JPS6188782A - デイジタルサーボ制御装置及びその方法 - Google Patents

デイジタルサーボ制御装置及びその方法

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JPS6188782A
JPS6188782A JP59208208A JP20820884A JPS6188782A JP S6188782 A JPS6188782 A JP S6188782A JP 59208208 A JP59208208 A JP 59208208A JP 20820884 A JP20820884 A JP 20820884A JP S6188782 A JPS6188782 A JP S6188782A
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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〕 不発明はロボット、工作機械などのように多くの駆動軸
をもつ機械を、駆動するものに用いて好適なディジタル
サーボ制御装置に関する。
〔発明の背景〕
ロボット、工作機械などのように多くの駆動軸をもつ機
械を駆動するためには複数台の電動機を同時に制御する
必要がある。電動機はそれぞれサーボ駆動される。サー
ボ系による軸位１丘制御を行うには軸位置制御手段とし
て通常マイクロプロセッサが用いられている。このこと
は例えば雑誌「日立評論」第６４巻、第１２号の第５〜
１０頁に記載されている。
ところで、従来、多軸のサーボ系は１軸のサーボ系を組
合せて構成している。しかし、近年、高性能化や低コス
ト化が要求されるようになり、必ずしも最適な構成とい
えなくなってきている。このため、複数個のサーボ系に
共通の多軸位置制御手段を用いて制御することが考えら
れている。その−例を簡単に説明する。
多軸位置制御手段（マイクロコンピュータ）は各軸の位
置指令値を各軸毎に検出した位置検出・直を人力して各
軸の速度指令値を演算により求めている。多軸位置制御
手段で求めた各軸の速度指令値は各軸組に設けられてい
る速度制御回路に与えられる。各軸の速度制御回路は各
軸組に設けられている速度検出器からの速度検出値と速
度指令値を比較して各軸組に電流指令値（トルク指令値
）を出力する。電流指令値は電流制御回路に与えられる
。各軸の電流制御回路は電流指令値と各軸電動機電流検
出値をそれぞれ比較し、電動機に電力を供給する電力変
換器を制御する。このようにして社ｆＴＪＪ機へ電圧を
印加することによって、電流。
速度を制御しつつ位置制御を実行する。
以上、多軸位置制御を行うディジタルサーボ制御装置に
ついて簡単に説明したが、次のような間、１点を有する
。
まず、サーボ用電動機として直流電動機だけでなく誘導
電動機、同期電動機などの各種の電動機が用いられるよ
うになっている。多軸の場合、電７１Ｉ機の機種を変更
することがある。この場合、通常速度制御回路は電＠機
の機種によって異なるので、速度制御回路、戒流制御回
路、電力変換器を含むサーボ駆動系を交換しなければな
らない。このため、経済的に得策でない。また、速度制
御回路自体もディジタル化することが成されているのに
各軸組に設けるのは経済的でない。
一方、各軸組に速４度検出器と位置噴出器を設けている
ので高価となる。また、近年は位置検出器の位置信号で
位置検出を行うようになってきており、技術動向に合っ
たものといえない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は各種電動機の変更を経済的に行え、かつ
多軸制御系を簡単に構成できるデイジタルサーボ制御装
置を提供するにある。−〔発明の概要〕 本発明は直流電動機、誘導電動機、同期電動機などを用
いてサーボ装置を構成する場合に、トルク発生の機構が
異なるだけで位置及び速度の制御演算を行い５トルク指
令を発生するまでは全く同じであることに着目し、トル
ク指令信号に応じて動作するトルク制御以下を各軸組に
購成し、位置。
辷１尾の制御演算を多軸位置制御手段で処理するように
しだものである。
〔発明の実施例〕
第１図に本発明の一実施例を示す。第１図は４１ζ１１
制御の例を示す。
第１図において、多情（ｒＬ置指令回烙１は各軸の位置
指令信号Ｘｏ・ｌ−Ｘ、４を出力しディジタル式多輸位
置制仰装置３１に加える。多軸位置制御装置３１として
はマイクロコンピュータが用いられる。多軸位置検出装
置３１は第２図に示すように、マイクロプロセッサ４６
、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）４７、ランダムアクセ
スメモリ（Ｒ，Ａム１）４８、一定時間の割込パルスを
発生するタイマー４９．４イ固のディジタル−アナログ
変換器（Ｄ／Ａ変１カ器）５０〜５３．４個のカウンタ
５４〜５７から本″存成される。多軸位置制御装置３１
の出力する電流指令信号（トルク指令信号）Ｉｅｌ〜■
・４はトルク制御装置３２〜３５の入力となる。トルク
ｈ１ｊ御装置３２は電流制御回路３７１．駆、−１ｒｂ
回路３８、直流、（電動機３９および電流検出器４４か
ら構成される。なお、第１図の実施例においては直流電
動機３９を軸のトルクを制御するという難点からトルク
制御装置に含ませている。駆動回路３８は第４図に示す
ようにパルス幅変調回路６０１４個のトランジスタＴ、
のペース信号を発生するベースドライブ回路６１、各ト
ランジスタＴ、と逆並列に接続されているダイオードＤ
および直流電源Ｂから構成される。直流電動機３９には
インクリメンタルエンコーダ４０が機械的に結合されて
いる。トルク制御装置３３〜３５の各直流電動機にも同
様にエンコーダ４１〜４３が結合されている。エンコー
ダ４０〜４３の出力パルスＥｌ−Ｅ４は多軸位置検出装
置３６の入力となる。多軸位置検出装置３６は第２図の
ように、４個のアップダウンカウンタ５４〜５７から成
りそれぞれエンコーダ４０〜４３の出力パルスＥ１〜Ｅ
４を計数する。
以下、その動作を第４図に示すタイムチャートおよび第
５〜７図に示すフローチャートを用いて説明する。
タイマー４９が一定時間（例えば１ｍ５）’ｒ毎に発生
する割込パルスを発生するとマイクロコンピュータ４６
は第５図の処理を実行する。最初に、ブロック１０１で
細目の位置制御ＡＰＲ＝を実行する。ただし、ｉは１〜
４の数字であり、各軸の番号を示している。例えば、ｉ
＝１のときは１軸目の位置制御ＡＰＲを行う。ブロック
１０１の処理内容の詳細を第６図に示す。ブロック１１
１においてマイクロプロセッサ４６が多軸位置指令回路
１からｉ軸の位置指令Ｘｓ＋を取り込む。次に、多・陥
位屓検出装５な３６のｉ番目のカウンタ（例えば、ｉ　
＝　ｌのときはカウンタ５４、ｒ＝２のときはカウンタ
５５）から位置検出イ直Ｘｓｔを取り込む。ブロック１
１３では位置指令信号Ｘｅ＋と検出１直ＸｔＩを用いて
速度指令値Ｎｓｔを計算する。位置制御の補償として比
例補償を用いる場合には、比例ゲインｆＫ、Ｉとすると
次式により速度指令値Ｎｉｌを計算する。
Ｎ−＋　＝Ｋｐ　＋　（Ｘ−ＩＸ目）　　　　　・・・
・・・（１）このようにして求められたｉ軸の速度指令
値Ｎｅ＋はＲＡＭ４８の所定番地に格納される。そして
、軸指定の変更を行うためにｉに１を加える。
ただし、結果がｉ　＝　５の場合にはｉ　＝　ｌとする
。
これら、ｉの変更をブロック１１５で実行する。
これら１１１〜１１５の処理から成る位ｊ丘制御ＡＰＲ
−ｉの処理が終了すると、第５図におけるブロック１０
２〜１０５の速度制御処理が実行される。各ブロックは
軸が異なるだけで、その処理内容は同じである。そのフ
ローチャートを第７図に示す。第７図における添字ｊは
軸の番号を示す。
最初に、ブロック１２１でＲＡＭ４８の所定番地に格納
されているｊ軸の速度指令値Ｎａｊを取シ出す。ブロッ
ク１２２では速度検出値ＮｔＨｔ求める。即ち、ｊ細目
のカウンタ、例えば１軸目の場合にはカウンタ５４から
現時点の位置検出値Ｘｒｊ（ｔ）を取り込み、前回のブ
ロック１２２の処理中に取υ込んでいた位置検出値Ｘｓ
　１　（ｔ　−’ｐ　）との差を求める。これを式に示
すと（２）式のようになる。
ここで、Ｔは割込周期で一定でおる。
このような演算をしだ後に、Ｘｚ（ｔ）を次回の速度検
出に用いるためにＲ’Ａ　Ｍ　４８のＸｔ　Ｊ　（ｔ−
’ｌ’）のエリアに格納する。ここまでの処理をブロッ
ク１２２で実行する。
このようにして得られた速度指令値Ｎｓｊと速度・演出
値Ｎｔｊを用いた電流指令値１ｍ１の計算をブロック１
２３で行う。例えば、速度制御の補償要素としてゲイン
補償を用いると次式のようにして求める。
Ｌ　Ｊ　＝Ｋａ　ｓ　（Ｎｓ　Ｊ　　Ｎｔ　Ｊ　）　　
　　　・・・・・・（３）このようにして得られた電流
指令値１．ＩはＤ／　Ａ　＞　換器５０〜５３のいずれ
かに出力される。
仲、ブロック１０２の処理であれば、Ｄ’／Ａ変換器５
０が選ばれ、電流指令値Ｉｓｌがアナログ量として出力
される。電８１を指令値Ｉａｌはトルク制御卸装置３２
に加えられる。１流指令値Ｉａｌは第３図に示すように
電流制御回路３７に入力される。
そして、パルス幅変調回路６０．ベースドライブ回路６
１を介して４個のトランジスタＴ、を動作させ、所望の
電流を直流電動機３９に供給する。
４動＠３９に流れた実際の電流は電流検出器４４で検出
され、電流制御のためのフィードバック信号工１１とな
る。なお直流ｔａ後３９に結合されているエンコーダ４
０は、その回転角に応じたパルスを発生する。このパル
スはカウンタ５４で計数され、位置検出値Ｘｔｌ　と速
度検出値Ｎｆ＋を得るのに使用される。このようにして
、１ｉＩＩｊ１目の直流電動機３９で駆動される移動体
の位置制御が行われる。
マイクロプロセッサ４６では、１軸目の速度制御０＋￥
算処理Ａ３Ｒ１を実行した後に、引き続いて２軸から４
軸の速度制御演算処理ＡＳＲ２〜ＡＳＲ４を実行し、各
軸の電元指令値工＃２〜■、４をＤ／Ａ変換器５１〜５
３に設定し工いくＯこのように、マイクロプロセッサ４
６は割込周期Ｔの間に特定の１つの軸の位置制御演ｇＡ
Ｐ几−１と、全ての軸の速度制御演算をＡＳＲ−ｊを実
行する。
その動作をタイムチャートで示すと第４図のようになる
。
以上示したように１．講１図の実７Ａツリによれば複数
曲の位こ４と速度を簡単な構成で制御できるので、安酉
な構成がｏＴ能となる。
本発明の他の実施例を第８図に示す。第８図は、、Ｌ励
機として同期１動機を用いた場合の実施例でめシ、第１
図の実店例とトルク制御装置３２〜３５０代りに、トル
ク制御装置７０〜７３を用いている点が異なる。多軸位
置制御装置３１は、第２図と同様に、多軸位置指令発生
回路１がらの位置指令直Ｘ　＃　Ｉ　−Ｘ　ａ　４　と
、多軸位置検出装置３６からの位１誼検出値Ｘ　ｓ　１
　”　Ｘ　ｔ　４　とを用い、各軸のトルク指令τ、Ｉ
〜７．４を計算しトルクｐｊｉｊ　ｉ″ｉ１装置７０〜
７３に加える。トルク制御装置７０ではトルク指令τ、
１を受けた後に、乗算器７５〜７７で磁極位置検出器９
ｏからの３相正弦波は号と乗算する。その結果が電流指
令信号ｉ、１゜ｊｄ？１１＠ｗとなる。電流指令信号ｔ
ａｇ〜ｉ、。
はτ、ｌで頭＠変調された３相の正弦波状波形となる。
これら電流指令信号ｉ０．〜ｔａｒは、それぞれ電流制
御回路７８〜８０に加えられ、Ｕ〜Ｖ相の゛電流検出器
８６〜８８で検出された電流検出値’ｆａ〜ｉｆｗと比
較される。その後の動作は周知のようにパルス！逼変調
回路８１〜８３およびベースドライブ回路８４を介して
３相のトフンジスタインバータ８５を動作する。この効
果、同期電動機８９にはτ、ｌに相当するトルクを発生
するような３相の電流が流れる。このような動作を、他
のトルク’、ｉｌＪ御装置７１〜７３も実行することに
より、τ、２〜τ、４に相当したトルクを各Ｉｔ！８′
ｂ機は発生する。
このようなトルクを発生しつつ回転した各電動機の回転
位置はエンコーダ４０〜４３及び多軸位置検出装置３６
を介して位置炙出で直Ｘ　ｔ　Ｉ−Ｘｔ　４として多軸
位置制御装置３１に取り込まれる。
以上の動作をａｂ返すことで目標とする位置指令値Ｘｓ
ｌ〜Ｘ、４への位置決めが可能となる。
以上、第８図の実施例によると、四期電′ｆｔＪＪ磯を
含むトルク制御装置のみを交換すれば、第１図に示した
１り訛五励、５＝の制御装置を使用できることになる。
このために、異なった設備へ不発明による、。り雨装笠
を適用する。Ｌｙ、５合の費用を少なくできる。
〔発明の効果〕
以上、説明したように、本発明によればトルク制御装置
のみを個別に設け、位置と速度の、１ｊｌＪ御を多軸で
゛・シ中して行う裏うにしているので複数柚のサーボ系
を有する／ステムの構成が簡単になるとともに、各徨汽
吸す機の変更に対して適応性が高い効果を有する。
なに１以上の″Ａ施例では、電動機の回転位置をｆ’Ｈ
′ｉ　餌１する物置について説明したが、工作機のテー
ブルなど電動機で、７カされるゎ動体の位置をｆＥ’制
御する。゛・号合も同様にして行える。また電動Ｉｌ）
として直流１．動わ！シ、同期′・ｊｉ電動機例を説明
したが、誘導１１１、・動機についてもトルク指令に比
例してトルクを発生させるような例えばベクトル制御を
行うものにおいても用いれば同様な構成で実現可能であ
る。
同１寺に、油圧モータを用いた」勺合にも、トルク発生
の方式が異なるだけで全く同一の構成で実現できる。
更に、実施例では速度検出値を位置検出′直の変化分と
して計算して得たが、特別な回路により速度検出を行っ
た場合、速度検出器を用いた場合などにも本発明が適用
することは明らかなことである。
【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構成図、第２
図は第１図における多軸位置検出装置と多軸位置検出装
置の一例構成図、第３図は第１図におけるトルク制御装
置の一例回路図、再４区は第１図に示したマイクロプロ
セッサの動作タイムチャート、第５〜第８図はマイクロ
プロセッサの動作を示すフローチャート、第８図は本発
明の他の実施例を示すブロック構成図である。 １・・・多軸位置指令発生回路、３１・・・多軸位置制
御装置、３６・・・多軸位置検出装置、３２〜３５゜７
０〜７３・・・トルク制御装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、複数の駆動軸をもつ機械の駆動軸をそれぞれ駆動す
    る複数台の電動機と、これら複数台の電動機毎に設けら
    れ、それぞれ対応する電動機の出力トルクを制御するト
    ルク制御手段と、前記複数の駆動軸の位置をそれぞれ検
    出する位置検出手段と、前記複数の駆動性に対するそれ
    ぞれの位置指令値を出力する多軸位置指令手段と、前記
    多軸位置指令値と前記位置検出手段から得られる多軸位
    置検出値を入力し、前記複数台の電動機毎のトルク指令
    値を演算するディジタル式多軸位置制御手段とを具備し
    、前記多軸位置制御手段は演算で求めた複数個のトルク
    指令値を前記複数個のトルク制御手段にそれぞれ与える
    ようにしたことを特徴とするディジタルサーボ制御装置
    。
JP59208208A 1984-10-05 1984-10-05 複数台デイジタルサーボの制御方法 Expired - Lifetime JPH063994B2 (ja)

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