JPS62281779A - 防振制御方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電動機制御における速度振動の抑制を図る防
振制御方法に関する。

〔従来の技術〕

駆動モータが減速器やトルクセンサなどの弾性系を介し
て負荷を駆動する電動機械は、モータ駆動系が振動系と
なるため、共振や過渡振動などの有害な振動が生じる。

これらの振動を抑えることは、電動機械の高精度化、高
速化を図る上で重要な課題となっている。

本出願人が先に開示した特開昭５７−２０８８９１号「
電動機械の制御方式」では、負荷の振動加速度信号を位
相調整回路とゲイン調整回路により適切な補正信号に変
換し、それを駆動モータの速度側′４′ｎ調整器に与え
ることによって負荷の有害な振動を減衰させる方法を提
案している。

さらに、本出願人が先に出願した特願昭６１−４９４２
５号「サーボモータの駆動方式」では、補正信号をトル
クあるいは力の調整器に与えることによる防振制御方式
を提案じている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前に掲げた特開昭５７−２０８８９１号において提案さ
れている位相調整回路は、共振周波数における駆動モー
タの位相遅れ、すなわち速度指令値とモータ速度との位
相差を補償するものである。したがって、共振周波数か
ら離れた周波数の振動に対して抑制力は働かない。現在
では、サーボ技術やモータ技術の進歩により、ロボット
などの固有振動数の低いものに対しては、本方式を位相
調整なしに適用することができるようになったが、駆動
モータの位相遅れが生じる周波数域の振動に対しては抑
制力は働かない。

また、特願昭６１−４９４２５号で開示されている発明
においては防振対象を共振モードのみに限定しており、
さらに、負荷の位置、速度及び負荷トルク又は負荷にか
かる力をすべて検出し、それぞれ位置側ｊ２Ｉｌループ
、速度抑制ループ、トルクもしくは力の制御ループのネ
ガティブフィードバック量としているため、ロボットア
ームの制御などに適用するのは非常に困難である。

そこで、速度制御ループのさらに内側にあるトルクある
いは力の制御ループに補正信号を与えて振動を減衰させ
ることを考える。このようにすると、駆動モータの位相
遅れ、すなわちトルクもしくは力の指令値とモータの発
生トルクもしくは発生力との位相差は、はぼ零とみなす
ことができる。

したがって、はとんどすべての周波数域の振動を抑制す
ることが可能となる。

本発明は、このような観点に基づいて案出されたもので
あり、弾性系を有するために有害な振動を発生するモー
タ駆動による電動機械の振動を抑制し、電動機械の高速
化、高精度化を実現することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明の防振制御方法は、負
荷の速度信号又は加速度信号と駆動モータの速度信号と
をそれぞれ検出又は演算により求めるとともに、両信号
の偏差を補正信号として駆動モータ制御系のトルク指令
値又は力の指令値に与えることにより負荷と駆動モータ
との間に介在する弾性体に起因する速度振動を抑制する
ことを特徴とする。

〔作用〕

第１図に示すように、負荷２を減速器３を介して駆動モ
ータ１で駆動する系に対して、次の関係式が成立する。

Ｉψ＋Ｋ（４１）バーθ）／Ｎ＝τ　　　・・・・・・
・・・（１）Ｊｉ＋Ｄ汐−Ｋ（ｒ／Ｎ−θ）＝０　０・
・・・・・・（２）ただし、 ■＝駆動モータ１の慣性モーメント コ：負荷２の慣性モーメント Ｔ：駆動モータ１の回転角 θ：負荷２の回転角 τ：駆動モータｌの発生トルク に：減速器３の等価バネ定数 Ｎ：減速器３の減速比 Ｄ＝粘性減衰係数 とする。

ここで、弾性変位！（９１’バーθ）＝δとすると、＋
１１．　＋２１式より となる。トルク制御装置の応答は十分速くすることがで
きるので、τ、＝τとし、さらに駆動モータ１の回転角
Ｔを ？’／Ｎ＝Ｐａ　＋Ｆ。

と２つの成分に分けると、（３）式は ・・・・・・・・・・・・（４） となる。ただし、 である。

いま、τ、＝０のときに、何らかの原因で有害な振動が
発生したとすると、（４）式より、８Ａ＋２ζω１１＋
ω０′δ、＝２ζω７ψ＾・・・・・（６）となる、た
だしδ、はδの振動成分とする。（６）式の右辺が零と
なれば、δえは２次振動的に減衰するが、一般に減衰係
数この値が小さいためδ４はなかなか零に収束しない。

そこでτ１のかわりに、に、次のような指令値で１°を
考える。

このとき、ｒ１＝０で有害な振動が発生したとすると、
（４）式より となり、この２次振動系の減衰係数ζ′はであるから、
ｇ＞Ｑとすればζ′〉ことなる、したがって（８）式の
２次振動系が臨界減衰となるようにｇの値を設定すれば
、弾性変位量の振動成分δ。

は臨界的に零に収束する。また、 ６Ａ−−Ａｌ！ｌ−（θ、：θの振動成分）　・・・・
（９）であるから、（７）式は となる。

以上より、第１図の構成によって負荷の有害な振動を抑
制することができる。なお第１図の破線の枠内は従来の
トルク制御装置によるモータ制御系であり、ブロック間
を結ぶ太線は弾性体が介在する部分である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

（１０）式より増幅器７．１０のゲインはそれぞれｇ及
び（ＤＩＮ／Ｊ＋　ｇ　）である。

また（２）式における粘性減衰係数りが小さな値をとる
場合には、Ｄ−０とすると（３）式は、となるので、τ
１°は ７、自＝ｒ、−ｇＪＡ・・・・−−＝−（１２）とすれ
ばよい。

（７）式及び（１２）式の６えは次のような方法で求め
ることもできる。

■　負荷及びモータの角度ψ／Ｎ、　　θを検出し、そ
の差を微分した後、振動の周波数レンジのみ通すバンド
パスフィルタに通す。

■　弾性変位！！＜’ｆ’／Ｎ−θ）を検出し、その差
を微分し、さらに同様のバンドパスフィルタに通す。

■　モータの速度Ｔ／Ｎ及び負荷の振動加速度ｉ。

を検出し、−／Ｎを同様のバンドパスフィルタに通した
信号からＢＳの積分値を引く。

■　−Ａ＜＜６４であるので６．−一汐、とし、負荷の
振動速度の検出値を用いる。

■　ｌＪａ　＃　ｅａより、負荷の振動加速度を検出し
、その信号を積分する。

前に掲げた（１２）式において、■の方法を用いた場合
の実施例のブロック図を第２図に示す。

第２図において、１１は負荷２の振動加速度ｉ。

の検出器であり、振動加速度ａＡは積分器１２によって
積分されて振動速度σ、に変換され、更にゲインｇの増
幅器１３によって増幅されてトルク補正値としてトルク
指令値に与えられる。その他の構成は、第１図に示した
ものと同じである。

なお振動加速度検出！Ｓ１１とは、有害な振動の周波数
レンジのみを通す加速度検出器であり、一般の振動加速
度計に振動の周波数レンジのみ通すバンドパスフィルタ
を挿入することにより実現できる。前記の振動速度検出
器６についても同様である。

以上、負荷及び駆動モータがともに回転系である場合に
ついて述べてきたが、 質量←→慣性モーメント 位置←→角度 力　　←−→　トルク なる変換を行えば、負荷あるいは駆動モータがリニア系
である場合にもそのまま適用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては駆動モータの
速度信号と負荷の速度信号との偏差を補正信号としてト
ルク指令値又は力の指令値に与えるようにしている。し
たがって、この方式を弾性系を有するモータ駆動による
電気機械に適用すれば、従来より広い周波京成の有害な
振動を速やかに減衰させることができるため、その高精
度化、高速化に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は本発明の他の実施例の構成を示すブロック図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、負荷の速度信号又は振動加速度信号と駆動モータの
   速度信号とをそれぞれ検出又は演算するとともに、両信
   号の偏差を補正信号として駆動モータ制御系のトルク指
   令値又は力の指令値に与えることにより負荷と駆動モー
   タとの間に介在する弾性体に起因する速度振動を抑制す
   ることを特徴とする防振制御方法。