JP2003023785A - Servo motor control device and control method - Google Patents

Servo motor control device and control method

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JP2003023785A
JP2003023785A JP2001204939A JP2001204939A JP2003023785A JP 2003023785 A JP2003023785 A JP 2003023785A JP 2001204939 A JP2001204939 A JP 2001204939A JP 2001204939 A JP2001204939 A JP 2001204939A JP 2003023785 A JP2003023785 A JP 2003023785A
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Japan
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speed
deviation
position deviation
command
value
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Application number
JP2001204939A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Narasaki
和成 楢崎
Ichiro Oyama
一朗 大山
Toru Tazawa
徹 田澤
Tomokuni Iijima
友邦 飯島
Kenichi Suzuki
健一 鈴木
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、位置制御を行うサーボモータの制
御装置において、粘性摩擦の大きい制御対象に対し、動
作中に位置偏差を零近傍で推移させるとともに、移動指
令零後にも位置偏差を大きく変動させずに整定させるこ
とにより位置決め整定時間を短縮することを目的とす
る。 【解決手段】 サーボモータの制御装置は、位置偏差積
分器7と速度偏差積分器13を併用し、移動指令が
「0」になる近傍にタイミング発生器17からの信号を
受けて位置偏差積分値や速度偏差積分値を減少させるこ
とにより、加減速中の位置偏差の発生を抑えるととも
に、移動指令零後も位置偏差を零近傍にそのまま保持で
き、整定時間を短縮できる。
(57) [Problem] To provide a servomotor control device for performing position control, in which a position deviation of an object to be controlled having a large viscous friction is shifted near zero during operation, and after a movement command is zero. Another object of the present invention is to shorten the positioning settling time by setting the position deviation without largely changing the position deviation. A servo motor control device uses a position deviation integrator 7 and a speed deviation integrator 13 in combination, receives a signal from a timing generator 17 near a position where a movement command becomes "0", and receives a position deviation integrated value. By reducing the velocity deviation integral value, the occurrence of position deviation during acceleration / deceleration can be suppressed, and the position deviation can be maintained near zero even after the movement command is zero, so that the settling time can be shortened.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置制御を行うサー
ボモータの制御装置及び制御方法に関し、特にサーボモ
ータの制御装置における位置決め整定時間の短縮に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servomotor control device and control method for position control, and more particularly to reduction of positioning settling time in a servomotor control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のサーボモータの制御装置としては
特開平10−105247号公報に記載された装置が知
られている。従来のサーボモータの制御装置を図24及
び図25を用いて説明する。図24は従来のサーボモー
タの制御装置の制御ブロック図である。図25は図24
に示した制御装置における動作を示すフローチャートで
あり、位置ループ処理と速度ループ処理を示す。
2. Description of the Related Art As a conventional servo motor control device, a device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-105247 is known. A conventional servo motor control device will be described with reference to FIGS. 24 and 25. FIG. 24 is a control block diagram of a conventional servo motor control device. FIG. 25 is FIG.
6 is a flowchart showing the operation of the control device shown in FIG. 4, showing position loop processing and speed loop processing.

【0003】図24に示すように、位置指令発生器10
4からの位置指令θ*が一定周期毎にサーボドライバ1
03に入力されて演算処理され、サーボモータ101に
対する電流を制御するよう構成されている。サーボドラ
イバ103は位置指令θ*に一致するようにサーボモー
タ101に駆動電流を供給して位置制御を行っている。
サーボモータ101にはこのサーボモータ101の回転
角を検出するための位置検出器102が設けられてい
る。位置検出器102から出力された位置信号θは、一
定周期毎にサーボドライバ103に入力される。サーボ
ドライバ103は、位置偏差演算器105、位置偏差比
例器106、速度演算器110、速度偏差演算器11
1、速度偏差比例器112、速度偏差積分器113、電
流指令演算器114、電流制御器115、及びタイミン
グ発生器117により構成されている。図24におい
て、Kppは位置比例ゲイン、Kvpは速度比例ゲイン、K
viは速度積分ゲイン、及びsはラプラス演算子である。
As shown in FIG. 24, the position command generator 10
Position command θ * from 4 is servo driver 1 at regular intervals
It is configured to control the electric current to the servo motor 101 by being input to 03 and processed. The servo driver 103 supplies a drive current to the servo motor 101 so as to match the position command θ *, and performs position control.
The servo motor 101 is provided with a position detector 102 for detecting the rotation angle of the servo motor 101. The position signal θ output from the position detector 102 is input to the servo driver 103 at regular intervals. The servo driver 103 includes a position deviation calculator 105, a position deviation proportional calculator 106, a speed calculator 110, and a speed deviation calculator 11
1, speed deviation proportional unit 112, speed deviation integrator 113, current command calculator 114, current controller 115, and timing generator 117. In FIG. 24, Kpp is a position proportional gain, Kvp is a velocity proportional gain, K
vi is a velocity integral gain, and s is a Laplace operator.

【0004】以上のように構成された従来のサーボモー
タの制御装置の動作を図24と図25を用いて説明す
る。位置検出器102はサーボモータ101の回転角を
一定周期毎に検出して、位置信号θをサーボドライバ1
03に出力する。また、サーボドライバ103には一定
周期毎に位置指令発生器104から位置指令θが入力さ
れる(図25における処理ステップ101)。次に、位
置ループ処理(処理ステップ102)及び速度ループ処
理(処理ステップ103から処理ステップ109)が実
行されて、サーボドライバ103は位置指令発生器10
4の位置指令θ*に一致するようにサーボモータ101
に駆動電流を供給して位置制御を行う。
The operation of the conventional servo motor control device configured as described above will be described with reference to FIGS. 24 and 25. The position detector 102 detects the rotation angle of the servo motor 101 at regular intervals and outputs the position signal θ to the servo driver 1
Output to 03. Further, the position command θ is input to the servo driver 103 from the position command generator 104 at regular intervals (process step 101 in FIG. 25). Next, the position loop processing (processing step 102) and the velocity loop processing (processing step 103 to processing step 109) are executed, and the servo driver 103 causes the position command generator 10 to operate.
Servo motor 101 so as to match the position command θ * of 4
A drive current is supplied to the position control device.

【0005】次に、上記のようにサーボモータを駆動制
御するサーボドライバ103における演算処理について
説明する。まず、位置検出器102からの位置信号θと
位置指令発生器104からの位置指令θ*は、位置偏差
演算器105に入力されて減算処理される。位置偏差演
算器105は、位置制御周期毎にθe=θ*−θの演算を
行い、位置偏差θeを出力する。そして、位置偏差比例
器6は位置偏差θeと位置比例ゲインKppとの積を演算
し、速度指令ω*を出力する。このように速度指令ω*を
算出する処理が位置ループ処理(処理ステップ102)
である。次に、処理ステップ103において、タイミン
グ発生器117では最初の処理として位置指令発生器1
04から出力された位置指令θ*に基づき、移動指令が
「0」か否かを判断する。移動指令が「0」でなけれ
ば、処理ステップ107においてフラグFを「0」にす
る。ここで移動指令とは位置指令発生器104に入力さ
れる指令であり、位置指令発生器104において入力さ
れたパルスのカウントにより位置指令に変換されてい
る。
Next, the arithmetic processing in the servo driver 103 for controlling the drive of the servo motor as described above will be described. First, the position signal θ from the position detector 102 and the position command θ * from the position command generator 104 are input to the position deviation calculator 105 and subjected to subtraction processing. The position deviation calculator 105 calculates θe = θ * −θ for each position control cycle and outputs the position deviation θe. Then, the position deviation proportional device 6 calculates the product of the position deviation θe and the position proportional gain Kpp, and outputs the speed command ω *. In this way, the processing for calculating the speed command ω * is the position loop processing (processing step 102).
Is. Next, in processing step 103, the timing generator 117 executes the position command generator 1 as the first processing.
Based on the position command θ * output from 04, it is determined whether or not the movement command is “0”. If the movement command is not "0", the flag F is set to "0" in processing step 107. Here, the movement command is a command input to the position command generator 104, and is converted into a position command by counting the pulses input in the position command generator 104.

【0006】次に、速度演算器110は位置検出器10
2から一定周期毎に出力される位置信号θを後進差分に
より速度に変換するとともに必要に応じてフィルタ処理
を実施して速度信号ωを速度偏差演算器111へ出力す
る。そして、速度偏差演算器111は速度指令ω*と速
度信号ωを用いて速度制御周期毎にωe=ω*−ωの演算
を実施して、速度偏差ωeを速度偏差比例器112と速
度偏差積分器113に出力する。速度偏差比例器112
は速度偏差ωeと速度比例ゲインKvpとの積である速度
偏差比例値を演算し出力する。また、速度偏差積分器1
13は速度偏差ωeの積分値Σωeと速度積分ゲインKvi
との積である速度偏差積分値Σωe(n)を演算し出力する
(処理ステップ108)。実際の処理ステップ108に
おける演算は、今回の速度偏差積分値をΣωe(n)、前回
の速度偏差積分値をΣωe(n-1)とすると次式(1)で表
される。
Next, the speed calculator 110 is the position detector 10
The position signal .theta. Output from 2 at a constant cycle is converted into a speed by the backward difference, and the speed signal .omega. Is output to the speed deviation calculator 111 by performing a filter process as necessary. Then, the speed deviation calculator 111 calculates ωe = ω * −ω for each speed control cycle using the speed command ω * and the speed signal ω, and calculates the speed deviation ωe as the speed deviation proportional unit 112 and the speed deviation integral. Output to the device 113. Speed deviation proportionalizer 112
Calculates and outputs a speed deviation proportional value which is a product of the speed deviation ωe and the speed proportional gain Kvp. In addition, the speed deviation integrator 1
13 is the integrated value Σωe of the speed deviation ωe and the speed integral gain Kvi
The speed deviation integral value Σωe (n), which is the product of and, is calculated and output (processing step 108). The calculation in the actual processing step 108 is expressed by the following equation (1), where Σωe (n) is the current speed deviation integrated value and Σωe (n-1) is the previous speed deviation integrated value.

【0007】[0007]

【数1】 [Equation 1]

【0008】そして、速度偏差比例器112において演
算された速度偏差比例値と、速度偏差積分器113にお
いて演算された速度偏差積分値は、電流指令演算器11
4で加算され電流指令値I*として出力される(処理ス
テップ109)。電流指令演算器114では次式(2)
で示される演算が実施され、電流指令値I*が算出され
る。
Then, the speed deviation proportional value calculated by the speed deviation proportionalizer 112 and the speed deviation integrated value calculated by the speed deviation integrator 113 are the current command calculator 11
4 is added and output as the current command value I * (processing step 109). In the current command calculator 114, the following equation (2)
The calculation indicated by is performed to calculate the current command value I *.

【0009】[0009]

【数2】 [Equation 2]

【0010】上記の演算処理において処理ステップ10
8と処理ステップ109の処理が速度ループ処理に対応
する。そして、電流制御器115はサーボモータ101
に電流指令値I*の電流を供給して、サーボモータ10
1を駆動制御する(処理ステップ110)。以下位置指
令発生器104からパルスが入力されて移動指令がある
限り、処理周期毎に、処理ステップ101→処理ステッ
プ102→処理ステップ103→処理ステップ107→
処理ステップ108→処理ステップ109→処理ステッ
プ110の位置ループ処理及び速度ループ処理が繰り返
し実行される。このように位置ループ処理及び速度ルー
プ処理が繰り返し実行されて、サーボモータ101の位
置及び速度がフィードバック制御される。なお、上記の
処理において、タイミング発生器117は、処理ステッ
プ103で移動指令の有無を判断し、移動指令がなくな
り移動指令が「0」と判断されればステップ104にお
いてフラグFが「1」か否かを判断する。フラグFは初
期において処理ステップ107で「0」にセットされて
いるため、処理ステップ104から処理ステップ105
へ移行する。
In the above arithmetic processing, processing step 10
8 and the processing of processing step 109 correspond to the speed loop processing. Then, the current controller 115 controls the servo motor 101.
Current of the current command value I * is supplied to the servo motor 10
1 is controlled (processing step 110). Hereinafter, as long as a pulse is input from the position command generator 104 and there is a movement command, processing step 101 → processing step 102 → processing step 103 → processing step 107 → for each processing cycle.
The position loop processing and the speed loop processing of processing step 108-> processing step 109-> processing step 110 are repeatedly executed. In this way, the position loop processing and the speed loop processing are repeatedly executed, and the position and speed of the servo motor 101 are feedback-controlled. In the above process, the timing generator 117 determines the presence / absence of the movement command in the processing step 103. If the movement command disappears and the movement command is determined to be "0", the flag F is "1" in step 104. Determine whether or not. Since the flag F is initially set to “0” in processing step 107, processing steps 104 to 105 are executed.
Move to.

【0011】処理ステップ102の位置ループ処理で読
み取られた位置偏差θeは、処理ステップ105におい
て予め設定されたしきい値εと比較される。位置偏差θ
eの絶対値がしきい値幅εより大きい時は、タイミング
発生器117からタイミング信号を出力しない場合に対
応し、処理ステップ108で通常の積分処理を行う。そ
して、処理ステップ109で電流指令値I*を算出し
て、この電流指令値I*が処理ステップ110で電流制
御器115に送られる。すなわち、位置偏差θeの絶対
値がしきい値幅εより大きい時は、通常の速度ループ処
理が実施される。したがって、位置偏差θeの絶対値が
しきい値εより大きい限り処理ステップ101→処理ス
テップ102→処理ステップ103→処理ステップ10
4→処理ステップ105→処理ステップ108→処理ス
テップ109→処理ステップ110の処理が繰り返えさ
れる。
The position deviation θe read in the position loop processing in the processing step 102 is compared with a preset threshold value ε in the processing step 105. Position deviation θ
When the absolute value of e is larger than the threshold value width ε, the normal integration processing is performed in processing step 108 corresponding to the case where the timing signal is not output from the timing generator 117. Then, the current command value I * is calculated in processing step 109, and this current command value I * is sent to the current controller 115 in processing step 110. That is, when the absolute value of the position deviation θe is larger than the threshold width ε, normal speed loop processing is executed. Therefore, as long as the absolute value of the position deviation θe is larger than the threshold value ε, the processing step 101 → the processing step 102 → the processing step 103 → the processing step 10
The process of 4 → processing step 105 → processing step 108 → processing step 109 → processing step 110 is repeated.

【0012】一方、位置偏差θeの絶対値がしきい値ε
と同じか、又はしきい値εより小さくなると、処理ステ
ップ106へ移行する。上記の処理は、タイミング発生
器117からタイミング信号が速度偏差積分器113に
出力されて行われる。すなわち、速度偏差積分器113
は、タイミング信号が入力されると、前回周期までの速
度偏差積分値Σωe(n-1)に設定係数k3を乗じて当該
周期の速度偏差積分値Σωe(n)とする。ここで係数k3
は0よりも大きく1よりも小さい値に設定されており、
算出された速度偏差積分値Σωe(n)は小さな値となる。
処理ステップ106の演算式を次式(3)に示す。
On the other hand, the absolute value of the position deviation θe is the threshold value ε.
If it is equal to or smaller than the threshold value ε, the process proceeds to the processing step 106. The above processing is performed by outputting a timing signal from the timing generator 117 to the speed deviation integrator 113. That is, the speed deviation integrator 113
When the timing signal is input, the speed deviation integrated value Σωe (n-1) up to the previous cycle is multiplied by the setting coefficient k3 to obtain the speed deviation integrated value Σωe (n) for the cycle. Where coefficient k3
Is set to a value greater than 0 and less than 1,
The calculated speed deviation integrated value Σωe (n) has a small value.
The arithmetic expression of the processing step 106 is shown in the following expression (3).

【0013】[0013]

【数3】 [Equation 3]

【0014】そして、処理ステップ106においてフラ
グFを「1」にセットした後、処理ステップ109及び
処理ステップ110が実施される。上記のように、処理
ステップ106においてフラグFが「1」にセットされ
ているため、次の制御ループにおいては移動指令が
「0」であっても、処理ステップ104から処理ステッ
プ108へ移行する。このように制御ループにおいて、
1度だけ処理ステップ106で速度偏差積分値Σωe(n)
が小さな値に切り換えられるため、電流指令値I*は小
さくなり、サーボモータ101の出力トルクも小さくな
る。この結果、移動指令が「0」になった後の位置偏差
のオーバーシュート発生が防止されている。さらに、特
開平4−233608号公報や特開平4−184512
号公報には、前述の従来技術と同様に、移動指令が零の
時に速度ループの積分演算を完全積分演算から不完全積
分演算に切り換えることによって蓄積された速度偏差積
分値を小さくすることが記載されている。これにより、
移動指令が零の時、すなわち停止指令が入力された時、
オーバーシュートの発生が防止されている。
Then, after the flag F is set to "1" in the processing step 106, the processing step 109 and the processing step 110 are executed. As described above, since the flag F is set to "1" in the processing step 106, even if the movement command is "0" in the next control loop, the processing shifts from the processing step 104 to the processing step 108. Thus in the control loop,
The speed deviation integrated value Σωe (n) at processing step 106 only once
Is switched to a small value, the current command value I * becomes small, and the output torque of the servomotor 101 also becomes small. As a result, the occurrence of overshoot of the position deviation after the movement command becomes "0" is prevented. Furthermore, JP-A-4-233608 and JP-A-4-184512.
In the publication, as in the above-mentioned prior art, it is described that the accumulated velocity deviation integral value is reduced by switching the integral calculation of the velocity loop from the complete integral calculation to the incomplete integral calculation when the movement command is zero. Has been done. This allows
When the movement command is zero, that is, when the stop command is input,
The occurrence of overshoot is prevented.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】従来の制御装置の構造
は動作中に位置偏差が発生する構造である。そこで、従
来の制御装置においては、移動指令が零の時にも位置偏
差が発生している場合には速度積分項を小さくすること
によりオーバーシュートを無くすことを目的としてい
る。しかし、整定時間を短縮するために速度フィードフ
ォワード項を入れて動作中に位置偏差を零近傍に収束さ
せるとともに、移動指令の零の時にそのまま位置偏差を
零近傍の整定幅に保ったまま整定させる方式に展開する
場合には、前述の従来技術で示した制御構造や速度偏差
積分値の減少演算処理だけでは以下の問題があった。
The structure of the conventional control device is a structure in which a position deviation occurs during operation. Therefore, it is an object of the conventional control device to eliminate the overshoot by reducing the velocity integral term when the position deviation occurs even when the movement command is zero. However, in order to shorten the settling time, a velocity feedforward term is inserted to converge the position deviation to near zero during operation, and when the movement command is zero, the position deviation is set as it is while maintaining the settling width near zero. In the case of developing into the system, there are the following problems only by the control structure and the reduction calculation processing of the velocity deviation integrated value shown in the above-mentioned prior art.

【0016】1. 粘性摩擦が大きい場合には動作時に
定常偏差が発生し、移動指令が0になった時(移動指令
零時)にも位置偏差が発生しているため、整定時間を短
くできない。 2. 移動指令零時に速度偏差積分項を急激に小さくす
ると、トルクが急変することとなり位置偏差の振動が発
生するため、整定時間を短くできない。 3. 整定時間を短縮するために速度フィードフォワー
ド項を用いる場合には、速度フィードフォワードフィル
タの遅れ出力により、速度偏差積分項を小さくするだけ
では位置偏差はオーバーシュートしてしまう。また、速
度検出フィルタや演算遅れによってもオーバーシュート
が発生してしまう。 4. 垂直移動して重力が作用する制御対象の場合に、
位置偏差が零近傍で推移していても移動指令零時に重力
を補償していた積分項を小さくすると位置偏差が発生す
るため、整定時間を短くできない。即ち、従来の構成で
は、粘性摩擦等が大きい制御対象を制御する場合や、速
度検出フィルタや速度フィードフォワードフィルタを用
いた場合、動作中に位置偏差を零近傍にできる構成にな
っていない。また、仮に位置偏差が零近傍で推移してき
ても垂直移動装置などを制御する場合に速度偏差積分器
の値を小さくするだけでは移動指令零後に位置偏差が大
きくなってしまい整定時間が長くなるという問題があっ
た。
1. When viscous friction is large, a steady deviation occurs during operation, and a position deviation also occurs when the movement command becomes 0 (when the movement command is zero), so the settling time cannot be shortened. 2. If the velocity deviation integral term is suddenly reduced when the movement command is zero, the torque changes abruptly and vibration of the position deviation occurs, so the settling time cannot be shortened. 3. When the velocity feedforward term is used to shorten the settling time, the position deviation overshoots only by reducing the velocity deviation integral term due to the delay output of the velocity feedforward filter. In addition, overshoot may occur due to a speed detection filter or a delay in calculation. 4. In the case of a controlled object that moves vertically and gravity acts,
Even if the position deviation changes in the vicinity of zero, if the integral term that compensates for gravity when the movement command is zero is decreased, a position deviation occurs, so the settling time cannot be shortened. That is, in the conventional configuration, the position deviation cannot be close to zero during operation when controlling a control target having large viscous friction or the like, or when using a velocity detection filter or a velocity feedforward filter. Further, even if the position deviation changes near zero, if the value of the speed deviation integrator is simply reduced when controlling the vertical movement device, etc., the position deviation becomes large after the movement command becomes zero and the settling time becomes long. There was a problem.

【0017】本発明は、従来の制御装置における上記の
問題を解決するものであり、粘性摩擦の大きい制御対象
や重力項が作用する制御対象に対しも、さらにフィルタ
が作用する制御構造に対しても動作中に偏差零近傍で推
移させ、移動指令零後にも位置偏差を大きく変動させず
に整定させることにより位置決め整定時間を短縮できる
サーボモータの制御装置及び制御方法を提供することを
目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional control device, and for a control object having a large viscous friction or a control object on which a gravitational term acts, or for a control structure on which a filter acts. It is an object of the present invention to provide a servomotor control device and control method that can shorten the positioning settling time by causing the position shift to move near zero deviation during operation and settling without greatly changing the position deviation even after the movement command is zero. .

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るサーボモータの制御装置は、位置指
令発生器と、前記位置指令発生器から出力される位置指
令の変化分である移動指令が零になる近傍でタイミング
信号を発生するタイミング発生器と、前記移動指令とサ
ーボモータの位置との差である位置偏差の積分演算を実
施し位置偏差積分値を出力し、前記タイミング発生器か
らのタイミング信号が入力されたとき前記位置偏差積分
値を減少させる位置偏差積分器と、前記移動指令から得
られた速度指令と前記サーボモータの速度との差である
速度偏差の積分演算を実施して速度偏差積分値を出力
し、前記タイミング発生器からのタイミング信号が入力
されたとき前記速度偏差積分値を減少させる速度偏差積
分器とを具備する。これにより、本発明のサーボモータ
の制御装置は、移動指令が零の後にも位置偏差を大きく
変動させずに整定させることにより位置決め整定時間を
大幅に短縮できる。
In order to achieve the above object, a servomotor control device according to the present invention is configured to include a position command generator and a change amount of a position command output from the position command generator. A timing generator that generates a timing signal in the vicinity of a certain movement command becomes zero, and an integral calculation of the position deviation that is the difference between the movement command and the position of the servo motor is performed to output the position deviation integrated value. A position deviation integrator that decreases the position deviation integrated value when a timing signal from a generator is input, and an integral calculation of a speed deviation that is a difference between the speed command obtained from the movement command and the speed of the servo motor. To output the speed deviation integrated value and reduce the speed deviation integrated value when the timing signal from the timing generator is input. As a result, the servo motor control device of the present invention can significantly reduce the positioning settling time by performing settling without greatly changing the position deviation even after the movement command is zero.

【0019】他の観点による発明に係るサーボモータの
制御装置は、位置指令発生器と、前記位置指令発生器か
ら出力される位置指令の変化分である移動指令が零にな
る近傍ですくなくとも1つのタイミング信号を発生する
タイミング発生器と、前記移動指令とサーボモータの位
置との差である位置偏差の積分演算を実施して位置偏差
積分値を出力し、前記タイミング発生器からのタイミン
グ信号が入力されたとき前記位置偏差積分値を減少させ
る位置偏差積分器と、前記移動指令に基づき速度フィー
ドフォワード値を演算し、前記タイミング発生器からの
タイミング信号が入力されたとき前記速度フィードフォ
ワード値を減少させる速度フィードフォワード器とを具
備する。これにより、本発明のサーボモータの制御装置
は、移動指令が零の後にも位置偏差のオーバーシュート
なく整定時間の短縮が可能となる。
According to another aspect of the present invention, there is provided a servo motor control device, which includes at least one position command generator and at least a displacement command output from the position command generator, which is a displacement command near zero. A timing generator that generates a timing signal and an integral calculation of the position deviation that is the difference between the movement command and the position of the servo motor are performed to output the position deviation integrated value, and the timing signal from the timing generator is input. The position deviation integrator that decreases the position deviation integrated value when operated, calculates the speed feedforward value based on the movement command, and decreases the speed feedforward value when the timing signal from the timing generator is input. And a velocity feedforward device for controlling the velocity. As a result, the servo motor control device of the present invention can shorten the settling time without overshooting the position deviation even after the movement command is zero.

【0020】また、他の観点による発明に係るサーボモ
ータの制御装置は、位置指令発生器と、前記位置指令発
生器から出力される位置指令の変化分である移動指令が
零になる前にタイミング信号を発生するタイミング発生
器と、前記移動指令とサーボモータの位置との差である
位置偏差の積分演算を実施して位置偏差積分値を出力
し、移動指令が零になる前に前記タイミング発生器から
のタイミング信号が入力されたとき前記位置偏差積分値
を減少させる位置偏差積分器と、前記移動指令に基づき
速度フィードフォワード値を演算し、フィードフォワー
ド値を出力する速度フィードフォワード器とを具備す
る。これにより、本発明のサーボモータの制御装置は、
移動指令が零の後にも位置偏差のオーバーシュートなく
整定時間の短縮が可能となる。
In addition, according to another aspect of the invention, there is provided a servo motor control device, wherein a position command generator and a timing before a movement command, which is a variation of the position command output from the position command generator, become zero. A timing generator that generates a signal and an integral calculation of the position deviation that is the difference between the movement command and the position of the servo motor are performed to output the position deviation integrated value, and the timing generation is performed before the movement command becomes zero. A position deviation integrator that reduces the position deviation integrated value when a timing signal from the device is input, and a speed feedforward device that calculates a speed feedforward value based on the movement command and outputs a feedforward value. To do. As a result, the servo motor control device of the present invention,
Even after the movement command is zero, the settling time can be shortened without overshooting the position deviation.

【0021】さらに、他の観点による発明に係るサーボ
モータの制御装置は、位置指令発生器と、前記位置指令
発生器から出力される位置指令の変化分である移動指令
が零になる近傍のタイミング信号を発生するタイミング
発生器と、前記移動指令から得られた速度指令と前記サ
ーボモータの速度との差である速度偏差の積分演算を実
施し速度偏差積分値を出力し、前記タイミング発生器か
らのタイミング信号が入力されたとき前記速度偏差積分
値を減少させる速度偏差積分器と、前記移動指令に基づ
き予め設定された時定数のフィルタ処理を実施して速度
フィードフォワード値を演算する速度フィードフォワー
ド器と、サーボモータの速度を前記速度フィードフォワ
ード器のフィルタ時定数と同程度のフィルタ時定数を用
いてフィルタ処理を実施して速度演算値を出力する速度
検出器とを具備する。これにより、本発明のサーボモー
タの制御装置は、移動指令が零の後にも位置偏差のオー
バーシュートなく整定時間の短縮が可能となる。
Further, according to another aspect of the present invention, there is provided a servo motor control device, wherein a position command generator and a timing near a movement command, which is a change in the position command output from the position command generator, become zero. A timing generator that generates a signal, performs an integral calculation of a speed deviation that is the difference between the speed command obtained from the movement command and the speed of the servo motor, outputs a speed deviation integrated value, and outputs the speed deviation from the timing generator. Speed deviation integrator that decreases the speed deviation integrated value when the timing signal of (4) is input, and speed feedforward that calculates the speed feedforward value by performing the filtering process of the time constant preset based on the movement command. The speed of the controller and the servo motor using a filter time constant similar to the filter time constant of the speed feed forward device. Comprising a speed detector for outputting a speed calculation value implemented. As a result, the servo motor control device of the present invention can shorten the settling time without overshooting the position deviation even after the movement command is zero.

【0022】本発明に係るサーボモータの制御方法は、
位置指令の変化分である移動指令が零になる近傍でタイ
ミング信号を発生させる第1のステップと、前記タイミ
ング信号が入力されたとき、前記移動指令とサーボモー
タの位置との差である位置偏差の積分演算を実施して、
前記位置偏差積分値を減少させる第2のステップと、前
記タイミング信号が入力されたとき、前記移動指令から
得られた速度指令と前記サーボモータの速度との差であ
る速度偏差の積分演算を実施して、前記速度偏差積分値
を減少させる第3のステップとを有する。これにより、
本発明のサーボモータの制御方法は、移動指令が零の後
にも位置偏差のオーバーシュートなく整定時間の短縮が
可能となる。
A servomotor control method according to the present invention is
A first step of generating a timing signal in the vicinity of a movement command that is a change in the position command becoming zero, and a position deviation that is a difference between the movement command and the position of the servo motor when the timing signal is input. Perform the integral calculation of
A second step of reducing the position deviation integral value and an integral calculation of a speed deviation which is a difference between the speed command obtained from the movement command and the speed of the servo motor when the timing signal is input are performed. And a third step of reducing the speed deviation integral value. This allows
The servomotor control method according to the present invention can shorten the settling time without overshooting the position deviation even after the movement command is zero.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るサーボモータ
の制御装置及び制御方法の好適な実施の形態について添
付の図面を用いて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a servomotor control device and control method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0024】《実施の形態1》図1は本発明に係る実施
の形態1のサーボモータの制御装置における制御ブロッ
ク図を示す。図1に示すように、位置指令発生器4から
の位置指令θ*が一定周期毎にサーボドライバ3に入力
されて演算処理され、サーボモータ1に対する入力電流
を制御するよう構成されている。サーボドライバ3は位
置指令θ*に一致するようサーボモータ1に駆動電流を
供給して位置制御を行っている。サーボモータ1にはこ
のサーボモータ1の回転角を検出するための位置検出器
2が設けられている。位置検出器2から出力された位置
信号θは、一定周期毎にサーボドライバ3に入力され
る。
<< Embodiment 1 >> FIG. 1 is a control block diagram of a servo motor controller according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the position command θ * from the position command generator 4 is input to the servo driver 3 at regular intervals and arithmetically processed to control the input current to the servo motor 1. The servo driver 3 supplies a drive current to the servo motor 1 so as to match the position command θ * to perform position control. The servo motor 1 is provided with a position detector 2 for detecting the rotation angle of the servo motor 1. The position signal θ output from the position detector 2 is input to the servo driver 3 at regular intervals.

【0025】サーボドライバ3は、位置偏差演算器5、
位置偏差比例器6、位置偏差積分器7、速度フィードフ
ォワード演算器(以下、速度FF演算器と略称する)
8、速度フィードフォワードフィルタ(以下、速度FF
フィルタと略称する)9、速度演算器10、速度偏差演
算器11、速度偏差比例器12、速度偏差積分器13、
電流指令演算器14、電流制御器15、及びタイミング
発生器17を有して構成される。図1において、位置偏
差比例器6におけるKppは位置比例ゲイン、位置偏差積
分器7におけるKpiは位置積分ゲイン、速度FF演算器
8におけるKffは速度フィードフォワードゲイン、速度
偏差比例器12におけるKvpは速度比例ゲイン、速度偏
差積分器13におけるKviは速度積分ゲイン、そしてs
はラプラス演算子である。
The servo driver 3 includes a position deviation calculator 5,
Position deviation proportional unit 6, position deviation integrator 7, speed feed forward calculator (hereinafter abbreviated as speed FF calculator)
8. Speed feed forward filter (hereinafter speed FF
(Abbreviated as filter) 9, speed calculator 10, speed deviation calculator 11, speed deviation proportional unit 12, speed deviation integrator 13,
A current command calculator 14, a current controller 15, and a timing generator 17 are included. In FIG. 1, Kpp in the position deviation proportionalizer 6 is a position proportional gain, Kpi in the position deviation integrator 7 is a position integration gain, Kff in the speed FF calculator 8 is a speed feedforward gain, and Kvp in the speed deviation proportionalizer 12 is a speed. Proportional gain, Kvi in velocity deviation integrator 13 is velocity integral gain, and s
Is the Laplace operator.

【0026】次に、実施の形態1のサーボモータの制御
装置における動作を図1及び図2を用いて説明する。図
2は図1に示した制御装置のサーボドライバ3における
動作を示すフローチャートであり、位置ループ処理と速
度ループ処理が実施される1周期分の演算処理を示す。
サーボモータ1にはサーボモータ1の回転角を検出する
ための光学式エンコーダなどの位置検出器2が設けられ
ている。位置検出器2から出力された位置信号θは一定
周期毎にサーボドライバ3に読み込まれる。また、サー
ボドライバ3には一定周期毎に位置指令発生器4からの
位置指令θ*が入力される。サーボドライバ3の演算処
理において、処理ステップ1で位置指令θ*が読み込ま
れる。なお、位置指令発生器4に対する入力指令として
の移動指令は、ある一定期間における位置変化分であ
り、シーケンサによって与えられている。このシーケン
サは移動指令をパルスとして出力しており、位置指令発
生器4では、移動指令を示すパルスをカウンタで加算し
て位置指令θ*に変更する。サーボドライバ3は位置指
令発生器4の位置指令θ*に対応して演算処理を行い、
サーボモータ1の駆動電流を形成して供給し、サーボモ
ータ1の位置制御を行う。
Next, the operation of the servo motor control apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart showing an operation in the servo driver 3 of the control device shown in FIG. 1, and shows a calculation process for one cycle in which the position loop process and the velocity loop process are executed.
The servo motor 1 is provided with a position detector 2 such as an optical encoder for detecting the rotation angle of the servo motor 1. The position signal θ output from the position detector 2 is read by the servo driver 3 at regular intervals. Further, the position command θ * from the position command generator 4 is input to the servo driver 3 at regular intervals. In the arithmetic processing of the servo driver 3, the position command θ * is read in processing step 1. The movement command as an input command to the position command generator 4 is a position change amount in a certain fixed period and is given by the sequencer. This sequencer outputs a movement command as a pulse, and in the position command generator 4, a pulse indicating the movement command is added by a counter and changed to a position command θ *. The servo driver 3 performs arithmetic processing corresponding to the position command θ * of the position command generator 4,
The drive current of the servo motor 1 is formed and supplied to control the position of the servo motor 1.

【0027】次に、実施の形態1におけるサーボドライ
バ3の動作について説明する。図2の処理ステップ1に
おいて位置指令発生器4から出力された位置指令θ*が
読み込まれた後、タイミング発生器17における最初の
処理として位置指令θ*に基づき、移動指令が「0」か
否かを判断する(処理ステップ2)。実際には既述した
ように、シーケンサからのパルス入力の有無を判断す
る。移動指令が「0」でなければ、処理ステップ6にお
いてフラグFを「0」にする。ここで、移動指令はある
一定期間における位置変化分であるため、現在の最新の
位置指令をθ*(n)、前回取り込んだ位置指令をθ*(n-1)
とすると、移動指令は Δθ=θ*(n)−θ*(n-1) で定義
される。
Next, the operation of the servo driver 3 in the first embodiment will be described. After the position command θ * output from the position command generator 4 is read in the processing step 1 of FIG. 2, whether or not the movement command is “0” is read based on the position command θ * as the first process in the timing generator 17. It is determined (processing step 2). Actually, as described above, the presence or absence of pulse input from the sequencer is determined. If the movement command is not "0", the flag F is set to "0" in processing step 6. Here, the movement command is the amount of position change in a certain period, so the current and latest position command is θ * (n), and the previously loaded position command is θ * (n-1).
Then, the movement command is defined by Δθ = θ * (n) −θ * (n-1).

【0028】まず、移動指令が「0」でない通常移動動
作の場合について説明する。位置検出器2の位置信号θ
と位置指令発生器4の位置指令θ*は、位置偏差演算器
5に入力され、位置制御周期毎に θe=θ*−θ の演算
が実施される。位置偏差演算器5は算出された位置偏差
θeを位置偏差比例器6と位置偏差積分器7に出力す
る。位置偏差比例器6は位置偏差θeと位置比例ゲイン
Kppとの積を演算し、位置偏差比例値を出力する。また
位置偏差積分器7は位置偏差θeの積分値Σθeと位置積
分ゲインKpiとの積を演算し、位置偏差積分値を出力す
る。
First, the case of the normal movement operation in which the movement command is not "0" will be described. Position signal of position detector 2
And the position command θ * of the position command generator 4 are input to the position deviation calculator 5 and the calculation of θe = θ * −θ is performed for each position control cycle. The position deviation calculator 5 outputs the calculated position deviation θe to the position deviation proportional unit 6 and the position deviation integrator 7. The position deviation proportional device 6 calculates the product of the position deviation θe and the position proportional gain Kpp, and outputs the position deviation proportional value. Further, the position deviation integrator 7 calculates the product of the integrated value Σθe of the position deviation θe and the position integration gain Kpi, and outputs the position deviation integrated value.

【0029】実施の形態1においては、動作中における
位置偏差を減少させるために、位置指令θ*を微分した
速度フィードフォワード値を作成し、位置偏差比例器6
の位置偏差比例値と位置偏差積分器7の位置偏差積分値
に加算して速度指令ω*を形成する。また、位置指令発
生器4から出力された位置指令θ*は速度フィードフォ
ワード演算器8(以下、速度フィードフォワード演算器
8は速度FF演算器8と略称し、またその他のフィード
フォワードをFFと略記する)に入力される。速度FF
演算器8は後進差分の微分処理を実施した後、速度FF
ゲインKffを乗算し、速度FF演算値を出力する。ここ
で、動作中の位置偏差θeを小さくするために、速度F
FゲインKffは1の値を取る。なお、位置指令θ*の分
解能が粗い場合には、速度FF演算値が速度FFフィル
タ9に入力され1次のローパスフィルタ(LPF)処理
が実施され滑らかな速度FF値が出力される。ただし、
実施の形態1では位置指令の分解能が高いため、速度F
Fフィルタ9のフィルタ時定数を「0」に設定して、フ
ィルタ処理を行っていない。
In the first embodiment, in order to reduce the position deviation during operation, a velocity feedforward value obtained by differentiating the position command θ * is created, and the position deviation proportionalizer 6 is used.
And the position deviation integral value of the position deviation integrator 7 are added to form the speed command ω *. The position command θ * output from the position command generator 4 is a speed feedforward calculator 8 (hereinafter, the speed feedforward calculator 8 is abbreviated as a speed FF calculator 8 and other feedforwards are abbreviated as FF). Input). Speed FF
The computing unit 8 performs the differential processing of the backward difference and then the speed FF
The gain Kff is multiplied and the speed FF calculation value is output. Here, in order to reduce the position deviation θe during operation, the speed F
The F gain Kff takes a value of 1. When the resolution of the position command θ * is coarse, the speed FF calculation value is input to the speed FF filter 9, the primary low-pass filter (LPF) processing is performed, and a smooth speed FF value is output. However,
In the first embodiment, since the resolution of the position command is high, the speed F
The filter time constant of the F filter 9 is set to "0", and the filtering process is not performed.

【0030】以上のように、位置偏差比例器6と位置偏
差積分器7と速度FFフィルタ9から出力された信号
は、速度偏差演算器11において加算され、中間状態量
としての速度指令ω*が算出される。即ち、今回の位置
偏差積分値をΣθe(n)、前回の位置偏差積分値をΣθe
(n-1)とすると、次式(4)の演算を位置制御周期毎に
実施して、速度指令ω*が求められる。この処理は、処
理ステップ7において実施され、位置ループ処理に対応
する。式(4)において、LPFはローパスフィルタ演算
処理を示し、実施の形態1ではLPF=1とすると処理な
しの結果となる。
As described above, the signals output from the position deviation proportional unit 6, the position deviation integrator 7, and the speed FF filter 9 are added in the speed deviation calculator 11, and the speed command ω * as an intermediate state quantity is added. It is calculated. That is, the current position deviation integrated value is Σθe (n), and the previous position deviation integrated value is Σθe.
Assuming that (n-1), the speed command ω * is obtained by executing the calculation of the following equation (4) every position control cycle. This process is performed in process step 7 and corresponds to the position loop process. In Expression (4), LPF indicates low-pass filter calculation processing, and in the first embodiment, if LPF = 1, no processing is performed.

【0031】[0031]

【数4】 [Equation 4]

【0032】次に、速度演算器10は位置検出器2から
一定周期毎に出力される位置信号θを同様に後進差分処
理により速度に変換するとともに必要に応じてフィルタ
によって滑らかにして速度信号ωを出力する。実施の形
態1においては速度演算器10のフィルタ時定数が
「0」である。また、速度演算器10から出力された速
度信号(検出速度)ωは、速度指令ω*と同様に速度偏
差演算器11に入力され、ωe=ω*−ωの演算が実施さ
れる。そして、速度偏差演算器11は速度偏差ωeを出
力する。
Next, the speed calculator 10 similarly converts the position signal θ output from the position detector 2 at regular intervals into speed by reverse differential processing and, if necessary, smoothes it by a filter to make the speed signal ω. Is output. In the first embodiment, the filter time constant of the speed calculator 10 is “0”. The speed signal (detected speed) ω output from the speed calculator 10 is input to the speed deviation calculator 11 as with the speed command ω *, and the calculation of ωe = ω * −ω is performed. Then, the speed deviation calculator 11 outputs the speed deviation ωe.

【0033】次に、速度偏差演算器11から出力された
速度偏差ωeは、速度偏差比例器12と速度偏差積分器
13に入力される。速度偏差比例器12は位置偏差ωe
と速度比例ゲインKvpとの積である速度偏差比例量を演
算し、出力する。また、速度偏差積分器13は今回の速
度偏差積分値をΣωe(n)、前回の速度偏差積分値をΣω
e(n-1)とすると、次式(5)を演算して、速度偏差積分
値Σωe(n)を出力する(図2の処理ステップ8)。
Next, the speed deviation ωe output from the speed deviation calculator 11 is input to the speed deviation proportionalizer 12 and the speed deviation integrator 13. The speed deviation proportionalizer 12 determines the position deviation ωe
And a velocity deviation proportional amount, which is the product of the velocity proportional gain Kvp and the calculated value, is output. In addition, the speed deviation integrator 13 calculates the current speed deviation integrated value by Σωe (n) and the previous speed deviation integrated value by Σω
Assuming e (n-1), the following equation (5) is calculated to output the speed deviation integrated value Σωe (n) (processing step 8 in FIG. 2).

【0034】[0034]

【数5】 [Equation 5]

【0035】そして、算出された速度偏差比例量と速度
偏差積分量は、電流指令演算器14で加算され電流指令
値I*として出力される(図2の処理ステップ9)。電
流指令演算器14においては次式(6)で示される演算
が実施され、電流指令値I*が算出される。
Then, the calculated speed deviation proportional amount and speed deviation integrated amount are added by the current command calculator 14 and output as the current command value I * (process step 9 in FIG. 2). The current command calculator 14 performs the calculation represented by the following equation (6) to calculate the current command value I *.

【0036】[0036]

【数6】 [Equation 6]

【0037】上記のように算出された電流指令は電流制
御器15に入力され(図2の処理ステップ10)、サー
ボモータ1に電流指令値I*の電流が供給されるよう電
流マイナで制御される。以上のように速度指令ω*と検
出速度ωから電流指令を出力しており、この処理が速度
ループ処理に対応する。
The current command calculated as described above is input to the current controller 15 (processing step 10 in FIG. 2) and controlled by the current minor so that the servo motor 1 is supplied with the current of the current command value I *. It As described above, the current command is output from the speed command ω * and the detected speed ω, and this processing corresponds to the speed loop processing.

【0038】以下位置指令が入力されて移動指令がある
限り、処理周期毎に、処理ステップ1→処理ステップ2
→処理ステップ6→処理ステップ7→処理ステップ8→
処理ステップ9→処理ステップ10の位置ループ処理及
び速度ループ処理が繰り返し実行される。このように位
置ループ処理及び速度ループ処理が繰り返し実行され
て、サーボモータ1の位置及び速度がフィードバック制
御される。なお、上記処理において、タイミング発生器
17は、処理ステップ2で移動指令の有無が判断され、
移動指令がなくなり移動指令が「0」と判断されればス
テップ3においてフラグFが「1」か否かを判断する。
フラグFは初期において処理ステップ6で「0」にセッ
トされているので、処理ステップ3から処理ステップ4
へ移行する。
As long as a position command is input and a movement command is issued, processing step 1 → processing step 2 is performed every processing cycle.
→ processing step 6 → processing step 7 → processing step 8 →
The position loop processing and the speed loop processing of processing step 9 → processing step 10 are repeatedly executed. In this way, the position loop processing and the speed loop processing are repeatedly executed, and the position and speed of the servo motor 1 are feedback-controlled. In the above processing, the timing generator 17 determines whether or not there is a movement command in processing step 2,
If there is no movement command and it is determined that the movement command is "0", it is determined in step 3 whether the flag F is "1".
Since the flag F is initially set to "0" in processing step 6, processing steps 3 to 4 are processed.
Move to.

【0039】位置ループ処理で読み取られた位置偏差θ
eは、処理ステップ4において予め設定されたしきい値
εと比較される。位置偏差θeの絶対値がしきい値幅ε
より大きい時は、タイミング発生器17からタイミング
信号を出力しない場合に対応し、処理ステップ7で通常
の位置積分処理と処理ステップ8で速度積分処理を行
う。そして、処理ステップ9で電流指令値I*を算出し
て、この電流指令値I*が処理ステップ10で電流制御
器15に送られる。すなわち、位置偏差θeの絶対値が
しきい値幅εより大きい時は、通常の速度ループ処理が
実施される。したがって、位置偏差θeの絶対値がしき
い値εより大きい限り、処理ステップ1→処理ステップ
2→処理ステップ3→処理ステップ4→処理ステップ7
→処理ステップ8→処理ステップ9→処理ステップ10
の処理が繰り返えされる。
Position deviation θ read by the position loop processing
e is compared in step 4 with a preset threshold value ε. The absolute value of the position deviation θe is the threshold width ε
When the value is larger, the timing generator 17 does not output the timing signal, and the normal position integration processing is performed in the processing step 7 and the velocity integration processing is performed in the processing step 8. Then, the current command value I * is calculated in processing step 9, and this current command value I * is sent to the current controller 15 in processing step 10. That is, when the absolute value of the position deviation θe is larger than the threshold width ε, normal speed loop processing is executed. Therefore, as long as the absolute value of the position deviation θe is larger than the threshold value ε, processing step 1 → processing step 2 → processing step 3 → processing step 4 → processing step 7
→ process step 8 → process step 9 → process step 10
The process of is repeated.

【0040】一方、処理ステップ4において位置偏差θ
eの絶対値がしきい値εと同じか、又はしきい値εより
小さい場合、処理ステップ5へ移行する。この場合、タ
イミング発生器17からタイミング信号が出力された場
合に対応する。即ち、タイミング発生器17からのタイ
ミング信号が位置偏差積分器7に入力されると、処理ス
テップ5において前回周期までの位置偏差積分値Σθe
(n-1)に設定係数k2を乗じて、当該周期の位置偏差
積分値Σθe(n)を演算するとともに、前回周期までの速
度偏差積分値Σωe(n-1)に設定係数k3を乗じて当該
周期の速度偏差積分値Σωe(n)とを演算する。ここでの
係数k2、k3は0以上1未満の値が設定される。実施
の形態1においては係数k2とk3を0としているた
め、位置偏差積分値及び速度偏差積分値は0となる。処
理ステップ5における演算式を次式(7)に示す。
On the other hand, in processing step 4, the position deviation θ
If the absolute value of e is equal to or smaller than the threshold value ε, the process proceeds to processing step 5. This case corresponds to the case where the timing signal is output from the timing generator 17. That is, when the timing signal from the timing generator 17 is input to the position deviation integrator 7, the position deviation integrated value Σθe up to the previous cycle is processed in processing step 5.
(N-1) is multiplied by the setting coefficient k2 to calculate the position deviation integrated value Σθe (n) of the cycle, and the speed deviation integrated value Σωe (n-1) up to the previous cycle is multiplied by the setting coefficient k3. The speed deviation integrated value Σωe (n) of the period is calculated. Values of 0 and less than 1 are set for the coefficients k2 and k3. Since the coefficients k2 and k3 are set to 0 in the first embodiment, the position deviation integrated value and the speed deviation integrated value are 0. The arithmetic expression in processing step 5 is shown in the following expression (7).

【0041】[0041]

【数7】 [Equation 7]

【0042】処理ステップ5においてフラグFを「1」
にセットした後、処理ステップ9及び処理ステップ10
が実施される。上記のように、処理ステップ5において
フラグFが「1」にセットされているため、次の制御ル
ープにおいては移動指令が「0」であっても、処理ステ
ップ3から処理ステップ7へ移行する。このように制御
ループにおいて、1度だけ処理ステップ5で位置偏差積
分値Σθe(n)と速度偏差積分値Σωe(n)が小さな値に切
り換えられるため、電流指令値I*は小さくなり、サー
ボモータ1の出力トルクも小さくなる。この結果、移動
指令が「0」になった後の位置偏差のオーバーシュート
発生が防止されている。
In processing step 5, the flag F is set to "1".
After setting to, processing step 9 and processing step 10
Is carried out. As described above, since the flag F is set to "1" in the processing step 5, even if the movement command is "0" in the next control loop, the processing shifts from the processing step 3 to the processing step 7. In this way, in the control loop, the position deviation integrated value Σθe (n) and the speed deviation integrated value Σωe (n) are switched to small values only once in processing step 5, so the current command value I * becomes small and the servo motor The output torque of 1 also becomes small. As a result, the occurrence of overshoot of the position deviation after the movement command becomes "0" is prevented.

【0043】次に、制御対象の粘性摩擦が小さい場合、
上記のように構成された実施の形態1の制御装置におけ
る構成及び動作の有効性について図3、4を用いて説明
する。図3は、実施の形態1の制御装置において、粘性
摩擦が小さい制御対象に対して、移動指令が「0」の時
(移動指令零時)に位置偏差積分器7の値を「0」にす
る場合の位置指令の微分値(速度指令)(a)と位置偏
差(b)を示す。ここでは、速度偏差積分器13の速度
積分ゲインを「0」としているため、積分器としては位
置積分動作のみを演算している。なお、位置偏差比例器
7と速度偏差比例器12は作用している。図3におい
て、(a)に示す位置指令の微分値である速度指令に対
して、(b)に示すような位置偏差が得られる。図3の
(a)及び(b)に示すように、速度急変時点であるA
点、B点、C点において大きな位置偏差が発生している
が、位置偏差積分器13の働きによりその各位置偏差は
徐々に0に収束している。即ち、A点→B点、B点→C
点、C点→D点に近づくと位置偏差は「0」近くにな
る。
Next, when the viscous friction of the controlled object is small,
The effectiveness of the configuration and the operation of the control device according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows that, in the control device according to the first embodiment, the value of the position deviation integrator 7 is set to "0" when the movement command is "0" (when the movement command is zero) with respect to the control object having small viscous friction. The differential value (speed command) (a) and the position deviation (b) of the position command are shown. Here, since the velocity integration gain of the velocity deviation integrator 13 is "0", only the position integration operation is calculated as the integrator. The position deviation proportionalizer 7 and the speed deviation proportionalizer 12 operate. In FIG. 3, the position deviation as shown in (b) is obtained with respect to the speed command which is the differential value of the position command as shown in (a). As shown in (a) and (b) of FIG.
Large positional deviations occur at points B, C, and the positional deviation integrator 13 causes the positional deviations to gradually converge to zero. That is, A point → B point, B point → C
When approaching the point, point C → point D, the position deviation becomes close to “0”.

【0044】図3の(b)に示すように、最後のD点の
移動指令零時において位置偏差積分器7の出力を減少す
ることによってD点ではほぼ位置偏差をそのまま推移さ
せることができる。図3の(b)のD点では位置偏差が
「0」で推移している。図3に示すように、移動指令零
時としては動作前(A点以前)と移動指令完了時以降
(D点以降)があるが、特にことわらない限り、以下の
実施の形態では移動指令が完了したD点を意味するもの
とする。したがって、実施の形態1において、移動指令
が「0」になる近傍とは、減速中であり移動指令が零近
傍となる時間的にD点を含むD点前後(D点の時間±数
msec)の時間範囲を表す。
As shown in FIG. 3B, the output of the position deviation integrator 7 is reduced when the movement command at the final point D is zero, so that the position deviation can be substantially changed at the point D. At the point D in FIG. 3B, the position deviation changes to “0”. As shown in FIG. 3, when the movement command is zero, there are before movement (before point A) and after movement command completion (after point D), but unless otherwise specified, in the following embodiment, the movement command is It means the completed point D. Therefore, in the first embodiment, the vicinity of the movement command being “0” means that the vehicle is decelerating and the movement command becomes near zero before and after the point D including the point D (time ± number of the point D).
msec) represents the time range.

【0045】図4は図3の比較として示したものであ
り、移動指令零時に位置偏差積分器7の出力を小さくし
ない場合の位置指令微分値である速度指令(a)と、位
置偏差(b)をそれぞれ示す。移動指令零時であるD点
以降において、位置偏差が発生し位置偏差の収束が遅れ
ているのがわかる。また、粘性摩擦が小さい場合には速
度偏差積分器13あるいは位置偏差積分器7のどちらか
一方を設ければ十分であるが、粘性摩擦が大きい場合に
は、位置偏差積分器7と速度偏差積分器13を併用する
必要があることを以下に説明する。図3のA〜B期間で
示す加速時、及び図3のC〜D期間で示す減速時に位置
偏差積分器7がなく積分器としては速度偏差積分器13
のみ作用する場合には最終値の定理を用いて次式(8)
で位置偏差θeが求められる。
FIG. 4 is shown as a comparison of FIG. 3, in which the speed command (a) which is the position command differential value and the position deviation (b) when the output of the position deviation integrator 7 is not reduced when the movement command is zero. ) Respectively. It can be seen that the position deviation occurs and the convergence of the position deviation is delayed after the point D when the movement command is zero. Further, when the viscous friction is small, it is sufficient to provide either the speed deviation integrator 13 or the position deviation integrator 7, but when the viscous friction is large, the position deviation integrator 7 and the speed deviation integrator are integrated. The necessity of using the container 13 together will be described below. There is no position deviation integrator 7 during acceleration shown in the periods A to B of FIG. 3 and deceleration shown in the periods C to D of FIG.
If only works, the following formula (8)
The position deviation θe is calculated at.

【0046】[0046]

【数8】 [Equation 8]

【0047】式(8)において、Dは粘性摩擦係数、K
は加速定数である。逆に、加速・減速時に速度偏差積分
器13がなく積分器としては位置偏差積分器7のみ作用
する場合は同様に最終値の定理を用いて次式(9)で位
置偏差θeが求められる。
In the equation (8), D is a viscous friction coefficient, K
Is the acceleration constant. On the contrary, when the speed deviation integrator 13 is not provided during acceleration / deceleration and only the position deviation integrator 7 acts as the integrator, the position deviation θe is similarly obtained by the following equation (9) using the final value theorem.

【0048】[0048]

【数9】 [Equation 9]

【0049】しかし、位置偏差積分器7と速度偏差積分
器13を併用した場合は加速・減速時でも定常偏差を発
生しない。図5は、粘性摩擦が大きい制御対象に対し、
積分器として位置偏差積分器7と速度偏差積分器13を
併用した場合の位置指令微分値である速度指令(a)と
位置偏差(b)を示す。図5の(b)に示すように、加
速時及び減速時においても位置偏差は「0」になってお
り、移動指令零時でも位置偏差がほぼ0のまま整定して
いることが確認できる。
However, when the position deviation integrator 7 and the speed deviation integrator 13 are used together, a steady deviation does not occur even during acceleration / deceleration. FIG. 5 shows that for a control object with large viscous friction,
The speed command (a) and the position deviation (b) which are the position command differential values when the position deviation integrator 7 and the speed deviation integrator 13 are used as the integrator are shown. As shown in (b) of FIG. 5, the position deviation is “0” even during acceleration and deceleration, and it can be confirmed that the position deviation is set to almost 0 even when the movement command is zero.

【0050】図6は図5の比較として示したものであ
る。図6は、粘性摩擦が大きい制御対象に対して、速度
偏差積分器13のみの構成で制御した場合の位置指令微
分値である速度指令(a)と位置偏差(b)を示す。図
6に示すように、加速時や減速時において位置偏差が
「0」に戻らずに一定値の位置偏差を有していることが
確認できる。以上のように、大きな粘性摩擦がある制御
対象に対して、位置積分項と速度積分項を併用すること
によって、移動指令が「0」になる近傍で、位置偏差は
零近傍に収束している。さらに、位置指令完了時の近傍
で位置偏差積分値と速度偏差積分値を小さくすることに
より位置偏差のオーバーシュート発生が防止される。
FIG. 6 is shown as a comparison with FIG. FIG. 6 shows the speed command (a) and the position deviation (b) which are the position command differential values when the control target having a large viscous friction is controlled by only the speed deviation integrator 13. As shown in FIG. 6, it can be confirmed that the position deviation does not return to “0” at the time of acceleration or deceleration, but has a constant position deviation. As described above, by using the position integral term and the velocity integral term together for the controlled object having a large viscous friction, the position deviation converges to near zero in the vicinity where the movement command becomes “0”. . Further, the position deviation overshoot is prevented by reducing the position deviation integrated value and the speed deviation integrated value in the vicinity of the completion of the position command.

【0051】近年、サーボモータを使用する製造装置で
は位置指令が完了してから予め決めた整定幅内に収まる
までの整定時間は、数msec程度が要求されており、また
その整定幅も非常に狭いものである。実際の機械におい
て、整定幅としては数ミクロン以下に設定されている。
そのため、移動指令零時以降の少しの位置偏差の振れも
ミクロ的に見ると整定時間が長くなり大きな差となって
現れる。そこで、位置指令完了時に位置偏差が整定幅に
収まったまま推移することにより、整定が位置指令完了
時と同時となり、整定時間の大幅な短縮が可能となる。
タイミング発生器17からタイミング信号を出力するタ
イミングは、フィルタ遅れなどを無視できる理想的な場
合、移動指令が「0」となるD点の時点が良い。しか
し、実際の機械においては若干の演算遅れ等があり、そ
の場合にはD点前後で積分値をリセットすることで同様
の効果を得ることができる。
In recent years, in a manufacturing apparatus using a servo motor, the settling time from the completion of the position command to the setting within a predetermined settling width is required to be about several msec, and the settling width is very large. It is a narrow one. In an actual machine, the settling width is set to a few microns or less.
Therefore, a slight deviation of the position deviation after the movement command is zero becomes a large difference because the settling time becomes long when viewed microscopically. Therefore, when the position command is completed, the position deviation is kept within the settling width, so that the settling is performed at the same time as the position command is completed, and the settling time can be significantly shortened.
The timing of outputting the timing signal from the timing generator 17 is ideal at the point D where the movement command becomes “0” in the ideal case where the filter delay and the like can be ignored. However, in an actual machine, there is a slight calculation delay, and in that case, the same effect can be obtained by resetting the integral value before and after point D.

【0052】なお、実際には各種フィルタ処理などを含
む前述の位置ループ処理や速度ループ処理の演算や、タ
イミング発生器17による処理はソフトウェア化されマ
イクロコンピュータによって実施される。そのため、実
施の形態1においては、トルク定数をはじめ様々な変換
係数を各ゲインに含めて、電流指令値を直接求める構成
として説明した。しかし、トルク指令を求めた後、トル
ク指令をトルク定数で割って電流指令を求める工程を一
つの要素として他の構成から分離させても実施の形態1
の構成と同様の効果を有することはいうまでもない。ま
た、実施の形態1においては、速度FF演算器8の後に
速度FFフィルタ9を配置した構成で説明したが、本発
明はこの構成に限定されるものではなく、速度FF演算
器8と速度FFフィルタ9の順番を逆にしても良いこと
はいうまでもない。
Actually, the calculation of the position loop processing and the speed loop processing including various filter processings and the processing by the timing generator 17 are realized by software and implemented by a microcomputer. Therefore, the first embodiment has been described as a configuration in which various conversion coefficients including the torque constant are included in each gain to directly obtain the current command value. However, even if the step of obtaining the current command by dividing the torque command by the torque constant after obtaining the torque command is separated from other configurations as one element, the first embodiment
It goes without saying that it has the same effect as that of the above configuration. Further, although the configuration in which the speed FF filter 9 is arranged after the speed FF calculator 8 is described in the first embodiment, the present invention is not limited to this structure, and the speed FF calculator 8 and the speed FF are not limited to this structure. It goes without saying that the order of the filters 9 may be reversed.

【0053】本発明においては速度FF演算器8と速度
FFフィルタ9により速度フィードフォワード器が構成
されており、請求項においては速度フィードフォワード
器として示している。また、実施の形態1における移動
指令は、位置指令発生器4の位置指令を差分演算して求
めているが、シーケンサから入ってくるパルス信号その
ものを移動指令として用いても同様に有効を有すること
はいうまでもない。なお、本発明の制御構造は、図1に
示した位置ループの内側に速度ループを配する制御構造
のみならず、さらに速度ループの内部に加速度ループを
付加した制御構造や、速度マイナーループがなく位置に
対するPID(比例、積分、微分)制御構成や他の制御
構成であっても同様の効果を有することはいうまでもな
い。また、実施の形態1のタイミング発生器17におい
ては、図2に示した処理ステップ2、処理ステップ3、
及び処理ステップ4において判断処理を実施している
が、処理ステップ4の判断処理を省略したり、後述する
実施の形態2で記述するように、処理ステップ2におい
て移動指令が「0」になる前後(移動指令が零近傍)で
タイミング信号を出力する構成に変更しても同様の効果
を有し、この構成も本発明に含まれることはいうまでも
ない。
In the present invention, the velocity FF calculator 8 and the velocity FF filter 9 constitute a velocity feed forward device, which is referred to as a velocity feed forward device in the claims. Further, the movement command in the first embodiment is obtained by performing a difference calculation on the position command of the position command generator 4, but the same effect is obtained even if the pulse signal itself coming from the sequencer is used as the movement command. Needless to say. The control structure of the present invention is not limited to the control structure in which the velocity loop is arranged inside the position loop shown in FIG. It goes without saying that the same effect can be obtained even with a PID (proportional, integral, derivative) control configuration for position and other control configurations. Further, in the timing generator 17 of the first embodiment, the processing step 2, the processing step 3 shown in FIG.
And the judgment processing is executed in the processing step 4, but the judgment processing in the processing step 4 is omitted, or before and after the movement command becomes “0” in the processing step 2 as described in the second embodiment to be described later. It goes without saying that the same effect can be obtained even if the configuration is such that the timing signal is output when (the movement command is near zero), and this configuration is also included in the present invention.

【0054】さらに、処理ステップ5において、実施の
形態1においては係数k2、k3を0に設定した例で説
明したが、本発明では係数k2、k3を0以上1未満の
値に設定すればよく、例えば0.7など少し大きい値を
与えても良い。そして、タイミング発生器17から信号
が出力された場合には、処理ステップ5を1回だけでな
く数回実行するように変更することにより、位置偏差積
分器7と速度偏差積分器13の蓄積された値が徐々に減
少する。この結果、全体制御系のダンピングが小さい
(安定余裕が小さい)場合に入力の急変により位置偏差
が変動することを防止できる。故に、このような構成に
よれば、位置偏差が振動なく滑らかに収束することとな
り、系のダンピングが低い場合でも整定時間の短縮が可
能となる。ここで、積分値を徐々に減少させるためには
次式(10)で与えられるローパスフィルタで演算して
も良い。
Further, in the processing step 5, the example in which the coefficients k2 and k3 are set to 0 in the first embodiment has been described. Alternatively, a slightly larger value such as 0.7 may be given. When the signal is output from the timing generator 17, the processing step 5 is changed to be executed several times instead of once, so that the position deviation integrator 7 and the speed deviation integrator 13 are accumulated. Value decreases gradually. As a result, when the damping of the overall control system is small (the stability margin is small), it is possible to prevent the position deviation from fluctuating due to a sudden change of the input. Therefore, according to such a configuration, the position deviation converges smoothly without vibration, and the settling time can be shortened even when the damping of the system is low. Here, in order to gradually reduce the integrated value, the calculation may be performed by the low-pass filter given by the following equation (10).

【0055】[0055]

【数10】 [Equation 10]

【0056】式(10)において、Σθe_fは最終目標
値であり、式(7)における第1行の式はΣθe_fを0
とする場合と見なせる。また、Σθedを減少させる前の
位置偏差積分値とすると、最終目標値まで、次式(1
1)のように直線的に減少させても同様の効果が得られ
る。
In equation (10), Σθe_f is the final target value, and in the equation on the first line in equation (7), Σθe_f is 0.
Can be regarded as the case. Further, assuming that the position deviation integral value before Σθed is decreased, the following expression (1
The same effect can be obtained by linearly decreasing as in 1).

【0057】[0057]

【数11】 [Equation 11]

【0058】《実施の形態2》次に、本発明に係る実施
の形態2のサーボモータの制御装置について図面を参照
して説明する。まず、実施の形態2のサーボモータの制
御装置の機能について簡単に説明する。前述の実施の形
態1においては速度FFフィルタ9や速度演算器10の
フィルタの時定数を0(フィルタが無い場合と同様)と
して説明した。実際には、このようにフィルタの時定数
を「0」として使用する場合もあるが、位置指令入力
(パルス)や実際の位置出力(パルス)の分解能が低い
場合に、位置指令を滑らかにするために速度FFフィル
タ9による処理を行ったり、位置出力を滑らかにするた
めに速度演算器10でフィルタ処理などが実施される。
このようにフィルタ処理が実施されたとき、移動指令零
時に位置偏差が生じる場合がある。実施の形態2のサー
ボモータの制御装置は、上記のような位置偏差の発生を
無くし、位置偏差を整定幅に入ったままで推移させて整
定時間を短縮する装置である。
<Second Embodiment> Next, a servo motor control device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the function of the servo motor control device according to the second embodiment will be briefly described. In the above-described first embodiment, the time constants of the filters of the speed FF filter 9 and the speed calculator 10 are set to 0 (the same as when there is no filter). In practice, the time constant of the filter may be used as "0" in this way, but the position command is smoothed when the resolution of the position command input (pulse) or the actual position output (pulse) is low. Therefore, processing by the speed FF filter 9 is performed, and filter processing is performed by the speed calculator 10 to smooth the position output.
When the filtering process is performed in this way, a position deviation may occur when the movement command is zero. The servomotor control device according to the second embodiment is a device that eliminates the occurrence of the position deviation as described above and changes the position deviation within the settling width to shorten the settling time.

【0059】図7は実施の形態2のサーボモータの制御
装置における制御ブロック図を示す。図7において、前
述の実施の形態1の制御装置と同じ機能、構成を有する
ものには同じ符号を付し、その説明は省略する。実施の
形態2におけるサーボドライバ23は、前述の実施の形
態1と同様に、位置偏差演算器5、位置偏差比例器6、
位置偏差積分器7、速度フィードフォワード演算器(以
下、速度FF演算器と略称する)8、速度演算器10、
速度偏差演算器11、速度偏差比例器12、及び電流制
御器15を有している。実施の形態2のサーボモータの
制御装置において、実施の形態1と異なる構成は、サー
ボドライバ23における速度フィードフォワードフィル
タ(以下、速度FFフィルタと略称する)29及びタイ
ミング発生器37であり、速度偏差積分器13と電流指
令演算器14は設けられていない。図7において、位置
偏差比例器6におけるKppは位置比例ゲイン、位置偏差
積分器7におけるKpiは位置積分ゲイン、速度FF演算
器8におけるKffは速度フィードフォワードゲイン、速
度偏差比例器12におけるKvpは速度比例ゲイン、そし
てsはラプラス演算子である。
FIG. 7 shows a control block diagram in the servo motor control apparatus according to the second embodiment. In FIG. 7, components having the same functions and configurations as those of the control device of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The servo driver 23 in the second embodiment is similar to the first embodiment described above in that the position deviation calculator 5, the position deviation proportionalizer 6,
Position deviation integrator 7, speed feed forward calculator (hereinafter abbreviated as speed FF calculator) 8, speed calculator 10,
It has a speed deviation calculator 11, a speed deviation proportionalizer 12, and a current controller 15. In the servo motor control device according to the second embodiment, a configuration different from that of the first embodiment is a speed feedforward filter (hereinafter, abbreviated as a speed FF filter) 29 and a timing generator 37 in the servo driver 23. The integrator 13 and the current command calculator 14 are not provided. In FIG. 7, Kpp in the position deviation proportionalizer 6 is position proportional gain, Kpi in the position deviation integrator 7 is position integration gain, Kff in the speed FF calculator 8 is speed feed forward gain, and Kvp in the speed deviation proportionalizer 12 is speed. Proportional gain, and s is the Laplace operator.

【0060】次に、実施の形態2のサーボモータの制御
装置における動作を図7及び図8を用いて説明する。図
8は図7に示した制御装置のサーボドライバ23におけ
る動作を示すフローチャートであり、位置ループ処理と
速度ループ処理が実施される1周期分の演算処理を示
す。サーボモータ1にはサーボモータ1の回転角を検出
するための光学式エンコーダなどの位置検出器2が設け
られている。位置検出器2から出力された位置信号θは
一定周期毎にサーボドライバ23に読み込まれる。ま
た、サーボドライバ23には一定周期毎に位置指令発生
器4から位置指令θ*が入力される。サーボドライバ2
3の演算において、処理ステップ1で位置指令θ*が読
み込まれる。サーボドライバ23は位置指令発生器4の
位置指令θ*に対応して演算処理を行い、サーボモータ
1の駆動電流を形成して供給し、サーボモータ1の位置
制御を行う。
Next, the operation of the servo motor controller according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 8 is a flowchart showing the operation in the servo driver 23 of the control device shown in FIG. 7, and shows the calculation processing for one cycle in which the position loop processing and the speed loop processing are executed. The servo motor 1 is provided with a position detector 2 such as an optical encoder for detecting the rotation angle of the servo motor 1. The position signal θ output from the position detector 2 is read by the servo driver 23 at regular intervals. A position command θ * is input to the servo driver 23 from the position command generator 4 at regular intervals. Servo driver 2
In the calculation of 3, the position command θ * is read in processing step 1. The servo driver 23 performs arithmetic processing corresponding to the position command θ * of the position command generator 4, forms and supplies the drive current of the servo motor 1, and controls the position of the servo motor 1.

【0061】次に、実施の形態2におけるサーボドライ
バ23の動作について説明する。図8の処理ステップ1
において位置指令発生器4から出力された位置指令θ*
が読み込まれた後、タイミング発生器37における処理
として位置指令θ*に基づき、移動指令が「0」か否か
を判断する(処理ステップ2)。移動指令が「0」でな
ければ、処理ステップ6においてフラグFを「0」にす
る。ここで、移動指令はある一定期間における位置変化
分であるため、現在の最新の位置指令をθ*(n)、前回取
り込んだ位置指令をθ*(n-1)とすると、移動指令は Δ
θ=θ*(n)−θ*(n-1) で定義される。
Next, the operation of the servo driver 23 in the second embodiment will be described. Processing step 1 in FIG.
Position command θ * output from position command generator 4 at
After being read, the timing generator 37 determines whether or not the movement command is “0” based on the position command θ * (processing step 2). If the movement command is not "0", the flag F is set to "0" in processing step 6. Here, the movement command is the amount of position change in a certain period, so if the current latest position command is θ * (n) and the previously loaded position command is θ * (n-1), the movement command is Δ
It is defined by θ = θ * (n) −θ * (n-1).

【0062】まず、移動指令が「0」でない通常移動動
作の場合について説明する。位置検出器2の位置信号θ
と位置指令発生器4の位置指令θ*は、位置偏差演算器
5に入力され、位置制御周期毎に θe=θ*−θ の演算
が実施される。位置偏差演算器5は算出された位置偏差
θeを位置偏差比例器6と位置偏差積分器7に出力す
る。位置偏差比例器6は位置偏差θeと位置比例ゲイン
Kppとの積を演算し、位置偏差比例値を出力する。また
位置偏差積分器7は位置偏差θeの積分値Σθeと位置積
分ゲインKpiとの積を演算し、位置偏差積分値を出力す
る。
First, the case of the normal movement operation in which the movement command is not "0" will be described. Position signal of position detector 2
And the position command θ * of the position command generator 4 are input to the position deviation calculator 5 and the calculation of θe = θ * −θ is performed for each position control cycle. The position deviation calculator 5 outputs the calculated position deviation θe to the position deviation proportional unit 6 and the position deviation integrator 7. The position deviation proportional device 6 calculates the product of the position deviation θe and the position proportional gain Kpp, and outputs the position deviation proportional value. Further, the position deviation integrator 7 calculates the product of the integrated value Σθe of the position deviation θe and the position integration gain Kpi, and outputs the position deviation integrated value.

【0063】位置指令発生器4から出力された位置指令
θ*は速度FF演算器8に入力される。速度FF演算器
8は後進差分の微分処理を実施した後、速度FFゲイン
Kffを乗算して、速度FF演算値ωff(n)を出力する。
実施の形態2における位置指令の分解能は粗いため、速
度FF演算値は速度FFフィルタ29に入力される。位
置指令の分解能が粗いと電流指令(トルク)がノイジー
となり制御対象から音が発生するという問題がある。実
施の形態2の速度FFフィルタ29においては、次式
(12)で示される1次のローパスフィルタ(LPF)
のディジタル演算処理が実施され、滑らかな速度FF演
算値ωff_lpf(n)が出力される。
The position command θ * output from the position command generator 4 is input to the speed FF calculator 8. The speed FF calculator 8 performs the differential processing of the backward difference and then multiplies the speed FF gain Kff to output the speed FF calculation value ωff (n).
Since the resolution of the position command in the second embodiment is coarse, the speed FF calculation value is input to the speed FF filter 29. If the resolution of the position command is rough, the current command (torque) becomes noisy, and a sound is generated from the control target. In the speed FF filter 29 of the second embodiment, the first-order low-pass filter (LPF) represented by the following expression (12) is used.
Is performed, and a smooth speed FF calculation value ωff_lpf (n) is output.

【0064】[0064]

【数12】 [Equation 12]

【0065】式(12)において、aは定数である。以
上のように、実施の形態2においては位置偏差比例器6
と位置偏差積分器7と速度FFフィルタ29からの出力
の加算値が速度指令ω*となる。即ち、次式(13)の
位置ループ演算を位置制御毎に実施し、速度指令ω*を
出力する(処理ステップ7)。
In the equation (12), a is a constant. As described above, in the second embodiment, the position deviation proportionalizer 6
The added value of the outputs from the position deviation integrator 7 and the speed FF filter 29 becomes the speed command ω *. That is, the position loop calculation of the following equation (13) is performed for each position control, and the speed command ω * is output (processing step 7).

【0066】[0066]

【数13】 [Equation 13]

【0067】次に、速度演算器10は、次式(14)に
示すように、位置検出器2から一定周期毎に出力される
位置信号θを実施の形態1と同様に後進差分処理により
速度に変換すると共にフィルタ演算処理して速度信号ω
(n)を出力する。
Next, the speed calculator 10 calculates the position signal θ output from the position detector 2 at regular intervals as shown in the following equation (14) by the reverse differential processing as in the first embodiment. To the velocity signal ω
Output (n).

【0068】[0068]

【数14】 [Equation 14]

【0069】式(14)において、bは定数である。さ
らに実施の形態1と同様に、速度演算器10から出力さ
れた速度信号ωは速度偏差演算器11に入力され、ωe
=ω*−ωの演算が実施され速度偏差ωeを出力する。
In the equation (14), b is a constant. Further, similarly to the first embodiment, the speed signal ω output from the speed calculator 10 is input to the speed deviation calculator 11, and ωe
= Ω * −ω is calculated and the speed deviation ωe is output.

【0070】次に、速度偏差比例器12は速度偏差ωe
と速度比例ゲインKvpとの積を次式(15)のように演
算して電流指令値I*を出力する。
Next, the speed deviation proportionalizer 12 determines the speed deviation ωe
Then, the product of the speed proportional gain Kvp and the speed proportional gain Kvp is calculated by the following equation (15) to output the current command value I *.

【0071】[0071]

【数15】 [Equation 15]

【0072】図8に示した処理ステップ8における演算
処理は、式(14)及び式(15)を実施している。そ
の結果得られた電流指令は電流制御器15に入力される
(処理ステップ9)。電流制御器15はサーボモータ1
に電流指令値I*の電流を供給して、サーボモータ1を
駆動制御する。
The arithmetic processing in the processing step 8 shown in FIG. 8 implements the equations (14) and (15). The resulting current command is input to the current controller 15 (processing step 9). The current controller 15 is the servo motor 1
The servo motor 1 is driven and controlled by supplying the current of the current command value I * to the.

【0073】以下位置指令が入力されて移動指令がある
限り、処理周期毎に、処理ステップ1→処理ステップ2
→処理ステップ6→処理ステップ7→処理ステップ8→
処理ステップ9の位置ループ処理及び速度ループ処理が
繰り返し実行される。このように位置ループ処理及び速
度ループ処理が繰り返し実行されて、実施の形態2にお
けるサーボモータ1の位置及び速度がフィードバック制
御される。なお、上記処理において、タイミング発生器
37は、処理ステップ2で移動指令の有無を判断し、移
動指令がなくなり移動指令が「0」と判断されればステ
ップ3においてフラグFが「1」か否かを判断する。フ
ラグFは初期において処理ステップ6で「0」にセット
されているので、処理ステップ3から処理ステップ4へ
移行する。
As long as a position command is input and a movement command is issued, processing step 1 → processing step 2 is performed every processing cycle.
→ processing step 6 → processing step 7 → processing step 8 →
The position loop processing and the speed loop processing of processing step 9 are repeatedly executed. In this way, the position loop processing and the speed loop processing are repeatedly executed, and the position and speed of the servo motor 1 in the second embodiment are feedback-controlled. In the above process, the timing generator 37 determines the presence / absence of the movement command in the processing step 2. If the movement command disappears and the movement command is determined to be "0", it is determined in step 3 whether the flag F is "1". To judge. Since the flag F is initially set to "0" in processing step 6, the processing shifts from processing step 3 to processing step 4.

【0074】位置ループ処理で読み取られた位置偏差θ
eが、処理ステップ4で予め設定されたしきい値ε以下
であるか否かが判断される。位置偏差θeの絶対値がし
きい値幅εより大きい時は、タイミング発生器37から
タイミング信号を出力しない場合に対応し、処理ステッ
プ7で通常の位置積分処理を行う。そして、処理ステッ
プ8で電流指令値I*を算出して、この電流指令値I*が
処理ステップ9で電流制御器15に送られる。すなわ
ち、位置偏差θeの絶対値がしきい値幅εより大きい時
は、通常の位置ループ処理及び速度ループ処理が実施さ
れる。したがって、位置偏差θeの絶対値がしきい値ε
より大きい限り、処理ステップ1→処理ステップ2→処
理ステップ3→処理ステップ4→処理ステップ7→処理
ステップ8→処理ステップ9の処理が繰り返えされる。
Position deviation θ read by the position loop processing
It is determined whether or not e is less than or equal to the threshold value ε preset in processing step 4. When the absolute value of the position deviation θe is larger than the threshold width ε, the normal position integration processing is performed in the processing step 7 corresponding to the case where the timing signal is not output from the timing generator 37. Then, the current command value I * is calculated in processing step 8, and this current command value I * is sent to the current controller 15 in processing step 9. That is, when the absolute value of the position deviation θe is larger than the threshold width ε, normal position loop processing and speed loop processing are executed. Therefore, the absolute value of the position deviation θe is
As long as it is larger, the processing of processing step 1 → processing step 2 → processing step 3 → processing step 4 → processing step 7 → processing step 8 → processing step 9 is repeated.

【0075】一方、処理ステップ4において位置偏差θ
eの絶対値がしきい値εと同じか、又はしきい値εより
小さい場合、処理ステップ5へ移行する。即ち、タイミ
ング発生器37は処理ステップ5を実行する場合にのみ
タイミング信号を出力する。タイミング発生器37から
のタイミング信号が位置偏差積分器7に入力されると、
処理ステップ5において前回周期までの位置偏差積分値
Σθe(n-1)に設定係数k2を乗じて、当該周期の位置
偏差積分値Σθe(n)を演算するとともに、速度FF演算値
に設定係数k4を乗じて当該周期の速度FF演算値ωff
(n)を演算する。ここでの係数k2、k4は0以上1未
満の値が設定されており、位置偏差積分値及び速度FF
演算値は小さな値となる。次式(16)は処理ステップ
5における演算式である。
On the other hand, in processing step 4, the position deviation θ
If the absolute value of e is equal to or smaller than the threshold value ε, the process proceeds to processing step 5. That is, the timing generator 37 outputs the timing signal only when executing the processing step 5. When the timing signal from the timing generator 37 is input to the position deviation integrator 7,
In processing step 5, the position deviation integrated value Σθe (n-1) up to the previous cycle is multiplied by the setting coefficient k2 to calculate the position deviation integrated value Σθe (n) of the cycle, and the speed FF calculation value is set by the setting coefficient k4. And the speed FF calculation value ωff for the relevant cycle
Calculate (n). Values of 0 and less than 1 are set for the coefficients k2 and k4, and the position deviation integrated value and the speed FF are set.
The calculated value is a small value. The following expression (16) is an arithmetic expression in processing step 5.

【0076】[0076]

【数16】 [Equation 16]

【0077】式(16)に示すように、最後にフラグF
を「1」にセットする。そして、処理ステップ8及び処
理ステップ9を実施する。上記のように、処理ステップ
5においてフラグFが「1」にセットされているため、
次の制御ループにおいては移動指令が「0」であって
も、処理ステップ3から処理ステップ7へ移行する。こ
のように制御ループにおいて、1度だけ処理ステップ5
で位置偏差積分値Σθe(n)と速度FF算値が小さな値に
切り換えられるため、電流指令値I*は小さくなり、サ
ーボモータ1の出力トルクも小さくなる。この結果、移
動指令が「0」になった後の位置偏差のオーバーシュー
ト発生が防止されている。
Finally, as shown in equation (16), the flag F
Is set to "1". Then, processing step 8 and processing step 9 are performed. As described above, since the flag F is set to "1" in the processing step 5,
In the next control loop, even if the movement command is "0", the process shifts from the processing step 3 to the processing step 7. Thus, in the control loop, processing step 5 is performed only once.
Since the position deviation integrated value Σθe (n) and the speed FF calculated value are switched to small values, the current command value I * becomes small and the output torque of the servomotor 1 also becomes small. As a result, the occurrence of overshoot of the position deviation after the movement command becomes "0" is prevented.

【0078】上記のような処理動作を実施する場合にお
いて、フィルタ処理が実行されると図3に示した位置偏
差の波形と同様の位置偏差が得られる。即ち、図3の
(b)に示す速度急変時であるA点、B点、C点のそれ
ぞれの時点から位置偏差が発生しているが、位置偏差積
分器13の働きにより各位置偏差は徐々に「0」に収束
している。そして、図3の(b)のD点の移動指令零時
において、位置偏差積分器7と速度FFフィルタ29の
出力を減少(図3では0にしている)することによって
D点以降も位置偏差の振れを発生させることなく位置偏
差を零近傍のまま推移させることができる。速度FF演
算値は移動指令零後に1回「0」とされると、前述の式
(13)の第2式より明らかなように、以後「0」のま
まである。
When the above-mentioned processing operation is carried out, when the filter processing is executed, a position deviation similar to the position deviation waveform shown in FIG. 3 is obtained. That is, the position deviation is generated from each of the points A, B, and C when the speed changes suddenly as shown in FIG. 3B. However, the position deviation integrator 13 works to gradually move each position deviation. Has converged to "0". Then, when the movement command at the point D in FIG. 3B is zero, the outputs of the position deviation integrator 7 and the speed FF filter 29 are decreased (set to 0 in FIG. 3), so that the position deviation is continued after the point D. It is possible to change the position deviation in the vicinity of zero without causing the fluctuation of. When the velocity FF calculation value is set to "0" once after the movement command is zero, it remains "0" thereafter, as is apparent from the second equation of the above equation (13).

【0079】図9は、図3との比較としての波形図であ
り、速度FFフィルタ29の出力を小さくしない場合の
位置指令微分値である速度指令(a)と位置偏差(b)
をそれぞれ示す。図9の(b)に示すように、移動指令
零後に位置偏差が発生することが確認できる。この原因
としては、速度FFフィルタ29によるフィルタ演算が
実施されて、最終的な速度FF演算値が出力される場合
は、移動指令零時でも速度FF演算値はフィルタ遅れに
よって「0」になっておらず正の値が発生している。こ
の結果、実際の位置が位置指令に対して行き過ぎ、負の
位置偏差(θe=θ*−θ)のオーバーシュートが発生す
ることになる。
FIG. 9 is a waveform diagram as a comparison with FIG. 3, in which the speed command (a) and the position deviation (b) which are position command differential values when the output of the speed FF filter 29 is not reduced.
Are shown respectively. As shown in FIG. 9B, it can be confirmed that a position deviation occurs after the movement command is zero. The reason for this is that when the speed FF filter 29 performs the filter calculation and outputs the final speed FF calculated value, the speed FF calculated value becomes "0" due to the filter delay even when the movement command is zero. However, a positive value has occurred. As a result, the actual position overshoots the position command, and a negative position deviation (θe = θ * −θ) overshoot occurs.

【0080】即ち、速度FFフィルタ29が作用する場
合に位置偏差積分値と速度FFフィルタ29からの速度
FF演算値を小さくすることによって、移動指令零後に
位置偏差のオーバーシュートが発生することがなく、位
置偏差はそのまま零近傍で収束する。このように、位置
偏差が整定幅に入ったまま推移するので整定が位置指令
完了と同時となり、整定時間の大幅な短縮が可能とな
る。なお、以上の実施の形態2において、速度FFフィ
ルタ29や速度演算器10のフィルタは1次のローパス
フィルタを用いたが、本発明はこのような構成に限定さ
れるものではなく、次数の違うローパスフィルタ(II
Rフィルタ)や移動平均形フィルタ(FIRフィルタ)
などを用いても良いことはいうまでもない。
That is, when the speed FF filter 29 operates, the position deviation integral value and the speed FF calculation value from the speed FF filter 29 are reduced so that the position deviation does not overshoot after the movement command becomes zero. , The position deviation converges near zero as it is. In this way, since the position deviation continues to stay within the settling width, the settling becomes simultaneous with the completion of the position command, and the settling time can be greatly shortened. In Embodiment 2 described above, the speed FF filter 29 and the filter of the speed calculator 10 are first-order low-pass filters, but the present invention is not limited to such a configuration, and the order is different. Low-pass filter (II
R filter) and moving average filter (FIR filter)
Needless to say, such as may be used.

【0081】実施の形態2においては、実施の形態1に
おいて説明した速度偏差積分器13や電流指令演算器1
4が設けられていない場合について説明したが、実施の
形態1のように速度偏差積分器13及び電流指令演算器
14を設けることにより実施の形態1と同様の効果があ
ることはいうまでもない。なお、図8に示したフローチ
ャートにおいて、処理ステップ4の処理は省略されても
実施可能であり、処理ステップ2で移動指令が「0」に
なった時に一度だけ処理ステップ5の処理を実行するこ
とにより同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the speed deviation integrator 13 and the current command calculator 1 described in the first embodiment are used.
Although the case where No. 4 is not provided has been described, it goes without saying that the same effect as that of the first embodiment can be obtained by providing the speed deviation integrator 13 and the current command calculator 14 as in the first embodiment. . In the flowchart shown in FIG. 8, the processing of processing step 4 can be carried out even if it is omitted, and the processing of processing step 5 should be executed only once when the movement command becomes “0” in processing step 2. The same effect can be obtained.

【0082】なお、トルクフィルタなどが挿入されてい
る場合には、以下に述べるように位置偏差積分器7から
出力される位置偏差積分値あるいは速度FFフィルタ2
9から出力される速度FF演算値のどちらか1つをタイ
ミング発生器27からのタイミング信号に合わせて減少
させることにより、移動指令零後の位置偏差の振れを防
止することができる。以下、移動指令零後の位置偏差の
振れを防止する種々の方法について説明する。まず、移
動指令が零になる前に位置偏差積分値を減少させて位置
偏差の振れを制御する方法について説明する。剛性が高
い制御対象でも位置ループや速度ループの演算遅れが大
きい場合やトルクフィルタ(このトルクフィルタについ
ては実施の形態3において説明する)が大きい場合に
は、これらの遅れによって、移動指令が零になった後、
位置偏差の振れが発生する。この位置偏差の振れを防止
し整定時間を短縮する方法について、以下述べる。
If a torque filter or the like is inserted, the position deviation integrated value output from the position deviation integrator 7 or the speed FF filter 2 will be described below.
By decreasing either one of the speed FF calculation values output from 9 according to the timing signal from the timing generator 27, it is possible to prevent the deviation of the position deviation after the movement command is zero. Various methods for preventing the deviation of the position deviation after the movement command is zero will be described below. First, a method of controlling the deviation of the position deviation by decreasing the position deviation integral value before the movement command becomes zero will be described. Even if the control target has high rigidity, if the calculation delay of the position loop or the speed loop is large or if the torque filter (this torque filter will be described in the third embodiment) is large, the movement command becomes zero due to these delays. After becoming
Position deviation fluctuations occur. A method of preventing the deviation of the position deviation and shortening the settling time will be described below.

【0083】図9に示したC点からD点の減速期間で
は、サーボモータ1は減速中であり負トルクが発生して
いる。そこで、演算遅れが大きい場合やトルクフィルタ
が大きい場合は、D点で位置偏差積分項を「0」に減少
しても負トルクは遅れによって直ぐに「0」とはなら
ず、D点以降しばらくの期間、負トルクが与えられる。
この結果、位置偏差が正の方向に発生する。そこで、こ
れらの遅れを見越して、位置偏差積分値を移動指令零時
(D点)以前に減少させると移動指令零時にトルクが零
近傍となる。位置偏差積分値をD点より前で減少させる
タイミングとしては、そのときの遅れ量によるが、一般
的には0.1msec〜2msec以内の値が取られる。このよ
うに、遅れが大きい場合には、位置偏差積分項を減少さ
せるタイミングを移動指令零時よりも早くすることによ
って位置偏差の振れを小さくし整定時間を短縮すること
ができる。
During the deceleration period from point C to point D shown in FIG. 9, the servo motor 1 is decelerating and negative torque is generated. Therefore, when the calculation delay is large or the torque filter is large, even if the position deviation integral term is reduced to "0" at the point D, the negative torque does not immediately become "0" due to the delay, and after a while after the point D. Negative torque is applied for a period of time.
As a result, the positional deviation occurs in the positive direction. Therefore, when the position deviation integrated value is reduced before the movement command is zero (point D) in anticipation of these delays, the torque becomes near zero when the movement command is zero. The timing for decreasing the position deviation integrated value before the point D depends on the delay amount at that time, but generally a value within 0.1 msec to 2 msec is taken. In this way, when the delay is large, the deviation of the position deviation can be reduced and the settling time can be shortened by making the timing of decreasing the position deviation integral term earlier than when the movement command is zero.

【0084】同様に、速度FF演算値は正のトルクを発
生させる。そこで、上記フィルタによって負トルクの遅
れが大きい場合には、速度FF演算器を減少させるタイ
ミング信号を遅らすことにより、負入力を打ち消す正入
力を与えて位置偏差の振れを小さくし整定時間を短縮す
ることができる。この場合は位置偏差積分値と速度FF
演算値の減少のタイミング信号を別々に与えることが必
要となる。この詳しい内容は後述する。
Similarly, the speed FF calculation value produces a positive torque. Therefore, when the delay of the negative torque is large by the above filter, the timing signal for reducing the speed FF calculator is delayed to give a positive input for canceling the negative input to reduce the deviation of the position deviation and shorten the settling time. be able to. In this case, position deviation integrated value and speed FF
It is necessary to separately provide a timing signal for reducing the calculated value. The details will be described later.

【0085】一方、制御対象の剛性が低くゲインを高く
設定できない場合には、移動指令零時において正だけで
なく負の位置偏差が発生する場合がある。そこで、ま
ず、タイミング発生器37は移動指令零時に発生してい
る位置偏差を打ち消すように位置偏差積分器7から出力
される位置偏差積分値と速度FFフィルタ29から出力
される速度FF演算値を減少させるタイミング信号の出
力を移動指令零時の時間的に前後の時点で同時にあるい
は個別に設定する。これにより、移動指令零時に発生す
る位置偏差を小さくして整定時間を短縮する。
On the other hand, when the rigidity of the controlled object is low and the gain cannot be set high, not only positive but also negative position deviation may occur when the movement command is zero. Therefore, first, the timing generator 37 calculates the position deviation integrated value output from the position deviation integrator 7 and the speed FF calculation value output from the speed FF filter 29 so as to cancel the position deviation occurring when the movement command is zero. The output of the timing signal to be decreased is set simultaneously or individually at time points before and after the time when the movement command is zero. This reduces the position deviation that occurs when the movement command is zero and shortens the settling time.

【0086】まず、タイミング発生器37からのタイミ
ング信号を位置偏差積分器7と速度FFフィルタ29へ
同時に出力する場合について説明する。図10は移動指
令零(D点)近傍の速度FF演算値と位置偏差積分値と
を示す波形図である。D点よりも早い時刻のE点におい
て、速度FF演算値と位置偏差積分値を「0」にする場
合は、位置偏差積分値よりも絶対値の大きい速度FF演
算値の正値が「0」にされるため、速度FF演算値の変
化が速度マイナで演算され等価的にサーボモータ1にE
点で負の入力トルクが与えられるのと同様の応答が得ら
れる。即ち、このとき位置偏差は正の方向に発生する。
First, the case where the timing signal from the timing generator 37 is simultaneously output to the position deviation integrator 7 and the speed FF filter 29 will be described. FIG. 10 is a waveform diagram showing the velocity FF calculation value and the position deviation integrated value near the movement command zero (point D). When the speed FF calculated value and the position deviation integrated value are set to “0” at the point E earlier than the point D, the positive value of the speed FF calculated value having an absolute value larger than the position deviation integrated value is “0”. Therefore, the change in the speed FF calculation value is calculated by the speed minor and is equivalently E
A response similar to that given a negative input torque at a point is obtained. That is, at this time, the position deviation occurs in the positive direction.

【0087】次に、D点(移動指令零)よりも遅い時刻
のF点で位置偏差積分値を零にする場合を考える。F点
では速度FF演算値は既に「0」になっている。そこ
で、位置偏差積分値を「0」にさせるタイミングが遅
れ、E点と同様に負トルクにより位置偏差が正の方向に
発生する。移動指令が0、位置偏差が0、重力項などの
外力が作用しない場合は、必要とされる電流指令は0と
なるため、移動指令零近傍では動作中に蓄積された位置
偏差積分値や遅れて影響を及ぼす速度FF演算値は位置
偏差を発生させることとなる。即ち、位置偏差積分量や
速度FF演算値の値によって応答は異なるが、E点やF
点にタイミング信号を変更することによって正方向には
位置偏差を制御することが可能であることが容易に理解
できる。
Next, consider the case where the position deviation integral value is set to zero at point F at a time later than point D (movement command zero). At point F, the speed FF calculation value is already “0”. Therefore, the timing for setting the position deviation integrated value to "0" is delayed, and the position deviation occurs in the positive direction due to the negative torque as at point E. When the movement command is 0, the position deviation is 0, and the external force such as the gravitational term does not act, the required current command is 0. The velocity FF calculation value that exerts an influence as a result causes a position deviation. That is, although the response differs depending on the position deviation integrated amount and the value of the speed FF calculation value,
It can be easily understood that it is possible to control the position deviation in the positive direction by changing the timing signal to a point.

【0088】次に、位置偏差積分値と速度FF演算値を
減少させるタイミング信号を個別に与える場合について
説明する。まず、位置偏差積分値を図10のE点で
「0」にし、速度FF演算値を図10のG点で「0」に
する場合を考える(動作A)。この場合は位置偏差積分
値がE点で「0」になった後も正の速度FF演算値によ
る正トルクを継続的に加え続けることによって位置偏差
が負の方向に発生する。逆に、位置偏差積分値をG点で
「0」にし、速度FF演算値をE点で「0」にする場合
は、速度FF演算値がE点で「0」になった後も負の位
置偏差積分値を加え続けることによって位置偏差が負の
方向に発生する。即ち、位置偏差積分値と速度FF演算
値を減少されるタイミング信号を個別に与えて、上述し
たように、移動指令零時(D点)の近傍の位置偏差に基
づき、位置偏差積分値を減少させるタイミング、及び速
度FF演算値を減少させるタイミングを個別に制御する
ことにより、移動指令が「0」になる近傍での位置偏差
の方向と量を制御することができる。
Next, a case will be described in which the timing deviation reducing value and the timing FF calculation value are individually given. First, consider a case where the position deviation integrated value is set to “0” at point E in FIG. 10 and the speed FF calculation value is set to “0” at point G in FIG. 10 (operation A). In this case, even after the position deviation integrated value becomes “0” at point E, the position deviation is generated in the negative direction by continuously applying the positive torque based on the positive speed FF calculation value. Conversely, when the position deviation integrated value is set to “0” at the G point and the speed FF calculated value is set to “0” at the E point, a negative value is obtained even after the speed FF calculated value becomes “0” at the E point. The position deviation is generated in the negative direction by continuing to add the position deviation integrated value. That is, the position deviation integrated value is reduced based on the position deviation near the movement command zero time (point D) by individually providing the timing signal for decreasing the position deviation integrated value and the speed FF calculation value. The direction and amount of the position deviation in the vicinity of the movement command being “0” can be controlled by individually controlling the timing of the movement and the timing of decreasing the speed FF calculation value.

【0089】実施の形態2において、タイミング発生器
37は移動指令が「0」になる前のE点を判断する場
合、移動指令が減少しており、かつ移動指令がある設定
値以下になったときをE点と判断する。また、G点の場
合には、タイミング発生器37は移動指令が「0」にな
ってから予め設定された一定期間が経過した後をG点と
して判断して、その時にタイミング発生器37からタイ
ミング信号を出力すればよい。実施の形態2において、
タイミング発生器37は位置偏差積分器7と速度FFフ
ィルタ29のそれぞれにタイミング信号を出力できるよ
う構成されている。以上において、移動指令零時近傍
(移動指令完了時近傍)において位置偏差がある場合、
タイミング発生器37からのタイミング信号によりその
位置偏差の方向を制御するとき、位置偏差に関してさら
に次のような現象が発生する。
In the second embodiment, when the timing generator 37 determines the E point before the movement command becomes "0", the movement command is decreased and the movement command becomes less than a certain set value. Time is judged to be E point. Further, in the case of the G point, the timing generator 37 determines as the G point after a predetermined period of time has elapsed after the movement command becomes “0”, and at that time, the timing generator 37 outputs the timing. It suffices to output a signal. In the second embodiment,
The timing generator 37 is configured to output a timing signal to each of the position deviation integrator 7 and the speed FF filter 29. In the above, when there is a position deviation near the movement command zero (near movement command completion),
When the direction of the position deviation is controlled by the timing signal from the timing generator 37, the following phenomenon occurs with respect to the position deviation.

【0090】移動指令零時の近傍で位置偏差がある場合
において、その位置偏差を「0」に収束させる場合に位
置偏差が発生している僅かな期間で位置偏差積分器7に
よる積分動作が行われる。このように積分動作が行われ
ると、位置偏差積分器7の積分動作の分だけオーバーシ
ュートする。そこで、移動指令零時近傍で位置偏差が発
生している場合には、予め設定された期間だけ位置偏差
積分器7を働かせないように設定する(動作B)。これ
により、オーバーシュートの発生を減少されることが可
能となる。前述の動作Aと動作Bとを併合した動作に近
い動作としては、E点は減少中の移動指令が予め設定さ
れたある値以下になった時点であり、E点から予め設定
されたts1期間(E点からG点までの期間)だけ位置
偏差積分値が「0」にされている。また、速度FF演算
値は移動指令が0になったD点からts2の期間経過した
後(後述の図14の地点H)で1回だけ「0」にされる
動作であり、この動作について以下に説明する。
When there is a position deviation near the time when the movement command is zero, when the position deviation is converged to "0", the integration operation by the position deviation integrator 7 is performed in a slight period during which the position deviation occurs. Be seen. When the integration operation is performed in this manner, the position deviation integrator 7 overshoots by the integration operation. Therefore, when the position deviation occurs near the time when the movement command is zero, the position deviation integrator 7 is set not to operate for a preset period (operation B). This makes it possible to reduce the occurrence of overshoot. As an operation close to the above-described operation in which the operation A and the operation B are combined, the point E is a time point when the decreasing movement command becomes equal to or less than a preset value, and the preset ts1 period from the point E. The position deviation integrated value is set to "0" only for (the period from point E to point G). In addition, the speed FF calculation value is an operation that is set to "0" only once after the period of ts2 has elapsed from the point D when the movement command became 0 (point H in FIG. 14, which will be described later). Explained.

【0091】図11は上記内容を実行するための位置・
速度のフローチャートである。実施の形態2において、
F1は、位置積分値を「0」にする動作が開始されると
フラッグF1を1にセットし、動作中に移動指令が0と
なっても動作をts1期間続けるためのフラッグであ
る。F2は、速度FF演算値「0」を実行する前にはフ
ラッグF2を「0」とし、実行した後、フラッグF2を
「1」にセットすることにより、移動量が「0」の期間
中に1回だけ速度FF演算値「0」を実行するためのフ
ラッグである。t1は、位置積分値を「0」にする動作
を始めてからカウントを開始するタイマであり、実施の
形態2においては位置積分値が「0」にする期間t1を
ts1と比較することによって管理している。t2は、
移動量が「0」になってからカウントを開始するタイマ
であり、実施の形態2においてはt2をts2と比較す
ることによって管理している。ts1は、位置積分値を
零に保持する予め設定された期間である。ts2は、移
動量が「0」になってから速度FF演算値を「0」にす
るまでの予め設定した期間である。図11の処理ステッ
プ51において、F1=0、t1=0の初期値設定を行
い、処理ステップ52において位置指令を読み込む。次
に、処理ステップ53でサーボモータ1の時計方向か反
時計方向かの回転方向を判断する。また、 Δθ(n)=θ
*(n)−θ*(n-1) を行い移動指令(速度)を演算する。
この演算により、Δθ(n)−Δθ(n-1)<0 であれば、
減速時と判断し、Δθ(n)<Δθs により位置移動量
が予め設定された移動量Δθs以下であるかどうかを判
断する。そして、それぞれの条件が満たされていなけれ
ば(「否定」であり信号Nに対応する。)処理ステップ
54に移行する。処理ステップ54においては、F1=
1か否かが判断される。処理ステップ51においてF1
=0に設定されたままであるので、ここでは処理ステッ
プ54から処理ステップ58へ移行して、位置偏差積分
演算が実施され、位置偏差積分値を出力する。
FIG. 11 shows a position for executing the above contents.
It is a flow chart of speed. In the second embodiment,
F1 is a flag for setting the flag F1 to 1 when the operation of setting the position integration value to "0" is started and for continuing the operation for the ts1 period even when the movement command becomes 0 during the operation. F2 sets the flag F2 to "0" before executing the speed FF calculation value "0", and after executing it, sets the flag F2 to "1", so that the movement amount is "0". This is a flag for executing the speed FF calculation value "0" only once. t1 is a timer that starts counting after starting the operation of setting the position integral value to “0”. In the second embodiment, the period t1 in which the position integral value is “0” is managed by comparing it with ts1. ing. t2 is
It is a timer that starts counting after the movement amount becomes “0”, and in the second embodiment, it is managed by comparing t2 with ts2. ts1 is a preset period in which the position integration value is held at zero. ts2 is a preset period from when the movement amount becomes “0” to when the speed FF calculation value becomes “0”. In processing step 51 of FIG. 11, initial values of F1 = 0 and t1 = 0 are set, and in processing step 52, a position command is read. Next, in process step 53, the rotation direction of the servomotor 1 is determined, which is clockwise or counterclockwise. Also, Δθ (n) = θ
* (n) -θ * (n-1) is performed to calculate the movement command (speed).
By this calculation, if Δθ (n) −Δθ (n-1) <0,
It is determined that the vehicle is decelerating, and whether the position movement amount is equal to or less than the preset movement amount Δθs is determined by Δθ (n) <Δθs. Then, if the respective conditions are not satisfied (“No”, which corresponds to the signal N), the process proceeds to the processing step 54. In processing step 54, F1 =
It is determined whether or not 1. F1 in processing step 51
Since = 0 is still set, the process shifts from the processing step 54 to the processing step 58, the position deviation integral calculation is performed, and the position deviation integral value is output.

【0092】次に、図11の処理ステップ61におい
て、移動指令の有無(Δθ=0)が判断され、「否定」
であれば処理ステップ62でF3=0、t2=0に設定
した後、処理ステップ66において速度FF演算値(ω
ff(n))を出力する。この速度FF演算値(ωff
(n))の演算は、前述の図8の処理ステップ7におけ
る一部の演算と同じである。次に、処理ステップ68に
おいて速度指令(ω*)の演算処理が図8の処理ステッ
プ7における一部の演算と同じように行われる。そして
処理ステップ69において、前述の図8の処理ステップ
8と同様に速度マイナループ演算を実施して電流指令値
I*を求める。処理ステップ70において、算出された
電流指令値I*を電流制御器15に出力し、電流制御器
15はサーボモータ1に与える電流を制御する。以上の
処理ステップが繰り返えされる。
Next, in processing step 61 of FIG. 11, it is judged whether or not there is a movement command (Δθ = 0), and “NO”.
If so, after setting F3 = 0 and t2 = 0 in the processing step 62, the speed FF calculation value (ω
ff (n)) is output. This speed FF calculation value (ωff
The calculation of (n)) is the same as a part of the calculation in the processing step 7 of FIG. 8 described above. Next, in processing step 68, the calculation processing of the speed command (ω *) is performed in the same manner as part of the calculation in processing step 7 of FIG. Then, in processing step 69, the speed minor loop calculation is carried out in the same manner as in the processing step 8 of FIG. 8 to obtain the current command value I *. In processing step 70, the calculated current command value I * is output to the current controller 15, and the current controller 15 controls the current supplied to the servomotor 1. The above processing steps are repeated.

【0093】一方、図11の処理ステップ53におい
て、全ての条件が満たされた(「肯定」であり記号Yに
対応する)場合は、処理ステップ55において、F1=
1が設定され、処理ステップ56において、位置偏差積
分値が「0」とされた期間t1が予め設定されたts1
期間を経過したかどうかを判断する。t1≧ts1でな
ければ(「否定」)、処理ステップ59においてk2=
0であり、位置偏差積分値が0にされる。タイミング発
生器37は処理ステップ59の処理を初めて実施すると
き、位置偏差積分器7に対して、タイミング信号を出力
する。
On the other hand, in the processing step 53 of FIG. 11, when all the conditions are satisfied (“affirmative” and corresponds to the symbol Y), in the processing step 55, F1 =
1 is set, and in the process step 56, the period t1 in which the position deviation integrated value is set to "0" is preset to ts1.
Determine if the period has expired. If t1 ≧ ts1 is not satisfied (“negative”), k2 = in processing step 59.
0, and the position deviation integral value is set to 0. The timing generator 37 outputs a timing signal to the position deviation integrator 7 when the processing of the processing step 59 is performed for the first time.

【0094】次に、処理ステップ60において時間t1
に追加時間tpが加算される。そして、前述のように、
処理ステップ61→処理ステップ62→処理ステップ6
6→処理ステップ68→処理ステップ69→処理ステッ
プ70の処理が行われる。上記の処理ステップ53→処
理ステップ55→処理ステップ56→処理ステップ59
→処理ステップ60から処理ステップ70へ至る処理ル
ープが複数回実行される。
Next, at processing step 60, time t1
Is added to the additional time tp. And, as mentioned above,
Process step 61 → process step 62 → process step 6
The processing of 6 → processing step 68 → processing step 69 → processing step 70 is performed. The above processing step 53 → processing step 55 → processing step 56 → processing step 59
→ The processing loop from processing step 60 to processing step 70 is executed multiple times.

【0095】そして、処理ステップ53において、移動
指令が「0」となり Δθ(n)−Δθ(n-1)<0 が「否
定」となるとき、処理ステップ54に移行する。処理ス
テップ54においては、以前の処理ステップ55でフラ
グF1が1に設定されたままであるので、処理ステップ
56→処理ステップ59→処理ステップ60から処理ス
テップ70へ至る処理ループが実行される。このとき、
位置偏差積分値は「0」にされたままである。その後、
設定時間ts1を経過すると、処理ステップ56におけ
る判断により処理ステップ57に移行して、F1、t1
がそれぞれ「0」に設定される。F1が「0」に設定さ
れると次の周期では、処理ステップ54における判断が
「肯定」となり、処理ステップ58において位置偏差積
分動作が行われる。上記のように、処理ステップ53の
条件が「肯定」になった後のts1期間のみ位置偏差積
分値は零にされ続けることになる。
Then, in processing step 53, when the movement command is "0" and Δθ (n) -Δθ (n-1) <0 is "negative", the processing shifts to processing step 54. In the processing step 54, since the flag F1 is still set to 1 in the previous processing step 55, the processing loop from processing step 56 → processing step 59 → processing step 60 to processing step 70 is executed. At this time,
The position deviation integrated value remains "0". afterwards,
When the set time ts1 has elapsed, the process proceeds to the process step 57 by the judgment in the process step 56, and F1, t1
Are set to "0". When F1 is set to "0", the determination at processing step 54 becomes "affirmative" in the next cycle, and the position deviation integration operation is performed at processing step 58. As described above, the position deviation integral value continues to be zero only during the ts1 period after the condition of the processing step 53 becomes "affirmative".

【0096】次に、速度FF演算値を算出するループに
ついて説明する。図11の処理ステップ61で移動指令
が「0」と判断された場合、処理ステップ63へ移行す
る。処理ステップ63では以前の処理ステップ62にお
いてフラグF3が「0」に設定されたままなので、処理
ステップ64へ移行する。処理ステップ64では時間t
2が予め設定された設定時間ts2と比較され、時間t
2が設定時間ts2に達していなければ、処理ステップ
65において時間t2に追加時間tpが加算される。そ
して、処理ステップ66において速度FF演算値が算出
されてこれを出力する。一方、処理ステップ64におい
て、時間t2が設定時間ts2と等しいか又は越えた場
合には、処理ステップ67において速度FF演算値が
「0」にされる(処理ステップ67における演算式で、
k4=0である)。また、処理ステップ67ではF2=
1に設定される。タイミング発生器37は処理ステップ
67の処理を実施するとき、速度FFフィルタ29に対
してタイミング信号を出力する。したがって、次の制御
周期の処理ステップ63では「肯定」となり、再び処理
ステップ66において速度FF演算処理が実施される。
即ち、処理ステップ67の処理は一度だけ実施される。
なお、上記の実施の形態2において、速度FF演算値の
減少タイミング信号がもう少し遅い場合には速度FF演
算値が既に「0」になっているため、特に速度FFフィ
ルタ29に対してタイミング発生器37からタイミング
信号を出力する必要がないのは明らかである。
Next, the loop for calculating the speed FF calculation value will be described. When the movement command is judged to be “0” in the processing step 61 of FIG. 11, the processing shifts to the processing step 63. In the processing step 63, the flag F3 is still set to "0" in the previous processing step 62, so that the processing proceeds to the processing step 64. In processing step 64, time t
2 is compared with a preset set time ts2, and the time t
If 2 has not reached the set time ts2, the additional time tp is added to the time t2 in the processing step 65. Then, in processing step 66, the speed FF calculation value is calculated and output. On the other hand, when the time t2 is equal to or exceeds the set time ts2 in the processing step 64, the speed FF calculation value is set to "0" in the processing step 67 (in the calculation formula in the processing step 67,
k4 = 0). In the processing step 67, F2 =
Set to 1. The timing generator 37 outputs a timing signal to the speed FF filter 29 when performing the processing of the processing step 67. Therefore, “Yes” is given in the processing step 63 of the next control cycle, and the speed FF calculation processing is executed again in the processing step 66.
That is, the process of the process step 67 is performed only once.
In the second embodiment, the speed FF calculated value is already "0" when the decrease timing signal of the speed FF calculated value is a little slower. Obviously, there is no need to output timing signals from 37.

【0097】以上のような処理においては、設定された
定数を含む条件式に従って、位置偏差積分値を一定期間
「0」としたり、速度FF演算値をある時点で「0」と
設定できる。上記の処理において、設定定数を含む処理
ステップ53,56,61,64における設定値Δθ
s,ts1,Δθ,ts2の設定方法は2つある。1つは
応答を見て人が設定する方法である。もう1つはタイミ
ング発生器37内に構成された定数設定手段によって値
を設定する方法である。定数設定手段は、タイミング信
号と位置偏差の発生方向に基づいて、移動指令零近傍
(移動指令零時を含む)の位置偏差量と偏差方向に応じ
て、自動的にタイミング発生器37から位置偏差積分器
7や速度FFフィルタ29の値を小さくするタイミング
信号を出力するための条件式の定数を決定する。位置偏
差と各値を減少するタイミング関係は予め実験等によっ
て定量的な関係を認識しておく。以上のように、タイミ
ング発生器37内に定数設定手段を設けることによって
自動的に移動指令零近傍で位置偏差を小さくすることが
できる。
In the above-described processing, the position deviation integrated value can be set to "0" for a certain period or the speed FF calculation value can be set to "0" at a certain time point according to the conditional expression including the set constant. In the above processing, the set value Δθ in the processing steps 53, 56, 61, 64 including the setting constant
There are two methods of setting s, ts1, Δθ, and ts2. One is a method of setting a person by seeing the response. The other is a method of setting a value by a constant setting means configured in the timing generator 37. The constant setting means automatically outputs the position deviation from the timing generator 37 according to the position deviation amount and the deviation direction in the vicinity of the movement command zero (including the movement command zero) based on the timing signal and the position deviation generation direction. The constant of the conditional expression for outputting the timing signal that reduces the values of the integrator 7 and the speed FF filter 29 is determined. The positional relationship and the timing relationship for decreasing each value should be quantitatively recognized in advance through experiments or the like. As described above, by providing the constant setting means in the timing generator 37, it is possible to automatically reduce the position deviation near the movement command zero.

【0098】図12はゲインが小さい場合に図11のフ
ローチャートに基づいた本発明の制御装置の位置指令の
微分値である速度指令(a)と位置偏差(b)を示す。
図13は図12の位置偏差の波形のD点近傍を拡大して
示した図である。図14は移動指令零近傍での位置偏差
積分値と速度FF演算値とを示す波形図である。図15
は位置指令零時のD点において位置偏差積分値と速度F
F演算値を1度だけ「0」にした場合の位置指令の微分
値である速度指令(a)と位置偏差(b)を示す。図1
6は図15の位置偏差の波形のD点近傍を拡大して示し
た図である。なお、図13と図16は、横軸の時間スケ
ールが同じである。図13と図16の波形図を比較する
と、図13の波形の方が位置偏差は短い整定時間で整定
幅に入っていることが確認できる。図16の波形では位
置偏差の整定幅内への収束が位置偏差積分器7に少しず
つ蓄積される値に依存するため整定時間が伸びている。
また、図14に示すように、位置偏差積分値がE点以降
G点まで「0」となっており、速度FF演算値がH点で
零になっていることが確認できる。図14に示す位置偏
差積分値は位置偏差の発生が少ないためG点以降もほと
んど0である。
FIG. 12 shows a speed command (a) and a position deviation (b) which are differential values of the position command of the control device of the present invention based on the flowchart of FIG. 11 when the gain is small.
FIG. 13 is an enlarged view of the vicinity of point D of the position deviation waveform of FIG. FIG. 14 is a waveform diagram showing the position deviation integrated value and the speed FF calculation value near the movement command zero. Figure 15
Is the position deviation integrated value and velocity F at point D when the position command is zero.
The speed command (a) and the position deviation (b) which are the differential values of the position command when the F operation value is set to "0" only once are shown. Figure 1
6 is an enlarged view showing the vicinity of point D of the waveform of the positional deviation in FIG. 13 and 16 have the same time scale on the horizontal axis. By comparing the waveform diagrams of FIG. 13 and FIG. 16, it can be confirmed that the waveform of FIG. 13 has the positional deviation within the settling width in a shorter settling time. In the waveform of FIG. 16, the settling time is extended because the convergence of the position deviation within the settling width depends on the value accumulated in the position deviation integrator 7 little by little.
Further, as shown in FIG. 14, it can be confirmed that the position deviation integrated value is “0” from the E point to the G point, and the speed FF calculation value is zero at the H point. The position deviation integrated value shown in FIG. 14 is almost zero even after the point G, because the occurrence of position deviation is small.

【0099】図17は、速度FF演算値の「0」への減
少をH点で1回だけ実施し、位置偏差積分値の「0」へ
の減少をE点で1回だけ実施した場合の位置偏差の拡大
図である。図18は図17に示した時の位置偏差積分値
と速度FF演算値を示す。図17の位置偏差のオーバー
シュートは図13と比較して、少しではあるが大きくな
っている。また、その原因として図18から明らかなよ
うに、E点から位置偏差積分値が正方向に発生している
のが確認できる。即ち、正方向の入力トルクが与えられ
オーバーシュートが大きくなっている。図13と図17
を比較すると、整定幅の設定がこの条件では効果の違い
は無いが、整定幅の設定を狭くすると、図17に示した
場合にはオーバーシュートにより整定幅を飛び越えるこ
とにより整定時間が長くなるという問題がある。しか
し、図13に示す場合には、位置偏差が一度整定幅内に
入ると整定幅を超えないため、整定時間の短縮が可能と
なることが理解できる。
FIG. 17 shows the case where the speed FF calculation value is reduced to "0" only once at the H point and the position deviation integrated value is reduced to "0" only once at the E point. It is an enlarged view of a position deviation. FIG. 18 shows the position deviation integrated value and the speed FF calculated value shown in FIG. The overshoot of the position deviation in FIG. 17 is slightly larger than that in FIG. Further, as is clear from FIG. 18, as a cause thereof, it can be confirmed that the position deviation integrated value is generated in the positive direction from the point E. That is, the input torque in the positive direction is applied and the overshoot becomes large. 13 and 17
Comparing the above, there is no difference in the effect of setting the settling width under this condition, but if the setting of the settling width is made narrower, in the case shown in FIG. There's a problem. However, in the case shown in FIG. 13, it can be understood that the settling time can be shortened because the position deviation does not exceed the settling width once within the settling width.

【0100】《実施の形態3》次に、本発明に係る実施
の形態3のサーボモータの制御装置について図面を参照
して説明する。エレベータのように重力に逆らって上下
に移動する制御対象の位置制御を行う場合、これらの制
御対象に対しては前述の実施の形態1、2のように積分
値を小さくすると問題がある。即ち、積分値を小さくす
ると重力の影響を補償していた入力がなくなるため、重
力の影響が摩擦力より大きい場合には下方にずれ落ちる
という問題がある。そこで、実施の形態3においては、
重力項を外乱オブザーバで補償し、積分値を小さくして
も位置偏差を整定幅に入ったままで推移させて、整定時
間の短縮を図ることができるサーボモータの制御装置に
ついて説明する。
<< Third Embodiment >> Next, a servo motor control device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. When performing position control of control objects that move up and down against gravity like an elevator, there is a problem in reducing the integral value for these control objects as in the first and second embodiments described above. That is, when the integral value is reduced, the input that compensates for the influence of gravity disappears, so there is a problem that when the influence of gravity is greater than the frictional force, it shifts downward. Therefore, in the third embodiment,
A description will be given of a servo motor control device capable of shortening the settling time by compensating the gravitational term with a disturbance observer and allowing the position deviation to remain in the settling width even if the integral value is reduced.

【0101】図19は実施の形態3のサーボモータの制
御装置における制御ブロック図を示す。図19におい
て、前述の実施の形態1、2の制御装置と同じ機能、構
成を有するものには同じ符号を付し、その説明は省略す
る。実施の形態3におけるサーボドライバ33は、前述
の実施の形態1と同様に、位置偏差演算器5、位置偏差
比例器6、位置偏差積分器7、速度FF演算器8、速度
演算器10、速度偏差演算器11、速度偏差比例器1
2、速度偏差積分器13、電流指令演算器14、及び電
流制御器15を有している。実施の形態3のサーボモー
タの制御装置において、実施の形態1と異なる構成は、
サーボドライバ33における速度フィードフォワードフ
ィルタ(以下、速度FFフィルタと略称する)29、タ
イミング発生器38、外乱オブザーバ40、及びトルク
フィルタ48が設けられている点である。図19に示す
ように、外乱オブザーバ40は位置検出器2からの位置
信号θと電流指令演算器I*が入力され、トルクフィル
タ48へ最終電流量It*を出力するよう構成されてい
る。外乱オブザーバ40は、トルク演算器41、加速度
演算器42、減算器43、ローパスフィルタ44、電流
量変換器45、及び加算器46を有して構成されてい
る。
FIG. 19 is a control block diagram of the servo motor control apparatus according to the third embodiment. 19, components having the same functions and configurations as those of the control devices of the first and second embodiments described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The servo driver 33 in the third embodiment is similar to the above-described first embodiment in that the position deviation calculator 5, the position deviation proportionalizer 6, the position deviation integrator 7, the speed FF calculator 8, the speed calculator 10, and the speed calculator Deviation calculator 11, speed deviation proportional unit 1
2, a speed deviation integrator 13, a current command calculator 14, and a current controller 15. In the servo motor control device according to the third embodiment, the configuration different from that of the first embodiment is as follows.
This is the point that a speed feedforward filter (hereinafter abbreviated as speed FF filter) 29, a timing generator 38, a disturbance observer 40, and a torque filter 48 in the servo driver 33 are provided. As shown in FIG. 19, the disturbance observer 40 is configured to receive the position signal θ from the position detector 2 and the current command calculator I * and output the final current amount It * to the torque filter 48. The disturbance observer 40 includes a torque calculator 41, an acceleration calculator 42, a subtractor 43, a low-pass filter 44, a current amount converter 45, and an adder 46.

【0102】以上のように構成された実施の形態3のサ
ーボモータの制御装置について図19を用いて前述の実
施の形態1と異なる動作ついて説明する。まず、外乱オ
ブザーバ40の動作について説明する。トルク演算器4
1は電流指令演算器14から出力された電流指令値I*
とトルク定数Ktとを乗算して、トルク演算値T*を出力
する。加速度演算器42はエンコーダである位置検出器
2から出力された位置信号θを2回後進差分を行うこと
によって加速度を演算する。また、加速度演算器42は
サーボモータ1の慣性モーメントと演算された加速度と
を乗算することによって外乱が作用しない場合の必要ト
ルクTiを求め出力する。そして減算器43ではトルク
演算器41からのトルク演算値T*と加速度演算器42
からの必要トルクTiとの差を演算し、外乱推定値TLを
求める。その理論を以下に簡単に説明する。実際のサー
ボモータ1の慣性モーメントをJn、外乱量をTLとする
と、以下の式(17)が成立する。
The operation of the servomotor control device of the third embodiment having the above-described configuration will be described with reference to FIG. First, the operation of the disturbance observer 40 will be described. Torque calculator 4
1 is the current command value I * output from the current command calculator 14
Is multiplied by the torque constant Kt to output the calculated torque value T *. The acceleration calculator 42 calculates the acceleration by performing the backward difference twice on the position signal θ output from the position detector 2 which is an encoder. Further, the acceleration calculator 42 calculates and outputs the required torque Ti when the disturbance does not act by multiplying the inertia moment of the servo motor 1 by the calculated acceleration. Then, the subtractor 43 calculates the torque calculation value T * from the torque calculator 41 and the acceleration calculator 42.
From the required torque Ti to calculate the estimated disturbance value TL. The theory will be briefly described below. When the actual moment of inertia of the servomotor 1 is Jn and the disturbance amount is TL, the following equation (17) is established.

【0103】[0103]

【数17】 [Equation 17]

【0104】また、外乱推定値TLは次式(18)の演
算により容易に求められる。
The estimated disturbance value TL can be easily obtained by the calculation of the following equation (18).

【0105】[0105]

【数18】 [Equation 18]

【0106】即ち、式(18)の演算を行うことによ
り、サーボモータ1に作用する重力などの外乱推定値T
Lが算出できる。しかし、加速度を演算するために、位
置信号を2回微分する必要があるため、得られた加速度
信号はノイジーになる。そこで、減算器43から出力さ
れた外乱推定値TLを示す信号はローパスフィルタ44
に通されて高周波成分がカットされる。そして、電流量
変換器45はフィルタ後の外乱推定値TLをトルク定数
Ktで割ることにより外乱推定量を補償する補償電流I
hを出力する。そして加算器46では、外乱量補償前の
電流指令I*と補償電流Ihとを加算して最終電流量It
*をトルクフィルタ48へ出力する。
That is, by performing the calculation of the equation (18), the estimated disturbance value T such as gravity acting on the servo motor 1 is calculated.
L can be calculated. However, since the position signal needs to be differentiated twice in order to calculate the acceleration, the obtained acceleration signal becomes noisy. Therefore, the signal indicating the estimated disturbance value TL output from the subtractor 43 is the low-pass filter 44.
The high frequency component is cut by passing through. Then, the current amount converter 45 divides the filtered disturbance estimated value TL by the torque constant Kt to compensate the disturbance estimated amount I.
Output h. The adder 46 adds the current command I * before the disturbance amount compensation and the compensation current Ih to add the final current amount It.
Output * to the torque filter 48.

【0107】図20に重力が作用する制御対象に対し
て、外乱オブザーバ40によって重力が補償される場合
の位置指令の微分値である速度指令と位置偏差とを示
す。移動指令零時(D点)においても位置偏差が振れる
ことがなく、位置偏差は整定幅内に保持されたまま移行
し、整定時間が「0」に保たれる。この場合は外乱オブ
ザーバ40によって重力項は補償されているので、前述
の実施の形態のように移動指令零時に位置積分項を減少
しても、実施の形態3においては位置偏差が生じること
がない。図21は、図20の比較のため示したものであ
り、図20と同様の制御対象に対して外乱オブザーバが
設けられていない場合の位置指令の微分値である速度指
令と位置偏差とを示す。図21においては、移動指令零
時(D点)に積分演算値を小さくすることにより重力を
補償しきれずにサーボモータ1の位置が戻り、位置偏差
θeが正に現れているのがわかる。
FIG. 20 shows a velocity command and a position deviation which are differential values of the position command when the gravity is compensated by the disturbance observer 40 with respect to the controlled object to which the gravity acts. The position deviation does not fluctuate even when the movement command is zero (point D), the position deviation shifts while being held within the settling width, and the settling time is kept at “0”. In this case, since the gravitational term is compensated by the disturbance observer 40, even if the position integral term is decreased when the movement command is zero as in the above-described embodiment, the positional deviation does not occur in the third embodiment. . FIG. 21 is shown for comparison with FIG. 20, and shows the speed command and the position deviation which are the differential values of the position command when the disturbance observer is not provided for the same control target as in FIG. .. In FIG. 21, it can be seen that the position of the servo motor 1 is returned and the position deviation θe appears to be positive because the gravity cannot be completely compensated by reducing the integral calculation value when the movement command is zero (point D).

【0108】前述の実施の形態1では位置偏差積分値や
速度偏差積分値を個々に滑らかにすることにより位置偏
差の振動を低減する方式を説明した。実施の形態1の振
動低減方式は他の全ての実施の形態に対して有効に働く
ことは言うまでもない。実施の形態3においては、電流
指令演算器14と電流制御器15との間にトルクフィル
タ48が設けられている。このトルクフィルタ48も同
様に位置偏差積分値や速度偏差積分値や速度FF演算値
を急変させることによるトルクの急変を最終段階で防ぐ
ものである。即ち、実施の形態3のタイミング発生器3
8からタイミング信号が出力された場合には、トルクフ
ィルタ48の時定数を予め設定されたある期間だけ大き
く設定すれば良い。この設定において、タイミング信号
が1つ以上出力される場合は最初のタイミング信号が用
いられる。その結果、他の実施の形態と同様にダンピン
グの小さい系に対して、位置偏差の振動を低減し、整定
時間を短縮できる。
In the first embodiment described above, the method of reducing the vibration of the position deviation by smoothing the position deviation integrated value and the speed deviation integrated value individually has been described. It goes without saying that the vibration reduction method of the first embodiment works effectively for all other embodiments. In the third embodiment, the torque filter 48 is provided between the current command calculator 14 and the current controller 15. Similarly, the torque filter 48 also prevents a sudden change in torque due to a sudden change in the position deviation integrated value, the speed deviation integrated value, or the speed FF calculation value at the final stage. That is, the timing generator 3 of the third embodiment
When the timing signal is output from No. 8, the time constant of the torque filter 48 may be set large only for a preset period. In this setting, when one or more timing signals are output, the first timing signal is used. As a result, similarly to the other embodiments, it is possible to reduce the vibration of the positional deviation and shorten the settling time for a system with small damping.

【0109】なお、実施の形態3において用いるトルク
フィルタ48は、移動平均フィルタでも良い。また、実
施の形態3において用いたトルクフィルタ48は実施の
形態1や2に用いても同様に入力トルクを滑らかにする
ため実施の形態3と同様の効果がある。前述の実施の形
態2において説明したタイミング発生器37の各積分値
や速度FF演算値に対する個別のタイミング信号の出力
は、実施の形態3においても有効なことは言うまでもな
い。
The torque filter 48 used in the third embodiment may be a moving average filter. Further, even when the torque filter 48 used in the third embodiment is used in the first and second embodiments, the input torque is also smoothed, so that the same effect as that of the third embodiment is obtained. It goes without saying that the output of the individual timing signal for each integral value or speed FF calculation value of the timing generator 37 described in the second embodiment is also effective in the third embodiment.

【0110】次に、実施の形態3の構成において、位置
偏差積分器7を動作させずに速度偏差積分器13を動作
させる場合において、速度FFフィルタ29や速度演算
器10の速度検出フィルタの影響を打ち消し、動作中に
位置定常偏差を発生させずに整定時間を短縮する方式に
ついて説明する。速度FFフィルタ29の時定数がTf
の場合、加減速中の位置偏差θeは最終値の定理を用い
て次式(19)で求められる。
Next, in the configuration of the third embodiment, when the speed deviation integrator 13 is operated without operating the position deviation integrator 7, the influence of the speed FF filter 29 and the speed detection filter of the speed calculator 10 is influenced. A method of canceling the above and shortening the settling time without generating the position steady deviation during the operation will be described. The time constant of the speed FF filter 29 is Tf.
In the case of, the position deviation θe during acceleration / deceleration is obtained by the following equation (19) using the theorem of the final value.

【0111】[0111]

【数19】 [Formula 19]

【0112】また、同様に速度演算器10の速度検出フ
ィルタの時定数がTsの場合には、加減速中の位置偏差
θeは同様に最終値の定理を用いて次式(20)で求め
られる。
Similarly, when the time constant of the speed detection filter of the speed calculator 10 is Ts, the position deviation θe during acceleration / deceleration is similarly obtained by the following formula (20) using the final value theorem. .

【0113】[0113]

【数20】 [Equation 20]

【0114】式(19)と式(20)ではそれぞれのフ
ィルタ時定数が同じであれば位置偏差θeが全く逆方向
に発生することを示している。なお、位置偏差積分器7
を用いる場合には位置偏差θeに対して直接積分が作用
するため、速度FFフィルタ処理や速度検出フィルタ処
理が実行される場合にも加減速中に位置偏差は発生しな
い。そこで、実施の形態3の構成において、位置偏差積
分器7を用いずに速度偏差積分器13を動作させる場合
は、速度FFフィルタ29の時定数Tfと速度検出フィ
ルタの時定数Tsとを同じ値に設定すると、加減速中の
位置偏差θeは0となる。そこで、位置偏差積分器7を
動作させずに速度偏差積分器13を動作させた場合、速
度検出フィルタの時定数Tsを変更する場合に速度FF
フィルタ9の時定数Tfを連動させて変更することによ
り、フィルタの影響による位置偏差発生を抑えることが
可能となる。ここで、速度偏差積分器13のみの場合は
速度FFフィルタ29からの速度FF演算値を移動指令
零時近傍で減少させる必要がなく、速度偏差積分値のみ
減少させればよい。
Equations (19) and (20) show that the positional deviation θe occurs in the opposite direction if the filter time constants are the same. The position deviation integrator 7
When is used, since the integration directly acts on the position deviation θe, the position deviation does not occur during acceleration / deceleration even when the speed FF filter processing or the speed detection filter processing is executed. Therefore, in the configuration of the third embodiment, when the speed deviation integrator 13 is operated without using the position deviation integrator 7, the time constant Tf of the speed FF filter 29 and the time constant Ts of the speed detection filter have the same value. When set to, the position deviation θe during acceleration / deceleration becomes zero. Therefore, when the speed deviation integrator 13 is operated without operating the position deviation integrator 7, the speed FF is changed when the time constant Ts of the speed detection filter is changed.
By changing the time constant Tf of the filter 9 in conjunction with each other, it is possible to suppress the occurrence of position deviation due to the influence of the filter. Here, in the case of only the speed deviation integrator 13, it is not necessary to decrease the speed FF calculation value from the speed FF filter 29 near the time when the movement command is zero, and only the speed deviation integration value needs to be decreased.

【0115】図22及び図23は、積分器として位置偏
差積分器7がなく速度偏差積分器13のみが設けられて
いる場合における速度指令と位置偏差をそれぞれ示す波
形図である。図22は、速度FFフィルタのみが作用す
る場合の速度指令(a)と位置偏差(b)とを示し、図
23は速度検出フィルタのみが作用する場合の速度指令
(a)と位置偏差(b)とを示す。図22及び図23に
おいて、速度FFフィルタ29の時定数Tfと速度検出
フィルタの時定数Tsは同じ値である。その結果、図2
2と図23の加減速時の定常偏差は符号は逆であるが、
位置偏差の絶対値は等しいことが確認できる。速度FF
フィルタ29と速度検出フィルタの時定数を等しくする
ことにより、前述の図3に示したように加減速時の位置
偏差θeを「0」とすることが可能となる。
22 and 23 are waveform diagrams respectively showing the speed command and the position deviation when the position deviation integrator 7 is not provided as the integrator and only the speed deviation integrator 13 is provided. 22 shows the speed command (a) and the position deviation (b) when only the speed FF filter acts, and FIG. 23 shows the speed command (a) and the position deviation (b) when only the speed detection filter acts. ) And. 22 and 23, the time constant Tf of the speed FF filter 29 and the time constant Ts of the speed detection filter are the same value. As a result,
2 and the steady-state deviation during acceleration / deceleration in FIG. 23 have opposite signs,
It can be confirmed that the absolute values of position deviations are equal. Speed FF
By equalizing the time constants of the filter 29 and the speed detection filter, the position deviation θe during acceleration / deceleration can be set to “0” as shown in FIG.

【0116】以上のように、速度FFフィルタ29と速
度演算器10の速度検出フィルタの時定数を等しくする
ことにより、加減速中にも位置偏差θeを零近傍とする
ことができる。また、速度偏差積分値のみを移動指令零
近傍で減少することによって、摩擦等が少ない場合には
速度偏差積分器13だけで整定時間を短縮することが可
能となる。
As described above, by making the time constants of the speed FF filter 29 and the speed detection filter of the speed calculator 10 equal, the position deviation θe can be made close to zero even during acceleration / deceleration. Further, by reducing only the velocity deviation integrated value in the vicinity of the movement command zero, it becomes possible to shorten the settling time only by the velocity deviation integrator 13 when friction is small.

【0117】[0117]

【発明の効果】以上、実施の形態について詳細に説明し
たところから明らかなように、本発明は次の効果を有す
る。本発明によれば、粘性摩擦の大きい制御対象に対し
て、位置偏差積分器と速度偏差積分器とを併用し、移動
指令が「0」となる近傍でタイミング発生器からのタイ
ミング信号を受けて位置偏差積分値と速度偏差積分値を
減少させることにより、移動中における位置偏差の発生
を抑えて移動指令零時以降も位置偏差を零近傍にそのま
ま保持でき、整定時間を短縮できるサーボモータの制御
装置を得ることができる。また、本発明によれば、タイ
ミング信号が出力されたときにおいて、ゲインが小さい
ため位置偏差が発生している場合には、予め設定された
期間だけ位置偏差積分器を働かせないようにすることに
より、位置偏差を「0」にする間に位置偏差積分値が蓄
積されることによるオーバーシュートの発生を減少させ
整定時間を短縮させることができるサーボモータの制御
装置を得ることができる。
As is apparent from the above detailed description of the embodiments, the present invention has the following effects. According to the present invention, a position deviation integrator and a speed deviation integrator are used together for a control object having a large viscous friction, and a timing signal from a timing generator is received in the vicinity of the movement command being “0”. By reducing the integrated value of position deviation and integrated value of speed deviation, the occurrence of position deviation during movement can be suppressed and the position deviation can be kept near zero even after the movement command is zero, and the settling time can be shortened. The device can be obtained. Further, according to the present invention, when the timing signal is output, when the position deviation occurs due to the small gain, the position deviation integrator is prevented from operating for a preset period. Thus, it is possible to obtain a servomotor control device capable of reducing the occurrence of overshoot due to the accumulation of position deviation integrated values while setting the position deviation to “0” and shortening the settling time.

【0118】また、本発明によれば、速度FFフィルタ
が作用する場合において、位置偏差積分値と速度FFフ
ィルタからの速度FF演算値の少なくとも1つをタイミ
ング発生器からのタイミング信号が入力されたとき減少
させることによって、速度FF演算値のフィルタ遅れの
影響を除去することができ、移動指令零後に位置偏差の
オーバーシュートなく整定時間の短縮が可能となるサー
ボモータの制御装置を得ることができる。また、本発明
によれば、位置や速度ループの演算遅れが大きい場合や
トルクフィルタが大きい場合には、位置偏差積分項を減
少させるタイミングを移動指令零時よりも早くすること
によって位置偏差の振れを小さくし整定時間を短縮させ
ることができる。また、本発明によれば、剛性が低くゲ
インを高く設定できない場合において、位置偏差積分器
から出力される位置偏差積分値と速度FFフィルタから
出力される速度FF演算値を減少させるタイミング信号
の出力を移動指令零時から時間的にその前後に変更する
ことによって、移動指令零時に発生している位置偏差を
打ち消して、移動指令零時に発生する位置偏差を小さく
し、整定時間を短縮することができる。
Further, according to the present invention, when the speed FF filter operates, at least one of the position deviation integrated value and the speed FF calculation value from the speed FF filter is input to the timing signal from the timing generator. By reducing the time, the influence of the filter delay of the speed FF calculation value can be removed, and the settling time can be shortened without overshoot of the position deviation after the movement command is zero. . Further, according to the present invention, when the calculation delay of the position or velocity loop is large or the torque filter is large, the timing of decreasing the position deviation integral term is made earlier than the time when the movement command is zero, thereby causing the deviation of the position deviation. Can be reduced to shorten the settling time. Further, according to the present invention, when the rigidity is low and the gain cannot be set high, the output of the timing signal for decreasing the position deviation integrated value output from the position deviation integrator and the speed FF calculation value output from the speed FF filter is output. By changing the time from when the movement command is zero to before and after it, the position deviation that occurs when the movement command is zero can be canceled, the position deviation that occurs when the movement command is zero can be reduced, and the settling time can be shortened. it can.

【0119】また、本発明によれば、移動指令が零とな
る近傍の位置偏差量と偏差方向に応じて、位置偏差積分
器や速度FFフィルタの値を小さくするタイミング信号
を出力するための条件式の定数を決定する定数設定手段
をタイミング発生器内に設けることによって、自動的に
移動指令が零以降も位置偏差を小さくすることができ
る。また、本発明によれば、速度FFフィルタと速度検
出フィルタの時定数を等しくすることにより、加減速中
にも位置偏差を零近傍とすることができ、速度偏差積分
値のみを移動指令が零となる近傍で減少することによっ
て、摩擦等が少ない場合には速度偏差積分器だけで整定
時間を短縮することが可能となる。
Further, according to the present invention, the condition for outputting the timing signal for reducing the value of the position deviation integrator or the speed FF filter according to the position deviation amount and the deviation direction in the vicinity where the movement command becomes zero. By providing the constant setting means for determining the constant of the equation in the timing generator, the position deviation can be automatically reduced even after the movement command is zero. Further, according to the present invention, by making the time constants of the speed FF filter and the speed detection filter equal, the position deviation can be made close to zero even during acceleration / deceleration, and only the speed deviation integrated value is zero when the movement command is zero. When the friction and the like are small, the settling time can be shortened only by the velocity deviation integrator by decreasing the value in the vicinity of.

【0120】また、本発明によれば、タイミング発生器
からタイミング信号が出力されたときにおいて、トルク
フィルタの時定数を予め設定されたある期間だけ大きく
設定することにより、位置偏差積分値や速度偏差積分値
や速度FF演算値を急変させることによるトルクの急変
を防ぎ、ダンピングの小さい制御系に対して、位置偏差
の振動を低減して整定時間を短縮できる。さらに、本発
明によれば、重力が作用する制御対象に対して、外乱オ
ブザーバを付加することによって、移動指令が零となる
近傍で位置偏差積分値や速度偏差積分値を減少しても外
乱オブザーバによって重力が補償され、位置偏差が振れ
ることなく整定幅を保ったまま移行して整定時間が大幅
に短縮される。
Further, according to the present invention, when the timing signal is output from the timing generator, the time constant of the torque filter is set to be large for a preset period, so that the position deviation integrated value or the speed deviation is increased. It is possible to prevent a sudden change in the torque due to a sudden change in the integrated value or the speed FF calculation value, reduce the vibration of the position deviation and reduce the settling time for a control system with small damping. Further, according to the present invention, the disturbance observer is added to the controlled object on which gravity acts, so that the disturbance observer is reduced even if the position deviation integrated value or the velocity deviation integrated value is reduced in the vicinity where the movement command becomes zero. Gravity is compensated by, and the settling time is greatly shortened by shifting while maintaining the settling width without swinging the position deviation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る実施の形態1のサーボモータの制
御装置の制御ブロック図である。
FIG. 1 is a control block diagram of a servo motor control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1の位置・速度ループのフ
ローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of a position / speed loop according to the first embodiment of the present invention.

【図3】実施の形態1の制御装置において、粘性摩擦が
小さい制御対象に対し、位置指令の微分値と位置偏差を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a differential value and a position deviation of a position command with respect to a control object having a small viscous friction in the control device according to the first embodiment.

【図4】粘性摩擦が小さい制御対象に対し、位置偏差積
分値を小さくしない制御装置の位置指令の微分値と位置
偏差を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a differential value and a position deviation of a position command of a control device that does not reduce a position deviation integral value with respect to a control object having a small viscous friction.

【図5】実施の形態1の制御装置において、粘性摩擦が
大きい制御対象に対する場合における位置指令の微分値
と位置偏差を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a differential value and a position deviation of a position command in the control device according to the first embodiment for a control object having a large viscous friction.

【図6】粘性摩擦が大きい制御対象に対し、位置偏差積
分器がなく速度偏差積分器のみの制御装置の位置指令の
微分値と位置偏差を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a differential value and a position deviation of a position command of a control device having only a velocity deviation integrator and not a position deviation integrator for a control object having a large viscous friction.

【図7】本発明に係る実施の形態2のサーボモータの制
御装置の制御ブロック図である。
FIG. 7 is a control block diagram of a servo motor control device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】実施の形態2の位置・速度ループのフローチャ
ートである。
FIG. 8 is a flowchart of a position / speed loop according to the second embodiment.

【図9】移動指令零時に速度FFフィルタの値を小さく
しない制御装置の位置指令の微分値と位置偏差を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing a differential value and a position deviation of a position command of the control device that does not reduce the value of the speed FF filter when the movement command is zero.

【図10】移動指令が零になる近傍の速度FF演算値と
位置偏差積分値を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a velocity FF calculation value and a position deviation integrated value in the vicinity where the movement command becomes zero.

【図11】本発明の位置・速度ループのフローチャート
である。
FIG. 11 is a flowchart of the position / speed loop of the present invention.

【図12】ゲインが小さい場合の本発明に係る実施の形
態2の制御装置の位置指令の微分値と位置偏差を示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing a differential value and a position deviation of a position command of the control device according to the second embodiment of the present invention when the gain is small.

【図13】図12の位置偏差の拡大図である。13 is an enlarged view of the positional deviation of FIG.

【図14】ゲインが小さい場合に、本発明の制御装置の
移動指令が零になる近傍での位置偏差積分値と速度FF
演算値を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a position deviation integral value and a velocity FF in the vicinity of a zero movement command of the control device of the present invention when the gain is small.
It is a figure which shows a calculated value.

【図15】ゲインが小さい場合に、移動指令零時に位置
偏差積分値と速度FF演算値を同時に減少した場合の位
置指令の微分値と位置偏差を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a differential value and a position deviation of the position command when the position deviation integrated value and the speed FF calculation value are simultaneously decreased when the movement command is zero when the gain is small.

【図16】図15の位置偏差の拡大図である。16 is an enlarged view of the position deviation of FIG.

【図17】ゲインが小さい場合に位置偏差積分値を1回
だけ小さくする制御装置の位置偏差の拡大図である。
FIG. 17 is an enlarged view of the position deviation of the control device that reduces the position deviation integral value only once when the gain is small.

【図18】ゲインが小さい場合に位置偏差積分値を1回
だけ小さくする制御装置の位置偏差積分値と速度FF演
算値を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a position deviation integrated value and a speed FF calculation value of a control device that reduces the position deviation integrated value only once when the gain is small.

【図19】本発明に係る実施の形態3のサーボモータの
制御装置の制御ブロック図である。
FIG. 19 is a control block diagram of a servo motor control device according to a third embodiment of the present invention.

【図20】重力が作用する制御対象に対し、実施の形態
3の制御装置の位置指令の微分値と位置偏差を示す図で
ある。
FIG. 20 is a diagram showing a differential value and a position deviation of a position command of the control device according to the third embodiment with respect to a controlled object on which gravity acts.

【図21】重力が作用する制御対象に対し、外乱オブザ
ーバのない制御装置の位置指令の微分値と位置偏差を示
す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a differential value and a position deviation of a position command of a control device without a disturbance observer with respect to a controlled object on which gravity acts.

【図22】位置偏差積分器のない制御装置に対し、速度
FFフィルタ作用時の位置偏差を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a position deviation when a speed FF filter acts on a control device without a position deviation integrator.

【図23】位置偏差積分器のない制御装置に対し、速度
検出フィルタ作用時の位置偏差を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a position deviation when a speed detection filter acts on a control device without a position deviation integrator.

【図24】従来のサーボモータの制御装置のブロック図
である。
FIG. 24 is a block diagram of a conventional servo motor control device.

【図25】従来の位置・速度ループのフローチャートで
ある。
FIG. 25 is a flowchart of a conventional position / speed loop.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 位置検出器 3、23、33 サーボドライバ 5 位置偏差演算器 6 位置偏差比例器 7 位置偏差積分器 8 速度フィードフォワード演算器 9 速度フィードフォワードフィルタ 11 速度偏差演算器 12 速度偏差比例器 13 速度偏差積分器 14 電流指令演算器 17、37、38 タイミング発生器 40 外乱オブザーバ 41 トルク演算器 42 加速度演算器 43 減算器 44 ローパスフィルタ 45 電流量変換器 46 加算器 2 Position detector 3,23,33 Servo driver 5 Position deviation calculator 6 Position deviation proportional device 7 Position deviation integrator 8 Speed feedforward calculator 9 Velocity feedforward filter 11 Speed deviation calculator 12 Speed deviation proportional device 13 Speed deviation integrator 14 Current command calculator 17, 37, 38 Timing generator 40 Disturbance Observer 41 Torque calculator 42 Acceleration calculator 43 Subtractor 44 low pass filter 45 Current converter 46 adder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田澤 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 飯島 友邦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 鈴木 健一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H303 CC05 CC07 DD01 KK03 KK11 KK22 KK24 KK28 5H550 BB10 FF05 GG01 GG03 JJ03 JJ23 JJ24 JJ26 LL08 LL35   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toru Tazawa             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Tomokuni Iijima             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Kenichi Suzuki             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 5H303 CC05 CC07 DD01 KK03 KK11                       KK22 KK24 KK28                 5H550 BB10 FF05 GG01 GG03 JJ03                       JJ23 JJ24 JJ26 LL08 LL35

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 位置指令発生器と、 前記位置指令発生器から出力される位置指令の変化分で
ある移動指令が零になる近傍でタイミング信号を発生す
るタイミング発生器と、 前記移動指令とサーボモータの位置との差である位置偏
差の積分演算を実施し位置偏差積分値を出力し、前記タ
イミング発生器からのタイミング信号が入力されたとき
前記位置偏差積分値を減少させる位置偏差積分器と、 前記移動指令から得られた速度指令と前記サーボモータ
の速度との差である速度偏差の積分演算を実施して速度
偏差積分値を出力し、前記タイミング発生器からのタイ
ミング信号が入力されたとき前記速度偏差積分値を減少
させる速度偏差積分器と、を具備することを特徴とする
サーボモータの制御装置。
1. A position command generator, a timing generator for generating a timing signal in the vicinity of a movement command output from the position command generator, which is a change amount of the position command, becomes zero, and the movement command and the servo. A position deviation integrator that performs an integral calculation of a position deviation that is a difference from the position of the motor, outputs a position deviation integrated value, and decreases the position deviation integrated value when a timing signal from the timing generator is input, The speed deviation obtained by the movement command and the speed of the servo motor, which is the difference between the speed of the servo motor and the speed deviation, are integrated to output the speed deviation integrated value, and the timing signal from the timing generator is input. And a speed deviation integrator that reduces the speed deviation integrated value.
【請求項2】 速度偏差積分器が、位置偏差積分器を有
する位置ループの内部に構成された速度ループ内に配置
されることを特徴とする請求項1記載のサーボモータの
制御装置。
2. The servo motor control device according to claim 1, wherein the speed deviation integrator is arranged in a speed loop formed inside the position loop having the position deviation integrator.
【請求項3】 位置偏差積分器と速度偏差積分器の少な
くとも1つがタイミング発生器からのタイミング信号が
入力された後の一定期間、位置偏差の積分演算と速度偏
差の積分演算の少なくとも1つの演算を停止することを
特徴とする請求項1記載のサーボモータの制御装置。
3. At least one of a position deviation integration calculation and a speed deviation integration calculation for at least one of a position deviation integrator and a speed deviation integrator for a certain period after a timing signal from a timing generator is input. 2. The servomotor control device according to claim 1, wherein the servomotor is stopped.
【請求項4】 位置偏差積分器がタイミング発生器から
のタイミング信号が入力されたとき位置偏差積分値をフ
ィルタ手段を用いて徐々に減少させ、速度偏差積分器が
前記タイミング発生器からのタイミング信号が入力され
たとき速度偏差積分値をフィルタ手段を用いて徐々に減
少させることを特徴とする請求項1記載のサーボモータ
の制御装置。
4. The position deviation integrator gradually reduces the position deviation integrated value by using a filter means when the timing signal from the timing generator is input, and the speed deviation integrator causes the timing deviation signal from the timing generator. 2. The servo motor control apparatus according to claim 1, wherein the integrated value of the speed deviation is gradually reduced by using a filter means when is input.
【請求項5】 位置指令発生器と、 前記位置指令発生器から出力される位置指令の変化分で
ある移動指令が零になる近傍ですくなくとも1つのタイ
ミング信号を発生するタイミング発生器と、 前記移動指令とサーボモータの位置との差である位置偏
差の積分演算を実施して位置偏差積分値を出力し、前記
タイミング発生器からのタイミング信号が入力されたと
き前記位置偏差積分値を減少させる位置偏差積分器と、 前記移動指令に基づき速度フィードフォワード値を演算
し、前記タイミング発生器からのタイミング信号が入力
されたとき前記速度フィードフォワード値を減少させる
速度フィードフォワード器と、を具備することを特徴と
するサーボモータの制御装置。
5. A position command generator, a timing generator that generates at least one timing signal in the vicinity of a movement command output from the position command generator, which is a variation of the position command, becoming zero, and the movement. Position where the integral calculation of the position deviation, which is the difference between the command and the position of the servo motor, is performed to output the position deviation integrated value, and when the timing signal from the timing generator is input, the position deviation integrated value is decreased. A deviation integrator; and a speed feedforward device that calculates a speed feedforward value based on the movement command and decreases the speed feedforward value when a timing signal from the timing generator is input. Characteristic servo motor control device.
【請求項6】 位置指令発生器と、 前記位置指令発生器から出力される位置指令の変化分で
ある移動指令が零になる前にタイミング信号を発生する
タイミング発生器と、 前記移動指令とサーボモータの位置との差である位置偏
差の積分演算を実施して位置偏差積分値を出力し、移動
指令が零になる前に前記タイミング発生器からのタイミ
ング信号が入力されたとき前記位置偏差積分値を減少さ
せる位置偏差積分器と、 前記移動指令に基づき速度フィードフォワード値を演算
し、フィードフォワード値を出力する速度フィードフォ
ワード器と、 を具備することを特徴とするサーボモータの制御装置。
6. A position command generator, a timing generator that generates a timing signal before a movement command, which is a change in the position command output from the position command generator, becomes zero, the movement command and the servo. When the timing signal from the timing generator is input before the movement command becomes zero and the position deviation integral value is output by performing the integral calculation of the position deviation which is the difference from the motor position, the position deviation integration is performed. A servomotor control device comprising: a position deviation integrator that decreases the value; and a speed feedforward device that calculates a speed feedforward value based on the movement command and outputs the feedforward value.
【請求項7】 タイミング発生器が速度フィードフォワ
ード器の速度フィードフォワード値と位置偏差積分器の
位置偏差積分値を減少させるタイミング信号を個別に出
力するとき、 移動指令が零になる近傍で、位置指令とサーボモータの
実際の位置との差である位置偏差が正の場合、前記位置
偏差積分値を減少させる一方のタイミング信号は前記移
動指令が零になる近傍で出力され、前記速度フィードフ
ォワード値を減少させる他方のタイミング信号は前記一
方のタイミング信号に対して遅らせて出力され、又は前
記移動指令が零になる近傍で前記位置偏差が負の場合、
前記速度フィードフォワード値を減少させる一方のタイ
ミング信号は前記移動指令が零になる近傍で出力され、
前記位置偏差積分値を減少させる他方のタイミング信号
は前記一方のタイミング信号に対して遅らせて出力する
ことを特徴とする請求項5又は6記載のサーボモータの
制御装置。
7. When the timing generator individually outputs a timing signal for reducing the velocity feedforward value of the velocity feedforward device and the position deviation integral value of the position deviation integrator, when the movement command is near zero, the position When the position deviation, which is the difference between the command and the actual position of the servomotor, is positive, one timing signal that decreases the position deviation integral value is output near the movement command becoming zero, and the speed feedforward value is output. The other timing signal that decreases the output is delayed relative to the one timing signal, or if the position deviation is negative near the movement command becomes zero,
One of the timing signals for decreasing the speed feedforward value is output in the vicinity of the movement command becoming zero,
7. The servo motor control device according to claim 5, wherein the other timing signal for reducing the position deviation integrated value is output after being delayed with respect to the one timing signal.
【請求項8】 タイミング発生器が速度フィードフォワ
ード器の速度フィードフォワード値と位置偏差積分器の
位置偏差積分値を減少させるタイミング信号を個別に出
力するとき、 移動指令が零になる近傍の位置指令とサーボモータの実
際の位置との差である位置偏差に基づいて、個別の前記
タイミング信号を出力する判断を実施する判断定数を演
算し設定する定数設定手段が付加されたことを特徴とす
る請求項5又は6記載のサーボモータの制御装置。
8. When the timing generator individually outputs a timing signal for reducing the velocity feedforward value of the velocity feedforward device and the position deviation integral value of the position deviation integrator, a position command near the movement command becomes zero. A constant setting means for calculating and setting a judgment constant for carrying out the judgment to output the individual timing signals based on a position deviation which is a difference between the actual position of the servo motor and the actual position of the servo motor. Item 7. A control device for a servo motor according to item 5 or 6.
【請求項9】 位置偏差積分器がタイミング発生器から
のタイミング信号が入力されたとき位置偏差積分値をフ
ィルタ手段を用いて徐々に減少させ、速度フィードフォ
ワード器が前記タイミング発生器からのタイミング信号
が入力されたとき速度フィードフォワード値をフィルタ
手段を用いて徐々に減少させることを特徴とする請求項
5又は6記載のサーボモータの制御装置。
9. The position deviation integrator gradually reduces the position deviation integrated value by using a filter means when the timing signal from the timing generator is input, and the speed feed forward device causes the speed feed forward device to decrease the timing signal from the timing generator. 7. The servo motor control device according to claim 5, wherein the speed feedforward value is gradually reduced by using a filter means when is input.
【請求項10】 位置偏差積分器がタイミング発生器か
らのタイミング信号が入力された後の一定期間、前記位
置偏差積分器の位置偏差の積分演算を停止することを特
徴とする請求項1、5又は6のいずれかに記載のサーボ
モータの制御装置。
10. The position deviation integrator stops the integration calculation of the position deviation of the position deviation integrator for a certain period after the timing signal from the timing generator is input. Or a servo motor control device according to any one of 6).
【請求項11】 位置指令発生器と、 前記位置指令発生器から出力される位置指令の変化分で
ある移動指令が零になる近傍のタイミング信号を発生す
るタイミング発生器と、 前記移動指令から得られた速度指令と前記サーボモータ
の速度との差である速度偏差の積分演算を実施し速度偏
差積分値を出力し、前記タイミング発生器からのタイミ
ング信号が入力されたとき前記速度偏差積分値を減少さ
せる速度偏差積分器と、 前記移動指令に基づき予め設定された時定数のフィルタ
処理を実施して速度フィードフォワード値を演算する速
度フィードフォワード器と、 サーボモータの速度を前記速度フィードフォワード器の
フィルタ時定数と同程度のフィルタ時定数を用いてフィ
ルタ処理を実施して速度演算値を出力する速度検出器
と、 を具備することを特徴とするサーボモータの制御装置。
11. A position command generator, a timing generator for generating a timing signal in the vicinity of which a movement command output from the position command generator, which is a change amount of the position command, becomes zero. The integrated speed deviation, which is the difference between the speed command and the servo motor speed, is integrated and the integrated speed deviation value is output. When the timing signal from the timing generator is input, the integrated speed deviation value is calculated. A speed deviation integrator that reduces the speed, a speed feed forwarder that calculates a speed feed forward value by performing a filtering process of a preset time constant based on the movement command, and a servo motor speed of the speed feed forwarder. A speed detector that performs a filtering process using a filter time constant that is similar to the filter time constant and outputs a speed calculation value. Control device for a servo motor, characterized in that.
【請求項12】 タイミング発生器から出力されるタイ
ミング信号を得た時にトルク指令を滑らかにするフィル
タの時定数を一定期間だけ大きくするトルクフィルタを
設けたことを特徴とする請求項1、5、6又は11のい
ずれかに記載のサーボモータの制御装置。
12. A torque filter for increasing a time constant of a filter for smoothing a torque command when a timing signal output from a timing generator is obtained, the torque filter being provided for a certain period. The control device for the servomotor according to any one of 6 and 11.
【請求項13】 サーボモータに作用する外乱を推定し
打ち消す外乱オブザーバを付加することを特徴とする請
求項1、5、6又は11のいずれかに記載のサーボモー
タの制御装置。
13. The servo motor control device according to claim 1, further comprising a disturbance observer for estimating and canceling a disturbance acting on the servo motor.
【請求項14】 位置指令の変化分である移動指令が零
になる近傍でタイミング信号を発生させる第1のステッ
プと、 前記タイミング信号が入力されたとき、前記移動指令と
サーボモータの位置との差である位置偏差の積分演算を
実施して、前記位置偏差積分値を減少させる第2のステ
ップと、 前記タイミング信号が入力されたとき、前記移動指令か
ら得られた速度指令と前記サーボモータの速度との差で
ある速度偏差の積分演算を実施して、前記速度偏差積分
値を減少させる第3のステップと、を有することを特徴
とするサーボモータの制御方法。
14. A first step of generating a timing signal in the vicinity of a movement command, which is a variation of the position command, becoming zero, and when the timing signal is input, the movement command and the position of the servomotor A second step of performing an integral calculation of the position deviation which is a difference to reduce the position deviation integrated value; and, when the timing signal is input, the speed command obtained from the movement command and the servo motor And a third step of reducing the integrated value of the speed deviation by performing an integral calculation of a speed deviation which is a difference with the speed.
【請求項15】 第2のステップと第3のステップの少
なくとも1つが前記タイミング信号が入力された後の一
定期間、位置偏差の積分演算と速度偏差の積分演算の少
なくとも1つの演算を停止することを特徴とする請求項
14記載のサーボモータの制御方法。
15. At least one of a second step and a third step stops at least one of a position deviation integral calculation and a speed deviation integral calculation for a certain period after the timing signal is input. 15. The method of controlling a servomotor according to claim 14, wherein:
【請求項16】 第1のステップにおけるタイミング信
号が入力されたとき位置偏差積分値を徐々に減少させ、
前記タイミング信号が入力されたとき速度偏差積分値を
徐々に減少させることを特徴とする請求項14記載のサ
ーボモータの制御方法。
16. The position deviation integral value is gradually decreased when the timing signal in the first step is input,
15. The servo motor control method according to claim 14, wherein the integrated value of the speed deviation is gradually reduced when the timing signal is input.
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