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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Steuern von Servo- bzw. Stellmotoren,
wie zum Beispiel Robotern, und insbesondere eine Motorsteuervorrichtung
zur Positionsbestimmung, die sowohl eine Funktion eines automatischen
Einstellens von Steuerparametern als auch eine Funktion eines Erkennens
einer Lastträgheit
eines Steuerobjekts vor einem automatischen Einstellen der Steuerparameter aufweist.
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Auf
dem Gebiet eines Positions- und Geschwindigkeitssteuerns 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 angemessen eingestellt wird. Um diese Steuerparameter
zu angemessenen Werten zu bestimmen, ist es zwingend notwendig,
sie auf der Grundlage der Sachkenntnis und des Wissens einzustellen,
die aus den praktischen Tätigkeiten
erzielt werden, die durch geübte
und geschickte Bediener durchgeführt
werden. Ein solches Einstellen ist im allgemeinen kompliziert und
zeitaufwendig. Deshalb besteht ein starker Bedarf nach einem Verwirklichen
eines Automatisierens dieser Art eines Einstellens von Steuerparametern.
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Um
dies zu verwirklichen, ist bereits eine Steuervorrichtung, die einen
Mikroprozessor beinhaltet, entwickelt worden und weist eine Funktion
eines automatischen Einstellens dieser Steuerparameter unter dem
Steuern dieses Mikroprozessors auf. 9 zeigt
ein Steuersystem, das eine herkömmliche
PID-Steuervorrichtung aufweist, die eine Funktion 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 Steuerparameter
einstellt, ein den Motor enthaltendes Steuerobjekt 70,
das auf der Grundlage des Steuersignals, das von der PID-Steuervorrichtung 60 angelegt
wird, gesteuert wird, und eine Überwachungsvorrichtung (zum
Beispiel einen Geschwindigkeitssensor) 80 auf, die den
Betrieb des Steuerobjekts 70 überwacht.
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10 zeigt
die Details der PID-Steuervorrichtung 60. Wie es in 10 gezeigt
ist, weist die PID-Steuervorrichtung 60 einen Erkennungssignalerzeugungsbereich 61,
einen Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62, einen
Schaltbereich 63, einen Steuerbereich 64, einen
Erkennungsbereich 65 und einen Addierer 66 auf.
Genauer gesagt erzeugt der Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 ein
(einem Schrittsignal gleichbedeutendes) Erkennungssignal als Reaktion
auf eine Anweisung, die von dem Erkennungsbereich 65 angelegt
wird, zum Erkennen einer Lastträgheit
des Steuerobjekts 70 vor dem automatischen Einstellen der
Steuerparameter. Dieses Erkennungssignal wird durch den Schaltbereich 63 zu
dem Steuerbereich 64 übertragen
und wird ebenso direkt zu dem Erkennungsbereich 65 übertragen.
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Der
Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62 erzeugt ein
Normalverarbeitungssignal (zum Beispiel ein Geschwindigkeitsanweisungssignal)
als Reaktion auf eine Anweisung, die von dem Erkennungsbereich 65 angelegt
wird, zum Steuern der Position des Steuerobjekts 70. Dieses
Normalverarbeitungssignal 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 Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 übertragen
wird, und dem Normalverarbeitungssignal, das von dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62 übertragen
wird.
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Der
Erkennungsbereich 65 ist durch einen Mikrocomputer, der
eine CPU, einen ROM, einen RAM, usw. aufweist, gebildet. Dieser
Erkennungsbereich 65 überträgt bei dem
Erkennen der Lastträgheit das
Anweisungssignal zu dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61,
um das zuvor beschriebene Erkennungssignal zu erzeugen. 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 Erkennungssignal in den Steuerbereich 64 eingegeben wird.
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Danach
vergleicht der Erkennungsbereich 65 das Erkennungssignal,
das von dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 erzeugt
wird, und das Überwachungsergebnis
(die tatsächliche
Geschwindigkeit), das von der Überwachungsvorrichtung 80 erzielt
wird, und führt
dann das Erkennen der Lastträgheit
des Steuerobjekts 70 auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses
durch. Das somit erzielte Erkennungsergebnis wird als Anfangswert
der Steuerparameter zu dem Geschwindigkeitssteuerbereich des Steuerbereichs 64 übertragen,
um bei dem Einstellen dieser Steuerparameter verwendet zu werden.
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Andererseits überträgt der Erkennungsbereich 65 bei
dem Einstellen (Abstimmbetrieb) der Steuerparameter das Anweisungssignal
zu dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 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
Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62 verbindet,
wodurch das Normalverarbeitungssignal in den Steuerbereich 64 eingegeben
wird. Danach ver gleicht der Erkennungsbereich 65 das Normalverarbeitungssignal,
das von dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62 erzeugt
wird, mit dem Überwachungsergebnis
(der tatsächlichen Geschwindigkeit),
die von der Überwachungsvorrichtung 80 erzielt
wird, und stellt dann die Anfangswerte der Steuerparameter des Steuerobjekts 70 ein.
Die somit eingestellten Steuerparameter werden zu dem Geschwindigkeitssteuerbereich
des Steuerbereichs 64 übertragen.
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Der
Steuerbereich 64 steuert das Betätigen des den Motor enthaltenden
Steuerobjekts 70. Der Addierer 66 addiert das
Normalverarbeitungssignal oder das Erkennungssignal, das von dem
Schaltbereich 63 übertragen
wird, mit dem Überwachungssignal,
das von der Überwachungsvorrichtung 80 übertragen
wird. Der Steuerbereich 64 gibt bei dem Erkennen der Lastträgheit ein
Steuerausgangssignal als eine Steuergröße auf der Grundlage der vorbestimmten
Steuerparameter zu dem Motor des Steuerobjekts 70 aus.
Dieses Steuerausgangssignal wird als eine Geschwindigkeitsabweichung
zwischen dem Erkennungssignal, das von dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 erzeugt
wird, und dem Überwachungsergebnis
(der tatsächlichen
Geschwindigkeit) erzielt, das von der Überwachungsvorrichtung 80 erzielt
wird. Der Motor des Steuerobjekts 70 wird in Übereinstimmung
mit dieser Steuergröße angesteuert
und gesteuert. Anders ausgedrückt
bewirkt das Steuerobjekt auf der Grundlage dieser Steuergröße 70 eine
betriebliche Bewegung um einen vorbestimmten Weg.
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Andererseits
gibt der Steuerbereich 64 bei dem Einstellen (Abstimmen)
der Steuerparameter ein anderes Steuerausgangssignal als eine Steuergröße auf der
Grundlage der Anfangswerte der Steuerparameter bei diesem Betrieb
eines Einstellens der Steuerparameter zu dem Motor des Steuerobjekts 70 aus.
Dieses Steuerausgangssignal wird als eine Geschwindigkeitsabweichung
zwischen dem Normalverarbeitungssignal, das von dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62 erzeugt
wird, und dem Überwachungsergebnis
(der tatsächlichen
Geschwindigkeit) erzielt, das von der Überwachungsvorrichtung 80 erzielt
wird. Der Motor des Steuerobjekts 70 wird in Übereinstimmung
mit dieser Steuergröße angesteuert
und gesteuert. Anders ausgedrückt
bewirkt das Steuerobjekt 70 auf der Grundlage dieser Steuergröße eine
betriebliche Bewegung um einen vorbestimmten Weg.
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Ein
automatisches Einstellen der Steuerparameter bei der PID-Steuervorrichtung 60 wird
im allgemeinen auf die folgende Weise durchgeführt. Wie es in dem Flußdiagramm
in 11 gezeigt ist, bestätigt, wenn ein Bediener (nicht
gezeigt) die Betriebsart eines automatischen Einstellens durch die
externe Eingabevorrichtung 50 auswählt, der Erkennungsbereich 65 der
PID-Steuervorrichtung 60 die Betriebsart eines automatischen
Einstellens für
die eingegebenen 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 überträgt der Erkennungsbereich 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.
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Bei
diesem Betrieb nimmt der Addierer 66 sowohl das Erkennungssignal
als auch das Überwachungsergebnis
(die tatsächliche
Geschwindigkeit) auf, das von der Überwachungsvorrichtung 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 Motor 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 Erkennungsbereich 65 die Lastträgheit des
Steuerobjekts 70 auf der Grundlage sowohl des Überwachungssignals
(in diesem Fall des Geschwindigkeitssignals), das von der Überwachungsvorrichtung
(dem Geschwindigkeitssensor) 80 erzielt wird, als auch
des Erkennungssignals, das von dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61 erzielt
wird. Dann wird das Erkennungsergebnis bei dem Betrieb eines Einstellens
der Steuerparamter als Anfangswert für die Steuerparameter zu dem
Steuerbereich 64 übertragen.
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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.
Genauer gesagt überträgt der Erkennungsbereich 65 das
Anweisungssignal zu dem Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 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
Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62 schaltet,
wodurch das Normalverarbeitungssignal in den Steuerbereich 64 eingegeben
wird.
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Bei
diesem Betrieb nimmt der Addierer 66 sowohl das Normalverarbeitungssignal
(das heißt, das
Geschwindigkeitsanweisungssignal) als auch das Überwachungsergebnis (die tatsächliche
Geschwindigkeit) auf, das von der Überwachungsvorrichtung 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 zuvor
beschriebenen Anfangs werte der Steuerparameter zu dem Motor des
Steuerobjekts 70 aus. In Übereinstimmung mit dieser Steuergröße wird
der Motor des Steuerobjekts 70 angesteuert und gesteuert,
um auf der Grundlage dieser Steuergröße eine betriebliche Bewegung
um den vorbestimmten Weg zu bewirken. Dann stellt der Erkennungsbereich 65 die
Anfangswerte der Steuerparameter des Steuerobjekts 70 auf
der Grundlage einer positionellen Abweichung zwischen der Anweisungsposition,
die von dem Normalverarbeitungssignal erzielt wird, das von dem
Normalverarbeitungssignalerzeugungsbereich 62 erzeugt wird,
und der gegenwärtigen
Position ein, die von dem Überwachungsergebnis
(der tatsächlichen
Geschwindigkeit) der Überwachungsvorrichtung 80 erzielt
wird (das heißt,
er führt
das Rücksetzen
der Steuerparameter durch). Die somit eingestellten Steuerparameter
werden zu dem Steuerbereich 64 übertragen, um eine betriebliche
Bewegung des Steuerobjekts 70 in Übereinstimmung mit diesen Steuergrößen zu bewirken.
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Als
nächstes
wird in einem Schritt 360 eine Entscheidung 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 vorbestimmten
Bezugsbereichs befindet, das heißt, ”NEIN” im Schritt 360,
werden die Steuerparameter im Schritt 340 erneut eingestellt.
Durch wiederholtes Durchführen
der Verarbeitung 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.
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12 zeigt
ein Flußdiagramm,
das die Details des Erkennens der Lastträgheit des Steuerobjekts bei
der zuvor beschriebenen PID-Steuervorrichtung 60 darstellt.
In 12 bestätigt,
wenn der Bediener die Betriebsart eines auto matischen Einstellens
durch die nicht gezeigte externe Eingabevorrichtung 50 (vergleiche
die 9 und 10) auswählt, der Erkennungsbereich 65 der
PID-Steuervorrichtung 60, welche ein Mikrocomputer ist,
die Betriebsart eines automatischen Einstellens für die Steuerparameter.
Dann beginnt in einem Schritt 321 die Verarbeitung eines
Erkennens der Lastträgheit.
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Dann überträgt der Erkennungsbereich 65 der
PID-Steuervorrichtung 60 im Schritt 322 das Anweisungssignal
zu dem Erkennungssignalerzeugungsbereich 61, um das Erkennungssignal
(das heißt,
die Anweisungsgeschwindigkeit) zu erzeugen, die ein Geschwindigkeitsmuster
aufweist, das durch eine Pulskurve ”B” in 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.
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Bei
diesem Betrieb erhöht
sich die Anweisungsgeschwindigkeit bis auf Vmax und nimmt der Addierer 66 sowohl
das Erkennungssignal als auch das Überwachungsergebnis (die tatsächliche
Geschwindigkeit) auf, das von der Überwachungsvorrichtung 80 erzielt
wird. Der Addierer 66 erzielt eine Geschwindigkeitsabweichung
durch Addieren dieser zwei Eingangsdaten. Dann wird die somit erzielte
Geschwindigkeitsabweichung 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 ausgegeben.
In Übereinstimmung
mit dieser Steuergröße wird
der Motor des Steuerobjekts 70 beschleunigt, so daß seine
tatsächliche
Geschwindigkeit bis auf Vmax erhöht wird.
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In 13 zeigt
eine Kurve ”b” die tatsächliche
Geschwindigkeit des Motors des Steuerobjekts 70, die erzielt wird,
wenn er in Übereinstimmung
mit dem Erkennungssignal angesteuert wird. Eine Kurve ”D” zeigt
die Anweisungsposition 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 angesteuert wird.
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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 Entscheidungsergebnis
im Schritt 323 ”JA” ist, schreitet
der Steuerfluß zum
nächsten
Schritt 324 fort. Wenn die Anweisungsgeschwindigkeit andererseits
noch nicht Vmax erreicht hat (das heißt, ”NEIN” im Schritt 323), wird
die Entscheidungsverarbeitung im Schritt 323 andauernd
wiederholt, bis sich das Entscheidungsergebnis zu ”JA” ändert.
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Nachdem
das Anweisungssignal Vmax erreicht hat, wird im Schritt 324 auf
der Grundlage des Überwachungssignals
(das heißt,
des Geschwindigkeitssignals), das von der Überwachungsvorrichtung (das
heißt,
dem Geschwindigkeitssensor) erzielt wird, eine andere Entscheidung
bezüglich
dessen durchgeführt,
ob die tatsächliche
Geschwindigkeit (vergleiche die Kurve ”b” in 13) des
Motors des Steuerobjekts 70 Vmax erreicht hat. Die Entscheidungsverarbeitung
im Schritt 324 wird andauernd wiederholt, bis sich das
Entscheidungsergebnis zu ”JA” ändert.
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Wenn
die tatsächliche
Geschwindigkeit des Motors des Steuerobjekts 70 Vmax erreicht
hat, schreitet der Steuerfluß zu
dem nächsten
Schritt 325 fort. Im Schritt 325 wird die Zeitdauer
bezüglich
der Beschleunigungszeit (tp in 13) berechnet,
die von dem Hochlaufen der Beschleunigung des Motors des Steuerobjekts 70,
bis die tatsächliche
Geschwindigkeit Vmax erreicht, benötigt wird.
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Als
nächstes
wird im Schritt 326 die Anweisungsgeschwindigkeit von Vmax
auf Null verringert, wie es durch ”B” in 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 Entscheidungsergebnis
im Schritt 327 ”JA” ist, schreitet der
Steuerfluß zum
Schritt 328 fort. Im Schritt 328 erkennt der Erkennungsbereich 65 die
Lastträgheit
auf der Grundlage der Beschleunigungszeit tp, die benötigt wird,
bis die tatsächliche
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.
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Gemäß dem zuvor
beschriebenen Verfahren zum Erkennen einer Lastträgheit ist
das Erfassen der tatsächlichen
Geschwindigkeit des Motors, die Vmax erreicht, zwingend notwendig.
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 zuvor
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.
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Weiterhin
gibt es gemäß dem zuvor
beschriebenen herkömmlichen
Verfahren zum Erkennen einer Lastträgheit die Notwendigkeit eines Überwachens
der tatsächlichen
Geschwindigkeit des Motors des Steuerobjekts 70, die Vmax
erreicht. Daher dauert es eine lange Zeit, die Erkennungsverarbeitung
durchzuführen,
wenn das Steuerobjekt 70 eine große Lastträgheit aufweist. Dies wird sicherlich
den Wirkungsgrad bei der Verarbeitung zum Erkennen einer Lastträgheit verschlechtern.
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Außerdem bewegt
sich das Steuerobjekt 70 bei einem Erhöhen einer Ansteuerzeit des
Motors um einen bemerkenswert langen Weg. Dies zwingt den Bediener,
alle Hindernisse, die innerhalb eines Bewegungsraums des Steuerobjekts 70 vorhanden sind,
zu entfernen, was den Arbeitswirkungsgrad bei der Verarbeitung zum
Erkennen einer Lastträgheit weiter
verschlechtert.
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Aus
der
US 4 649 328 A ist
eine Motorsteuerung bekannt, die automatisch an ein Steuerobjekt mit
einer Lastträgheit
angepasst werden soll. Die Erkennung der Lastträgheit erfolgt dabei anhand
einer bestimmten Formel (10). Zur Verwendung dieser Formel (10)
ist ein Testlauf erforderlich, bei dem schrittweise der Strom für den Motor
erhöht
wird, bis dieser anläuft,
woraus der Strom zur Überwindung
des Reibungsmoments bestimmt wird. Nachfolgend wird der Motor auf
10% der maximalen Drehzahl beschleunigt und die Zeit zum Erreichen
dieser vorgegebenen Geschwindigkeit ermittelt. Ferner wird abschließend der Strom
für den
Motor auf Null gesetzt und die Zeit zum Abbremsen bis zum Stillstand
gemessen. Mit diesen Parametern kann nach der bestimmten Formel
(10) unter Beachtung einer weiteren Formel (9) die Lastträgheit ermittelt
werden.
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Aus
der
JP 05 252 780 A (PAJ
und online Übersetzung)
ist ebenfalls eine Motorsteuervorrichtung bekannt, die mit einem
Motor verbunden ist. Dabei weist das zu steuernde Objekt eine Lastträgkeit auf,
die sich aus der eigentlichen Last und der Lastträgheit des
Motors zusammensetzt. Zur Bestimmung dieser unbekannten Lastträgheit wird
eine Formel (12) abgeleitet, in die der Voreinstellparameter (Kv)
ein geht, sowie die gemessenen Zeiten (t1, t2) und die vorgegebenen
Werte für
die Beschleunigung (α1, α2). Es werden
die notwendigen Meßgrößen mit einer
Vorrichtung ermittelt, wobei eine rampenförmige Positionsänderung
vorgegeben wird, aus der mittels einer Differentiation ein sprungförmiges Geschwindigkeitsanweisungssignal
erzeugt wird. Die Steuergröße, d. h.
das notwendige Drehmoment, wird aus einer Erzeugungseinrichtung
erzeugt. Gemäß der Formel
(12) wird dabei die Bestimmung einer Zeitdifferenz für vorgegebene
Winkelbeschleunigungen erfordert.
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Die
US 5 134 354 A zeigt
einen derartigen Fall, bei dem für
eine Positioniereinrichtung Stellmotoren für die X-Achse und die Y-Achse verwendet werden,
die aufgrund einer Drehbewegung eine Verschiebung bewirken und bei
denen der Drehwinkel bestimmt wird und aus diesem eine Geschwindigkeit berechnet
wird.
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Im
Hinblick auf die zuvor beschriebenen im Stand der Technik hervorgerufenen
Probleme besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung demgemäß darin,
eine Motorsteuervorrichtung 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.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuervorrichtung
mit einem Motor 30 verbunden, 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 Anweisungsposition
des Steuerobjekts und der gegenwärtigen
Position des Steuerobjekts automatisch ein. Eine Überwachungseinrichtung überwacht
die gegenwärtige
Position des Steuerobjekts. Eine Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung
erzeugt ein Geschwindigkeitsanweisungssignal zum Beschleunigen oder
Verzögern
des Steuerobjekts in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Muster. Eine Geschwindigkeitssteuereinrichtung 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 Steuerobjekts auf der Grundlage eines Signals einer positionellen Abweichung
zwischen einem Anweisungspositionssignal des Steuerobjekts, das
von dem Geschwindigkeitsanweisungssignal verfügbar ist, und einem Signal
einer gegenwärtigen
Position, das von der Überwachungseinrichtung
verfügbar
ist, zu dem Zeitpunkt, zu dem das Geschwindigkeitsanweisungssignal,
das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung
erzeugt wird, eine vorbestimmte Geschwindigkeit wird, so daß das Erkennen der
Lastträgheit
des Steuerobjekts vor dem automatischen Einstellen der Voreinstellungssteuerparameter
durchgeführt
werden kann.
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Weiterhin
ist gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Motorsteuereinrichtung
mit einem Motor verbunden, der ein Steuerobjekt, das eine Lastträgheit aufweist,
in Übereinstimmung
mit seiner Drehung bewegt und automatisch Voreinstellungssteuerparameter
auf der Grundlage der positionellen Abweichung zwischen der Anweisungsposition
des Steuerobjekts und der gegenwärtigen
Position des Steuerobjekts einstellt. Eine Überwachungseinrichtung überwacht
die gegenwärtige Position
des Steuerobjekts. Eine Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung
erzeugt ein Geschwindigkeitsanweisungssignal zum Beschleunigen oder
Verzögern
des Steuerobjekts in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Muster. Eine Positionssteuereinrichtung
erzielt ein Signal einer positionellen Abweichung auf der Grundlage
der Anweisungsposition, welche durch ein Integrieren des Geschwindigkeitsanweisungssignals,
das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung
erzeugt wird, und der gegenwärtigen
Position des Steuerobjekts erzielt wird, das von der Überwachungseinrichtung
angelegt wird. Das Signal einer positionellen Abweichung ist in
diesem Fall ein Geschwindigkeitssignal in Übereinstimmung mit einem ersten
Steuerparameter der Steuerparameter. Weiterhin gibt die Positionssteuereinrichtung
ein erstes Geschwindigkeitssignal aus, das die Höhe eines vorbestimmten ersten
Verhältnisses
des Geschwindigkeitssignals aufweist.
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Eine
Vorwärtskopplungssteuereinrichtung gibt
ein zweites Geschwindigkeitssignal aus, das die Höhe eines
vorbestimmten zweiten Verhältnisses des
Geschwindigkeitsanweisungssignals aufweist, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung
erzeugt wird. Die Geschwindigkeitssteuereinrichtung erzielt ein
Signal einer Geschwindigkeitsabweichung auf der Grundlage des ersten
Geschwindigkeitssignals, das von der Positionssteuereinrichtung
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 Steuerparameter der Steuerparameter zu dem Motor aus.
Eine Schalteinrichtung gibt das vorbestimmte erste Verhältnis zu
der Positionssteuereinrichtung aus und gibt das vorbestimmte zweite
Verhältnis
zu der Vorwärtskopplungssteuereinrichtung
aus. Eine Erkennungseinrichtung erkennt die Lastträgheit des
Steuerobjekts.
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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
Steuerobjekts auf der Grundlage eines Signals einer positionellen
Abweichung zwischen einem Anweisungspositionssignal des Steuerobjekts,
das aus dem Geschwindigkeitsanweisungssignal verfügbar ist,
und einem Signal einer gegenwärtigen
Position, das aus der Steuereinrichtung verfügbar ist, zu dem Zeitpunkt,
zu dem das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung
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 erste Verhältnis
ist, und stellt die Erkennungseinrichtung die ersten und zweiten
Steuerparameter in Übereinstimmung
mit der erkannten Lastträgheit
als Anfangswerte der Steuerparameter bei dem Einstellen der Steuerparameter
ein.
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Gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Lastträgheit erkannt wird, das vorbestimmte
erste Verhältnis
auf 0% eingestellt, während
das vorbestimmte zweite Verhältnis
auf 100% eingestellt 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.
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Weiterhin
ist es bevorzugt, daß,
unter der Annahme, daß I
die Lastträgheit
und Pe die positionelle Abweichung darstellt, die Lastträgheit I
gemäß der folgenden
Gleichung erzielt wird: I = Ka·Pe + Kbwobei
Ka und Kb Koeffizienten zu dem Zeitpunkt darstellen, zu dem das
Geschwindigkeitsanweisungssignal die vorbestimmte Geschwindigkeit
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht der Gesamtanordnung eines eine PID-Steuervorrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beinhaltenden Beförderungsroboters;
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2 ein
Blockschaltbild der Anordnung der PID-Steuervorrichtung in 1;
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3 ein
Flußdiagramm
einer Funktionsweise der PID-Steuervorrichtung in 1;
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4 ein
als eine der Unterroutinen des Flußdiagramms in 3 dienendes
Flußdiagramm der
Details einer Funktionsweise zum Überprüfen des Betriebsbereichs des
PID-Steuerns;
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5 ein
als eine der Unterroutinen des Flußdiagramms in 3 dienendes
Flußdiagramm der
Details einer Funktionsweise zum Erkennen einer Lastträgheit bei
dem PID-Steuern;
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6 ein
als eine der Unterroutinen des Flußdiagramms in 3 dienendes
Flußdiagramm der
Details einer Abstimmfunktionsweise bei dem PID-Steuern;
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7 einen
Graph sowohl der Beziehung zwischen der Anweisungsposition und der
gegenwärtigen
Position des Steuerobjekts bei der PID-Steuervorrichtung in 2 als
auch der Beziehung zwischen der Anweisungsgeschwindigkeit und der
tatsächlichen
Geschwindigkeit des Steuerobjekts;
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8 eine
Ansicht eines Beispiels einer Fehleranzeige;
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9 ein
schematisches Blockschaltbild eines eine herkömmliche PID-Steuervorrichtung
verwendenden Steuersystems;
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10 ein
detailliertes Blockschaltbild der Anordnung der herkömmlichen
PID-Steuervorrichtung in 9;
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11 ein
Flußdiagramm
einer Funktionsweise der herkömmlichen
PID-Steuervorrichtung in 9;
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12 ein
als eine Unterroutine des Flußdiagramms
in 11 dienendes Flußdiagramm einer Funktionsweise
eines Erkennens einer Lastträgheit bei
der herkömmlichen
PID-Steuervorrichtung in 9; und
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13 einen
Graph sowohl der Beziehung zwischen der Anweisungsposition und der
gegenwärtigen
Position des Steuerobjekts bei der herkömmlichen PID-Steuervorrichtung
in 10 als auch der Beziehung zwischen der Anweisungsgeschwindigkeit
und der tatsächlichen
Geschwindigkeit des Steuerobjekts.
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Es
folgt die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
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Identische
Teile sind durchgängig
durch die Ansichten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht, die die Gesamtanordnung eines Beförderungsroboters darstellt,
der eine PID-Steuervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beinhaltet. Der Roboter, der in 1 gezeigt
ist, offenbart eine einachsige bewegliche Welle; jedoch ist es überflüssig, zu
sagen, daß die vorliegende
Erfindung an einer zweiachsigen beweglichen Welle oder einer dreiachsigen
beweglichen Welle angewendet werden kann.
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Gemäß 1 weist
ein Roboter 30, der als ein Steuerobjekt 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 Abtriebswelle des Motors 31 verbunden ist und
als ein Übertragungsmechanismus
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 Gleitstück 34 auf,
welches darin eine Kugel unterbringt. Die Kugel des Gleitstücks 34 kann
mit dem Schraub- bzw. Gewindeabschnitt 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 bewirkt. Ein Anschlag 37 ist
an dem entfernten Ende des Trägers 35 vorgesehen,
um das Gleitstück 34 zu
stoppen. Obgleich es nicht gezeigt ist, weist das Gleitstück 34 einen
Träger
auf, der zum Halten eines Beförderungsgegenstands
und zu seinem Befördern von
einem Punkt zu einem anderen Punkt verwendet wird.
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Ein
Codierer 40 ist an der entgegengesetzten Seite des Motors 31 angeordnet,
um die Drehung des Motors 31 zu erfassen. 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-Steuervorrichtung 20 verbunden.
Die PID-Steuervorrichtung 20 weist eine Funktion eines
automatischen Einstellens der Steuerparameter 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 Schiebebewegung
als Reaktion auf die Drehung des Motors 31. Daher kann
der Träger
des Gleitstücks 34 den Beförderungsgegenstand
von einem Punkt zu einem anderen Punkt bewegen.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild, das die Anordnung der PID-Steuervorrichtung 20,
die in 1 gezeigt ist, darstellt. Die PID-Steuervorrichtung 20 weist
einen Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21,
der ein Geschwindigkeitsanweisungssignal erzeugt, das zum Erkennen
der Lastträgheit
des Steuerobjekts (das heißt,
des Roboters) 30 verwendet wird, und ebenso zum Erzeugen
eines anderen Geschwindigkeitsanweisungssignals, das zum Einstellen
der Steuerparameter verwendet wird, einen FF- bzw. Vorwärtskopplungssteuerbereich 22, der
das Vorwärtskopplungssteuern
durchführt,
ein Integrationselement 24, das das Geschwindigkeitsanweisungssignal
integriert, einen Positionssteuerbereich 25, der das Positionssteuern
des Steuerobjekts 30 durchführt, und einen Schaltbereich 23 auf,
welcher 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.
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Weiterhin
weist die PID-Steuervorrichtung 20 einen Geschwindigkeitssteuerbereich 26,
der das Geschwindigkeitssteuern des Steuerobjekts 30 durchführt, ein
Ableitungselement 27, das das Ausgangssignal des Codierers 40,
der als eine Überwachungsvorrichtung
dient, differenziert, einen Erkennungsbereich 28, welcher
sowohl das Erkennen der Lastträgheit
als auch das Einstellen der Steuerparameter durch führt, einen
ersten Addierer 29a, welcher das Geschwindigkeitsanweisungssignal
(das heißt, das
Anweisungspositionssignal), 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 Geschwindigkeit)
des Codierers 40, das durch das Ableitungselement 27 differenziert
wird, das Ausgangssignal des Positionssteuerbereichs 25 und
das Ausgangssignal des FF-Steuerbereichs 22 addiert.
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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 Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugten
Steueranweisungssignale werden durch das Integrationselement 24 zu
dem Positionssteuerbereich 25 übertragen und werden direkt
zu dem Erkennungsbereich 28 übertragen. Der FF-Steuerbereich 22 wandelt
das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird, zu einem Geschwindigkeitssignal, das einem vorbestimmten zweiten
Verhältnis entspricht,
das von dem Schaltbereich 23 eingestellt wird. Dann erzeugt
der FF-Steuerbereich 22 ein zweites Geschwindigkeitssignal
durch ein Durchführen
des Vorwärtskopplungssteuerns
des somit erzielten Geschwindigkeitssignals und überträgt dieses zweite Geschwindigkeitssignal
zu dem zweiten Addierer 29b. Das Integrationselement 24 wandelt
das Geschwindigkeitsanweisungssignal durch Integrieren des Geschwindigkeitsanweisungssignals,
das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird, zu einem Anweisungspositionssignal. Das somit erzeugte Anweisungspositionssignal
wird zu dem ersten Addierer 29a übertragen.
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Der
erste Addierer 29a erzielt ein Signal einer positionellen
Abweichung durch Addieren des Anweisungspositionssignals, 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
Positionssteuerbereich 25. In dem Positionssteuerbereich 25 wird
der Positionssteuerparameter (der erste Steuerparameter) für die Verwendung
bei dem Positionssteuern des Steuerobjekts 30 im voraus
eingestellt. Der Positionssteuerbereich 25 wandelt das
Signal einer positionellen Abweichung, das von dem ersten Addierer 29a eingegeben
wird, zu einem Signal einer positionellen Abweichung, das einem
vorbestimmten ersten Verhältnis
entspricht, das durch den Schaltbereich 23 eingestellt
ist, und stellt dann das sich ergebende Signal einer positionellen Abweichung
in Übereinstimmung
mit dem vorbestimmten Positionssteuerparameter (das heißt, dem ersten
Steuerparameter) ein. Das Signal einer positionellen Abweichung,
das in Übereinstimmung
mit dem Positionssteuerparameter (das heißt, dem ersten Steuerparameter)
eingestellt ist, wird als ein erstes Geschwindigkeitssignal zu dem
zweiten Addierer 29b übertragen.
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Das
Ableitungselement 27 erzeugt ein Signal einer tatsächlichen
Geschwindigkeit des Gleitstücks 34 durch
Differenzieren des Ausgangssignals (das heißt, in diesem Ausführungsbeispiel
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 Addieren des zweiten
Geschwindigkeitssignals, das von dem FF-Steuerbereich 22 erzeugt wird,
des ersten Geschwindigkeitssignals, das von dem Positionssteuerbereich 25 erzeugt wird,
und des Signals einer tatsächlichen
Geschwindigkeit des Gleitstücks 34,
das durch das Ableitungselement 27 differenziert wird.
Das somit erzielte Geschwindigkeitsabweichungssignal wird zu dem
Geschwindigkeitssteuerbereich 26 übertragen.
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In
dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 ist der Geschwindigkeitssteuerparameter
(der zweite Steuerparameter) für
die Verwendung bei dem Geschwindigkeitssteuern des Motors 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 Geschwindigkeitssteuerparameter (das heißt, dem zweiten
Steuerparameter) entspricht. Die somit erzielte Steuergröße wird
zu dem Motor 31 des Steuerobjekts 30 ausgegeben,
um das Geschwindigkeitssteuern des Motors 31 durchzuführen.
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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 Positionssteuerparameter (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% beträgt, während der Positionssteuerbereich 25 0%
beträgt.
Bei diesen Einstellungen wird während
des Erkennens der Lasträgheit
des Roboters 30 das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das
von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird, durch den FF-Steuerbereich 22 direkt in den zweiten
Addierer 29b eingegeben.
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Bei
dem Erkennen der Lastträgheit überträgt der Erkennungsbereich 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 Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21,
um das Geschwindigkeitsanweisungssignal zu erzeugen. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 28 die Schaltanweisung
zu dem Schaltbereich 23, so daß der FF-Steuerbereich 22 an
dem Pegel von 100% arbeitet und der Positionssteuerbereich 25 an
dem Pegel von 0% arbeitet. Weiterhin erkennt der Erkennungsbereich 28 auf
der Grundlage des Geschwindigkeitsanweisungssignals, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzielt
wird, und des Überwachungsergebnisses
(das heißt,
der gegenwärtigen
Position des Steuerobjekts 30), das von der Überwachungsvorrichtung 40 erzielt
wird, die Lastträgheit
des Steuerobjekts 30. Das Erkennungsergebnis wird als Anfangswerte
für die
Verwendung bei dem Einstellen der Steuerparameter sowohl zu dem
Positionssteuerbereich 25 als auch dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 übertragen.
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Andererseits überträgt der Erkennungsbereich 28 bei
dem Einstellen von Steuerparametern (das heißt, bei dem Abstimmbetrieb)
das Anweisungssignal zu dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21,
um das Geschwindigkeitsanweisungssignal zu erzeugen. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 28 die
Schaltanweisung zu dem Schaltbereich 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 Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 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 Positionssteuerbereich 25 und dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 übertragen.
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Als
nächstes
wird die Funktionsweise der zuvor beschriebenen PID-Steuervorrichtung 20 beschrieben.
Die 3 bis 6 zeigen Flußdiagramme, die verschiedene
Funktionsweisen der PID-Steuervorrichtung 20 beschreiben,
die die Anfangseinstellung durch das Einstellen (Abstimmen) der
Steuerparameter, wie zum Beispiel des Positionssteuerparameters
(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 Geschwindigkeitssteuerbereich 26 eingestellt
ist, aufweisen. 3 zeigt ein Flußdiagramm,
das die Hauptroutine des PID-Steuerns darstellt. 4 zeigt
ein Flußdiagramm,
das eine Unterroutine darstellt, die bei der Betriebsbereichsüberprüfung in 3 verwendet wird. 5 zeigt
ein Flußdiagramm,
das eine Unterroutine darstellt, die bei dem Erkennen der Lasträgheit in 3 verwendet
wird. 6 zeigt ein Flußdiagramm, das eine Unterroutine
darstellt, die bei dem Abstimmbetrieb in 3 verwendet
wird. Die Programme dieser Flußdiagramme
werden in dem ROM des Mikrocomputers (das heißt, des Erkennungsbereichs 28)
gespeichert.
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In 3 bestätigt, wenn
ein Bediener (nicht gezeigt) des Roboters 30 die Betriebsart
eines automatischen Einstellens durch die externe Eingabevorrichtung 10 auswählt, der
Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20,
welche durch einen Mikrocomputer gebildet ist, daß die ausgewählte Betriebsart
die Betriebsart eines automatischen Einstellens ist. Im Schritt 100 wird
die Verarbeitung der Betriebsart eines automatischen Einstellens
eingeleitet. Im Schritt 110 führt der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 die
Betriebsbereichsüberprüfung (später beschrieben)
zum Überprüfen des Betriebsbereichs
des Steuer objekts (das heißt,
des Gleitstücks 34)
auf der Grundlage der Einstellwerte durch, die von dem Bediener
durch die externe Eingabevorrichtung 10 eingegeben werden
(das heißt, ein
Vorschlag, der in diesem Fall auf die Verschiebungsrichtung des
Roboters und den Verschiebungsweg hinweist).
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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 Position
des Gleitstücks 34 und
der Anweisungsposition, erkannt. 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 Lastträgheit
durchgeführt.
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Als
nächstes
steuert die PID-Steuervorrichtung 20 erneut 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 beschrieben
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 automatischen Einstellens beendet. Die Details im Schritt 150 werden nachstehend
detaillierter beschrieben.
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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
bereits N-mal durchgeführt
hat. In diesem Ausführungsbeispiel
ist N entweder auf 3, 4 oder 5 eingestellt. Wenn die Gesamtzahl
von Rücksetzungen
der Steuerparameter niedriger als N ist, wird das Rücksetzen
der Steuerparameter im Schritt 180 durchgeführt.
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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
Eingabevorrichtung 10 einen Alarm anzeigt oder erzeugt.
Dann wird im Schritt 180 die Verarbeitung einer Betriebsart
eines automatischen Einstellens beendet.
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4 zeigt
das Flußdiagramm
(das heißt, die
Unterroutine), das die Details der Betriebsbereichsüberprüfung (das
heißt,
des Schritts 110 der Hauptroutine, die in 3 gezeigt
ist) darstellt. In dem Flußdiagramm
in 4 gibt der Bediener des Roboters 30,
der die Betriebsart eines automatischen Einstellens ausgewählt hat,
als erstes weiterhin die Daten durch die externe Eingabevorrichtung 10 ein. Die
in diesem Fall eingegebenen Daten weisen die Bezeichnung der zu
bewegenden Achse des Roboters 30 (in diesem Ausführungsbeispiel
der Kugelumlaufwelle (Einstellungsachse) 31 in 1),
die Richtung der Bewegung (rechts- und linkswärtige Richtung in 1)
und den Weg der Bewegung auf. Als Reaktion auf eine solche Eingabemanipulation
des Bedieners beginnt der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 die
Verarbeitung der Betriebsbereichsüberprüfung im Schritt 110a.
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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
Richtung, die von dem Bediener durch die externe Eingabevorrichtung 10 bezeichnet
ist. Dann liest der Erkennungsbereich 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.
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Weiterhin
liest der Erkennungsbereich 28 im Schritt 114 die
Daten, die die gegenwärtige
Position des Gleitstücks 34 betreffen,
auf der Grundlage des Ausgangssignals des Codierers 40.
Dann bewirkt der Erkennungsbereich 28 im Schritt 115,
daß der Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 das
Geschwindigkeitsanweisungssignal erzeugt, das das Geschwindigkeitsmuster
aufweist, das durch eine Kurve ”A” in 7 gezeigt
ist. Dann wird die eingestellte Betriebsgröße (das heißt, die Verschiebungsgröße) auf
der Grundlage des Geschwindigkeitsmusters berechnet und gelesen.
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Nach
einem Lesen der eingestellten Betriebsgröße wird eine geschätzte Position
des Gleitstücks 34 als
ein erreichbarer 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 berechnet 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 geschätzte
Position des Gleitstücks 34,
die im Schritt 116 berechnet worden ist, innerhalb eines
vorbestimmten Betriebsbereichs (das heißt, beweglichen Bereichs) des
Gleitstücks 34 befindet.
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Wenn
sich die geschätzte
Position des Gleitstücks 34 außerhalb
des Betriebsbereichs des Gleitstücks 34 befindet (das
heißt, ”NEIN” im Schritt 117), schreitet
der Steuerfluß zum
Schritt 118 fort, um ein Signal zu der externen Eingabevorrichtung 10 zu übertragen,
um die Anzeige anzuzeigen, daß sich das
Gleitstück 34 außerhalb
des vorbestimmten Betriebsbereichs befindet. Dann wird im Schritt 119 die Verarbeitung
einer Betriebsbereichsüberprüfung beendet.
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Wie
es vorhergehend beschrieben worden ist, erzeugt die vorliegende
Erfindung einen Alarm durch die externe Eingabevorrichtung 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 Roboter 30 beschädigt wird.
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5 zeigt
das Flußdiagramm
(das heißt, die
Unterroutine), das die Details des Erkennens der Lastträgheit (das
heißt,
des Schritts 120 der Hauptroutine, die in 3 gezeigt
ist) darstellt. Nachdem die Betriebsbereichsüberprüfung im Schritt 110 beendet
ist, wird die Verarbeitung eines Erkennens der Lastträgheit im
Schritt 120a begonnen. Im Schritt 121 aktiviert
der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 den Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21,
um das Geschwindigkeitsanweisungssignal zu erzeugen, das das Geschwindigkeitsmuster
aufweist, das durch die Kurve ”A” in 7 gezeigt
ist, und erhöht
dieses Geschwindigkeitsanweisungssignal nach und nach.
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Die
Beziehung zwischen der Anweisungsgeschwindigkeit des Motors 31 und
der tatsächlichen Geschwindigkeit
des Motors 31 ist unten in 7 gezeigt.
Die Kurve ”A” stellt
das Geschwindigkeitsanweisungssignal (das heißt, die Anweisungsgeschwindigkeit
V) dar, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird. Die Kurve ”a” stellt
die tatsächliche
Geschwindigkeit des Motors 31 dar, der in Übereinstimmung
mit der gegebenen Anweisungsgeschwindigkeit V angesteuert wird.
Die Kurven ”B” und ”b”, die in 7 gezeigt
sind, sind mit Kurven ”B” und ”b” identisch,
die in 13 gezeigt sind. Die Kurve ”C” stellt
den Erhöhungswert
des Geschwindigkeitsanweisungssignals, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 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 7 gezeigt
sind, sind mit Kurven ”D” und ”d” identisch,
die in 13 gezeigt sind.
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Wenn
das Geschwindigkeitsanweisungssignal im Schritt 121 erzeugt
wird, wird das Schaltsignal zu dem Schaltbereich 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 Geschwindigkeitsanweisungssignal (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 Geschwindigkeitssteuerbereich 26 übertragen.
Wenn das Geschwindigkeitsanweisungssignal in den Geschwindigkeitssteuerbereich 26 eingegeben
wird, gibt der Geschwindigkeitssteuerbereich 26 dieses
Geschwindigkeitsanweisungssignal (das heißt, das Beschleunigungssignal)
als eine Geschwindigkeitssteuergröße auf der Grundlage des vorbestimmten
Geschwindigkeitssteuerparameters (das heißt, des zweiten Steuerparameters)
zu dem Motor 31 aus. Als Reaktion auf dieses Geschwindigkeitsanweisungssignal
beschleunigt der Motor 31 seine Geschwindigkeitkeit, wie
es durch die Kurve ”a” in 7 gezeigt
ist. Ein Vollenden von zwei Umdrehungen des Motors 31 läßt das Gleitstück 34 um
einen Weg von ungefähr
40 mm bewegen, wenn die Kugelumlaufwelle 33 eine Ganghöhe von 20
mm aufweist.
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Dann
führt der
Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 im
Schritt 122 eine Entscheidung bezüglich dessen durch, ob die
Anweisungsgeschwindigkeit V des Geschwindigkeitsanweisungssignals,
das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird, eine voreingestellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn, die in 7 gezeigt
ist, erreicht hat. Es ist notwendig, daß die voreingestellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn
ein Wert ist, der mehr als 50% von Vmax beträgt und sie beträgt vorzugsweise
ungefähr
70%.
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Wenn
die Anweisungsgeschwindigkeit V die voreingestellte Anweisungsgeschwindigkeit
Vn erreicht hat (das heißt, ”JA” im Schritt 122),
schreitet der Steuerfluß zum
Schritt 123 fort. Wenn die Anweisungsgeschwindigkeit V
andererseits noch nicht die voreingestellte Anweisungsgeschwindigkeit
Vn erreicht hat (das heißt, ”NEIN” im Schritt 122),
schreitet der Steuerfluß zum
Schritt 124 fort.
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Im
Schritt 123 erzielt der Erkennungsbereich 28 der
PID-Steuervorrichtung 20 den Erhöhungswert eines Anlaufgeschwindigkeitsanweisungssignals, das
der voreingestellten Anweisungsgeschwindigkeit Vn entspricht, das
heißt,
die Anweisungsposition P1 des Gleitstücks 34. Dann berechnet
der Erkennungsbereich 28 eine positionelle Abweichung Pe
auf der Grundlage der Anweisungsposition 21 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 Anweisungsgeschwindigkeit V (vergleiche Kurve
A in 7) des Geschwindigkeitsanweisungssignals, das
von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird, die maximale Anweisungsgeschwindigkeit Vmax erreicht hat.
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Wenn
die Anweisungsgeschwindigkeit V die maximale Anweisungsgeschwindigkeit
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 stoppen.
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.
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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
Geschwindigkeit des Gleitstücks 34 auf Null
verringert ist.
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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.
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Im
Schritt 127 berechnet der Erkennungsbereich 28 in Übereinstimmung
mit der folgenden Gleichung (1) die Lastträgheit I auf der Grundlage der
positionellen Abweichung Pe, die in dem zuvor beschriebenen Schritt 123 erzielt
worden ist. I = Ka·Pe + Kb (1)wobei Ka
und Kb Koeffizienten zu dem Zeitpunkt darstellen, zu dem die Anweisungsgeschwindigkeit
die voreinge stellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn wird.
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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
gleichbedeutend ist, zu der Ursprungsposition zurückgebracht.
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Wie
es vorgehend beschrieben worden ist, wird die Lastträgheit I
des Roboters 30 in Übereinstimmung
mit der zuvor beschriebenen Gleichung (1) auf der Grundlage der
positionellen Abweichung Pe (vergleiche einen eingekreisten Abschnitt
in 7) erkannt, welche von der Anweisungsposition
P1 und der gegenwärtigen
Position P2 des Gleitstücks 34 zu dem
Zeitpunkt (das heißt,
dem Zeitpunkt tq, der in 7 gezeigt ist) abgeleitet wird,
zu dem die Anweisungsgeschwindigkeit V des Geschwindigkeitsanweisungssignal
genau die voreingestellte Anweisungsgeschwindigkeit Vn wird. Demgemäß kann, wie
es aus 7 ersichtlich ist, das Erkennen der Lastträgheit der
vorliegenden Erfindung früh
zu der Zeit tq durchgeführt
werden, welche kürzer
als eine Zeit tp ist, die bei dem herkömmlichen Erkennen benötigt wird,
das heißt,
tq < tp.
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6 zeigt
das Flußdiagramm
(das heißt, die
Unterroutine), die die Details des Abstimmbetriebs (das heißt, des
Schritts 140 der Hauptroutine, die in 3 gezeigt
ist) darstellt. Nach einem Beenden des Erkennens der Lastträgheit ändert der
Erkennungsbereich 28 den Positionssteuerparameter (das
heißt,
den ersten Steuerparameter), der in dem Positionssteuerbereich 25 voreingestellt
ist, und den Geschwindigkeitssteuerparameter (das heißt, den zweiten
Steuerparameter), der in dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 voreingestellt
ist, auf der Grundlage der erkannten Lastträgheit, die im Schritt 127 erzielt
wird. Der Positionssteuerparameter (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 Positionssteuerbereich 25 ausgegeben, während der
geänderte
Geschwindigkeitssteuerparameter (das heißt, der Anfangswert des Geschwindigkeitssteuerparameters)
zu dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26 ausgegeben wird.
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Dann
beginnt im Schritt 140a der Erkennungsbereich 28 die
Verarbeitung für
den Abstimmbetrieb. Der Motor 31 wird in Übereinstimmung
mit den Anfangswerten der Steuerparameter betätigt und das Gleitstück 34 bewegt
sich synchron zu der Drehung des Motors 31.
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Der
Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 aktiviert
den Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21,
um das Anlaufgeschwindigkeitsanweisungssignal zu erzeugen, das das
Geschwindigkeitsmuster aufweist, das durch die Kurve A in 7 gezeigt
ist, und erhöht dieses
Geschwindigkeitsanweisungssignal. Gleichzeitig überträgt der Erkennungsbereich 28 das Schaltsignal
zu dem Schaltbereich 23. Durch diesen Schaltbetrieb wird
der FF-Steuerbereich 22 an dem Pegel von 30% betrieben
und wird der Positionssteuerbereich an dem Pegel von 70% betrieben.
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Das
Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird, wird durch sein Integrieren in dem Integrationselement 24 zu
der Anweisungsposition gewandelt. Dieses Anweisungspositionssignal
und das Signal einer gegenwärtigen
Position, 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 Signal
einer positionellen Abweichung in den Positionssteuerbereich 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 einer positionellen Abweichung wird als das
erste Geschwindigkeitssignal auf der Grundlage des Anfangswerts
des Positionsparameters (das heißt, des ersten Steuerparameters)
zu dem zweiten Addierer 29b übertragen.
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Andererseits
wird das Geschwindigkeitsanweisungssignal, das von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird und in den FF-Steuerbereich 22 eingegeben wird, ein 30%-Geschwindigkeitsanweisungssignal
(das heißt, ein
zweites Geschwindigkeitssignal), da der FF-Steuerbereich 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 Ableitungselement 27 differenziert wird, auf.
Der zweite Addierer 29b erzielt das Geschwindigkeitsabweichungssignal
auf der Grundlage dieser drei Eingangssignale und überträgt das sich ergebende
Geschwindigkeitsabweichungssignal zu dem Geschwindigkeitssteuerbereich 26.
Wenn das Geschwindigkeitsabweichungssignal in den Geschwindigkeitssteuerbereich 26 eingegeben
wird, gibt der Geschwindigkeitssteuerbereich 26 dieses Geschwindigkeitsabweichungssignal
als eine Geschwindigkeitssteuergröße 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 Geschwindigkeitssteuergröße angesteuert.
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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 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.
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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
Beschleunigung kleiner als der Abnormalitätsschwellwert ist (das heißt, ”JA” im Schritt 144),
schreitet der Steuerfluß zum
Schritt 146 fort. Wenn die tatsächliche Beschleunigung andererseits
nicht kleiner als der Abnormalitätsschwellwert
ist (das heißt, ”NEIN” im Schritt 144)
schreitet der Steuerfluß zum
Schritt 145 fort. Im Schritt 145 wird ein Zählbetrieb
von Abnormalitätsdaten
begonnen, um den Zählwert
von Abnormalitätsdaten
zu erhöhen.
Dann schreitet der Steuerfluß zum
Schritt 146 fort.
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Im
Schritt 146 führt
der Erkennungsbereich 28 eine Entscheidung bezüglich dessen
durch, ob die tatsächliche
Geschwindigkeit des Gleitstücks 34,
die im Schritt 143 berechnet 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 Beschleunigung 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 Ursprungsposition zurückzubringen.
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Nach
einem Beenden des Abstimmbetriebs im Schritt 147 kehrt
der Steuerfluß zum
Schritt 150 der Hauptroutine (3) zurück. Im Schritt 150 entscheidet
die PID-Steuervorrichtung 20, ob der Betrieb normal oder
zulässig
ist.
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Wenn
die gegenwärtige
Position des Gleitstücks 34,
die im Schritt 141 in 6 erzielt
wird, die eingestellte Betriebsgröße überschritten hat, die im Schritt 115 in 4 eingestellt
worden ist, und es eine bemerkenswerte Größe einer Differenz im Schritt 142 gibt
und weiterhin das Entscheidungsergebnis im Schritt 146 in 6 ”JA” ist, entscheidet 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 innerhalb” bezüglich eines zulässigen Bereichs
für den
Positionierungsbetrieb bezeichnet) ist und das Entscheidungsergebnis
im Schritt 146 ”JA” ist, entscheidet
der Erkennungsbereich 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”.
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Wenn
weiterhin der Erhöhungswert
des Zählers
für Abnormalitätsdaten,
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”.
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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 Entscheidungsergebnis im Schritt 150 zu ”JA” geändert wird,
der Betrieb zum Abstimmen der Steuerparameter im Schritt 190 beendet.
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Wenn
das Einstellen der Steuerparameter auch nach einem Durchführen von
n (zum Beispiel 3 bis 5) Versuchen fehlschlägt, überträgt der Erkennungsbereich 28 der
PID-Steuervorrichtung 20 im Schritt 170 ein Warnsignal
zu der externen 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 8 gezeigt ist. Wenn der Anzeigeschirm
nicht groß genug
ist, um alle Nachrichten anzuzeigen, die in 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.
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Bei
der Fehlernachricht, die in 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 Lastbereich 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 6 gibt und
weiterhin das Entscheidungsergebnis im Schritt 146 in 6 ”JA” ist und
daher der Erkennungsbereich 28 der PID-Steuervorrichtung 20 im
Schritt 150 in 3 entscheidet, daß das Gleitstück 34 ein Überfahren
bewirkt hat.
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Weiterhin
zeigt die externe Eingabevorrichtung 10 die Nachricht ”ÜBERMÄSSIGER GLEITWIDERSTAND
AM BEWEGLICHEN BEREICH” an,
um den Bediener des Roboters 30 zu instruieren, den Gleitwiderstand
an dem beweglichen Bereich zu verringern, wenn die Differenz, die
im Schritt 142 berechnet worden ist, größer als der vorbestimmte Wert ist
und das Entscheidungsergebnis im Schritt 146 ”JA” ist und
daher der Erkennungsbereich 28 im Schritt 150 entscheidet,
daß sich
das Gleitstück 34 außerhalb
des Bereichs der Position innerhalb befindet. Daher wird das Entscheidungsergebnis
im Schritt 150 ”NEIN”.
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Weiterhin
zeigt die externe Eingabevorrichtung 10 noch die Nachricht ”FEHLEN
EINER STEIFHEIT AM ÜBERTRAGUNGSMECHANISMUS
ODER ÜBERMÄSSIGES SPIEL
IM GETRIEBE” an,
um den Bediener des Roboters 30 zu instruieren, die Steifheit des Übertragungsmechanismus
(das heißt,
der Kupplung 32) zu erhöhen
und das Spiel zu beseitigen, wenn der Erhöhungswert des Zählers der
Abnormalitätsdaten,
der im Schritt 145 erzielt worden ist, größer als
der vorbestimmte Wert (zum Beispiel 3 bis 5) ist und daher wird
es im Schritt 150 entschieden, daß der Betrieb des Motors (das
heißt,
des Steuerobjekts) 31 instabil ist.
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Wie
es vorhergehend beschrieben worden ist, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung die Lastträgheit
I auf der Grundlage der positionellen Abweichung Pn zwischen der Anweisungsposition
des Gleitstücks 34 und
der gegenwärtigen
Position des Gleitstücks 34,
die von dem Codierer 40 (vergleiche 7) überwacht
wird, erkannt. Demgemäß ist es
nicht länger
notwendig, eine spezielle Erkennungssignalerzeugungsvorrichtung vorzusehen.
Es wird ein einfacher und leichter Aufbau des Systems vorgesehen
und die seine Gesamtkosten werden verringert und seine Produktion
wird erleichtert.
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Weiterhin
kann der Betrieb der Erkennungsverarbeitung vereinfacht werden,
da die Lastträgheit I
auf der Grundlage des Geschwindigkeitsmusters erkannt wird, das
von dem Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich 21 erzeugt
wird. Anders ausgedrückt
kann das Erkennen schnell und automatisch ohne Berücksichtigung
der Zulänglichkeit der
Steuerparameter von dieser Art einer PID-Steuervorrichtung, das
heißt,
ohne ein Verlassen auf das Wissen oder die Erfahrung eines Experten,
verwirklicht werden.
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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
Gleitstück 34 plötzlich bewegt
wird. Daher werden das Gleitstück 34 und
sein Träger
nicht beschädigt.
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Weiterhin
gibt es keine Notwendigkeit eines andauernden Beschleunigens des
Motors 31, bis die tatsächliche
Geschwindigkeit des Motors 31 den Maximalwert Vmax erreicht.
Dies bedeutet, daß die
Zeit, die für
das Erkennen der Lastträgheit
benötigt
wird, von tp zu tq (vergleiche 7) verringert
werden kann. Demgemäß kann der
Arbeitswirkungsgrad 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.
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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 Ausführungsbeispiel
verwendet wird, an einem anderen Servosteuersystem angewendet werden.
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Eine
in der vorhergehenden Beschreibung offenbarte Mo torsteuervorrichtung
weist einen Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungsbereich auf,
der ein Geschwindigkeitsanweisungssignal zum Beschleunigen oder
Verzögern
eines Steuerobjekts in Übereinstimmung
mit einem vorbestimmten Muster erzeugt. Ein Positionssteuerbereich
steuert die Position des Steuerobjekts und ein Geschwindigkeitssteuerbereich
steuert die Geschwindigkeit des Steuerobjekts durch Beschleunigen
oder Verzögern des
Steuerobjekts in Übereinstimmung
mit dem Geschwindigkeitsmuster. Ein Codierer überwacht 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 Geschwindigkeitsanweisungssignalerzeugungseinrichtung
erzeugt wird, eine vorbestimmte Geschwindigkeit wird.