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    • 专利摘要:

    公开号:WO1990010260A1
    申请号:PCT/JP1990/000224
    申请日:1990-02-23
    公开日:1990-09-07
    发明作者:Nobutoshi Torii；Ryo Nihei
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] ス ラ イ デ ィ ン グモ — ド制御方法
    [0003] 背 景 技 術
    [0004] 本発明は、 口 バ ス ト性が強 く 制御安定性に優れた制御 系を実現可能な ス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制御方法に関する。
    [0005] 従 来 技 術
    [0006] 従来、 位置制御ル - プ等の各種制御ルー プを備えた制 御系にお いて、 各種制御ルー プゲイ ン等を調整 して外乱 及びブ ラ ン ト パ ラ メ — タ の変動に対する感度を調整 し、 こ れに よ り、 プ ラ ン ト パ ラ メ ー タ の変動時 に も制御系の 特性変動を防止可能な 口 バス ト な制御系を実現する よ う に してい る。 しか しなが ら、 斯か る手法によ って 口 バ ス ト な制御系を実現する こ とが困難な場合があ る。
    [0007] そ こ で、 最近、 ス ラ イ デ ィ ン グ モ ー ド制御を利用 して ロ バス ト な制御系を得る こ とが試み られている。 し力 し、 こ の場合、 制御安定性に優れた制御系を実現でき ない こ とがあ る。
    [0008] 発 明 の 開 示
    [0009] 本発明の目的は、 口 バス ト 性が強 く 制御安定性に優れ た制御系を実現可能な ス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制御方法を 提供す る こ と にあ る。
    [0010] 上述の 目的を達成する ため、 本発明の ス ラ イ デ ィ ン グ モ ー ド制御方法は、 位置制御ルー プと、 積分制御を行い 制御出力を算出す る ため の速度制御ルー プと を有する制 御系の特性を表す少な く と も一つ の所定のパ ラ メ ー タ に 応じて ス ラ イ デ ィ ン グモ— ド制御での切換え面を決定す る工程 （ a ) と、 制御出力が前記切換え面に収束する よ う に制御出力を算出する工程 （ b ) と を備える。
    [0011] 好ま し く は、 ス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制御方法は、 比例 制御を行 う ための位置制御ルー プ と、 比例 · 積分制御を 行い制御出力と し ての ト ルク指令を算出す るための速度 制御ルー プと、 ト ル ク指令に応動する電流制御ルー プと を含む制御系に適用される。
    [0012] 上述の よ う に、 本発明は、 制御系の特性を表す少な く と も一つ の所定のパ ラ メ ー タ に応 じて決定 した ス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制御での切換え面に収束する制御出力を算 出する よ う に し た ので、 制御系に関連する ブラ ン ト バ ラ メ 一 夕 が変動 した場合に も制御系の特性に変動が生 じな い。 結果 と して、 ロバス ト な制御系を実現でき る。 ま た、 速度制御ル - プに おいて積分制御を行う の で、 定常偏差 を低減で き、 制御系の安定化が図 られる。 ま た、 好ま し く は、 位置， 速度及び電流制御ル ー プを備える制御系に 適用 さ れ、 制御出力 と し ての ト ル ク指令を算出する。
    [0013] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0014] 第 1 図は従来の ス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制御方法が適用 される モ ー タ制御系を示すブロ ッ ク線図、 第 2 図は本発 明の ス ラ イ ディ ン グモ — ド制御方法が適用 される モー タ 制御系を示すブ D ッ ク線図、 第 3 図は本発明の一実施例 の ス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制御方法を実施す る ためのデ ジ タ ルサ ー ボ制御系を示す概略ブロ ッ ク 図、 第 4 図は第 3 図のデ ジ タ ルサ ー ボ回路によ り 実行される ス ラ イ ディ ン グモー ド制御処理を示すフ ロ ー チ ャ ー ト、 および、 第 5 図はス ラ イ ディ ン グモ ー ド制御に おける切換え面を例示 する図であ る。
    [0015] 発明を実施するため の最良の形態
    [0016] 第 1 図を参照す る と、 従来の ス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制 御方法が適用 さ れるモー タ制御系は、 比例ゲイ ンが K p の伝達要素 1 0 を備え、 こ の伝達要素 1 0 において、 ヒ 令位置 Θ r と伝達要素 1 4 か ら の実際位置 0 と の差 （位 置偏差） ε に比例ゲイ ン Κ ρ が乗 じ られて指令速度が生 成される。 次いで、 指令速度と実際速度 0 と の差 （速度 偏差） に対応する ト ル ク 指令 て が求め られ、 こ の ト ル ク 指令 て に対応す る電流が、 伝達要素 1 2 で表されるモ ー タ に供給 され、 モ ー タ が速度 0 で回転する。 第 1 図中、 符号 J はモ ー タ の イ ナ 一 シ ャ を表す。
    [0017] 第 1 図のプロ ッ ク線図において、 モ ー タ の入力側と 出 力側と の間に第 （ 1 ) 式で示す関係が成立する。
    [0018] ト 0 = て · · · ( ：! ) ま た、 第 1 図のモー タ 制御系は、 位置偏差 ε を用いて 第 （ 2 ) 式で表さ れる。
    [0019] こ こ で、 及び は 0 の 1 階微分及び 2 階微分を、 又 ε 及び ε は ε の 1 階微分及び 2 階微分を夫々表す。 第 （ 1 ) 式に第 （ 2 ) 式を代入 して第 （ 3 ) 式を得る。
    [0020] J · ·ε' = - て · · ， （ 3 ) こ こ で、 特性方程式 J ' e + J ' w c ' s + J ' K p
    [0021] - ω c · ε = 0 で表される特性を備え る制御系について の切換え入力 （ ト ルク 指令） て を第 （ 4 ) 式で表す。
    [0022] て = J 0 ' W C ' £ + J 0 * K p * it> C ' £ + て '
    [0023] • · · ( 4 ) こ こ で、 符号 J 0は最小イ ナ — シ ャ を、 ω c は速度制 御ルー プでのカ ッ ト オ フ周波数を、 て ' は切換え量を夫 々表す。
    [0024] 第 （ 3 ) 式に第 （ 4 ) 式を代入 して第 （ 5 ) 式を得る。 ε = - ( Ι 0/ Ι ) ω ο · ε - ( Ι 0/ Ι ) Κ ρ ·
    [0025] w c ' s — て ， z J · ' · ( 5 ソ こ こで、 切換え面 s を第 （ 6 ) 式で表す と共に、 切換 え面 s に関連す る リ アプノ フ関数を第 （ 7 ) 式で表す。
    [0026] s = C · ε + ε · · · ( 6 )
    [0027] V = ( 1 / 2 ) s 2 · · · ( 7 ) リ ア プノ フ関数 V は、 これが常に正で、 その最小値が 0 でかつ常に V < 0 であれば、 一様に減少 して 0 に収束 する。 換言すれば、 制御系の特性が切換え面 s に収束す る。 以下、 そのた めの条件を求め るべ く、 先ず、 Vを求 め る 0
    [0028] 第 （ 7 ) 式及び第 （ 6 ) 式の夫々 の両辺を夫々微分 し て第 （ 8 ) 式及び第 （ 9 ) 式を得 る。
    [0029] V = s · s · · · ( 8 ) s = C · ε + ε · · · ( 9 ) 第 （ 9 ) 式に第 （ 5 ) 式を代入 し、 こ れを整理 して第 ( 1 0 ) 式を得る。
    [0030] s = { C - ( J 0/ J ) ω c } · ε
    [0031] — ( J OZ J ) K p ' w c ' e — （ て
    [0032] • · · ( 1 0 ) 第 （ 1 0 ) 式及び第 （ 6 ) 式か ら第 （ 1 1 ) 式を得る。 s = s { C - ( J 0/ J ) ω c } -
    [0033] [ C 2 - £ + { ( J 0/ J ) K p - W c - ( J 0/ J ) w c . C } £ + ( て ， / J ) ]
    [0034] - - - ( 1 1 ) 第 （ 1 1 ) 式で定数 C が比例ゲ イ ン K p に等 し く かつ 比例ゲイ ン K p がカ ツ ト オ フ周波数 ω c の 1 n 倍に等 しい と お いて第 （ 1 2 ) 式を得る。
    [0035] s = s · ω c { ( 1 / η ) - ( J O/ J ) } -
    [0036] ( o C / n ) 2 ' £ + て ， Z J · · · ( 1 2 ) 次に、 第 （ 8 ) 式に第 （ 1 2 ) 式を代入 して V を表す 第 （ 1 3 ) 式を得 る。
    [0037] V = s 2 ω c { ( l / n ) - ( J 0// J ) } - s { ( ω ο / η ) 2 · ε + τ ' / J } · · · ( 1 3 ) 以下、 く 0 が成立するための条件を求める。 イ ナ — シ ャ J が n J 0よ り も小 さ い と き、 すなわ ち、 第 （ 1 3 ) 式の右辺第 1 項が負であ る と き、 V < 0 が成立するため には右辺第 2 項が負であ る必要があ る。 換言すれば、 第 ( 1 4 ) 式が成立 しなければな ら な い。 — s { ( ω ο / η ) 2 · ε + τ ' / J } < 0
    [0038] • · · ( 1 4 ) 次に、 第 （ 1 4 ) 式の成立条件を s の正負によ っ て場 合分け して求め る。
    [0039] ( i ) s 〉 0 の と き、 第 （ 1 5 ) 式即ち第 （ 1 6 ) 式 が成立 し なければな らない。
    [0040] ( ω «: / η ) 2 · ε + て ， ノ 】 > 0 · · · ( 1 5 ) て > ( ω c / η ) 2 . ( 1 6 ) こ こ で、 3 〉 0 かっ £ 〉 0 が成立する と き第 （ 1 7 ) 式で表さ れる て ' は第 （ 1 6 ) 式を満た し、 又、 s 〉 0 かつ ε < 0 が成立する と き第 （ 1 8 ) 式で表される て ， は第 （ 1 6 ) 式を満たす。
    [0041] て ， = - ( ω ο / η ) 2 · J O - ε
    [0042] + ( ω ο / η ) 2 · ε - J O - · · · ( 1 7 ) τ , = - ( ω ο / η ) 2 · 4 Ι 0 · ε
    [0043] + ( ω c / η 2 - J O - ε - a · · · ( 1 8 ) こ こ で、 符号 α は設定値を表す。
    [0044] ( i i ) —方、 s < 0 の と き は、 第 （ 1 9 ) 式すなわ ち第 （ 2 0 ) 式が成立 しなければな ら ない。
    [0045] ( ω ε Ζ η ^ ' ε + τ ， ハ く 0 · · · ( 1 9 ) て ， < 一 （ w c / n ) 2 ' e ' J · · · ( 2 0 ) s < 0 かつ ε 〉 0 が成立する と き第 （ 2 1 ) 式で表さ れる て ' は第 （ 1 6 ) 式を満た し、 s く 0 力 つ s く 0 力； 成立する と き第 （ 2 2 ) 式で表さ れる て ' は第 （ 1 6 ) 式を満たす。 て = ― ( ω ο / τι ) 2 · Ι 0 · ε
    [0046] - ^ ω c / η 2 · J 0 · ε · ( 2 1 ) て = - ( ω ο / η ) *- · J O * ε
    [0047] + ( ω c η a ( 2 2 ) 結局、 制御系の特性が切換え面 s に収束可能とする切 換え量 （非線形入力） て ' が以上のよ う に して求め られ る。 そ し て、 切換え面 s 及び位置偏差 ε の夫々 の正負に 応 じて第 （ 1 7 ) 式， 第 （ 1 8 ) 式， 第 （ 2 1 ) 式およ び第 （ 2 2 ) 式の対応する も のに従っ て切換え量て ， が 算出さ れ、 こ の算出値 て ， に対応する ト ル ク 指令て に従 つ てモ ー タ が運転 される。
    [0048] こ の場合、 リ ア プノ フ の安定条件が満た され、 従っ て、 第 1 図のモ ー タ制御系の特性が切換え面 s に収束 し、 制 御系の応答特性は切換え面 s に応 じて定ま る。 換言すれ ば、 モ ー 夕制御系に関連する プラ ン ト パラ メ 一 夕例えば イ ナ 一 シ ャ が変動 した場合に も制御系の特性は変動 し な い。 すなわち、 ロ バス ト な モー タ 制御系が実現さ れる。 しか し ながら、 第 1 図に示す上記従来の制御系は制御安 定性に欠け る場合があ る。
    [0049] 第 2 図を参照す る と、 本発明の一実施例によ る ス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制御方法が適用さ れる モ ー タ制御系は制 御安定性の向上を企図 した も ので、 第 1 図の制御系に比 ベて、 積分ゲイ ン が Κ 1でかつ比例ゲイ ン が Κ 2の伝達要 素 1 6 を備える点が相違 している。 図中、 符号 τ 1 は外 乱 ト ル ク を表す。 第 2 図のブロ ッ ク線図において 第 （ 2 3 ) 式及び第 ( 2 4 ) 式が成立する。
    [0050] J - Θ = { K p θ r - θ ) θ } · { ( K 1Z S )
    [0051] + Κ 2} 十 て 1 • • • ( 2 3 )
    [0052] ( 2 4 )
    [0053] 第 （ 2 3 ) 式に第 （ 2 4 ) 式を代入 し、 これを整理 し て第 （ 2 5 ) 式を得る。 第 （ 2 5 ) 式は、 切換え面 s が ε， ε ， X 5 , J" s によ り構成さ れる こ と を表す。
    [0054] ε + ( K 2/ J ) I + ( K 2 · K p / J ) ε +
    [0055] ( Κ 1/ J ) - Χ έ + ( K p - K l/ J ) Χ ε +
    [0056] て 1 / J = 0 · · · ( 2 5 ) こで、 K 2/ J = o c， Κ ρ = ω c / n , Κ 1/ J = ω s , て 1 = 0 と する と、 第 （ 2 5 ) 式か ら第 （ 2 6 ) 式を得る o
    [0057] ε + ω c · ε + ω c · Κ ρ · ε + ω s · X ε +
    [0058] ω s • Κ ρ · / ε = 0 · · · ( 2 6 ) 第 （ 2 6 ) 式の、 位置偏差 s が大きい と き に寄与分が 大き い前半部及び積分要素の寄与分が大き い後半部は、 第 （ 2 7 ) 式及び第 （ 2 8 ) 式で夫々表される。
    [0059] ε + ω ο · ε + ω ο · Κ ρ · ε = 0 · · · ( 2 7 ) ω s • Χ ε + ω 5 · Κ ρ · / ε = 0 · · · ( 2 8 ) 第 （ 2 7 ) 式において第 （ 2 9 ) 式が成立する と き、 第 （ 2 7 ) 式か ら第 （ 3 0 ) 式及び第 （ 3 1 ) 式が導か れる。
    [0060] ε + C · ε = 0 · · · ( 2 9 ) — C * ε + ω c · ε + ω ο · Κ ρ · ε = 0
    [0061] - - - ( 3 0 ) ( ω c — C ) { ε + ω c · Κ ρ · ε / ( ω c — C ) }
    [0062] 0 · · · ( 3 1 ) こ こ で、 ω c · Κ ρ / ( ω c - C ) = 0 が成立する と き、 第 （ 3 1 ) 式か ら位相面を表す第 （ 3 2 ) 式が導か レ る 0
    [0063] ( ω c - C ) - ( ε + C ε ) = 0 · · · ( 3 2 ) ま た、 第 （ 2 8 ) 式が成立する と き、 位相面を表す第 ( 3 3 ) 式が成立する。
    [0064] ( K 1/ J ) - ( / ε + Κ ρ - ε ) = 0
    [0065] • · · ( 3 3 ) そ し て、 第 （ 3 2 ) 式及び第 （ 3 3 ) 式が成立する と き、 位相面を表す第 （ 3 4 ) 式が成立する。
    [0066] ε + 0 · ε + Κ ( / ε + Κ ρ · Χ ε ) = 0
    [0067] · · · ( 3 4 ) こ こ で、 符号 Κ は積分作用のゲイ ンを表す。
    [0068] 次に、 リ アプ ノ フ関数 V ( = ( 1 / 2 ) s 2) が V < 0 を満たすための条件を求める。
    [0069] 先ず、 第 （ 3 4 ) 式か ら第 （ 3 5 ) 式及び第 （ 3 6 ) 式が導かれる。 s = ε + 0 · ε + Κ ( Χ ε + Κ ρ · / ε )
    [0070] • · · ( 3 5 ) s = ε + 0 · ε + Κ ( ε + Κ ρ · ε )
    [0071] • · · ( 3 6 ) 従っ て、 不等式 く 0 は第 （ 3 7 ) 式で表される。
    [0072] V = s ( ε + C · ε )
    [0073] + s ( ε + Κ ρ · ε ) · Κ < 0 · · · ( 3 7 ) 第 （ 3 7 ) 式の第 1 項 s ( ε + C - ε ) は第 （ 8 ) 式 及び第 （ 9 ) 式に対応する。 従っ て、 当該第 1 項に関連 しかつ制御系の特性が切換え面 s に収束するための切換 え量 （非線形入力） τ ' は第 （ 1 7 ) 式， 第 （ 1 8 ) 式， 第 （ 2 1 ) 式及び第 （ 2 2 ) 式に従っ て算出される。
    [0074] 次に、 第 （ 3 7 ) 式の第 2 項に関連 しかつ第 （ 1 4 ) 式に対応する不等式は第 （ 3 8 ) 式で表さ れる。
    [0075] s { ( e + K p * s ) K + T " / J } < 0
    [0076] • · · ( 3 8 ) 第 （ 3 8 ) 式を満たす切換え量 （非線形入力） τ " を 求め る べ く、 第 （ 3 8 ) 式に ε = χ 2， ε = χ 1 を代入 して第 （ 3 9 ) 式を得る。
    [0077] s { K ( K p * x l + x 2 ) + て " / J } く 0
    [0078] • · · ( 3 9 ) 次に、 第 （ 3 9 ) 式の成立条件を切換え面 s の正負に よ っ て場合分け して求め る。
    [0079] ( i ) s 〉 0 の と き、 第 （ 4 0 ) 式が成立 しな ければ な らない。 て " く 一 Κ · ( Κ ρ - X 1 + X 2 ) - J
    [0080] • · · ( 4 0 ) s 〉 0 でかつ K p · x l + x 2 〉 0 の と き第 （ 4 1 ) 式は第 （ 4 0 ) 式を満た し、 s 〉 0 でかつ Κ ρ · χ 1 + χ 2 く 0 の と き第 （ 4 2 ) 式は第 （ 4 0 ) 式を満たす。
    [0081] て ，， = — Κ · ( Κ ρ · X 1 + X 2 ) · n J 0
    [0082] • ( 1 + α ) · · · ( 4 1 ) て ，， = — Κ · ( Κ ρ · χ 1 + χ 2 ) - J 0
    [0083] • ( 1 - a ) · · · ( 4 2 ) ( i i ) —方、 s < 0 の と き、 第 （ 4 3 ) 式が成立 し なければな らない。
    [0084] て ，， > — Κ · ( Κ ρ - X 1 + X 2 ) - J
    [0085] • · · ( 4 3 ) s く 0 でかつ K p . X 1 + χ 2 > 0 の と き第 （ 4 4 ) 式は第 （ 4 3 ) 式を満た し、 s く 0 でかつ Κ ρ · χ 1 + χ 2 < 0 の と き第 （ 4 5 ) 式は第 （ 4 3 ) 式を満たす。
    [0086] て ，， = - Κ - ( Κ ρ · X 1 + X 2 ) - J 0
    [0087] • ( 1 — ） · · · ( 4 4 ) て " = — Κ · ( Κ ρ · X 1 + X 2 ) · n J 0
    [0088] - ( 1 + α ) · · · ( 4 5 ) こ こ で、 ε = χ 1 , ε = χ 2， 《Γ ε = χ 3 及び ε = χ 4 を第 （ 3 5 ) 式に代入 して第 （ 4 6 ) 式を得る。
    [0089] s = x 2 + C - x l + K - x 3 + K - K - x 4
    [0090] • · · ( 4 6 ) 制御系の特性が切換え面 s に収束するための切換え量 て ， は、 切換え面 s 及び位置偏差 x l の夫々 の正負に応 じて第 （ 1 7 ) 式， 第 （ 1 8 ) 式， 第 （ 2 1 ) 式及び第 ( 2 2 ) 式に夫々 対応する第 （ 4 7 ) 式〜第 （ 5 0 ) 式 によ り 表 される。
    [0091] ( a ) s 〉 0 でかつ x l > 0 の と き
    [0092] r ' = 一 （ w c Z n ) 2 ' J 0 ' x l +
    [0093] ( o c / n ) 2 - J 0 - x l - o: · · · ( 4 7 )
    [0094] ( ) s 〉 0 でかつ x l < 0 の と き
    [0095] て ， = ― ( ω ο / η ) 2 · η Ι 0 · χ 1 —
    [0096] ( w c / n ) 2 - J 0 - x l - a · · · ( 4 8 )
    [0097] ( c ) s < 0 でかつ x l 〉 0 の と き
    [0098] て ， = ― ( ω ο / η ) 2 · η Ι 0 · χ 1 —
    [0099] ( O C // TI ) 2 - J 0 - X 1 - Q: · · · ( 4 9 )
    [0100] ( d ) s < 0 でかつ x l < 0 の と き
    [0101] て ， = ― ( ω ο / η ) 2 · Ι 0 · χ 1 +
    [0102] ( ω ο / η ) 2 ' ] 0 - χ 1 · · · · ( 5 0 ) そ して、 制御系の特性が切換え面 s に収束する ための 切換え量 て " は、 切換え面 s 及び判別基準値 K p · x l + X 2 の夫々 の正負に応 じて、 第 （ 4 1 ) 式， 第 （ 4 2 ) 式， 第 （ 4 4 ) 式および第 （ 4 5 ) 式に夫々対応する第 ( 5 1 ) 式〜第 （ 5 4 ) 式によ り 表される。
    [0103] ( a ) s 〉 0 でかつ K p · x l + x 2 > 0 の と き
    [0104] て " = — Κ · ( Κ ρ - 1 + χ 2 ) · n J 0
    [0105] - ( 1 + ) · · · ( 5 1 ) ( b ) s 〉 0 でかつ Κ ρ · χ 1 + χ 2 く 0 の と き て ，， = 一 Κ · ( Κ ρ - χ 1 + χ 2 ) - J 0
    [0106] • ( 1 — な ） · · · ( 5 2 )
    [0107] ( c ) 3 < 0 でかっ 1) ' 1 + 2 〉 0 の と き て ，， = 一 Κ · ( Κ ρ · x 1 + x 2 ) - J 0
    [0108] - ( 1 - α ) · · ■ ( 5 3 )
    [0109] ( d ) s < 0 でかつ Κ ρ · χ 1 + χ 2 < 0 の と き て ，， = 一 Κ · ( Κ ρ · χ 1 + X 2 ) · η J 0
    [0110] • ( 1 + α ) · · · ( 5 4 ) 結局、 制御系の特性が切換え面 s に収束可能な切換え 量て ， ， て " が以上のよ う に して求め られる。 そ して、 切換え面 s 及び位置偏差 x l ( = ε ) の夫々 の正負に応 じて第 （ 4 7 ) 式〜第 （ 5 0 ) 式の対応す る も の に従つ て切換え量 τ ' が算出される と共に切換面- s 及び判別基 準値 Κ ρ . X 1 + χ 2 の夫々 の正負に応 じ て第 （ 5 1 ) 式〜第 （ 5 4 ) 式の対応する も の に従っ て切換え量 て " が算出 さ れる。 さ ら に、 こ れ ら の算出値 て ， ， て " の加 算値に対応する ト ル ク指令て に従 っ てモ ー タ が運転され る
    [0111] こ の場合、 リ ア プノ フ の安定条件が満た され、 従っ て、 第 2 図のモー タ 制御系の特性が切換え面 s に収束 し、 制 御系の応答特性は切換え面 s に応 じて定ま る。 換言すれ ば、 モ ー タ制御系に関連する プ ラ ン ト パ ラ メ ー タ例えば イ ナ — シ ャ が変動 した場合に も制御系の特性は変動 しな い。 すなわち、 ロ バス ト なモー タ 制御系が実現される。 さ ら に、 速度制御ルー プが積分要素を含むので、 定常偏 - - 差を 0 にでき、 制御系の安定化が図られる。 第 5 図は、 ε = - C s が成立する と き にモー タ動作が切換え面 s に 収束す る場合を示す。
    [0112] 以下、 第 3 図を参照 して、 上記実施例の ス ラ イ デ ィ ン グモー ド制御方法を実施する ため のデ ジタ ルサ — ボ （ ソ フ ト ウ ェ アサー ポ） 制御系を説明する。
    [0113] サ ー ボ制御系は、 プロ セ ッ サ （図示略） を内蔵 しかつ サ ― ボモ ー タ 2 6 の位置， 速度及び電流制御を ソ フ ト ゥ エ ア処理によ り '実行する ためのデ ジタ ルサ ー ボ回路 2 2 を備えて いる。 換言すれば、 サー ボ制御系は、 位置制御 ルー プ， 速度制御ルー プ及び電流制御ルー プを備えてい る。 ま た、 サ 一 ボ制御系は、 デ ジ タ ルサ — ボ回路 2 2 の プロ セ ッ サ及び図示 しない数値制御装置のプロ セ ッ サ の 双方か ら ア ク セ ス可能に設け られかつ R A Mよ り な る共 有メ モ リ 2 0 と、 デ ジタ ルサ ー ポ回路 2 2 か ら の電流指 令に応動 してサ ー ボモー タ 2 6 を駆動する ためのサー ボ ア ン プ 2 4 と、 サ 一 ボモ ー タ 2 6 に装着 したノ、" ル ス コ 一 ダ 2 8 と を更に備えてい る。
    [0114] デ ジ タ ルサ ー ボ回路 2 2 は、 サ ー ボモ ー タ 2 6 の回転 時、 パ ル ス コ ー ダ 2 8 か ら供給さ れる フ ィ 一 ドバ ッ ク パ ル ス列に応動 してサ― ボモー タ 2 6 の現在の実際回転位 置 0 及び実際回転速度 0 を検出す る と共に、 こ れら検出 位置及び検出速度を当該回路 2 2 のプロ セ ッ サ に内蔵 し た第 1 及び第 2 の レ ジ ス タ （共に図示略） に夫々格納す る よ う に な っ て い る。 ま た、 当該プ ロ セ ッ サ は、 位置偏 差の微分の積分値及び位置偏差の積分値を夫々格納する た め の第 3 及び第 4 の レ ジ ス タ （共に図示略） と、 ス ラ イ デ イ ン グモ ー ド制御のた め の定数 C， Κ , K p を格納 するための第 5 〜第 7 の レ ジ ス タ （図示略） を内蔵 して いる。
    [0115] 以下、 第 4 図を参照して、 第 3 図のサー ボ制御系の作 用を説明する。
    [0116] デ ジ タ ルサ — ボ回路 2 2 の プ ロ セ ッ サ は第 4 図の処理 を周期的 に実行す る。 すなわち、 当該プ ロ セ ッ サは、 各 々 の周期において、 先ず、 図示 し ない数値制御装置か ら 共有 R A M 2 0 に パ ル ス分配周期で書込ま れる指令位置 0 r を共有 R A Mか ら読出 し （ ス テ ッ プ 1 0 0 ) 、 次い で、 第 1， 第 2 の レ ジ ス 夕 か らサ ー ボ モ ー 夕 2 6 の実際 位置 0 及び実際速度 0 を夫々読出す （ ス テ ッ プ 1 0 1 ) 。
    [0117] 次に、 プ ロ セ ッ サは、 指令位置 0 r か ら実際位置 0 を 減 じて位置偏差 x l ( = ε ) を求め る と共に、 実際速度 0 の符号を反転 し て位置偏差の微分 X 2 ( = ε ) を求め る （ ス テ ッ プ 1 0 2 ) 。 そ して、 前回周期ま での位置偏 差の微分の積分値 x 3 ( = S k ) を表す第 3 の レ ジ ス タ の記億値を、 レ ジ ス タ値 X 3 と ス テ ッ プ S 1 0 2 で求め た位置偏差の微分 X 2 と の加算値 X 3 + X 2 に更新する と共に、 前回周期までの位置偏差の積分値 X 4 ( = ； ε ) を表す第 4 の レ ジ ス タ の記億値を レ ジ ス タ 値 χ 4 と ス テ ッ プ 1 0 2 で求めた位置偏差 X 1 と の加算値 χ 4 + χ 1 に更新す る （ ス テ ッ プ 1 0 3 ) 。 さ ら に、 プ ロ セ ッ サは、 ス テ ッ プ 1 0 2 及びス テ ッ プ 1 0 3 で求めた夫々 の値 X l 〜 x 4 と予め設定 した定数 C, Κ , K p と に基づいて第 （ 4 6 ) 式に従っ て切換え 面 s を算出する と共に、 判別基準値 Κ ρ · χ 1 + χ 2 を 算出す る。 そ して、 切換え面 s, 判別基準値 Κ ρ · χ 1 + X 2 及び位置偏差 X 1 の夫々 の正負を判別する （ ス テ ッ プ 1 0 4 ) 。
    [0118] 次に、 プ ロ セ ッ サは、 切換え面 s および位置偏差 X 1 の夫々 の正負に-応 じて切換え量て ， を算出する （ ス テ ツ プ 1 0 5 ) 。 詳 し く は、 切換え量 て ' の算出において、 5 〉 0 か っ 〉 0 でぁれば第 （ 4 7 ) 式を用いる。 そ し て、 s 〉 0 かつ X く 0 であれば第 （ 4 8 ) 式を、 s く 0 かつ χ 〉 0 であれば第 （ 4 9 ) 式を、 ま た、 s く 0 かつ X く 0 であれば第 （ 5 0 ) 式を夫々用いる。
    [0119] さ ら に、 切換え面 s 及び判別基準値 Κ ρ · χ 1 + χ 2 の夫々 の正負に応 じて切換え量 τ " を算出する （ ス テ ツ プ 1 0 6 ) 。 詳 し く は、 切換え量 て " の算出において、 s 〉 0 かつ Κ ρ · x l + x 2 〉 0 であれば第 （ 5 1 ) 式 を用い る。 そ して、 3 > 0 かっ 1^ 1) ' ;^ 1 + 2 < 0 で あれば第 （ 5 2 ) 式を、 s く 0 かつ Κ ρ · χ 1 + χ 2 〉 0 であれば第 （ 5 3 ) 式を、 又、 s く 0 かつ K p . x l + x 2 く 0 であれば第 （ 5 4 ) 式を用いる。
    [0120] 次いで、 プ ロ セ ッ サは、 切換え量 て ， ， て " を加算 し て ト ル ク 指令 て （ = て ， + て " ） を求め （ ス テ ッ プ 1 0 7 ) 、 さ ら に、 電流制御ルー プ処理において、 こ の ト ル ク 指令 て に基づいてサ ー ボア ン プ 2 4 に送出すべき指令 ^流を算出する。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1. 位置制御ルー プと積分制御を行い制御出力を算出す るため の速度制御ルー プと を有する制御系の特性を表 す少な く と も一つの所定のパラ メ ー タ に応 じてス ラ イ ディ ン グモー ド制御での切換え面を決定する工程 （ a ) と、 前記制御出力が前記切換え面に収束する よ う に前 記制御出力を算出する工程 （ b ) と を備える ス ラ イ デ ィ ン グ モ ー ド制御方法。
    2. 比例制御を行 う ための位置制御ルー プ と、 比例 · 積 分制御を行い ト ル ク指令を算出する ため の速度制御ル
    — プと、 前記 ト ル ク指令に応動する電流制御ルー プと を含む制御系に適用され、 前記工程 （ b ) において前 記 ト ル ク指令を前記制御出力と して算出する請求の範 囲第 1 項記載の ス ラ イ ディ ン グ モ ー ド制御方法。
    3. 前記工程 （ a ) は、 指令位置， 実際位置及び実際速 度を周期的に夫々検出する工程 （ a l ) と、 前記夫々 の検出値に基づいて、 前記少な く と も一つの所定のパ ラ メ ー タ と し て の、 位置偏差， 前記位置偏差の微分， 前記位置偏差の積分値及び前記位置偏差の微分の積分 値を夫々算出する工程 （ a 2 ) と、 前記夫々 の算出値 に基づいて前記切換え面を算出する工程 （ a 3 ) と を 含む請求の範囲第 1 項記載の ス ラ イ デ ィ ン グモー ド制 御方法。
    4. 前記工程 （ b ) は、 前記工程 （ a 2 ) において夫々 算出 し た前記位置偏差及び前記位置偏差の微分に基づ - l a - いて判別基準値を算出する工程 （ b 1 ) と、 前記算出 切換え面， 前記算出位置偏差及び前記算出判別基準値 の夫々 の正負に応 じて前記制御出力を算出する工程 ( 2 ) と を含む請求の範囲第 3 項記載のス ラ イ ディ ン グモ ー ド制御方法。
    比例制御を行 う ため の位置制御ル - プと、 比例 · 積 分制御を行い ト ル ク指令を算出する た め の速度制御ル ー プと、 前記 ト ル ク指令に応動する電流制御ルー プと を含む制御系に適用され、 前記工程 （ b 2 ) に お いて 前記 ト ル ク指令を前記制御出力 と し て算出する請求の 範囲第 4 項記載のス ラ イ デ ィ ン グモ ー ド制御方法。
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    JPH02222002A|1990-09-04|
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    EP0423351A4|1993-03-31|
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    引用文献:
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