JPS63805B2 - - Google Patents
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- JPS63805B2 JPS63805B2 JP54137184A JP13718479A JPS63805B2 JP S63805 B2 JPS63805 B2 JP S63805B2 JP 54137184 A JP54137184 A JP 54137184A JP 13718479 A JP13718479 A JP 13718479A JP S63805 B2 JPS63805 B2 JP S63805B2
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 description 3
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- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は暴走抑制方式に関するものであつて、
特に目標位置に向つて制御するサーボ制御方式に
おいて、制御系に固有の最大加速度を越えないよ
うにサーボ系の移動速度を制御するとともに位置
偏差量及びサーボモータを駆動する操作量があら
かじめ設定した制限を越えて大きくなつたことを
検出することにより暴走の発生を抑制するように
した暴走抑制方式に関する。
特に目標位置に向つて制御するサーボ制御方式に
おいて、制御系に固有の最大加速度を越えないよ
うにサーボ系の移動速度を制御するとともに位置
偏差量及びサーボモータを駆動する操作量があら
かじめ設定した制限を越えて大きくなつたことを
検出することにより暴走の発生を抑制するように
した暴走抑制方式に関する。
例えば電子ビーム露光装置では、指定された位
置に対して被露光体を迅速かつ正確に位置決めを
行なう必要があるが、このため位置帰還をかけた
サーボ装置が使用されている。このような位置帰
還をかけた閉ループサーボ装置は高い位置決め精
度と速い移動速度を同時に実現でき、しかも振動
の少ないなめらかな駆動が可能である等すぐれた
点が多いが、一方では制御系の制御限界を超えた
信号が生じると暴走を生ずることがあるという欠
点がある。それ故、従来の此種サーボ装置ではリ
ミツトスイツチを設けてサーボ装置が暴走して限
界位置に到達する前にこれを検出し、暴走による
被害を防止するようにしていた。しかしながら装
置が暴走したときこれをリミツトスイツチで検出
し、該暴走装置を停止させようとしても、装置の
慣性や暴走速度の大きさ等によりこれを確実に停
止させることは不可能であり、何等かの被害を生
ずることがあつた。
置に対して被露光体を迅速かつ正確に位置決めを
行なう必要があるが、このため位置帰還をかけた
サーボ装置が使用されている。このような位置帰
還をかけた閉ループサーボ装置は高い位置決め精
度と速い移動速度を同時に実現でき、しかも振動
の少ないなめらかな駆動が可能である等すぐれた
点が多いが、一方では制御系の制御限界を超えた
信号が生じると暴走を生ずることがあるという欠
点がある。それ故、従来の此種サーボ装置ではリ
ミツトスイツチを設けてサーボ装置が暴走して限
界位置に到達する前にこれを検出し、暴走による
被害を防止するようにしていた。しかしながら装
置が暴走したときこれをリミツトスイツチで検出
し、該暴走装置を停止させようとしても、装置の
慣性や暴走速度の大きさ等によりこれを確実に停
止させることは不可能であり、何等かの被害を生
ずることがあつた。
例えばロータリ・エンコーダと接続されたモー
タにより装置を駆動して該装置の位置を位置検知
器により検出するように構成されたサーボ装置の
場合、暴走の原因として次のようなものがある。
タにより装置を駆動して該装置の位置を位置検知
器により検出するように構成されたサーボ装置の
場合、暴走の原因として次のようなものがある。
(イ) 調整時に起こる暴走の原因
モータの結線、位置検出器の結線が逆位置
になつているとき(正帰還となり暴走)。
になつているとき(正帰還となり暴走)。
閉ループ制御器の中のフイードバツク係数
の設定を間違えたとき(安定条件が満されず
暴走)。
の設定を間違えたとき(安定条件が満されず
暴走)。
(ロ) 嫁動時に偶発的に起こる暴走の原因
ロータリエンコーダが故障して出力パルス
が出なくなつたとき(位置情報が帰還されず
暴走、なおこの場合は同時に速度情報の帰還
もなくなる)。
が出なくなつたとき(位置情報が帰還されず
暴走、なおこの場合は同時に速度情報の帰還
もなくなる)。
レーザ測長器が故障してカウンタを無意味
に計数するとき。
に計数するとき。
ロータリエンコーダでパルスの発生を誤る
とき(位置情報が帰還されなくなり暴走)。
なおこの原因としてノイズによるパルス発生
ミスやロータリエンコーダのコード板の傷に
よるパルス発生ミス等が考えられる。
とき(位置情報が帰還されなくなり暴走)。
なおこの原因としてノイズによるパルス発生
ミスやロータリエンコーダのコード板の傷に
よるパルス発生ミス等が考えられる。
パワーアンプなど回路系の故障によるも
の。
の。
実際にロータリエンコーダはコード板とマスク
板の隙間が狭く、軸受が弱いため、軸に大きな力
が加わるとこの隙間が変化してひどい時にはコー
ド板に傷を付けてしまうことが時時起こると考え
られる。
板の隙間が狭く、軸受が弱いため、軸に大きな力
が加わるとこの隙間が変化してひどい時にはコー
ド板に傷を付けてしまうことが時時起こると考え
られる。
以上のような原因でひとたび暴走が起ると精密
なサーボメカニズムを破損したり、時には人体に
も危害を加えることもあるので暴走は絶対に避け
なければならない問題であるにもかかわらず、上
記の如く、リミツトスイツチを使用する従来の暴
走制御手段ではこれを有効に防止することは困難
であつた。
なサーボメカニズムを破損したり、時には人体に
も危害を加えることもあるので暴走は絶対に避け
なければならない問題であるにもかかわらず、上
記の如く、リミツトスイツチを使用する従来の暴
走制御手段ではこれを有効に防止することは困難
であつた。
したがつて本発明では、制御系に固有の最大加
速度を越えないようにサーボ系の移動速度を制御
するとともに、このような暴走状態を事前に検出
して暴走抑制する方式を提供することを目的とす
るものであつて、このために本発明における暴走
抑制方式では、サーボ装置の移動によつて与えら
れた位置を検出する位置検出手段を有し、該検出
された位置が与えられた目標位置と合致するよう
制御する位置決めサーボ制御装置において、上記
制御系に固有の最大加速度を超えない範囲に定め
られるクロツクが入力される第1の比較速度情報
出力部、上記制御の間における指示速度情報と上
記第1の比較速度情報出力部の出力とが比較され
る第1の比較部、上記与えられた目標位置に対応
する目標位置情報と入力される比較位置情報との
偏差値にもとづいて当該偏差値が零となる時点で
速度が零となるような第2の比較速度情報を生成
する第2の比較速度情報生成部、入力される第1
と第2の比較速度情報を比較する第2の比較部、
第1と第2の比較速度情報のうち、その小さい方
の比較速度情報を出力するよう切替える切替手
段、を有する比較速度関数発生部と、この比較速
度関数発生部から出力される比較速度情報にもと
づいて比較位置情報を生成する比較位置情報生成
手段と、上記比較速度情報にもとづいた比較加速
度情報を生成する比較加速度情報生成手段と、上
記比較位置生成手段によつて得られた比較位置情
報と上記サーボ装置の移動に応じて前記位置検出
手段より与えられる位置に対応する現位置情報と
の偏差を算出する位置偏差算出部を備え、該偏差
量が零となるように該制御対象の動作を制御する
閉ループ制御部とを有すると共に、該位置偏差算
出部の出力があらかじめ限定した値を越えたこと
を検出する限定量検出手段を設け、該偏差量が限
定量を越えたとき上記サーボ装置の駆動を停止す
るように制御することにより暴走の発生を直ちに
制御するようにしたことを特徴とする。
速度を越えないようにサーボ系の移動速度を制御
するとともに、このような暴走状態を事前に検出
して暴走抑制する方式を提供することを目的とす
るものであつて、このために本発明における暴走
抑制方式では、サーボ装置の移動によつて与えら
れた位置を検出する位置検出手段を有し、該検出
された位置が与えられた目標位置と合致するよう
制御する位置決めサーボ制御装置において、上記
制御系に固有の最大加速度を超えない範囲に定め
られるクロツクが入力される第1の比較速度情報
出力部、上記制御の間における指示速度情報と上
記第1の比較速度情報出力部の出力とが比較され
る第1の比較部、上記与えられた目標位置に対応
する目標位置情報と入力される比較位置情報との
偏差値にもとづいて当該偏差値が零となる時点で
速度が零となるような第2の比較速度情報を生成
する第2の比較速度情報生成部、入力される第1
と第2の比較速度情報を比較する第2の比較部、
第1と第2の比較速度情報のうち、その小さい方
の比較速度情報を出力するよう切替える切替手
段、を有する比較速度関数発生部と、この比較速
度関数発生部から出力される比較速度情報にもと
づいて比較位置情報を生成する比較位置情報生成
手段と、上記比較速度情報にもとづいた比較加速
度情報を生成する比較加速度情報生成手段と、上
記比較位置生成手段によつて得られた比較位置情
報と上記サーボ装置の移動に応じて前記位置検出
手段より与えられる位置に対応する現位置情報と
の偏差を算出する位置偏差算出部を備え、該偏差
量が零となるように該制御対象の動作を制御する
閉ループ制御部とを有すると共に、該位置偏差算
出部の出力があらかじめ限定した値を越えたこと
を検出する限定量検出手段を設け、該偏差量が限
定量を越えたとき上記サーボ装置の駆動を停止す
るように制御することにより暴走の発生を直ちに
制御するようにしたことを特徴とする。
以下本発明の一実施例を第1図乃至第5図にも
とづき説明する。
とづき説明する。
第1図は本発明の一実施例構成を示し第2図乃
至第4図は比較速度関数発生器についての説明
図、第5図は飽和状態検出論理回路を示す。
至第4図は比較速度関数発生器についての説明
図、第5図は飽和状態検出論理回路を示す。
図中、1は直流モータ、2は回転運動を直進運
動に変換する回転・直進変換部であつて例えばボ
ールネジの如きもの、3は回転・直進変換部2に
接続された支持台の如き共振系を模型的に表現し
た棒、4はロータリエンコーダの如きモータ回転
量検知器、5はレーザ測長部の如き移動量検知
器、6は比較速度関数発生器であつて、中央処理
装置からの指令である目標位置データと指示速度
データにより上記直流モータ1が出せる最大加速
度を越えないように考慮しながら上記棒3の移動
速度の基準となる比較速度関数を発生させる回路
である。7は比較速度関数発生器6から発生され
た比較速度のデイジタル量をアナログ量に変換す
るデイジタル・アナログ・コンバータ、8は微分
回路であつて比較速度を微分して比較加速度を得
るもの、9は電圧・周波数コンバータ、10は比
較位置カウンタであつて比較速度を積分して比較
位置を作るもの、11はアナログ加算器、12は
パワーアンプであつて直流モータ1を定電流駆動
するもの、13はエンコーダ位置カウンタであつ
てロータリエンコーダ4の出力であるアツプ・ダ
ウンパルスを積算するアツプ・ダウンカウンタに
より構成されるもの、14はデイジタル乗算回路
であつてロータリエンコーダ4とレーザ測長部5
との位置検出分解能が異なるときに1LSB当りの
重みを変えるための定係数乗算回路である。15
はデイジタル加算器、16はデイジタル・アナロ
グコンバータ、17はレーザカウンタ、18はデ
イジタル加算器、19はデイジタル・アナログコ
ンバータ、20は閉ループ制御器、21,22は
飽和状態検出論理回路、23はオア回路、24は
過電流検知回路、25はオア回路、26は電流検
出器である。
動に変換する回転・直進変換部であつて例えばボ
ールネジの如きもの、3は回転・直進変換部2に
接続された支持台の如き共振系を模型的に表現し
た棒、4はロータリエンコーダの如きモータ回転
量検知器、5はレーザ測長部の如き移動量検知
器、6は比較速度関数発生器であつて、中央処理
装置からの指令である目標位置データと指示速度
データにより上記直流モータ1が出せる最大加速
度を越えないように考慮しながら上記棒3の移動
速度の基準となる比較速度関数を発生させる回路
である。7は比較速度関数発生器6から発生され
た比較速度のデイジタル量をアナログ量に変換す
るデイジタル・アナログ・コンバータ、8は微分
回路であつて比較速度を微分して比較加速度を得
るもの、9は電圧・周波数コンバータ、10は比
較位置カウンタであつて比較速度を積分して比較
位置を作るもの、11はアナログ加算器、12は
パワーアンプであつて直流モータ1を定電流駆動
するもの、13はエンコーダ位置カウンタであつ
てロータリエンコーダ4の出力であるアツプ・ダ
ウンパルスを積算するアツプ・ダウンカウンタに
より構成されるもの、14はデイジタル乗算回路
であつてロータリエンコーダ4とレーザ測長部5
との位置検出分解能が異なるときに1LSB当りの
重みを変えるための定係数乗算回路である。15
はデイジタル加算器、16はデイジタル・アナロ
グコンバータ、17はレーザカウンタ、18はデ
イジタル加算器、19はデイジタル・アナログコ
ンバータ、20は閉ループ制御器、21,22は
飽和状態検出論理回路、23はオア回路、24は
過電流検知回路、25はオア回路、26は電流検
出器である。
回転・直進変換部2はボールネジ2−1及び該
ボールネジ2−1と係合する移動部2−2により
構成されている。このボールネジ2−1は直流モ
ータ1と結合しているので、直流モータ1を駆動
することによりボールネジ2−1は回転し、これ
により移動部2−2はその回転方向にもとづき前
後に移動する。なお、第1図では棒3はX軸方向
にしか移動されないが、これを平面移動させる場
合には同様に構成されたY軸方向の回転・直進変
換部を設ける。
ボールネジ2−1と係合する移動部2−2により
構成されている。このボールネジ2−1は直流モ
ータ1と結合しているので、直流モータ1を駆動
することによりボールネジ2−1は回転し、これ
により移動部2−2はその回転方向にもとづき前
後に移動する。なお、第1図では棒3はX軸方向
にしか移動されないが、これを平面移動させる場
合には同様に構成されたY軸方向の回転・直進変
換部を設ける。
移動量検知器5はレーザ光源5−1及びレーザ
光汗渉器5−2より構成されている。そしてレー
ザ光汗渉器5−2により棒3とレーザ光汗渉器5
−2との間の距離を正確に測定する。
光汗渉器5−2より構成されている。そしてレー
ザ光汗渉器5−2により棒3とレーザ光汗渉器5
−2との間の距離を正確に測定する。
比較速度関数発生器6は、特許出願人がすでに
出願した特願昭54−97615号明細書に詳述された
構成を有するものであつて、概略は第2図に示す
如く構成されている。この比較速度関数発生器6
は、第1比較器31、発振器32、スイツチ3
3、カウンタ34、アナログ加算器35、平方根
発生用ROM36、第2比較器37、スイツチ3
8等により構成される。第1比較器31は指示速
度υcとカウンタ34の内容で与えられる比較速度
υrとの大きさを比較してスイツチ33を駆動す
る。発振器32はサーボ系の取り得る最大加速度
に対応して定められる周波数をもつており、カウ
ンタ34の内容をカウント・アツプあるいはカウ
ント・ダウンする。スイツチ33は第1比較器3
1の比較結果により、図示「a<c」位置、「a
=c」位置および「a>c」位置をとる。カウン
タ34は発振器32の出力をカウント・アツプあ
るいはカウント・ダウンして上記第1の比較速度
Vrを生成し、第1比較速度情報出力部として機
能する。加算器35は与えられる目標位置χeと後
述する比較位置χrとの偏差値をつくる。平方根発
生用ROM36は入力|χe−χr|の平方根に対応
した出力を発し、制御の最終ステツプにおける目
標位置χeに向う減速を定加速度にするものであ
り、上記偏差値が零となる時点で速度が零となる
第2の比較速度情報を生成する第2の比較速度情
報生成部として機能する。第2比較器37は上記
最終ステツプの制御に切替わる切替わり点を検出
してスイツチ38を図示の状態から下方に切替え
るものであり、これによりスイツチ38はカウン
タ34の出力する第1の比較速度Vrと、平方根
発生用ROM36の出力する第2の比較速度のう
ち少ない方の比較速度情報を出力する。
出願した特願昭54−97615号明細書に詳述された
構成を有するものであつて、概略は第2図に示す
如く構成されている。この比較速度関数発生器6
は、第1比較器31、発振器32、スイツチ3
3、カウンタ34、アナログ加算器35、平方根
発生用ROM36、第2比較器37、スイツチ3
8等により構成される。第1比較器31は指示速
度υcとカウンタ34の内容で与えられる比較速度
υrとの大きさを比較してスイツチ33を駆動す
る。発振器32はサーボ系の取り得る最大加速度
に対応して定められる周波数をもつており、カウ
ンタ34の内容をカウント・アツプあるいはカウ
ント・ダウンする。スイツチ33は第1比較器3
1の比較結果により、図示「a<c」位置、「a
=c」位置および「a>c」位置をとる。カウン
タ34は発振器32の出力をカウント・アツプあ
るいはカウント・ダウンして上記第1の比較速度
Vrを生成し、第1比較速度情報出力部として機
能する。加算器35は与えられる目標位置χeと後
述する比較位置χrとの偏差値をつくる。平方根発
生用ROM36は入力|χe−χr|の平方根に対応
した出力を発し、制御の最終ステツプにおける目
標位置χeに向う減速を定加速度にするものであ
り、上記偏差値が零となる時点で速度が零となる
第2の比較速度情報を生成する第2の比較速度情
報生成部として機能する。第2比較器37は上記
最終ステツプの制御に切替わる切替わり点を検出
してスイツチ38を図示の状態から下方に切替え
るものであり、これによりスイツチ38はカウン
タ34の出力する第1の比較速度Vrと、平方根
発生用ROM36の出力する第2の比較速度のう
ち少ない方の比較速度情報を出力する。
閉ループ制御器20はいわゆるフイード・バツ
ク係数を与えるものであつて、デイジタル・アナ
ログコンバータ16及び19から出力される位置
偏差量から直流モータ1の角速度や棒3の揺れの
状態を推定する状態推定器と、この状態推定器の
出力である各状態変数とデイジタル・アナログコ
ンバータ19の出力の積分量にそれぞれフイード
バツク係数を掛けて帰還するところの状態フイー
ドバツクを行なう回路から成るアナログ演算回路
である。ここにおいてできるだけ小さな補正電流
でかつデイジタル・アナログコンバータ19の出
力である位置偏差をできるだけ速やかに零に収束
させるようなフイードバツク係数をカルマンの最
適レギユレータ理論により決定するものである。
ク係数を与えるものであつて、デイジタル・アナ
ログコンバータ16及び19から出力される位置
偏差量から直流モータ1の角速度や棒3の揺れの
状態を推定する状態推定器と、この状態推定器の
出力である各状態変数とデイジタル・アナログコ
ンバータ19の出力の積分量にそれぞれフイード
バツク係数を掛けて帰還するところの状態フイー
ドバツクを行なう回路から成るアナログ演算回路
である。ここにおいてできるだけ小さな補正電流
でかつデイジタル・アナログコンバータ19の出
力である位置偏差をできるだけ速やかに零に収束
させるようなフイードバツク係数をカルマンの最
適レギユレータ理論により決定するものである。
飽和状態検出論理回路21はデイジタル加算器
15の出力である上位ビツトを使用してデイジタ
ル・アナログコンバータ16の飽和状態を検出す
るものである。この飽和状態検出論理回路21
は、例えば第5図に示す如く、2入力エクスクル
シーブ・オア回路21−1乃至21−nと多入力
オア回路21−0により構成されている。正の場
合は符号ビツト「2n」が「0」であるので、デイ
ジタル加算器15の出力の上位ビツト211乃至
2n-1のうちいずれか1つが「1」であればオア回
路21−0の出力は「1」となり、また負の場合
は符号ビツト「2n」が「1」であるのでデイジタ
ル加算器15の上位ビツト211乃至2n-1のうちい
ずれか1つが「0」であるとオア回路21−0の
出力は「1」となりデイジタル・アナログコンバ
ータ16の飽和を検出する。
15の出力である上位ビツトを使用してデイジタ
ル・アナログコンバータ16の飽和状態を検出す
るものである。この飽和状態検出論理回路21
は、例えば第5図に示す如く、2入力エクスクル
シーブ・オア回路21−1乃至21−nと多入力
オア回路21−0により構成されている。正の場
合は符号ビツト「2n」が「0」であるので、デイ
ジタル加算器15の出力の上位ビツト211乃至
2n-1のうちいずれか1つが「1」であればオア回
路21−0の出力は「1」となり、また負の場合
は符号ビツト「2n」が「1」であるのでデイジタ
ル加算器15の上位ビツト211乃至2n-1のうちい
ずれか1つが「0」であるとオア回路21−0の
出力は「1」となりデイジタル・アナログコンバ
ータ16の飽和を検出する。
飽和状態検出論理回路22はデイジタル加算器
18の出力である上位ビツトを使用してデイジタ
ル・アナログコンバータ19の飽和状態を検出す
るものであつて、上記飽和状態検出論理回路21
と同様に構成されている。
18の出力である上位ビツトを使用してデイジタ
ル・アナログコンバータ19の飽和状態を検出す
るものであつて、上記飽和状態検出論理回路21
と同様に構成されている。
第1図及び第2図において、静止時にカウンタ
34の値は零であり、電圧・周波数コンバータ9
は停止しているのでカウンタ10の値はそれ以前
から与えられている目標値χrの値と一致したまま
動かない。いま新らたな目標位置χeが設定されか
つ適当な指示速度υe1(第3図)が与えられると、
比較器31によりスイツチ33が動作して発振器
32のパルス列はカウンタ34をカウント・アツ
プする。一方目標位置χeはステツプ状に変化して
もカウンタ10の値χrはいまだ殆んど動いていな
いのでROM36の出力は第3図図示bの如く大
きい値(|χe−χr|が大)となつているために比
較器37によつてスイツチ38はa<b側に倒れ
ている。したがつてカウンタ34の値がデジタ
ル・アナログコンバータ7に供給されている。こ
のデイジタル・アナログコンバータ7の出力は第
3図図示a即ち比較速度υrであり、この信号をも
とにしてサーボモータである直流モータ1を駆動
する。即ち電圧・周波数コンバータ9とカウンタ
10とによつて積分されたデジタル量の比較位置
信号χrと、微分回路8を通して得たアナログ量の
比較加速度αrとが閉ループ制御系に送られ、直流
モータ1を回転駆動する。
34の値は零であり、電圧・周波数コンバータ9
は停止しているのでカウンタ10の値はそれ以前
から与えられている目標値χrの値と一致したまま
動かない。いま新らたな目標位置χeが設定されか
つ適当な指示速度υe1(第3図)が与えられると、
比較器31によりスイツチ33が動作して発振器
32のパルス列はカウンタ34をカウント・アツ
プする。一方目標位置χeはステツプ状に変化して
もカウンタ10の値χrはいまだ殆んど動いていな
いのでROM36の出力は第3図図示bの如く大
きい値(|χe−χr|が大)となつているために比
較器37によつてスイツチ38はa<b側に倒れ
ている。したがつてカウンタ34の値がデジタ
ル・アナログコンバータ7に供給されている。こ
のデイジタル・アナログコンバータ7の出力は第
3図図示a即ち比較速度υrであり、この信号をも
とにしてサーボモータである直流モータ1を駆動
する。即ち電圧・周波数コンバータ9とカウンタ
10とによつて積分されたデジタル量の比較位置
信号χrと、微分回路8を通して得たアナログ量の
比較加速度αrとが閉ループ制御系に送られ、直流
モータ1を回転駆動する。
この状態でカウンタ34の値が指示速度υe1に
等しくなると、スイツチ33はa=c位置に切替
わり、以後定速制御に入る。以下指示速度がυe2,
υe3………のように切替わるたびにスイツチ33
が動かされカウンタ34の値を増減する。
等しくなると、スイツチ33はa=c位置に切替
わり、以後定速制御に入る。以下指示速度がυe2,
υe3………のように切替わるたびにスイツチ33
が動かされカウンタ34の値を増減する。
やがてカウンタ10の値χrが目標位置xeに近づ
いてくると、ROM36の出力は|χe−χr|の減
少につれて小さくなり、カウンタ34の値以下に
なると比較器37が動作してスイツチ38をa≧
b側に倒し、ROM36の出力がデイジタル・ア
ナログコンバータ7に導びかれて最終ステツプに
入つて、第3図の線bにしたがつた減速が行なわ
れる。そしてχe=χrとなつたときROM36の出
力は零となり、電圧・周波数コンバータ9は発振
を停止して再び静止状態になる。
いてくると、ROM36の出力は|χe−χr|の減
少につれて小さくなり、カウンタ34の値以下に
なると比較器37が動作してスイツチ38をa≧
b側に倒し、ROM36の出力がデイジタル・ア
ナログコンバータ7に導びかれて最終ステツプに
入つて、第3図の線bにしたがつた減速が行なわ
れる。そしてχe=χrとなつたときROM36の出
力は零となり、電圧・周波数コンバータ9は発振
を停止して再び静止状態になる。
いま第1図に示すサーボ系が正常に動作してい
るときは、棒3が静止しているときも移動すると
きもカウンタ17及びカウンタ13の示す位置情
報はカウンタ10の示す位置情報に等しくなるよ
う閉ループ制御器20が動作する(特願昭53−
157580号参照)。即ちデイジタル加算器18の出
力とデイジタル加算器15の出力である位置偏差
量は、正常な場合零を平均値とした微少な量であ
り、したがつてデイジタル・アナログコンバータ
19及び16は線形な領域で動作し飽和すること
はない。
るときは、棒3が静止しているときも移動すると
きもカウンタ17及びカウンタ13の示す位置情
報はカウンタ10の示す位置情報に等しくなるよ
う閉ループ制御器20が動作する(特願昭53−
157580号参照)。即ちデイジタル加算器18の出
力とデイジタル加算器15の出力である位置偏差
量は、正常な場合零を平均値とした微少な量であ
り、したがつてデイジタル・アナログコンバータ
19及び16は線形な領域で動作し飽和すること
はない。
しかしながら、本明細書の最初に記載した如
く、暴走原因の上記、の場合には、電源を投
入して閉ループ状態になると同時に暴走状態にな
り、カウンタ17及び13の示す位置情報とカウ
ンタ10の示す位置情報とは最初一致していた状
態からどんどん離れてゆき、その結果デイジタル
加算器18及び15の出力である位置偏差量がど
んどん大きくなり、デイジタル・アナログコンバ
ータ19及び16が飽和する値になると、上記の
如く飽和状態検出論理回路22及び21は「1」
を出力する。したがつて飽和状態検出論理回路2
1及び22のいずれか片方または両方が「1」を
出力するとオア回路23及び25は「1」を出力
する。そしてオア回路25が「1」を出力する
と、パワーアンプ12はその出力を停止し、直流
モータ1への電流供給は停止される。それ故、棒
3の移動量が限界点に到達する以前に偏差値が限
界値を超えたことにもとづいてその暴走状態を停
止することができる。
く、暴走原因の上記、の場合には、電源を投
入して閉ループ状態になると同時に暴走状態にな
り、カウンタ17及び13の示す位置情報とカウ
ンタ10の示す位置情報とは最初一致していた状
態からどんどん離れてゆき、その結果デイジタル
加算器18及び15の出力である位置偏差量がど
んどん大きくなり、デイジタル・アナログコンバ
ータ19及び16が飽和する値になると、上記の
如く飽和状態検出論理回路22及び21は「1」
を出力する。したがつて飽和状態検出論理回路2
1及び22のいずれか片方または両方が「1」を
出力するとオア回路23及び25は「1」を出力
する。そしてオア回路25が「1」を出力する
と、パワーアンプ12はその出力を停止し、直流
モータ1への電流供給は停止される。それ故、棒
3の移動量が限界点に到達する以前に偏差値が限
界値を超えたことにもとづいてその暴走状態を停
止することができる。
また上記暴走原因のの場合にはロータリエン
コーダ4の結線が断線した瞬間から暴走状態が始
まるが、この場合カウンタ13は暴走状態が始ま
つても計数しない。しかしながらレーザ測長部5
が正常に動作しているので、この暴走状態がデイ
ジタル加算器18の出力に現われ、飽和状態検出
論理回路22が「1」を出力し、これにもとづき
パワーアンプ12はその出力を停止することにな
る。
コーダ4の結線が断線した瞬間から暴走状態が始
まるが、この場合カウンタ13は暴走状態が始ま
つても計数しない。しかしながらレーザ測長部5
が正常に動作しているので、この暴走状態がデイ
ジタル加算器18の出力に現われ、飽和状態検出
論理回路22が「1」を出力し、これにもとづき
パワーアンプ12はその出力を停止することにな
る。
また上記暴走原因、の場合には加算器18
と15の出力する位置偏差情報が相違することに
なる。このような場合、閉ループ制御器20の内
部に存在する積分器が動作して、加算器18の方
の位置偏差を零にするのでデイジタル・アナログ
コンバータ19が飽和することはない。また加算
器15の出力に多少位置偏差が現われてもデイジ
タル・アナログコンバータ16が飽和しない限り
暴走はしない。しかしこの加算器15の上記位置
偏差出力が大となりデイジタル・アナログコンバ
ータ16が飽和すれば、飽和状態検出論理回路2
1が「1」を出力し、この暴走状態を予知し、パ
ワーアンプ12の出力を停止することは言うまで
もない。
と15の出力する位置偏差情報が相違することに
なる。このような場合、閉ループ制御器20の内
部に存在する積分器が動作して、加算器18の方
の位置偏差を零にするのでデイジタル・アナログ
コンバータ19が飽和することはない。また加算
器15の出力に多少位置偏差が現われてもデイジ
タル・アナログコンバータ16が飽和しない限り
暴走はしない。しかしこの加算器15の上記位置
偏差出力が大となりデイジタル・アナログコンバ
ータ16が飽和すれば、飽和状態検出論理回路2
1が「1」を出力し、この暴走状態を予知し、パ
ワーアンプ12の出力を停止することは言うまで
もない。
そして上記暴走原因の場合には、上記、
の場合と同様に故障と同時に暴走状態になり、デ
イジタル加算器18,15の出力である位置偏差
量が大きくなる。そしてデイジタル・アナログコ
ンバータ19,16が飽和すると飽和状態検出論
理回路22,21の出力が「1」になり、パワー
アンプ12の出力を停止する。
の場合と同様に故障と同時に暴走状態になり、デ
イジタル加算器18,15の出力である位置偏差
量が大きくなる。そしてデイジタル・アナログコ
ンバータ19,16が飽和すると飽和状態検出論
理回路22,21の出力が「1」になり、パワー
アンプ12の出力を停止する。
また、比較速度関数発生器6により移動時の最
大加速度(即ち比較速度関数の最大変化率)が制
限されているので、正常な場合、直流モータ1に
流れる電流は加速、減速のいずれのときもある値
以下に制限されている。しかし何等かの原因にも
とづきこれよりも大きな電流が直流モータ1に流
れるとき、該直流モータ1は暴走することにな
る。それ故、直流モータ1に流れる電流を電流検
出器26で検出して、その値が規定値よりも大き
くなつたとき過電流検知回路24から「1」を出
力させ、これによりオア回路25より「1」を発
生させてパワーアンプ12の出力を停止すること
ができる。
大加速度(即ち比較速度関数の最大変化率)が制
限されているので、正常な場合、直流モータ1に
流れる電流は加速、減速のいずれのときもある値
以下に制限されている。しかし何等かの原因にも
とづきこれよりも大きな電流が直流モータ1に流
れるとき、該直流モータ1は暴走することにな
る。それ故、直流モータ1に流れる電流を電流検
出器26で検出して、その値が規定値よりも大き
くなつたとき過電流検知回路24から「1」を出
力させ、これによりオア回路25より「1」を発
生させてパワーアンプ12の出力を停止すること
ができる。
ここで本発明による暴走検知の感度を計算して
みると次のようになる。
みると次のようになる。
デイジタル・アナログコンバータ16及び19
の飽和が起るのは、 (飽和点)≒(位置検出分解能)×(±211) となり、例えばロータリエンコーダ4の位置検出
分解能を棒3の直進距離に換算して0.25μmとす
ると、デイジタル・アナログコンバータ16の飽
和は±512μmとなる。またレーザ測長部5の位
置検出分解能を0.02μmとするとデイジタル・ア
ナログコンバータ19の飽和は±41μmとなる。
したがつてこのようにわずかな暴走量で暴走の判
定ができ、しかも位置でこれを規定しているので
動作が非常に確実である。
の飽和が起るのは、 (飽和点)≒(位置検出分解能)×(±211) となり、例えばロータリエンコーダ4の位置検出
分解能を棒3の直進距離に換算して0.25μmとす
ると、デイジタル・アナログコンバータ16の飽
和は±512μmとなる。またレーザ測長部5の位
置検出分解能を0.02μmとするとデイジタル・ア
ナログコンバータ19の飽和は±41μmとなる。
したがつてこのようにわずかな暴走量で暴走の判
定ができ、しかも位置でこれを規定しているので
動作が非常に確実である。
結局本発明によれば正常動作時には起こり得な
い程度に位置偏差が増大したことにより暴走状態
と判定するようにしたので、暴走による被害が発
生する以前に暴走を確実に阻止することができ
る。しかも1つの位置検知器しか使用しない場合
にはその位置検知器の故障による暴走は判定する
ことができないが、1つの駆動体又は駆動系にお
いて2つ以上の位置検知器を使用するときにはそ
れぞれの位置検出器における位置偏差の内どれか
1つでも規定の位置偏差より大きくなつたときに
これを暴走状態と判定することにより、他の位置
検知器の故障による暴走をも検知することがで
き、上記の例においては、ロータリエンコーダ及
びレーサ測長器の両方が同時に故障しない限り
(このような確率は非常に小さい。)暴走の心配を
皆無にすることができる。
い程度に位置偏差が増大したことにより暴走状態
と判定するようにしたので、暴走による被害が発
生する以前に暴走を確実に阻止することができ
る。しかも1つの位置検知器しか使用しない場合
にはその位置検知器の故障による暴走は判定する
ことができないが、1つの駆動体又は駆動系にお
いて2つ以上の位置検知器を使用するときにはそ
れぞれの位置検出器における位置偏差の内どれか
1つでも規定の位置偏差より大きくなつたときに
これを暴走状態と判定することにより、他の位置
検知器の故障による暴走をも検知することがで
き、上記の例においては、ロータリエンコーダ及
びレーサ測長器の両方が同時に故障しない限り
(このような確率は非常に小さい。)暴走の心配を
皆無にすることができる。
このようにして、パワーアンプの最大出力電流
やモータが出せる最大トルクには限界があるた
め、回転指令がこれを上回る割合で変化するとモ
ータは当然回転指令に追いついて行けずこの状態
が続くと偏差がどんどん大きくなつてついには
D/A変換器が飽和し、偏差補正用の帰還がかか
らなくなり暴走することがあるという問題点を解
決することができる。
やモータが出せる最大トルクには限界があるた
め、回転指令がこれを上回る割合で変化するとモ
ータは当然回転指令に追いついて行けずこの状態
が続くと偏差がどんどん大きくなつてついには
D/A変換器が飽和し、偏差補正用の帰還がかか
らなくなり暴走することがあるという問題点を解
決することができる。
第1図は本発明の一実施例構成を示し、第2図
乃至第4図は比較速度関数発生器についての説明
図、第5図は飽和状態検出論理回路を示す。 図中、1は直流モータ、2は回転・直進変換
部、3は棒、4はロータリエンコーダ、5はレー
ザ測長部、6は比較速度関数発生器、7はデイジ
タル・アナログコンバータ、8は微分回路、9は
電圧・周波数コンバータ、10は比較位置カウン
タ、11はアナログ加算器、12はパワーアン
プ、13はエンコーダ位置カウンタ、14はデイ
ジタル乗算回路、15はデイジタル加算器、16
はデイジタル・アナログコンバータ、17はレー
ザカウンタ、18はデイジタル加算器、19はデ
イジタル・アナログコンバータ、20は閉ループ
制御器、21,22は飽和状態検出論理回路、2
3はオア回路、24は過電流検知回路、25はオ
ア回路、26は電流検出器、31は比較器、32
は発振器、33はスイツチ、34はカウンタ、3
5はアナログ加算器、36は平方根発生用
ROM、37は比較器、38はスイツチをそれぞ
れ示す。
乃至第4図は比較速度関数発生器についての説明
図、第5図は飽和状態検出論理回路を示す。 図中、1は直流モータ、2は回転・直進変換
部、3は棒、4はロータリエンコーダ、5はレー
ザ測長部、6は比較速度関数発生器、7はデイジ
タル・アナログコンバータ、8は微分回路、9は
電圧・周波数コンバータ、10は比較位置カウン
タ、11はアナログ加算器、12はパワーアン
プ、13はエンコーダ位置カウンタ、14はデイ
ジタル乗算回路、15はデイジタル加算器、16
はデイジタル・アナログコンバータ、17はレー
ザカウンタ、18はデイジタル加算器、19はデ
イジタル・アナログコンバータ、20は閉ループ
制御器、21,22は飽和状態検出論理回路、2
3はオア回路、24は過電流検知回路、25はオ
ア回路、26は電流検出器、31は比較器、32
は発振器、33はスイツチ、34はカウンタ、3
5はアナログ加算器、36は平方根発生用
ROM、37は比較器、38はスイツチをそれぞ
れ示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 サーボ装置の移動によつて与えられた位置を
検出する位置検出手段を有し、該検出された位置
が与えられた目標位置と合致するよう制御する位
置決めサーボ制御装置において、 上記制御系に固有の最大加速度を超えない範囲
に定められるクロツクが入力される第1の比較速
度情報出力部34、 上記制御の間における指示速度情報と上記第1
の比較速度情報出力部34の出力とが比較される
第1の比較部31、 上記与えられた目標位置に対応する目標位置情
報と入力される比較位置情報との偏差値にもとづ
いて当該偏差値が零となる時点で速度が零となる
ような第2の比較速度情報を生成する第2の比較
速度情報生成部36、 入力される第1と第2の比較速度情報を比較す
る第2の比較部37、 第1と第2の比較速度情報のうち、その小さい
方の比較速度情報を出力するよう切替える切替手
段38、 を有する比較速度関数発生部6と、 この比較速度関数発生部6から出力される比較
速度情報にもとづいて比較位置情報を生成する比
較位置情報生成手段10と、 上記比較速度情報にもとづいた比較加速度情報
を生成する比較加速度情報生成手段8と、 上記比較位置生成手段10によつて得られた比
較位置情報と上記サーボ装置の移動に応じて前記
位置検出手段より与えられる位置に対応する現位
置情報との偏差を算出する位置偏差算出部を備
え、該偏差量が零となるように該制御対象の動作
を制御する閉ループ制御部20とを有すると共
に、 該位置偏差算出部の出力があらかじめ限定した
値を越えたことを検出する限定量検出手段を設
け、 該偏差量が限定量を越えたとき上記サーボ装置
の駆動を停止するように制御することにより暴走
の発生を直ちに抑御するようにしたことを特徴と
する暴走抑制方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13718479A JPS5660916A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Runaway suppressing system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13718479A JPS5660916A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Runaway suppressing system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5660916A JPS5660916A (en) | 1981-05-26 |
JPS63805B2 true JPS63805B2 (ja) | 1988-01-08 |
Family
ID=15192759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13718479A Granted JPS5660916A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Runaway suppressing system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5660916A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6371311A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-31 | 株式会社 北川鐵工所 | 低温コンクリ−ト等の製造方法 |
-
1979
- 1979-10-24 JP JP13718479A patent/JPS5660916A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6371311A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-31 | 株式会社 北川鐵工所 | 低温コンクリ−ト等の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5660916A (en) | 1981-05-26 |
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