JP2001273037A - サーボ制御装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高いループゲインの設定が可能で、高い応答
性を備えたサーボ制御装置を提供する。 【解決手段】 サーボ制御装置１は、位置制御装置と制
振制御装置２を備える。位置制御装置は、一つの可動部
材４を二つのモータ１５，２５で駆動するサーボ制御装
置において、同一の位置指令を上位の制御装置から受け
取り、位置検出器１８，２８からの位置フィードバック
量を差し引いた位置偏差量を処理して速度指令を出力す
る位置制御部１１，２１と、速度指令を受け取り、速度
検出器１７，２７からの速度フィードバック量を差し引
いた速度偏差量を処理して電流指令を出力する速度制御
部１２，２２と、電流指令を受け取り、モータ電流を検
出するセンサからの電流フィードバック量を差し引いた
電流偏差量を処理して電圧指令を出力し、該電圧指令に
よって電流増幅器を動作させる電流制御部１３，２３を
組みとし、該組みを二つの各モータに対してそれぞれ備
えた構成とする。
性を備えたサーボ制御装置を提供する。 【解決手段】 サーボ制御装置１は、位置制御装置と制
振制御装置２を備える。位置制御装置は、一つの可動部
材４を二つのモータ１５，２５で駆動するサーボ制御装
置において、同一の位置指令を上位の制御装置から受け
取り、位置検出器１８，２８からの位置フィードバック
量を差し引いた位置偏差量を処理して速度指令を出力す
る位置制御部１１，２１と、速度指令を受け取り、速度
検出器１７，２７からの速度フィードバック量を差し引
いた速度偏差量を処理して電流指令を出力する速度制御
部１２，２２と、電流指令を受け取り、モータ電流を検
出するセンサからの電流フィードバック量を差し引いた
電流偏差量を処理して電圧指令を出力し、該電圧指令に
よって電流増幅器を動作させる電流制御部１３，２３を
組みとし、該組みを二つの各モータに対してそれぞれ備
えた構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットのアー
ム、工作機械や射出成形機やプレス機械等の駆動機構の
送り軸を駆動制御するサーボ制御装置に関し、特に、一
つの可動部材を２つのモータで制御するタンデム制御に
関する。
ム、工作機械や射出成形機やプレス機械等の駆動機構の
送り軸を駆動制御するサーボ制御装置に関し、特に、一
つの可動部材を２つのモータで制御するタンデム制御に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ロボットや工作機械や射出成形機やプレ
ス機械等の駆動機構において、移動させようとする可動
部材が大型で、その移動軸を駆動するモータが１つでは
加減速ができない場合や、モータと可動部材間のバック
ラッシュが大きく、可動部材を安定に移動させることが
できない場合等において、指令を２つのモータに与え、
１つの可動部材を２つのモータで駆動するタンデム制御
が行われている。このタンデム制御では、各モータの駆
動軸は可動部材がねじれたりしないように位置制御を行
う必要がある。図６、図７は、１つの可動部材を２つの
モータで駆動する構成例である。図６の示す構成例で
は、２つのモータ１５，２５で駆動される駆動軸１６，
２６間に、１つの可動部材４を直線移動可能に設ける。
また、図７の示す構成例では、２つのモータ１５，２５
で駆動される対向する駆動軸１６，２６間に、１つの可
動部材４を回転可能に設ける。
ス機械等の駆動機構において、移動させようとする可動
部材が大型で、その移動軸を駆動するモータが１つでは
加減速ができない場合や、モータと可動部材間のバック
ラッシュが大きく、可動部材を安定に移動させることが
できない場合等において、指令を２つのモータに与え、
１つの可動部材を２つのモータで駆動するタンデム制御
が行われている。このタンデム制御では、各モータの駆
動軸は可動部材がねじれたりしないように位置制御を行
う必要がある。図６、図７は、１つの可動部材を２つの
モータで駆動する構成例である。図６の示す構成例で
は、２つのモータ１５，２５で駆動される駆動軸１６，
２６間に、１つの可動部材４を直線移動可能に設ける。
また、図７の示す構成例では、２つのモータ１５，２５
で駆動される対向する駆動軸１６，２６間に、１つの可
動部材４を回転可能に設ける。
【０００３】２つのモータ１５，２５は、タンデム制御
することによって１つの可動部材４を駆動軸方向に移
動、あるいは回転させる。このとき、モータ及び可動部
材の機構部分の機械的特性は、ばね系及び摩擦系を備え
た伝達機構として表すことができる。図６、図７では、
このモータ及び可動部材の伝達機構を、可動部材４が備
えるばね要素４１と摩擦要素４２で代表して示してい
る。
することによって１つの可動部材４を駆動軸方向に移
動、あるいは回転させる。このとき、モータ及び可動部
材の機構部分の機械的特性は、ばね系及び摩擦系を備え
た伝達機構として表すことができる。図６、図７では、
このモータ及び可動部材の伝達機構を、可動部材４が備
えるばね要素４１と摩擦要素４２で代表して示してい
る。
【０００４】従来、位置制御を行うタンデム制御とし
て、トルクタンデム制御とポジションタンデム制御が知
られている。図８はトルクタンデム制御の構成例を示す
ブロック図である。トルクタンデム制御では、一方のモ
ータ１５側にのみに位置検出器１８を設け、該位置検出
器１８で検出した位置フィードバック値を用いて電流指
令を形成し、２つのモータ１５．２５を制御している。
て、トルクタンデム制御とポジションタンデム制御が知
られている。図８はトルクタンデム制御の構成例を示す
ブロック図である。トルクタンデム制御では、一方のモ
ータ１５側にのみに位置検出器１８を設け、該位置検出
器１８で検出した位置フィードバック値を用いて電流指
令を形成し、２つのモータ１５．２５を制御している。
【０００５】また、図９はポジションタンデム制御の構
成例を示すブロック図である。ポジションタンデム制御
は、モータ１５及びモータ２５の両側に位置検出器１８
及び位置検出器２８を設け、位置検出器１８で検出した
位置フィードバック値を位置制御手段１１に負帰還させ
て位置制御を行い、また、位置検出器２８で検出した位
置フィードバック値を位置制御手段２１に負帰還させて
位置制御を行って、２つのモータ１５，２５を制御する
ものである。
成例を示すブロック図である。ポジションタンデム制御
は、モータ１５及びモータ２５の両側に位置検出器１８
及び位置検出器２８を設け、位置検出器１８で検出した
位置フィードバック値を位置制御手段１１に負帰還させ
て位置制御を行い、また、位置検出器２８で検出した位
置フィードバック値を位置制御手段２１に負帰還させて
位置制御を行って、２つのモータ１５，２５を制御する
ものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来行われているタン
デム制御では、可動部材にねじれや振動が生じたり、高
速での高応答に対応できないという問題がある。トルク
タンデム制御では、２つのモータの内、片側のモータの
みの位置をフィードバックして制御しているため、機構
部分が備えるばね系や摩擦系によって、２つのモータ間
にねじれが生じるという問題が発生する。
デム制御では、可動部材にねじれや振動が生じたり、高
速での高応答に対応できないという問題がある。トルク
タンデム制御では、２つのモータの内、片側のモータの
みの位置をフィードバックして制御しているため、機構
部分が備えるばね系や摩擦系によって、２つのモータ間
にねじれが生じるという問題が発生する。
【０００７】また、ポジションタンデム制御では、２つ
のモータについてそれぞれ位置フィードバック制御を行
うことによって、２つのモータ間のねじれを解消するこ
とができるが、高速で高い応答を得るためにループゲイ
ンを高めると、ばね要素や摩擦要素によって、両駆動軸
間で干渉が起こり、振動が発生して安定した制御ができ
なくなり、高速での高応答に対応できないという問題が
ある。この問題は、図７に示す回転型のタンデム制御に
おいて、回転精度を高めるために高いループゲインを設
定した場合においても、同様に発生する。
のモータについてそれぞれ位置フィードバック制御を行
うことによって、２つのモータ間のねじれを解消するこ
とができるが、高速で高い応答を得るためにループゲイ
ンを高めると、ばね要素や摩擦要素によって、両駆動軸
間で干渉が起こり、振動が発生して安定した制御ができ
なくなり、高速での高応答に対応できないという問題が
ある。この問題は、図７に示す回転型のタンデム制御に
おいて、回転精度を高めるために高いループゲインを設
定した場合においても、同様に発生する。
【０００８】そこで、本発明は上記の問題点を解決し、
高いループゲインの設定が可能で、高い応答性を備えた
サーボ制御装置を提供することを目的とする。
高いループゲインの設定が可能で、高い応答性を備えた
サーボ制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、２つのモータ
の速度フィードバック値に基づいて、伝達機構の機械的
特性による相互干渉を抑制するように電流指令を補正す
るものであり、これによって、高いループゲインの設定
を可能として高い応答性を得ることができる。
の速度フィードバック値に基づいて、伝達機構の機械的
特性による相互干渉を抑制するように電流指令を補正す
るものであり、これによって、高いループゲインの設定
を可能として高い応答性を得ることができる。
【００１０】本発明のサーボ制御装置は、位置制御装置
と制振制御装置を備えた構成である。位置制御装置は、
一つの可動部材を二つのモータで駆動するサーボ制御装
置において、同一の位置指令を上位の制御装置から受け
取り、機械の位置を検出する位置検出器からの位置フィ
ードバック量を差し引いた位置偏差量を処理して速度指
令を出力する位置制御部と、速度指令を受け取り、モー
タに取り付けられた速度検出器からの速度フィードバッ
ク量を差し引いた速度偏差量を処理して電流指令を出力
する速度制御部と、電流指令を受け取り、モータ電流を
検出するセンサからの電流フィードバック量を差し引い
た電流偏差量を処理して電圧指令を出力し、該電圧指令
によって電流増幅器を動作させる電流制御部を組みと
し、該組みを二つの各モータに対してそれぞれ備えた構
成である。
と制振制御装置を備えた構成である。位置制御装置は、
一つの可動部材を二つのモータで駆動するサーボ制御装
置において、同一の位置指令を上位の制御装置から受け
取り、機械の位置を検出する位置検出器からの位置フィ
ードバック量を差し引いた位置偏差量を処理して速度指
令を出力する位置制御部と、速度指令を受け取り、モー
タに取り付けられた速度検出器からの速度フィードバッ
ク量を差し引いた速度偏差量を処理して電流指令を出力
する速度制御部と、電流指令を受け取り、モータ電流を
検出するセンサからの電流フィードバック量を差し引い
た電流偏差量を処理して電圧指令を出力し、該電圧指令
によって電流増幅器を動作させる電流制御部を組みと
し、該組みを二つの各モータに対してそれぞれ備えた構
成である。
【００１１】また、制振制御装置は、二つのモータの速
度フィードバック量に基づいて、モータ間の干渉を補償
する電流指令補正値を形成する構成である。制振制御装
置で形成した電流指令補正値は、一方のモータの位置制
御装置の電流指令に加え若しくは引き、他方のモータの
位置制御装置の電流指令に引き若しくは加えることによ
って電流指令を補正する。
度フィードバック量に基づいて、モータ間の干渉を補償
する電流指令補正値を形成する構成である。制振制御装
置で形成した電流指令補正値は、一方のモータの位置制
御装置の電流指令に加え若しくは引き、他方のモータの
位置制御装置の電流指令に引き若しくは加えることによ
って電流指令を補正する。
【００１２】制振制御装置は、複数の形態で構成するこ
とができる。制振制御装置の第１の形態は、二つのモー
タの速度フィードバック量の差分を求め、この速度フィ
ードバック偏差を積分して定数倍する第１演算手段と、
速度フィードバック偏差を定数倍する第２演算手段とを
備えた構成とし、第１演算手段及び第２演算手段の出力
の加算値を電流指令補正値とするものである。第１演算
手段は、二つのモータ（駆動軸）間の速度偏差を積分す
ることによって位置偏差を求め、この位置偏差に制御対
象の機械のばね定数に相当する第１の定数を乗じること
によって、機械系のばね補償を行う。第２演算手段は、
二つのモータ（駆動軸）間の速度偏差に制御対象の機械
の摩擦係数に相当する第２の定数を乗じることによっ
て、機械系の摩擦補償を行う。
とができる。制振制御装置の第１の形態は、二つのモー
タの速度フィードバック量の差分を求め、この速度フィ
ードバック偏差を積分して定数倍する第１演算手段と、
速度フィードバック偏差を定数倍する第２演算手段とを
備えた構成とし、第１演算手段及び第２演算手段の出力
の加算値を電流指令補正値とするものである。第１演算
手段は、二つのモータ（駆動軸）間の速度偏差を積分す
ることによって位置偏差を求め、この位置偏差に制御対
象の機械のばね定数に相当する第１の定数を乗じること
によって、機械系のばね補償を行う。第２演算手段は、
二つのモータ（駆動軸）間の速度偏差に制御対象の機械
の摩擦係数に相当する第２の定数を乗じることによっ
て、機械系の摩擦補償を行う。
【００１３】制振制御装置の第１の形態は、第１演算手
段及び第２演算手段の出力の加算値を電流指令補正値と
することによって、機械系のばね補償及び機械系の摩擦
補償を行う。制振制御装置の第２の形態は、前記した第
１の形態の第１演算手段が備える演算手段を備え、演算
手段の出力を電流指令補正値とすることによって、機械
系のばね補償を行う。制振制御装置の第３の形態は、前
記した第１の形態の第２演算手段が備える演算手段を備
え、演算手段の出力を電流指令補正値とすることによっ
て、機械系の摩擦補償を行う。制振制御装置の第４の形
態は、第１〜３の各形態において、更に電流指令補正値
の位相を進める位相進め補償手段を備える。位相進め補
償手段は、位置制御装置における電流制御器による遅れ
や検出系の遅れによって生じる補正の遅れを補償するも
のである。
段及び第２演算手段の出力の加算値を電流指令補正値と
することによって、機械系のばね補償及び機械系の摩擦
補償を行う。制振制御装置の第２の形態は、前記した第
１の形態の第１演算手段が備える演算手段を備え、演算
手段の出力を電流指令補正値とすることによって、機械
系のばね補償を行う。制振制御装置の第３の形態は、前
記した第１の形態の第２演算手段が備える演算手段を備
え、演算手段の出力を電流指令補正値とすることによっ
て、機械系の摩擦補償を行う。制振制御装置の第４の形
態は、第１〜３の各形態において、更に電流指令補正値
の位相を進める位相進め補償手段を備える。位相進め補
償手段は、位置制御装置における電流制御器による遅れ
や検出系の遅れによって生じる補正の遅れを補償するも
のである。
【００１４】さらに、本発明のサーボ制御装置は、制振
制御装置のパラメータの適宜を判断する加振測定手段を
備える。制振制御装置のパラメータとしては、第１演算
手段における制御対象の機械のばね定数に相当する第１
の定数、第２演算手段における制御対象の機械の摩擦係
数に相当する第２の定数、位相進め補償手段における進
み量がある。加振測定手段は、周波数を可変とする加振
電流指令を形成し、この加振電流指令を電流制御装置の
何れか一方の組みの電流指令に加算する。この加振電流
指令の加算によって変化するモータの速度フィードバッ
ク量から、干渉の程度を観察する。第１の定数、第２の
定数、及び進み量を変化させながら、速度フィードバッ
ク量の変化を観察することによって、最適値を確認する
ことができる。
制御装置のパラメータの適宜を判断する加振測定手段を
備える。制振制御装置のパラメータとしては、第１演算
手段における制御対象の機械のばね定数に相当する第１
の定数、第２演算手段における制御対象の機械の摩擦係
数に相当する第２の定数、位相進め補償手段における進
み量がある。加振測定手段は、周波数を可変とする加振
電流指令を形成し、この加振電流指令を電流制御装置の
何れか一方の組みの電流指令に加算する。この加振電流
指令の加算によって変化するモータの速度フィードバッ
ク量から、干渉の程度を観察する。第１の定数、第２の
定数、及び進み量を変化させながら、速度フィードバッ
ク量の変化を観察することによって、最適値を確認する
ことができる。
【００１５】加振測定手段の一形態は、周波数を可変と
するサインスイープ電流指令を形成する手段と、サイン
スイープ電流指令を電流制御装置の指定された一方の組
みの電流指令に加算する手段と、サインスイープ電流指
令の周波数と、指定された速度フィードバック量を出力
する手段とを備える。サインスイープ電流指令の周波数
を変化させながら、速度フィードバック量の変化を観察
することによって、制振制御装置のパラメータの適性・
不適性を判断することができる。加振測定手段におい
て、サインスイープ電流指令形成手段の一形態は、サン
プリング周期毎に、サンプリング周期毎に増加するカウ
ント値を該サンプリング周期の値に乗算することにより
周波数を可変とする。なお、本発明のサーボ制御装置に
おいて、位置検出器は、機械あるいはモータに取り付け
ることができ、モータで駆動される機械部分の位置を検
出し、位置フィードバック量として出力する。
するサインスイープ電流指令を形成する手段と、サイン
スイープ電流指令を電流制御装置の指定された一方の組
みの電流指令に加算する手段と、サインスイープ電流指
令の周波数と、指定された速度フィードバック量を出力
する手段とを備える。サインスイープ電流指令の周波数
を変化させながら、速度フィードバック量の変化を観察
することによって、制振制御装置のパラメータの適性・
不適性を判断することができる。加振測定手段におい
て、サインスイープ電流指令形成手段の一形態は、サン
プリング周期毎に、サンプリング周期毎に増加するカウ
ント値を該サンプリング周期の値に乗算することにより
周波数を可変とする。なお、本発明のサーボ制御装置に
おいて、位置検出器は、機械あるいはモータに取り付け
ることができ、モータで駆動される機械部分の位置を検
出し、位置フィードバック量として出力する。
【００１６】本発明のサーボ制御装置によれば、制振制
御装置を備えることによって、高いループゲインの設定
及び高い応答性を実現することができる。また、本発明
のサーボ制御装置によれば、加振測定手段を備えること
によって、２つのモータ間及び駆動軸間の干渉の程度に
確認、制振制御装置による非干渉の効果の確認を行うこ
とができる。
御装置を備えることによって、高いループゲインの設定
及び高い応答性を実現することができる。また、本発明
のサーボ制御装置によれば、加振測定手段を備えること
によって、２つのモータ間及び駆動軸間の干渉の程度に
確認、制振制御装置による非干渉の効果の確認を行うこ
とができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のサーボ制
御装置を説明するための概略ブロック図である。サーボ
制御装置１は、第１のモータ１５及び第２のモータ２５
の２つのモータによって、１つの可動部材４を駆動する
駆動機構において、各モータ１５，２５にそれぞれ設け
た位置制御装置、及び制振制御装置２によってタンデム
制御する。
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明のサーボ制
御装置を説明するための概略ブロック図である。サーボ
制御装置１は、第１のモータ１５及び第２のモータ２５
の２つのモータによって、１つの可動部材４を駆動する
駆動機構において、各モータ１５，２５にそれぞれ設け
た位置制御装置、及び制振制御装置２によってタンデム
制御する。
【００１８】第１のモータ１５に対する位置制御装置
は、位置制御部１１、速度制御部１２、電流制御部１
３、電流増幅器１４を備え、更に、第１のモータ１５に
は速度フィードバック量（速度ＦＢ１）を検出する速度
検出器１７を備え、第１のモータ側の可動部材４には位
置フィードバック量（位置ＦＢ１）を検出する位置検出
器１８を備える。また、第２のモータ２５に対する位置
制御装置は、位置制御部２１、速度制御部２２、電流制
御部２３、電流増幅器２４を備え、更に、第２のモータ
２５には速度フィードバック量（速度ＦＢ２）を検出す
る速度検出器２７を備え、第２のモータ側の可動部材４
には位置フィードバック量（位置ＦＢ２）を検出する位
置検出器２８を備える。位置検出器１８、及び位置検出
器２８は両方共もしくはいずれか一方のみが可動部材４
の剛性等の条件によっては可動部材４には取り付けられ
ず、モータ内部に設置される場合もある。
は、位置制御部１１、速度制御部１２、電流制御部１
３、電流増幅器１４を備え、更に、第１のモータ１５に
は速度フィードバック量（速度ＦＢ１）を検出する速度
検出器１７を備え、第１のモータ側の可動部材４には位
置フィードバック量（位置ＦＢ１）を検出する位置検出
器１８を備える。また、第２のモータ２５に対する位置
制御装置は、位置制御部２１、速度制御部２２、電流制
御部２３、電流増幅器２４を備え、更に、第２のモータ
２５には速度フィードバック量（速度ＦＢ２）を検出す
る速度検出器２７を備え、第２のモータ側の可動部材４
には位置フィードバック量（位置ＦＢ２）を検出する位
置検出器２８を備える。位置検出器１８、及び位置検出
器２８は両方共もしくはいずれか一方のみが可動部材４
の剛性等の条件によっては可動部材４には取り付けられ
ず、モータ内部に設置される場合もある。
【００１９】位置制御部１１，２１は、指令分配器３で
分配された同一の位置指令を上位の制御装置から受け取
り、位置検出器１８，２８で検出された位置フィードバ
ック量（位置ＦＢ１，位置ＦＢ２）をそれぞれ差し引い
て得た位置偏差量を処理して速度指令を出力する。速度
制御部１２，２２は、位置制御部１１，２１からそれぞ
れ速度指令を受け取り、モータに取り付けられた速度検
出器１７，２７で検出された速度フィードバック量（速
度ＦＢ１，速度ＦＢ２）を差し引いて得た速度偏差量を
処理して電流指令を出力する。
分配された同一の位置指令を上位の制御装置から受け取
り、位置検出器１８，２８で検出された位置フィードバ
ック量（位置ＦＢ１，位置ＦＢ２）をそれぞれ差し引い
て得た位置偏差量を処理して速度指令を出力する。速度
制御部１２，２２は、位置制御部１１，２１からそれぞ
れ速度指令を受け取り、モータに取り付けられた速度検
出器１７，２７で検出された速度フィードバック量（速
度ＦＢ１，速度ＦＢ２）を差し引いて得た速度偏差量を
処理して電流指令を出力する。
【００２０】電流制御部１３，２３は、速度制御部１
２，２２からそれぞれ電流指令を受け取り、モータ電流
を検出するセンサ（図示していない）からの電流フィー
ドバック量を差し引いて得た電流偏差量（電流ＦＢ１，
電流ＦＢ２）を処理して電圧指令を出力する。電流増幅
器１４，２４は、電流制御部１３，２３からそれぞれ電
圧指令を受け取って、各モータ１５，２５を駆動する駆
動電流を形成し、各モータ１５，２５を駆動する。
２，２２からそれぞれ電流指令を受け取り、モータ電流
を検出するセンサ（図示していない）からの電流フィー
ドバック量を差し引いて得た電流偏差量（電流ＦＢ１，
電流ＦＢ２）を処理して電圧指令を出力する。電流増幅
器１４，２４は、電流制御部１３，２３からそれぞれ電
圧指令を受け取って、各モータ１５，２５を駆動する駆
動電流を形成し、各モータ１５，２５を駆動する。
【００２１】制振制御装置２は、速度検出器１７，２７
で検出された速度フィードバック量（速度ＦＢ１，速度
ＦＢ２）の偏差に基づいて、モータ間の干渉を補償する
電流指令補正値を形成し、この電流指令補正値を、一方
のモータの位置制御装置の電流指令に加え若しくは引
き、他方のモータの位置制御装置の電流指令に引き若し
くは加えることによって電流指令を補正する。したがっ
て、二つのモータの位置制御装置に対して、電流指令補
正値を符号を逆にして加算する。これは、電流指令補正
値を速度フィードバック量（速度ＦＢ１，速度ＦＢ２）
の偏差に基づいて形成することによるものである。
で検出された速度フィードバック量（速度ＦＢ１，速度
ＦＢ２）の偏差に基づいて、モータ間の干渉を補償する
電流指令補正値を形成し、この電流指令補正値を、一方
のモータの位置制御装置の電流指令に加え若しくは引
き、他方のモータの位置制御装置の電流指令に引き若し
くは加えることによって電流指令を補正する。したがっ
て、二つのモータの位置制御装置に対して、電流指令補
正値を符号を逆にして加算する。これは、電流指令補正
値を速度フィードバック量（速度ＦＢ１，速度ＦＢ２）
の偏差に基づいて形成することによるものである。
【００２２】次に、制振制御装置の構成例について図２
のブロック図を用いて説明する。なお、図２ではサーボ
制御装置の一部のみを示している。図２において、制振
制御装置２は、第１演算手段（２ａ，２ｂ）と第２演算
手段２ｃと位相進め補償手段２ｄを備える。第１演算手
段は、二つのモータの速度フィードバック量の差分（速
度ＦＢ１−速度ＦＢ２）を求め、この速度フィードバッ
ク偏差を積分する積分器２ａと、積分値を定数倍する定
数倍器２ｂを備える。積分器２ａは、二つのモータ（駆
動軸）間の速度偏差（速度ＦＢ１−速度ＦＢ２）を積分
して位置偏差を求める。定数倍器２ｂは、位置偏差に制
御対象の機械のばね定数に相当する第１の定数Ｋ１を乗
じることによって、機械系のばね補償を行う。
のブロック図を用いて説明する。なお、図２ではサーボ
制御装置の一部のみを示している。図２において、制振
制御装置２は、第１演算手段（２ａ，２ｂ）と第２演算
手段２ｃと位相進め補償手段２ｄを備える。第１演算手
段は、二つのモータの速度フィードバック量の差分（速
度ＦＢ１−速度ＦＢ２）を求め、この速度フィードバッ
ク偏差を積分する積分器２ａと、積分値を定数倍する定
数倍器２ｂを備える。積分器２ａは、二つのモータ（駆
動軸）間の速度偏差（速度ＦＢ１−速度ＦＢ２）を積分
して位置偏差を求める。定数倍器２ｂは、位置偏差に制
御対象の機械のばね定数に相当する第１の定数Ｋ１を乗
じることによって、機械系のばね補償を行う。
【００２３】第２演算手段は、速度フィードバック偏差
（速度ＦＢ１−速度ＦＢ２）を定数倍する定数倍器２ｃ
を備える。定数倍器２ｃは、二つのモータ（駆動軸）間
の速度偏差（速度ＦＢ１−速度ＦＢ２）に制御対象の機
械の摩擦係数に相当する第２の定数Ｋ２を乗じることに
よって、機械系の摩擦補償を行う。なお、第１の定数Ｋ
１及び第２の定数Ｋ２は、演算手段のゲインに対応す
る。位相進め補償手段２ｄは、第１演算手段及び第２演
算手段の出力の加算値を電流指令補正値とし、この電流
指令補正値の位相を進めて電流指令補正値を形成する。
位相進め補償手段２ｄは、位置制御装置における電流制
御器による遅れや検出系の遅れによって生じる補正の遅
れを補償する。
（速度ＦＢ１−速度ＦＢ２）を定数倍する定数倍器２ｃ
を備える。定数倍器２ｃは、二つのモータ（駆動軸）間
の速度偏差（速度ＦＢ１−速度ＦＢ２）に制御対象の機
械の摩擦係数に相当する第２の定数Ｋ２を乗じることに
よって、機械系の摩擦補償を行う。なお、第１の定数Ｋ
１及び第２の定数Ｋ２は、演算手段のゲインに対応す
る。位相進め補償手段２ｄは、第１演算手段及び第２演
算手段の出力の加算値を電流指令補正値とし、この電流
指令補正値の位相を進めて電流指令補正値を形成する。
位相進め補償手段２ｄは、位置制御装置における電流制
御器による遅れや検出系の遅れによって生じる補正の遅
れを補償する。
【００２４】位相進め補償手段２ｄは、以下の式で表さ
れる伝達関数Ｇ（ｓ）の特性の位相進み補償要素を適用
することができる。 Ｇ（ｓ）＝（１＋Ｔｓ）／（１＋αＴｓ） …（１） なお、ｓはラプラス変換の微分演算子を表し、変数Ｔと
αとの間には以下の式（２），（３）で表される関係が
ある。 最大位相進み周波数 ｗ＝１／（Ｔ・α1/2） …（２） 最大位相進み量 Φ＝arctan（（α−１）／（２・α1/2）…（３） ここで、ｗの単位はrad／secであり、Φの単位はdegと
している。位相進め補償手段２ｄによる進み量は、Ｔ，
αをパラメータ値として変更することができる。
れる伝達関数Ｇ（ｓ）の特性の位相進み補償要素を適用
することができる。 Ｇ（ｓ）＝（１＋Ｔｓ）／（１＋αＴｓ） …（１） なお、ｓはラプラス変換の微分演算子を表し、変数Ｔと
αとの間には以下の式（２），（３）で表される関係が
ある。 最大位相進み周波数 ｗ＝１／（Ｔ・α1/2） …（２） 最大位相進み量 Φ＝arctan（（α−１）／（２・α1/2）…（３） ここで、ｗの単位はrad／secであり、Φの単位はdegと
している。位相進め補償手段２ｄによる進み量は、Ｔ，
αをパラメータ値として変更することができる。
【００２５】なお、第１演算手段（２ａ，２ｂ）と第２
演算手段２ｃは、それぞれ単独で用いる構成、あるいは
両演算手段を加算する構成のいずれの構成とすることも
できる。また、位相進め補償手段２ｄは、第１演算手段
（２ａ，２ｂ）あるいは第２演算手段２ｃ、又は第１演
算手段と第２演算手段の組み合わせに対して、附加する
構成とすることも附加しない構成とすることもできる。
したがって、制振制御装置２は、第１演算手段における
制御対象の機械のばね定数に相当する第１の定数Ｋ１、
第２演算手段における制御対象の機械の摩擦係数に相当
する第２の定数Ｋ２、及び位相進め補償手段における進
み量にかかるパラメータ値Ｔ，α等の各パラメータがあ
る。
演算手段２ｃは、それぞれ単独で用いる構成、あるいは
両演算手段を加算する構成のいずれの構成とすることも
できる。また、位相進め補償手段２ｄは、第１演算手段
（２ａ，２ｂ）あるいは第２演算手段２ｃ、又は第１演
算手段と第２演算手段の組み合わせに対して、附加する
構成とすることも附加しない構成とすることもできる。
したがって、制振制御装置２は、第１演算手段における
制御対象の機械のばね定数に相当する第１の定数Ｋ１、
第２演算手段における制御対象の機械の摩擦係数に相当
する第２の定数Ｋ２、及び位相進め補償手段における進
み量にかかるパラメータ値Ｔ，α等の各パラメータがあ
る。
【００２６】本発明のサーボ制御装置は、制振制御装置
２が備えるパラメータが適値であるか否かの判断を行う
加振測定手段を備える。図３は、サーボ制御装置におけ
る加振測定手段の接続状態を説明するためのブロック図
である。サーボ制御装置１は、図１で示した構成におい
て、電流制御部１３，２３に入力段に対していずれか一
方を切換接続可能に接続する。加振測定手段３は、周波
数を可変とする加振電流指令を形成し、この加振電流指
令を何れか一方の電流制御部の電流指令に加算する。こ
の加振電流指令は、可動部材及びモータが振動した状態
を擬似的に発生させる。制振制御装置は、この擬似的に
発生させた振動状態を、モータの速度フィードバック量
から観察し、２つのモータ間（駆動軸間）の干渉の程度
を観察する。これによって、制振制御装置のパラメータ
が適値であるか否かの判断し、最適値を確認する。ま
た、制振制御装置のパラメータ（第１の定数Ｋ１、第２
の定数Ｋ２、及び進み量）を変えて、モータの速度フィ
ードバック量を観察することによって、制振制御装置の
パラメータの適値を求めることができる。
２が備えるパラメータが適値であるか否かの判断を行う
加振測定手段を備える。図３は、サーボ制御装置におけ
る加振測定手段の接続状態を説明するためのブロック図
である。サーボ制御装置１は、図１で示した構成におい
て、電流制御部１３，２３に入力段に対していずれか一
方を切換接続可能に接続する。加振測定手段３は、周波
数を可変とする加振電流指令を形成し、この加振電流指
令を何れか一方の電流制御部の電流指令に加算する。こ
の加振電流指令は、可動部材及びモータが振動した状態
を擬似的に発生させる。制振制御装置は、この擬似的に
発生させた振動状態を、モータの速度フィードバック量
から観察し、２つのモータ間（駆動軸間）の干渉の程度
を観察する。これによって、制振制御装置のパラメータ
が適値であるか否かの判断し、最適値を確認する。ま
た、制振制御装置のパラメータ（第１の定数Ｋ１、第２
の定数Ｋ２、及び進み量）を変えて、モータの速度フィ
ードバック量を観察することによって、制振制御装置の
パラメータの適値を求めることができる。
【００２７】次に、加振測定手段の構成例について図４
のブロック図を用いて説明する。なお、図４ではサーボ
制御装置の一部のみを示している。図４において、加振
測定手段３は、サインスイープ電流指令演算器３ａと切
換スイッチ３ｂを備える。サインスイープ電流指令演算
器３ａは、周波数を可変とするサインスイープ電流指令
を形成するものである。
のブロック図を用いて説明する。なお、図４ではサーボ
制御装置の一部のみを示している。図４において、加振
測定手段３は、サインスイープ電流指令演算器３ａと切
換スイッチ３ｂを備える。サインスイープ電流指令演算
器３ａは、周波数を可変とするサインスイープ電流指令
を形成するものである。
【００２８】サインスイープ電流指令Ｔは、例えば以下
の式で表される指令電流を用いることができる。 Ｔ＝Ａ・sin（２π・ｆ） …（４） ｆ＝β・ｎ・ｔ …（５） ここで、Ａは電流指令の最大値、ｔはサンプリング周
期、ｎは外部信号でカウントを開始し、サンプリング周
波数毎に増加するカウント数、βは定数、ｆは周波数
（Ｈｚ）である。したがって、周波数ｆは、サンプリン
グ周波数毎に増加する。なお、サインスイープ電流指令
Ｔは、周波数ｆが所定の周波数に達した場合に停止する
よう設定しておく。
の式で表される指令電流を用いることができる。 Ｔ＝Ａ・sin（２π・ｆ） …（４） ｆ＝β・ｎ・ｔ …（５） ここで、Ａは電流指令の最大値、ｔはサンプリング周
期、ｎは外部信号でカウントを開始し、サンプリング周
波数毎に増加するカウント数、βは定数、ｆは周波数
（Ｈｚ）である。したがって、周波数ｆは、サンプリン
グ周波数毎に増加する。なお、サインスイープ電流指令
Ｔは、周波数ｆが所定の周波数に達した場合に停止する
よう設定しておく。
【００２９】切換スイッチ３ｂは、サインスイープ電流
指令Ｔをいずれの電流制御部側に加えるか、及び速度フ
ィードバック量をいずれのモータ側から出力させるかを
選択する。例えば、サインスイープ電流指令Ｔを第１の
モータ１５側の電流制御部１３側に加えた場合には、第
２のモータ２５側の速度フィードバック量を出力し、サ
インスイープ電流指令Ｔを第２のモータ２５側の電流制
御部２３側に加えた場合には、第１のモータ１５側の速
度フィードバック量を出力する。この切換スイッチ３ｂ
によるサインスイープ電流指令Ｔの入力と速度フィード
バック量の出力の切換えによって、２つのモータ（駆動
軸）の一方を擬似的に加振し、加振されない側のモータ
（駆動軸）の速度フィードバック量を測定することがで
き、これによって、制振制御装置の干渉補償の程度を観
察することができる。
指令Ｔをいずれの電流制御部側に加えるか、及び速度フ
ィードバック量をいずれのモータ側から出力させるかを
選択する。例えば、サインスイープ電流指令Ｔを第１の
モータ１５側の電流制御部１３側に加えた場合には、第
２のモータ２５側の速度フィードバック量を出力し、サ
インスイープ電流指令Ｔを第２のモータ２５側の電流制
御部２３側に加えた場合には、第１のモータ１５側の速
度フィードバック量を出力する。この切換スイッチ３ｂ
によるサインスイープ電流指令Ｔの入力と速度フィード
バック量の出力の切換えによって、２つのモータ（駆動
軸）の一方を擬似的に加振し、加振されない側のモータ
（駆動軸）の速度フィードバック量を測定することがで
き、これによって、制振制御装置の干渉補償の程度を観
察することができる。
【００３０】また、加振測定手段３は、速度フィードバ
ック量と共に、加振周波数ｆを出力し、加振周波数ｆの
変化に対する速度フィードバック量の変化状態を観察す
ることができる。なお、加振測定手段３は、デジタル量
あるいはＤ／Ａ変換したアナログ量の何れの信号形態で
も出力することができる。
ック量と共に、加振周波数ｆを出力し、加振周波数ｆの
変化に対する速度フィードバック量の変化状態を観察す
ることができる。なお、加振測定手段３は、デジタル量
あるいはＤ／Ａ変換したアナログ量の何れの信号形態で
も出力することができる。
【００３１】図５は、本発明のサーボ制御装置及び従来
のサーボ制御装置による実験結果の一例である。なお、
図５において、縦軸は速度検出値とサインスイープ電流
指令の周波数を表し、横軸は時間を表している。速度検
出値の振幅値が大きいほど干渉による影響が大きいこと
を表している。図５（ａ）は、本発明のサーボ制御装置
による実験結果であり、図５（ｂ）は、従来のサーボ制
御装置による実験結果である。図５（ａ）及び図５
（ｂ）の比較によれば、本発明のサーボ制御装置の速度
検出値の振幅は、従来のサーボ制御装置の振幅値と比較
して小さく抑えられており、干渉による影響が抑制され
ていることを確認することができる。
のサーボ制御装置による実験結果の一例である。なお、
図５において、縦軸は速度検出値とサインスイープ電流
指令の周波数を表し、横軸は時間を表している。速度検
出値の振幅値が大きいほど干渉による影響が大きいこと
を表している。図５（ａ）は、本発明のサーボ制御装置
による実験結果であり、図５（ｂ）は、従来のサーボ制
御装置による実験結果である。図５（ａ）及び図５
（ｂ）の比較によれば、本発明のサーボ制御装置の速度
検出値の振幅は、従来のサーボ制御装置の振幅値と比較
して小さく抑えられており、干渉による影響が抑制され
ていることを確認することができる。
【００３２】本発明の実施の形態によれば、制振制御装
置によって、１つの駆動系を共通の位置指令を用いて、
２つのモータで制御するタンデム制御において、ばね要
素や摩擦要素などのモータ間の干渉を抑制し、振動を抑
制することができる。また、本発明の実施の形態によれ
ば、加振測定装置によって、モータ間の干渉抑制の効果
を確認し、また、制振制御装置のパラメータの調整を行
うことができる。
置によって、１つの駆動系を共通の位置指令を用いて、
２つのモータで制御するタンデム制御において、ばね要
素や摩擦要素などのモータ間の干渉を抑制し、振動を抑
制することができる。また、本発明の実施の形態によれ
ば、加振測定装置によって、モータ間の干渉抑制の効果
を確認し、また、制振制御装置のパラメータの調整を行
うことができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高いループゲインの設定が可能で、高い応答性を備えた
サーボ制御装置を提供することができる。
高いループゲインの設定が可能で、高い応答性を備えた
サーボ制御装置を提供することができる。
【図１】本発明のサーボ制御装置を説明するための概略
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明のサーボ制御装置が備える制振制御装置
の構成例を説明するためのブロック図である。
の構成例を説明するためのブロック図である。
【図３】サーボ制御装置における加振測定手段の接続状
態を説明するためのｘブロック図である。
態を説明するためのｘブロック図である。
【図４】加振測定手段の構成例を説明するためのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図５】本発明のサーボ制御装置及び従来のサーボ制御
装置による実験結果の一例である。
装置による実験結果の一例である。
【図６】１つの可動部材を２つのモータで駆動する構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図７】１つの可動部材を２つのモータで駆動する構成
例を示す図である。
例を示す図である。
【図８】トルクタンデム制御の構成例を示すブロック図
である。
である。
【図９】ポジションタンデム制御の構成例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１ サーボ制御装置 ２ 制振制御装置 ３ 加振測定手段 ４ 可動部材 １１，２１ 位置制御手段 １２，２２ 速度制御手段 １３，２３ 電流制御手段 １４，２４ 電流増幅器 １５，２５ モータ １６，２６ 駆動軸 １７，２７ 速度検出器 １８，２８ 位置検出器 ２ａ 積分手段 ２ｂ，２ｃ 定数倍器 ２ｄ 位相進め補償手段 ３ａ サインスイープ電流指令演算器 ３ｂ 切換スイッチ ４１ ばね要素 ４２ 摩擦要素
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F059 AA01 CA06 FA03 FB28 FB30 FC02 FC03 FC11 FC14 5H303 AA01 AA10 BB01 BB07 BB11 DD01 EE03 EE07 EE09 FF09 GG06 HH04 JJ01 KK03 KK17 LL03 5H550 AA18 BB05 BB10 DD01 EE10 GG01 GG03 GG05 GG10 JJ03 JJ04 JJ11 JJ22 JJ24 JJ25 KK10 LL01 LL22 LL36 5H572 AA14 BB04 BB06 BB08 DD01 EE03 GG01 GG02 GG04 GG08 HC07 JJ03 JJ04 JJ11 JJ22 JJ24 JJ25 KK10 LL01 LL22 LL33
Claims (8)
- 【請求項１】 一つの可動部材を二つのモータで駆動す
るサーボ制御装置において、同一の位置指令を上位の制
御装置から受け取り、機械の位置を検出する位置検出器
からの位置フィードバック量を差し引いた位置偏差量を
処理して速度指令を出力する位置制御部と、前記速度指
令を受け取り、モータに取り付けられた速度検出器から
の速度フィードバック量を差し引いた速度偏差量を処理
して電流指令を出力する速度制御部と、前記電流指令を
受け取り、モータ電流を検出するセンサからの電流フィ
ードバック量を差し引いた電流偏差量を処理して電圧指
令を出力し、該電圧指令によって電流増幅器を動作させ
る電流制御部を組みとし、該組みを二つの各モータに対
してそれぞれ備えた位置制御装置と、前記二つのモータ
の速度フィードバック量に基づいて、モータ間の干渉を
補償する電流指令補正値を形成する制振制御装置を備
え、前記電流指令補正値を、一方のモータの位置制御装
置の電流指令に加え若しくは引き、他方のモータの位置
制御装置の電流指令に引き若しくは加える、サーボ制御
装置。 - 【請求項２】 前記制振制御装置は、二つのモータの速
度フィードバック量の差分を求め、前記速度フィードバ
ック偏差を積分して定数倍する第１演算手段と、前記速
度フィードバック偏差を定数倍する第２演算手段とを備
え、第１演算手段及び第２演算手段の出力の加算値を電
流指令補正値とする、請求項１記載のサーボ制御装置。 - 【請求項３】 前記制振制御装置は、二つのモータの速
度フィードバック量の差分を求め、該速度フィードバッ
ク偏差を積分して定数倍する演算手段を備え、該演算手
段の出力を電流指令補正値とする、請求項１記載のサー
ボ制御装置。 - 【請求項４】 前記制振制御装置は、二つのモータの速
度フィードバック量の差分を求め、該速度フィードバッ
ク偏差を定数倍する演算手段を備え、該演算手段の出力
を電流指令補正値とする、請求項１記載のサーボ制御装
置。 - 【請求項５】 前記制振制御装置は、前記電流指令補正
値の位相を進める位相進め補償手段を備える、請求項
２，３，又は４記載のサーボ制御装置。 - 【請求項６】 周波数を可変とする加振電流指令を形成
し、電流制御装置の何れか一方の組みの電流指令に加算
し、モータの速度フィードバック量の変化から制振制御
装置のパラメータの適宜を判断する加振測定手段を備え
る、請求項１，２，３，４，又は５記載のサーボ制御装
置。 - 【請求項７】 前記加振測定手段は、周波数を可変とす
るサインスイープ電流指令を形成する手段と、前記サイ
ンスイープ電流指令を電流制御装置の指定された一方の
組みの電流指令に加算する手段と、前記サインスイープ
電流指令の周波数と、指定された速度フィードバック量
を出力する手段とを備える、請求項６記載のサーボ制御
装置。 - 【請求項８】 前記サインスイープ電流指令形成手段
は、サンプリング周期毎に、サンプリング周期毎に増加
するカウント値を該サンプリング周期の値に乗算するこ
とにより周波数を可変とする、請求項７記載のサーボ制
御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000085826A JP3492583B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | サーボ制御装置 |
| US09/817,204 US6534944B2 (en) | 2000-03-27 | 2001-03-27 | Servo controller |
| DE60110673T DE60110673T2 (de) | 2000-03-27 | 2001-03-27 | Servosteuerung |
| EP01302819A EP1143315B1 (en) | 2000-03-27 | 2001-03-27 | Servo controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000085826A JP3492583B2 (ja) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | サーボ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001273037A true JP2001273037A (ja) | 2001-10-05 |
| JP3492583B2 JP3492583B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=18602087
Family Applications (1)
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