JPS62245312A - 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１ 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ゲインおよ
び位置制御フィードバック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ｖｉｌ 従来のサーボモータ制御装置として、例えば次の２種類
のものがある。

第１の例は、速度制御で目標地まで駆動し目標地におい
て位置制御に切り換える方式で、目標地までの速度の指
令および目標地での位置の指令をそれぞれ個別に行なう
ものひある。、−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８１１
１１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
てはモータ駆動用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１ｊｌ　ｆｆｉ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、［）／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からの指令速度データ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Ｂ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／■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！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（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、コントローラ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Ａに切換え、位置側６
＄１を行なう。この位置制御では、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１
ｉｉｉ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
たせる役目をする。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。

しかし、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、速度偏差アン
プ１３のゲインが高すぎる場合、目標地で停止している
際に撮動が大きくなってしまう恐れがある。

第２の例は、指令パルス列で速度および位置を制御づる
デジタルサーボ方式である。

第５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は指令パルス列を出力する
システムコントローラ、１４は指令パルス列を電圧に変
換するＦ／Ｖコンバータである。この装置では、コント
ローラ１は指令パルス列を発生して偏差カウンタ２に入
力する。偏差カウンタ２はこの指令パルス列を計数する
と同時に、サーボモータ５に取り付けたパルスエンコー
ダ６から出力される帰還パルス列を計数して指令パルス
数から減算し、指令位置からの位＠偏差を検出する。こ
の偏差カウンタ２の値はサーボモータ５の位置制御指令
としてＤ／Ａコンバータ３により位置偏差電圧に変換侵
、さらに位置偏差アンプ１２で増幅してモータ電圧にし
て、ドライバ４を介してサーボモータ５を駆動する。

このときも制御系を安定化させるために、指令パルス列
と帰還パルス列をＦ／Ｖコンバータ８および９により電
圧に変換し、その偏差電圧をさらに速度偏差アンプ１３
で増幅して位置制御のフィードバックループに加えてい
る。

このような制御方式においては指令パルス列だけでサー
ボモータの位置および速度の制御を行なうが、指令パル
ス列が高周波になった場合、偏差カウンタ２およびＤ／
△コンバータ３等のハードウェアが追従できず、誤動作
を起こしてしまうという欠点がある。

［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ゲインおよび位置の
フィードバックループゲインを切換えることにより、移
動時の追従性がよく、静止時にも安定した応答を得るこ
とができるサーボモータ制御方式を提供することにある
。

Ｅ発明の概要］ 本発明は、具体例を挙げて説明すると、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
速度電圧との速度偏差電圧および指令パルス列と帰還パ
ルス列とを偏差カウンタにより計数し、その差分をＤ／
Ａコンバータにより電圧に変換した位置偏差電圧とを作
成し、目標位置まではゲインを高めた速度偏差電圧とゲ
インを下げた位置偏差電圧とを加算したものをモータ電
圧として駆動を行ない、目標位置到達後は、ゲインを高
めた位置偏差電圧とゲインを下げた速度電圧とを加算し
たものをモータ電圧とし位置決め制御を行なうことを特
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す。同図の装置は、
第４図または第５図のものに対し、位置偏差アンプ１２
の代わりに第１の位置偏差アンプ１２′　と第２の位置
偏差アンプ１５を、また速度偏差アンプ１３の代わりに
第１の速度偏差アンプ１３′　と第２の速度偏差アンプ
１６を使用するもので、第１の速度偏差アンプ１２′の
ゲインを第４および５図の位置偏差アンプより高め、第
２の位置偏差アンプ１５のゲインを下げ、また第１の速
度偏差アンプ１３′のゲインを第４および５図の速度偏
差アンプより高め、第２の速度偏差アンプ１６のゲイン
を下げて設定しておき、制御方式に応じて速度のフィー
ドバックループゲインおよび位置のフィードバックルー
プゲインを切換えるようにしたものである。

次に、第１図の装置の動作を説明する。

目標地まではコントローラ１はコントロール信号により
アナログスイッチ１１を８に設定して速度ｔ１１制御を
行なう。つまり、制御系が不安定となる直前までゲイン
を高めた第１の速度偏差アンプ１３′とゲインを下げた
第２の位置偏差アンプ１５とを使用して速度偏差電圧お
よび位置偏差電圧を増幅し、その出力を加算した電圧に
てサーボモータ５の駆動を行なう。このように速度制御
時に位置のフィードバック電圧もわずかながらも加える
ことで移動時の追従性はかなり改善できる。

目標地に到達後はコントロール信号によりアナログスイ
ッチ１１をΔに切換え、制御系が不安定となる直前まで
ゲインを高めた第１の位置偏差アンプ１２′　と、この
位置のループゲインの１／３程度にゲインを下げた第２
の速度偏差アンプ１６とを使用して位置偏差電圧および
速度偏差電圧を増幅して加算した電圧により位置制御を
行なう。このように、速度のフィードバックも第２の速
度偏差アンプ１６によりゲインを下げて位置のフィード
バックループに加えてやることにより、位置制御系を安
定化させることができる。

第２図は、指令速度波形の一例であるＦ／Ｖ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、速度および位置
のループゲインをそれぞれ切換える。

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。同図の装置は、第１図の装置
に対し、指令速度データおよび目標値データを個別に設
定するコントローラ１を有し、指令速度データはＤ／Ａ
コンバータ９により指令速度電圧に変換し、また目標値
データは目標値レジスタ１０に設定し、該目４ｆｆｉｌ
ｌレジスタ１０と偏差力・クンタ２により指令駆動量と
サーボモータの動作量との偏差を検出するようにしてい
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、タコジェネを使用することもできる
。

また、指令速度が低速の場合、目標地まで位置のフィー
ドバックのみにてサーボモータの駆動を行なった方が追
従性がよくなる場合がある。このような場合、指令速度
が所定値以下では目標地までのモータ駆動を位置のフィ
ードバックのみにて行なうようにしてもよい。

［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ゲインおよび位置フィードバックゲ
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
止時の振動を小さくすることができる。

一般に、回転型の号−ボモータの場合、タコジェネを使
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、 第２図は、第１図の装置の指令速度波形の一例を示す図
、 第３図は、本発明の伯の実施例に係るサーボモータ制御
装置のブロック図、 第４および５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
４：　Ｆ／’ＪＪンｌ＜−タ、１０：目標値レジスタ、
１１：アナログスイッチ、１２’：第１の位置偏差アン
プ、１３′：第１の速度偏差アンプ、１５：第２の速度
偏差アンプ、１６：第２の位置偏差アンプ。

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
   信号に上記位置偏差信号の所定割合を加算した第１の制
   御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位置偏差信号に上記速度
   偏差信号の所定割合を加算した第２の制御信号を上記ド
   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。