DE112008003783T5

DE112008003783T5 - Beschleunigungs-/Verlangsamungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112008003783T5
Application number: DE112008003783T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Maekawa; Yuko Takehana; Satoshi Mizogami; Masahiko Nagoya Hirano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-29
Filing date: 2008-05-29
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: CN102047195A; US20110035028A1; CN102047195B; US8600527B2; WO2009144805A1; JPWO2009144805A1; DE112008003783B4; JP4889809B2; KR20100119570A; KR101144508B1

Abstract

Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung, die eine Kommandobeschleunigung, die ein Kommandowert einer Beschleunigung ist, und eine Kommandogeschwindigkeit, die ein Kommandowert einer Geschwindigkeit ist, erzeugt, um so eine Zielgeschwindigkeit anhand einer Beschleunigungskommandokurve zu erreichen, wobei die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung umfasst:
eine Kommandoerzeugungseinheit, die eine Beschleunigungskommandokurve zum Bereitstellen der Kommandobeschleunigung erzeugt, und die Beschleunigungsreduktionskurve erzeugt, wenn ein Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando während der Beschleunigung eingegeben wird;
eine Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Restgeschwindigkeit berechnet, einem Geschwindigkeitsinkrement entspricht, wenn die Beschleunigung gegenüber einer aktuellen Kommandobeschleunigung auf Null reduziert ist, anhand einer Beschleunigungs-Reduktionskurve, welche durch die Kommandoerzeugungseinheit erzeugt ist;
eine Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Differentialgeschwindigkeit entsprechend einer Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit und einer aktuellen Kommandogeschwindigkeit berechnet; und
eine Beschleunigungs-Reduktionsstartzeitbestimmungseinheit, welche die Kommandoerzeugungseinheit veranlasst, eine Beschleunigungsreduktionskurve basierend auf einem Zeitpunkt zu erzeugen, wenn die Restgeschwindigkeit gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit geworden ist, und beginnt, die Kommandobeschleunigung anhand der Beschleunigungs-Reduktionskurve zu reduzieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beschleunigungs-/Verlangsamungssteuervorrichtung und genauer gesagt auf ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungsbefehlskurve, wenn ein Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando während der Beschleunigung eingegeben wird.
HINTERGRUND
Bei einer Geschwindigkeitssteuerung während Beschleunigung/Verlangsamung bei der Steuerung eines Roboters oder dergleichen wird ein Geschwindigkeitskommando aus einer stetigen Kurve, wie einer S-Kurve, im Hinblick auf stetige Operationen und der Lebensdauer von Stäben erzeugt. Um einfach und genau Geschwindigkeitskommandos während der Beschleunigung/Verlangsamung eines Roboters aus mehrdimensionalen Kurve einschließlich einer S-Kurve zu berechnen, wird eine ideale Beschleunigungs-/Verlangsamungskurve in einer Datentabelle gespeichert und die Datentabelle wird anhand einer Geschwindigkeitsdifferenz und einer Beschleunigungs-/Verlangsamungszeit während der Beschleunigung/Verlangsamung skaliert, so dass ein Geschwindigkeitskommando für jede Zeit erzeugt werden kann (Patentdokument 1).

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H6-182682

ERFINDUNGSOFFENBARUNG DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Jedoch wird gemäß der oben erwähnten konventionellen Technik ein Geschwindigkeitskommando durch die in der Datentabelle gespeicherte Beschleunigungs-/Verlangsamungskurve, die Geschwindigkeitsdifferenz und die Beschleunigungs-/Verlangsamungszeit berechnet, und daher, wenn ein Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando während der Beschleunigung eingegeben wird und die resultierende Änderung bei der Beschleunigung prompt auf eine aktuelle Geschwindigkeit übertragen wird, gibt es das Problem, dass die Beschleunigung diskontinuierlich wird und somit Vibrationen angeregt werden.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Probleme erzielt worden und eine Aufgabe der obigen Erfindung ist es, eine Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung bereitzustellen, die Änderungen bei der Geschwindigkeit machen kann, die sich in der aktuellen Geschwindigkeit widerspiegelt, während die Kontinuität bei der Beschleunigung erhalten bleibt, selbst wenn ein Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando während der Beschleunigung eingegeben wird.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen und die Aufgabe zu bewältigen, erzeugt eine Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung eine Kommandobeschleunigung, die ein Kommandowert einer Beschleunigung ist, und eine Kommandogeschwindigkeit, die ein Kommandowert einer Geschwindigkeit ist, um so eine Zielgeschwindigkeit anhand einer Beschleunigungskommandokurve zu erreichen. Die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung beinhaltet eine Kommandoerzeugungseinheit, die eine Beschleunigungskommandokurve zum Bereitstellen der Kommandobeschleunigung erzeugt, und die Beschleunigungsreduktionskurve erzeugt, wenn ein Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando während der Beschleunigung eingegeben wird, eine Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Restgeschwindigkeit berechnet, einem Geschwindigkeitsinkrement entspricht, wenn die Beschleunigung gegenüber einer aktuellen Kommandobeschleunigung auf Null reduziert ist, anhand einer Beschleunigungs-Reduktionskurve, welche durch die Kommandoerzeugungseinheit erzeugt ist, eine Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Differentialgeschwindigkeit entsprechend einer Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit und einer aktuellen Kommandogeschwindigkeit berechnet, und eine Beschleunigungs-Reduktionsstartzeitbestimmungseinheit, welche die Kommandoerzeugungseinheit veranlasst, eine Beschleunigungsreduktionskurve basierend auf einem Zeitpunkt zu erzeugen, wenn die Restgeschwindigkeit gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit geworden ist, und beginnt, die Kommandobeschleunigung anhand der Beschleunigungs-Reduktionskurve zu reduzieren.
EFFEKT DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung, selbst wenn das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando während der Beschleunigung eingegeben wird, können Änderungen bei der Geschwindigkeit in einer aktuellen Geschwindigkeit widergespiegelt werden, während die Kontinuität bei der Beschleunigung aufrecht erhalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer schematischen Konfiguration einer Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Beispiel einer Beschleunigungskommandokurve, die durch eine in 1 gezeigte Kommandoerzeugungseinheit erzeugt wird.
3 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zur Bestimmung des Starts der Beschleunigungsreduktion in der in 1 gezeigten Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung.
4-1 stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn eine Geschwindigkeit geändert wird, um in einem Beschleunigungssteigerungsabschnitt oder einem Konstantbeschleunigungsabschnitt erhöht zu werden.
4-2 stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn eine Geschwindigkeit geändert wird, um in einem Beschleunigungsreduktionsabschnitt erhöht zu werden, und eine Zielgeschwindigkeit bei Null Beschleunigung übersteigt.
4-3 stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn eine Geschwindigkeit geändert wird, um im Beschleunigungsreduktionsabschnitt erhöht zu sein, und die Zielgeschwindigkeit bei Null Beschleunigung nicht übersteigt.
5-1 stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn eine Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungssteigerungsabschnitt oder dem Konstantbeschleunigungsabschnitt reduziert zu werden.
5-2 stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn eine Geschwindigkeit geändert wird, um im Beschleunigungsreduktionsabschnitt reduziert zu werden.
6 ist ein Blockdiagramm einer schematischen Konfiguration einer Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen des Starts des Verlangsamungstopes in der in 6 gezeigten Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung.
8 stellt ein Verfahren zum Bestimmen des Starts des Verlangsamungsstopps in der in 6 gezeigten Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung dar.
Bezugszeichenliste

11, 21: Kommandoerzeugungseinheit
12, 22: Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit
13, 23: Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit
14, 24: Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit
15, 25: Motorsteuereinheit
26: Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit
27: Differentialdistanz-Berechnungseinheit
28: Verlangsamungs-Startzeitpunkt/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit

BESTE(R) MODUS (MODI) ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Beispielhafte Ausführungsformen einer Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden untenstehend detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Blockdiagramm einer schematischen Konfiguration einer Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 beinhaltet die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung eine Kommandoerzeugungseinheit 11, eine Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 12, eine Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 und eine Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14.
Die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugt eine Kommandoposition Ln, eine Kommandogeschwindigkeit vn und eine Kommandobeschleunigung (an), so dass sie eine Zielposition L0 und eine Zielgeschwindigkeit v0 erreichen, und gibt sie an die Motorsteuereinheit 15 aus. Die Kommandoposition Ln ist ein Kommandowert für eine Position, die Kommandogeschwindigkeit vn ist ein Kommandowert für eine Geschwindigkeit und die Kommandobeschleunigung (an) ist ein Kommandowert für eine Beschleunigung. Die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugt eine Beschleunigungskommandokurve, die aus einer stetigen Kurve wie etwa einer S-Kurve gebildet ist, um die Kommandobeschleunigung (an) durch die Beschleunigungskommandokurve zu erzeugen. Wenn ein Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (ein Überschreib-Änderungskommando) (or) an der Kommandoerzeugungseinheit 11 eingegeben wird, erzeugt die Kommandoerzeugungseinheit 11 eine Beschleunigungsreduktionskurve, basierend auf einem Beschleunigungsreduktionsstartzeitpunkt, der durch die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 festgelegt wird und beginnt, die Kommandobeschleunigung (an) gemäß der Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren.
Die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 12 berechnet einer Restgeschwindigkeit vz, basierend auf der Kommandobeschleunigung (an), welche durch die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugt worden ist. Die Restgeschwindigkeit vz entspricht einem Geschwindigkeitsinkrement, wenn eine Beschleunigung gegenüber aktueller Kommandobeschleunigung (an) anhand der durch die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve auf Null reduziert wird.
Die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 berechnet eine Differentialgeschwindigkeit vs, basierend auf einer extern zugeführten Zielgeschwindigkeit v0 und der durch die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugten Kommandogeschwindigkeit vn. Die Differentialgeschwindigkeit vs entspricht einer Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit v0 und der aktuellen Kommandogeschwindigkeit vn.
Die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 bestimmt einen Beschleunigungsreduktionsstartzeitpunkt zum Starten der Reduktion der Kommandobeschleunigung (an) anhand der Beschleunigungsreduktionskurve, welche durch die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugt wird. Der Beschleunigungsreduktionsstartzeitpunkt kann auf einen Zeitpunkt eingestellt werden, wenn die Restgeschwindigkeit vz gleich oder größer der Differentialgeschwindigkeit vs geworden ist.
2 ist ein Beispiel der durch die in 1 gezeigten Kommandoerzeugungseinheit erzeugten Beschleunigungskommandokurve. In 2 beinhaltet die Beschleunigungskommandokurve zum Bereitstellen der Kommandobeschleunigung (an) einen Beschleunigungsabschnitt K1, einen Konstantgeschwindigkeitsabschnitt K2 und einen Verlangsamungsabschnitt K3. Der Beschleunigungsabschnitt K1 beinhaltet einen Beschleunigungssteigerungsabschnitt R1, einen Konstantbeschleunigungsabschnitt R2 und einen Beschleunigungsreduktions Abschnitt R3. Der Verlangsamungsabschnitt K3 beinhaltet einen Beschleunigungsreduktionsabschnitt R4, einen Konstantbeschleunigungsabschnitt R5 und einen Beschleunigungssteigerungsabschnitt R6. Die Beschleunigungssteigerungsabschnitte R1 und R6 und die Beschleunigungsreduktionsabschnitte R3 und R4 können unabhängig eingestellt werden.
Als Parameter für die Beschleunigungskommandokurve können eine Beschleunigungssteigerungszeit at im Beschleunigungsabschnitt K1, eine Beschleunigungsreduktionszeit bt im Beschleunigungsabschnitt K1, eine Beschleunigungsreduktionszeit ct im Verlangsamungsabschnitt K3, eine Beschleunigungssteigerungszeit dt im Verlangsamungsabschnitt K3, eine Maximalbeschleunigung ak, eine Minimalbeschleunigung ag, eine Zeit kt2 ab dann, wenn die Beschleunigung startet, sich zu vergrößern, bis dann, wenn die Beschleunigung beginnt, reduziert zu werden, eine Zeit gt2 ab dann, wenn die Beschleunigung beginnt, reduziert zu werden, bis dann, wenn die Beschleunigung beginnt, zu steigen, und eine Zeit tgs ab dann, wenn die Beschleunigung beginnt, bis dann, wenn die Verlangsamung beginnt, verwendet werden.
Die Beschleunigungssteigerungszeit ist eine Zeit, die zur Beschleunigung von Null bis zur Maximalbeschleunigung ak erforderlich ist. Die Beschleunigungsreduktionszeit bt ist eine Zeit, die zum Verlangsamen gegenüber der Maximalbeschleunigung ak auf Null erforderlich ist. Die Beschleunigungsreduktionszeit ct ist eine Zeit, die zum Verlangsamen von Null bis zu einer Minimalbeschleunigung ag erforderlich ist. Die Beschleunigungssteigerungszeit dt ist eine Zeit, die zum Beschleunigen von der Minimalbeschleunigung ag auf Null erforderlich ist.
Beschleunigungssteigerungskurven in dem Beschleunigungssteigerungsabschnitten R1 und R6 und Beschleunigungsreduktionskurven in den Beschleunigungsreduktionsabschnitten R3 und R4 können durch stetige Kurven wie etwa trigonometrische Funktionen und Polynome repräsentiert werden. Beispielsweise kann eine universale Nockenkurve (beispielsweise Mechanical Design, März 1989, Seiten 64 bis 92) als die Beschleunigungskommandokurve verwendet werden.
3 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses zum Bestimmen des Starts der Beschleunigungsreduktion in der in 1 gezeigten Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung. In 3, wenn die Zielposition L0 und die Zielgeschwindigkeit v0 an der in 1 gezeigten Kommandoerzeugungseinheit 11 eingegeben werden, erzeugt die Kommandoerzeugungseinheit 11 die in 2 gezeigte Beschleunigungskommandokurve, um die Kommandobeschleunigung (an) und die Kommandogeschwindigkeit vn für jede Kommandoerzeugungsperiode (Schritt S11) und die Beschleunigungsreduktionszeit bt (Schritt S12) zu berechnen. Die Kommandoerzeugungseinheit 11 gibt die Kommandobeschleunigung (an) und die Beschleunigungsreduktionszeit bt an die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 12, und die Kommandogeschwindigkeit vn an die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 aus.
Die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 12 berechnet die Restgeschwindigkeit vz entsprechend einem Geschwindigkeitsinkrement, wenn die Beschleunigung gegenüber der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) auf Null reduziert wird, anhand der Beschleunigungsreduktionskurve im in 2 gezeigten Beschleunigungsreduktionsabschnitt K3 (Schritt S13) und gibt das Ergebnis an die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 aus.
Wenn die durch die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugte Kommandobeschleunigung (an) durch die Beschleunigungskommandokurve, die in 2 gezeigt ist, bereitgestellt wird, und eine Beschleunigungsreduktionskurve a durch die universelle Nockenkurve repräsentiert wird, wird die Beschleunigungsreduktionskurve a durch den folgenden Ausdruck (1) gegeben. a = ak·cos(π·t/2/bt) (1) wobei t eine Zeit bezeichnet, die verstreicht, seit die Beschleunigung beginnt, reduziert zu werden.
Wenn die Beschleunigung gegenüber der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) anhand einer Kurve ähnlich der Beschleunigungsreduktionskurve a, die durch Ausdruck (1) repräsentiert ist, auf Null reduziert wird, ist die für die Null werdende Beschleunigung erforderliche Zeit bt·an/ak und somit kann die Restgeschwindigkeit vz, die ein Geschwindigkeitsinkrement ist, bevor die Beschleunigung Null wird, durch den nachfolgenden Ausdruck (2) berechnet werden. vz = 2·bt·an·an/ak/π (2)
Eine Ähnlichkeit zwischen Kurven bedeutet, dass die Kurven eine Beziehung haben, in einer horizontalen Richtung oder vertikalen Richtung reduziert oder expandiert zu werden.
Als Nächstes berechnet die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 die Differentialgeschwindigkeit vs = v0 – vn, die eine Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit v0 und der aktuellen Kommandogeschwindigkeit vn für jede Kommandoerzeugungsperiode ist (Schritt S14), und gibt das Ergebnis an die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 aus.
Die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 vergleicht dann die Restgeschwindigkeit vz mit der Differentialgeschwindigkeit vs für jede Kommandoerzeugungsperiode, um festzustellen, ob Beschleunigungsreduktion beginnt (Schritt S15) und gibt ein Beschleunigungsreduktionsstartsignal zum Anweisen eines Starts der Beschleunigungsreduktion an die Kommandoerzeugungseinheit 11 aus. Die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 bestimmt den Start der Beschleunigungsreduktion, wenn vz > vs und beginnt, die Kommandobeschleunigung (an) anhand der durch die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren.
Wenn die Zielgeschwindigkeit v0 gleich derjenigen ist, wenn die Parameter zur Beschleunigung/Verlangsamung (at, bt, ct, dt, kt2, und gt2 in 2) berechnet werden, wächst die Kommandobeschleunigung (an), bis die Beschleunigungsvergrößerungszeit at verstreicht, seit die Beschleunigung begonnen hat. Ab dann, wenn die Beschleunigungssteigerungszeit at verstreicht bis dann, wenn die Beschleunigung beginnt, reduziert zu werden, wird die Kommandobeschleunigung (an) bei konstanter Beschleunigung erzeugt. Die Kommandobeschleunigung (an) beginnt, reduziert zu werden, nachdem etwa kt2, seitdem die Beschleunigung startet, verstreicht.
Wenn eine Steuerung in der Motorsteuereinheit 15 die Geschwindigkeitssteuerung ist (wenn eine Geschwindigkeit eines zu steuernden Objektes gesteuert wird) wird eine Verlangsamungsstoppposition nicht überwacht. Beispielsweise beginnt Verlangsamung, wenn ein Verlangsamungsstartkommando durch eine Steuervorrichtung auf einer oberen Ebene (nicht gezeigt) eingegeben wird.
Ein Verfahren zum Erzeugen der Kommandobeschleunigung (an), wenn das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) während eines Betriebs eingegeben wird (wenn die Zielgeschwindigkeit v0 während eines Betriebs verändert wird, d. h., wenn ein Überschreiben verändert wird), wird als Nächstes erläutert.
Wenn das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) während eines Betriebs eingegeben wird, bestimmt die Kommandoerzeugungseinheit 11, ob die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungsabschnitt K1, dem Konstantgeschwindigkeitsabschnitt K2 oder dem Verlangsamungsabschnitt K3, die in 1 gezeigt sind, ist. Wenn die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Verlangsamungsabschnitt K3 ist, wird das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) nicht in der aktuell erzeugten Kommandobeschleunigung (an) widergespiegelt, sondern in der Kommandobeschleunigung (an), die nächstes Mal zu erzeugen ist. Wenn die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Konstantgeschwindigkeitsabschnitt K2 liegt, wird die Kommandobeschleunigung vn ab der aktuellen Kommandogeschwindigkeit vn bis zur Zielgeschwindigkeit v0, die durch das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) geändert ist, unter Verwendung einer Beschleunigungskommandokurve erzeugt, die ähnlich der in 2 gezeigten Beschleunigungskommandokurve ist.
Wenn die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungsabschnitt K1 ist, wird die Kommandobeschleunigung (an) für jeden Fall erzeugt, bei dem die Geschwindigkeit geändert wird, um gesteigert zu werden, und dass die Geschwindigkeit geändert wird, um reduziert zu werden, und für jeden Teil im Beschleunigungsabschnitt K1 erzeugt (Beschleunigungsvergrößerungsabschnitt R1, Konstantbeschleunigungsabschnitt R2 und Beschleunigungsreduktionsabschnitt R3).
In einem Fall, bei dem das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) so ausgeführt wird, dass die Geschwindigkeit anwächst, setzt sich, wenn die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungserhöhungsabschnitt R1 oder dem konstanten Beschleunigungsabschnitt R2 ist, die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) fort. Wenn die Restgeschwindigkeit vz gleich oder größer der Differentialgeschwindigkeit vs geworden ist, wird eine Beschleunigungsreduktionskurve erzeugt und die Beschleunigung beginnt, reduziuert zu werden. Eine Zielgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Berechnung der Differentialgeschwindigkeit vs ist die durch das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) geänderte Zielgeschwindigkeit v0.
Derweil, in einem Fall, bei dem die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungsreduktionsabschnitt R3 ist, wenn eine Beschleunigungsreduktionskurve erneut durch die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) erzeugt wird, übersteigt die Geschwindigkeit die Zielgeschwindigkeit 0 bei null Beschleunigung und die aktuelle Beschleunigungsreduktionskurve wird immer noch verwendet. Wenn null Beschleunigung erreicht wird, wird eine Beschleunigungskurve zur Zielgeschwindigkeit von Null regeneriert, um der Beschleunigungskommandokurve im in 2 gezeigten Beschleunigungsabschnitt K1 ähnlich zu sein.
Weiterhin, in einem Fall, bei dem die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungsreduktionsabschnitt R3 ist, selbst wenn eine Beschleunigungsreduktionskurve neu durch die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) erzeugt wird, übersteigt die Geschwindigkeit nicht die Zielgeschwindigkeit v0, wenn die Beschleunigung Null ist, wird eine Beschleunigungssteigerungskurve erzeugt, um der Beschleunigungssteigerungskurve im in 2 gezeigten Beschleunigungsabschnitt K1 ähnlich zu sein, von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) zu einer oberen Grenzbeschleunigung (oberen Grenzwert einer Beschleunigung, der vorab für jedes zu steuernde Objekt bestimmt wird). Wenn die obere Grenzbeschleunigung erreicht wird, wird die Kommandobeschleunigung bei konstanter Beschleunigung erzeugt. Wenn die Restgeschwindigkeit vz gleich oder größer der Differentialgeschwindigkeit vs im Beschleunigungssteigerungsabschnitt R1 oder Konstantbeschleunigungsabschnitt R2 geworden ist, wird eine Beschleunigungsreduktionskurve, so dass die Beschleunigung von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) auf Null reduziert wird, erzeugt.
4-1 stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungsvergrößerungsabschnitt oder dem Konstantbeschleunigungsabschnitt vergrößert zu werden. A1 bezeichnet eine Beschleunigungskommandokurve, A2 und A3 bezeichnen Beschleunigungsreduktionskurven, B1 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungskommandokurve A1 und B2 und B3 bezeichnen Geschwindigkeitskurven entsprechend den Beschleunigungsreduktionskurven A2 und A3.
In 4-1, wenn das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) zum Zeitpunkt t1 eingegeben wird, und die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungssteigerungsabschnitt R1 oder dem Konstantbeschleunigungsabschnitt R2 der Beschleunigungskommandokurve A1 ist, verwendet die Kommandoerzeugungseinheit 11 weiterhin die aktuelle Kommandobeschleunigung (an).
Derweil berechnet die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 12 die Restgeschwindigkeit vz, die eine Geschwindigkeitssteigerung ist, wenn die Beschleunigung von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) auf Null reduziert wird, gemäß der durch die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve A2. Die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 berechnet die Differentialgeschwindigkeit vs, die eine Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit v0 und der aktuellen Kommandogeschwindigkeit vn ist. Die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 vergleicht die Restgeschwindigkeit vz mit der Differentialgeschwindigkeit vs, wenn vz > vs zur Zeit t2 erfüllt ist, erzeugt sie die Beschleunigungsreduktionskurve A3 und beginnt, die Beschleunigung zu verringern.
4-2 stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungsreduktionsabschnitt gesteigert zu sein, und die Zielgeschwindigkeit bei null Beschleunigung übersteigt. A11 bezeichnet eine Beschleunigungskommandokurve, A12 bezeichnet eine Beschleunigungskurve, B11 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungskommandokurve A11, und B12 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungskurve A12.
In 4-2, in einem Fall, bei dem das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) zu Zeit t11 angegeben wird und die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) in dem Beschleunigungsreduktionsabschnitt R1 und der Beschleunigungskommandokurve A11 ist, wenn eine Beschleunigungsreduktionskurve neu durch die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) erzeugt wird und die Geschwindigkeit die Zielgeschwindigkeit v0 bei null Beschleunigung übersteigt, verwendet die Kommandoerzeugungseinheit 11 weiterhin die Beschleunigungsreduktionskurve für die aktuelle Beschleunigungskommandokurve A11, um die Kommandobeschleunigung (an) zu erzeugen. Zur Zeit t12, wenn die Kommandobeschleunigung (an) auf der Beschleunigungskommandokurve A11 null Beschleunigung erreicht, regeneriert die Kommandoerzeugungseinheit 11 die Beschleunigungskurve A12 zur Zielgeschwindigkeit v0, um so ähnlich der Beschleunigungskommandokurve im in 2 gezeigten Beschleunigungsabschnitt K1 zu sein und erzeugt die Kommandobeschleunigung (an) entsprechend der Beschleunigungskurve A12.
4-3 stellt ein Verfahren zum Erzeugen einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungsreduktionsabschnitt gesteigert zu werden, und nicht die Zielgeschwindigkeit bei null Beschleunigung übersteigt. A21 bezeichnet eine Beschleunigungskommandokurve, A22 bezeichnet eine Beschleunigungssteigerungskurve, A22' bezeichnet eine Konstantbeschleunigungskurve, A22'' bezeichnet eine Beschleunigungsreduktionskurve, B21 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungskommandokurve A21, B22 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungssteigerungskurve A22, B22' bezeichnet eine Beschleunigungskurve entsprechend der Konstantbeschleunigungskurve A22 und B22'' bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve gemäß der Beschleunigungsreduktionskurve A22''.
In 4-3, in einem Fall, bei dem das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) zur Zeit t21 eingegeben wird, und die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungsreduktionsabschnitt R1 der Beschleunigungskommandokurve A21 ist, wenn eine Beschleunigungsreduktionskurve neu durch die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) erzeugt wird, übersteigt die Geschwindigkeit nicht die Zielgeschwindigkeit v0 bei null Beschleunigung, erzeugt die Kommandoerzeugungseinheit 11 die Beschleunigungssteigerungskurve A22 aus der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) bis zu einer oberen Grenzbeschleunigung am, um so ähnlich der Beschleunigungssteigerungskurve im in 2 gezeigten Beschleunigungsabschnitt K1 zu sein und erzeugt die Kommandobeschleunigung (an) gemäß der Beschleunigungssteigerungskurve A22. Wenn die obere Grenzbeschleunigung am erreicht wird, wird die Konstantbeschleunigungskurve A22' erzeugt und dann wird die Kommandobeschleunigung (an) gemäß der Konstantbeschleunigungskurve A22' erzeugt. Zur Zeit t22, wenn die Restgeschwindigkeit vz gleich oder größer der Differentialgeschwindigkeit vs in der Beschleunigungssteigerungskurve A22 oder der Konstantbeschleunigungskurve A22'' geworden ist, wird die Beschleunigungsreduktionskurve A22'', so dass die Beschleunigung von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) auf Null reduziert wird, erzeugt.
Als Nächstes, in einem Fall, bei dem das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) ausgeführt wird, so dass die Geschwindigkeit reduziert wird, wenn die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungssteigerungsabschnitt R1 oder dem Konstantbeschleunigungsabschnitt R2 ist, wird weiterhin die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) verwendet. Wenn die Restgeschwindigkeit vz gleich oder größer der Differentialgeschwindigkeit vs geworden ist, wird die Beschleunigungsreduktionskurve erzeugt und die Beschleunigung beginnt, reduziert zu werden.
Derweil, in einem Fall, bei dem das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) so ausgeführt wird, dass die Geschwindigkeit vermindert wird, wenn die aktuelle Kommandobeschleunigung bereits im Beschleunigungsreduktionsabschnitt R3 ist, wird weiterhin die aktuelle Beschleunigungsreduktionskurve eingesetzt. Wenn die Geschwindigkeit die Zielgeschwindigkeit v0 zu der Zeit übersteigt, wenn die Beschleunigung Null geworden ist, wird eine Verlangsamungskurve von einer Geschwindigkeit zu der Zeit zur Zielgeschwindigkeit v0 erzeugt, um ähnlich der Beschleunigungskommandokurve im in 2 gezeigten Verlangsamungsabschnitt K3 zu sein.
5-1 stellt ein Verfahren zur Erzeugung einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungsvergrößerungsabschnitt oder dem Konstantbeschleunigungsabschnitt vermindert zu werden. A31 bezeichnet eine Beschleunigungskommandokurve, A32 und A33 bezeichnen Beschleunigungsreduktionskurven, B31 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungskommandokurve A31 und B32 und B33 bezeichnen Geschwindigkeitskurven entsprechend den Beschleunigungsreduktionskurven A32 und A33.
In 5-1, wenn das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) zur Zeit t31 eingegeben wird, und die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungssteigerungsabschnitt R1 oder dem Konstantbeschleunigungsabschnitt R2 der Beschleunigungskommandokurve A31 ist, verwendet die Kommandoerzeugungseinheit 11 weiterhin die aktuelle Kommandobeschleunigung (an).
Derweil berechnet die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 12 die Restgeschwindigkeit vz, die ein Geschwindigkeitsinkrement ist, wenn die Beschleunigung von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) gemäß der durch die Kommandoerzeugungseinheit 11 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve A32 auf Null reduziert wird. Die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 berechnet die Differentialgeschwindigkeit vs, die eine Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit v0 und der aktuellen Kommandogeschwindigkeit vn ist. Die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 vergleicht die Restgeschwindigkeit vz mit der Differentialgeschwindigkeit vs, wenn vz < vs zur Zeit t32 erfüllt ist, erzeugt die Beschleunigungsreduktionskurve A33 und beginnt, die Beschleunigung zu reduzieren.
5-2 stellt ein Verfahren zur Erzeugung einer Beschleunigungskommandokurve dar, wenn die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungsreduktionsabschnitt reduziert zu sein. A41 bezeichnet eine Beschleunigungskommandokurve, A42 bezeichnet eine Verlangsamungskurve, B41 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungskommandokurve A41 und B42 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Verlangsamungskurve A42.
In 5-2, in einem Fall, bei dem das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) zur Zeit t41 eingegeben wird und die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) im Beschleunigungsreduktionsabschnitt R1 der Beschleunigungskommandokurve A41 ist, wenn eine Beschleunigungsreduktionskurve neu durch die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) erzeugt wird und die Geschwindigkeit die Geschwindigkeit v0 bei null Beschleunigung übersteigt, verwendet die Kommandoerzeugungseinheit 11 weiterhin die Beschleunigungsreduktionskurve in der aktuellen Beschleunigungskommandokurve A41, um die Kommandobeschleunigung (an) zu erzeugen. Wenn ein Zeitpunkt t41 erreicht wird, bei dem die Kommandobeschleunigung (an) auf der Beschleunigungskommandokurve A41 Null ist, regeneriert die Kommandoerzeugungseinheit 11 die Verlangsamungskurve R42 von einer Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt bis zur Zielgeschwindigkeit v0, um ähnlich der Beschleunigungskommandokurve im in 2 gezeigten Verlangsamungsabschnitt K3 zu sein, und erzeugt die Kommandobeschleunigung (an) gemäß der regenerierten Verlangsamungskurve A42.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der ersten Ausführungsform eine Beschleunigungsreduktionskurve basierend auf dem Zeitpunkt erzeugt, wenn die Restgeschwindigkeit vz gleich oder größer der Differentialgeschwindigkeit vs geworden ist. Folglich kann die Beschleunigungsreduktionskurve, welche die durch das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) geänderte Zielgeschwindigkeit v0 realisiert, während die Kontinuität mit der aktuellen Beschleunigungskommandokurve aufrecht erhalten wird, erzeugt werden. Selbst wenn das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) während Beschleunigung eingegeben wird, kann ein stetiger Betrieb realisiert werden, während die Kontinuität bei der Beschleunigung aufrecht erhalten wird, und eine Anregung von Vibrationen kann verhindert werden.
Während die oben beschriebene erste Ausführungsform ein Verfahren zur Verwendung einer universellen Nockenkurve als einer Beschleunigungskommandokurve erläutert hat, können, solange ein Beschleunigungsabschnitt und ein Verlangsamungsabschnitt jeweils in drei Abschnitte unterteilt werden können, d. h. einen Beschleunigungssteigerungsabschnitt, einen Konstantbeschleunigungsabschnitt und einen Beschleunigungsreduktionsabschnitt, andere durch Polynome repräsentierte Formen als die Beschleunigungskommandokurve verwendet werden.
Funktionen der Kommandoerzeugungseinheit 11, der Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 12, der Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 und der Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 können realisiert werden, indem ein Computer veranlasst wird, Programme auszuführen, in denen Anweisungen zur Durchführung und von Prozessen in diesen Einheiten beschrieben sind. Wenn der Computer veranlasst wird, die Programme auszuführen, in denen Anweisungen zur Ausführung von Prozessen in der Kommandoerzeugungseinheit 11, der Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 12, der Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 und der Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14, können diese Programme durch einen ”Stand-alone”-Computer oder durch mehrere mit einem Netzwerk verbundene Computer in verteilter Manier ausgeführt werden.
6 ist ein Blockdiagramm einer schematischen Konfiguration einer Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 6 beinhaltet die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung eine Kommandoerzeugungseinheit 21, eine Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22, eine Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23, eine Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24, eine Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit 26, eine Differentialdistanz-Berechnungseinheit 27 und eine Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28. Die Kommandoerzeugungseinheit 21, die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22, die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 und die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 können in derselben Weise wie die Kommandoerzeugungseinheit 11, die Restbeschleunigungs-Berechnungseinheit 12, die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 13 und die Beschleunigungsreduktionsstartzeitpunkt-Bestimmungseinheit 14 in 1 betrieben werden.
Die Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit 26 berechnet eine Rest-Distanz Lz basierend auf der Kommandobeschleunigung (an), die durch die Kommandoerzeugungseinheit 21 berechnet wird, wenn die Verlangsamung während der Beschleunigung gestoppt wird. Die Rest-Distanz Lz entspricht einer beweglichen Distanz bis dann, wenn die Beschleunigung gegenüber der aktuellen Kommandobeschleunigung vn auf Null gemäß einer durch die Kommandoerzeugungseinheit 21 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve reduziert wird, und die Verlangsamung wird gemäß der durch die Kommandoerzeugungseinheit 21 erzeugten Verlangsamungsstoppkurve gestoppt, wenn die Beschleunigung Null geworden ist.
Die Differentialdistanz-Berechnungseinheit 27 berechnet eine Differentialdistanz Ls, basierend auf einer extern zugeführten Zielposition L0 und einer durch die Kommandoerzeugungseinheit 21 erzeugten Kommandoposition Ln. Die Differentialdistanz Ls entspricht einer Differenz zwischen der Zielposition Ln und der aktuellen Kommandoposition Ln.
Die Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 bestimmt einen Beschleunigungsreduktionsstartzeitpunkt des Startens der Reduktion der Kommandobeschleunigung (an) gemäß der durch die Kommandoerzeugungseinheit 21 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve. Der Beschleunigungsreduktionsstartzeitpunkt kann früher sein um die Zeit, wenn die verbleibende Distanz Lz gleich oder länger der Differenzdistanz Ls ist, oder die Zeit, wenn die Restgeschwindigkeit Vz gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit Vs geworden ist.
Die Beschleunigungs-Verlangsamungs-Steuervorrichtung führt eine Positionssteuerung als Motorsteuerung durch und die Motorsteuerung wird so durchgeführt, dass eine Position, wenn die Verlangsamung stoppt, eine Zielposition hat. Wenn die Verlangsamung beginnt, während der Beschleunigung gestoppt zu werden, kann die Beschleunigung diskontinuierlich sein, was Vibrationen hervorrufen kann. Die aktuelle Kommandobeschleunigung (an) wird somit während der Beschleunigung auf Null reduziert und es wird festgestellt, ob eine Verlangsamungsstoppposition nicht über der Zielposition L0 liegt, selbst wenn eine Verlangsamungsstoppkurve an einem Punkt erzeugt wird, wenn die Beschleunigung Null geworden ist (eine Rest-Distanzbestimmung). Die Beschleunigung beginnt dann, zur Zeit, wenn Bedingungen für die verbleibende Distanzbestimmung erfüllt sind, oder der Zeit, wenn die Bedingungen für Restgeschwindigkeitsbestimmung (ob die Restgeschwindigkeit vz gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit vs wird), die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, erfüllt sind, reduziert zu werden. Die Restgeschwindigkeitsbestimmung kann in derselben Weise wie diejenige der ersten Ausführungsform gemacht werden.
7 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses des Bestimmens des Starts der Verlangsamungsstopps in der in 6 gezeigten Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung. In 7, wenn die Zielposition L0 und die Zielgeschwindigkeit v0 an der Kommandoerzeugungseinheit 21 von 6 eingegeben werden, erzeugt diese Einheit die in 2 gezeigte Beschleunigungskommandokurve, um die Kommandobeschleunigung (an), die Kommandogeschwindigkeit vn und die Kommandoposition Ln für jede Kommandoerzeugungsperiode (Schritt S21) und die Beschleunigungsreduktionszeit bt (Schritt S22) zu berechnen. Weiterhin gibt die Kommandoerzeugungseinheit 21 die Kommandobeschleunigung (an) und die Beschleunigungsreduktionszeit bt an die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 und die Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit 26, die Kommandogeschwindigkeit vn an die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 und die Kommandoposition Ln an die Differentialdistanz-Berechnungseinheit 27 aus.
Die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 berechnet die Restgeschwindigkeit vz entsprechend einem Geschwindigkeitsinkrement, wenn die Beschleunigung von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) auf Null reduziert wird, gemäß der Beschleunigungsreduktionskurve im in 2 gezeigten Beschleunigungsverminderungsabschnitt K3 (Schritt S23) und gibt das Ergebnis an die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 aus.
Als Nächstes berechnet die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 die Differentialgeschwindigkeit vs = v0 – vn, die eine Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit von Null und der aktuellen Kommandogeschwindigkeit vn für jede Kommandoerzeugungsperiode ist (Schritt S24) und gibt das Ergebnis an die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 aus.
Derweil berechnet die Beschleunigungsdauer-Restdistanz-Berechnungseinheit 26 eine Bewegungsdistanz Lz1 bis zu einem Punkt von null Beschleunigung, wenn eine Beschleunigungsreduktionskurve von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) zur Nullbeschleunigung erzeugt wird und ein Geschwindigkeitsinkrement vz1 zum Punkt der Nullbeschleunigung. Weil das Beschleunigungsinkrement vz1 das gleiche ist wie die durch die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 berechnete Restgeschwindigkeit vz, kann die durch die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 berechnete Restgeschwindigkeit vz verwendet werden. Weiterhin berechnet die Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit 26 auch eine Bewegungsdistanz Lz2, wenn die Verlangsamung gestoppt wird, ab dem Punkt von null Beschleunigung (ein Punkt mit einer Geschwindigkeit vn + vz1, wenn die aktuelle Kommandogeschwindigkeit vn ist) zu einer Geschwindigkeit von Null (Schritt S25). Diese Verlangsamungsstoppkurve kann ähnlich der Beschleunigungskommandokurve im in 2 gezeigten Verlangsamungsabschnitt K3 sein.
Die Beschleunigung wird dann von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) auf Null reduziert, unter Verwendung dieser Bewegungsdistanzen Lz1 und Lz2. Weiterhin berechnet die Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit 26 die verbleibende Distanz Lz = Lz1 + Lz2, die eine Bewegungsdistanz ist, bis wenn die Geschwindigkeit Null wird, wenn die Verlangsamung stoppt (Schritt S26) und gibt das Ergebnis an die Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 aus. Weil die Beschleunigung im Konstantbeschleunigungsabschnitt Null ist, ist Lz1 = 0 stets erfüllt.
Als Nächstes berechnet die Differentialdistanz-Berechnungseinheit 27 die Differentialdistanz Ls = L0 – Ln, die ein Unterschied zwischen der Zielposition L0 und der aktuellen Kommandoposition Ln für jede Kommandoerzeugungsperiode ist (Schritt S27) und gibt das Ergebnis an die Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 aus.
Die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 vergleicht dann die Restgeschwindigkeit vz mit der Differentialgeschwindigkeit vs für jede Kommandoerzeugungsperiode, um zu bestimmen, ob die Beschleunigungsreduktion beginnt, d. h. um die Restgeschwindigkeitsbestimmung zu machen (Schritt S28) und gibt ein Beschleunigungsreduktionsstartsignal zum Anweisen des Starts der Beschleunigungsreduktion an die Kommandoerzeugungseinheit 21 aus. Die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 bestimmt den Start der Beschleunigungsreduktion, wenn vz > vs erfüllt ist und beginnt, die Kommandobeschleunigung (an) gemäß der durch die Kommandoerzeugungseinheit 21 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren.
Die Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 vergleicht die Rest-Distanz Lz mit der Differentialdistanz Ls für jede Kommandoerzeugungsperiode, um die Rest-Distanzbestimmung zu machen, ob die Beschleunigungsreduktion startet (Schritt S28) und gibt ein Beschleunigungsreduktionsstartsignal zum Anweisen des Starts der Beschleunigungsreduktion an die Kommandoerzeugungseinheit 21 aus. Die Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 bestimmt den Start der Beschleunigungsreduktion, wenn Lz > Ls erfüllt ist und beginnt, die Kommandobeschleunigung (an) gemäß der durch die Kommandoerzeugungseinheit 21 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren.
Wenn das Beschleunigungsreduktionsstartsignal aus der Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 an die Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 gesendet wird, beginnt die Kommandoerzeugungseinheit 21, die Beschleunigung zu reduzieren.
Wenn das Beschleunigungsreduktionsstartsignal aus der Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 früher übertragen wird, beginnt die Kommandoerzeugungseinheit 21, die Beschleunigungsreduktion entsprechend der Beschleunigungsreduktionskurve zu vermindern. Ein Prozess in der Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 21 setzt sich fort, und die Verlangsamungsstoppkurve beginnt, erzeugt zu werden, wenn Lz > Ls erfüllt ist.
Derweil, wenn das Beschleunigungsreduktionsstartsignal aus der Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 früher übertragen wird, beginnt die Kommandoerzeugungseinheit 21, die Beschleunigung gemäß der Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren und beginnt, die Verlangsamungsstoppkurve zu erzeugen, wenn die Beschleunigung Null wird.
8 zeigt ein Verfahren des Bestimmens des Starts des Verlangsamungsstopps in der in 6 gezeigten Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung. A51 bezeichnet eine Beschleunigungskommandokurve, A52 bezeichnet eine Beschleunigungsreduktionskurve und A53 bezeichnet eine Verlangsamungsstoppkurve. B51 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungskommandokurve A51, B52 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Beschleunigungsreduktionskurve A52 und B53 bezeichnet eine Geschwindigkeitskurve entsprechend der Verlangsamungsstopkurve A53. C51 bezeichnet eine bewegliche Distanzkurve entsprechend der Beschleunigungskommandokurve A51, C52 bezeichnet eine bewegliche Distanzkurve entsprechend der Beschleunigungsreduktionskurve A52 und C53 bezeichnet eine bewegliche Distanzkurve entsprechend der Beschleunigungsstoppkurve A53.
In 8, wenn das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) zum Zeitpunkt t51 eingegeben wird, berechnet die Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22 die Restgeschwindigkeit vz, die ein Geschwindigkeitsinkrement ist, wenn die Beschleunigung von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) auf Null gemäß der durch die Kommandoerzeugungseinheit 21 erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve A52 reduziert wird. Die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 berechnet die Differentialgeschwindigkeit vs, die eine Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit v0 und der aktuellen Kommandogeschwindigkeit vn ist. Die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 vergleicht dann die Restgeschwindigkeit vz mit der Differentialgeschwindigkeit vs und sendet ein Beschleunigungsreduktionsstartsignal an die Kommandoerzeugungseinheit 21, wenn vz > vs erfüllt ist.
Wenn das Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando (or) zum Zeitpunkt t51 eingegeben wird, berechnet die Beschleunigungsdauer-Restdistanz-Berechnungseinheit 26 die bewegte Distanz Lz1 bis zu dem Punkt der Nullbeschleunigung, wenn die Beschleunigungsreduktionskurve von der aktuellen Kommandobeschleunigung (an) zur Nullbeschleunigung erzeugt wird, das Geschwindigkeitsinkrement vz1 bis zu dem Punkt bei Nullbeschleunigung, und die bewegte Distanz Lz2, wenn die Verlangsamung von dem Punkt mit null Beschleunigung zu einer Geschwindigkeit von Null gestoppt wird. Folglich wird die Rest-Distanz Lz = Lz1 + Lz2 berechnet. Die Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23 berechnet die Differentialdistanz Ls, die eine Differenz zwischen der Zielposition L0 und der aktuellen Kommandoposition Ln ist. Die Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 vergleicht die Rest-Distanz Lz mit der Differentialdistanz Ls und sendet ein Beschleunigungsreduktionsstartsignal an die Kommandoerzeugungseinheit 21, wenn Lz > Ls erfüllt ist.
Wenn die Kommandoerzeugungseinheit 21 ein Beschleunigungsreduktionsstartsignal aus der Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24 oder der Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 empfängt, beginnt die Kommandoerzeugungseinheit 21, die Beschleunigung zu reduzieren.
Auf diese Weise beginnt gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform die Beschleunigung reduziert zu werden, basierend auf der Zeit, wenn die Rest-Distanz Lz gleich oder größer der Differentialdistanz L geworden ist. Daher, selbst wenn die Verlangsamung während der Beschleunigung in einem Fall der Änderung einer Geschwindigkeit während eines Betriebs gestoppt werden muss, kann die Beschleunigung kontinuierlich sein und eine Anregung von Vibrationen mechanischer Systeme kann verhindert werden.
Funktionen der Kommandoerzeugungseinheit 21, der Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22, der Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23, der Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24, der Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit 26, der Differentialdistanz-Berechnungseinheit 27 und der Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 können realisiert werden, indem ein Computer veranlasst wird, Programme auszuführen, in denen Instruktionen zum Durchführen von Prozessen in den entsprechenden Einheiten beschrieben sind. Wenn der Computer veranlasst wird, die Programme auszuführen, in denen Anweisungen zum Durchführen von Prozessen in der Kommandoerzeugungseinheit 21, der Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 22, der Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 23, der Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 24, der Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit 26, der Differentialdistanz-Berechnungseinheit 27 und der Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit 28 beschrieben werden, können diese Programme auch von einem ”Stand-alone”-Computer oder durch mehrere mit einem Netzwerk verbundene Computer in verteilter Weise ausgeführt werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie oben beschrieben, ist die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Verfahren des Steuerns von Positionen oder Geschwindigkeiten mechanischer Systeme geeignet, wie etwa einer Montagemaschine, einer Halbleiter-Herstellvorrichtung, Spritzgussmaschine, eines Roboter, einer Drehbank, einer Verpackungsmaschine, einer Druckmaschine und einer Transportmaschine.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (12) berechnet eine Restgeschwindigkeit vz, die einem Geschwindigkeitsinkrement entspricht, wenn eine Beschleunigung von einer aktuellen Kommandobeschleunigung (an) auf Null gemäß einer Beschleunigungsreduktionskurve reduziert wird. Eine Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (13) berechnet eine Differentialgeschwindigkeit vs = v0 – vn, die eine Differenz zwischen einer Zielgeschwindigkeit v0 und einem aktuellen Geschwindigkeitskommando vn für jede Kommandoerzeugungsperiode ist. Eine Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit (14) vergleicht die Restgeschwindigkeit vz mit der Differentialgeschwindigkeit vs, um zu bestimmen, ob eine Beschleunigungsminderung beginnt. Wenn vz > vs erfüllt ist, bestimmt die Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit (14) den Start der Beschleunigungsreduktion und beginnt, die Kommandobeschleunigung (an) gemäß der durch die Kommandoerzeugungseinheit (11) erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren.
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 6-182682 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Mechanical Design, März 1989, Seiten 64 bis 92 [0027]

Claims

Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung, die eine Kommandobeschleunigung, die ein Kommandowert einer Beschleunigung ist, und eine Kommandogeschwindigkeit, die ein Kommandowert einer Geschwindigkeit ist, erzeugt, um so eine Zielgeschwindigkeit anhand einer Beschleunigungskommandokurve zu erreichen, wobei die Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung umfasst: eine Kommandoerzeugungseinheit, die eine Beschleunigungskommandokurve zum Bereitstellen der Kommandobeschleunigung erzeugt, und die Beschleunigungsreduktionskurve erzeugt, wenn ein Zielgeschwindigkeits-Änderungskommando während der Beschleunigung eingegeben wird; eine Restgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Restgeschwindigkeit berechnet, einem Geschwindigkeitsinkrement entspricht, wenn die Beschleunigung gegenüber einer aktuellen Kommandobeschleunigung auf Null reduziert ist, anhand einer Beschleunigungs-Reduktionskurve, welche durch die Kommandoerzeugungseinheit erzeugt ist; eine Differentialgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Differentialgeschwindigkeit entsprechend einer Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit und einer aktuellen Kommandogeschwindigkeit berechnet; und eine Beschleunigungs-Reduktionsstartzeitbestimmungseinheit, welche die Kommandoerzeugungseinheit veranlasst, eine Beschleunigungsreduktionskurve basierend auf einem Zeitpunkt zu erzeugen, wenn die Restgeschwindigkeit gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit geworden ist, und beginnt, die Kommandobeschleunigung anhand der Beschleunigungs-Reduktionskurve zu reduzieren.
Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, umfassend: eine Beschleunigungs-Dauerrestdistanz-Berechnungseinheit, die eine Beschleunigung von einer aktuellen Kommandobeschleunigung auf Null reduziert, anhand der durch die Kommandoerzeugungseinheit erzeugten Beschleunigungsreduktionskurve, wenn die Verlangsamung während der Beschleunigung gestoppt wird, und eine Rest-Distanz entsprechend einer Bewegungsdistanz bis dann berechnet, wenn die Verlangsamung gemäß einer Verlangsamungsstoppkurve gestoppt wird, die durch die Kommandoerzeugungseinheit erzeugt wird, wenn die Beschleunigung Null geworden ist; eine Differentialdistanz-Berechnungseinheit, die eine Differentialdistanz entsprechend einer Differenz zwischen einer Zielposition und einer aktuellen Kommandoposition berechnet; und eine Verlangsamungs-Startzeitpunkt-/Beschleunigungs-Reduktions-Startzeitpunkt-Bestimmungseinheit, welche die Kommandoerzeugungseinheit veranlasst, die Beschleunigungsreduktionskurve basierend auf dem früheren eines Zeitpunkts, wenn die Rest-Distanz Null geworden ist und beginnt, eine Verlangsamungsstoppkurve zu erzeugen, und eines Zeitpunkts, wenn die Rest-Distanz gleich oder länger der Differentialdistanz geworden ist, zu erzeugen und beginnt, die Kommandobeschleunigung gemäß der Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren.
Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Kommandoerzeugungseinheit beginnt, die Kommandobeschleunigung gemäß der Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren, wenn die Zeit, wenn die Restgeschwindigkeit gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit geworden ist, früher ist als die Zeit, wenn die Rest-Distanz gleich oder länger der Differentialdistanz geworden ist, und beginnt, eine Verlangsamungsstoppkurve zu erzeugen, wenn die Rest-Distanz gleich oder länger der Differentialdistanz geworden ist, und die Kommandoerzeugungseinheit beginnt, die Kommandobeschleunigung gemäß der Beschleunigungsreduktionskurve zu reduzieren, wenn die Zeit, wenn die verbleibende Distanz gleich oder länger der Differentialdistanz geworden ist, früher ist als die Zeit, wenn die Restgeschwindigkeit gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit geworden ist, und beginnt, die Verlangsamungsstoppkurve zu erzeugen, wenn die Beschleunigung Null geworden ist.
Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Beschleunigungskommandokurve einen Beschleunigungsabschnitt und einen Verlangsamungsabschnitt enthält, der Beschleunigungsabschnitt und der Verlangsamungsabschnitt jeweils einen Beschleunigungsvergrößerungsabschnitt, einen Konstantbeschleunigungsabschnitt und einen Beschleunigungsreduktionsabschnitt enthalten und der Beschleunigungsvergrößerungsabschnitt und der Beschleunigungsreduktionsabschnitt unabhängig voneinander eingestellt werden können.
Beschleunigungs-/Verlangsamungs-Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Befehlserzeugungseinheit die Beschleunigungsreduktionskurve erzeugt, und beginnt, eine Beschleunigung zu reduzieren, wenn die Restgeschwindigkeit gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit in einem Fall geworden ist, bei dem eine Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungssteigerungsabschnitt oder dem Konstantbeschleunigungsabschnitt vergrößert zu werden, die Kommandoerzeugungseinheit eine Beschleunigungskurve bis zu einer Zielgeschwindigkeit erzeugt, wenn die Beschleunigung in einem Fall Null ist, bei dem die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungsreduktionsabschnitt vergrößert zu werden, und die Zielgeschwindigkeit übersteigt, wenn die Beschleunigung Null ist, die Kommandoerzeugungseinheit eine Beschleunigungssteigerungskurve von einer aktuellen Beschleunigung zu einer oberen Grenzbeschleunigung erzeugt und eine Beschleunigungsreduktionskurve zum Mindern der Beschleunigung von der aktuellen Beschleunigung auf Null erzeugt, wenn die Restgeschwindigkeit gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit in einem Fall geworden ist, bei dem die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungsreduktionsabschnitt vergrößert zu werden, und eine Zielgeschwindigkeit nicht übersteigt, wenn die Beschleunigung Null ist, die Kommandoerzeugungseinheit die Beschleunigungsreduktionskurve erzeugt und beginnt, die Beschleunigung zu reduzieren, wenn die Restgeschwindigkeit gleich oder höher der Differentialgeschwindigkeit in einem Fall geworden ist, bei dem die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungssteigerungsabschnitt oder dem Konstantbeschleunigungsabschnitt vermindert zu werden, und die Kommandoerzeugungseinheit eine Verlangsamungskurve zu einer Zielgeschwindigkeit erzeugt, wenn die Beschleunigung in einem Fall Null ist, bei dem die Geschwindigkeit verändert wird, um im Beschleunigungsreduktionsabschnitt reduziert zu werden, und die Zielgeschwindigkeit übersteigt, wenn die Beschleunigung Null ist.