(57)【要約】【課題】位置制御、速度制御の基本部と補償部を分離制御することで、応答速度を上げることができる制御方法を提供する。【解決手段】サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、速度制御や位置制御の基本部とフィードバックや指令の補償部に分け、基本ループの応答を上げるようにする。また速度制御や位置制御の基本部の出力を補償部に加える場合、出力を平均化して補償に加えるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
速度指令に速度フィードバック及び補償を加算して速度制御を行いサーボモータを駆動するサーボ制御装置において、速度制御手段を持ち速度制御の基本部とフィードバック及び指令やフィードフォワードの補償部に分け、基本ループの応答を上げるようにしたことを特徴とする速度制御方法。
【請求項２】
前記速度制御の基本部と補償部の制御周期が異なることを特徴とする請求項１記載の速度制御方法。
【請求項３】
前記速度制御の基本部の入出力を補償部に加える場合、入出力を平均化して補償に加えることを特徴とする請求項１又は２記載の速度制御方法。
【請求項４】
速度制御の基本部とフィードバック及び指令等の補償部を別々のコンピュータ又は処理回路で処理を行い、基本ループの応答を上げるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の速度制御方法。
【請求項５】
位置指令に位置フィードバック及び補償を加算して位置制御を行いサーボモータを駆動するサーボ制御装置において、位置制御手段を持ち位置制御の基本部とフィードバック及び指令の補償部に分け、基本ループの応答を上げるようにしたことを特徴とする位置制御方法。
【請求項６】
位置制御の基本部とフィードバック及び指令の補償部を別々のコンピュータ又は処理回路で処理を行い、基本ループの応答を上げるようにしたことを特徴とする請求項５記載の位置制御方法。
【請求項７】
速度指令に速度フィードバック及び補償を加算して速度制御を行いサーボモータを駆動するサーボ制御装置において、速度制御の基本部とフィードバック及び指令の補償部とを有し、前記基本部と前記補償部の制御周期を異ならせたことを特徴とするサーボ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータを駆動するサーボ制御装置における速度制御又は位置制御で基本制御とフィードバックや指令等の補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、サーボ制御装置の速度制御は、例えば、ある一定周期のサンプリング時間で速度指令と速度フィードバックを入力して差をとり、その差に制御ゲインをかけて制御していた。そしてこの速度制御の基本制御と補償等がある場合補償も同時に行い、制御していた（特許文献１参照）。
特許文献１の場合は、交流電動機のトルク分電流が零に制御される時、トルク検出器の出力が零になるように速度検出演算回路の出力に補償を加えて、速度演算誤差を補償している。
従来のサーボ制御装置のブロック図を図６に示す。図６に示すサーボ制御装置では速度制御１１で、速度指令から速度フィードバックを差し引き速度偏差を求めて、制御ゲインをかけて積分等を行う基本制御を行い、それに特許文献１の速度演算誤差補償回路の補償等のような補償がある場合は補償も同時にかけていた。
このように、従来のサーボ制御装置では速度制御や位置制御の基本制御と補償等がある場合は補償も同時に行い、制御していた。
【特許文献１】特開平６−１８９５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の方法では、速度制御の応答を早めることと、振動を抑える目的等でフィードバックや指令等に補償を幾つか入れると、全体の制御周期も遅くなり、全体的に応答も悪くなるという問題があった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、応答を早めることと、振動を抑える目的等でフィードバックや指令等に補償を入れても、応答が悪くならない速度制御及び位置制御方法とそれを用いたサーボ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、速度指令に速度フィードバック及び補償を加算して速度制御を行いサーボモータを駆動するサーボ制御装置において、速度制御手段を持ち速度制御の基本部とフィードバック及び指令の補償部に分け、基本ループの応答を上げるようにしたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の速度制御方法において、前記速度制御の基本部と補償部の制御周期が異なることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の速度制御方法において、前記速度制御の基本部の入出力を補償部に加える場合、入出力を平均化して補償に加えることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の速度制御方法において、速度制御の基本部とフィードバック及び指令の補償部を別々のコンピュータ又は処理回路で処理を行い、基本ループの応答を上げるようにしたことを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、位置制御方法に係り、位置指令に位置フィードバック及び補償を加算して位置制御を行いサーボモータを駆動するサーボ制御装置において、位置制御手段を持ち位置制御の基本部とフィードバック及び指令の補償部に分け、基本ループの応答を上げるようにしたことを特徴としている。
さらに、請求項６に記載の発明は、請求項５記載の位置制御方法において、位置制御の基本部とフィードバック及び指令の補償部を別々のコンピュータ又は処理回路で処理を行い、基本ループの応答を上げるようにしたことを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、サーボ制御装置に係り、速度指令に速度フィードバック及び補償を加算して速度制御を行いサーボモータを駆動するサーボ制御装置において、速度制御の基本部とフィードバック及び指令の補償部とを有し、前記基本部と前記補償部の制御周期を異ならせたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１に記載の発明によると、速度制御の基本部の応答を早めることができる効果がある。
また、請求項２に記載の発明によると、速度制御の基本部と補償部の制御周期が異なって制御することで基本部の応答を上げることができる。
また、請求項３に記載の発明によると、速度制御の基本部の出力を補償部に加える場合、出力を平均化して補償に加えるようにするので基本制御の応答を早めることができ、また速度制御の応答を早めることや振動の抑制等には補償を使って行うことができるという効果がある。
また、請求項４に記載の発明によると、別々のコンピュータ又は処理回路で処理を行うので、速度制御及び位置制御の基本部の応答を早めることができるという効果がある。
また、請求項５に記載の発明によると、位置制御の基本部の応答を早めることができるという効果がある。
また、請求項６に記載の発明によると、位置制御の基本部の応答を早めることができるサーボ制御装置を構成できる。
また、請求項７に記載の装置発明によると、速度制御の基本部と補償部の制御周期が異なって制御することで基本部の応答を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。
以下の図において、実際のサーボ制御装置には様々な機能や手段が内蔵されているが、本発明に関係する機能や手段を理解する上で必要ない装置は割愛し、本発明に関係する機能や手段のみを記載し説明することとする。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の制御方法を実施するサーボ制御装置の構成を示す図である。
図１において、１はマイクロコンピュータ、２は電流制御回路、３はベースドライブ回路、４はパワートランジスタモジュール、５はモータ、６はエンコーダ、７はエンコーダ入力回路、である。
以上のように構成された回路の基本的な動作は、まずマイクロコンピュータ１は速度といった指令を外部のコントローラ等から受取る。そして速度指令にエンコーダ６からの位置をエンコーダ入力回路７から読取り、位置をサンプリング時間毎の差をとり速度とし速度をフィードバックして速度制御を行い、その出力の電流指令で電流制御を行い、ベースドライブ駆動回路３でパワートランジスタ４を駆動してモータ５を制御する。マイクロコンピュータ１は速度制御のサンプリング時間（制御周期）毎に速度制御を行う。なお、上記コンピュータ１に替えて、処理回路で処理するようにしてもよい。
【０００８】
図２は図１に示すサーボ制御装置の制御ブロック図である。
図４は図２に示すサーボ制御装置の処理のフローチャートである。
次に、図２、図４を参照して補償を含めた更に詳細な動作を説明する。
図２において、１１は速度制御、１２はモータを表し、１３は積分回路、１４はエンコーダによる位置のサンプリングで、１５は指令のフィードフォワード手段、１６がフィードバック補償手段である。
【０００９】
図２では、速度指令に速度フィードバック及び補償１６を加算して、速度制御１１を行う。速度制御１１は基本制御として例えば、速度指令から速度フィードバックを差し引き速度偏差を求め、その速度の偏差に制御ゲイン分をかけて積分等を行う。フィードフォワード１５やフィードバック補償１６は、基本速度制御に加算される。フィードフォワード１５は、例えば、速度指令の微分に係数をかけて、トルク指令分として補償する。フィードバック補償１６は、例えば、速度フィードバックとトルク指令を入力して、オブザーバ等で速度を推定して速度フィードバック分として補償する。
このようにして基本速度制御１１とフィードフォワード１５やフィードバック補償１６を、別々に演算して加算することができる。
更に、このような別々の演算を複数のコンピュータ又はＬＳＩや処理回路等で別々に処理すると基本ループの応答を更に上げることができる。
【００１０】
次に、一連の動作を図４のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップ１（以下、Ｓ１と略す）で速度指令を入力し、エンコーダ入力回路７からの位置の差分をとり、速度フィードバックを算出する。
次に、Ｓ２で補償周期かどうか判断する。補償周期は制御周期の整数倍とする。通常は制御周期の２倍以上にして制御周期の負担を軽減する。若しも補償周期でない場合は、Ｓ７で入力を平均化バッファに加算する処理を行う。
また、補償周期の場合はＳ３で、Ｓ７で加算した速度指令、トルク指令、速度フィードバックの平均化バッファを、補償周期分で平均化する。補償周期でない場合のＳ７での処理は速度指令、トルク指令、速度フィードバックが補償周期で使用できるように平均化バッファに加算して、補償周期で平均化する。
【００１１】
次に、Ｓ４では補償周期に合わせて平均化された速度指令を微分して係数をかけてフィードフォワード量を算出する。フィードフォワードの算出方法は他にも機械やモータのモデル等を持って算出して、トルク指令に相当する分を指令する等手段はいろいろある。
Ｓ５ではフィードバック補償量を算出する。例えば、制御周期に合わせて平均化された速度フィードバックとトルク指令を入力して、オブザーバ等で速度を推定して速度フィードバック分として補償する。これも別にオブザーバ等に限ったことではないので、別の手段でも構わない。
Ｓ６ではこれらの出力を制御周期に合わせて分割等する。Ｓ８では速度制御（基本ループ）を算出する。速度制御の基本制御は、例えば図２で説明したように速度指令から速度フィードバックを差し引き速度偏差を求め、その速度の偏差に制御ゲイン分をかけて積分等を行い、トルク指令を出力する。この場合速度指令に補償がある場合は、加算する。最後にステップ９ではトルク指令等の制御量を加算して、トルク指令を算出する。
このようにして速度基本制御以外にフィードフォワード１５やフィードバック１６等の補償を、別々に演算して加算して補償することができる。また速度の基本制御を優先して制御することができる。
【実施例２】
【００１２】
次に、実施例２について図を参照して説明する。
図３は本発明の実施例２に係るサーボ制御装置の制御ブロック図である。
図５は図３に示すサーボ制御装置の処理のフローチャートである。
なお、サーボ制御装置の基本構成図は図１と同様である。
【００１３】
この場合の位置制御は、位置指令に位置フィードバック及び補償を加算して、位置制御１８を行う。この位置制御は基本制御として例えば、位置指令から位置フィードバックを差し引き位置偏差を求め、その位置偏差に制御ゲイン分をかける等して出力の速度指令を算出する。
図３において、１１は速度制御で、１２はモータ、１３は積分である。１４は位置のサンプリング、１５は速度指令のフィードフォワード手段、１７は指令フィルタ、１８は位置制御、１９は位置指令のフィードフォワード手段、２０はフィードバック補償手段である。指令フィルタ１７は位置指令に例えば指数フィルタやＳ字フィルタ等のフィルタを入れて、指令を滑らかにする。フィードフォワード１９やフィードバック補償２０は、基本位置制御に加算する。フィードフォワード１９は例えば位置指令の微分に係数をかけて、速度指令分として補償する。
フィードバック補償２０は例えば速度フィードバックとトルク指令を入れて、オブザーバ等で位置を推定して位置フィードバック分として補償する。このようにして基本位置制御１８とフィードフォワード１９やフィードバック補償２０を、別々に演算して加算することができる。
更に、このような別々の演算を複数のコンピュータ又はＬＳＩや処理回路等で別々に処理すると基本ループの応答を更に上げることができる。
【００１４】
以下、一連の動作を図５のフローチャートを用いて説明する。
まず、Ｓ１１で位置指令を入力し、エンコーダ入力回路７からの位置をとり、位置フィードバックを算出する。
次に、Ｓ１２で補償周期かどうか判断する。補償周期はここでも制御周期の整数倍とする。通常は制御周期の２倍以上にして制御周期の負担を軽減する。
補償周期の場合は、Ｓ１３でＳ１７で加算した位置指令、トルク指令、位置フィードバックのバッファを、補償周期分で正規化する。
補償周期でない場合は、Ｓ１７で位置指令、トルク指令、速度フィードバックが補償周期で使用できるようにバッファに加算して、補償周期で正規化する。
次に、Ｓ１４で補償周期に合わせて正規化された位置指令を微分して係数をかけてフィードフォワード量を算出する。フィードフォワードの算出方法は他にも機械やモータのモデル等を持って算出して、速度指令に相当する分を指令する等手段はいろいろある。
Ｓ１５ではフィードバック補償量を算出する。例えば、制御周期に合わせて正規化された速度フィードバックとトルク指令を入れて、オブザーバ等で位置を推定して位置フィードバック分として補償する。これも別にオブザーバ等に限ったことではないので、別の手段でも構わない。
Ｓ１６ではこれらの出力を制御周期に合わせて分割等する。
Ｓ１８では位置制御（基本ループ）を算出する。位置制御の基本制御は、例えば図３で説明したように位置指令から位置フィードバックを差し引き位置偏差を求め、その位置偏差に制御ゲイン分をかける等して行い、速度指令を出力する。この場合位置指令に補償がある場合は、加算する。
最後にＳ１９では速度指令等の制御量を加算して速度指令を算出する。
このようにして位置基本制御以外にフィードフォワードやフィードバック等の補償等を、別々に演算して加算して補償することができる。また位置の基本制御を優先して制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
サーボモータを駆動するサーボ制御装置において、速度制御や位置制御で基本制御とフィードバックや指令等の補償を分けるので、応答が早い用途や振動等を抑える補償が必要な用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の制御方法を実施するサーボ制御装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例１に係るサーボ制御装置の制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施例２に係るサーボ制御装置の制御ブロック図である。
【図４】図２に示すサーボ制御装置の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図３に示すサーボ制御装置の制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】従来のサーボ制御装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  マイクロコンピュータ
２  電流アンプ
３  ベースドライブ回路
４  パワートランジスタモジュール
５  モータ
６  エンコーダ
７  エンコーダ入力回路
１１  速度制御
１２  モータ
１３  積分
１４  サンプリング
１５  速度フィードフォワード
１６  速度フィードバック補償
１７  指令フィルタ
１８  位置制御
１９  位置フィードフォワード
２０  位置フィードバック補償
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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