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JP2762364B2 - サーボモータのフィードフォワード制御方法 - Google Patents

サーボモータのフィードフォワード制御方法

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JP2762364B2
JP2762364B2 JP1150481A JP15048189A JP2762364B2 JP 2762364 B2 JP2762364 B2 JP 2762364B2 JP 1150481 A JP1150481 A JP 1150481A JP 15048189 A JP15048189 A JP 15048189A JP 2762364 B2 JP2762364 B2 JP 2762364B2
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、工作機械の送り軸やロボットのアームを駆
動するサーボモータの制御方法に関し、特に、該サーボ
モータのフィードフォワード制御に関する。
従来の技術 サーボモータを用いて工作機械の送り軸やロボットの
アームなどを制御するとき、位置偏差量を低減させるた
めにフィードフォワード制御が行われる。特に、工作機
械で高速切削を行う場合、サーボ系の追従遅れによる形
状誤差が生じる。そのため、この形状誤差を少くするた
め位置ループにフィードフォワードをかけることがあ
る。
第６図は従来から行われている位置ループに対し、フ
ィードフォワード制御を用いたときのブロック線図であ
る。
第６図中、伝達関数30のＫPは位置ループにおけるポ
ジションゲイン、伝達関数32のK1は速度ループにおける
積分ゲイン、伝達関数34のk2は速度ループにおける比例
ゲイン、36は電流ループ回路、38はサーボモータの電気
部で、Ｒは巻線の抵抗、Ｌは巻線のインダクタンス、40
はサーボモータの機械部で、Ktはトルク定数、Jmはイナ
ーシャ、42はサーボモータの回転速度を積分し、位置を
算出する伝達関数である。また、伝達関数44は位置のフ
ィードフォワード項であり、α１は位置のフィードフォ
ワード係数である。
数値制御装置等から出力された位置指令ａと、位置検
出器等で検出されたサーボモータ現在位置との差、即
ち、位置偏差をポジションゲインＫPを乗じて（通常、
比例処理が行われる）、速度指令を求め、かつ、位置指
令を微分して位置のフィードフォワード係数α１を乗じ
た値を上記速度指令に加算してフィードフォワード制御
された速度指令Vcを作り、該速度指令Vcからサーボモー
タの実速度Ｖを減じて速度偏差を求め、該速度偏差を積
分し積分ゲインk1を乗じた値からサーボモータの実速度
Ｖに比例ゲインk2を掛けた値を減じ、電流指令Icを作
り、電流ループ36で電流ループ処理で求められた値から
PWM（パルス幅変調）指令を作り、トランジスタインバ
ータ等を介してサーボモータに電流Ｉを流し、サーボモ
ータを駆動する。
以上のようなサーボモータのフィードフォワード制御
が行われ、位置偏差を低減させ、サーボ遅れを補正して
いる。
即ち、第６図中において、速度指令Vcに対し、モータ
の実速度が得られるまでの伝達関数を「１」とすると、
位置のフィードフォワード項44がないときの位置指令ａ
に対し、モータの実際位置Ｐの伝達関数は次の第（１）
式となる。
その結果、位置偏差ε（Ｓ）は次の第（２）式で示さ
れる。
そこで、モータの実速度Ｖが一定速度の定常状態にな
ったとき、即ち、位置指令ａとしてランプ入力したと
き、位置偏差εを求めると、ａ＝Atのラプラス変換は、
ａ（Ｓ）＝A/S2であるので、このときのＳ領域の位置偏
差ε（Ｓ）は第（２）式より次の第（３）式となる。
最終値定理によりｔ領域の位置定常偏差は第（４）式
に示される。
一方、位置のフィードフォワード項44が加わると、位
置信号ａに対し、モータの実際の位置Ｐの伝達関数は次
の第（５）式となる。
そこで、位置指令ａ（ｔ）＝Atを入力し、定常状態に
なったときの位置偏差をみると、 最終値定理より、定常位置偏差は第（７）式に示され
る。
上記第（４）式と第（７）式を比較すると、位置ルー
プゲインＫPがフィードフォワード制御を行うことによ
り、ＫP／（１−α１）に増大していることがわかる。
この位置ループゲインの増大によってサーボ遅れを補償
し、形状誤差等を少くするものである。
発明が解決しようとする課題 上述したように、位置ループにフィードフォワード制
御を行うと、サーボ系の遅れを補償することになるが、
位置のフィードフォワード制御は位置指令を一度微分す
るために、速度指令には、より高い周波数成分が多く含
まれることとなる。この高い周波数成分を含む速度指令
に対し、マイナーループの速度ループでは十分な応答が
できなく、位置ループの要求を満足できない。上記位置
フィードフォワード項44のフィードフォワード係数α１
を１に近づけると、速度ループの応答性の限界（速度ル
ープの遅れ）により位置偏差εはうねりを生じるように
なる。
例えば、フィードフォワード係数α１を0.8とし、第
６図に示す位置フィードフォワード制御を行うサーボ系
にランプ入力を行うときの位置偏差の推移（加速時）を
みると、第９図に示すような推移となり、うねりを生じ
ている。そして、このうねりがモータや機械系にショッ
クを与える原因となる。
また、数値制御装置等からサーボ回路側、即ち、位置
ループに位置指令が受け渡しされる周期（ITP周期）は8
msec程度であり、サーボ回路内部での位置ループ，速度
ループの周期は2msec或いは1msecである。そして、位置
ループでは上記数値制御装置から位置指令が受け渡され
るITP周期を位置ループ周期で分割し、分割した各位置
ループ周期における位置指令が均等になるように制御し
ている。例えば、第11図に示すように数値制御装置から
出力される位置指令に加減速時定数を与えて出力される
ようにしても、位置ループでは各ITP周期内における位
置ループ処理周期ＴP毎の各位置ループ処理での位置指
令が均等になるように制御されるから、位置ループ処理
においては加減速はかからないこととなり、ITP周期が
変る位置ループ処理の位置指令間には大きな段差が生じ
る場合がある。これがフィードフォワード項で微分され
て大きな値となり、速度指令は高周波成分を含むことと
なり、速度ループで追従できなくなり、位置偏差にうね
りが生じ、モータや機械の動きに大きなショックを発生
させる原因となる場合がある。
そこで、本発明の目的は、位置のフィードフォワード
制御に対し速度ループの応答性を高め、また、モータや
機械の動きに大きなショックが発生することを防止し安
定したサーボ系を得るサーボモータのフィードフォワー
ド制御方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明は、サーボ制御において、位置指令を微分し位
置のフィードフォワード制御量を求め、位置ループ制御
で得られた制御量に上記フィードフォワード制御量を加
算し速度指令とし、上記位置のフィードフォワード制御
量を微分して得られる速度のフィードフォワード制御量
を、速度ループ制御によって得られる値に加算して電流
指令とすることにより、速度フィードフォワード制御に
より速度ループの応答性を向上させ、位置のフィードフ
ォワード制御により生じる位置偏差のうねりを軽減させ
安定したサーボ制御系を得る。
また、位置指令を微分し、微分された値に対し設定さ
れた加減速時定数による加減速制御を行い、加減速制御
された値を位置のフィードフォワード制御量とし、位置
ループ制御で得られた制御量に上記フィードフォワード
制御量を加算したものを速度指令とすることにより、位
置指令を微分することによって生じる高周波成分を加減
速制御で取り除き、サーボモータや機械の動きに大きな
ショック（高周波成分によるショック）発生させないよ
うにして安定したサーボ系を得る。
さらに、上述した加減速制御された位置のフィードフ
ォワード制御量をさらに微分し、速度フィードフォワー
ド制御量を求め、上記加減速制御された位置のフィード
フォワード制御量によって補正された速度指令に対し、
速度ループ制御を行って得られた制御量に上記速度フィ
ードフォワード制御量を加算して電流指令とすることに
より、より安定したサーボ系を得る。またさらに、位置
のフィードフォワード制御として位置指令を微分し、微
分された値を加減速制御して位置のフィードフォワード
制御量とし、速度のフィードフォワード制御として、上
記位置のフィードフォワード制御量を微分し、微分され
た値を加減速制御して速度のフィードフォワード制御量
としてもよい。さらに、この速度のフィードフォワード
制御量を微分して電流のフィードフォワード制御量とし
て電流のフィードフォワード制御を行ってもよい。
作 用 位置指令を微分して位置のフィードフォワード制御量
とし、位置ループ制御で得られた制御量に加算すれば、
位置指令の変化量に応じて位置のフィードフォワード制
御量が速度指令に加算されることになるから、位置制御
の応答性は良くなる。しかし、速度ループが従来のまま
であると、この位置のフィードフォワード制御が行われ
た位置ループからの指令に対し、速度ループは追従でき
なくなるおそれがあるが、速度ループにも速度フィード
フォワード制御を行うことによって速度ループの応答性
を向上させ、サーボ系全体の応答性を良くし、その結
果、位置偏差のうねりを軽減させることができる。
また、位置偏差を微分して位置のフィードフォワード
制御量とすると、位置指令が大きく変化したとき、該位
置のフィードフォワード制御量は大きく変化することと
なり（高周波成分を含むこととなり）、サーボモータや
機械系にショックを与える原因となるが、上記位置フィ
ードフォワード制御量を加減速制御することによって、
位置のフィードフォワード制御量の高周波成分を除却
し、変化量を軽減させることによってサーボ系の安定を
図ることができる。
さらに、位置指令を微分したものを加減速制御して位
置のフィードフォワード制御量とし、この位置のフィー
ドフォワード制御量を微分して速度のフィードフォワー
ド制御量とすれば、位置指令を微分して生じる大きなノ
イズ（高周波成分）は除却され、かつ、速度ループの応
答性を良くして、位置偏差のうねりを防止し、サーボ系
の応答性をよくすることができる。
また、速度フィードフォワード制御においても、位置
のフィードフォワード制御量を微分して、さらに加減速
制御を行って速度フィードフォワード制御量とすること
によって、さらには、この速度フィードフォワード制御
量を微分し電流フィードフォワード制御量とすることに
よって、サーボ系の応答性を向上させると共に安定性を
向上させることができる。
実施例 第１図は本発明の一実施例のサーボ系のブロック線図
である。第６図の相違する点は速度のフィードフォワー
ド項46が追加された点である。該速度のフィードフォワ
ード項46は位置のフィードフォワード制御量を微分し、
速度フィードフォワード係数α２を乗じたものを速度の
フィードフォワード制御量とし、速度ループ制御で得ら
れた制御量に上記速度のフィードフォワード制御量を加
算して電流指令とするものである。上記速度フィードフ
ォワード係数α２は通常、Jm/Kt（Jm:イナーシャ、Kt:
トルク定数）の値に近い値がとられる。なお、位置のフ
ィードフォワード項44のフィードフォワード係数α１の
値はモータの特性等に合わせ実験的に決められる（理想
的には「１」がよい）。
上記実施例においては、位置指令ａを微分し、その微
分値に位置のフィードフォワード係数α１を乗じて位置
のフィードフォワード制御量とし、通常の位置ループ制
御、即ち、位置指令ａからモータの現在位置Ｐを減じて
位置偏差εを求め、これに位置ループゲインＫPを乗じ
て通常の速度指令を求める。そして、この通常の速度指
令に位置のフィードフォワード制御量を加算し、位置の
フィードフォワード制御が行われた位置指令Vcを求め
る。
一方、位置のフィードフォワード制御量を微分し、速
度のフィードフォワード係数α２を乗じ、速度のフィー
ドフォワード制御量を求め、かつ、従来の同様の速度ル
ープ制御（IP制御）、即ち、速度指令Vcからサーボモー
タの実速度Ｖを減じて速度偏差を求め、該速度偏差を積
分し積分ゲインk1を乗じた値からサーボモータの実速度
Ｖに比例ゲインk2を掛けた値を減じて得られる従来の電
流指令値に、上記速度フィードフォワード制御量を加算
し電流指令Icを求める。
こうして、電流指令Icを求めた後は、従来と同一の処
理を行うものである。
位置指令ａの値が変化すれば位置偏差εも大きくな
り、通常の位置ループ処理で出力される速度指令も大き
く変化するが、位置ループ処理の遅れがある。しかし、
位置のフィードフォワード制御によって、位置指令ａの
変化量に応じて位置のフィードフォワード制御量も増大
して速度指令に加算され、フィードフォワード制御され
た速度指令となるから、位置ループの遅れは補償され
る。
また、速度ループも同様で、速度指令の変化に応じ
て、通常の速度ループ処理による電流指令も変化する
が、積分項があるため遅れが生じる。しかし、この場合
も、速度のフィードフォワード制御によって速度のフィ
ードフォワード制御量が加算され電流指令となるから、
速度ループの遅れも補償され、全体としてサーボ系の応
答は向上する。その結果、位置指令ａに対するサーボモ
ータの追従性が良くなり、位置偏差のうねりは軽減され
ることとなる。
第２図は本発明の第２の実施例で、第６図と相違する
点は位置のフィードフォワード制御項44の後に加減速制
御部48が加えられ、速度のフィードフォワード項46をな
くしている点で、他は第６図と同一である。なお、第２
図は、その要部だけを示している。従来のように、位置
指令ａを微分したものを通常の位置ループ処理で得られ
る速度指令に加算しフィードフォワードされた速度指令
Vcとすると、位置指令ａが大きく変化したときその微分
値が大きくなり、速度指令は急激に変化する。そのた
め、加減速制御を行って速度指令の急激な変化を軽減さ
せたものである。
第12図（ａ），（ｂ）は位置ループのフィードフォワ
ード項に直線加減速時定数を持たせない従来の方式（第
６図）において、移動指令ａをステップ状に変化させた
ときの速度指令の変化を実験によって検出したもので、
第12図（ａ）は加速時、第12図（ｂ）は減速時の速度指
令の変化を示しており、速度指令が急激に変化している
ことがこの実験データより分かる。
一方、第13図（ａ），（ｂ）は位置ループのフィード
フォワード項に直線加減速時定数を持たせた第２の実施
例の方式（第２図）において、移動指令を第12図の場合
と同様の量だけステップ状に変化させたときの速度指令
の変化を実験で検出したもので、第13図（ａ）は加速
時、第13図（ｂ）は減速時の速度指令の変化を示してい
る。この第13図（ａ），（ｂ）の実験データから、第12
図（ａ），（ｂ）の従来方式と比較し、速度指令の急激
な変化がなくなったことが分かる。
また、第14図，第15図はサーボモータを定速回転させ
たときの従来方式（第６図）と本実施例の方式（第２
図）による速度指令の変化を実験的に求めたもので、第
14図は従来の方式（第６図）によるもので、第15図は直
線加減速時定数をフィードフォワード項に加えて加減速
制御を行ったときの本実施例（第２図）の速度指令値の
変化である。数値制御装置からの位置指令のむら（パル
ス分配のむら）のため速度指令も変化しているが、フィ
ードフォワード項に直線加減速時定数を加えた本発明の
方式においては、上記位置指令のむらが加減速時定数に
よって制御されるため、平均化され、速度指令もより滑
らかになっていることが分かる。
第３図は本発明の第３の実施例の要部ブロック線図
で、この実施例は上記第1,第２の実施例を同時に実行す
るものであり、第１図に示す第１の実施例のブロック線
図において、位置のフィードフォワード制御に加減速制
御48を入れたものである。
この実施例においては、第１図で示す第１の実施例に
おいて、位置指令ａの微分によって急激な変化（ノイ
ズ）が発生し、前述したように、位置偏差εに第９図に
示すようにうねりが生じるような場合、上記急激な変化
を軽減させ、かつ、速度ループの遅れを速度フィードフ
ォワード制御によって補償し、位置偏差εのうねりを軽
減させるものである。
この第３の実施例において、位置指令ａに第９図の実
験結果を得た場合と同じ条件のランプ入力をした場合、
位置偏差εの変化は第10図に示すように変化し、うねり
が低減していることが分かる。
このように、位置のフィードフォワード制御に加減速
制御を加え、速度ループにフィードフォワード制御を行
うことによって、サーボ系の応答性を改善し、系の安定
性を保ちつつ、位置偏差のうねりを低減させ、これによ
って高速加工時の形状誤差を小さくすることができる。
第４図は本発明の第４の実施例のブロック線図の要部
であり、第３図に示す第３の実施例と相違する点は速度
フィードフォワード制御に加減速制御（50）を加えた点
であり、これにより、位置のフィードフォワード制御量
を微分してノイズ状に大きく変化する微分値を加減速制
御で軽減させ、電流指令値の急激な変化を防止したもの
である。
第５図は本発明の第５の実施例のブロック線図の要部
であり、第４図に示す第４の実施例と相違する点は、電
流ループにも電流のフィードフォワード制御（52）を行
ったもので、加減速された速度フィードフォワード制御
量を微分して電流ループで得られた値に加算し、この値
でPWM指令を作るようにしたものである。また、この電
流フィードフォワード制御においても、加減速制御を入
れて急激な変化をおさえてもよい。
第７図は、本発明の各実施例を実施するデジタルサー
ボ制御装置のブロック図であり、構成は従来のデジタル
サーボ制御を行う装置と同一構成であるので、概略的に
示している。
第７図において、10は数値制御装置（以下、NCとい
う）、12は共有RAM、14はマイクロコンピュータ（以
下、CPUという）構成のデジタルサーボ回路、16はトラ
ンジスタインバータ等のサーボアンプ、18はサーボモー
タ、20はサーボモータ18の回転と共にパルスを発生する
パルスコーダである。
NC10は位置指令周期（分配周期）ITP毎に位置指令を
共有RAM12に書込み、デジタルサーボ回路14のCPUはこの
位置指令を共有RAMから読取り、上記位置指令周期ITPを
Ｎ個に分割した周期ＴP（ITP＝ＴP×Ｎ）で、位置ルー
プ処理を行う。ITP周期毎NC10から出力される位置指令
がITP周期中均等に分配されるように位置ループ処理ＴP
における位置指令anを求め、この位置指令anとパルスコ
ーダ20からのフィードバックパルスによって得られるサ
ーボモータ18の現在位置との差より位置ループ処理を行
うと共に、後述する位置のフィードフォワード制御処理
を行って速度指令を求め、次に、該速度指令とパルスコ
ーダ20からフィードバックパルスによって得られるサー
ボモータ18の実速度より速度ループ処理、さらには速度
のフィードフォワード処理を行い、電流指令を求める。
そして、電流ループ処理、さらには電流フィードフォワ
ード処理を行い、PWM指令を作成し、サーボアンプ16を
介してサーボモータ18を駆動する。
上記サーボモータ18のサーボ制御のうち、通常の位置
ループ制御処理，速度ループ制御処理，電流ループ制御
処理は従来と同様な方法で行うものであるが、第３図に
示す第３の実施例の処理について以下説明する。
まず、位置のフィードフォワード制御について説明す
る。
位置，速度ループ処理の周期をＴPとし、各位置，速
度ループ処理における位置指令をan（ｎ＝1,2,3……
で、ｎ≦０ではan＝０）とすると、位置指令anの微分値
bnは実際には差分として次の第（８）式の演算によって
算出される。
なお、従来のサーボモータのフィードフォワード制御
における位置のフィードフォワード制御では、上記bnの
値に位置のフィードフォワード係数α１を乗じてフィー
ドフォワード制御量としていた。
一方、本実施例においては、上記微分値bnに対して加
減速時定数mT P（ｍは正整数）で直線加減速制御を行っ
てフィードフォワード制御量Cnを求める。即ち、フィー
ドフォワード制御量Cnは次の第（９）式の演算によって
求められる。
なお、α１は位置のフィードフォワード係数である。
上記第（９）式に第（８）式を代入すると、次の第
（10）のようになる。
そこで、位置ループ処理周期毎上記第（10）式の演算
を行ってフィードフォワード制御量Cnを求め、通常の位
置ループ処理の出力値に加算して速度指令を求めれば、
フィードフォワードの微分操作に伴うフィードフォワー
ド制御量の急激な変化を防ぐことができる。
第８図は、第３図に示す第３の実施例を実施するデジ
タルサーボ回路14のCPUの処理のフローチャートで、該C
PUは位置ループ処理周期ＴP毎に行っており、第８図に
おいては、ｎ回目の位置ループ処理周期の処理として記
載している。
まず、当該位置ループ処理における位置指令anを読み
込み、単位系の変換処理を行い（ステップS1）、次に、
レジスタＲ（ｍ）に記憶されている当該周期よりｍ回前
の位置指令an-mを読込む（ステップS2）。
次に、読込んだ位置指令an,an-mによって第（10）式
の演算を行って位置のフィードフォワード制御量Cnを求
める（ステップS3）。
なお、位置のフィードフォワード係数α1,加減速時定
数を決めるｍの値は設定値として設定されているものと
する。
次に、レジスタＲ（ｍ）〜Ｒ（１）の値をシフトする
（ステップS4−１〜S4−ｍ）。即ち、レジスタＲ（ｍ−
１）に記憶されていた当該周期よりｍ−１回前の移動指
令an-m+1をレジスタＲ（ｍ）に格納し、レジスタＲ（ｍ
−１）に、レジスタＲ（ｍ−２）に記憶されていた当該
周期よりｍ−２回前の移動指令an-m+2を格納する。以
下、順次各レジスタの値をシフトさせ、レジスタＲ
（１）に当該周期で読込んだ移動指令anを格納して（ス
テップS4−ｍ）、位置のフィードフォワード制御処理は
終了する。
次に、デジタルサーボ回路14のCPUは通常の位置ルー
プ処理を行い、速度指令Vc′を求める。すなわち、位置
指令anからサーボモータの現在位置Pnを減じて位置偏差
εを求め、これに位置ループゲインＫPを乗じて速度指
令Vc′を求める（ステップS5）。そして、該速度指令V
c′とステップS3で求めた位置のフィードフォワード制
御量Cnを加算し、フィードフォワード制御された速度指
令Vcnを求める（ステップS6）。
次に速度制御に入り、まず、ステップS3で求めた位置
のフィードフォワード制御量CnからレジスタRdに記憶す
る前周期の位置のフィードフォワード制御量Cn−１を減
じ、得られた値に（α2/TP）を乗じ、位置のフィードフ
ォワード制御量Cnを微分し、かつ、微分値に速度のフィ
ードフォワード係数α２を乗じめた速度のフィードフォ
ワード制御量Dnを求め（ステップS7）、レジスタRdに今
周期の位置のフィードフォワード制御量Cnを格納する
（ステップS8）。次に、ステップS6で求めた速度指令Vc
nに対し、通常の速度ループ処理を行い、電流指令Ｉ′c
nを求める。即ち、速度ループが第１図または第６図に
示すようなIP制御であれば、速度指令Vcnからモータの
実速度Ｖを減じて速度偏差を求め、この速度偏差をアキ
ュムレータに加算し、加算した値に積分ゲインK1を乗
じ、積分器（32）の出力を求め、この出力からモータの
実速度Ｖに比例ゲインK2を乗じた（34）値を減じて、通
常の速度ループ処理による電流指令Ｉ′cnを求める（ス
テップS9）。
そして、該電流指令Ｉ′cnにステップS7で求めた速度
フィードフォワード制御量Dnを加算し、速度フィードフ
ォワード制御された電流指令Icnを求め、これを電流ル
ープへ出力する（ステップS10,S11）。この電流指令Icn
に基き通常の電流ループ処理を行い、次にPWM制御を行
ってサーボモータ18を駆動する。
以上が、第３図に示す第３の実施例のデジタルサーボ
回路14のCPUの処理であるが、第１図に示す第１の実施
例の場合には、ステップS2をレジスタＲ（１）からａn-
1の値を読み取る処理にかえ、ステップS3の処理を第
（８）式に示す処理に変え、ステップS4−１〜S4−ｍの
処理の内ステップS4−ｍの処理のみ行うようにし、位置
のフィードフォワード制御量Cnをbnの値とする点が相違
するのみである。
また、第２図に示す第２の実施例の場合には、ステッ
プS7,S8,S10の処理がなく、ステップS9で求めた電流指
令Ｉ′cnを電流指令Icnとして出力する点が相違するの
みである。
さらに、第４図に示す第４の実施例の場合は、ステッ
プS7,S8の代りに、位置のフィードフォワード制御で行
ったステップS3〜S4−ｍと同等な処理を行う。即ち、速
度フィードフォワード制御における加減速時定数を位
置，速度ループ処理周期ＴPのｄ倍（ｄは正整数）のｄ
・ＴPとすると、各速度ループ処理周期毎の速度のフィ
ードフォワード制御量Dnは次の第（11）式のようにな
る。
なお、α２は速度のフィードフォワード係数、Cnは速
度ループ処理周期のｎ回目における位置フィードフォワ
ード制御量である。
また、第５図に示す第５の実施例は電流ループにも電
流フィードフォワードを設けたものであるが、前述のよ
うに加減速制御された速度のフィードフォワード制御量
を求めたものを微分し、その値を通常の電流ループ処理
で求められた値に加算するもので、この処理は前述した
処理とほぼ同一であるので省略する。
発明の効果 以上述べたように、位置のフィードフォワード制御を
行うと共に速度のフィードフォワード制御をも行うの
で、速度ループの応答性も向上し、位置偏差のうねりが
低減され、サーボモータで駆動される機械が工作機械で
あれば、サーボ系の応答遅れが改善されるから、形状誤
差等を軽減することができる。
また、位置のフィードフォワード制御に加減速制御を
加えることにより、位置指令を微分して生じるノイズ状
の急激な変化をおさえるので、サーボモータや機械の動
きに大きなショックを発生させることがなくなる。
特に、位置のフィードフォワードに加減速制御を加
え、かつ、速度のフィードフォワード制御を行うことに
より、位置指令の微分による急激な変化を防止し、か
つ、速度ループの遅れを改善することによって安定した
サーボ系を得ることができ、サーボモータや機械の動き
にショックを発生せず、かつ、形状誤差を小さくするこ
とができる。
また、速度のフィードフォワード制御にも加減速制御
を行うことによって、さらには、電流ループにも電流フ
ィードフォワード制御を行うことによってサーボ系をさ
らに安定したものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１の実施例のサーボモータ制御系
のブロック線図、 第２図は、同第２の実施例のサーボモータ制御系の要部
ブロック線図、 第３図は、同第３の実施例のサーボモータ系の要部ブロ
ック線図、 第４図は、同第４の実施例のサーボモータ系の要部ブロ
ック線図、 第５図は同第５の実施例のサーボモータ系の要部ブロッ
ク線図、 第６図は、従来のフィードフォワード制御を行うサーボ
モータ制御系のブロック線図、 第７図は、本発明の各実施例を実施するデジタルサーボ
制御装置のブロック図、 第８図は、本発明の第３の実施例においてデジタルサー
ボ回路のプロセッサが実行する処理のフローチャート、 第９図は、従来の位置のフィードフォワード制御を行う
サーボ系において、位置指令にランプ入力をしたときの
位置偏差の推移をみた図、 第10図は、本発明の第３の実施例において位置指令にラ
ンプ入力をしたときの位置偏差の推移をみた図、 第11図は、数値制御装置からの位置指令と位置ループ処
理での位置指令の関係を説明する図、 第12図（ａ），（ｂ）は、従来の位置フィードフォワー
ド制御方式による位置指令のステップ状変化に対する速
度指令の変化を示す図、 第13図（ａ），（ｂ）は、本発明第２の実施例による位
置指令のステップ状変化に対する速度指令の変化を示す
図、 第14図は、サーボモータの定速回転時における従来の位
置のフィードフォワード制御方式における速度指令の変
化を示す図、 第15図は、サーボモータの定速回転時における本発明の
第２の実施例における速度指令の変化を示す図である。 10……数値制御装置、12……共有RAM、 14……デジタルサーボ回路、16……サーボアンプ、 18……サーボモータ、20……パルスコーダ、 44……位置のフィードフォワード項、46……速度のフィ
ードフォワード項、48,50……加減速回路、52……電流
のフィードフォワード項。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−121102（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−77603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−36941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−24302（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−191908（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−222302（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05D 3/12 G05D 3/12 305 G05D 3/12 306

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】位置指令を微分し位置のフィードフォワー
    ド制御量を求め、位置ループ制御で得られた制御量に上
    記フィードフォワード制御量を加算し速度指令とし、上
    記位置のフィードフォワード制御量を微分して得られる
    速度のフィードフォワード制御量を、速度ループ制御に
    よって得られる値に加算して電流指令としたことを特徴
    とするサーボモータのフィードフォワード制御方法。
  2. 【請求項２】位置指令を微分し、微分された値に対し設
    定された加減速時定数による加減速制御を行い、加減速
    制御された値を位置のフィードフォワード制御量とし、
    位置ループ制御で得られた制御量に上記フィードフォワ
    ード制御量を加算したものを速度指令としたことを特徴
    とするサーボモータのフィードフォワード制御方法。
  3. 【請求項３】上記加減速制御された位置のフィードフォ
    ワード制御量を微分して速度フィードフォワード制御量
    を求め、上記速度指令に対して速度ループ制御を行って
    得られた制御量に上記速度フィードフォワード制御量を
    加算して電流指令とした請求項２記載のサーボモータの
    フィードフォワード制御方法。
  4. 【請求項４】上記加減速制御された位置のフィードフォ
    ワード制御量を微分し、さらに設定加減速時定数で加減
    速制御を行って速度フィードフォワード制御量を求め、
    上記速度指令に対して速度ループ制御を行って得られた
    制御量に上記速度フィードフォワード制御量を加算して
    電流指令とした請求項２記載のサーボモータのフィード
    フォワード制御方法。
  5. 【請求項５】上記加減速制御された速度のフィードフォ
    ワード制御量を微分して電流フィードフォワード制御量
    を求め、上記電流指令に対して電流ループ制御を行って
    得られた制御量に上記電流フィードフォワード制御量を
    加算してPWM指令を作る請求項４記載のサーボモータの
    フィードフォワード制御方法。
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