JP2006018431A - Servo control device - Google Patents

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Seitaro Ota
清太郎 大田
Yuji Nakamura
裕司 中村
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically set optimum feedforward gain minimizing deviation between a target instruction and motor output. <P>SOLUTION: This servo control device has a feedforward gain change means 5 capable of automatically setting the feedforward gain in a feedforward controller such that a maximum value of a deviation absolute value between the target instruction and the output of a motor 2 is minimized. A feedback controller 4 imparts control input such that the target instruction and the output of the motor 2 are brought into line to a motor controller 3. A feedback controller 6 imparts a plurality of feedforward signals obtained by multiplying a plurality of compensation signals such that the deviation in time of constant acceleration/deceleration velocity and in time of constant velocity becomes zero with the target instruction as input by the feedforward gain set in the feedforward gain change means 5 to the motor controller 3, and the motor controller 3 controls the motor 2. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、指令追従精度を必要とする工作機、半導体製造装置、実装機等を駆動するサーボ制御装置に関する。   The present invention relates to a servo control device that drives a machine tool, a semiconductor manufacturing apparatus, a mounting machine, and the like that require command tracking accuracy.

従来のサーボ制御装置は目標指令にモータ出力を一致させるように、モータ制御器に制御入力を与えるサーボ制御装置として、様々な構成が提案されている。（例えば、特許文献１を参照。）
図８は特許文献１に開示された従来のサーボ制御装置を代表する予測制御装置の構成を示すブロック図である。予測制御装置は制御対象の出力を目標指令に一致させるように動作する。図８に示すように予測制御装置は、制御対象１’、予測制御装置４’、フィードフォワード信号作成指令フィルタ６’で構成され、制御対象１’はモータ制御器３’とモータ２’で構成される。
図９は特許文献１に開示された予測制御装置のフィードフォワード信号作成指令フィルタの構成を示すブロック図である。図９に示されるように、フィードフォワード信号作成指令フィルタはフィルタ２４、メモリ２５、フィードフォワード信号演算器２６で構成される。 Various conventional servo control devices have been proposed as servo control devices that give control inputs to the motor controller so that the motor output matches the target command. (For example, see Patent Document 1.)
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a predictive control device representing the conventional servo control device disclosed in Patent Document 1. In FIG. The predictive control device operates so that the output of the controlled object matches the target command. As shown in FIG. 8, the predictive control device includes a control target 1 ′, a predictive control device 4 ′, and a feedforward signal creation command filter 6 ′, and the control target 1 ′ includes a motor controller 3 ′ and a motor 2 ′. Is done.
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the feedforward signal creation command filter of the prediction control apparatus disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 9, the feedforward signal creation command filter includes a filter 24, a memory 25, and a feedforward signal calculator 26.

次に動作について説明する。フィルタは未来の目標指令に関する情報を入力として、その入力した信号、あるいは、その入力した信号を内部のディジタルフィルタ（不図示）でフィルタリングした信号のＭサンプリング未来におけるサンプリング周期の間の増分とを指令Δｒ（ｉ＋Ｍ）として出力する。ディジタルフィルタは目標指令をフィルタリングする目的で用いられる。メモリはフィルタからの出力された指令増分値を順次記憶して現在時刻ｉからＭサンプリング未来までの指令値Δｒ（ｉ）、Δｒ（ｉ＋１）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）を出力する。フィードフォワード演算器はメモリから出力された指令増分値Δｒ（ｉ）、Δｒ（ｉ＋１）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）からフィードフォワード信号を求め、トルクフィードフォワード信号Ｔｆｆ（ｉ）、速度フィードフォワード信号Ｖｆｆ（ｉ）を生成する。予測制御器はフィードフォワード信号Ｔｆｆ（ｉ）、Ｖｆｆ（ｉ）と指令増分値Δｒ（ｉ＋１）、・・・、Δｒ（ｉ＋Ｍ）、制御対象の出力を入力として、フィードフォワード信号および制御入力からの出力までの伝達関数モデルを用いて未来の偏差予測値をもとめ、その未来偏差予測値と制御入力ｕ（ｉ）に関する評価関数が最小となるように制御入力ｕ（ｉ）を決定し、制御対象に出力する。制御対象はモータ制御器とモータから構成されており、モータ制御器は制御入力ｕ（ｉ）とフィードフォワード信号を入力して制御演算をし、モータを駆動する。図８の構成により、従来の予測制御装置は偏差を最小とするフィードフォワード制御器のフィードフォワードゲインを設定することにより加減速度一定時、および速度一定時の偏差を零とし、加速度変化時の偏差を小さくすることができるのである。
特開２００２−６２９０６号 Next, the operation will be described. The filter receives information on a future target command, and commands the input signal or an increment between M sampling future sampling periods of a signal obtained by filtering the input signal with an internal digital filter (not shown). Output as Δr (i + M). The digital filter is used for the purpose of filtering the target command. The memory sequentially stores the command increment values output from the filter and outputs command values Δr (i), Δr (i + 1),..., Δr (i + M) from the current time i to the M sampling future. The feedforward computing unit obtains a feedforward signal from the command increment values Δr (i), Δr (i + 1),..., Δr (i + M) output from the memory, and generates a torque feedforward signal Tff (i), speed feedforward. A signal Vff (i) is generated. The predictive controller receives the feedforward signals Tff (i), Vff (i), the command increment value Δr (i + 1),..., Δr (i + M), the output of the control target, and inputs from the feedforward signal and the control input. The future deviation prediction value is obtained using the transfer function model up to the output, and the control input u (i) is determined so that the evaluation function relating to the future deviation prediction value and the control input u (i) is minimized, and the control target Output to. The control target is composed of a motor controller and a motor, and the motor controller inputs a control input u (i) and a feedforward signal, performs a control calculation, and drives the motor. With the configuration shown in FIG. 8, the conventional predictive control apparatus sets the feedforward gain of the feedforward controller that minimizes the deviation, thereby setting the deviation when the acceleration / deceleration is constant and the constant speed to zero, and the deviation when the acceleration changes. Can be reduced.
JP 2002-62906 A

しかしながら、従来の予測制御装置は最適なフィードフォワードゲインを設定するために偏差をモニタし、フィードフォワードゲインを手動で設定するため、加減速度一定時、および速度一定時の偏差を零とし、加減速度変化時の偏差を小さくすることができるが、調整が煩雑であ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、フィードフォワードゲイン変更手段を用いて自動で偏差を最小とするようなフィードフォワードゲインを設定することができるサーボ制御装置を提供することを目的とする。 However, the conventional predictive control device monitors the deviation in order to set the optimum feedforward gain, and manually sets the feedforward gain. Therefore, the deviation at constant acceleration / deceleration and at constant velocity is set to zero, and the acceleration / deceleration is set. Although the deviation at the time of change can be reduced, there is a problem that adjustment is complicated.
The present invention has been made in view of such a problem, and provides a servo control device capable of automatically setting a feed forward gain that minimizes a deviation by using a feed forward gain changing means. With the goal.

請求項１記載の本発明は、目標指令にモータ出力を一致させるように制御するサーボ制御装置であって、モータを制御するモータ制御器と、目標指令とモータ出力と複数のフィードフォワード信号とを入力し、目標指令とモータ出力とを一致させるように制御入力をモータ制御器に出力するフィードバック制御器と、目標指令を入力して加減速度一定時、および速度一定時における目標指令と前記モータ出力との偏差が零となるように複数の補償信号を生成して補償信号にフィードフォワードゲインを乗じた複数のフィードフォワード信号をモータ制御器とフィードバック制御器とに出力するフィードフォワード制御器とを備えたサーボ制御装置において、目標指令とモータ出力との偏差を入力し、フィードフォワード制御器のフィードフォワードゲインを変更するフィードフォワードゲイン変更手段を備えるようにしたものである。
請求項２記載の本発明は、請求項１記載のサーボ制御装置において、フィードフォワードゲイン変更手段は、絶対値出力器とメモリを備え、絶対値出力器は前記偏差の絶対値を演算し、メモリは偏差絶対値に対応した速度フィードフォワードゲインおよびトルクフィードフォワードゲインを記憶し、フィードフォワード制御器には、速度フィードフォワードゲインと、トルクフィードフォワードゲインとを設定して、複数のフィードフォワード信号を作成し、
フィードバック制御器と、モータ制御器とには、フィードフォワード制御器から出力される複数のフィードフォワード信号を入力するようにしたものである。
請求項３記載の本発明は、請求項１記載の本発明において、フィードフォワードゲイン変更手段は、絶対値出力器と積分器とメモリを備え、絶対値出力器は前記偏差の絶対値を演算し、積分器は偏差の絶対値を積分して第１積分補償値を演算し、メモリは第１積分補償値に対応した速度フィードフォワードゲインおよびトルクフィードフォワードゲインを記憶し、フィードフォワード制御器には、速度フィードフォワードゲインと、トルクフィードフォワードゲインとを設定して、複数のフィードフォワード信号を作成し、
フィードバック制御器と、モータ制御器とには、フィードフォワード制御器から出力される複数のフィードフォワード信号を入力するようにしたものである。
請求項４記載の本発明は、請求項１記載のサーボ制御装置において、フィードフォワードゲイン変更手段は二乗値出力器とメモリとを備え、二乗値出力器は偏差の二乗値を演算し、メモリは偏差二乗値に対応した速度フィードフォワードゲインおよびトルクフィードフォワードゲインを記憶し、フィードフォワード制御器には、速度フィードフォワードゲインと、トルクフィードフォワードゲインとを設定して、複数のフィードフォワード信号を作成し、
フィードバック制御器と、モータ制御器とには、フィードフォワード制御器から出力される複数のフィードフォワード信号を入力するようにしたものである。
請求項５記載の本発明は、請求項１記載のサーボ制御装置において、フィードフォワードゲイン変更手段は二乗値出力器と積分器とメモリとを備え、二乗値出力器は偏差の二乗値を演算し、積分器は偏差二乗値を積分して第２積分補償値を演算し、メモリは偏差二乗値に対応した速度フィードフォワードゲインおよびトルクフィードフォワードゲインを記憶し、フィードバック制御器には、偏差に対応した速度フィードフォワードゲインを設定し、モータ制御器には、偏差に対応したトルクフィードフォワードゲインを設定するようにしたものである。
請求項６記載の本発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載のサーボ制御装置において、フィードフォワードゲイン変更手段は、ゼロ出力器とスイッチと絶対値出力器とメモリを備え、スイッチは偏差とゼロ出力器のゼロ出力値を加速度変化検出手段の加速度変化信号により切替え、加速度変化時信号がＯＮの時に偏差を入力し、ゼロフィードフォワードの時は０を入力するようにしたものである。 The present invention according to claim 1 is a servo control device that controls a motor output to coincide with a target command, and includes a motor controller that controls the motor, a target command, a motor output, and a plurality of feedforward signals. A feedback controller that outputs a control input to the motor controller so that the target command and the motor output coincide with each other, and the target command and the motor output when the target command is input and the acceleration / deceleration is constant and the speed is constant. A feed-forward controller that generates a plurality of compensation signals so that the deviation from the output becomes zero and outputs a plurality of feed-forward signals obtained by multiplying the compensation signal by a feed-forward gain to the motor controller and the feedback controller. In the servo controller, the deviation between the target command and the motor output is input, and the feed forward controller feed It is obtained so as to include a feed-forward gain changing means for changing the Dogein.
According to a second aspect of the present invention, in the servo control device according to the first aspect, the feedforward gain changing means includes an absolute value output unit and a memory, and the absolute value output unit calculates an absolute value of the deviation, and the memory Stores the speed feed forward gain and torque feed forward gain corresponding to the absolute deviation value, and sets the speed feed forward gain and torque feed forward gain in the feed forward controller to create multiple feed forward signals. And
A plurality of feedforward signals output from the feedforward controller are input to the feedback controller and the motor controller.
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the feedforward gain changing means includes an absolute value output unit, an integrator, and a memory, and the absolute value output unit calculates an absolute value of the deviation. The integrator integrates the absolute value of the deviation to calculate the first integral compensation value, the memory stores the speed feedforward gain and torque feedforward gain corresponding to the first integral compensation value, and the feedforward controller , Set the speed feed forward gain and torque feed forward gain, create multiple feed forward signals,
A plurality of feedforward signals output from the feedforward controller are input to the feedback controller and the motor controller.
According to a fourth aspect of the present invention, in the servo control device according to the first aspect, the feedforward gain changing means includes a square value output unit and a memory, the square value output unit calculates a square value of the deviation, and the memory is The speed feedforward gain and torque feedforward gain corresponding to the deviation square value are stored, and the feedforward controller sets the speed feedforward gain and torque feedforward gain to create multiple feedforward signals. ,
A plurality of feedforward signals output from the feedforward controller are input to the feedback controller and the motor controller.
According to a fifth aspect of the present invention, in the servo control device according to the first aspect, the feedforward gain changing means includes a square value output unit, an integrator, and a memory, and the square value output unit calculates a square value of the deviation. The integrator integrates the deviation square value to calculate the second integral compensation value, the memory stores the speed feed forward gain and torque feed forward gain corresponding to the deviation square value, and the feedback controller corresponds to the deviation. The speed feed forward gain is set, and the torque feed forward gain corresponding to the deviation is set in the motor controller.
According to a sixth aspect of the present invention, in the servo control device according to any one of the first to fifth aspects, the feedforward gain changing means includes a zero output device, a switch, an absolute value output device, and a memory, and the switch is a deviation. The zero output value of the zero output device is switched by the acceleration change signal of the acceleration change detecting means, and the deviation is input when the acceleration change signal is ON, and 0 is input when zero feed forward.

請求項１の発明によると、目標指令とモータ出力との偏差を最小とするフィードフォワードゲインを自動で設定できる。
請求項２の発明によると、モータ動作時の偏差絶対値の最大値を記憶し、フィードフォワードゲインを自動で変更するので、目標指令とモータ出力との偏差を最小にすることができる。
請求項３の発明によると、モータ動作時の偏差絶対値の積分値を記憶し、フィードフォワードゲインを自動で変更するので、目標指令とモータ出力との偏差を最小にすることができる。
請求項４の発明によると、モータ動作時の偏差２乗値の最大値を記憶し、フィードフォワードゲインを自動で変更するので、目標指令とモータ出力との偏差を最小にすることができる。
請求項５の発明によると、モータ動作時の偏差２乗値の積分値を記憶し、フィードフォワードゲインを自動で変更するので、目標指令とモータ出力との偏差を最小にすることができる。
請求項６の発明によると、加速度変化時信号がＯＮした時のみ目標指令とモータ出力との偏差を請求項１〜請求項５の手段を用いて記憶し、フィードフォワードゲインを変更するので加速度変化時信号がＯＮした時の目標指令とモータ出力との偏差を最小にすることができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to automatically set the feed forward gain that minimizes the deviation between the target command and the motor output.
According to the second aspect of the present invention, since the maximum deviation absolute value during motor operation is stored and the feedforward gain is automatically changed, the deviation between the target command and the motor output can be minimized.
According to the invention of claim 3, since the integral value of the deviation absolute value at the time of motor operation is stored and the feedforward gain is automatically changed, the deviation between the target command and the motor output can be minimized.
According to the invention of claim 4, since the maximum value of the deviation square value at the time of motor operation is stored and the feed forward gain is automatically changed, the deviation between the target command and the motor output can be minimized.
According to the fifth aspect of the invention, since the integral value of the deviation square value at the time of motor operation is stored and the feed forward gain is automatically changed, the deviation between the target command and the motor output can be minimized.
According to the sixth aspect of the invention, the deviation between the target command and the motor output is stored using the means of the first to fifth aspects only when the acceleration change signal is turned on, and the feedforward gain is changed. The deviation between the target command and the motor output when the hour signal is ON can be minimized.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１の実施例を示すサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。図において、フィードフォワードゲイン変更手段５は、目標指令からモータ２の出力を減算器８により減算した偏差を入力し、フィードフォワード制御器６内の複数のフィードフォワードゲインを変更することができる。実施例１における目標指令は目標位置指令、モータ２の出力はモータ位置とする。ただし、目標指令は目標速度指令、モータ２の出力はモータ速度としてもよい。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a servo control apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the feedforward gain changing means 5 can input a deviation obtained by subtracting the output of the motor 2 from the target command by the subtractor 8 and change a plurality of feedforward gains in the feedforward controller 6. In the first embodiment, the target command is a target position command, and the output of the motor 2 is a motor position. However, the target command may be a target speed command, and the output of the motor 2 may be a motor speed.

フィードバック制御器４は、目標指令とフィードフォワード制御器６の出力である複数のフィードフォワード信号とモータ２の出力とを入力し、モータ２の出力を目標指令に一致させるように制御入力をモータ制御器３に与え、フィードフォワード制御器６は、目標指令を入力し、加減速度一定時、及び速度一定時の偏差が零となるように複数の補償信号を生成して、該信号にフィードフォワードゲイン変更手段５で変更したフィードフォワードゲインである速度フィードフォワードゲイン、及びトルクフィードフォワードゲインを乗じた複数のフィードフォワード信号を生成してモータ制御器３と、フィードバック制御器４とに与える。図１におけるフィードフォワード信号は、速度フィードフォワード信号、及びトルクフィードフォワード信号である。
モータ制御器３はフィードバック制御器４から与えられる制御入力と、モータ２の出力と、フィードフォワード制御器６から与えられる速度フィードフォワード信号、及びトルクフィードフォワード信号とを入力し、モータ２を駆動する。
本発明の第１の実施例を示すサーボ制御装置が従来のサーボ制御装置と異なる部分は、目標指令とモータ２の出力との偏差を入力し、フィードフォワード制御器６における速度フィードフォワードゲイン、及びトルクフィードフォワードゲインを変更することができるフィードフォワードゲイン変更手段５を備えた部分である。
本発明の第１の実施例に示すサーボ制御装置におけるフィードフォワードゲイン変更手段５の動作の例を図２に示す。 The feedback controller 4 inputs a target command, a plurality of feedforward signals that are the output of the feedforward controller 6 and the output of the motor 2, and controls the control input so that the output of the motor 2 matches the target command. The feedforward controller 6 inputs a target command, generates a plurality of compensation signals so that the deviation at constant acceleration / deceleration and constant speed becomes zero, and feedforward gain is added to the signal. A plurality of feedforward signals multiplied by the speed feedforward gain, which is the feedforward gain changed by the changing means 5, and the torque feedforward gain are generated and given to the motor controller 3 and the feedback controller 4. The feed forward signal in FIG. 1 is a speed feed forward signal and a torque feed forward signal.
The motor controller 3 inputs the control input given from the feedback controller 4, the output of the motor 2, the speed feedforward signal and the torque feedforward signal given from the feedforward controller 6, and drives the motor 2. .
The servo control device showing the first embodiment of the present invention is different from the conventional servo control device in that the deviation between the target command and the output of the motor 2 is inputted, the speed feedforward gain in the feedforward controller 6, and This is a part provided with feed forward gain changing means 5 capable of changing the torque feed forward gain.
An example of the operation of the feed forward gain changing means 5 in the servo control apparatus shown in the first embodiment of the present invention is shown in FIG.

図２において、絶対値出力器１４は目標指令とモータ２の出力との差である偏差の絶対値を出力する。メモリ１１は絶対値出力器１４から出力される値を記憶する。速度フィードフォワードゲイン１２と、トルクフィードフォワードゲイン１３と、は、メモリ１１の値を比較し、モータ２の動作後にフィードフォワード制御器６の速度フィードフォワードゲインとトルクフィードフォワードゲインとを変更することができる。
まず、速度フィードフォワードゲイン、トルクフィードフォワードゲイン、の初期値をそれぞれ０として、モータ２を動作させ、偏差絶対値をメモリ１１にて記憶する。
次に速度フィードフォワードゲイン＝０．１、トルクフィードフォワードゲイン＝０に設定し、モータ２を動作させ、前回の偏差絶対値と今回の偏差絶対値とを比較する。
もし、前回の偏差絶対値よりも今回の偏差絶対値の方が小さければ、速度フィードフォワードゲイン＝０．２と設定して同様の処理を繰り返す。
もし、前回の偏差絶対値よりも今回の偏差絶対値の方が大きければ、速度フィードフォワードゲイン＝０．０１と設定して同様の処理を繰り返す。
この動作を繰り返し、偏差絶対値が最小となる速度フィードフォワードゲイン１２を見つける。
トルクフィードフォワードゲイン１３も速度フィードフォワードゲイン１２と同様の手順で偏差絶対値が最小となるトルクフィードフォワードゲイン１３を見つけ設定することにより、自動で偏差絶対値の最大値が最小となるフィードフォワードゲインを設定することができる。 In FIG. 2, the absolute value output unit 14 outputs an absolute value of a deviation that is a difference between the target command and the output of the motor 2. The memory 11 stores a value output from the absolute value output unit 14. The speed feedforward gain 12 and the torque feedforward gain 13 can compare the values in the memory 11 and change the speed feedforward gain and the torque feedforward gain of the feedforward controller 6 after the operation of the motor 2. it can.
First, the initial values of the speed feed forward gain and the torque feed forward gain are set to 0, respectively, the motor 2 is operated, and the deviation absolute value is stored in the memory 11.
Next, speed feed forward gain = 0.1 and torque feed forward gain = 0 are set, the motor 2 is operated, and the previous deviation absolute value is compared with the current deviation absolute value.
If the current deviation absolute value is smaller than the previous deviation absolute value, the speed feedforward gain is set to 0.2 and the same process is repeated.
If the current deviation absolute value is larger than the previous deviation absolute value, the speed feedforward gain is set to 0.01 and the same processing is repeated.
This operation is repeated to find the speed feedforward gain 12 that minimizes the deviation absolute value.
The torque feedforward gain 13 is also a feedforward gain that automatically minimizes the maximum deviation absolute value by finding and setting the torque feedforward gain 13 that minimizes the absolute deviation by the same procedure as the speed feedforward gain 12. Can be set.

本発明の第１の実施例に示すサーボ制御装置におけるフィードフォワードゲイン変更手段５は他の構成も可能である。フィードフォワードゲイン変更手段５の動作の第２の例を図３に示す。図３において、モータ２動作時の目標指令とモータ２の出力との偏差を入力し、偏差絶対値を絶対値出力器１４により出力し、該信号の値を積分器１５により積分し、該信号をメモリ１１により記憶する。メモリ１１はモータ２動作後、フィードフォワード制御器６の速度フィードフォワードゲイン１２とトルクフィードフォワードゲイン１３を変更し、再度モータ２を動作させ、メモリ１１に記憶される偏差絶対値の積分値が最小となるような速度フィードフォワードゲイン１２とトルクフィードフォワードゲイン１３を見つけ設定することにより、自動で偏差絶対値の積分値が最小となるフィードフォワードゲインを設定することができる。   The feedforward gain changing means 5 in the servo control apparatus shown in the first embodiment of the present invention can have other configurations. A second example of the operation of the feedforward gain changing means 5 is shown in FIG. In FIG. 3, the deviation between the target command during the operation of the motor 2 and the output of the motor 2 is input, the absolute value of the deviation is output by the absolute value output unit 14, the value of the signal is integrated by the integrator 15, and the signal Is stored in the memory 11. The memory 11 changes the speed feedforward gain 12 and the torque feedforward gain 13 of the feedforward controller 6 after the motor 2 is operated, operates the motor 2 again, and the integral value of the absolute value of deviation stored in the memory 11 is minimized. By finding and setting the speed feedforward gain 12 and the torque feedforward gain 13 that satisfy the following conditions, the feedforward gain that automatically minimizes the integral value of the deviation absolute value can be set.

本発明の第１の実施例に示すサーボ制御装置におけるフィードフォワードゲイン変更手段５はさらに他の構成も可能である。フィードフォワードゲイン変更手段５の動作の第３の例を図４に示す。図４において、モータ２動作時の目標指令とモータ２の出力との偏差を入力し、その２乗値を２乗値出力器１６により出力し、該信号の最大値をメモリ１１により記憶する。メモリ１１はモータ２動作後、フィードフォワード制御器６の速度フィードフォワードゲイン１２とトルクフィードフォワードゲイン１３を変更し、再度モータ２を動作させ、メモリ１１に記憶される偏差２乗値の最大値が最小となるような速度フィードフォワードゲイン１２とトルクフィードフォワードゲイン１３を見つけ設定することにより、自動で偏差２乗値の最大値が最小となるフィードフォワードゲインを設定することができる。   The feedforward gain changing means 5 in the servo control apparatus shown in the first embodiment of the present invention can have other configurations. A third example of the operation of the feedforward gain changing means 5 is shown in FIG. In FIG. 4, the deviation between the target command during the operation of the motor 2 and the output of the motor 2 is input, the square value is output by the square value output device 16, and the maximum value of the signal is stored in the memory 11. After the motor 11 operates, the memory 11 changes the speed feedforward gain 12 and the torque feedforward gain 13 of the feedforward controller 6, operates the motor 2 again, and the maximum deviation square value stored in the memory 11 is By finding and setting the speed feedforward gain 12 and torque feedforward gain 13 that are minimized, the feedforward gain that automatically minimizes the maximum deviation square value can be set.

本発明の第１の実施例に示すサーボ制御装置におけるフィードフォワードゲイン変更手段５はさらに他の構成も可能である。フィードフォワードゲイン変更手段５の動作の第４の例を図５に示す。図５において、モータ２動作時の目標指令とモータ２の出力との偏差を入力し、偏差２乗値を２乗値出力器１６により出力し、該信号の値を積分器１５により積分し、該信号をメモリ１１により記憶する。メモリ１１はモータ２動作後、フィードフォワード制御器６の速度フィードフォワードゲイン１２とトルクフィードフォワードゲイン１３を変更し、再度モータ２を動作させ、メモリ１１に記憶される偏差２乗値の積分値が最小となるような速度フィードフォワードゲイン１２とトルクフィードフォワードゲイン１３を見つけ設定することにより、自動で偏差２乗値の積分値が最小となるフィードフォワードゲインを設定することができる。   The feedforward gain changing means 5 in the servo control apparatus shown in the first embodiment of the present invention can have other configurations. A fourth example of the operation of the feedforward gain changing means 5 is shown in FIG. In FIG. 5, the deviation between the target command at the time of the motor 2 operation and the output of the motor 2 is inputted, the deviation square value is outputted by the square value output device 16, the value of the signal is integrated by the integrator 15, The signal is stored in the memory 11. After the motor 11 operates, the memory 11 changes the speed feedforward gain 12 and the torque feedforward gain 13 of the feedforward controller 6, operates the motor 2 again, and the integral value of the deviation square value stored in the memory 11 is By finding and setting the speed feedforward gain 12 and the torque feedforward gain 13 that are minimized, it is possible to automatically set the feedforward gain that minimizes the integral value of the deviation square value.

図９はフィードフォワード制御器６の一例を示すブロック図である。図９は目標指令を入力し、速度フィードフォワード信号、及びトルクフィードフォワード信号を出力するために、フィードフォワードゲイン演算器２２により演算された信号をフィードフォワードゲイン変更手段５により変更された速度フィードフォワードゲイン１２を乗じて出力する。さらに、フィードフォワードゲイン演算器２１により演算された信号を速度フィードフォワードゲイン１２から自動計算される位相調整ゲイン２０を乗じて出力する。速度フィードフォワードゲイン１２を乗じた出力と、位相調整ゲイン２０を乗じた出力の加算値を速度フィードフォワード信号として出力する。
そして、フィードフォワードゲイン演算器２３により演算された信号をフィードフォワードゲイン変更手段５により変更されたトルクフィードフォワードゲイン１３を乗じ、トルクフィードフォーワード信号として出力する。 FIG. 9 is a block diagram showing an example of the feedforward controller 6. FIG. 9 shows a speed feedforward in which a signal calculated by the feedforward gain calculator 22 is changed by the feedforward gain changing means 5 in order to input a target command and output a speed feedforward signal and a torque feedforward signal. Multiply by gain 12 and output. Further, the signal calculated by the feedforward gain calculator 21 is multiplied by the phase adjustment gain 20 automatically calculated from the speed feedforward gain 12 and output. An added value of the output multiplied by the speed feed forward gain 12 and the output multiplied by the phase adjustment gain 20 is output as a speed feed forward signal.
Then, the signal calculated by the feedforward gain calculator 23 is multiplied by the torque feedforward gain 13 changed by the feedforward gain changing means 5 and outputted as a torque feedforward signal.

図６は、本発明の第２の実施例を示すサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。図において、加速度変化検出手段１０は目標指令を入力し、加減速度が変化した時のみＯＮする信号である。
フィードフォワードゲイン変更手段５´は、加速度変化検出手段１０の出力である加速度変化時信号と、目標指令からモータ２の出力を減算器８により減算した偏差とを入力し、フィードフォワード制御器６内の複数のフィードフォワードゲインを変更することができる。実施例２における目標指令は目標位置指令、モータ２の出力はモータ位置とする。
ただし、目標指令は目標速度指令、モータ２の出力はモータ速度としてもよい。
フィードバック制御器４は、目標指令とフィードフォワード制御器６の出力である複数のフィードフォワード信号とモータ２の出力とを入力し、モータ２の出力を目標指令に一致させるように制御入力をモータ制御器３に与え、フィードフォワード制御器６は、目標指令を入力し、加減速度一定時、及び速度一定時の偏差が零となるように複数の補償信号を生成して、該信号にフィードフォワードゲイン変更手段５´で変更したフィードフォワードゲインである速度フィードフォワードゲイン、及びトルクフィードフォワードゲインを乗じた複数のフィードフォワード信号を生成してモータ制御器３と、フィードバック制御器４とに与える。図６におけるフィードフォワード信号は、速度フィードフォワード信号、及びトルクフィードフォワード信号である。
モータ制御器３はフィードバック制御器４から与えられる制御入力と、モータ２の出力と、フィードフォワード制御器６から与えられる速度フィードフォワード信号、及びトルクフィードフォワード信号とを入力し、モータ２を駆動する。 FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the servo control apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the acceleration change detecting means 10 is a signal that is turned ON only when a target command is input and the acceleration / deceleration changes.
The feedforward gain changing means 5 ′ inputs an acceleration change signal that is an output of the acceleration change detecting means 10 and a deviation obtained by subtracting the output of the motor 2 from the target command by the subtractor 8. A plurality of feed forward gains can be changed. In the second embodiment, the target command is a target position command, and the output of the motor 2 is a motor position.
However, the target command may be a target speed command, and the output of the motor 2 may be a motor speed.
The feedback controller 4 inputs a target command, a plurality of feedforward signals that are the output of the feedforward controller 6 and the output of the motor 2, and controls the control input so that the output of the motor 2 matches the target command. The feedforward controller 6 inputs a target command, generates a plurality of compensation signals so that the deviation at constant acceleration / deceleration and constant speed becomes zero, and feedforward gain is added to the signal. A plurality of feedforward signals multiplied by the speed feedforward gain, which is the feedforward gain changed by the changing means 5 ′, and the torque feedforward gain are generated and given to the motor controller 3 and the feedback controller 4. The feedforward signal in FIG. 6 is a speed feedforward signal and a torque feedforward signal.
The motor controller 3 inputs the control input given from the feedback controller 4, the output of the motor 2, the speed feedforward signal and the torque feedforward signal given from the feedforward controller 6, and drives the motor 2. .

本発明の第２の実施例を示すサーボ制御装置が従来のサーボ制御装置と異なる部分は、加減速度が変化した時のみＯＮする加速度変化時信号を出力する加速度変化検出手段１０と、目標指令とモータ２の出力との偏差を入力し、加速度変化時信号がＯＮになった時のみ偏差を記憶して、フィードフォワード制御器６における速度フィードフォワードゲイン、及びトルクフィードフォワードゲインを変更することができるフィードフォワードゲイン変更手段５とを備えた部分である。
本発明の第２の実施例に示すサーボ制御装置におけるフィードフォワードゲイン変更手段５´の動作の例を図７に示す。図７において、スイッチ１７は加速度変化時信号がＯフィードフォワードの時はゼロ出力器１８から０を出力し、ＯＮの時はモータ２動作時の目標指令とモータ２の出力との偏差を出力する。該信号の絶対値を絶対値出力器１４により出力し、該信号の最大値をメモリ１１により記憶する。メモリ１１はモータ２動作後、フィードフォワード制御器６の速度フィードフォワードゲイン１２とトルクフィードフォワードゲイン１３を変更し、再度モータ２を動作させ、メモリ１１に記憶される偏差絶対値の最大値が最小となるような速度フィードフォワードゲイン１２とトルクフィードフォワードゲイン１３を見つけ設定することにより、自動で偏差絶対値の最大値が最小となるフィードフォワードゲインを設定することができる。 The servo control device according to the second embodiment of the present invention is different from the conventional servo control device in that the acceleration change detection means 10 that outputs an acceleration change signal that turns ON only when the acceleration / deceleration changes, a target command, The deviation from the output of the motor 2 is input, the deviation is stored only when the acceleration change signal is turned ON, and the speed feedforward gain and the torque feedforward gain in the feedforward controller 6 can be changed. The feed forward gain changing means 5 is provided.
FIG. 7 shows an example of the operation of the feedforward gain changing means 5 ′ in the servo control apparatus shown in the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the switch 17 outputs 0 from the zero output device 18 when the acceleration change signal is O feedforward, and outputs the deviation between the target command when the motor 2 is operating and the output of the motor 2 when the signal is ON. . The absolute value of the signal is output by the absolute value output unit 14, and the maximum value of the signal is stored in the memory 11. The memory 11 changes the speed feedforward gain 12 and the torque feedforward gain 13 of the feedforward controller 6 after the motor 2 is operated, operates the motor 2 again, and the maximum deviation absolute value stored in the memory 11 is minimum. By finding and setting the speed feedforward gain 12 and the torque feedforward gain 13 that satisfy the following conditions, the feedforward gain that automatically minimizes the maximum deviation absolute value can be set.

本発明の第２の実施例に示すサーボ制御装置におけるフィードフォワードゲイン変更手段５´は図７におけるスイッチ１７の出力を図３、４、及び５に入力して、フィードフォワードゲインを設定する他の構成も可能である。
このように、フィードフォワードゲイン変更手段５´を用いて、フィードフォワード制御器６における複数のフィードフォワードゲインを自動で設定することで、煩雑な調整を容易にすることができる。 The feedforward gain changing means 5 ′ in the servo control apparatus shown in the second embodiment of the present invention inputs the output of the switch 17 in FIG. 7 to FIGS. 3, 4, and 5 to set the feedforward gain. Configuration is also possible.
Thus, complicated adjustment can be facilitated by automatically setting a plurality of feedforward gains in the feedforward controller 6 using the feedforward gain changing means 5 ′.

モータ動作中の偏差を最小とすることで追従精度を改善することができるので、同期制御を行うような機械にも適用できる。   Since the tracking accuracy can be improved by minimizing the deviation during motor operation, the invention can be applied to a machine that performs synchronous control.

本発明の第１の実施例を示すサーボ制御装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the servo control apparatus which shows 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例の第１のフィードフォワード信号変更手段の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the 1st feedforward signal change means of 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例の第２のフィードフォワード信号変更手段の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the 2nd feedforward signal change means of 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例の第３のフィードフォワード信号変更手段の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the 3rd feedforward signal change means of 1st Example of this invention. 本発明の第１実施例の第４のフィードフォワード信号変更手段の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the 4th feedforward signal change means of 1st Example of this invention. 本発明の第２の実施例を示すサーボ制御装置の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the servo control apparatus which shows 2nd Example of this invention. 本発明の第２実施例のフィードフォワード信号変更手段の構成を示すブロック図The block diagram which shows the structure of the feedforward signal change means of 2nd Example of this invention. 従来のサーボ制御装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a conventional servo controller 従来のサーボ制御装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a conventional servo controller 本発明のサーボ制御装置のフィードフォワード制御器の構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of a structure of the feedforward controller of the servo control apparatus of this invention

符号の説明Explanation of symbols

２ モータ
３ モータ制御器
４ フィードバック制御器
５ フィードフォワードゲイン変更手段
６ フィードフォワード制御器
８ 減算器
１０ 加速度変化検出手段
１１ メモリ
１２ 速度フィードフォワードゲイン
１３ トルクフィードフォワードゲイン
１４ 絶対値出力器
１５ 積分器
１６ ２乗値出力器
１７ スイッチ
１８ ゼロ出力器
２０ 位相調整ゲイン
２１ フィードフォワードゲイン演算器
２２ フィードフォワードゲイン演算器
２３ フィードフォワードゲイン演算器 2 Motor 3 Motor controller 4 Feedback controller 5 Feed forward gain changing means 6 Feed forward controller 8 Subtractor 10 Acceleration change detecting means 11 Memory 12 Speed feed forward gain 13 Torque feed forward gain 14 Absolute value output unit 15 Integrator 16 Square value output device 17 Switch 18 Zero output device 20 Phase adjustment gain 21 Feed forward gain calculator 22 Feed forward gain calculator 23 Feed forward gain calculator

Claims (6)

目標指令にモータ出力を一致させるように制御するサーボ制御装置であって、モータを制御するモータ制御器と、前記目標指令と前記モータ出力と複数のフィードフォワード信号とを入力し、前記目標指令と前記モータ出力とを一致させるように制御入力を前記モータ制御器に出力するフィードバック制御器と、前記目標指令を入力して加減速度一定時および速度一定時における前記目標指令と前記モータ出力との偏差が零となるように複数の補償信号を生成して前記補償信号にフィードフォワードゲインを乗じた複数の前記フィードフォワード信号を前記モータ制御器と前記フィードバック制御器とに出力するフィードフォワード制御器とを備えたサーボ制御装置において、
前記目標指令と前記モータ出力との偏差を入力し、前記フィードフォワード制御器の前記フィードフォワードゲインを変更するフィードフォワードゲイン変更手段を備えたことを特徴とするサーボ制御装置。 A servo controller for controlling a motor output to coincide with a target command, the motor controller for controlling the motor, the target command, the motor output, and a plurality of feedforward signals are input, and the target command and A feedback controller that outputs a control input to the motor controller so as to match the motor output, and a deviation between the target command and the motor output when the target command is input and the acceleration / deceleration is constant and the speed is constant. A feed-forward controller that generates a plurality of compensation signals so that becomes zero and outputs the plurality of feed-forward signals obtained by multiplying the compensation signal by a feed-forward gain to the motor controller and the feedback controller. In the provided servo control device,
A servo control device comprising feed-forward gain changing means for inputting a deviation between the target command and the motor output and changing the feed-forward gain of the feed-forward controller. 前記フィードフォワードゲイン変更手段は、絶対値出力器とメモリを備え、
前記絶対値出力器は前記偏差の絶対値を演算し、
前記メモリは前記偏差絶対値に対応した速度フィードフォワードゲインおよびトルクフィードフォワードゲインを記憶し、
前記フィードフォワード制御器には、前記速度フィードフォワードゲインと、前記トルクフィードフォワードゲインとを設定して、複数のフィードフォワード信号を作成し、
前記フィードバック制御器と、前記モータ制御器とには、前記フィードフォワード制御器から出力される複数の前記フィードフォワード信号を入力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置。 The feedforward gain changing means includes an absolute value output device and a memory,
The absolute value output unit calculates an absolute value of the deviation,
The memory stores a speed feed forward gain and a torque feed forward gain corresponding to the absolute deviation value,
The feedforward controller sets the speed feedforward gain and the torque feedforward gain to create a plurality of feedforward signals,
The servo control device according to claim 1, wherein a plurality of the feedforward signals output from the feedforward controller are input to the feedback controller and the motor controller. 前記フィードフォワードゲイン変更手段は、絶対値出力器と積分器とメモリを備え、
前記絶対値出力器は前記偏差の絶対値を演算し、
前記積分器は前記偏差の絶対値を積分して第１積分補償値を演算し、
前記メモリは前記第１積分補償値に対応した速度フィードフォワードゲインおよびトルクフィードフォワードゲインを記憶し、
前記フィードフォワード制御器には、前記速度フィードフォワードゲインと、前記トルクフィードフォワードゲインとを設定して、複数のフィードフォワード信号を作成し、
前記フィードバック制御器と、前記モータ制御器とには、前記フィードフォワード制御器から出力される複数の前記フィードフォワード信号を入力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置。 The feedforward gain changing means includes an absolute value output unit, an integrator, and a memory,
The absolute value output unit calculates an absolute value of the deviation,
The integrator integrates the absolute value of the deviation to calculate a first integral compensation value;
The memory stores a speed feed forward gain and a torque feed forward gain corresponding to the first integral compensation value,
The feedforward controller sets the speed feedforward gain and the torque feedforward gain to create a plurality of feedforward signals,
The servo control device according to claim 1, wherein a plurality of the feedforward signals output from the feedforward controller are input to the feedback controller and the motor controller. 前記フィードフォワードゲイン変更手段は二乗値出力器とメモリとを備え、
前記二乗値出力器は前記偏差の二乗値を演算し、
前記メモリは前記偏差二乗値に対応した速度フィードフォワードゲインおよびトルクフィードフォワードゲインを記憶し、
前記フィードフォワード制御器には、前記速度フィードフォワードゲインと、前記トルクフィードフォワードゲインとを設定して、複数のフィードフォワード信号を作成し、
前記フィードバック制御器と、前記モータ制御器とには、前記フィードフォワード制御器から出力される複数の前記フィードフォワード信号を入力するようにしたことを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置。 The feedforward gain changing means includes a square value output device and a memory,
The square value output unit calculates a square value of the deviation,
The memory stores a speed feed forward gain and a torque feed forward gain corresponding to the deviation square value,
The feedforward controller sets the speed feedforward gain and the torque feedforward gain to create a plurality of feedforward signals,
The servo control device according to claim 1, wherein a plurality of the feedforward signals output from the feedforward controller are input to the feedback controller and the motor controller. 前記フィードフォワードゲイン変更手段は二乗値出力器と積分器とメモリとを備え、
前記二乗値出力器は前記偏差の二乗値を演算し、
前記積分器は前記偏差二乗値を積分して第２積分補償値を演算し、
前記メモリは前記偏差二乗値に対応した速度フィードフォワードゲインおよびトルクフィードフォワードゲインを記憶し、
前記フィードバック制御器には、前記偏差に対応した速度フィードフォワードゲインを設定し、
前記モータ制御器には、前記偏差に対応したトルクフィードフォワードゲインを設定するようにしたことを特徴とする請求項１記載のサーボ制御装置。 The feedforward gain changing means includes a square value output unit, an integrator, and a memory,
The square value output unit calculates a square value of the deviation,
The integrator integrates the deviation square value to calculate a second integral compensation value;
The memory stores a speed feed forward gain and a torque feed forward gain corresponding to the deviation square value,
In the feedback controller, a speed feedforward gain corresponding to the deviation is set,
2. The servo control device according to claim 1, wherein a torque feed forward gain corresponding to the deviation is set in the motor controller. 前記フィードフォワードゲイン変更手段は、ゼロ出力器とスイッチと絶対値出力器とメモリを備え、
前記スイッチは前記偏差と前記ゼロ出力器のゼロ出力値を加速度変化検出手段の加速度変化信号により切替え、
前記加速度変化時信号がオンの時に前記偏差を入力し、オフの時は０を入力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のサーボ制御装置。 The feedforward gain changing means includes a zero output device, a switch, an absolute value output device, and a memory,
The switch switches the deviation and the zero output value of the zero output device by an acceleration change signal of an acceleration change detection means,
6. The servo control device according to claim 1, wherein the deviation is input when the acceleration change signal is on and 0 is input when the acceleration change signal is off.
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