TW469360B - Servo control device - Google Patents

Description

/ ς 9 3 6 Ο ίι“. · 五、發明說明（1) 一 --- 【發明之技術領域】 以驅 本發明係關於伺服控制裝置，尤其，關於控制用 動工作機械的飼服馬達之飼服控制装置。 【背景技術】 第14圖為習用伺服控制裝置之方塊圖D圖中，ι為位 置指令產生部；2為位置控制部；3為速度控制部，4為用 以消除機械系之固有振動常數等引起之諧振或振動為目的 所設，例如陷波濾波器（notch fi 1 er)所形成之機械譜振 抑制濾波器；5為電流控制部；6為例如電力放大電路等所 形成之電流驅動手段；7為驅動機械系之伺服馬達；8為用 以檢知祠服馬達位置之編瑪器〔encoder〕：9為用以將編 碼器8輸出之位置檢知信號予以微分並算出速度之微分手 段β以此’編碼器8及微分手段9構成馬達速度檢知手段。 10為位置指令產生部1輸出之位置指令信號；11為編_ 器8輸出而用以顯示伺服馬達7之轉動位置的位置回授 〔feedback〕信號；12為位置控制部2輸出之速度指令信 號；13為微分手段9輸出之速度檢知信號〔速度回授（ feedback)信號〕；14為速度指令信號12與速度檢知信號 1 3偏差之速度偏差信號；1 5為速度控制部3輸出之電流指 令信號；16為經過機械諧振抑制濾波器4後，再度產生之 濾波輸出電流指令信號；1 7為顯示伺服馬達7之電流之電 流回授信號。 該伺服控制裝置之構成係由位置指令產生部1輸出位 置指令信號10而以編碼器8所檢出所顯示伺服馬達7轉動位

C:\Program Files\Patent\310633.ptd 第4頁 469360 五、發明說明（2) 置之位置回授信號11予以追從，以重祕在t / 疋攸以事控制伺服馬達7者。 又，為了使此種動作高速穩定進行， ^ 1〇及位置回授信號1丨間的偏差信號’以位置控f 7 速度指令信號12。如此，微分手段q佑械 I邛產生 卞奴9依據位置回授信號11 所生之速度回授信號13，即追從沬奋共人^ 控制部3輸出電流指令信號丨5至伺服馬θ達^ p化1 2，使速度 Φ 所械諧振抑制濾波器輸出之遽波輸出 電^指7信號。顯不伺服馬達7電流值之電流回授俨號 17，追從電流指令信號16 ,以電流控制部5及電力 控制伺服馬達7之電流。又，18為伺服馬達7驅動之機械 系，而以其反力1 9，作用於伺服馬達7之輸出。 此時，如果為了提高對伺服馬達7指令之追從性，而 提高位置指令信號1 0至位置回授信號u之位置迥圈之應答 性，或提高由速度指令信號丨2至速度回授信號〗3之速度迥 圈之應答性，則產生伺服馬達7驅動之機械系18固有振動 常數的機械諧振或振動。不僅是機械系丨8之動作如此，伺 服馬達7之控制迥圈本身亦不能穩定β 上述習用祠服控制裝置為了降低機械諧振或振動之目 的’將機械諸振抑制濾波器4***電流指令信號15及16之 間。但當機械系18固有振動常數低，機械諧振或振動的頻 率低時，機械諧振抑制濾波器4之諧振消除頻率亦需設定 低°結果’當機械諧振抑制濾波器4之設定頻率接近速度 週圈之響應帶域時，對伺服控制迥圈，特別是，速度指令 信號12至速度回授信號13的相位延遲之影響變大，而使速

C:\Progmm Fiies\Patent\310633.ptd

第5頁 46 93 6 0 五、發明說明（3) 度指令fs號12至速度回授信號a的閉週圈〔ci〇sed loop〕之相位沒有餘裕，控制系不穩定。此點妨礙伺服系 統提高祠服控制系應答性之目的，而有妨害位置指令信號 10之位置回授信號Π的追從性提高及提高性能之問題。 又’機械諸振抑制濾波器4以許多陷波濾波器（notch filer)分別將某些固定頻率成份消除。機械系18通常有複 數個固定振動常數，不易將全部機械諧振以陷波濾波器消 除。對此，因為機械諧振抑制遽波器4使用低通遽波器， 像特定頻率以上的增益〔gain]降低。此時，對設定頻 率，一定從低頻率帶域開始延遲，不易對速度迥圈之控制 帶域產生影鐾，所以有不易獲得對陪波濾波器的速度迥圈 之相位延遲之間題。 【本發明概述】 这本發明可解決上述困難之問題，演算機械諧振抑制濾 波器之相位延遲，將相當於該相位延遲之速度成份，加於 實際馬達速度，做控制使用之速度回授信號，以減低因插 入機械諧振抑制濾波器所生，對相位延遲之影響。因而獲 得可實現伺服系高增益化之伺服控制裝置的目的。 本發明具備用以驅動預定機械系之伺服馬達；用以檢 知伺服馬達之位置及速度之檢知手段；根據外部輸入位置 指令信號及檢知手段輸出之位置檢知信號的相差，產生速 度指令信號之位置控制手段；連接位置控制手段，用以產 生表示伺服馬達電流值的第丨電流指令信號的速度控制手 段；用以將第1電流指令信號轉換為抑制機械系固有振動

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C:\Program Fiies\Patent\310633.ptd 第7頁 五、 發明說明（4) 常 數 之 諧 振 及 振 動 的第2電流指令信號之機械諧振抑制濾 波 手 段 9 根 據 第2電流指令信號，控制伺服馬達電流 流 控 制 手 段 根 據 第1電流和令信號演算，相當於設置機 械 諧 振 抑 制 渡 波 手 段後’由速度指令信號至速度檢知信號 為 止 之 速 度 圏 的 相位延遲之速度成份’將演算所得速度 成 份 做 相 位 延 遲 補 償信號輸出之相位補償手段·，以及將相 位'延 遲 補 償 信 號 附 加於速度檢知信號，產生速度回授信號 之 速 度 回 授 信 號 產 生手段。其速度控制手段根據位置控制 ‘手 段 輸 出 之 速 度 指 令信號與速度回授信號之相差，產生第 1電流指令信號為特徵之伺服控制裝置。 此 外 9 本 發 明 機械諧振抑制濾波手段為以F IR型陷波 漆 波 器（notch f i 1 er)構成之伺服控制裝置。 而 且 本 發 明 機械错振抑制遽波手段亦是用以消除特 定 頻 率 以 上 頻 率 成 份之低通濾波器所構成之伺服控制裝 置 0 而 且 J 本 發 明 為低通濾波器含有積分器之伺服控制裝 置 0 又 本 發 明 為 當相位補償手段與上述速度回授信號產 生 手 段 間 的 第 1電流指令信號之頻率，比預定值低時，可 設 置 減 低 相 位 延 遲 補償信號之補償信號減低手段之伺服控 制 裝 置 〇 又 本發 明 速 度控制手段為施行比例控制之比例控制 部 及 施 行 積 分 控 制 之積分控制部所構成。比例控制部根據 位 置 控 制 手 段 輪 出 之速度指令信號及速度回授信號之差， 46 93 6 Ο 五、發明說明（5) ---- 產生比例項份電流指令信號。積分控制部根據值置控制手 段輸出之速度指令信號及檢知手段輸出之速度檢知信號之 差’產生積分項份電流指令信號。比例項份電流指令信號 及積分項份電流指令信號之合成即為速度控制手段輸出之 上述第1電流指令信號之伺服控制裝置。 又本發明為以比例控制部輸出之比例項份電流指令 信號為相位補償手段之輸入的伺服控制裝置。 【附圖簡單說明】 ·- 第1圖為表示本發明彳司服控制裝置第1實施形態之方塊 圖。 第2圖為表示本發明伺服控制裝置的機械諧振抑制濾波 器與相位補償器之關係的部份方塊圖。 第3圖為表示本發明第1實施形態之效果的方塊圖。 第4圖為表示本發明第2實施形態機械諧振抑制濾波器 與相位補償器之關係的部份方塊圖。 第5圖為表示本發明第3實施形態機械諧振抑制濾波器 與相位補償器之關係的部份方塊圖。 第6圖為表示本發明伺服控制裝置第4實施形態之方塊 圖。 第7圖為表示本發明伺服控制裝置第5實施形態之方塊 圖。 第8圖為表示本發明伺服控制裝置第6實施形態之方塊 圖。 第9圖為表示具有機械諧振的習用伺服控制裝置之速度

C:\Program Files\Patent\31〇633.ptd 第8頁 46936 0 五、發明說明（6) 迥圈（loop)頻率響應圖。 第10圖為具有機械請振的習用词服控制裝置，使用陷 波濾波器（notch filter)時的速度迥圈頻率響應之圖。 第11圖為具有本發明第丨實施形態效果的機械諧振之飼 服控制裝置之速度迥圏頻率響應圖。 第12圖為表示具有機械諧振的習用伺服控制裝置，使 用低通濾波器時的速度週圈頻率響應圖。 第13圖為具有本發明第3實施形態效果的機械諧振之伺 腺控制裝置之速度迎圈頻率響應囷。 第14圖為習用伺服控制裝置之方塊圖。 【符號說明】 1 2 3A ， 3B ， 3C 4 - 4A 5 6 7 8 9 10 11 12 13 位置指令產生部 位置控制部 速度控制部

機械譜振抑制濾波器 電流控制杳P 電流驅動手段（電力放大電路）

伺服馬達 編碼器 微分手段 位置指令信號 位置回授信號 速度指令信號 速度檢知信I

C:\Program Files\Patent\310633.ptd 第9頁 469360 五、發明說明¢7) 14 速度偏差信號 15， 16 電流指令信號 17 電流回授信號 17 馬達電流電流4 18 機械系 19 反力 2 0、 20A， 2 0 B相位補償器 4 a ，20a (k) 4b， 20 b (z'n) 4c * 2 0c (1-k) 4e (l/(s+ α)) 20d (l/(s+ a )) 20e s 20f (1/s) 20g a 20h (l/2k) 21 相位延遲補償信號 22 速度回授信號 23 (Kt/Js) > (Kt/J>S) 24B 25 高通濾波器 27 偏差信號 28 比例控制部 29 積分控制部

C:\Program Files\Patent\310633.ptd 第10頁 S 93 6 Ο 五、發明說明（8) -------- 30 比例項份電流指令信號 31 積分項份電流指令信號 【本發明最佳實施形態】 以下參照附圖說明本發明最佳實施形態。 差1實施彬能 " 第1圖為本發明伺服控制裝置第i實施 圈中’以19與上述第π圖相同’故省略其說明之方接塊下圈 f，20為相位補償器，用以接受速度控制部3輸出之電流 指令信號15，輸出相位延遲補償信號21。而本實施形瘅機 械諧振抑制濾波器4為？1尺型陷波濾波器所構成。 ^ .本實施形態伺服控制裝置之動作，基本上與第14圖習 :例相同。所不同者’纟實施形態在速度檢知信號13加上 位補償器20輸出之相位延遲補償信號21，做逮度回授信 號22。第I實施形態之相位補償信號2〇之輸入係用與機 械諧振抑制濾波器4輸入信號的電流指令信號丨5相同之輸 =信號，並演算***機械諧振抑制濾波器4的由速度指令 k號12至速度檢知信號13的速度迥圈之相位延遲。 第2圖表示本發明第i實施形態中，機械諧振抑制濾波 器4使用典型的FIR型陷波濾波器（n〇tch fUer)時，相位 延遲的補償方法。此時，電流指令信號16至電流回授信號 17的電流迥圈之應答性，一般來說，比其外之迥圈的速度 迥圈的應答性高很多，所以，電流指令信號16可直接當做 伺服馬達7之電流值"如第2圖所示，本實施形態機械諧振 抑制；慮波器4為之4 a項之（k)，4 b項之（z-n)，及4 c項之

693 6 0 (l_k)所構成。電流指令彳§號15輸入4a項及4b項，4a項之 輸出’與4b項經4c項之輸出相加，輸入4d項。4d項之輸出 即機械諸振抑制遽波器4之輸出1 6。而相位補償補償器2 〇 係由20a項之（k)，20b項之（zn)，20c項之（1-k) ,20d項之 (1/21〇，及24項之（(^/5&)所構成。電流指令信號15還輸 入20a項及20b項，20a項之輸出與20b經20c項之輸出相 減，輪入20d項。然後’ 20d項之輸出再輸入24項，24項之 輸出為相位補償器20之輸出21。第2圖中，23項之（lit/¾) 為以馬達電流表不馬達速度之項’為馬達電流1 7 (=電流指 令信$、16上至速度檢出信號13之傳達關數。同理，第2圖23 項之 (A/i)，為由控 制系所看馬達電流1 7至速度檢知信 號13之傳達關數。其中，Kt為表示伺服馬達7之輸出對馬 達電流的力距（torque)比之馬達力距常數。J為包含機械 系1 8及伺服馬達7的馬達轴換算負荷慣性〔i n e r t i a〕。此 時，相位延遲補償可由伺服控制裝置内部，具有第2圖所 示構成〔20a至20d及24〕之相位補償器20演算。而且，馬 達的力距常數Kt及馬達轴換算負荷慣性J為設計值，或可 由伺服馬達7及機械製造時的實測值得知Kt。於是，第2圖 的4a及20a項之（k)，與4c及20c項之（Ι-k)的係數K，為具 有陷波濾波器（數位濾波器）之預定比例常數，通常陷波濾 波器均係使用0 · 5之值。K = 0 . 5時，輸入信號在濾波器之 中心頻率附近之信號成份最易消除，Κ之值由0.5向1接近 時，可消除之信號成份減少〇至於，4b及20b項之（ζ-η)的（ ζ-η)’為用以表示離散時間的一般性記號。在實際數位控

C:\Program Files\Patent\310633.ptd 第12頁 469360 五、發明說明（ίο) ' — 制時，雖有在每固定周期（取樣（sampHng)周期），施行 CPU處理，但（zn)為表示該取樣n次前，輸出取樣數據之關 數。 第3圖為第2圖24項咖/h，與實際Μ項（Kt/Js)相等 時’由輸入機械譜振抑制濾波器4前的電流指令信號15至 速度回授22為止之方塊圖。由第2圖可知，機械諧振抑制 遽波器4之構成要素’與相位補償器2〇之構成要素，有兩 點^不 >同。一是在相位補償器20内，多設上述24項之 (Kt/h) ’以與其他構成要素43至4〇及20&至20(：彼此相 當。另一是’如上所述，機械諧振抑制濾波器4，在4a項 k之輸出信號加上4c項（1 -k)之輸出信號，所以相位補償器 20，反而，由20a項k之輸出信號減2〇(：項（1_|〇之輸出信 號。因此，當23及24項相同時，4c項（Ι-k)之輸出與20c項 (卜k)之輸出，互相抵消，成為第3圖之方塊圖。 如此’如第1圖及第2圖方塊圖所示，以相位補償器2〇 補償機械諧振抑制遽波器4導致之相位延遲，改善因*** 機械諧振抑制濾波器4所生相位延遲而且，因相位補償 器2 0係以補償機械諸振抑制濾波器4所遽切頻率帶域之增 益的形式構成。所以’對不需相位補償的低頻帶域，幾乎 可忽略該相位補償信號21，故實際機械速度的速度檢知信 號13與速度指令信號12大致相同。 第9圖為機械諧振約600Hz，由習用飼服***（serv〇 systeia)的速度指令至速度回授的速度迥圈之頻率響應的 模擬（simulation)結果。此時，該6Q〇jjz請振之增益大於

C:\Program Files\Patent\310633.ptd 第13頁 469360 五、發明說明（11) 0 db，對伺服控制系及機械系有不良影響。對此，第丨〇圖 為該系統，將陷波濾波器***速度控制部3之後，表示第 14圖習用祠服系統時之情形。此時，對緩和下來的6〇〇112； 機械諧振之影響1因陷波濾波器相位延遲之影響’使速度 控制之帶域的增益，超過〇db上升，而且變成沒有相位餘 裕’而成為速度控制迥圈不穩定之系統。以下，第n圖表 示本發明實施形態1，導入第1圖及第2圖相位補償器2〇 時，飼服控制裝置的由速度指令信號12至速度檢知信號13 為止之速度週圏頻率響應《如此，則由第1〇圖所見，速度 控制帶域的增益即不會升高’亦可得#相位餘裕而穩定之 控制迥圈。 上述以伺服馬達控制工作機械或驅動裝置之傳送軸之 位置的伺服控制裝置，為了抑制機械系固有振動常數之諸 振及機械振動，以達使伺服系高增益化之目

入機械諧振抑制濾波器4。但是，當嫌姑、拉招T ^ 簧機械譜振頻率低，接 近速度週圈或位置週圈之控制帶域時， 抑制遽波器4 ’因該遽波器之相位延遲，可能使：服械控： 系沒有相位：裕’纟為不穩定***。如果這 = T降低之效果，不能…系高增 上所述，演算機械错振抑制遽波=司服系統。本發明如 該相位延遲之速度成份加在Ϊ 位延遲，將相當於 22，用做控制。使***機械度之速度回授信號 之影響減低、结果，即可實現伺服系ί 相位延遲

469360 五、發明說明（12) 第2實施形態 第4囷為本發明第2實施形態何服控制裝置的部份| 圖。第4圖中，沒有顯示到的其他構成與上述第1圖中# #目 同，請參照第1圖<·在第2實施形態中，表示將第1圖機械 諧振抑制濾波器4，用低通濾波器形成之機械諧振抑制遽 波器4 A取代’以補償相位延遲之方法《機械諧振抑制濟波 器4A係如第4圖所示，由4e項（l/(s+a))之一次延遲系構 成。而該第2實施形態之相位補償器20 A，為如第4圖戶斤 尹’由20e項之s，20f項之（1/s)，20g項之α，及24項之 (1¾/¾ ) 所構成。其中’ S為Lap las演算因子，s為微分， Ι/s為積分。此處，由電流指令信號16至電流回授信號I? 的電流迥圈之應答性，通常比其他迥圈之速度迥圈的應装 性高很多。所以，與上述第2圖同理，電流指令信號丨6可 直接當做伺服馬達7之電流值.。 Λ 尸下’與第1實施形態同理’為將第4圖中24項 (1^/&)與23項實際之（1[1:/3)相等時，由輪入機械諧振抑 制濾波器4Α前之電流指令信號1 5，至速度回授信號2 2之傳 達關數，表示為第3圖之方塊圖。如此，則第1圖及第4圖 方塊圖所示相位補償即可補償機械諧振抑制據波_4Α導致 之相位延遲，改善因***機械諳振濾波器所生相位延遲。 又，因相位補償器20Α係以將截止增益之頻率予以補償之 方式構成，所以，對不需相位補償之低頻帶域，可忽略該 相位補偾信號21，故實際機械速度的速度檢知信號，與 速度指令信號12幾乎一致。 ”

第15頁 469360 五、發明說明（13)

如上所述 盡可能只抑制 在具有多個頻 理之情形。此 低通濾波有效 將該截止（cut 響增大，使伺 此在機械諧振 俾延遲，使控 第3實施形熊 ’機械諸振抑制渡波 想抑制之頻率成份， 率機械諸振之系統， 時’濾波器對消除— ’但欲以低通遽波器 〇 f f )頻率設得後低 服系難以高增益化β 抑制濾波器使用低通 制系穩定高增益化。 器係使用陷波濾波器’ 發揮濾波效果為目的° 陷波濾波器會有無法處 定頻率以上頻率成份的 機械抑制譜振，則必肩 ’對伺服控制帶域之影 但在本實施形態，即如 漶波器，亦可補償該相 第5圖為為本發明第3實施形態飼服控制裝置之部份 方塊圖。其中，沒有上述第4圖相位補償器2〇八構成，施行 電流指令信號15之微分器20e。而且，因為沒有24項的積 分動作，在一次延遲系構成相位補償器2〇B，可減低因電 流指令信號15所含雜訊（noise)之影響所生，相位延遲補 償彳§號21之誤差。本實施形態為如第5圖所示’相位補償 器20B由20h項（l/Cs+oO)，及24B項d5s)所構成。構成 之其他部份，與第丨圖及第4圖者相同，此處省略其說明。 第12囷表示對具有第9圖所示逮度避圈頻率響應，機 械讀振約600Hz的伺服系統’以1〇〇 Hz截止頻率帶域的低 通濾波器為機械諧振抑制濾波器，***速度控制部3之 後’表示習用伺服系統之速度迥圈頻率響應。此時，因使 用低通濾波器’使相位延遲之速度控制帶域的增益超過 Odb而上升’而且沒有相位餘裕’故速度控制迥圈成為不

C:\Program Files\Patent\310633.ptd 第〗6頁 4S93 R η 五、發明說明（14) 穩定系統。 此時，第13圖表示，第1圖及第5圖所示，本實施形態 導入相位補償器20Β時’由伺服系統之速度指令信號12至 速度檢知信號13的速度迥圈頻率響應。此時，由第12厨可 見’速度控制帶域的增益已不再上升*可得有相位餘裕而 穩定之速度迥圈。 綜上所述，本實施形態可得與上述第1實施形態相同 效果。而且，可演算低通濾波器為機械諧振抑制遽波器時 $相位延遲補償，簡單地’以一次延遲構成。減低受包含 電流指令等雜訊之影響所生，相位延遲補償信號之誤差。 第4實施形鼦 第6圖為本發明第4實施形態伺服控制裝置之方塊面。 第6圖之構成基本上與第1圖相同β只是，本實施形態在速 度檢知{§號13，於相位補償器20輸出加入相位延遲補.償信 號21之前，還另外***甩以濾除特定頻率以下頻率成份之 高通濾波器2 5，以便當電流指令信號^ 5為低頻率時咸 低頻域相位延遲補償份之信號。此處，機械諧：：二皮 器4及相位補償器2〇，可使用實施形態i，2，及3中所述 者。 本發明係以補償機械諧振抑制濂波器之相位延遲為目 的’該相位延遲，通受总查卞#*丨 祕礙逢宜々地^ 、常係為了抑制’上述滤波器比控制帶 不必做相位補償。因：1的播入以在低頻奉帶域， 補禮器述本實施形態1,2,及3之相位 、.機械諧振抑制濾波器的截止頻率帶域f予

第17頁 469360 五、發明說明（15) 以補償增益之方式構成。所以r對不需相位補償之低頻率 帶域’幾乎可以忽略該相位補償信號21，故實際機械速 度之速度檢知信號13，與速度指令信號12幾乎一致。但 是’如果機械諧振抑制濾波器的設定頻率低時，例如，電 流指令信號1 5之頻率比預定值低時，相位延遲補償信號 21之影響，有可能影響機械定位之準確度。此時，如*** 本實施形態’第6圖所示高通濾皮器25，濾除特定頻率以 下之頻率成份，減低柜仉延遲補儐信號21，即可減輕該 影響》如此’高通濾波器即構成減低拇位延遲補償信號 之稱償信號減低手段。 本實施形態’使機械諧振抑制濾波器之設定頻率降 低’在即使相位延遲補償信號21可能影響機械定位之準 確度的情形下，可在柑位廷遲補償信號Η之输出***高 通濾波器25，以減輕其影響。 第5實施形態 第7圖為表示本發明何服控制裝置第5實施形態之方塊 圖。第5實施形態之速度控制部3以ρ I控制為基本構成。此 處，機械諧振抑制濾波器4及相位補償器20，適用上述本 發明實施形態1，2，及3中所述者。而第7圖中，28為比例 控制部’ 29為積分控制部，27為速度指全信號1 2與表示實 際機械速度的速度檢知信號12之差的偏差信號，3&為比例 控制部2 8輸出之比例項份電流指令信號，31為積分控制部 29輸出之積分項份電流指令信號a速度控制部&輸击之電 流指令信號1 5，係比例項份電流指令信號3〇與積分項份電

C:\ProgramFiles\Patent\310633.ptd 第 18 頁 469360

五、發明說明（16) 流指令信號31相加構成。 本實施形態之目的’在補償相位補償器2〇輸出信號 21 ’因實際機械速度之速度檢知信號與速度指令信號1之 間的偏差。在沒有機械諸振抑制渡波器4相位延遲問題的 低頻帶域上’為了使上述偏差為〇，在PI控制中也有I控 制。換言之，在施行積分控制的積分控制部29，輸入實際 機械速度之速度檢知信號13與速度措令信號12間倦差的偏 差信號2.7。在補償高頻帶域的機械諧振抑制遽波器4的袓 位延遲時，Ρ I控制中也甩Ρ控制。亦即將相位延遲補儒信 號21負何速度檢出信號13·之速度回授信號22，與-速度指 信$12之差的偏差信號14 ’輸入施行比例控制的比例_控制 部28 » 如上所述，本實施形態速度控制部3C之ΡΙ控制f r卜 控制比例控制28之輸入，係速度指令信號12與加了柑饮延 遲補I份討的速度回授信號“之差值控制積分控·制^部 29之輸入，則使用速度措令信號12·與不加相位延遲補償份 21的速度檢出信號（速度回授信號）1 3之相差。所以，可消 除將相位延遲補償份21加在速度回授所生速度指令信號 12，與實際速度回授信號間之誤差。 第6實施形熊 第8圖為本發明伺服控制裝置第6實施形態之方塊圖β 第6實施形態中，速度控制部3D以PI控制為基本構成時之 構成表示。該實施形態速度控制部3D之構成，基本上，與 上述第7圖速度控制部3C之構成相同。在此實施形態中，

C:\Program Files\Patent\3l0633.ptd 第19頁 169360 五、發明說明（17) 相位補償器2 0之輪出不做電流指令信號1 5 ’而做比例控制 28輸出信號之比例項份電流指令信號3〇 ’為其不同點。此 處*機械諧振抑制濾波器4及相位補償器20 ’適用上述實 施形態1，2，及3 _所述者° 在本實施形態中，機械系18之摩擦或負荷力距’或使 用重力軸等時的不平衡力距之類的大系統時，PI控制輸出 之電流指令信號1 5，在不顯示因上述力距之影響’使伺服 馬達7加速或減速之直接馬達轉動的靜止值時’將產生比 原來必要值更大之相位延遲補償信號21，而不產生實際機 械速度之速度檢知信號13與速度指令信號12間之偏差β亦 即’對應於上述機械系18之摩擦或負荷力距，或使用重力 軸等時的不平衡力距之類的電流指令信號丨5 ’佔有比第8 圖中，積分項份電流指令信號3 1更大之比例項份電流指令 信號30的情形很少β反而，在高頻帶域，比例項份電流指 令信號30佔有之情形較高。因此，本實施形態，演算相位 延遲之信號’使用比例項份電流指令信號30。如此，對機 械諧振抑制濾波器4，可補償其相位延遲。可改善因摩擦 或負何力距，或使用重力轴等時之不平衡等’所產生不必 要相位延遲補償信號21之變大β 如上所述，本實施形態相位補償器20之輸入信號，不 是電流指令信號I 5，而使用比例控制2 8輸出之比例項份電 流指令信號30。當機械系18之負荷力距，或不平衡力距， 使電流指令信號15為靜止值時，相位延遲補償信號21變 大。可防止速度指令信號12與實際之速度檢知信號13(速

^6 93 6 0 五、發明說明（18) 度回授信號）之誤差變大。 【產業上之可利用性】 本發明為一種伺服控制裝置，係具備驅動預定機械系 之伺服馬達；檢知伺服馬達之位置及速度之檢知手段；概 據外部輸入位置指令信號及檢知手段輸出之位置檢知信號 之差’產生速度指令信號之位置控制手段；連接位置控制 手段’產生顯示伺服馬達流通電流值的第1電流指令信藏 之速度控制手段；將第1電流指令信號轉換為，甩以抑制 機械系固有振動常數之諧振及振動的第2電流指令信號之 機械错振抑制濾波手段；根據第2電流指令信號控斛伺服 馬達電流之電流控制手段；將相當於設置機械諧振抑制據 波手段，由速度指令信號至速度檢知信號之速度迥翳之柘 位延遲的速度成份，根據第1電流指令信號演算”再將演 算所得速度成份，做為栝位延遲補償信號輸出之杻仗補償 手段ί及將栢位延遲裙佾信號附加於速度檢知信鹭，產生 信號之速度回授信號產生手段。纟中，速度控制 :據2置控制手段輪出之速度指令信號與速度回授信 可演算機ίϊΓ抑電Λ指令信號為特徵之祠服控制裝置。 站-@ 4由丄、 '恩，皮器之相位延遲’以相當於該相位 延遲之速度成份，控制糾 號，減低因***機械實際馬達速度之速度回授信 響 '结果，可得實淹波器所生，相位延遲之慰 又，因機絲堆k 3服系*增益化之效果。 構成，容易渡除固定波手段係以FiR型陷波遽波器 須率成份，製造也容易。而且，係以

C:\Program Files\Patent\310633.ptd 第21頁 469360 五、發明說明（19) ------- 相當於濾波器相位延通夕，Φ # 4^ 疋避之速度成份加於實際馬達速度之速 度回授信號做控制，減低***機械諧振抑制濾波器所生， 對相位延遲之影響，結果，可得實現伺服系高增益化之效 果。 / 又，，機械諧振抑制濾波手段由用以濾除特定頻率以 上頻率成长之低通濾波器所構成之伺服控制裝置’容易降 低預定頻率以上之増益β而且，以相當於濾波器相位延遲 之速度成份’控制加於實際馬達速度之速度回授信號，故 減低***機械諧振抑制濾波器所生，對相位延遲之影響， 結果，可得實現伺服系高增益化之效果。 又’本發明為低通濾波器具有積分器之伺服控制裝 置’因積分器為簡單一次延遲系構成，故可得減低因電流 指令信號所含雜訊之影響，產生相位延遲補償信號的誤差 之效果。 又’當設置於相位補償手段與上述速度回授信號產生 手段之間的第1電流指令信號之頻率，比預定值低時。因 為本發明為設置可減低相位延遲補償信號之補償信號減低 手段的伺服控制裝置，所以，當機械諧振抑制濾波器之設 定頻率低時，對因相位延遲補償信號所影響機械定位之準 確度，可以在相位延遲補償信號之輸出’***補償信號滅 低手段，而得減輕影響之效果》 又，速度控制手段由施行比例控制之比例控制部，及 施行積分控制之積分控制部所構成。比例控制部根據位置 控制手段輸出之速度指令信號，與速度回授信號之差，產

C:\PrograinFiIes\Patent\310633.ptd 第 22 頁 469360 五、發明說明（20) 生比例項份電流指令信號。積分控制部根據位置控制手段 輸出之速度指令信號，與檢出手段輸出之速度檢出信號之 差，產生積分項份電流指令信號。比例項份電流指令信號 及積分項份電流指令信號之合成’為速度控制手段之輸 出》使加了相位延遲補償之速度回授所產生之速度指令信 號，與實際速度回授信號間沒有誤差。 又’本發明係以比例控制部輸出之比例項份電流指令 信號，為袓位補償手段之輸入之伺服控制裝置，所以，當 機械系負荷力距或不平衡力距’使電流指令靜止於預定值 時’相位補償信號會變大，故有妨止速度指令信號與實際 速度回授信號之誤差變大之效果&

Claims (1)

1. y>m - 修正 46 93 6 0#號 88108333 六’1. 申請專利範圍 一種伺服控制裝置 具備 用以驅動預定機械系之伺服馬達； 檢知伺服馬達之位置及速度之檢知手段； 根據外部輸入位置指令信號及檢知手段輸出之位 置檢出信號之差，產生速度指令信號之位置控制手 段； 連接上述位置控制手段，用以產生顯示上述伺服 馬達流通電流值的第1電流指令信號之速度控制手段； 將上述第1電流指令信號轉換為，用以抑制上述機 械系固有振動常數之諧振及振動的第2電流指令信號之 機械證振抑制濾波手段； 根據上述第2電流指令信號控制上述伺服馬達電流 之電流控制手段； 將相當於設置上述機械諧振抑制濾波手段，由上 述速度指令信號至上述速度檢知信號之速度迥圈之相 位延遲的速度成份，根據上述第1電流指令信號演算， 再將演算所得上述速度成份，做為相位延遲補償信號 輸出之相位補償手段； 及將上述相位延遲補償信號附加於上述速度檢出 信號，產生速度回授信號之速度回授信號產生手段； 其中，上述速度控制手段根據上述位置控制手段 輸出之上述速度指令信號與速度回授信號之差，產生 上述第1電流指令信號為特徵者。 2. 根據申請專利範圍第1項所述伺服控制裝置，其機械諧

   310633.ptc 第1頁 2001.06. 28. 025 6 93 6 0 案號 88108333

   修正 六、申請專利範圍 振抑制濾波手段係由F I R型態陷波濾波器所構成者。 3.根據申請專利範圍第1項所述伺服控制裝置，其機械諧 振抑制濾波手段係由用以濾除特定頻率以上頻率成份 之低通濾波器所構成者。 4. 根據申請專利範圍第1項所述伺服控制裝置，其低通濾 波器含有積分器者。 5, 根據申請專利範圍第1項所述伺服控制裝置，其中，在 上述相位補償手段與上述速度回授信號產生手段間， 當上述第1電流指令信號之頻率，低於預定值時，設置 用以減低上述相位延遲補償信號之補償信號減低手段 者。 6.根據申請專利範圍第1至第5項所述伺服控制裝置，其 中， 上述速度控制手段為用以施行比例控制之比例控 制部，及用以施行積分控制之積分控制部； 上述比例控制部，根據上述位置控制手段輸出之 上述速度指令信號與上述速度回授信號之差，產生比 例項份電流指令信號； 上述積分控制部，根據上述位置控制手段輸出之 速度指令信號與上述檢知手段輸出之上述速度檢知信 號之差，產生積分項份電流指令信號； 及上述比例項份電流指令信號與上述積分項份電 流指令信號之合成，做為上述速度控制手段輸出之上 述第1電流指令信號者。

   310633.ptc 第2頁 2001.06. 28.026 46936 0 案號 88108333 六、申請專利範圍 7.根據申請專利範圍第6項所述伺服控制裝置，其中，以 上述比例控制部輸出之上述比例項份電流指令信號， 為上述相位補償手段之輸入者。

   310633.ptc 第3頁 2001.06. 28. 027