JPH01209982A

JPH01209982A - 速度制御方式

Info

Publication number: JPH01209982A
Application number: JP63032440A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nashiki; 政行梨木; Koji Eba; 浩二江場
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1989-08-23

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、検出した速度をフィードバック信号として速
度制御を行なう方式に関する。

（従来の技術）従来、例えば工作機械の送り軸に使用されるモータの回
転速度を検出してフィードバック信号とし、このフィー
ドバック信号によりモータの回転速度を制御するには、
ＰＩ（Ｐｒｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ａｎｄＩｎｔｅｇｒａ
ｌ）制御方式とＩＰ（Ｉｎｔｅｇｒａｌ　ａｎｄ　Ｐｒ
ｏｐｏｒ−ｔｉｏｎａｌ）制御方式とがある。

第６図は、Ｐｌ制御方式を実現する制御装置の一例を示
すブロック図であり、モーターの回転角ＲＤをロータリ
ーエンコーダ２を介して検出して回転速度検出値ＶＮＦ
［ｌを演算する速度演算回路３と、この速度演算回路３
からの回転速度検出値ＶＮＦＢ及び外部からの回転速度
指令値Ｖｒａｆの偏差ＶＤＩＦを求める差動増幅器４と
、この差動増幅器４からの偏差ＶＤＩＰを積分増幅器５
及び比例増幅器６でそれぞれ増幅し、増幅された各偏差
ＶＩＤ□Ｉ　ＰＤＩＦを加算し■ てトルク指令値Ｔｒａｆとする加算器７と、この加算器
７からのトルク指令値Ｔｒａｆ及び電流検出器１０から
の電流検出値１０により、モーターに必要な電流を３相
トランジスタブリツジ９を介して出力する電流制御回路
８とで構成されている。

第７．図は、ＩＰ制御方式を実現する制御装置の一例を
第６図に対応させて示すブロック図であり、同位置構成
箇所は同符号を付しである。この制御装置は、差動増幅
器４からの偏差Ｖｏイを積分増幅器５のみで増幅すると
共に、速度演算回路３からの回転速度検出値ＶＮＰＢを
比例増幅器６で増幅し、増幅された偏差ＶＩＤＩＦ及び
増幅された回転速度検出値ｖｐｓｒａを加算器７で換算
してトルク指令値Ｔｒ＠ｆとするように構成されている
。

（発明が解決しようとする課題）上述した各制御装置において、回転速度指令値Ｖｒ＠ｆ
をＯｒｐｍからＮ、ｒｐｍまで一定加速度で立上げたと
きの応答波形を第８図に示す。ただし、積分増幅器５の
係数に、及び比例増幅器６の係数に、は各制御装置にお
いて同一値である。

ＰＩ制御方式における応答波形（図示−点鎖線）は、回
転速度指令値Ｖｒｅｆに対してオーバーシュート（Ｎ、
）ｒｐｍを越えている部分）が発生している。

このようなＰＩ制御方式を例えば工作機械の送り軸周モ
ータに通用した場合、工具の位置決め時に応答のオーバ
ーシュートが発生するとワークを切込み過ぎてしまうこ
とがあった。

一方、ＩＰ制御方式における応答波形（図示実線）は、
回転速度指定値Ｖｒｅｆに対して遅れ（にｚ／に＋）が
生じている。このようなＩＰ制御方式を例えば工作機械
の送り軸周モータに適用した場合、応答の遅れにより工
具の位置制御のゲインが低下したり多軸指令時の軌跡に
誤差が生じてしまうことがあった。

そこで、ＰＩ制御方式における応答のオーバーシュート
を改善するには係数に１及びに、の値を大きくすれば良
く、また、ＩＰ制御方式における応答の遅れを改善する
にはに２／Ｋｌの値を小さくすれば良い。しかしながら
、実際には機械系の固有振動数９回転速度検出値に含ま
れる誤差、制御装置内の時間遅れ並びに外乱トルクに対
する応答性などにより、係数Ｋｌ、に２の値の設定可能
範囲が制限を受けてしまい、応答のオーバーシュートや
応答の遅れを一定以上に改善することができないという
問題があった。

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本
発明の目的は、速度指令に対して安定した応答性と高速
応答性とを実現することができる速度制御方式を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、検出した速度をフィードバック信号として速
度制御を行なう方式に関するものであり一木発明の上記
目的は、外部から指令された速度指令値と前記速度検出
値との偏差を求めて積分増幅すると共に、前記速度指令
値を制御対象と指令の時間変化パターンに応じて予め定
めた最適な減衰率で減衰し、この減衰した速度指令値と
前記速度検出値との偏差を求めて比例増幅し、前記積分
増幅した偏差と前記比例増幅した偏差とを加算してトル
ク指令値として前記速度を制御することによって達成さ
れる。

（作用）本発明の速度制御方式は、速度指令値の減衰量を制御対
象の剛性や速度指令値の時間変化パターンに合わせて変
化させるので、応答のオーバーシュートや応答の遅れを
改善することができるものである。

（実施例）第１図は、本発明の速度制御方式を実現する制御装置の
一例を第６図に対応させて示すブロック図であり、同一
構成箇所は同符号を付しである。

この制御装置は、回転速度指令値ｖｒｅｆを一定値減衰
させる減衰器１１と、この減衰器１１からの減衰された
回転速度指令ｖ１□ｆ及び速度演算回路３からの回転速
度検出値ｖＮｒａの偏差Ｖｄ＋ｒを求める差動増幅器１
２とが新たに設けられている。そして、差動増幅器４か
らの偏差Ｖｌ）ＩＦを積分増幅器５のみで増幅すると共
に、差動増幅器１２からの偏差ｖｄ＋ｒを比例増幅器６
のみで増幅し、増幅された各偏差ＶＩＤＩＦ及びＶＰｄ
　ｌ　ｆを加算器７で加算すてトルク指令値Ｔｒａｆと
するように構成されている。

このような構成において、電流制御回路８と、速度演算
回路３との間の応答遅れは小さく、かっモータ１及びモ
ータ１に接続される負荷が単純イナーシャと見なせば、
第１図に示す制御装置の点線枠内２０を１つのブロック
で表わせるので、制御装置全体を第２図の等価回路で表
わすことができる。なお、に３は減衰器１１の利得を、
Ｊは負荷を含めたモータ１のイナーシャを表わす。

この等価回路に次式（１）及び（２）に示す回転速度指
令値Ｖｒｅｒ（ｔ）を加えたときの回転速度検出値ＶＮ
□（１）はそれぞれ次式（３）及び（４）で表される。

Ｖｒｅｆ　（ｔ）−ｖｏｔ／ｌｌ　　　（ｏ≦ｔ＜ｔ＋
）”・・・・・・・（１）Ｖｒｅｔ　（ｊ）　”Ｖｏ　
　　　　　　（Ｌ＋　　≦ｔ）・・・・・・・・・（２
）ＶＮｒｅ（ｔ）−Ｖ、（ｔ−Ｌ（１−に３）／に＋）
／ｌ＋＋Ｖｏ（（Ｋ＋−ａＫ２に３）ｅ−”／［ａ２（
β−α）］＋（にビβに２に３）　ｅ””ｔ／　［β２
（α−β）］）／Ｊｔ。

・・・・・・・・・（３）ＶＮＦＢ　（ｔ）　−ｖ。

＋１１０（（Ｋｌ−ａに２に３）　（１−ｅａｔｌ）ｅ
−１ｔ／［α２　（β−α）］＋（に、−βに２に３）
　（１−ｅ／４ｔ’）ｅ−／ｌ／［β２（α−β）］）
／Ｊｔ・・・・・・・・・（４）ただし、α、β−（に２±３　）　／　２　Ｊ第３図は
上式（３）　、　（４）で表される波形（図示実線）を
示すものであり、応答の遅れは上式（１）と上式（３）
の定常項（第１項）との差に２（１−に３）／に１が正
のときに発生し、また応答のオーバーシュートは上式（
４）の過渡項（第２項）が正のときに発生ずる。ここで
、係数に、及びに２の値を一定として、利得に、（０≦
に３くｌ）を変化させたときの応答波形の変化を第４図
に示す。同図から明らかなように、Ｋ３−０のときの応
答波形はＩＰ制御方式における応答波形と一致しており
、また、に３−１のときの応答波形はＰＩ制御方式にお
ける応答波形と一定している。そこで、利得に３を負荷
に合わせた最高値、即ち上式（４）の第２項がｔ−■以
外で０となるときの利得に３の値のうち最小値を選定す
ることにより、応答のオーバーシュートを発生させず、
かつ応答の遅れをＩＰ制御方式における応答の遅れと比
較して（１−Ｘｓ）倍に短縮させた速度制御を行なうこ
とができる。

また、応答時間のみが問題となる場合には、加速時に利
得に３を１として応答遅れを最小にとどめ、減速時に利
得に３を最適値として応答のオーバーシュートを防いで
収束時間を短縮し、トータルの応答時間を最短にする速
度制御を行なうことも可能である。第５図は、上述した
利得に、を可変とした場合の速度制御方式における応答
波形（ａ）と、利得に３を一定とした場合の速度制御方
式における応答波形（ｂ）　とを示すものであり、利得
に３を可変とした方が利得に３を一定とした場合に比べ
、加速時の遅れ時間ｔｄ分の応答時間短縮を図ることか
できる。なお、第１図に示す各ブロックはソフトウェア
上の演算で実現しているため、利得に３を可変にするこ
とは容易に行なうことができる。

上述した実施例においては、モータの回転速度制御方式
について説明したが、特に限定されるものではなく、本
発明は種かの速度制御に対して適用可能である。

（発明の効果）以上のように未発明の速度制御方式によれば、応答のオ
ーバーシュートを防いで正確に動作させることか可能で
あると共に、応答の遅れを短縮して迅速に動作させるこ
とが可能であるので、例えば加工分野においては品質の
良い製品を効率良く生産して製品のコストダウンを図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の速度制御方式を実現する制御装置の
一例を示すブロック図、第２・図はその等価回路を示す
ブロック図、第３図は本発明の速度制御方式における応
答波形の一例を示す図、第４図は第１図に示す制御装置
の減衰器の利得を可変した場合の応答波形の変化を示す
図、第５図は第１図に示す制御装置の減衰器の利得を制
御途中で可変させた場合の応答波形及び常に一定の場合
の応答波形を示す図、第６図はＰＩ制御による従来の速
度制御方式を実現する制御装置の一例を示すブロック図
、第７図はＩＰ制御による従来の速度制御方式を実現す
る制御装置の一例を示すブロック図、第８図は従来の速
度制御方式における応答波形の一例を示す図である。ｌ・・・モータ、２・・・ロータリーエンコーダ、３・
・・速度演算回路、４．１２・・・差動増幅器、５・・
・積分増幅器、６・・・比例増幅器、７・・・加算器、
８・・・電流制御回路、９・・・３相トランジスタブリ
ツジ、ｌＯ・・・電流検出器、１１・・・減衰器。出願人代理人　　安　形　雄　三某２凪仏Ｆａ（ｔ）ｔ％Ｆｌ　ｔ）第５　凪奈８　凪

Claims

【特許請求の範囲】

１、速度を検出し、外部から指令された速度指令値と前
記速度検出値との偏差を求めて積分増幅すると共に、前
記速度指令値を制御対象と指令の時間変化パターンに応
じて予め定めた最適な減衰率で減衰し、この減衰した速
度指令値と前記速度検出値との偏差を求めて比例増幅し
、前記積分増幅した偏差と前記比例増幅した偏差とを加
算してトルク指令値として前記速度を制御するようにし
たことを特徴とする速度制御方式。