JP2006158026A - 制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 サーボモータ2で駆動される被駆動体3に加速度検出手段7を設ける。該加速度検出手段7で検出された加速度検出値に係数14を乗じて補正値を求め、速度指令からこの補正値を減じて補正し、速度制御処理部12で速度フィードバック制御を行い、電流指令を求める。さらに電流制御処理を行ってサーボモータ2を駆動し、被駆動体3を移動させる。被駆動体の振動により加速度検出値が増大すれば、速度指令が補正されてこの振動を抑制するように作用するから、被駆動体3の振動は抑制される。加速度検出値に基づく速度指令の補正処理を速度制御処理周期毎実行することにより、処理時間を少なくして、被駆動体3の振動を抑制できる。
【選択図】 図2
Description
本発明は上述した問題点を解決することを目的とするものである。
請求項4に係る発明は、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と前記速度推定値と前記速度検出値とを用いて被駆動体の速度を制御する速度制御処理部とを有することを特徴とするものである。
請求項8に係る発明は、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、該速度制御処理部からの電流指令に基づいて前記サーボモータを駆動する電流を制御する電流制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部とを有し、前記速度推定値を用いて電流指令を補正することを特徴とするものである。
また、請求項15に係る発明は、請求項1〜11に係る発明において、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段が検出する加速度検出値にバンドパスフィルタを適用して出力するようにしたものである。
請求項23に係る発明は、被駆動体を複数のサーボモータで駆動するタンデム制御であって、各サーボモータの制御を請求項1〜22に係る発明の制御装置で行うものとした。
本発明においては、サーボモータ2で駆動される被駆動体3に加速度検出手段7を設けるものであり、該加速度検出手段7で検出した加速度検出値は、モータ制御部1に入力される。また、モータ制御部1には、被駆動体3の位置、速度を検出する位置検出手段6、速度検出手段5からの位置検出値、速度検出値が入力されている。さらに、位置指令、速度指令が入力され、位置、速度の制御さらには電流制御をこのモータ制御部1で実施し、サーボモータ2を駆動制御するものである。なお、図1中、符号9は、サーボモータの回転運動を直線運動に変換して被駆動体を駆動するボールネジ/ナット機構である。
位置制御処理部から出力される速度指令、または上位コントローラ等から指令される速度指令から、速度検出手段5の出力である速度フィードバック値を減じて速度偏差を求めるが、このとき被駆動体3の加速度を検出する加速度検出手段7からの加速度検出値に所定係数14を乗じた値をも減じて速度指令を補正する。なお、加速度検出値に所定係数14を乗じた値を速度指令から減じても、速度指令と速度フィードバックの差である速度偏差から減じても、さらには、速度フィードバックに加算することによって補正してもよいものであり、結局、速度制御処理部12に入力される指令を加速度検出値によって補正するものである。これらは実質的に速度指令の補正と同じである。
この第3の実施形態は、速度指令の補正として、加速度検出手段7で検出した加速度検出値を積分して速度推定値を求める速度推定処理部17を設け、該速度推定処理部17で求められた速度推定値を速度指令から減じて速度偏差を求め、該速度偏差に係数18を乗じて補正量を求め、該補正量を速度指令に加算して補正し、若しくは速度フィードバック値を補正するものである。この補正処理を速度制御処理と共に速度制御周期毎に行うものである。速度制御処理部での制御がPI(比例、積分)制御、PID(比例、積分、微分)制御の場合には、加速度検出値に基づいて速度指令を補正しても、速度検出手段から出力される速度フィードバックを補正しても実質的に差異はないが、IP(積分、比例)制御の場合、速度制御処理部での制御の比例制御は速度フィードバックにのみ作用することになるから、速度指令に対して補正すれば、速度制御処理部12での積分制御のみに補正が作用し、比例制御には作用しないことになる。また、速度フィードバックを補正するようにすれば、比例制御も積分制御に対しても加速度検出値による補正が作用することになる。よって、IP(積分、比例)制御の場合、加速度検出値による補正の対象を速度指令か速度フィードバック値かの最適な方を採用するようにする。なお、他の位置制御、電流制御等は、従来と同様である。
この第4の実施形態は、加速度検出手段で検出した加速度検出値を積分して速度推定値を求める速度推定処理部17を設け、該速度推定処理部17で求められた速度推定値に係数19を乗じた値を速度フィードバック値として、速度制御処理部12で速度制御処理を行うものである。この場合、速度検出手段を必要としないものである。
この第5の実施形態は、上述した第1〜第4の実施形態と異なり、速度制御処理部12から出力される電流指令を補正するようにしたものである。微分の項16で速度指令を1階微分して指令加速度を求め、該指令加速度から加速度検出手段7で検出した加速度検出値を減じて加速度偏差を求め、該加速度偏差に係数20を乗じて補正量を求め、該補正量を速度制御処理部12での速度制御処理によって得られた電流指令に加算して補正するものである。この電流指令を補正する場合も、速度制御処理周期毎に速度制御処理と共に実行するものである。
この第6の実施形態は、加速度検出手段7で検出された加速度検出値を積分して速度推定値を求める速度推定処理部17を設け、該速度推定処理部17から出力される速度推定値に係数a(符号21)を乗じた値と、加速度検出値に係数b(符号22)を乗じた値を、速度制御処理部12での速度制御処理で求められる電流指令から減じて補正し、該補正した電流指令をサーボアンプに出力するものである。この場合も、電流指令を補正する処理は、速度制御処理周期毎実行され、速度制御処理によって得られる電流指令が各周期毎補正されることになる。
この第7の実施形態は、加速度検出手段7で検出された加速度検出値を積分して速度推定値を求める速度推定処理部17を設け、さらに、指令速度と速度推定値との差を求めて、この差に係数a(符号23)を乗じて第1の補正量とし、加速度検出値に係数b(符号24)を乗じて第2の補正量を求め、速度制御処理部12の速度制御処理によって得られた電流指令に第1の補正量を加算し、第2の補正量を減ずる補正を行うものである。他は従来のサーボ制御と同一である。
この第8の実施形態は、第1の実施形態にさらに、速度推定処理部17を付加し、速度推定値に基づいて電流指令をも補正するようにしたものである。加速度検出手段7で検出した加速度検出値に係数a(符号25)を乗じて速度指令の補正値を求め、この補正値を速度指令から減じて補正された速度指令とし速度制御処理を行う。さらに、速度推定処理部17で加速度検出値を積分して速度推定値を求め、該速度推定値に係数b(符号26)を乗じて電流指令の補正値を求め、速度制御処理部12の速度制御処理により求められた電流指令から減じて、補正された電流指令とする。
この第9の実施形態は、上述した第1〜第8の実施形態において、加速度検出値に基づいて、また、該加速度検出値に基づいて求めた速度推定値により、速度指令または電流指令を補正する制御を行うと、被駆動体が往復運動して同位置に戻ったとき、加速度検出値の積分値が0とならない場合があり、また、被駆動体が一定速度になったとき、加速度検出値の積分値が0とならず定常偏差が生じる場合があり、これを防止するようにしたものである。そのために位置制御処理部11に積分処理を行う積分項11aを比例項11bに追加して設けたものである。
この第10の実施形態では、加速度検出手段7で検出された加速度検出値を速度推定処理部17で積分し速度推定値を求め、該速度推定値をフィルタ28でフィルタ処理して、そのフィルタ28の出力値に係数29を乗じた値と、指令速度と速度フィードバック値に基づいて速度制御処理部12で速度制御処理を実行するものである。なお、図11では、速度指令を補正する例を示しているが、速度制御処理部の制御がPI(比例、積分)制御、PID(比例、積分、微分)制御である場合は、速度指令を補正しても速度フィードバックを補正しても同じである。しかし、IP(積分、比例)制御では、速度指令を補正すれば、速度制御の積分制御にのみ補正の影響が作用するが、速度フィードバックを補正するものであれば、比例制御も積分制御にもこの補正の影響が発生する。そのため、IP(積分、比例)制御の場合には、補正する対象を速度指令か速度フィードバックかを選択するようにする。また、このフィルタ28を、速度推定値に含まれる定常成分を除去するように構成することによって、定常成分を除去するようにする。また、このフィルタ28を、速度推定値を速度指令値に収束させるように構成することによって、速度指令に対する追従性を向上させる。
この第11の実施形態は、加速度検出手段7で検出された加速度検出値のフィードバックゲインを上位コントローラ30からの指令で変更できるようにしたものである。
工作機械においては、切削時には被駆動体(ワークを保持するテーブル又は工具)3は切削反力を受けるため、早送り時とは異なる条件、状況となる。そのため、この状況に合わせて、加速度検出値による補正の影響を変えることができるようにしたものである。
この第13の実施形態は、モータ制御部1のサーボ制御として位置制御処理部11を有するものであって、位置指令を加速度検出手段7で検出される加速度検出値によって補正するようにしたものである。この第13の実施形態では、加速度検出値を2階積分して推定位置を求める位置推定処理部31を有しており、該位置推定処理部31で求めた推定位置に係数32を乗じた値を位置指令から減じて補正するものである。位置制御処理部11では、通常、比例制御なされるものであり、位置指令と位置検出手段6からのフィードバック値を減じて位置偏差が求められ、該位置偏差にポジションゲイン(比例ゲイン)が乗じられて速度指令となるものであるから、加速度検出値に基づく位置指令の補正分もポジションゲインが乗じられて、補正分の速度指令が生じるものとなり、結局は速度指令を補正した、第1の実施形態等と同様なものとなる。
この第14の実施形態は、1つの被駆動体を複数(この実施形態では2つ)のサーボモータによって駆動するタンデム制御に本発明の加速度検出値による補正制御を実行する制御装置の例である。
2 サーボモータ(アンプを含む)
3 被駆動体
4 電流検出手段
5 速度検出手段
6 位置検出手段
7 加速度検出手段
11 位置制御処理部
12 速度制御処理部
13 電流制御処理部
Claims (23)
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段を備え、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して前記速度指令を補正することを特徴とする制御装置。
- 前記速度指令の補正は、加速度検出値に所定の係数を乗算した結果を前記速度指令から減算することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段を有し、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値と前記速度指令値の1階微分値とを用いて速度指令値を補正することを特徴とする制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と前記速度推定値と前記速度検出値とを用いて被駆動体の速度を制御する速度制御処理部とを有することを特徴とする制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令と前記速度推定値とを用いて速度を制御する速度制御処理部を備えることを特徴とする制御装置。
- 位置指令値と位置検出値とを用いて速度指令を速度制御処理部に出力し位置を制御する位置制御処理部を有し、前記速度指令を補正する代わりに、前記位置指令を補正することを特徴とする請求項1乃至5の内いずれか1項に記載の制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、該速度制御処理部からの電流指令に基づいて前記サーボモータを駆動する電流を制御する電流制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段とを有し、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値と前記速度指令値の1階微分値とを用いて前記速度制御処理部が出力する電流指令値を補正することを特徴とする制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、該速度制御処理部からの電流指令に基づいて前記サーボモータを駆動する電流を制御する電流制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部とを有し、前記速度推定値を用いて電流指令を補正することを特徴とする制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、該速度制御処理部からの電流指令に基づいて前記サーボモータを駆動する電流を制御する電流制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部とを有し、前記加速度検出値に所定の係数を乗算した結果だけでなく、前記速度推定値に所定の係数を乗算した結果でも電流指令を補正することを特徴とする制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、該速度制御処理部からの電流指令に基づいて前記サーボモータを駆動する電流を制御する電流制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部とを有し、前記加速度検出値に所定の係数を乗算した結果だけでなく、前記速度推定値と前記速度指令との差分に所定の係数を乗算した結果でも電流指令を補正することを特徴とする制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、該速度制御処理部からの電流指令に基づいて前記サーボモータを駆動する電流を制御する電流制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を用いて被駆動体の速度を推定する速度推定処理部とを有し、前記速度推定値を用いて電流指令も補正することを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。
- 被駆動体の位置を制御する位置制御処理部に位置偏差を積分する項を適用することで、前記加速度検出値により生じる定常偏差や速度推定値により生じる定常偏差の影響を除去することを特徴とする請求項1乃至11の内いずれか1項に記載の制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部とを有し、速度推定に定常成分を除去するフィルタを適用し、フィルタの出力値を用いて前記速度検出値または前記速度指令値を補正することを特徴とする制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて前記被駆動体の速度を制御する速度制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を使用して被駆動体の速度を推定する速度推定処理部とを有し、速度推定値を速度指令値に収束させるフィルタを適用し、前記フィルタの出力値を用いて前記速度検出値または前記速度指令値を補正することを特徴とする制御装置。
- 被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段が検出する加速度検出値にバンドパスフィルタを適用することを特徴とする請求項1乃至11の内いずれか1項に記載の制御装置。
- サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて電流指令を作成する速度制御処理部と、サーボモータを駆動する駆動装置の電流を検出する電流検出手段と、前記速度制御処理部で作成された電流指令と電流検出値とを用いて電流を制御する電流制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段を有し、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を用いて前記速度指令または前記電流指令に補正を行う制御装置において、上位コントローラからの信号により加速度検出値を使用した補正の強さを変更することを特徴とする制御装置。
- サーボモータにより駆動される被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、前記被駆動体の速度を指定する速度指令値と速度検出値とを用いて電流指令を作成する速度制御処理部と、サーボモータを駆動する駆動装置の電流を検出する電流検出手段と、前記速度制御処理部で作成された電流指令と電流検出値とを用いて電流を制御する電流制御処理部と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段を有し、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を用いて前記速度指令または前記電流指令に補正を行う制御装置において、上位コントローラからの信号により加速度検出値を使用した補正を行わないことを特徴とする制御装置。
- 上位コントローラからの信号として、外部からの信号を利用することを特徴とする請求項16または請求項17に記載の制御装置。
- 上位コントローラからの信号として、プログラム指令に基づく信号を利用することを特徴とする請求項16または請求項17に記載の制御装置。
- 上位コントローラからの信号として、工作機械における切削送り時か否かの信号としたことを特徴とする請求項16または請求項17に記載の制御装置。
- 上位コントローラからの信号として、サーボモータが停止しているときを利用することを特徴とする請求項16または請求項17に記載の制御装置。
- サーボモータの駆動を制御する制御装置であって、サーボモータにより駆動される被駆動体の位置を検出する位置検出手段と、被駆動体の加速度を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段が検出する加速度検出値を用いて被駆動体の位置を推定する位置推定処理部と、前記被駆動体の位置を指定する位置指令値と前記位置推定値と前記位置検出値とを用いて前記被駆動体の速度指令値を作成する位置制御処理部とを有することを特徴とする制御装置。
- 被駆動体を複数のサーボモータで駆動するタンデム制御であって、各サーボモータは請求項1乃至22の内いずれか1項に記載の制御装置で構成し、被駆動体を駆動制御する制御装置。
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