JPS61150689A - 摩擦トルクを補償するサ−ボモ−タ制御方法 - Google Patents
摩擦トルクを補償するサ−ボモ−タ制御方法Info
- Publication number
- JPS61150689A JPS61150689A JP59271553A JP27155384A JPS61150689A JP S61150689 A JPS61150689 A JP S61150689A JP 59271553 A JP59271553 A JP 59271553A JP 27155384 A JP27155384 A JP 27155384A JP S61150689 A JPS61150689 A JP S61150689A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical 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
- G05B19/19—Numerical 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
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41156—Injection of vibration anti-stick, against static friction, dither, stiction
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Motor And Converter Starters (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、運動方向反転時に生じる応答の遅れを改善し
た、速度ループがディジタル式に制御される閉ループ制
御方式のサーボモータ制御方法に関するものである。
た、速度ループがディジタル式に制御される閉ループ制
御方式のサーボモータ制御方法に関するものである。
−ｉに、位置フィードバックループを持ち、速度ループ
がディジタル式に制御されるサーボモータ制御回路は、
例えば第３図に示すように、モータ２１の回転位置また
は機械可動部（図示せず）の位置を制御する大めの位置
フィードバックルーズの他に、モータ２１の回転速度を
制御するための速度フィードバックループと、モータ２
１の電流を制御するための電流フィードバックループと
が設けられている。電流フィードバックループでは、電
流検出器２０で検出したモータ電流ヱとアナログ量のモ
ータ電流側値り、、°とが等しくなるように制御され、
速度検出器１５で検出したモータ速度Ｖと速度指令演算
器１３からの速度指令値ｖ。
がディジタル式に制御されるサーボモータ制御回路は、
例えば第３図に示すように、モータ２１の回転位置また
は機械可動部（図示せず）の位置を制御する大めの位置
フィードバックルーズの他に、モータ２１の回転速度を
制御するための速度フィードバックループと、モータ２
１の電流を制御するための電流フィードバックループと
が設けられている。電流フィードバックループでは、電
流検出器２０で検出したモータ電流ヱとアナログ量のモ
ータ電流側値り、、°とが等しくなるように制御され、
速度検出器１５で検出したモータ速度Ｖと速度指令演算
器１３からの速度指令値ｖ。
との差が零になるように制御され、最終的にはパルスエ
ンコーダやリニアスケール等の位置検出器２２で検出さ
れた位置Ｘと指令値発生器ｌＯから与えられる指令値ｒ
との差が零となるように位置フィードバックループによ
りモータ位置が制御される。なお、第３図中１２は位置
カウンタ、１６は電流指令演算器、１７はＤ／Ａ変換器
、１９はパワーアンプ、１１．１４．１８は減算器であ
る。
ンコーダやリニアスケール等の位置検出器２２で検出さ
れた位置Ｘと指令値発生器ｌＯから与えられる指令値ｒ
との差が零となるように位置フィードバックループによ
りモータ位置が制御される。なお、第３図中１２は位置
カウンタ、１６は電流指令演算器、１７はＤ／Ａ変換器
、１９はパワーアンプ、１１．１４．１８は減算器であ
る。
また、一点鎖線で囲んだ部分がディジタル式に処理され
る部分で、口〉はディジタル量信号を、−はアナログ量
信号を表わす。速度指令演算器１３では、通常ゼ Ｖｒ ＝Ｋｐｅ （ＫＰは定数）−・−・−（１１
式なる演算が行なわれ、電流指令演算器では、なる演算
が行われる。この電流指令演算方式は、ＰＩ（比例積分
）制御方式である。第４図はＩ−Ｐ（積分−比例）制御
方式の速度指令ｖＰ、速度Ｖおよび電流指令ヱ、の関係
を決める電流指令演算器１６’を示す。ここで電流指令
演算器１６’では なる演算が行なわれる。
る部分で、口〉はディジタル量信号を、−はアナログ量
信号を表わす。速度指令演算器１３では、通常ゼ Ｖｒ ＝Ｋｐｅ （ＫＰは定数）−・−・−（１１
式なる演算が行なわれ、電流指令演算器では、なる演算
が行われる。この電流指令演算方式は、ＰＩ（比例積分
）制御方式である。第４図はＩ−Ｐ（積分−比例）制御
方式の速度指令ｖＰ、速度Ｖおよび電流指令ヱ、の関係
を決める電流指令演算器１６’を示す。ここで電流指令
演算器１６’では なる演算が行なわれる。
ところで、以上に示したような構成を有する従来のサー
ボモータ制御装置において、モータの運動方向反転時に
おけるモータ電流上、モータ速度Ｖおよび速度指令ＶＰ
との関係を、縦軸に速度指令ｖ１．速度Ｖおよびモータ
電流りをとり、横軸に方向反転指令入力時を原点として
時間ｔをとって図示すると、例えば第５図（ａｌ、 （
ｂｌ、 （ｃ）の曲線３０ｖｒ、３１ｖ、３２Ｌに示す
ようになる。ここでｉ。
ボモータ制御装置において、モータの運動方向反転時に
おけるモータ電流上、モータ速度Ｖおよび速度指令ＶＰ
との関係を、縦軸に速度指令ｖ１．速度Ｖおよびモータ
電流りをとり、横軸に方向反転指令入力時を原点として
時間ｔをとって図示すると、例えば第５図（ａｌ、 （
ｂｌ、 （ｃ）の曲線３０ｖｒ、３１ｖ、３２Ｌに示す
ようになる。ここでｉ。
は機械の摩擦トルクをモータ電流に換算した値であり、
図示例では速度指令が正方向から負方向へ一定加速度で
減速されている場合を示す。
図示例では速度指令が正方向から負方向へ一定加速度で
減速されている場合を示す。
同図から判るように、１＝０で反対方向の速度指令が入
力されると曲線３２誌で示すモータ電流■は徐々に増加
していくが、曲線３１Ｖで示すモータ速度Ｖはモータ電
流Ｉが−Ｉ０を超える時点まで零であり、モータ電流Ｉ
が一■。を超えて初めてモータは逆回転し始める。即ち
、反対方向の速度指令が人力されてからモータが逆回転
を開始するまでＴ、の時間遅れが生じる。
力されると曲線３２誌で示すモータ電流■は徐々に増加
していくが、曲線３１Ｖで示すモータ速度Ｖはモータ電
流Ｉが−Ｉ０を超える時点まで零であり、モータ電流Ｉ
が一■。を超えて初めてモータは逆回転し始める。即ち
、反対方向の速度指令が人力されてからモータが逆回転
を開始するまでＴ、の時間遅れが生じる。
このような時間遅れは、当然、数値制御加工誤差となっ
て現れ、具体的には例えば第６図に示すように、真円の
指令パルス列の分配が行われて同図の曲線４０に示す真
円に沿って切削が行われるべきところが、回転方向反転
時に応答遅れがあるために円弧切削の象限切り換え部分
において、実際の切削物の形状は曲線４１に示すように
ふくらみをもつという不具合を生じる。 ゛こ
のような問題に対する改善策として速度ループの制御器
がアナログ式で行われている場合については特公昭５７
−７１２８２号があるが、速度ループがディジタル式で
行われている場合については解決策が与えられていない
。
て現れ、具体的には例えば第６図に示すように、真円の
指令パルス列の分配が行われて同図の曲線４０に示す真
円に沿って切削が行われるべきところが、回転方向反転
時に応答遅れがあるために円弧切削の象限切り換え部分
において、実際の切削物の形状は曲線４１に示すように
ふくらみをもつという不具合を生じる。 ゛こ
のような問題に対する改善策として速度ループの制御器
がアナログ式で行われている場合については特公昭５７
−７１２８２号があるが、速度ループがディジタル式で
行われている場合については解決策が与えられていない
。
本発明は、第３図と（２）式、および第４図と（３）式
で構成される従来のサーボモータ制御方法の欠点を改善
するものであり、その目的はモータの方向反転時に摩擦
トルクによって引き起こされるモータの応答遅れを補償
して制御精度を高めることにある。
で構成される従来のサーボモータ制御方法の欠点を改善
するものであり、その目的はモータの方向反転時に摩擦
トルクによって引き起こされるモータの応答遅れを補償
して制御精度を高めることにある。
本発明は、方向反転信号入力時における電流指令値を決
定している値が、摩擦トルクに相当した値であることお
よび、このとき速度指令および速度がほとんど零である
ので、電流指令値を決定している値が（２）、 （３１
式のＬＦｌであることを利用し、方向反転信号人力直後
に電流指令値のうちの積分項Ｌｒｌを絶対値は等しく符
号を反転、つまり２の補数をとることにより、瞬時的に
電流指令値を摩擦トルクに相当する値にセットすること
としたものである。
定している値が、摩擦トルクに相当した値であることお
よび、このとき速度指令および速度がほとんど零である
ので、電流指令値を決定している値が（２）、 （３１
式のＬＦｌであることを利用し、方向反転信号人力直後
に電流指令値のうちの積分項Ｌｒｌを絶対値は等しく符
号を反転、つまり２の補数をとることにより、瞬時的に
電流指令値を摩擦トルクに相当する値にセットすること
としたものである。
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
まず、（２１，（３１式の演算がマイクロコンピュータ
のソフトウェアプログラムとして実行されている場合に
は、速度指令が零になった瞬間に、１回だけ Ｊａ ｒ
ｌ＝ Ｌ ｒ ＋ として（−は２の補数をとる
ことを表わす。）、＋２＋、 ＋３１式の演算を続行す
れば良い。
のソフトウェアプログラムとして実行されている場合に
は、速度指令が零になった瞬間に、１回だけ Ｊａ ｒ
ｌ＝ Ｌ ｒ ＋ として（−は２の補数をとる
ことを表わす。）、＋２＋、 ＋３１式の演算を続行す
れば良い。
（２）式の、Ｌｒ ＋がハード回路で実現されている場
合の例を第１図に示す。ここで５１は加算器であり、５
２はメモリでＣＫ端子に入力される信号の立ち上がりエ
ツジで入力Ａをラッチし、この値を出力としてＢに出す
ものである。ＩＮＩは演算を行うタイミングを発生する
クロックパルスが入力されるものであり、通常一定周期
のパルス列信号が人力される。
合の例を第１図に示す。ここで５１は加算器であり、５
２はメモリでＣＫ端子に入力される信号の立ち上がりエ
ツジで入力Ａをラッチし、この値を出力としてＢに出す
ものである。ＩＮＩは演算を行うタイミングを発生する
クロックパルスが入力されるものであり、通常一定周期
のパルス列信号が人力される。
第２図に本発明の実施例を示す。第１図と記号が同じも
のは同じ機能をもつものである。この図において６１は
減算器で、Ｅ＝Ｄ−Ｃの演算が行われ、この例ではＤ＝
０と設定されている。６２はマルチプレクサで、選択信
号ＪがハイレベルのときはＨ＝Ｆとなり、ローレベルの
ときはＨ＝Ｇとなるものである。６３はカウンタで、Ｕ
Ｐ端子はカウントアツプパルス入力端子、ＬＤはロード
パルス入力端子、ＰＲはプリセット値入力端子、Ｓはカ
ウンタの符号ビットである。この例では、プリセント値
ＰＲは−１に設定され、ＩＮＫ（ロード信号入力端子）
に加えられるパルスの立ち上がりでカウンタに−１がセ
ットされる。
のは同じ機能をもつものである。この図において６１は
減算器で、Ｅ＝Ｄ−Ｃの演算が行われ、この例ではＤ＝
０と設定されている。６２はマルチプレクサで、選択信
号ＪがハイレベルのときはＨ＝Ｆとなり、ローレベルの
ときはＨ＝Ｇとなるものである。６３はカウンタで、Ｕ
Ｐ端子はカウントアツプパルス入力端子、ＬＤはロード
パルス入力端子、ＰＲはプリセット値入力端子、Ｓはカ
ウンタの符号ビットである。この例では、プリセント値
ＰＲは−１に設定され、ＩＮＫ（ロード信号入力端子）
に加えられるパルスの立ち上がりでカウンタに−１がセ
ットされる。
指令値発生器から方向反転指令を出す瞬間に立ち上がる
パルス信号を発生するものとすると、この信号によりカ
ウンタ６３は−１にセットされ、符号ビットＳはハイレ
ベルになり、ＡＮＤゲート６４を開けると同時にマルチ
プレクサ６２の選択信号ＪをハイレベルにしてＨ＝Ｆと
する。ＩＮ。
パルス信号を発生するものとすると、この信号によりカ
ウンタ６３は−１にセットされ、符号ビットＳはハイレ
ベルになり、ＡＮＤゲート６４を開けると同時にマルチ
プレクサ６２の選択信号ＪをハイレベルにしてＨ＝Ｆと
する。ＩＮ。
にクロックパルスが入力されると、メモリ５２にはＦ即
ち−Ｊｚ ｒ ＋がラッチされ、カウンタ６３をカウン
トアツプして０とする。そうすると、符号ビットＳはロ
ーレベルとなり、ＡＮＤゲート６４を閉じるとともにマ
ルチプレクサ６２の選択信号ＪをローレベルにしＨ＝Ｇ
となる。したがって、方向反転パルス信号が出されてか
ら１回目のＩＮＩに加わるクロックパルスの時のみ、メ
モリ５２の出力として−、Ｌ１１が出され、それ以外の
ときには、、４ｒ＋”Ｖｓが出力され、本発明の内容が
実現される。
ち−Ｊｚ ｒ ＋がラッチされ、カウンタ６３をカウン
トアツプして０とする。そうすると、符号ビットＳはロ
ーレベルとなり、ＡＮＤゲート６４を閉じるとともにマ
ルチプレクサ６２の選択信号ＪをローレベルにしＨ＝Ｇ
となる。したがって、方向反転パルス信号が出されてか
ら１回目のＩＮＩに加わるクロックパルスの時のみ、メ
モリ５２の出力として−、Ｌ１１が出され、それ以外の
ときには、、４ｒ＋”Ｖｓが出力され、本発明の内容が
実現される。
（３）式の場合には、第１図、第２図のＶ、の代わりに
ｖ、−ｖを人力するだけであるから、構成および機能は
全く同様にして実現される。
ｖ、−ｖを人力するだけであるから、構成および機能は
全く同様にして実現される。
なお、指令値発生器からモータの動作方向反転信号が得
られない場合には、速度指令ｖ、の極性反転の瞬間をと
らえ、等価的にモータの動作方向反転信号パルスとすれ
ば良い。
られない場合には、速度指令ｖ、の極性反転の瞬間をと
らえ、等価的にモータの動作方向反転信号パルスとすれ
ば良い。
また、（３）式にモータ電流値を考慮し、Ｊ、、、ｗ
Ｋｗｖ十Ｋｗ ’ Ｊａ （Ｋｙ ’は定数）とする
Ｉ−ＰＤｌｌｌｌＩＩの場合も、ｉ−ｐ制御の場合と本
発明の部分は全く同様にして実現できる。
Ｋｗｖ十Ｋｗ ’ Ｊａ （Ｋｙ ’は定数）とする
Ｉ−ＰＤｌｌｌｌＩＩの場合も、ｉ−ｐ制御の場合と本
発明の部分は全く同様にして実現できる。
上述したように本発明では、指令関数発生器からモータ
の動作方向反転信号パルスが入力された瞬間に、そのと
きの電流指令値と絶対値が等しく符号が反対な電流指令
値が発生され、摩擦トルクに相当するモータ電流が瞬時
的に補償されるから、摩擦トルクによるサーボ系の遅れ
を大幅に改善することができ、従って本発明を数値制御
装置のサーボモータ制御装置に適用することにより、第
６図に示すような加工誤差がなくなり、加工精度の向上
を図ることができるという効果を奏するものである。
の動作方向反転信号パルスが入力された瞬間に、そのと
きの電流指令値と絶対値が等しく符号が反対な電流指令
値が発生され、摩擦トルクに相当するモータ電流が瞬時
的に補償されるから、摩擦トルクによるサーボ系の遅れ
を大幅に改善することができ、従って本発明を数値制御
装置のサーボモータ制御装置に適用することにより、第
６図に示すような加工誤差がなくなり、加工精度の向上
を図ることができるという効果を奏するものである。
第１図は本発明を実施する手段をハード回路で表現した
回路図、第２図は本発明の実施例を示す回路図、第３図
はサーボモータをディジタル制御する場合の一般的な制
御回路図、第４図は積分比例制御における電流指令演算
器を示すブロック図、第５図は従来におけるモータの運
動方向反転時における動作波形図、第６図は従来の方法
による真円加工誤差を示す説明図である。 ５１：加算器 ５２：メモリ ＩＮＩ：メモリラッチパルス信号 ６１：減算器 ６２：マルチプレクサ ６３：カウンタ ６４：ＡＮＤゲート ６５ ： ＮＯＴゲート
回路図、第２図は本発明の実施例を示す回路図、第３図
はサーボモータをディジタル制御する場合の一般的な制
御回路図、第４図は積分比例制御における電流指令演算
器を示すブロック図、第５図は従来におけるモータの運
動方向反転時における動作波形図、第６図は従来の方法
による真円加工誤差を示す説明図である。 ５１：加算器 ５２：メモリ ＩＮＩ：メモリラッチパルス信号 ６１：減算器 ６２：マルチプレクサ ６３：カウンタ ６４：ＡＮＤゲート ６５ ： ＮＯＴゲート
Claims (1)
- １．速度ループがディジタル論理回路あるいはマイクロ
コンピュータで構成される比例積分制御器あるいは積分
比例制御器を有するサーボモータ制御装置において、速
度指令が零になった瞬間に、前記比例積分制御器あるい
は積分比例制御器の積分項を、絶対値は等しく符号を反
転することを特徴とする摩擦トルクを補償するサーボモ
ータの制御方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59271553A JPS61150689A (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 摩擦トルクを補償するサ−ボモ−タ制御方法 |
| US06/898,562 US4743822A (en) | 1984-12-22 | 1985-12-21 | Servo motor control method and apparatus |
| PCT/JP1985/000701 WO1986003904A1 (en) | 1984-12-22 | 1985-12-21 | Method and apparatus for controlling servo motor |
| GB8622676A GB2180079B (en) | 1984-12-22 | 1985-12-21 | Servo motor control method and apparatus |
| EP19860900261 EP0207166A4 (en) | 1984-12-22 | 1985-12-21 | METHOD AND DEVICE FOR REGULATING A SERVOMOTOR. |
| DE19853590662 DE3590662T1 (ja) | 1984-12-22 | 1985-12-21 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59271553A JPS61150689A (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 摩擦トルクを補償するサ−ボモ−タ制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61150689A true JPS61150689A (ja) | 1986-07-09 |
Family
ID=17501671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59271553A Pending JPS61150689A (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 摩擦トルクを補償するサ−ボモ−タ制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61150689A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5771282A (en) * | 1980-10-20 | 1982-05-04 | Fanuc Ltd | Servo motor controller |
-
1984
- 1984-12-22 JP JP59271553A patent/JPS61150689A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5771282A (en) * | 1980-10-20 | 1982-05-04 | Fanuc Ltd | Servo motor controller |
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