンプ
３１のゲインを下げるように制御する。

このゲインの降下制御は例えば／Ｓンチング検出器３６
のコンノ４レータ１７，１８による上下限値ＵＬ、ＬＬ
とフィードバック信号ｙとの比較において、上下限値Ｕ
Ｌ、ＬＬに対するフィードバック信号ｙのレベルの差に
応じた降下率でゲインを下げるようにした如、上記レベ
ル差別にゲインを定めて該レベル対応のゲインに設定し
たシ、上記ハンチング検出出力がある間、一定率でディ
ンを下げるようにすることが考えられる。これらのうち
、最初の２つのケースはハンチング検出器３６にフィー
ドパ、り信号ｙの前記上下限値ＵＬ　、ＬＬに対す差出
力を抽出して速度アンプゲイン調整器３７に与える機能
を付加する必要があるが、ハンチングの状態に合わせた
最適のゲインに調整することができる。

上記１番目の場合のゲイン降下制御における速度アンｆ
３１のゲインは第４図（、）の如きとなシ、フィードパ
、り信号ｙのレベルが上下限値ＵＬ。

ＬＬの範囲を超えるとその超えたレベル差分に応じたゲ
インとなるように速度アンプゲイン調整器３７は速度ア
ンプ３１のゲインを下げ、ハンチング検出出力が無くな
ると所定の傾きでゲインを上昇させるようにゲイン制御
する。

これによシ、フィードバック信号のハンチングのレベル
に応じて最適なダインとなるように速度アンプ３１のダ
インが調整され、指令値Ｘとフィードバック信号ｙとの
差の制御入力が１艷最適ゲイン調整された速度アンプ３
１によって信号増幅された後、電流アンｆ３２で電流増
幅され、モータ３３に与えられてこれを回転駆動させる
。従って、−・ンチングを適正範囲に抑制しつつ負荷変
動に見合った応答性で制御することが可能になる。

このように従来であるとモータ負荷のイナーシャが変化
する場合、運転する前に最もイナーシャの低い負荷を荷
し、ハンチングしない程度までゲインを上げる方法が採
られておシ、この方法では負荷のイナーシャが増えた場
合に応答時間が遅くなるだけでなく、ゲインが低すぎて
逆にハンチングを起す恐れもあったが本発明では常時は
速度アンプのゲインを最大に上げておキ、フィードバッ
ク信号のハンチングのレベルが上下限値の範囲を超えた
ときにその超えている間、ダインを下げ、その後は除々
にゲインを最大値に戻すようにしたことで、制御系は−
・ンチングのない、しかも応答速度の速い最適制御が可
能となる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に限定するこ
となく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実
施し得るものであシ、例えば制御系としては速度制御系
に限らず、他の制御系にも利用し得るものである。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように本発明によれば、制御系における
フィードパ、り信号の許容レベル以上のハンチング発生
時にこれの検出を行うことができ、このハンチング検出
によってハンチングの生じているとき制御系のゲインを
制御することによって制御系の応答特性を最適な状態に
保つことができる他、制御系の安定性の判定にも用いる
ことができるなど応用の広い−・ンチング検出器を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
その作用を説明するためのタイムチャート、第３図は本
発明装置の応用例を示すプロ、り図、第４図はその作用
を説明するためのタイムチャートである。 １ノ・・・微分器、１２・・・アンプ、１３・・・ハン
チング許容値調整器、１４・・・オフセント調整器、１
５・・・加算器、１６・・・減算器、Ｊ　７，１ｇ・・
・コン・９レータ、１９・・・論理加算器、３１・・・
速度アンプ、３２・・・電流アンプ、３３・・・モータ
、３４・・・負荷、３５・・・速度検出器、３６・・・
ノ・ンチング検出器、３７・・・速度アンプダイン調整
器、Ｘ・・・指令値、ｙ・・・フィードバック信号・出
願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第３図 ＾　　　　　　　　　　　　＾　　　　　　　　　　　
　　　　　＾１）　　　　　　　　、Ｏｕ −ユＩ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　−ツム
で−嘴奄！鵠さ爛械体 く＾勢返

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御系に与える制御指令値を微分する微分手段と、この
   微分出力を所望の増幅率で増幅してハンチング許容値を
   得る手段と、このハンチング許容値と前記制御指令値と
   を合わせてハンチング検出レベルを得る手段と、このハ
   ンチング検出レベルを基準に前記制御系のフィードバッ
   ク信号を比較し、その比較結果よりハンチング検出出力
   を発生する手段とを備えて成るハンチング検出器。