JPH09282008A - サーボ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦が大きい構造を有する機械系に対して
も、高速かつ高精度な位置決めを容易に実現することが
可能なサーボ制御装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 負荷に作用する外乱要素を等価外乱とし
て推定する外乱推定オブザーバを用いたサーボ制御装置
において、前記負荷に摩擦などの変化の速い外乱が加わ
った場合に、オブザーバの推定遅れにより位置偏差が生
じる前に、変化の速い外乱の影響を打ち消すためのパル
ス状の補償トルクを出力する外乱対抗力発生部を有する
ように構成して課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、生産設備におい
て使用される組立用ロボットのアーム等のように、摩擦
の大きい構造を有する機械系を高速かつ高精度に位置決
めするためなどに使用される外乱推定オブザーバを用い
たサーボ制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の外乱推定オブザーバを用
いたサーボ制御装置に関する技術としては、例えば、特
開平２−１０４１１号公報や特開平６−３５５０６号公
報等に開示されたものがある。この特開平２−１０４１
１号公報に係るアクチュエータの制御装置は、力定数ま
たはトルク定数をＫｔとするアクチュエータと、そのア
クチュエータにＴ_ext の負荷力または負荷トルクをかけ
る負荷とを結合し、重心位置換算での慣性力または回転
軸回り換算での慣性モーメントがＪとなり、重心位置換
算での粘性摩擦力または回転軸回り換算での粘性摩擦ト
ルクがＤωとなり、重心位置換算でのクーロン摩擦力ま
たは回転軸回り換算でのクーロン摩擦トルクがＦとなる
ときに、前記アクチュエータの制御量Ｉａに応じて前記
アクチュエータの出力を制御するアクチュエータの制御
装置において、前記アクチュエータの速度成分ωまたは
加速度成分ωｓから、所定の式で与えられる外乱力また
は外乱トルクＴ_dis を求め、これに相当する補償制御量
を前記アクチュエータにフィードバックするフィードバ
ック手段を備えるように構成したものである。

【０００３】このように、上記特開平２−１０４１１号
公報に係るアクチュエータの制御装置は、所定の式に基
づいて外乱力または外乱トルクＴ_dis を推定し、このオ
ブザーバの推定値に相当する補償制御量を前記アクチュ
エータにフィードバックして制御するものであるが、動
作の安定性を確保するためとノイズ等の除去のために、
オブザーバの推定値をローパスフィルタを介してフィー
ドバックするようにしている。

【０００４】また、上記特開平６−３５５０６号公報に
係る可変構造制御方法は、制御対象の指令入力と状態量
との偏差量をＰ（比例）及びＩ（積分）などからなる安
定化補償手段を通じて該制御対象の印加入力量とするよ
うになしたものであって、前記印加入力量と該制御対象
の状態量とを用いて該制御対象の等価外乱を１次遅れフ
ィルタを通じて算出するようにした等価外乱補償手段を
有する電動機制御装置において、前記Ｐ（比例）及びＩ
（積分）などの定数と前記１次遅れフィルタの時定数を
該偏差量やその積分値に重み係数を掛け算し、加算し
て、運転状況に応じて可変とするように構成したもので
ある。

【０００５】このように、上記特開平６−３５５０６号
公報に係る可変構造制御方法は、応答性の向上と高速移
動時の安定性を確保する目的で、外乱推定オブザーバの
外側に設けた速度や位置ループのゲインを速度偏差や位
置偏差の関数として設定し、これらの偏差が大きくなる
領域でゲインを高め、偏差が小さくなる領域でゲインを
低くする可変構造を用いるように構成されたものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の場合には、次のような問題点を有している。す
なわち、上記特開平２−１０４１１号公報に係るアクチ
ュエータの制御装置は、動作の安定性を確保するためと
ノイズ等の除去のために、オブザーバの推定値をローパ
スフィルタを介してフィードバックするようにしてい
る。そのため、上記アクチュエータの制御装置では、ロ
ーパスフィルタのカットオフ周波数が低いと、外乱オブ
ザーバの推定値をフィードバックする際に遅れが生じ、
摩擦などのように速度に比例して瞬時に変化する外乱に
対しては、どうしても対応しきれない部分があるという
問題点があった。

【０００７】かかる問題点を解決するためには、１次の
ローパスフィルタのカットオフ周波数を大きくしたり、
次数を増やしたりする手段が考えられるが、ローパスフ
ィルタのカットオフ周波数を大きくすると動作が不安定
となり、次数を増やした場合にはハードウエアの計算能
力の問題があるため、高価なＣＰＵを使用しなければな
らず、コストアップを招くという問題点が新たに生じ
る。

【０００８】一方、上記特開平６−３５５０６号公報に
係る可変構造制御方法の場合には、摩擦の大きい機械系
を高速に位置決めする際など、特に静摩擦力の影響が大
きくなる偏差量が小さい領域での移動時に、補償力が摩
擦力に打ち勝つのに時間がかかり、結果的に整定時間が
延びてしまい、高速な位置決めができないという問題点
があった。

【０００９】また、上記特開平６−３５５０６号公報に
係る可変構造制御方法の場合には、可変条件の基準とし
て単に速度偏差や位置偏差を用いると、静摩擦の影響が
特に大きくなる速度の立ち上がり時や整定時にゲインを
高め、追従性よりもむしろ振動を抑えて安定に動作させ
たい高速での一定速度移動時にゲインを低くするといっ
た動作をさせたい場合に、複雑な条件設定が必要とな
り、制御対象の動作に応じた感覚的な調整が困難になる
という問題点もあった。

【００１０】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、摩擦が大きい構造を有する機械系に対しても、
高速かつ高精度な位置決めを容易に実現することが可能
なサーボ制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明の請
求項第１項に記載されたサーボ制御装置は、負荷に作用
する外乱要素を等価外乱として推定する外乱推定オブザ
ーバを用いたサーボ制御装置において、前記負荷に摩擦
などの変化の速い外乱が加わった場合に、オブザーバの
推定遅れにより位置偏差が生じる前に、変化の速い外乱
の影響を打ち消すためのパルス状の補償トルクを出力す
る外乱対抗力発生部を有するように構成したものであ
る。

【００１２】また、この発明の請求項第２項に記載され
たサーボ制御装置は、負荷に作用する外乱要素を等価外
乱として推定する外乱推定オブザーバを用いたサーボ制
御装置において、前記負荷に対する指令速度の積分値と
負荷の実際に検出された位置信号との差を用いて、速度
及び位置のループゲインを可変にするゲイン可変部を有
するように構成したものである。

【００１３】さらに、この発明の請求項第３項に記載さ
れたサーボ制御装置は、負荷に作用する外乱要素を等価
外乱として推定する外乱推定オブザーバを用いたサーボ
制御装置において、前記負荷に摩擦などの変化の速い外
乱が加わった場合に、オブザーバの推定遅れにより位置
偏差が生じる前に、変化の速い外乱の影響を打ち消すた
めのパルス状の補償トルクを出力する外乱対抗力発生部
と、前記負荷に対する指令速度の積分値と負荷の実際に
検出された位置信号との差を用いて、速度及び位置のル
ープゲインを可変にするゲイン可変部とを有するように
構成したものである。

【００１４】この発明の請求項第１項に記載されたサー
ボ制御装置は、負荷に摩擦などの変化の速い外乱が加わ
った場合に、オブザーバの推定遅れにより位置偏差が生
じる前に、変化の速い外乱の影響を打ち消すためのパル
ス状の補償トルクを出力する外乱対抗力発生部を有する
ように構成されているので、制御部に指令が与えられる
と、摩擦等による外乱推定オブザーバの推定遅れにより
位置偏差が生じる前に、この外乱を打ち消すだけのトル
クを外乱対抗力発生部が瞬時に発生して補うので、摩擦
の大きい構造を有する機械系を位置決め制御する際に、
大幅に位置決め時間を短縮させることが可能となる。

【００１５】また、この発明の請求項第２項に記載され
たサーボ制御装置は、負荷に対する指令速度の積分値と
負荷の実際に検出された位置信号との差を用いて、速度
及び位置のループゲインを可変にするゲイン可変部を有
するように構成されているので、制御部に指令が与えら
れると、指令速度の積分値と実際の位置の信号との差が
ゲイン可変部へ入力される。デジタル制御を行う場合、
主制御器に入力される位置指令に対して指令速度の積分
値は１サンプル分遅れが生じるために、この値は実際の
位置指令よりも（指令速度×サンプル周期）分だけ小さ
い値となる。したがって、この指令速度の積分値から実
際の位置の値を差し引いた信号は、指令速度の加速部お
よび減速部の領域で小さい値で、かつ定速部で大きな値
となり、さらに指令速度がゼロになった後の整定領域で
は通常用いる位置偏差と等しくなる。そのため、ゲイン
可変部では、指令速度の積分値から実際の位置の値を差
し引いた信号が小さい時にゲインを大きく、指令速度の
積分値から実際の位置の値を差し引いた信号が大きい時
にゲインを小さく設定することにより、静摩擦の影響が
大きくなる領域で高いゲインを、それ以外の領域では安
定性を確保するために低いゲインを速度および位置ルー
プの制御器に対して出力することができるので、摩擦の
大きい構造を有する機械系を位置決めする際に、大幅に
位置決め時間を短縮させることが可能となる。

【００１６】さらに、この発明の請求項第３項に記載さ
れたサーボ制御装置は、負荷に摩擦などの変化の速い外
乱が加わった場合に、オブザーバの推定遅れにより位置
偏差が生じる前に、変化の速い外乱の影響を打ち消すた
めのパルス状の補償トルクを出力する外乱対抗力発生部
と、前記負荷に対する指令速度の積分値と負荷の実際に
検出された位置信号との差を用いて、速度及び位置のル
ープゲインを可変にするゲイン可変部とを有するように
構成されているので、制御部に指令が与えられると、摩
擦により位置偏差が生じる前に、この摩擦を打ち消すだ
けのトルクを外乱対抗力発生部が瞬時に発生するため、
摩擦による制御器への外乱は極小に抑えられる。さらに
この状態で位置検出器からの信号が指令に対してわずか
でも遅れると、指令速度の積分値と実際の位置の信号と
の差が小さい領域では、ゲイン可変部から高速での一定
速移動時に比べて高いゲインが速度及び位置ループの制
御器に対して出力されるので、これらの相乗効果により
静摩擦領域での外乱推定オブザーバの推定遅れによる位
置偏差の発生は極めて小さくなり、初期段階の応答性を
著しく向上させることができる。また、外乱推定オブザ
ーバの推定遅れが問題にならない静摩擦領域外での移動
時には、ゲイン可変部から低いゲインが出力されるた
め、安定した移動が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下にこの発明を図示の実施の形
態に基づいて説明する。

【００１８】図１はこの発明の一実施の形態に係るサー
ボ制御装置を示すブロック線図である。

【００１９】この図において、８は負荷９が接続された
モータを示すものであり、このモータ８によって駆動さ
れる負荷９としては、例えば、生産設備において使用さ
れる組立用ロボットのアーム等のように、摩擦の大きい
構造を有する機械系が用いられる。上記負荷９が接続さ
れたモータ８の位置は、位置検出部１０によって検出さ
れ、この位置検出部１０によって検出された位置信号
は、比例制御部２に入力される。また、上記位置検出部
１０によって検出された位置信号は、積分演算を行う速
度演算部１１によって速度信号に変換され、この速度信
号は、同じく比例制御部２に入力される。

【００２０】これらの位置信号及び速度信号は、比例制
御部２の内部で指令発生部３によって生成される位置指
令信号Ｐ_ref 及び速度指令信号Ｖ_ref と比較され、位置
信号と位置指令信号Ｐ_ref の差は、位置比例制御器４に
入力されるとともに、この位置比例制御器４からの出力
信号を加えた上記速度信号と速度指令信号Ｖ_ref の差
は、速度比例制御器５に入力される。そして、上記位置
比例制御器４と速度比例制御器５に入力された信号は、
それぞれのゲインを掛けあわされた後、比例制御部２の
出力信号ｙ１となる。さらに、上記位置比例制御器４及
び速度比例制御器５は、可変構造となっており、ゲイン
可変部１５からの信号によって位置比例制御器４のゲイ
ンＰ_P 及び速度比例制御器５のゲインＶ_P の値は、変更
可能となっている。このゲイン可変部１５は、指令発生
部３によって生成される速度指令信号Ｖ_ref を積分器１
４で積分された積分値と、位置検出部１０から出力され
る実際の位置信号との差を用いて最適なゲインを決定し
て出力するものである。

【００２１】また、上記指令発生部３によって生成され
る速度指令信号Ｖ_ref は、フィードフォワード部６に入
力される。このフィードフォワード部６は、制御対象で
ある（アンプ７＋モータ８）のモデルの伝達関数の逆数
を用いて、速度指令信号Ｖ_{re f} で指令された速度を達成
するのに必要なトルク指令ｙ２を演算して出力するもの
である。

【００２２】さらに、外乱推定オブザーバ部１２は、上
記位置検出部１０に接続された速度演算部１１によって
算出された速度信号と、主制御部１からの出力信号ｙｍ
とを用いて、モータ８に作用する外乱要素を等価外乱ト
ルクとして推定し、この等価外乱トルクとして推定され
た信号は、推定外乱トルク出力ｙ３として主制御部１か
らの出力信号ｙｍにフィードバックされる。

【００２３】そして、上記比例制御部２からの出力信号
ｙ１と、フィードフォワード部６からの出力信号ｙ２
と、外乱推定オブザーバ部１２からの出力信号ｙ３との
３つの信号の和（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３）が主制御部１の出
力信号ｙｍとなる。

【００２４】また、外乱対向力発生部１３は、速度指令
信号Ｖ_ref と、速度演算部１２から出力される実速度
と、主制御部１の出力信号ｙｍとを用いて、モータ８に
よって駆動される負荷９に作用する摩擦に打ち勝つため
のパルス状の補償トルクｙ４を出力するものである。

【００２５】そして、最終的に、主制御部１の出力信号
ｙｍにこの補償トルクｙ４を加えた信号が制御信号ｙｃ
としてアンプ７に供給され、このアンプ７によって増幅
された信号でトルクを発生してモータ８が回転し、組立
用ロボットのアーム等からなる負荷９が駆動される。

【００２６】以上の構成において、この実施の形態に係
るサーボ制御装置は、次のようにして、摩擦が大きい構
造を有する機械系からなる負荷に対しても、高速かつ高
精度な位置決めを容易に実現することが可能となってい
る。

【００２７】すなわち、この実施の形態に係るサーボ制
御装置では、図１に示すように、組立用ロボットのアー
ム等のように、摩擦が大きい構造を有する機械系からな
る負荷９を駆動する際に、指令発生部３からは、位置指
令信号Ｐ_ref 及び速度指令信号Ｖ_ref が生成される。上
記指令発生部３から生成される速度指令信号Ｖ_ref とし
ては、例えば、図２に示すように、一般のロボットなど
の運動によく用いられる台形状の波形を有する信号が用
いられる。上記指令発生部３から生成される位置指令信
号Ｐ_ref は、モータ８からの信号により位置を検出する
位置検出部１０からの位置信号との間で差が検出され、
これらの位置指令信号Ｐ_ref と実際の位置信号との差
は、位置比例制御器４に入力され、この位置比例制御器
４によってゲイン可変部１５からの信号によって設定さ
れたゲインＰ_P で増幅される。上記位置比例制御器４か
らの出力信号は、指令発生部３から生成される速度指令
信号Ｖ_ref と加算されるとともに、この加算された信号
と速度演算部１１からの実際の速度信号との差が検出さ
れる。これらの差の信号は、速度比例制御器５に入力さ
れ、この速度比例制御器５によってゲイン可変部１５か
らの信号によって設定されたゲインＶ_P で増幅され、比
例制御部２の出力信号ｙ１として出力される。

【００２８】また、フィードフォワード部６には、上記
指令発生部３によって生成される速度指令信号Ｖ_ref が
入力され、このフィードフォワード部６からは、制御対
象である（アンプ７＋モータ８）のモデルの伝達関数の
逆数を用いて、速度指令信号Ｖ_ref で指令された速度を
達成するのに必要なトルク指令ｙ２が演算されて出力さ
れる。

【００２９】さらに、外乱推定オブザーバ部１２から
は、上記位置検出部１０に接続された速度演算部１１に
よって算出された速度信号と、主制御部１からの出力信
号ｙｍとを用いて、モータ８に作用する外乱要素を等価
外乱トルクとして推定し、この等価外乱トルクとして推
定された信号が推定外乱トルク出力ｙ３として出力され
る。

【００３０】そして、上記比例制御部２からの出力信号
ｙ１と、フィードフォワード部６からの出力信号ｙ２
と、外乱推定オブザーバ部１２からの出力信号ｙ３との
３つの信号の和（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３）が主制御部１の出
力信号ｙｍとなる。

【００３１】ところで、この実施の形態では、上記主制
御部１の出力信号ｙｍに、外乱対抗力発生部１３からの
出力信号ｙ４が加算される。この外乱対抗力発生部１３
からは、速度指令信号Ｖ_ref と、速度演算部１１から出
力される実速度と、主制御部１の出力信号ｙｍとを用い
て、モータ８によって駆動される負荷９に作用する摩擦
に打ち勝つためのパルス状の補償トルクｙ４が出力され
る。

【００３２】上記外乱対抗力発生部１３には、あらかじ
めモータ８及び負荷９に応じて同定しておいた摩擦に打
ち勝つだけのトルクの値Ｔｆがメモリーされており、指
令発生部３から速度指令信号Ｖ_ref が入力されると、次
に示す（１）式に基づいて補償トルクｙ４が算出され
る。 ｙ４＝ｓｉｇｎ（Ｖ_ref ）×Ｔｆ＋Ｆ（ｙｍ） （１） ここで、ｓｉｇｎ（Ｖ_ref ）は、Ｖ_ref の符号を出力す
る関数である。

【００３３】この（１）式において、Ｆ（ｙｍ）は主制
御部１の出力信号ｙｍの関数を表し、負荷９の移動条件
や摩擦の状態によって自由に設定可能である。上記
（１）式に基づいて算出されたトルクは、図２に示すよ
うに、入力される速度指令信号Ｖ _ref がゼロになるまで
一定値のパルス状の補償信号として、主制御部１の出力
信号ｙｍに加算され、最終的な制御信号としてアンプ７
に出力される。図２は、一般のロボットなどの運動によ
く用いられている台形状の運動波形を入力した際の補償
トルクの波形を簡単に示したものである。また、この図
の例では補償トルクのパルス幅は、速度指令信号Ｖ_ref
が入力されている時間と同じとしたが、このパルス幅を
実速度の関数として設定することで様々な移動条件に対
して、より柔軟性を持たせることも可能である。

【００３４】このように、外乱推定オブザーバの推定遅
れにより位置偏差が生じる前に外乱対抗力発生部１３に
より補償トルクが瞬時に補われるために、特に摩擦の大
きい構造を有する機械系からなる負荷９を高速かつ高精
度に位置決めすることができ、著しく応答性を向上させ
ることができる。

【００３５】また、上記実施の形態では、ゲイン可変部
１５に、指令発生部３から生成される速度指令信号Ｖ
_ref を積分器１４で積分した値と、位置検出部１０から
の実際の位置信号との差をとった信号が入力される。と
ころで、主制御部としてアナログの制御器を用いた場合
には、上記積分器１４の出力は位置指令信号Ｐ_ref と等
しくなるが、主制御部としてデジタルの制御器を用いた
場合には、上記積分器１４の出力は位置指令信号Ｐ_ref
に対して、（Ｖ_ref （ｉ）×サンプル周期）分だけ小さ
い値となる。これは、デジタルの制御器を用いると、速
度信号等を一定のサンプル周期で離散化してサンプリン
グするため、サンプル周期に応じた分だけ信号が遅れる
ためである。ここで、Ｖ_ref （ｉ）は、ｉサンプル目の
速度指令信号を表している。よって同様に、この積分器
１４の出力と位置検出部１０からの位置信号との差は、
一般に用いられている位置偏差信号の値よりも（Ｖ_ref
（ｉ）×サンプル周期）分だけ小さい値となる。

【００３６】図３は、台形状の速度波形をこのデジタル
制御器に入力した場合の、一般に用いられている位置偏
差信号と（指令速度積分値−位置検出部１０からの位置
信号）との関係を表したものである。この図において、
ｅ１は前者の位置偏差信号を、ｅ２は後者の（指令速度
積分値−位置検出部１０からの位置信号）をそれぞれ表
している。この図を見ると、前者の位置偏差信号ｅ１
は、モータ８に加速度が生じる部分で瞬間的に偏差量が
生じ、最高速度で一定速度に移行した時にはほぼゼロに
なっているのに対し、後者の（指令速度積分値−位置検
出部１０からの位置信号）は、加速とともに偏差量が拡
大され、最高速度で一定速度に移行した時にはある一定
値を保ち、減速にしたがって次第に減少し、指令速度が
ゼロになった後は、前者ｅ１と一致するような、ちょう
ど速度指令信号Ｖ_ref と対称になるような形になってい
ることがわかる。

【００３７】したがって、上記ゲイン可変部１５から出
力される信号は、位置比例制御器４及び速度比例制御器
５における位置及び速度のループゲインＰ_P 及びＶ
_P が、例えばこの（指令速度積分値−位置検出部１０か
らの位置信号）の信号ｅ２の絶対値が小さい領域で高
く、（指令速度積分値−位置検出部１０からの位置信
号）の信号ｅ２の絶対値が大きい領域で低くなるように
設定すれば、特に静摩擦の影響が大きくなるような偏差
が小さい領域での移動時に、位置及び速度のループゲイ
ンＰ_P 及びＶ_P を高くして大きな出力信号ｙ１を出力す
ることにより、摩擦力に打ち勝つだけの十分な補償力が
得られる。そのため、摩擦の大きい構造を有する機械系
からなる負荷９を位置決めする際に、大幅に位置決め時
間を短縮することが可能となる。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の請求項第
１項に記載されたサーボ制御装置は、負荷に摩擦などの
変化の速い外乱が加わった場合に、オブザーバの推定遅
れにより位置偏差が生じる前に、変化の速い外乱の影響
を打ち消すためのパルス状の補償トルクを出力する外乱
対抗力発生部を有するように構成されているので、制御
部に指令が与えられると、摩擦等による外乱推定オブザ
ーバの推定遅れにより位置偏差が生じる前に、この外乱
を打ち消すだけのトルクを外乱対抗力発生部が瞬時に発
生して補うので、摩擦の大きい構造を有する機械系を位
置決め制御する際に、大幅に位置決め時間を短縮させる
ことが可能となる。

【００３９】また、この発明の請求項第２項に記載され
たサーボ制御装置は、負荷に対する指令速度の積分値と
モータから実際に検出された位置信号との差を用いて、
速度及び位置のループゲインを可変にするゲイン可変部
を有するように構成されているので、制御部に指令が与
えられると、指令速度の積分値と実際の位置の信号との
差がゲイン可変部へ入力される。デジタル制御を行う場
合、主制御器に入力される位置指令に対して指令速度の
積分値は１サンプル分遅れが生じるために、この値は実
際の位置指令よりも（指令速度×サンプル周期）分だけ
小さい値となる。したがって、この指令速度の積分値か
ら実際の位置の値を差し引いた信号は、指令速度の加速
部および減速部の領域で小さい値で、かつ定速部で大き
な値となり、さらに指令速度がゼロになった後の整定領
域では通常用いる位置偏差と等しくなる。そのため、ゲ
イン可変部では、指令速度の積分値から実際の位置の値
を差し引いた信号が小さい時にゲインを大きく、指令速
度の積分値から実際の位置の値を差し引いた信号が大き
い時にゲインを小さく設定することにより、静摩擦の影
響が大きくなる領域で高いゲインを、それ以外の領域で
は安定性を確保するために低いゲインを速度および位置
ループの制御器に対して出力することができるので、摩
擦の大きい構造を有する機械系を位置決めする際に、大
幅に位置決め時間を短縮させることが可能となる。

【００４０】さらに、この発明の請求項第３項に記載さ
れたサーボ制御装置は、負荷に摩擦などの変化の速い外
乱が加わった場合に、オブザーバの推定遅れにより位置
偏差が生じる前に、変化の速い外乱の影響を打ち消すた
めのパルス状の補償トルクを出力する外乱対抗力発生部
と、前記負荷に対する指令速度の積分値とモータから実
際に検出された位置信号との差を用いて、速度及び位置
のループゲインを可変にするゲイン可変部とを有するよ
うに構成されているので、制御部に指令が与えられる
と、摩擦により位置偏差が生じる前に、この摩擦を打ち
消すだけのトルクを外乱対抗力発生部が瞬時に発生する
ため、摩擦による制御器への外乱は極小に抑えられる。
さらにこの状態で位置検出器からの信号が指令に対して
わずかでも遅れると、指令速度の積分値と実際の位置の
信号との差が小さい領域では、ゲイン可変部から高速で
の一定速移動時に比べて高いゲインが速度及び位置ルー
プの制御器に対して出力されるので、これらの相乗効果
により静摩擦領域での外乱推定オブザーバの推定遅れに
よる位置偏差の発生は極めて小さくなり、初期段階の応
答性を著しく向上させることができる。また、外乱推定
オブザーバの推定遅れが問題にならない静摩擦領域外で
の移動時には、ゲイン可変部から低いゲインが出力され
るため、安定した移動が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明に係るサーボ制御装置の一実
施の形態を示すブロック線図である。

【図２】 図２はこの発明に係るサーボ制御装置の一実
施の形態を示す動作のグラフである。

【図３】 図３はこの発明に係るサーボ制御装置の一実
施の形態を示す動作のグラフである。

【符号の説明】

１ 主制御部、２ 比例制御部、３ 指令発生部、４
位置比例制御器、５速度比例制御器、６ フィードフォ
ワード部、７ アンプ、８ モータ、９ 負荷、１０
位置検出部、１１ 速度演算部、１２ 外乱推定オブザ
ーバ部、１３外乱対抗力発生部、１４ 積分器、１５
ゲイン可変部、Ｐ_ref 位置指令信号、Ｖ_ref 速度指
令信号。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷に作用する外乱要素を等価外乱とし
   て推定する外乱推定オブザーバを用いたサーボ制御装置
   において、 前記負荷に摩擦などの変化の速い外乱が加わった場合
   に、オブザーバの推定遅れにより位置偏差が生じる前
   に、変化の速い外乱の影響を打ち消すためのパルス状の
   補償トルクを出力する外乱対抗力発生部を有することを
   特徴とするサーボ制御装置。
2. 【請求項２】 負荷に作用する外乱要素を等価外乱とし
   て推定する外乱推定オブザーバを用いたサーボ制御装置
   において、 前記負荷に対する指令速度の積分値と負荷の実際に検出
   された位置信号との差を用いて、速度及び位置のループ
   ゲインを可変にするゲイン可変部を有することを特徴と
   するサーボ制御装置。
3. 【請求項３】 負荷に作用する外乱要素を等価外乱とし
   て推定する外乱推定オブザーバを用いたサーボ制御装置
   において、 前記負荷に摩擦などの変化の速い外乱が加わった場合
   に、オブザーバの推定遅れにより位置偏差が生じる前
   に、変化の速い外乱の影響を打ち消すためのパルス状の
   補償トルクを出力する外乱対抗力発生部と、 前記負荷に対する指令速度の積分値と負荷の実際に検出
   された位置信号との差を用いて、速度及び位置のループ
   ゲインを可変にするゲイン可変部とを有することを特徴
   とするサーボ制御装置。