-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Servosteuerungssystem und insbesondere auf ein Servosteuerungssystem mit der Funktion zum Schalten eines Speichers, der zum Lernen der Steuerung verwendet wird, gemäß einer Lernperiode.
-
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
-
Eine lernende Regelung wird bei der Steuerung von Servomotoren als Verfahren zur genauen Motorsteuerung durch Konvergieren einer Regelabweichung auf null in Bezug auf einen Befehl verwendet, der mit einer vordefinierten Periode gleichmäßig wiederholt wird, um eine erforderliche Genauigkeit zu verbessern (z. B. JP H04- 323 706 A, im Folgenden „Patentliteratur 1“ genannt). Die Patentliteratur 1 offenbart ein bereits bekanntes Wiederholungssteuerungsverfahren, das eine Konvergenz einer Regelabweichung auf null ermöglicht, sogar in Bezug auf einen Befehl, der mit einer vordefinierten Periode wiederholt wird und eine zur Periode asynchrone Komponente beinhaltet.
-
Die lernende Regelung beinhaltet ein Zeitsynchronisationsschema, in dem ein Lernen in Bezug auf Zeit durchgeführt wird, und ein Winkelsynchronisationsschema, in dem ein Lernen in Bezug auf einen Winkel durchgeführt wird. Die lernende Regelung erfordert die Zuweisung von Speicher, der darin verwendet wird. Die Verwendung des Zeitsynchronisationsschemas erfordert einen Verzögerungsspeicher während der Zeit vom Beginn der Verarbeitung zu deren Ende, so dass die erforderliche Kapazität des Verzögerungsspeichers umso größer ist, desto länger eine Verarbeitungszeit dauert.
-
Die Zuweisung des erforderlichen Verzögerungsspeichers in einem DSP für eine Servosteuerung erhöht jedoch die Kosten und die Kapazität des Verzögerungsspeichers.
-
Des Weiteren ist der Verzögerungsspeicher für eine normale Achsensteuerung, die keine lernende Regelung verwendet, nicht nützlich.
-
Aus der
EP 1 814 000 A2 (FANUC LTD) ist eine Steuervorrichtung bekannt, die eine Lernsteuereinheit aufweist zum Bestimmen von Lerndaten auf Basis einer Lageabweichung zwischen einem Zielpositionsbefehl, der eine Bewegung des Überlagerungstyps mit wiederholender Bewegung anweist, und einer rückgekoppelten Positionsvariablen, die von einem Ausgangsabschnitt eines Elektromotors erhalten wird, die die Lerndaten speichert, und die Positionsabweichung durch Verwenden der Lerndaten korrigiert. Ein Betriebssteuerabschnitt dient zum Steuern des Betriebs des Elektromotors auf Basis einer korrigierten Positionsabweichung, die in der Lernsteuereinheit erhalten wird. Die Lernsteuereinheit hat einen ersten Lernabschnitt zum Bestimmen auf Basis der Positionsabweichung erster Lerndaten und zu deren Speichern auf periodische Weise gemäß einer ersten Lernperiode, einen Lerndaten-Korrekturabschnitt zum Korrigieren der ersten Lerndaten auf eine solche Weise, dass der Einfluss einer lokalen Änderung in mindestens entweder dem Zielpositionsbefehl oder der rückgekoppelten Positionsvariablen beseitigt wird, wobei die lokale Änderung auf periodische Weise entsprechend einer von der ersten Lernperiode abweichenden Periode entsteht. Ein Positionsabweichungs-Korrekturabschnitt dient zum Korrigieren der Positionsabweichung durch Verwenden korrigierter Lerndaten, die durch Korrigieren der ersten Lerndaten im Lerndaten-Korrekturabschnitt erhalten werden.
-
Aus der
DE 10 2011 011 681 A1 (FANUC Corporation) ist ein Roboter bekannt. Dieser umfasst eine Robotermechanismuseinheit mit einem Sensor zum Erfassen einer Position eines Teils, dessen Position zu steuern ist. Eine Steuereinheit dient zum Steuern des Betriebs der Robotermechanismuseinheit. Die Steuereinheit umfasst eine Normalsteuereinheit, der ein Positionsbefehl für eine Sollposition oder eine Sollbahn für das zu steuerndeTeil zugeführt wird und die den Betrieb der Robotermechanismuseinheit unter Verwendung des zugeführten Positionsbefehls und eines Lernkorrekturwerts steuert. Eine Lernsteuereinheit dient zum Betreiben der Robotermechanismuseinheit nach Maßgabe eines Arbeitsschrittprogramm unter Verwendung des Positionsbefehls und des Lernkorrekturwerts, zum Berechnen eines Sollkorrekturwerts, der eine Differenz ist zwischen einer Position des zu steuernden Teils, die von dem Sensor erfasst wurde, und der Sollposition, und zum Ausführen des Lernvorgangs, um einen neuen Lernkorrekturwert auf Grundlage des vorangegangenen Lernkorrekturwerts und des Sollkorrekturwerts zu berechnen, so dass die Position des zu steuernden Teils der Robotermechanismuseinheit sich der Sollposition annähert. Die Lernsteuereinheit berechnet zunächst eine maximale Geschwindigkeitsübersteuerung, die in dem Lernbetrieb festgelegt werden kann, und den Lernvorgang wiederholt, um den neuen Lernkorrekturwert unter Verwendung des vorangegangenen Lernkorrekturwerts zu berechnen, während die Geschwindigkeitsübersteuerung mehrere Male um vorbestimmte Werte vergrößert wird, bis die maximale Geschwindigkeitsübersteuerung erreicht ist, und den neuen Lernkorrekturwert nach einem Konvergieren der Vibration speichert. Die Lernsteuereinheit berechnet die maximale Geschwindigkeitsübersteuerung auf Grundlage der maximalen Geschwindigkeit und der maximalen Beschleunigung, die für die Robotermechanismuseinheit zulässig ist.
-
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung zielt auf das Bereitstellen eines Servosteuerungssystems ab, das eine Verringerung der Kapazität eines internen Hochgeschwindigkeitszugriffsspeichers in jedem DSP zur Verwendung bei der lernenden Regelung ermöglicht.
-
Ein Servosteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Merkmale des Patentanspruchs 1.
-
Figurenliste
-
Die Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser hervor, in denen:
- 1 ein Blockschaubild eines Servosteuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 2 ein konzeptionelles Schaubild ist, das die Schaltung eines Verzögerungsspeichers durch eine Schalteinheit im Servosteuerungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert; und
- 3 ein Ablaufplan ist, der den Betriebsprozess des Servosteuerungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Ein Servosteuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockschaubild eines Servosteuerungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Servosteuerungssystem 100 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c), lernende Regler (1a, 1b und 1c), interne Speicher (2a, 2b und 2c), d. h. einen ersten Speicher, einen externen Speicher 3, d. h. einen zweiten Speicher, und eine Schalteinheit (41 und 42) (siehe 2).
-
Die Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c) treiben angetriebene Körper (nicht gezeigt), die periodisch arbeiten, unter Verwendung von Servomotoren (31a, 32a, 31b, 32b, 31c und 32c) an. Die Anzahl der Servosteuerungsvorrichtungen, die Befehle von einem Host-Regler 50 empfangen, kann eins oder mehr sein. 1 zeigt ein Beispiel für die Verwendung der drei Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c), die Anzahl der Servosteuerungsvorrichtung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c) empfangen jeweils einen Positionsbefehl von dem Host-Regler 50 und treiben die Motoren (31a, 32a, 31b, 32b, 31c und 32c) unter Verwendung von Verstärkern (20a, 20b und 20c) an.
-
Außerdem zeigt 1 einen Fall, wobei jede der Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c) die zwei Motoren steuert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, wobei jede der Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c) ggf. nur einen Motor oder drei oder mehr Motoren steuert.
-
Die lernenden Regler (1a, 1b und 1c) generieren jeweils Korrekturdaten auf Basis einer Ortsabweichung in Bezug auf ein gleichmäßiges Befehlsmuster und speichern die Korrekturdaten im Verzögerungsspeicher und korrigieren die Ortsabweichung.
-
Der Verzögerungsspeicher beinhaltet die internen Speicher (2a, 2b und 2c), d. h. den ersten Speicher mit einer kurzen Zugriffsverzögerungszeit und den externen Speicher 3, d. h. den zweiten Speicher mit einer langen Zugriffsverzögerungszeit. Die internen Speicher (2a, 2b und 2c), d. h. der erste Speicher, können Speicher sein, die in CPUs der Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c) installiert sind. Der externe Speicher 3, d. h. der zweite Speicher, kann ein Speicher sein, der außerhalb der Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c) bereitgestellt ist). Beispielsweise kann der externe Speicher 3, d. h. der zweite Speicher, ein Speicher sein, der mit einem Bus 40 des Host-Reglers 50 verbunden ist.
-
2 zeigt ein konzeptionelles Schaubild, das die Schaltung des Verzögerungsspeichers durch eine Schalteinheit im Servosteuerungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Schalteinheit (41 und 42) weist einen des internen Speichers (2a, 2b oder 2c), d. h. des ersten Speichers und des externen Speichers 3, d. h. zweiten Speichern, des lernenden Reglers (1a, 1b oder 1c) abhängig von einer Lernperiode gemäß dem Befehlsmuster zu.
-
Wie oben beschrieben, wird ein Speicherbereich selbst zur lernenden Regelung an einen Ort, bei dem es sich nicht um ein DSP handelt, „verschoben“ und „geteilt“ und damit kann der Lernspeicherbereich für jede Achse verringert werden. Da der Zugriff auf einen verschobenen Speicherbereich jedoch Zeit in Anspruch nimmt (eine Kommunikationsverzögerung), kann der verschobene Speicherbereich nicht zur lernenden Regelung mit einer kürzeren Periode als die Verzögerungszeit verwendet werden. Somit wird ein Lernspeicher im DSP zur Servosteuerung bei dem Servosteuerungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht vollständig entfernt, sondern bleibt in einer Menge zurück, die der Kommunikationsverzögerung entspricht, und wird automatisch geschaltet.
-
Spezifischer ausgedrückt erfordert die Abwesenheit des externen Speichers 3 bei den Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c), die in 1 gezeigt sind, Speicher (21a, 21b und 21c) mit großen Kapazitäten als Lernspeicher. Bei der vorliegenden Erfindung bleiben nur Speicher (22a, 22b und 22c9 mit einer Kapazität zurück, die der Kommunikationsverzögerung entspricht. Folglich ist es möglich, die Kapazität des Lernspeichers, die in den Servosteuerungsvorrichtungen (10a, 10b und 10c) erforderlich ist, auf eine Mindestmenge zu verringern.
-
Im Folgenden wird der Betrieb der Schalteinheit beschrieben. Wie in 2 gezeigt, weisen der interne Speicher 2a und der externe Speicher 3 jeweils Speicherräume (Xn-1 , Xn-2 , Xn-3 ... Xn-a ) zum Speichern der Korrekturdaten für eine Musterperiode eines Vorgangs auf, wie z. B. einer maschinellen Bearbeitungsform bei Wiederholungen eines Befehls, geteilt durch eine Lerndatenzahl „a“. Ein Lernzeitraum L ist das Produkt einer Abtastzeit und von „a“ (L = a x Abtastzeit).
-
Zu diesem Zeitpunkt ist eine Zugriffszeit von dem lernenden Regler 1a auf den internen Speicher 2a kurz, eine Zugriffszeit von dem lernenden Regler 1a auf den externen Speicher 3 ist hingegen notwendigerweise lang. Die Zugriffszeit von dem lernenden Regler 1a auf den externen Speicher 3 ist durch „d“ dargestellt. Bei Durchführung einer lernenden Regelung unter Verwendung des externen Speichers 3 hat ein Signal eine Umlaufverzögerung von „2d“. Diese Zeit „2d“ ist als „Verzögerungszeit“ definiert.
-
Wenn die Lernperiode L länger als die Verzögerungszeit „2d“ des externen Speichers 3, d. h. des zweiten Speichers, ist (L > 2 x d), anders ausgedrückt wenn eine Zeit, die zum Generieren der Korrekturdaten erforderlich ist, länger als die Gesamtverzögerungszeit zwischen dem lernenden Regler 1a und dem externen Speicher 3 ist, wählt die Schalteinheit (41 und 42) den externen Speicher 3, d. h. den zweiten Speicher. Wenn andererseits die Lernperiode L kürzer gleich der Verzögerungszeit „2d“ des externen Speichers 3, d. h. des zweiten Speichers, ist (L ≤ 2 x d), anders ausgedrückt wenn die Zeit, die zum Generieren der Korrekturdaten erforderlich ist, kleiner gleich der Gesamtverzögerungszeit zwischen dem lernenden Regler 1a und dem externen Speicher 3 ist, wählt die Schalteinheit (41 und 42) den internen Speicher 2a, d. h. den ersten Speicher.
-
Die Schalteinheit beinhaltet ein erstes Schaltelement 41 und ein zweites Schaltelement 42. Das erste und das zweite Schaltelement 41 und 42 schalten so, dass entweder Daten Xn an den internen Speicher 2a oder den externen Speicher 3 miteinander synchronisiert gemäß einem Befehl von dem lernenden Regler 1a ausgegeben werden.
-
Eine Kapazität für Lerndaten, die der Gesamtverzögerungszeit 2d des externen Speichers 3 entspricht, ist für den internen Speicher 2a angemessen. Die Schaltung zwischen dem externen Speicher 3 und dem internen Speicher 2a wird vorzugsweise automatisch auf Basis der Lernperiode durchgeführt.
-
Es wird angemerkt, dass 2 die Schaltung zwischen dem internen Speicher 2a, der in der Servosteuerungsvorrichtung 10a bereitgestellt ist, und dem externen Speicher 3 erläutert. Die Schaltung zwischen dem internen Speicher 2b, der in der Servosteuerungsvorrichtung 10b bereitgestellt ist, und dem externen Speicher 3 und zwischen dem internen Speicher 2c, der in der Servosteuerungsvorrichtung 10c bereitgestellt ist, und dem externen Speicher 3 kann auf ähnliche Weise durchgeführt werden.
-
Im Folgenden wird ein Betriebsprozess des Servosteuerungssystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf einen in 3 gezeigten Ablaufplan beschrieben. Zuerst ermittelt der lernende Regler 1a in Schritt S101, ob eine Lernperiode L länger als eine Verzögerungszeit 2d ist. Wenn die Lernperiode L kürzer gleich der Verzögerungszeit 2d ist, wird in Schritt S102 der interne Speicher 2a als Verzögerungsspeicher für den lernenden Regler 1a verwendet. Wenn hingegen die Lernperiode L länger als die Verzögerungszeit 2d ist, wird in Schritt S103 der externe Speicher 3 als Verzögerungsspeicher für den lernenden Regler 1a verwendet.
-
Die Schalteinheit (41 und 42) kann an einem beliebigen Zeitpunkt außer während des Lernens geschaltet werden. Insbesondere wird die Schalteinheit (41 und 42) vorzugsweise kurz vor Beginn der nächsten lernenden Regelung geschaltet.
-
Gemäß dem Servosteuerungssystem der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, wird der externe Speicher mit großer Kapazität bereitgestellt und ob der interne Speicher oder der externe Speicher gemäß einer Lernperiode geschaltet wird. Folglich wird eine Schaltung derart durchgeführt, dass, wenn die Lernperiode kurz ist, der interne Speicher mit einer kurzen Verzögerungszeit als Verzögerungsspeicher zur Verwendung bei der lernenden Regelung verwendet wird, ist die Lernperiode hingegen lang, wird der externe Speicher mit großer Kapazität, der außerhalb bereitgestellt ist, mit einer langen Verzögerungszeit verwendet.
-
Das Servosteuerungssystem gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient zur Verringerung der Kapazität des internen Hochgeschwindigkeitszugriffspeichers, der in jedem DSP zur Verwendung bei einer lernenden Regelung erforderlich ist.
