JPH041801A - ゲイン調整装置 - Google Patents

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 本発明はゲイン調整装置、特に、フィードバックサーボ
系の開ループゲインを容易に調整できるゲイン調整装置
に関するものである。

従来の技術 近年、フィードバックサーボ技術の応用の機器が広く用
いられている。これらの中にはセンサおよびアクチュエ
ータなどを含むものもあり、そのバラツキも大きく生産
時のゲイン調整コストが問題となりつつある。

第５図は従来のゲイン調整装置の構成を示すブロック図
である。第５図において、可制御増幅器２１、固定増幅
器２２、さらに、外乱加算９２３で閉ループを構成して
いる。２４は外乱信号を発生させるオシレータであり、
外乱加算器２３と位相比較器２５に入力される。２６は
信号加算器であり、外乱加算器２３の入力信号および出
力信号を所定の割合で加算してその出力は位相比較器２
５に入力される０位相比較器２５は外乱信号と信号加算
９２６の出力との位相を比較し、その出力は減算器２７
に接続され、基準電圧源２８と減算される。減算器２７
の出力が零となるように可制御増幅器２１のゲインを制
御する。

これにより、所定周波数力Ｉ°ゲイン交点となるように
可制御増幅器２１のゲインを自動的に制御することがで
きる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、近年のデジタル技術の発達に伴い、サー
ボ技術もいわゆるデジタルサーボ技術になってきており
、上記従来の構成では、位相比較器２５の出力が、注入
された外乱信号に同期して正負に振られ、結果的に可制
御増幅器の制御電圧を発生する減算器２７の出力も正負
に振られるため、開ループゲインが一定しない。また、
制御電圧を安定化させるため位相比較器２５もしくは減
算器２７の出力に平滑回路（たとえば抵抗、コンデンサ
による１次のローパスフィルタ）を設けたとしても制御
電圧が安定になるための時間が必要となり迅速なゲイン
制御ができなくなるなど、本発明の目的とするところの
デジタル信号を扱うフィードバックサーボ系にはそのま
ま用いることはできない。

本発明は上記従来の問題を解決するもので、デジタル信
号を扱うフィードバックサーボ系におけるゲイン調整を
容易に精度よく、短時間で行うことのできるゲイン調整
装置を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のゲイン調整装置は、
サーボエラー信号をデジタル信号として扱つフィードバ
ックサーボ系におけるゲイン調整装置であって、前記フ
ィードバックサーボ系に、デユーティ−がほぼ５０％の
正弧波、三角波および矩形波のいずれかを用いた特定周
波数の外乱信号を印加する外乱印加手段と、前記外乱信
号の印加点前後の信号および前記外乱信号のうち任意の
２個の信号の和あるいは差をとる加算手段と、前記任意
の２個の信号の他の信号と前記加算手段の出力との乗算
により位相を比較する位相比較手段と、前記位相比較手
段の出力の累積値があらかじめ定められた時間において
ほぼゼロになるように、前記フィードバックサーボ系の
ゲインを調整するゲイン調整手段とを備えたものである
。

作　　　用 上記構成により、位相比較手段からの出力の累積値がほ
ぼゼロになったときにフィードバックサーボ系のゲイン
交点が外乱信号の周波数と一致するため、非常に簡単に
精度よく短時間でゲインが検出され、したがって、デジ
タル信号を扱うフィードバックサーボ系に容易に用いら
れることになる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示すゲイン調整装置のブロ
ック図である。

デジタル信号を扱うサーボ系においては、−船釣にアナ
ログのサーボエラー信号をサンプリング周波数Ｆｓによ
り、あらかじめ決められたあるビット数のデジタル信号
に変換する。説明を容易にするためサンプリング周波数
Ｆｓ＝　１００ＫＨｚ　、　所望のゲイン交点をＩ　Ｋ
Ｈｚとする。

第１図において、１は固定増幅器、２はゲイン調整用乗
算器であり、３は外乱加算器である。固定増幅器１の出
力は外乱加算器３およびゲイン調整用乗算器２を介して
再び自らの入力に帰っており閉ループを構成している。

５は振幅一定でデユーティ−がほぼ５０％の波形を圧力
する外乱発生器で、クロック発生器６の出力クロック６
Ａを入力して、所望のゲイン交点の周波数ＩＫＨｚと同
じ周波数の外乱信号Ｘを外乱加算器３と位相比較用乗算
器８へ供給している。クロック発生器６と外乱発生器５
と外乱加算器３により外乱印加手段を構成している。４
は信号加算器で、固定増幅器１の出力Ｙ１と外乱加算器
３の出力Ｙ２とを加算し、その出力Ｙを位相比較用乗算
器８へ供給する。位相比較用乗算器８は外乱信号Ｘと信
号加算器４の出力Ｙとの乗算を行い、その出力８Ａを累
積加算器９へ供給する。

一方、クロック発生器６の出力６Ａは分局器７でサンプ
リング周波数と同じ周波数の信号７Ａに分周されて累積
加算器９へ供給される。累積加算器９では入力された 信号８Ａをサンプリング周波数毎に信号７Ａで累積加算
を行い、その累積値９Ａを制御回路１０へ出力する。制
御回路１０ではクロック発生器６の出力６Ａを入力して
、あらかじめ決められた外乱信号の波数毎にクリア信号
１０Ｂを発生させて累積加算器９の出力９Ａを取り込む
毎に累積加算値をクリアする。制御回路ｌＯでは入力さ
れた累積値９Ａの値により、ゲイン調整用乗算器２の乗
数１０Ａを制御する。

第２図に累積加算器９の構成例を示す。位相比較用乗算
器８からの出力８Ａを全加算器９１へ入力してその出力
９１Ａを信号７Ａで駆動されるラッチ部９２へ入力し、
その出力９Ａを全加算器９１の他の一方の入力へ供給す
るとともに制御回路１０に供給する。また、制御回路１
０からのクリア信号１０Ｂによりラッチ部９２をクリア
する。

外乱加算器３および信号加算器４は全加算器により構成
できる。外乱発生器５はクロック発生器６の出力６Ａを
駆動クロックとするアドレスカウンタとＲＯＭ　（リー
ド・オンリ・メモリ）により容易に構成できる。ゲイン
調整用乗算器２および位相比較用乗算器８は乗算器によ
り構成できる。制御回路１０はマイクロプロセッサが適
している。

以上のように構成されたゲイン調整装置について以下、
その動作を説明する。

第１図において、閉ループを構成する固定増幅器１、外
乱加算Ｗｊ３、ゲイン調整用乗算器２の開ループゲイン
のゲイン交点が外乱信号Ｘの周波数と一致したときに、
信号加算器４の出力Ｙが外乱信号Ｘに対し位相が９０度
進むことが知られている。

このときの各信号のタイミングチャートを第３図に示す
。外乱信号Ｘとしては振幅が一定で周波数が１）ＣＨｚ
の正弦波を外乱発生器５から供給する。

開ループゲインが１にＨｚになったときには信号加算器
４の出力Ｙは外乱信号Ｘに対して位相が９０度進むため
位相比較用乗算器８の出力８Ａは周波数が２にＨｚの正
弦波となる。

位相比較乗算器８の出力８Ａは第２図で図示した構成の
累積加算１１９の全加算器９１に入力される。

ここで、まず、クリア信号１０Ｂが入力された時点でラ
ッチ部９２がクリアされ出力９Ａはゼロになる。

したがって、全加算器９１の出力９１Ａは入力された信
号８Ａがそのまま出力されてサンプリング周波数と同一
周波数の信号７Ａによりラッチされ、出力９Ａは、入力
された信号８Ａと一致する。次のサンプリング周期で再
び信号８Ａが入力されるとラッチ出力９Ａと加算された
値が改めて信号７Ａによりラッチされ出力９Ａとなり累
積加算が行われる。

累積加算器９の出力９Ａは、第３図に示すように、負の
値をとりながら周期的に変化し外乱ｌ波毎に出力される
クリア信号１０Ｂによりクリアされる。制御回路１０で
はクリア信号１０Ｂを発生する直前の累積値９Ａを取り
込む。この場合、第３図のように、クリア信号１０Ｂが
発生する直前の累積値９Ａがほぼゼロであるのでゲイン
調整用乗算器２への乗数１０Ａは変化させずに前の状態
に保持しておけばよい。

また、ゲインが高すぎる場合は、第４図に示すように、
信号加算器４の出力Ｙが外乱信号Ｘに対して９０度以上
位相が進む。この場合、第４図のように、累積値９Ａは
クリア信号１０Ｂが発生する直前で負の値をとる。した
がって、制御回路１０の出力１０Ａを第３図の場合に比
べ小さくしてゲインを下げるようにする。これとは逆に
累積値９Ａが正の値の場合は、出力１０Ａを大きくして
ゲインを上げる（図示せず）ようにしておけばゲインが
自動的に外乱信号Ｘの周波数と一致するように制御する
ことができる。

なお、本実施例として外乱信号は振幅一定の正弦波とし
たが、ＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）のコーディ
ングを変えれば三角波や矩形波も容易に発生することが
できる。特に、矩形波はＲＯＭ（リード・オンリ・メモ
リ）を用いなくとも本実施例における外乱発生器５のア
ドレスカウンタの最上位ビットを用いれば容易に発生で
きることは明白である。

また、所望の外乱周波数がハードウェア的に簡単に得ら
れないときは、得られる所望のゲイン交点に近い周波数
を外乱周波数として調整し最後にその差の分だけゲイン
をアップもしくはダウンして補正すればよい。さらに、
調整精度のバラツキやノイズなどによる調整精度の劣化
を考慮する場合には累積値を求めるときの外乱信号の波
数を増加させればよい。また、調整時間を問題にする場
合には得られた累積値の絶対値によりゲイン調整用の乗
数をステップ的に可変することにより時間短縮を図るこ
とができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、外乱信号波形としてデユ
ーティ−がほぼ５０％の正弦波、三角波および矩形波の
うちのいずれかを用い、位相比較を各信号の乗算により
行い、その出力の累積値があらかじめ定められた時間に
おいてほぼゼロになるように、フィードバックサーボ系
のゲインを調整することにより、デジタル信号を扱うフ
ィードバックサーボ系に用いることができて、しかも、
自動的に所望のゲイン調整を容品に精度よく短時間で行
うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のゲイン調整装置の構成を示
すブロック図、＠２図は第１図における累積加算器の構
成例を示すブロック図、第３図および第４図は第１図の
動作を説明するためのタイミングチャート、第５図は従
来のゲイン調整装置の構成を示すブロック図である。 １・−・固定増幅器、２・・・ゲイン調整用乗算器、３
・・・外乱加算器、４・・・信号加算器、５・・・外乱
発生器、６−・・クロック発生器、７・・・分局器、８
・・・位相比較用乗算蕾、９・・・累積加算器、１０・
・・制卸回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、サーボエラー信号をデジタル信号として扱うフィー
   ドバックサーボ系におけるゲイン調整装置であって、前
   記フィードバックサーボ系に、デューティがほぼ５０％
   の正弦波、三角波および矩形波のいずれかを用いた特定
   周波数の外乱信号を印加する外乱印加手段と、前記外乱
   信号の印加点前後の信号および前記外乱信号のうち任意
   の２個の信号の和あるいは差をとる加算手段と、前記任
   意の２個の信号の他の信号と前記加算手段の出力との乗
   算により位相を比較する位相比較手段と、前記位相比較
   手段の出力の累積値があらかじめ定められた時間におい
   てほぼゼロになるように、前記フィードバックサーボ系
   のゲインを調整するゲイン調整手段とを備えたゲイン調
   整装置。