JPS6373308A - Servo control system - Google Patents
Servo control systemInfo
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、位置制御を主に行なうサーボ制御システムに
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a servo control system that primarily performs position control.
従来のこの種のサーボ制御システムを第5図に示す。第
5図において、■は角速度指令信号aを入力して角度指
令信号を出力する積分器、2,4および6は減算器、3
は加算器、5および7は利得に1およびに2の増幅器、
8はモータ9を駆動するための電流を出力するパワー素
子、10はモータの角速度を減速するための減速機、1
1は減速機10により駆動される回転機構、12は回転
機構11の角度を検出する角度検出器、13は角度検出
器12から出力される角度帰還信号を微分する微分器、
14はディザ信号発生器としての発振器である。A conventional servo control system of this type is shown in FIG. In FIG. 5, ■ is an integrator that inputs the angular velocity command signal a and outputs the angle command signal; 2, 4, and 6 are subtractors;
is an adder, 5 and 7 are amplifiers with a gain of 1 and a gain of 2,
8 is a power element that outputs a current to drive the motor 9; 10 is a reducer for reducing the angular velocity of the motor; 1
1 is a rotating mechanism driven by the reducer 10; 12 is an angle detector that detects the angle of the rotating mechanism 11; 13 is a differentiator that differentiates the angle feedback signal output from the angle detector 12;
14 is an oscillator as a dither signal generator.
第5図に示す制御系は、位置ループLL、速度ループL
2.電流ループL3を構成し、速度ループL2に発振器
14からの一定のディザ信号を与えることにより、モー
タ9・パワー素子8・増幅器5.7等(以下、各々の共
通名称として「制御要素」という)の非線形性による特
性劣化を改善するようになっていた。The control system shown in FIG. 5 includes a position loop LL, a speed loop L
2. By configuring the current loop L3 and applying a constant dither signal from the oscillator 14 to the speed loop L2, the motor 9, power element 8, amplifier 5.7, etc. (hereinafter referred to as "control element" as a common name) The deterioration of characteristics due to nonlinearity was improved.
次に、第5図のサーボ制御装置の動作を概略的に説明す
る。積分器1は速度指令信号aを入力して角度指令信号
を出力し、この角度指令信号は減算器2で角度検出器1
2からの角度帰還信号から減算されて角度偏差信号すな
わち角速度指令信号となって加算器3に人力される。こ
の角速度指令信号は発振器14からのディザ信号と加算
され、減算器4で上記角度帰還信号を微分した微分信号
から減算され、角速度偏差信号となって増幅器5に入力
される。増幅器5は上記角速度偏差信号に応じたトルク
指令信号を電流ループL3へ出力する。電流ループL3
は上記トルク指令信号によりモータ9を駆動する電流を
出力する。モータ9はこの駆動電流により駆動され、減
速機10を介して回転機構11を回転させる。角度検出
器12は回転機構11の回転角度を検出し、減算器2お
よび微分器13へ角度帰還信号として出力する。このよ
うにして、回転機構11の回転角度すなわち回転位置が
制御される。Next, the operation of the servo control device shown in FIG. 5 will be schematically explained. The integrator 1 inputs the speed command signal a and outputs the angle command signal, and this angle command signal is sent to the angle detector 1 by the subtractor 2.
2 is subtracted from the angular feedback signal from 2 to become an angular deviation signal, that is, an angular velocity command signal, which is manually input to an adder 3. This angular velocity command signal is added to a dither signal from an oscillator 14, and subtracted from a differential signal obtained by differentiating the angular feedback signal by a subtracter 4, and is inputted to an amplifier 5 as an angular velocity deviation signal. The amplifier 5 outputs a torque command signal corresponding to the angular velocity deviation signal to the current loop L3. Current loop L3
outputs a current for driving the motor 9 in accordance with the torque command signal. The motor 9 is driven by this drive current, and rotates the rotating mechanism 11 via the reducer 10. Angle detector 12 detects the rotation angle of rotation mechanism 11 and outputs it to subtractor 2 and differentiator 13 as an angle feedback signal. In this way, the rotation angle, that is, the rotation position of the rotation mechanism 11 is controlled.
上述した従来のサーボ制御システムにおいては、制御要
素の非線形性、特に低速領域における非線形性に起因す
る位置決め不良を是正するために、全領域に渡すディザ
信号を与えていた。このため、本来必要とされない高速
領域にまでディザ信号が入力され、その振動成分により
モータ騒音が発生し、無効電流の増加によりモータの発
熱が大きくなるという問題があった。In the conventional servo control system described above, a dither signal is applied to the entire region in order to correct positioning defects caused by nonlinearity of the control element, particularly nonlinearity in the low speed region. For this reason, the dither signal is input to a high-speed region that is not originally required, and its vibration component generates motor noise, and the increase in reactive current causes the motor to generate more heat.
このような問題点を解決するために本発明は、漸減する
ディザ信号をモータ減速時のみに速度ループに与えるデ
ィザ信号発生器を装置に設けるようにしたものである。In order to solve these problems, the present invention provides an apparatus with a dither signal generator that applies a gradually decreasing dither signal to the speed loop only when the motor is decelerating.
本発明においては、低速領域のみでディザ信号が速度ル
ープに加えられる。In the present invention, a dither signal is added to the speed loop only in the low speed region.
本発明に係わるサーボ制御装置の一実施例を第1図に示
す。第1図において、20はディザ信号発生器であり、
ディザ信号発生器20は、トリガ発生器21.包絡線発
生器22.掛算器231発振器24および利得に3の増
幅器25から構成される。第1図において第5図と同一
部分又は相当部分には同一符号が付しである。An embodiment of a servo control device according to the present invention is shown in FIG. In FIG. 1, 20 is a dither signal generator;
The dither signal generator 20 includes a trigger generator 21 . Envelope generator 22. It consists of a multiplier 231, an oscillator 24, and an amplifier 25 with a gain of 3. In FIG. 1, the same or equivalent parts as in FIG. 5 are given the same reference numerals.
次に、本装置の動作について説明する。第1図において
、発振器24で発生した発振信号すは掛算器23に入力
される。一方、包路線発生器22で発生した包絡線信号
Cも掛算器23に入力される。包絡線発生器22には角
速度指令信号aに応じてその起動を促すトリガ発生器2
1が接続されている。掛算器23からの出力は増幅器2
5で利得が調整され、加算器3により速度ループL2の
入口に入力される。Next, the operation of this device will be explained. In FIG. 1, an oscillation signal generated by an oscillator 24 is input to a multiplier 23. On the other hand, the envelope signal C generated by the envelope generator 22 is also input to the multiplier 23 . The envelope generator 22 includes a trigger generator 2 that prompts its activation in response to the angular velocity command signal a.
1 is connected. The output from multiplier 23 is sent to amplifier 2
5, the gain is adjusted and input by adder 3 to the entrance of velocity loop L2.
第2図(alに示すような台形状の角速度指令信号aが
積分器1に入力されると、モータ9がそれに追陣して回
転し、モータ9は、第2図(1))の角速度出力信号d
で示されるような速度応答を行なう。When a trapezoidal angular velocity command signal a as shown in FIG. output signal d
Perform a speed response as shown in .
角速度指令信号aが減速領域において定められた速度以
下になった瞬間にトリガ発生器21から第2図(C1に
示すトリガ信号eを出力すると、包絡線発生器22から
、第2図(dlに示すように、一定の時定数で漸減する
包絡線信号Cが出力される。一方、発振器24からは、
常時、第2図+e)に示すような矩形波の発振信号すが
出力されている。従って、掛算器23からは漸減する発
振信号が出力される。増幅器25は、この発振信号をサ
ーボ系に対して最適な値とするための調節器である。増
幅器25は、入力した発振信号を第2図ff)に示すデ
ィザ信号fとして加算器3へ出力する。When the trigger signal e shown in Fig. 2 (C1) is output from the trigger generator 21 at the moment when the angular velocity command signal a becomes lower than the predetermined speed in the deceleration region, the envelope generator 22 outputs the trigger signal e shown in Fig. 2 (dl). As shown, an envelope signal C that gradually decreases with a constant time constant is output.On the other hand, the oscillator 24 outputs
A rectangular wave oscillation signal as shown in FIG. 2+e) is always output. Therefore, the multiplier 23 outputs an oscillation signal that gradually decreases. The amplifier 25 is an adjuster for adjusting this oscillation signal to an optimum value for the servo system. The amplifier 25 outputs the input oscillation signal to the adder 3 as a dither signal f shown in FIG. 2ff).
次に、ディザ信号によりサーボ系の特性が改善される理
由を述べる。一般にサーボ系における速度ループの特性
は、制御要素の非線形性のため、第3図の曲線30に示
すように、低速領域でその利得が下がっている。そこで
速度ループにディザ信号を与えると、曲線40に示すよ
うに、低速領域における利得を改善することができる。Next, the reason why the dither signal improves the characteristics of the servo system will be described. In general, the characteristics of the speed loop in a servo system are such that the gain decreases in the low speed region, as shown by curve 30 in FIG. 3, due to the nonlinearity of the control element. Therefore, by applying a dither signal to the speed loop, the gain in the low speed region can be improved, as shown by curve 40.
第4図はサーボ系の過渡応答を示しており、第4図(a
lは角速度指令信号を示す。第4図山)の角速度出力信
号は何も改善処置をしない時の波形であり、0部に利得
不足による波形の異常が見られる。Figure 4 shows the transient response of the servo system.
l indicates an angular velocity command signal. The angular velocity output signal shown in Fig. 4 (mountain) is the waveform when no improvement measures are taken, and an abnormality in the waveform due to lack of gain is seen in the 0 part.
この波形の異常がモータの整定時間を遅らせ、高速位置
決めを困難にしていると共に、位置決め不良を起こす原
因となっている。第4図fc)に示す角速度出力信号は
全領域に渡ってディザ信号を与えた場合であり、0部も
良好な波形となっている。This waveform abnormality delays the settling time of the motor, making high-speed positioning difficult and causing positioning errors. The angular velocity output signal shown in FIG. 4 fc) is the case where a dither signal is applied over the entire range, and the 0 part also has a good waveform.
また、第4図(diに示す角速度出力信号は本装置にお
けるものであり、第4図(C1の場合と同様に良好な波
形となっている。Further, the angular velocity output signal shown in FIG. 4 (di) is that of this device, and has a good waveform as in the case of FIG. 4 (C1).
一方、ディザ信号が有効に作用するためには、サーボ系
の電流ループが応答可能な周波’tcil fil域で
あり、かつ、速度ループが応答してはいけない周波数領
域でなければならない。一般に電流ループの周波数領域
は1 kHz以下、速度ループの周波数領域は100
Hz以下程度である。従って、適切なディザ信号の周波
数は100 Hz −1k Hzとなる。この周波数帯
は可聴領域である。常時ディザ信号を与えるサーボ系の
場合、このディザ信号による周波数の音がモータから発
生し、騒音として人間に感しられる。また、このディザ
信号により電流ループが応答し、無効電流が流れてモー
タが発熱することになる。そこで、本装置においては、
減速領域それも低速領域に限定してディザ信号を与える
ことにより、特性は改善されると共に、モータ騒音も少
なくモータの発熱も抑えられるごとになる。On the other hand, in order for the dither signal to work effectively, it must be in a frequency range to which the current loop of the servo system can respond, and must be in a frequency range to which the speed loop cannot respond. Generally, the frequency range of the current loop is 1 kHz or less, and the frequency range of the velocity loop is 100 kHz.
It is about Hz or less. Therefore, a suitable dither signal frequency would be 100 Hz - 1 kHz. This frequency band is in the audible range. In the case of a servo system that constantly provides a dither signal, the motor generates a sound at the frequency of this dither signal, which is perceived by humans as noise. Additionally, the current loop responds to this dither signal, causing a reactive current to flow and the motor to generate heat. Therefore, in this device,
By applying the dither signal only to the deceleration region, that is, the low speed region, the characteristics are improved, motor noise is reduced, and heat generation of the motor is also suppressed.
以上説明したように本発明は、漸減するディザ信号をモ
ータ減速時のみに速度ループに与えることにより、従来
と同様に高速・高精度に位置決めを行なうことができる
と共に、モータ騒音を少な(しモータの発熱を抑えるこ
とができる効果がある。また、ロボットやNC工作機械
に適用すれば、生産性を向上させることができる効果が
ある。As explained above, by applying a gradually decreasing dither signal to the speed loop only when the motor is decelerating, the present invention enables positioning to be performed at high speed and high precision as in the past, while also reducing motor noise (and reducing motor noise). It has the effect of suppressing heat generation. Also, when applied to robots and NC machine tools, it has the effect of improving productivity.
第1図は本発明に係わるサーボ制御システムの一実施例
を示す系統図、第2図はその動作を説明するための波形
図、第3図はディザ信号の効果を示すグラフ、第4図は
ディザ信号の効果を示す波形図、第5図は従来のサーボ
制御システムを示す系統図である。
1・・・積分器、2,4.6・・・減算器、3・・・加
算器、5.7.25・・・増幅器、B・・・パワー素子
、9・・・モータ、10・・・減速機、11・・・回転
機構、12・・・角度検出器、13・・・微分器、20
・・・ディザ信号発生器、21・・・トリガ発生器、2
2・・・包路線発生器、23・・・掛算器、24・・・
発振器。Fig. 1 is a system diagram showing an embodiment of the servo control system according to the present invention, Fig. 2 is a waveform diagram to explain its operation, Fig. 3 is a graph showing the effect of the dither signal, and Fig. 4 is A waveform diagram showing the effect of a dither signal, and FIG. 5 is a system diagram showing a conventional servo control system. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Integrator, 2, 4.6... Subtractor, 3... Adder, 5.7.25... Amplifier, B... Power element, 9... Motor, 10... ...Reducer, 11... Rotating mechanism, 12... Angle detector, 13... Differentiator, 20
... Dither signal generator, 21 ... Trigger generator, 2
2... Envelope line generator, 23... Multiplier, 24...
oscillator.
Claims (1)
るディザ信号をモータ減速時のみに速度ループに与える
ディザ信号発生器を備えたことを特徴とするサーボ制御
システム。A servo control system that performs position control, comprising a dither signal generator that applies a gradually decreasing dither signal to a speed loop only when the motor is decelerating.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21601686A JPS6373308A (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Servo control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21601686A JPS6373308A (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Servo control system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6373308A true JPS6373308A (en) | 1988-04-02 |
Family
ID=16681980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21601686A Pending JPS6373308A (en) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | Servo control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6373308A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010106793A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Toyota Motor Corp | Vehicular vibration damping control device |
-
1986
- 1986-09-16 JP JP21601686A patent/JPS6373308A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010106793A (en) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Toyota Motor Corp | Vehicular vibration damping control device |
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