DE3139431A1

DE3139431A1 - Programmierbarer automat

Info

Publication number: DE3139431A1
Application number: DE19813139431
Authority: DE
Inventors: Jacques 2206 Les Geneveys sur Coffrane Jacot-Descombes; Jean-Luc 2000 Neuchâtel Monnier
Original assignee: MICROBO SA
Current assignee: MICROBO SA
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1981-10-03
Publication date: 1982-06-24
Also published as: CH639584A5; GB2086612A; JPS5789582A; FR2491809A1; US4424472A; GB2086612B; FR2491809B1

Description

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MICROBO S.A. 13/862

Passage Max Mcuron 6/8
CH 2001 Neuchatel/Schweiz

"Programmierbarer Automat"

Die Erfindung betrifft einen programmierbaren Automaten oder sogenannten Manipulator, und insbesondere einen Automat, bei dem das Erlernen einer bestimmten Position dadurch realisiert wird, daß der Automat in diese bestimmte Position gebracht wird und danach dieselbe gespeichert wird.

Aus der US-PS 4 163 183 ist ein programmierbarer Automat bekannt, bei dem der Lernvorgang in folgender Weise realisiert wird:

Man hält den Automat in Position durch Regelkreise

in allen Freiheitsgraden außer einem, und man bewegt den Automaten entsprechend diesem letztgenannten Freiheitsgrad, um ihn in der Richtung dieses Freiheitsgrades bis in eine zu erlernende Position zu bringen. Während dieser Bewegung wird der Automat von einer Geschwindigkeitsregelung gesteuert.

Es ist demgemäß erforderlich, die Bewegung dieses Automaten zu zerlegen, bis zu der zu erlernenden Position, und zwar in mehrere Elementarbewegungen, deren jede längs einem Freiheitsgrad realisiert wird. Dies kann zu einer exzessiven Verlängerung der Lernphase führen.'Darüber hinaus wird bei diesem bekannten Automaten der Lernvorgang noch schwieriger

durch die Tatsache, daß es erforderlich ist, den Automat in Position zu halten, sobald dieser eine zu erlernende Position erreicht, um Fehler zu vermeiden, die von einem überschreiten dieser bestimmten, zu erlernenden Position herrühren können.

Aufgabe der vorligenden Erfindung ist es, einen programmierbaren Automaten zu schaffen, der bis in eine bestimmte, zu erlernende Position bewegt werden kann, und zwar in natürlicher Weise, d.h. gemäß einer Direktbewegung und nicht gemäß einer Bewegung, die zusammengesetzt ist aus einer Folge von Elementarversetzungen, die jeweils in Richtung eines bestimmten Freiheitsgrades des Automaten vorzunehmen sind.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung dieser Aufgäbe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1. Demgemäß umfaßt der Automat für jeden Freiheitsgrad ein Steuersystem, das den Fehler berechnet und ein Stellsignal an einen Aktuator überträgt. Das Steuersystem kann in einen Spezialmodus (Folgemodus) gebracht werden, in welchem es für die Berechnung des Fehlers eine Sollgröße verwendet, die in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten identisch gemacht wird mit der jeweiligen Ist-Position des Automaten. Zwischen diesen aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bleibt die Sollgröße konstant.

Anders ausgedrückt wird anstatt vollständig die Regelung des Automaten für nur einen Freiheitsgrad zu unterdrücken, wie bei dem Stand der Technik gemäß US-PS 4 163 vorgesehen, daß für mindestens einen Freiheitsgrad und vorzugsweise mehrere Freiheitsgrade des Automaten gleichzeitig der normale Regelvorgang, bei welchem man für die Fehlerberechnung eine konstant bleibende Sollgröße verwendet, durch einen Spezialregelvorgang ersetzt wird unter Verwendung

einer Sollgröße für die Fehlerberechnung, die in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten und vorzugsweise periodisch gleich der jeweiligen Ist-Position des Automaten gemacht wird. Diese Sollgröße bleibt natürlich außerhalb dieser aufeinanderfolgenden Zeitpunkte konstant.

Dieser Spezialregelvorgang ist sehr vorteilhaft, denn er erlaubt es dem Automaten, jede gewünschte Position einzunehmen und sich in dieser gewünschten Position selbst zu halten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, und aus der Erfindung resultierende Vorteile lassen sich am besten der nachfolgenden Beschreibung von Aus — führungsbeispielen entnehmen, bei welcher auf die beigefügten Z eichnungen bezuggenommen wird.

Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht eines Automaten, bei dem die Erfindung anwendbar

ist,

Fig. 2 ist ein synoptisches Schema einer Steuerbaugruppe für einen Freiheitsgrad eines Automaten gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ist ein synoptisches Schema einer Steuerbaugruppe für einen Freiheitsgrad eines Automaten gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ist eine schematische Seitenansicht, teilweise

vertikal geschnitten, zur Darstellung einer besonderen Ausführungsform des Generators des Sollgeschwindigkeitssignals, das für die Steuerbaugruppe nach Fig. 3 einsetzbar ist, Fig. 5 ist ein synoptisches Schema einer Steuerbau

gruppe für einen Freiheitsgrad eines Automaten gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 6 und 7 zeigen jeweils ein Ablaufschema

für die Programmierung des Rechnersystems, das bei der Steuerbaugruppe nach Fig, 5 verwendet wird.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Automat umfaßt einen stationären Sockel 1, auf dem ein Drehtisch 2 mit vertikal stehender Achse 2a montiert ist. Auf dem Drehtisch 2 ist ein Ausleger befestigt mit einem Arm 3, der bei 4 an den Drehtisch angelenkt ist, sowie ein zweiter Arm 5, der bei 6 an das freie Ende des Armes 3 angelenkt ist. Der Arm 5 trägt seinerseits an seinem freien Ende einen herabhängenden Arm 7, der in einem Greifer 8 endet.

Die Baugruppe 7, 8 ist an dem Arm 5 um eine Längsachse 7a des Armes 7 drehbar montiert.

Antriebsorgane, nämlich Motoren 9, 10, 11, 12 und 13 steuern die Bewegung jedes der Elemente 2, 3, 5, 7 und 8 relativ zu demjenigen Element, also 1, 2, 3, 5 bzw. 7, an dem es jeweils montiert ist. Jeder dieser Motoren soll im folgenden mit der allgemeineren Bezeichnung "Aktuator" versehen werden, während jedes der Elemente 2, 3, 5, 7 und 8 mit dem allgemeineren Ausdruck "Trieb" bezeichnet werden soll. Ein Spindelantrieb 14 steuert den Grad der öffnung des Greifers Jedem Aktuator ist ein Freiheitsgrad des Automaten zugeordnet, und er wird gesteuert von einem Steuersignal J, das in Abhängigkeit von einer Sollgröße C von einem Steuersystem erzeugt wird, welches eine Größe P empfängt, die repräsentativ ist für die Ist-Position des Automaten relativ zu diesem Freiheitsgrad.

In Fig. 2, 3 und 5 sind drei unterschiedliche Ausführungsformen dieses Steuersystems gemäß der Erfindung dar-^ gestellt. In diesen Figuren ist der Aktuator mit dem allgemeinen Bezugszeichen 20 markiert.

Wie man Fig. 2 erkennen kann, wird ein Trieb mit dem Bezugszeichen 21 in seiner Bewegung gemäß einem Freiheitsgrad gesteuert, der in der Zeichnung durch die Linie der Achse 22 angedeutet ist, und zwar von einem Aktuator 20, der auf ein Steuersignal J anspricht, geliefert von einem Steuerschaltkreis 23. Der Steuerschaltkreis 23 umfaßt einen .Summierschaltkreis 24, der eine Fehlergröße € = P-C berechnet, ausgehend einerseits von einer Größe P, welche die Ist-Position des Triebes 21 relativ zu demjenigen Trieb, an dem er montiert ist, repräsentiert, und andererseits einer Sollgröße C. Der Steuerschaltkreis umfaßt ferner einen zweiten Schaltkreis 25, der auf die Fehlergröße £ anspricht, welche von dem Schaltkreis 24 geliefert wird und ein Spannungssteuersignal A liefert, dessen Amplitude eine Funktion f des Fehlers ist. Diese Funktion f hat die Form f (£) = al + a.2£ + a3 ^- ■+■ aojfidt, worin aO, al, a2 und a3 konstante Parameter sind.

Das als Spannung vorliegende Signal A wird in ein Stromsignal J umgesetzt durch einen Spannungsstromwandler 100. Die Aktuatoren 20 sind in diesem Beispiel Elektromotoren, die ein Drehmoment proportional dem Strom J, von dem sie durchflossen werden.

Die Größe P wird von einem inkremental arbeitenden Positionsdetektor 26 geliefert, welche die Position des Triebes 21 relativ zu jenem Trieb bestimmt, an dem er montiert ist. Der Detektor liefert an seinem Ausgang 26a ein numerisches Informationssignal, welches diese Position des Triebes repräsentiert. Die Sollgröße C wird von einem Register 27 geliefert, das einen Schreib-Lese-Speicher bildet.

Die Steuerbaugruppe gemäß Fig. 2 umfaßt ferner einen Speicher 28 für die im Ansprechen auf ein Signal R erfolgende Speicherung des Sollwertes, enthalten im Register

• J-

Zu diesem Zweck ist der Speicher 28 mit dem Ausgang 27ä des Registers 27 über eine Leitung 29 verbunden, in der ein Schalter oder Unterbrecher 30 vorgesehen ist, dessen Schließposition von dem oben erwähnten Signal R gesteuert wird.

Der Ausgang 26a des Positionsdetektors 26 ist ebenfalls mit einem Eingang 27b des Registers 27 über eine Leitung 31 verbunden, in der hintereinander ein Umschalter 32 und ein Unterbrecherschalter 33 vorgesehen sind.

Der Umschalter 32 reagiert auf den Pegel "1" bzw. "O" eines Modussteuersignals MC, indem er entweder eine erste Schaltstellung I einnimmt, die in ausgezogenen Linien in Fig. 2 dargestellt ist und einem ersten sogenannten Folgemodus entspricht, oder eine zweite Schalterposition II, die gestrichelt in dieser Figur dargestellt ist und einem zweiten sogenannten Regelmodus entspricht.

In der Position I verbindet der Umschalter 32 die Eingangsklemme 27b des Registers 27 mit dem Positionsdetektor 26 unter der Voraussetzung, daß der Unterbrecherschalter geschlossen ist. In der Position II verbindet der Umschalter 32 die Eingangsklemme 27b des Registers 27 mit einer Verarbeitungseinheit 34, die an ihrem Ausgang 34a in Abhängigkeit von einem Signal MA = "O" eine Sollgröße C liefert. Diese Sollgröße ist eine feste Größe, beispielsweise ein vorab in dem Speicher 28 registriertes Positionsdatum.

Die Einheit 34 ist so ausgelegt, daß sie an ihrem Ausgang 34a in Abhängigkeit von dem Pegel "1". des Signals MA entsprechend einem dritten sogenannten Automatikmodus eine zeitliche Sequenz von Größen des Sollwertes Ci liefert, welche jeweils einen Etappe im Bewegungsablauf des Automaten liefert. Dieser Automatikmodus bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung und soll hier nicht weiter erläutert werden.

Der normalerweise offene Unterbrecher 33 wird in Schließstellung gebracht durch jeden Impuls 35a eines Abtastsignals 35, geliefert von einem Schaltkreis 36.

Natürlich gibt es für jeden Freiheitsgrad 22 des Automaten eine eigene Steuerbaugruppe, wie die in Fig. 2 dargestellte. Ein einziger Generator für das Signal MC, ein einziger Generator des Signals R und ein einziger Generator des Signals MA können für mehrere oder alle Freiheitsgrade eingesetzt werden. Auf diese Weise wird ein einziges Signal MC an die Umschalter 32 angelegt, ein gemeinsames Signal R wird an die Unterbrecherschalter 30 angelegt und ein gemeinsames Signal MA gelangt an die Verarbeitungseinheiten 34, wobei diese Umschalter,Unterbrecher und Verarbeitungseinheiten mehreren oder sogar allen Steuerbaugruppen des Automaten zugeordnet sind. Der Generator für das Signal MC und der für das Signal R können jeweils von einem Pedal gebildet sein mit einer Rückstellfeder, die das Pedal in seine Stellung zurückführt, in der das Signal MC bzw. R sich im Pegel Null befindet.

Man lehrt den Automaten eine bestimmte Position, beispielsweise eine bestimmte Position des Greifers 8 (Fig. 1) in folgender Weise: Man bringt die Steuerbaugruppen des Automaten in den Folgemodus, indem an die Unterbrecher 32 ein Signal MC auf Pegel "1" angelegt wird, womit die Verbindung zwischen der Eingangsklemme 27b des Registers 27 und den Ausgang 26a des Detektors 26 hergestellt wird, unter der Voraussetzung, daß der Unterbrecherschalter 33 geschlossen ist. Man bewegt dann den Automaten (den Greifer 8) beispielsweise von Hand, gemäß einem Bewegungsablauf, den man für den vorteilhaftesten hält, bis der Automat jene Position einnimmt, die er lernen soll. In diesem Augenblick legt man an die Unterbrecher 30 ein Signal R gleich "1" an und ermöglicht damit, in die Speicher 28 die Positionsdaten P einzuschreiben, die dieser bestimmten Position zugeordnet sind.

Um den Automaten zu bewegen, um ihn in seine bestimmte Position zu bringen, ist es erforderlich, für jeden Freiheitsgrad eine Kraft zu überwinden, die von dem Aktuator 20 entwickelt wird, der auf das Steuersignal J anspricht. Selbst dann nämlich, wenn der Automat im Folgemodus arbeitet, hat dieses Signal J nicht die Amtplitude Null, da die Sollgröße C nur bei Auftreten jedes Abtastimpulses 35a unter Schließen des Unterbrechers 33 der Positionsgröße P gleichgemacht wird. Deshalb kann während des Intervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastimpulsen 35a der Fehler von Null während dieses Intervalls abweichen, wenn während dieses Intervalls der Automat bewegt ist.

Selbst in den Zeitpunkten, die mit dem Auftreten eines Abtastimpulses 35a zusammenfallen, den Zeitpunkten also, in denen die Größe des Sollwerts C gleich der Größe des Positionswertes P gemacht wird, weicht die Amplitude des Steuersignals J darüber hinaus im allgemeinen von Null ab. Diese Amplitude nämlich ist eine Funktion f des Fehlers ζ und diese Funktion umfaßt einen integralen Term, wobei die Amplitude des Steuersignals J in dem Zeitpunkt, wo das Signal MC auf Pegel "1" geht, einem Wert gleich ist, bei dem der Aktuator 20 eine Kraft entwickelt, die hinreicht zur Kompensation der statischen Einflüsse, beispielsweise der durch die Schwerkraft hervorgerufenen Kräfte, die auf den Trieb 21 wirken. Das Vorhandensein des integralen Terms in der Funktion f ist demgemäß ein bemerkenswerter Vorteil, insbesondere in dem Fall, wo der Automat in seinem normalen Arbeitsablauf erheblichen statischen Kräften unterworfen wird. Als statische Kräfte sollen dabei alle konstanten oder langsam mit der Zeit variablen Kräfte verstanden werden, die auf den Trieb 21 des Automaten einwirken.

Die Funktion f{£) wird vom Schaltkreis 25 berechnet, der von einem Analog-Rechner oder einem numerischen Rechner gebildet sein kann.

Es ist vorteilhaft, den Konstanten aO, al, a2 und a3 solche Werte zu geben, daß das Steuersignal J die Entwicklung einer Kraft durch die Aktuatoren 20 bewirkt, die hinreicht, um die Triebe 21 des Automaten in Position zu halten, wobei das Signal MC auf Pegel "1" liegt. Wenn, wie dies im allgemeinen der Fall ist, die Triebe des Automaten nur statischen Kräften unterworfen sind, genügt es, der Konstante aO einen Wert hinreichender Größe zu geben, um einen Wiederstandeffekt gegen Bewegungen des Automaten zu erzielen, analog jenem, den man durch Reibungen erhielte, die sich auf dem Niveau jedes Freiheitsgrades des Automaten ergeben würden. Dank dieses Effektes bleibt der Automat in der Position, in die er versetzt wurde; dies verbessert erheblich die Bequemlichkeit des Manövrierens des Automaten während der Lehrphase.

Bei dem unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten Beispiel wird der Automat von Hand bewegt_r bis er die bestimmte Position einnimmt, die er lernen soll.

Es gibt jedoch den Fall, bei dem während der Funktion der Vorrichtung im Folgemodus, d.h. wenn das Signal MC auf Pegel "1" liegt, die vom Aktuator 20 entwickelte Kraft hinreichend hoch ist, um jede Bewegung eines Automaten von Hand zu unterbinden. In diesem Falle verwendet man vorteilhafterweise spezielle Steuereinrichtungen, die nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3 und 4 erläutert werden.

die In Fig. 3 sind die Komponenten,identisch oder analog jenen aus Fig. 2 sind, mit den gleichen Bezugszeichen markiert.

Die in Fig. 3 dargestellte Steuerbaugruppe unterscheidet sich von der nach Fig. 2 durch die Tatsache, daß sie zusätzlich für jeden Freiheitsgrad 22 des Automaten einen Detektor 39 für die Geschwindigkeit des Triebes 21 aufweist, sowie einen zweiten Steuerkreis 40, der auf ein Signal ν ansprechend ausgebildet ist, geliefert von dem Geschwindigkeitsdetektor 39 sowie auf ein Sollgeschwindigkeitssignal V, geliefert von einem Sollgeschwindigkeitsgenerator 41, unter

Erzeugung eines zweiten Steuersignals A1, dessen Amplitude eine Funktion f1 der Abweichung zwischen den Werten der Signale V und ν ist.

Nach dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel empfängt der Wandler 100 ein Steuersignal, gebildet von der Summe der Signale A und A1, wobei diese Summe von einem Summierkreis 42 geliefert wird. Der Geschwindigkeitsdetektor 39 kann von einem Ableitschaltkreis gebildet sein, der die Größe P in der ersten Ableitung nach der Zeit liefert, wobei P von dem Positionsdetektor 26 geliefert wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Geschwindigkeitssollwertgenerator 41, verwendet für die Steuerbaugruppe nach Fig. 3.

Wie man in Fig. 4 erkennt, ist der Trieb 21 längs einer Gleitführung 43 mittels eines Motors 44 beweglich, der eine Gewindespindel 45 antreibt, die in einem Lochgewinde 46 des Triebes 21 umläuft. Ein Betätigungshebel 47 ist auf einem um eine Achse 49 drehbaren Element 48 auf dem Trieb 21 vorgesehen. Die Achse 49 erstreckt sich quer zur Richtung 43a der Längsachse der Gleitführung 43.

Das drehbare Element 48 trägt einen Kontakt 50 als Schleife eines Potentiometers , dessen elektrischer Widerstand 51 zwischen dem Plus- bzw. Minuspol einer elektrischen Speisequelle gelegt ist. Der Kontakt 50 ist über eine elektrische Verbindung 52 an eine Ausgangsklemme 53 gelegt, an der man das Sollsignal für die Geschwindigkeit V abgreifen kann.

Der Hebel 47 wird in einer Ruheposition derart gehalten, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, nämlich durch zwei Federn 54 , die jeweils einerseits am Hebel 47 und andererseits am Trieb 21 befestigt sind, so daß auf den Hebel 47 zwei entgegengesetzte Rückstellkräfte wirken, die senkrecht

orientiert sind zur Drehachse 49 des drehbaren Elementes 48. Die Federn 54 liegen in der Verlängerung jeweils der anderen Feder und erstrecken sich parallel zur Gleitachse 43äund damit parallel zur Bewegungsrichtung des Triebes

Die Wirkungsweise der Steuerbaugruppe nach Fig. 3 und des Generators nach Fig. 4 ist folgende:

Sobald den Hebel 47 bewegt, etwa nach rechts in Fig. 4, erscheint an der Klemme 53 ein Sollqeschwindigkeitssignal V, das positiv ist. Dieses Sollgeschwindigkeitssignal wird an den Schaltkreis 40 angelegt, der seinerseits ein Steuerspannungssignal A1 abgibt, das dem Summierkreis 42 zugeführt wird. Der letztere spricht auf dieses Signal A1 sowie auf ein Signal A an, geliefert vom Schaltkreis 23, und erzeugt ein Signal A + A1, das vom Wandler 100 in ein Steuerstromsignal J umgesetzt wird. Dieses letztere Signal wird an die Speiseklemme 44a des Motors 44 angelegt, so daß dieser Motor 44 die Spindel 45 in einer Richtung in Umdrehung versetzt, bei der sich der Trieb 21 nach rechts (Darstellung der Fig. 4) bewegt.

Das Umgekehrte läuft ab, wenn man den Hebel 47 in Fig. 4 nach links umlegt.

Auf diese Weise führt ein Versetzen des Hebels 47 in einer der beiden Richtungen zu einer Bewegung des Triebes 21 in derselben Richtung.

Das Sollgeschwindigkeitssignal V, geliefert von der Anordnung gemäß Fig. 4, hat eine Amplitude proportional zu dem Winkel, um den man den Hebel 47 relativ zu seiner Ruheposition verschwenkt.

Fig. 5 zeigt eine Steuerbaugruppe, bei der ein Zentralprozessor 60 die Elemente oder Funktionseinheiten 23, 27, 30, 33 und 34 der Steuerbaugruppen nach Fig. 2

JS.

und 3 ersetzt. Natürlich ist wie im Falle der Steuerbaugruppe nach Fig. 2 und 3 auch hier der Automat mit einer Steuerbaugruppe gemäß Fig. 5 für jeden Freiheitsgrad ausgestattet. Anders ausgedrückt, weist der Automat ebensoviele Steuerbaugruppen auf, wie eine von ihnen in Fig. 5 dargestellt ist, oder wie in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, wie dieser Automat Freiheitsgrade aufweist.

Der Zentraprozessor 60 umfaßt einen Standardzeitsignalgenerator mit einer Antriebsschaltung für einen Quarzresonator 61. Der Zentralprozessor empfängt ein Abtastsignal 350, das von einem Schaltkreis 350a in Abhängigkeit vom Pegel"1" eines Modussteuersignals MC geliefert wird, das seinerseits von einem Pedalsteuerorgan 62 ausgeht.

Das Signal 350 wird an den Eingang INT der Zentraleinheit 60 angelegt, bei dem es sich beispielsweise um den Eingang RST 7.5 eines Mikroprozessors 8085 der Firma INTEL handeln kann.

Das Signal 350, dessen Verlauf in Fig. 5a dargestellt ist, wird von einer periodischen Folge von Impulsen 350b gebildet.

Der Zentralprozessor 60 empfängt ferner ein Automatikmodussignal MA, geliefert von einer nicht dargestellten Einrichtung, ein Einschreibsignal R, geliefert von einem Pedalsteuerorgan 63, und ein Ist-Positionssignal P, geliefert vom Positionsdetektor 26, der dem Trieb 21 und dem Freiheitsgrad 22 zugeordnet ist.

Der Zentralprozessor 60 erzeugt eine Sollgröße C und berechnet danach den Fehler € = P-C sowie die Funktion f(£). Der Zentralprozessor 60 überträgt demgemäß über ihre Daten-Sammelleitung 60a die Gesamtheit der Bits, welche den Wert von f{£) repräsentieren, auf den Eingang eines numerisch

analogen Wandlers 64, der an seinem Ausgang das Signal A liefert, welches an den Spannungsstromumsetzer 100 angelegt wird.

Der. Zentralprozessor 60 reagiert auf den übergang auf Pegel "1" des Signals R, geliefert vom Pedalsteuerorgan 63, durch Anlegen - an den Speicher 28 über eine zweite Datensanunelleitung 60b - einer Gesamtheit von Bits entsprechend den Solldaten, die im Augenblick des Übergangs auf diesen Pegel "1" verwendet werden. Gleichzeitig überträgt der Zentralprozessor 60 zum Speicher 28 ein Adressensignal über eine Adressensammelleitung 60c sowie ein Einschreibsignal W.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Zentralprozessor 60 so ausgelegt, daß sie gemäß den in Fig. 6 und 7 dargestellten Programmen arbeitet.

Bei dem Programm nach Fig. 6 verwendet der Zentralpro zessor60 einen Zähler CP, der Taktimpulse zählt, die man durch Division des Zeitbasissignals erhält, und sie verwendet die Größe P, welche die Position des Triebes 21 relativ zu einer Bezugsposition repräsentiert.

Der Zentralprozessor 60 reagiert ebenso auf das Abtastsignal 350 in folgender Weise:

Im Folgemodus ist das MC auf Pegel "1". Man entnimmt Fig. 6, daß der Zentralproznssor 60 bei jedem übergang auf Pegel "0" des Zählstandcs N des Zählers CP den Wert F der Funktion t(£) berechnet, und an die Datensammelleitung 60a die Gesamtheit der Bits anlegt, entsprechend diesem Wert. Diese Berechnung erfolgt mit einer Sollgröße C, die sich in einem Register des ZentralprozessorsöO befindet. Bei jedem Auftreten eines Impulses 350b des Abtastsignals 350 wird das Rechenprogramm nach Fig. 6 unterbrochen, und die Sollgröße wird gleich dem Wert der Ist-Größe P gemacht. Diese

Unterbrechungen können beispielsweise zu Zeitintervallen stattfinden, äquivalent dem Zehnfachen der Zeit, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen durch Null des Zählers CP entspricht.

Die Funktion des Zentralprozessors 60 hängt außerdem vom Pegel des Signals MA ab. Wenn dieses Signal MA auf Null liegt, arbeitet der Zentralprozessor 60 wie bereits beschrieben.

Wenn jedoch das Signal MA auf Pegel "1" liegt, arbeitet sie immer nach dem Programm der Fig. 6, aber die Sollgröße C kann gemäß einem Zusatzprogramm modifiziert werden. Dieses Zusatzprogramm bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung und braucht deshalb hier nicht im einzelnen erläutert zu werden.

Es versteht sich von selbst, daß in allen Fällen (Fig. 2, 3 und 5) der Pegel "0" des Signals MC den Automaten in den Regelmodus versetzt, gemäß welchem die Sollgröße unveränderlich ist.

Claims

Ansprüche

\λ) Programmierbarer Automat ("Manipulator") mit mindestens einem beweglichen Teil ("Trieb 21"), das relativ zu einer Bezugsposition beweglich ist gemäß mindestens einem Freiheitsgrad (22), und mit für jeweils einen Freiheitsgrad vorgesehener Steuerbaugruppe, welche umfaßt:

- einen Detektor (26), der in Abhängigkeit von der Position des Triebes 21 relativ zu der Bezugsposition eine Ist-Positionsgröße P liefert,

- ein Steuersystem (23, 27, 31-33, 35, 36; 60-62, 64, 350) zum Erzeugen einer Sollgröße C, das auf die Ist-Positionsgröße P ansprechend ausgebildet ist zum Berechnen einer Fehlergröße S= P-C und zum Erzeugen eines Steuersignals (A), dessen Amplitude eine Funktion (f) des Fehlers ζ ist,
- einen Aktuator (20, 100), der auf das Steuersignal (A) ansprechend ausgebildet ist zum Antreiben des Triebes (21), indem dieser relativ zu der Bezugsposition bewegt wird in dem Sinne, daß der Fehler £ vermindert wird, und

- eine Einschreibeinrichtung (20-30; 28, 60, 63), die auf eine äußere Wirkung (R) ansprechend ausgebildet ist zum

Speichern einer Positionsgröße des Triebes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Modusänderung (32, 33, 35, 36; 62, 350, 350a) vorgesehen ist, die auf eine äußere Wirkung (MC) ansprechend selektiv das Steuersystem in einen Spezialmodus (Folgemodus) versetzt, bei dem

•a·

zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten die Sollgröße (C) identisch mit der Ist-Größe (P) gemacht wird, und bei welchem diese Sollgröße (C) konstant gehalten wird in den Zeitintervallen, die zwischen den genannten Zeitpunkten verstreichen.
2) Automat nach Anspruch 1 mit Bewegungsmöglichkeiten in mehreren Freiheitsgraden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige Komponenten des Steuersystems, die jedem Freiheitsgrad zugeordnet sind, gleichzeitig in den Spezialmodus durch dieselbe externe Wirkung (MC) versetzbar sind.
3) Automat nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Modusänderung auf eine zweite externe Aktion (MC = ¹¹O") ansprechend ausgebildet ist zum Versetzen des Steuersystems in einen zweiten Modus (Regelmodus), in welchem die Sollgröße (C) konstant bleibt.
4) Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion f{£) eine Summe von Funktionen des Fehlers £ ist, und einen Integralkern aoj€ dt enthält, worin aO ein von Null abweichender konstanter Parameter ist.
5) Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Rechenschaltkreise umfaßt, die auf die Positionsgröße (P) ansprechend ausgebildet sind, auf eine Sollgröße (C) ansprechend ausgebildet sind sowie auf ein Zeitbasissignal ansprechend ausgebildet sind zum Berechnen des Fehlers € = P-C, nachfolgende Berechnung des numerischen Wertes der Funktion £{£) = f1 (€) + aO j£ dt, worin aO ein von Null abweichender konstanter Parameter ist.
6) Automat nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion f(£) die Form hat: al + a2f+ a3 ^? + aOJ£dt, worin al, a2 und a3 konstante Parameter sind.
7) Automat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschreibeinrichtung auf die externe Aktion (R) reagierend ausgebildet sind zum Speichern der Sollgröße (C), die im Augenblick des Auftretens dieser äußeren Wirkung disponibel ist.