三角波を発振する2相型PLLの精密位置決めサーボ機構の高速・高分解能制御への応用

振荡三角波的两相PLL在精密定位伺服机构高速高分辨率控制中的应用

基本信息

批准号：
12750175
负责人：
王磊
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,高精度工作機械用精密位置決めサーボ機構の高分解能・高精度のために行ったものである.従来のサーボ機構では,位置指令パルスと実際に発生した変位を表すエンコーダの出力パルスを,可逆偏差カウンタにより比較し位置偏差を求めるため,位置決めの分解能はエンコーダの分解能によって決められてしまうからである.また,高精度エンコーダの出力を位相的に高い倍率で内挿し高分解能を得る方法が一般に用いられているが,通常の内挿器の場合,出力周波数(分解能と速度の積)が低く,分解能を向上するため,精密サーボ機構の動作速度を低くさせてしまう.そのため,本研究では,位置偏差の周波数がエンコーダの周波数に比べて格段に低いことに着目し,エンコーダの出力ではなく,位置偏差を内挿する方法を提案した.具体的に,指令パルスとエンコーダの出力パルスとの位相差を2相出力型位相差検出器により求め,2相三角波を出力する2相型PLLにより内挿して高分解能を実現する.この2相三角波は指令パルスの積算値とエンコーダ出力パルスの積算値との差になるので,高速動作においては各々のパルス周波数は高くなるが,積算値の差を取ると,周波数が低くなるため,高速動作時においても,位置偏差を直接に内挿することにより遥かに高い分解能の位置決めが可能になった.本年度では,三角波を出力する2相型PLLの特性の解明,それを用いた位置偏差内挿器の設計・製作をし,高精度位置決めサーボ機構への応用を行った.位置決め制御により提案したサーボコントローラの有用性を明らかにされたとともに,高速高精度位置決めサーボ機構が実現可能であることを示された.

这项研究是针对高精度机械机制的高分辨率和高精度进行的。在常规的伺服机制中，通过将位置命令脉冲与编码器的实际位移进行比较，通过将位置命令脉冲与使用可逆偏差计数器产生的实际位移进行比较来计算位置偏差，并且位置分辨率由Encoder的分辨率确定。此外，通常使用一种通过在高相位放大倍率下插入高精度编码器的输出来获得高分辨率的方法，但是在正常插装器的情况下，输出频率（分辨率和速度的产物）较低，并且降低了精确伺服机制的运行速度，因为它会改善分辨率。因此，在这项研究中，我们集中于以下事实：位置偏差的频率显着低于编码器的频率，并提出了一种插值位置偏差而不是编码器输出的方法。具体而言，命令电路是使用两阶段输出相位差检测器确定编码器的LU和输出脉冲之间的相位差，而两相PLL则输出两相三角波，以实现高分辨率。这种两相的三角波是命令脉冲的集成值与编码器输出脉冲的集成值之间的差异，因此，在采取集成值时，在高速操作中，频率变得更高，但是当采集集成值的差异时，频率的差异就会较低，因此即使在高速操作中，高速操作也可以通过位置较高的位置来定位，从而可以直接定位互动的位置。在今年，我们阐明了输出三角波的两相PLL的特性，并使用它设计和制造了位置偏差插值器，并将其应用于高精度定位伺服机制。通过位置控制揭示了所提出的伺服控制器的有用性，并表明可以实现高速，高精度的伺服机制。