JPS589441B2 - サ−ボ制御装置 - Google Patents
サ−ボ制御装置Info
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- JPS589441B2 JPS589441B2 JP15758078A JP15758078A JPS589441B2 JP S589441 B2 JPS589441 B2 JP S589441B2 JP 15758078 A JP15758078 A JP 15758078A JP 15758078 A JP15758078 A JP 15758078A JP S589441 B2 JPS589441 B2 JP S589441B2
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- Numerical Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はサーボ制御方法に関し、更に詳細に述べると、
常時位置帰還がかけられている閉ループ位置決め制術系
のサーボ制御装置に関する。
常時位置帰還がかけられている閉ループ位置決め制術系
のサーボ制御装置に関する。
例えば、電子ビーム露光装置においては、被露光体を2
(mm)ステップで迅速且つ正確に位置決めを行う必要
があり、このため位置帰還をかけたサーボ制御装置が用
いられている。
(mm)ステップで迅速且つ正確に位置決めを行う必要
があり、このため位置帰還をかけたサーボ制御装置が用
いられている。
若し、このような装置において、現在位置と目標位置と
の間の差である移動量をステップ状の比較位置関数とし
て与えて位置制御を行おうとすると、この比較位置関数
に忠実に従って制御するためには、最高速度がほぼ無限
大に近いような速度特性をもつ移動装置を使用しなけれ
ばならないことになる。
の間の差である移動量をステップ状の比較位置関数とし
て与えて位置制御を行おうとすると、この比較位置関数
に忠実に従って制御するためには、最高速度がほぼ無限
大に近いような速度特性をもつ移動装置を使用しなけれ
ばならないことになる。
しかしながら、現実には、移動装置の最高速度はそれほ
ど高くなく、また加速性能も低いので、その結果、目標
位置付近において振動を生ずる等の状態を呈し、位置制
御を良好に行ないえないという不具合が生じる。
ど高くなく、また加速性能も低いので、その結果、目標
位置付近において振動を生ずる等の状態を呈し、位置制
御を良好に行ないえないという不具合が生じる。
このため、比較位置関数をランプ状にして与え、応答性
を犠牲にして安定な位置制御を行なうようにする方法も
あり、これにより制御に必要な最高移動速度を移動装置
において実現しうる程度の速度に抑えることができるが
、加速度成分の制御ができず、このため、駆動モータ用
のパワーアンプには大電流が流れてしまうという欠点を
有している。
を犠牲にして安定な位置制御を行なうようにする方法も
あり、これにより制御に必要な最高移動速度を移動装置
において実現しうる程度の速度に抑えることができるが
、加速度成分の制御ができず、このため、駆動モータ用
のパワーアンプには大電流が流れてしまうという欠点を
有している。
従って、本発明の目的は、位置帰還がかけられている閉
ループ位置決め制御系において、迅速且つ安全に位置決
めを行なうことができるサーボ制却装置を提供すること
にある。
ループ位置決め制御系において、迅速且つ安全に位置決
めを行なうことができるサーボ制却装置を提供すること
にある。
上記目的を達成するための本発明の特徴は、常時位置帰
還がかけられている閉ループ位置決め制御系のサーボ制
御装置において、制御対象物を第1の位置から第2の位
置へ位置決め制御する場合に前記装置の最大加速度及び
最大速度をこえない加速度成分及び速度成分を有する比
較位置関数を発生する手段と、前記比較位置関数に基づ
いて比較速度関数を発生する手段と、前記比較位置関数
に基づいて比較加速度関数を発生する手段と、前記比較
位置関数、前記比較速度関数及び前記比較速度関数に追
従して位置制御動作する閉ループ制御装置とを備えたこ
とにある。
還がかけられている閉ループ位置決め制御系のサーボ制
御装置において、制御対象物を第1の位置から第2の位
置へ位置決め制御する場合に前記装置の最大加速度及び
最大速度をこえない加速度成分及び速度成分を有する比
較位置関数を発生する手段と、前記比較位置関数に基づ
いて比較速度関数を発生する手段と、前記比較位置関数
に基づいて比較加速度関数を発生する手段と、前記比較
位置関数、前記比較速度関数及び前記比較速度関数に追
従して位置制御動作する閉ループ制御装置とを備えたこ
とにある。
以下、図示の実施例により、本発明を詳細に説明する。
第1図には、本発明によるサーボ制御装置の一実施例が
ブロック図にて示されている。
ブロック図にて示されている。
サーボ制御装置1は、図示しないコントローラからの目
標位置設定値X。
標位置設定値X。
に基づいて、比較位置関数、比較速度関数、比較加速度
関数を夫々発生する比較関数発生器2を有し、比較関数
発生器2により発生した各関数にもとづく2進デイジタ
ル信号の比較位置信号Xr,アナログ信号の比較速度信
号Vr及びアナログ信号の比較加速度信号a,は、夫夫
閉ループ制御装置3に入力されている。
関数を夫々発生する比較関数発生器2を有し、比較関数
発生器2により発生した各関数にもとづく2進デイジタ
ル信号の比較位置信号Xr,アナログ信号の比較速度信
号Vr及びアナログ信号の比較加速度信号a,は、夫夫
閉ループ制御装置3に入力されている。
閉ループ制御装置3は比較関数発生器2からの各信号X
r,vr,arに追従して図示しない制御対象物を目標
位置設定値X。
r,vr,arに追従して図示しない制御対象物を目標
位置設定値X。
で示される位置才で移動する。
閉ループ制御装置3において、4は比較加速度信号ar
と制御器5からの加速度偏差信号S1との和である加速
度信号S2を出力する加算器、6は増幅器、7,8は増
幅器6によって増幅された加速度信号S2により駆動さ
れるDCモータを等価的に表わした積分器で該加速度信
号S2に比例するトルクを受けて回転するDCモークの
回転速度および回転量各々が検出せられてなる速度信号
S3および位置信号Soutを有するもの、9は位置信
号S。
と制御器5からの加速度偏差信号S1との和である加速
度信号S2を出力する加算器、6は増幅器、7,8は増
幅器6によって増幅された加速度信号S2により駆動さ
れるDCモータを等価的に表わした積分器で該加速度信
号S2に比例するトルクを受けて回転するDCモークの
回転速度および回転量各々が検出せられてなる速度信号
S3および位置信号Soutを有するもの、9は位置信
号S。
u1と比較位置信号Xrとの差分をとり位置偏差信号S
4を得るための加算器、10は速度信号S3と比較速度
信号V,との差分をとり速度偏差信号S,を得るための
加算器である。
4を得るための加算器、10は速度信号S3と比較速度
信号V,との差分をとり速度偏差信号S,を得るための
加算器である。
制御器5は位置偏差信号S4と速度偏差信号S5とによ
って不慮の外乱に対してもこれらの偏差信号を速かに零
に収束させるための加速度偏差信号S1得ている。
って不慮の外乱に対してもこれらの偏差信号を速かに零
に収束させるための加速度偏差信号S1得ている。
閉ループ制御装置3は上述の如く構成されているので、
位置帰還がかけられているのは勿論である。
位置帰還がかけられているのは勿論である。
加えて、制御対象物が初期位置から目標位置まで移動す
るときの各時点における速度の値が比較関数発生器2か
らの比較速度信号Vrにより所定の状態に制瞬さ札且つ
、比較加速度信号arと加速度偏差信号S1との加算に
より、各時点における加速度の値が比較加速変信号ar
により所定の状態に制御される。
るときの各時点における速度の値が比較関数発生器2か
らの比較速度信号Vrにより所定の状態に制瞬さ札且つ
、比較加速度信号arと加速度偏差信号S1との加算に
より、各時点における加速度の値が比較加速変信号ar
により所定の状態に制御される。
この結果、制御対象物を駆動する駆動系の速度特注、及
び加速度特性を考慮して比較位置関数、比較速度関数、
及び比較加速度関数を夫々定めておけば、制御対象物は
、これらの関数に従った動きを行って所定の目標位置に
至るので極めて安定且つ迅速に位置決めを行うことがで
きる。
び加速度特性を考慮して比較位置関数、比較速度関数、
及び比較加速度関数を夫々定めておけば、制御対象物は
、これらの関数に従った動きを行って所定の目標位置に
至るので極めて安定且つ迅速に位置決めを行うことがで
きる。
第2図には、上述の如き各比較関数にもとづき、各比較
信号を発生させる第1図に示した比較関数発生器2が詳
述されている。
信号を発生させる第1図に示した比較関数発生器2が詳
述されている。
比較関数発生器2は、移動前の位置デークXrが補数形
式の2進データとしてプリセットされている2進カウン
タ11を備えている。
式の2進データとしてプリセットされている2進カウン
タ11を備えている。
このカウンタ11からの位置データxrは、2進のデイ
ジタルデータの形で与えられる目標位置設定値X0が印
加されている加算器12に入力され、加算器12からは
X0−Xrの値に相応した2進のデイジタルデータの形
態の差分データD1が出力され、正負判定回路13に入
力される。
ジタルデータの形で与えられる目標位置設定値X0が印
加されている加算器12に入力され、加算器12からは
X0−Xrの値に相応した2進のデイジタルデータの形
態の差分データD1が出力され、正負判定回路13に入
力される。
正負判定回路13は差分データD1,即ちX0−Xrの
値が正の場合には「1」で負の場合には「0」の論理レ
ベルとなる切換制御信号S6と,X0−xrの値がOと
なったときにのみ「1」となる停止制御信号S7とを出
力する。
値が正の場合には「1」で負の場合には「0」の論理レ
ベルとなる切換制御信号S6と,X0−xrの値がOと
なったときにのみ「1」となる停止制御信号S7とを出
力する。
差分データD1は,また、絶対値検出回路14に入力さ
れる。
れる。
絶対値検出回路14の入出力特性は、第3図に示すよう
に,差分データD1の値が所定の範囲内においては出力
信号D2はD1の絶対値となり、差分データD1の値が
所定の範囲外にあるときは出力信号D2は正の一定の値
となる。
に,差分データD1の値が所定の範囲内においては出力
信号D2はD1の絶対値となり、差分データD1の値が
所定の範囲外にあるときは出力信号D2は正の一定の値
となる。
出力信号D2は2進のデイジタル信号の形態で出力され
、ROM15のアドレス信号としてROM15に供給さ
れる。
、ROM15のアドレス信号としてROM15に供給さ
れる。
ROM15には減速時の速度曲線が予めデータとして格
納されており,出力信号D2の値に従って速度設定デー
タD3が出力される。
納されており,出力信号D2の値に従って速度設定デー
タD3が出力される。
符号16で示されるのは、目標位置設定値X。
が印加されたときに発振を開始するカウントパルス発生
器であり、このカウントパルス発生器16からのカウン
トパルスP1はカウンタ17に入力されて計数され、カ
ウンタ17からの計数出力データD4と加速度設定デー
タD3とは比較器18に入力され、比較器18において
いずれのデータの値が大きいかが比較される。
器であり、このカウントパルス発生器16からのカウン
トパルスP1はカウンタ17に入力されて計数され、カ
ウンタ17からの計数出力データD4と加速度設定デー
タD3とは比較器18に入力され、比較器18において
いずれのデータの値が大きいかが比較される。
計数出力データD4と加速度設定データD3とは比較器
18からの出力信号S8によって切換制街が行なわれる
マルチプレクサ19に入力されており、データD3の値
がデータD4の値より大きい場合にはデータD4をD/
Aコンバータ20に入力し、データD4の値がデータD
3の値より大きい場合にはデータD3をD/Aコンバー
タ20に入力する。
18からの出力信号S8によって切換制街が行なわれる
マルチプレクサ19に入力されており、データD3の値
がデータD4の値より大きい場合にはデータD4をD/
Aコンバータ20に入力し、データD4の値がデータD
3の値より大きい場合にはデータD3をD/Aコンバー
タ20に入力する。
D/Aコンバータ20からのアナログ信号S9は電圧/
周波数変換器(以下V/F変換器という)21に周波数
制御用の信号として入力される。
周波数変換器(以下V/F変換器という)21に周波数
制御用の信号として入力される。
V/F変換器21は停止制御信号S7が「1」となった
ときにその発振動作を停止するようになっており、V/
F変換器21からのパルス信号P2はマルチプレクサ2
2を介してカウンタ11に入力される。
ときにその発振動作を停止するようになっており、V/
F変換器21からのパルス信号P2はマルチプレクサ2
2を介してカウンタ11に入力される。
マルチプレクサ22は、パルス信号P2をカウンタ11
の加算端子11a又は減算端子1lbのいずれか一方に
供給するためのものであり、切換制御信号S6が「1」
の場合には1Ib側に接続され、「0」の場合には11
a側に接続される。
の加算端子11a又は減算端子1lbのいずれか一方に
供給するためのものであり、切換制御信号S6が「1」
の場合には1Ib側に接続され、「0」の場合には11
a側に接続される。
アナログ信号S9はマルチプレクサ23の一方の端子2
3aに直接供給されると共に、インバータ24を介して
他方の端子23bに供給されており、マルチプレクサ2
3からの出力は比較速度信号Vrとして取出される。
3aに直接供給されると共に、インバータ24を介して
他方の端子23bに供給されており、マルチプレクサ2
3からの出力は比較速度信号Vrとして取出される。
マルチプレクサ23もまた、切換制御信号S6によって
切換が制薗されており、信号S6が「1」の場合には切
換端子23cは端子23aに接続され、信号S6が「0
」の場合には切換端子23cは端子23bに接続される
。
切換が制薗されており、信号S6が「1」の場合には切
換端子23cは端子23aに接続され、信号S6が「0
」の場合には切換端子23cは端子23bに接続される
。
比較速度信号V,は微分回路24によって微分され,比
較加速度信号arとして取出される。
較加速度信号arとして取出される。
次に、第2図に示す比較関数発生器2の動作について述
べる。
べる。
初期時には、カウントパルス発生器16は停止しており
、カウンタ17は零にリセットされている。
、カウンタ17は零にリセットされている。
この状態で新しい移動目標地点を表わす目標位置設定値
X。
X。
が時間t=toで入力されると(第4図a参照)、これ
と同時にカウントパルス発生器16が所定周期でカウン
トパルスP1を発生しはじめ、カウンタ17が計数動作
を開始する。
と同時にカウントパルス発生器16が所定周期でカウン
トパルスP1を発生しはじめ、カウンタ17が計数動作
を開始する。
この時、減算器12からは目標位置設定値X。
と比較位置信号Xrとの差すなわち差分データD1が出
力され,この差分データD1に基づいて、絶対値検出回
路14から上述の如き出力信号D2が出力され(第3図
参照),また、この信号D2の値に従って第4図bに示
すように変化する速度設定データD3がROM15より
出力される。
力され,この差分データD1に基づいて、絶対値検出回
路14から上述の如き出力信号D2が出力され(第3図
参照),また、この信号D2の値に従って第4図bに示
すように変化する速度設定データD3がROM15より
出力される。
一方,カウンタ17は単純加算動作を行なっているので
、その計数出力データD4は、第4図Cに示すように時
間tの経過と共に直線的に増加する。
、その計数出力データD4は、第4図Cに示すように時
間tの経過と共に直線的に増加する。
これら2つのデータD3, D4は、比較器18とマル
チプレクサ19とによって既述の如く選択的に取出され
る。
チプレクサ19とによって既述の如く選択的に取出され
る。
つまりマルチプレクサ19から取出される出力信号S2
0は、移動開始直後ではデータD4が取出され、たとえ
ばある時刻t1以降でデータD4がデータD3より大き
くなるとデータD3が取出されることとなる。
0は、移動開始直後ではデータD4が取出され、たとえ
ばある時刻t1以降でデータD4がデータD3より大き
くなるとデータD3が取出されることとなる。
従って、マルチプレクサ19から取出される合成データ
S20は第4図dに示すようになる。
S20は第4図dに示すようになる。
それ故,マルチプレクサ19で選択された比較速度デー
タなROM1 5において予め定められた最大加速度及
び最大速度をこえることがない。
タなROM1 5において予め定められた最大加速度及
び最大速度をこえることがない。
なお、具体的には第4図bではD2とD3との関係は平
方根関数であり,このとき第4図dの減速部分は定加速
度すなわち直線的になる。
方根関数であり,このとき第4図dの減速部分は定加速
度すなわち直線的になる。
従って整定時t2において、急激に加速度が変化(零に
なる)し、振動を誘発するおそれがある。
なる)し、振動を誘発するおそれがある。
そこで、前記ROM15に組込まれるD2とD3との関
数関係は、実際上においては振動を誘発しないような適
当な関数に定められるのが好都合である。
数関係は、実際上においては振動を誘発しないような適
当な関数に定められるのが好都合である。
このようにして得られた比較速度データは、D/Aコン
バータ20でアナログ信号S9に変換された後、V/F
変換器21によって比較速度データの値に応じた周波数
の変化するパルス信号P2に変換され、減算器12のデ
ータの正負(すなわち移動方向)に応じてカウンタ11
をこのパルス信号P2によって減算又は加算する。
バータ20でアナログ信号S9に変換された後、V/F
変換器21によって比較速度データの値に応じた周波数
の変化するパルス信号P2に変換され、減算器12のデ
ータの正負(すなわち移動方向)に応じてカウンタ11
をこのパルス信号P2によって減算又は加算する。
これにより、比較速度データの積分値である比較位置信
号X,が得られる。
号X,が得られる。
なお,Xo=Xrとなる時は、停止制御信号S7が「1
」となるので、V/F変換器の発振は停止せられ、従っ
てカウンタの動きも止められる。
」となるので、V/F変換器の発振は停止せられ、従っ
てカウンタの動きも止められる。
もし,停止制御信号S7がなければ、V/F変換器はア
ナログ信号S,が「0」のときも実際には少し発振し誤
差を生ぜしめる。
ナログ信号S,が「0」のときも実際には少し発振し誤
差を生ぜしめる。
一方、アナログ信号S9は比較速度データをアナログ化
したものであり、これは即ち比較速度信号Vrとなって
出力される。
したものであり、これは即ち比較速度信号Vrとなって
出力される。
このとき、やはり減算器12の出力のデータの正負に応
じてマルチプレクサ23により極性反転されて出力され
る。
じてマルチプレクサ23により極性反転されて出力され
る。
即ち、たとえば,これまで正方向に移動してきて、いま
だにデータD1が正であれは目標地点にまだ到達してい
ないのであるから、アナログ信号S9はそのまま出力さ
れ、若し、データD1が負になれば、目標地点を越して
いるのであるから、アナログ信号S,はインバータ22
を介して極性反転されて出力される。
だにデータD1が正であれは目標地点にまだ到達してい
ないのであるから、アナログ信号S9はそのまま出力さ
れ、若し、データD1が負になれば、目標地点を越して
いるのであるから、アナログ信号S,はインバータ22
を介して極性反転されて出力される。
マルチプレクサ23からの出力は微分回路24によって
微分されることになり、比較加速度信号arとして出力
される。
微分されることになり、比較加速度信号arとして出力
される。
上記の通り、この比較関数発生器2によれば、現在地点
と目標地点との差から、サーボ機構の性能に見合った最
適な比較位置関数、比較速度関数、比較加速度関数を発
生させることができるので、第1図に示す閉ループ制御
装置3の制御動作を極めて安定且つ迅速に行なえるもの
である。
と目標地点との差から、サーボ機構の性能に見合った最
適な比較位置関数、比較速度関数、比較加速度関数を発
生させることができるので、第1図に示す閉ループ制御
装置3の制御動作を極めて安定且つ迅速に行なえるもの
である。
本発明によれば、上述の如く、移動量を正確に指示する
だけでなく、その移動速度及び加速度をサーボ機構の性
能に見合った最適な値で指示することができるので、ほ
ぼ理想的なサーボ制御を行なうことができる。
だけでなく、その移動速度及び加速度をサーボ機構の性
能に見合った最適な値で指示することができるので、ほ
ぼ理想的なサーボ制御を行なうことができる。
これにより、位置偏差、速度偏差をほぼ零とすることが
できダイナミックレンジを小さくすることができ、制御
系の設計が容易になる上に、追従性能の極めて高く、且
つ高安定な制御装置を得ることができる。
できダイナミックレンジを小さくすることができ、制御
系の設計が容易になる上に、追従性能の極めて高く、且
つ高安定な制御装置を得ることができる。
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は、第
1図に示す比較関数発生器の詳細なブロック図,瀉3図
は第2図に示す絶対値検出回路の入出力特性、第4図a
乃至第4図dは第2図に示す比較関数発生器の動作を説
明するための各部の特性図である。 1:サーボ制御装置、2:比較関数発生器、3:閉ルー
プ制御装置、a r ’比較加速度信号、■r:比較速
度信号、Xo:目標位置設定値、Xl:比較位置信号。
1図に示す比較関数発生器の詳細なブロック図,瀉3図
は第2図に示す絶対値検出回路の入出力特性、第4図a
乃至第4図dは第2図に示す比較関数発生器の動作を説
明するための各部の特性図である。 1:サーボ制御装置、2:比較関数発生器、3:閉ルー
プ制御装置、a r ’比較加速度信号、■r:比較速
度信号、Xo:目標位置設定値、Xl:比較位置信号。
Claims (1)
- 1 常時位置帰還がかけられている閉ループ位置決め制
御系のサーボ制御装置において、制御対象物を第1の位
置から第2の位置へ位置決め制御する場合に前記装置の
最大加速度及び最大速度をこえない加速度成分及び速度
成分を有する比較位置関数を発生する手段と、前記比較
位置関数に基づいて比較速度関数を発生する手段と、前
記比較位置関数に基づいて比較加速度関数を発生する手
段と、前記比較位置関数、前記比較速度関数及び前記比
較加速度関数に追従して位置制御動作する閉ループ制御
装置とを備えたことを特徴とするサーボ制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15758078A JPS589441B2 (ja) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | サ−ボ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15758078A JPS589441B2 (ja) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | サ−ボ制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5585914A JPS5585914A (en) | 1980-06-28 |
JPS589441B2 true JPS589441B2 (ja) | 1983-02-21 |
Family
ID=15652793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15758078A Expired JPS589441B2 (ja) | 1978-12-22 | 1978-12-22 | サ−ボ制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS589441B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57130815A (en) * | 1981-02-04 | 1982-08-13 | Nippon Denso Co Ltd | Air conditioner for automobiles |
JPS58182705A (ja) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | Nippon Seiko Kk | 可動体の位置決め制御方法 |
JPS6095607U (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-29 | 横河電機株式会社 | 直流演算装置 |
-
1978
- 1978-12-22 JP JP15758078A patent/JPS589441B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5585914A (en) | 1980-06-28 |
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