JPS6341085B2 - - Google Patents

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JPS6341085B2
JPS6341085B2 JP9267180A JP9267180A JPS6341085B2 JP S6341085 B2 JPS6341085 B2 JP S6341085B2 JP 9267180 A JP9267180 A JP 9267180A JP 9267180 A JP9267180 A JP 9267180A JP S6341085 B2 JPS6341085 B2 JP S6341085B2
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JP
Japan
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speed
counter
pulse
output
movement
Prior art date
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JP9267180A
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JPS5719804A (en
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Iwao Okita
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/19Numerical 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
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は位置及び速度を制御するサーボ方式、
特にデイジタル信号により制御するデイジタルサ
ーボ方式に関するものである。 第1図は本発明を適用するデイジタルサーボ制
御系のブロツク図を示している。第1図において
1はポジシヨンカウンタ、2は誤差演算器、3は
パルス巾変調器、4はパワーアンプ、5はサーボ
モータ、6はパルスエンコーダ、7はパルスデコ
ーダ、8は速度カウンタである。 移動指令パルスがポジシヨンカウンタ1に入力
されると、その数値と速度カウンタ8の出力とを
誤差演算器2にて比較し、誤差に応じた信号がパ
ルス巾変調器3に送られ、さらにパワーアンプ4
にて電流に変換され、サーボモータ5が回転す
る。この結果パルスエンコーダ6が回転し、回転
量に応じた信号がパルスデコーダ7にて正,負の
移動パルスに変換されてポジシヨンカウンタ1及
び速度カウンタ8に入る。ポジシヨンカウンタ1
は、移動指令パルスの符号が正の時、及び移動パ
ルスの符号が負の時にカウントアツプされ、その
逆の時にカウントダウンされる。従つて移動指令
パルスと同符号で、パルス数が等しい移動パルス
が発生すると、ポジシヨンカウンタの内容は0と
なりモータは停止する。速度カウンタ8は一定時
間周期毎に移動パルス数をカウントするが、この
カウント数はパルスエンコーダの速度に比例する
ため、速度カウンタ8の出力を誤差演算器2に加
えることにより速度帰還がかかることになる。 例えば移動指令パルスが1000パルス/秒の定速
で与えられているとする。また速度カウンタ8の
カウント周期を5msとすると、一定時間内の移動
パルス数は移動指令パルス数とほぼ等しくなるは
ずだから、速度カウンタ8のカウント数は平均5
となる。速度カウンタ8の出力をカウント数の4
倍と決めておけば、速度カウンタ8の出力は平均
20となる。定常状態では誤差演算器2の2つの入
力はほぼ等しいので、ポジシヨンカウンタ1の出
力も約20となる。これは速度1000パルス/秒の時
の移動指令パルスに対する移動パルスの遅れ、す
なわち定常速度偏差が20パルスであることを示し
ている。 速度を定常速度偏差で割つた値を速度偏差定数
KVと言い、サーボ系の応答特性を表わす。この
例ではKV=50である。KV値が大きいほど応答特
性が良くなるが、系の一巡伝達特性により、上限
が決まつてしまう。 移動指令パルス、又は移動パルスが加わるごと
にポジシヨンカウンタ1の出力値は1だけ増減を
し、誤差演算器2の出力すなわちパルス巾変調器
3の入力も1だけ増減をする。 一方速度カウンタ8のカウント数は平均5であ
り、速度変動が生じた場合、移動パルスとカウン
ト周期のタイミングにより、カウント数に±1の
増減が生じるが、速度カウンタ8の出力はカウン
ト数の4倍だから、出力の平均値は20、出力変動
は±4となる。従つて誤差演算器2の出力すなわ
ちパルス巾変調器3の入力変動も±4となる。 サーボ系の応答性及び精度を向上するためにパ
ルス巾変調器3のゲインは十分大きく取るから、
パルス巾変調器3の入力が大きく変化するとモー
タのトルクむらの原因となる。 モータのトルクむらを減少するためには、速度
検出の分解能を向上させればよい。それには速度
カウンタ8のカウント数を大きくする、すなわち
カウント周期を長くすることが考えられるが、そ
うするとあるカウント周期内のモータの平均速度
が次のカウント周期での速度帰還となるため、速
度帰還の遅れが大きくなり、サーボ系の安定性に
問題が生じる。また、速度帰還量を減少した場
合、すなわち速度カウンタ8の出力を、カウント
数の倍率を小さくして減らした場合、カウント数
の変化による出力変化は倍率に応じて小さくなる
が、一方定常速度偏差も小さくなるため速度偏差
定数KVは大きくなる。しかしKV値を必要以上に
大きくすることは、速度帰還によるダンピング効
果を減じ、サーボ系の安定性を損うことになる。 本発明は速度検出の遅れを小さくし、分解能を
良くするために、速度カウンタの出力を処理する
デイジタルフイルタを追加したもので、以下本発
明の実施例につき説明する。 第2図は本発明の一実施例であり、1はポジシ
ヨンカウンタ、2は誤差演算器、3はパルス巾変
調器、4はパワーアンプ、5はサーボモータ、6
はパルスエンコーダ、7はパルスデコーダ、8は
速度カウンタであり、以上は第1図の構成要素と
同一である。さらに、9はデイジタルフイルタ、
10はサンプルクロツクパルス発生器である。 第3図はパルスデコーダの具体的回路例であ
り、11a〜11dはフリツプフロツプ、12
a,12bはエクスクルーシブオアゲート、13
a,13bはインバートゲート、14a,14b
はノアゲートである。第4図はこの回路の動作タ
イムチヤートであり、A,B入力にパルスエンコ
ーダの二相出力を、Cにクロツクパルスを入力す
ると、A,Bの位相(進み,遅れ)により、F又
はRにパルスが出力される。 第5図は速度カウンタの具体的回路例であり、
8ビツトカウンタの例を示す。15a,15bは
4ビツトアツプダウンカウンタ、16a,16b
は4ビツトレジスタである。サンプルクロツクCS
により、カウンタ出力をレジスタに読み込むと同
時にカウンタをリセツトし、次のサンプルクロツ
クまでパルスデコーダ出力パルスFの場合はカウ
ントアツプ、出力Rの場合はカウントダウンをす
ることにより、サンプルクロツク周期TS内での
平均速度を正負の方向を含めて表わすことにな
る。 第6図はデイジタルフイルタの具体的回路例で
あり、1次のローパスフイルタを構成している。
17,20は乗算器、18は加算器、19はレジ
スタである。図中のTSはサンプルクロツクCS
周期であり、Tfはフイルタの時定数である。TS/Tf =Aを定数とすれば、TfはTSに比例する。即ち
サンプルクロツク周期を変えることにより、フイ
ルタの時定数が変わる。 ここで第2図に示す一実施例を伝達関数を用い
たブロツク図で示すと第7図のようになる。第7
図において各記号の意味は次の通りである。 X:移動指令値 x:実移動値 K1:ポジシヨンカウンタ1の伝達関数 K2S/TfS+1:速度カウンタ8及びデイジタ
ルフ イルタ9の伝達関数 K3:誤差演算器2、パルス巾変調器3及びパ
ワーアンプ4の伝達関数 K4/S2:サーボモータ5、パルスエンコーダ
6、 パルスデコーダ7の伝達関数 この系の閉ループ伝達関数G(S)は次のよう
になる。 G(S)=1/S2/K1K3K4+K2/K1S/TfS+1+1 ここで、Tf≪K2/K1
【式】とす ると、伝達関数G(S)は次のように近似される。 G(S)≒1/K2/K1S+1 すなわち、この系は一次遅れ系であり、その時
定数はK1及びK2により決まることになる。説明
を簡単にするため、K1=1とする。ここでK2S
は速度カウンタ8の伝達関数であり、その具体的
な意味はK2秒間の移動パルス数ということであ
る。これは必ずしもK2=TSを意味しない。K2
TSであれば、サンプルクロツク周期TS内の移動
パルス数をK2/TS倍すればよい。ここでK2/TS=Bを 定数とすれば、K2はTSに比例する。即ちサンプ
ルクロツク周期を変えることにより、それに比例
して、サーボ系(速度ループ)の時定数を任意の
値に設定することができる。 なお、サンプルクロツクCSを、速度カウンタ8
とデイジタルフイルタ9とで共用することによ
り、速度ループ時定数とデイジタルフイルタ時定
数が比例関係を持つことになり、速度ループ時定
数を小さくすると、自動的にデイジタルフイルタ
での遅れ時間が小さくなる。 更に上記構成のデイジタルサーボ方式の作用を
具体例で説明すると、移動指令パルスが1000パル
ス/秒の定速で与えられ、速度カウンタ8のカウ
ント周期を5msとすれば、速度カウンタ8のカウ
ント数は平均5、その出力をカウント数の4倍と
決めれば、出力は平均20となる。 ここでデイジタルフイルタ9の具体的回路が第
6図のようであり、その定数をTS=5ms、Tf
20msとする。デイジタルフイルタ9の入力が定
常的に20であると、出力も20となる。この時デイ
ジタルフイルタ9の入力が24に変化すると、出力
は21となる。即ちデイジタルフイルタ9の入力変
動のTS/Tf(=1/4)が出力に現われる。従つて
モータ速度帰還の変化量は、デイジタルフイルタ
がない場合に比較し、1/4に減少することになり、
モータのトルクむらが減少する。これは速度帰還
量の減少を意味するものではない。デイジタルフ
イルタがない場合には、あるサンプル周期におけ
る移動パルス数から得られた速度情報のフイード
バツクは、次のサンプル周期のみに影響し、その
後には全く影響を及ぼさない。しかし、デイジタ
ルフイルタを挿入した場合には、あるサンプル周
期における移動パルス数から得られた速度情報の
フイードバツクは、次のサンプル周期だけではな
くその後のサンプル周期にも徐々に効果を減じな
がら影響を及ぼしている。 本具体例では、サンプル周期は5msであり、サ
ンプル周期内の平均速度の情報は、速度変動の高
周波成分が減衰されて、次のサンプル周期にフイ
ードバツクされることになるため、速度帰還の遅
れを増加することなく、速度帰還を平滑化するこ
とができる。 このように、速度カウンタの出力にデイジタル
フイルタを挿入することにより、フイードバツク
のタイムラグを最少限に抑えながらなおかつ精度
の高い速度帰還をかけることが可能となるため、
サーボ系の安定化が図られ、又は応答性の向上を
達成することが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のデイジタルサーボ制御系のブロ
ツク図、第2図は本発明の一実施例のブロツク
図、第3図はパルスデコーダの具体的回路例、第
4図はパルスデコーダ回路のタイムチヤート、第
5図は速度カウンタの具体的回路例、第6図はデ
イジタルフイルタの具体的回路例、第7図は本発
明の一実施例の伝達関数によるブロツク図であ
る。 1…ポジシヨンカウンタ、2…誤差演算器、3
…パルス巾変調器、4…パワーアンプ、5…サー
ボモータ、6…パルスエンコーダ、7…パルスデ
コーダ、8…速度カウンタ、9…デイジタルフイ
ルタ、10…サンプルクロツクパルス発生器、1
1a〜11d…フリツプフロツプ、12a,12
b…エクスクルーシブオアゲート、13a,13
b…インバートゲート、14a,14b…ノアゲ
ート、15a,15b…4ビツトアツプダウンカ
ウンタ、16a,16b…4ビツトレジスタ、1
7…乗算器、18…加算器、19…レジスタ、2
0…乗算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 被制御移動体若しくは駆動用サーボモータの
    移動量又は回転量を検出し、その検出信号を移動
    パルスに変換する手段と、移動指令パルスと前記
    移動パルスを入力し、これら各パルスの正,負の
    符号に応じてカウントアツプ若しくはカウントダ
    ウンするポジシヨンカウンタと、一定時間の間に
    発生する前記移動パルスをカウントする速度カウ
    ンタとを有し、前記ポジシヨンカウンタの出力と
    ともに前記速度カウンタの出力を誤差演算器に入
    力することにより速度帰還をかけ、前記誤差演算
    器の出力に応じてサーボモータを駆動するデイジ
    タルサーボ方式において、前記速度カウンタと前
    記誤差演算器との間にデイジタルフイルタを接続
    するとともに、前記速度カウンタと前記デイジタ
    ルフイルタとに可変周期のサンプルクロツクパル
    スを供給するパルス発生器を備え、前記速度カウ
    ンタの出力を前記デイジタルフイルタを介して前
    記誤差演算器に入力することを特徴とするデイジ
    タルサーボ方式。
JP9267180A 1980-07-09 1980-07-09 Digital servo system Granted JPS5719804A (en)

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JP9267180A JPS5719804A (en) 1980-07-09 1980-07-09 Digital servo system

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JP9267180A JPS5719804A (en) 1980-07-09 1980-07-09 Digital servo system

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JPS5719804A JPS5719804A (en) 1982-02-02
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58181115A (ja) * 1982-04-16 1983-10-22 Fanuc Ltd 位置制御装置
JPS60237510A (ja) * 1984-05-09 1985-11-26 Graphtec Corp サ−ボ制御回路
JP2535334B2 (ja) * 1986-10-29 1996-09-18 フアナツク株式会社 デイジタル負帰還制御システム

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JPS5719804A (en) 1982-02-02

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