JP2001100819A - 位置駆動制御システムおよび同期・同調位置駆動制御方法 - Google Patents

位置駆動制御システムおよび同期・同調位置駆動制御方法

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JP2001100819A JP27498399A JP27498399A JP2001100819A JP 2001100819 A JP2001100819 A JP 2001100819A JP 27498399 A JP27498399 A JP 27498399A JP 27498399 A JP27498399 A JP 27498399A JP 2001100819 A JP2001100819 A JP 2001100819A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数軸による同期制御および同調制御時の各
駆動軸への負荷変動により速度変動が生じた場合でも、
速度変動が生じた駆動軸の状態を把握して正確な・同期
同調制御を維持すること。 【解決手段】 一つの位置指令制御装置と、各サーボモ
ータ毎に設けられた複数個の位置駆動制御部を有し、位
置指令制御装置より位置指令を与えられる位置駆動制御
装置と、を具備した位置駆動制御システムにおいて、各
軸の制御状態データを格納する共有メモリを有し、位置
駆動制御部は、多軸の同期・同調制御時には、他軸の制
御状態データを共有メモリより取得して他軸の負荷変動
に応じた軸間修正指令値を算出する軸間修正速度・トル
ク制御部90を有し、この軸間修正速度・トルク制御部
90により算出された軸間修正指令値により自軸の指令
値を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、リニア式サーボ
モータおよび回転式サーボモータによって機械の位置を
同調および同期制御する位置駆動制御システムおよび同
期・同調位置制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来における位置駆動制御シス
テムのハードウェア構成を示している。位置駆動制御シ
ステムは、位置指令制御装置1と、位置駆動制御装置1
0と、サーボモータ20と、サーボモータ20のそれぞ
れに接続され、各モータの現在位置を検出する位置検出
器21とにより構成されている。
【0003】位置指令制御装置1は、位置指令制御用の
CPU2と、位置指令制御用のシステムプログラムメモ
リ3と、ユーザープログラムメモリ4と、パラメータメ
モリ5とにより構成されている。位置駆動制御装置10
は、各サーボモータ20、換言すれば各軸(1軸〜n
軸)毎に位置駆動制御部301〜30nを有し、各軸の位
置駆動制御部301〜30nは、位置駆動制御用のCPU
11と、位置駆動制御用のシステムプログラムメモリ1
2と、出力ポート13と、入力ポート14と、PWM電
力変換部15と、2ポートメモリ16とにより構成され
ている。
【0004】位置指令制御装置1は、ユーザープログラ
ムメモリ4に格納されているユーザープログラムに基づ
き、CPU2がシステムプログラムメモリ3に格納され
ている位置指令制御用システムプログラムを実行するこ
とにより、位置指令を生成し、各位置駆動制御部30の
2ポートメモリ16に書き込む。
【0005】位置駆動制御装置10は、位置駆動制御部
30の2ポートメモリ16に書き込まれた位置指令に対
し、位置駆動制御用のCPU11が位置駆動制御用のシ
ステムプログラムメモリ12に格納されているシステム
プログラムを実行することにより、出力ポート13を介
してPWM電力変換部15によりサーボモータ20を駆
動し、位置検出器21の情報を入力ポート14を介して
入手する。
【0006】つぎに、図5に示されている制御ブロック
図を用いて従来における位置駆動制御装置について説明
する。位置駆動制御装置は、理論位置制御・理論速度制
御を行うものであり、このような位置駆動制御装置の動
作については、電気学会D部門誌(産業応用部門)平成
6年2月号に記載の「規範モデルを用いた電動機の2自
由度位置制御」において説明されている。理論位置制御
・理論速度制御を行う位置駆動制御装置の各軸の位置駆
動制御部は、理論位置・速度制御部50と、位置制御部
60と、速度制御部70と、トルク制御部80とにより
構成される。
【0007】理論位置・速度制御部50は、位置指令制
御装置1より与えられる位置指令から理論位置フィード
バック値Piを減算して理論位置偏差を算出する理論位
置偏差演算器126と、理論位置偏差演算器126によ
って算出された理論位置偏差に理論位置ゲインPG1を
乗じて理論速度指令を算出生成する理論位置制御器12
7と、理論位置制御器127によって出力された理論速
度指令から理論速度フィードバック値Viを減算して理
論速度偏差を算出する理論速度偏差演算器128とを有
している。
【0008】理論位置・速度制御部50は、さらに、理
論速度偏差演算器128によって算出された理論速度偏
差に理論速度ゲインVG1を乗じて理論トルク指令を算
出生成する理論速度制御器129と、理論速度制御器1
29によって出力された理論トルク指令が所定値以内に
なるように制限する理論トルク指令制限器130と、理
論トルク指令制限器130により出力された理論トルク
指令から理論速度フィードバック値Viを算出するため
の理論速度制御用前回値一時バックアップメモリ132
および理論速度制御用加算器131と、理論速度フィー
ドバック値Viから理論位置フィードバック値Piを算
出する理論位置制御用積分器133とから構成される。
【0009】位置制御部60は、理論位置・速度制御部
50からの理論位置フィードバック値Piから位置検出
器21が出力する実位置フィードバック値Prを減算し
て実位置偏差を算出する実位置偏差演算器110と、実
位置偏差演算器110によって算出された理論位置偏差
に実位置ゲインPG2を乗じて実速度指令を算出生成す
る実位置制御器111とから構成される。
【0010】速度制御部70は、位置制御部60からの
実速度指令と理論位置・速度制御部50からの理論速度
フィードバック値Viとを加算し、位置検出器21が出
力する実位置フィードバック値Prを微分器114によ
って微分することにより得られる実速度フィードバック
値Vrを減算して実速度偏差を算出する実速度偏差演算
器113と、実速度積分ゲイン設定器115、実速度制
御用加算器116、実速度微分ゲイン設定器117、実
速度制御用積分器118、実速度制御器119、実速度
制御用前回値一時バックアップメモリ120とによるP
ID補償器と、機械系共振抑制フィルタ121と、ロー
パスフィルタ122とから構成される。
【0011】トルク制御部80は、速度制御部70から
の実トルク指令と理論位置・速度制御部50からの理論
トルク指令を加算するトルク指令加算器124と、トル
ク指令加算器124からの最終トルク指令が所定値以内
になるように制限するトルク指令制限器125と、PW
M電力変換部15とから構成されている。
【0012】上述の理論位置・速度制御部50、位置制
御部60、速度制御部70、トルク制御部80は、ソフ
トウェア的に構成され、システムプログラムメモリ12
(図4参照)に格納されている位置駆動制御用システム
プログラムを位置駆動制御用のCPU11が実行するこ
とにより具現されるが、これらはハードウェア的に構成
されるようにしてもよい。
【0013】つぎに、各制御部の動作について説明す
る。位置指令制御装置1からの位置指令は、指定速度に
基づき一定時間間隔で、漸進的に位置指令が変化する指
令であり、理論位置・速度制御部50は、この位置指令
と理論位置ゲインPG1と理論速度ゲインVG1に基づ
き理論的な応答性を持つよう、理論トルク指令と理論速
度フィードバック値Viと理論位置フィードバック値P
iを出力する。
【0014】位置制御部60は、理論位置フィードバッ
ク値Piに基づいて実位置フィードバック値Prとの実
位置偏差が常に零になるよう実速度指令を出力する。
【0015】速度制御部70は、理論速度フィードバッ
ク値Viと実速度指令とを加算した値に基づいて実速度
フィードバック値Vrとの実速度偏差が常に零になるよ
う実トルク指令を出力する。
【0016】トルク制御部80は、理論トルク指令と実
トルク指令とを加算した値からトルク指令制限器125
の範囲内における最終トルク指令をPWM電力変換部1
5に渡し、これに基づいてPWM電力変換部15がサー
ボモータ20を駆動する。これにより、位置指令制御装
置1からの位置指令に追従してサーボモータ20の位置
駆動制御が行われる。
【0017】このとき、位置指令制御装置1からの位置
指令への追従は、各位置駆動制御部自体のみの動作によ
り実行される。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】従来のサーボ位置駆動
制御システムにおいては、同期制御および同調制御時に
は、位置指令制御装置からの指令位置に基づき、各軸の
サーボ位置駆動制御部が個々の独立した制御により指令
位置に対し追従しているため、同期制御および同調制御
している複数の駆動軸に対し負荷変動による外乱が個々
別々に存在すると、外乱に応じた速度変動が発生し、正
確な同調が取れなくなり、また、複数軸補間による軌跡
制御の実施時には、正確な軌跡にならない等の問題点が
あった。
【0019】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、複数軸による同期制御および同
調制御時の各駆動軸への負荷変動により速度変動が生じ
た場合でも、速度変動が生じた駆動軸の状態を把握して
正確な同調および補間軌跡を維持することができる位置
駆動制御システムおよび同期・同調位置制御方法を得る
ことを目的としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達するため
に、この発明による位置駆動制御システムは、一つの位
置指令制御装置と、各サーボモータ毎に設けられた複数
個の位置駆動制御部を有し、前記位置指令制御装置より
位置指令を与えられる位置駆動制御装置と、を具備した
位置駆動制御システムにおいて、各軸の制御状態データ
を格納する共有メモリを有し、前記位置駆動制御部は、
多軸の同期・同調制御時には、他軸の制御状態データを
前記共有メモリより取得して他軸の負荷変動に応じた軸
間修正指令値を算出する軸間修正制御部を有し、前記軸
間修正制御部により算出された軸間修正指令値により自
軸の指令値を修正するものである。
【0021】つぎの発明による位置駆動制御システム
は、一つの位置指令制御装置と、各サーボモータ毎に設
けられた複数個の位置駆動制御部を有し、前記位置指令
制御装置より位置指令を与えられる位置駆動制御装置
と、を具備した位置駆動制御システムにおいて、各軸の
制御状態データを格納する共有メモリを有し、前記位置
駆動制御部は、前記位置指令制御装置からの指令位置に
基づき理論位置フィードバック値と理論速度フィードバ
ック値を生成する理論位置・速度制御手段と、前記理論
位置・速度制御手段からの理論位置フィードバック値と
サーボモータに接続されている位置検出器が出力する実
位置フィードバック値とから速度指令を生成する位置制
御手段と、他軸の理論位置フィードバック値と実位置フ
ィードバック値を前記共有メモリより取得して他軸の理
論位置フィードバック値と実位置フィードバック値との
差に応じて軸間修正速度指令値を生成する軸間修正速度
制御部と、前記位置制御手段からの速度指令を前記軸間
修正速度制御部からの軸間修正速度指令値により修正
し、修正された速度指令に基づいてトルク指令を生成す
る速度制御手段と、他軸の理論位置フィードバック値と
実位置フィードバック値を前記共有メモリより取得して
他軸の理論位置フィードバック値と実位置フィードバッ
ク値との差と前記理論位置・速度制御手段からの理論速
度フィードバック値に応じて軸間修正トルク指令を生成
する軸間修正トルク制御部と、前記速度制御手段からの
トルク指令を前記軸間修正トルク制御部からの軸間修正
トルク指令値により修正し、修正されたトルク指令に基
づいてサーボモータを駆動するトルク制御部とを有する
ものである。
【0022】つぎの発明による位置駆動制御システム
は、前記軸間修正速度制御部および前記軸間修正トルク
制御部は、他軸の理論位置フィードバック値と実位置フ
ィードバック値の差分をPID補償するPID補償器を
具備し、PID補償の下に、軸間修正速度、指令値軸間
修正トルク指令値を生成するものである。
【0023】つぎの発明による位置駆動制御システム
は、前記軸間修正速度制御は、円弧補間制御・直線補間
制御時には、自軸の理論位置フィードバック値と他軸の
理論位置フィードバック値との比率を加味して軸間修正
速度指令値を生成するものである。
【0024】また、上述の目的を達するために、この発
明による同期・同調位置駆動制御方法は、一つの位置指
令制御装置と、各サーボモータ毎に設けられた複数個の
位置駆動制御部を有し、前記位置指令制御装置より位置
指令を与えられる位置駆動制御装置と、を具備した位置
駆動制御システムにおける同期・同調位置駆動制御方法
において、各軸の制御状態データを格納する共有メモリ
を設け、前記位置駆動制御部において、他軸の制御状態
データを前記共有メモリより取得して他軸の負荷変動に
応じた軸間修正指令値を算出し、当該軸間修正指令値に
より自軸の指令値を修正して同期・同調位置駆動制御を
行うものである。
【0025】つぎの発明による同期・同調位置駆動制御
方法は、一つの位置指令制御装置と、各サーボモータ毎
に設けられた複数個の位置駆動制御部を有し、前記位置
指令制御装置より位置指令を与えられる位置駆動制御装
置と、を具備した位置駆動制御システムにおける同期・
同調位置駆動制御方法において、各軸の制御状態データ
を格納する共有メモリを設け、前記位置駆動制御部にお
いて、前記位置指令制御装置からの指令位置に基づき理
論位置フィードバック値と理論速度フィードバック値を
生成し、当該理論位置フィードバック値とサーボモータ
に接続されている位置検出器が出力する実位置フィード
バック値とから速度指令を生成し、他軸の理論位置フィ
ードバック値と実位置フィードバック値を前記共有メモ
リより取得して他軸の理論位置フィードバック値と実位
置フィードバック値との差に応じて軸間修正速度指令値
を生成し、前記位置制御手段からの速度指令を前記軸間
修正速度指令値により修正し、修正された速度指令に基
づいてトルク指令を生成し、他軸の理論位置フィードバ
ック値と実位置フィードバック値を前記共有メモリより
取得して他軸の理論位置フィードバック値と実位置フィ
ードバック値との差と前記理論速度フィードバック値に
応じて軸間修正トルク指令を生成し、前記トルク指令を
前記軸間修正トルク指令値により修正し、修正されたト
ルク指令に基づいてサーボモータを駆動するものであ
る。
【0026】つぎの発明による同期・同調位置駆動制御
方法は、他軸の理論位置フィードバック値と実位置フィ
ードバック値の差分をPID補償し、PID補償の下
に、前記軸間修正速度および前記指令値軸間修正トルク
指令値を生成するものである。
【0027】つぎの発明による同期・同調位置駆動制御
方法は、円弧補間制御・直線補間制御時には、自軸の理
論位置フィードバック値と他軸の理論位置フィードバッ
ク値との比率を加味して前記軸間修正速度指令値を生成
するものである。
【0028】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して、この
発明にかかる位置駆動制御システムおよび同期・同調位
置制御方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下
に説明するこの発明の実施の形態において、上述の従来
例と同一あるいは同等の構成部分については、上述の従
来例に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略
する。
【0029】図1は、この発明による位置駆動制御シス
テムのハードウェア構成を示している。この位置駆動制
御システムは、位置指令制御装置1と位置駆動制御装置
10との間に共有メモリ40を有しており、共有メモリ
40は図2に示されているようなメモリテーブルAを格
納している。
【0030】共有メモリ40として、各軸の位置駆動制
御部301〜30n毎に2ポートメモリを用意しており、
位置指令制御装置1から位置駆動制御部301〜30n
データを送信するときには、位置指令制御装置1が送り
先の位置駆動制御部の2ポートメモリの受信エリアに送
信データを書き込む。各軸の位置駆動制御部301〜3
nは、常時、この受信エリアの内容を監視しており、
データが書き込まれていれば、これを読み取る。位置駆
動制御部301〜30nが位置指令制御装置1にデータを
送信するときには、自2ポートメモリの送信エリアに送
信データを書き込む。位置指令制御装置1は、各軸の位
置駆動制御部301〜30nの送信エリアを常時監視し、
データが書き込まれていれば、これを読み取る。
【0031】また、位置駆動制御部301〜30nが他の
位置駆動制御部にデータを送信するときには、自2ポー
トメモリの送信エリアに送信データを書き込む。位置指
令制御装置1は各軸の位置駆動制御部301〜30nの送
信エリアを常時監視し、データが書き込まれていれば、
これを読み取る。読み取られた内容が他の位置駆動制御
部に送るべきデータであれば、位置指令制御装置1は送
り先の位置駆動制御部の2ポートメモリの受信エリアに
送信データを書き込む。各軸の位置駆動制御部301
30nは、常時、この受信エリアの内容を監視してお
り、データが書き込まれていれば、これを読み取る。
【0032】以上のようにして、このシステムにおいて
共有メモリとして要求される機能を代行することが可能
であり、共有メモリ40として上述のような構成のもの
を用いてもよい。
【0033】共有メモリ40が保持するメモリテーブル
Aは、各軸の位置駆動制御部301〜30nの現在の制御
状態を示すデータを格納しており、理論位置フィードバ
ック値(Pi)を格納するエリアと、実位置フィードバ
ック値(Pr)を格納するエリアと、理論速度フィード
バック値(Vi)を格納するエリアと、位置指令制御装
置1からの位置指令が格納されるエリアが各軸の位置駆
動制御部301〜30n毎に割り付けられている。これに
より、位置指令制御装置1は、位置指令を共有メモリ4
0を介して各軸の位置駆動制御部301〜30nに対し出
力する。
【0034】メモリテーブルAに格納される各軸の制御
状態データは、他の位置駆動制御部において負荷変動が
あった場合における軸間修正速度指令および軸間修正ト
ルク指令の算出に使用される。
【0035】図3は、この発明による位置駆動制御部を
示すブロック図である。この位置駆動制御部は、図5に
示す従来装置と比べて、軸間修正速度・トルク制御部9
0が付加され、速度制御部70’に軸間修正速度指令演
算器112が付加されている。なお、理論位置・速度制
御部50と、位置制御部60と、トルク制御部80は、
図5に示した従来装置のものと実質的に同一である。
【0036】軸間修正速度指令演算器112は、実位置
偏差演算器113の前段にあり、位置制御部60よりの
実速度指令から後述する軸間修正速度指令Vtを減算し
て実速度指令を補正し、この補正後の実速度指令を実位
置偏差演算器113に与える。
【0037】軸間修正速度・トルク制御部90は、他軸
の駆動制御軸理論位置フィードバック(以下、他駆動制
御軸理論位置フィードバックと云う)Pi’の入力部1
34と、他軸の駆動制御軸実位置フィードバック(以
下、他駆動制御軸実位置フィードバックと云う)Pr’
の入力部135と、他駆動制御軸理論位置フィードバッ
クPi’と他駆動制御軸実位置フィードバックPr’の
偏差を検出する他駆動制御軸実位置偏差演算器100と
を有している。
【0038】軸間修正速度・トルク制御部90は、さら
に、軸間修正速度・トルク算出用積分ゲインKIを設定
する積分ゲイン設定器101、軸間修正速度・トルク算
出用加算器102、軸間修正速度・トルク算出用微分ゲ
インKDを設定する微分ゲイン設定器103、軸間修正
速度・トルク算出用積分器104、軸間修正速度・トル
ク算出用比例ゲインKPを設定する比例ゲイン設定器1
05、軸間修正速度・トルク算出用前回値一時バックア
ップメモリ106により構成されるPID補償器を有し
ている。PID補償器とは、比例+積分+微分動作を行
う補償器である。
【0039】軸間修正速度・トルク制御部90は、さら
に、上述のPID補償器の演算値から軸間修正速度指令
Vaを算出生成する軸間修正速度指令生成器107と、
PID補償器の演算値から軸間修正トルク指令Taを算
出生成する軸間修正トルク指令生成器109と、軸間修
正速度指令生成器107が出力する軸間修正速度指令V
aから軌跡補間制御時の軸間修正速度指令Vtを算出生
成する軸間修正速度指令生成器108と、理論位置・速
度制御部50からの理論トルク指令より軸間修正トルク
指令Taを減算する軸間修正トルク演算器123とを有
しており、軸間修正トルク演算器123が軸間修正後の
理論トルク指令をトルク制御部80のトルク指令加算器
124に与える。
【0040】ここで、第1軸および第2軸の2軸により
駆動される2軸運転の場合を例にとり、図3に示されて
いる位置駆動制御部を第1軸駆動用の位置駆動制御部3
1とすると、図3において、他軸駆動制御軸Pi’と
記されている入力部134に第2軸のPi2が入力さ
れ、他軸駆動制御軸Pr’と記されている入力部135
に第2軸のPr2が入力される。
【0041】第2軸を駆動する位置駆動制御部30
2も、図2に示されている位置駆動制御部と同様の位置
駆動制御部により構成され、位置駆動制御部302
は、他軸駆動制御軸Pi’と記されている入力部134
に第1軸のPi1が入力され、他軸駆動制御軸Pr’と
記されている入力部135に第1軸のPr1が入力され
る。
【0042】なお、図5に示した制御ブロック図におい
ては、負荷変動がない場合には、駆動制御軸理論位置フ
ィードバック値Piと駆動制御軸実位置フィードバック
値Prとは一致しているが、図2に示されている制御ブ
ロック図では、第1軸に負荷変動がなく、第2軸の駆動
制御軸理論位置フィードバック値Pi2と駆動制御軸実
位置フィードバック値Pr2とが一致していれば、第1
軸の駆動制御軸理論位置フィードバック値Pi1と駆動
制御軸実位置フィードバック値Pr1とは一致してい
る。
【0043】つぎに、軸間修正速度・トルク制御部90
に組み込まれている上述のPID補償器と、軸間修正速
度指令生成器107による軸間修正速度指令Vaの算出
方法について説明する。
【0044】軸間修正速度指令Vaは、他駆動制御軸理
論位置フィードバックPi’と、他駆動制御軸実位置フ
ィードバックPr’と、軸間修正速度・トルク算出用比
例ゲインKPと、軸間修正速度・トルク算出用積分ゲイ
ンKIと、軸間修正速度・トルク算出用微分ゲインKD
と、軸間修正速度指令比率ゲインαに基づき、次式
(1)により算出できる。
【0045】 Va=KP(1+KI/s+KD・s)(Pi’−Pr’)α …(1) Va :軸間修正速度指令 KP :軸間修正速度・トルク算出用比例ゲイン KI :軸間修正速度・トルク算出用積分ゲイン KD :軸間修正速度・トルク算出用微分ゲイン s :微分項 Pi’:他駆動制御軸理論位置フィードバック値 Pr’:他駆動制御軸実位置フィードバック値 α :軸間修正速度指令比率ゲイン 他駆動制御軸の負荷変動による他駆動制御軸理論位置フ
ィードバック値Pi’と、他駆動制御軸実位置フィード
バック値Pr’は、共有メモリ40のメモリテーブルA
より取得することができる。
【0046】つぎに、PID補償器と、軸間修正トルク
指令生成器109による軸間修正トルク指令Taの算出
方法について説明する。
【0047】軸間修正トルク指令Taは、他駆動制御軸
理論位置フィードバックPi’と、他駆動制御軸実位置
フィードバックPr’と、軸間修正速度・トルク算出用
比例ゲインKPと、軸間修正速度・トルク算出用積分ゲ
インKIと、軸間修正速度・トルク算出用微分ゲインK
Dと、軸間修正トルク指令比率ゲインβに基づき、次式
(2)により算出できる。
【0048】 Ta=KP(1+KI/s+KD・s)(Pi’−Pr’)β …(2) Va :軸間修正速度指令 KP :軸間修正速度・トルク算出用比例ゲイン KI :軸間修正速度・トルク算出用積分ゲイン KD :軸間修正速度・トルク算出用微分ゲイン s :微分項 Pi’:他駆動制御軸理論位置フィードバック値 Pr’:他駆動制御軸実位置フィードバック値 β :軸間修正トルク指令比率ゲイン この場合も、他駆動制御軸の負荷変動による他駆動制御
軸理論位置フィードバック値Pi’と、他駆動制御軸実
位置フィードバック値Pr’は、共有メモリ40のメモ
リテーブルAより取得することができる。
【0049】上述のような同期・同調位置駆動制御によ
り、負荷変動による外乱によって速度変動があった駆動
制御軸が存在した場合、他の同調制御軸が速度変動があ
った駆動制御軸の理論位置フィードバック値と実際の位
置フィードバック値の差分をPID補償器により軸間修
正速度指令および軸間修正トルク指令を算出し、これら
が加味されたトルク指令にてサーボモータが駆動される
から、負荷変動により速度変動があった駆動制御軸に追
従し、全同調制御軸の正確な同調制御ができる。
【0050】つぎに、円弧補間制御・直線補間制御時に
おける軸間修正速度指令生成器108の軸間修正速度指
令Vtの算出方法について説明する。
【0051】軸間修正速度指令Vtは、軸間修正速度指
令Vaと、自軸の理論速度フィードバック値Vi1と、
他軸の理論速度フィードバック値Vi2に基づき、次式
(3)によって算出できる。
【0052】Vt=Va・Vi2/Vi1 …(3) ただし、上式は自軸と他軸の補間制御時で、 Vt :軌跡補間制御時の軸間修正速度指令 Va :軸間修正速度指令 Vi1:自軸の理論速度フィードバック値 Vi2:他軸の理論速度フィードバック値 であり、他駆動制御軸の負荷変動による自軸の理論速度
フィードバック値Vi1と、他軸の理論速度フィードバ
ック値Vi2は、メモリテーブルAより取得することが
できる。
【0053】位置制御部60が生成する実速度指令から
軸間修正速度指令Vtを減じ、理論位置・速度制御部5
0からの理論トルク指令より軸間修正トルク指令Taを
減じるようにしている。すなわち、他軸の負荷変動の状
況を示す(Pi’−Pr’)に従って、自軸の動きを変
化させるようにしている。
【0054】たとえば、自軸がXYテーブルのX軸を駆
動し、他軸がY軸を駆動している場合に、Y軸に負荷変
動があっても、X軸はこの負荷変動に合わせて運転され
るので、軌跡の変化の発生を防止することができる。Y
軸のモータの駆動システムも図3と同様の構成とし、入
力部134、135にはX軸のモータの駆動システムか
らのデータを入力するようにすれば、X軸に負荷変動が
あっても、Y軸はこの負荷変動に合わせて運転すること
ができる。
【0055】上述したように、速度変動があった駆動制
御軸理論速度フィードバック値と他の駆動制御軸の理論
速度フィードバック値との比率により軸間修正速度指令
および軸間修正トルク指令を算出し、これらを加味され
たトルク指令にてサーボモータが駆動されるから、負荷
変動により速度変動があった駆動制御軸に追従し、全軌
跡補間制御軸の正確な軌跡補間制御ができる。
【0056】なお、軸間修正速度指令比率ゲインαおよ
び軸間修正トルク指令比率ゲインβは実験的に決定する
ようにしている。また、図2において、定数γは、Vi
2/Vi1である。
【0057】以上の説明においては、自軸と他軸との2
軸について説明したが、他軸が複数ある場合も、それぞ
れの軸に対する軸間修正トルク指令Ta、軸間修正速度
指令Vtを求め、加え合わせることにより同様に対処す
ることができる。
【0058】なお、軸間修正速度指令は、自軸の理論位
置フィードバック値と実位置フィードバック値の差分が
他軸のそれよりも小さい場合にのみ算出すればよく、ま
た、同調制御が3軸以上の複数軸に及ぶ場合において
は、軸間修正速度指令の算出を全駆動制御軸の理論位置
フィードバック値と実位置フィードバック値の差分が最
大である駆動制御軸を基準として決定すればよい。
【0059】また、以上の説明では、軸間修正速度指令
Vaおよび軌跡補間制御時の軸間修正速度指令Vtおよ
び軸間修正トルク指令Taの軸間修正による同調制御時
および軌跡補間制御時における他駆動軸の負荷変動によ
る自軸の追従手段について説明したが、他駆動制御軸理
論位置フィードバック値Piと、他駆動制御軸実位置フ
ィードバック値Prを無視することにより、単独軸での
サーボモータの位置駆動制御も可能であることは云うま
でもなく、この発明による位置駆動制御システムは、同
調制御、補間制御、単独運転制御の、どの制御モードで
も対応可能である。
【0060】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明による位置駆動制御システムによれば、多軸の同期・
同調制御時には、軸間修正制御部が他軸の制御状態デー
タを共有メモリより取得して他軸の負荷変動に応じた軸
間修正指令値を算出し、軸間修正指令値により自軸の指
令値を修正してサーボモータを駆動するから、負荷変動
により速度変動があった駆動制御軸に追従して全同調制
御軸の正確な同調制御を行うことができる。
【0061】つぎの発明による位置駆動制御システムに
よれば、軸間修正速度制御部が他軸の理論位置フィード
バック値と実位置フィードバック値とを共有メモリより
取得して他軸の理論位置フィードバック値と実位置フィ
ードバック値との差に応じて軸間修正速度指令値を生成
し、速度制御手段が位置制御手段からの速度指令を軸間
修正速度指令値により修正し、修正された速度指令に基
づいてトルク指令を生成し、また、軸間修正トルク制御
部が他軸の理論位置フィードバック値と実位置フィード
バック値を共有メモリより取得して他軸の理論位置フィ
ードバック値と実位置フィードバック値との差と理論速
度フィードバック値に応じて軸間修正トルク指令を生成
し、トルク制御部がトルク指令を軸間修正トルク指令値
により修正し、修正されたトルク指令に基づいてサーボ
モータを駆動するから、負荷変動により速度変動があっ
た駆動制御軸に追従して全同調制御軸の正確な同調制御
を行うことができる。
【0062】つぎの発明による位置駆動制御システムに
よれば、軸間修正速度制御部および前記軸間修正トルク
制御部は、他軸の理論位置フィードバック値と実位置フ
ィードバック値の差分をPID補償器によってPID補
償して軸間修正速度、指令値軸間修正トルク指令値を生
成するから、高精度、高応答性の軸間修正制御が行わ
れ、負荷変動により速度変動があった駆動制御軸に追従
して全同調制御軸の正確な同調制御を応答性よく行うこ
とができる。
【0063】つぎの発明による位置駆動制御システムに
よれば、円弧補間制御・直線補間制御時には、軸間修正
速度制御部が自軸の理論位置フィードバック値と他軸の
理論位置フィードバック値との比率を加味して軸間修正
速度指令値を生成するから、負荷変動により速度変動が
あった駆動制御軸に追従し、全軌跡補間制御軸の正確な
軌跡補間制御を行うことができる。
【0064】つぎの発明による同期・同調位置駆動制御
方法によれば、多軸の同期・同調制御時には、他軸の制
御状態データを共有メモリより取得して他軸の負荷変動
に応じた軸間修正指令値を算出し、軸間修正指令値によ
り自軸の指令値を修正してサーボモータを駆動するか
ら、負荷変動により速度変動があった駆動制御軸に追従
して全同調制御軸の正確な同調制御を行うことができ
る。
【0065】つぎの発明による同期・同調位置駆動制御
方法によれば、他軸の理論位置フィードバック値と実位
置フィードバック値を共有メモリより取得して他軸の理
論位置フィードバック値と実位置フィードバック値との
差に応じて軸間修正速度指令値を生成し、速度指令を軸
間修正速度指令値により修正し、修正された速度指令に
基づいてトルク指令を生成し、また、他軸の理論位置フ
ィードバック値と実位置フィードバック値を共有メモリ
より取得して他軸の理論位置フィードバック値と実位置
フィードバック値との差と理論速度フィードバック値に
応じて軸間修正トルク指令を生成し、トルク指令を軸間
修正トルク指令値により修正し、修正されたトルク指令
に基づいてサーボモータを駆動するから、負荷変動によ
り速度変動があった駆動制御軸に追従して全同調制御軸
の正確な同調制御を行うことができる。
【0066】つぎの発明による同期・同調位置駆動制御
方法によれば、他軸の理論位置フィードバック値と実位
置フィードバック値の差分をPID補償器によってPI
D補償して軸間修正速度、指令値軸間修正トルク指令値
を生成するから、高精度、高応答性の軸間修正制御が行
われ、負荷変動により速度変動があった駆動制御軸に追
従して全同調制御軸の正確な同調制御を応答性よく行う
ことができる。
【0067】つぎの発明による同期・同調位置駆動制御
方法によれば、円弧補間制御・直線補間制御時には、自
軸の理論位置フィードバック値と他軸の理論位置フィー
ドバック値との比率を加味して軸間修正速度指令値を生
成するから、負荷変動により速度変動があった駆動制御
軸に追従し、全軌跡補間制御軸の正確な軌跡補間制御を
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による位置駆動制御システムの一つ
の実施の形態を示すハードウェア構成図である。
【図2】 この発明による位置駆動制御システムにおい
て使用される共有メモリの内部テーブルの構造を示す説
明図である。
【図3】 この発明による位置駆動制御システムの一つ
の実施の形態を示す制御ブロック図である。
【図4】 従来における位置駆動制御システムのハード
ウェア構成を示す図である。
【図5】 従来における位置駆動制御システムの制御系
を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 位置指令制御装置、2 位置指令制御用のCPU、
3 位置指令制御用のシステムプログラムメモリ、4
ユーザープログラムメモリ、5 パラメータメモリ、1
0 位置駆動制御装置、11 位置駆動制御用のCP
U、12 位置駆動制御用のシステムプログラムメモ
リ、13 出力ポート、14 入力ポート、15 PW
M電力変換部、20 サーボモータ、21 位置検出
器、301〜30n 位置駆動制御部、40 共有メモ
リ、50 理論位置・速度制御部、60 位置制御部、
70’ 速度制御部、80 トルク制御部、90 軸間
修正速度・トルク制御部、100 他駆動制御軸実位置
偏差演算器、101 積分ゲイン設定器、102 軸間
修正速度・トルク算出用加算器、103 微分ゲイン設
定器、104 軸間修正速度・トルク算出用積分器、1
05 比例ゲイン設定器、106 軸間修正速度・トル
ク算出用前回値一時バックアップメモリ、107軸間修
正速度指令生成器、108 軸間修正速度指令生成器、
109 軸間修正トルク指令生成器、110 実位置偏
差演算器、111 実位置制御器、112 軸間修正速
度指令演算器、113 実速度偏差演算器、114 微
分器、115 実速度積分ゲイン設定器、116 実速
度制御用加算器、117 実速度微分ゲイン設定器、1
18 実速度制御用積分器、119 実速度制御器、1
20 実速度制御用前回値一時バックアップメモリ、1
21 機械系共振抑制フィルタ、122 ローパスフィ
ルタ、123 軸間修正トルク指令演算器、124トル
ク指令加算器、125 トルク指令制限器、126 理
論位置偏差演算器、127 理論位置制御器、128
理論速度偏差演算器、129 理論速度制御器、130
理論トルク指令制限器、131 理論速度制御用加算
器、132理論速度制御用前回値一時バックアップメモ
リ、133 理論位置制御用積分器、134 入力部、
135 入力部。
フロントページの続き Fターム(参考) 5H269 BB03 CC01 EE01 EE10 EE11 GG03 GG06 KK03 NN02 RB01 RB04 5H303 AA01 BB09 BB12 CC02 DD01 EE03 EE07 FF06 HH05 JJ02 KK02 KK03 KK04 KK11 KK17 KK21 KK31 KK33

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの位置指令制御装置と、各サーボモ
    ータ毎に設けられた複数個の位置駆動制御部を有し、前
    記位置指令制御装置より位置指令を与えられる位置駆動
    制御装置と、を具備した位置駆動制御システムにおい
    て、 各軸の制御状態データを格納する共有メモリを有し、前
    記位置駆動制御部は、多軸の同期・同調制御時には、他
    軸の制御状態データを前記共有メモリより取得して他軸
    の負荷変動に応じた軸間修正指令値を算出する軸間修正
    制御部を有し、前記軸間修正制御部により算出された軸
    間修正指令値により自軸の指令値を修正することを特徴
    とする位置駆動制御システム。
  2. 【請求項2】 一つの位置指令制御装置と、各サーボモ
    ータ毎に設けられた複数個の位置駆動制御部を有し、前
    記位置指令制御装置より位置指令を与えられる位置駆動
    制御装置と、を具備した位置駆動制御システムにおい
    て、 各軸の制御状態データを格納する共有メモリを有し、 前記位置駆動制御部は、 前記位置指令制御装置からの指令位置に基づき理論位置
    フィードバック値と理論速度フィードバック値を生成す
    る理論位置・速度制御手段と、 前記理論位置・速度制御手段からの理論位置フィードバ
    ック値とサーボモータに接続されている位置検出器が出
    力する実位置フィードバック値とから速度指令を生成す
    る位置制御手段と、 他軸の理論位置フィードバック値と実位置フィードバッ
    ク値を前記共有メモリより取得して他軸の理論位置フィ
    ードバック値と実位置フィードバック値との差に応じて
    軸間修正速度指令値を生成する軸間修正速度制御部と、 前記位置制御手段からの速度指令を前記軸間修正速度制
    御部からの軸間修正速度指令値により修正し、修正され
    た速度指令に基づいてトルク指令を生成する速度制御手
    段と、 他軸の理論位置フィードバック値と実位置フィードバッ
    ク値を前記共有メモリより取得して他軸の理論位置フィ
    ードバック値と実位置フィードバック値との差と前記理
    論位置・速度制御手段からの理論速度フィードバック値
    に応じて軸間修正トルク指令を生成する軸間修正トルク
    制御部と、 前記速度制御手段からのトルク指令を前記軸間修正トル
    ク制御部からの軸間修正トルク指令値により修正し、修
    正されたトルク指令に基づいてサーボモータを駆動する
    トルク制御部と、 を有することを特徴とする位置駆動制御システム。
  3. 【請求項3】 前記軸間修正速度制御部および前記軸間
    修正トルク制御部は、他軸の理論位置フィードバック値
    と実位置フィードバック値の差分をPID補償するPI
    D補償器を具備し、PID補償の下に、軸間修正速度、
    指令値軸間修正トルク指令値を生成することを特徴とす
    る請求項2に記載の位置駆動制御システム。
  4. 【請求項4】 前記軸間修正速度制御部は、円弧補間制
    御・直線補間制御時には、自軸の理論位置フィードバッ
    ク値と他軸の理論位置フィードバック値との比率を加味
    して軸間修正速度指令値を生成することを特徴とする請
    求項2または3に記載の位置駆動制御システム。
  5. 【請求項5】 一つの位置指令制御装置と、各サーボモ
    ータ毎に設けられた複数個の位置駆動制御部を有し、前
    記位置指令制御装置より位置指令を与えられる位置駆動
    制御装置と、を具備した位置駆動制御システムにおける
    同期・同調位置駆動制御方法において、 各軸の制御状態データを格納する共有メモリを設け、前
    記位置駆動制御部において、他軸の制御状態データを前
    記共有メモリより取得して他軸の負荷変動に応じた軸間
    修正指令値を算出し、当該軸間修正指令値により自軸の
    指令値を修正して同期・同調位置駆動制御を行うことを
    特徴とする同期・同調位置駆動制御方法。
  6. 【請求項6】 一つの位置指令制御装置と、各サーボモ
    ータ毎に設けられた複数個の位置駆動制御部を有し、前
    記位置指令制御装置より位置指令を与えられる位置駆動
    制御装置と、を具備した位置駆動制御システムにおける
    同期・同調位置駆動制御方法において、 各軸の制御状態データを格納する共有メモリを設け、前
    記位置駆動制御部において、前記位置指令制御装置から
    の指令位置に基づき理論位置フィードバック値と理論速
    度フィードバック値を生成し、当該理論位置フィードバ
    ック値とサーボモータに接続されている位置検出器が出
    力する実位置フィードバック値とから速度指令を生成
    し、他軸の理論位置フィードバック値と実位置フィード
    バック値を前記共有メモリより取得して他軸の理論位置
    フィードバック値と実位置フィードバック値との差に応
    じて軸間修正速度指令値を生成し、前記位置制御手段か
    らの速度指令を前記軸間修正速度指令値により修正し、
    修正された速度指令に基づいてトルク指令を生成し、他
    軸の理論位置フィードバック値と実位置フィードバック
    値を前記共有メモリより取得して他軸の理論位置フィー
    ドバック値と実位置フィードバック値との差と前記理論
    速度フィードバック値に応じて軸間修正トルク指令を生
    成し、前記トルク指令を前記軸間修正トルク指令値によ
    り修正し、修正されたトルク指令に基づいてサーボモー
    タを駆動することを特徴とする同期・同調位置駆動制御
    方法。
  7. 【請求項7】 他軸の理論位置フィードバック値と実位
    置フィードバック値の差分をPID補償し、PID補償
    の下に、前記軸間修正速度および前記指令値軸間修正ト
    ルク指令値を生成することを特徴とする請求項6に記載
    の同期・同調位置駆動制御方法。
  8. 【請求項8】 円弧補間制御・直線補間制御時には、自
    軸の理論位置フィードバック値と他軸の理論位置フィー
    ドバック値との比率を加味して前記軸間修正速度指令値
    を生成することを特徴とする請求項6または7に記載の
    同期・同調位置駆動制御方法。
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