1220812 玖、發明說明 [發明所屬之技術領域；1 本發明係關於一種對作為負載用電 之伺服控制器，特別是關於適用 、貝也疋位控制 制的伺服控制器。 用於夕轴驅動機械之同步控 [先前技術] 雙 並藉由 達驅動 動之上 以及該 此 用機器 電動機 文獻1( 制裝置 軸驅動機械係以並排之2支 n . ^ Α 叉衷珠螺桿支撐移動台， 冋步控制連接分別連接於該2 ^ ^ ^ 叉衰珠螺桿的伺服馬 矛夕動σ。雙軸驅動機械中的 幻才夕勒台，一般裝配有活 位構ie物，移動台之重心待妒姑 係根據上位構造物之位置 上位構造物所保持之負載等而產生變化。 外’關於用以驅動工作機械之工作台或電動式產業 人之機械臂等負載機械的電動機(直流電動機、感庫 ;同步電動機等)的位置控制裝置，則有開示於專： 曰本專利特開平6_3〇578號公報)之電動機之位置於 專利文獻卜其目的係在獲得一種電動機之位置控制 ’除具有高速響應性之外…產生機械震動，且在 、載機械之，it性力矩產生變化時也㈣經常 應頻率。 < W曰 專利文獻1之電動機之位置控制裝置，在藉由第】位 置控制電路取得第1速度信號的同時，可藉由以機械系模 擬電路為控制對象之第2位置控制電路獲得第2速度信 儿…、後將第1及第2速度信號相加以獲得第3速度信號， 314628 5 1220812 並藉由輸入第3速度信號之第！速度控制電路獲得第丄轉 矩信號。同樣地，2及第3速度控制電路獲得第之及 第3轉矩信號’並以追蹤第i至第3轉矩信號相加後所得 之最終轉矩信號的方式來控制電動機之發生轉矩（第5頁 右欄之第23行至第36行）。 專利文獻1之電動機之位置控制裝置，係藉由附加第 2位置控制電路、第2速度控制電路以及機械系模擬電路， 而具有可改善對應旋轉角指令信號變化之位置控制之 性的效果。 θ… 再者，藉由附加第3速度控制電路，而具有可改善對 應負載轉矩變化之位置控制響應性之效果。 此外，根據具備門型等活動構造物之工作機械 係以獲得-種··與同步定位其兩側之腳部的控制方式相 關、不會因外部擾動而產生非對稱性的同步位置控制方式 為目的，其中可列舉開示於專利文獻2(日本專利特開昭 62-226206號公報）中的同步位置控制方式。 根據專利文獻2，係一種在活動構造物兩侧，分机 置根據位置指令值移動各側之位置控制系，並以該兩位； 控制糸同步定位活動構造物兩側之方式，係藉由：求出活 動構造物之兩侧移動位置之差值，使補償要素於該差值中 產生作用以求得補償值，再將該補償值分別回授於各位置 控制系的方式’來解決外部擾動所致之非對稱性問題(第2 頁左下欄之第3行至第1〇行）。 （弟 述專利文獻1之電動機之位置控制裝置，適用於雙 314628 1220812 軸驅動機械之控制時，雔 又車由負載慣性平衡時，由於第1軸 與弟2軸係進行相同的動作 —y 作’故可貫行適切之驅動。但是 雙軸之負載慣性不平衡睹， ^ 、 、才 由於第1與第2軸之動作不一 致’導致第1軸之實際位置 、 罝與第2軸之貫際位置之間產生 偏差（軸間位置偏差），該輪 間位置偏差不僅會使移動台之 疋位精度惡化，同時會伸 機械產生應力，而有縮短機械壽 々，並在最壞情況下導致機械受損等問題。 狀因此、，乃產生：上述專利文獻1之電動機之位置控制 /、、、法適用於負載極度不平衡之雙軸驅動機械之控制 的問題點。 此外，上料利讀2之電動機之同步位置控制方 :’係將2個位置控制系的位置差值(軸間位置偏幻回授 為2個位置指令值，以解除非對稱性，該方式適用於雙軸 驅動機械之控制時，可控制箪 Θ t J _某一 &度之軸間位置偏差，但 疋欲控制較大之軸間位置偏差時，必須將位置指令校正部 之響應(在此為係數H1)設得極大。位置指令校正部之響應 设得極大，若是剛性較高的機械尚不致產生問題，但為剛 性較低的機械時，則會產生引起機械震盪等不穩定的問 題0 此外’將增益設定較高時，會助長存在有位置檢測亨 差時所產生之軸間的干擾現象。#轴間產生干擾現象時，、 軸間相互拉引之轉矩將導致馬達發熱而阻礙高速、高精度 之控制，且在最壞的情況下，轴間的相互拉引，將產生機 械受損之問題。 生械 314628 7 Ϊ220812 基於上述問題，而有：無法將上述專利文獻2之同步 位置控制方式適用於低剛性之機械或存在有位置檢測誤差 之機械上的問題。 本發明，係為了解決上述課題而創作，其目的在獲得 種可適用於低剛性之機械或存在有位置檢測誤差之雙轴 動機械的伺服控制器。 [發明内容] 由於本發明之伺服控制器，具備有：根據自軸位置與 他轴位置’权正位置回授信號之位置回授校正部；根據前 述位置回授校正部所輸出之校正位置回授信號進行位置控 制，並輸出速度指令之位置控制部；根據自軸速度與他軸 速度，校正速度回授信號之速度回授校正部；以及根據前 述位置控制部所輸出之速度指令與前述速度回授校正部所 輸出之校正速度回授信號，輸出回授之轉矩指令之速度控 制部。 因此，可藉由同時進行軸間位置偏差之回授與軸間速 度偏差之回授，而獲得大幅控制軸間位置偏差的效果。 此外，位置回授校正部係利用由自軸位置與他軸位置 之差所構成之軸間位置偏差，乘以濾波器與增益之乘積來 杈正位置回授信號。因此僅需回授軸間位置偏差之低頻成 刀，即可在未激發南頻成分所致之震動的情況下獲得控制 軸間位置偏差的效果。 此外，在位置回授校正部中，係將由自軸位置及他軸 位置之差值所構成之軸間位置偏差乘以增益的乘積設定為 314628 8 1220812 變動值。故可藉由變更增益來切換主從系控制，並在不增 加軟體負荷的前提下作多用途利用。 此外’在速度回授校正部中，係利用由自軸速度與他 軸速度之差值所構成之軸間速度偏差乘以濾波器與增益之 乘積來校正速度回授信號，故僅回授軸間速度偏差之低頻 成分，即可在未激發高頻成分所致之震動的情況下獲得軸 間位置偏差之控制效果。 此外，在速度回授校正部中，係將由自軸速度與他軸 速度之差值所構成之軸間速度偏差乘以增益之乘積設定為 變動值，故可藉由切換增益切換主從系控制，而在不增加 軟體負荷的前提下作多用途利用。 八此外，由於本發明之伺服控制器，具備有··根據位置指 令，運算模型位置，模型加速度之標準模型控制部；藉由 職型位置與自軸位置的差分進行位置控制，並輸出速度 拍7之位置控制部；根據由該位置控制部所輸出之速度指 令與自軸速度，輸出回授之轉矩指令之速度控制部；藉由 自軸位置與他軸位置校正前述模型加速度，而運算模型轉 ^:杈型轉矩運异部；根據該模型轉矩與前述回授之轉矩 扎：運异轉矩指令之加法器，因此可藉由利用模型轉矩校 正^進仃軸間位置偏差之校正’以完成前饋成分所致之校 正，即使增益提高亦不易產生不穩定狀態，故可獲得大幅 抑制軸間位置偏差之效果。 “此外，係以根據位置指令，運算模型位置、模型速度、 模型加速度的方式構成標準模型控制部，同時以根據前述 314628 9 1220812 位置控制部所輸出之速度 序私山 扣々與耵述模型速度以及自軸速 ^ ^ 〇方式作成速度控制部，故可對 應同加速度/高減速度指令之用途。 文了對 p L外在#型轉矩校正部巾，係根據時間或速产指令 波：開始/停止校正動作或變更校正增益，因此可藉：在產 生較大軸間位置偏差時設定為 曰 為低增益或停止校正，而控 /餘^間5又疋 槎昇握刑絲〇 心讯或外部擾動的影響，並 得以提昇。 使軸間位置偏差之控制性能 二卜’在模型轉矩校正部中’係高通渡波器通 ^ 虎利用於所輸入之模型加速度中，使極性產生逆轉，因 此即使軸間位置偏差之信號因條件而產生變化時，亦能進 打適切之校正’而提昇軸間位置偏差之控制性能。 此：’本發明之伺服控制器，係具備有：根據位置指 令而汁异模型位置、模型加速度之標準模型控制部；根據 自軸位置與他軸位置而校正位置回授信號之位置回授校正 部；根據前述模型位置與前述位置回授校正部所輸出之校 正位置回授信號之差分而進行位置控制，以輸出速度指令 之位置控制部；根據自軸速度與他轴速度而校正速度回授 仏號之速度回授校正部；根據前述位置控制部所輸出之速 度指令與前述速度回授校正部所輸出之校正速度回授信 號，輸出回授之轉矩指令之速度控制部；根據他軸模型加 速度以及自軸位置與他軸位置，校正前述模型加速度以計 异杈型轉矩之模型轉矩運算部；根據該模型轉矩與前述回 314628 1220812 授之轉矩指令，而計算轉矩指令之加法器。因此可藉由利 用模型轉矩校正部進行軸間位置偏差之校正，完成完全之 前饋成分的校正，故不必擔心會產生不穩定之狀態，而可 獲得控制軸間位置偏差之效果。 此外，由於係以根據位置指令計算模型位置、模型速 度、模型加速度的方式構成標準模型控制部，而以根據= 述位置控制部所輸出之速度指令與前述模型速度以及由= 述速度回授才交正部所㉟出之校正$度回授信^，輸出回: 之轉矩指令的方式作成速度控制部，故可對應高加速度/ 高減速度指令之用途。 [實施方式] I 1實施形熊 根據第1圖，說明雙軸驅動機械之構造及動作。 位置指令輸出裝置101係將位置指令pm *輪出至第1 軸伺服控制器102a以及第2軸伺服控制器1〇2b。 第1軸伺服控制器丨02a係根據位置指令輸出裝置1 〇 1 所輸出之位置指令pm*與第i軸實際位置邮，將轉矩指 令Tm* 1輸出至第i軸轉矩控制裝置1〇3&。第上轴轉矩 控制裝置103a對應轉矩指令Tm* !控制第i軸伺服馬1 第2轴伺服控制器1〇2b係根據位置指令輸出裝置I" 所輸出之位置指令pm*與第2軸實際位置pm2，將轉矩指 令Tm*2輸出至帛2軸轉矩控制裳置i(m。第2 曰 控制裝置103b對應轉矩指令Tm*2以控制第2軸伺服馬 314628 11 1220812 達 104b。 第1軸伺服馬達1 〇4a與第2軸伺服馬達1 04b係分別 連結於第1軸滾珠螺桿105a與第2軸滾珠螺桿l〇5b，並 藉由驅動兩軸使移動台106移動。雙軸驅動機械中之移動 台106,安裝有上位構造物1〇7，移動台1〇6之重心係根據 上位構造物107之位置等而產生變化。 此外，L為軸間（第丨軸滾珠螺桿1〇5a，第2軸滾珠螺 桿1 05b之間)的距離’ χ為軸間之中心位置到上位構造物 107之中心位置為止的距離。 此外，兩軸之伺服控制器間係形成可相互交換實際位 置資訊或實際速度資訊之構造。 此外，第i軸伺服控制器1〇2a以及第2軸伺服控制器 1〇2'的控制相同’故以下係以第1軸伺服控制器1〇2a為 例說明伺服控制器之控制。 接著，以第1軸伺服控制器驗為例，根據第2圖說 明第1實施形態之伺服控制器之構造以及處理。 —標準模型控制部]係接收位置指令輸出裝置ι〇ι(未出 不圖中)所輸出之位置指令pm * ’運算並輸出模型位置 pal，模型速度wal以及模型加速度⑷。 模型轉矩運算部2係 〜 、子板型加速度aal乘以第1轴之 十貝性S又疋值Jel而輸出模型轉矩Tal。 位置回授校正部3係由作為自轴位置之第工轴位置 pm以及作為他軸位置之第2舳 置回授信號㈣M。位置位置—而輸出第1軸位 二制邛4，則由減法器5輸入模型 314628 12 1220812 位置PU與第i軸位置回授信號卩“^之偏差，以進行位 置控制’並輸出速度指令。 速度回授校正部6係由做為自軸速度之第度 wml以及做為他軸速产 第 罕由迷度之弟2軸速度wm2輸出第丨轴速 又回授U wmfbl。運异器7則將模型速度與位置控 制部5所輸出之速度指令相力。，並減去第i軸速度回授信 $職如，以輸出經校正之速度指令。速度控制部8係根 據運异”所輸出之速度指令輸出回授之轉矩指令價。 加法器9係將回授之轉矩指令TfM以及模型轉矩運算 部2所輸出之模型轉矩Tal相加，以輸出第丄轴之轉矩指 令Tm氺1。 第1實施形態之飼服控制器，係形成可相互交換實際 :立置資訊與實際速度資訊之構造。第2圖係顯示在第"由 司服控制益1 〇2a中使用第2軸位置pm2以及第2軸速度 wm2之例。 接著，根據第3圖說明標準模型控制部丨之構造及處 :::準模型控制部！係根據位置指令而輸出模擬機械： 理:動作之模型位4pa、模型速度wa、模型加速度… 型位置控制部110係輸入位置指令輸出裝置⑻(未顯 =圖幻所輸出之位置指令叩*以及機械系模擬部ιΐ2 至C位置”之差分以產生模型速度指令’並輸出 产2速度控制部m。模型速度控制部lu，接收模型速 Γ機^與模型速度職之差分形成模型加速度…並輪出 械械系模擬部m中。機械系模擬部⑴乃輸入模型加 314628 13 1220812 速度aa以運算模型速度wa、模型位置… 接著，根據第4圖說明標準模 例以及處理。 ㉟制之其他構造 在作為位置指令輸出裝置 之付署扣入 01(未顯不於圖中）所輪出 之位置h與模型位置pa的同 113則輸人位置指令_， 、度刚饋運鼻部 丄太由二 亚運异、輸出模型速度Wa〇 加速度珂饋運算部114輸入模型读 型加速度… 板n，並運算、輪出模 /速度前饋運算部113以及加速度前饋運算部114，一 般係由微分器與高通濾波器所構成。 接著，根據第5圖說明第i軸伺服控制器i〇2a中之位 置回授校正器3之構造及處理。 藉由減法器11算出第1軸實際位置ρηπ與第2軸實 際位置Pm2之偏差(，間位置偏差），並藉由係數單元乘 法器13將係數Gp2乘以通過濾波器12的值。此外，藉由 加法器15將係數單元乘法器14中第}軸實際位置乘 以係數Gpl的乘積，與係數單元乘法器13中第i軸實際 位置Pml乘以係數Gp2的乘積相加，以算出第i軸位置丁回 授信號pmfbl 〇 第1軸位置回授信號pmfbl係採用與位置指令pal之 差分，而利用於位置控制。 藉由將輸入軸間位置偏差的濾波器12,作為低通濾波 器，可防止高頻成分通過，並較上述專利文獻2不易激起 震動，因此更能夠提高增益並提昇軸間位置偏差控制性 314628 14 1220812
接著，根據“圖說明帛【軸伺服控制$ i〇2a中之速 度回授校正部6之構造與處理。 藉由減法器21算出第1軸實際速度Wml盘第2軸實 際速度魏2之偏差卜轴間速度偏差），而藉由係數單元乘 法器23將係數Gw2乘以通過濾波器22的值。另外，藉由 加法器25將係數單元乘法器24中第i軸實際速度二 乘以係數GW1的乘積，與係數單元乘法器23中第i轴實 際速度而i乘以係數Gw2的乘積相加，以算出第上轴速 度回授信號w m f b 1。 、，第1軸速度回授信號wmfbl係採用與速度指令wai 之差分，而利用於速度控制。 μ藉由將輸入軸間速度偏差的濾波器22，作為低通濾波 :’可防止高頻成分通過，並較上述專利文獻2不易激發 辰動，故更能夠提高增益並提昇車由間速度偏差控制性能。 接著，根據第7圖說明位置回授校正部3之其他構造例 與處理。如第7圖所示將係數單元乘法器13之係數邮 二係數單凡乘法器14之係數如丨設定成Gp卜_邱2> 〇 打，位置回授校正部形成大致與第5圖等效之構造。 以加法态1 8將第1軸實際位置pml通過高通濾波器 16的值，與第2軸實際位置Pm2通過低通濾波器1 7的值 相加，而輸出第1軸位置回授信號_fb〗。 —·根據第7圖之構造，高頻成分係回授自軸（第i軸）之 貝心、位置，低頻成分係回授相對軸（第2軸）之實際位置。 1220812 結果， 形態， 象。 因該 故即 軸形成接近根據相對軸位置進行定位之主從系 使出現位置檢測誤差’亦不致產生軸間干擾現 、位置回授校正部3之係數單元乘法器13之係數Gp2 以及係數單元乘法器14之係數Gpl之切換例係根據第^ 圖進行說明。第8圖⑷係表示速度指令之變化圖，第8圖 (b)係顯示係數單元乘法器14之係數叫之變化圖，而第 8圖⑷則是顯示係數單元乘法器13之係數邮之變化圖。 由於在產生速度指令中發生軸間位置偏差，如第8圖 ⑷所示-般’藉由係數單元乘法器13之係數為邮>〇進 行軸間位置偏差之控制，並於停止期間以及停止後，將係 數設為GP2，:]，以轉換為主從系控制而避 干擾。 藉由將係數單元乘法器13、14之係數值設定為變動 值’不僅較容易切換控制器之構造，可一面控制軸間 位置偏差一面避免軸間干擾。 接著，根據第9圖說明速度回授校正器6之其它構迭 例及處理。如第6圖所示將係數單元乘法器23之係數 與係數單元乘法器24之係數Gwl設定為Gwi= Gw2>〇， 可使速度回授校正部形成大致與第9圖等效之構造。 …藉由加法器28，將第1軸實際速度wml通過高通濾 波益26之值’與第2軸實際速度Wm2通過低通滤、波器27 之值相加’並輸出第1軸速度回授信號wmfb 1。 根據第9圖之構造，高頻成分係回授自轴（第1轴）之 314628 16 1220812 實際速度，低頻成分係回授相對軸（第2軸）之實際速度。 結果，因該軸形成接近根據相對軸速度進行定速L主^系 形態，故即使出現速度檢測誤差，亦不致產生轴間干=現 象。 第1實施形態之伺服控制器係用以校正位置偏差與速 度偏差兩方’因此在適用於雙軸驅動機械之控制時，可藉 由低於上述專利文獻2的增益獲得相同程度之效果，_ 以進行更穩定之機械軸間位置偏差控制。 此外，由於係形成可防止軸間位置偏差之高頻成分通 過的構造，因此較諸於上述專利文獻2，$易激發震動， 因此亦可使用於剛性較低之機械。 此外’可簡單地切換為主從系控制，以防止軸間干擾， 而能使用於具有位置檢測誤差之機械。 欠 第1實施形態之祠服控制器，只須在進行先前之位置 :授以及速度回授的部分，加裝位置回授校正部、速度回 :枝正。P ’即可輕易置換以往之伺服控制器。Θ時由於可 猎=-種構造切換為多種控制構造，故亦有助於降低軟體 負荷。 •然而’在上述第1實施形態中，有關使用根據位置指 令’運算模型位置、模型速度、模型加速度之標準模型控 制部之構造，係列舉說明：位置控制部，係根據模型位； 與位置回授校正部所輸出之校正位置回授信號之差分進行 置控制並輪出速度指令，而速度控制部，係根據位置 控制部所輸出之速度指令與模型速度及校正速度回授信 314628 17 1220812 旒，輪出回授轉矩指令，但並不限於使用標準模型控制部。 但是，當指令脈衝較粗或位置指令臨時變動時，可藉由使 用標準模型控制部，改善目標值響應。 形態 々根據第10圖，係以第1軸伺服控制器l〇2a為例說明 第2實施形態之伺服控制器的構造以及處理。 標準模型控制部3 1係輸入由位置指令輸出裝置 1〇1(未顯示於圖中）所輸出之位置指令pm*，並運算輸出 杈型位置pal、模型速度wal以及模型加速度心丄。 模型轉矩校正部32a係根據模型加速度aal與自軸位 置之第1軸實際位置pml以及他軸位置之第2軸實際位置 輸出模型轉矩Tal。 、 位置控制部34係藉由減法器35輸入模型位置pal盥 自軸位置之第1軸實際位置―之偏差而進行位置控制： 並輸出速度指令。 運^ S 37，乃將模型速度⑽與位置控制部μ所輸 之速度才曰令相加，並減去自轴速度之第i轴實際速度 m 1，而輸出經校正之速度指令。 速度控制部38，係根據運算器37所輸出之速度指令 輪出回授之轉矩指令Tfb 1。 =法11 39’制㈣之轉矩指令加與模 輸出之核型轉矩Tal相加’以作為第α 矩拓令Tm* 1輪出。 号 第2實施形態之第！軸伺服控制器，係形成將第」實 314628 18 1220812 施形恶之第i轴伺服控制器中的模型轉矩運算 模型轉矩校正部32a的構造。 轉換為 第2貫施形態之伺服控制器具有可交換相互 置資訊的構造。第1 〇圖糸 ^ 圖係6兄明在弟1軸伺服控制器102a 中使用弟2軸位置pm2之例。 接著，根據第u圖說明模型轉矩校正部32a之構造及 處理。 .對標準模型控制部i(未顯示於圖中）所輸出之模型加 速度aal乘以高通遽波器41後，可於信號檢 測出模型加速度之信號。 2中才欢 糟由乘法器45將高通遽波器44通過減法器43所求得 之第W實際位置Pml與第2軸實際位置pm2的偏 以經由信號檢測器42求得槿 z水侍之杈型加速度的信號，並輸出至 pi(比例加積分，Prop(mi()nal plus心㈣校正器μ。 猎由PI校正器46 ’並使用比例增益Gip與積分增益 J1進行PI校正，並輪出慣性校正值AJe!。 “藉由減法益47 ’由慣性係數單元表法器48所設定之 杈型慣性值Jel中減去慣性校正值△ 。 藉由乘法器49’將減法器47所求得之值乘以標準模 ^制部31(未顯示於圖中)所輪出之模型加速度aal，以 &传紅校正之模型轉矩Tal。 第2貝轭形恶之第j軸伺服控制器1 中的模型轉矩 =正部32a’當敎係數單元乘法器48所設定之模型慣性 W與實際之驅動慣性一致時，係藉由模型轉矩加使 314628 19 1220812 實際位置與模型位置大致一致。 此外’模型慣性值j e 1值有士 仿法、一 有获差時，係根據軸間位置 偏差進行校正使之與實際之惽 κ h之〖貝性一致。例如，當上位構造 物位於相反側，因負荷不均使實 從男際之慣性小於模型慣性值
Je 1時，在加速度變化為正時合 才㈢產生正的軸間位置偏差， 而加速度變化為負時則產峰鱼 j座生負的軸間位置偏差。因此，藉 由利用模型加速度aal乘以古、g、合丄 入以阿通濾波器之乘積的極性，使 軸間位置偏差校正輸入逆轉，卽^^ 4 、的{【便 轉即可恆朝著使模型慣性值變 小的方向，亦即校正為與實 ~ 貝I不之f貝性一致的方向。藉由上 述校正，控制軸間位置偏差 、_ 揚差俾使弟1軸位置與第2軸位 置趨於一致。 此外，根據控制器或機械之條件，有時會在加速時產 、，正的軸間位置偏差’而在減速時產生負的軸間位置偏 差。此時’若將高通濾波器 K i日益设定為〇等較小值，同 樣可恆將模型慣性值予以校 仅正並控制軸間位置偏差。 高通濾'波器或PI校正器之增益係根據標準模型控制 器、位置控制部、速度控制部之響應、與機械構造而決定， 南通渡波器之增益可視條件 〇 士 卞1干所而，亦可將增益設定為〇並 作為直達項。 有關藉由PI校正器46，士77 你田士人η 切換使用於Ρ〗校正之比例辦 瑪以及積分增益Gji的例子，係以第12圖進行說明： 第12圖（a)係表示速度指令之變化圖，而第12圖叫係表示 比例增益Gjp以及積分增益Gji之變化圖。 由於軸間位置偏差，會在加速度中或加減速開始點或 314628 20 1220812 結束點等產生較大值，故在PI校正增益方面，係採用在該 等時點附近提高增益等之變動增益。 第12圖係顯示於停止期間將PI增益設定為0並於輸 入速度指令wm*的輸入瞬間調整為最大增益，而於單調遞 減之-定期間内維持於-定值的例子。根據上述構造，由 於可在；k正之重要j吕號大量流入的期間内進行大量校正， 故不易受到雜訊或外部擾動之影響，而得以提昇校正慣性 運算之運算精度。 在上述第12圖中，儀顯+ L + ”、、貞不在產生較大軸間位置偏差之 加減速途中或加減速開始點、結束點附近提高增益的例 子’但預先得知上位構造物等之動作序列時，若能對應依 照該時序之時間變動增益，同樣可提昇運算精度。有關其 它增益之變動例，係藉由第13圖、第14圖說明。第 圖⑷係速度指令之變化圖，第13_係比例增益啡以 =分增益叩之變化圖。此外，第14圖⑷係表示速度 才日7之變化圖，第14圖（b)# # + a y丨以， 增益叩之變化圖。（）係表不比例增益吻以及積分 4^3圖係加速時與減速時軸間位置偏差變大時之增 皿的交動例，有助於校正運算 差之控制。 #度…及軸間位置偏 /外’第i 4圖係在加減速開始點、結束點上 ㈣變大時之增益之變動例，有助於校正運 f 幵及軸間位置偏差之控制。 π又的提 模型轉矩校正部32a並不限於上述方式，例如可取代 314628 1220812 PI校正态46，而採用以p(比例，pr〇p〇rti〇nai)控制或pm (比例積分微分，pr〇p0rti〇na^integral_derivative)控制、相 位步進補償、逐次最小自乘法等統計手法為代表的方式。 此外在上述中’係說明利用軸間位置偏差乘以高通濾波 益之乘積的例子，但亦可直接使用軸間位置偏差，或在軸 間位置偏差中設置非感帶。 將第2實施形態之伺服控制器，運用於雙軸驅動機械 之控制時，由於係直接且即時地進行軸間位置偏差之產生 成口的枚正，因此即使負荷不均因移動台之上位構造物之 動作等而產生變化時亦能控制軸間位置偏差。 此外，不同於上述專利文獻2，由於係屬於前饋側之 校正，因此無須提高增益之設定亦能進行穩定且高速之軸 間位置偏差控制，而得以利用於剛性低的機械。此外，在 利校正等時無須進行數學運算，因此除了可以較少的 運算=獲得控制效果外，亦可適用於無法正確獲得各部分 之質量等機械常數的機械上。 弟2實施形態之伺服控制器，由於只須以往為係數單 二乘法器之模型轉矩運算部分變更為模型轉矩校正部即 可’故可輕易地由習知之伺服控制器置換而成。 此外，對應速度指令與時刻變動增益，除可進一步提 昇校正慣性值之運算精度1時亦可提昇軸間位置偏差之 控制性能。 置偏i之 ，雖舉例說明：標準模 運算模型位置、模型速 然而，在上述第2實施形態中 型控制部之構造係根據位置指令， 314628 22 1220812 度、模型加速度，而速度控制部係根據位置控制部所輸 之速度指令與模型速度及自軸速度，輸出回授之轉矩： 令，但模型速度之使用並非絕對必要。但是，纟高力二 高減速指令的用途上，可藉由使用模型速度，冑昇轴間位 置偏差之控制性能。 第3實施形熊 102a為例說明第3實 。在第15圖中，由於 第1 5圖係以第1軸伺服控制器 施形態之伺服控制器之構成以及處理 1、3 4至3 9係與第1 〇圖相同，故省略其說明。 模型轉矩校正部32b係用以輸出模型轉矩Tai，該模 型轉矩係由標準模型控制部31所輸出之第丨軸模型加速度 aal ’與第2軸伺服控制器（未顯示於圖中）之標準模型控制 部所輸出之第2軸模型加速度aa2所校正。 第實施形態之伺服控制器，具有可交換彼此之模型 加速度貧訊之構造。第15圖係顯示在第丨軸祠服控制器 102a中使用第2軸模型加速度aa2之例 根據第丨6圖說明模型轉矩校正部32b之構造及處理。 藉由加法器53，將係數單元乘法器51中，由標準模 1控制邛3 1所輸出之第丨軸模型加速度丨乘以係數n i 2乘積舁係數單元乘法器5 2中由第2轴伺服控制器（未 "貝π方、圖中）之標準模型控制部所輪出之第2軸模型加速 度aa2乘以係數J12的乘積相加，並輪出經校正之模型轉 1在此，111係指由係數單元乘法器5 1所設定之自 112係拈由係數單元乘法器5 2所設定之擾動慣性。 314628 23 1220812 此外，將第1圖所示構造之雙軸驅動機械中的機械慣 性的第1軸慣性設定為j丨，第2軸慣性設定為j2 ,移動台 十貝性设定為J3，上位構造物之慣性設定為J4，並將由該等 4個慣性所得之重心周圍的旋轉力矩設定為J〇，而成立運 動方程式時，可根據下列數學式求得自慣性Ju以及干擾 慣性J1 2 〇 J11=J1 + J3/4 + ( 1/2- x/L)2 · J4+ JO/L2 J12 = Jl + J3/4 + (l/2 - x/L)2· J4-J0/L2 在此，L為軸間距離，x為軸間中心位置到達上位構造物 之中心位置的距離。 口此’可藉由將弟1 6圖之係數單元乘法器5 1之J 1 1 以及係數單兀乘法器52之j12設定為上述數學式之值，而 與上述第2實施形態相同，獲得實際位置與模型位置一致 j適當的模型轉矩，並將第1軸位置與第2軸位置控制於 致之方向，以控制軸間位置偏差。 此外，當移動台之負荷分配固定時，係數單元乘法器 之叹疋值可设定為常數，例如在上位構造物之位置產生 芰化等負荷分配變動的情況了，可藉由上位之控制器等變 更。又疋值。例如，可考慮採用··可在接收到上述數學式之 f從軸間中心位置到上位構造物中心位置的距離）值後進 亍運^再加以没定的方法，或在上位控制器中運算慣性值 以取得參數值再加以變更之方法等。 將^ 3實施形態之祠服控制器，運用於雙軸驅動機械 之控制時，可藉由上述動作控制軸間位置偏差。此外，由 314628 24 於係完全根據前饋部分之校正，故具有即使增益設定值有 誤亦不致產生不穩定的優點。預先知道機械常數時，或由 上位控制器等取得資訊時，第3實施形態之伺服控制器， 較諸於第1實施形態與第2實施形態，更能減輕伺服控制 器側之軟體負荷。 此外，該伺服控制器係與第2實施形態相同，只需將 原為係數單元乘法器之模型轉矩運算部分變更為校正前饋 部即可’而得以輕易置換習知例之伺服控制器。 但是，在上述第3實施形態中，雖舉例說明：標準模 型控制部之構造係根據位置指令運算模型位置、模型速 度、以及模型加速度，而速度控制部係根據位置控制部所 輸出之速度指令，與模型速度及速度回授校正部所輪出之 才又正速度回杈#號，而輸出回授之轉矩指令，但模型速产 之使用並非絕對必要。但是，在高加速/高減速指令的用： 上’可藉由使用模型速度，提昇軸間位置偏差之抑 實施形熊 哭根據第17圖’係說明第4實施形態之第i軸伺服, -之構成以及處理。在第17圖中，由於】、3至9❸ 2圖相同，故省略其說明。 ’、’ =型轉矩校正部32e係用以輪出模型轉 型轉矩係將標準模型控制部/ aal第2軸伺服控制器（未 旲° ^ 所輪出之第2軸模型力、圖中）之標準模型控制 軸拉型加逮度aa2作為自轴位置之第㈠ 314628 25 1220812 置Pmi以及作為他軸位置之第2軸位置pm2加以校正而產 生。 根據第18圖，係說明模型轉矩校正部32c之構成以及 處理。在第18圖中’由於41至46係與第n圖相同，故 省略其說明。 藉由PI校正$46,使用比例增益啡以及積分增益 Gji進行pi校正，並輸出慣性校正值。 藉由減法器5 4，由自慣性τ n 士 曰丨貝Γ玍Π 1中減去慣性校正值△
Jel，再藉由乘法器55將減法哭 54所求得之值乘以標準模 型控制器3 1 (未顯示於圖中）所輪屮 出之杈型加速度aal。藉 由加法器56，由干擾慣性Jl2中诘 T減去慣性校正值AJel， 再以乘法器57將減法器56所i 所求件之值乘以第2軸伺服控 制态（未顯示於圖中）之標準模型 主心制口P所輸出之第2軸模 i加速度aa2。在此，自慣性ji 田ώ & 注JU以及干擾慣性J12，係使 用與弟1 6圖之標準係數設定哭 疋时51，以及標準係數設定器 2之ό又疋數值相同者。 藉由加法器58，將乘法器 ^ Φ r . ,. , ^ 所求侍之值與乘法器57 斤求传之值相加，以獲得經校正之模型轉矩卜 根據第4實施形態之第丨軸 校正部32c，斜έ # 服拴制裔中的模型轉矩 丨he，針對自慣性ηι，而 得之.償.〖生^ #八 错由減去PI校正器40所 于炙丨貝性权正值而加以 係藉由Λ t m α 而針對干擾慣性J12 作猎由加上ΡΙ校正器46所得之 校正，並將啰辇p 、又正值△ Je 1而予以 卫將忒寺校正值分別乘以模型 相加以做為模型轉矩丁 al。 &度aal、aa2之值 314628 26 1220812 根據第4實施形態之第1軸伺服控制器，預先做為機 械^數而取得之負荷失衡，與第3實施形態相同，係藉由 ‘準係數設定器5卜52所設定之自慣性jn、干擾慣性j 1 2 進仃扠正。而對於機械常數偏差時所產生之失衡部分，則 兵第2貫施形態相同藉由ρι校正器46所得之慣性校正值 △ e 1進行;(：父正。藉由該等慣性校正，可有效抑制軸間位 扁差對於無法控制之軸間位置偏差，則與第1實施形 恶相同，係藉由位置回授校正部3與速度回授校正部6加 以控制。藉由上述方法，可獲得極大之軸間位置偏差控 效果。 將第4實施形態之第丨軸伺服控制器運用於雙軸驅動 機械之抆制呀，係與第3實施形態相同，對預先做為機械 常數而取得之負荷失衡，進行前饋校正。而對機械常數偏 差日寸所產生之失衡部分，則進行與第2實施形態相同之校 正，至於無法控制之軸間位置偏差，則藉由回授進行與第 1實施形態相同之校正，故可獲得極大之軸間位置偏差控 制效果。 此外，藉由合併使用第丨至3實施形態之技術，即無 須將模型轉矩权正部之PI校正增益及位置回授校正部、 速度回授校正部之增益設得極大，故可穩定地獲得所希望 之軸間位置偏差控制效果。 然而’關於上述第4實施形態之第1軸伺服控制器， 雖舉例說明併用上述第！至3實施形態所示之技術的情 形，但亦可依照用途，僅併用上述第1至3實施形態所示 314628 27 1220812 之技術中的2項。另外，亦可 田μ、+、μ ^據速度指令及時間交替使 用上述第1至3實施形態所示之技術。 ]又I使 此外，在上述說明中，雖舲丄 y. __ 敎迷將本發明之伺服栌剎哭 使用於雙軸驅動機械之例子 工口口 但適用對象並不限於雔黏樜 動機械，具備3軸以上之複數軸 、又車馬 以外的複數軸的平均位置與自軸 更用自軸 田L , 釉位置的位置偏差等而加以 運用。此外，構成雙軸驅動機械 又罕由的冋步並不限於}: 1，在1 · N的情形下，若將比數 U為係數而加以相乘，亦 可同樣適用。 此外，在上述說明中，雖以、、奋 #哭 、， 滾珠螺扣做為傳動裝置調 即崙使用，但本鲞明亚不限於使用滾珠螺桿。 此外，使用本發明之伺服控制哭 ^ °。扪機械，除適用於直 動系統之同步控制外，亦適用於旋轉车 锝系、、死4之同步控制。 產業上之利用可能性 如上所述，由於本發明之伺服柝 」服？工制态，可運用於低剛 性之機械或具有位置檢測誤差之雙轴駆翻祕 又聊勳機械，故適於複 數軸驅動機械之同步控制。 [圖式簡單說明] 弟1圖係雙軸驅動機械之構造圖。 第2圖係使用於本發明第1眚妳犯> 又月弟1貝施形怨之雙軸驅動機械 之伺服控制器的構造圖。 第3圖係伺服控制器中之標準模型控制部i的構造 圖。 第4圖係伺服控制器中之標準模型控制部丄之其它構 314628 28 1220812 造圖。 第5圖係本發明第1實施形態之第1軸伺服控制器 102a中之位置回授校正部3之構造圖。 第6圖係本發明第丨實施形態之第丨軸伺服控制器 102a中之速度回授校正部6之構造圖。 第7圖係本發明第1實施形態之第1軸伺服控制器 102a中之位置回授校正部3之構造圖。 第8圖（a)至（c)係用以說明本發明第丨實施形態之第1 軸伺服控制器l〇2a中之位置回授校正部3之增益切換例。 弟Θ係本發明第1實施形態之第1軸伺服控制器 102a中之速度回授校正部6之構造圖。 第1〇圖係使用於本發明第2實施形態之雙軸驅動機械 之伺服控制器的構造圖。 苐 囷係本务明第2實施形態之第1軸伺服控制器 l〇2a中之模型轉矩校正部32&之構造圖。 —第12圖（a)及（b)係用以說明在本發明之第2實施形態 第1軸伺服控制為丨02a之模型轉矩校正部中，藉由 PI & I 11 46㈣使用於PI校正之比例增益GjP以及積分 增益Gji中的增益的實例。 々第13圖（a)及係用以說明在本發明之第2實施形態 之第1軸伺服控制器102a之模型轉矩校正部32a中，藉由 、，:正时46切換使用於PI校正之比例增益Gjp以及積分 增益Gji中的增益的實例。 々 圖（a)及（b)係用以說明在本發明之第2實施形態 314628 29 1220812 之第1軸伺服控制器102a之模型轉矩校正部32a中，藉由 PI校正器46切換使用於ρι校正之比例增益Gjp以及積分 增ϋ G j i中的增益的實例。 第1 5圖係表示使用於本發明第3實施形態之雙轴驅動 機械之伺服控制器的構造圖。 第1 6圖係表示本發明第3實施形態之第1軸伺服控制 裔102a中模型轉矩校正部32b之構造圖。 第1 7圖係表示使用於本發明第4實施形態之雙軸驅動 機械之第1軸伺服控制器的構造圖。
1、3 1標準模型控制部 3 位置回授校正部 第1 8圖係表不本發明第4實施形態之第1軸伺服控制 2 模型轉矩運算部 4、3 4位置控制部 5 、 11 、 21 、 35 、 43 、 47 6 速度回授校正部 8、3 8 速度控制部 9 、 18 、 25 、 28 、 53 、 56 13 、 14 、 23 、 24 、 48 、 5 17、27低通濾波器 26 、 41 、 44 47、56 56、58 51、52 減法器 運算器 加法器 係數單元乘法器 32a、 32b、 32c 高通濾波器 42 信號檢測器 模型轉矩校正部 46 ρι校正器 乘法器 314628 30 1220812 51、52 l〇2a 103a 110 112 標準係數設定器 第1軸伺服控制器 第1軸轉矩控制裝置 模型位置控制部 機械系模擬部 101 102b 103b 111 113 位置指令輸出裝置 弟2轴伺服控制器 第2軸轉矩控制裝置 模型速度控制部 速度前饋運算部 114 加速度前饋運算部 aa 模型加速度 aal 第1軸模型加速度 aa2 苐2軸模型加速度 Gjp 比例增益 Gji 積分增益 Jll 自慣性 J12 干擾慣性 △ Jel 慣性校正值 Je 1 第1軸之慣性設定值 、模型慣性值 pal 模型位置 pml 第1軸位置 pmfb 1 第1軸位置回授信號 pm2 第2軸位置 Tal 模型轉矩 Tfbl 轉矩指令 wa 1 模型速度 wm 1 第1轴速度 wmfb 1 第1軸速度回授信號 314628 31