WO1988008563A1 - Servo control circuit - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a servo control circuit that constitutes a digital servo-booster system using a micro computer.
- the present invention has been made to solve such a problem, and therefore, it is possible to maintain the accuracy of one-pulse feed in position control of a mechanical system and to reduce the responsiveness.
- a servo control circuit capable of
- a servo control circuit having a position feed knock and a speed feed knock V between a mechanical system and a position from the mechanical system.
- a calculating means for calculating a deviation between the feedback and the movement command, and a product of a speed feedback loop and a speed feedback when the deviation exceeds a set reference value.
- a servo control circuit characterized by having control means for suppressing an incomplete integral term included in the minute gain can be provided.
- the servo control circuit When the deviation between the position signal from the mechanical system and the movement command exceeds a predetermined reference value, the servo control circuit according to the present invention provides a servo control circuit that is included in the integral gain of the velocity feedback valve. Complete product-integral term is suppressed, so the incomplete integral term included in the integral gain is set to an optimal value according to the machine tea, and an excessive torque command is used. Overshoot in the mechanical system can be prevented.
- FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention
- FIG. 2 (a) shows the embodiment corresponding to an analog servo system
- FIG. 2 (b) is a diagram showing the state of the optimal torque command of the embodiment.
- Fig. 1 shows a system block diagram that realizes control in a digital servo system.
- Reference numeral 1 denotes a mechanical system to be controlled.
- the input / output relationship is defined by a transfer function including a coefficient represented by a motor inertia Jm.
- the movement command input to this servo system is input to the addition circuit 2 together with the backlash correction and the bit error correction signal, where the linear scale and the inductance are input.
- the deviation EP from the position signal fed back from the tosin or pulse coder is calculated.
- the calculation block 3 including the position gain Kp calculates a speed command from the above-described deviation Ep, and the speed command is input to the adder circuit 4, where the pulse code is calculated. Then, a deviation Ev from the speed signal to be fed back is calculated.
- Reference numeral 5 denotes a speed control block composed of a transfer function whose incomplete integral term is varied according to whether the deviation ⁇ ⁇ is zero or not.
- the output of the speed control block 5 determines the command current to the servo motor that drives the machine 1 via the current control block 6.
- a feature of the present invention is that the speed control block 5 controls an incomplete integral term included in the integral gain of the speed feed-knock loop, thereby controlling the speed. Prevents overshooting of the machine due to ticks or the like Yes.
- FIG. 2 (a) the speed deviation signal input from the amplifier 11 at the preceding stage to the amplifier 12 at the subsequent stage where the speed command is input, and the torque command T e ra shown in FIG. 2 (b) Supplied through a resistor R x that is proportional to the integral gain of d.
- a series circuit of two resistors R 1 and R 2 is connected in parallel to the amplifier 12.
- the resistance R i corresponds to the proportional gain k 2 of the speed control block 5 in FIG. 1, and the resistance R 2 corresponds to the incompletely integrated gain.
- the capacitance C 1 connected in parallel with the resistor R 2 corresponds to the integral gain k 1 of the speed control block 5.
- the mechanical system is composed of a drive mechanism that does not include a gravity axis, it is necessary to consider a certain offset value for the torque command value. What is necessary is just to control the incomplete integral term according to the position deviation ⁇ .
- the servo control circuit according to the present invention is included in the integral gain of the speed feedback loop when the deviation between the position signal from the mechanical system and the movement command exceeds a predetermined reference value. Incomplete integral term is suppressed, and the imperfections included in the integral gain By setting the total integral term at the optimum value, it is possible to prevent overshooting in the mechanical system due to an excessive torque command.
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Description
明 細 書
サーボ釗御回路
技 術 分 野
本発明 は、 マ イ ク ロ コ ン ピ ュ ータ に よ り デ ィ ジ タ ルサ 一ボ系を構成す る サーボ制御回路 に 関す る 。
背 景 技 術
通常のデ ィ ジ タ ルサーボ茶 に おい て、 位置指令 と し て の 1 パ ル ス が入力さ 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、 機械茶は移動を開始す 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 ォー 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 ユ ー 卜 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 レヽ は 1 ノぺ ル ス で は移動が生 じ な い
こ の よ う に 、 デ ィ ジタ ルサ一ボ系で積分ゲイ ン を どの よ う一に設定す る か ほ、 制御対象の機械茶 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。
従 っ て 、 従来のデ ィ ジ タ ルサーボ系を コ ン 卜 ロ ー ル す る ソ フ ト ウ エ ア サーボシ ス テ ム は、 位置決め精度 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。
発 明 の 開 示
本発明は、 こ う した問題点を解決すべ く 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 路を提供す る こ と を 目 的 と し て レヽ る
本発明 に よれば、 機械系と の間で位置フ ィ 一 ド ノ ッ ク と 速度フ ィ 一 ド ノ V ク の ル一ブを有する サーボ制御回路 に お レ、 て 、 機械系か ら の位置ブ イ 一 ド バ y ク と移動指令 と 間での偏差を演算す る演算手段 と 、 該偏差が設定され た基準値を越え た時点で速度フ ィ ー ド バ ッ ク ルー フ '·の積 分ゲ イ ン に含まれる不完全積分項を抑制す る制御手段と を具備し た こ と を特徴 と す る サ一ボ制御回路が提供で き る 。
本発明のサーボ制御回路は、 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 ク ル一ブの積分ゲイ ン に含ま れる不完全積- 分項を抑制す る よ う に し たので、 機械茶に応 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 ュ一 ト を防止で ぎ る 。
図面の簡単な説明
第 1 図は 本発明の一実施例を示すプロ 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 。
発明を実施す る ための最良の形態
以下、 図面を用 い て本発明の一実施例 に つい 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 J mに よ り 代表さ れ る係 数を含む伝達関数 に よ り 入出力関係が規定さ れる 。 こ の サーボ系 に入力 ざ れる 移動指令は、 バ ッ ク ラ ッ シ ュ補正 ゃ ビ ツ 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 K pを含む演算ブ ロ ッ ク 3 は、 上記偏差 E p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 E vが演算さ れ る 。
5 は、 上記偏差 Ε ρ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 た速度制御プ 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 て機械茶 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 。 本発明の特徵 は、 上記速度制 御ブ ロ ッ ク 5 に お い て速度 フ ィ 一 ド ノ 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 ブ等 に よ る機械某でのオーバ シ ユ ー ト を防止 し て
い る 。
次に上記速度制御プロ 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、 速度指令が入力さ れる前段の 増幅器 1 1 か ら後段の増幅器 1 2 に入力 される速度偏差 信号ほ、 同図 ( b ) に示すト ルク指令 T e ra d の積分ゲイ ン に比例す る抵抗 R xを介 し て供給さ れる。 増幅器 1 2 に は並列 に 2 つの抵抗 R 1 , R 2 の直列回路が接続されて い る。 抵抗 R i は、 第 1 図の速度制御ブロ ッ ク 5 の比例 ゲイ ン k 2 に対応し、 抵抗 R 2 は不完全積分ゲイ ン に対 応し てい る 。 ま た こ の抵抗 R 2 と並列 に接続さ れた容量 C 1 ほ、 速度制御ブ ロ ッ ク 5 の積分ゲイ ン k 1 に対応す る。
第 2 図 ( b ) に お い て、 時刻 t 丄 に 1 パルスの移動指 令が入力さ れる と き、 上記抵抗値 R 2 を無限大に して お く と 、 ト ル ク指令 T c m d は時間に比例す る直線 に沿つ て 上昇す る。 それが機械系の静摩擦特性に応 じ て所定の値 に な る時刻 t 2 で、 実際の位置移動が検出さ れた と き 、 上記抵抗 R 2 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 、 機械茶の移動開始前か ら抵抗 R 2 を小さ く し て お く と 、 位置決め精度が劣化す る、。 つ ま り そ の場合 に 、 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 卜 ル
ク に打 ち勝て ず、 リ ニヤス ケール フ ィ ー ド ノ ッ ク で も 、 ノ ッ ク ラ ッ シ ュ があ る よ う に 見え る 。 反対 に 、 機械系の 移動開始 ( t 2 の時刻 ) の後も な お抵抗 R 2 を無限大の ま ま に し て お く と 、 移動開始後の機械系に過大なオーバ シ ュ ー ト を生 じ る。
そ こ で、 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 へ入力 さ れ る偏差 E p の変化を も と に し て捕 ら え、 速度フ ィ ー ド ノ 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 に よ る 才一ノ シ ュー ト を弓 ί 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、 木質的 に は位置偏差 Ε ρに応 じ て不 完全積分項を制御すればよ い。
以上、 本発明の一実施例を説明 し たが、 本発明 は こ れ に限定さ れ る も ので な く 、 本発明の要旨の範囲内で種々 の変形が可能であ っ て、 こ れ ら を本発明の範囲か ら 排除 す る も ので は ない。
産業上の利用可能性
本発明のサーボ制御回路は、 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 ― ド バ ッ ク ルー ブの積分ゲイ ン に含 ま れ る不完全積分 項を抑制 し、 機械茶 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 ユ ー ト を防止で き る 。
Claims
( 1 ) 機械系 と の間で位置 フ ィ ー ド ノ ッ ク と 速度 フ ィ 一 ド バ ッ ク のルー プを有す る サーボ制御回路は、 次を含 む :
機械某か ら の位置 フ ィ ー ド バ ッ ク と 移動指令 と 間での 偏差を演算す る演算手段 :
該偏差が設定さ れた基準値を越え た時点で速度 フ ィ 一 ド バ ッ ク ル一 ブの積分ゲ イ ン に含 ま れ'る不完全積分項を 抑制す る制御手段。
( 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 に設定す る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 ( 1 ) 項記載のサーボ制御回' 路。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
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AL | Designated countries for regional patents |
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WWG | Wipo information: grant in national office |
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