JP2577723B2 - サ−ボモ−タのパワ−駆動部動作制御方法 - Google Patents
サ−ボモ−タのパワ−駆動部動作制御方法Info
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- JP2577723B2 JP2577723B2 JP61134955A JP13495586A JP2577723B2 JP 2577723 B2 JP2577723 B2 JP 2577723B2 JP 61134955 A JP61134955 A JP 61134955A JP 13495586 A JP13495586 A JP 13495586A JP 2577723 B2 JP2577723 B2 JP 2577723B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーボモータのパワー駆動部動作制御方法に
係り、特に、高精度の位置制御を行なうのに好適なパワ
ー駆動部動作制御方法に関する。
係り、特に、高精度の位置制御を行なうのに好適なパワ
ー駆動部動作制御方法に関する。
DCサーボモータのパワー駆動部の構成を第４図に示
す。第４図において、パワー駆動部は、トランジスタや
FET等の２対のパワー素子（A,B），（Ａ′,B′）で構成
されている。パワー素子A,Bのコレクタはサーボモータ
用パワー電源12の（＋）端子に接続され、パワー素子A,
Bの夫々のエミツタはパワー素子Ｂ′,A′のコレクタに
接続され、パワー素子Ｂ′,A′のエミツタは共通の電流
検出抵抗RIを通して電源12の（−）端子に接続されてい
る。パワー素子A,Bのコレクターエミツタ間は逆方向に
設けられたフライバツク用ダイオードAD,BDで接続さ
れ、パワー素子Ｂ′,A′のコレクタと電源12の（−）端
子とは逆方向に設けられたフライバツク用ダイオード
BD′,AD′で接続されている。DCサーボモータ14は、パ
ワー素子A,Bのエミツタ間に接続されている。尚、LM,RM
はDCサーボモータ14のコイルインダクタンスと抵抗を示
している。この様に、２対のパワー素子（A,B），
（Ｂ′,A′）を並べ、パワー素子A,B′の接続点とパワ
ー素子B,A′の接続点間にDCサーボモータ14を接続する
構成のパワー駆動部をＨブリツジという。
す。第４図において、パワー駆動部は、トランジスタや
FET等の２対のパワー素子（A,B），（Ａ′,B′）で構成
されている。パワー素子A,Bのコレクタはサーボモータ
用パワー電源12の（＋）端子に接続され、パワー素子A,
Bの夫々のエミツタはパワー素子Ｂ′,A′のコレクタに
接続され、パワー素子Ｂ′,A′のエミツタは共通の電流
検出抵抗RIを通して電源12の（−）端子に接続されてい
る。パワー素子A,Bのコレクターエミツタ間は逆方向に
設けられたフライバツク用ダイオードAD,BDで接続さ
れ、パワー素子Ｂ′,A′のコレクタと電源12の（−）端
子とは逆方向に設けられたフライバツク用ダイオード
BD′,AD′で接続されている。DCサーボモータ14は、パ
ワー素子A,Bのエミツタ間に接続されている。尚、LM,RM
はDCサーボモータ14のコイルインダクタンスと抵抗を示
している。この様に、２対のパワー素子（A,B），
（Ｂ′,A′）を並べ、パワー素子A,B′の接続点とパワ
ー素子B,A′の接続点間にDCサーボモータ14を接続する
構成のパワー駆動部をＨブリツジという。
Ｈブリツジ構成の４個のパワー素子A,B,A′,B′に
は、各ベースにパルス幅変調（PWM）された動作信号が
パワー素子動作制御部から供給され、DCサーボモータ14
への通電が制御される。
は、各ベースにパルス幅変調（PWM）された動作信号が
パワー素子動作制御部から供給され、DCサーボモータ14
への通電が制御される。
従来のDCサーボモータ14の駆動制御方法では、PWM信
号がアクテイブのときにパワー素子A,A′またはB,B′が
動作状態にされ、PWM信号がノン・アクテイブのときに
パワー素子A,Bが不動作状態でパワー素子Ａ′,B′が動
作状態となるように、信号が切換えられる。
号がアクテイブのときにパワー素子A,A′またはB,B′が
動作状態にされ、PWM信号がノン・アクテイブのときに
パワー素子A,Bが不動作状態でパワー素子Ａ′,B′が動
作状態となるように、信号が切換えられる。
このような動作形態のとき、PWM信号がアクテイブな
時間をtp、PWM周期をTpとすると、サーボモータ14の平
均印加電圧VMは単に通常の直流理論で VM≒Ｖ・tp/Tp ………（１） と与えられる。
時間をtp、PWM周期をTpとすると、サーボモータ14の平
均印加電圧VMは単に通常の直流理論で VM≒Ｖ・tp/Tp ………（１） と与えられる。
DCサーボモータで高精度の位置制御を行なう場合、前
記第（１）式によれば、PWM信号の分解能の精度をあげ
なければならない。換言すれば、PWM信号のアクテイブ
な時間tpの最小単位を非常に小さくとらなければならな
い。
記第（１）式によれば、PWM信号の分解能の精度をあげ
なければならない。換言すれば、PWM信号のアクテイブ
な時間tpの最小単位を非常に小さくとらなければならな
い。
このため、高精度の位置制御を従来のパワー駆動部動
作制御方法で行なう場合には、PWM信号発生回路の回路
規模を大きくしてアクテイブ時間tpの最小単位を小さく
すると共に、これに伴う誤動作防止対策や発振防止対
策、位置制御系への工夫等が必要となり、コストが上昇
してしまうという問題がある。また、回路及びパワー素
子の応答速度に限界があるため、必要とするPWM分解能
が得られないことがあるという問題もある。
作制御方法で行なう場合には、PWM信号発生回路の回路
規模を大きくしてアクテイブ時間tpの最小単位を小さく
すると共に、これに伴う誤動作防止対策や発振防止対
策、位置制御系への工夫等が必要となり、コストが上昇
してしまうという問題がある。また、回路及びパワー素
子の応答速度に限界があるため、必要とするPWM分解能
が得られないことがあるという問題もある。
一方、上述のような位置決めの時のPWMの高分解能の
要請に対し、サーボモータの速度制御においては、それ
程PWMの分解能を必要としないという事実もある。
要請に対し、サーボモータの速度制御においては、それ
程PWMの分解能を必要としないという事実もある。
本発明の目的は、PWM信号に高分解能を必要とせず
に、高精度な位置及び速度制御を行なわせることができ
るサーボモータのパワー駆動部動作制御方法を提供する
ことにある。
に、高精度な位置及び速度制御を行なわせることができ
るサーボモータのパワー駆動部動作制御方法を提供する
ことにある。
上記目的は、対をなすパワー素子をＨ形に組んだパワ
ー駆動部の各パワー素子をPWM信号で制御するサーボモ
ータのパワー駆動部動作制御方法において、全パワー素
子を不動作状態にする第１モードと、接地側に位置する
パワー素子のみ動作状態にする第２モードとを設け、PW
M信号アクティブ期間はサーボモータの動作方向に応じ
て対をなすパワー素子の一方を動作させてサーボモータ
への通電路を形成し、PWM信号ノン・アクティブ期間は
位置制御のとき前記第１モードを選択し、速度制御のと
き前記第２モードを選択することで、達成される。
ー駆動部の各パワー素子をPWM信号で制御するサーボモ
ータのパワー駆動部動作制御方法において、全パワー素
子を不動作状態にする第１モードと、接地側に位置する
パワー素子のみ動作状態にする第２モードとを設け、PW
M信号アクティブ期間はサーボモータの動作方向に応じ
て対をなすパワー素子の一方を動作させてサーボモータ
への通電路を形成し、PWM信号ノン・アクティブ期間は
位置制御のとき前記第１モードを選択し、速度制御のと
き前記第２モードを選択することで、達成される。
第１図に例示する特性線Ｉは、PWM信号ノン・アクテ
イブ期間に第２モードを選択した場合、即ち、従来のパ
ワー駆動部動作制御方法によりパワー駆動部を制御した
場合のサーボモータに流れる平均電流を示したものであ
る。横軸がPWM信号のデユーテイつまり第（１）式のtp/
Tpの％値であり、縦軸が平均電流である。この特性線Ｉ
によれば、PWM信号のデユーテイに比例して平均電流が
制御できる。
イブ期間に第２モードを選択した場合、即ち、従来のパ
ワー駆動部動作制御方法によりパワー駆動部を制御した
場合のサーボモータに流れる平均電流を示したものであ
る。横軸がPWM信号のデユーテイつまり第（１）式のtp/
Tpの％値であり、縦軸が平均電流である。この特性線Ｉ
によれば、PWM信号のデユーテイに比例して平均電流が
制御できる。
これに対し、PWM信号ノン・アクテイブ期間に第１モ
ードを選択した場合のサーボモータに流れる平均電流
を、第１図に特性線IIとして例示する。この特性線IIに
よれば、PWM信号のデユーテイが高い所ではデユーテイ
に比例して平均電流が流れるが、デユーテイが低い所で
はほとんど電流は流れていない。しかし、このほとんど
電流が流れていない小電流部分を拡大すると、第２図に
示すようになる。つまり、小電流部分のみに着目すれ
ば、精度高くデユーテイを制御しなくともサーボモータ
に流れる電流を細かく制御できることがわかる。第２図
に示す例では、特性線Ｉに従つて制御する場合に比べ、
約30倍の電流分解能が得られる。
ードを選択した場合のサーボモータに流れる平均電流
を、第１図に特性線IIとして例示する。この特性線IIに
よれば、PWM信号のデユーテイが高い所ではデユーテイ
に比例して平均電流が流れるが、デユーテイが低い所で
はほとんど電流は流れていない。しかし、このほとんど
電流が流れていない小電流部分を拡大すると、第２図に
示すようになる。つまり、小電流部分のみに着目すれ
ば、精度高くデユーテイを制御しなくともサーボモータ
に流れる電流を細かく制御できることがわかる。第２図
に示す例では、特性線Ｉに従つて制御する場合に比べ、
約30倍の電流分解能が得られる。
このように、サーボモータに流れる電流を細かく制御
する必要がある位置制御の場合には第１モードを選択す
ることで目的が達せられる。
する必要がある位置制御の場合には第１モードを選択す
ることで目的が達せられる。
以下、本発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照し
て説明する。
て説明する。
第３図は、DCサーボモータの制御系の構成図である。
制御手段10は、手動指令装置等の図示しない上位制御装
置からの動作指示に基づき、パワー素子動作信号発生手
段11に各種指令を送出し、サーボモータ14の動作制御を
行なう。この制御手段10は、通常はマイコンの様な論理
演算装置で実現されるが、カスタムLSI、またはアナロ
グ・デジタル混在回路等によつて構成することもでき
る。
制御手段10は、手動指令装置等の図示しない上位制御装
置からの動作指示に基づき、パワー素子動作信号発生手
段11に各種指令を送出し、サーボモータ14の動作制御を
行なう。この制御手段10は、通常はマイコンの様な論理
演算装置で実現されるが、カスタムLSI、またはアナロ
グ・デジタル混在回路等によつて構成することもでき
る。
パワー素子動作信号発生手段11は、周知の回路技術に
よつて構成され、制御手段10からの指令に基づいてPWM
信号を生成し、これをＨブリツジ回路13に供給する。
よつて構成され、制御手段10からの指令に基づいてPWM
信号を生成し、これをＨブリツジ回路13に供給する。
Ｈブリツジ回路13は、第４図で説明した構成をとり、
PWM動作信号によりサーボモータ14への通電を制御す
る。DCサーボモータ14の出力側には負荷15が接続されて
いる。16はフイードバツク信号検出手段であり、通常は
DCサーボモータ14の回転軸に直結されているエンコーダ
と、エンコーダ信号を利用したサーボモータの回転方向
弁別回路と、エンコーダ信号パルスの計数回路よりな
り、DCサーボモータの回転位置を検出する。位置検出手
段としては、周知のレゾルバ，ポテンシヨメータを用い
ても良く、その場合は対応する位置変換回路を内蔵する
ようにする。また、DCサーボモータの回転軸に直結され
た速度発電機とその信号処理回路を内蔵して、フイード
バツク信号に加えるように構成しても良い。
PWM動作信号によりサーボモータ14への通電を制御す
る。DCサーボモータ14の出力側には負荷15が接続されて
いる。16はフイードバツク信号検出手段であり、通常は
DCサーボモータ14の回転軸に直結されているエンコーダ
と、エンコーダ信号を利用したサーボモータの回転方向
弁別回路と、エンコーダ信号パルスの計数回路よりな
り、DCサーボモータの回転位置を検出する。位置検出手
段としては、周知のレゾルバ，ポテンシヨメータを用い
ても良く、その場合は対応する位置変換回路を内蔵する
ようにする。また、DCサーボモータの回転軸に直結され
た速度発電機とその信号処理回路を内蔵して、フイード
バツク信号に加えるように構成しても良い。
次に動作を説明する。制御手段10は、サーボモータ14
に所定の動作をさせるために、フイードバツク信号検出
手段16の検出するモータの動作状態値をとり込み、目標
動作と比較し、サーボモータ14を目標動作通りに動作さ
せるためのPWM指令，回転方向指令、モード切換指令を
生成する。パワー素子動作信号発生手段11は、前記制御
手段10からの指令にもとづき、パワー素子動作信号を発
生する。すなわち、PWM指令に従つてPWMパルス信号を発
生し、このPWMパルス信号がアクテイブな期間では、回
転方向指令に従つて、第４図のパワー素子A,A′または
B,B′を動作させる信号を発生する。このPWMパルス信号
がノン・アクテイブな期間では、モード切換指令に従つ
て、位置制御を行なうときには第１モードでパワー素子
を制御し、速度制御を行なうときには第２モードでパワ
ー素子を制御する。即ち、第１モードでは全パワー素子
A,B,A′,B′を不動作状態にし、第２図で説明したよう
に高精度の位置制御を行なう。また、第２モードではパ
ワー素子A,Bを不動作、Ａ′,B′を動作状態にし、高精
度の速度制御を行なう。
に所定の動作をさせるために、フイードバツク信号検出
手段16の検出するモータの動作状態値をとり込み、目標
動作と比較し、サーボモータ14を目標動作通りに動作さ
せるためのPWM指令，回転方向指令、モード切換指令を
生成する。パワー素子動作信号発生手段11は、前記制御
手段10からの指令にもとづき、パワー素子動作信号を発
生する。すなわち、PWM指令に従つてPWMパルス信号を発
生し、このPWMパルス信号がアクテイブな期間では、回
転方向指令に従つて、第４図のパワー素子A,A′または
B,B′を動作させる信号を発生する。このPWMパルス信号
がノン・アクテイブな期間では、モード切換指令に従つ
て、位置制御を行なうときには第１モードでパワー素子
を制御し、速度制御を行なうときには第２モードでパワ
ー素子を制御する。即ち、第１モードでは全パワー素子
A,B,A′,B′を不動作状態にし、第２図で説明したよう
に高精度の位置制御を行なう。また、第２モードではパ
ワー素子A,Bを不動作、Ａ′,B′を動作状態にし、高精
度の速度制御を行なう。
Ｈ−ブリツジ回路13に内蔵されるパワー素子は、パワ
ー素子動作信号発生手段11のパワー素子動作信号に従つ
て上述の様に動作し、DCサーボモータ14からフイードバ
ツクされる逆起電力に抗して、パワー電源12より供給さ
れる電力をDCサーボモータ14に供給する。DCサーボモー
タ14は、それに結合された負荷15と共に、供給された電
力に従つて回転動作または位置静止動作をする。フイー
ドバツク信号検出手段16は、このようなDCサーボモータ
14の前述した状態値を検出し、制御手段10にフイードバ
ツクする。このようにして、制御手段10はDCサーボモー
タ14もしくは負荷15に所望の動作をさせる。
ー素子動作信号発生手段11のパワー素子動作信号に従つ
て上述の様に動作し、DCサーボモータ14からフイードバ
ツクされる逆起電力に抗して、パワー電源12より供給さ
れる電力をDCサーボモータ14に供給する。DCサーボモー
タ14は、それに結合された負荷15と共に、供給された電
力に従つて回転動作または位置静止動作をする。フイー
ドバツク信号検出手段16は、このようなDCサーボモータ
14の前述した状態値を検出し、制御手段10にフイードバ
ツクする。このようにして、制御手段10はDCサーボモー
タ14もしくは負荷15に所望の動作をさせる。
このように、制御目的に応じてPWM信号のノン・アク
テイブ期間におけるモードを切り換え、精度の高い制御
を行なう。
テイブ期間におけるモードを切り換え、精度の高い制御
を行なう。
以上述べたように、本発明によれば、PWM信号により
駆動されるサーボモータのパワー駆動部のパワー素子の
動作方法を、PWM信号がノン・アクテイブな期間では、
全パワー素子を不動作状態とするモードと接地側の全パ
ワー素子のみを動作状態とするモードとを選択切換する
ようにしたので、次の効果が得られる。
駆動されるサーボモータのパワー駆動部のパワー素子の
動作方法を、PWM信号がノン・アクテイブな期間では、
全パワー素子を不動作状態とするモードと接地側の全パ
ワー素子のみを動作状態とするモードとを選択切換する
ようにしたので、次の効果が得られる。
（１） ２つの動作方式を切り換える手段を追加するだ
けで良く、非常に安価な制御装置が提供できる。
けで良く、非常に安価な制御装置が提供できる。
（２） PWM信号に高い分解能を必要としないので、回
路技術上，制御技術上の高度な工夫が不要である。
路技術上，制御技術上の高度な工夫が不要である。
（３） 高い位置決め精度が要求される位置制御と高精
度な速度精度が要求される速度制御が、比較的分解能の
低いPWM制御によつて実現できる。
度な速度精度が要求される速度制御が、比較的分解能の
低いPWM制御によつて実現できる。
第１図は本発明の原理を説明するグラフ、第２図は第１
図の要部拡大グラフ、第３図はDCサーボモータの制御系
構成図、第４図はDCサーボモータのＨ形パワー駆動部の
構成図である。 A,B,A′,B′……パワー素子、14……DCサーボモータ。
図の要部拡大グラフ、第３図はDCサーボモータの制御系
構成図、第４図はDCサーボモータのＨ形パワー駆動部の
構成図である。 A,B,A′,B′……パワー素子、14……DCサーボモータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久富 良一 栃木県下都賀郡大平町富田800番地 株 式会社日立製作所栃木工場内 (56)参考文献 特開 昭59−11791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−46619（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】対をなすパワー素子をＨ形に組込んだパワ
ー駆動部の各パワー素子をPWM信号で制御するサーボモ
ータのパワー駆動部動作制御方法において、全パワー素
子を不動作状態にする第１モードと接地側に位置するパ
ワー素子のみ動作状態にする第２モードとを設け、PWM
信号アクティブ期間はサーボモータの動作方向に応じて
対をなすパワー素子の一方を動作させてサーボモータへ
の通電路を形成し、PWM信号ノン・アクティブ期間は位
置制御のとき前記第１モードを選択し、速度制御のとき
前記第２モードを選択するようにしたことを特徴とする
サーボモータのパワー駆動部動作制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61134955A JP2577723B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | サ−ボモ−タのパワ−駆動部動作制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61134955A JP2577723B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | サ−ボモ−タのパワ−駆動部動作制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62293985A JPS62293985A (ja) | 1987-12-21 |
| JP2577723B2 true JP2577723B2 (ja) | 1997-02-05 |
Family
ID=15140477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61134955A Expired - Fee Related JP2577723B2 (ja) | 1986-06-12 | 1986-06-12 | サ−ボモ−タのパワ−駆動部動作制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2577723B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5346619A (en) * | 1976-10-08 | 1978-04-26 | Fujitsu Fanuc Ltd | Pulse motor driving system |
-
1986
- 1986-06-12 JP JP61134955A patent/JP2577723B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62293985A (ja) | 1987-12-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |