DE3708266A1 - Servosystem mit nachfuehrung - Google Patents

Servosystem mit nachfuehrung

Info

Publication number
DE3708266A1
DE3708266A1 DE19873708266 DE3708266A DE3708266A1 DE 3708266 A1 DE3708266 A1 DE 3708266A1 DE 19873708266 DE19873708266 DE 19873708266 DE 3708266 A DE3708266 A DE 3708266A DE 3708266 A1 DE3708266 A1 DE 3708266A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
servo system
speed
command
equation
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19873708266
Other languages
English (en)
Other versions
DE3708266B4 (de
Inventor
Yoshinari Sasaki
Jun Fujita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Machine Co Ltd filed Critical Toshiba Machine Co Ltd
Publication of DE3708266A1 publication Critical patent/DE3708266A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3708266B4 publication Critical patent/DE3708266B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/36Automatic controllers electric with provision for obtaining particular characteristics, e.g. proportional, integral, differential
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B24/00Open-loop automatic control systems not otherwise provided for
    • G05B24/02Open-loop automatic control systems not otherwise provided for electric
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
    • G05D13/62Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover characterised by the use of electric means, e.g. use of a tachometric dynamo, use of a transducer converting an electric value into a displacement
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41187Inverse, reciprocal filter, transfer function, reduce lag in contouring
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41204Compensation circuit for input, reference, before comparator
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/42Servomotor, servo controller kind till VSS
    • G05B2219/42256Sampling the signal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Servosystem mit Nachführung. Dieses soll nach der Erfindung geeignet sein, eine volle Nachführung unter extrem genauer Steuerung von Geschwindigkeit und/oder Position ohne Zeitverzug zu erreichen.
Bei einem konventionellen Servosystem wird an der Ausgangsseite stets ein Zeitverzug der Signalabgabe in bezug auf ein eingegebenes Steuersignal bezüglich Geschwindigkeit oder Position beobachtet, mit der Folge, daß das darauf ansprechende aktuelle Ausgangssignal eine unterschiedliche Betriebsweise im Vergleich mit dem Steuerwert ergibt. Dies wird beispielsweise in Fig. 1 veranschaulicht. Dort ist das tatsächliche Ansprechen ("response", auch "Übertragung") durch eine gestrichelt dargestellte hochdimensionale Kurve 2 repräsentiert, obwohl ein tatsächliches Beschleunigungs/Verzögerungs- Steuersignal, das durch die ausgezogene Linie 1 repräsentiert ist, lineare Trapezform hat. Diese Deformation der Form des Eingangssignals im Ansprechen bzw. beim Übertragen im Ausgangssignal stellt ein signifikantes Problem besonders dann dar, wenn ein Objekt durch eine Vielzahl von Servosystemen gesteuert wird. Das ergibt eine unerwünschte wechselwirkende und selektierende Beeinflussung der einzelnen Servoeinflüsse und dadurch einen merklichen Mangel der Güte der Steuerung.
In der numerischen Steuereinrichtung, die eine ideale elektrische Unter- oder Nebenschleife aufweist ("gain" ∼ Übertragungsfunktion "1" bis zur Frequenz "∞"; keine Stromsättigung), ist in einem üblichen Servosystem die Transferfunktion durch ein Blockdiagramm gemäß Fig. 2 repräsentiert und ferner in Fig. 3 als ein generelles Konzept eines Blocks dargestellt, der ein Steuersystem 3 und ein gesteuertes System 4 repräsentiert. Im einzelnen repräsentiert in Fig. 2 R (rad/sec) ein Geschwindigkeitskommando, welches von einem DDA (Digital Differential Analyzer) angeliefert wird, R* (rad) stellt ein Lagekommando dar und R repräsentiert die Ausgangsposition des gesteuerten Systems 4. Dementsprechend repräsentiert R e (rad) die Positions- oder Lageabweichung, die dann in ein positionsbezogenes Schleifensystem (Übertragungsfaktor der Positionsschleife ω o ) eingegeben wird. Die Positionsabweichung R e im Positionsschleifensystem aufgrund des Geschwindigkeitskommandos R (rad/sec) und die Abweichung R e zwischen dem Geschwindigkeitskommando R und der Geschwindigkeit R (rad/sec) werden in ein Geschwindigkeitssteuersystem eingegeben (Übertragungsfaktor der Geschwindigkeitsschleife ω c ). Fig. 3 zeigt, daß ein Ansprechen, d. h. die Transferfunktion, des auf dem Eingangskommando basierenden Ausgangssignals, bezogen auf das Steuersystem 3 und das gesteuerte System 4 "W" beträgt, und zwar zu einer Zeit, wenn das Geschwindigkeitskommando und das Lagekommando in das Steuersystem 3 eingegeben werden.
Bei einem Servosystem dieser Art wird jedoch die Positionsabweichung R e nicht "0", es sei denn während einer Zeitspanne, in welcher der Betrieb gestoppt ist. Wenn nämlich das eingegebene Geschwindigkeitskommando R konstant ist, wird immer eine konstante Lageabweichung R e erzeugt, und wenn das Geschwindigkeitskommando R variiert, variiert auch immer die Lageabweichung R e . Wenn etwa ein Werkstück in einer Aufnahmewerkzeugmaschine spanabhebend rund geschnitten werden soll, wird aus diesem Grunde zwangsläufig ein Bearbeitungsfehler erzeugt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten bei den bekannten Servosystemen zu beheben und ein Servosystem mit einer Bauart mit vollständiger Nachführung zu schaffen, bei dem ein Ausgangssignal vollständig nachgeführt wird und im Ansprechen bzw. bei der Übertragung kein Verzug in bezug auf das Eingangskommando bezüglich Geschwindigkeit und/ oder Position erhalten zu werden braucht.
Insbesondere hat die Erfindung zum Ziel, ein solches Servosystem mit vollständiger Nachführung zu schaffen, das durch eine digitale Schaltung gebildet ist.
Diese Aufgabe und andere Ziele können erreicht werden, indem man nach der Erfindung ein Servosystem der Bauart mit vollständiger Nachführung schafft, bei dem dann, wenn eine Transferfunktion eines Servosystems mit einem Steuersystem und einem gesteuerten System durch W bestimmt ist, ein Vorkompensationssystem mit der umgekehrten Funktion 1/W der Transferfunktion zusätzlich vor dem Steuersystem angeordnet wird, derart, daß ein Steuerkommando in das Vorkompensationssystem eingegeben wird. Das Steuerkommando ist insbesondere speziell auf ein Geschwindigkeitskommando und/oder auf ein Positionskommando bezogen, und das Vorkompensationssystem weist allgemein Proportional- und Differentialelemente auf.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert, an denen auch der Charakter, das Prinzip und der Nutzwert der Erfindung noch weiter verdeutlicht werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Erklärung der Abweichung eines Ausgangssignals, das auf ein Eingangskommando eines üblichen Servosystems anspricht;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines üblichen Servosystems in Gestalt einer numerischen Steuereinrichtung;
Fig. 3 eine Ansicht zur Erklärung eines Konzepts eines üblichen Servosystems;
Fig. 4 eine Ansicht zur Erklärung eines Konzeptes eines Servosystems, welches ein Vorkompensationssystem erfindungsgemäß enthält;
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer allgemeinen Bauart eines Geschwindigkeitssteuersystems, auf welches die Erfindung anwendbar ist;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Servosystems, das durch Kombinieren des Vorkompensationssystems gemäß der Erfindung mit dem Servosystem gemäß Fig. 5 gebildet;
Fig. 7 ein Blockdiagramm der Art, bei der das Kompensationsverfahren des Systems gemäß Fig. 6 deformiert wird;
Fig. 8 ein Blockdiagramm einer allgemeinen Art eines Positionssteuersystems, auf welches die Erfindung anwendbar ist;
Fig. 9 ein Blockdiagramm eines Servosystems, welches durch Kombinieren des Vorkompensationssystems gemäß der Erfindung mit dem Servosystem gemäß Fig. 8 gebildet ist;
Fig. 10 ein Blockdiagramm der Art, bei der das Kompensationsverfahren des Systems gemäß Fig. 9 defomiert wird;
Fig. 11 ein Blockdiagramm eines Servosystems, das durch Hinzufügen von proportionalen und differentialen Abänderungen des Servosystems gemäß Fig. 2 gebildet ist;
Fig. 12 ein umgeschriebenes Blockdiagramm der Art von Fig. 11;
Fig. 13 ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Falles, bei dem ein mit einer Positionsabweichung "0" versehenes System von dem Servosystem gemäß Fig. 12 abgeleitet ist;
Fig. 14 ein Blockdiagramm eines Servosystems, bei dem das Vorkompensationssystem nach der Erfindung im Falle eines Abtast(sampling)-Steuerverfahrens vorgesehen ist;
Fig. 15 ein Blockdiagramm, bei dem eine positionsbezogene Rückkopplungsschleifen-Verstärkung nach Fig. 14 in eine geschwindigkeitsbezogene Rückkopplungsschleifen-Verstärkung eingeführt ist;
Fig. 16 ein Blockdiagramm eines generellen Konzeptes eines Servosystems, das das Vorkompensationssystem nach der Erfindung in Realisierung durch eine numerische Schaltung verwendet;
Fig. 17 ein Blockdiagramm, welches eine Konstruktion eines Beispiels darstellt, bei dem eine Z-Umwandlung an der Übertragungsfunktion W des Servosystems vorgenommen wird; und
Fig. 18 ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Servosystems, bei dem eine Kompensation mittels des Vorkompensationssystems H s (Z) nach der Erfindung vorgenommen ist.
Die erfindungsgemäßen Ausführungen werden nun anhand der Fig. 4 ff. beschrieben.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Servosystems gemäß der Erfindung. Dieses ist mit der Umkehrfunktion 1/W der Übertragungsfunktion W eines konventionellen Servosystems versehen, welches ein Steuersystem 3 und ein gesteuertes System 4 aufweist. Hierzu ist ein Vorkompensationssystem 10 schaltungsmäßig vor dem Steuersystem 3 anzuordnen. Kommandos, also Eingangssignale hinsichtlich Geschwindigkeit und Position, sind in dieses Vorkompensationssystem 10 einzugeben.
Nachfolgend werden Verfahren beschrieben, mit denen man das Vorkompensationssystem 10 der Erfindung bestimmen kann, um eine Steuerung zu erhalten, mit der man eine vollkommene Nachführung des Geschwindigkeitskommandos und des Lagekommandos in einem allgemeinen Servosystem erreichen kann, um die Geschwindigkeits- und die Lagesteuerung auszuführen.
Zunächst werden Verfahren zur Geschwindigkeitssteuerung nachfolgend beschrieben.
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm eines üblichen Geschwindigkeitssteuersystems zur Steuerung des Ausgangssignals in bezug auf eine Geschwindigkeit ω in bezug auf ein Eingangssignal des Steuerkommandowertes ω*. Die Übertragungsfunktion W s (S) dieses Geschwindigkeitssteuersystems wird folgendermaßen erhalten.
Nach dem Diagramm von Fig. 5 wird die folgende Gleichung (1) erhalten:
Aus dieser Gleichung (1) erhält man die Geschwindigkeit ω durch die nachfolgende Gleichung (2) ausgedrückt:
Die Geschwindigkeit ω wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt:
Dementsprechend ergibt sich die Transferfunktion W s (S) folgendermaßen:
In der obigen Gleichung (4) repräsentiert ω e eine Geschwindigkeitsabweichung, τ ist ein drehmomentbezogener Kommandowert, G s ist eine Geschwindigkeitsverstärkung, J stellt ein Trägheitsmoment dar und D repräsentiert eine viskose Reibung.
Da sich die Geschwindigkeitsabweichung ω e als ω = (ω* - ω) ausdrückt, erhält man die folgende Gleichung (5) durch Substituierung der Gleichungen (2) und (3):
Das Ansprechen bzw. die Übertragung eines kontinuierlichen Zustands auf das geschwindigkeitsbezogene Schrittkommando ω* ist demnach folgendermaßen:
Die Gleichung (6) zeigt, daß das Ansprechen bzw. die Übertragung nicht nachfolgen kann infolge der Komponente, die sich auf die Reibung bezieht.
Die Transferfunktion H s (S) des Vorkompensationssystems 10 wird dann folgendermaßen mit Hilfe der umgekehrten Funktion der Transferfunktion W s ausgedrückt, die in der Gleichung (1) repräsentiert ist:
Ein Servosystem, das durch die Transferfunktion H s (S) des Vorkompensationssystems 10 kompensiert ist, ist in Fig. 6 dargestellt. Dieses System wird gemäß Gleichung (4) in das der Fig. 7 deformiert oder abgewandelt. Im Falle der Fig. 7 wird das geschwindigkeitsbezogene Kommando ω* als Kommandowert ω d kompensiert, und im Falle der Fig. 7 ist der drehmomentbezogene Kommandowert τ kompensiert mit Hilfe der Vorwärtskopplungsschleife.
Im Falle der Fig. 7 wird die Geschwindigkeitsabweichung l e folgendermaßen ausgedrückt:
ω e = ω* - ω = 0 (8)
Es ergibt sich aus dieser Gleichung, daß das ausgangsseitliche Ansprechen bzw. die Ausgangssignalübertragung immer dem Eingangskommandowert ω* entspricht.
Nachfolgend werden die lagebezogenen Steuerverfahren oder Schritte erläutert.
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm eines allgemeinen Lagesteuersystems, das dazu dient, das Ausgangssignal zur Position R in Abhängigkeit eines Eingangssignals des positionsbezogenen Kommandowerts R* zu steuern. Dabei wird die Transferfunktion W P (S) des Lagekontrollsystems gemäß dem folgenden Verfahren erhalten. Nach dem Blockdiagramm von Fig. 8 wird eine Gleichung (9) abgeleitet:
Die Gleichung (4) wird für die obige Gleichung (9) substituiert:
Dementsprechend kann man die Lage R und die Transferfunktion W P (S) des Lagesteuersystems folgendermaßen ausdrücken:
Worin R e die Lageabweichung bzw. Positionsabweichung und G P ein Übertragungsfaktor (Gewinn, Verstärkungsfaktor) einer Positionsschleife ist.
Da sich die Positionsabweichung R e als (R* - R) ausdrücken läßt, ergibt sich die Lageabweichung R entsprechend, die aus den Gleichungen (10) und (11) folgt:
Das Ansprechen bzw. die Übertragung im kontinuierlichen Zustand auf ein rampenförmig gebildetes Positionskommando R* ergibt sich folgendermaßen:
Es ergibt sich, daß dabei die Abweichung einer konstanten Geschwindigkeit erzeugt wird.
Im folgenden Schritt ergibt sich die Transferfunktion H P (S) des Vorkompensationssystems durch die Umkehrfunktion der Transferfunktion W P (S) der Gleichung (12) in ähnlicher Weise, wie dies früher unter bezug auf den Fall einer Geschwindigkeitskontrolle beschrieben ist. Die Transferfunktion H P (S) des Vorkompensationssystems 11 ergibt sich nämlich im Falle der Lagesteuerung folgendermaßen:
Dementsprechend ist in Fig. 9 ein Lagesteuersystem dargestellt, welches mittels des durch die Gleichung (15) ausgedrückten Vorkompensationssystems 11 kompensiert ist. Das in Fig. 9 dargestellte Lagesteuersystems wird dann in das der Fig. 10 deformiert bzw. umgewandelt. Im Falle von Fig. 9 ist der Kommandowert R d kompensiert und im Falle der Fig. 10 ist der drehmomentbezogene Kommandowert τ durch die Vorwärtskopplungsschleife kompensiert. Im Falle von Fig. 10 drückt sich der Lagekommandowert R e durch die folgende Gleichung (16) aus, aus der sich ergibt, daß das Ansprechen bzw. die Übertragung des Ausgangssignals R jeweils dem Eingangskommando R* entspricht.
R e = R* - R = 0 (16)
Wie oben dargelegt wurde, ergibt sich, daß im Falle einer Geschwindigkeitssteuerung die Geschwindigkeitsabweichung und im Falle einer Funktionssteuerung die Positionsabweichung jeweils "0" sind, wenn man erfindungsgemäß das Vorkompensationssystem mit der Umkehrfunktion 1/W der Transferfunktion W eines Servosystems mit einem Steuersystem 3 und einem gesteuerten System 4 am richtigen Schaltungsort einsetzt. Bei der aktuellen Steuereinrichtung ist es indessen notwendig, ein Drehmoment zu erzeugen, welches exakt auf dem drehmomentbezogenen Kommandowert τ basiert. Diese Bedingung mag zu mancher Zeit nicht erfüllt sein zur Start- oder Stoppzeit des Schneid- oder Fräszuführprozesses, bei dem die Geschwindigkeit in einem großen Rahmen variiert wird. Diese Bedingung kann jedoch ohne Probleme in einem Fall trotzdem erreicht werden, bei die Geschwindigkeit langsam variiert, und zwar bei einer Zuführzeit während eines Kreises oder Kreisbogens.
Nachfolgend wird ein Steuerverfahren beschrieben, welches das vorerwähnte Kompensationssystem für die Positionsschleife eines Servosystems einsetzt, bei dem eine numerische Steuereinrichtung gemäß Fig. 2 Verwendung findet.
Eine Abwandlung, bei der (mindestens) ein proportionales oder differentiales Element frontseitig vorgesehen ist, wird zunächst unter Bezug auf Fig. 11 erklärt. In diesem Fall ist ein additiver Wert R von K P · R des Geschwindigkeitskommandos R und K D · R des Differentialwertes des Geschwindigkeitkommandos R zum Geschwindigkeitskommando R hinzugefügt, um das Kommando R zu erhalten, das dann an das geschwindigkeitsbezogene Schleifensystem als Geschwindigkeitskommando weitergegeben wird. In diesem Falle ist die Beziehung R e /R* zwischen dem Positionskommando R* und der Positionsabweichung R e gefordert. Unter Betrachtung des Umstands, daß sich der Inhalt von Fig. 11 zu dem der Fig. 12 umschreiben läßt, erhält man eine Serie der folgenden Gleichungen (17) bis (22):
R e = R* - R (17)
R = R · G v (S) (19)
R = R + R (20)
R = R* · G c (S) (21)
R = R e · ω o (22)
In diesen Gleichungen haben G c (S) und G v (S) folgende Bedeutungen:
Wenn man entsprechend die Gleichung (18) für die Gleichung (17) substituiert, erhält man eine Gleichung (25) folgender Art:
Wenn dann die Gleichung (19) für die Gleichung (25) substituiert wird, erhält man folgende Gleichung (26):
Fernerhin erhält man unter Substitution der Gleichung (20) für die Gleichung (26) die nachfolgende Gleichung (27):
Entsprechend erhält man unter Substitution der Gleichungen (21) und (22) die folgenden Gleichungen:
Schließlich erhält man folgende Gleichung (31), wenn die Beziehung zwischen den Gleichungen (23) und (24) anstelle der Gleichung (30) substituiert wird.
Die gesuchte Beziehung R e /R* zwischen dem Positionskommando R* und der Positionsabweichung R e wird so durch die Gleichung (31) erhalten. Wenn in dieser Gleichung K P = 1 und K D = 1/ω c gesetzt wird, wird der rechts stehende numerische Ausdruck zu "0" und man erhält die nachfolgende Gleichung (32):
Das bedeutet, daß die Positionsabweichung R e des Servosystems immer "0" ist, selbst wenn irgendein Positionskommando R* eingegeben wird. Das wiederum bedeutet, daß das Servosystem vollständig nachfolgen kann und exakt entsprechend dem eingegebenen Positionskommando betrieben wird.
Unter Verwendung dieser Beziehungen kann das Blockdiagramm der Fig. 2 zu dem gemäß Fig. 13 umgeschrieben werden.
Bei den vorhergehenden Darlegungen ist die Darstellung als ein serielles zeitliches System entwickelt worden. Bei einer tatsächlichen numerischen Steuerung (NC) wird aber das Steuerungsverfahren nach der Erfindung durch ein Abfrageverfahren bzw. eine periodische Korrektur im Sinne eines "sampling" mit Hilfe eines Computers realisiert. Dementsprechend wird jetzt ein Einfluß näher erklärt, der auf einen Abänderungsabschnitt erfolgt. Das Ausgangssignal des DDA ist nicht R (rad/sec), sondern ΔR (rad/sample). Das Blockdiagramm von Fig. 13 wird dann zu dem der Fig. 14 umgeschrieben, um dieser Tatsache Rechnung zu tragen. Darüber hinaus kann das Blockdiagramm auch noch zu dem der Fig. 15 für den Fall umgeschrieben werden, daß der positionsbezogene Schleifengewinn oder Übertragungsfaktor ω o in die Geschwindigkeitsschleife unter Berücksichtigung der numerischen Behandlung eingeführt wird. In den Blockdiagrammen der Fig. 14 und 15 repräsentieren Δ T P (sec) die Verteilperiode des DDA und ΔR (rad/sample) den Verteilungsbetrag oder die Verteilungsbeträge während der Δ T P .
Obwohl nach dem Stand der Technik das Servosystem hauptsächlich durch analoge Schaltungsmittel realisiert wird, ist man neuerdings in vielen Fällen zu einer Realisierung durch digitale Schaltungsmittel entsprechend dem Fortschritt von digitalen Computern übergegangen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf beide Arten von Schaltungen, also sowohl auf analoge als auf numerische Schaltungen, anwendbar, da die Erfindung von Anfang an betrachtet und abgehandelt wurde ohne Beziehung darauf, ob nun digitale oder analoge Schaltungsmittel das Servosystem bilden. Theoretische Beziehungen in Anwendung der vorliegenden Erfindung auf digitale Schaltungsmittel bzw. numerische Schaltungen werden nachfolgend durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert. Bei diesem kann der Term der digitalen Schaltungsmittel zwar an sich ein Softwaresystem enthalten, das durch ein Computerprogramm realisiert ist; ebenso kann diese digitale Schaltung aber auch durch einen Hardware-Schaltungskreis realisiert sein. Die Transferfunktion W(z) eines Steuersystems, das durch die digitale Schaltung gebildet wird, ist durch die Z-Umwandlung repräsentiert, und entsprechend läßt sich die Transferfunktion H(z) folgendermaßen ausdrücken:
In dieser Gleichung (33) bedeutet z -N eine Zeitverzögerung und die Zeit t = -NT, wobei T eine "sampling"-Periode im digitalen Schaltkreis bedeutet. Ein durch die Transferfunktion H(z) des Vorkompensationssystems 10 kompensiertes Servosystem ist durch das kurzgefaßte Blockdiagramm der Fig. 16 repräsentiert.
Nach dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zunächst die Transferfunktion H s (Z) des Vorkompensationssystems 10 für den Fall eingeführt, daß das Geschwindigkeitssteuersystem W s (S) mit dem digitalen Schaltkreis gebildet wird. Das bedeutet, daß ein Sampler 20 mit einer Sampling-Periode T und einem null-dimensionalen Haltekreis ZOH gemäß Fig. 17 eingeführt wird, um das Geschwindigkeitssteuersystem W s (S) mit der Digitalschaltung darzustellen und dadurch die Z-Umwandlung durchzuführen, die durch die folgende Gleichung (34) ausgedrückt wird:
In dieser Gleichung (34) bedeuten z{ } die Z-Umwandlung und (1 - e TS )/s eine Transferfunktion des null-dimensionalen Haltekreises ZOH. Auch die folgende Gleichung (35) wird dabei gebildet:
In dieser bedeuten:
Die erforderliche Transferfunktion H s (Z) erhält man dann, indem man die Gleichung (35) für die Gleichung (33) folgendermaßen substituiert:
Für den Fall N = 1, welcher der Einhaltung der Kausalität des Vorkompensationssystems 10 entspricht, erhält man aus der Gleichung (36) die folgende Gleichung (37):
Nach der Gleichung (37) wird ein System, das durch die Transferfunktion H s (Z) kompensiert wird, durch das Blockdiagramm gemäß Fig. 18 repräsentiert.
Wie oben dargelegt ist, kann also nach der Erfindung das ausgangsseitige Ansprechen bzw. die Übertragung, bezogen auf ein eingegebenes Geschwindigkeits- oder Positionskommando, in vollständiger Nachfolge erhalten werden. Da außerdem in den in Frage kommenden Servosystemen das Ansprechen bzw. die Übertragung ohne Verzögerung gesteuert werden kann, wird es möglich, ein Objekt unter Harmonisierung einer Vielzahl von Servosystemen präzise zu steuern. Insbesondere für den Fall, bei dem das Servosystem dieser Art für eine numerische Steuereinrichtung für eine Werkzeugmaschine Anwendung findet, kann eine Betriebsweise praktisch ohne Arbeitsfehler realisiert werden, wenn man ein spanabhebendes Bearbeiten, Beschneiden oder Fräsen im Kreis oder längs eines Kreisbogens hat.

Claims (6)

1. Servosystem mit einem Steuersystem und einem zu steuernden Objekt, wobei eine Transferfunktion des Servosystems durch W gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Bildung eines Servosystems vollständiger Nachführung schaltungsmäßig vor dem Steuersystem ein Vorkompensationssystem (10) mit einer umgekehrten Funktion 1/W der Transferfunktion W derart angeordnet ist, daß ein Steuerkommando in das Vorkompensationssystem (10) einzugeben ist.
2. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerkommando ein geschwindigkeitsbezogenes Kommando ist.
3. Servosystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerkommando ein positionsbezogenes Kommando ist.
4. Servosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorkompensationssystem (10) proportionale und differentiale Elemente enthält.
5. Servosystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es ein digitales System ist, welches ein System zur Ausführung einer Z-Umwandlung enthält.
6. Servosystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Z-Umwandlungssystem einen Sampler (20) und einen null-dimensionalen Haltekreis (ZOH) aufweist.
DE3708266A 1986-03-14 1987-03-13 Servosystem mit Nachführung Expired - Lifetime DE3708266B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPP56506/86 1986-03-14
JP61056506A JP2691528B2 (ja) 1986-03-14 1986-03-14 完全追従形サーボシステム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3708266A1 true DE3708266A1 (de) 1987-09-17
DE3708266B4 DE3708266B4 (de) 2004-12-09

Family

ID=13029009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3708266A Expired - Lifetime DE3708266B4 (de) 1986-03-14 1987-03-13 Servosystem mit Nachführung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4742285A (de)
JP (1) JP2691528B2 (de)
KR (1) KR900003121B1 (de)
DE (1) DE3708266B4 (de)
GB (1) GB2188454B (de)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0510212A1 (de) * 1990-11-08 1992-10-28 Fanuc Ltd. Verfahren zur steuerung eines servomotors mit vorwärtskopplung
EP0544001A1 (de) * 1991-04-16 1993-06-02 Fanuc Ltd. Adaptives-pi-steuerungssystem
EP0556412A1 (de) * 1991-09-09 1993-08-25 Fanuc Ltd. Verfahren zur steuerung eines servomotors mit vorwärtskopplung
US5444612A (en) * 1991-04-16 1995-08-22 Fanuc Ltd. Adaptive PI control system
US5448145A (en) * 1991-09-09 1995-09-05 Fanuc Ltd. Feedforward control method for a servomotor
DE4441620A1 (de) * 1994-11-23 1996-05-30 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Steuerung eines Servoantriebs
DE10312644A1 (de) * 2003-03-21 2004-09-30 Olympus Biosystems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verstellen eines Elements
DE4431326B4 (de) * 1993-09-02 2007-06-28 Mitsubishi Denki K.K. Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine
EP1939704A2 (de) 2006-12-29 2008-07-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Schätzung des Lastenmoments bei drehzahl- oder positionsgeregelten elektrischen Antrieben
DE102010001829A1 (de) * 2010-02-11 2011-08-11 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren zur Bewegung eines Maschinenelements einer Maschine aus der Automatisierungstechnik und Antriebssystem
US8970156B2 (en) 2011-12-28 2015-03-03 Fanuc Corporation Path display apparatus considering correction data
FR3075406A1 (fr) * 2017-12-20 2019-06-21 Safran Aircraft Engines Procede de reglage d'un correcteur avec ponderation de consigne

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0199485A (ja) * 1987-10-09 1989-04-18 Toshiba Corp サーボ電動機の制御装置
JP2672539B2 (ja) * 1987-12-29 1997-11-05 株式会社日立製作所 自動制御装置
US4855658A (en) * 1988-03-23 1989-08-08 Measurex Corporation Dead time compensated control loop
JPH01287703A (ja) * 1988-05-14 1989-11-20 Nkk Corp 追値制御系の制御方法
JP2888434B2 (ja) * 1988-05-27 1999-05-10 株式会社東芝 回転駆動装置
JPH0248710A (ja) * 1988-08-11 1990-02-19 Fanuc Ltd ソフトウェアサーボにおける静摩擦補償方法
JPH0738136B2 (ja) * 1988-08-22 1995-04-26 三菱電機株式会社 位置決め制御装置
JP2524389B2 (ja) * 1988-12-28 1996-08-14 松下電器産業株式会社 サ―ボ制御装置
JPH02297602A (ja) * 1989-05-12 1990-12-10 Fanuc Ltd 非線形項補償を含むスライディングモード制御方式
JPH0325505A (ja) * 1989-06-22 1991-02-04 Toyo Electric Mfg Co Ltd 多機能形制御装置
JP2646802B2 (ja) * 1990-05-02 1997-08-27 日産自動車株式会社 車両の補助操舵装置
JP2861277B2 (ja) * 1990-06-04 1999-02-24 三菱電機株式会社 位置決め制御装置および位置決め制御方法
JPH04109304A (ja) * 1990-08-30 1992-04-10 Fanuc Ltd 適応pi制御方式
JPH04109305A (ja) * 1990-08-30 1992-04-10 Fanuc Ltd サーボモータ制御方式
JPH0580810A (ja) * 1991-09-20 1993-04-02 Hitachi Ltd サーボ制御方法及び装置
US5374884A (en) * 1992-11-18 1994-12-20 University Of Michigan, The Board Of Regents Acting . . . Model-based position-repeatable disturbance compensation
FR2718258B1 (fr) * 1994-04-05 1996-05-31 Valeo Electronique Procédé d'asservissement d'un système comme un système d'essuyage de vitre de véhicule, dispositif d'asservissement mettant en Óoeuvre le procédé, et système asservi d'essuyage de vitre de véhicule.
US6784632B2 (en) * 2000-05-15 2004-08-31 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Positioning servo controller
FI117854B (fi) * 2002-04-22 2007-03-30 Aliko Automation Oy Leikkauslaite
JP4362762B2 (ja) * 2003-10-29 2009-11-11 株式会社安川電機 サーボ制御装置およびその調整方法
JP4488876B2 (ja) * 2004-12-02 2010-06-23 株式会社ミツトヨ 制御装置
DE102006003251A1 (de) * 2006-01-24 2007-07-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Regeln eines Istwertes für eine eine Position eines Stellgliedes charakterisierende Größe, Computerprogramm-Produkt, Computerprogramm und Aufzeichnungsträger
JP5302639B2 (ja) * 2008-11-21 2013-10-02 三菱重工業株式会社 サーボ制御装置
CN103809430B (zh) * 2014-02-26 2016-09-28 浙江工业大学 用于周期伺服系统的离散重复控制器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3408551A1 (de) * 1984-03-08 1985-09-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum verringern von bahnfehlern bei rechnergesteuerten werkzeugmaschinen oder industrierobotern

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55146505A (en) * 1979-05-02 1980-11-14 Fuji Electric Co Ltd Load current control system
US4484126A (en) * 1982-09-07 1984-11-20 Imec Corporation Induction motor controller
SE8305248D0 (sv) * 1983-09-28 1983-09-28 Tour & Andersson Ab Anordning for utforande av ett regleringsforlopp, serskilt med undertryckande av storande influenser
JPS61169905A (ja) * 1985-01-23 1986-07-31 Hitachi Ltd ロボツトの軌道制御装置
US4651272A (en) * 1985-06-03 1987-03-17 Vickers, Incorporated Power transmission

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3408551A1 (de) * 1984-03-08 1985-09-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum verringern von bahnfehlern bei rechnergesteuerten werkzeugmaschinen oder industrierobotern

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0510212A1 (de) * 1990-11-08 1992-10-28 Fanuc Ltd. Verfahren zur steuerung eines servomotors mit vorwärtskopplung
EP0510212A4 (en) * 1990-11-08 1994-05-25 Fanuc Ltd Method for controlling servomotor feedforward
EP0544001A1 (de) * 1991-04-16 1993-06-02 Fanuc Ltd. Adaptives-pi-steuerungssystem
EP0544001A4 (en) * 1991-04-16 1995-02-15 Fanuc Ltd Adaptive pi control system
US5444612A (en) * 1991-04-16 1995-08-22 Fanuc Ltd. Adaptive PI control system
EP0556412A1 (de) * 1991-09-09 1993-08-25 Fanuc Ltd. Verfahren zur steuerung eines servomotors mit vorwärtskopplung
EP0556412A4 (en) * 1991-09-09 1994-05-25 Fanuc Ltd Method of controlling feed-forward of servo motor
US5448145A (en) * 1991-09-09 1995-09-05 Fanuc Ltd. Feedforward control method for a servomotor
DE4431326B4 (de) * 1993-09-02 2007-06-28 Mitsubishi Denki K.K. Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine
DE4441620A1 (de) * 1994-11-23 1996-05-30 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur Steuerung eines Servoantriebs
DE10312644A1 (de) * 2003-03-21 2004-09-30 Olympus Biosystems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verstellen eines Elements
EP1939704A2 (de) 2006-12-29 2008-07-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Schätzung des Lastenmoments bei drehzahl- oder positionsgeregelten elektrischen Antrieben
EP1939704A3 (de) * 2006-12-29 2011-01-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Schätzung des Lastenmoments bei drehzahl- oder positionsgeregelten elektrischen Antrieben
DE102010001829A1 (de) * 2010-02-11 2011-08-11 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Verfahren zur Bewegung eines Maschinenelements einer Maschine aus der Automatisierungstechnik und Antriebssystem
DE102010001829B4 (de) * 2010-02-11 2011-09-01 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Bewegung eines Maschinenelements einer Maschine aus der Automatisierungstechnik und Antriebssystem
US8374706B2 (en) 2010-02-11 2013-02-12 Siemens Aktiengesellschaft Method for moving a machine element of an automation machine and a drive system
US8970156B2 (en) 2011-12-28 2015-03-03 Fanuc Corporation Path display apparatus considering correction data
DE102012025428B4 (de) 2011-12-28 2022-01-13 Fanuc Corporation Wegeanzeigevorrichtung, die Korrekturdaten berücksichtigt
FR3075406A1 (fr) * 2017-12-20 2019-06-21 Safran Aircraft Engines Procede de reglage d'un correcteur avec ponderation de consigne
WO2019122755A1 (fr) * 2017-12-20 2019-06-27 Safran Aircraft Engines Procede de reglage d'un correcteur avec ponderation de consigne
US11409265B2 (en) 2017-12-20 2022-08-09 Safran Aircraft Engines Method of setting a controller with setpoint weighting

Also Published As

Publication number Publication date
GB8705176D0 (en) 1987-04-08
JP2691528B2 (ja) 1997-12-17
DE3708266B4 (de) 2004-12-09
US4742285A (en) 1988-05-03
JPS62212801A (ja) 1987-09-18
GB2188454B (en) 1990-03-21
KR900003121B1 (ko) 1990-05-08
KR870009271A (ko) 1987-10-24
GB2188454A (en) 1987-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3708266B4 (de) Servosystem mit Nachführung
EP0309824B1 (de) Verfahren zur numerisch gesteuerten Lageregelung elektromotorisch angetriebener Achsen
DE4121531C2 (de) Bewegungssteuergerät
DE4431326B4 (de) Steuervorrichtung für eine Werkzeugmaschine
DE2034374A1 (de) Steuereinrichtung fur eine Werkzeug maschine
DE3935958C2 (de)
DE2637620C2 (de) Verfahren zum Regeln einer von mehreren Stellgrößen abhängigen Größe
DE4108293A1 (de) Steuereinrichtung zum steuern eines servomotors
EP0543034B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer numerisch gesteuerten Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine zur Ausübung des Verfahrens
DE3028312A1 (de) Servosteuersystem
DE2338880A1 (de) Verfahren und vorrichtungen zur steuerung der beweglichen teile einer werkzeugmaschine durch ein numerisches umriss- oder punkt-fuer-punkt-steuerungssystem, wobei zwei teile der maschine unabhaengig voneinander entlang einer gemeinsamen achse bewegt werden koennen
EP3438773B1 (de) Bearbeitung von werkstücken mit modellgestützter fehlerkompensation
DE1763236A1 (de) Phasendiskriminator
DE10343809A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur numerischen Steuerung
DE19614232A1 (de) Verfahren und Vorrichtung für die numerische Steuerung
DE3902460C2 (de)
DE3933993C1 (de)
EP1229411B1 (de) Steuerungsverfahren sowie Regelungsstruktur zur Bewegungsführung, Vorsteuerung und Feininterpolation von Objekten in einem Drehzahlreglertakt, der schneller als der Lagereglertakt ist
DE102017011602A1 (de) Numerische Steuerung
EP0332975B1 (de) Verfahren für das Gewindeerzeugen auf numerisch gesteuerten Automaten
DE3304644A1 (de) Steuereinrichtung fuer das gewindebearbeiten auf numerisch gesteuerten werkzeugmaschinen (gewindegangversatz-kompensation)
DE102004023848A1 (de) Datenträger mit einer auf dem Datenträger gespeicherten Steuerdatei für eine Steuereinrichtung für eine Maschine und hiermit zusammenhängende Verfahren und Einrichtung
EP0704962B1 (de) Regelung des relativen Gleichlaufs mechanisch gekoppelter Werkzeugmaschinenachsen
DE2422035A1 (de) Numerisches steuersystem
EP0844542B1 (de) Numerisches Steuerungsverfahren sowie Regelungsstruktur zur Bewegungsführung von Objekten mit einem Geschwindigkeitreglertakt, der schneller als der Lagereglertakt ist

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition