JPS63191211A - 可動体の制御装置 - 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〕 この発明は、剛性が低（かつダンピングの悪い可動体を
、ある種の目標に対して迅速かつ、滑らかに追従し得る
ように制御する可動体の制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は従来のサーボ機構の制御装置の構成図である。

Ｉｇにおいて、　＋１１ｒｉ位置誤差演算器、（２）は
速度誤差演算器、（３）は電流誤差演算器、（５）はゲ
イン設定器、　＋６１は駆動部、（７）は動力伝達機構
、（８）は制御対象、（９）は検出部、αＢは位置入力
信号、１２は速度入力信号、ａｌは電流入力信号、ａ９
は駆動部の速度信号、ｒＪηは電流信号、（１９ｉｊ：
駆動部の位置信号である。

従来、制御対象１８）をある目標値に指向させる場合１
位置入力信号（１０を１位置誤差演算器（１）に入力す
る。検出部（９）では、駆動部１６１の電流信号ｔ１で
、速度信号αｅ２位置信号α９を検出する。位置誤差演
算器（１）では、検出部（９）の位置信号ａ９と位置入
力信号α９とを比較して、その差を速度入力信号α２と
して速度誤差演算器（２）に伝送する。速度誤差演算器
（２）では、駆動部＋６１に付属した検出部（９）の速
度信号ａＳと速度入力信号１１２とを比較演算して、そ
の差を電流入力信号ａ３として電流誤差演算器（３）に
伝送する。

電流誤差演算器（３）では、検出部（９１の電流信号ａ
ηと電流入力信号（＋４とを比較演算して、その差をゲ
イン設定器（５）に伝送する。ゲイン設定器（５）では
、電流誤差演算器（３）の出力を適当な大きさのゲイン
で増幅して、その信号を駆動部＋６１に伝送する。駆動
部；６）は、その信号を受けて、動力伝達機構（７）を
通して制御対象＋８）を駆動するａ位置を誤差演算器（
１）は。

検出部（９）の位置信号α９と位置入力信号（１１１と
の差がな（なるまで。速度入力信号０を、演算し続ける
ので、駆動部（６１に動力伝達機構（７）を介して接続
されている制御対象（８）は、所望の目標［まで動くこ
とになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の制御装置においては９次のような問
題点があった。すなわち、動力伝達機構（７）の減速機
やトルク伝達機構のばね要素や、歯車列のバンクラツシ
などの非線形要素により９駆動系の固有振動数が低下す
る。このため位置決め動作時において、低周期の振動が
発生したシ、共振系を構成して、おる使用回転速度帯で
は速度応答に振動が発生する。また、開ループゲインを
高くとれないため高速応答性が期待できず、構成要素の
パラメータ変動により、ゲインの設定が大きく変わって
しまう。

この発明は、従来の欠点を除去するためになされたもの
で、制御対象の機械剛性が低く、かつ構成要素の特性が
多少変動する場合でも、目標に対して速やかに、かつ清
らかに追従できる可動体の制御装置を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る可動体の制御装置は、制御対象に設けた
検出部の位置信号を位置誤差演算器にフィードバックし
、駆動部に設けた検出部の速度信号を速度誤差演算器に
フィードバックするとともに、駆動部に設けた検出部の
電流信号を電流誤差演算器にフィードバックし、駆動部
に設けた検出部の速度信号と制御対象に設は比検出部の
速度信号をねじシトルク演算器にフィードバックしたも
のである。

〔作用〕

駆動部分の速度信号と制御対象の速度信号をねじシトル
ク演算器にフィードバックすることにょシ、駆動部、動
力伝達機横、　％ｉｌＪ御対象全対象た機械系のダッピ
ングを改善し２機械剛性を高めることができる。したが
って、系の開ループゲインを太き（とることができ、閉
ループ系は大きなゲイン余裕と位相余裕を持つことにな
シ、構成要素の特性変動が制御性能に及ぼす影響を小さ
くするととができる。

この結果、制御対象の剛性が低（、かつ構成要素の特性
が多少変動する場合でも、制御対象を目標に対して速や
かに、かつ清らかに追従させることができる。

〔笑施例〕

第１図は、この発明を実施した場合の、サーボ系の構成
例でるる。図中、　Ｔｌｌ　〜（３１，１５１〜＋９７
．　（１１１〜（＋３．Ｑθ、ａηは第２図と同じであ
る。１４）はねじシトルク演算器、ａｌは検出部、（Ｉ
４はトルク入力信号。

１１５１は制御対象の位置信号、０８は制御対象の速度
信号である。

制御対象１８）をある目標値に指向させる場合９位置入
力信号ａ９を１位置誤差演算器（１）に入力する。　　
゛検出部ＯＩは制御対象（８）の位置を検出し２位置信
号（１５を出力する。位ｖｊｔｙ！４差演算器（１）で
は１位置信号ＵＳと１位置入力信号ａυとを比較演算し
、その差を比例演算することＫより、速度入力信号１ｚ
として速度誤差演算８（２）に伝送する。検出部＋９１
は駆動部１６）の速度と電動機に流れる電流を検出し、
速度信号（Ｉｅと電流信号住ηを出力する。速度誤差演
算器（２）では、検出部（９）の速度信号ｔ１ｅと、速
度入力信号Ｑ３とを比較演算し、その差を比例演算する
ことにょ夛、電流入力信号峙として電流誤差演算器（３
）に伝送する。電流誤差演算器（３）では、電流信号ａ
ηと。

電流入力信号ａ３とを比較演算し、その差を比例演算す
ることによシ、トルク入力信号Ｉとしてねじシトルク演
算器１４）に伝送する。ねじシトルク演算器＋４）では
、駆動部１６）の速度信号（ＩＳと、制御対象１８］の
速度信号Ｑｌｌの差分とトルク入力信号Ｉとを比較演算
し、その差をゲイン設定器１５）に伝送する。ゲイン設
定器（５）では、駆動部１６１　、動力伝達機構（７）
。

制御対象１８）よりなる機械系が最適なダンピングを持
つようなゲインで増幅して、その信号を駆動部１６１に
伝送する。駆動部（６）では、このゲイン設定器（５）
の出力に応じて駆動トルクを発生し、動力伝達機構（７
）を通して制御対象＋８１を駆動する。位置誤差演算器
（１）は、制御対象（８）の位置信号四と１位置入力信
号ａｔ＋との差がな（なるまで、速度入力信号０を演算
し続けるので、制御対象１８＋は所望の目標値まで動く
ことになる。

このように１本発明においては、駆動部＋６１と制御対
象（８：にそれぞれ検出部＋９３．０１を設けることに
より、動力伝達機構（７）のトルク換算軸ねじれ量を検
出することができ、これをフィードバックすることによ
シ、駆動部（６）、動力伝達機構（７）、制御対象１８
１の機械系のダンピングを改善して機械剛性を高めるこ
とができる。したがって、演算器１１）〜１４）及びゲ
イン設定器（５）のゲインを高くとることができるので
、高速応答性を実現するとともに、閉ループ系に大きな
ゲイン余裕と位相余裕を持たせることができ、構成要素
の特性変動が制御性能に及ぼす影響を小さくすることが
できる。

この結果、制御対象の剛性が低くかつ構成要素の特性が
多少変動する場合でも、制御対象を目標に対して速やか
に、かつ清らかに追従させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したとおシ、この発明を用いれば、動力伝達機
構や制御対象の機械剛性が低（、かつ構成要素の特性が
多少変動する場合でも、目標に対して速やかにかつ滑ら
かに追従する。という効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の構成図、第２図は従来のサーボ機構
の制御装置の構成図である。図中ｆｔ）は位置誤差増幅
器、（２）は速度誤差演算器、（３）は電流誤差演算器
、ｆ４）はねじシトルク演算器、１５）はゲイン設定器
、（６１は駆動部、（７）は動力伝達機構、（８）は制
御対象、（９）は検出部、　（１（ｌは検出部、α１１
は位置入力信号、ａｚに速度入力信号、（Ｉ３は電流入
力信号、　！１４１はトルク入力信号、Ｑりは制御対象
１８）の位置信号。 Ｏｅは駆動部１６１の速度信号、卸は電流信号、　ａｌ
ｌは制御対象１８）の速度信号、恨っけ駆動部の位置信
号である。 なお１図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位置入力信号と制御対象の可動体の位置信号との差を演
   算する位置誤差演算器と、この位置誤差演算器の出力信
   号と制御対象の速度信号との差を演算する速度誤差演算
   器と、駆動トルクを発生する駆動部と、駆動部にとりつ
   けられた電動機と、速度誤差演算器の出力と電動機の電
   流信号との差を演算する電流誤差演算器と、この電流誤
   差演算器の出力信号と駆動部の速度信号と制御対象の速
   度信号の差分との間の差を演算するねじりトルク演算器
   と、このねじりトルク演算器の出力に基づいて制御対象
   のゲインを設定するゲイン設定器と、駆動部にとりつけ
   られた電動機に流れる電流と速度を検出する検出部と、
   駆動トルクを制御対象に伝達する動力伝達機構と、制御
   対象の速度と位置を検出する検出部とを備えた可動体の
   制御装置。