JPS63283490A - Speed controller for servomotor - Google Patents

Speed controller for servomotor

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JPS63283490A
JPS63283490A JP62117276A JP11727687A JPS63283490A JP S63283490 A JPS63283490 A JP S63283490A JP 62117276 A JP62117276 A JP 62117276A JP 11727687 A JP11727687 A JP 11727687A JP S63283490 A JPS63283490 A JP S63283490A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
speed
gain
error
servo motor
steady
Prior art date
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Pending
Application number
JP62117276A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihito Nakayama
明仁 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPS63283490A publication Critical patent/JPS63283490A/en
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Abstract

PURPOSE:To secure the stabilized operation of a feedback system at all times during the operation of a servo-system, by a method wherein an integration gain is set to a large value when the output of error between an actual speed signal and a speed commanding signal is within the range of a stationary error. CONSTITUTION:An adding circuit 1 operates an error between the actual speed TSA of a servomotor 3 and a speed command Vcmd and the result of the operation is outputted to a compensating circuit 2 as the deviation of speed. The control gain G of the compensating circuit 2 is set by the formula G=Kp+Ki/S. Here, a proportional gain is shown by a notation Kp and the integration gain is shown by the notation Ki. When a difference between a stationary error and the absolute value of the error is positive, the integration gain Ki is determined so as to be a predetermined gain. However, when the difference is negative, the integration gain Ki is set so as to be larger than the predetermined gain. According to this method, the responding property of the title device may be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ディジタルサーボシステムにおけるサーボモ
ータの速度制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a speed control device for a servo motor in a digital servo system.

(従来の技術) 通常のディジタルサーボシステムでは、指令速度と実速
度との誤差に基づいてサーボモータのトルク指令を設定
しており、そのために速度検出手段としてバルスコーダ
などを使用している。
(Prior Art) In a typical digital servo system, a torque command for a servo motor is set based on an error between a command speed and an actual speed, and for this purpose, a pulse coder or the like is used as a speed detection means.

上記誤差信号からサーボモータの速度と位置とを正確に
制御するためには、通常比例動作と積分動作を行なうP
I補償回路が必要であり、積分ゲインを大きくすれば、
一般に微小な偏差に対しては応答良く修正することがで
きる。しかし、速度偏差が定常誤差の範囲にあるか否か
は、システムの運転速度によって判断されるもので、一
様ではないため、従来では機械系の停止時の寸前に積分
ゲインを大きくするという工夫のみがなされてぃ(発明
が解決しようとする問題点) つまり従来、通常の運転時の積分ゲインはあまり大きく
設定できず、停止時のみ特別の工夫を施していた。しか
し、通常運転時の積分ゲインが小さい場合には、偏差が
大きくなったときに制御系でのオーバシュートなど機械
系の動作にうねりを生じる原因にもなり、フィードバッ
ク系の安定した動作が失われる。
In order to accurately control the speed and position of the servo motor from the above error signal, proportional operation and integral operation are normally performed.
An I compensation circuit is required, and if the integral gain is increased,
In general, minute deviations can be corrected with good response. However, whether or not the speed deviation is within the steady-state error range is determined by the operating speed of the system, which is not uniform, so the conventional method was to increase the integral gain just before the mechanical system stops. (Problem to be Solved by the Invention) In other words, in the past, the integral gain during normal operation could not be set very large, and special measures were taken only during stoppage. However, if the integral gain during normal operation is small, when the deviation becomes large, it can cause fluctuations in the mechanical system's operation, such as overshoot in the control system, and the stable operation of the feedback system is lost. .

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、偏差が定
常誤差範囲内の微小なときのみ積分ゲインを大きく設定
して、サーボシステムの動作中宮にフィードバック系の
安定した動作を確保したサーボモータの速度制御装置を
提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and is a servo system that secures stable operation of the feedback system during the operation of the servo system by setting the integral gain large only when the deviation is minute within the steady error range. It is an object of the present invention to provide a speed control device for a motor.

(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、離散的な速度指令信号によりサーボモ
ータを速度制御するサーボモータの速度制御装置におい
て、前記サーボモータから帰還される実速度信号と速度
指令信号との速度誤差を出力する演算手段と、この演算
手段の誤差出力の絶対値が定常誤差範囲内にあるとき積
分ゲインを所定ゲインより大きく設定して前記サーボモ
ータへのトルク指令を形成するトルク指令手段とを具備
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
供できる。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, in a servo motor speed control device that controls the speed of a servo motor using discrete speed command signals, an actual speed signal and a speed command fed back from the servo motor are provided. a calculation means for outputting a speed error with respect to the signal; and a torque for forming a torque command to the servo motor by setting an integral gain larger than a predetermined gain when the absolute value of the error output of the calculation means is within a steady error range. It is possible to provide a speed control device for a servo motor characterized by comprising a command means.

(作用) 本発明のサーボモータの速度制御装置では、サーボシス
テムの動作中の実速度信号と速度指令信号との誤差出力
が設定された定常誤差範囲にある場合に積分ゲインを大
きく設定して動作時の機械系の剛性を高めるようにでき
る。
(Function) The servo motor speed control device of the present invention operates by setting the integral gain to a large value when the error output between the actual speed signal and the speed command signal during operation of the servo system is within a set steady error range. It can be used to increase the rigidity of mechanical systems.

(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
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例の速度制御装置を示すブロ
ック図で、速度指令Vcmdが、加算回路1を介して所
定の制御ゲインを有する補償回路2に供給され、サーボ
モータ3に対するトルク指令Tに変換され、サーボモー
タ3を指令速度Vcmdで駆動制御している。
FIG. 1 is a block diagram showing a speed control device according to an embodiment of the present invention, in which a speed command Vcmd is supplied to a compensation circuit 2 having a predetermined control gain via an addition circuit 1, and a torque to a servo motor 3 is This is converted into a command T, and the servo motor 3 is driven and controlled at the command speed Vcmd.

上記加算回路1には、サーボモータ3からの実速度TS
Aが帰還され、ここで速度指令Vcmdとの誤差が演算
されて、それが速度偏差として補償回路2に出力されて
いる。
The adder circuit 1 receives the actual speed TS from the servo motor 3.
A is fed back, and the error with respect to the speed command Vcmd is calculated here, and it is output to the compensation circuit 2 as a speed deviation.

上記補償回路2は、速度偏差に基づいてサーボモータ3
に所定の駆動電流などのパワーを設定するためのもので
、その制御ゲインGは、G = K p + K i 
/ s に設定されている。ここで、Kpは比例ゲイン、Kiは
積分ゲインで、この積分ゲインKiが次に説明する定常
誤差範囲内で負の傾きを有する関数により規定される。
The compensation circuit 2 controls the servo motor 3 based on the speed deviation.
It is used to set the power such as a predetermined drive current, and its control gain G is G = K p + K i
/s is set. Here, Kp is a proportional gain, Ki is an integral gain, and this integral gain Ki is defined by a function having a negative slope within a steady-state error range, which will be described next.

第2図は、積分ゲインKiの大きさを定常誤差RANG
E範囲内で規定する三角波状の関数と、その場合の制御
アルゴリズムを示すフローチャートである。
Figure 2 shows the magnitude of the integral gain Ki as the steady-state error RANG.
It is a flowchart which shows the triangular wave-like function defined within the E range, and the control algorithm in that case.

すなわち、第ン図(b)に示されるようにサーボモータ
3からの実速度信号TSAは、例えばパルスコーダなど
の速度検出手段を介して加算回路1に常に帰還され、ま
ず誤差ERROR(= V c+nd −TS^)が演
算される(ステップa)。上記定常誤差R^NGEと誤
差ERRORの絶対値との差をXlとするとき(ステッ
プb)、このxlの正負が判断され(ステップc ) 
、正の場合には積分ゲインKiを所定ゲインに1にして
(ステップd)、積分動作が行なわれる(ステップe)
。しかし、xlが負の場合、つまり誤差出力の絶対値が
所定の定常誤差範囲内にあるときには、上記誤差ERR
ORの絶対値をx2として演算しくステップf)、それ
に対応する積分ゲインKiをX5 = K1+ X2 
*GAINノ式から算出しくステップg)、積分ゲイン
Kiを所定ゲインに1より大きく設定してから、ステッ
プhにおいて積分動作を行なう。
That is, as shown in FIG. 3(b), the actual speed signal TSA from the servo motor 3 is constantly fed back to the addition circuit 1 via speed detection means such as a pulse coder, and first the error ERROR (= V c + nd - TS^) is calculated (step a). When the difference between the steady-state error R^NGE and the absolute value of the error ERROR is defined as Xl (step b), the sign of this xl is determined (step c)
, if positive, the integral gain Ki is set to a predetermined gain of 1 (step d), and an integral operation is performed (step e).
. However, when xl is negative, that is, when the absolute value of the error output is within a predetermined steady-state error range, the error ERR
The absolute value of OR is calculated as x2 (step f), and the corresponding integral gain Ki is calculated as X5 = K1 + X2
*Calculated from the GAIN formula. In step g), the integral gain Ki is set to a predetermined gain greater than 1, and then in step h, an integral operation is performed.

第3図は、第2図(a)のように積分ゲインKiの大き
さを定常誤差RANGE範囲内で三角波状の関数で規定
するのではなく、方形の関数、つまり定常誤差範囲内で
所定ゲインに1より大きい定数値に2で積分ゲインを設
定する例を示しており、この場合の制御アルゴリズムを
示すフローチャートは、上記ステップf、  g、hに
代えて、KixK2というステップを挿入すればよい。
In Fig. 3, the magnitude of the integral gain Ki is not defined by a triangular waveform function within the steady error range as shown in Fig. 2(a), but by a rectangular function, that is, a predetermined gain within the steady error range. An example is shown in which the integral gain is set to a constant value of 2 greater than 1, and in the flowchart showing the control algorithm in this case, a step called KixK2 may be inserted in place of steps f, g, and h.

このように構成されるサーボモータの速度制御装置にお
いては、速度指令VcmdによりPI制御を行なって、
サーボモータ3のトルクコマンドを形成するとき、補償
回路2の積分ゲインKiを誤差が定常誤差の範囲にある
ときは大きく設定でき、定常誤差以上の場合には小さく
設定できるので、制御対象となる機械系の特性や動作速
度に拘らず、動作時の剛性を低下させることなく、微小
誤差に対する応答性を改善できる。しかも、単に停止に
際してのみ積分ゲインを大きくするという従来のものに
比べ、通常運転時の積分ゲインも、偏差が大きくなった
ときには積分ゲインを大きくするようにしたから、偏差
が大きくなったときに制御系でのオーバシュートなどが
あっても機械系の動作にうねりを生じない。
In the servo motor speed control device configured as described above, PI control is performed using the speed command Vcmd.
When forming the torque command for the servo motor 3, the integral gain Ki of the compensation circuit 2 can be set large when the error is within the steady error range, and set small when the error is above the steady error range. Regardless of system characteristics and operating speed, responsiveness to minute errors can be improved without reducing stiffness during operation. Moreover, compared to the conventional system that increases the integral gain only when stopping, the integral gain during normal operation is increased when the deviation becomes large, so control is performed when the deviation becomes large. Even if there is an overshoot in the system, no fluctuations will occur in the mechanical system operation.

以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施
態様について説明したが、積分ゲインKiの大きさを定
常誤差RANGE範囲内でどの様に規定するかは、ディ
ジタルサーボシステムの特性に合せて適宜に設計するべ
き事項であり、発明の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、あるいは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。
The most preferred embodiment of the present invention has been described above in some detail. However, how to define the magnitude of the integral gain Ki within the steady-state error range is determined by appropriate design according to the characteristics of the digital servo system. Modifications to detailed parts of the structure of the invention, various modifications as long as they do not go against the spirit of the invention as described in the claims, or combinations thereof may be made. It is clear that it can be done.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明によれば、サーボシステム
の動作中の実速度信号と速度指令信号との誤差出力が設
定された定常誤差範囲にある場合に積分ゲインを大きく
設定して動作時の機械系の剛性を高めるようにしたので
、サーボシステムの動作中宮にフィードバック系の安定
した動作を確保したサーボモータの速度制御装置を提供
できる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, the integral gain is set large when the error output between the actual speed signal and the speed command signal during operation of the servo system is within the set steady error range. Since the rigidity of the mechanical system during operation is increased, it is possible to provide a servo motor speed control device that ensures stable operation of the feedback system during operation of the servo system.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

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、同実施例での積分ゲインの設定例を示す説明
図、第2図(b)は、同実施例の制御アルゴリズムを示
すフローチャート、第3図は、他の実施例の動作説明図
である。 1・・・加算回路、2・・・補償回路、3・・・サーボ
モータ。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2(a) is an explanatory diagram showing an example of setting the integral gain in the same embodiment, and FIG. 2(b) is a block diagram showing an example of setting the integral gain in the same embodiment. FIG. 3 is a flowchart showing the control algorithm of FIG. 3, which is an explanatory diagram of the operation of another embodiment. 1... Addition circuit, 2... Compensation circuit, 3... Servo motor.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)離散的な速度指令信号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おいて、前記サ
ーボモータから帰還される実速度信号と速度指令信号と
の速度誤差を出力する演算手段と、この演算手段の誤差
出力の絶対値が定常誤差範囲内にあるとき積分ゲインを
所定ゲインより大きく設定して前記サーボモータへのト
ルク指令を形成するトルク指令手段とを具備することを
特徴とするサーボモータの速度制御装置。
(1) In a servo motor speed control device that controls the speed of a servo motor using discrete speed command signals, the calculation means outputs a speed error between the actual speed signal fed back from the servo motor and the speed command signal; A servo motor characterized by comprising: torque command means for setting an integral gain larger than a predetermined gain to form a torque command to the servo motor when the absolute value of the error output of the calculation means is within a steady error range. speed control device.
(2)前記トルク指令手段は、前記定常誤差範囲内で負
の傾きを有する関数により規定される積分ゲインが設定
されることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記
載のサーボモータの速度制御装置。
(2) The servo motor according to claim 1, wherein the torque command means has an integral gain defined by a function having a negative slope within the steady-state error range. speed control device.
(3)前記トルク指令手段は、前記定常誤差範囲内で所
定ゲインより大きい定数値で積分ゲインが設定されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記載のサー
ボモータの速度制御装置。
(3) The speed control of the servo motor according to claim (1), wherein the torque command means has an integral gain set to a constant value larger than a predetermined gain within the steady-state error range. Device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03111901A (en) * 1989-09-26 1991-05-13 Toshiba Corp Non-linear feedback controller
WO2019117307A1 (en) * 2017-12-15 2019-06-20 オムロン株式会社 Control device

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