JPS62245311A - サ−ボモ−タ制御装置 - 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】 ［発明の属する分野］ 本発明は、デジタルエンコーダを用いてサーボモータの
位置や速度の制御を行なうサーボモータ制御装置に関し
、特に制御方式に応じて速度フィードバックループのゲ
インを選択的に切換えることにより高速時から低速時に
至るまでの動作を安定にしたサーボモータ制御装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、サーボモータ１１ＩＩＩ御装置として速度制御で
目標地まで駆動し目標地において位置制御に切換えるも
のがある。

なお、この明細書において、「目標地」とは［目標地か
ら所定の精度で定まる範囲内」の意味で用いるものとす
る。また、所定の精度とは速度制御時であれば速度制御
の精度に応じた相対的に粗い精度を意味し、位置制御時
であれば位置制御の精度を意味する。

第４図は、この方式のサーボモータ制御装置のブロック
図を示す。同図において、１は指令速度データ、目標値
データおよび制御°モード切換用のコントロール信号を
発生するシステムコントローラである。目標値データと
してはモータ駆動開始時の地点から目標地までのモータ
移動量すなわち駆動量を出力する。２は偏差カウンタ、
３は偏差カウンタ２の出力を電圧に変換するデジタル・
アナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａコンバータ）、４は
ドライバ、５はサーボモータ、６はデジタルエンコーダ
、７はデジタルエンコーダ６からの２相位号よりアップ
およびダウンのパルス列を出力する波形成形回路、８は
帰還パルス列を電圧に変換する周波数／電圧コンバータ
（以下、Ｆ／Ｖコンバータ）、９はコントローラ１から
の指令速度を指令速度電圧に変換するＤ／Ａコンバータ
、１０はコントローラ１からの目標値データを記憶する
目標値レジスタ、１１は制御モードを切換えるアナログ
スイッチ、１２はＤ／Ａコンバータ３から出力される位
置偏差電圧を増幅する位置偏差アンプ、１３はＦ／Ｖコ
ンバータ８およびＤ／Ａコンバータ９の出力の差分であ
る速度偏差電圧を増幅する速度偏差アンプである。

以上の構成において、システムコントローラ１はアナロ
グスイッチ１１を８に設定し、指令速度を出力する。Ｄ
／Ａコンバータ９はこの指令速度をＤ／Ａ変換し指令速
度電圧を発生させ、またＦ／Ｖコンバータ８はサーボモ
ータ５に取り付けられたデジタルエンコーダ（パルスエ
ンコーダ）６から出力される帰還パルス列をＦ／Ｖ変換
しモータ速度電圧を発生させる。この指令速度電圧とモ
ータ速度電圧との差分く速度偏差電圧）をさらに速度偏
差アンプ１３で増幅し、この出力をモータ電圧としてド
ライバ４を介して目標地までサーボモータ５の駆動を行
なう。

目標地に到達後、コントロ・−ラ１はコントロール信号
を出力してアナログスイッチ１１を八に切換え、位置制
御を行なう。この位Ｍ　Ｉ制御では、コントローラ１に
よって目標値レジスタ１０に設定された位置に正確に停
止するように偏差カウンタ２およびＤ／Ａコンバータ３
が動作する。すなわち、偏差カウンタ２は波形成形回路
７を介して得られるデジタルエンコーダ６の帰還パルス
列を計数してサーボモータ５の位置情報を得ると同時に
目標値レジスタ１０の停止位置との偏差を検出し、この
偏差分をＤ／Ａコンバータ３によりＤ／Ａ変換して位置
偏差電圧とした後、さらに位置偏差アンプ１２で増幅し
、この出力をモータ電圧としてサーボモータ５を駆動す
る。

この時、速度偏差電圧も位置制御系を安定化させるため
に加算する。これは位置制御系に粘性（位相余裕）を持
たＵる役目をする。通常、速度のループゲインが、位置
のループゲインの１／３程度となるように速度偏差アン
プ１３および位置偏差アンプ１２を調整すれば安定な位
置制御系を設計できる。

従って、このような制御方式では目標地までの駆動を行
なう速度制御ループゲインをあまり高くできないために
、応答の遅れが大きくなり、また外乱の影響も受けやす
い。

また、低周波におけるＦ／Ｖコンバータ８の出力はリッ
プルが大きく出力が不安定となるために、３１度偏差ア
ンプ１３のゲインが高すぎる場合、目標地で停止してい
る際に振動が大きくなってしまう恐れがある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述従来例の欠点に鑑み、制御方式に
応じて速度のフィードバックループのゲインを切換える
ことにより、移動時の追従性がよく、かつ静止時の振動
を小さくすることができるサーボモータ制御装置を提供
することにある。

［発明の概要］ 本発明は、具体例を挙げて説明すると、システムコント
ローラが設定する指令速度電圧とサーボモータに取付け
られたデジタルエンコーダから出力される帰還パルス列
をＦ／Ｖ変換して求めたモータの速度電圧との差分をモ
ータ指令電圧とし、目標地までの駆動を行ない、目標地
にて偏差カウンタを用いた位１！　１ｌｉｌｌ　ｔｌｌ
に切換えるサーボモータ制御装置において、目標地にて
速度フィードバックループゲインを切換えることを特徴
とする。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例に係るサーボモータ制御装
置のブロック図である。なお、従来例と共通または対応
する部分については同一の符号で表わす。同図の装置は
、第４図のものに対し、速度制御時と位置制御時とで共
用していた速度偏差アンプを速度制御時専用の第１の速
度偏差アンプ１３と位置制御時の粘性成分を得るための
第２の速度偏差アンプ１４とに分離するとともに、第１
の速度偏差アンプ１３のゲインを第４図の速度偏差アン
プより高め、第２の速度偏差アンプ１４のゲインを下げ
、制御方式に応じて速度のフィードバックループのゲイ
ンを切換えるようにしたものである。

次に、第１図の装置の０３作を説明する。

目標位置（目標地）までは、コントローラ１はコン１−
ロール信号によりアナログスイッチ１１を８に設定し、
速度フィードバックのみにて速度制御を行なう。この際
、応答性をよくするために第１の速度偏差アンプ１３の
ゲインは制御系が不安定となる直曲まで高めておく。こ
れにより追従性のよい速度制御を行なうことができる。

目標地に到達後は、コントローラ１はアナログスイッチ
１１をＡに設定し、位置制御を行なう。この際、前述の
ように位置制御系を安定化させるため速度のフィードバ
ックも制御系に加えるが、速度偏差電圧は第１の速度偏
差アンプ１３により高く増幅されているために、このま
ま位置のフィードバックループに加えたのではゲインが
高すぎて発成してしまう恐れがある。そこで速度偏差電
圧を粘性成分として適当な値とするようにゲインを設定
した第２の速度偏差アンプ１４により速度のフィードバ
ックを位置のフィードバックループに加え、位置制御を
行なう。

第２図は、指令速度波形の一例であるＤ／Ａコンバータ
９の出力波形を示す。速度制御時は、一般に同図のよう
な加減速制御が行なわれる。本発明においては目標位置
Ｃにて速度制御から位置制御に切換え、第１の速度偏差
アンプ１３から第２の速度偏差アンプ１４に切換える。

第３図は、本発明の他の実施例に係るサーボモータ制御
装置のブロック図を示す。同図において、１は指令パル
ス列および制御モードのコントロール信号を発生するシ
ステムコントローラ、１５はＦ／Ｖコンバータである。

この装置は、第１図の装置に対し、コントローラ１で指
令パルス列を発生するようにしたものである。従って、
指令速度電圧は指令パルス列の周波数をＦ／Ｖコンバー
タ１５でＦ　／　Ｖ変換することにより得、また指令駆
動量は指令パルス列のパルス数を偏差カウンタ２で計数
して設定するようにしている。その他の制御方法および
動作については第１図のものと全く同じである。

［実施例の変形例］ 上述においては、デジタルエンコーダを用いてサーボモ
ータの移動量および速度を検出しているが、回転型のサ
ーボモータの場合、タコジエネを使用することもできる
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、制御方式に応じて
速度フィードバックのゲインを切換えることにより、加
速時に追従性がよくまた静止時の撮動を小さくすること
ができる。

一般に、回転型のサーボモータの場合、タコジエネを使
用しモータ速度を検出することもできるが、リニアサー
ボモータの場合、高精度で安価な速度検出器が市販され
ていないため、デジタルエンコーダを使用して安定した
制御を行なうことができる本発明は特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図、本発明の一実施例に係るサーボモータ制御装置
のブロック図、 第２図は、第１図の装置の指令速度波形図、第３図、本
発明の他の実施例に係るサーボモータ制御ｌ１５Ａ置の
ブロック図、 第４図は、従来のサーボモータ制御装置のブロック図で
ある。 １ニジステムコントローラ、２：偏差カウンタ、３．９
：Ｄ／Ａコンバータ、４：ドライバ、５：サーボモータ
、６：デジタルエンコーダ、７：波形成形回路、８，１
５：　Ｆ／Ｖコンバータ、１０：目標値レジスタ、１１
：アナログスイッチ、１２：位贋偏差アンプ、１３：第
１の速度偏差アンプ、１４：第２の速度偏差アンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、サーボモータと、 該サーボモータを駆動するドライバと、 上記サーボモータの駆動量および各時点の速度を表わす
   指令信号を出力する指令信号発生手段と、上記サーボモ
   ータの動作量に応じた帰還パルス列を発生する手段と、 上記帰還パルス列の周波数から上記サーボモータの速度
   を検知し、この速度と上記指令速度との偏差に比例する
   電圧を発生する速度偏差信号発生手段と、 上記指令駆動量と上記サーボモータの動作量との偏差に
   比例する電圧を出力する位置偏差信号発生手段と、 上記サーボモータを高速駆動させるときは上記速度偏差
   信号を上記ドライバに供給し、かつ上記サーボモータを
   低速で駆動させるときは上記速度偏差信号の所定割合と
   上記位置偏差信号とを加算した信号を上記ドライバに供
   給する切換手段とを具備することを特徴とするサーボモ
   ータ制御装置。 ２、前記指令信号発生手段が、前記指令速度に比例する
   周波数および前記指令駆動量に比例するパルス総数の指
   令パルス列を出力するものである特許請求の範囲第１項
   記載のサーボモータ制御装置。