DE19643909A1 - Motorsteuervorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Steuern von Ser­ vo- bzw. Stellmotoren, wie zum Beispiel Robotern, und ins­ besondere eine Motorsteuervorrichtung zur Positionsbestim­ mung, die sowohl eine Funktion eines automatischen Einstel­ lens von Steuerparametern als auch eine Funktion eines Er­ kennens einer Lastträgheit eines Steuerobjekts vor einem automatischen Einstellen der Steuerparameter aufweist.

Auf dem Gebiet eines Positions- und Geschwindigkeits­ steuerns werden herkömmliche Servomotoren, wie zum Beispiel Roboter, im allgemeinen durch ein PID-Steuern gesteuert. Das PID-Steuern ist dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Steuerparameter P (Proportional), I (Integral) und D (Differential) in Übereinstimmung mit dem Steuerobjekt an­ gemessen eingestellt wird. Um diese Steuerparameter zu an­ gemessenen Werten zu bestimmen, ist es zwingend notwendig, sie auf der Grundlage der Sachkenntnis und des Wissens ein­ zustellen, die aus den praktischen Tätigkeiten erzielt wer­ den, die durch geübte und geschickte Bediener durchgeführt werden. Ein solches Einstellen ist im allgemeinen kompli­ ziert und zeitaufwendig. Deshalb besteht ein starker Bedarf nach einem Verwirklichen eines Automatisierens dieser Art eines Einstellens von Steuerparametern.

Um dies zu verwirklichen, ist bereits eine Steuervor­ richtung, die einen Mikroprozessor beinhaltet, entwickelt worden und weist eine Funktion eines automatischen Einstel­ lens dieser Steuerparameter unter dem Steuern dieses Mikro­ prozessors auf. Fig. 9 zeigt ein Steuersystem, das eine herkömmliche PID-Steuervorrichtung aufweist, die eine Funk­ tion eines automatischen Einstellens von Steuerparametern unter Verwendung eines Mikroprozessors aufweist. Dieses Steuersystem weist eine externe Eingabevorrichtung 50, die es zuläßt, daß ein Bediener verschiedene Einstellsignale durch diese eingibt, eine PID-Steuervorrichtung 60, die nicht nur den Motor steuert, sondern auch automatisch Steu­ erparameter einstellt, ein den Motor enthaltendes Steuerob­ jekt 70, das auf der Grundlage des Steuersignals, das von der PID-Steuervorrichtung 60 angelegt wird, gesteuert wird, und eine Überwachungsvorrichtung (zum Beispiel einen Ge­ schwindigkeitssensor) 80 auf, die den Betrieb des Steuerob­ jekts 70 überwacht.

Fig. 10 zeigt die Details der PID-Steuervorrichtung 60. Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, weist die PID-Steuervorrich­ tung 60 einen Erkennungssignalerzeugungsbereich 61, einen Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62, einen Schaltbereich 63, einen Steuerbereich 64, einen Erkennungs­ bereich 65 und einen Addierer 66 auf. Genauer gesagt er­ zeugt der Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 ein (einem Schrittsignal gleichbedeutendes) Erkennungssignal als Reak­ tion auf eine Anweisung, die von dem Erkennungsbereich 65 angelegt wird, zum Erkennen einer Lastträgheit des Steuer­ objekts 70 vor dem automatischen Einstellen der Steuerpara­ meter. Dieses Erkennungssignal wird durch den Schaltbereich 63 zu dem Steuerbereich 64 übertragen und wird ebenso di­ rekt zu dem Erkennungsbereich 65 übertragen.

Der Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62 er­ zeugt ein Normalverarbeitungssignal (zum Beispiel ein Ge­ schwindigkeitsanweisungssignal) als Reaktion auf eine An­ weisung, die von dem Erkennungsbereich 65 angelegt wird, zum Steuern der Position des Steuerobjekts 70. Dieses Nor­ malverarbeitungssignal wird durch den Schaltbereich 63 zu dem Steuerbereich 64 übertragen. Der Schaltbereich 63 schaltet als Reaktion auf das Anweisungssignal, das von dem Erkennungsbereich 65 angelegt wird, seinen Auswahlanschluß selektiv zwischen dem Erkennungssignal, das von dem Erken­ nungssignalerzeugungsbereich 61 übertragen wird, und dem Normalverarbeitungssignal, das von dem Normalverarbeitungs­ signalerzeugungsbereich 62 übertragen wird.

Der Erkennungsbereich 65 ist durch einen Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, usw. aufweist, gebil­ det. Dieser Erkennungsbereich 65 überträgt bei dem Erkennen der Lastträgheit das Anweisungssignal zu dem Erkennungs­ signalerzeugungsbereich 61, um das zuvor beschriebene Er­ kennungssignal zu erzeugen. Gleichzeitig überträgt der Er­ kennungsbereich 65 die Schaltanweisung zu dem Schaltbereich 63, so daß der Schaltbereich 63 seinen Auswahlanschluß mit dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 verbindet, wodurch das Erkennungssignal in den Steuerbereich 64 eingegeben wird.

Danach vergleicht der Erkennungsbereich 65 das Erken­ nungssignal, das von dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 erzeugt wird, und das Überwachungsergebnis (die tatsäch­ liche Geschwindigkeit), das von der Überwachungsvorrichtung 80 erzielt wird, und führt dann das Erkennen der Lastträg­ heit des Steuerobjekts 70 auf der Grundlage des Vergleichs­ ergebnisses durch. Das somit erzielte Erkennungsergebnis wird als Anfangswert der Steuerparameter zu dem Geschwin­ digkeitssteuerbereich des Steuerbereichs 64 übertragen, um bei dem Einstellen dieser Steuerparameter verwendet zu wer­ den.

Andererseits überträgt der Erkennungsbereich 65 bei dem Einstellen (Abstimmbetrieb) der Steuerparameter das Anwei­ sungssignal zu dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbe­ reich 62, um das Normalverarbeitungssignal (das heißt, das Geschwindigkeitsanweisungssignal) zu erzeugen. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 65 die Schaltanweisung zu dem Schaltbereich 63, so daß der Schaltbereich 63 seinen Auswahlanschluß mit dem Normalverarbeitungssignalerzeu­ gungsbereich 62 verbindet, wodurch das Normalverarbeitungs­ signal in den Steuerbereich 64 eingegeben wird. Danach ver­ gleicht der Erkennungsbereich 65 das Normalverarbeitungs­ signal, das von dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbe­ reich 62 erzeugt wird, mit dem Überwachungsergebnis (der tatsächlichen Geschwindigkeit), die von der Überwachungs­ vorrichtung 80 erzielt wird, und stellt dann die Anfangs­ werte der Steuerparameter des Steuerobjekts 70 ein. Die so­ mit eingestellten Steuerparameter werden zu dem Geschwin­ digkeitssteuerbereich des Steuerbereichs 64 übertragen.

Der Steuerbereich 64 steuert das Betätigen des den Mo­ tor enthaltenden Steuerobjekts 70. Der Addierer 66 addiert das Normalverarbeitungssignal oder das Erkennungssignal, das von dem Schaltbereich 63 übertragen wird, mit dem Über­ wachungssignal, das von der Überwachungsvorrichtung 80 übertragen wird. Der Steuerbereich 64 gibt bei dem Erkennen der Lastträgheit ein Steuerausgangssignal als eine Steuer­ größe auf der Grundlage der vorbestimmten Steuerparameter zu dem Motor des Steuerobjekts 70 aus. Dieses Steueraus­ gangssignal wird als eine Geschwindigkeitsabweichung zwi­ schen dem Erkennungssignal, das von dem Erkennungssignaler­ zeugungsbereich 61 erzeugt wird, und dem Überwachungsergeb­ nis (der tatsächlichen Geschwindigkeit) erzielt, das von der Überwachungsvorrichtung 80 erzielt wird. Der Motor des Steuerobjekts 70 wird in Übereinstimmung mit dieser Steuer­ größe angesteuert und gesteuert. Anders ausgedrückt bewirkt das Steuerobjekt auf der Grundlage dieser Steuergröße 70 eine betriebliche Bewegung um einen vorbestimmten Weg.

Andererseits gibt der Steuerbereich 64 bei dem Einstel­ len (Abstimmen) der Steuerparameter ein anderes Steueraus­ gangssignal als eine Steuergröße auf der Grundlage der An­ fangswerte der Steuerparameter bei diesem Betrieb eines Einstellens der Steuerparameter zu dem Motor des Steuerob­ jekts 70 aus. Dieses Steuerausgangssignal wird als eine Ge­ schwindigkeitsabweichung zwischen dem Normalverarbeitungs­ signal, das von dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbe­ reich 62 erzeugt wird, und dem Überwachungsergebnis (der tatsächlichen Geschwindigkeit) erzielt, das von der Überwa­ chungsvorrichtung 80 erzielt wird. Der Motor des Steuerob­ jekts 70 wird in Übereinstimmung mit dieser Steuergröße an­ gesteuert und gesteuert. Anders ausgedrückt bewirkt das Steuerobjekt 70 auf der Grundlage dieser Steuergröße eine betriebliche Bewegung um einen vorbestimmten Weg.

Ein automatisches Einstellen der Steuerparameter bei der PID-Steuervorrichtung 60 wird im allgemeinen auf die folgende Weise durchgeführt. Wie es in dem Flußdiagramm in Fig. 11 gezeigt ist, bestätigt, wenn ein Bediener (nicht gezeigt) die Betriebsart eines automatischen Einstellens durch die externe Eingabevorrichtung 50 auswählt, der Er­ kennungsbereich 65 der PID-Steuervorrichtung 60 die Be­ triebsart eines automatischen Einstellens für die eingege­ benen Steuerparameter und startet dann die Verarbeitung der Betriebsart des automatischen Einstellens im Schritt 300. Dann überträgt der Erkennungsbereich 65 im Schritt 320 das Anweisungssignal zu dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61, um das Erkennungssignal zu erzeugen. Gleichzeitig über­ trägt der Erkennungsbereich 65 die Schaltanweisung zu dem Schaltbereich 63, so daß der Schaltbereich 63 seinen Aus­ wahlanschluß mit dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 verbindet, wodurch das Erkennungssignal in den Steuerbe­ reich 64 eingegeben wird.

Bei diesem Betrieb nimmt der Addierer 66 sowohl das Er­ kennungssignal als auch das Überwachungsergebnis (die tat­ sächliche Geschwindigkeit) auf, das von der Überwachungs­ vorrichtung 80 erzielt wird. Der Addierer 66 erzielt eine Geschwindigkeitsabweichung auf der Grundlage dieser Daten und überträgt sie zu dem Steuerbereich 64. Als Reaktion auf diese Geschwindigkeitsabweichung gibt der Steuerbereich 64 diese Geschwindigkeitsabweichung als eine Steuergröße auf der Grundlage der vorbestimmten Steuerparameter zu dem Mo­ tor des Steuerobjekts 70 aus. In Übereinstimmung mit dieser Steuergröße wird der Motor des Steuerobjekts 70 angesteuert und gesteuert, um auf der Grundlage der Steuergröße eine betriebliche Bewegung um den vorbestimmten Weg zu bewirken. Dann erkennt, wie es später beschrieben wird, der Erken­ nungsbereich 65 die Lastträgheit des Steuerobjekts 70 auf der Grundlage sowohl des Überwachungssignals (in diesem Fall des Geschwindigkeitssignals), das von der Überwa­ chungsvorrichtung (dem Geschwindigkeitssensor) 80 erzielt wird, als auch des Erkennungssignals, das von dem Erken­ nungssignalerzeugungsbereich 61 erzielt wird. Dann wird das Erkennungsergebnis bei dem Betrieb eines Einstellens der Steuerparameter als Anfangswert für die Steuerparameter zu dem Steuerbereich 64 übertragen.

Der Steuerbereich 64 führt, wenn er die Anfangswerte der Steuerparameter bei dem Einstellen der Steuerparameter aufnimmt, das Einstellen der Steuerparameter, die an das Steuerobjekt 70 angelegt werden, im Schritt 340 durch. Ge­ nauer gesagt überträgt der Erkennungsbereich 65 das Anwei­ sungssignal zu dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbe­ reich 62, um das Normalverarbeitungssignal (das heißt, das Geschwindigkeitsanweisungssignal) zu erzeugen. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 65 die Schaltanweisung zu dem Schaltbereich 63, so daß der Schaltbereich 63 seinen Auswahlanschluß zu dem Normalverarbeitungssignalerzeugungs­ bereich 62 schaltet, wodurch das Normalverarbeitungssignal in den Steuerbereich 64 eingegeben wird.

Bei diesem Betrieb nimmt der Addierer 66 sowohl das Normalverarbeitungssignal (das heißt, das Geschwindigkeits­ anweisungssignal) als auch das Überwachungsergebnis (die tatsächliche Geschwindigkeit) auf, das von der Überwa­ chungsvorrichtung 80 erzielt wird. Der Addierer 66 erzielt eine Geschwindigkeitsabweichung auf der Grundlage dieser Daten und überträgt sie zu dem Steuerbereich 64. Als Reak­ tion auf diese Geschwindigkeitsabweichung gibt der Steuer­ bereich 64 diese Geschwindigkeitsabweichung als eine Steu­ ergröße auf der Grundlage der zuvor beschriebenen Anfangs­ werte der Steuerparameter zu dem Motor des Steuerobjekts 70 aus. In Übereinstimmung mit dieser Steuergröße wird der Mo­ tor des Steuerobjekts 70 angesteuert und gesteuert, um auf der Grundlage dieser Steuergröße eine betriebliche Bewegung um den vorbestimmten Weg zu bewirken. Dann stellt der Er­ kennungsbereich 65 die Anfangswerte der Steuerparameter des Steuerobjekts 70 auf der Grundlage einer positionellen Ab­ weichung zwischen der Anweisungsposition, die von dem Nor­ malverarbeitungssignal erzielt wird, das von dem Normalver­ arbeitungssignalerzeugungsbereich 62 erzeugt wird, und der gegenwärtigen Position ein, die von dem Überwachungsergeb­ nis (der tatsächlichen Geschwindigkeit) der Überwachungs­ vorrichtung 80 erzielt wird (das heißt, er führt das Rück­ setzen der Steuerparameter durch). Die somit eingestellten Steuerparameter werden zu dem Steuerbereich 64 übertragen, um eine betriebliche Bewegung des Steuerobjekts 70 in Über­ einstimmung mit diesen Steuergrößen zu bewirken.

Als nächstes wird in einem Schritt 360 eine Entschei­ dung durchgeführt, um zu überprüfen, ob das Steuerobjekt 70 normal arbeitet. Das heißt, es wird überprüft, ob sich das Steuerobjekt 70, das in dem Schritt 340 betrieben worden ist, innerhalb eines vorbestimmten Bezugsbereichs befindet. Wenn sich das Steuerobjekt 70 nicht innerhalb des vorbe­ stimmten Bezugsbereichs befindet, das heißt, "NEIN" im Schritt 360, werden die Steuerparameter im Schritt 340 er­ neut eingestellt. Durch wiederholtes Durchführen der Verar­ beitung der Schritte 340 und 360 kommt das Steuerobjekt 70 innerhalb des vorbestimmten Bezugsbereichs (das heißt, "JA" im Schritt 360). Somit sind die Steuerparameter endgültig festgelegt und wird die Verarbeitung eines automatischen Einstellens der Steuerparameter im Schritt 380 beendet.

Fig. 12 zeigt ein Flußdiagramm, das die Details des Er­ kennens der Lastträgheit des Steuerobjekts bei der zuvor beschriebenen PID-Steuervorrichtung 60 darstellt. In Fig. 12 bestätigt, wenn der Bediener die Betriebsart eines auto­ matischen Einstellens durch die nicht gezeigte externe Ein­ gabevorrichtung 50 (vergleiche die Fig. 9 und 10) aus­ wählt, der Erkennungsbereich 65 der PID-Steuervorrichtung 60, welche ein Mikrocomputer ist, die Betriebsart eines au­ tomatischen Einstellens für die Steuerparameter. Dann be­ ginnt in einem Schritt 321 die Verarbeitung eines Erkennens der Lastträgheit.

Dann überträgt der Erkennungsbereich 65 der PID-Steuer­ vorrichtung 60 im Schritt 322 das Anweisungssignal zu dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61, um das Erkennungs­ signal (das heißt, die Anweisungsgeschwindigkeit) zu erzeu­ gen, die ein Geschwindigkeitsmuster aufweist, das durch eine Pulskurve "B" in Fig. 13 gezeigt ist. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 65 die Schaltanweisung zu dem Schaltbereich 63, so daß der Schaltbereich 63 seinen Auswahlanschluß mit dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 verbindet, wodurch das stufenartige Erkennungssignal in den Addierer 66 eingegeben wird.

Bei diesem Betrieb erhöht sich die Anweisungsgeschwin­ digkeit bis auf Vmax und nimmt der Addierer 66 sowohl das Erkennungssignal als auch das Überwachungsergebnis (die tatsächliche Geschwindigkeit) auf, das von der Überwa­ chungsvorrichtung 80 erzielt wird. Der Addierer 66 erzielt eine Geschwindigkeitsabweichung durch Addieren dieser zwei Eingangsdaten. Dann wird die somit erzielte Geschwindig­ keitsabweichung zu dem Steuerbereich 64 übertragen. Diese Geschwindigkeitsabweichung wird von dem Steuerbereich 64 als eine Steuergröße auf der Grundlage der vorbestimmten Steuerparameter zu dem Motor des Steuerobjekts 70 ausgege­ ben. In Übereinstimmung mit dieser Steuergröße wird der Mo­ tor des Steuerobjekts 70 beschleunigt, so daß seine tat­ sächliche Geschwindigkeit bis auf Vmax erhöht wird.

In Fig. 13 zeigt eine Kurve "b" die tatsächliche Ge­ schwindigkeit des Motors des Steuerobjekts 70, die erzielt wird, wenn er in Übereinstimmung mit dem Erkennungssignal angesteuert wird. Eine Kurve "D" zeigt die Anweisungsposi­ tion des Steuerobjekts 70, die in Übereinstimmung mit dem Erkennungssignal berechnet wird. Eine Kurve "d" zeigt die gegenwärtige Position des Steuerobjekts, die erzielt wird, wenn es in Übereinstimmung mit dem Erkennungssignal ange­ steuert wird.

Nachdem der Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 das Erkennungssignal (das heißt, die Anweisungsgeschwindigkeit) berechnet hat, wird es im Schritt 323 entschieden, ob die Anweisungsgeschwindigkeit Vmax erreicht hat. Wenn das Ent­ scheidungsergebnis im Schritt 323 "JA" ist, schreitet der Steuerfluß zum nächsten Schritt 324 fort. Wenn die Anwei­ sungsgeschwindigkeit andererseits noch nicht Vmax erreicht hat (das heißt, "NEIN" im Schritt 323), wird die Entschei­ dungsverarbeitung im Schritt 323 andauernd wiederholt, bis sich das Entscheidungsergebnis zu "JA" ändert.

Nachdem das Anweisungssignal Vmax erreicht hat, wird im Schritt 324 auf der Grundlage des Überwachungssignals (das heißt, des Geschwindigkeitssignals), das von der Überwa­ chungsvorrichtung (das heißt, dem Geschwindigkeitssensor) erzielt wird, eine andere Entscheidung bezüglich dessen durchgeführt, ob die tatsächliche Geschwindigkeit (vergleiche die Kurve "b" in Fig. 13) des Motors des Steu­ erobjekts 70 Vmax erreicht hat. Die Entscheidungsverarbei­ tung im Schritt 324 wird andauernd wiederholt, bis sich das Entscheidungsergebnis zu "JA" ändert.

Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors des Steuerobjekts 70 Vmax erreicht hat, schreitet der Steuer­ fluß zu dem nächsten Schritt 325 fort. Im Schritt 325 wird die Zeitdauer bezüglich der Beschleunigungszeit (tp in Fig. 13) berechnet, die von dem Hochlaufen der Beschleunigung des Motors des Steuerobjekts 70, bis die tatsächliche Ge­ schwindigkeit Vmax erreicht, benötigt wird.

Als nächstes wird im Schritt 326 die Anweisungsge­ schwindigkeit von Vmax auf Null verringert, wie es durch "B" in Fig. 13 gezeigt ist. Dann wird es im Schritt 327 entschieden, ob sich die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors des Steuerobjekts 70 auf Null verringert hat. Wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt 327 "NEIN" ist, werden die Schritte 326 und 327 andauernd wiederholt, bis sich das Entscheidungsergebnis zu "JA" ändert. Wenn das Entschei­ dungsergebnis im Schritt 327 "JA" ist, schreitet der Steu­ erfluß zum Schritt 328 fort. Im Schritt 328 erkennt der Er­ kennungsbereich 65 die Lastträgheit auf der Grundlage der Beschleunigungszeit tp, die benötigt wird, bis die tatsäch­ liche Geschwindigkeit des Motors des Steuerobjekts 70 Vmax erreicht, welche im Schritt 325 berechnet wird. Dann ist der Betrieb eines Erkennens der Lastträgheit im Schritt 329 beendet.

Gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren zum Erkennen einer Lastträgheit ist das Erfassen der tatsächlichen Ge­ schwindigkeit des Motors, die Vmax erreicht, zwingend not­ wendig. Jedoch schwankt die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors so stark, daß bezüglich der genauen Zeit, zu der die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors Vmax erreicht hat, im wesentlichen keine Erfassung möglich ist. Anders ausgedrückt ist das Erkennen der Lastträgheit gemäß dem zu­ vor beschriebenen herkömmlichen Verfahren nicht genau. Aus diesem Grund gibt es die Möglichkeit, daß die Anfangswerte der Steuerparameter nicht genau eingestellt werden können. Wenn die Steuerparameter auf der Grundlage dieser falschen Anfangswerte eingestellt werden, wird sich das gesamte Steuern nicht stabilisieren.

Weiterhin gibt es gemäß dem zuvor beschriebenen her­ kömmlichen Verfahren zum Erkennen einer Lastträgheit die Notwendigkeit eines Überwachens der tatsächlichen Geschwin­ digkeit des Motors des Steuerobjekts 70, die Vmax erreicht. Daher dauert es eine lange Zeit, die Erkennungsverarbeitung durchzuführen, wenn das Steuerobjekt 70 eine große Last­ trägheit aufweist. Dies wird sicherlich den Wirkungsgrad bei der Verarbeitung zum Erkennen einer Lastträgheit ver­ schlechtern.

Außerdem bewegt sich das Steuerobjekt 70 bei einem Er­ höhen einer Ansteuerzeit des Motors um einen bemerkenswert langen Weg. Dies zwingt den Bediener, alle Hindernisse, die innerhalb eines Bewegungsraums des Steuerobjekts 70 vorhan­ den sind, zu entfernen, was den Arbeitswirkungsgrad bei der Verarbeitung zum Erkennen einer Lastträgheit weiter ver­ schlechtert.

Im Hinblick auf die zuvor beschriebenen im Stand der Technik hervorgerufenen Probleme besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung demgemäß darin, eine Motorsteuervor­ richtung zu schaffen, die in der Lage ist, die Lastträgheit eines Steuerobjekts genau zu erkennen und die Zeit zu verkürzen, die für diese Verarbeitung zum Erkennen der Lastträgheit benötigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Motor­ steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung mit einem Motor 30 verbun­ den, der ein Steuerobjekt, das eine Lastträgheit aufweist, in Übereinstimmung mit seiner Drehung steuert, und stellt sie die Voreinstellungssteuerparameter auf der Grundlage der positionellen Abweichung zwischen der Anweisungsposi­ tion des Steuerobjekts und der gegenwärtigen Position des Steuerobjekts automatisch ein. Eine Überwachungseinrichtung überwacht die gegenwärtige Position des Steuerobjekts. Eine Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung er­ zeugt ein Geschwindigkeitsanweisungssignal zum Beschleuni­ gen oder Verzögern des Steuerobjekts in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Muster. Eine Geschwindigkeitssteuerein­ richtung gibt das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung erzeugt wird, als eine Steuergröße in Übereinstimmung mit den Voreinstellungssteuerparametern zu dem Motor aus. Eine Erkennungseinrichtung erkennt die Lastträgheit des Steuer­ objekts auf der Grundlage eines Signals einer positionellen Abweichung zwischen einem Anweisungspositionssignal des Steuerobjekts, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignal verfügbar ist, und einem Signal einer gegenwärtigen Posi­ tion, das von der Überwachungseinrichtung verfügbar ist, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsein­ richtung erzeugt wird, eine vorbestimmte Geschwindigkeit wird, so daß das Erkennen der Lastträgheit des Steuerob­ jekts vor dem automatischen Einstellen der Voreinstellungs­ steuerparameter durchgeführt werden kann.

Weiterhin ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegen­ den Erfindung eine Motorsteuerrichtung mit einem Motor ver­ bunden, der ein Steuerobjekt, das eine Lastträgheit auf­ weist, in Übereinstimmung mit seiner Drehung bewegt und au­ tomatisch Voreinstellungssteuerparameter auf der Grundlage der positionellen Abweichung zwischen der Anweisungsposi­ tion des Steuerobjekts und der gegenwärtigen Position des Steuerobjekts einstellt. Eine Überwachungseinrichtung über­ wacht die gegenwärtige Position des Steuerobjekts. Eine Ge­ schwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung erzeugt ein Geschwindigkeitsanweisungssignal zum Beschleunigen oder Verzögern des Steuerobjekts in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Muster. Eine Positionssteuereinrichtung er­ zielt ein Signal einer positionellen Abweichung auf der Grundlage der Anweisungsposition, welche durch ein Inte­ grieren des Geschwindigkeitsanweisungssignals, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung er­ zeugt wird, und der gegenwärtigen Position des Steuerob­ jekts erzielt wird, das von der Überwachungseinrichtung an­ gelegt wird. Das Signal einer positionellen Abweichung ist in diesem Fall ein Geschwindigkeitssignal in Übereinstim­ mung mit einem ersten Steuerparameter der Steuerparameter. Weiterhin gibt die Positionssteuereinrichtung ein erstes Geschwindigkeitssignal aus, das die Höhe eines vorbestimm­ ten ersten Verhältnisses des Geschwindigkeitssignals auf­ weist.

Eine Vorwärtskopplungssteuereinrichtung gibt ein zwei­ tes Geschwindigkeitssignal aus, das die Höhe eines vorbe­ stimmten zweiten Verhältnisses des Geschwindigkeitsanwei­ sungssignals aufweist, das von der Geschwindigkeitsanwei­ sungssignalerzeugungseinrichtung erzeugt wird. Die Ge­ schwindigkeitssteuereinrichtung erzielt ein Signal einer Geschwindigkeitsabweichung auf der Grundlage des ersten Ge­ schwindigkeitssignals, das von der Positionssteuereinrich­ tung erzeugt wird, des zweiten Geschwindigkeitssignals, das von der Vorwärtskopplungssteuereinrichtung erzeugt wird, und eines Signals einer tatsächlichen Geschwindigkeit, das durch Differenzieren der gegenwärtigen Position, die von der Überwachungseinrichtung angelegt wird, erzielt wird, und gibt das Signal einer Geschwindigkeitsabweichung als eine Steuergröße in Übereinstimmung mit einem zweiten Steu­ erparameter der Steuerparameter zu dem Motor aus. Eine Schalteinrichtung gibt das vorbestimmte erste Verhältnis zu der Positionssteuereinrichtung aus und gibt das vorbe­ stimmte zweite Verhältnis zu der Vorwärtskopplungssteuer­ einrichtung aus. Eine Erkennungseinrichtung erkennt die Lastträgheit des Steuerobjekts.

Bei diesem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die Schalteinrichtung, wenn die Lastträgheit erkannt wird, das vorbestimmte zweite Verhältnis so ein, daß es größer als das vorbestimmte erste Verhältnis ist, und er­ kennt die Erkennungseinrichtung die Lastträgheit des Steu­ erobjekts auf der Grundlage eines Signals einer positionel­ len Abweichung zwischen einem Anweisungspositionssignal des Steuerobjekts, das aus dem Geschwindigkeitsanweisungssignal verfügbar ist, und einem Signal einer gegenwärtigen Posi­ tion, das aus der Steuereinrichtung verfügbar ist, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrich­ tung erzeugt wird, eine vorbestimmte Geschwindigkeit wird. Wenn die ersten und zweiten Steuerparameter eingestellt sind, stellt die Schalteinrichtung das vorbestimmte zweite Verhältnis so ein, daß es kleiner als das vorbestimmte er­ ste Verhältnis ist, und stellt die Erkennungseinrichtung die ersten und zweiten Steuerparameter in Übereinstimmung mit der erkannten Lastträgheit als Anfangswerte der Steuer­ parameter bei dem Einstellen der Steuerparameter ein.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung wird, wenn die Lastträgheit erkannt wird, das vorbestimmte erste Verhältnis auf 0% eingestellt, wäh­ rend das vorbestimmte zweite Verhältnis auf 100% einge­ stellt wird. Andererseits wird, wenn die ersten und zweiten Steuerparameter eingestellt werden, das vorbestimmte erste Verhältnis auf 70% eingestellt und wird das vorbestimmte zweite Verhältnis auf 30% eingestellt.

Weiterhin ist es bevorzugt, daß, unter der Annahme, daß I die Lastträgheit und Pe die positionelle Abweichung dar­ stellt, die Lastträgheit I gemäß der folgenden Gleichung erzielt wird:

I = Ka · Pe + Kb

wobei Ka und Kb Koeffizienten zu dem Zeitpunkt darstel­ len, zu dem das Geschwindigkeitsanweisungssignal die vorbe­ stimmte Geschwindigkeit wird.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Gesamtanordnung eines eine PID-Steuervorrichtung gemäß einem ersten Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bein­ haltenden Beförderungsroboters;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Anordnung der PID-Steuer­ vorrichtung in Fig. 1;

Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Funktionsweise der PID-Steu­ ervorrichtung in Fig. 1;

Fig. 4 ein als eine der Unterroutinen des Flußdiagramms in Fig. 3 dienendes Flußdiagramm der Details einer Funktionsweise zum Überprüfen des Betriebsbereichs des PID-Steuerns;

Fig. 5 ein als eine der Unterroutinen des Flußdiagramms in Fig. 3 dienendes Flußdiagramm der Details einer Funktionsweise zum Erkennen einer Lastträgheit bei dem PID-Steuern;

Fig. 6 ein als eine der Unterroutinen des Flußdiagramms in Fig. 3 dienendes Flußdiagramm der Details einer Ab­ stimmfunktionsweise bei dem PID-Steuern;

Fig. 7 einen Graph sowohl der Beziehung zwischen der An­ weisungsposition und der gegenwärtigen Position des Steuerobjekts bei der PID-Steuervorrichtung in Fig. 2 als auch der Beziehung zwischen der Anweisungsge­ schwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Steuerobjekts;

Fig. 8 eine Ansicht eines Beispiels einer Fehleranzeige;

Fig. 9 ein schematisches Blockschaltbild eines eine her­ kömmliche PID-Steuervorrichtung verwendenden Steu­ ersystems;

Fig. 10 ein detailliertes Blockschaltbild der Anordnung der herkömmlichen PID-Steuervorrichtung in Fig. 9;

Fig. 11 ein Flußdiagramm einer Funktionsweise der herkömmlichen PID-Steuervorrichtung in Fig. 9;

Fig. 12 ein als eine Unterroutine des Flußdiagramms in Fig. 11 dienendes Flußdiagramm einer Funktionsweise ei­ nes Erkennens einer Lastträgheit bei der herkömmli­ chen PID-Steuervorrichtung in Fig. 9; und

Fig. 13 einen Graph sowohl der Beziehung zwischen der An­ weisungsposition und der gegenwärtigen Position des Steuerobjekts bei der herkömmlichen PID-Steuervor­ richtung in Fig. 10 als auch der Beziehung zwischen der Anweisungsgeschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Steuerobjekts.

Es folgt die Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Identische Teile sind durchgängig durch die Ansichten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht, die die Gesamt­ anordnung eines Beförderungsroboters darstellt, der eine PID-Steuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Der Roboter, der in Fig. 1 gezeigt ist, offenbart eine einachsige beweg­ liche Welle; jedoch ist es überflüssig, zu sagen, daß die vorliegende Erfindung an einer zweiachsigen beweglichen Welle oder einer dreiachsigen beweglichen Welle angewendet werden kann.

Gemäß Fig. 1 weist ein Roboter 30, der als ein Steuer­ objekt dient, einen Motor 31, dessen Ansteuerfunktion in Übereinstimmung mit einem Steuersignal gesteuert wird, das von einer später beschriebenen PID-Steuervorrichtung 20 übertragen wird, und eine Kupplung 32 auf, die mit der Ab­ triebswelle des Motors 31 verbunden ist und als ein Über­ tragungsmechanismus dient, der eine Drehkraft des Motors 31 zu einer Kugelumlaufwelle bzw. -spindel 33 überträgt. Daher bewirkt die Kugelumlaufwelle 33, die mit der Kupplung 32 verbunden ist, eine Drehung als Reaktion auf die Drehung des Motors 31. Der Roboter 30 weist weiterhin ein Gleit­ stück 34 auf, welches darin eine Kugel unterbringt. Die Ku­ gel des Gleitstücks 34 kann mit dem Schraub- bzw. Gewinde­ abschnitt der Kugelumlaufwelle 33 in Eingriff stehen, so daß das Gleitstück 34 eine Schiebebewegung entlang der Axialrichtung der Kugelumlaufwelle 33 bewirken kann, wenn die Kugelumlaufwelle 33 gedreht wird. Das Gleitstück 34 wird gleitbar auf einem Träger 35 gehalten. Eine Führung 36 ist auf dem Träger 35 angeordnet, um zu verhindern, daß das Gleitstück 34 eine Drehbewegung um seine Welle herum be­ wirkt. Ein Anschlag 37 ist an dem entfernten Ende des Trä­ gers 35 vorgesehen, um das Gleitstück 34 zu stoppen. Ob­ gleich es nicht gezeigt ist, weist das Gleitstück 34 einen Träger auf, der zum Malten eines Beförderungsgegenstands und zu seinem Befördern von einem Punkt zu einem anderen Punkt verwendet wird.

Ein Codierer 40 ist an der entgegengesetzten Seite des Motors 31 angeordnet, um die Drehung des Motors 31 zu er­ fassen. Die gegenwärtige Position des Gleitstücks 34 kann aus dem Signal erfahren werden, das von diesem Codierer 40 erzielt wird. Der Roboter 30 ist mit einer PID-Steuervor­ richtung 20 verbunden. Die PID-Steuervorrichtung 20 weist eine Funktion eines automatischen Einstellens der Steuerpa­ rameter auf. Auf der Grundlage der Anweisung, die (durch eine Tastenmanipulation des Bedieners) von einer externen Eingabevorrichtung 10 eingegeben wird, und dem Signal einer gegenwärtigen Position, das von dem Codierer 40 erzielt wird, steuert die PID-Steuervorrichtung 20 den Motor 31 des Roboters 30. Dann bewirkt das Gleitstück 34 eine Schiebebe­ wegung als Reaktion auf die Drehung des Motors 31. Daher kann der Träger des Gleitstücks 34 den Beförderungsgegen­ stand von einem Punkt zu einem anderen Punkt bewegen.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das die Anordnung der PID-Steuervorrichtung 20, die in Fig. 1 gezeigt ist, dar­ stellt. Die PID-Steuervorrichtung 20 weist einen Geschwin­ digkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21, der ein Ge­ schwindigkeitsanweisungssignal erzeugt, das zum Erkennen der Lastträgheit des Steuerobjekts (das heißt, des Robo­ ters) 30 verwendet wird, und ebenso zum Erzeugen eines an­ deren Geschwindigkeitsanweisungssignals, das zum Einstellen der Steuerparameter verwendet wird, einen FF- bzw. Vor­ wärtskopplungssteuerbereich 22, der das Vorwärtskopplungs­ steuern durchführt, ein Integrationselement 24, das das Ge­ schwindigkeitsanweisungssignal integriert, einen Positions­ steuerbereich 25, der das Positionssteuern des Steuerob­ jekts 30 durchführt, und einen Schaltbereich 23 auf, wel­ cher die Einstellwerte, die an den FF-Steuerbereich 22 und den Positionssteuerbereich 25 angelegt werden, bei jedem Vorgang des Erkennens der Lasträgheit und des Einstellens der Steuerparameter ändert.

Weiterhin weist die PID-Steuervorrichtung 20 einen Ge­ schwindigkeitssteuerbereich 26, der das Geschwindigkeits­ steuern des Steuerobjekts 30 durchführt, ein Ableitungsele­ ment 27, das das Ausgangssignal des Codierers 40, der als eine Überwachungsvorrichtung dient, differenziert, einen Erkennungsbereich 28, welcher sowohl das Erkennen der Last­ trägheit als auch das Einstellen der Steuerparameter durch­ führt, einen ersten Addierer 29a, welcher das Geschwindig­ keitsanweisungssignal (das heißt, das Anweisungspositions­ signal), das durch das Integrationselement 24 integriert wird, mit dem Ausgangssignal (das heißt, dem Signal einer gegenwärtigen Position), das von dem Codierer 40 erzielt wird, addiert, und einen zweiten Addierer 29b auf, welcher das Ausgangssignal (das Signal einer tatsächlichen Ge­ schwindigkeit) des Codierers 40, das durch das Ableitungse­ lement 27 differenziert wird, das Ausgangssignal des Posi­ tionssteuerbereichs 25 und das Ausgangssignal des FF-Steu­ erbereichs 22 addiert.

Der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt sowohl das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das zum Erkennen der Lastträgheit verwendet wird, als auch das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das zum Einstellen der Steuerparameter verwendet wird. Die somit von dem Geschwin­ digkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugten Steueranweisungssignale werden durch das Integrationsele­ ment 24 zu dem Positionssteuerbereich 25 übertragen und werden direkt zu dem Erkennungsbereich 28 übertragen. Der FF-Steuerbereich 22 wandelt das Geschwindigkeitsanweisungs­ signal, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeu­ gungsbereich 21 erzeugt wird, zu einem Geschwindigkeits­ signal, das einem vorbestimmten zweiten Verhältnis ent­ spricht, das von dem Schaltbereich 23 eingestellt wird. Dann erzeugt der FF-Steuerbereich 22 ein zweites Geschwin­ digkeitssignal durch ein Durchführen des Vorwärtskopplungs­ steuerns des somit erzielten Geschwindigkeitssignals und überträgt dieses zweite Geschwindigkeitssignal zu dem zwei­ ten Addierer 29b. Das Integrationselement 24 wandelt das Geschwindigkeitsanweisungssignal durch Integrieren des Ge­ schwindigkeitsanweisungssignals, das von dem Geschwindig­ keitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt wird, zu einem Anweisungspositionssignal. Das somit erzeugte Anwei­ sungspositionssignal wird zu dem ersten Addierer 29a über­ tragen.

Der erste Addierer 29a erzielt ein Signal einer posi­ tionellen Abweichung durch Addieren des Anweisungspositi­ onssignals, das durch das Integrationselement 24 gewandelt worden ist, mit dem Ausgangssignal (das heißt, dem Signal einer gegenwärtigen Position des Gleitstücks 34), das von dem Codierer 40 erzielt wird, und überträgt dann das sich ergebende Signal einer positionellen Abweichung zu dem Po­ sitionssteuerbereich 25. In dem Positionssteuerbereich 25 wird der Positionssteuerparameter (der erste Steuerparame­ ter) für die Verwendung bei dem Positionssteuern des Steu­ erobjekts 30 im voraus eingestellt. Der Positionssteuerbe­ reich 25 wandelt das Signal einer positionellen Abweichung, das von dem ersten Addierer 29a eingegeben wird, zu einem Signal einer positionellen Abweichung, das einem vorbe­ stimmten ersten Verhältnis entspricht, das durch den Schaltbereich 23 eingestellt ist, und stellt dann das sich ergebende Signal einer positionellen Abweichung in Überein­ stimmung mit dem vorbestimmten Positionssteuerparameter (das heißt, dem ersten Steuerparameter) ein. Das Signal ei­ ner positionellen Abweichung, das in Übereinstimmung mit dem Positionssteuerparameter (das heißt, dem ersten Steuer­ parameter) eingestellt ist, wird als ein erstes Geschwin­ digkeitssignal zu dem zweiten Addierer 29b übertragen.

Das Ableitungselement 27 erzeugt ein Signal einer tat­ sächlichen Geschwindigkeit des Gleitstücks 34 durch Diffe­ renzieren des Ausgangssignals (das heißt, in diesem Ausfüh­ rungsbeispiel des Signals einer gegenwärtigen Position des Gleitstücks 34), das von dem Codierer 40 erzielt wird, der als eine Überwachungsvorrichtung dient. Das somit erzeugte Signal einer tatsächlichen Geschwindigkeit wird zu dem zweiten Addierer 29b übertragen. Der zweite Addierer 29b erzielt ein Geschwindigkeitsabweichungssignal durch Addie­ ren des zweiten Geschwindigkeitssignals, das von dem FF- Steuerbereich 22 erzeugt wird, des ersten Geschwindigkeits­ signals, das von dem Positionssteuerbereich 25 erzeugt wird, und des Signals einer tatsächlichen Geschwindigkeit des Gleitstücks 34, das durch das Ableitungselement 27 dif­ ferenziert wird. Das somit erzielte Geschwindigkeitsabwei­ chungssignal wird zu dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 übertragen.

In dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 ist der Ge­ schwindigkeitssteuerparameter (der zweite Steuerparameter) für die Verwendung bei dem Geschwindigkeitssteuern des Mo­ tors 31, der als ein Geschwindigkeitssteuerobjekt dient, im voraus eingestellt. Das Geschwindigkeitsabweichungssignal, das von dem zweiten Addierer 29b erzeugt wird, wird in eine Steuergröße gewandelt, die dem vorbestimmten Geschwindig­ keitssteuerparameter (das heißt, dem zweiten Steuerparame­ ter) entspricht. Die somit erzielte Steuergröße wird zu dem Motor 31 des Steuerobjekts 30 ausgegeben, um das Geschwin­ digkeitssteuern des Motors 31 durchzuführen.

Der Schaltbereich 23 bestimmt das Verhältnis zwischen dem FF-Steuerbereich 22 und dem Positionssteuerbereich 25 auf die folgende Weise. Wenn das System unter dem herkömmlichen PID-Steuern betrieben wird, wird das Verhältnis auf eine solche Weise bestimmt, daß der FF-Steuerbereich 22 30% beträgt, während der Positionssteuerbereich 25 70% beträgt. Anders ausgedrückt stellt der Schaltbereich 23 den Positi­ onssteuerparameter (das heißt, die Verstärkung) bei dem herkömmlichen PID-Steuerbetrieb auf 70% des Eigenwerts ein. Andererseits ändert der Schaltbereich 23 bei dem Erkennen der Lastträgheit des Robotermotors 30 das Verhältnis auf eine solche Weise, daß der FF-Steuerbereich 22 100% be­ trägt, während der Positionssteuerbereich 25 0% beträgt. Bei diesen Einstellungen wird während des Erkennens der Lasträgheit des Roboters 30 das Geschwindigkeitsanweisungs­ signal, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeu­ gungsbereich 21 erzeugt wird, durch den FF-Steuerbereich 22 direkt in den zweiten Addierer 29b eingegeben.

Bei dem Erkennen der Lastträgheit überträgt der Erken­ nungsbereich 28, welcher ein Mikrocomputer ist, der eine CPU bzw. zentrale Verarbeitungseinheit, einen ROM bzw. Nur- Lese-Speicher, einen RAM bzw. Direktzugriffsspeicher, usw. aufweist, das Anweisungssignal zu dem Geschwindigkeitsan­ weisungssignalerzeugungsbereich 21, um das Geschwindig­ keitsanweisungssignal zu erzeugen. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 28 die Schaltanweisung zu dem Schalt­ bereich 23, so daß der FF-Steuerbereich 22 an dem Pegel von 100% arbeitet und der Positionssteuerbereich 25 an dem Pe­ gel von 0% arbeitet. Weiterhin erkennt der Erkennungsbe­ reich 28 auf der Grundlage des Geschwindigkeitsanweisungs­ signals, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeu­ gungsbereich 21 erzielt wird, und des Überwachungsergebnis­ ses (das heißt, der gegenwärtigen Position des Steuerob­ jekts 30), das von der Überwachungsvorrichtung 40 erzielt wird, die Lastträgheit des Steuerobjekts 30. Das Erken­ nungsergebnis wird als Anfangswerte für die Verwendung bei dem Einstellen der Steuerparameter sowohl zu dem Positions­ steuerbereich 25 als auch dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 übertragen.

Andererseits überträgt der Erkennungsbereich 28 bei dem Einstellen von Steuerparametern (das heißt, bei dem Ab­ stimmbetrieb) das Anweisungssignal zu dem Geschwindigkeits­ anweisungssignalerzeugungsbereich 21, um das Geschwindig­ keitsanweisungssignal zu erzeugen. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 28 die Schaltanweisung zu dem Schalt­ bereich 23, so daß der FF-Steuerbereich 22 an dem Pegel von 30% arbeitet und der Positionssteuerbereich 25 an dem Pegel von 70% arbeitet. Weiterhin stellt der Erkennungsbereich 28 die Anfangswerte der Steuerparameter des Steuerobjekts 70 auf der Grundlage des Geschwindigkeitsanweisungssignals, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbe­ reich 21 erzeugt wird, und des Überwachungsergebnisses (der gegenwärtigen Position des Steuerobjekts 30), das von der Überwachungsvorrichtung 40 erzielt wird, ein. Die somit eingestellten Steuerparameter werden dann zu dem Positions­ steuerbereich 25 und dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 übertragen.

Als nächstes wird die Funktionsweise der zuvor be­ schriebenen PID-Steuervorrichtung 20 beschrieben. Die Fig. 3 bis 6 zeigen Flußdiagramme, die verschiedene Funkti­ onsweisen der PID-Steuervorrichtung 20 beschreiben, die die Anfangseinstellung durch das Einstellen (Abstimmen) der Steuerparameter, wie zum Beispiel des Positionssteuerpara­ meters (das heißt, des ersten Steuerparameters), der im voraus in dem Positionssteuerbereich 25 eingestellt ist, und dem Geschwindigkeitssteuerparameter (das heißt, dem zweiten Steuerparameter), der im voraus in dem Geschwindig­ keitssteuerbereich 26 eingestellt ist, aufweisen. Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm, das die Hauptroutine des PID-Steu­ erns darstellt. Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm, das eine Un­ terroutine darstellt, die bei der Betriebsbereichsüberprü­ fung in Fig. 3 verwendet wird. Fig. 5 zeigt ein Flußdia­ gramm, das eine Unterroutine darstellt, die bei dem Erken­ nen der Lasträgheit in Fig. 3 verwendet wird. Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm, das eine Unterroutine darstellt, die bei dem Abstimmbetrieb in Fig. 3 verwendet wird. Die Programme dieser Flußdiagramme werden in dem ROM des Mikrocomputers (das heißt, des Erkennungsbereichs 28) gespeichert.

In Fig. 3 bestätigt, wenn ein Bediener (nicht gezeigt) des Roboters 30 die Betriebsart eines automatischen Ein­ stellens durch die externe Eingabevorrichtung 10 auswählt, der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20, wel­ che durch einen Mikrocomputer gebildet ist, daß die ausge­ wählte Betriebsart die Betriebsart eines automatischen Ein­ stellens ist. Im Schritt 100 wird die Verarbeitung der Be­ triebsart eines automatischen Einstellens eingeleitet. Im Schritt 110 führt der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuer­ vorrichtung 20 die Betriebsbereichsüberprüfung (später be­ schrieben) zum Überprüfen des Betriebsbereichs des Steuer­ objekts (das heißt, des Gleitstücks 34) auf der Grundlage der Einstellwerte durch, die von dem Bediener durch die ex­ terne Eingabevorrichtung 10 eingegeben werden (das heißt, ein Vorschlag, der in diesem Fall auf die Verschiebungs­ richtung des Roboters und den Verschiebungsweg hinweist).

Nach einem Beenden der Betriebsbereichsüberprüfung schreitet der Steuerfluß zum Schritt 120 fort. In diesem Schritt 120 wird das Gleitstück 34 durch ein Betätigen des Motors 31 bewegt. Dann wird die Lastträgheit des Roboters 30 auf der Grundlage des Überwachungsergebnisses, das von dem Codierer 40 erzielt wird, das heißt, auf der Grundlage der positionellen Abweichung zwischen der gegenwärtigen Po­ sition des Gleitstücks 34 und der Anweisungsposition, er­ kannt. Nach einem Beenden des Erkennens der Lastträgheit im Schritt 120 wird im Schritt 130 die Anfangseinstellung der Steuerparameter für das Abstimmen dieser Steuerparameter auf der Grundlage des Erkennungsergebnisses der Lastträg­ heit durchgeführt.

Als nächstes steuert die PID-Steuervorrichtung 20 er­ neut den Motor 31 unter Verwendung der Anfangswerte der Steuerparameter, die im Schritt 130 eingestellt worden sind, an, um erneut das Gleitstück 34 zu bewegen. Dann wird im Schritt 140 der Abstimmbetrieb (welcher später beschrie­ ben wird) zum Einstellen der Steuerparameter durchgeführt. Wenn es als ein Ergebnis des Abstimmens der Steuerparameter dazu kommt, daß das Gleitstück 34 normal arbeitet, ist das Entscheidungsergebnis im Schritt 150 "JA". Danach wird im Schritt 190 die Verarbeitung einer Betriebsart eines auto­ matischen Einstellens beendet. Die Details im Schritt 150 werden nachstehend detaillierter beschrieben.

Wenn das Gleitstück 34 aufgrund einer Unzulänglichkeit der Steuerparameter, die in dem zuvor beschriebenen Schritt 140 eingestellt worden sind, nicht normal arbeitet, ändert sich das Entscheidungsergebnis im Schritt 150 zu "NEIN". Dann schreitet das Steuerverfahren zum Schritt 160 fort, um eine Entscheidung bezüglich dessen durchzuführen, ob der Erkennungsbereich 28 das Rücksetzen der Steuerparameter be­ reits N-mal durchgeführt hat. In diesem Ausführungsbeispiel ist N entweder auf 3, 4 oder 5 eingestellt. Wenn die Ge­ samtzahl von Rücksetzungen der Steuerparameter niedriger als N ist, wird das Rücksetzen der Steuerparameter im Schritt 180 durchgeführt.

Nach einem Beenden des Rücksetzens der Steuerparameter im Schritt 180 kehrt der Steuerfluß zum Schritt 140 zurück, um den Abstimmbetrieb der Steuerparameter zu wiederholen. Wenn die Gesamtzahl von Rücksetzungen der Steuerparameter N wird, erzeugt die PID-Steuervorrichtung 20 im Schritt 170 ein Alarmsignal, um zu bewirken, daß die externe Eingabe­ vorrichtung 10 einen Alarm anzeigt oder erzeugt. Dann wird im Schritt 180 die Verarbeitung einer Betriebsart eines au­ tomatischen Einstellens beendet.

Fig. 4 zeigt das Flußdiagramm (das heißt, die Unterrou­ tine), das die Details der Betriebsbereichsüberprüfung (das heißt, des Schritts 110 der Hauptroutine, die in Fig. 3 ge­ zeigt ist) darstellt. In dem Flußdiagramm in Fig. 4 gibt der Bediener des Roboters 30, der die Betriebsart eines au­ tomatischen Einstellens ausgewählt hat, als erstes weiter­ hin die Daten durch die externe Eingabevorrichtung 10 ein. Die in diesem Fall eingegebenen Daten weisen die Bezeich­ nung der zu bewegenden Achse des Roboters 30 (in diesem Ausführungsbeispiel der Kugelumlaufwelle (Einstellungs­ achse) 31 in Fig. 1), die Richtung der Bewegung (rechts- und linkswärtige Richtung in Fig. 1) und den Weg der Bewe­ gung auf. Als Reaktion auf eine solche Eingabemanipulation des Bedieners beginnt der Erkennungsbereich 28 der PID- Steuervorrichtung 20 die Verarbeitung der Betriebsbereichs­ überprüfung im Schritt 110a.

Im Schritt 111 bestätigt der Erkennungsbereich 28 die einstellbare Achse, die von dem Bediener durch die externe Eingabevorrichtung 10 bezeichnet ist. Dann bestätigt der Erkennungsbereich 28 im Schritt 112 die betriebliche Rich­ tung, die von dem Bediener durch die externe Eingabevor­ richtung 10 bezeichnet ist. Dann liest der Erkennungsbe­ reich 28 im Schritt 113 die Daten, die die Einstellwerte betreffen, die den beweglichen Bereich des Gleitstücks 34 bestimmen, welche ebenso von dem Bediener durch die externe Eingabevorrichtung 10 bezeichnet sind.

Weiterhin liest der Erkennungsbereich 28 im Schritt 114 die Daten, die die gegenwärtige Position des Gleitstücks 34 betreffen, auf der Grundlage des Ausgangssignals des Codie­ rers 40. Dann bewirkt der Erkennungsbereich 28 im Schritt 115, daß der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbe­ reich 21 das Geschwindigkeitsanweisungssignal erzeugt, das das Geschwindigkeitsmuster aufweist, das durch eine Kurve "A" in Fig. 7 gezeigt ist. Dann wird die eingestellte Be­ triebsgröße (das heißt, die Verschiebungsgröße) auf der Grundlage des Geschwindigkeitsmusters berechnet und gele­ sen.

Nach einem Lesen der eingestellten Betriebsgröße wird eine geschätzte Position des Gleitstücks 34 als ein er­ reichbarer Bereich des Gleitstücks 34 als Reaktion auf das Betätigen des Motors 31 im Schritt 116 auf der Grundlage der eingestellten Betriebsgröße, die im Schritt 115 berech­ net worden ist, und der Daten der gegenwärtigen Position, die im Schritt 114 gelesen worden sind, berechnet. Als nächstes wird es im Schritt 117 überprüft, ob sich die ge­ schätzte Position des Gleitstücks 34, die im Schritt 116 berechnet worden ist, innerhalb eines vorbestimmten Be­ triebsbereichs (das heißt, beweglichen Bereichs) des Gleit­ stücks 34 befindet.

Wenn sich die geschätzte Position des Gleitstücks 34 außerhalb des Betriebsbereichs des Gleitstücks 34 befindet (das heißt, "NEIN" im Schritt 117), schreitet der Steuer­ fluß zum Schritt 118 fort, um ein Signal zu der externen Eingabevorrichtung 10 zu übertragen, um die Anzeige anzu­ zeigen, daß sich das Gleitstück 34 außerhalb des vorbe­ stimmten Betriebsbereichs befindet. Dann wird im Schritt 119 die Verarbeitung einer Betriebsbereichsüberprüfung be­ endet.

Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, erzeugt die vorliegende Erfindung einen Alarm durch die externe Einga­ bevorrichtung 10 oder zeigt diesen an, bevor ein Betrieb des Roboters 30 gestartet wird, wenn sich die geschätzte Position des Gleitstücks 34, die im Schritt 116 berechnet worden ist, außerhalb des vorbestimmten Betriebsbereichs befindet. Daher wird es möglich, zu verhindern, daß der Ro­ boter 30 beschädigt wird.

Fig. 5 zeigt das Flußdiagramm (das heißt, die Unterrou­ tine), das die Details des Erkennens der Lastträgheit (das heißt, des Schritts 120 der Hauptroutine, die in Fig. 3 ge­ zeigt ist) darstellt. Nachdem die Betriebsbereichsüberprü­ fung im Schritt 110 beendet ist, wird die Verarbeitung ei­ nes Erkennens der Lastträgheit im Schritt 120a begonnen. Im Schritt 121 aktiviert der Erkennungsbereich 28 der PID- Steuervorrichtung 20 den Geschwindigkeitsanweisungs­ signalerzeugungsbereich 21, um das Geschwindigkeitsanwei­ sungssignal zu erzeugen, das das Geschwindigkeitsmuster aufweist, das durch die Kurve "A" in Fig. 7 gezeigt ist, und erhöht dieses Geschwindigkeitsanweisungssignal nach und nach.

Die Beziehung zwischen der Anweisungsgeschwindigkeit des Motors 31 und der tatsächlichen Geschwindigkeit des Mo­ tors 31 ist unten in Fig. 7 gezeigt. Die Kurve "A" stellt das Geschwindigkeitsanweisungssignal (das heißt, die Anwei­ sungsgeschwindigkeit V) dar, das von dem Geschwindigkeits­ anweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt wird. Die Kurve "a" stellt die tatsächliche Geschwindigkeit des Mo­ tors 31 dar, der in Übereinstimmung mit der gegebenen An­ weisungsgeschwindigkeit V angesteuert wird. Die Kurven "B" und "b", die in Fig. 7 gezeigt sind, sind mit Kurven "B" und "b" identisch, die in Fig. 13 gezeigt sind. Die Kurve "C" stellt den Erhöhungswert des Geschwindigkeitsanwei­ sungssignals, das von dem Geschwindigkeitsanweisungs­ signalerzeugungsbereich 21 übertragen wird, das heißt, die Anweisungsposition des Gleitstücks 34, dar. Die Kurve "c" stellt die gegenwärtige Position des Gleitstücks 34, das in Übereinstimmung mit dem Geschwindigkeitsanweisungssignal angesteuert wird, dar. Die Kurven "D" und "d", die in Fig. 7 gezeigt sind, sind mit Kurven "D" und "d" identisch, die in Fig. 13 gezeigt sind.

Wenn das Geschwindigkeitsanweisungssignal im Schritt 121 erzeugt wird, wird das Schaltsignal zu dem Schaltbe­ reich 23 übertragen. Durch diesen Schaltbetrieb durch den Schaltbereich 23 wird der FF-Steuerbereich 22 an dem Pegel von 100% betrieben und wird der Positionssteuerbereich 25 an dem Pegel von 0% betrieben. Das Geschwindigkeitsanwei­ sungssignal (das heißt, ein Beschleunigungssignal), das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt wird, wird zu dem FF-Steuerbereich 22 und ebenso durch den zweiten Addierer zu dem Geschwindigkeitssteuerbe­ reich 26 übertragen. Wenn das Geschwindigkeitsanweisungs­ signal in den Geschwindigkeitssteuerbereich 26 eingegeben wird, gibt der Geschwindigkeitssteuerbereich 26 dieses Ge­ schwindigkeitsanweisungssignal (das heißt, das Beschleuni­ gungssignal) als eine Geschwindigkeitssteuergröße auf der Grundlage des vorbestimmten Geschwindigkeitssteuerparame­ ters (das heißt, des zweiten Steuerparameters) zu dem Motor 31 aus. Als Reaktion auf dieses Geschwindigkeitsanweisungs­ signal beschleunigt der Motor 31 seine Geschwindigkeitkeit, wie es durch die Kurve "a" in Fig. 7 gezeigt ist. Ein Voll­ enden von zwei Umdrehungen des Motors 31 läßt das Gleit­ stück 34 um einen Weg von ungefähr 40 mm bewegen, wenn die Kugelumlaufwelle 33 eine Ganghöhe von 20 mm aufweist.

Dann führt der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervor­ richtung 20 im Schritt 122 eine Entscheidung bezüglich des­ sen durch, ob die Anweisungsgeschwindigkeit V des Geschwin­ digkeitsanweisungssignals, das von dem Geschwindigkeitsan­ weisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt wird, eine vor­ eingestellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn, die in Fig. 7 gezeigt ist, erreicht hat. Es ist notwendig, daß die vor­ eingestellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn ein Wert ist, der mehr als 50% von Vmax beträgt und sie beträgt vorzugsweise ungefähr 70%.

Wenn die Anweisungsgeschwindigkeit V die voreinge­ stellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn erreicht hat (das heißt, "JA" im Schritt 122), schreitet der Steuerfluß zum Schritt 123 fort. Wenn die Anweisungsgeschwindigkeit V an­ dererseits noch nicht die voreingestellte Anweisungsge­ schwindigkeit Vn erreicht hat (das heißt, "NEIN" im Schritt 122), schreitet der Steuerfluß zum Schritt 124 fort.

Im Schritt 123 erzielt der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 den Erhöhungswert eines Anlaufge­ schwindigkeitsanweisungssignals, das der voreingestellten Anweisungsgeschwindigkeit Vn entspricht, das heißt, die An­ weisungsposition P1 des Gleitstücks 34. Dann berechnet der Erkennungsbereich 28 eine positionelle Abweichung Pe auf der Grundlage der Anweisungsposition P1 des Gleitstücks 34 und der gegenwärtigen Position P2 des Gleitstücks 34, die von dem Codierer 40 erfaßt wird. Das heißt, Pe = P1 - P2. Als nächstes führt der Erkennungsbereich 28 im Schritt 124 eine Entscheidung bezüglich dessen durch, ob die Anwei­ sungsgeschwindigkeit V (vergleiche Kurve A in Fig. 7) des Geschwindigkeitsanweisungssignals, das von dem Geschwindig­ keitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt wird, die maximale Anweisungsgeschwindigkeit Vmax erreicht hat.

Wenn die Anweisungsgeschwindigkeit V die maximale An­ weisungsgeschwindigkeit Vmax erreicht hat ("JA" im Schritt 124), schreitet der Steuerfluß zum nächsten Schritt 125 fort, um die Geschwindigkeit zu verzögern (Anweisungsgeschwindigkeit = 0), um den Motor 31 zu stop­ pen. Wenn die Anweisungsgeschwindigkeit V andererseits noch nicht die maximale Anweisungsgeschwindigkeit Vmax erreicht hat ("NEIN" im Schritt 124), wird die Verarbeitung durch die Schritte 122 bis 124 wiederholt.

Im Schritt 125 bewirkt der Erkennungsbereich 128, daß der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 das Geschwindigkeitsanweisungssignal erzeugt, so daß die Anweisungsgeschwindigkeit von Vmax auf Null verringert wird. Als nächstes wird im Schritt 126 auf der Grundlage der Daten der gegenwärtigen Position des Gleitstücks 34, die von dem Codierer 40 erfaßt werden, eine Entscheidung bezüglich dessen durchgeführt, ob die tatsächliche Ge­ schwindigkeit des Gleitstücks 34 auf Null verringert ist.

Wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt 126 "NEIN" ist, kehrt der Steuerfluß zu dem zuvor beschriebenen Schritt 125 zurück, um die Verarbeitung dieses Schritts zu wiederholen. Wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt 126 andererseits "JA" ist, schreitet der Steuerfluß zu dem nächsten Schritt 127 fort.

Im Schritt 127 berechnet der Erkennungsbereich 28 in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (1) die Last­ trägheit I auf der Grundlage der positionellen Abweichung Pe, die in dem zuvor beschriebenen Schritt 123 erzielt wor­ den ist.

I = Ka · Pe + Kb (1)

wobei Ka und Kb Koeffizienten zu dem Zeitpunkt darstel­ len, zu dem die Anweisungsgeschwindigkeit die voreinge­ stellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn wird.

Dann ist im Schritt 128 die Verarbeitung zum Erkennen der Lastträgheit beendet. Das Gleitstück 34 wird durch ein Drehen des Motors 31 um eine Größe, die zu einem Vollenden von zwei Umdrehungen in der umgekehrten Richtung gleichbe­ deutend ist, zu der Ursprungsposition zurückgebracht.

Wie es vorgehend beschrieben worden ist, wird die Last­ trägheit I des Roboters 30 in Übereinstimmung mit der zuvor beschriebenen Gleichung (1) auf der Grundlage der positio­ nellen Abweichung Pe (vergleiche einen eingekreisten Ab­ schnitt in Fig. 7) erkannt, welche von der Anweisungsposi­ tion P1 und der gegenwärtigen Position P2 des Gleitstücks 34 zu dem Zeitpunkt (das heißt, dem Zeitpunkt tq, der in Fig. 7 gezeigt ist) abgeleitet wird, zu dem die Anweisungs­ geschwindigkeit V des Geschwindigkeitsanweisungssignal ge­ nau die voreingestellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn wird. Demgemäß kann, wie es aus Fig. 7 ersichtlich ist, das Er­ kennen der Lastträgheit der vorliegenden Erfindung früh zu der Zeit tp durchgeführt werden, welche kürzer als eine Zeit tp ist, die bei dem herkömmlichen Erkennen benötigt wird, das heißt, tq < tp.

Fig. 6 zeigt das Flußdiagramm (das heißt, die Unterrou­ tine), die die Details des Abstimmbetriebs (das heißt, des Schritts 140 der Hauptroutine, die in Fig. 3 gezeigt ist) darstellt. Nach einem Beenden des Erkennens der Lastträg­ heit ändert der Erkennungsbereich 28 den Positionssteuerpa­ rameter (das heißt, den ersten Steuerparameter), der in dem Positionssteuerbereich 25 voreingestellt ist, und den Ge­ schwindigkeitssteuerparameter (das heißt, den zweiten Steu­ erparameter), der in dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 voreingestellt ist, auf der Grundlage der erkannten Last­ trägheit, die im Schritt 127 erzielt wird. Der Positions­ steuerparameter (das heißt, der erste Steuerparameter) und der Geschwindigkeitssteuerparameter (das heißt, der zweite Steuerparameter), die somit geändert worden sind, werden als Anfangswerte für den Abstimmbetrieb verwendet. Somit wird der geänderte Positionssteuerparameter (das heißt, der Anfangswert des Positionssteuerparameters) zu dem Posi­ tionssteuerbereich 25 ausgegeben, während der geänderte Ge­ schwindigkeitssteuerparameter (das heißt, der Anfangswert des Geschwindigkeitssteuerparameters) zu dem Geschwindig­ keitssteuerbereich 26 ausgegeben wird.

Dann beginnt im Schritt 140a der Erkennungsbereich 28 die Verarbeitung für den Abstimmbetrieb. Der Motor 31 wird in Übereinstimmung mit den Anfangswerten der Steuerparame­ ter betätigt und das Gleitstück 34 bewegt sich synchron zu der Drehung des Motors 31.

Der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 aktiviert den Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbe­ reich 21, um das Anlaufgeschwindigkeitsanweisungssignal zu erzeugen, das das Geschwindigkeitsmuster aufweist, das durch die Kurve A in Fig. 7 gezeigt ist, und erhöht dieses Geschwindigkeitsanweisungssignal. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 28 das Schaltsignal zu dem Schaltbe­ reich 23. Durch diesen Schaltbetrieb wird der FF-Steuerbe­ reich 22 an dem Pegel von 30% betrieben und wird der Posi­ tionssteuerbereich an dem Pegel von 70% betrieben.

Das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von dem Ge­ schwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt wird, wird durch sein Integrieren in dem Integrationsele­ ment 24 zu der Anweisungsposition gewandelt. Dieses Anwei­ sungspositionssignal und das Signal einer gegenwärtigen Po­ sition, das von dem Codierer 40 erzielt wird, werden beide in den ersten Addierer 29a eingegeben. Dann wird das Signal einer positionellen Abweichung von dem ersten Addierer 29a zu dem Positionssteuerbereich 25 übertragen. Wenn das Si­ gnal einer positionellen Abweichung in den Positionssteuer­ bereich 25 eingegeben wird, wird es ein 70%-Signal einer positionellen Abweichung, da der Positionssteuerbereich 25 an dem Pegel von 70% betrieben wird. Dieses 70%-Signal ei­ ner positionellen Abweichung wird als das erste Geschwin­ digkeitssignal auf der Grundlage des Anfangswerts des Posi­ tionsparameters (das heißt, des ersten Steuerparameters) zu dem zweiten Addierer 29b übertragen.

Andererseits wird das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbe­ reich 21 erzeugt wird und in den FF-Steuerbereich 22 einge­ geben wird, ein 30%-Geschwindigkeitsanweisungssignal (das heißt, ein zweites Geschwindigkeitssignal), da der FF-Steu­ erbereich 22 an dem Pegel von 30% betrieben wird. Dieses 30%-Geschwindigkeitsanweisungssignal wird zu dem zweiten Addierer 29b übertragen. Der zweite Addierer 29b nimmt das zweite Geschwindigkeitssignal, das von dem FF-Steuerbereich 22 erzeugt wird, das erste Geschwindigkeitssignal, das von dem Positionssteuerbereich 25 erzeugt wird, und das Signal einer tatsächlichen Geschwindigkeit, welches das Signal ist, das von dem Codierer 40 angelegt und von dem Ablei­ tungselement 27 differenziert wird, auf. Der zweite Addie­ rer 29b erzielt das Geschwindigkeitsabweichungssignal auf der Grundlage dieser drei Eingangssignale und überträgt das sich ergebende Geschwindigkeitsabweichungssignal zu dem Ge­ schwindigkeitssteuerbereich 26. Wenn das Geschwindigkeits­ abweichungssignal in den Geschwindigkeitssteuerbereich 26 eingegeben wird, gibt der Geschwindigkeitssteuerbereich 26 dieses Geschwindigkeitsabweichungssignal als eine Geschwin­ digkeitssteuergröße auf der Grundlage des Anfangswerts des Geschwindigkeitssteuerparameters (das heißt, des zweiten Steuerparameters) zu dem Motor 31 aus. Somit wird der Motor 31 mit der Geschwindigkeit auf der Grundlage der Geschwin­ digkeitssteuergröße angesteuert.

Als nächstes erzielt der Erkennungsbereich 28 im Schritt 141 das Signal einer gegenwärtigen Position (das heißt, Daten einer gegenwärtigen Position) des Gleitstücks 34 von dem Codierer 40, der als die Überwachungsvorrichtung dient. Dann wird im Schritt 142 eine Differenz zwischen den Daten zum Einstellen eines beweglichen Bereichs (das heißt, den Einstellpositionsdaten) des Gleitstücks 34, die im Schritt 113 eingestellt worden sind, und den Daten einer gegenwärtigen Position erzielt, die im Schritt 141 in Fig. 6 erzielt worden sind. Dann berechnet der Erkennungsbereich 28 im Schritt 143 die tatsächliche Beschleunigung des Gleitstücks 43 auf der Grundlage der Änderung der Änderung der gegenwärtigen Position des Gleitstücks 34, die im Schritt 141 erzielt worden ist, und geht dann zum Schritt 144.

Im Schritt 144 wird die tatsächliche Beschleunigung des Gleitstücks 34, die im Schritt 143 berechnet worden ist, mit einem vorbestimmten Abnormalitätsschwellwert für das Gleitstück 34 verglichen. Wenn die tatsächliche Beschleuni­ gung kleiner als der Abnormalitätsschwellwert ist (das heißt, "JA" im Schritt 144), schreitet der Steuerfluß zum Schritt 146 fort. Wenn die tatsächliche Beschleunigung an­ dererseits nicht kleiner als der Abnormalitätsschwellwert ist (das heißt, "NEIN" im Schritt 144) schreitet der Steu­ erfluß zum Schritt 145 fort. Im Schritt 145 wird ein Zählbetrieb von Abnormalitätsdaten begonnen, um den Zählwert von Abnormalitätsdaten zu erhöhen. Dann schreitet der Steu­ erfluß zum Schritt 146 fort.

Im Schritt 146 führt der Erkennungsbereich 28 eine Ent­ scheidung bezüglich dessen durch, ob die tatsächliche Ge­ schwindigkeit des Gleitstücks 34, die im Schritt 143 be­ rechnet worden ist, auf Null verringert worden ist, das heißt, ob das Gleitstück 34 gestoppt worden ist. Wenn das Gleitstück 34 noch nicht gestoppt worden ist und die Be­ schleunigung daher nicht Null ist (das heißt, "NEIN" im Schritt 146), kehrt der Steuerfluß zum Schritt 141 zurück, um die zuvor beschriebene Verarbeitung in den Schritten 141 bis 146 zu wiederholen. Wenn die tatsächliche Beschleuni­ gung während des andauernden Wiederholens der Verarbeitung in den Schritten 141 bis 146 Null wird (das heißt, "JA" im Schritt 146), ist die Verarbeitung des Abstimmbetriebs im Schritt 147 beendet. Der Motor 31 wird in der umgekehrten Richtung gedreht, um das Gleitstück 34 zu der Ursprungspo­ sition zurückzubringen.

Nach einem Beenden des Abstimmbetriebs im Schritt 147 kehrt der Steuerfluß zum Schritt 150 der Hauptroutine (Fig. 3) zurück. Im Schritt 150 entscheidet die PID-Steuervor­ richtung 20, ob der Betrieb normal oder zulässig ist.

Wenn die gegenwärtige Position des Gleitstücks 34, die im Schritt 141 in Fig. 6 erzielt wird, die eingestellte Be­ triebsgröße überschritten hat, die im Schritt 115 in Fig. 4 eingestellt worden ist, und es eine bemerkenswerte Größe einer Differenz im Schritt 142 gibt und weiterhin das Ent­ scheidungsergebnis im Schritt 146 in Fig. 6 "JA" ist, ent­ scheidet der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20, daß das Gleitstück 34 ein Überfahren bewirkt hat. Daher wird das Entscheidungsergebnis im Schritt 150 "NEIN". Wenn die Differenz, die im Schritt 142 berechnet worden ist, größer als ein vorbestimmter Wert (als eine "Position in­ nerhalb" bezüglich eines zulässigen Bereichs für den Posi­ tionierungsbetrieb bezeichnet) ist und das Entscheidungser­ gebnis im Schritt 146 "JA" ist, entscheidet der Erkennungs­ bereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20, daß sich das Gleitstück 34 außerhalb des Bereichs der Position innerhalb befindet. Daher wird das Entscheidungsergebnis im Schritt 150 "NEIN".

Wenn weiterhin der Erhöhungswert des Zählers für Abnor­ malitätsdaten, der im Schritt 145 erzielt wird, größer als ein vorbestimmter Wert (zum Beispiel 3 bis 5) ist, wird es entschieden, daß der Betrieb des Motors (das heißt, des Steuerobjekts) 31 instabil ist, das heißt, der Motorbetrieb ist abnormal. Daher wird das Entscheidungsergebnis im Schritt 150 "NEIN".

Auf diese Weise wird, wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt 150 "NEIN" ist, die Verarbeitung der Schritte 160, 180 und 140 andauernd wiederholt. Dann ist, wenn das Ent­ scheidungsergebnis im Schritt 150 zu "JA" geändert wird, der Betrieb zum Abstimmen der Steuerparameter im Schritt 190 beendet.

Wenn das Einstellen der Steuerparameter auch nach einem Durchführen von n (zum Beispiel 3 bis 5) Versuchen fehl­ schlägt, überträgt der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuer­ vorrichtung 20 im Schritt 170 ein Warnsignal zu der exter­ nen Eingabevorrichtung 10, um einen Alarm zu erzeugen oder anzuzeigen. Als Reaktion auf dieses Warnsignal zeigt die externe Eingabevorrichtung 10 eine Fehleranzeigenachricht an, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Wenn der Anzeigeschirm nicht groß genug ist, um alle Nachrichten anzuzeigen, die in Fig. 8 gezeigt sind, ist es zulässig, lediglich die Zahl des bezeichneten Fehlers anzuzeigen, so daß der Bediener den Fehlerinhalt unter Bezugnahme auf das Bedienerhandbuch des Roboters 30 überprüfen kann.

Bei der Fehlernachricht, die in Fig. 8 gezeigt ist, zeigt die externe Eingabevorrichtung 10 die Nachricht "FEHLEN EINER STEIFHEIT AM LASTBEREICH" an, um den Bediener des Roboters 30 zu instruieren, die Steifheit an dem Last­ bereich zu erhöhen, wenn die gegenwärtige Position des Gleitstücks 34 die eingestellte Betriebsgröße überschritten hat, die im Schritt 115 eingestellt worden ist, und es eine bemerkenswerte Größe einer Differenz im Schritt 142 in Fig. 6 gibt und weiterhin das Entscheidungsergebnis im Schritt 146 in Fig. 6 "JA" ist und daher der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 im Schritt 150 in Fig. 3 ent­ scheidet, daß das Gleitstück 34 ein Überfahren bewirkt hat.

Weiterhin zeigt die externe Eingabevorrichtung 10 die Nachricht "ÜBERMÄSSIGER GLEITWIDERSTAND AM BEWEGLICHEN BE­ REICH" an, um den Bediener des Roboters 30 zu instruieren, den Gleitwiderstand an dem beweglichen Bereich zu verrin­ gern, wenn die Differenz, die im Schritt 142 berechnet wor­ den ist, größer als der vorbestimmte Wert ist und das Ent­ scheidungsergebnis im Schritt 146 "JA" ist und daher der Erkennungsbereich 28 im Schritt 150 entscheidet, daß sich das Gleitstück 34 außerhalb des Bereichs der Position in­ nerhalb befindet. Daher wird das Entscheidungsergebnis im Schritt 150 "NEIN".

Weiterhin zeigt die externe Eingabevorrichtung 10 noch die Nachricht "FEHLEN EINER STEIFHEIT AM ÜBERTRAGUNGSMECHA­ NISMUS ODER ÜBERMÄSSIGES SPIEL IM GETRIEBE" an, um den Be­ diener des Roboters 30 zu instruieren, die Steifheit des Übertragungsmechanismus (das heißt, der Kupplung 32) zu er­ höhen und das Spiel zu beseitigen, wenn der Erhöhungswert des Zählers der Abnormalitätsdaten, der im Schritt 145 er­ zielt worden ist, größer als der vorbestimmte Wert (zum Beispiel 3 bis 5) ist und daher wird es im Schritt 150 ent­ schieden, daß der Betrieb des Motors (das heißt, des Steu­ erobjekts) 31 instabil ist.

Wie es vorhergehend beschrieben worden ist, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Lastträgheit I auf der Grundlage der positionellen Abwei­ chung Pn zwischen der Anweisungsposition des Gleitstücks 34 und der gegenwärtigen Position des Gleitstücks 34, die von dem Codierer 40 (vergleiche Fig. 7) überwacht wird, er­ kannt. Demgemäß ist es nicht länger notwendig, eine spezi­ elle Erkennungssignalerzeugungsvorrichtung vorzusehen. Es wird ein einfacher und leichter Aufbau des Systems vorgese­ hen und die seine Gesamtkosten werden verringert und seine Produktion wird erleichtert.

Weiterhin kann der Betrieb der Erkennungsverarbeitung vereinfacht werden, da die Lastträgheit I auf der Grundlage des Geschwindigkeitsmusters erkannt wird, das von dem Ge­ schwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt wird. Anders ausgedrückt kann das Erkennen schnell und au­ tomatisch ohne Berücksichtigung der Zulänglichkeit der Steuerparameter von dieser Art einer PID-Steuervorrichtung, das heißt, ohne ein Verlassen auf das Wissen oder die Er­ fahrung eines Experten, verwirklicht werden.

Weiterhin macht es ein Betätigen des Motors 31 auf der Grundlage des Geschwindigkeitsanweisungssignals, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt wird, noch möglich, zu verhindern, daß das Gleit­ stück 34 plötzlich bewegt wird. Daher werden das Gleitstück 34 und sein Träger nicht beschädigt.

Weiterhin gibt es keine Notwendigkeit eines andauernden Beschleunigens des Motors 31, bis die tatsächliche Ge­ schwindigkeit des Motors 31 den Maximalwert Vmax erreicht. Dies bedeutet, daß die Zeit, die für das Erkennen der Last­ trägheit benötigt wird, von tp zu tq (vergleiche Fig. 7) verringert werden kann. Demgemäß kann der Arbeitswirkungs­ grad bei dem Erkennen der Lastträgheit verbessert werden. Weiterhin kann die Lastträgheit auch dann erkannt werden, wenn die Bewegungsweg des Gleitstücks 34 kurz ist. Daher gibt es nicht länger eine Notwendigkeit, die Hindernisse zu entfernen, die innerhalb des Bewegungsraums des Gleitstücks 34 vorhanden sind. Somit kann der Arbeitswirkungsgrad bei dem Erkennen der Lastträgheit weiter verbessert werden.

Neben dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die vorliegende Erfindung verschiedenartig verwirklicht werden. Zum Beispiel kann die PID-Steuervorrichtung, die für den Beförderungsroboter in dem zuvor beschriebenen Aus­ führungsbeispiel verwendet wird, an einem anderen Ser­ vosteuersystem angewendet werden.

Eine in der vorhergehenden Beschreibung offenbarte Mo­ torsteuervorrichtung weist einen Geschwindigkeitsanwei­ sungssignalerzeugungsbereich auf, der ein Geschwindigkeits­ anweisungssignal zum Beschleunigen oder Verzögern eines Steuerobjekts in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Muster erzeugt. Ein Positionssteuerbereich steuert die Po­ sition des Steuerobjekts und ein Geschwindigkeitssteuerbe­ reich steuert die Geschwindigkeit des Steuerobjekts durch Beschleunigen oder Verzögern des Steuerobjekts in Überein­ stimmung mit dem Geschwindigkeitsmuster. Ein Codierer über­ wacht die gegenwärtige Position des Steuerobjekts. Die Lastträgheit des Steuerobjekts wird auf der Grundlage einer positionellen Abweichung zwischen der Anweisungsposition des Steuerobjekts und der gegenwärtigen Position, die von dem Codierer verfügbar ist, zu dem Zeitpunkt erkannt, zu dem das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von der Ge­ schwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung erzeugt wird, eine vorbestimmte Geschwindigkeit wird.

Claims (4)

1. Motorsteuervorrichtung, die mit einem Motor (31) ver­ bunden ist, der ein Steuerobjekt (30), das eine Last­ trägheit aufweist, in Übereinstimmung mit seiner Dre­ hung bewegt und Voreinstellungssteuerparameter auf der Grundlage der positionellen Abweichung zwischen der An­ weisungsposition des Steuerobjekts und der gegenwärti­ gen Position des Steuerobjekts automatisch einstellt, die aufweist:
eine Überwachungseinrichtung (40) zum Überwachen der gegenwärtigen Position des Steuerobjekts (30);
eine Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrich­ tung (21) zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsanwei­ sungssignals zum Beschleunigen oder Verzögern des Steu­ erobjekts (30) in Übereinstimmung mit einem vorbestimm­ ten Muster (Kurve "A");
eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung (26) zum Ausge­ ben des Geschwindigkeitsanweisungssignals, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalserzeugungseinrichtung (21) erzeugt wird, als eine Steuergröße in Übereinstim­ mung mit den Voreinstellungssteuerparametern zu dem Mo­ tor (31); und
eine Erkennungseinrichtung (28) zum Erkennen der Last­ trägheit des Steuerobjekts (30) auf der Grundlage eines Signals einer positionellen Abweichung zwischen einem Anweisungspositionssignal des Steuerobjekts (30), das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignal verfügbar ist, und einem Signal einer gegenwärtigen Position, das von der Überwachungseinrichtung (40) verfügbar ist, zu dem Zeitpunkt (tq), zu dem das Geschwindigkeitsanweisungs­ signal, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignaler­ zeugungseinrichtung (21) erzeugt wird, eine vorbe­ stimmte Geschwindigkeit (Vn) wird, so daß das Erkennen der Lastträgheit des Steuerobjekts (30) vor dem automa­ tischen Einstellen der Voreinstellungssteuerparameter durchgeführt werden kann.

2. Motorsteuervorrichtung, die mit einem Motor (31) ver­ bunden ist, der ein Steuerobjekt (30), das eine Last­ trägheit aufweist, in Übereinstimmung mit seiner Dre­ hung bewegt und Voreinstellungssteuerparameter auf der Grundlage der positionellen Abweichung zwischen der An­ weisungsposition des Steuerobjekts und der gegenwärti­ gen Position des Steuerobjekts automatisch einstellt, die aufweist:
eine Überwachungseinrichtung (40) zum Überwachen der gegenwärtigen Position des Steuerobjekts;
eine Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrich­ tung (21) zum Erzeugen eines Geschwindigkeitsanwei­ sungssignals zum Beschleunigen oder Verzögern des Steu­ erobjekts in Übereinstimmung mit einem vorbestimmten Muster (Kurve "A");
eine Positionssteuereinrichtung (25) zum Erzielen eines Signals einer positionellen Abweichung auf der Grund­ lage der Anweisungsposition, welche durch Integrieren des Geschwindigkeitsanweisungssignals erzielt wird, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsein­ richtung (21) erzeugt wird, und der gegenwärtigen Posi­ tion des Steuerobjekts (30), die von der Überwachungs­ einrichtung (40) angelegt wird, wobei das Signal einer positionellen Abweichung ein Geschwindigkeitssignal in Übereinstimmung mit einem ersten Steuerparameter der Steuerparameter ist, und zum Ausgeben eines ersten Ge­ schwindigkeitssignals, das die Höhe eines vorbestimmten ersten Verhältnisses des Geschwindigkeitssignals auf­ weist;
eine Vorwärtskopplungssteuereinrichtung (22) zum Ausge­ ben einer zweiten Geschwindigkeitssignals, das die Höhe eines vorbestimmten zweiten Verhältnisses des Geschwin­ digkeitsanweisungssignals aufweist, das von der Ge­ schwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung (21) erzeugt wird;
eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung (26) zum Erzie­ len eines Geschwindigkeitsabweichungssignals auf der Grundlage des ersten Geschwindigkeitssignals, das von der Positionssteuereinrichtung (25) erzeugt wird, des zweiten Geschwindigkeitssignals, das von der Vorwärts­ kopplungssteuereinrichtung (22) erzeugt wird, und eines Signals einer tatsächlichen Geschwindigkeit, das durch Differenzieren der gegenwärtigen Position, die von der Überwachungseinrichtung (40) angelegt wird, erzielt wird, und zum Ausgeben des Geschwindigkeitsabwei­ chungssignals als eine Steuergröße in Übereinstimmung mit einem zweiten Steuerparameter der Steuerparameter zu dem Motor (31);
eine Schalteinrichtung (23) zum Ausgeben des vorbe­ stimmten ersten Verhältnisses zu der Positionssteuer­ einrichtung (25) und zum Ausgeben des vorbestimmten zweiten Verhältnisses zu der Vorwärtskopplungssteuer­ einrichtung (22); und
eine Erkennungseinrichtung (28) zum Erkennen der Last­ trägheit des Steuerobjekts (30),
bei der, wenn die Lastträgheit erkannt wird,
die Schalteinrichtung (23) das vorbestimmte zweite Ver­ hältnis so einstellt, daß es größer als das vorbe­ stimmte erste Verhältnis ist, und
die Erkennungseinrichtung (28) die Lastträgheit des Steuerobjekts (30) auf der Grundlage eines Signals ei­ ner positionellen Abweichung zwischen einem Anweisungs­ positionssignal des Steuerobjekts (30), das von dem Ge­ schwindigkeitsanweisungssignal verfügbar ist, und einem Signal einer gegenwärtigen Position, das von der Über­ wachungseinrichtung (40) verfügbar ist, zu dem Zeit­ punkt (tq) erkennt, zu dem das Geschwindigkeitsanwei­ sungssignal, das von der Geschwindigkeitsanweisungs­ signalerzeugungseinrichtung (21) erzeugt wird, eine vorbestimmte Geschwindigkeit (Vn) wird, und
wenn die ersten und zweiten Steuerparameter eingestellt sind,
die Schalteinrichtung (23) das vorbestimmte zweite Ver­ hältnis so einstellt, daß es kleiner als das vorbe­ stimmte erste Verhältnis ist, und
die Erkennungseinrichtung (28) die ersten und zweiten Steuerparameter in Übereinstimmung mit der erkannten Lastträgheit als Anfangswerte der Steuerparameter bei dem Einstellen der Steuerparameter einstellt.

3. Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß, wenn die Lastträgheit erkannt wird,
das vorbestimmte erste Verhältnis auf 0% eingestellt ist und das vorbestimmte zweite Verhältnis auf 100% eingestellt ist, und
wenn die ersten und zweiten Steuerparameter eingestellt werden,
das vorbestimmte erste Verhältnis auf 70% eingestellt ist und das vorbestimmte zweite Verhältnis auf 30% ein­ gestellt ist.

4. Motorsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Annahme, daß I die Lastträgheit darstellt und Pe die positionelle Ab­ weichung darstellt, die Lastträgheit I in Übereinstim­ mung mit der folgenden Gleichung erzielt wird: I = Ka · Pe + Kbwobei Ka und Kb Koeffizienten zu dem Zeitpunkt (tq) darstellen, zu dem das Geschwindigkeitsanweisungssignal die vorbestimmte Geschwindigkeit (Vn) wird.