JPH06250702A - Servo control unit - Google Patents
Servo control unitInfo
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- JPH06250702A JPH06250702A JP3998293A JP3998293A JPH06250702A JP H06250702 A JPH06250702 A JP H06250702A JP 3998293 A JP3998293 A JP 3998293A JP 3998293 A JP3998293 A JP 3998293A JP H06250702 A JPH06250702 A JP H06250702A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、フィードフォワード制
御機能を備えたサーボ制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo controller having a feedforward control function.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のフィードフォワード制御機能を備
えたサーボ制御装置は、図３に示すように構成されてい
る。図３において、１は指令値生成装置で、周期的な位
置指令θr 、速度指令ωr 、加速度指令ω′r を生成す
る。また、２はモータ／制御系２で、このモータ／制御
系２より角度θ、角速度ωが検出され、角度θが減算器
３の−端子に、角速度ωが加減算器５の−端子に入力さ
れる。2. Description of the Related Art A conventional servo controller having a feedforward control function is constructed as shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a command value generation device that generates a periodic position command θr, a speed command ωr, and an acceleration command ω′r. Reference numeral 2 denotes a motor / control system 2 which detects an angle θ and an angular velocity ω from the motor / control system 2 and inputs the angle θ to the minus terminal of the subtractor 3 and the angular velocity ω to the minus terminal of the adder / subtractor 5. It
【０００３】そして、上記指令値生成装置１から出力さ
れる位置指令θr は、制御系における減算器３の＋端子
に入力され、位置指令θr から上記モータ／制御系２の
検出角度θが減算されて位置偏差θr −θが求められ
る。この位置偏差θr −θは、乗算器４に入力されて位
置フィードバックゲインＧp が乗算され、この乗算結果
が加減算器５の＋端子に入力される。The position command θr output from the command value generator 1 is input to the + terminal of the subtracter 3 in the control system, and the detected angle θ of the motor / control system 2 is subtracted from the position command θr. Position deviation θ r −θ is obtained. This position deviation θr−θ is input to the multiplier 4 and multiplied by the position feedback gain Gp, and the multiplication result is input to the + terminal of the adder / subtractor 5.
【０００４】また、指令値生成装置１から出力される速
度指令ωr 、加速度指令ω′r は、フィードフォワード
制御部８へ送られる。このフィードフォワード制御部８
は、乗算器９，１０により構成される。上記速度指令ω
r は乗算器９に入力され、速度フィードフォワードゲイ
ンＫVFF が乗算されて速度フィードフォワード値とな
り、加速度指令ω′r は乗算器１０に入力され、トルク
フィードフォワードゲインＪo が乗算されてトルクフィ
ードフォワード値となる。The speed command ω r and the acceleration command ω'r output from the command value generator 1 are sent to the feedforward control unit 8. This feedforward control unit 8
Is composed of multipliers 9 and 10. Above speed command ω
r is input to the multiplier 9, multiplied by the speed feedforward gain K VFF to obtain a speed feedforward value, and the acceleration command ω′r is input to the multiplier 10 and multiplied by the torque feedforward gain Jo to calculate the torque feedforward. It becomes a value.
【０００５】上記乗算器９から出力される速度フィード
フォワード値は、加減算器５の＋端子に入力される。こ
の加減算器５は、乗算器４の出力に乗算器９からの速度
フィードフォワード値を加算すると共に、角速度ωを減
算して速度偏差を求め、乗算器６に出力する。この乗算
器６は、上記速度偏差に速度フィードバックゲインＧv
を乗算して加算器７に出力する。この加算器７は、乗算
器６の出力と上記乗算器１０から出力されるトルクフィ
ードフォワード値とを加算し、トルク指令ｕとしてモー
タ／制御系２に入力する。The velocity feedforward value output from the multiplier 9 is input to the + terminal of the adder / subtractor 5. The adder / subtractor 5 adds the velocity feedforward value from the multiplier 9 to the output of the multiplier 4, subtracts the angular velocity ω to obtain the velocity deviation, and outputs the velocity deviation to the multiplier 6. The multiplier 6 calculates the speed feedback gain Gv based on the speed deviation.
And outputs to the adder 7. The adder 7 adds the output of the multiplier 6 and the torque feedforward value output from the multiplier 10 and inputs it to the motor / control system 2 as a torque command u.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のサ
ーボ制御装置は、フィードフォワード制御部８における
フィードフォワードゲインが固定であり、このため負荷
への変動などでフィードフォワードゲインのゲイン誤差
が存在する場合、位置偏差をフィードバックにより打ち
消しているが、高速な指令に対してはフィードバックの
遅れによる偏差を抑制できないという問題があった。As described above, in the conventional servo control device, the feedforward gain in the feedforward control unit 8 is fixed, and therefore there is a gain error in the feedforward gain due to fluctuations in the load. In this case, the position deviation is canceled by feedback, but there is a problem that the deviation due to the feedback delay cannot be suppressed for a high-speed command.
【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、フィードフォワードのゲインを速やかに自動調整す
ることで、位置偏差を著しく低減し得るサーボ制御装置
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a servo control device capable of remarkably reducing a position deviation by rapidly and automatically adjusting a feedforward gain.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、被制御機械を
周期的に駆動するサーボ制御装置において、周期的な位
置指令θr 、速度指令ωr 、加速度指令ω′r を生成す
る指令値生成装置と、上記位置指令θr に従って被制御
機械を駆動制御する制御系と、上記速度指令ωr 、加速
度指令ω′r とそれに対する位置偏差からフィードフォ
ワードのゲイン誤差を推定するフィードフォワードゲイ
ン誤差推定部と、このゲイン誤差推定部により推定され
たゲイン誤差により、上記制御系に対して位置偏差が零
になるようにフィードフォワードゲインを調整するフィ
ードフォワード制御部とを具備したことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a servo control device for periodically driving a controlled machine, a command value generating device for generating a periodic position command θr, a speed command ωr, and an acceleration command ω'r. And a control system for driving and controlling the controlled machine according to the position command θr, a feedforward gain error estimator that estimates a feedforward gain error from the speed command ωr, the acceleration command ω′r and the position deviation relative to it. According to the gain error estimated by the gain error estimation unit, a feedforward control unit for adjusting the feedforward gain so that the position deviation becomes zero with respect to the control system is provided.
【０００９】[0009]
【作用】指令値生成装置から位置指令θr 、速度指令ω
r 、加速度指令ω′r が出力されると、この指令に従っ
て制御系が動作し、被制御機械を駆動する。また、この
際、フィードフォワードゲイン誤差推定部が作動し、上
記速度指令、加速度指令とそれに対する位置偏差からフ
ィードフォワードのゲイン誤差、すなわち、トルクフィ
ードフォワードゲイン誤差ΔＪと速度フィードフォワー
ドゲイン誤差とを推定し、その推定位置をフィードフォ
ワード制御部に出力する。このフィードフォワード制御
部は、ゲイン誤差推定部により推定されたゲイン誤差に
基づき、上記制御系に対して位置偏差が零になるように
フィードフォワードゲインを調整する。従って、負荷変
動などにより位置偏差が発生した場合でも、フィードフ
ォワード制御部におけるゲイン調整により、位置偏差を
低減することができる。[Operation] Position command θr, speed command ω from command value generator
When r and the acceleration command ω'r are output, the control system operates according to these commands to drive the controlled machine. At this time, the feedforward gain error estimation unit operates to estimate the feedforward gain error, that is, the torque feedforward gain error ΔJ and the speed feedforward gain error, from the speed command, the acceleration command, and the position deviation relative thereto. Then, the estimated position is output to the feedforward control unit. This feedforward control unit adjusts the feedforward gain based on the gain error estimated by the gain error estimation unit so that the position deviation becomes zero with respect to the control system. Therefore, even if a position deviation occurs due to load fluctuation or the like, the position deviation can be reduced by the gain adjustment in the feedforward control unit.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１１】図１は本発明の一実施例に係るサーボ制御
装置の構成を示すブロック図である。本発明は、上記図
３に示した回路において、ゲイン固定のフィードフォワ
ード制御部８に代えて、ゲイン可変のフィードフォワー
ド制御部８Ａを設けると共に、このフィードフォワード
制御部８Ａのゲインを制御するフィードフォワードゲイ
ン誤差推定部１１を設けたものである。その他の構成
は、図３と同じであるので、図３と同一符号を付して詳
細な説明は省略する。上記フィードフォワード制御部８
Ａは、ゲイン可変の乗算器９ａ，１０ａを用いて構成し
ている。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a servo controller according to an embodiment of the present invention. According to the present invention, in the circuit shown in FIG. 3, a feedforward control unit 8A having a variable gain is provided in place of the feedforward control unit 8 having a fixed gain, and the feedforward control unit 8A controls the gain of the feedforward control unit 8A. The gain error estimation unit 11 is provided. Since other configurations are the same as those in FIG. 3, the same reference numerals as those in FIG. 3 are given and detailed description thereof is omitted. The feedforward control unit 8
A is composed of variable gain multipliers 9a and 10a.
【００１２】また、フィードフォワードゲイン誤差推定
部１１は、指令値生成装置１から出力される速度指令ω
r 、加速度指令ω′r と減算器３から出力される位置偏
差θr −θから、後述する（３），（４）式によりトル
クフィードフォワードゲイン誤差ΔＪと速度フィードフ
ォワードゲイン誤差ΔＫVFF とを計算して出力する。こ
のトルクフィードフォワードゲイン誤差ΔＪにより、乗
算器１０ａのトルクフィードフォワードゲインＪo がＪ
o ＋ΔＪに調整される。同様に速度フィードフォワード
ゲイン誤差ΔＫVFF により乗算器９ａの速度フィードフ
ォワードゲインＫVFF がＫVFF ＋ΔＫVFF に調整され
る。以上の自動調整により、位置偏差θr−θが零に近
付くように変更される。次に上記実施例の動作について
説明する。前記図３に示したゲイン固定のフィードフォ
ワード制御部８を使用した場合における系は、次の
（１），（２）式で表される。Further, the feedforward gain error estimation unit 11 uses the speed command ω output from the command value generation device 1.
From r, the acceleration command ω′r, and the position deviation θr −θ output from the subtractor 3, the torque feedforward gain error ΔJ and the velocity feedforward gain error ΔK VFF are calculated by the equations (3) and (4) described later. And output. Due to this torque feedforward gain error ΔJ, the torque feedforward gain Jo of the multiplier 10a becomes J.
It is adjusted to o + ΔJ. Similarly, the speed feedforward gain error ΔK VFF adjusts the speed feedforward gain K VFF of the multiplier 9a to K VFF + ΔK VFF . By the above automatic adjustment, the position deviation θr−θ is changed so as to approach zero. Next, the operation of the above embodiment will be described. The system in the case where the fixed gain feedforward control unit 8 shown in FIG. 3 is used is expressed by the following equations (1) and (2).
【００１３】すなわち、トルク指令をｕ、角度をθ、角
速度をω、位置指令をθr 、速度指令をωr 、加速度指
令をω′r 、慣性モーメントをＪ、粘性係数をＤ、速度
フィードバックゲインをＧv 、位置フィードバックゲイ
ンをＧp 、速度フィードフォワードゲインをＫVFF 、ト
ルクフィードフォワードゲインをＪo とすると、モータ
／制御系２の運動方程式は（１）式で、トルク指令ｕの
式は（２）式で表される。 Ｊω′＝ｕ−Ｄω …（１） ｕ＝Ｊo ω′r ＋Ｇv ｛ＫVFF ωr −ω＋Ｇp （θr −θ）｝ …（２） 上記（１），（２）及びωr ＝θ′r ，ω＝θ′によ
り、位置指令θr から位置偏差θr −θへの伝達関数
は、（３）式となる。 （θr −θ）／θr ＝（ΔＪＳ2 ＋ΔＫVFF Ｇv Ｓ） ／｛ＪＳ2 ＋（Ｇv ＋Ｄ）Ｓ＋Ｇp Ｇv ｝…（３） 但し、トルクフィードフォワードゲイン誤差ΔＪ： ΔＪ＝Ｊ−Ｊo …（４） 速度フィードフォワードゲイン誤差ΔＫVFF ： ΔＫVFF ＝｛１＋（Ｄ／ＧV ）｝−ＫVFF …（５） である。よって、トルクフィードフォワードゲイン誤差
ΔＪ、速度フィードフォワードゲイン誤差ΔＫVFF を求
め、 Ｊo ＋ΔＪ→Ｊo ＫVFF ＋ΔＫVFF →ＫVFF とゲインを自動調整することにより、位置偏差θr −θ
を零にすることができる。以下、トルクフィードフォワ
ードゲイン誤差ΔＪ及び速度フィードフォワードゲイン
誤差ΔＫVFF の求め方を説明する。新たな信号としてφ
（ｔ）を（６）式に示すように定義する。 φ（ｔ）＝（Ｇp Ｇv ωr ）／｛ＪＳ2 ＋（Ｇv ＋Ｄ）Ｓ＋Ｇp Ｇv ｝ …（６） 上記（６）式より（３）式は、 θr −θ＝（ΔＪ／Ｇp Ｇv ）φ′＋（ΔＫVFF ／Ｇp ）φ …（７） となる。そして、ある時間区間［ｔ1 ，ｔ2 ］で、
（７）式の両辺にφ′及びφを掛けて積分すると、次の
（８），（９）式が得られる。That is, the torque command is u, the angle is θ, the angular velocity is ω, the position command is θr, the speed command is ωr, the acceleration command is ω′r, the moment of inertia is J, the viscosity coefficient is D, and the speed feedback gain is Gv. , The position feedback gain is Gp, the velocity feedforward gain is K VFF , and the torque feedforward gain is Jo, the equation of motion of the motor / control system 2 is Equation (1), and the equation of the torque command u is Equation (2). expressed. Jω ′ = u−Dω (1) u = Jo ω′r + Gv {K VFF ωr −ω + Gp (θr −θ)} (2) The above (1) and (2) and ωr = θ′r, ω = The transfer function from the position command θr to the position deviation θr−θ according to θ ′ is given by equation (3). (Θr −θ) / θr = (ΔJS 2 + ΔK VFF Gv S) / {JS 2 + (Gv + D) S + Gp Gv} (3) However, torque feedforward gain error ΔJ: ΔJ = J−Jo (4) Speed feedforward gain error ΔK VFF : ΔK VFF = {1+ (D / GV)} − K VFF (5). Therefore, the torque feed-forward gain error ΔJ and the speed feed-forward gain error ΔK VFF are obtained, and the position deviation θr −θ is obtained by automatically adjusting the gain as Jo + ΔJ → Jo K VFF + ΔK VFF → K VFF.
Can be zero. Hereinafter, a method of obtaining the torque feedforward gain error ΔJ and the velocity feedforward gain error ΔK VFF will be described. Φ as a new signal
(T) is defined as shown in equation (6). φ (t) = (Gp Gv ωr) / {JS 2 + (Gv + D) S + Gp Gv} (6) From the above formula (6), the formula (3) becomes θr −θ = (ΔJ / Gp Gv) φ ′ + (ΔK VFF / Gp) φ (7) . Then, in a certain time section [t1, t2],
When both sides of the equation (7) are multiplied by φ ′ and φ and integrated, the following equations (8) and (9) are obtained.
【００１４】[0014]
【数１】 ここで指令値が周期関数であるから、結果的にφ（ｔ）
は周期関数となる。 よって、φ（ｔ＋ｎＴ）＝φ（ｔ＋（ｎ＋１）Ｔ） …（１０） 但し、ｎ＝０，１，２，…が成り立つ。このとき、ｔ1
＝ｔ＋ｎＴ、ｔ2 ＝ｔ＋（ｎ＋１）Ｔとすると、[Equation 1] Since the command value is a periodic function here, φ (t) results
Is a periodic function. Therefore, φ (t + nT) = φ (t + (n + 1) T) (10), where n = 0, 1, 2, ... At this time, t1
= T + nT and t2 = t + (n + 1) T,
【００１５】[0015]
【数２】 となる。従って、（８），（９）式と（１２）式より、
（１３），（１４）式が得られる。[Equation 2] Becomes Therefore, from equations (8), (9) and (12),
Expressions (13) and (14) are obtained.
【００１６】[0016]
【数３】 [Equation 3]
【００１７】上記（６），（１３），（１４）式を用い
たフィードフォワードゲイン誤差推定部１１の構成例を
図２に示す。ここで制御系の帯域は、指令値の周期関数
の帯域より十分高いため、（６）式の未知パラメータＪ
とＤの代わりに、Ｊo と粘性係数Ｄo を用いる。FIG. 2 shows a configuration example of the feedforward gain error estimation unit 11 using the above equations (6), (13) and (14). Here, since the band of the control system is sufficiently higher than the band of the periodic function of the command value, the unknown parameter J of the equation (6) is
Instead of and D, Jo and the viscosity coefficient Do are used.
【００１８】上記（１３），（１４）式を用いることに
より、速度指令ωr 、加速度指令ω′r 及び位置偏差θ
r −θからトルクフィードフォワードゲイン誤差ΔＪ、
速度フィードフォワードゲイン誤差ΔＫVFF を求めるこ
とができる。このトルクフィードフォワードゲイン誤差
ΔＪ及び速度フィードフォワードゲイン誤差ΔＫVFFを
用いて、フィードフォワードゲインＪo ，ＫVFF を Ｊo ＋ΔＪ→Ｊo ＫVFF ＋ΔＫVFF →ＫVFF のように自動調整することにより、周期的指令に対し位
置偏差θr −θを零にすることができる。By using the above equations (13) and (14), the speed command ωr, the acceleration command ω'r and the position deviation θ
Torque feedforward gain error ΔJ from r − θ,
The velocity feedforward gain error ΔK VFF can be obtained. By using the torque feedforward gain error ΔJ and the velocity feedforward gain error ΔK VFF , the feedforward gains Jo and K VFF are automatically adjusted as follows: Jo + ΔJ → Jo K VFF + ΔK VFF → K VFF However, the position deviation θr−θ can be made zero.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、フ
ィードフォワードゲイン誤差推定部１１において、速度
指令ωr 、加速度指令ω′r 及び位置偏差θr −θか
ら、位置偏差θr −θを零にするようにトルクフィード
フォワードゲイン誤差ΔＪと速度フィードフォワードゲ
イン誤差ΔＫVFF とが計算され、それによりフィードフ
ォワード制御部８Ａにおけるトルクフィードフォワード
ゲインＪo と速度フィードフォワードゲインＫVFF とが
調整される。従って、負荷変動などにより、位置偏差θ
r −θが発生した場合でも、フィードフォワード制御部
８Ａにおける乗算器９ａ，１０ａにおけるフィードフォ
ワードゲインＪo ，ＫVFF の自動調整により、位置偏差
θr −θを零にすることができる。As described above in detail, according to the present invention, in the feedforward gain error estimation unit 11, the position deviation θr−θ is made zero from the speed command ωr, the acceleration command ω′r, and the position deviation θr−θ. The torque feedforward gain error ΔJ and the speed feedforward gain error ΔK VFF are calculated so that the torque feedforward gain Jo and the speed feedforward gain K VFF in the feedforward control unit 8A are adjusted. Therefore, the position deviation θ
Even if r−θ is generated, the position deviation θr−θ can be made zero by automatically adjusting the feedforward gains Jo and K VFF in the multipliers 9a and 10a in the feedforward control unit 8A.
【図１】本発明の一実施例に係るサーボ制御装置の構成
を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a servo control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のフィードフォワードゲイン誤差推定部の
構成例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a feedforward gain error estimation unit in FIG.
【図３】従来のサーボ制御装置の構成を示すブロック
図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional servo control device.
１ 指令値生成装置 ２ モータ／制御系 ３ 減算器 ４ 乗算器 ５ 加減算器 ６ 乗算器 ７ 加算器 ８，８Ａ フィードフォワード制御部 ９，９ａ 乗算器 １０，１０ａ 乗算器 １１ フィードフォワードゲイン誤差推定部 1 Command value generator 2 Motor / control system 3 Subtractor 4 Multiplier 5 Adder / subtractor 6 Multiplier 7 Adder 8, 8A Feedforward control unit 9, 9a Multiplier 10, 10a Multiplier 11 Feedforward gain error estimation unit
Claims (1)
御装置において、周期的な位置指令、速度指令、加速度
指令を生成する指令値生成装置と、上記位置指令に従っ
て被制御機械を駆動制御する制御系と、上記速度指令、
加速度指令とそれに対する位置偏差からフィードフォワ
ードのゲイン誤差を推定するフィードフォワードゲイン
誤差推定部と、このゲイン誤差推定部により推定された
ゲイン誤差により、上記制御系に対して位置偏差が零に
なるようにフィードフォワードゲインを調整するフィー
ドフォワード制御部とを具備したことを特徴とするサー
ボ制御装置。1. A servo control device for periodically driving a controlled machine, a command value generation device for generating a periodic position command, a speed command, and an acceleration command, and driving control of the controlled machine according to the position command. Control system, speed command,
The feed-forward gain error estimator that estimates the feed-forward gain error from the acceleration command and the position deviation relative to it, and the gain error estimated by this gain error estimator, make the position error zero for the control system. And a feedforward control unit that adjusts the feedforward gain.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3998293A JPH06250702A (en) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | Servo control unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3998293A JPH06250702A (en) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | Servo control unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250702A true JPH06250702A (en) | 1994-09-09 |
Family
ID=12568159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3998293A Withdrawn JPH06250702A (en) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | Servo control unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06250702A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346860A (en) * | 1998-05-12 | 2006-12-28 | Mitsubishi Electric Corp | Electric discharge machining control method and its device |
| JP2013162694A (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Ricoh Co Ltd | Motor controller and image forming apparatus |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP3998293A patent/JPH06250702A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006346860A (en) * | 1998-05-12 | 2006-12-28 | Mitsubishi Electric Corp | Electric discharge machining control method and its device |
| JP2013162694A (en) * | 2012-02-07 | 2013-08-19 | Ricoh Co Ltd | Motor controller and image forming apparatus |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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