(57)【要約】【課題】  移動体自身の検知外でも、モータの回転位置に基づいて移動体の位置を検出できると共に、指令に対する追従性が良いモータの制御システム。【解決手段】  第1の速度指令信号Ｖr1と速度検出信号との差となる第1の速度偏差信号に基づいてモータ１１７を駆動する電流指令信号を発生する速度制御回路１１３と、位置指令信号と第２の位置検出信号との差となる位置偏差信号に基づいてモータ１１７を駆動する第２の速度指令信号を発生する位置制御回路１０７と、第２の速度指令信号と速度検出信号との差となる第２の速度偏差信号に基づいてモータ１１７を駆動する電流指令信号を発生する速度制御回路１１３と、第1又は第２の位置検出信号に基づいて予め定められた第1の位置に搬送車５が達すると発生する切換え信号に基づいて第1の速度指令信号から第２の速度指令信号に切換える切換えスイッチ１０９とを備えたものである。【選択図】        図３
2005094869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた経路を移動する移動体を駆動するモータと、
該モータの回転位置を検出して第１の位置検出信号を発生する第１の位置検出手段と、
前記経路の所定の範囲に設けられた該範囲における前記移動体の位置を検出して第２の位置検出信号を発生する第２の位置検出手段と、
前記第１の位置検出信号に基づいて前記モータの速度検出信号を生成する第1の速度検出手段と、
第1の速度指令信号と前記速度検出信号との差となる第1の速度偏差信号に基づいて前記モータを駆動する電流指令信号を発生する第1の速度制御手段と、
位置指令信号と前記第２の位置検出信号との差となる位置偏差信号に基づいて前記モータを駆動する第２の速度指令信号を発生する位置制御手段と、
第２の速度指令信号と前記速度検出信号との差となる第２の速度偏差信号に基づいて前記モータを駆動する電流指令信号を発生する第２の速度制御手段と、
前記第1又は第２の位置検出信号に基づいて予め定められた第1の位置に前記移動体が達すると発生する切換え信号に基づいて前記第1の速度指令信号から第２の速度指令信号に切換えて前記第1の速度制御手段から前記第２の速度制御手段に切換える第1の切換え手段と、
を備えたことを特徴とするモータの制御システム。
【請求項２】
前記第２の位置検出信号に基づいて前記モータの速度検出信号を生成する第２の速度検出手段と、
前記第1の切換え手段に同期すると共に、前記第1の速度検出手段から前記第２の速度検出手段に切換える第２の切換え手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のモータの制御システム。
【請求項３】
前記移動体が前記第1の位置から停止目標位置よりも離れた方向となる第２の位置に達すると、発生する切換え準備信号に基づいて前記第１の速度指令信号よりも低い低速度指令信号を所定時間発生した後、前記第1の切換え手段を切換える制御手段を、
備えたことを特徴とする請求項1に記載のモータの制御システム。
【請求項４】
予め定められた経路を移動する移動体を駆動するモータと、
該モータの回転位置を検出して第１の位置検出信号を発生する第１の位置検出手段と、
前記経路の所定の範囲に設けられた該範囲における前記移動体の位置を検出して第２の位置検出信号を発生する第２の位置検出手段と、
前記第１の位置検出信号に基づいて前記モータの速度検出信号を生成する速度検出手段と、
位置指令信号と前記第２の位置検出信号との差となる位置偏差信号に基づいて前記モータを駆動する第２の速度指令信号を発生する位置制御手段と、
前記第1の速度指令信号の周波数成分のうち、遮断周波数よりも高い周波数成分を除去すると共に、前記遮断周波数よりも低い周波数を通過して濾過速度指令信号を発生するフィルタ手段と、
第２の速度指令信号と前記速度検出信号との差となる速度偏差信号に基づいて前記モータを駆動する電流指令信号を発生する第２の速度制御手段と、
前記濾過速度指令信号と前記速度検出信号との差となる速度偏差信号に基づいて前記モータを駆動する電流指令信号を発生する第３の速度制御手段と、
前記第1又は第２の位置検出信号に基づいて予め定められた第1の位置に前記移動体が達すると発生する切換え信号に基づいて前記濾過速度指令信号から第２の速度指令信号に切換えると共に、前記第３の速度制御手段から前記第２の速度制御手段に切換える第３の切換え手段と、
を備えたことを特徴とするモータの制御システム。
【請求項５】
前記フィルタ手段は、前記第１の速度指令信号を一次遅れにした前記濾過速度指令信号を発生する、
ことを特徴とする請求項４に記載のモータの制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送車などに用いられるモータの制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータの制御システムの応用例として搬送システムがある。近年、搬送システムは、工場内における自動化の流れで、複数の地点間を部品や書類などを搬送することを目的としてよく普及している。かかる搬送システムにおける駆動制御装置は、搬送車を駆動するために、モータを使用してインバータ部によって制御している。この搬送車が搬送要求に応じて移動し目標の位置に停止するために、搬送路の各所にセンサーを配置している。
例えば、下記の特許文献１のように記載されているように、搬送システムは、被搬送物を搬送する搬送車と、該搬送車により搬送される被搬送物を積降ろす複数のステーションと、複数のステーション間に敷設され、搬送車が走行する搬送路と、搬送車の走行制御及びステーションからの搬送要求に対する搬送車の割当て制御を行う搬送制御部とを有する搬送システムにおいて、搬送制御部は、予め設定区分けされた制御ゾーン毎に走行車の走行に関する指令を発生する上位制御部と、制御ゾーン毎に設けられ、搬送車から送信される信号を受信する受信手段を有し、上位制御部からの指令に基づいて自制御ゾーン内における前記搬送車の走行を制御する下位制御部と、上位制御部と下位制御部間の指令を送受信するインタフェース部とを有し、搬送車は自車の位置や速度を検出する検出手段と、検出手段で検出された信号を搬送制御部の下位制御部へ送信する送信手段とを有している。
【０００３】
かかる搬送システムによれば、搬送車自身で搬送車の位置・速度を検出することができ、搬送車を走行させる搬送路に沿って予め設定区分けした制御ゾーン毎に、搬送車の位置、速度を検出するセンサー設ける必要がなく、制御ゾーンに搬送車が存在する場合には、該搬送車を制御できる。
【特許文献１】特開平８−４７１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように構成されたモータの制御システムは、非制御ゾーンに搬送車が存在する場合、すなわち、搬送車がリニアスケールの検知外では、搬送車を制御しにくいという問題点があった。
さらに、リニア位置検出器から位置情報を検出して、位置・速度演算器からの位置・速度の情報に基づいてコントローラを介してインバータを駆動してモータを動作する一種のオープンループ制御となるため、指令に対する追従性が向上しにくいという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、移動体自身の検知外でも、モータの回転位置に基づいて移動体の位置を検出できると共に、指令に対する追従性が良いモータの制御システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係るモータの制御システムは、予め定められた経路を移動する移動体を駆動するモータと、該モータの回転位置を検出して第１の位置検出信号を発生する第１の位置検出手段と、前記経路の所定の範囲に設けられた該範囲における前記移動体の位置を検出して第２の位置検出信号を発生する第２の位置検出手段と、前記第１の位置検出信号に基づいて前記モータの速度検出信号を生成する第1の速度検出手段と、第1の速度指令信号と前記速度検出信号との差となる第1の速度偏差信号に基づいて前記モータを駆動する電流指令信号を発生する第1の速度制御手段と、位置指令信号と前記第２の位置検出信号との差となる位置偏差信号に基づいて前記モータを駆動する第２の速度指令信号を発生する位置制御手段と、第２の速度指令信号と前記速度検出信号との差となる第２の速度偏差信号に基づいて前記モータを駆動する電流指令信号を発生する第２の速度制御手段と、前記第1又は第２の位置検出信号に基づいて予め定められた第1の位置に前記移動体が達すると発生する切換え信号に基づいて前記第1の速度指令信号から第２の速度指令信号に切換えて前記第1の速度制御手段から前記第２の速度制御手段に切換える第1の切換え手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
第２の発明に係るモータの制御システムは、第２の位置検出信号に基づいてモータの速度検出信号を生成する第２の速度検出手段と、前記第1の切換え手段に同期すると共に、前記第1の速度検出手段から前記第２の速度検出手段に切換える第２の切換え手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
第３の発明に係るモータの制御システムは、移動体が前記第1の位置から停止目標位置よりも離れた方向となる第２の位置に達すると、発生する切換え準備信号に基づいて前記第１の速度指令信号よりも低い低速度指令信号を所定時間発生した後、前記第1の切換え手段を切換える制御手段を、備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
第４の発明に係るモータの制御システムは、予め定められた経路を移動する移動体を駆動するモータと、該モータの回転位置を検出して第１の位置検出信号を発生する第１の位置検出手段と、前記経路の所定の範囲に設けられた該範囲における前記移動体の位置を検出して第２の位置検出信号を発生する第２の位置検出手段と、前記第１の位置検出信号に基づいて前記モータの速度検出信号を生成する速度検出手段と、位置指令信号と前記第２の位置検出信号との差となる位置偏差信号に基づいて前記モータを駆動する第２の速度指令信号を発生する位置制御手段と、前記第1の速度指令信号の周波数成分のうち、遮断周波数よりも高い周波数成分を除去すると共に、前記遮断周波数よりも低い周波数を通過して濾過速度指令信号を発生するフィルタ手段と、第２の速度指令信号と前記速度検出信号との差となる速度偏差信号に基づいて前記モータを駆動する電流指令信号を発生する第２の速度制御手段と、前記濾過速度指令信号と前記速度検出信号との差となる速度偏差信号に基づいて前記モータを駆動する電流指令信号を発生する第３の速度制御手段と、前記第1又は第２の位置検出信号に基づいて予め定められた第1の位置に前記移動体が達すると発生する切換え信号に基づいて前記濾過速度指令信号から第２の速度指令信号に切換えると共に、前記第３の速度制御手段から前記第２の速度制御手段に切換える第３の切換え手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
第５の発明に係るモータの制御システムにおけるフィルタ手段は、第１の速度指令信号を一次遅れにした濾過速度指令信号を発生する、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、第１又は第２の発明によれば、移動体が第２の位置検出手段の検知外でも、第1の位置検出手段に基づいてモータの回転位置より移動体の位置を検出しながら第1の速度制御手段によってモータを速度制御しながら駆動し、移動体の停止位置の手前で発生する切換え信号に基づいて、位置偏差信号を入力して第２の速度指令信号によってモータを位置制御しながら駆動する。
したがって、第1の位置、すなわち、移動体が停止位置の手前までは速度制御によりモータを駆動するので、応答性を向上しつつ、移動体が停止位置の手前に達すると、第1の切換え手段を切換えてモータを位置制御するので、移動体を精度よく目標の位置に停止できるという効果がある。
【００１２】
第３の発明によれば、切換え準備信号に基づいて低速度指令信号によってモータを駆動した後、第1の切換え手段を切換えるので、モータを速度制御から位置制御への切換えショックを低減できるという効果がある。
【００１３】
第４の発明によれば、移動体が第２の位置検出手段の検知外でも、第1の位置検出手段に基づいてモータの回転位置より移動体の位置を検出しながら第３の速度制御手段によってモータを速度制御しながら駆動し、移動体の停止位置の手前で発生する切換え信号に基づいて切換え手段を切換え、位置偏差信号を位置制御手段に入力して第２の速度指令信号によってモータを位置制御しながら駆動する。したがって、第1の位置、すなわち、移動体が停止位置の手前までは速度制御によりモータを駆動するので、応答性を向上しつつ、移動体が停止位置の手前に達すると、切換え手段によりモータを位置制御するので、移動体を精度よく目標の位置に停止できる。
しかも、第1の速度指令信号の周波数成分のうち、遮断周波数よりも高い周波数成分を除去すると共に、低い周波数を通過した濾過速度指令信号に基づいてモータを速度制御する。切換え手段に基づいてモータを減速中に速度制御から位置制御に切換えても、濾過速度指令信号と第２の速度指令信号との差が減少するので、モータのトルク変動を抑え、切換えショックを低減できるという効果がある。
【００１４】
第５の発明によれば、フィルタ手段を簡易な構成にできるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１
本発明の一実施の形態を図１乃至図３によって説明する。図１は、一実施の形態を示す搬送システムの全体構成図、図２は搬送システムの指令・制御系統を示す全体ブロック図、図３は、サーボ制御装置を中心としたブロック図である。
図１において、搬送システム１は、レールを有する経路としての搬送路３と、予め定められた搬送路３の上を動作する複数の移動体としての搬送車５と、搬送車５に搬送物を積み込み、積み降ろしを成すための積み降ろしステーション７と、搬送車５が前進を開始する前進端ステーション９と、搬送車５が到着する後退側ステーション１１と、搬送車５のステーション７の停止位置を含むステーション７に沿って配置されると共に、前進端ステーション９から前進側と後退側ステーション１１の手前側に設けられた直線状のリニアスケール１３とを備えている。
搬送車５には、台５ａと、台５ａの下部に四つのタイヤ５ｔが設けられており、タイヤ５ｔがモータ１１７の軸に連動して動作するように設けられていて、タイヤ５ｔが搬送路３の上を移動するように構成されている。
【００１６】
図２において、搬送車５の制御系統は、搬送車５の目標位置、運転開始、停止指令を与えるためにモータ１１７に位置指令信号θｒ及び第１の速度指令信号Ｖｒ1等を発生して送信する上位コントローラ２０を有しており、上位コントローラ２０には、モータ１１７に位置指令信号θｒ及び速度指令信号Ｖr1を生成して送信するコントローラ部２２と、コントローラ部２２からの位置指令信号θｒ及び速度指令信号Ｖr1を搬送車５に送信するインタフェース２４とを有する。
搬送車５には、上位コントローラ２０からの指令を受けるインタフェース３０と、タイヤ５ｔに連動されたモータ１１７を制御するサーボ制御装置１００と、モータ１１７の一回転内位置を検出すると共に、モータ１１７の１回転ごとにカウントする多回転位置カウントとを有する絶対値エンコーダ１１９と、リニアスケール１３からの位置検出信号を受け取るリニア位置検出器１９とを備えている。なお、絶対値エンコーダ１１９、リニア位置検出器１９は電源が遮断されても、電池などのバックアップにより位置検出信号を保持できるようになっている。
【００１７】
ここで、絶対値エンコーダ１１９のみではなくリニア位置検出器１９を備えているのは、搬送車５のタイヤ５aがスリップし得るので、モータ１１７の回転した回転検出信号の積算値と、搬送車５が実際に走行した距離が異なるからである。さらに、タイヤ５ｔの空気圧によって、タイヤ５ｔの軸からの外側の半径が異なるので、タイヤ５ｔの外形の変化により回転検出信号の積算値と実際に搬送車５が走行した距離が異なるためである。
【００１８】
サーボ制御装置は、上位コントローラ２０から送信された位置指令信号θrと第２の位置検出信号θs2との差となる位置偏差信号θeを求める第１の減算手段としての減算器１０５と、位置偏差信号θeを入力し、第２の速度指令信号Ｖr2を発生すると共に、第１のゲインとしての位置ゲインＫpを有する位置制御手段としての位置制御回路１０７と、速度指令信号Ｖr1，Ｖr2が入力されるａ端子，ｂ端子を有すると共に、搬送車５が目標停止位置の手前となる第１の位置に達したことにより移動体速度制御と位置制御との切換えを成す第1の切換え手段としての切換えスイッチ１０９と、モータ１１７の１回転内位置と多回転カウント値及び原点の1回転位置と多回転カウント値より演算して絶対位置としての第１の位置検出信号θｓ1を求める絶対位置計算部１２１と、位置検出信号θs1を微分して速度検出信号Ｖsとする第1の速度検出手段としての速度検出回路１２３と、切換えスイッチ１０９のｃ端子に接続されて速度指令信号Ｖr1又は速度指令信号Ｖr2と速度検出信号Ｖsとの差となる速度偏差信号Ｖeを求める第２の減算手段としての減算器１１２と、第２のゲインとしての速度ゲインＫvを有すると共に、電流指令信号Ｉrを発生する第１、第２の速度制御手段としての速度制御回路１１３と、電流指令信号Ｉrに基づく電流をモータ１１７に流す電流制御回路１１５とから成っている。
【００１９】
上記のように構成された搬送システムの動作を図1乃至図４によって説明する。図４は搬送システムの動作を示すフローチャートである。
まず、上位コントローラ２０から搬送指令が発生すると(ステップＳ６０)、上位コントローラ２０のコントローラ部２２が搬送車７の位置を確認する(ステップＳ６１)。リニア位置検出器１９がリニアスケール１３の位置を読み出し、リニア位置検出器１９から搬送車の位置が確認できるか否かを判断し(ステップＳ６２)、搬送車の現在位置がリニアスケール１３の上にいない場合は、絶対値エンコーダ１１９からの１回転内カウンタと多回転カウンタとを読み出すことにより搬送路３における概略の現在位置を検知する(ステップＳ６３)。ここで、予め搬送路３の端から端まで搬送車を移動しながら絶対値エンコーダ11９の１回転内位置と多回転カウンタ値とから絶対位置計算部１２１を介して第1の位置検出信号θs1およびリニア位置検出器１９からの第２の位置検出信号θs2を走査しておき、各リニアスケール１３と、絶対値エンコーダ１１９との関係を把握している。また、搬送車５のタイヤ5ｔがスリップすることも想定し、この位置情報の走査と修正は通常の搬送動作を行うなかでも実行するようにしている。
【００２０】
上位コントローラ２０は目標位置の方向が把握できているので、第1の速度指令信号θs1を発生してインタフェース３０を介して端子ａに与えると共に、切換えスイッチ１０９をａ側に倒して、減算器１１２に入力すると、減算器１１２は、位置検出信号θｓ1を速度検出回路１２３に介して得た速度検出信号との差となる速度偏差信号を速度制御回路１１３に入力して電流制御回路１１５によりモータ１１７を駆動する(ステップＳ６４)。
ステップＳ６４では、絶対値エンコーダ１１９の位置検出信号θs1を介した速度検出信号によるフィードバック制御で、速度制御系のセミクローズド制御になっている。
上位コントローラ２０は、搬送車５が第１の位置から目標停止位置よりも離れた方向となる第２の位置に達した否かを、位置検出信号θｓ1の値が予め定められた値に達したか否かにより判断する(ステップＳ６５)。かかる判断は、リニア位置検出器１９の位置検出信号θs2により搬送車５が目標停止位置のリニアスケール１３の１つ手前のスケール１３を通過したことにより近傍と判断しても良い。
【００２１】
ステップＳ６５において、搬送車５が上記第1の位置から停止目標位置に離れた方向となる第２の位置に達すると、上位コントローラ２０は、切換え準備信号を発生してモータ１１７の回転速度を低下させるように第1の速度指令信号Ｖr2よりも低い低速度指令信号に基づいてモータ１１７を駆動する(ステップＳ６６)。モータ１１７を速度制御から位置制御に切換えるには、すなわち、切換えスイッチ１０９をa端子からｂ端子に切換えるには、搬送車５が第1の位置となる目標停止位置の手前に設けられたリニアスケール１３の端部に進入したか否かを判断する(ステップＳ６７)。搬送車５が進入すると、上位コントローラ２０は切換え信号を発生して切換えスイッチ１０９をａ側からｂ側に投入してモータ１１９を速度制御から位置制御に切換える(ステップＳ６９)。
減算器１０５が上位コントローラ２０からの位置指令信号θｒとリニア位置検出器１９からの位置検出信号θs2との差となる位置偏差信号を求めて位置制御回路１０７に入力し、位置制御回路１０７が速度指令信号Ｖr2を減算器１１２に入力する。減算器１１２が位置検出信号θｓ2を速度検出回路１２３に介して得た速度検出信号Ｖｓとの差となる速度偏差信号を速度制御回路１１３に入力し、電流制御回路１１５がモータ１１７を駆動する(ステップＳ７０)。搬送車５が目標位置まで移動を行い、移動完了となる（ステップＳ７１）。
【００２２】
ここで、位置ループは、位置指令信号θrを減算器１０５に入力し、位置偏差θeに基づく位置制御回路１０７→切換えスイッチ１０９→減算器１１２→速度制御回路１１３→電流制御回路１１５→モータ１１７→リニア位置検出器１９→減算器１０５からなる位置指令信号θrによる閉ループをいい、位置ループによりモータ１１７を制御している。
速度ループは、速度指令信号Ｖr1又は速度指令信号Ｖr2を減算器１１２に入力し、減算器１１２が速度指令信号Ｖr1又は速度指令信号Ｖr2と速度検出信号Ｖsとの差となる速度偏差Ｖeを求め、速度偏差Ｖeに基づく速度制御回路１１３→電流制御回路１１５→モータ１１７→エンコーダ１１９→速度検出回路１２３→減算器１１２からなる速度指令信号Ｖr1，Ｖr2による閉ループをいう。
ここで、位置制御とは上記位置ループと速度ループを有する制御をいい、速度制御とは、上記速度ループを有する制御をいう。
【００２３】
実施の形態２.
本発明の他の実施の形態をサーボ制御装置のブロック図を示す図５によって説明する。図５中、図３と同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
図５において、サーボ制御装置における第２の切換え手段としての切換えスイッチ２０９は切換えスイッチ１０９と連動して動作すると共に、端子aが絶対位置計算部１２１の出力に接続され、b端子がリニア位置検出器１９の出力に接続され、ｃ端子が速度検出回路１２３及びインタフェース２１に接続されている。
【００２４】
かかるサーボ制御装置を有する搬送システムでも、図４に示すフローチャートにしたがって動作させることにより実施の形態１と同様の作用、効果を奏するものである。
【００２５】
実施の形態３.
実施の形態1に示すようにモータの一定区間の低速度走行を有することなく、減速中に速度制御から位置制御に切換えると、モータ１１７の出力トルクが不連続になって機械的なショックを生じる。
そこで、本実施の形態では、モータ１１７の一定区間の低速度走行を有することなく、速度制御から位置制御に移行しても、機械的なショックが緩和された搬送システムを得るものである。
【００２６】
＜機械的なショックが生じる理由＞
かかる理由を図６及び図７によって説明する。図６は図３に示すサーボ制御装置の制御ブロック図である。図７(a)はそのブロック線図である。
図６の制御ブロック図では、速度制御、位置制御の位置検出信号はエンコーダ１１９としている。図７のブロック線図は、速度ゲインＫvの単位を(rad/s)とし、簡略化のためにモータ１１７の慣性モーメントと電流制御回路１１５との伝達特性を合わせて「１」としている。かかるブロック線図に基づいて位置指令信号θrから位置偏差信号θeまでの伝達特性は、ラプラス演算子をｓとすると下式となる。
θe＝θr−Ｋv・Ｖe／ｓ２      ・・・・・(1)
また、位置指令信号θｒから速度偏差信号Ｖeまでの伝達特性は下式となる。
Ｖe＝θr・ｓ−Ｋv・Ｖe／ｓ    ・・・・・(2)
上記(1)式及び(2)式より位置偏差θeと位置指令信号θrと関係を求めると下式となる。
θe＝ｓ・θr／(ｓ＋Ｋv)       ・・・・・(3)
この(3)式において、位置指令信号θrをランプ入力１／ｓ２、速度Ｖとして一定速時における位置偏差Θeを、最終値定理により求めると下記となる。
【００２７】
【数１】
2005094869.tif 000003
【００２８】
次に、切換えスイッチ１０９をａ端子からｂ端子に投入して位置制御に基づく速度指令信号Ｖr2に切換えた場合、切換え直後の位置偏差θeをθe´とすれば、図３に示すサーボ制御装置は図７(b)に示すブロック線図となる。このブロック線図に基づいて位置指令信号θrから位置偏差θe´までの伝達特性は、下式となる。
θe´＝θr−Ｋv・Ｖe／ｓ２          ・・・・・(5)
また、位置指令信号θrから速度偏差Ｖeまでの伝達特性は下式となる。
Ｖe＝θe´・Ｋp−Ｋv・Ｖe／ｓ  ・・・・・(6)
上記(5)式及び(6)式より位置偏差θe´と位置指令信号θrと関係を求めると下式となる。
θe´＝θr・ｓ(ｓ＋Ｋv)／（ｓ２＋s・Ｋv＋Ｋv・Ｋp）    ・・・・(7)
この(7)式において、位置指令信号θrをランプ入力１／ｓ２、速度Ｖとして一定速時における位置偏差Θe´を最終値定理により求めると下記となる。
【００２９】
【数２】
2005094869.tif 000004
【００３０】
このようなサーボ制御装置において、切換え時のショックをなくすには、上記(4)式の位置偏差Θeと上記(8)式の位置偏差Θe´が等しければ生じない、すなわち、速度ゲインＫvと位置ゲインＫpとが等しければ、生じない。
しかしながら、一般に、速度ループ(マイナーループ)の速度ゲインＫｖは、最も高速に応答するために、位置ループ(メジャーループ)の位置ゲインＫpに対して十分に大きい。すなわち、Ｋv≫Ｋpであるので、Θe≫Θe´となり、速度ループから位置ループに切換えると、位置偏差Θeから位置偏差Θe´に急激な変化に起因してモータ１１７の出力トルクが急激に変動するので、機械的なショックが生じるのである。
【００３１】
＜速度制御から位置制御への切換えを円滑にするサーボ制御装置の構成＞
かかるサーボ制御装置を図８によって説明する。図８中、図３及び図６6と同一符号は同一又は相当部分を示し、説明を省略する。
図８において、速度指令信号Ｖr1を入力すると共に、濾過速度指令信号Ｖrfを発生するフィルタ手段としての速度フィルタ回路１０６とを備えている。速度フィルタ回路１０６は、速度指令信号Ｖr1の周波数成分うち、遮断周波数ｆcよりも高い周波数成分を除去し、遮断周波数ｆcよりも低い周波数を通過させる一次遅れのローパス特性を有している。なお、遮断角周波数ωfは、遮断周波数ｆcに２πを乗じた２πｆc(rad/s)となる。
ここで、速度フィルタ回路１０６が一次遅れの特性を有していると、速度ループから位置ループへの切換えの際に、すなわち、切換えスイッチ１０９をａ端子からb端子に切換えた際に、速度ループの位置偏差θeと位置ループの位置偏差θe´とを同一にし得ることを説明する。
まず、切換えスイッチ１０９をａ端子に投入して速度ループによりモータ１１７を制御している場合、位置指令信号θrから速度偏差Ｖeまでの伝達特性は、上記(2)式及び図７(a)を参考にし、速度フィルタ回路１０６の伝達関数Ｇf(s)すると、下式となる。
Ｖe＝θr・ｓ・Ｇf(s)−Ｋv・Ｖe／ｓ      ・・・・・(9)
上記(1)式及び(9)式より位置指令信号θrと位置偏差θeとの比を求めると下式となる。
θe＝θr・{ｓ＋Ｋv−Ｋv・Ｇf(s)}／(ｓ＋Ｋv)   ・・・・(10)
切換えスイッチ１０９がａ端子からｂ端子に切換えられて位置ループによりモータ１１７を制御している場合、位置偏差θe´は、上記(7)式となり、一定速時の位置偏差Θe´は上記(8)式になる。
【００３２】
上記(10)式における位置偏差θeによる一定速時の位置偏差Θeが上記(8)式の位置偏差Θe´(Ｖ／Ｋp)のようにその値が定数になるには、上記(10)式における分子のラプラス演算子ｓの次数を同一にし、分母に定数を含む式にすれば良い。分母に定数を含まずにラプラス演算子ｓの次数のみであれば、最終値定理によってｓ→０とすると、分母がゼロとなり、位置偏差Θeが無限大となるからである。
この要件を満たすには、伝達関数Ｇf(s)が＝１／(１＋ｓＴｆ)とするのが適当であり、Ｇf(s)＝１／(１＋ｓＴｆ)を上記(10)式に代入して下式を得る。
θe＝θr・ｓ[ｓＴｆ+(1+Ｋv・Ｔｆ)]／[ｓ２・Ｔｆ+ｓ(１+Ｋv・Ｔｆ)+Ｋv]・・(11)
上記(11)式において、位置指令信号θr、ランプ入力１／ｓ２、速度Ｖとして一定速時における位置偏差Θeは、最終値定理により下式となる。
【００３３】
【数３】
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【００３４】
この(12)式の位置偏差Θeと上記(8)式の位置偏差Θe´とが等しい場合に、切換えショックが発生しないので、上記(8)式と上記(12)式とを等しいとおいて、位置ゲインＫpと速
度ゲインＫvとの関係を求めると、下式となる。
Ｋp＝(Ｋv・ωf)／(Ｋv＋ωf)         ・・・・(13)
ここに、ωf：時定数Ｔfの逆数である遮断角周波数(rad/s)
したがって、上記(13)式を満たすように位置ゲインＫp，速度ゲインＫvを設定する。かかる構成により図４に示すフローチャートにしたがって搬送システムを動作させると、第1位置に搬送車５が達すると、上位コントローラ２０は切換え信号を発生してサーボ制御装置は切換えスイッチ１０９をａ端子からｂ端子に倒して、濾過速度指令信号Ｖrfから速度指令信号Ｖr2に切換えて速度制御回路１１３、電流制御回路１１５を介してモータ１１７を駆動する。したがって、停止準備信号によりモータ１１７を一定区間の低速度走行を有することなく、モータ１１７の減速中に速度制御から位置制御に切換えても、モータ１１７の出力トルクが連続になるので、機械的なショックが低減される。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
上記のように搬送車を効率よく移動して、正確に位置決めできる搬送システムの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一実施の形態を示す搬送システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す搬送システムの制御系統図である。
【図３】図２に示すサーボ制御装置のブロック図である。
【図４】図１に示す搬送システムの動作を示すフローチャートである。
【図５】他の実施の形態を示すサーボ制御装置のブロック図である。
【図６】図２に示すサーボ制御装置の制御ブロック図である。
【図７】図２に示すサーボ制御装置の切換えスイッチをａ端子に投入したブロック(ａ)、切換えスイッチをｂ端子に投入したブロック(ｂ)である。
【図８】他の実施の形態を示すサーボ制御装置の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００３７】
５  搬送車、１９  リニア位置検出器、１０７  位置制御回路、１１３  速度制御回路、１１７  モータ、１１９  エンコーダ、１２３  速度検出回路。
【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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【図７】
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【図８】
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