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公開番号2024025191
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-26
出願番号2022128433
出願日2022-08-10
発明の名称位置制御装置
出願人オークマ株式会社
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類G05D 3/12 20060101AFI20240216BHJP(制御;調整)
要約【課題】本発明は、スティックスリップを防止する位置制御装置を提供する。
【解決手段】位置制御装置は、速度制御部2に積分時定数を通知する積分時定数演算部5を備える。積分時定数演算部5は、関数発生停止状態において、積分時定数の値の切り替えが連続するスティックスリップが発生した場合には、位置偏差絶対値|ΔP|が切替閾値INPを減少方向に跨いでも前記積分時定数の値を切り替えず、前記位置偏差絶対値|ΔP|が前記切替閾値INPより小さい追加閾値INP1を減少方向に跨いだ際および前記切替閾値INPを増加方向に跨いだ際に前記積分時定数の値を切り替える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
制御対象システムを駆動するモータに対して、指令を行ない、制御対象の位置を制御する位置制御装置において、
位置指令値と前記制御対象の位置帰還とに基づき、位置制御を行なう位置制御部と、
速度指令値と前記制御対象の速度帰還とに基づき、速度制御を行なう速度制御部と、
前記速度制御部に積分時定数を通知する積分時定数演算部であって、前記制御対象の移動の停止指示を受けた状態である関数発生停止状態で、前記位置指令値と前記位置帰還との差である位置偏差の絶対値が、予め規定された切替閾値を跨いだ場合に、前記積分時定数の値を切り替える積分時定数演算部と、
を備え、
前記積分時定数演算部は、前記関数発生停止状態において、前記積分時定数の値の切り替えが連続するスティックスリップが発生した場合には、前記位置偏差の絶対値が前記切替閾値を減少方向に跨いでも前記積分時定数の値を切り替えず、前記位置偏差の絶対値が前記切替閾値より小さい追加閾値を減少方向に跨いだ際および前記切替閾値を増加方向に跨いだ際に前記積分時定数の値を切り替える、
ことを特徴とする位置制御装置。
続きを表示（約 670 文字）【請求項２】
請求項１に記載の位置制御装置であって、
前記積分時定数演算部は、前記関数発生停止状態となった後、前記位置偏差の絶対値が、前記切替閾値以下になった後、再度、前記切替閾値超過となった場合に、前記スティックスリップが発生したと判断する、ことを特徴とする位置制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の位置制御装置であって、
前記積分時定数演算部は、前記追加閾値を、前記位置偏差の絶対値が前記切替閾値以下の状態で前記制御対象が静止したときの位置帰還と、前記位置偏差の絶対値が前記切替閾値超過の状態で前記制御対象が静止したときの位置帰還と、前記切替閾値と、に基づいて算出する、ことを特徴とする位置制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の位置制御装置であって、
前記積分時定数演算部は、前記追加閾値をＩＮＰ１、前記位置偏差の絶対値が前記切替閾値以下の状態で前記制御対象が静止したときの位置帰還をＰ１、前記位置偏差の絶対値が前記切替閾値超過の状態で前記制御対象が静止したときの位置帰還をＰ２、前記切替閾値をＩＮＰとした場合、ＩＮＰ１＝ＩＮＰ－｜Ｐ１－Ｐ２｜とする、ことを特徴とする位置制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の位置制御装置であって、
前記積分時定数演算部は、前記位置偏差の絶対値が、前記追加閾値以下となった後、再度、前記切替閾値を超過した場合には、前記追加閾値の値をさらに小さい値に切り替える、ことを特徴とする位置制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータを用いて工作機械等の送り軸を制御する位置制御装置に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的に用いられる位置制御装置の構成と各種信号の流れに関して、図５にて説明する。
【０００３】
図示しない上位制御装置より、位置指令値Ｐ＊が入力される。減算器５６は、位置指令値Ｐ＊から位置帰還Ｐを減算し、位置偏差ΔＰ（＝Ｐ＊－Ｐ）を算出する。位置帰還Ｐは、対象システム５４の制御対象位置を検出した位置検出信号を示す。位置偏差ΔＰは、位置制御部５１にて、位置ループゲイン等により比例増幅されて速度指令値Ｖ＊となる。減算器５７は、速度指令値Ｖ＊から速度帰還Ｖを減算し、速度偏差ΔＶ（＝Ｖ＊－Ｖ）を算出する。速度帰還Ｖは、サーボモータに結合された位置検出器（図示しない）の回転角位置の時間微分値、あるいはサーボモータに結合された速度検出器（図示しない）の出力である。
【０００４】
積分時定数演算部５５は、関数発生停止信号と位置偏差ΔＰにより、積分時定数を算出し、速度制御部５２へ通知する。
【０００５】
速度制御部５２は、速度偏差ΔＶに対して、積分時定数演算部５５から通知された積分時定数によりＰＩ制御等を行ない、トルク指令値Ｔを算出する。トルク指令値Ｔは、変換部５３にて対象システム５４に対する発生トルクとなる。
【０００６】
サーボモータを用いた工作機械等の送り軸の位置決め制御では、位置決め時にオーバーシュートが生じることを防止する方法として、位置偏差が「０」近傍になると、速度ループの積分器の値を減らしサーボモータの出力トルクを下げる方法が知られている。この出力トルクを下げる方法として、速度ループの積分器を完全積分と不完全積分にて切り替える、すなわち、積分時定数の切り替えを行なうことが広く用いられている。
【０００７】
積分時定数は、通常、第一の積分時定数を使用する。一方、上位制御装置からの移動指令が「０」で、位置偏差が所定の値以下となった場合に限り、第二の積分時定数へ切り替えを行なう。なお、以下では、上位制御装置からの移動指令が「０」となることを「関数発生停止」と記載する。
【０００８】
また、特許文献１では、サーボモータがその回転を停止する直前より、速度ループ処理の積分処理を不完全積分にし、通常のサーボモータの駆動中は上記速度ループ処理の積分処理を完全積分することが提案されている。かかる特許文献１の技術によれば、サーボ剛性が保持されるとともに、停止時にオーバーシュートを生じさせることは少なくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特許第３１９７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
積分処理にて、完全積分と不完全積分とを切り替える制御を採用する場合、上位制御装置からの関数発生停止後、位置偏差が所定の値以下となると、積分時定数の値を切り替える。積分時定数の切り替えの一例を図７に示す。図７にて、位置偏差ΔＰの絶対値｜ΔＰ｜が、規定の切替閾値ＩＮＰ以下となると、積分時定数の値が第二の時定数Ｇ２となり、位置偏差絶対値｜ΔＰ｜が切替閾値ＩＮＰより大きくなると、積分時定数の値が第一の時定数Ｇ１となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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