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    • 专利摘要:

    公开号:WO1988004493A1
    申请号:PCT/JP1987/000966
    申请日:1987-12-11
    公开日:1988-06-16
    发明作者:Mitsuo Kurakake；Keiji Sakamoto
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 速度制御装置
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明 は 、 サ ー ボ モ ー タ か ら フ イ ー ド バ ッ ク さ れ る速 度信号 に基づい て サーボ モ ー タ の速度制御を行 な う 速度 制御装置 に 関 す る 。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] N C 工作機械や ロ ボ ッ ト 等のサー ボ モー タ は、 デ イ ジ タ ル指令 に 基づい て デ ィ ジ タ ル湞算処理 さ れ る デ ィ ジ タ ルサー ボ シ ス テ ム に よ る 制御方式が、 ア ナ ロ グ方式 に よ る も の よ り も 多 く 用 レヽ ら れ て レ、 る 。
    [0007] 第 3 図は、 こ の よ う な デ ィ ジ タ ルサー ボ に よ り サーボ モ ー タ を制御す る 一例を示す ブ ロ ッ ク 図で あ る 。 図 に お い て 、 コ ン ピ ュ ー タ 等の上位シ ス テ ム a で形成 さ れ た指 令信号 は、 デ ィ ジ タ ル制御部 b に入力 さ れ る 。 デ ィ ジ タ ル制御部 b は 、 パ ル ス整形 お よ び方向判別回路 b ェ 、 偏 差 カ ウ ン タ b 2 、 D Z A 変換器 b s で構成さ れ、 サー ボ モ 一 夕 d に 取付 け ら れ た パ ルス コ ーダ e に よ り 検出 さ れ た 位置信号 が デ ィ ジ タ ル制御部 b に フ ィ 一 ド ノ ッ ク さ れ、 前記指令信号 と の偏差信号が形成 さ れ る 。 こ の'偏差 信号 は D Z A 変換器 b s で ア ナ ロ グ信号 に 変換 さ れ、 速 度制御ュ ニ ッ 卜 c に 送 出 さ れ る 。 速度制御 ュ ニ ツ ト c は、 速度制御部 c i と 電流制御部 c 2 で構成 さ れ、 速度 制御部 c i で は フ ィ ー ド ノ ッ ク さ れ る タ コ ジ ェ ネ レ ータ f の速度信号 と 、 ア ナ ロ グ値の速度指令 と が比較 さ れ て 偏差信号が得られ、 こ の偏差信号ほ電流指令 と し て電流 制御部 C 2 に入力 さ れ る 。 電流制御部 C 2 で はサーボ モータ の電流がフ ィ ー ド バ ッ ク さ れ、 速度制御部 C 1 で 得られた電流指令 と比較される こ と に よ り 、 サーボモー タ d の駆動信号が形成される。
    [0008] こ の よ う に上記速度制御ュニ ッ 卜 c ほ、 速度釗御ルー ブ、 電流制御ループ を ア ナ ロ グ回路で構成 し て サーボ モータ の制御信号 と して処理す る も のが一般的であ っ た が、 最近の 1 6 ビ ッ ト マ イ コ ンの普及等に よ り 、 こ う し た速度制御、 電流制御の処理をすベてデ ィ ジタル ^理す る デ ィ ジタ ルサーボ系も開発されてい る。
    [0009] 速度制御ルー プ、 電流制御ルー ブ を舍め て、 サーボ モータ の制御系をすベてデ ィ ジタ ル回路で構成する と 、 制御精度や シス テ ム の コ ス ト な どの面で多 く の利点が得 ら れる か ら である。 しか し こ う し た ソ フ ト ウ ェ アサーボ を構成す る コ ン ピ ュータ は、 一方でメ モ リ にサーボ系の ゲイ ン調整や速度ループの補償等のパ ラ メ ータ を記憶さ せ、 フ ィ ー ド バ ッ ク される速度信号、 位置信号等のデー タ の処理に ついて は、 実際に パルス コーダな どの信号検 出機構で発生 し た情報を所定の周期でサ ン プ リ ン グ して か ら種々 の演算制御を行なわせ る必要がある。 そ こ で、 演算能力の高い 1 6 ビ ヅ ト のマ イ ク ロ プロ セ ッ サを用い た場合であ っ て も、 こ う し た信号処理に遅れが生ず る と い う 問題があ る。 マ イ ク ロ プロ セ ッ サでの処理に対応す る よ う に上記データ を所定のサン プ リ ン グ周期でサ ン ブ リ ン グす る場合、 こ のデー タ が速度情報 と し て ブ ロ セ 、ジ サ に 取込 ま れ る 際 の遅 れ要素 （ ラ グ エ レ メ ン ト ） が、 サーボモ ータ の制御を不正確 に し て い る か ら で あ る 。 発 明 の 開 示
    [0010] 本発明 は、 こ う し た問題点を解決すべ く な さ れ た も の で、 サーボモー タ の速度制御 に 必要 な速度情報のサ ン ブ リ ン グ に よ る遅れを少 な く で き る 速度制御装置を提供す る こ と を 目 的 と し て い る 。
    [0011] 本発明 に よ れば、 サーボモータ か ら フ ィ ー ド バ ッ ク さ れ た パ ル ス信号 に よ り 離散的 な速度情報を形成 し、 サー ボ モ ー タ を 速度制御 す る 速度制御装置 に お い て 、 前記 速度情報 の 演算周期 に 規定 さ れ る サ ン プ リ ン グ周期 で パ ル ス信号を取込むサ ン プ リ ン グ手段 と 、 こ の サ ン プ リ ン グ周期 に 同期 し かつ そ の周期の整数分の 1 の時間内に フ ィ ー ド バ ッ ク さ れ る パ ル ス数を計数す る 計数手段 と 、 こ の計数手段 に お け る 前記サ ン プ リ ン グ周期 に 対応す る 複数個の計数デー タ を逐次最新の も の に 更新 し な が ら記 憶す る 記憶手段 と 、 こ の記憶手段か ら 所定の計数デー タ を加算 し て速度制御演算部 に速度情報 と し て供給す る湏 算手段 と を有す る速度制御装置が提供で き る 。
    [0012] 従 っ て本発明の速度制御装置ほ、 サー ボ モ ー タ の位置 信号を パ ル ス コ ーダ等の検出器か ら得て 、 離散化 さ れ た 計数 デ ー タ を 検 出 し 、 位置制御 ルー プ と 共 に 速度制御 ルー プ に デ ィ ジ タ ルで情報を出力す る と き 、 サ ン ブ リ ン グ時間 に対応す る 複数個の最新の計数デー タ を速度情報 と し てレ、'る 。
    [0013] こ う した速度制御ループをデ ィ ジタ ル信号で処理する サーボモータ の速度制御装置は、 サ ン プ リ ン グ周期の整 数分の 1 でパルスを計数する こ と で、 最新のサ ン ブリ ン グ時間 に 対応す る計数データ を 用 い る こ と がで き る の で、 時間遅れの少ない速度情報が得 ら れ、 よ り 正確な速 度制御を実現する も のであ る 。
    [0014] 図面の簡単な説明
    [0015] 第 1 図 （ a ) , ( b 》 は、 本発明が適用 さ れる サーボ モータ の速度制御装置の概略構成を示すブロ ッ ク図、 第 2 図ほ上記実施例の作用を説明する特性図、 第 3 図は従 来装置の一例を示す ブロ ッ ク 図であ る。 発明を実施する ための最良の形態
    [0016] 以下、 図面を用いて本発明の一実施例に ついて詳細に 説明す る。
    [0017] 第 1 図は、 本発明が適用 される サーボモータ速度制御 装置の概略構成を示すブロ ッ ク図であ る。
    [0018] サ ー ボ モータ 速度制御装置 1 は、 例 え ばマ イ ク ロ ブ 口 セ ッ サ で構成 さ れ、 指令信号形成部 2 、 位置 · 速度 制御部 3 、 電流制御部 4 、 検出信号形成部 5 が設け られ る 。 こ れ ら の各制御部 は 、 C P U 、 メ モ リ 、 パ ラ レ ル I / O 、 パス ラ イ ン等を適宜配置する こ と に よ り 構成さ- れる。 サーボモータ 8 の電流は、 検出器 6 よ り 取出され た ア ナ ロ グ値を A Z D 変換器 7 に よ り デ ィ ジタ ル値に変 換 し て か ら 、 電流フ ィ ー ド バ ッ ク 信号 と し て電流制御部 4 に入力 さ れ、 電流制御ルー プの処理が行 な われ る 。 ま た 、 サー ボモー タ 8 に取付け た パルス コ ーダ等の検出器 9 で得 ら れ る パ ルス信号は、 検出信号形成部 5 に入力 さ れ る 。 こ の検出信号形成部 5 で は 、 離散化 さ れ た 計数 データ と し て 、 位置信号、 速度信号をそ れぞれ位置 · 速 度制御部 3 の位置制御 ブ ロ ッ ク 3 a 、 速度制御ブ ロ ッ ク 3 b に 送出 し て お り 、 こ れ に よ り 位置制御ルー プ と 速度 制御ルー プ と が形成 さ れ る 。
    [0019] こ こ で、 検出信号形成部 5 内 に は、 第 1 図 （ b ) の よ う な速度情報形成 ブ ロ ッ ク 5 0 が設け ら れ る 。 こ の速度 信号形成 ブ ロ ッ ク に は ソ フ ト ウ ェ ア ス ィ ッ チ 5 1 、 カ ウ ン タ 5 2 、 レ ジ ス タ 5 3 等が配置 さ れ、 ス ィ ッ チ 5 1 で 設定 さ れ る 時間間隔 で速度情報を読み出 し て い る 。 そ し て 、 サ ン プ リ ン グ さ れ た パ ルス は、 位置信号 と し て.位置 制御 ブ ロ ッ ク 3 a に 出力 さ れ る と と も に カ ウ ン タ 5 2 に 供給 さ れ、 所定のサ ン プ リ ン グ周期 T に 同期 し か つ例 え ばそ の周期の 4 分の 1 の時間 （ T ノ 4 ) 単位で フ ィ ー ド ノ 、ソ ク さ れ る パ ルス数 に 区分 さ れ て カ ウ ン 卜 さ れ、 そ こ か ら レ ジ ス タ 5 3 に 出力 さ れ る 。 こ の カ ウ ン 卜 値は レ ジ ス タ 5 3 に て所定の演算期間 T だ け記憶 ざ れ た後、 複数 個の計数デー タ を逐次最新の も の に 更新 さ れ る こ と で ク リ ァ さ れ る 。
    [0020] サ プ リ ン グ時間 T に 同期 し 、 且つ サ ン プ リ ン グ時間 T の整数 （ n ) 分の 1 の時間 （ T ノ n ) 毎 に パ ルス数が 計数され、 電流制御部 4 に逐次出力される ト ルク情.報が 速度制御プロ 、ン ク 3 b におレ、て演算される際に、 最新の サ ン プ リ ング時間に対応する n個の計数データ に基づい て速度情報を得る よ う に してい る。 こ う した処理は、 第 2 図に示す よ う に行なわれる。
    [0021] 以下、 第 2 図の特性図に よ り 、 従来の方法に比較 しな が ら上記実施例の動作を説明す る。
    [0022] ( a ) ほ、 サーボモータ 8 に設け ら れたパルス コーダ
    [0023] 9 で得 ら れる ノ ル ス信号に対す る、 プロ セ ッ サ に よ り 規 定さ れる サン プ リ ン グ周期 T を示す。
    [0024] ( b ) ほ、 各サ ン プ リ ング期間に得ら れる パ ル ス数 P ( k - 1 ) , P ( k ) , P ( k + 1 ) ···を示す （但し、 k ほ整数） 。
    [0025] ( c ) ほ、 サ ン プ リ ン グ周期 に 同期 し、 そ の期間の ( l Z n ) 每のパ ル ス数 P j ( j は η以下の整数） を示 す （但 し、 η は任意の整数） 。
    [0026] ( d ) ほ、 検出さ れた速度情報 に対す る コ ン ピ ュータ 側か ら の ア ク セス タ イ ミ ングを示して お り 、 従来の も の では速度制御ブロ ッ ク 3 b で の処理に規定さ れた 1 1 ン プ リ ング期間の全パルスが計数され、 その後に、 その計 数結果が出力されていた。 そ こ で 、 速度制御ブロ ッ ク 3 b では次の周期の所定のタ イ ミ ングで こ の計数結果に ァ ク セスする こ とに な り 、 そのため、 パルス コーダ 9 か ら の信号は最大で ( T + T / 2 ) 時間遅れた情報 と して処 理さ れる 。 ( e ) は 、 サ ン プ リ ン グ時間 T 内 に 計数 さ れ た パ ル ス 数 に よ り 決定 さ れ る 速度が、 そ れ ぞ れ 1 ノ Ρ ( k - 1 ) , 1 / P ( k ) , 1 / P ( k + 1 ) "' に比例 し た速 度情報 と し て得 ら れ る こ と を示 し て い る 。
    [0027] ( f ) は、 レ ジス タ 5 3 に記憶さ れて レヽ る ノベ ルス数を 参照す る こ と で 、 速度制御演算を行 な う 場合 に そ の時点 に お け る 最新のサ ン プ リ ン グ時間 T に対応す る複数個の 計数デー タ を加算 し て 用 い る こ と を示 し て い る 。 こ の た め、 各サ ン プ リ ン グ時間毎 に行 な う 信号処理 に お け る時 間遅れが少な く な る 。
    [0028] な お、 上記の よ う に パ ル ス コ ーダの パ ル ス信号か ら直 近の サ ン プ リ ン グ周期内で計数 さ れ た計数データ V i に よ り 、 レ ジ ス タ 5 3 に 記憶 さ れ た計数デー タ V 2 に対 し て 、 適当 な重みづ け演算を行 な う こ と も 可能で あ る 。 つ ま り 例 え ば、 速度が遅い場合 に は、 { ( V i + V 2 ) Z 2 } と し て速度情報 を得 る こ と に よ り 、 更 に 正確 な速度 制御が行 な え る 。
    [0029] 以上、 本発明の一実施例を説明 し た が、 本発明 は こ れ に 限定さ れ る も の で な く 、 本発明の要 旨 の範囲内で種々 の変形が可能で あ っ て、 こ れ ら を本発明の範囲か ら排除 す る も の で は な レヽ。
    [0030] 産業上の利用可能性
    [0031] 本発明の速度制御装置 は、 サーボ モ ー タ 等の速度制御 に 必要 な フ イ ー ド ノ ッ ク データ を パ ル ス コ ーダな どか ら 離散的 な デー タ 形態で取込み、 マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ に お いてデ ィ ジタ ル処理して所定の制御指令を形成する ため に使用さ れる。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    ( 1 ) サ 一 ボ モ ー タ か ら フ ィ ー ド ノ ッ ク さ れ た パ ル ス 信号に よ り 離散的な速度情報を形成 し、 サーボモータ を 速度制御する速度制御装置は、 次を舍む ：
    前記速度情報の演算周期に規定される サ ン プ リ ン グ周 期でパ ル ス信号を取込むサ ン プ リ ン グ手段 ：
    こ の サ ン プ リ ン グ周期に同期 しか つ そ の周期の整数分 の 1 の時間内に フ ィ ー ド バ ッ ク さ れる パ ル ス数を計数す る計数手段 ；
    こ の計数手段 に お ける前記サ ン プ リ ン グ周期 に対応す る複数個の計数データ を逐次最新の も の に更新 し なが ら 記憶す る記憶手段 ；
    こ の記憶手段か ら所定の計数データ を加算 し て速.度制 御演算部 に速度情報 と し て供給す る演算手段。
    ( 2 ) 前記演算手段は、 直近のサ ン プ リ ン グ周期内で 計数さ れた計数データ と 、 前記記憶手段か ら の計数デ一 タ と に そ れぞれ重みづけ し て速度情報 と し て演算処理す る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 （ 1 ) 項記載の速度制 御装置。
    ( 3 ) 前記サーボモ ー タ か ら フ ィ ー ド ノ ッ ク さ れ たパ ル ス信号は 、 ソ フ ト ウ ェ ア サ ー ボ某を構成す る マ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ に おいて処理さ れ る こ と を特徴 と す る請求の 範囲第 （ 1 ) 項記載の速度制御装置。 ( 4 ) 前記サーボモータ か ら フ ィ ー ド ノ ヅ ク さ れる バ ルス信号は、 前記サ ン プ リ ング手段でのサ ン プ リ ン グ周 期の 4分の 1 の周期でカ ケン 卜 され、 離散的な速度情報 を形成する こ と を特徴 と する請求の範囲第 （ 1 ) 項記載 の速度制御装置。
    つ
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE3750428T2|1994-12-15|
    US4885515A|1989-12-05|
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    EP0292573B1|1994-08-24|
    DE3750428D1|1994-09-29|
    JPS63148881A|1988-06-21|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-06-16| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): KR US |
    1988-06-16| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1988-08-01| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1988900096 Country of ref document: EP |
    1988-11-30| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1988900096 Country of ref document: EP |
    1994-08-24| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1988900096 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP61/296386||1986-12-12||
    JP61296386A|JPS63148881A|1986-12-12|1986-12-12|Speed control device for servo motor|DE3750428A| DE3750428D1|1986-12-12|1987-12-11|Geschwindigkeitsregelanordnung.|
    EP88900096A| EP0292573B1|1986-12-12|1987-12-11|Speed controller|
    KR888870961A| KR920002760B1|1986-12-12|1987-12-11|속도제어장치|
    DE3750428T| DE3750428T2|1986-12-12|1987-12-11|Geschwindigkeitsregelanordnung.|
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