JPH08263143A - 外乱オブザーバを用いた制御ゲイン切り替え方式 - Google Patents
外乱オブザーバを用いた制御ゲイン切り替え方式Info
- Publication number
- JPH08263143A JPH08263143A JP7088622A JP8862295A JPH08263143A JP H08263143 A JPH08263143 A JP H08263143A JP 7088622 A JP7088622 A JP 7088622A JP 8862295 A JP8862295 A JP 8862295A JP H08263143 A JPH08263143 A JP H08263143A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control gain
- motor
- value
- control
- backlash
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの
切り替えを行うことができる制御ゲイン切り替え方式を
提供する。 【構成】 モータに加わる外力を外乱オブザーバ５で推
定し、該推定値に応じてモータを制御する制御ゲインを
切り替えることによって、バックラッシュの状態に応じ
て制御ゲインの切り替えを行う。外乱オブザーバ５は、
トルク指令Ｔｃｍｄと速度θｍ＊を入力して、モータに
加わる外力を推定する。制御器切り替え手段６は、この
推定した外力によってバックラッシュの状態を判定し、
制御ブロック１中で制御ゲインｋｍを有する第１制御器
１１と制御ゲインｋを有する第２制御器１２との切り替
えを行い、これによって、制御ゲインの値を切り替え
る。
切り替えを行うことができる制御ゲイン切り替え方式を
提供する。 【構成】 モータに加わる外力を外乱オブザーバ５で推
定し、該推定値に応じてモータを制御する制御ゲインを
切り替えることによって、バックラッシュの状態に応じ
て制御ゲインの切り替えを行う。外乱オブザーバ５は、
トルク指令Ｔｃｍｄと速度θｍ＊を入力して、モータに
加わる外力を推定する。制御器切り替え手段６は、この
推定した外力によってバックラッシュの状態を判定し、
制御ブロック１中で制御ゲインｋｍを有する第１制御器
１１と制御ゲインｋを有する第２制御器１２との切り替
えを行い、これによって、制御ゲインの値を切り替え
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械のテーブル等
の送り軸やロボットの駆動軸等を駆動するモータの制御
に関し、特に制御ゲインの調節方式に関する。
の送り軸やロボットの駆動軸等を駆動するモータの制御
に関し、特に制御ゲインの調節方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械のテーブル等の送り軸やロボッ
トの駆動軸等を駆動するモータを制御する場合、従来、
例えば図１０に示すような制御ループ（図では速度ルー
プについて示している）によって行っている。図１０の
制御ループでは、速度指令に制御ゲインＫを乗じた値を
トルク指令Ｔｃｍｄとし、該トルク指令Ｔｃｍｄを電流
ループを介してモータに供給する。モータはモータのト
ルク定数ＫｔとモータのイナーシャＪｍを持ち、前記ト
ルク指令Ｔｃｍｄによって駆動されてモータ速度θｍ＊
を出力する。なお、θｍはモータ位置を表し＊は微分を
表しており、モータ速度θｍ＊はモータ位置θｍを微分
したものである。
トの駆動軸等を駆動するモータを制御する場合、従来、
例えば図１０に示すような制御ループ（図では速度ルー
プについて示している）によって行っている。図１０の
制御ループでは、速度指令に制御ゲインＫを乗じた値を
トルク指令Ｔｃｍｄとし、該トルク指令Ｔｃｍｄを電流
ループを介してモータに供給する。モータはモータのト
ルク定数ＫｔとモータのイナーシャＪｍを持ち、前記ト
ルク指令Ｔｃｍｄによって駆動されてモータ速度θｍ＊
を出力する。なお、θｍはモータ位置を表し＊は微分を
表しており、モータ速度θｍ＊はモータ位置θｍを微分
したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、負荷をモータ
駆動する場合、負荷とモータとの間に減速機等の伝達機
構を介して行う場合がある。このような伝達機構を介し
てモータを駆動する際には、モータと伝達機構との間に
バックラッシュが存在する場合がある。このようにバッ
クラッシュが存在する場合に、モータから負荷側を見た
ときのイナーシャはバックラッシュの有無によって異な
る。
駆動する場合、負荷とモータとの間に減速機等の伝達機
構を介して行う場合がある。このような伝達機構を介し
てモータを駆動する際には、モータと伝達機構との間に
バックラッシュが存在する場合がある。このようにバッ
クラッシュが存在する場合に、モータから負荷側を見た
ときのイナーシャはバックラッシュの有無によって異な
る。
【０００４】従来のモータの制御方式では、このバック
ラッシュに有無にかかわらず一定の制御ゲインＫを持つ
一つの制御器によって制御を行っている。この制御器の
制御ゲインとしては、バックラッシュ中において安定な
制御が得られる最大の制御ゲイン値とバックラッシュ中
でなく噛み合っている場合において安定な制御が得られ
る最大の制御ゲイン値との内で低いほうの制御ゲイン値
を採用し、これによって、バックラッシュの有無に関係
なく安定な制御を確保している。なお、ここで、バック
ラッシュ中とは、モータと伝達機構とが噛み合っていな
い状態を示している。
ラッシュに有無にかかわらず一定の制御ゲインＫを持つ
一つの制御器によって制御を行っている。この制御器の
制御ゲインとしては、バックラッシュ中において安定な
制御が得られる最大の制御ゲイン値とバックラッシュ中
でなく噛み合っている場合において安定な制御が得られ
る最大の制御ゲイン値との内で低いほうの制御ゲイン値
を採用し、これによって、バックラッシュの有無に関係
なく安定な制御を確保している。なお、ここで、バック
ラッシュ中とは、モータと伝達機構とが噛み合っていな
い状態を示している。
【０００５】しかしながら、この従来の制御方式では、
常に制御性能が低くなる方に制御ゲインが設定されると
いう問題点がある。
常に制御性能が低くなる方に制御ゲインが設定されると
いう問題点がある。
【０００６】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決して、バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの
切り替えを行うことができる制御ゲイン切り替え方式を
提供することを目的とする。
解決して、バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの
切り替えを行うことができる制御ゲイン切り替え方式を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータに加わ
る外力を外乱オブサーバで推定し、モータを制御する制
御ゲインをこの推定値に応じて切り替えることによっ
て、前記目的を達成するものである。
る外力を外乱オブサーバで推定し、モータを制御する制
御ゲインをこの推定値に応じて切り替えることによっ
て、前記目的を達成するものである。
【０００８】本発明の外乱オブサーバはモータに加わる
外乱を推定するオブサーバであり、伝達機構等の負荷が
モータに接続されているか否かをモータ側から判定する
ものである。そして、バックラッシュか否かの境界にお
ける外乱オブサーバの推定値をあらかじめ求め、その値
をしきい値として設定し、モータ制御中における外乱オ
ブサーバの推定値とそのしきい値とを比較することによ
ってバックラッシュの有無を推定し、これによって、モ
ータを制御する制御ゲインを切り替えるものである。
外乱を推定するオブサーバであり、伝達機構等の負荷が
モータに接続されているか否かをモータ側から判定する
ものである。そして、バックラッシュか否かの境界にお
ける外乱オブサーバの推定値をあらかじめ求め、その値
をしきい値として設定し、モータ制御中における外乱オ
ブサーバの推定値とそのしきい値とを比較することによ
ってバックラッシュの有無を推定し、これによって、モ
ータを制御する制御ゲインを切り替えるものである。
【０００９】この制御ゲインの切り替えでは、異なる制
御ゲインが設定された複数の制御器を用意し、外乱オブ
サーバの推定値に応じてこの制御器を切り替えることに
より行う方式により実現すくことも、あるいは、一つの
制御器の制御ゲイン値を外乱オブサーバの推定値に応じ
て異なる値に切り替えることにより行う方式によた実現
するせともできる。
御ゲインが設定された複数の制御器を用意し、外乱オブ
サーバの推定値に応じてこの制御器を切り替えることに
より行う方式により実現すくことも、あるいは、一つの
制御器の制御ゲイン値を外乱オブサーバの推定値に応じ
て異なる値に切り替えることにより行う方式によた実現
するせともできる。
【００１０】また、制御ゲインの切り替えにおいて、推
定値が設定値より小さい場合には小さな制御ゲインと
し、推定値が設定値より大きい場合には大きな制御ゲイ
ンとするよう制御することによって、バックラッシュが
存在する機構において、バックラッシュの状態に対応し
て制御器の制御ゲインを最大値に設定することができ
る。
定値が設定値より小さい場合には小さな制御ゲインと
し、推定値が設定値より大きい場合には大きな制御ゲイ
ンとするよう制御することによって、バックラッシュが
存在する機構において、バックラッシュの状態に対応し
て制御器の制御ゲインを最大値に設定することができ
る。
【００１１】
【作用】外乱オブサーバはモータからみた外乱トルクを
推定する。モータと伝達機構等の負荷との間でバックラ
ッシュがあり、モータ側からみて負荷が噛み合っていな
い場合には、外乱オブサーバの推定値は小さくなる。そ
こで、モータと負荷とが噛み合っているときと噛み合っ
ていないときの境界での外乱オブサーバの推定値をあら
かじめ求め、その推定値をしきい値として設定してお
く。
推定する。モータと伝達機構等の負荷との間でバックラ
ッシュがあり、モータ側からみて負荷が噛み合っていな
い場合には、外乱オブサーバの推定値は小さくなる。そ
こで、モータと負荷とが噛み合っているときと噛み合っ
ていないときの境界での外乱オブサーバの推定値をあら
かじめ求め、その推定値をしきい値として設定してお
く。
【００１２】外乱オブサーバが推定する推定値としきい
値とを比較し、推定値がしきい値より小さい場合にはモ
ータと負荷とは噛み合った状態ではなくバックラッシュ
中であると判定し、一方、推定値がしきい値より大きい
場合にはモータと負荷とは噛み合った状態であってバッ
クラッシュ中でないと判定する。
値とを比較し、推定値がしきい値より小さい場合にはモ
ータと負荷とは噛み合った状態ではなくバックラッシュ
中であると判定し、一方、推定値がしきい値より大きい
場合にはモータと負荷とは噛み合った状態であってバッ
クラッシュ中でないと判定する。
【００１３】そして、前記の判定に基づいて制御器の制
御ゲインの切り替えを行う。つまり、推定値がしきい値
より小さくバックラッシュ中であると判定される場合に
は、制御器が制御する対象はモータ単体とし、その制御
器の制御ゲインをモータ単体に対応した小さな値に設定
し、一方、推定値がしきい値より大きい場合には、制御
器が制御する対象はモータ単体および負荷とし、その制
御器の制御ゲインをモータ単体および負荷に対応した大
きな値に設定する。
御ゲインの切り替えを行う。つまり、推定値がしきい値
より小さくバックラッシュ中であると判定される場合に
は、制御器が制御する対象はモータ単体とし、その制御
器の制御ゲインをモータ単体に対応した小さな値に設定
し、一方、推定値がしきい値より大きい場合には、制御
器が制御する対象はモータ単体および負荷とし、その制
御器の制御ゲインをモータ単体および負荷に対応した大
きな値に設定する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。伝達機構を介して負荷に接続されたモー
タの速度制御を行う場合、この伝達機構とモータとの間
にバックラッシュが存在する場合がある。このようなバ
ックラッシュが存在するとき、伝達機構や負荷が剛体と
見なせる程度に剛性が十分に高い場合には、そのモータ
と伝達機構および負荷を含めたモデルの運動方程式は、
以下の式によって表すことができる。
細に説明する。伝達機構を介して負荷に接続されたモー
タの速度制御を行う場合、この伝達機構とモータとの間
にバックラッシュが存在する場合がある。このようなバ
ックラッシュが存在するとき、伝達機構や負荷が剛体と
見なせる程度に剛性が十分に高い場合には、そのモータ
と伝達機構および負荷を含めたモデルの運動方程式は、
以下の式によって表すことができる。
【００１５】（バックラッシュの中に入っている場
合）： τ＝Ｊｍ・θｍ＊＊ …（１） （モータと伝達機構が噛み合っている場合）： τ＝（Ｊｍ＋ＪL ）・θｍ＊＊ …（２） なお、上記式（１），（２）において、バックラッシュ
の中に入っている場合とはモータと伝達機構とが噛み合
っていない場合である。また、τはモータの出力トルク
〔Ｋｇｆｃｍ〕、Ｊｍはモータ単体のイナーシャ〔Ｋｇ
ｆｃｍ／（ｒａｄ／ｓ2 ）〕、ＪL はモータ側からみて
剛体と見なせる伝達機構や負荷のイナーシャ〔Ｋｇｆｃ
ｍ／（ｒａｄ／ｓ2 ）〕であり、θｍはモータ位置〔ｒ
ａｄ〕である。また、θｍに付した“＊＊”の符号は２
階微分を表し、θｍ＊＊はモータの加速度〔ｒａｄ／ｓ
2 〕を表している。
合）： τ＝Ｊｍ・θｍ＊＊ …（１） （モータと伝達機構が噛み合っている場合）： τ＝（Ｊｍ＋ＪL ）・θｍ＊＊ …（２） なお、上記式（１），（２）において、バックラッシュ
の中に入っている場合とはモータと伝達機構とが噛み合
っていない場合である。また、τはモータの出力トルク
〔Ｋｇｆｃｍ〕、Ｊｍはモータ単体のイナーシャ〔Ｋｇ
ｆｃｍ／（ｒａｄ／ｓ2 ）〕、ＪL はモータ側からみて
剛体と見なせる伝達機構や負荷のイナーシャ〔Ｋｇｆｃ
ｍ／（ｒａｄ／ｓ2 ）〕であり、θｍはモータ位置〔ｒ
ａｄ〕である。また、θｍに付した“＊＊”の符号は２
階微分を表し、θｍ＊＊はモータの加速度〔ｒａｄ／ｓ
2 〕を表している。
【００１６】上記の制御対象について、電流ループおよ
び速度ループについて制御ループを構成すると、図１お
よび図２に示すような本発明の外乱オブサーバを用いた
制御ゲイン切り替え方式を実施する制御ブロック図とな
る。なお、図１，図２は本発明の制御ゲイン切り替え方
式を説明するに必要な部分のみを示し、その他の部分に
ついては、通常のモータの制御と同様であるため省略し
て示している。また、図１は本発明の実施例を構成する
第１の構成例であり、図２は本発明の実施例を構成する
第２の構成例である。
び速度ループについて制御ループを構成すると、図１お
よび図２に示すような本発明の外乱オブサーバを用いた
制御ゲイン切り替え方式を実施する制御ブロック図とな
る。なお、図１，図２は本発明の制御ゲイン切り替え方
式を説明するに必要な部分のみを示し、その他の部分に
ついては、通常のモータの制御と同様であるため省略し
て示している。また、図１は本発明の実施例を構成する
第１の構成例であり、図２は本発明の実施例を構成する
第２の構成例である。
【００１７】図１の第１の構成例において、制御ゲイン
のブロック１において速度指令に制御ゲインが乗じてト
ルク指令Ｔｃｍｄを電流ループ２に出力する。第１の構
成例では、この制御ゲインのブロック１は第１の制御器
１１と第２の制御器１２とを備え、第１の制御器１１の
制御ゲインはバックラッシュ中に使用する制御ゲインＫ
ｍであり、第２の制御器１２の制御ゲインは噛み合って
いるときに使用する制御ゲインＫである。
のブロック１において速度指令に制御ゲインが乗じてト
ルク指令Ｔｃｍｄを電流ループ２に出力する。第１の構
成例では、この制御ゲインのブロック１は第１の制御器
１１と第２の制御器１２とを備え、第１の制御器１１の
制御ゲインはバックラッシュ中に使用する制御ゲインＫ
ｍであり、第２の制御器１２の制御ゲインは噛み合って
いるときに使用する制御ゲインＫである。
【００１８】この電流ループ２により制御対象であるモ
ータおよび伝達機構等の負荷の駆動が行われる。ここ
で、制御対象側はモータのトルク定数Ｋｔ〔Ｋｇｆｃｍ
／Ａ〕のブロック３および制御対象のブロック４によっ
て示している。また、この制御対象の伝達関数は、バッ
クラッシュ中では（１／Ｊｍｓ）であり、噛み合ってい
る場合には（１／（Ｊｍ＋ＪL ）ｓ）によって表され
る。また、ζを電流ループの減衰係数、ωを電流ループ
の固有角周波数〔ｒａｄ／ｓ〕とすると、電流ループの
伝達機構は｛ω2 ／（ｓ2 ＋２ζωｓ＋ω2 ）｝によっ
て表すことができる。
ータおよび伝達機構等の負荷の駆動が行われる。ここ
で、制御対象側はモータのトルク定数Ｋｔ〔Ｋｇｆｃｍ
／Ａ〕のブロック３および制御対象のブロック４によっ
て示している。また、この制御対象の伝達関数は、バッ
クラッシュ中では（１／Ｊｍｓ）であり、噛み合ってい
る場合には（１／（Ｊｍ＋ＪL ）ｓ）によって表され
る。また、ζを電流ループの減衰係数、ωを電流ループ
の固有角周波数〔ｒａｄ／ｓ〕とすると、電流ループの
伝達機構は｛ω2 ／（ｓ2 ＋２ζωｓ＋ω2 ）｝によっ
て表すことができる。
【００１９】制御対象４の出力はモータ速度θｍ＊とし
て出力され、制御ゲインのブロック１にフィードバック
されると共に、外乱オブサーバ５に入力される。外乱オ
ブサーバ５は、このモータ速度θｍ＊とトルク指令Ｔｃ
ｍｄとを入力として、モータに加わる外乱トルクＴL を
推定するオブサーバである。外乱オブサーバ５が推定し
た外乱トルクの推定値は制御器切り替え手段６に入力さ
れ、推定値に応じて制御ゲインのブロック１内の制御器
１１，１２の切り替えを行う。
て出力され、制御ゲインのブロック１にフィードバック
されると共に、外乱オブサーバ５に入力される。外乱オ
ブサーバ５は、このモータ速度θｍ＊とトルク指令Ｔｃ
ｍｄとを入力として、モータに加わる外乱トルクＴL を
推定するオブサーバである。外乱オブサーバ５が推定し
た外乱トルクの推定値は制御器切り替え手段６に入力さ
れ、推定値に応じて制御ゲインのブロック１内の制御器
１１，１２の切り替えを行う。
【００２０】なお、制御ゲインＫｍはＪｍ／（Ｋｔ・δ
ｖ）とし、制御ゲインＫは（Ｊｍ＋ＪL ）／（Ｋｔ・δ
ｖ）であり、δｖは速度ループの時定数〔ｓ〕である。
ｖ）とし、制御ゲインＫは（Ｊｍ＋ＪL ）／（Ｋｔ・δ
ｖ）であり、δｖは速度ループの時定数〔ｓ〕である。
【００２１】また、図２に示す第２の構成例は、前記図
１の第１の構成例と比較して、制御ゲインのブロック１
および制御器切り替え手段６の構成の点で相違してい
る。図２の制御ゲインのブロック１は一つの制御器を備
え、該制御器の制御ゲインの値は変更可能である。この
制御器の制御ゲインの切り替えは、第１の構成例の制御
器切り替え手段６に代えた制御ゲイン切り替え手段７に
よって行う構成としている。第２の構成例のその他の構
成は、図１に示した第１の構成例と共通である。
１の第１の構成例と比較して、制御ゲインのブロック１
および制御器切り替え手段６の構成の点で相違してい
る。図２の制御ゲインのブロック１は一つの制御器を備
え、該制御器の制御ゲインの値は変更可能である。この
制御器の制御ゲインの切り替えは、第１の構成例の制御
器切り替え手段６に代えた制御ゲイン切り替え手段７に
よって行う構成としている。第２の構成例のその他の構
成は、図１に示した第１の構成例と共通である。
【００２２】この図１，図２に示すモータに対して、外
乱オブサーバを組む一般的な手法によって、速度θｍ＊
とトルク指令Ｔｃｍｄを入力として外乱ＴL を推定する
オブサーバを組むと図３中の一点鎖線で囲まれる外乱オ
ブサーバ５となる。
乱オブサーバを組む一般的な手法によって、速度θｍ＊
とトルク指令Ｔｃｍｄを入力として外乱ＴL を推定する
オブサーバを組むと図３中の一点鎖線で囲まれる外乱オ
ブサーバ５となる。
【００２３】外乱オブサーバ５の項５１，５２，５３，
５４はパラメータであり、項５５は積分項である。
５４はパラメータであり、項５５は積分項である。
【００２４】この図３中の外乱オブサーバについて状態
方程式によって表すと、以下の式となる。
方程式によって表すと、以下の式となる。
【００２５】 θｍ＊＝（Ｔｃｍｄ・Ｋｔ＋ＴL ）／Ｊｍｓ …（３） ｗ＊＝（Ａ−Ｋ・Ｃ）ｗ＋Ｂ・Ｔｃｍｄ＋Ｋ・θｍ＊ …（４） ｚ＝〔０ １〕・ｗ …（５） なお、ｗは外乱オブサーバの状態変数であって、ｗ＝
〔ｗ１ ｗ２〕T で表され、ｗ１は推定モータ速度，ｗ
２はモータに加わる外力である。また、ｚは外乱オブサ
ーバの出力である。
〔ｗ１ ｗ２〕T で表され、ｗ１は推定モータ速度，ｗ
２はモータに加わる外力である。また、ｚは外乱オブサ
ーバの出力である。
【００２６】さらに、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｋは以下の式
（６），（７），（８），（９）によって表される。
（６），（７），（８），（９）によって表される。
【００２７】
【数１】 なお、Ｋは外乱オブサーバの極位置を決める行列であ
る。
る。
【００２８】制御器切り替え手段６あるいは制御ゲイン
切り替え手段７は、この外乱オブサーバ５から得られる
外乱ｚを入力し、その値に応じて制御ゲインのブロック
１の制御を行う。
切り替え手段７は、この外乱オブサーバ５から得られる
外乱ｚを入力し、その値に応じて制御ゲインのブロック
１の制御を行う。
【００２９】前記構成例１の制御器切り替え手段６は、
推定した外乱ｚとあらかじめ定めておいたしきい値との
比較を行い、比較結果に基づいて制御ゲインのブロック
１中で制御器１１あるいは制御器１２を選択し、電流ル
ープ２との接続を切り替え処理を行う。このしきい値
は、バックラッシュの境界における外乱オブサーバの推
定値を用いることができる。
推定した外乱ｚとあらかじめ定めておいたしきい値との
比較を行い、比較結果に基づいて制御ゲインのブロック
１中で制御器１１あるいは制御器１２を選択し、電流ル
ープ２との接続を切り替え処理を行う。このしきい値
は、バックラッシュの境界における外乱オブサーバの推
定値を用いることができる。
【００３０】そして、前記推定した外乱ｚがしきい値よ
り小さい場合には、モータと負荷とは噛み合った状態で
はなくバックラッシュ中であると判定して制御ゲインＫ
ｍの制御器１１への切り替えを行い、一方、推定外乱ｚ
がしきい値より大きい場合にはモータと負荷とは噛み合
った状態であってバックラッシュ中でないと判定して制
御ゲインＫの制御器１２に切り替えを行う。
り小さい場合には、モータと負荷とは噛み合った状態で
はなくバックラッシュ中であると判定して制御ゲインＫ
ｍの制御器１１への切り替えを行い、一方、推定外乱ｚ
がしきい値より大きい場合にはモータと負荷とは噛み合
った状態であってバックラッシュ中でないと判定して制
御ゲインＫの制御器１２に切り替えを行う。
【００３１】また、前記構成例２の制御器切り替え手段
７は、推定した外乱ｚとあらかじめ定めておいたしきい
値との比較を行い、比較結果に基づいて制御ゲインの値
を選択し、選択した制御ゲイン値を制御ゲインのブロッ
ク１に設定して切り替え処理を行う。このしきい値は、
前記構成例１と同様にバックラッシュの境界における外
乱オブサーバの推定値を用いることができる。
７は、推定した外乱ｚとあらかじめ定めておいたしきい
値との比較を行い、比較結果に基づいて制御ゲインの値
を選択し、選択した制御ゲイン値を制御ゲインのブロッ
ク１に設定して切り替え処理を行う。このしきい値は、
前記構成例１と同様にバックラッシュの境界における外
乱オブサーバの推定値を用いることができる。
【００３２】そして、前記推定した外乱ｚがしきい値よ
り小さい場合には、モータと負荷とは噛み合った状態で
はなくバックラッシュ中であると判定して制御ゲインの
値をＫｍに切り替え、一方、推定外乱ｚがしきい値より
大きい場合にはモータと負荷とは噛み合った状態であっ
てバックラッシュ中でないと判定して制御ゲインの値を
Ｋに切り替える。
り小さい場合には、モータと負荷とは噛み合った状態で
はなくバックラッシュ中であると判定して制御ゲインの
値をＫｍに切り替え、一方、推定外乱ｚがしきい値より
大きい場合にはモータと負荷とは噛み合った状態であっ
てバックラッシュ中でないと判定して制御ゲインの値を
Ｋに切り替える。
【００３３】図４は本発明の方式を実施するモータ制御
系の要部ブロック図である。図４において、８１は工作
機械やロボットを制御する制御装置で、各制御装置から
移動指令、各種制御信号が共有メモリ８２をかいしてデ
ジタルサーボ回路８３に出力される。デジタルサーボ回
路８３は、プロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、
位置，速度等のサーボ制御をデシタル的に制御し、トラ
ンジスタインバータ等で構成されるサーボアンプ８４に
電流指令を出力し、サーボモータ３５を制御する。ま
た、８６は位置，速度を検出する位置速度検出器でサー
ボモータのモータ軸に取り付けられたパルスコーダ等で
構成され、デジタルサーボ回路８３に位置，速度フィー
ドバック信号を出力している。
系の要部ブロック図である。図４において、８１は工作
機械やロボットを制御する制御装置で、各制御装置から
移動指令、各種制御信号が共有メモリ８２をかいしてデ
ジタルサーボ回路８３に出力される。デジタルサーボ回
路８３は、プロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、
位置，速度等のサーボ制御をデシタル的に制御し、トラ
ンジスタインバータ等で構成されるサーボアンプ８４に
電流指令を出力し、サーボモータ３５を制御する。ま
た、８６は位置，速度を検出する位置速度検出器でサー
ボモータのモータ軸に取り付けられたパルスコーダ等で
構成され、デジタルサーボ回路８３に位置，速度フィー
ドバック信号を出力している。
【００３４】図５は、デジタルサーボ回路８３のプロセ
ッサが実施する処理のフローチャートである。なお、し
きい値Ｔｔはあらかじめ設定しておく。
ッサが実施する処理のフローチャートである。なお、し
きい値Ｔｔはあらかじめ設定しておく。
【００３５】プロセッサは、ステップＳ１の工程によっ
てモータに加わる外力を推定して外乱ｚを求め、次のス
テップＳ２からステップＳ４の工程によって制御ゲイン
の切り替えを行うことによって、バックラッシュがある
場合の最適な制御ゲイン値の設定を行う。
てモータに加わる外力を推定して外乱ｚを求め、次のス
テップＳ２からステップＳ４の工程によって制御ゲイン
の切り替えを行うことによって、バックラッシュがある
場合の最適な制御ゲイン値の設定を行う。
【００３６】はじめ、プロセッサはモータに加わる外力
ＴL を推定して外乱ｚを求める。
ＴL を推定して外乱ｚを求める。
【００３７】次に、あらかじめ求めて格納しておいたし
きい値Ｔｔを読み出し、推定した外乱ｚとの比較を行
う。推定外乱ｚがしきい値より小さい場合には、モータ
と負荷とは噛み合った状態ではなくバックラッシュ中で
あると判定してステップＳ３に進み、一方、推定外乱ｚ
がしきい値より大きい場合にはモータと負荷とは噛み合
った状態であってバックラッシュ中でないと判定してス
テップＳ４に進む（ステップＳ２）。
きい値Ｔｔを読み出し、推定した外乱ｚとの比較を行
う。推定外乱ｚがしきい値より小さい場合には、モータ
と負荷とは噛み合った状態ではなくバックラッシュ中で
あると判定してステップＳ３に進み、一方、推定外乱ｚ
がしきい値より大きい場合にはモータと負荷とは噛み合
った状態であってバックラッシュ中でないと判定してス
テップＳ４に進む（ステップＳ２）。
【００３８】ステップＳ３では、バックラッシュ中であ
ってモータと伝達機構とは噛み合っていないため、制御
対象のイナーシャはモータ単体のＪｍのみに関する値で
ある制御ゲインＫｍ（＝Ｊｍ／（Ｋｔ・δｖ））に設定
する。この制御ゲインＫｍの設定は、該制御ゲイン値を
持つ制御器に切り替える構成により行うことも、あるい
は一つの制御器の制御ゲイン値を切り替えることによっ
て行うことができる。
ってモータと伝達機構とは噛み合っていないため、制御
対象のイナーシャはモータ単体のＪｍのみに関する値で
ある制御ゲインＫｍ（＝Ｊｍ／（Ｋｔ・δｖ））に設定
する。この制御ゲインＫｍの設定は、該制御ゲイン値を
持つ制御器に切り替える構成により行うことも、あるい
は一つの制御器の制御ゲイン値を切り替えることによっ
て行うことができる。
【００３９】また、ステップＳ４では、バックラッシュ
中でなくモータと伝達機構とは噛み合っているため、制
御対象のイナーシャはモータ単体のＪｍと伝達機構等の
負荷のイナーシャＪL に関する値である制御ゲインＫ
（＝（Ｊｍ＋ＪL ）／（Ｋｔ・δｖ））に設定する。こ
の制御ゲインＫの設定についも、前記制御ゲインＫｍと
同様に、該制御ゲイン値を持つ制御器に切り替える構成
により行うことも、あるいは一つの制御器の制御ゲイン
値を切り替えることによって行うことができる。
中でなくモータと伝達機構とは噛み合っているため、制
御対象のイナーシャはモータ単体のＪｍと伝達機構等の
負荷のイナーシャＪL に関する値である制御ゲインＫ
（＝（Ｊｍ＋ＪL ）／（Ｋｔ・δｖ））に設定する。こ
の制御ゲインＫの設定についも、前記制御ゲインＫｍと
同様に、該制御ゲイン値を持つ制御器に切り替える構成
により行うことも、あるいは一つの制御器の制御ゲイン
値を切り替えることによって行うことができる。
【００４０】制御ゲインの切り替えにおいて、制御器の
切り替えを行う場合には、例えば周知のスイッチング素
子によって制御器と電流ループとの接続を切り替えるこ
とにより行うことができる。また、一つの制御器の制御
ゲイン値を切り替える場合には、制御ゲイン値を格納し
ておき、外乱ｚに応じてその値を選択して制御器に設定
する構成とすることができる。
切り替えを行う場合には、例えば周知のスイッチング素
子によって制御器と電流ループとの接続を切り替えるこ
とにより行うことができる。また、一つの制御器の制御
ゲイン値を切り替える場合には、制御ゲイン値を格納し
ておき、外乱ｚに応じてその値を選択して制御器に設定
する構成とすることができる。
【００４１】次に、本発明の外乱オブサーバを用いた制
御ゲイン切り替え方式による実施結果例を示す。図６か
ら図９の実施結果例は、以下に示す各パラメータの値
で、２００ｒｐｍに相当する速度指令である２０．９
〔ｒａｄ／ｓ〕のステップを入力した場合を示してい
る。なお、バックラッシュの量は、モータからみて１．
０〔ｒａｄ〕としている。
御ゲイン切り替え方式による実施結果例を示す。図６か
ら図９の実施結果例は、以下に示す各パラメータの値
で、２００ｒｐｍに相当する速度指令である２０．９
〔ｒａｄ／ｓ〕のステップを入力した場合を示してい
る。なお、バックラッシュの量は、モータからみて１．
０〔ｒａｄ〕としている。
【００４２】 Ｊｍ＝０．１１９２〔Ｋｇｆｃｍ／（ｒａｄ／ｓ2 ）〕 ＪL ＝１．７２８〔Ｋｇｆｃｍ／（ｒａｄ／ｓ2 ）〕 δｖ＝０．００８〔ｓ〕 Ｋｔ＝８．８９０〔Ｋｇｆｃｍ／Ａ〕 ζ＝０．７０７ ω＝１３３３〔ｒａｄ／ｓ〕 Ｋ＝〔７５４．０ −１９０６〕T 図６および図７は一定の制御ゲインによるステップ応答
を示し、図６の制御ゲインはバックラッシュ中の制御ゲ
イン値であるＫｍを用いた場合であり、図７の制御ゲイ
ンは噛み合っている場合の制御ゲイン値であるＫを用い
た場合である。
を示し、図６の制御ゲインはバックラッシュ中の制御ゲ
イン値であるＫｍを用いた場合であり、図７の制御ゲイ
ンは噛み合っている場合の制御ゲイン値であるＫを用い
た場合である。
【００４３】図６の場合において、時刻ａまではバック
ラッシュ中であり、時刻ａ以後においてモータと伝達機
構とが噛み合う状態となる。制御ゲインをＫｍに固定す
る場合には、制御ゲイン値が必要な値より小さいためこ
の点ａ以後の速度の立ち上がりが遅くなり、オーバーシ
ュートを大きくなる現象が生じる。
ラッシュ中であり、時刻ａ以後においてモータと伝達機
構とが噛み合う状態となる。制御ゲインをＫｍに固定す
る場合には、制御ゲイン値が必要な値より小さいためこ
の点ａ以後の速度の立ち上がりが遅くなり、オーバーシ
ュートを大きくなる現象が生じる。
【００４４】また、図７はバックラッシュ中のモータに
対して制御ゲインをＫに固定した場合であり、モータ単
体における動作を表している。この場合には、電流ルー
プの追従が困難となって発振現象を起こすことになる。
対して制御ゲインをＫに固定した場合であり、モータ単
体における動作を表している。この場合には、電流ルー
プの追従が困難となって発振現象を起こすことになる。
【００４５】一方、図８および図９は、本発明の方式を
適用した場合のステップ応答であり、図８は外力の推定
値を示し図９はモータ速度を示している。
適用した場合のステップ応答であり、図８は外力の推定
値を示し図９はモータ速度を示している。
【００４６】図８および図９において、時刻ｂまではバ
ックラッシュ中であって、外力の推定値はしきい値より
小さく、この間では制御ゲインとしてＫｍの値を用いて
制御を行う。時刻ｂから時刻ｃまでの間はモータと伝達
機構とが噛み合った状態であり、そのときの外力の推定
値はしきい値より大きく、制御ゲインをＫｍからＫの値
に切り替えて制御が行う。さらに、時刻ｂ以後は再びバ
ックラッシュの状態となって、外力の推定値はしきい値
より小さな一定値となり、再び制御ゲインの値をＫから
Ｋｍの値を切り替えて制御を行う。この場合には、前記
図６の場合と比較して、立ち上がりも速く、オーバーシ
ュートも小さく制御を行うことができる。
ックラッシュ中であって、外力の推定値はしきい値より
小さく、この間では制御ゲインとしてＫｍの値を用いて
制御を行う。時刻ｂから時刻ｃまでの間はモータと伝達
機構とが噛み合った状態であり、そのときの外力の推定
値はしきい値より大きく、制御ゲインをＫｍからＫの値
に切り替えて制御が行う。さらに、時刻ｂ以後は再びバ
ックラッシュの状態となって、外力の推定値はしきい値
より小さな一定値となり、再び制御ゲインの値をＫから
Ｋｍの値を切り替えて制御を行う。この場合には、前記
図６の場合と比較して、立ち上がりも速く、オーバーシ
ュートも小さく制御を行うことができる。
【００４７】したがって、本発明の実施例によれば、モ
ータと伝達機構等の負荷との間でバックラッシュに入っ
ているときとバックラッシュに入っていないときのそれ
ぞれの状態に応じた制御ゲインを設定することができ、
これによって、従来の制御方式のように制御性能の低い
制御ゲイン値に合わせることによる制御性能の低下を防
止することができる。
ータと伝達機構等の負荷との間でバックラッシュに入っ
ているときとバックラッシュに入っていないときのそれ
ぞれの状態に応じた制御ゲインを設定することができ、
これによって、従来の制御方式のように制御性能の低い
制御ゲイン値に合わせることによる制御性能の低下を防
止することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの切り替えを
行うことができる制御ゲイン切り替え方式を提供するこ
とができる。
バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの切り替えを
行うことができる制御ゲイン切り替え方式を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の実施例を構成する第１の構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の実施例を構成する第２の構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】本発明の実施例の外乱オブサーバを説明するブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】本発明の方式を実施するモータ制御系の要部ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】本発明の方式によるデジタルサーボ回路のプロ
セッサが実施する処理のフローチャートである。
セッサが実施する処理のフローチャートである。
【図６】一定の制御ゲインによるステップ応答例であ
る。
る。
【図７】一定の制御ゲインによるステップ応答例であ
る。
る。
【図８】本発明の方式による制御ゲイン切り替えによる
外乱オブザーバの推定値例である。
外乱オブザーバの推定値例である。
【図９】本発明の方式による制御ゲイン切り替えによる
ステップ応答例である。
ステップ応答例である。
【図１０】従来の制御ループを説明するためのブロック
図である。
図である。
１ 制御ブロック ２ 電流ループのブロック ３ トルク定数のブロック ４ 制御対象のブロック ５ 外乱オブサーバのブロック ６ 制御器切り替え手段 ７ 制御ゲイン切り替え手段 １１ 第１制御器 １２ 第２制御器
【手続補正書】
【提出日】平成７年７月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 外乱オブザーバを用いた制御ゲイン切
り替え方式
り替え方式
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械のテーブル等
の送り軸やロボットの駆動軸等を駆動するモータの制御
に関し、特に制御ゲインの調節方式に関する。
の送り軸やロボットの駆動軸等を駆動するモータの制御
に関し、特に制御ゲインの調節方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械のテーブル等の送り軸やロボッ
トの駆動軸等を駆動するモータを制御する場合、従来、
例えば図１０に示すような制御ループ（図では速度ルー
プについて示している）によって行っている。図１０の
制御ループでは、速度指令に制御ゲインＫを乗じた値を
トルク指令Ｔｃｍｄとし、該トルク指令Ｔｃｍｄを電流
ループを介してモータに供給する。モータはモータのト
ルク定数ＫｔとモータのイナーシャＪｍを持ち、前記ト
ルク指令Ｔｃｍｄによって駆動されてモータ速度θｍ＊
を出力する。なお、θｍはモータ位置を表し＊は微分を
表しており、モータ速度θｍ＊はモータ位置θｍを微分
したものである。
トの駆動軸等を駆動するモータを制御する場合、従来、
例えば図１０に示すような制御ループ（図では速度ルー
プについて示している）によって行っている。図１０の
制御ループでは、速度指令に制御ゲインＫを乗じた値を
トルク指令Ｔｃｍｄとし、該トルク指令Ｔｃｍｄを電流
ループを介してモータに供給する。モータはモータのト
ルク定数ＫｔとモータのイナーシャＪｍを持ち、前記ト
ルク指令Ｔｃｍｄによって駆動されてモータ速度θｍ＊
を出力する。なお、θｍはモータ位置を表し＊は微分を
表しており、モータ速度θｍ＊はモータ位置θｍを微分
したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、負荷をモータ
駆動する場合、負荷とモータとの間に減速機等の伝達機
構を介して行う場合がある。このような伝達機構を介し
てモータを駆動する際には、モータと伝達機構との間に
バックラッシュが存在する場合がある。このようにバッ
クラッシュが存在する場合に、モータから負荷側を見た
ときのイナーシャはバックラッシュの有無によって異な
る。
駆動する場合、負荷とモータとの間に減速機等の伝達機
構を介して行う場合がある。このような伝達機構を介し
てモータを駆動する際には、モータと伝達機構との間に
バックラッシュが存在する場合がある。このようにバッ
クラッシュが存在する場合に、モータから負荷側を見た
ときのイナーシャはバックラッシュの有無によって異な
る。
【０００４】従来のモータの制御方式では、このバック
ラッシュに有無にかかわらず一定の制御ゲインＫを持つ
一つの制御器によって制御を行っている。この制御器の
制御ゲインとしては、バックラッシュ中において安定な
制御が得られる最大の制御ゲイン値とバックラッシュ中
でなく噛み合っている場合において安定な制御が得られ
る最大の制御ゲイン値との内で低いほうの制御ゲイン値
を採用し、これによって、バックラッシュの有無に関係
なく安定な制御を確保している。なお、ここで、バック
ラッシュ中とは、モータと伝達機構とが噛み合っていな
い状態を示している。
ラッシュに有無にかかわらず一定の制御ゲインＫを持つ
一つの制御器によって制御を行っている。この制御器の
制御ゲインとしては、バックラッシュ中において安定な
制御が得られる最大の制御ゲイン値とバックラッシュ中
でなく噛み合っている場合において安定な制御が得られ
る最大の制御ゲイン値との内で低いほうの制御ゲイン値
を採用し、これによって、バックラッシュの有無に関係
なく安定な制御を確保している。なお、ここで、バック
ラッシュ中とは、モータと伝達機構とが噛み合っていな
い状態を示している。
【０００５】しかしながら、この従来の制御方式では、
常に制御性能が低くなる方に制御ゲインが設定されると
いう問題点がある。
常に制御性能が低くなる方に制御ゲインが設定されると
いう問題点がある。
【０００６】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決して、バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの
切り替えを行うことができる制御ゲイン切り替え方式を
提供することを目的とする。
解決して、バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの
切り替えを行うことができる制御ゲイン切り替え方式を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータに加わ
る外力を外乱オブザーバで推定し、モータを制御する制
御ゲインをこの推定値に応じて切り替えることによっ
て、前記目的を達成するものである。
る外力を外乱オブザーバで推定し、モータを制御する制
御ゲインをこの推定値に応じて切り替えることによっ
て、前記目的を達成するものである。
【０００８】本発明の外乱オブザーバはモータに加わる
外乱を推定するオブザーバであり、伝達機構等の負荷が
モータに接続されているか否かをモータ側から判定する
ものである。そして、バックラッシュか否かの境界にお
ける外乱オブザーバの推定値をあらかじめ求め、その値
をしきい値として設定し、モータ制御中における外乱オ
ブザーバの推定値とそのしきい値とを比較することによ
ってバックラッシュの有無を推定し、これによって、モ
ータを制御する制御ゲインを切り替えるものである。
外乱を推定するオブザーバであり、伝達機構等の負荷が
モータに接続されているか否かをモータ側から判定する
ものである。そして、バックラッシュか否かの境界にお
ける外乱オブザーバの推定値をあらかじめ求め、その値
をしきい値として設定し、モータ制御中における外乱オ
ブザーバの推定値とそのしきい値とを比較することによ
ってバックラッシュの有無を推定し、これによって、モ
ータを制御する制御ゲインを切り替えるものである。
【０００９】この制御ゲインの切り替えでは、異なる制
御ゲインが設定された複数の制御器を用意し、外乱オブ
ザーバの推定値に応じてこの制御器を切り替えることに
より行う方式により実現すくことも、あるいは、一つの
制御器の制御ゲイン値を外乱オブザーバの推定値に応じ
て異なる値に切り替えることにより行う方式によた実現
するせともできる。
御ゲインが設定された複数の制御器を用意し、外乱オブ
ザーバの推定値に応じてこの制御器を切り替えることに
より行う方式により実現すくことも、あるいは、一つの
制御器の制御ゲイン値を外乱オブザーバの推定値に応じ
て異なる値に切り替えることにより行う方式によた実現
するせともできる。
【００１０】また、制御ゲインの切り替えにおいて、推
定値が設定値より小さい場合には小さな制御ゲインと
し、推定値が設定値より大きい場合には大きな制御ゲイ
ンとするよう制御することによって、バックラッシュが
存在する機構において、バックラッシュの状態に対応し
て制御器の制御ゲインを最大値に設定することができ
る。
定値が設定値より小さい場合には小さな制御ゲインと
し、推定値が設定値より大きい場合には大きな制御ゲイ
ンとするよう制御することによって、バックラッシュが
存在する機構において、バックラッシュの状態に対応し
て制御器の制御ゲインを最大値に設定することができ
る。
【００１１】
【作用】外乱オブザーバはモータからみた外乱トルクを
推定する。モータと伝達機構等の負荷との間でバックラ
ッシュがあり、モータ側からみて負荷が噛み合っていな
い場合には、外乱オブザーバの推定値は小さくなる。そ
こで、モータと負荷とが噛み合っているときと噛み合っ
ていないときの境界での外乱オブザーバの推定値をあら
かじめ求め、その推定値をしきい値として設定してお
く。
推定する。モータと伝達機構等の負荷との間でバックラ
ッシュがあり、モータ側からみて負荷が噛み合っていな
い場合には、外乱オブザーバの推定値は小さくなる。そ
こで、モータと負荷とが噛み合っているときと噛み合っ
ていないときの境界での外乱オブザーバの推定値をあら
かじめ求め、その推定値をしきい値として設定してお
く。
【００１２】外乱オブザーバが推定する推定値としきい
値とを比較し、推定値がしきい値より小さい場合にはモ
ータと負荷とは噛み合った状態ではなくバックラッシュ
中であると判定し、一方、推定値がしきい値より大きい
場合にはモータと負荷とは噛み合った状態であってバッ
クラッシュ中でないと判定する。
値とを比較し、推定値がしきい値より小さい場合にはモ
ータと負荷とは噛み合った状態ではなくバックラッシュ
中であると判定し、一方、推定値がしきい値より大きい
場合にはモータと負荷とは噛み合った状態であってバッ
クラッシュ中でないと判定する。
【００１３】そして、前記の判定に基づいて制御器の制
御ゲインの切り替えを行う。つまり、推定値がしきい値
より小さくバックラッシュ中であると判定される場合に
は、制御器が制御する対象はモータ単体とし、その制御
器の制御ゲインをモータ単体に対応した小さな値に設定
し、一方、推定値がしきい値より大きい場合には、制御
器が制御する対象はモータ単体および負荷とし、その制
御器の制御ゲインをモータ単体および負荷に対応した大
きな値に設定する。
御ゲインの切り替えを行う。つまり、推定値がしきい値
より小さくバックラッシュ中であると判定される場合に
は、制御器が制御する対象はモータ単体とし、その制御
器の制御ゲインをモータ単体に対応した小さな値に設定
し、一方、推定値がしきい値より大きい場合には、制御
器が制御する対象はモータ単体および負荷とし、その制
御器の制御ゲインをモータ単体および負荷に対応した大
きな値に設定する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。伝達機構を介して負荷に接続されたモー
タの速度制御を行う場合、この伝達機構とモータとの間
にバックラッシュが存在する場合がある。このようなバ
ックラッシュが存在するとき、伝達機構や負荷が剛体と
見なせる程度に剛性が十分に高い場合には、そのモータ
と伝達機構および負荷を含めたモデルの運動方程式は、
以下の式によって表すことができる。
細に説明する。伝達機構を介して負荷に接続されたモー
タの速度制御を行う場合、この伝達機構とモータとの間
にバックラッシュが存在する場合がある。このようなバ
ックラッシュが存在するとき、伝達機構や負荷が剛体と
見なせる程度に剛性が十分に高い場合には、そのモータ
と伝達機構および負荷を含めたモデルの運動方程式は、
以下の式によって表すことができる。
【００１５】（バックラッシュの中に入っている場
合）： τ＝Ｊｍ・θｍ＊＊ …（１） （モータと伝達機構が噛み合っている場合）： τ＝（Ｊｍ＋ＪＬ）・θｍ＊＊ …（２） なお、上記式（１），（２）において、バックラッシュ
の中に入っている場合とはモータと伝達機構とが噛み合
っていない場合である。また、τはモータの出力トルク
〔Ｋｇｆｃｍ〕、Ｊｍはモータ単体のイナーシャ〔Ｋｇ
ｆｃｍ／（ｒａｄ／ｓ２）〕、ＪＬはモータ側からみて
剛体と見なせる伝達機構や負荷のイナーシャ〔Ｋｇｆｃ
ｍ／（ｒａｄ／ｓ２）〕であり、θｍはモータ位置〔ｒ
ａｄ〕である。また、θｍに付した“＊＊”の符号は２
階微分を表し、θｍ＊＊はモータの加速度〔ｒａｄ／ｓ
２〕を表している。
合）： τ＝Ｊｍ・θｍ＊＊ …（１） （モータと伝達機構が噛み合っている場合）： τ＝（Ｊｍ＋ＪＬ）・θｍ＊＊ …（２） なお、上記式（１），（２）において、バックラッシュ
の中に入っている場合とはモータと伝達機構とが噛み合
っていない場合である。また、τはモータの出力トルク
〔Ｋｇｆｃｍ〕、Ｊｍはモータ単体のイナーシャ〔Ｋｇ
ｆｃｍ／（ｒａｄ／ｓ２）〕、ＪＬはモータ側からみて
剛体と見なせる伝達機構や負荷のイナーシャ〔Ｋｇｆｃ
ｍ／（ｒａｄ／ｓ２）〕であり、θｍはモータ位置〔ｒ
ａｄ〕である。また、θｍに付した“＊＊”の符号は２
階微分を表し、θｍ＊＊はモータの加速度〔ｒａｄ／ｓ
２〕を表している。
【００１６】上記の制御対象について、電流ループおよ
び速度ループについて制御ループを構成すると、図１お
よび図２に示すような本発明の外乱オブザーバを用いた
制御ゲイン切り替え方式を実施する制御ブロック図とな
る。なお、図１，図２は本発明の制御ゲイン切り替え方
式を説明するに必要な部分のみを示し、その他の部分に
ついては、通常のモータの制御と同様であるため省略し
て示している。また、図１は本発明の実施例を構成する
第１の構成例であり、図２は本発明の実施例を構成する
第２の構成例である。
び速度ループについて制御ループを構成すると、図１お
よび図２に示すような本発明の外乱オブザーバを用いた
制御ゲイン切り替え方式を実施する制御ブロック図とな
る。なお、図１，図２は本発明の制御ゲイン切り替え方
式を説明するに必要な部分のみを示し、その他の部分に
ついては、通常のモータの制御と同様であるため省略し
て示している。また、図１は本発明の実施例を構成する
第１の構成例であり、図２は本発明の実施例を構成する
第２の構成例である。
【００１７】図１の第１の構成例において、制御ゲイン
のブロック１において速度指令に制御ゲインが乗じてト
ルク指令Ｔｃｍｄを電流ループ２に出力する。第１の構
成例では、この制御ゲインのブロック１は第１の制御器
１１と第２の制御器１２とを備え、第１の制御器１１の
制御ゲインはバックラッシュ中に使用する制御ゲインＫ
ｍであり、第２の制御器１２の制御ゲインは噛み合って
いるときに使用する制御ゲインＫである。
のブロック１において速度指令に制御ゲインが乗じてト
ルク指令Ｔｃｍｄを電流ループ２に出力する。第１の構
成例では、この制御ゲインのブロック１は第１の制御器
１１と第２の制御器１２とを備え、第１の制御器１１の
制御ゲインはバックラッシュ中に使用する制御ゲインＫ
ｍであり、第２の制御器１２の制御ゲインは噛み合って
いるときに使用する制御ゲインＫである。
【００１８】この電流ループ２により制御対象であるモ
ータおよび伝達機構等の負荷の駆動が行われる。ここ
で、制御対象側はモータのトルク定数Ｋｔ〔Ｋｇｆｃｍ
／Ａ〕のブロック３および制御対象のブロック４によっ
て示している。また、この制御対象の伝達関数は、バッ
クラッシュ中では（１／Ｊｍｓ）であり、噛み合ってい
る場合には（１／（Ｊｍ＋ＪＬ）ｓ）によって表され
る。また、ζを電流ループの減衰係数、ωを電流ループ
の固有角周波数〔ｒａｄ／ｓ〕とすると、電流ループの
伝達機構は｛ω２／（ｓ２＋２ζωｓ＋ω２）｝によっ
て表すことができる。
ータおよび伝達機構等の負荷の駆動が行われる。ここ
で、制御対象側はモータのトルク定数Ｋｔ〔Ｋｇｆｃｍ
／Ａ〕のブロック３および制御対象のブロック４によっ
て示している。また、この制御対象の伝達関数は、バッ
クラッシュ中では（１／Ｊｍｓ）であり、噛み合ってい
る場合には（１／（Ｊｍ＋ＪＬ）ｓ）によって表され
る。また、ζを電流ループの減衰係数、ωを電流ループ
の固有角周波数〔ｒａｄ／ｓ〕とすると、電流ループの
伝達機構は｛ω２／（ｓ２＋２ζωｓ＋ω２）｝によっ
て表すことができる。
【００１９】制御対象４の出力はモータ速度θｍ＊とし
て出力され、制御ゲインのブロック１にフィードバック
されると共に、外乱オブザーバ５に入力される。外乱オ
ブザーバ５は、このモータ速度θｍ＊とトルク指令Ｔｃ
ｍｄとを入力として、モータに加わる外乱トルクＴＬを
推定するオブザーバである。外乱オブザーバ５が推定し
た外乱トルクの推定値は制御器切り替え手段６に入力さ
れ、推定値に応じて制御ゲインのブロック１内の制御器
１１，１２の切り替えを行う。
て出力され、制御ゲインのブロック１にフィードバック
されると共に、外乱オブザーバ５に入力される。外乱オ
ブザーバ５は、このモータ速度θｍ＊とトルク指令Ｔｃ
ｍｄとを入力として、モータに加わる外乱トルクＴＬを
推定するオブザーバである。外乱オブザーバ５が推定し
た外乱トルクの推定値は制御器切り替え手段６に入力さ
れ、推定値に応じて制御ゲインのブロック１内の制御器
１１，１２の切り替えを行う。
【００２０】なお、制御ゲインＫｍはＪｍ／（Ｋｔ・δ
ｖ）とし、制御ゲインＫは（Ｊｍ＋ＪＬ）／（Ｋｔ・δ
ｖ）であり、δｖは速度ループの時定数〔ｓ〕である。
ｖ）とし、制御ゲインＫは（Ｊｍ＋ＪＬ）／（Ｋｔ・δ
ｖ）であり、δｖは速度ループの時定数〔ｓ〕である。
【００２１】また、図２に示す第２の構成例は、前記図
１の第１の構成例と比較して、制御ゲインのブロック１
および制御器切り替え手段６の構成の点で相違してい
る。図２の制御ゲインのブロック１は一つの制御器を備
え、該制御器の制御ゲインの値は変更可能である。この
制御器の制御ゲインの切り替えは、第１の構成例の制御
器切り替え手段６に代えた制御ゲイン切り替え手段７に
よって行う構成としている。第２の構成例のその他の構
成は、図１に示した第１の構成例と共通である。
１の第１の構成例と比較して、制御ゲインのブロック１
および制御器切り替え手段６の構成の点で相違してい
る。図２の制御ゲインのブロック１は一つの制御器を備
え、該制御器の制御ゲインの値は変更可能である。この
制御器の制御ゲインの切り替えは、第１の構成例の制御
器切り替え手段６に代えた制御ゲイン切り替え手段７に
よって行う構成としている。第２の構成例のその他の構
成は、図１に示した第１の構成例と共通である。
【００２２】この図１，図２に示すモータに対して、外
乱オブザーバを組む一般的な手法によって、速度θｍ＊
とトルク指令Ｔｃｍｄを入力として外乱ＴＬを推定する
オブザーバを組むと図３中の一点鎖線で囲まれる外乱オ
ブザーバ５となる。
乱オブザーバを組む一般的な手法によって、速度θｍ＊
とトルク指令Ｔｃｍｄを入力として外乱ＴＬを推定する
オブザーバを組むと図３中の一点鎖線で囲まれる外乱オ
ブザーバ５となる。
【００２３】外乱オブザーバ５の項５１，５２，５３，
５４はパラメータであり、項５５は積分項である。
５４はパラメータであり、項５５は積分項である。
【００２４】この図３中の外乱オブザーバについて状態
方程式によって表すと、以下の式となる。
方程式によって表すと、以下の式となる。
【００２５】 θｍ＊＝（Ｔｃｍｄ・Ｋｔ＋ＴＬ）／Ｊｍｓ …（３） ｗ＊＝（Ａ−Ｋ・Ｃ）ｗ＋Ｂ・Ｔｃｍｄ＋Ｋ・θｍ＊ …（４） ｚ＝〔０ １〕・ｗ …（５） なお、ｗは外乱オブザーバの状態変数であって、ｗ＝
〔ｗ１ ｗ２〕Ｔで表され、ｗ１は推定モータ速度，ｗ
２はモータに加わる外力である。また、ｚは外乱オブザ
ーバの出力である。
〔ｗ１ ｗ２〕Ｔで表され、ｗ１は推定モータ速度，ｗ
２はモータに加わる外力である。また、ｚは外乱オブザ
ーバの出力である。
【００２６】さらに、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｋは以下の式
（６），（７），（８），（９）によって表される。
（６），（７），（８），（９）によって表される。
【００２７】
【数１】 なお、Ｋは外乱オブザーバの極位置を決める行列であ
る。
る。
【００２８】制御器切り替え手段６あるいは制御ゲイン
切り替え手段７は、この外乱オブザーバ５から得られる
外乱ｚを入力し、その値に応じて制御ゲインのブロック
１の制御を行う。
切り替え手段７は、この外乱オブザーバ５から得られる
外乱ｚを入力し、その値に応じて制御ゲインのブロック
１の制御を行う。
【００２９】前記構成例１の制御器切り替え手段６は、
推定した外乱ｚとあらかじめ定めておいたしきい値との
比較を行い、比較結果に基づいて制御ゲインのブロック
１中で制御器１１あるいは制御器１２を選択し、電流ル
ープ２との接続を切り替え処理を行う。このしきい値
は、バックラッシュの境界における外乱オブザーバの推
定値を用いることができる。
推定した外乱ｚとあらかじめ定めておいたしきい値との
比較を行い、比較結果に基づいて制御ゲインのブロック
１中で制御器１１あるいは制御器１２を選択し、電流ル
ープ２との接続を切り替え処理を行う。このしきい値
は、バックラッシュの境界における外乱オブザーバの推
定値を用いることができる。
【００３０】そして、前記推定した外乱ｚがしきい値よ
り小さい場合には、モータと負荷とは噛み合った状態で
はなくバックラッシュ中であると判定して制御ゲインＫ
ｍの制御器１１への切り替えを行い、一方、推定外乱ｚ
がしきい値より大きい場合にはモータと負荷とは噛み合
った状態であってバックラッシュ中でないと判定して制
御ゲインＫの制御器１２に切り替えを行う。
り小さい場合には、モータと負荷とは噛み合った状態で
はなくバックラッシュ中であると判定して制御ゲインＫ
ｍの制御器１１への切り替えを行い、一方、推定外乱ｚ
がしきい値より大きい場合にはモータと負荷とは噛み合
った状態であってバックラッシュ中でないと判定して制
御ゲインＫの制御器１２に切り替えを行う。
【００３１】また、前記構成例２の制御器切り替え手段
７は、推定した外乱ｚとあらかじめ定めておいたしきい
値との比較を行い、比較結果に基づいて制御ゲインの値
を選択し、選択した制御ゲイン値を制御ゲインのブロッ
ク１に設定して切り替え処理を行う。このしきい値は、
前記構成例１と同様にバックラッシュの境界における外
乱オブザーバの推定値を用いることができる。
７は、推定した外乱ｚとあらかじめ定めておいたしきい
値との比較を行い、比較結果に基づいて制御ゲインの値
を選択し、選択した制御ゲイン値を制御ゲインのブロッ
ク１に設定して切り替え処理を行う。このしきい値は、
前記構成例１と同様にバックラッシュの境界における外
乱オブザーバの推定値を用いることができる。
【００３２】そして、前記推定した外乱ｚがしきい値よ
り小さい場合には、モータと負荷とは噛み合った状態で
はなくバックラッシュ中であると判定して制御ゲインの
値をＫｍに切り替え、一方、推定外乱ｚがしきい値より
大きい場合にはモータと負荷とは噛み合った状態であっ
てバックラッシュ中でないと判定して制御ゲインの値を
Ｋに切り替える。
り小さい場合には、モータと負荷とは噛み合った状態で
はなくバックラッシュ中であると判定して制御ゲインの
値をＫｍに切り替え、一方、推定外乱ｚがしきい値より
大きい場合にはモータと負荷とは噛み合った状態であっ
てバックラッシュ中でないと判定して制御ゲインの値を
Ｋに切り替える。
【００３３】図４は本発明の方式を実施するモータ制御
系の要部ブロック図である。図４において、８１は工作
機械やロボットを制御する制御装置で、各制御装置から
移動指令、各種制御信号が共有メモリ８２をかいしてデ
ジタルサーボ回路８３に出力される。デジタルサーボ回
路８３は、プロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、
位置，速度等のサーボ制御をデシタル的に制御し、トラ
ンジスタインバータ等で構成されるサーボアンプ８４に
電流指令を出力し、サーボモータ３５を制御する。ま
た、８６は位置，速度を検出する位置速度検出器でサー
ボモータのモータ軸に取り付けられたパルスコーダ等で
構成され、デジタルサーボ回路８３に位置，速度フィー
ドバック信号を出力している。
系の要部ブロック図である。図４において、８１は工作
機械やロボットを制御する制御装置で、各制御装置から
移動指令、各種制御信号が共有メモリ８２をかいしてデ
ジタルサーボ回路８３に出力される。デジタルサーボ回
路８３は、プロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、
位置，速度等のサーボ制御をデシタル的に制御し、トラ
ンジスタインバータ等で構成されるサーボアンプ８４に
電流指令を出力し、サーボモータ３５を制御する。ま
た、８６は位置，速度を検出する位置速度検出器でサー
ボモータのモータ軸に取り付けられたパルスコーダ等で
構成され、デジタルサーボ回路８３に位置，速度フィー
ドバック信号を出力している。
【００３４】図５は、デジタルサーボ回路８３のプロセ
ッサが実施する処理のフローチャートである。なお、し
きい値Ｔｔはあらかじめ設定しておく。
ッサが実施する処理のフローチャートである。なお、し
きい値Ｔｔはあらかじめ設定しておく。
【００３５】プロセッサは、ステップＳ１の工程によっ
てモータに加わる外力を推定して外乱ｚを求め、次のス
テップＳ２からステップＳ４の工程によって制御ゲイン
の切り替えを行うことによって、バックラッシュがある
場合の最適な制御ゲイン値の設定を行う。
てモータに加わる外力を推定して外乱ｚを求め、次のス
テップＳ２からステップＳ４の工程によって制御ゲイン
の切り替えを行うことによって、バックラッシュがある
場合の最適な制御ゲイン値の設定を行う。
【００３６】はじめ、プロセッサはモータに加わる外力
ＴＬを推定して外乱ｚを求める。
ＴＬを推定して外乱ｚを求める。
【００３７】次に、あらかじめ求めて格納しておいたし
きい値Ｔｔを読み出し、推定した外乱ｚとの比較を行
う。推定外乱ｚがしきい値より小さい場合には、モータ
と負荷とは噛み合った状態ではなくバックラッシュ中で
あると判定してステップＳ３に進み、一方、推定外乱ｚ
がしきい値より大きい場合にはモータと負荷とは噛み合
った状態であってバックラッシュ中でないと判定してス
テップＳ４に進む（ステップＳ２）。
きい値Ｔｔを読み出し、推定した外乱ｚとの比較を行
う。推定外乱ｚがしきい値より小さい場合には、モータ
と負荷とは噛み合った状態ではなくバックラッシュ中で
あると判定してステップＳ３に進み、一方、推定外乱ｚ
がしきい値より大きい場合にはモータと負荷とは噛み合
った状態であってバックラッシュ中でないと判定してス
テップＳ４に進む（ステップＳ２）。
【００３８】ステップＳ３では、バックラッシュ中であ
ってモータと伝達機構とは噛み合っていないため、制御
対象のイナーシャはモータ単体のＪｍのみに関する値で
ある制御ゲインＫｍ（＝Ｊｍ／（Ｋｔ・δｖ））に設定
する。この制御ゲインＫｍの設定は、該制御ゲイン値を
持つ制御器に切り替える構成により行うことも、あるい
は一つの制御器の制御ゲイン値を切り替えることによっ
て行うことができる。
ってモータと伝達機構とは噛み合っていないため、制御
対象のイナーシャはモータ単体のＪｍのみに関する値で
ある制御ゲインＫｍ（＝Ｊｍ／（Ｋｔ・δｖ））に設定
する。この制御ゲインＫｍの設定は、該制御ゲイン値を
持つ制御器に切り替える構成により行うことも、あるい
は一つの制御器の制御ゲイン値を切り替えることによっ
て行うことができる。
【００３９】また、ステップＳ４では、バックラッシュ
中でなくモータと伝達機構とは噛み合っているため、制
御対象のイナーシャはモータ単体のＪｍと伝達機構等の
負荷のイナーシャＪＬに関する値である制御ゲインＫ
（＝（Ｊｍ＋ＪＬ）／（Ｋｔ・δｖ））に設定する。こ
の制御ゲインＫの設定についも、前記制御ゲインＫｍと
同様に、該制御ゲイン値を持つ制御器に切り替える構成
により行うことも、あるいは一つの制御器の制御ゲイン
値を切り替えることによって行うことができる。
中でなくモータと伝達機構とは噛み合っているため、制
御対象のイナーシャはモータ単体のＪｍと伝達機構等の
負荷のイナーシャＪＬに関する値である制御ゲインＫ
（＝（Ｊｍ＋ＪＬ）／（Ｋｔ・δｖ））に設定する。こ
の制御ゲインＫの設定についも、前記制御ゲインＫｍと
同様に、該制御ゲイン値を持つ制御器に切り替える構成
により行うことも、あるいは一つの制御器の制御ゲイン
値を切り替えることによって行うことができる。
【００４０】制御ゲインの切り替えにおいて、制御器の
切り替えを行う場合には、例えば周知のスイッチング素
子によって制御器と電流ループとの接続を切り替えるこ
とにより行うことができる。また、一つの制御器の制御
ゲイン値を切り替える場合には、制御ゲイン値を格納し
ておき、外乱ｚに応じてその値を選択して制御器に設定
する構成とすることができる。
切り替えを行う場合には、例えば周知のスイッチング素
子によって制御器と電流ループとの接続を切り替えるこ
とにより行うことができる。また、一つの制御器の制御
ゲイン値を切り替える場合には、制御ゲイン値を格納し
ておき、外乱ｚに応じてその値を選択して制御器に設定
する構成とすることができる。
【００４１】次に、本発明の外乱オブザーバを用いた制
御ゲイン切り替え方式による実施結果例を示す。図６か
ら図９の実施結果例は、以下に示す各パラメータの値
で、２００ｒｐｍに相当する速度指令である２０．９
〔ｒａｄ／ｓ〕のステップを入力した場合を示してい
る。なお、バックラッシュの量は、モータからみて１．
０〔ｒａｄ〕としている。
御ゲイン切り替え方式による実施結果例を示す。図６か
ら図９の実施結果例は、以下に示す各パラメータの値
で、２００ｒｐｍに相当する速度指令である２０．９
〔ｒａｄ／ｓ〕のステップを入力した場合を示してい
る。なお、バックラッシュの量は、モータからみて１．
０〔ｒａｄ〕としている。
【００４２】 Ｊｍ＝０．１１９２〔Ｋｇｆｃｍ／（ｒａｄ／ｓ２）〕 ＪＬ＝１．７２８〔Ｋｇｆｃｍ／（ｒａｄ／ｓ２）〕 δｖ＝０．００８〔ｓ〕 Ｋｔ＝８．８９０〔Ｋｇｆｃｍ／Ａ〕 ζ＝０．７０７ ω＝１３３３〔ｒａｄ／ｓ〕 Ｋ＝〔７５４．０ −１９０６〕Ｔ 図６および図７は一定の制御ゲインによるステップ応答
を示し、図６の制御ゲインはバックラッシュ中の制御ゲ
イン値であるＫｍを用いた場合であり、図７の制御ゲイ
ンは噛み合っている場合の制御ゲイン値であるＫを用い
た場合である。
を示し、図６の制御ゲインはバックラッシュ中の制御ゲ
イン値であるＫｍを用いた場合であり、図７の制御ゲイ
ンは噛み合っている場合の制御ゲイン値であるＫを用い
た場合である。
【００４３】図６の場合において、時刻ａまではバック
ラッシュ中であり、時刻ａ以後においてモータと伝達機
構とが噛み合う状態となる。制御ゲインをＫｍに固定す
る場合には、制御ゲイン値が必要な値より小さいためこ
の点ａ以後の速度の立ち上がりが遅くなり、オーバーシ
ュートを大きくなる現象が生じる。
ラッシュ中であり、時刻ａ以後においてモータと伝達機
構とが噛み合う状態となる。制御ゲインをＫｍに固定す
る場合には、制御ゲイン値が必要な値より小さいためこ
の点ａ以後の速度の立ち上がりが遅くなり、オーバーシ
ュートを大きくなる現象が生じる。
【００４４】また、図７はバックラッシュ中のモータに
対して制御ゲインをＫに固定した場合であり、モータ単
体における動作を表している。この場合には、電流ルー
プの追従が困難となって発振現象を起こすことになる。
対して制御ゲインをＫに固定した場合であり、モータ単
体における動作を表している。この場合には、電流ルー
プの追従が困難となって発振現象を起こすことになる。
【００４５】一方、図８および図９は、本発明の方式を
適用した場合のステップ応答であり、図８は外力の推定
値を示し図９はモータ速度を示している。
適用した場合のステップ応答であり、図８は外力の推定
値を示し図９はモータ速度を示している。
【００４６】図８および図９において、時刻ｂまではバ
ックラッシュ中であって、外力の推定値はしきい値より
小さく、この間では制御ゲインとしてＫｍの値を用いて
制御を行う。時刻ｂから時刻ｃまでの間はモータと伝達
機構とが噛み合った状態であり、そのときの外力の推定
値はしきい値より大きく、制御ゲインをＫｍからＫの値
に切り替えて制御が行う。さらに、時刻ｂ以後は再びバ
ックラッシュの状態となって、外力の推定値はしきい値
より小さなー定値となり、再び制御ゲインの値をＫから
Ｋｍの値を切り替えて制御を行う。この場合には、前記
図６の場合と比較して、立ち上がりも速く、オーバーシ
ュートも小さく制御を行うことができる。
ックラッシュ中であって、外力の推定値はしきい値より
小さく、この間では制御ゲインとしてＫｍの値を用いて
制御を行う。時刻ｂから時刻ｃまでの間はモータと伝達
機構とが噛み合った状態であり、そのときの外力の推定
値はしきい値より大きく、制御ゲインをＫｍからＫの値
に切り替えて制御が行う。さらに、時刻ｂ以後は再びバ
ックラッシュの状態となって、外力の推定値はしきい値
より小さなー定値となり、再び制御ゲインの値をＫから
Ｋｍの値を切り替えて制御を行う。この場合には、前記
図６の場合と比較して、立ち上がりも速く、オーバーシ
ュートも小さく制御を行うことができる。
【００４７】したがって、本発明の実施例によれば、モ
ータと伝達機構等の負荷との間でバックラッシュに入っ
ているときとバックラッシュに入っていないときのそれ
ぞれの状態に応じた制御ゲインを設定することができ、
これによって、従来の制御方式のように制御性能の低い
制御ゲイン値に合わせることによる制御性能の低下を防
止することができる。
ータと伝達機構等の負荷との間でバックラッシュに入っ
ているときとバックラッシュに入っていないときのそれ
ぞれの状態に応じた制御ゲインを設定することができ、
これによって、従来の制御方式のように制御性能の低い
制御ゲイン値に合わせることによる制御性能の低下を防
止することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの切り替えを
行うことができる制御ゲイン切り替え方式を提供するこ
とができる。
バックラッシュの状態に応じて制御ゲインの切り替えを
行うことができる制御ゲイン切り替え方式を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を構成する第１の構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の実施例を構成する第２の構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図３】本発明の実施例の外乱オブザーバを説明するブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】本発明の方式を実施するモータ制御系の要部ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】本発明の方式によるデジタルサーボ回路のプロ
セッサが実施する処理のフローチャートである。
セッサが実施する処理のフローチャートである。
【図６】一定の制御ゲインによるステップ応答例であ
る。
る。
【図７】一定の制御ゲインによるステップ応答例であ
る。
る。
【図８】本発明の方式による制御ゲイン切り替えによる
外乱オブザーバの推定値例である。
外乱オブザーバの推定値例である。
【図９】本発明の方式による制御ゲイン切り替えによる
ステップ応答例である。
ステップ応答例である。
【図１０】従来の制御ループを説明するためのブロック
図である。
図である。
【符号の説明】 １ 制御ブロック ２ 電流ループのブロック ３ トルク定数のブロック ４ 制御対象のブロック ５ 外乱オブザーバのブロック ６ 制御器切り替え手段 ７ 制御ゲイン切り替え手段 １１ 第１制御器 １２ 第２制御器
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (4)
- 【請求項１】 モータに加わる外力を外乱オブサーバで
推定し、モータを制御する制御ゲインを前記推定値に応
じて切り替えることを特徴とする外乱オブサーバを用い
た制御ゲイン切り替え方式。 - 【請求項２】 前記制御ゲインの切り替えは、異なる制
御ゲインを持つ複数の制御器を切り替えることにより行
うことを特徴とする請求項１記載の外乱オブサーバを用
いた制御ゲイン切り替え方式。 - 【請求項３】 前記制御ゲインの切り替えは、一つの制
御器の制御ゲイン値を異なる値に切り替えることにより
行うことを特徴とする請求項１記載の外乱オブサーバを
用いた制御ゲイン切り替え方式。 - 【請求項４】 前記制御ゲインの切り替えは、推定値が
設定値より小さい場合には小さな制御ゲインとし、推定
値が設定値より大きい場合には大きな制御ゲインとする
ことを特徴とする請求項１，２，または３記載の外乱オ
ブサーバを用いた制御ゲイン切り替え方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7088622A JPH08263143A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 外乱オブザーバを用いた制御ゲイン切り替え方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7088622A JPH08263143A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 外乱オブザーバを用いた制御ゲイン切り替え方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08263143A true JPH08263143A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=13947915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7088622A Withdrawn JPH08263143A (ja) | 1995-03-23 | 1995-03-23 | 外乱オブザーバを用いた制御ゲイン切り替え方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08263143A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003535412A (ja) * | 2000-05-30 | 2003-11-25 | ダブラマンジ ホールディングス，エルエルシー | フィードバックｌｔｉゼーションを使用して多入力多出力（ｍｉｍｏ）パラメータ依存システムを制御するための方法、装置および設計手順 |
| WO2010095839A2 (ko) * | 2009-02-19 | 2010-08-26 | 주식회사 레오모터스 | 전기자동차의 주행모드 자동제어방법 |
| WO2012077996A2 (ko) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | 두산인프라코어 주식회사 | 부하 무게에 따른 실시간 서보 모터 제어기 |
| JP2012244856A (ja) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Ricoh Co Ltd | モータ制御装置及び画像形成装置 |
| CN105867134A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-08-17 | 南京航空航天大学 | 双框架飞机蒙皮检测机器人连续切换运动的控制方法 |
| WO2019102672A1 (ja) * | 2017-11-21 | 2019-05-31 | ソニー株式会社 | センサ装置及びセンシング方法 |
| US10739734B2 (en) | 2018-09-21 | 2020-08-11 | Fanuc Corporation | Motor control apparatus |
-
1995
- 1995-03-23 JP JP7088622A patent/JPH08263143A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003535412A (ja) * | 2000-05-30 | 2003-11-25 | ダブラマンジ ホールディングス，エルエルシー | フィードバックｌｔｉゼーションを使用して多入力多出力（ｍｉｍｏ）パラメータ依存システムを制御するための方法、装置および設計手順 |
| WO2010095839A2 (ko) * | 2009-02-19 | 2010-08-26 | 주식회사 레오모터스 | 전기자동차의 주행모드 자동제어방법 |
| WO2010095839A3 (ko) * | 2009-02-19 | 2010-11-11 | 주식회사 레오모터스 | 전기자동차의 주행모드 자동제어방법 |
| CN103262404A (zh) * | 2010-12-10 | 2013-08-21 | 斗山英维高株式会社 | 基于负载重量的伺服电机实时控制器 |
| WO2012077996A3 (ko) * | 2010-12-10 | 2012-07-05 | 두산인프라코어 주식회사 | 부하 무게에 따른 실시간 서보 모터 제어기 |
| WO2012077996A2 (ko) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | 두산인프라코어 주식회사 | 부하 무게에 따른 실시간 서보 모터 제어기 |
| US9013131B2 (en) | 2010-12-10 | 2015-04-21 | Doosan Infracore Co., Ltd. | Real-time servo motor controller based on a load weight |
| JP2012244856A (ja) * | 2011-05-23 | 2012-12-10 | Ricoh Co Ltd | モータ制御装置及び画像形成装置 |
| CN105867134A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-08-17 | 南京航空航天大学 | 双框架飞机蒙皮检测机器人连续切换运动的控制方法 |
| CN105867134B (zh) * | 2016-04-27 | 2018-11-09 | 南京航空航天大学 | 双框架飞机蒙皮检测机器人连续切换运动的控制方法 |
| WO2019102672A1 (ja) * | 2017-11-21 | 2019-05-31 | ソニー株式会社 | センサ装置及びセンシング方法 |
| JPWO2019102672A1 (ja) * | 2017-11-21 | 2020-12-03 | ソニー株式会社 | センサ装置及びセンシング方法 |
| US11298823B2 (en) | 2017-11-21 | 2022-04-12 | Sony Corporation | Sensor device and sensing method |
| US10739734B2 (en) | 2018-09-21 | 2020-08-11 | Fanuc Corporation | Motor control apparatus |
| DE102019213924B4 (de) | 2018-09-21 | 2023-02-09 | Fanuc Corporation | Motorsteuervorrichtung |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3478946B2 (ja) | サーボ調整方法およびその装置 | |
| JPH05216504A (ja) | バネ系を含む制御対象に対する適応的スライディングモード制御方式 | |
| JPH0683403A (ja) | 適応ｐｉ制御方式 | |
| US5986422A (en) | Control mode changing over method for servo control system | |
| US5581167A (en) | Flexible servo control method | |
| JPH07104856A (ja) | 振動制御方法 | |
| JPH08263143A (ja) | 外乱オブザーバを用いた制御ゲイン切り替え方式 | |
| JPH10329063A (ja) | ロボット制御装置 | |
| JPH08211943A (ja) | 外乱オブザーバを使用したバックラッシュ補正方法 | |
| JP2002091570A (ja) | サーボ制御方法 | |
| JPH09282020A (ja) | サーボモータ駆動装置 | |
| EP0433461A1 (en) | Zeroing method using a disturbance estimating observer | |
| JPH08278821A (ja) | サーボ制御系の制振方法 | |
| JPH08286759A (ja) | 静摩擦を補償するロボット駆動制御方法 | |
| JPS63273115A (ja) | サ−ボ制御回路 | |
| JPS6140616A (ja) | 位置制御方式 | |
| JPH0475113A (ja) | 制御装置 | |
| JPH0580805A (ja) | Ｐｉ制御ループをベースにした適応スライデイングモード制御方式 | |
| JPH10105247A (ja) | サーボモータのオーバーシュート防止方法 | |
| JPH0384603A (ja) | バックラッシュ加速量自動調整方式 | |
| JPS6132120A (ja) | 位置決め制御方式 | |
| JP3034685B2 (ja) | 研磨ロボットの制御方法 | |
| JP3160365B2 (ja) | 姿勢制御装置 | |
| JP2841558B2 (ja) | 減速機のバックラッシュを補償したトルク制御方法 | |
| JPH11110048A (ja) | 位置制御サーボ装置および位置制御系のサーボ制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020604 |