(57)【要約】【課題】ゲインを切替時に発生しやすい振動を抑制すること。【解決手段】本発明のサーボアンプのゲイン切替は、ゲイン切替時、制御状態に応じて切り替える２つのゲインに重みを付けて緩やかにゲイン切替を行うものであり、モータの制御状態に応じてゲイン切替区間を設け、この間のゲインの値は切り替る２つのゲインの値と、モータの制御状態から算出しゲイン切替を行っている。これによって、ゲイン切替区間におけるゲインの値はモータの制御状態に応じて切替る２つのゲインの過渡的な値となり、瞬時に切り替るゲインの変化量が少なくなるため振動を抑えたゲイン切り替えが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、このモータに取り付けられた位置検出器と、この位置検出器から信号を受け取りモータの制御を行うサーボアンプと、このサーボアンプに指令を送信する上位コントローラとを備えたサーボアンプにおいて、前記上位コントローラからの指令と、前記位置検出器から受け取った信号により生成される前記モータの状態からこのモータを制御する際にゲイン切替区間を設け、前記モータの制御状態に応じて切り替える２つのゲインの過渡的な値をゲインとするサーボアンプ。
【請求項２】
前記モータの制御を位置制御により行う際に、このモータの回転速度に応じてゲインを切り替える請求項１に記載のサーボアンプ。
【請求項３】
前記モータの制御を位置制御により行う際に、このモータの位置偏差に応じてゲインを切り替える請求項１に記載のサーボアンプ。
【請求項４】
前記モータの制御を位置制御により行う際に、このモータへの速度指令に応じてゲインを切替る請求項１に記載のサーボアンプ。
【請求項５】
前記モータの制御を位置制御により行う際に、このモータへのトルク指令に応じてゲインを切り替える請求項１に記載のサーボアンプ。
【請求項６】
前記モータの制御を速度制御により行う際に、このモータへの速度指令変化量に応じてゲインを切り替える請求項１に記載のサーボアンプ。
【請求項７】
前記モータの制御を速度制御により行う際に、このモータへのトルク指令に応じてゲインを切り替える請求項１記載のサーボアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置制御または速度制御でゲイン切替を行うモータ駆動制御用のサーボアンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のサーボアンプは、一定のサンプリング時間における位置指令の変化量の絶対値と位置指令とから動作モードを検出し、あらかじめ設定した動作モード毎のゲインをソフトウエアにより切替えを行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１は、特許文献に記載された従来のゲイン切替を示すものである。図１に示すように、サーボモータ１と、位置検出器２と、モータ位置情報３と、位置指令４と、位置偏差５と、位置ループ比例ゲイン６と、速度指令７と、速度検出器８と、モータ回転速度９と、速度偏差１０と、速度ループゲイン１１と、トルク指令比例成分１２と、速度ループ積分時定数１３と、トルク指令積分成分１４と、トルク指令１５と、電流制御器１６と、停止時位置ループゲイン１７と、停止時速度ループゲイン１８と、停止時速度ループ積分時定数１９と、加減速時位置ループゲイン２０と、加減速時速度ループゲイン２１と、加減速時速度ループ積分時定数２２と、一定速時位置ループゲイン２３と、一定速時速度ループゲイン２４と、一定速時速度ループ積分時定数２５から構成されている。
【０００４】
位置指令４の値が０かつ停止遅延時間経過後ならばモータは停止状態、一定時間での位置指令の変化量の絶対値が一定値を超えかつ加減速遅延時間経過後ならば加減速状態、一定時間での位置指令の変化量の絶対値が一定値以下かつ一定速遅延時間経過後ならばモータは一定速状態と判定し、モータが停止状態ならば停止時位置ループゲイン１７の値を位置ループ比例ゲイン６に、停止時速度ループゲイン１８の値を速度ループゲイン１１に、停止時速度ループ積分時定数１９の値を速度ループ積分時定数１３に、モータが加減速状態ならば加減速時位置ループゲイン２０の値を位置ループ比例ゲイン６に、加減速時速度ループゲイン２１の値を速度ループゲイン１１に、加減速時速度ループ積分時定数２２の値を速度ループ積分時定数１３に、モータが一定速状態ならば一定速時位置ループゲイン２３の値を位置ループ比例ゲイン６に、一定速時速度ループゲイン２４の値を速度ループゲイン１１に、一定速時速度ループ積分時定数２５の値を速度ループ積分時定数１３に、ソフトウエアで切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９３２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、ゲイン切替はモータの状態が変わったと判断した時点でゲインの値を瞬時に切替えるものなので、切替るゲインの値の変化量が大きい程、振動が誘発されやすくなるため、これを抑制しなければならないという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ゲインの値を制御状態に応じて変えていくことを特徴としたサーボアンプ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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明のサーボアンプのゲイン切替は、モータの制御状態に応じてゲイン切替区間を設け、この間のゲインの値は切替る２つのゲインの値と、モータの制御状態から算出するものである。
【０００９】
これによって、ゲイン切替区間におけるゲインの値は制御状態に応じて切替る２つのゲインの過渡的な値となり、瞬時に切替るゲインの変化量が少なくなるため振動を抑えたゲイン切替が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のサーボアンプは、ゲイン切替による振動の誘発を抑えることができるため、速度追従性が向上し、また位置決め整定時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の制御ブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における実施例のゲイン切替タイミング図
【図３】本発明の実施の形態１における位置制御時の制御ブロック図
【図４】本発明の実施の形態２における速度制御時の制御ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
第１の発明はサーボモータと、サーボモータに取り付けられた位置検出器と、位置検出器から信号を受け取りモータの制御を行うサーボアンプと、サーボアンプに指令を送信する上位コントローラとで構成される、制御システムにおいて、上位コントローラからの指令と、位置検出器から受け取った信号により生成されるサーボモータの状態からサーボモータを制御する際に、ゲイン切替区間を設けて制御状態に応じて切替る２つのゲインの過渡的な値をゲインとすることにより、ゲインを瞬時に切替えるよりも緩やかとなり速度追従性を良くし、位置決め整定時間を短くすることができる。
【００１３】
第２の発明は、特に、位置制御によりサーボモータを制御する際に、第１の発明のゲイン切替区間をサーボモータの回転速度に応じたゲイン切替とすることにより、ゲインを瞬時に切替えるよりも緩やかとなり速度追従性を良くし、位置決め整定時間を短くすることができる。
【００１４】
第３の発明は、特に、第２の発明のゲイン切替区間を位置偏差とすることにより、ゲインを瞬時に切替えるよりも緩やかとなり速度追従性を良くし、位置決め整定時間を短くすることができる。
【００１５】
第４の発明は、特に、第２の発明のゲイン切替区間を速度指令とすることにより、ゲインを瞬時に切替えるよりも緩やかとなり速度追従性を良くし、位置決め整定時間を短くすることができる。
【００１６】
第５の発明は、特に、第２の発明のゲイン切替区間をトルク指令とすることにより、ゲインを瞬時に切替えるよりも緩やかとなり速度追従性を良くし、位置決め整定時間を短くすることができる。
【００１７】
第６の発明は、特に、速度制御によりサーボモータを制御する際に、第１の発明のゲイン切替区間を速度指令変化量に応じたゲイン切替とすることにより、ゲインを瞬時に切替えるよりも緩やかとなり速度追従性を良くすることができる。
【００１８】
第７の発明は、特に、第６の発明のゲイン切替区間をトルク指令とすることにより、ゲインを瞬時に切替えるよりも緩やかとなり速度追従性を良くすることができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるゲイン切替を行った際のモータ回転速度とゲインの切替る状態を表したものである。
【００２１】
図２において、本発明のゲイン切替を実線で表し、従来のゲイン切替で本発明と異なる部分を点線で表す。
【００２２】
従来のゲイン切替では、加速時はモータ回転速度９がモータ回転速度Ｈ２８に到達した時点で瞬時に第１位置ループゲイン３０から第２位置ループゲイン３１に、第１速度ループゲイン３２から第２速度ループゲイン３３に、第１速度ループ積分時定数３４から第２速度ループ積分時定数３５に切替り、減速時はモータ回転速度９がモータ回転速度Ｌ２７に到達した時点で瞬時に第２位置ループゲイン３１から第１位置ループゲイン３０に、第２速度ループゲイン３３から第１速度ループゲイン３２に、第２速度ループ積分時定数３５から第１速度ループ積分時定数３４に切り替える。この時、ゲインは瞬時に切り替えるため、切り替えるゲインの値の差によっては、ゲインが切り替えるまでとゲインが切り替わった後とで加速度が急激に変わるため、振動を誘発しやすくなる。ゲイン切替のタイミングは、加速時はモータ回転速度Ｈ２８であり、減速時はモータ回転速度Ｌ２７であり、加速時と減速時のゲイン切替タイミングにヒステリシスを持たせている。
【００２３】
本発明では、ゲイン切替区間２６を設け、従来のゲイン切替と比較するためにモータ回転速度Ｌ２７からモータ回転速度Ｈ２８までの間とする。加速時は、モータ回転速度９がモータ回転速度Ｌ２７に到達した時点からモータ回転速度Ｈ２８までの間に、第１位置ループゲイン３０から第２位置ループゲイン３１へ、第１速度ループゲイン３２から第２速度ループゲイン３３へ、第１速度ループ積分時定数３４から第２速度ループ積分時定数３５へと過渡的なゲインの値をとって切り替える。減速時は、モータ回転速度９がモータ回転速度Ｈ２８に到達した時点からモータ回転速度Ｌ２７までの間に、第２位置ループゲイン３１から第１位置ループゲイン３０へ、第２速度ループゲイン３３から第１速度ループゲイン３２へ、第２速度ループ積分時定数３５から第１速度ループ積分時定数３４へと過渡的なゲインの値をとって切替る。この間のゲインの値は、モータ回転速度９がモータ回転速度Ｌ２７とモータ回転速度Ｈ２８の間のどこに位置するかで切替る２つのゲインに重み付けを行って算出する。なお、この間のゲインの値は、図２の様に直線的に変わるだけでなく、制御対象の特徴によって適切な値を算出する計算方法によるものである。これにより、ゲイン切替区間におけるゲインは、切替る２つのゲインの過渡的な値となり、これにより加速度の変化が緩やかになるため、振動の誘発を抑えることができる。これにより、従来よりも速度追従性が良くなり、位置整定時間も短くすることができる。
【００２４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の第２、第３、第４、第５の実施の形態における位置制御における制御ブロック図を表したものである。
【００２５】
図３において、制御対象２９はサーボモータ１により動作する。位置検出器２はサーボモータ１のモータ位置情報３を検出する。位置指令４とモータ位置情報３との差から位置偏差５を生成し、これに位置ループ比例ゲイン６を施すことで速度指令７を生成する。モータ位置情報３から速度検出器８によりモータ回転速度９を生成し、速度指令７とモータ回転速度９との差から速度偏差１０を生成する。これに速度ループゲイン１１を施したトルク指令比例成分１２と、速度ループ積分時定数１３を施したトルク指令積分成分１４と
から、トルク指令１５を生成する。これを電流制御器１６に出力してサーボモータ１を動作させる制御系を構成している。
【００２６】
以上のように構成された位置制御によるゲイン切替について、以下その動作、作用を説明する。
【００２７】
まず、モータ回転速度に応じてゲイン切替を行う場合、ゲイン切替区間は２つのモータ回転速度で定義する。モータ回転速度がゲイン切替区間の範囲にある場合、モータ回転速度がゲイン切替区間のどこに位置するかで切替る２つのゲインに重みを付けて、ゲインの値を算出する。この時の対象となるゲインは、位置ループ比例ゲイン、速度ループ比例ゲイン、速度ループ積分時定数となる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態においてはモータ回転速度に応じてゲイン切替を行い、ゲイン切替区間におけるゲインの値を切替る２つのゲインの過渡的な値とすることにより、サーボモータの制御状態に応じたゲインの値となりゲイン切替による振動を抑制することができる。
【００２９】
また、本実施の形態では従来の加速時および減速時のゲイン切替タイミングをゲイン切替区間としたことにより従来よりも早い段階からゲイン切替を実施することとなり、速度追従性が良くなり、位置整定性も改善され、タクト時間を短縮することもできる。
【００３０】
また、本実施の形態のゲイン切替区間をモータ回転速度としているが、これを位置偏差または速度指令またはトルク指令とすることにより、制御対象の特徴に応じたゲイン切替を行うことで、より安定した制御を行うことができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図４は、本発明の第６、第７の実施の形態における速度制御における制御ブロック図を表したものである。
【００３２】
図４において、制御対象２９はサーボモータ１により動作する。位置検出器２はサーボモータ１のモータ位置情報３を検出する。速度指令変化量３６は一定のサンプリング時間における速度指令７の変化量である。モータ位置情報３から速度検出器８によりモータ回転速度９を生成し、速度指令７とモータ回転速度９との差から速度偏差１０を生成する。これに速度ループゲイン１１を施したトルク指令比例成分１２と、速度ループ積分時定数１３を施したトルク指令積分成分１４とから、トルク指令１５を生成する。これを電流制御器１６に出力してサーボモータ１を動作させる制御系を構成している。
【００３３】
以上のように構成された速度制御によるゲイン切替について、以下その動作、作用を説明する。
【００３４】
まず、速度指令変化量に応じてゲイン切替を行う場合、ゲイン切替区間は２つの速度指令変化量で定義する。速度指令変化量がゲイン切替区間の範囲にある場合、速度指令変化量がゲイン切替区間のどこに位置するかで切替る２つのゲインに重みを付けて、ゲインの値を算出する。この時の対象となるゲインは、速度ループ比例ゲイン、速度ループ積分時定数となる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態においては速度指令変化量に応じてゲイン切替を行い、ゲイン切替区間におけるゲインの値を切り替える２つのゲインの過渡的な値とすることにより、サーボモータの制御状態に応じたゲインの値となりゲイン切替による振動を抑制することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では従来の加速時および減速時のゲイン切替タイミングをゲイン切替区間としたことにより従来よりも早い段階からゲイン切替を実施することとなり、速度追従性を良くすることもできる。
【００３７】
また、本実施の形態のゲイン切替区間を速度指令変化量としているが、これをトルク指令にすることにより、制御対象の特徴に応じたゲイン切替を行うことで、より安定した制御を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかるサーボアンプは、ゲイン切替区間を設けて制御状態に応じて過渡的にゲイン切替を行うことで、速度追従性の向上、または位置決め整定時間の短縮が可能となるので、ゲイン切替を必要とする加工、組み立て、搬送等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  サーボモータ
２  位置検出器
３  モータ位置情報
４  位置指令
５  位置偏差
６  位置ループ比例ゲイン
７  速度指令
８  速度検出器
９  モータ回転速度
１０  速度偏差
１１  速度ループゲイン
１２  トルク指令比例成分
１３  速度ループ積分時定数
１４  トルク指令積分成分
１５  トルク指令
１６  電流制御器
１７  停止時位置ループゲイン
１８  停止時速度ループゲイン
１９  停止時速度ループ積分時定数
２０  加減速時位置ループゲイン
２１  加減速時速度ループゲイン
２２  加減速時速度ループ積分時定数
２３  一定速時位置ループゲイン
２４  一定速時速度ループゲイン
２５  一定速時速度ループ積分時定数
２６  ゲイン切替区間
２７  モータ回転速度Ｌ
２８  モータ回転速度Ｈ
２９  制御対象
３０  第１位置ループゲイン
３１  第２位置ループゲイン
３２  第１速度ループゲイン
３３  第２速度ループゲイン
３４  第１速度ループ積分時定数
３５  第２速度ループ積分時定数
３６  速度指令変化量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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