DE102012110227A1

DE102012110227A1 - Motorsteuerungsvorrichtung mit Nullbereichsverarbeitung

Info

Publication number: DE102012110227A1
Application number: DE102012110227A
Authority: DE
Inventors: Naoto Sonoda; Yukio Toyozawa; Yasusuke Iwashita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2011-10-27
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: CN103092135B; JP2013092986A; CN103092135A; US20130106336A1; US8903518B2; DE102012110227B4; JP5221735B2

Abstract

Eine Steuervorrichtung 1 für einen Motor M enthält: eine Positionserfassungseinheit 11, die die Position eines bewegten Körpers 2 erfasst; eine Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12, die für jeden Abtastzyklus eine Positionsabweichung erfasst, die die Abweichung zwischen dem an den Motor M gegebenen Positionsbefehl und der Position des bewegten Körpers 2 darstellt, die die Positionserfassungseinheit 11 erfasst; eine Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13, die die Positionsabweichung durch das Ersetzen der Positionsabweichung durch null ausgibt, falls die Positionsabweichung, die die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasst, innerhalb eines vorbestimmten Nullbereichs liegt; und eine wiederholende Steuerungseinheit 14, die eine Größe der Korrektur so berechnet, dass die Positionsabweichung, die die Nullbereich-Verarbeitungseinheit 13 ausgibt, auf null verringert wird, wobei der Motor M abhängig von der Positionsabweichung geregelt wird, die die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasst, und von der Größe der Korrektur, die die wiederholende Steuerungseinheit 14 berechnet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Motor, der in einer Werkzeugmaschine, einer Industriemaschine oder einer ähnlichen Einrichtung eingesetzt wird, und der von einer Steuerungsvorrichtung angesteuert und geregelt wird, beispielsweise einer numerischen Steuerungsvorrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Steuerungsvorrichtung, die einen bewegten Körper anhand eines vorbestimmten Vorgangsmusters bewegt und regelt, indem ein Positionsbefehl mit einem spezifischen Muster wiederholt wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Wird eine Bearbeitung oder ein ähnlicher Vorgang dadurch ausgeführt, dass ein Befehl mit einem bestimmten Muster wiederholt wird, so ist bekannt, eine wiederholende Steuerung (lernende Steuerung, englisch: ”repetitive control”) als Verfahren zum Verbessern der Bearbeitungsgenauigkeit einzusetzen, indem man bewirkt, dass die Steuerungsabweichungen nahezu gegen null (0) konvergieren. In der wiederholenden Steuerung (lernenden Steuerung), die beispielsweise in den japanischen Patenten Nr. 2840139 und 4043996 beschrieben ist, wird die Zeit, die zum Abschließen eines Mustervorgangs erforderlich ist, beispielsweise eine Umdrehung des Werkstücks, als Wiederholzyklus (Lernzyklus) genommen. Für jeden vorbestimmten Regelzyklus wird eine Positionsabweichung durch mehrmaliges Drehen des Werkstücks erhalten. Aus der so erhaltenen Positionsabweichung wird die erforderliche Größe der Korrektur berechnet und im Speicher abgelegt. Anschließend wird die für jeden Regelzyklus im vorhergehenden Musterzyklus im Speicher abgelegte Größe der Korrektur zu der Positionsabweichung addiert, die man für den entsprechenden Regelzyklus im momentanen Musterzyklus erhält. Dadurch wird versucht, zu bewirken, dass die Positionsabweichung gegen null konvergiert. Es gibt zwei Verfahren zum Ausführen der wiederholenden Steuerung. Eines besteht darin, die Steuerung durch Bezug auf die Position und den Winkel eines bewegten Körpers vorzunehmen, wie in der Erfindung beschrieben ist, die in dem japanischen Patent Nr. 2840139 offenbart ist. Das andere Verfahren besteht darin, die Steuerung durch Bezug auf die Zeit auszuführen, wie in der Erfindung beschrieben ist, die in dem japanischen Patent Nr. 4043996 offenbart ist.
Wird die Bewegung eines bewegten Körpers geregelt, der eine nichtlineare Reibungscharakteristik hat, beispielsweise eine Coulombreibung, und zwar mit einem Motor gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster durch eine wiederholende Steuerung mit hoher Genauigkeit, und vollzieht der Positionsbefehl für den Motor zum Bewegen und Regeln des bewegten Körpers einen Übergang aus einem von null verschiedenen Status in einen Status nahe bei null, und bleibt der Befehl anschließend in der Nähe von null, so kann die Größe der Korrektur, die die Steuerungseinheit ausgibt, wegen der nichtlinearen Reibung des bewegten Körpers schwingen. Dauert die wiederholende Steuerung mit dem bewegten Körper in Ruhe an, so bauen sich Schwingungen am bewegten Körper auf.
10 zeigt beispielhaft eine Skizze einer nichtlinearen Reibungscharakteristik, die einen Stribeck-Effekt aufweist. In dem dargestellten Beispiel wird angenommen, dass die viskose Reibung null ist. Während der Bewegung eines bewegten Körpers mit einer derartigen Reibungscharakteristik beobachtet man ein ruckendes Gleiten (Rattern). 11 und 12 sind Skizzen, die beispielhaft die Simulationsergebnisse der Schwingungen zeigen, die bei dem bewegten Körper auftreten, der die in 10 dargestellte nichtlineare Reibungscharakteristik hat, wenn der bewegte Körper über einen Motor geregelt angetrieben wird. 11 zeigt eine Skizze eines Positionsbefehls, der an den Motor ausgegeben wird, um den bewegten Körper zu bewegen und zu regeln. 12 zeigt eine Skizze der Positionsabweichungen, die bei dem bewegten Körper auftreten, wenn er mit dem Positionsbefehl in 11 bewegt wird. Das in 11 dargestellte Positionskommando ist so eingestellt, dass, wenn ein bestimmtes Muster, das sich mit 100 Hz sinusförmig ändert, wiederholt befohlen wird, beispielsweise seine Amplitude ausgehend von einem gegebenen Zeitpunkt allmählich verringert wird, bis es schließlich auf null reduziert ist. Wird der bewegte Körper, der die nichtlineare Reibungscharakteristik in 10 aufweist, wiederholt durch das Geben des Positionsbefehls in 11 an den Motor bewegt und geregelt, so kann man anhand von 12 sehen, dass nach dem Verringern der Amplitude des Positionsbefehls auf null Schwingungen mit niederen Frequenzen (15 Hz) auftreten, wenn der Nullstatus andauert. Die wiederholende Steuerung erfolgt wie beschrieben auf eine von zwei Weisen, nämlich durch Bezug auf Position und Winkel des bewegten Körpers oder durch Bezug auf die Zeit. Die beschriebenen Schwingungen können jedoch unabhängig vom Verfahren auftreten, das zum Betreiben des Motors verwendet wird, durch den der bewegte Körper angetrieben und geregelt wird, der eine solche nichtlineare Reibungscharakteristik aufweist.
Es wird nun erklärt, wie die beschriebenen Schwingungen zustande kommen. Durchläuft der Positionsbefehl für den Motor, der den bewegten Körper antreibt und regelt, einen Übergang aus einem von null verschiedenen Status in einen Status von null, wenn der Positionsbefehl für den Motor auf null zurückgenommen wird, so wird die Korrekturgröße, die die wiederholende Steuerungseinheit ausgibt, nicht null, und zwar weil eine nichtlineare Reibung des bewegten Körpers vorhanden ist. Die Positionsabweichung, die die Abweichung zwischen dem Positionsbefehl und der tatsächlichen Position darstellt, sollte normalerweise null werden, wenn die Größe der Korrektur, die die wiederholende Steuerungseinheit ausgibt, null wird. Ist die Coulombreibung größer als das Drehmoment, das der Motor anhand des korrigierten Positionsbefehls ausgibt, so wird die Positionsabweichung null, bevor die Größe der Korrektur, die die wiederholende Steuerungseinheit ausgibt, null wird. Dadurch wird die Größe der Korrektur, die zu dem Zeitpunkt berechnet wird, zu dem die Positionsabweichung null wird (wenn die Größe der Korrektur ungleich null ist), gespeichert und in der wiederholenden Steuerungseinheit gehalten. Dadurch konvergiert auch dann, wenn die Positionsabweichung null ist, der Motorgeschwindigkeitsbefehl, der diese Korrekturgröße verwendet, nicht gegen null, da die Korrekturgröße, die die wiederholende Steuerungseinheit ausgibt, nicht null ist. Der Integralterm der Geschwindigkeit des bewegten Körpers, der durch den Motor geregelt bewegt wird, wächst dadurch allmählich an. Wird ein Drehmoment erzeugt, das die Reibung überwindet, so tritt eine Positionsabweichung auf. Daraufhin gibt die wiederholende Steuerungseinheit eine Korrekturgröße aus, damit die Positionsabweichung verringert wird. Da jedoch der Zyklus, in dem die Positionsabweichung auftritt, nicht mit dem wiederholenden Zyklus (Lernzyklus) der wiederholenden Steuerung synchronisiert ist, den die wiederholende Steuerungseinheit ausführt, verstärkt die wiederholende Steuerungseinheit, die die wiederholende Steuerung vornimmt, schließlich diese Positionsabweichung, und dadurch treten Schwingungen im bewegten Körper auf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Hinsichtlich der geschilderten Schwierigkeiten, die auftreten können, wenn die Bewegungen eines von einem Motor bewegten Körpers gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster mit Hilfe einer wiederholenden Regelung geregelt werden, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die Schwingungen unterdrücken kann, die am bewegten Körper auftreten können, wenn der Positionsbefehl für den Motor auf null zurückgenommen wird, um den bewegten Körper anzuhalten.
Zum Erfüllen der genannten Aufgabe enthält eine Steuervorrichtung für einen Motor, die einen bewegten Körper gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster bewegt und regelt, indem sie einen Positionsbefehl mit einem vorbestimmten Vorgangsmuster wiederholt: eine Positionserfassungseinheit, die die Position des bewegten Körpers erfasst; eine Positionsabweichungs-Erfassungseinheit, die für jeden Abtastzyklus eine Positionsabweichung erfasst, die die Abweichung zwischen dem an den Motor gegebenen Positionsbefehl und der Position des bewegten Körpers darstellt, die die Positionserfassungseinheit erfasst; eine Nullbereichs-Verarbeitungseinheit, die die Positionsabweichung durch das Ersetzen der Positionsabweichung durch null ausgibt, falls die Positionsabweichung, die die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasst, innerhalb eines vorbestimmten Nullbereichs liegt; und eine wiederholende Steuerungseinheit, die eine Größe der Korrektur so berechnet, dass die Positionsabweichung, die die Nullbereich-Verarbeitungseinheit ausgibt, auf null verringert wird,
wobei der Motor abhängig von der Positionsabweichung geregelt wird, die die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasst, und von der Größe der Korrektur, die die wiederholende Steuerungseinheit berechnet.
Ist ein Geschwindigkeitsbefehl für den Motor für eine vorbestimmte Zeitperiode kleiner gleich einem vorbestimmten Wert geblieben, oder ist die am bewegten Körper erfasste Geschwindigkeit für eine vorbestimmte Zeitperiode kleiner gleich einem vorbestimmten Wert geblieben, so kann die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit die Positionsabweichung dadurch ausgeben, dass sie die Positionsabweichung durch null ersetzt, falls die Positionsabweichung innerhalb des Nullbereichs liegt.
Liegt die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasste Positionsabweichung in einem Bereich, der sich von außerhalb des Nullbereichs bis innerhalb einer Pufferzone erstreckt, von der sich ein Innenbereich mit dem Nullbereich überdeckt, so kann die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit einen Wert, der kleiner ist als die Positionsabweichung, als neue Positionsabweichung einstellen und die neue Positionsabweichung ausgeben, und liegt die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasste Positionsabweichung außerhalb der Pufferzone, so kann die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit die Positionsabweichung direkt ausgeben. In diesem Fall wird die neue Positionsabweichung, die eingestellt wird, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasste Positionsabweichung innerhalb des Bereichs liegt, der sich von außerhalb des Nullbereichs bis innerhalb der Pufferzone erstreckt, bevorzugt gemäß einer zunehmenden Funktion eingestellt, die null ist, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasste Positionsabweichung an einer Grenze des Nullbereichs liegt, und die gleich der erfassten Positionsabweichung ist, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasste Positionsabweichung an einer Grenze der Pufferzone liegt.
Die wiederholende Steuerungseinheit enthält: eine Tiefpassfiltereinheit, die hochfrequente Komponenten abschneidet; eine Speichereinheit, die der Tiefpassfiltereinheit folgt und die die Größe der Korrektur für mindestens eine Periode hält, die gleich einem Abtastzyklus ist; und einen Addierer, der einen Wert, den man durch Multiplizieren eines Ausgangssignals der Speichereinheit mit einer Verstärkung kleiner als 1 erhält, und die Positionsabweichung summiert, die die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit ausgibt, wobei die von dem Addierer erzeugte Summe in die Tiefpassfiltereinheit eingespeist wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Man versteht die Erfindung mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen besser.
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm einer Motorsteuerungsvorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Blockdiagramm einer Nullbereichs-Verarbeitungseinheit und einer wiederholenden Steuerungseinheit in der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung;
3 ein Flussdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung erläutert;
4 eine Skizze der Simulationsergebnisse von Schwingungen, die bei einem bewegten Körper auftreten, der eine nichtlineare Reibungscharakteristik wie in 10 dargestellt hat, wenn der bewegte Körper von der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung bewegt und geregelt wird;
5a und 5b Skizzen der Simulationsergebnisse, die den Zusammenhang zwischen der Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit und der Ausgabe der wiederholenden Steuerungseinheit der Ausführungsform der Erfindung darstellen, wobei 5a den Fall erläutert, dass die Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit den Wert 1 hat, und 5b den Fall erläutert, dass die Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit kleiner als 1 ist;
6 ein Diagramm (Teil 1), das beispielhaft eine Nullbereichscharakteristik darstellt, die gemäß dem Stand der Technik verwendet wird;
7 ein Diagramm (Teil 2), das beispielhaft eine Nullbereichscharakteristik darstellt, die gemäß dem Stand der Technik verwendet wird;
8 ein Diagramm (Teil 1), das eine Nullbereichs-Verarbeitungscharakteristik darstellt, die in der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit in der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
9 ein Diagramm (Teil 2), das eine Nullbereichs-Verarbeitungscharakteristik darstellt, die in der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit in der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
10 eine Skizze, die beispielhaft eine nichtlineare Reibungscharakteristik darstellt, die einen Stribeck-Effekt aufweist;
11 eine Skizze, die beispielhaft Simulationsergebnisse von Schwingungen darstellt, die bei dem bewegten Körper auftreten, der die in 10 dargestellte nichtlineare Reibungscharakteristik hat, wenn der bewegte Körper von einem Motor geregelt angetrieben wird, wobei 11 insbesondere einen Positionsbefehl darstellt, der an den Motor angelegt wird, damit der bewegte Körper angetrieben und geregelt wird; und
12 eine Skizze, die beispielhaft Simulationsergebnisse von Schwingungen darstellt, die bei dem bewegten Körper auftreten, der die in 10 dargestellte nichtlineare Reibungscharakteristik hat, wenn der bewegte Körper von einem Motor geregelt angetrieben wird, wobei 12 insbesondere die bei dem bewegten Körper auftretenden Positionsabweichungen darstellt, wenn er mit dem in 11 dargestellten Positionsbefehl bewegt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Anhand der Zeichnungen wird nun eine Motorsteuerungsvorrichtung beschrieben, die mit einer Nullbereichs-Verarbeitungseinheit versehen ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beiliegenden Zeichnungen eingeschränkt, und sie ist nicht auf irgendeine besondere hier beschriebene Ausführungsform beschränkt.
1 zeigt ein Blockdiagramm einer Motorsteuerungsvorrichtung einer Ausführungsform der Erfindung. Innerhalb der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten, die gleiche Funktionen haben. Die Ausführungsform wird für den Fall beschrieben, dass ein bewegter Körper 2, der mit einem Motor M verbunden ist, gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster bewegt und geregelt wird, indem wiederholt ein Positionsbefehl mit einem bestimmten Muster an den Motor M ausgegeben wird. Ein Beispiel für den bewegten Körper 2, der gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster bewegt wird, ist ein Werkzeug, das wiederholt eine Verarbeitung mit dem gleichen Muster ausführt, um ein Produkt zu erzeugen.
Die Steuervorrichtung 1 für den Motor M, siehe 1, die den bewegten Körper gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster durch das Wiederholen eines Positionsbefehls mit einem bestimmten Muster bewegt und regelt, enthält eine Positionserfassungseinheit 11, die die Position des bewegten Körpers 2 erfasst, eine Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12, die für jeden Abtastzyklus eine Positionsabweichung erfasst, die die Abweichung zwischen dem an den Motor M ausgegebenen Positionsbefehl und der Position des bewegten Körpers 2 darstellt, die die Positionserfassungseinheit 11 erfasst, eine Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13, die die Positionsabweichung ausgibt, indem sie die Positionsabweichung durch null ersetzt, falls die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasste Positionsabweichung innerhalb eines vorbestimmten Nullbereichs liegt, und eine wiederholende Steuerungseinheit 14, die die Größe der Korrektur so berechnet, dass die Positionsabweichung, die die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 ausgibt, auf null verringert wird, wobei der Motor M abhängig von der Positionsabweichung geregelt wird, die die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasst, und von der Größe der Korrektur, die die wiederholende Steuerungseinheit 14 berechnet.
Der Positionsbefehl wird beispielsweise von einer numerischen Host-Steuervorrichtung (nicht dargestellt) in die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 eingegeben. Ein Addierer 15 summiert die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasste Positionsabweichung und die von der wiederholenden Steuerungseinheit 14 berechnete Größe der Korrektur auf. Die Summe wird mit einer vorbestimmten Verstärkung multipliziert und anschließend in eine Geschwindigkeitsregeleinheit 16 eingegeben, die abhängig von der zugeführten Information und der von der Positionserfassungseinheit 11 erfassten Positionsinformation des bewegten Körpers 2 einen Drehmomentbefehl erzeugt, der an den Motor M auszugeben ist. Die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12, die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13, die wiederholende Steuerungseinheit 14, der Addierer 15, die Verstärkung und die Geschwindigkeitsregeleinheit 16 sind auf einem Verarbeitungsprozessor implementiert, beispielsweise einem DSP oder einem FPGA, dessen Operationen durch ein Programm bestimmt werden können. Die Breite des Nullbereichs, die beim Verarbeiten in der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 verwendet wird, sollte gemäß der Situation, der Umgebung usw., in der die Motorsteuervorrichtung 1 der Erfindung eingesetzt wird, geeignet gewählt werden.
2 zeigt ein Blockdiagramm der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit und der wiederholenden Steuerungseinheit in der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung. Die Positionsabweichung, die die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 in 1 ausgibt, wird über die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 in die wiederholende Steuerungseinheit 14 eingegeben.
Die wiederholende Steuerungseinheit 14 enthält einen Addierer 23, eine Tiefpassfiltereinheit 21, die hochfrequente Komponenten abtrennt, eine Speichereinheit 22, die der Tiefpassfiltereinheit 21 nachgeschaltet ist, und eine Phasenvoreilungs-Filtereinheit 24. Die Speichereinheit 22 ist ein Verzögerungsspeicher, der den Ausgabewert der Tiefpassfiltereinheit 21 für eine Periode hält, die mindestens gleich einem Abtastzyklus ist. Die Größe der Korrektur, die ausgegeben wird, nachdem sie für mindestens eine Abtastzyklusperiode in der Speichereinheit 22 gehalten wurde, wird in die Phasenvoreilungs-Filtereinheit 24 eingegeben. Die wiederholende Steuerungseinheit 14 gibt die Größe der Korrektur aus, nachdem die Phasenvoreilungs-Filtereinheit 24 die Phase vorverschoben hat (d. h. nach dem niederfrequente Komponenten abgeschnitten wurden). Die von der wiederholenden Steuerungseinheit 14 ausgegebene Korrekturgröße wird in den Addierer 15 in 1 eingegeben. Zudem wird die Ausgabegröße nach dem Halten in der Speichereinheit 22 positiv auf dem Addierer 23 zurückgeführt. Die Rückführverstärkung der positiven Rückführung in der wiederholenden Steuerungseinheit 14 wird mit K_c bezeichnet. Der Addierer 23 summiert die Größe der Korrektur, die nach dem Halten in der Speichereinheit 22 positiv zurückgeführt wird, und die Positionsabweichung, die die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 ausgibt, auf. Die Summe, die der Addierer 23 erzeugt, wird in die Tiefpassfiltereinheit 21 eingegeben.
Nun wird der Betriebsablauf der Motorsteuervorrichtung 1 anhand von 1 und 2 beschrieben. 3 zeigt ein Flussdiagramm, das den Verarbeitungsablauf der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung erläutert.
Im Schritt S101 erfasst die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 für jeden Abtastzyklus eine Positionsabweichung, die eine Abweichung zwischen dem an den Motor M ausgegebenen Positionsbefehl und der Position des bewegten Körpers 2 darstellt, die die Positionserfassungseinheit 11 erfasst. Die erfasste Positionsabweichung wird in die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 und auch in den Addierer 15 eingegeben.
Im Schritt S102 stellt die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 fest, ob die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasste Positionsabweichung innerhalb eines vorbestimmten Nullbereichs liegt. Liegt die Positionsabweichung innerhalb des vorbestimmten Nullbereichs, so geht die Verarbeitung zum Schritt S103 über, und die Positionsabweichung wird für die Ausgabe durch null ersetzt. Anschließend geht die Verarbeitung zum Schritt S104 über. Liegt die Positionsabweichung nicht innerhalb des vorbestimmten Nullbereichs, so wird eine neue Positionsabweichung gemäß einer später beschriebenen Nullbereichscharakteristik eingestellt. Anschließend geht die Verarbeitung zum Schritt S104 über. Die von der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 ausgegebene Positionsabweichung wird in die wiederholende Steuerungseinheit 14 eingegeben.
Da die Speichereinheit 22 den Ausgabewert der Tiefpassfiltereinheit 21 für mindestens eine Abtastzyklusperiode hält, summiert der Addierer 23 im Schritt S104 die Positionsabweichung, die die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 ausgibt, und den Wert, der vor mindestens einem Abtastzyklus erfasst wurde. Die vom Addierer 23 erzeugte Summe wird in die Tiefpassfiltereinheit 21 eingegeben.
Im Schritt S105 nimmt die Tiefpassfiltereinheit 21 eine Tiefpassfilterung vor, damit hochfrequente Komponenten abgetrennt werden, die in der vom Addierer 23 erzeugten Summe enthalten sind.
Im Schritt S106 wird das Ausgangssignal der Tiefpassfiltereinheit 21 in die Speichereinheit 22 eingegeben, die es als Korrekturgröße speichert. Die Speichereinheit 22 hält den Ausgabewert der Tiefpassfiltereinheit 21 für mindestens eine Abtastzyklusperiode.
Die Korrekturgröße, die ausgegeben wird, nachdem sie für mindestens eine Abtastzyklusperiode in der Speichereinheit 22 gehalten wurde, wird in die Phasenvoreilungs-Filtereinheit 24 eingegeben. Im Schritt S107 nimmt die Phasenvoreilungs-Filtereinheit 24 eine Phasenvoreilungsfilterung vor, indem sie niederfrequente Komponenten abschneidet, die in der Korrekturgröße enthalten sind, und sie gibt die solcherart verarbeitete Korrekturgröße aus. Die von der Steuerungseinheit 14 ausgegebene Korrekturgröße wird an den Addierer 15 in 1 geliefert.
Zudem wird die Ausgabe nach dem Halten für mindestens eine Abtastzyklusperiode in der Speichereinheit 22 positiv auf den Addierer 23 zurückgeführt. Im Schritt S108 summiert der Addierer 23 die nach dem Halten für mindestens eine Abtastzyklusperiode in der Speichereinheit 22 positiv zurückgeführte Korrekturgröße und die Positionsabweichung, die die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 ausgibt. Anschließend wird die obige Verarbeitung wiederholt.
4 zeigt eine Skizze der Simulationsergebnisse von Schwingungen, die bei einem bewegten Körper auftreten, der eine nichtlineare Reibungscharakteristik wie in 10 dargestellt hat, wenn der bewegte Körper von der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung bewegt und geregelt wird. In der Simulation wurde wie im herkömmlichen Fall, der in 12 dargestellt ist, das in 11 gezeigte Positionskommando an den Motor M ausgegeben. Gemäß dem in 11 dargestellten Positionsbefehl wird bei einem bestimmten Muster, das sich mit 100 Hz sinusförmig ändert, während es wiederholt wird, die Amplitude nach und nach verringert, und zwar beginnend mit einem gegebenen Zeitpunkt, und andauernd, bis die Amplitude schließlich gegen null geht. Wird der bewegte Körper mit der nichtlinearen Reibungscharakteristik nach 10 gemäß der Ausführungsform der Erfindung wiederholt durch das Geben des Positionsbefehls in 11 an die Motorsteuervorrichtung 1 des Motors M bewegt und geregelt, so kann man 4 entnehmen, dass auch dann keine Schwingungen am bewegten Körper 2 auftreten, wenn der Nullzustand der Amplitude des Positionsbefehls andauert. Kontrolliert man die Bewegung des bewegten Körpers 2 durch den Motor mit Hilfe eines vorbestimmten Vorgangsmusters durch eine wiederholende Steuerung, so unterdrückt die Steuervorrichtung 1 für den Motor M der Ausführungsform der Erfindung Schwingungen, die am bewegten Körper 2 auftreten können, wenn der Positionsbefehl für den Motor M auf null verringert wird, um den bewegten Körper 2 anzuhalten.
Da die wiederholende Steuerungseinheit 14 keinerlei Positionsabweichung korrigiert, die der Breite des Nullbereichs entspricht, konvergiert die Positionsabweichung nicht gegen null, sondern sie weist einen Positionsfehler auf, der der Breite des Nullbereichs entspricht, falls man den Nullbereich wie beschrieben festlegt. Dies kann dazu führen, dass sich Schwingungen am bewegten Körper 2 aufbauen. Da im Fall des Positionsbefehls in 11 der Geschwindigkeitsbefehl unverändert gegen die Geschwindigkeit null geht, kann bei gesetztem Nullbereich die Positionsabweichung zunehmen. Um eine derartige Situation zu vermeiden kann man Vorkehrungen treffen. Ist der Geschwindigkeitsbefehl für den Motor M für eine vorbestimmte Zeitperiode kleiner gleich einem vorgeschriebenen Wert geblieben oder ist die am bewegten Körper 2 erfasste Geschwindigkeit für eine vorbestimmte Zeitperiode kleiner gleich einem vorgeschriebenen Wert geblieben, so gibt die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 die Positionsabweichung derart aus, dass sie sie durch null ersetzt, falls die Abweichung in dem Nullbereich liegt. Durch diese Maßnahme kann man bewirken, dass die Positionsabweichung gegen null konvergiert, und dadurch Schwingungen unterdrücken, die am bewegten Körper 2 auftreten können.
Wird ein Nullbereich eingeführt, so konvergiert die Positionsabweichung nicht gegen null, sondern es tritt wie beschrieben eine Positionsabweichung entsprechend dem Nullbereich auf. Dadurch und zusammen mit der nichtlinearen Reibung des bewegten Körpers 2 konvergiert die Korrekturgröße, die die wiederholende Steuerungseinheit 14 ausgibt, nicht gegen null. Ändert sich in diesem Fall der Reibungsstatus des bewegten Körpers 2, können wieder Schwingungen im bewegten Körper 2 auftreten. Um eine derartige Situation zu vermeiden, kann die Rückführverstärkung K_c der positiven Rückführung in der wiederholenden Steuerungseinheit 14 kleiner als 1 eingestellt werden. Durch diese Einstellung fällt die Größe der Korrektur, die die wiederholende Steuerungseinheit 14 ausgibt, mit einer gewissen Zeitkonstante allmählich gegen null ab. Dadurch kann verhindert werden, dass Schwingungen am bewegten Körper 2 auftreten. Die Zeitkonstante, mit der die Korrekturgröße, die die wiederholende Steuerungseinheit 14 ausgibt, gegen null konvergieren muss, wird durch die Höhe der Rückführverstärkung K_c bestimmt. 5a und 5b zeigen Skizzen der Simulationsergebnisse, die den Zusammenhang zwischen der Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit und der Ausgabe der wiederholenden Steuerungseinheit der Ausführungsform der Erfindung darstellen, wobei 5a den Fall erläutert, dass die Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit den Wert 1 hat, und 5b den Fall erläutert, dass die Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit kleiner als 1 ist. In der Simulation wurde der in 11 dargestellte Positionsbefehl an den Motor M gegeben. Gemäß dem in 11 dargestellten Positionsbefehl wird bei einem bestimmten Muster, das sich mit 100 Hz sinusförmig ändert, während es wiederholt wird, die Amplitude nach und nach verringert, und zwar beginnend mit einem gegebenen Zeitpunkt, und andauernd, bis die Amplitude schließlich gegen null geht. Dabei ist angenommen, dass der bewegte Körper, der die in 10 dargestellte nichtlineare Reibungscharakteristik hat, gemäß der Ausführungsform der Erfindung durch das Geben des Positionsbefehls in 11 an die Steuervorrichtung 1 für den Motor M wiederholt bewegt und geregelt wird. Hat die Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit 14 den Wert 1, siehe 5a, so konvergiert die Korrekturgröße, die die wiederholende Steuerungseinheit 14 ausgibt, nicht gegen null, sondern sie bleibt bei einem gewissen konstanten Wert, und zwar auch dann, wenn der Positionsbefehl auf null zurückgenommen wird. Hat dagegen die Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit 14 einen Wert kleiner als 1, siehe 5b, so konvergiert die Korrekturgröße, die die wiederholende Steuerungseinheit 14 ausgibt, in entsprechender Weise gegen null, wenn der Positionsbefehl auf null zurückgenommen wird. Wird also die Rückführverstärkung K_c der wiederholenden Steuerungseinheit 14 kleiner als 1 eingestellt, so konvergiert die Größe der Korrektur, die die wiederholende Steuerungseinheit 14 ausgibt, gegen null, wenn der Positionsbefehl für den Motor M auf null zurückgenommen wird, damit der bewegte Körper 2 angehalten wird, wenn die Bewegung des bewegten Körpers 2 durch den Motor gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster mit Hilfe einer wiederholenden Steuerung kontrolliert wird. Damit können Schwingungen des bewegten Körpers 2 auch dann unterdrückt werden, wenn sich der Reibungsstatus des bewegten Körpers 2 ändert.
Es wird nun die Verarbeitung durch die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 genauer beschrieben. 6 und 7 zeigen Diagramme, die beispielhaft eine Nullbereichs-Verarbeitungscharakteristik darstellen, die gemäß dem Stand der Technik verwendet wird. Dagegen zeigen 8 und 9 Diagramme, die eine Nullbereichs-Verarbeitungscharakteristik darstellen, die in der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit in der Motorsteuerungsvorrichtung der Ausführungsform der Erfindung verwendet wird. Bei der Nullbereichsverarbeitung, die üblicherweise gemäß dem Stand der Technik verwendet wird, wird das Ausgangssignal auf null gesetzt, wenn sich das Eingangssignal im Nullbereich befindet, siehe 6. Befindet sich das Eingangssignal außerhalb des Nullbereichs, so wird das Ausgangssignal gemäß Gleichung 1 unten eingestellt. Ausgangssignal = (|Eingangssignal| – (Breite des Nullbereichs))·(Vorzeichen des Eingangssignals) (Gleichung 1)
Unter dem Gesichtspunkt einer verbesserten Regelstabilität ist es vorteilhaft, die Nullbereichscharakteristik in 6 zu verwenden, da man damit die Unstetigkeit des Ausgangssignals an den Grenzen des Nullbereichs verringern kann. Wird jedoch die in 6 dargestellte Nullbereichscharakteristik direkt in der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit in der Motorsteuervorrichtung der Ausführungsform der Erfindung eingesetzt, so wird die Verstärkung der wiederholenden Steuerungseinheit 14 effektiv verringert, da die Nullbereichsbreite vom Eingangssignal subtrahiert wird, siehe Gleichung 1, wenn sich das Eingangssignal außerhalb des Nullbereichs befindet. Dies verschlechtert die Fähigkeit der wiederholenden Steuerungseinheit 14, den Änderungen der Positionsabweichung zu folgen.
Dagegen wird bei der Nullbereichscharakteristik in 7 das Ausgangssignal auf null gesetzt, wenn sich das Eingangssignal im Nullbereich befindet. Befindet sich das Eingangssignal außerhalb des Nullbereichs, so wird das Ausgangssignal gleich dem Eingangssignal gesetzt. Wird diese Nullbereichscharakteristik in der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit in der Motorsteuervorrichtung der Ausführungsform der Erfindung verwendet, so kann man die verringerte Verstärkung der wiederholenden Steuerungseinheit 14 umgehen, d. h. die Schwierigkeit, die bei der Nullbereichscharakteristik in 6 auftritt. In diesem Fall tritt jedoch ein Problem bei der Regelstabilität der wiederholenden Steuerungseinheit 14 auf, da das Ausgangssignal unstetig wird.
Hinsichtlich der beschriebenen Probleme wird in der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit 13 in der Motorsteuervorrichtung 1 der Ausführungsform der Erfindung die Nullbereichscharakteristik nach 8 oder 9 verwendet.
Liegt in dem in 8 dargestellten Beispiel die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasste Positionsabweichung innerhalb des vorbestimmten Nullbereichs, wird die Positionsabweichung nach dem Ersetzen durch null ausgegeben. Liegt die erfasste Positionsabweichung innerhalb eines Bereichs, der sich von der Außenseite des Nullbereichs zur Innenseite einer Pufferzone erstreckt, von der ein innerer Abschnitt den Nullbereich überlappt, wird ein kleinerer Wert als die Positionsabweichung als neue Positionsabweichung gesetzt, die ausgegeben wird. Liegt dagegen die erfasste Positionsabweichung außerhalb der Pufferzone, so wird die erfasste Positionsabweichung direkt ausgegeben. Die neue Positionsabweichung, die eingestellt wird, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasste Positionsabweichung innerhalb des Bereichs liegt, der sich von der Außenseite des Nullbereichs zur Innenseite der Pufferzone erstreckt, wird so festgelegt, dass sie eine kontinuierliche anwachsende Funktion ist, die den Wert null hat, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasste Positionsabweichung auf der Grenze des Nullbereichs liegt, und die gleich der erfassten Positionsabweichung ist, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit 12 erfasste Positionsabweichung auf der Grenze der Pufferzone liegt. Verwendet man eine derartige Nullbereichscharakteristik, so kann die Fähigkeit der wiederholenden Steuerungseinheit 14, den Änderungen der Positionsabweichung zu folgen, verbessert werden. Zugleich verbessert sich die Regelstabilität der wiederholenden Steuerungseinheit 14. Damit lassen sich Schwingungen des bewegten Körpers 2 rascher und stabiler unterdrücken.
Im Beispiel in 9 ist die in 8 abgebildete Nullbereichscharakteristik so modifiziert, dass der Übergang des Ausgangssignals über die Grenze des Nullbereichs hinweg sowie über die Grenze der Pufferzone sanfter erfolgt. Dies dient dazu, die Regelstabilität der wiederholenden Steuerungseinheit 14 nochmals zu erhöhen.
Die Erfindung kann in einer Steuervorrichtung für einen Motor verwendet werden, der in einer Werkzeugmaschine, einer Industriemaschine oder einer ähnlichen Einrichtung eingesetzt wird, und der von einer Steuerungsvorrichtung angesteuert und geregelt wird, beispielsweise einer numerischen Steuerungsvorrichtung. Insbesondere kann die Erfindung für eine Motorsteuerungsvorrichtung verwendet werden, die einen bewegten Körper anhand eines vorbestimmten Vorgangsmusters ansteuert und regelt, indem ein Positionsbefehl mit einem spezifischen Muster wiederholt wird. Ein Beispiel für den bewegten Körper, der gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster bewegt wird, ist ein Werkzeug, das wiederholt eine Verarbeitung mit dem gleichen Muster ausführt, um ein Produkt zu erzeugen.
Da gemäß der Erfindung die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit, die die Positionsabweichung ausgibt, die durch null ersetzt wird, falls die Positionsabweichung zwischen dem an den Motor ausgegebenen Positionsbefehl und der von der Positionserfassungseinheit erfassten Position des bewegten Körpers innerhalb des vorbestimmten Nullbereichs liegt, der wiederholenden Steuereinheit vorgeschaltet ist, und die auf diese Weise von der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit ausgegebene Positionsabweichung an die wiederholende Steuerungseinheit geliefert wird, bleibt die wiederholende Steuerungseinheit von der nichtlinearen Reibung des bewegten Körpers unbeeinflusst. Die wiederholende Steuerungseinheit berechnet die Größe der Korrektur so, dass die von der Nullbereichs-Verarbeitungseinheit ausgegebene Positionsabweichung auf null reduziert wird, und sie addiert die Größe der Korrektur zu der Positionsabweichung, damit der bewegte Körper durch den Motor bewegt und kontrolliert wird. Wird also die Bewegung des bewegten Körpers durch den Motor gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster mit Hilfe einer wiederholenden Steuerung geregelt, so kann man Schwingungen unterdrücken, die am bewegten Körper auftreten können, falls der Positionsbefehl für den Motor auf null zurückgenommen wird, um den bewegten Körper anzuhalten.
Wird ein Nullbereich eingerichtet, so konvergiert die Positionsabweichung nicht gegen null, sondern es tritt eine Positionsabweichung auf, die der Breite des Nullbereichs entspricht, da die wiederholende Steuerungseinheit keine Positionsabweichungen korrigiert, die innerhalb der Breite des Nullbereichs liegen. Dies kann dazu führen, dass sich Schwingungen am bewegten Körper aufbauen. Bleibt jedoch gemäß der Erfindung der Geschwindigkeitsbefehl für den Motor für eine vorbestimmte Zeitperiode kleiner gleich einem vorgeschriebenen Wert, oder bleibt die am bewegten Körper erfasste Geschwindigkeit für eine vorbestimmte Zeitperiode kleiner gleich einem vorgeschriebenen Wert, so gibt die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit die Positionsabweichung dadurch aus, dass sie diese durch null ersetzt, falls die Positionsabweichung im Nullbereich liegt. Mit dieser Anordnung kann man die Positionsabweichung dazu bringen, gegen null zu konvergieren, und dadurch Schwingungen unterdrücken, die am bewegten Körper auftreten können.
Liegt zudem gemäß der Erfindung die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasste Positionsabweichung innerhalb eines Bereichs, der sich von der Außenseite des Nullbereichs zur Innenseite einer Pufferzone erstreckt, von der ein innerer Abschnitt den Nullbereich überlappt, so stellt die Positionsabweichungs-Verarbeitungseinheit einen kleineren Wert als die Positionsabweichung als neue Positionsabweichung ein und gibt die derart festgelegte Positionsabweichung aus. Liegt dagegen die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit erfasste Positionsabweichung außerhalb der Pufferzone, so wird die Positionsabweichung direkt ausgegeben. Damit lassen sich Schwingungen des bewegten Körpers rascher und stabiler unterdrücken.
Zudem enthält die wiederholende Steuerungseinheit der Erfindung eine Tiefpassfiltereinheit, die hochfrequente Komponenten abschneidet, eine der Tiefpassfiltereinheit nachgeschaltete Speichereinheit, die die Größe der Korrektur für mindestens eine Periode hält, die gleich einem Abtastzyklus ist, und einen Addierer, der einen Wert, den man durch Multiplizieren eines Ausgangssignals der Speichereinheit mit einer Verstärkung kleiner als 1 erhält, und die Positionsabweichung summiert, die die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit ausgibt, wobei die von dem Addierer erzeugte Summe in die Tiefpassfiltereinheit eingespeist wird. Mit dieser Anordnung können Schwingungen des bewegten Körpers 2 auch dann unterdrückt werden, wenn sich der Reibungsstatus des bewegten Körpers ändert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2840139 [0002]
JP 4043996 [0002]

Claims

Steuervorrichtung (1) für einen Motor, die einen bewegten Körper (2) gemäß einem vorbestimmten Vorgangsmuster bewegt und regelt, indem sie einen Positionsbefehl mit einem bestimmten Muster wiederholt, umfassend: eine Positionserfassungseinheit (11), die die Position des bewegten Körpers (2) erfasst; eine Positionsabweichungs-Erfassungseinheit (12), die für jeden Abtastzyklus eine Positionsabweichung erfasst, die die Abweichung zwischen dem an den Motor (M) gegebenen Positionsbefehl und der Position des bewegten Körpers (2) darstellt, die die Positionserfassungseinheit (11) erfasst; eine Nullbereichs-Verarbeitungseinheit (13), die die Positionsabweichung durch das Ersetzen der Positionsabweichung durch null ausgibt, falls die Positionsabweichung, die die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit (12) erfasst, innerhalb eines vorbestimmten Nullbereichs liegt; und eine wiederholende Steuerungseinheit (14), die eine Größe der Korrektur so berechnet, dass die Positionsabweichung, die die Nullbereich-Verarbeitungseinheit (13) ausgibt, auf null verringert wird, wobei der Motor (M) abhängig von der Positionsabweichung geregelt wird, die die Positionsabweichungs-Erfassungseinheit (12) erfasst, und von der Größe der Korrektur, die die wiederholende Steuerungseinheit (14) berechnet.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei, wenn ein Geschwindigkeitsbefehl für den Motor (M) für eine vorbestimmte Zeitperiode kleiner gleich einem vorbestimmten Wert geblieben ist, oder wenn die am bewegten Körper (2) erfasste Geschwindigkeit für eine vorbestimmte Zeitperiode kleiner gleich einem vorbestimmten Wert geblieben ist, die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit (13) die Positionsabweichung dadurch ausgibt, dass sie die Positionsabweichung durch null ersetzt, falls die Positionsabweichung innerhalb des Nullbereichs liegt.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wiederholende Steuerungseinheit (14) enthält: eine Tiefpassfiltereinheit (21), die hochfrequente Komponenten abschneidet; eine Speichereinheit (22), die der Tiefpassfiltereinheit (21) folgt und die die Größe der Korrektur für mindestens eine Periode hält, die gleich einem Abtastzyklus ist; und einen Addierer (23), der einen Wert, den man durch Multiplizieren eines Ausgangssignals der Speichereinheit (22) mit einer Verstärkung kleiner als 1 erhält, und die Positionsabweichung summiert, die die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit (13) ausgibt, wobei die von dem Addierer (23) erzeugte Summe in die Tiefpassfiltereinheit (21) eingespeist wird.
Motorsteuervorrichtung (1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit (12) erfasste Positionsabweichung in einem Bereich liegt, der sich von außerhalb des Nullbereichs bis innerhalb einer Pufferzone erstreckt, von der sich ein Innenbereich mit dem Nullbereich überdeckt, die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit (13) einen Wert, der kleiner ist als die Positionsabweichung, als neue Positionsabweichung einstellt, und sie die neue Positionsabweichung ausgibt, und, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit (12) erfasste Positionsabweichung außerhalb der Pufferzone liegt, die Nullbereichs-Verarbeitungseinheit (13) die Positionsabweichung direkt ausgibt.
Motorsteuervorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei die neue Positionsabweichung, die eingestellt wird, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit (12) erfasste Positionsabweichung innerhalb des Bereichs liegt, der sich von außerhalb des Nullbereichs bis innerhalb der Pufferzone erstreckt, gemäß einer zunehmenden Funktion eingestellt wird, die null ist, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit (12) erfasste Positionsabweichung an einer Grenze des Nullbereichs liegt, und die gleich der erfassten Positionsabweichung ist, wenn die von der Positionsabweichungs-Erfassungseinheit (12) erfasste Positionsabweichung an einer Grenze der Pufferzone liegt.