WO1989006892A1 - Systeme de commande d'un servomoteur - Google Patents

Description

明 細 書 サーボモータの制御方式 技 術 分 野

本発明はサーボモータの制御方式に関し、 特に制御ループ を P I制御から I — P制御に連続的に切り換えるこ とにより、 応答性と安定性を高めたサーボモータの制御方式に関する。 背 景 技 術

サ一ボモータの制御では、 電流ループや速度ループの制御 は P I制御や I 一 p制御が広く使用されている。 これらの制 御は P I制御でも、 I 一 P制御でもそれぞれの制御が固定さ れた形で行われている。

P I 制御は応答性が速いが、 安定性及び精度が低い。 逆に、

I 一 制御は安定性が高く、 精度も高いが応答性が悪いとい う短所がある。

発 明 の 開 示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 制御 ループを P I制御から I 一 P制御に連続的に切り換えること により、 応答性と安定性を高めたサーボモータの制御方式を 提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、

サーボモータを高速、 安定に制御するためのサーボモータ の制御方式において、 制御ループの制御を P I 制御から連続 的に I 一 p制御に切り換えることを特徵とするサーボモータ の制御方式が、

提供される。

制御を P I制御から I 一 P制御に連続的に変えることによ り、 P I制御の応答性と I 一 P制御の安定性及び高精度を組 み合わせて、 最適な制御を可能にする。 図 面 の 簡 単 な 説 明

第 1図は本発明の一実施例のサーボモータ制御方式のブ口 ック図、

第 2図はな == 1 のときの第 1図の等価ブロ ック図、

第 3図は偏差量 e と の関係を示す図、

第 4図は従来の Ρ I制御の応答の例を示す図、

第 5図は従来の I 一 ρ制御の応答の例を示す図、

第 6図は本発明の実施例の応答の例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第 1図に本発明の一実施例のサーボモータ制御のブロ ック 図を示す。 ここで、 制御ループは電流制御ループである。 R ( s ) は電流指令値であり、 Y ( s ) は電流出力である。 1 は電流指令値の比例演算器であり、 k 2 は比例ゲイ ンであり . aは比例ゲイ ンにかけられ、 可変であり、 0 ≤ or≤ 1の範囲 で変化する。 その変化の詳細については後述する。

2 は演算器であり、 電流指令値 R ( s ) と電流岀カ Y ( s ) との差分を出力する。 3 は積分器であり、 k 1 は積分ゲ イ ンである。 4 は演算器であり、 可変ゲイ ン 1 の出力と積分 器 3 の出力を加算し、 これから電流出力 Y ( s ) に比例ゲイ ン k 2をかけたものを滅箕して、 出力する。 5 はサーボモー タの巻線であり、 Lはサーボモータの卷線のイ ンダクタ ンス である。

ここで、 α = 0 にすると、 a k 2 のノ、 ·スはな く なるので第 1図の制御は I 一 P制御となる。 また、 or = l とする と第 2 図に示す制御ループと等価となり、 これは P I制御となる。 第 2図は第 1図と同一要素には第 1図と同じ符合が付してあ り、 その説明は省略する。

次に orの制御方式について説明する。 1 つの例として、 oc を偏差量 e の関数として制御する場合を説明する。 第 3図に 偏差量 e と αの関係を示す。 図において、 横軸は偏差量 eで あり、 縦軸は αである。 図のように、 偏差量 eが一定値一 I a より小のとはきは 1であり、 一 I aから I a の間は、

a = I e \ / \ Ά

であり、 l aより大のときは再び ar = l となる。 すなわち、 | e | ≥ I a のとき or = l

| e | < I aのとき or - l e l Z I a

このようにして、 偏差量 e の値に応じて、 偏差量が大のとき は、 P I制御に近い制御を行い、 応答性を良いものとする。 また偏差量 eが小さいときは安定性と精度を確保するために I 一 P制御に近い制御を行う。 これによつて、 P I 制御と I 一 P制御の両者の長所を組み合わせた制御を可能にする。 次に実際の本発明の実施例の応答の例を従来の P I制御或 いは I — P制御の場合と比較して示す。 第 4図に従来の P I 制御の例を示す。 図において、 横軸は時間であり、 単位は m s e cであり、 縦軸は電流値を表す。 入力はステップ入力 u であり、 出力は電流出力 y ( t ) である。 図に示すように、 応答性は速いが、 オーバーシユー トが大き く、 精度及び安定 性が低い。

第 5図に従来の I 一 p制御の例を示す。 軸の意味、 単位は 第 4図と同じである。 図に示すように、 応答性は遅いが、 ォ 一バーシュー トが小さ く、 その分安定性、 精度がよい。

第 6図に本発明の実施例の応答の例を示す。 各軸の意味及 び単位は第 4図と同じである。 図のように、 応答性、 安定性 及び精度が改善されていることが明確に示されている。

上記の説明では、 制御ループは電流ループとして説明した が、 第 1図の Lを （ J m Z K t ) と置き換える、 或いは （ 1 / L ) を （ K t Z J m ) と置き換えると、 速度制御ループと なり、 電流ループのみならず速度制御ループでも同様な制御 が可能である。 ただし、 ここで K t はサ一ボモータの トルク 定数、 J mはサーボモータのロータイ ナーシャである。

また、 上記説明では αは偏差量 eの 1次関数とし定義した が、 これ以外にも制御に応じた関数が可能である。 さらに、 偏差量 eの閬数以外に時間の関数等として αを変化させるこ ともできる。

以上説明したように本発明では、 P I制御と I — P制御を 連続的に変化させるようにしたので、 両者の長所を持つ制御 が可能になる。

また、 P I 制御と I 一 P制御の変化を偏差量に応じて変化 させるようにしたので、 偏差量の大のときは P I制御に近く - 偏差量の小のときは I 一 P制御に近い制御ができ、 偏差量に 適した制御が可能になる。

Claims

請 求 の 範 囲

1. サーボモータを高速、 安定に制御するためのサーボモ —タの制御方式において、

制御ループの制御を P I制御から連続的に I 一 P制御に切 り換えることを特徴とするサ一ボモータの制御方式。

2. 前記切り換えは入力の比例成分を偏差量の関数として 制御することを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のサー ボモータの制御方式。

3. 前記関数は、 偏差量を e、 関数を切り換える所定の偏 差量を I a、 前記比例成分のゲイ ンを切り換える変数を αと したとき、

l e l ≥ I a のとき α = 1

| e | < I aのとき or ^ l e l Z l a

であることを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のサーボ モータの制御方式。

4 , 前記制御ループは電流ループであることを特徴とする 特許請求の範囲第 1項記載のサーボモータの制御方式。

5. 前記制御ループは速度ループであることを特徴とする 特許請求の範囲第 1項記載のサーボモータの制御方式。