JPS63103682A - サ−ボモ−タの速度制御装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロプロセッサによりサーボモータを速
度制御するサーボモータの速度制御装置に関する。

（従来の技術） ＮＣ工作機械の制御軸の駆動などに用いられているサー
ボモータを、マイクロコンピュータにより制御するいわ
ゆるソフトサーボ方式では、サーボモータの速度制御に
使用するフィードバック信号を、位置信号と共通にパル
スエンコーダなどのインクリメンタルパルスから形成す
ることがある。つまり、パルス数をカウントしてディジ
タル信号として速度信号が帰還されると、それがサーボ
モータの速度指令と比較され、電流制御部に所定のトル
ク指令を出力してサーボモータがトルクコントロールさ
れる。

こうした速度制御の演算では、サーボモータが高速で回
転しているときには、単位演算周期内に帰還するパルス
信号が大きいから、１パルス当りの回転数つまり速度に
対する重みを小さくしてパルスコーダの精度を高くすれ
ば、このパルスコーダの精度に対応する比較的正確な速
度制御が可能である。しかし、回転速度が低下したとき
には、パルスコーダからの１パルス当りのトルク指令に
対する重みが変り、パルスコーダの精度が高くても、つ
まりサーボモータの１回転で発生するパルス数が大きく
ても、相対的にｌパルス分′のトルク指令についての重
みは大きくなり、一般に低速になればなる程、正確なト
ルク指令を形成することが困難になる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記サンプリング周期は制御装置の固有な位
相で決定されるもので、これに対して速度信号をフィー
ドバックするパルスコーダは、しばしば位相のずれを有
しており、同一周波数のパルス信号が帰還されていると
きでも、通常、速度制御部でのパルスのカウントにはｌ
パルス分のカウントエラーが生じる。低速での速度制御
では、とくに負荷が小さいときｌパルス分のトルク指令
に対する重みが大きいため、サーボモータによる制御対
象のロボットアームなどに振動が生じることになる。

・この種の振動を除去するためには、パルスコーダの精
度を高くして、それに対応するだけ速度制御演算の周期
を短くしなければならいが、演算処理装置の能力に制約
されるために、演算周期を短縮することには限度があっ
て、トルク指令値に対する低速領域での誤差をなくすこ
とができないという問題点があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、サーボモ
ータの低速領域でのトルク指令値の変動をできるだけ小
さくし、負荷が小さいときでもサーボモータの安定した
速度制御を可能とするサーボモータの速度制御装置を提
供することを目的としている。

（問題点を解消するための手段） 本発明は、サーボモータの速度指令とサーボモータから
帰還される速度信号とから速度演算周速度演算より高速
な電流演算周期Ｔｌでトルク指令補正値を演算するサー
ボモータの速度制御装置において、前記サーボモータの
速度に比例するパルス信号を帰還するパルスコーダと、
このパルスコーダのパルス信号から速度変化に応じてｌ
パルス分の加減算補正された速度信号を形成する第１の
補正手段と、前記電流演算周期Ｔ１でパルス信号の増減
に応じたトルク指令補正値を決定する第２の補正手段と
を具備し、前記トルク指令補正値と補正された速度信号
に基づき演算されたトルク指令値とを加えて補正された
新たなトルク指令値を決定することを特徴とするサーボ
モータの速度制御装置を提供するものである。

（作用） 本発明のサーボモータの速度制御装置では、速度演算周
期Ｔ２でのトルク指令値の演算には第１の補正手段によ
りｌパルス分だけ加減算して補正された速度信号を用い
、加減算されたｌパルスに対応するトルク指令として第
２の補正手段により決定される指令補正値をトルク指令
値に加えて新たなトルク指令値を演算するようにしてい
る。

したがって、通常の速度演算周期Ｔ２より高速でｌパル
ス分のトルク値をフィードバックされた速度信号により
処理して、サーボモータの速度変化を検出して、トルク
指令値の誤差を小さくすることが可能である。

（実施例） 以下、図により本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示すサーボモータの速度
制御ブロック線図で、図示しない位置制御を含む制御機
構は、マイクロコンピュータ構成の演算処理システムに
よって実現される。

サーボモータｌの速度制御は、このシステムを制御する
所定のソフトウェアから与えられる速度指令Ｖｃ■ｄに
従って実行される。２は、上記速度指令Ｖｃ■ｄと帰還
される速度信号とを比較する加算器で、速度偏差を速度
制御部３に出力するものである。この速度制御部３では
、速度偏差を所定の速度制御用の演算増幅する積分素子
（ｋｚ／（１−２１）　）によりトルク変換して、加算
器４に対して速度に対応するトルク指令を出力している
。

電流制御部５は、上記サーボモータ１の回転方向つまり
回転速度の正負に応じた設定された定数パラメータ（±
Ａ）を有しており、加算器４の演算出力からサンプル周
期Ｔ２のサンプラーを介してトルク指令値Ｕが供給され
るとともに、サンプル周期Ｔ２より高速な電流演算周期
Ｔ１で新たなトルク指令値Ｕｊを演算して、これに基ず
きサーボモータ１への駆動電流を設定しサーボモータｌ
を指令された回転速度に制御する。さらにサーボモータ
１の回転速度は、これに比例するパルス信号を出力する
バルスコーダ６で検出され、フィードバックパルスＰｖ
としてパルス補正回路７に出力される。

フィードバックパルスＰｖは、パルス補正回路７で上記
トルク指令値Ｕと同一周期Ｔ２のサンプラーによって規
定される周期で計数され、速度レジスタなどで記憶され
るとともに、Ｐｖのカウント値から１パルス分だけ加減
算して補正処理された速度信号Ｖを出力している。この
速度信号Ｖは、上記加算器２へ直接に負入力として供給
されるとともに、上記加算器４の負入力へ定数素子８（
ｋ２）を介して供給されている。また、上記フィードバ
ックパルスＰｖは、電流演算と同一周期Ｔ、のサンプラ
ーを介して電流制御部５に供給され、このパルスＰｖの
正負に応じて、電流制御部５での処理ルーチンにおける
トルク指令補正値を上記定数パラメータ（±Ａ）に基づ
いて決定している。なお、この定数パラメータ（±Ａ）
は、後述するような、Ｐｖの１パルス分に対応するトル
ク指令量である。

第２図は、第１図のブロック線図におけるパルス補正回
路７でのパルス処理を説明するためのもので、上記サー
ボモータｌの回転が低速領域で一定に制御する場合を示
している。

いま、例えば上記バルスコーダ６がサーボモータ１の一
回転光り８０００パルスの能力を有するとし、サンプル
周期Ｔ２を２履Ｓｅｃとすると、１パルス当りの回転数
（ｒｐ箇）つまり速度に対する重みは、３．７５ｒｐ腸
となり、サーボモータｌへの速度指令Ｖｃ謬ｄが１ｌｒ
ｐ璽であるときのフィードバックパルスＰｖは、ｌサン
プリング周期当り３パルスであったり、２パルスであっ
たありする。こうした従来から速度制御部３でのパルス
のカウントに生じるｌパル７分のカウントエラーが原因
となって、低速での速度制御を安定に実行できなかった
のであるが、この実施例装置では、フィードバックパル
スＰｖの１パルス分だけの補正されたトルク指令ΔＵを
、速度演算周期Ｔ２　（２ｍｓｅｃ　）の中ではなく、
直接Ｔ２の８倍の２５０１Ｌｓｅｃ程度の電流演算周期
Ｔ１で実行されているトルク指令の計算ルーチンで処理
し、さらに速度制御部３におけるトルク指令値Ｕｉの計
算ルーチンで、ｌパル７分のカウントエラーを補正した
速度信号Ｖに基づくトルク指令値を得るようにしている
。そのため、１パルス分のトルク指令に対する重みが大
きい低速領域でも、サンプリング周期の短いトルク演算
処理ルーチンで１パルス分の補正が迅速に行なえるから
サーボモータによる制御対象、例えばロボットアームな
どでの振動が減少する。

第３図（ａ）、（ｂ）は、上述したパルス補正回路７で
の１パルス処理の手順と、電流制御部５でのトルク演算
処理の手順とを示すフローチャートである。

上記パルスコーダ６からｉ番目に出力されるフィードバ
ックパルスのカウント値をＰｖ（ｉ）とする、パルス補
正回路７では、まず、少なくとも２周期分のカウント値
を記憶して（ステップａ）、Ｐｖ（ｉ）とＰ　ｖ　（ｉ
−１）とを比較することで、上記サーボモータｌの速度
変化を判別する（ステップｂ）、この判別結果により、
Ｐｖ（ｉ）＜　Ｐ　ｖ　（ｉ−１）つまり減速時と判断
されれば、カウント値Ｐ　ｖ　（ｉ）にパルス信号の１
パルス分が加算され（ステップＣ）、Ｐｖ（ｉ）＞Ｐｖ
（ｉ−１）　つまり加速時と判断されれば、カウント値
Ｐｖ（ｉ）から同様に１パルス分が減算される（ステッ
プｄ）　、　Ｐ　ｖ（ｉ）　＝　Ｐ　ｖ（ｉ−１）　、
　ツまり定速回転時には、カウント値Ｐｖ（ｉ）をその
まま補正せずに速度信号Ｖとして出力する（ステップｅ
）、こうしてパルス補正回路７から第２図に示すような
、３．２．３．３・・・のサンプル値が、３．３、？、
３・・・に補正された速度信号Ｖとして出力され、速度
制御部３でトルク指令値Ｕｉの計算Ｕｉ＝ｋｌ農Σ（Ｖ
ｃｍｄ　−ｖ）　−ｋ２　ｖが実行される（ステップｆ
）。

このようなｌパルス処理によるトルク指令値Ｕｉに、次
の電流制御部５におけるトルク演算処理のとき８倍に細
分された周期で決定される１パルス分に対応するトルク
指令量ΔＵｊを加算することで、補正されたトルク指令
値Ｕを決定できる。

つまり、第３図（ｂ）に示すように、電流制御部５にサ
ンプリング周期Ｔ１でフィードバックされるＰｖ（ｊ）
を順次比較しくステップｇ）、その増減に応じて（ステ
ップｈ）、パルスコーダ６からの１パルス分に対応する
トルク指令値ΔＵを定数パラメータ（±Ａ）に基づき決
定しくステップｔ、ｊ、ｋ）、１次フィルタ処理をした
うえ（ステップ文）、トルク指令補正値Ｕを演算してい
る（ステップｍ）。

こうして、トルク指令補正値Ｕは、低速領域においても
、従来の電流制御にくらべて８倍の精度で補正されるか
ら、負荷が小さいときにはとくに振動を決定するうえで
有効である。

以上１本発明の一実施例について説明したが、本発明の
精神から逸れないかぎりにおいて、種々の異なる実施例
は容易に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲
において記載した限定以外、特定の実施例に制約される
ものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、速度演算周期Ｔ２より高速な電流演算
周期Ｔ１で１パルス分のトルク値を補正処理して、補正
されたトルク指令値を決定するようにしているので、サ
ーボモータの低速領域でのトルク指令値の誤差をできる
だけ小さくシ、負荷が小さいときでもサーボモータの安
定した速度制御を可能とするサーボモータの速度制御装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すサーボモータの速度
制御ブロック線図、第２図は、同実施例におけるパルス
補正処理を説明するタイミング図、第３図（ａ）、（ｂ
）は、それぞれｌパルス処理の手順とトルク指令の決定
手順とを示すフローチャートである。 １・・・サーボモータ、３・・・速度制御部、６・・・
パルスコーダ、７・・・パルス補正回路。 特許出願人　　ファナック株式会社 代　理　人　　弁理士　辻　　　　　實第１図 第２図 之９．ｉ廿　ＪＪ　　２．３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. サーボモータの速度指令とサーボモータから帰還される
   速度信号とから速度演算周期Ｔ＿２でトルク指令値を演
   算するとともに、この速度演算より高速な電流演算周期
   Ｔ＿１でトルク指令補正値を演算するサーボモータの速
   度制御装置において、前記サーボモータの速度に比例す
   るパルス信号を帰還するパルスコーダと、このパルスコ
   ーダのパルス信号から速度変化に応じて１パルス分の加
   減算補正された速度信号を形成する第１の補正手段と、
   前記電流演算周期Ｔ＿１でパルス信号の増減に応じたト
   ルク指令補正値を決定する第２の補正手段とを具備し、
   前記トルク指令補正値と補正された速度信号に基づき演
   算されたトルク指令値とを加えて補正された新たなトル
   ク指令値を決定することを特徴とするサーボモータの速
   度制御装置。