DE3408551C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verrin­ gern von Bahnfehlern bei rechnergesteuerten Werkzeugma­ schinen oder Industrierobotern, bei dem vom Rechner im Sollwertkanal angelieferte Wegsollwerte der Antriebs­ regelkreise die Bahn und die Bahngeschwindigkeit bestimmen.

Es ist bereits bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschi­ nen bekannt, den sogenannten Schleppfehler, d. h. die Soll-Ist-Differenz der Lage zu überwachen und - falls der Schleppabstand zu groß wird - Gegenmaßnahmen einzuleiten (vgl. z. B. die dem Oberbegriff des Anspruchs zugrunde liegende DE-AS 27 29 372). Dort erfolgt auch eine Überwachung in der Weise, daß das Verhältnis der von einem Wegmeßsy­ stem gelieferten Teilistwerte mit den zugehörigen Dreh­ zahlsollwerten gebildet wird. Diese Verfahren haben sich bewährt; sie können jedoch vom Prinzip her nur dann aktiv werden, wenn die unzulässige Abweichung bereits eingetre­ ten ist. Es wäre wesentlich vorteilhafter, wenn es zu Ab­ weichungen zwischen Soll- und Istbahn von vornherein möglichst nicht kommen würde.

Ferner ist aus der Literaturstelle A. Weimann, Regelungen, Analyse und technischer Entwurf, Band 1, Springer-Verlag, Wien, New York, 1983, S. 37, 182, 183 ein einem Regelkreis vorgeschaltetes Vorfilter entnehmbar. Dabei ist jedoch weder die spezielle anmeldungsgemäße Dimensionierung des Vorfilters noch dessen spezielle Verwendung bei einem Antriebsregelkreis einer rechnergesteuerten Werkzeugmaschine bekannt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Abweichung der Soll- von der Istbahn, d. h. der Konturfehler, mög­ lichst von vornherein verhindert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Sollwertkanal jedes Antriebsregelkreises ein bei Bahn­ vektoränderungen wirksames Vorfilter eingeschleift wird, das im wesentlichen das inverse Übertragungsverhalten der betreffenden Antriebsregelstrecke hat.

Durch diese Führungsgrößenverzerrung wird das Verhalten der Strecke dahingehend kompensiert oder korrigiert, daß sich ein minimaler Konturfehler ergibt.

Es wird also das Übertragungsverhalten der Gesamtregel­ strecke, zu der dann auch das Vorfilter gezählt wird, ge­ zielt verändert. Theoretisch kann bei Vorschalten eines genau inversen Modells der Strecke als Vorfilter die Ge­ samtübertragungsfunktion zu eins gewählt werden; aus praktischen Gründen, wie z. B. einer Stellgrößenbegren­ zung, wird man jedoch das Verhalten von Verzögerungsglie­ dern erster und zweiter Ordnung anstreben.

Dadurch wird gesichert, daß auch mit konventionellen Reglern (P, PID-Struktur) ein Führungsverhalten erzielt wird, das man sonst nur mit Reglern höherer Ordnung er­ zielen könnte.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispiels sei die Erfindung näher erläutert.

Bei der in der Zeichnung schematisch angedeuteten Gesamt­ regelstrecke handelt es sich um einen Gleichstroman­ trieb 25, der in einer Achse einer Werkzeugmaschine, z. B. der x-Achse, ein Maschinenteil 26, z. B. den Vorschub­ schlitten, antreibt. Dieser Motor 25 wird von einem Thy­ ristorgerät 24 gespeist, das seine Steuerbefehle von einem Stromregler 23 erhält. Diesem Stromregler 23 ist ein Drehzahlregelkreis 22 und diesem wiederum ein Lage­ regelkreis 21 überlagert, wobei die Weg- und Drehzahlist­ werte aus einer mit dem Motor 25 gekuppelten Gebereinrich­ tung 27 abgeleitet werden. Die Wegsollwerte x _soll für den Wegregler 21 werden von einer Rechnersteuerung 1 entspre­ chend dem vorliegenden Anwenderprogramm geliefert, und zwar bestimmt die Geschwindigkeit der Anlieferung auch die Bahngeschwindigkeit in der betreffenden Achse. Gleich­ zeitig werden von dieser Rechnersteuerung 1 auch Sollwer­ te für weitere Achsen, wie z. B. der Sollwert y _soll für die y-Achse, geliefert.

Rechnersteuerungen dieser Art sind beispielsweise in der Siemens-Zeitschrift 1975, Heft 6, Seiten 346 bis 351 oder in der eingangs genannten DE-AS beschrieben.

Zusätzlich ist in den Sollwertkanal jeder Wegsollwertaus­ gabe ein Vorfilter 3 einschleifbar, das bei Änderungen des Bahnvektors, sei es in der Richtung oder in der Ge­ schwindigkeit, wirksam wird. Das Filter 3, welches der Einfachheit halber nur aus der Rechnersteuerung 1 heraus­ gezeichnet ist, stellt ein dort gespeichertes, weitgehend inverses Modell der Strecke 2 dar. Dieses Modell muß bei der Ausgabe von jedem Wegsollwert durchlaufen werden, so daß diese Werte dann entsprechend so verzerrt werden, daß sich ein Verhalten der Gesamtregelstrecke ergibt, das zu minimaler Konturverzerrung führt. Im theoretisch optima­ len Fall wäre dies ein Übertragungsverhalten von 1, d. h. das Vorfilter 3 hat genau das inverse Verhalten der rest­ lichen Regelstrecke 2. Da dies aus praktischen Gründen im allgemeinen nicht zu realisieren ist, wird man das Vorfilter 3 so bemessen, daß immer noch zeitliche Über­ tragungsfaktoren eine gewisse Rolle spielen, aber ande­ rerseits doch darauf geachtet ist, daß der Konturfehler möglichst gering gehalten wird.

Claims (1)

1. Verfahren zum Verringern von Bahnfehlern bei rechnerge­ steuerten Werkzeugmaschinen oder Industrierobotern, bei dem vom Rechner im Sollwertkanal angelieferte Wegsollwer­ te der Antriebsregelkreise die Bahn und die Bahngeschwin­ digkeit bestimmen, dadurch gekennzeich­ net, daß im Sollwertkanal jedes Antriebsregelkreises ein bei Bahnvektoränderungen wirksames Vorfilter (3) ein­ geschaltet wird, das im wesentlichen das inverse Übertra­ gungsverhalten der betreffenden Antriebsregelstrecke (2) hat.