JPS62254676A - サ−ボ装置の制御方法 - 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】 産業上の利用分腎 本発明はモータを用いて位置や速度等を制御するサーボ
装置の制御方法に関するものである。

従来の技術 従来、サーボ装置は位置や速度の制御において位置信号
、速度信号を用いている。

以下図面を参照しながら、従来のサーボ装置の一例につ
いて説明する。

第３図は従来のサーボ装置の速度制御の構成図を示すも
のである。２２はＤＣモータで、モータ２２には２４の
減速機がつながれ、さらに減速機２４には負荷２６がつ
ながれている。また、モータ２２には２８のモータの速
度（回転速度）検出器も接続されており、速度検出器２
８の出力を増幅器３０で増幅しフィードバック信号を得
る。

以上のように構成されたサーボ装置について、以下その
動作について説明する。

まず、サーボ装置が働き始める瞬間は目標速度に対応す
る目標トルクＦｓがモータ２２に供給され、モータ２２
が駆動される。モータ２２が駆動されると、負荷２６は
減速機２４を介して駆動され、両者の速度が変化し、モ
ータ２２の速度信号は速度検出器２８で検出される。さ
らに検出された信号を増幅器３０で増幅しフィードバッ
ク信号をつくり、モータ２２は目標トルクとフィードバ
ック信号の偏差に応じたトルクで駆動されるようになる
。十分時間が経つとモータは、目標速度を中心に外乱に
よる微小回転変動を伴いながら定常回転する（例えば、
「メカトロニクスのためのＤＣサーボモータ」見城、永
守著、総合電子出版社）。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のように構成では、減速機が加振力を
発生させており、目標速度を大きくしていくと、回転速
度に比例して加振周波数も高くなり、加振周波数は減速
機の剛性とモータ及び負荷の慣性モーメントにより決ま
る共振周波数に−敗し、モータと負荷は減速機に起因す
る共振を起こす。すなわち、加振周波数と共ｉ周波数が
一致するときの回転速度を共振速度とすると、共振速度
に等しい目標速度を与えると、負荷を目標速度で動作さ
せることができなくなり、目標速度が大きい場合には、
共振周波数を上げるため機械的な剛性を上げなければな
らない、また、機械的な剛性が変更できない場合には、
目標速度を下げなければならないという問題点を有して
いた。

本発明は上記問題点に鑑み、目標速度が共振速度を超え
ても負荷を目標速度に制御するサーボ装置の制御方法を
提供するものである。

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明のサーボ装置は、予
め与えられた負荷の目標軌道をもとに、モータと負荷に
関する連動方程式よりモータの目標軌道を算出し、モー
タの目標軌道を現実する為モータに供給すべきトルクを
目標トルクとし、負荷のトルク測定値より求めたトルク
とモータのトルク測定値より求めたトルクの和と目標ト
ルクの差を外乱トルクと見なし、目標トルクに外乱トル
クを逆位相で加えて目標トルクを補正し、補正した目標
トルクをモータへ供給するという構成を備えたものであ
る。

作用 本発明は上記した構成によって、モータと負荷に共振が
起こっても共振状態を生じさせている外乱トルクを打ち
消すことができ、従って、前記した共振速度を超える速
度でも負荷を安定に精度良く回転させることができる。

実施例 以下本発明の一実施例のサーボ装置の制御方法について
、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例におけるサーボ装置の構成図を
示すものである。第１図において、２は慣性モーメント
ＪｍのＤＣモータで、モータ２と慣性モーメン）Ｊｔの
負＠６は減速比Ｒの減速機４を介して連結されている。

また、モータ２にはモータ２の加速度検出器８が接続さ
れており、加速度検出器８の出力を加速度トルク変換器
１２に通ずことによりモータ２に働くトルクが測定され
る。

また、同様に負荷６にも加速度検出器１０が接続されて
おり、加速度検出器１０の出力を加速度トルク変換器１
４に通して負荷６に働くトルクが測定される。

以上のように構成されたサーボ装置について、以下第１
図、第２図を用いてその動作を説明する。

まず第２図は予め与える負荷６の目標速度軌道を示すも
のであって、時間Ｔ、まで加速し、Ｔ。

以後は一定速度ＶＯとする。第１図より次の連動方程式
を得る０式１１）は負？ｉ＃６に関する連動方程式であ
り、式（２）はモータ２に関する連動方程式である。

Ｊｌ・θ１＋Ｃ（θｌ−θｍ／Ｒ）＋Ｋ（θ１−θｍ＋
／Ｒ）＝０・・・・・・（１） Ｒ−Ｊ＠（θ＋ａ／Ｒ）＋Ｃ（θ＋ｓ／Ｒ−（ｊ　Ｉ）
　＋Ｋ（θ＋ｓ／Ｒ−θｌ）＝＄ｌ（Ｆ’＋＋Ｐｇ）　
　　　　　　　　　　　　・・・・・・（２）ＪｉθＩ
＋ＩＩＪｍ（θ閘／Ｒ）　＝Ｒ−Ｆｉ　　　　　−＋３
１Ｆ　ｒ　＋　Ｆ　ｍ　＝　Ｆ　ｉ　　　　　　　　　
　　　−−・−（３）’ただし、 Ｆ「−Ｊｌ・θ１／Ｒ ｐｍ＝Ｊｍ　（０ｍ　／　Ｒ） Ｊｌ・θ＋＋Ｒ１ｍ（θ鶴／Ｒ）　−Ｒ（Ｐｉ　＋Ｆｇ
）　　・・・・・・（４）Ｆ　ｆ　＋Ｆｍ＝Ｆ　ｉ　＋
Ｆ　ｇ　　　　　　　　−ｆ４１’ここで、 θｍ：モータの回転角 θｍ：モータの回転速度 θｍ：モータの回転加速度 θ１：負荷の回転角 θ１：負荷の回転速度 θ１：負荷の回転加速度 Ｋ　；モータから負荷への伝達系がもつバネ定数 Ｃ：モータから負荷への伝達系がもつ ダンピング係数 Ｆｉ　：目標トルり Ｆｇ：外乱トルク Ｆｒ：負荷に働くトルク Ｆｍ：モータに働くトルク 第２図の目標速度軌道をもとに、式＋１１を解（ことに
より負荷６の目標位置軌道、目標速度軌道、目標加速度
軌道を現実するためのモータ２の目標位置軌道、目標速
度軌道、目標加速度軌道が求まる。

これら負荷６、モータ２についての目標軌道を用いて、
外乱トルクＦｇを零とおいて式（２）を計算し、減速比
Ｒで割るとモータ６に供給ずべき目標トルクＦｉとなる
０式（１１と式（２）を加算すると、外乱トルクのない
状１’ｌｌ（Ｆｇ＝Ｏ）では式（３）及び式（３）゛の
ように負荷６に働くトルクＦｆとモータ２に働くトルク
Ｆｍの和は目標トルクＦｉに一致する。

しかし、外乱トルクのある状ａ（Ｆｇ≠０）では式（４
）及び式（４）”のように負荷６に働＜トルクＦｆとモ
ータ２に働くトルクＦｍの和は目標トルクＦｉと外乱ト
ルクＦｇの和に等しい。従って、負荷６に働くトルクＦ
ｆとモータＦｍに働くトルクの和から目標トルクＦｉを
差し引いたものが外乱トルクＦｇとなる。第１図に示す
ように、モータ２に目標トルクＦｉを加えて駆動すると
、負荷６は減速機４を介して駆動される。負荷６とモー
タ２の加速度をそれぞれ１０．８の加速度検出器で測定
し、それぞれ１４．１２の加速度−トルク変換器でトル
クを求め、それらの和から目標トルクＦｉを差し引き、
目標トルクＦ１に逆位相で加える。モータ２に供給され
るトルクは目標トルク成分（Ｆｉ）と外乱トルクを抑え
る成分（−Ｆｇ）とから成り、外乱トルクを抑える成分
（−Ｆｇ）と外乱トルクＦｇは打ち消し合い、負荷６を
目標軌道で駆動するためモータ２に供給されるトルクは
目標トルクＦ１に等しくなる０以上のように本実施例に
よれば、負荷の目標軌道を与え、モータと負荷に関する
連動方程式よりモータの目標軌道を算出し、モータの目
標軌道を実現する為モータに供給すべきトルクを目標ト
ルクとし、負荷の加速度測定値より求めたトルクとモー
タの加速度測定値より求めたトルクの和と目標トルクの
差を外乱トルクと見なし、前記目標トルクに外乱トルク
分を逆位相で加える補正をし、補正した目標トルクをモ
ータへ供給するサーボ装置を構成することにより、外乱
トルクを抑えることができる。また、外乱トルクとは、
モータと負荷が目標軌道から逸脱した際生じるものであ
るから共振状態をも抑えることができる。

なお、実施例では負荷の目標軌道を速度曲線としたが、
目標軌道は位置や加速度曲線でもよく、モータはＤＣモ
ータでなくてもよい。また、負荷に働くトルクとモータ
に働くトルクを測定するために加速度信号を用いたが、
ひずみゲージ等を用いて直接トルクを測定しても同様で
あり加速度信号に限るものではない。

発明の効果 以上のように本発明は、モータを用いて負荷を制御する
装置において、予め負荷の目標軌道を与え、モータと負
荷に関する連動方程式よりモータの目標軌道を算出し、
モータの目標軌道を実現する為モータに供給すべきトル
クを目標トルクとし、負荷のトルク測定値より求めたト
ルクとモータのトルク測定値より求めたトルクの和と目
標トルクとの差を外乱トルクと見なし、目標トルクに外
乱トルクを逆位相で加えて目標トルクを補正し、しかる
後に補正した目標トルクをモータへ供給するサーボ装置
を構成することにより、上記装置に発生する外乱トルク
を打ち消し、負荷の目標軌道を精度良く実現することが
でき、さらに上記装置の共振速度を紹える速度を目標速
度に設定しても負荷の目標軌道を精度良く実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるサーボ装置の制御方
法の構成図、第２図は第１図における負荷の目標速度曲
線図、第３図は従来の速度制御の構成図である。 ２・・・・・・ＤＣモータ、４・・・・・・減速機、６
・・・・・・負荷、８・・・・・・モータ加速度検出器
、１０・・・・・・負荷加速度検出器、１２・・・・・
・モータ加速度トルク変換器、１４・・・・・・負荷加
速度トルク変換器、２２・・・・・・ＤＣモータ、２４
・・・・・・減速機、２６・・・・・・負荷、２８・・
・・・・モータ速度検出器、３０フイードバツクゲイン
Ｋ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. モータを用いて負荷を制御する装置において、予め負荷
   の目標軌道を与え、モータと負荷に関する連動方程式よ
   りモータの目標軌道を算出し、前記モータの目標軌道を
   実現する為モータに供給すべきトルクを目標トルクとし
   、負荷のトルク測定値とモータのトルク測定値の和と前
   記目標トルクとの差を外乱トルクと見なし、前記目標ト
   ルクに外乱トルクを逆位相で加えて前記目標トルクを補
   正し、しかる後に補正した目標トルクをモータへ供給し
   、外乱トルクを打ち消すよう構成したサーボ装置の制御
   方法。