JPS63273115A - サ−ボ制御回路 - Google Patents

サ−ボ制御回路

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JPS63273115A
JPS63273115A JP62107256A JP10725687A JPS63273115A JP S63273115 A JPS63273115 A JP S63273115A JP 62107256 A JP62107256 A JP 62107256A JP 10725687 A JP10725687 A JP 10725687A JP S63273115 A JPS63273115 A JP S63273115A
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JP
Japan
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deviation
mechanical system
speed
command
feedback loop
Prior art date
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Pending
Application number
JP62107256A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Sakamoto
坂本　啓二
Shunsuke Matsubara
俊介 松原
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00—Control of position or direction
    • G05D3/12—Control of position or direction using feedback
    • G05D3/20—Control of position or direction using feedback using a digital comparing device
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41156—Injection of vibration anti-stick, against static friction, dither, stiction
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41186—Lag

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、ディジタルサーボ系を構成するサーボ制御回
路に関する。
（従来の技術） 通常のディジタルサーボ系において、位置指令としての
１パルスが人力されるとき、比例積分回路の出力が１次
関数的に上昇していき、トルクが機械系の静摩擦力を越
えて、機械系はり勤を開始する。上記比例積分回路の積
分ゲインが小さいときには、機械系の位置決めにオーバ
シュートを生じて、位置決め精度を低下させることにな
り、反対に積分ゲインを大きくすると、オーバシュート
はなくなるが、トルクの増加率が２次関数的になり、位
置指令が与えられてから実際に機械系が動きだすまでに
時間がかかり、あるいは１パルスでは移動が生じない。
（発明が解決しようとする問題点） このように、ディジタルサーボ系で積分ゲインをどのよ
うに設定するかは、制御対象の機械系に応じて選択され
る必要があるが、アナログサーボ回路のように係数を適
宜に可変設定することにより最適値を発見することは容
易ではなかった。
このように従来のディジタルサーボ系をコントロールす
るソフトウェアサーボシステムは、位ユ決め精度とサー
ボの応答性という相矛盾した要求に対して、機械系に応
じた最適値をその都度設定しようとすると、システム設
計のコストが大きくなる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、機械系の
位置制御に際して１パルス送りの精度を保持し且つ応答
性を低下させずに構成できるサーボ制御回路を提供しよ
うとするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、機械系との間で位置フィードバックと
速度フィードバックのループを有するサーボ制御回路に
おいて、機械系からの位置信号と移動指令との偏差を演
算する手段と、該偏差が所定の基準値を越えた時点で速
度フィードバックループの積分ゲインに含まれる不完全
積分項を制御する手段とを具備したことを特徴とするサ
ーボ制御回路を提供できる。
（作用） 本発明のサーボ制御回路では、機械系からの位置信号と
移動指令との偏差が所定の基準値を越えた時点で速度フ
ィードバックループの積分ゲインに含まれる不完全積分
項を制御することで、機械系の静摩擦特性に沿ってオー
バシュートを起こすトルクを最小にし、ＣＲ時定数回路
の充電時と放電時での係数を非線形に操作することによ
りアナログサーボ系で実現されるのと同等の作用が実現
される。
（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。
第１図は、ディジタルサーボ系での制御を実現するシス
テムブロック図を示している。１は、制御対象の機械系
で、ここではモータイナーシャＪｍにより代表される係
数を含む伝達関数により人出力関係が規定される。この
サーボ系に入力される移動指令は、バックラッシュ補正
やピッチ誤差補正の信号とともに加算回路２に入力され
、ここでリニヤスケール、インダクトシン、或いはパル
スコーダからフィードバックされる位置信号との偏差Ｅ
ｐが演算される。ポジションゲインＫｐを含む演算ブロ
ック３は、上記偏差Ｅｐから速度指令を演算し、速度指
令が加算回路４に入力され、ここでパルスコーダからフ
ィードバックされる速度信号との偏差Ｅｖが演算される
。
５は、上記偏差Ｅｐが零か否かに応じてその不完全積分
項が可変される伝達関数から構成された速度制御ブロッ
クである。この速度制御ブロック５の出力が電流制御ブ
ロック６を介して機械系１を駆動するサーボモータへの
指令電流を決定している。本発明の特徴は、上記速度制
御ブロック５において速度フィードバックループの積分
ゲインに含まれる不完全積分項を制御して、スティック
スリップ等による機械系でのオーバシュートを防止して
いる。
次に上記速度制御ブロック５での不完全積分項の制御に
ついて、第２図に示すアナログサーボ系とその信号波形
を参照しながら、説明する。
第２図（ａ）において、速度指令が人力される前段の増
幅器１１から後段の増幅器１２に入力される速度偏差信
号は、同図（ｂ）に示すトルク指令Ｔ　ｃｍｄの積分ゲ
インと比例する抵抗Ｒｘを介して供給され、増幅器１２
と並列に２つの抵抗Ｒ１゜Ｒ２の直列回路が接続されて
いる。抵抗Ｒ１は、第１図の速度制御ブロック５の比例
ゲインに２に対応し、抵抗Ｒ２は不完全積分ゲインに対
応している。またこの抵抗Ｒ２と並列に接続された容量
Ｃ１は、速度制御ブロック５の積分ゲインに１に対応す
る。
第２図（ｂ）において、時刻ｔ１に１パルスの移動指令
が入力されるとき、上記抵抗値Ｒ２を無限大にし、てお
くと、トルク指令Ｔ　ｃｍｄは時間に比例する直線に沿
って上昇し、機械系の静摩擦特性に応じて所定の値にな
る時刻ｔ２で実際の位置０勤が検出されたとき、上記抵
抗Ｒ２に相当する不完全積分ゲインを所定の値に設定す
る。つまり、機械系の８動開始前から抵抗Ｒ２を小さく
しておくと、同図の点線に示す曲線に沿って緩やかにト
ルクが増加するので、１パルスの移動指令があっても静
摩擦トルクに打ち勝てず、リニヤスケールフィードバッ
クでも、バックラッシュがあるように見え、位置決め精
度が劣化する。反対に、機械系の８動開始（ｔ２の時刻
）の後もなお抵抗Ｒ２を無限大のままにしておくと、８
動開始後の機械系に過大なオーバシュートを生じる。
このように、機械系からの位置信号と移動指令との偏差
が所定の基準値を越えた時点を、例えば位置補償機能を
有する演算ブロック３へ人力される偏差Ｅｐの変化を捕
らえて、速度フィードバックループの積分ゲインに含ま
れる不完全積分項を制御すれば、第２図（ｂ）に示す実
線のようなトルク指令曲線となり、余分なトルクがオー
バシュートを引き起こさないですむ。
機械系が重力軸を含まない駆動機構から構成されている
場合には、トルク指令値に一定のオフセット値を考えて
おく必要があるが、本質的には位置偏差Ｅｐに応じて不
完全積分項を制御すればよい。
以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施
態様について、１パルスの移動指令の入力時の作用と合
わせて説明したが、その好ましい実施態様の説明は、構
成の詳細な部分についての変形、特許請求の範囲に記載
された本発明の精神に反しない限りでの種々な変形、あ
るいけそれらを組み合わせたものに変更することができ
ることは明らかである。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、機械系からの位
置信号と移動指令との偏差が所定の基準値を越えた時点
で速度フィードバックループの積分ゲインに含まれる不
完全積分項を制御するようにしたので、機械系に応じて
積分ゲインに含まれる不完全積分項を最適な値で設定し
て過大なトルク指令による機械系でのオーバシュートを
防止したサーボ制御回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
（ａ）は、同実施例をアナログサーボ系の場合に対応す
る回路構成で示す図、第２図（ｂ）は、同実施例の最適
トルク指令の状態を示す説明図である。 １・・・機械系、２・・・加算回路、３・・・演算ブロ
ック、５・・・速度制御ブロック。 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（ａ） ／′？ｌ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）機械系との間で位置フィードバックと速度フィー
    ドバックのループを有するサーボ制御回路において、機
    械系からの位置信号と移動指令との偏差を演算する手段
    と、該偏差が所定の基準値を越えた時点で速度フィード
    バックループの積分ゲインに含まれる不完全積分項を制
    御する手段とを具備したことを特徴とするサーボ制御回
    路。
  2. （２）機械系が重力軸を含まない駆動機構から構成され
    ている場合に、前記偏差の基準値を零にすることを特徴
    とする特許請求の範囲第（１）項に記載のサーボ制御回
    路。
JP62107256A 1987-04-30 1987-04-30 サ−ボ制御回路 Pending JPS63273115A (ja)

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PCT/JP1988/000408 WO1988008563A1 (en) 1987-04-30 1988-04-26 Servo control circuit
EP88903403A EP0313662B1 (en) 1987-04-30 1988-04-26 Servo control circuit
US07/274,147 US4914370A (en) 1987-04-30 1988-11-09 Servo-control circuit

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