質問: サーボモーターの速度指令について お世話になります。 三菱の講習用テキストを見て、サーボモーターの勉強を始めました。 以下、位置と速度を同時に制御する場合についてですが、私の認識は以下です。 (1)モーターの指令値(指令バルス周波数)とモーターの現在値(帰還パルス周波数)の差の「累積」 が溜りパルスとなる (2)溜りパルスが速度指令となる (3)モーター回転数の指令値と現在値が同じになると速度指令(溜りパルス)は一定になる (4)溜りパルスはゼロになると位置決めが完了する(モーターが止まる) 分からないのは2つです。 ひとつめは、速度フィードバックがなぜ必要になるかです。溜りパルスが一定になれば速度は目標値に追従している訳ですから、位置フィードバックだけで、位置も速度も制御されるのではないかと思うのですが、なぜ速度フィードバックが必要になるのでしょうか? ふたつめは、速度指令についてです。テキストでは溜りパルスが速度指令になるという様な書き方をしていますが、なぜそうなるのかが分かりません。単純に溜りパルスを速度指令にはできないと思うのですが、このあたりを詳しく説明しているwebなどあればご教示頂けませんでしょうか。 よろしくお願いします。
回答: 即物的な信号名称にとらわれず、「何を制御しているのか」という物理的な意味を考えることが重要です。 この制御回路は、普通の制御ブロック図で書くと、大きな「位置制御ループ」の中に、マイナーループとして「速度制御ループ」があるという構成です。 外側のループ(位置フィードバック)は、最終的に整定させたい「位置」を制御します。 一番左に入っている「指令パルス列」というのが、制御したい「目標位置」ということです。 フィードバックが「速度」と「位置」が同じ信号でまぎらわしいですが、速度フィードバック信号を積分すれば位置信号になります。「溜まりパルス」とは、要するに積分しているということです。(単に速度信号を位置信号にする積分だけでなく、おそらく位置偏差の積分もしていると思います) 従って、左の制御部の出力は、「位置偏差」(目標位置と現在位置の偏差)ということになります。 これを目標値として、右の制御部で速度を制御するということです。「速度」は「位置」を微分したものですから、最終的に位置を制御したいところで「速度制御」をすると、位置を整定させる応答性が良くなります。(ただし、このゲインを大きくすると、過敏に動きすぎて、不安定になります) 「pid制御」というのをお勉強されていますよね?(p:比例制御、i:成分制御、d:微分制御) 位置を制御するのに、位置のフィードバックだけの「比例制御」にすると、応答性も悪いし、最終的に「目標値」と「現在値」のオフセットが残ります。 ご質問への答: (1)速度フィードバックがなぜ必要になるかです。 →上に書いたとおり、位置制御の応答性を上げるためです。 (2)速度指令についてです。テキストでは溜りパルスが速度指令になるという様な書き方をしていますが、なぜそうなるのかが分かりません。 →別に、自然にそうなる、というのではなく、そういう制御構成にしている、ということです。 上に書いたように、「溜りパルス」=「位置偏差」ですから、位置偏差が大きいほど速度を大きくし、位置偏差が小さくなると速度を小さくするように制御する、ということです。物理的に妥当な制御ですよね。 (3)このあたりを詳しく説明しているwebなどあればご教示頂けませんでしょうか。 →ごくごく一般的な「古典制御」(pid制御)の参考書なり、解説webをご覧になればよいと思います。