JPH01153910A - Speed and angle controller - Google Patents
Speed and angle controllerInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
この発明は、工作機やロボット等の制御に使用されるも
のであって、ロータリエンコーダ採用の速度・角度制御
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application This invention is used to control machine tools, robots, etc., and relates to a speed/angle control device employing a rotary encoder.
（ロ）従来の技術
工作機やロボット等の回転系の速度及び角度の制御を行
う速度・角度（回転）制御装置には、従来、インクリメ
ンタル式のロータリエンコーダ（以下、エンコーダとい
う）を用いるものと、アブソリエート式のエンコーダを
用いるものがある。(b) Conventional technology Incremental rotary encoders (hereinafter referred to as encoders) have traditionally been used as speed/angle (rotation) control devices that control the speed and angle of rotating systems such as machine tools and robots. , some use an absolute encoder.
第３図に、インクリメンタル式のエンコーダを用いた速
度・角度制御装置のブロック図を示している。この速度
・角度制御装置は、モーフ１が回転すると、エンコーダ
２より、インクリメント信号ｇ、が出力され、このイン
クリメント信号ｇいつまりパルス信号、がカウンタ３で
計数される。そして、二〇カウンタ３の計数値りを角度
データとして、角度算出手段４で、角度位置の算出を行
い角度制御を行うとともに、カウンタ３の出力をサンプ
リングして差分計算手段５で、サンプリング周期におけ
る差分を計算し、この差分により速度算出手段６で速度
算出を行い速度制御を行うようにしている。FIG. 3 shows a block diagram of a speed/angle control device using an incremental encoder. In this speed/angle control device, when the morph 1 rotates, an encoder 2 outputs an increment signal g, and this increment signal g, that is, a pulse signal, is counted by a counter 3. 20 Using the count value of the counter 3 as angle data, the angle calculation means 4 calculates the angular position and performs angle control, and the output of the counter 3 is sampled and the difference calculation means 5 calculates the angle at the sampling period. The difference is calculated, and the speed calculation means 6 calculates the speed based on this difference to perform speed control.
第４図に、アブソリュート式のエンコーダを用いた速度
・角度制御装置のブロック図を示している。この速度・
角度制御装置は、増幅器７の出力により、モータ１が回
転すると、アブソリュート式のエンコーダ２ｂより、ア
ブソリュート信号ｇ。FIG. 4 shows a block diagram of a speed/angle control device using an absolute encoder. This speed・
In the angle control device, when the motor 1 is rotated by the output of the amplifier 7, an absolute signal g is output from the absolute encoder 2b.
が出力される。このアブソリュート信号ｇｂがそのまま
角度データとして使用され、角度算出手段４で、角度算
出を行い、角度制御を行うとともに、差分計算手段５で
、アブソリュート信号ｇ、を、サンプリングして差分を
計算し、この差分により、速度算出手段６で速度算出を
行い、その出力で速度制御を行うようにしている。is output. This absolute signal gb is used as it is as angle data, and the angle calculation means 4 calculates the angle and performs angle control, and the difference calculation means 5 samples the absolute signal g and calculates the difference. Based on the difference, the speed calculation means 6 calculates the speed, and the output is used to control the speed.
（ハ）発明が解決しようとする問題点
上記従来の速度・角度制御装置のうち、インクリメント
式エンコーダを用いるものは、分解能が高く取れるので
、低速での精度は良いが、高速時には、応答できなくな
る上、電源断後の再動作時には、角度検出のため、原点
復帰し、零点調整が必要となるという問題があった。一
方、アブソリュート式エンコーダを用いたものは、エン
コーダがグレイコード等のデータを出力するため、高速
でも応答でき、零点調整が不要であるという利点がある
が、反面インクリメント式のものほど分解能を上げられ
ないため、低速での精度が良くないという問題点があり
だ。(c) Problems to be solved by the invention Among the conventional speed/angle control devices mentioned above, those using an incremental encoder can obtain high resolution and have good accuracy at low speeds, but become unable to respond at high speeds. On the other hand, when the device is restarted after the power is turned off, there is a problem in that it needs to return to the origin and adjust the zero point in order to detect the angle. On the other hand, those using absolute encoders have the advantage of being able to respond at high speeds and not requiring zero point adjustment because the encoder outputs data such as Gray code, but on the other hand, the resolution cannot be increased as much as incremental encoders. Because of this, there is a problem that accuracy at low speeds is not good.
この発明は、上記問題点に着目してなされたもので、零
点調整不要で、低速時において、精度を確保でき、それ
でいて高速にも応答し得る速度・角度制御装置を提供す
ることを目的としている。This invention was made in view of the above-mentioned problems, and aims to provide a speed/angle control device that does not require zero point adjustment, can ensure accuracy at low speeds, and can also respond at high speeds. .
（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この発明の
速度・角度制御装置は、回転系に設けられ、インクリメ
ンタル信号とアブソリュート信号を同時に出力するエン
コーダと、回転系の駆動源と、前記インクリメンタル信
号をカウントし、前記アブソリュート信号の所定のビッ
ト信号でリセットされるカウンタと、このカウンタのカ
ウント値を下位ビット部に、前記アブソリュート信号を
上位ビット部に記憶する記憶手段と、この記憶手段に記
憶されるインクリメンタル信号とアブソリュート信号の
組合せ信号により角度を算出して、角度制御出力を出す
角度算出手段と、前記記憶手段の組合せ信号をサンプリ
ングして差分を算出する差分計算手段と、差分により速
度を算出し、速度制御出力を出す速度算出手段とから構
成されている。(d) Means and operation for solving the problems The speed/angle control device of the present invention includes an encoder that is installed in a rotation system and outputs an incremental signal and an absolute signal simultaneously, a drive source for the rotation system, and A counter that counts signals and is reset by a predetermined bit signal of the absolute signal, a storage means for storing the count value of this counter in a lower bit part and the absolute signal in an upper bit part, and storing in the storage means an angle calculation means for calculating an angle using a combination signal of an incremental signal and an absolute signal to output an angle control output; a difference calculation means for sampling the combination signal of the storage means and calculating a difference; and a difference calculation means for calculating a difference by sampling the combination signal of the storage means; and speed calculation means for calculating and outputting a speed control output.
この速度・角度制御装置では、エンコーダからのインク
リメンタル信号がカウンタでカウントされ、そのカウン
ト値が記憶手段の下位ビット部に記憶され、この記憶手
段の上位ビット部に、アブソリュート信号が記憶される
。そして、インクリメンタル信号とアブソリュート信号
の組合せ信号により、角度算出手段で角度が算出され、
角度制御がなされる。アブソリュート信号が使用される
ので、零点調整が不要である。また、組合せ信号が、差
分計算手段で、サンプリングして、差分計算が行われ、
この差分に基づき、速度が算出され、速度制御がなされ
る。なお、インクリメンタル４３号をカウントするカウ
ンタは、アブソリュート信号の所定のビット信号、例え
ばＬＳＢでリセットされる。そのため、高速で、インク
リメンタル信号に若干の欠落が生じても、アブソリコー
ト信号のビット毎に、リセットされ、アブソリュート信
号で補正されることになり、欠落が累積されることはな
い。少なくとも、アブソリュート信号レベルの精度を確
保できる。つまり高速でも応答は可能である。また、低
速でアブソリュート信号にほとんど変化がない場合でも
、インクリメンタル信号で、分解能を確保できる。In this speed/angle control device, an incremental signal from an encoder is counted by a counter, the count value is stored in a lower bit part of a storage means, and an absolute signal is stored in an upper bit part of this storage means. Then, the angle is calculated by the angle calculation means using the combination signal of the incremental signal and the absolute signal,
Angle control is performed. Since an absolute signal is used, no zero point adjustment is required. Further, the combined signal is sampled and a difference calculation is performed by the difference calculation means,
Based on this difference, the speed is calculated and speed control is performed. Note that the counter that counts the incremental number 43 is reset by a predetermined bit signal of the absolute signal, for example, the LSB. Therefore, even if a slight dropout occurs in the incremental signal at high speed, each bit of the absolute coat signal is reset and corrected with the absolute signal, and the dropout does not accumulate. At least, accuracy at the absolute signal level can be ensured. In other words, response is possible even at high speeds. Furthermore, even when the absolute signal has little change at low speeds, resolution can be ensured by using the incremental signal.
（ホ）実施例 以下実施例により、この発明をさらに詳細に説明する。(e) Examples The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below.
第１図は、この発明の一実施例を示す速度・角度制御装
置のブロック図である。同図において、増幅器７の出力
により、モータ１が駆動され、モータ１の駆動に応じ、
エンコーダ２ｃのコード仮が回転する。このエンコーダ
２ｃは、インクリメンタル信号ｇ＋ とアブソリュート
信号ｇ２を同時に出力するものが使用される。この種の
エンコーダとしては、アブソリュート信号用のコードと
別トラックで、インクリメンタル信号用のコード列を配
置してもよいし、アブソリュート信号用のコードの第１
トラツク（ＬＥＢ）を、インクリメンタル信号用に共用
してもよい。FIG. 1 is a block diagram of a speed/angle control device showing an embodiment of the present invention. In the figure, the motor 1 is driven by the output of the amplifier 7, and in response to the drive of the motor 1,
The temporary code of encoder 2c rotates. The encoder 2c used is one that simultaneously outputs an incremental signal g+ and an absolute signal g2. In this type of encoder, the code string for the incremental signal may be arranged on a separate track from the code for the absolute signal, or the first code string for the absolute signal
Tracks (LEB) may be shared for incremental signals.
エンコーダ２Ｃから出力されるインクリメンタル信号ｇ
Ｉは、カウンタ３に入力されている。そして、このカウ
ンタ３のカウント値は、レジスタ１０の下位ビット部１
０ａに記憶される。また、エンコーダ２Ｃから出力され
るアブソリュート信号ｇ２は、レジスタ１０の上位ビッ
ト１０ｂに記憶される。アブソリュート信号のＬＳＢと
インクリメンタル信号の周期は一定の関係（ｎ：１）に
あり、レジスタ１０の下位ビット部１０ａに記憶される
インクリメンタル信号と上位ピント部１０ｂに記憶され
るアブソリュート信号の組合せ信号りが、角度算出手段
４と差分計算手段５に入力されている。また、アブソリ
ュート信号ｇ２のＬＳＢの立上がりでトリガされるワン
ショットマルチ回路１１の出力が、リセット信号として
カウンタ３に入力されている。角度算出手段４は、レジ
スタ１０より出力される信号りに基づいて、角度位置を
算出する。差分計算手段５は、レジスタ１０からの信号
りをサンプリング（周Ｍｔ、）として、差分信号ｆを出
力し、速度算出手段６に加えている。速度算出手段６は
、入力される差分信号ｆに基づき速度を算出する。Incremental signal g output from encoder 2C
I is input to the counter 3. The count value of this counter 3 is the lower bit part 1 of the register 10.
Stored in 0a. Further, the absolute signal g2 output from the encoder 2C is stored in the upper bit 10b of the register 10. The LSB of the absolute signal and the period of the incremental signal have a fixed relationship (n:1), and the combination signal of the incremental signal stored in the lower bit part 10a of the register 10 and the absolute signal stored in the upper focus part 10b is , are input to the angle calculation means 4 and the difference calculation means 5. Further, the output of the one-shot multi-circuit 11, which is triggered by the rising edge of the LSB of the absolute signal g2, is input to the counter 3 as a reset signal. The angle calculation means 4 calculates the angular position based on the signal output from the register 10. The difference calculation means 5 outputs a difference signal f by sampling the signal from the register 10 (period Mt), and adds it to the speed calculation means 6. The speed calculation means 6 calculates the speed based on the input difference signal f.
なお、８は位置指令ａから、角度算出手段４の出力すを
減算する減算器、９は減′ｎ器８の出力である位置誤差
Ｃから、速度算出手段６の出力ｄを減算する減算器であ
る。Note that 8 is a subtracter that subtracts the output of the angle calculation means 4 from the position command a, and 9 is a subtractor that subtracts the output d of the speed calculation means 6 from the position error C, which is the output of the subtractor 8. It is.
以上のように、構成される実施例装置において、インク
リメンタル信号ｇｌは、分解能をアブソリュート信号ｇ
２よりも高く取れるので、低速時には、角度制御、速度
制御とも、このインクリメンタル信号ｇ、主体で行われ
、精度の良い制御がなされる。すなわち、角度制御は、
レジスタ３の上位ビット部１０ｂのアブソリュート信号
ｇ２のカウント値をベースに、下位ビット部１０ａのイ
ンクリメンタル信号ｇ、のカウント値が組み合わされた
信号りが角度算出手段に入力され、ここで、角変位１ｂ
が算出され、増幅器７によって、モータ１が駆動される
。一方、速度制御は、低速時において、第２図に示すサ
ンプリング周期ｔｓ間に入るパルス数は少なく、アブソ
リュート信号の変化がほとんどないため、レジスタ１０
の下位ビット部１０ａにおけるインクリメンタル信号の
記憶値が差分計算に寄−５し、この差分より速度が算出
され、増幅器７によってモータ１を駆動し、速度制御が
なされる。そのため、ある程度の分解能が確保される。As described above, in the configured embodiment apparatus, the incremental signal gl has a resolution equal to that of the absolute signal g.
Since the value can be higher than 2, at low speeds, angle control and speed control are mainly performed using this incremental signal g, resulting in highly accurate control. In other words, the angle control is
A signal in which the count value of the absolute signal g2 of the upper bit part 10b of the register 3 is combined with the count value of the incremental signal g of the lower bit part 10a is input to the angle calculation means, where the angular displacement 1b is
is calculated, and the motor 1 is driven by the amplifier 7. On the other hand, in speed control, at low speeds, the number of pulses that enter during the sampling period ts shown in FIG. 2 is small, and there is almost no change in the absolute signal.
The stored value of the incremental signal in the lower bit portion 10a of the motor is applied to the difference calculation, the speed is calculated from this difference, and the motor 1 is driven by the amplifier 7 to perform speed control. Therefore, a certain degree of resolution is ensured.
しかし、インクリメンタル信号ｇ１は、分解能が高いた
め、逆に高速時の応答に追従できない場合がある。例え
ば３０，０００パルスのインクリメンタル式エンコーダ
を１ Ｏｒｐｍから３６０Ｏｒｐｍで使用すると、３６
００ｒｐｍ時の出力パルスは１．８ＭＨｚとなり、耐ノ
イズ性から速すぎるし、また、誤カウントを起こすおそ
れがある。これに対しアブソリュート信号ｇ２は、低速
時には、インクリメンタル信号ｇ、はどの精度は取れな
いが、信号形態が、例えばグレイコードを用いたもので
あるので、速度によって追従性のあるビットコード（第
１ビツトよりも、周期の長い第２ビツト、第３ビツト、
・・・）を用いることができ、高速時の追従性が良い。However, since the incremental signal g1 has a high resolution, it may not be able to follow the response at high speed. For example, if a 30,000 pulse incremental encoder is used from 1 Orpm to 360 Orpm, 36
The output pulse at 00 rpm is 1.8 MHz, which is too fast in terms of noise resistance and may cause erroneous counting. On the other hand, the absolute signal g2 does not have the same accuracy as the incremental signal g at low speeds, but since the signal format uses, for example, a Gray code, it is a bit code (first bit) that has followability depending on the speed. The second bit, the third bit, which has a longer period than
) can be used, and has good followability at high speeds.
従って、この実施例装置では、第２図に示すように、ア
ブソリュート信号のＬＳＢ （第２ビツト、第３ビツト
でもよい）の立上がりで、リセット信号を発生し、この
リセット信号で、カウンタ３をリセットしている。その
ため、たとえ、インクリメンタル信号ｇ１のパルス欠け
が生じても、誤差が累積されない。つまり、絶対位置が
アブソリュート信号で判るので、アブソリュート信号で
インクリメンタル信号に補正がかかる構造となる。それ
ゆえ、高速時のカウンタ３の出力りは、アブソリュート
信Ｗ ｇ ｚｏが主体の組合わせ信号であり、この信号
りが、差分計算手段５により、サンプリング時間１．間
の変位情報として、サンプリングし、速度情報とする。Therefore, in this embodiment device, as shown in FIG. 2, a reset signal is generated at the rising edge of the LSB (the second bit or the third bit may be used) of the absolute signal, and the counter 3 is reset by this reset signal. are doing. Therefore, even if pulse loss occurs in the incremental signal g1, errors are not accumulated. In other words, since the absolute position can be determined using the absolute signal, the structure is such that the incremental signal is corrected using the absolute signal. Therefore, the output of the counter 3 at high speed is a combination signal mainly composed of the absolute signal W g zo, and this signal is processed by the difference calculating means 5 at a sampling time of 1. The displacement information between the two is sampled and used as velocity information.
このようにして得られた速度情報ｆを速度算出手段６に
入力し、その出力ｄに基づき、増幅器７により、モータ
１を駆動させる。The speed information f thus obtained is input to the speed calculation means 6, and the motor 1 is driven by the amplifier 7 based on the output d.
以上の如き動作により、低速時での高晴度、高速時での
応答性を兼ね備えた制御ができ、零点調整も不要となる
。By the above-described operation, it is possible to perform control that has both high clearness at low speeds and responsiveness at high speeds, and no zero point adjustment is required.
なお、従来よりアブソリュート信号の各ビットは、パラ
レル伝送されているが、上記実施例装置においては、ア
ブソリュート信号ｇ２をシリアル伝送するようにしても
よい。このようにすれば、データ出力線を数本から一本
に軽減できる。もっとも、シリアル伝送する伝送時間だ
け、データが遅れることになるが、角度制御及び高速時
の速度制御は、低速時の速度制御に比べて、データ遅れ
は許容できるので、システムとして問題ない。これは、
低速時はモータの回転を急激に停止させることがあるが
、高速時は、モータの慣性力のため２、激な速度変更や
停止は行わない制御系としているためである。Although each bit of the absolute signal has conventionally been transmitted in parallel, in the device of the above embodiment, the absolute signal g2 may be transmitted serially. In this way, the number of data output lines can be reduced from several to one. However, the data will be delayed by the transmission time of serial transmission, but since angle control and speed control at high speeds can tolerate data delays compared to speed control at low speeds, there is no problem as a system. this is,
At low speeds, the rotation of the motor may be abruptly stopped, but at high speeds, due to the inertial force of the motor2, the control system does not drastically change or stop the speed.
（へ）発明の効果
この発明によれば、インクリメンタル信号とアブソリュ
ート信号を同時に出力し得るエンコーダを用い、インク
リメンタル信号のカウント値を記憶手段の下位ビット部
に、アブソリュート信号を記憶手段の上位ビット部に入
力して、これらの組合せ信号により、角度制御及び速度
制御を行うものであるから、角度制御に関し、零点調整
が不要である。(F) Effects of the Invention According to the present invention, an encoder capable of outputting an incremental signal and an absolute signal simultaneously is used, and the count value of the incremental signal is stored in the lower bit part of the storage means, and the absolute signal is stored in the upper bit part of the storage means. Since angle control and speed control are performed by inputting these combined signals, zero point adjustment is not required for angle control.
また、低速時は、組合せ信号のうち、土として分解能に
拶れたインクリメンタル信号を用いて速度制御、角度制
御を行うことにより、情度を確保し得るとともに、高速
時は、組合せ信号のうち、主として追従性のよいアブソ
リュート信号による速度制御を行うことにより、応答性
の高い制御Ｉが有能となる。In addition, at low speeds, speed control and angle control are performed using incremental signals with high resolution among the combined signals, and accuracy can be ensured, and at high speeds, among the combined signals, Control I with high responsiveness becomes possible by performing speed control mainly using an absolute signal with good followability.
第１図は、この発明の一実施例を示す速度・角度制御装
置のブロック図、第２図は、同制御装置のインクリメン
タル信号とアブソリュート信号及びリセット信号の関係
を示すタイムチャート、第３図及び第４図は、従来の速
度・角度制御装置を示すブロック図である。
１：モータ、 ２Ｃ：エンコーダ、３：カウンタ
、 ４：角度算出手段、５：差分計算手段、６：速度
算出手段。
１０：レジスタ、 １０ａ：下位ビット部、１０ｂ＝
上位ビット部。
特許出願人 立石電機株式会社代理人 弁理
士 中 村 茂 信
第１図
第２図
第３図FIG. 1 is a block diagram of a speed/angle control device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a time chart showing the relationship between incremental signals, absolute signals, and reset signals of the same control device, and FIGS. FIG. 4 is a block diagram showing a conventional speed/angle control device. 1: Motor, 2C: Encoder, 3: Counter, 4: Angle calculation means, 5: Difference calculation means, 6: Speed calculation means. 10: Register, 10a: Lower bit part, 10b=
Upper bit part. Patent Applicant Tateishi Electric Co., Ltd. Agent Patent Attorney Shigeru Nakamura Figure 1 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
ソリュート信号を同時に出力するエンコーダと、回転系
の駆動源と、前記インクリメンタル信号をカウントし、
前記アブソリュート信号の所定のビット信号でリセット
されるカウンタと、このカウンタのカウント値を下位ビ
ット部に、前記アブソリュート信号を上位ビット部に記
憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶されるインクリ
メンタル信号とアブソリュート信号の組合せ信号により
角度を算出して、角度制御出力を出す角度算出手段と、
前記記憶手段の組合せ信号をサンプリングして差分を算
出する差分計算手段と、差分により速度を算出し、速度
制御出力を出す速度算出手段を備えたことを特徴とする
速度・角度制御装置。(1) An encoder installed in the rotation system and outputting incremental signals and absolute signals simultaneously, a drive source for the rotation system, and counting the incremental signals;
A counter that is reset by a predetermined bit signal of the absolute signal, a storage means for storing the count value of this counter in a lower bit part and the absolute signal in an upper bit part, and an incremental signal stored in the storage means. An angle calculation means for calculating an angle using a combination signal of absolute signals and outputting an angle control output;
A speed/angle control device comprising: a difference calculation means for sampling the combination signal of the storage means and calculating a difference; and a speed calculation means for calculating a speed from the difference and outputting a speed control output.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313808A JPH01153910A (en) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | Speed and angle controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62313808A JPH01153910A (en) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | Speed and angle controller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01153910A true JPH01153910A (en) | 1989-06-16 |
Family
ID=18045762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62313808A Pending JPH01153910A (en) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | Speed and angle controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01153910A (en) |
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