DE3879334T2

DE3879334T2 - Positionssteuerungssystem.

Info

Publication number: DE3879334T2
Application number: DE8888114849T
Authority: DE
Inventors: Akira Yamashita; Yasuhiro Yuasa
Original assignee: SG KK
Current assignee: SG KK
Priority date: 1987-09-15
Filing date: 1988-09-10
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2008-09-11
Also published as: EP0307834A3; JP2627530B2; EP0307834A2; US4914366A; DE3879334D1; EP0307834B1; JPH01193905A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Positionssteuersystem zur Verwendung bei der Positionssteuerung von Antriebsvorrichtungen, wie einem Elektromotor und einem Hydraulikzylinder, und insbesondere ein Positionssteuersystem, das eine Positionssteuerung in einem offenen Kreis durchführt, und desweiteren insbesondere ein Positionssteuersystem, das eine Positionssteuerung durchführt, bei der ein Voreilwinkel entsprechend einem Überlaufkompensationsbetrag kompensiert wird, der auf der Basis des Betrags des Gleitens während eines Bremsvorgangs bestimmt ist.
Ein bekanntes Beispiel für eine Vorrichtung (EP-A- 0135754), die eine Positionssteuerung in einem offenen Kreis unter Verwendung eines Bremssystems, zum Beispiel einer Bremse, durchführt, ist in Fig. 9 dargestellt. Die Position eines zu steuernden Objekts wird von einem Positionsdetektor 1 ermittelt und die Positionsermittlungsdaten werden von einem Komparator 2 mit einem eingestellten Wert einer Zielposition verglichen, um ein Signal zum Steuern eines Betätigers 3, zum Beispiel einer Bremse, entsprechend einer Zielposition zu liefern. In diesem Fall wird die Geschwindigkeit des Objekts von einem Geschwindigkeitsdetektor 4 ermittelt, Überlaufkompensationsbetragsdaten werden von einer Überlaufkompensationsbetragsoperationsschaltung 5 entsprechend der ermittelten Geschwindigkeit berechnet und die Positionsermittlungsdaten oder die Zielpositionsdaten werden entsprechend diesen Überlaufkompensationsbetragsdaten korrigiert. Genauer gesagt, kann die Überlaufkompensationsbetragsoperationsschaltung 5 eine Funktion eines erwarteten Werts eines Bremsüberlaufbetrags relativ zur Geschwindigkeit erzeugen (da dieser Wert ein vorbereiteter Wert ist, wird dieser Wert im folgenden als "vorbereiteter Lernwert" bezeichnet), indem sie einen solchen Wert speichert oder berechnet, und kann einen vorbereiteten Lernwert des Bremsüberlaufbetrags in dieser Funktion als Überlaufkompensationsbetragsdaten s entsprechend der ermittelten Geschwindigkeit v liefern. Die gegenwärtigen Positionsdaten des Objekts werden dem Anschein nach um diesen Überlaufkompensationsbetrag s vorgeschoben, indem die Überlaufkompensationsbetragsdaten s zu den von dem Positionsdetektor 1 ermittelten Positionsdaten x addiert werden (oder indem diese Daten s von den Zielpositionsdaten subtrahiert werden). Auf diese Weise wird durch diese Überlaufkompensationsbetragsdaten s frühzeitig eine Bremswirkung aufgebracht und wenn, im Idealfall, der tatsächliche Bremsenüberlaufbetrag gleich dem Gleitkompensationsbetrag s ist, kann das Objekt genau an der Zielposition angehalten werden.
Eine solche vorbereitende Lernfunktion ist jedoch im allgemeinen nicht ausreichend, um eine genügende Genauigkeit zu gewährleisten und die Anmelderin hat zur Erzielung einer solchen Genauigkeit bereits Open-Loop- Steuersystem mit einer als Rückschau-Funktion zu bezeichnenden Lernfunktion vorgeschlagen. Nach dieser Rückschau-Funktion wird ein Fehler zwischen der tatsächlichen Anhalteposition bei der vorhergehenden Positionierungsoperation und der Zielposition gespeichert und eine weitere Kompensationsoperation unter Verwendung dieses Fehlers als ein Rückschau-Wert bei der nächsten Positionssteuerung durchgeführt.
Ein Beispiel für eine Positionssteuervorrichtung mit einer solchen vorbereitenden Lern- und Rückschau-Funktion ist in US-A-4 651 073 und EP-A-0135754 offenbart.
Bei der zuvor beschriebenen Positionssteuervorrichtung ist es möglich, eine der Funktionen des vorbereitenden Lernwerts manuell entsprechend dem Betriebszustand der Maschine oder dergleichen auszuwählen. Ist eine Funktion ausgewählt, wird jedoch immer lediglich die gewählte Funktion verwendet und sie kann nicht automatisch verändert werden. Eine solche Funktion des vorbereitenden Lernwerts weist im allgemeinen eine Funktion zweiter Ordnung oder mehrfacher Ordnung auf, wie in Fig. 10 dargestellt.
Fig. 10 zeigt in durchgezogener Kurve ein Beispiel einer gewählten vorbereitenden Lernfunktion und in strichpunktierter Linie ein Beispiel einer Funktion des tatsächlichen Geschwindigkeit-Brems-Überlaufbetrags. Eine solche relativ große Differenz zwischen der manuell gewählten vorbereitenden Lernfunktionskurve und der Kurve der Funktion des tatsächlichen Geschwindigkeit-Brems-Überlaufbetrags tritt oft auf. Variiert die Geschwindigkeit nicht stark, kann eine solche Differenz in dem erwarteten Wert mittels der zuvor beschriebenen Rückschau-Funktion relativ leicht kompensiert werden. Ist die Geschwindigkeit jedoch aufgrund einer abrupten Veränderung des Lastzustands des mechanischen Systems des Objekts oder aus einem anderen Grund stark abgefallen, ist die Differenz nicht länger durch die zuvor beschriebene Rückschau-Funktion kompensierbar.
Zum besseren Verständnis sei ein einfaches Beispiel angenommen. Bei der Geschwindigkeit V1 wird S1 als der vorbereitende Lernwert (Überlaufkompensationsbetrag) verwendet und der tatsächliche Gleitbetrag ist Sa, so daß Daten, die der Differenz zwischen S1 und Sa entsprechen, den Kompensationsbetrag als Rückschau-Wert bilden. Wenn die Geschwindigkeit, bei der die Bremse bei jedem Positionieren betätigt wird, im wesentlichen in der Nähe derselben V1 liegt, bringt die Kompensation mit dem Rückschau-Wert d ein gutes Ergebnis. Selbst wenn die Geschwindigkeit variiert, kann der Rückschau-Wert einer graduellen Veränderung der Geschwindigkeit folgen, so daß keine ernsthaften Schwierigkeiten auftreten. Fällt die Geschwindigkeit jedoch abrupt von V1 auf V2 ab, ist der vorbereitende Lernwert S2 und der Rückschau-Wert ist d, welcher derselbe wie zuvor ist. Dementsprechend erfolgt eine Kompensation aufgrund der Annahme, daß Sc, welches die Summe aus S2 und d ist, der Überlaufbetrag ist, während der tatsächliche Überlaufbetrag nur Sb ist und demzufolge wird ein verhältnismäßig großer Fehler erzeugt. Ein Grund für einen solchen großen Fehler ist die Neigungsdifferenz zwischen der Kurve der vorbereitenden Lernfunktion und der Kurve der Funktion des tatsächlichen Geschwindigkeit-Brems-Überlaufbetrags. Die Tatsache, daß diese Kurven Funktionen zweiter oder vielfacher Ordnung sind, vergrößert einen solchen Fehler. Kurz gesagt: je höher die Geschwindigkeit, desto größer der Abstand zwischen den beiden Kurven.
Bei der Open-Loop-Positionssteuerung wird geprüft, ob eine Ist-Stop-Position mit einer Zielposition innerhalb eines vorbestimmten zulässigen positiven und negativen Fehlerbereichs zusammenfällt (dieser zulässige Fehlerbereich wird im folgenden "Koinzidenzbreite" genannt), und, wenn sich die Ist-Stop-Position innerhalb der den Zielwert betreffenden vorbestimmten Koinzidenzbreite befindet, wird festgestellt, daß eine korrekte Positionierung auf die Zielposition erfolgt ist. Befindet sich die Ist-Stop-Position nicht innerhalb der die Zielposition betreffenden Koinzidenzbreite, ist die Positionierung nicht genau, so daß die Positionssteuerung angehalten wird und ein geeigneter Schritt, wie zum Beispiel ein erneuter Versuch der Positionierung, durchgeführt werden muß. Wenn die zuvor beschriebene vorbereitende Lern-Steuerung und die Rückschau-Steuerung durchgeführt werden, ist eine solche Ungenauigkeit der Positionierung selten. Selbst bei einer solchen Steuerung kann ein Positionierungsstellglied (z. B. ein Fluiddruckzylinder, wie zum Beispiel ein pneumatischer Zylinder) durch eine zufällige externe Kraft aufgrund eines beliebigen Faktors, z. B. die Schwingungscharakteristika des mechanischen Systems, unmittelbar nach der Erzeugung eines Bremssignals und unmittelbar vor dem Anhalten plötzlich betätigt werden, so daß die Ist-Stop-Position sich außerhalb der Koinzidenzbreite befindet. Insbesondere bei einer sequentiellen Positionierungssteuerung, bei der die Positionierung sequentiell in bezug auf Zielpositionen mehrerer Schritte erfolgt, bewirkt ein Abweichen von der Koinzidenzbreite nicht nur Schwierigkeiten aufgrund der ungenauen Positionierung in einem Schritt, in dem eine solche Abweichung aufgetreten ist, sondern auch nachteilige Auswirkungen auf die Positionierung im nächsten Schritt, so daß die Sequenz-Steuerung und die Maschine angehalten werden müssen. Insbesondere bei einem Vorgang, bei dem Arbeit durch eine Taktbewegung von Positionssteuerungssystemen erfolgt, wie bei einer Automobilfertigungsstraße, erfordert eine Abweichung bei einer Positionierung das Anhalten des gesamten Takts, so daß sie die Gesamteffizienz der Arbeit verringert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Positionssteuersystem zu schaffen, das in der Lage ist, eine genaue Positionssteuerung durch Inbetrachtziehen des Ergebnisses der vorherigen Positionssteuerung (Rückschau) und durch stets automatisch erfolgendes Auswählen einer optimalen Funktion als die vorbereitende Lernfunktion, d.h., die Funktion des Geschwindigkeitsüberlaufskompensationsbetrags durchzuführen, ohne die vorbereitende Lernfunktion festzulegen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Positionssteuersystem zu schaffen, das bei einer Open-Loop- Positionssteuerung in der Lage ist, das Auftreten von Ungenauigkeiten der Positionierung, die durch unmittelbar vor dem Anhalten durch externe Vibrationen oder dergleichen erzeugten unerwarteten Bewegungen eines zu positionierenden Objekts bewirkt werden, zu verhindern.
Das erfindungsgemäße Positionssteuersystem weist ein Positionssteuersystem auf, mit:
- einer die Position eines Objekts ermittelnden Positionsermittlungseinrichtung;
- einer die Geschwindigkeit des Objekts ermittelnden Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung;
- einer Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung, die Kompensationsdaten des Überlaufskompensationsbetrags erzeugt, der entsprechend der von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung ermittelten Geschwindigkeit bestimmt wurde;
- einer Kompensationseinrichtung, die wenigstens die von der Positionsermittlungseinrichtung ermittelten Positionsdaten und/oder die Zielpositionsdaten durch den von der Kompensationsdatenerzeugungseinrichtung erzeugten Überlaufkompensationsbetrag korrigiert;
- einer Steuereinrichtung, die ein Bremssignal auf der Basis eines Vergleichs der Positionsdaten und der Zielpositionsdaten, die einer Korrektur durch die Kompensationseinrichtung unterzogen wurden, erzeugt und steuert, um das Objekt durch Verwendung dieses Bremssignals anzuhalten;
bei dem
- eine Überlaufbetragsermittlungseinrichtung einen Überlaufbetrag des Objekts von der Erzeugung des Bremssignals an bis zum tatsächlichen Anhalten des Objekts erzeugt; und
- eine Funktionswähleinrichtung ein Wählsignal zum automatischen Wählen einer optimalen Funktion aus einer Vielzahl von Funktionen erzeugt, die in der Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung entsprechend dem von der Überlaufbetragsermittlungseinrichtung ermittelten gegenwärtigen Überlaufbetrag und der von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung während der Erzeugung des Bremssignals ermittelten Geschwindigkeit gespeichert sind, und zum Liefern dieses Wählsignals an die Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung.
Das erfindungsgemäße Positionssteuersystem ferner mit einer Korrektureinrichtung zum Ermitteln eines Fehlers zwischen einer gegenwärtigen Halteposition und einer Zielposition des Objekts, und zum Korrigieren wenigstens der von der Positionsermittlungseinrichtung ermittelten Positionsdaten und/oder der Zielpositionsdaten entsprechend diesem Fehler.
Zum Verhindern von Ungenauigkeiten bei der Positionierung, welche durch unmittelbar vor dem Anhalten auftretende, durch externe Vibrationen oder dergleichen erzeugte, unerwartete Bewegungen des zu positionierenden Objekts verursacht werden können, ist als ein Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß sie aufweist: eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen ob die gegenwärtige Halteposition mit der Zielposition innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereichs übereinstimmt, wenn das Objekt durch die Steuerung der Steuerungseinrichtung angehalten hat, und eine auf das Ergebnis der Beurteilung durch die Beurteilungseinrichtung reagierende Langsambewegungssteuerungseinrichtung zum langsamen Bewegen des Objekts, wenn die gegenwärtige Halteposition nicht mit der Zielposition übereinstimmt, um dadurch eine Übereinstimmung der Position des Objekts mit der Zielposition innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs zu bewirken.
Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß sie als Einrichtung zum Verhindern von Ungenauigkeiten bei der Positionierung, welche durch unmittelbar vor dem Anhalten auftretende, durch externe Vibrationen oder dergleichen erzeugte, unerwartete Bewegungen des zu positionierenden Objekts verursacht werden können, eine Pseudohalt-Steuerungseinrichtung zum zeitweiligen Anhalten des Objekts an einer Pseudo-Zielposition vor der Zielposition, wobei das Objekt zeitweilig an der Pseudo-Zielposition angehalten und danach an der wahren Zielposition positioniert wird.
Die Kompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung bereitet mehrere Geschwindigkeitsüberlaufskompensationsbetragsfunktionen vor, wählt eine dieser Funktionen auf ein Eingangsauswählsignal hin aus und erzeugt Überlaufkompensationsbetragsdaten, die entsprechend der von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung in der gewählten Funktion ermittelten Geschwindigkeit bestimmt sind. Die Kompensationseinrichtung korrigiert wenigstens die von der Positionsermittlungseinrichtung ermittelten Positionsdaten und/oder die Zielpositionsdaten um die von der Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung erzeugten Überlaufkompensationsbetragsdaten. Die Steuereinrichtung erzeugt ein Bremssignal auf der Basis eines Vergleichs zwischen den Positionsdaten und den Zielpositionsdaten, die der Korrektur durch die Kompensationseinrichtung unterzogen wurden, um so eine Bremswirkung auf das zu positionierende Objekt aufzubringen.
Es sind kennzeichnende Merkmale der Erfindung, daß das Positionssteuersystem die Überlaufbetragsermittlungseinrichtung und die Funktionswähleinrichtung aufweist, und daß die in der Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung verwendete Funktion automatisch entsprechend dem Ausgang dieser Funktionswähleinrichtung gewählt wird. Die Überlaufbetragsermittlungseinrichtung ermittelt den Überlaufbetrag des Objekts von der Erzeugung des Bremssignals an bis zum tatsächlichen Anhalten des Objekts. Die Funktionswählsignaleinrichtung erzeugt ein Wählsignal zum Auswählen einer optimalen Funktion entsprechend dem von der Überlaufbetragsermittlungseinrichtung ermittelten gegenwärtigen Überlaufbetrag und der von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung ermittelten Geschwindigkeit zum Zeitpunkt der Erzeugung des Bremssignals und liefert das Wählsignal an die Kompensationsbetragsdatenermittlungseinrichtung.
Das Auswählen einer optimalen Funktion kann zum Beispiel in Übereinstimmung mit dem von der Überlaufbetragsermittlungseinrichtung ermittelten gegenwärtigen Überlaufbetrag und mit jeweiligen Überlaufkompensationsbeträgen jeweiligen Funktionen entsprechend den von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung ermittelten Geschwindigkeiten zum Zeitpunkt des Erzeugens des Bremssignals erreicht werden. Bei einem typischen Beispiel wird der gegenwärtige Überlaufbetrag bei der Durchführung der Positionssteuerung sequentiell mit den jeweiligen Überlaufkompensationsbeträgen in den jeweiligen Funktionen entsprechend den Geschwindigkeiten während der Positionssteuerung verglichen, um einen Überlaufkompensationsbetrag zu finden, der dem gegenwärtigen Überlaufbetrag am nächsten ist, und die diesem Überlaufkompensationsbetrag entsprechende Funktion wird als die optimale Funktion ausgewählt.
Auf diese Weise wird stets automatisch eine optimale Geschwindigkeits-Überlaufkompensationsbetragsfunktion, die der tatsächlichen Geschwindigkeits-Überlaufkompensationsbetragscharakteristik der vorherigen (d.h., unmittelbar vorhergehenden) Positionssteuerung am nächsten ist, ausgewählt und diese ausgewählte Funktion wird zur Positionssteuerung verwendet. Somit wird stets automatisch der optimale Wert unter mehreren als vorbereitende Lernwerte vorbereiteten Geschwindigkeits-Überlaufkompensationsbetragsfunktionen ausgewählt, indem das Ergebnis der vergangenen (d.h., unmittelbar vorhergehenden) Positionssteuerung berücksichtigt wird, d.h., indem auf die vorhergehende Positionssteuerung Rückschau gehalten wird.
Aufgrund der zuvor beschriebenen selektiven Verwendung einer optimalen Geschwindigkeits-Überlaufkompensationsbetragsfunktion ist die Differenz zwischen dem Überlaufkompensationsbetrag und dem tatsächlichen Überlaufbetrag verringert, so daß eine Positionssteuerung mit geringem Fehler durchführbar ist.
Daher ist erfindungsgemäß eine ausgezeichnete Positionssteuerung zu erwarten, ohne die Rückschau-Funktion zum Erhalten eines Fehlers zwischen der tatsächlichen Haltposition und der Zielposition des Objekts bei der vergangenen (d.h., vorhergehenden) Positionssteuerung und ohne die Durchführung einer Kompensation der Positionsdaten oder der Zielpositionsdaten entsprechend diesem Fehler. Ist jedoch eine solche Rückschau-Funktion vorgesehen, ist eine noch bessere Positionssteuerung zu erwarten.
Für eine solche Rückschau-Funktion ist ferner eine Korrektureinrichtung vorgesehen. Diese Korrektureinrichtung ermittelt einen Fehler zwischen der tatsächlichen Haltposition und der Zielposition des Objekts, korrigiert ferner wenigstens die von der Positionsermittlungseinrichtung ermittelten Positionsdaten und/oder die Zielpositionsdaten entsprechend diesem Fehler und führt eine Kompensation zur Beseitigung dieses Fehlers durch.
Wie zuvor beschrieben, weicht bei dieser Erfindung der Überlaufkompensationsbetrag aufgrund der selektiven Verwendung einer optimalen Geschwindigkeits-Überlaufkompensationsbetragsfunktion nur geringfügig von dem tatsächlichen Überlaufbetrag ab und daher wird ein Fehler zwischen der tatsächlichen Haltposition und der Zielposition bei jeglicher Geschwindigkeit nicht sehr groß, so daß der Kompensationswert für die Korrektur aufgrund der Rückschau-Funktion selbst bei einer hohen Geschwindigkeit nicht sehr groß wird. Selbst wenn sich die Geschwindigkeit des Objekts abrupt verändert (abfällt), tritt daher nicht das Problem der bekannten Vorrichtung auf, daß ein durch die Rückschau-Funktion erzeugter hoher Kompensationswert einen Fehler bewirkt.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß, wenn das zu positionierende Objekt angehalten hat, die Beurteilungseinrichtung beurteilt ob die tatsächliche Haltposition des Objekts innerhalb eines zulässigen Fehlerbereichs (Koinzidenzbreite) mit der Zielposition zusammenfällt. Wenn auf das zu positionierende Objekt zum Beispiel unmittelbar nach der Erzeugung des Bremssignals und unmittelbar vor dem Anhalten des Objekts externe Schwingungen aufgebracht werden, durch welche das Objekt unerwartete Bewegungen ausführt, wird die Positionierung ungenau und die tatsächliche Haltposition bewegt sich aus dem zulässigen Fehlerbereich (Koinzidenzbreite) der Zielposition. In diesem Fall stellt die Beurteilungseinrichtung fest, daß sich die tatsächliche Haltposition außerhalb des zulässigen Fehlerbereichs (Koinzidenzbreite) der Zielposition befindet. Entsprechend dieser Nicht-Koinzidenz-Feststellung bewirkt die Langsambewegungseinrichtung ein langsames Fortbewegen des Objekts und korrigiert so die Position des Objekts derart, daß diese mit der Zielposition innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs zusammenfällt.
Somit ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß, selbst wenn die tatsächliche Haltposition von dem zulässigen Fehlerbereich der Zielposition abweicht, die Positionssteuerung nicht angehalten wird, sondern die Langsambewegungssteuerung durchgeführt wird, so daß die tatsächliche Haltposition innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs (Koinzidenzbreite) der Zielposition bewegt wird. Somit können Nachteile wie die Unterbrechung einer Taktsteuerung eliminiert werden.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß, wenn die Pseudohalt-Steuereinrichtung vorgesehen ist, das zu positionierende Objekt zeitweilig an einer Pseudo-Zielposition vor der Zielposition angehalten wird, und daß, nachdem das Objekt zeitweilig an der Pseudo-Zielposition angehalten wurde, das Objekt an der wahren Zielposition angeordnet wird. Anders ausgedrückt wird die Open-Loop- Positionssteuerung zweimal hintereinander durchgeführt (d.h., die Positionierung in bezug auf die Pseudo-Zielposition und die Positionierung in bezug auf die wahre Zielposition). Durch diese Anordnung wird, selbst wenn das Objekt aufgrund einer auf das Objekt unmittelbar vor dessen Anhalten aufgebrachten externen Vibration eine unerwartete Bewegung durchführt, eine Ungenauigkeit in der Positionierung durch die Positionierung auf die Pseudo-Zielposition absorbiert, wodurch die Positionierung auf die wahre Zielposition letzlich genau erfolgen kann.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 - ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Positionssteuersystems;
Fig. 2 - ein Ablaufdiagramm als ein Beispiel für eine in einem in Fig. 1 dargestellten Abschnitt zum Wählen eines vorbereitenden Lernmusters ausgeführte Verarbeitung;
Fig. 3 - ein Blockschaltbild eines in dem in Fig. 1 dargestellten Abschnitt zum Wählen des vorbereitenden Lernmusters enthaltenen Registers, das eine ausgewählte Musternummer speichert;
Fig. 4 - ein Blockschaltbild eines Beispiels für einen in Fig. 1 dargestellten Rückschau-Korrekturoperationsabschnitt 16;
Fig. 5 - ein Blockschaltbild eines Beispiels für eine Langsambewegungssteuervorrichtung, die dem Positionssteuersystem von Fig. 1 hinzugefügt werden kann;
Fig. 6 - ein Blockschaltbild eines modifizierten Beispiels der Langsambewegungssteuervorrichtung von Fig. 5;
Fig. 7 - ein Blockschaltbild eines Beispiels für eine Pseudohalt-Steuervorrichtung, die der Positionierungsvorrichtung von Fig. 1 hinzugefügt werden kann;
Fig. 8 - ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel für ein anderes Positionssteuersystem darstellt, bei welchem die in den Fign. 5 bis 7 gezeigten Langsambewegungssteuerungs- oder die Pseudohalt-Steuervorrichtung anwendbar sind;
Fig. 9 - ein Blockschaltbild eines Beispiels der bekannten Vorrichtung: und
Fig. 10 - eine Kurvendarstellung zur Erläuterung des Problems der bekannten Vorrichtung.
Nach der Darstellung von Fig. 1 ermittelt ein Positionsdetektor 10 die gegenwärtige Position eines Objekts der Positionssteuerung und erzeugt anschließend digitale Positionsdaten X, welche die gegenwärtige Position angeben. Ist das Objekt eine rotierende Vorrichtung, zum Beispiel ein Motor, wird ein Positionsdetektor vom Rotationstyp verwendet, während bei einem Objekt, das eine sich linear verschiebende Vorrichtung ist, zum Beispiel ein pneumatischer oder hydraulischer Zylinder, ein Positionsdetektor vom Lineartyp verwendet wird. Ein pneumatischer Zylinder mit einer Bremse ist ein einfacher linearer Betätiger, der zur Open-Loop-Steuerung geeignet ist. Wenn das zu steuernde Objekt ein solcher linearer Betätiger ist, ermittelt der Positionsdetektor 10 eine Kolbenstangenposition.
Ein Geschwindigkeitsdetektor 11 ermittelt die Geschwindigkeit des zu steuernden Objekts und erzeugt anschließend digitale Geschwindigkeitsdaten V entsprechend der ermittelten Geschwindigkeit. Als Geschwindigkeitsdetektor 11 kann ein unabhängiger Detektor, zum Beispiel ein Drehzahlmesser, verwendet werden. Alternativ kann der Geschwindigkeitsdetektor 11 eine Einrichtung zum Berechnen der Geschwindigkeit auf der Basis der Veränderung der Positionsdaten X sein.
Ein Überlaufkompensationsbetragsdatenspeicher 12 bildet die Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung und besteht, zum Beispiel, aus einem Lesespeicher (ROM), in dem vorab eine Tabelle von Geschwindigkeits- Überlaufkompensationsbetragsfunktionen gespeichert ist. Die in diesem Speicher 12 gespeicherten n Geschwindigkeits-Überlaufkompensationsbetragsfunktionen (d. h., vorbereitenden Lernfunktionen) werden im folgenden als vorbereitende Lernmuster 1-n bezeichnet. Eines der n vorbereitenden Lernmuster 1-n wird auf ein Musterwählsignal SEL hin ausgewählt, das von einem Abschnitt 13 zum Wählen eines vorbereitenden Lernmusters geliefert wird, und Daten S des Überlaufkompensationsbetrags, die den von dem Geschwindigkeitsdetektor 11 gelieferten Geschwindigkeitsdaten V entsprechen, werden in dem gewählten Muster ausgelesen.
Die aus dem Überlaufkompensationsbetragsdatenspeicher 12 ausgelesenen Überlaufkompensationsbetragsdaten S werden einem Addierer 14 zugeführt und zu den Positionsdaten X addiert. Die gegenwärtigen Positionsdaten X des Objekts werden somit entsprechend den Überlaufkompensationsdaten S korrigiert. Dieser Addierer 14 bildet eine Kompensationseinrichtung.
Ein Zielpositionsvorgabeabschnitt 15 gibt Daten vor, welche eine Zielposition angeben, an der das Objekt anhalten soll. Da das Objekt derart ausgebildet ist, daß in mehreren Schritten angehalten werden kann, können für die jeweiligen Schritte verschiedene Zielpositionen eingestellt werden. Wenn von einer höherrangigen Vorrichtung aus oder manuell Schrittnummerdaten zugeführt werden, die einen Schritt bezeichnen, in welchem das Objekt anhalten soll, werden die für diese Schrittnummer vorgegebenen Zielpositionsdaten T geliefert.
Diese Zielpositionsdaten T werden in einem Rückschau- Korrekturoperationsabschnitt 16 auf geeignete Weise korrigiert und korrigierte Zielpositionsdaten T werden einem Komparator 17 zugeführt. Dieser Komparator 17 empfängt an einem anderen seiner Eingänge einen Ausgang des Addierers 14. Der Komparator 17 vergleicht die Zielpositionsdaten T mit den Überlaufkompensierten Positionsdaten X+S und, wenn sie miteinander übereinstimmen, erzeugt ein Bremssignal. Dieses Bremssignal ist, zum Beispiel, ein Bremsen-Einschaltsignal, das einem Bremsenbetätiger 19 das Aufbringen einer Bremswirkung angibt. Der Ausgang des Komparators 17 wird einer Treibervorrichtung 18 zum Treiben des Bremsenbetätigers 19 zugeführt. Der Ausgang des Komparators 17 wird ebenfalls einer Überlaufbetragsermittlungsschaltung 20 und einer Haltespeicherschaltung 21 zugeführt.
Die Überlaufbetragsermittlungsschaltung 20 ermittelt den Überlaufbetrag des Objekts von der Erzeugung des Bremssignals an bis zum tatsächlichen Anhalten des Objekts. Diese Schaltung 20 speichert zeitweilig die Positionsdaten X, die verfügbar sind, wenn die Bremswirkung durch das Bremsen-Einschaltsignal aufgebracht wird, und erhält den tatsächlichen Überlaufbetrag SD, indem sie die Differenz zwischen der Position zum Zeitpunkt des Beginns des Bremsens und der Position beim Anhalten berechnet.
Die Haltespeicherschaltung 21 hält die Geschwindigkeitsdaten V auf das Bremsen-Einschaltsignal hin und speichert so die Geschwindigkeit Va des Objekts zum Zeitpunkt des Aufbringens der Bremswirkung.
Ein Abschnitt 13 zum Wählen eines vorbereitenden Lernmusters bildet eine Funktionswähleinrichtung. Dieser Abschnitt 13 erzeugt ein Musterwählsignal SEL, das das optimale Muster aus den vorbereitenden Lernmustern 1-n in dem Speicher 12 entsprechend dem von der Überlaufbetragsermittlungsschaltung 20 ermittelten tatsächlichen Überlaufbetrag SD und der von der Haltespeicherschaltung 21 gehaltenen Geschwindigkeit Va zum Zeitpunkt der Erzeugung des Bremsen-Einschaltsignals auswählt.
Bei einem typischen Beispiel kann die Auswahl eines optimalen Musters entsprechend dem tatsächlichen Überlaufbetrag SD und den Überlaufkompensationsbeträgen Sa1 - San in den jeweiligen vorbereitenden Lernmustern 1-n entsprechend der Geschwindigkeit Va zum Zeitpunkt des Aufbringens der Bremswirkung erfolgen. Genauer gesagt werden die tatsächlichen Überlaufbeträge SD sequentiell mit den Überlaufkompensationsbeträgen Sa1-San in den jeweiligen Mustern 1-n verglichen, um einen Überlaufkompensationsbetrag zu ermitteln, der dem tatsächlichen Überlaufbetrag SD am nächsten ist, und es wird ein diesem Überlaufkompensationsbetrag entsprechendes Muster als das optimale Muster ausgewählt.
Ein Beispiel für eine Routine einer Musterwahlverarbeitungsfolge und anderer Verarbeitungsfolgen, die in diesem Abschnitt 13 zum Wählen eines vorbereitenden Lernmusters durchgeführt werden, ist in Fig. 2 dargestellt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, weist der Abschnitt 13 zum Wählen eines vorbereitenden Lernmusters Register PNO auf, von denen jedes eine ausgewählte Musterzahl für jeden der Schritte 1-n speichert, die mehreren Zielpositionen entsprechen. Ein einem Schritt entsprechendes Register PNO, das durch die Schrittnummerdaten bestimmt ist, wird in der Verarbeitungsfolge von Fig. 2 das Objekt des Lesens und Schreibens. Während der Positionierungsoperation wird die in dem dem durch die Schrittnummer bestimmten Schritt entsprechenden Register PNO gespeicherte Musternummer ausgelesen und als das Musterwählsignal SEL an den Überlaufkompensationsbetragsdatenspeicher 12 weitergeleitet.
Die Verarbeitungsfolge von Fig. 2 beginnt, wenn die Anhaltepositionierung abgeschlossen ist und der tatsächliche Überlaufbetrag SD erhalten ist. Zuerst wird die in dem Register PNO gespeicherte Musternummer als das Musterwählsignal SEL erzeugt und an einen Musteradresseneingang des Speichers 12 weitergeleitet, um das bei dieser Positionierung verwendete Muster auszuwählen. Die Geschwindigkeitsdaten Va der Haltespeicherschaltung 21 werden dem Geschwindigkeitsadresseneingang des Speichers 12 über eine Leitung 22 (Fig. 1) zugeführt, um das Auslesen des Überlaufkompensationsbetrags Sa(PNO) entsprechend der Geschwindigkeit Va in dem gewählten Muster (PNO) zu bewirken und zu bewirken, daß dieses dem Abschnitt 13 zum Wählen eines vorbereitenden Lernmusters über die Leitung 23 (Fig. 1) zugeführt wird.
Danach wird der gegenwärtige Überlaufbetrag SD mit dem über die Leitung 23 zugeführten Überlaufkompensationsbetrag Sa(PNO) verglichen, um zu untersuchen, ob die Bedingung SD < Sa(PNO) oder SD > Sa(PNO) oder SD = Sa(PNO) erfüllt ist.
Wenn die Bedingung SD < Sa(PNO) erfüllt ist, wird der Inhalt des Registers PNO in einem Register Pn (Block 30) gesetzt und der Inhalt von Pn wird sodann um 1 reduziert (Block 31), um ein Muster zu wählen, dessen Überlaufbetragswert eine Stufe niedriger ist. Diese Operation erfolgt zum Herabsetzen der Stufe des Musters um eine Stufe, um nach einem Kompensationsbetrag zu suchen, der dem tatsächlichen Überlaufbetrag SD näher ist, da der tatsächliche Überlaufbetrag SD geringer ist als der gegenwärtig verwendete Überlaufkompensationsbetrag Sa(PNO). Die in dem Register gespeicherte Musternummer wird als das Musterwählsignal SEL geliefert und dem Musteradresseneingang des Speichers 12 zugeführt, um ein Muster auszuwählen, das eine Stufe unter diesem liegt. Ferner werden die Geschwindigkeitsdaten Va der Haltespeicherschaltung 21 an den Geschwindigkeitsadresseneingang des Speichers 12 über die Leitung 22 (Fig. 1) angelegt, um den Überlaufkompensationsbetrag Sa(Pn) entsprechend der Geschwindigkeit Va in dem gewählten Muster (Pn) auszulesen und über die Leitung 23 (Fig. 1) (Block 32) dem Abschnitt 13 zum Wählen eines vorbereitenden Lernmusters zuzuführen. Sodann wird geprüft ob die Bedingung SD ≥ Sa(Pn) erfüllt ist oder nicht (Block 33). Ist diese Bedingung nicht erfüllt, kehrt die Verarbeitung zum Block 31 zurück, in dem der Inhalt des Registers Pn um 1 reduziert wird, um ein Muster zu wählen, das eine weitere Stufe darunter liegt, und die zuvor beschriebene Verarbeitung wird auf die selbe Weise wieder durchgeführt. Die Musternummer des Registers Pn gibt, wenn die Bedingung SD ≥ Sa(Pn) erfüllt ist, ein Muster, das einem Überlaufkompensationsbetrag entspricht, der dem Überlaufbetrag SD am nächsten ist, d.h., das optimale Muster an.
Wenn die Bedingung SD > Sa(PNO) erfüllt ist, erfolgt die Verarbeitung gemäß den Blöcken 34 - 37. Die Verarbeitung gemäß den Blöcken 34 - 37 ist ähnlich der zuvor beschriebenen Verarbeitung gemäß den Blöcken 30 - 33, mit der Ausnahme, daß der Inhalt des Registers Pn in Block 35 um 1 erhöht wird und das durch die Verarbeitung in Block 37 geprüft wird, ob die Bedingung SD ≤ Sa(Pn) erfüllt ist. Zusammenfassend gesagt, ist im Falle von SD > Sa(PNO) der tatsächliche Überlaufbetrag SD größer als der gegenwärtig verwendete Überlaufkompensationsbetrag Sa(PNO), so daß das Muster jedes Mal um eine Stufe erhöht wird, um einen Überlaufkompensationsbetrag zu suchen, der näher an dem tatsächlichen Überlaufbetrag SD liegt. In diesem Fall gibt die Musternummer des Registers Pn, wenn die Bedingung SD ≤ Sa(Pn) erfüllt ist, ein Muster an, das einem Überlaufkompensationsbetrag entspricht, der dem Überlaufbetrag SD am nächsten ist, also das optimale Muster.
Im Fall von SD = Sa(PNO) ist das gegenwärtig verwendete Muster das optimale Muster, so daß keine Notwendigkeit zum Wechseln des Musters besteht. Die Verarbeitung geht daher zu Block 38 über, in dem der Inhalt des Registers PNO beibehalten wird.
Wenn die Bedingung SD ≥ Sa(Pn) oder SD ≤ Sa(Pn) erfüllt ist, geht die Verarbeitung über die Verarbeitungsschritte der Blöcke 39 - 42 zu Block 43 über und im Block 43 wird die Musternummer des Registers Pn in dem Register PNO gespeichert. Durch diesen Verarbeitungsschritt wird das bei der nächsten diese Schrittnummer betreffenden Positionssteuerung zu verwendende Muster geändert. Anders ausgedrückt wird bei der nächsten Positionssteuerung das optimale Muster, das durch die zuvor beschriebenen Verarbeitungsschritte automatisch ausgewählt wurde, verwendet.
Die Beurteilung der Kontinuität in Block 39 erfolgt, um Hysterese in die Änderung des Musters einzubringen. Bei diesem Verarbeitungsschritt wird gezählt, wie häufig die Bedingung zum Ändern des Musters gegeben war. Ob die Bedingung zum Ändern des Musters eine vorbestimmte Zahl von Malen gegeben war oder nicht wird in Block 42 beurteilt. Die Verarbeitung geht dann zu Block 43 über, in dem der Inhalt des Registers PNO verändert wird.
Die Bereichsbeurteilung in Block 40 erfolgt, um festzustellen ob, wenn SD ≥ Sa(Pn) oder SD ≤ Sa(Pn) erfüllt ist, die Differenz zwischen SD und Sa(Pn) innerhalb eines vorbestimmten insensitiven Bereichs liegt. Liegt diese Differenz innerhalb des insensitiven Bereichs, wird angenommen, daß eine der Musteränderungsbedingungen erfüllt wurde.
Die zuvor beschriebenen Verarbeitungsschritte in den Blöcken 39-42 sind nicht wesentlich und können in geeigneter Weise verändert oder ausgelassen werden.
In Block 44 wird ein Rückschauwertkorrekturbetrag berechnet. Wenn ein zu wählendes Muster geändert werden soll, besteht die Notwendigkeit zur Korrektur eines in einer Korrekturoperation in dem Rückschau-Korrekturoperationsabschnitt 16 (Fig. 1) verwendeten Korrekturwerts um einen Betrag, der der Veränderung des Musters entspricht, so daß ein Rückschauwertkorrekturbetrag berechnet wird. Zu diesem Zweck wird zum Beispiel die Differenz E zwischen dem Überlaufkompensationsbetrag Sa(PNO), der der Geschwindigkeit Va in einem Muster vor der Änderung entspricht, und dem Überlaufkompensationsbetrag Sa(Pn), der der Geschwindigkeit Va in einem neuen Muster nach der Änderung entspricht, berechnet, und dieser Wert wird als der Rückschauwertkorrekturbetrag an den Rückschau-Korrekturoperationsabschnitt 16 (Fig. 1) geliefert.
Wie in Fig. 1 dargestellt, berechnet der Rückschau-Korrekturoperationsabschnitt 16 einen Fehler zwischen der tatsächlichen Haltposition des Objekts und der Zielposition und korrigiert wenigstens die von dem Positionsdetektor 10 ermittelten Positionsdaten X und/oder die Zielpositionsdaten T entsprechend diesem Fehler. Diesem Rückschau-Korrekturoperationsabschnitt 16 werden die Positionsdaten X, die Zielpositionsdaten T und der Rückschauwertkorrekturbetrag E zugeführt. Im Grunde wird ein Fehler ER = T - Xst, der ein Fehler zwischen der Zielposition T und der tasächlichen Haltposition Xst zum Zeitpunkt des Abschlusses des Anhaltens ist, berechnet und dieser Fehler ER wird bei jeder Positionierung akkumuliert (da ER ein positives oder negatives Vorzeichen hat, wird dem Vorzeichen entsprechend eine Addition oder eine Subtraktion durchgeführt) und der akkumulierte Fehler SER wird als der Rückschauwert berechnet. Sodann werden die Zielpositionsdaten T um diesen Rückschauwert ΣER korrigiert und als korrigierte Zielpositionsdaten T' = T + ΣER geliefert. Durch diese Anordnung ist eine Kompensation (d.h., eine Kompensation durch die Rückschaukompensation) erzielbar, durch die der Fehler ER zwischen der Zielposition T und der tatsächlichen Haltposition Xst zum Zeitpunkt des Abschließens des Haltens in Übereinstimmung mit diesem Fehler eliminiert wird. Der akkumulierte Fehler ΣER, der der Rückschauwert ist, bekommt eine andere Gewichtung, wenn das Muster der Rückschaufunktion geändert wurde. Wenn das Muster der Rückschaufunktion geändert wurde, wird daher der Rückschauwertkorrekturbetrag E wie zuvor beschrieben erzeugt und die Zielpositionsdaten T'= T + ΣER werden weiter um diesen Rückschauwertkorrekturbetrag korrigiert (addiert oder subtrahiert).
Ein Beispiel für den Rückschau-Korrekturoperationsabschnitt 16 ist in Fig. 4 dargestellt. Ein Register 50 hält Daten der tatsächlichen Haltposition Xst, indem die Positionsdaten X auf ein den Abschluß des Anhaltens erkennendes Signal STCP hin geladen werden. Ein Subtrahierer 51 berechnet einen Fehler ER durch Subtrahieren der Haltposition Xst von der Zielposition T. Ein Speicher 52, der aus einem Lese- und Schreibspeicher, zum Beispiel einem RAM besteht, speichert den akkumulierten Fehler ΣER in jedem Schritt der Abfolge. Schrittnummerdaten, die einen Positionierungsschritt bezeichnen, werden einem Adresseneingang desselben zugeführt und das den Abschluß des Anhaltens erkennende Signal STCP wird einem Lese-/Schreib-Steuereingang desselben zugeführt. Der Speicher 52 befindet sich vor dem Abschluß des Anhaltens in einem Auslesemodus und nach dem Abschluß des Anhaltens in einem Schreibmodus.
Wenn die Positionierung gemäß einem bestimmten Schritt durchgeführt wird, wird der akkumulierte Fehler ΣER bis zu der vorhergehenden, diesen Schritt betreffenden Positionierung aus dem Speicher 52 ausgelesen. Dieser akkumulierte Fehler ΣER wird einem Addierer 53 zugeführt und zur Zielposition T addiert, um korrigierte Zielpositionsdaten T' zu erhalten. In einem Operator 54 werden diese Daten T' um den Rückschauwertkorrekturbetrag E korrigiert. Der akkumulierte Fehler ΣER wird ebenfalls von einem Pufferregister 55 gehalten. Bei der Erzeugung des den Abschluß des Anhaltens erkennenden Signals STCP werden der bis zu der unmittelbar vorhergehenden Positionierung akkumulierte Fehler, der von dem Pufferregister 55 geliefert wird, und der von dem Subtrahierer 51 gelieferte gegenwärtige Fehler ER von einem Addierer 56 addiert und ein bis zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt akkumulierter Fehler ΣER wird erhalten und dieser Wert wird in dem Speicher 52 gespeichert.
In dem vorliegenden Fall wird somit die mittels der vorbereitenden Lernfunktion erfolgte Kompensationsoperation gegen die Positionsdaten X in dem Addierer 14 durchgeführt, während die Kompensationsoperation (Korrekturoperation) mittels der Ruckschaufunktion gegen die Zielpositionsdaten T in dem Rückschau-Korrekturoperationsabschnitt 16 durchgeführt wird. Die Art der Kompensationsoperation ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern es kann ebenfalls eine Kompensationsoperation entsprechend dem Überlaufkompensationsbetrag S gegen die Zielpositionsdaten T oder gegen sowohl die Positionsdaten X, als auch die Zielpositionsdaten T durchgeführt werden oder, alternativ, kann eine Kompensationsoperation entsprechend dem Rückschauwert ΣER gegen die Positionsdaten X oder gegen sowohl Positionsdaten X, als auch die Zielpositionsdaten T durchgeführt werden. Es ist ersichtlich, daß, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wenn bei Erfüllung der Bedingung X + S = T' (wobei T' = T + ΣER + E ist) die Bedingung des Komparators 17 erfüllt ist, dieselbe Bedingung des Komparators 17 durch die folgende Modifizierung der Gleichung erfüllt wird:
X = T' - S
X + S/2 = T' - S/2
X + S/3 = T' - 2S/3
-
-
-
X + S - ΣER - E = T
X - ΣER - E = T - S
-
-
-
Es ist daher ersichtlich, daß die Kompensationsoperationsschaltung zur Durchführung einer der zuvor aufgeführten modifizierten Gleichungen auf verschiedene Arten ausgebildet sein kann.
Die Beendigung der Positionierung der Haltposition wird erreicht, indem die Beendigung der Positionierung anhand einer geeigneten Bedingung, zum Beispiel der Verringerung der Geschwindigkeit des zu steuernden Objekts auf Null und dem Verstreichen eines vorbestimmten Zeitraums nach der Erzeugung des Bremseinschaltsignals, erkannt wird.
In der vorangehenden Beschreibung wurden verschiedene Funktionsmuster für jeweilige Schritte ausgewählt (d. h., jeweilige Zielpositionen). Alternativ kann für die jeweiligen Schritte ein gemeinsames Funktionsmuster verwendet werden.
Die unabhängige Variable in der Geschwindigkeit-Überlaufkompensationsbetragsfunktion ist nicht nur auf die Geschwindigkeit beschränkt, sondern es können die Beschleunigung und andere Elemente berücksichtigt werden. Die Überlaufkompensationsbetragserzeugungseinrichtung ist nicht auf einen ROM beschränkt, sondern es kann ein RAM oder eine Vorrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, eine Funktion durch arithmetische Operation zu erhalten.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Positionssteuervorrichtung ist es möglich, zusätzlich einen Steuerabschnitt vorzusehen, der eine in Fig. 5 dargestellte Langsambewegungsvorrichtung 60 aufweist.
In Fig. 5 ist ein Komparator 57 und ein Subtrahierer 58 vorgesehen, um zu beurteilen, ob die tatsächliche Haltposition mit der Zielposition T innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Fehlerbereichs, d. h., Koinzidenzbreite, zusammenfällt, wenn das zu steuernde Objekt angehalten hat. Ein Flipflop 61 wird von einem Halterkennungssignal STD gesetzt, ein Gatter 62 wird von einem Setzausgang des Flipflops 61 freigegeben und der Ausgang des Subtrahierers 58 wird dem Komparator 57 zugeführt. In dem Subtrahierer 58 wird die Differenz DIF erhalten, indem die Daten der Zielposition T von den Positionsdaten X des Objekts subtrahiert werden. Daher wird die nach dem Anhalten des zu positionierenden Objekts bestehende Differenz DIF zwischen der tatsächlichen Haltposition und der Zielposition T über das Gatter 62 dem Komparator 57 zugeführt. Der Komparator 57 vergleicht die Differenz DIF mit zulässigen Fehlerdaten +α, -α, welche die Koinzidenzbreite bestimmen, und prüft, ob die Bedingung +α ≥ DIF ≥ -α mit der Zielposition T innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs zusammenfällt. Besteht eine Koinzidenz, wird ein OK-Signal erzeugt. Besteht keine Koinzidenz, wird ein Signal +OVER erzeugt, wenn +α < DIF ist, und ein Signal -OVER wird erzeugt, wenn DIF < -α ist.
Entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs durch den Komparator 57, bewirkt die Langsambewegungssteuervorrichtung 60 eine langsame Fortbewegung des Objekts, wenn keine Koinzidenz vorliegt, um die Position des Objekts derart zu korrigieren, daß sie innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs mit der Zielposition T zusammenfällt. Der Setzausgang des Flipflop 61 wird als ein Langsambewegungsmodussignal an UND-Gatter 63 und 64 angelegt. Die UND-Gatter 63 und 64 werden im Langsambewegungsmodus derart ausgesteuert, daß sie die Signale +OVER und -OVER jeweils an eine Negativ-Langsambewegungsschaltung 65 und eine Positiv-Langsambewegungsschaltung 66 liefern. Die Negativ-Langsambewegungsschaltung 65 bewegt einen Betätiger 70 (z. B. einen pneumatischen Zylinder) auf das über das UND-Gatter 63 angelegte +OVER-Signal hin zum Positionieren des Objekts in einer langsamen Bewegung in eine negative Richtung. Die Positiv-Langsambewegungsschaltung 66 bewegt den Betätiger 70 auf das über das UND-Gatter 64 angelegte -OVER-Signal hin zum Positionieren des Objekts in einer langsamen Bewegung in eine positive Richtung. Im Falle eines pneumatischen Zylinders, zum Beispiel, kann das langsame Bewegen in Einheiten mit einer Größenordnung vom 0,2 bis 0,5 mm erfolgen.
Fällt die tatsächliche Haltposition des Objekts nicht innerhalb der vorbestimmten Koinzidenzbreite, d.h., dem zulässigen Fehlerbereich, zusammen, wird die zuvor beschriebene Langsambewegungssteuerung durchgeführt. Besteht von Beginn an eine Koinzidenz, wird das OK-Signal sofort erzeugt, um das Flipflop 61 rückzusetzen, so daß der Langsambewegungsmodus nicht einsetzt.
Durch das Durchführen der zuvor beschriebenen Langsambewegungssteuerung wird der Betätiger 70 in langsamer Bewegung in die Richtung bewegt, in der die Position des Objekts mit der Zielposition T zur Koinzidenz gelangt. Der Absolutwert des Ausgangs DIF des Subtrahierers 58 wird dadurch verringert und, bei Erfüllung des Bedingung +α ≥ DIF ≥ -α, wird das OK-Signal von dem Komparator 57 erzeugt, das Flipflop 61 wird rückgesetzt und der Langsambewegungsmodus kommt solchermaßen zum Ende.
Auf die zuvor beschriebene Weise wird die Positionssteuerung in dieser Phase nicht angehalten, selbst wenn die tatsächliche Haltposition von dem zulässigen Fehlerbereich (Koinzidenzbreite) der Zielposition abweicht, sondern die Langsambewegungssteuerung wird durchgeführt, bis die tatsächliche Haltposition sich innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs (Koinzidenzbreite) der Zielposition befindet. Dementsprechend kann in einem offenen Kreislauf stets eine genaue Positionssteuerung erzielt werden.
Bei dem Beispiel von Fig. 5 ist die Größe der von den Langsambewegungsschaltungen 65 und 66 gesteuerten langsamen Fortbewegung nicht notwendigerweise eine geringstmögliche Langsambewegungseinheit. Der Betrag einer langsamen Fortbewegung kann nach Bedarf eingestellt und verändert werden.
Der Betrag einer langsamen Fortbewegung muß nicht notwendigerweise festgelegt sein, sondern er kann ein Betrag sein, der der Differenz DIF zwischen der tatsächlichen Haltposition und der Zielposition entspricht.
Figur 6 zeigt ein modifiziertes Beispiel der Langsambewegungssteuerungsvorrichtung 60, bei dem der Betrag einer langsamen Fortbewegung mit der Differenz DIF zwischen der tasächlichen Haltposition und der Zielposition variiert.
In Fig. 6 bewegt eine Langsambewegungsschaltung 67 einen Betätiger 70 in einer langsamen Bewegung auf von einem Selektor 68 gelieferte Langsambewegungsbetragsbestimmungsdaten hin, wobei als Betrag für eine langsame Bewegung ein Betrag verwendet wird, der den Langsambewegungsbetragsbestimmungsdaten entspricht. Die Richtung der langsamen Bewegung ist auf die gleiche Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Beispiel durch das +OVER-Signal und das -OVER-Signal des Komparators 57 (Fig. 5) steuerbar. Die Langsambewegungsschaltung 67 ist durch ein Langsambewegungsmodussignal des Flipflop 61 freigebbar.
Die Langsambewegungsschaltung 67 erzeugt bei jeder langsamen Bewegung einen Langsambewegungsimpuls. Dieser Langsambewegungsimpuls wird von einem Zähler 69 gezählt. Der Inhalt des Zählers 69 wird durch den Anstieg des Haltermittlungssignals STD gesetzt und danach bei jedem Liefern des Langsambewegungsimpulses aufwärts gezählt. Der Zähler erzeugt ein Signal IT2 für ein zweifaches langsames Bewegen, wenn der Inhalt des Zählers "2" ist, und ein Signal IT9 für ein zweifaches langsames Bewegen, wenn der Inhalt des Zählers "9" ist.
Ein Flipflop 82 wird durch das Haltermittlungssignal STD gesetzt und von einem ODER-Logikausgang des Signals IT2 für ein zweifaches langsames Bewegen und des OK-Signals rückgesetzt. Ein Flipflop 83 wird durch das Signal IT2 für ein zweifaches langsames Bewegen gesetzt und von einem ODER-Logikausgang des Signals IT9 fur ein neunfaches langsames Bewegen und des OK-Signals rückgesetzt. Das Flipflop 61 für den Langsambewegungsmodus wird durch einen ODER-Logikausgang des Signals IT9 für ein neunfaches langsames Bewegen und des OK-Signals rückgesetzt. Der Selektor 68 wählt von dem Gatter 62 (Fig. 5) gelieferte Daten der Differenz DIF aus, wenn der Ausgang DIFSEL des Flipflop 82 "1" ist, und wählt Ausgangsdaten eines Teilers 84, die eine Hälfte der Differenz DIF bilden, wenn der Ausgang 1/2SEL des Flipflop 83 "1" ist. Der Selektor 68 liefert die gewählten Daten als die der Langsambewegungsschaltung 67 zuzuführenden Langsambewegungsbestimmungsdaten.
Dementsprechend wird, gleichzeitig mit dem Einsetzen des Langsambewegungsmodus durch Setzen des Flipflop 61 auf das Haltermittlungssignal STD hin, das das Flipflop 82 gesetzt und der Ausgangs DIFSEL wird "1", so daß die Differenz DIF zwischen der tatsächlichen Haltposition und der Zielposition der Langsambewegungsschaltung 67 zugeführt wird. Das Objekt wird somit auf einmal um den Betrag fortbewegt, der der Differenz zwischen der tatsächlichen Haltposition und der Zielposition entspricht. Wenn die gegenwärtige Haltposition durch diese eine langsame Bewegung in die Koinzidenzbreite der Zielposition gelangt, erzeugt der Komparator 57 das OK-Signal und die Langsambewegungssteuerung ist beendet. Gelangt die gegenwärtige Haltposition nicht in die Koinzidenzbreite, wird eine weitere langsame Bewegung um den Betrag durchgeführt, der der Differenz zwischen der gegenwärtigen Haltposition und der Zielposition entspricht.
Ist die gegenwärtige Haltposition selbst durch das zweimalige Durchführen dieser langsamen Bewegungen immer noch nicht in die Koinzidenzbreite der Zielposition gelangt, wird eine erneute langsame Bewegung durchgeführt. In diesem Fall erzeugt der Zähler 69 aufgrund der zweimaligen langsamen Bewegung das Signal IT2 für ein zweifaches langsames Bewegen, das Flipflop 82 wird rückgesetzt, das Flipflop 83 wird gesetzt, DIFSEL wird zu "0" und 1/2SEL wird "1", so daß die Daten von 1/2 der Differenz DIF zwischen der gegenwärtigen Haltposition und der Zielposition als die der Langsambewegungsschaltung 67 zuzuführenden Bestimmungsdaten des Betrags für die langsame Bewegung angelegt werden. Das Objekt wird dadurch auf einmal um einen Betrag von der Hälfte der Differenz DIF zwischen der gegenwärtigen Position und der Zielposition bewegt. Gelang die gegenwärtige Haltposition durch diese dritte langsame Bewegung in die Koinzidenzbreite der Zielposition, erzeugt der Komparator 57 das OK-Signal und die Langsambewegungssteuerung ist abgeschlossen. Wenn die gegenwärtige Position nicht innerhalb der Koinzidenzbreite liegt, wird wiederum eine langsame Bewegung um einen Betrag durchgeführt, der einer Hälfte der Differenz DIF zwischen der gegenwärtigen Position und der Zielposition entspricht.
Wenn das langsame Bewegen um einen Betrag, der der Hälfte der Differenz DIF entspricht, nach sieben Ausführungen immer noch nicht dazu geführt hat, daß sich die gegenwärtige Haltposition innerhalb der Koinzidenzbreite der Zielposition befindet, erzeugt der Zähler 69 das Signal IT9 für ein neunfaches langsames Bewegen und die Flipflops 83 und 61 werden dadurch rückgesetzt und die Langsambewegungssteuerung ist abgeschlossen. Da diese Situation abnormal ist, wird die Langsambewegungssteuerung beendet, so daß geeignete Maßnahmen zur Beseitigung dieser abnormalen Situation ergriffen werden können.
Durch das Variieren des Betrags einer langsamen Bewegung entsprechend der Differenz DIF zwischen der gegenwärtigen Haltposition und der Zielposition, ohne diesen festzulegen, ergibt sich vorteilhaft, daß eine schnelle Langsambewegungssteuerung erfolgen kann.
Bei dem vorhergehenden Beispiel betrug die Zahl der Male, bei denen die Differenz DIF zwischen der gegenwärtigen Haltposition und der Zielposition als der Betrag einer langsamen Bewegung verwendet wurde, "2" und die Zahl der Male, bei denen Daten, die der Hälfte der Differenz DIF entsprechen, verwendet wurden, betrug "7". Die Häufigkeit ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Betrag einer langsamen Bewegung ist nicht auf die Differenz DIF zwischen der gegenwärtigen Haltposition und der Zielposition, oder eine Hälfte derselben, beschränkt, sondern es können andere geeignete Verhältnisse, zum Beispiel ein Viertel, verwendet werden. Wenn die der Langsambewegungsschaltung 67 zugeführten Langsambewegungsbetragbestimmungsdaten kleiner sind als der geringstmögliche Langsambewegungsbetrag (z.B. 0,2 mm) des Betätigers 70, wird der geringstmögliche Langsambewegungsbetrag als der Betrag einer langsamen Bewegung verwendet.
Wenn die Konstruktion nach Fig. 5 oder 6 hinzugefügt wird, wird das Haltermittlungssignal STCP von Fig. 4 vorzugsweise unter der Bedingung erzeugt, daß das OK- Signal erzeugt wurde.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Positionsteuervorrichtung kann zusätzlich eine Pseudohalt-Steuervorrichtug 71 gemäß Fig. 7 vorgesehen sein.
Bei dem Beispiel von Fig. 7 ist die Pseudohalt-Steuervorrichtung 71 zusätzlich zwischen dem Komparator 17 und der Treibervorrichtung 18 der Fig. 1 vorgesehen. Die Pseudohalt-Steuervorrichtung 71 ist zum zeitweiligen Anhalten des zu positionierenden Objekts an einer vor der Zielposition gelegenen Pseudozielposition vorgesehen. Anders gesagt wird beim Positionieren des Objekts an einer gewünschten Zielposition das zu positionierende Objekt durch die Steuerung der Pseudohalt-Steuervorrichtung 71 zunächst zeitweilig an einer Pseudozielposition angehalten und sodann wird das Objekt über eine normale Steuerroute an der wahren Zielposition positioniert.
In einem Kanal, der Zielpositionsdaten T' an den Komparator 17 liefert, ist ein Subtrahierer 72 zur Pseudokompensation vorgesehen, um von einem Pseudopositionsdatenerzeugungsabschnitt 73 erzeugte Pseudopositionsdaten Δd von den Zielpositionsdaten T' zu subtrahieren. Somit werden von dem Subtrahierer 72 Daten geliefert, die eine um die Pseudopositionsdaten Δd vor der wahren Zielposition liegende Position (als "Pseudozielposition" bezeichnet) angeben, und an den Komparator 17 angelegt.
Beim Beginn der Positionierungsverarbeitung für jeden Schritt wird ein Flipflop 74 durch ein Schrittstartsignal SST gesetzt und ein Setzausgang des Flipflop 74 wird als Pseudomodussignal DM dem Pseudopositionsdatenerzeugungsabschnitt 73 zugeführt. Der Pseudopositionsdatenerzeugungsabschnitt 73 erzeugt vorbestimmte Pseudopositionsdaten Δd, wenn ihm das Pseudomodussignal DM zugeführt wird, und erzeugt keine Daten, wenn ihm das Pseudomodussignal DM nicht zugeführt wird. Dementsprechend werden dem Komparator 17 zunächst Daten der Pseudozielposition. um eine Steuerung zur Positionierung an der Pseudozielposition durchzuführen.
Wenn von dem Addierer 14 zugeführte Positionsdaten mit der Pseudozielposition übereinstimmen, erzeugt der Komparator 17 das Bremseneinschaltsignal. Die Treibervorrichtung 18 wird durch dieses Bremseneinschaltsignal betätigt, um den Bremsenbetätiger 19 (Fig. 1) zu betätigen.
Währenddessen wird das Bremseneinschaltsignal auch an ein UND-Gatter 74 geliefert. Das UND-Gatter 75 ist von dem Pseudomodussignal DM freigegeben und daher erzeugt das UND-Gatter 75 ein Signal "1", wenn das die Pseudozielposition betreffende Bremseneinschaltsignal erzeugt wird. Dieses Signal "1" wird von einer Verzögerungsschaltung 76 für einen kurzen vorbestimmten Zeitraum verzögert und ihr Verzögerungsausgang wird einem Rücksetzeingang eines Flipflop 74 zugeführt. Das Flipflop 74 wird dadurch rückgesetzt und das Pseudomodussignal DM wird zu "0". Die Pseudohaltsteuerung wird dadurch freigegeben.
Durch diese Konstruktion wird das Bremseneinschaltsignal für das Anhalten an der Pseudohaltposition nur während einer Zeitspanne erzeugt, die einer vorbestimmten kurzen Zeitspanne in der Verzögerungsschaltung 76 entspricht, und es wird eine zeitweilige Haltsteuerung entsprechend der Pseudohaltposition durchgeführt.
Da die Pseudopositionsdaten Δd "0" werden, wenn das Pseudomodussignal DM zu "0" wird, werden dem Komparator 17 Zielpositionsdaten T', die der Zielposition T entsprechen, direkt zugeführt. Wie im Fall der Fig. 1, ist wiederum eine Positionssteuerung auf die wahre Zielposition erreichbar.
Somit wird aufeinanderfolgend zweimal eine Positionierung durchgeführt (d. h., eine Positionierung in bezug auf die Pseudozielposition und eine Positionierung in bezug au die wahre Zielposition). Durch diese Anordnung wird, selbst wenn unmittelbar vor dem Anhalten des Objekts externe Vibrationen auf das zu positionierende Objekt aufgebracht werden, ein ansonsten entstehender nachteiliger Effekt bei der Positionierung auf die erste Pseudozielposition absorbiert und die Positionierung auf die wahre Zielposition kann schließlich genau erfolgen.
Die Differenz zwischen der Pseudozielposition und der wahren Zielposition ist nicht sehr groß und die Zeitspanne, in der das Bremseneinschaltsignal entsprechend der Pseudozielposition erzeugt wird, ist derart kurz, daß das Objekt nur kurz an der Pseudozielposition angehalten wird und sodann flüssig an der wahren Zielposition zum Halten kommt.
Das der Überlaufbetragermittlungsschaltung 20 und der Haltespeicherschaltung 21 zugeführte Bremseneinschaltsignal wird entsprechend der wahren Zielposition erzeugt. Zu diesem Zweck werden ein Signal, das durch Invertieren des Pseudomodussignals DM durch einen Inverter 78 erhalten wird, und der Ausgang des Komparators 17 einem UND-Gatter 77 zugeführt und der Ausgang dieses UND-Gatters 77 wird der Überlaufbetragermittlungsschaltung 20 und der Haltespeicherschaltung 21 als das entsprechend der wahren Zielposition erzeugte Bremseneinschaltsignal geliefert.
Die Pseudokompensationsoperation kann gegen die Positionsdaten X des Objekts, anstelle der Zielpositionsdaten, durchgeführt werden. In diesem Fall werden die Pseudopositionsdaten Δd zu den Positionsdaten X addiert. Die Pseudokompensationsoperation kann sowohl gegen die Zielpositionsdaten, als auch gegen die Positionsdaten X durchgeführt werden.
Die Pseudopositionsdaten Δd können für jeden Schritt verschieden sein, anstatt für die jeweiligen Schritte gemeinsame Positionsdaten zu verwenden.
Die Pseudozielpositionsdaten können, wie bei den wahren Zielpositionsdaten t, in jedem Schritt durch absolute Positionsdaten gebildet sein, anstatt durch die Differenz Δd gebildet zu sein. In diesem Fall werden als die zu verwendenden Daten entweder die Pseudozielpositionsdaten oder die wahren Zielpositionsdaten verwendet, je nachdem ob der Pseudomodus gewählt ist oder nicht.
Die Langsambewegungssteuervorrichtung 60 von Fig. 5 oder Fig. 6 und die Pseudohalt-Steuervorrichtung 71 von Fig. 7 sind nicht nur bei der Positionssteuervorrichtung nach Fig 1 anwendbar, d.h., einer Positionssteuervorrichtung, die eine Überlaufkompensation mittels Überlaufkompensationsbetragsdaten durchführt, sondern auch bei anderen Open-Loop-Steuervorrichtungen. Fig. 8 ist ein Beispiel für eine solche Positionssteuervorrichtung.
Nach der Darstellung von Fig. 8 weist die Positionssteuervorrichtung einen Positionsdetektor 10 zum Ermitteln der Position eines Objekts, einen Geschwindigkeitsdetektor 11 zum Ermitteln der Geschwindigkeit des Objekts, einen Zielpositionseinstellabschnitt 15 zum Einstellen von Zielpositionsdaten, einen Komparator 17 zum Vergleichen der Zielpositionsdaten mit den Positionsdaten, eine Treibervorrichtug 18 und einen Bremsenbetätiger 19 auf. Ein Kompensationsdatenerzeugungsabschnitt 80 erzeugt Kompensdationsdaten entsprechend der von dem Geschwindigkeitsdetektor 11 ermittelten Geschwindigkeit (z.B., Kompensationsdaten, die einem aufgrund der Geschwindigkeit zu erwartenden Überlaufbetrag entsprechen). Ein Kompensationsabschnitt 81 korrigiert wenigstens die von dem Positionsdetektor 10 ermittelten Positionsdaten oder die Zielpositionsdaten um die von dem Kompensationsdatenerzeugungsabschnitt 80 erzeugten Daten.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Bremseinrichtung nicht auf eine Bremse beschränkt, sondern es können andere Einrichtungen verwendet werden. Wird, zum Beispiel, ein Schrittmotor als Kraftquelle verwendet, ist eine Bremse nicht erforderlich und das Bremsen kann durch elektrisches Sperren des Motors erfolgen. Bei der Open-Loop-Steuerung des Schrittmotors tritt ebenfalls das von der Erfindung zu lösende Problem des Überlaufs auf und die vorliegende Erfindung löst dieses Problem.
Als Positionsdetektor 10 kann jegliche Konstruktion verwendet werden, wenn sie die Position des Objekts aufeinanderfolgend ermitteln und die Positionsdaten digital erzeugen kann. Eine solche Konstruktion kann, zum Beispiel, ein Absolutkodierer, ein Inkrementalkodierer und ein Zähler zum Zählen der Ausgangsimpulse und ein Resolver sowie eine Einrichtung zum Erhalten digitaler Positionsermittlungsdaten in Reaktion auf das Ausgangssignal. Insbesondere können vorteilhafterweise die Rotationspositionsermittlungsvorrichtungen oder die Linearpositionsermittlungsvorrichtungen vom Induktionstyp (Typ mit variabler Reluktanz) verwendet werden, die ein Phasenverschiebungssystem verwenden, wie in den japanischen vorläufigen Patentveröffentlichungen 57- 70406, 58-106691, 59-79114, der japanischen vorläufigen Gebrauchsmusterveröffentlichung 58-136718 und den US Patenten 4 754 220, 4 556 886 und 4 572 951 offenbart.
Die vorliegende Erfindung kann mittels festverdrahteter Logik oder einem Softwareprogramm unter Verwendung eines Mikrocomputers durchgeführt werden.
Bei der Feststellung ob die tatsächliche Haltposition innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Fehlerbereichs, d.h., Koinzidenzbreite, mit der Zielposition zusammenfällt, muß der Bereich der Koinzidenzbreite nicht für alle Positionierugsschritte gleich sein, sondern die Koinzidenzbreite kann in einem Schritt, bei dem eine hochgenaue Positionierung erforderlich ist, eng und in einem Schritt, bei dem eine ungefähre Genauigkeit der Positionierung möglich ist, breit sein.
Wie zuvor beschrieben, ist die vorbereitende Funktion, d.h., die Geschwindigkeit-Überlaufkompensationsbetragsfunktion, erfindungsgemäß nicht festgelegt, sondern es wird stets unter Berücksichtigung des Ergebnisses einer vorhergehenden Positionssteuerung (d,. h., Rückschau) automatisch eine optimale Funktion als diese vorbereitende Lernfunktion gewählt, so daß eine genaue Positionssteuerung durchgeführt werden kann. Anders ausgedrückt ist, aufgrund der automatischen selektiven Verwendung einer solchen optimalen Geschwindigkeit-Überlaufkompensationsbetragsfunktion, die Differenz zwischen dem als dem vorbereitenden Lernwert gelieferten Überlaufkompensationsbetrag und dem tatsächlichen Überlaufbetrag gering, so daß stets eine Positionssteuerung mit geringem Fehler durchführbar ist.
Wie zuvor beschrieben, wird erfindungsgemäß, aufgrund der automatischen selektiven Verwendung einer solchen optimalen Geschwindigkeit-Überlaufkompensationsbetragsfunktion, die Differenz zwischen dem Überlaufkompensationsbetrag und dem tatsächlichen Überlaufbetrag gering und entsprechend wird der Fehler zwischen der tatsächlichen Haltposition und der Zielposition bei keiner Geschwindigkeit groß, so daß der durch die Rückschaufunktion zu korrigierende Kompensationswert nicht zu groß wird. Daher tritt das von der bekannten Vorrichtung her bekannte Problem eines Fehlers aufgrund eines durch die Rückschaufunktion verursachten großen Kompensationswerts nicht auf, selbst wenn die Geschwindigkeit des Objekts sich abrupt verändert (abfällt), so daß stets eine genaue Positionssteuerung erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß, wenn sich die tatsächliche Haltposition nicht innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs (Koinzidenzbreite) der Zielposition befindet, die Positionssteuerung nicht angehalten wird, sondern die Langsambewegungssteuerung durchgeführt wird. Selbst wenn sich die tatsächliche Haltposition nicht innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs der Zielposition befindet, kann die Steuerung daher fortgesetzt werden, bis die tatsächliche Haltposition sich innerhalb des zulässigen Fehlerbereichs der Zielposition befindet und daher kann der Nachteil einer Unterbrechung einer Taktsteuerung im zu steuernden Maschinensystem verhindert werden.
Erfindungsgemäß wird das zu positionierende Objekt zeitweilig an einer Pseudohaltposition vor einer Zielposition angehalten und danach wird das Objekt auf der wahren Zielposition angeordnet und, selbst wenn das zu positionierende Objekt unmittelbar vor dem Anhalten einer externen Vibration ausgesetzt ist, die zu einer unerwarteten Bewegung des Objekts führt, wird ein dadurch möglicherweise verursachter nachteiliger Effekt bei der ersten Positionierung auf der Pseudohaltposition absorbiert, so daß die abschließende Positionierung auf die wahre Zielposition genau erfolgen kann.

Claims

1. Positionssteuersystem mit:

- einer die Position (X) eines Objekts ermittelnden Positionsermittlungseinrichtung (10);

- einer die Geschwindigkeit (V) des Objekts ermittelnden Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung (11);

- einer Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung (12), die Kompensationsdaten des Überlaufskompensationsbetrags (S) erzeugt, der entsprechend der von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung (11) ermittelten Geschwindigkeit (V) bestimmt wurde;

- einer Kompensationseinrichtung (16), die wenigstens die von der Positionsermittlungseinrichtung (10) ermittelten Positions-(X)-Daten oder die Zielpositions-(T)- Daten durch den von der Kompensationsdatenerzeugungseinrichtung (12) erzeugten Überlaufkompensationsbetrag (S) korrigiert;

- einer Steuereinrichtung (18, 19), die ein Bremssignal auf der Basis eines Vergleichs der Positions-(X)-Daten und der Zielpositions-(T)-Daten, die einer Korrektur durch die Kompensationseinrichtung (16) unterzogen wurden, erzeugt und steuert, um das Objekt durch Verwendung dieses Bremssignals anzuhalten;

dadurch gekennzeichnet, daß es ferner aufweist:

- eine Überlaufbetragsermittlungseinrichtung (20), die einen Überlaufbetrag des Objekts von der Erzeugung des Bremssignals an bis zum tatsächlichen Anhalten des Objekts erzeugt; und

- eine Funktionswähleinrichtung (13), die ein Wählsignal (SEL) zum automatischen Wählen einer optimalen Funktion aus einer Vielzahl von Funktionen erzeugt, die in der Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung (12) entsprechend dem von der Überlaufbetragsermittlungseinrichtung (20) ermittelten gegenwärtigen Überlaufbetrag (SD) und der von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung (11) während der Erzeugung des Bremssignals ermittelten Geschwindigkeit (V) gespeichert sind, und zum Liefern dieses Wählsignals an die Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung (12).

2. Positionssteuersystem nach Anspruch 1, bei dem die Funktionswähleinrichtung (13) das Wählsignal (SEL) zum Wählen der optimalen Funktion erzeugt, indem sie jeweilige Überlaufkompensationsbeträge (S) in den mehreren Funktionen entsprechend der von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung (11) während der Erzeugung des Bremssignals ermittelten Geschwindigkeit (V) sequentiell mit von der Überlaufbetragsermittlungseinrichtung (20) ermittelten gegenwärtigen Überlaufbetrag (SD) vergleicht, indem sie einen Überlaufkompensationsbetrag ermittelt, der dem gegenwärtigen Überlaufbetrag am nächsten ist, und die diesem Überlaufkompensationsbetrag entsprechende Funktion als die optimale Funktion auswählt.

3. Positionssteuersystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Überlaufkompensationsbetragsdatenerzeugungseinrichtung (12) aus einem Speicher besteht, der die jeweiligen Funktionen (I) speichert, und eine der Funktionen (I) auf das Wählsignal (SEL) hin auswählt und auf die in dieser ausgewählten Funktion von der Geschwindigkeitsermittlungseinrichtung (11) ermittelte Geschwindigkeit (V) hin Überlaufkompensationsbetrags-(S)-Daten liefert.

4. Positionssteuersystem nach Anspruch 1, bei dem die Funktionswähleinrichtung (13) das Wählsignal (SEL) unabhängig in bezug auf jede von verschiedenen Zielpositionen (T) erzeugt.

5. Positionssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einer Korrektureinrichtung (16) zum Ermitteln eines Fehlers zwischen einer gegenwärtigen Halteposition und einer Zielposition (T) des Objekts, und zum Korrigieren wenigstens der von der Positionsermittlungseinrichtung (10) ermittelten Positionsdaten (X) oder der Zielpositions-(T)-Daten entsprechend diesem Fehler, und bei dem die Steuerungseinrichtung (18, 19) das Bremssignal auf der Basis des Vergleichs der Positions-(X)-Daten und der Zielpositions-(T')-Daten, die der Korrektur durch die Korrektureinrichtung (16) und die Kompensationseinrichtung (12) unterzogen wurden, erzeugt.

6. Positionssteuersystem nach Anspruch 1 oder 5, ferner mit

- einer Beurteilungseinrichtung (57, 58) zum Beurteilen ob die gegenwärtige Halteposition mit der Zielposition innerhalb eines vorbestimmten Fehlerbereichs übereinstimmt, wenn das Objekt durch die Steuerung der Steuerungseinrichtung (18, 19) angehalten hat; und

- eine auf das Ergebnis der Beurteilung durch die Beurteilungseinrichtung (57, 58) reagierende Langsambewegungssteuerungseinrichtung (60) zum langsamen Bewegen des Objekts, wenn die gegenwärtige Halteposition nicht mit der Zielposition (T) übereinstimmt, um dadurch eine Übereinstimmung der Position des Objekts mit der Zielposition innerhalb des vorbestimmten Fehlerbereichs zu bewirken.

7. Positionssteuersystem nach Anspruch 6, ferner mit einer Langsambewegungsmodus-Einstelleinrichtung (61) zum Einstellen eines Langsambewegungsmodus für einen Zeitraum vom Anhalten des Objekts durch die Steuerung der Steuerungseinrichtung (18, 19) bis zur Beurteilung der Übereinstimmung durch die Beurteilungseinrichtung (57, 58) und zum Freigeben der Langsambewegungssteuerungseinrichtung (60) während des Langsambewegungsmodus.

8. Positionssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner mit einer Pseudohalt-Steuerungseinrichtung (71) zum zeitweiligen Anhalten des Objekts an einer Pseudo-Zielposition (Δd) vor der Zielposition, wobei das Objekt zeitweilig an der Pseudo-Zielposition (Δd) angehalten und danach an der wahren Zielposition positioniert wird.

9. Positionssteuersystem nach Anspruch 8, bei dem die Pseudohalt-Steuerungseinrichtung (71) aufweist: eine Pseudokompensationseinrichtung (81), die wenigstens die von der Positionsdatenermittlungseinrichtung (10) ermittelten Positionsdaten oder die Zielpositionsdaten durch vorbestimmte Pseudo-Positionsdaten korrigiert und die Steuerungseinrichtung (17, 18) veranlaßt, ein Bremssignäl zum Anhalten des Objekts an der Pseudo-Zielposition auf der Basis von Vergleichsdaten (41) zu erzeugen, die der Korrektur unterzogen wurden, und eine Pseudohalt-Freigabeeinrichtung zum Freigeben der Korrektur der Positionsdaten durch die Pseudokompensationseinrichtung (81), nachdem das Objekt zeitweilig an der Pseudo-Zielposition (Δd) gehalten hat.

10. Positionssteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Objekt einen Positionierungsbetätiger (19) aufweist, der ein Betätiger mit einer Bremse ist, und eine Bremswirkung auf das Objekt aufgebracht wird, indem die Bremse des Positionierungsbetätigers auf das Bremssignal hin betätigt wird.