JP2002312006A

JP2002312006A - 制御装置および制御システム

Info

Publication number: JP2002312006A
Application number: JP2001115315A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Sato; 智典佐藤; Seiseki Maekawa; 清石前川; Takashi Iwasaki; 隆至岩崎; Kiyoshi Okada; 潔岡田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2001-04-13
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】制御対象あるいは追従制御手段の状態に応じ
て速やかに応答し、検出した制御対象の状態に対して速
やかに応答し、指令値修正手段と追従制御手段との間で
指令値の整合性を保ち、特に複数の制御要素を同期を保
ったまま応答動作させる制御装置を得ること。【解決手段】指令値生成手段２０より与えられる指令
値を追従制御手段４０の状態または制御対象１０の状態
に応じて指令値生成手段２０の指令値生成周期よりも短
い修正周期で修正し、修正した修正指令値を追従制御手
段４０に送信する指令値修正手段３０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指令値に対して追
従制御を行う制御装置およびシステムに関し、特にモー
ション制御システム、例えば工作機械（マシニングセン
タ、ＮＣフライス盤、ＮＣ旋盤、ＮＣ自動旋盤、ターニ
ングセンタ、ＮＣ研削盤、放電加工機、レーザ加工機、
電子ビーム加工機、ＮＣプレス加工機、レーザマーカ、
切断機など）、ロボット、ラピッドプロトタイピング装
置、搬送設備、３次元計測機、ミシン、彫刻機、射出成
形機、半導体製造装置、電子顕微鏡、天体望遠鏡、アン
テナなど、さらにはモーション制御用の制御装置（例え
ばＮＣ装置、ロボットコントローラ、モーションコント
ローラ、シーケンサ、ＣＡＤ／ＣＡＭ、自動プログラミ
ングシステム）に適用される制御装置およびシステムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】指令値に対して追従制御を行うシステム
は、一般に指令値を生成する指令値生成手段（例えばＮ
Ｃ装置）と、指令値に対して追従制御を行う1以上の追
従制御手段（例えばサーボアンプ）を備える。各追従制
御手段が各制御要素（例えば駆動装置）を制御すること
により、制御対象（例えば工作機械）を制御する。実際
には、多くの工程を経て、指令を生成して指令値に追従
することを繰り返し、実際の制御対象の制御が行われて
いる。

【０００３】例えば、図２２は従来の工作機械の制御に
おける情報の流れを示すものである。製品形状が与えら
れると、メインプロセスによりＣＬデータ（カッターロ
ケーションデータ；工具先端位置での移動経路及び移動
条件）を作成し、さらにポストプロセスにより機械の動
作としての移動経路および移動条件を作成する。次にこ
の移動経路及び移動条件に対して、まず解析／補正処理
により移動経路および移動条件を補正し、次に補間／加
減速処理により位置指令を生成し、さらに機械誤差補正
を施して位置指令を修正する。さらにこの位置指令に対
して、それぞれ位置フィードバック、速度フィードバッ
ク、電流フィードバックを参照して位置制御、速度制
御、電流制御を行い、それぞれ下位の処理に対する指令
である速度指令、電流指令、ＰＷＭ指令を作成する。最
後にＰＷＭ指令に従い、パワーデバイスがサーボモータ
を駆動し、図示しない工作機械の各駆動軸を動作させる
ことにより、図示しない工作機械を制御し、ひいては加
工を行う。

【０００４】サーボモータの電流は電流検出素子により
検出され、電流フィードバックとして電流制御に入力さ
れる。またサーボモータの位置はエンコーダなどの位置
検出器によって検出され、位置フィードバックとして位
置制御に入力され、またその微分値が速度フィードバッ
クとして速度制御に入力される。また、図では破線で詳
細は省略したが、そのほかの処理に対しても、電流／位
置／速度フィードバック信号やあるいは下位の処理の状
態ないしは図示しない他のセンサからの検出値に応じ
て、フィードバック制御を行うことが多い。なお、図中
の各要素は簡単のためそれぞれ1個ずつ図示したが、実
際には工作機械は多軸の同期動作により加工を行うわけ
であり、各要素は複数存在するか、あるいは複数の軸に
対応していることになる。

【０００５】これらの処理のうち、どの範囲をＣＡＭ
（ないしは自動プログラム作成装置）、ＮＣ、サーボア
ンプ、ドライバが分担するかについては、いろいろな形
態がある。一つの形態としては、ＣＡＭ（computer aid
ed manufacturing）がメインプロセス、ポストプロセ
ス、場合によっては解析／補正までを行い、ＮＣが解析
／補正、補間／加減速、機械誤差補正を中心に、場合に
よってはポストプロセスや位置制御、速度制御までを行
い、またサーボアンプが位置制御、速度制御、電流制御
を中心に、機械誤差補正やパワー制御も行い、またドラ
イバがパワー制御を中心に場合によっては位置制御から
電流制御も分担する場合が多い。その他にも多様な分担
形態がある。いずれの場合であっても、装置間のインタ
フェースがある指令値であったとした場合（例えば速度
指令とする）、その上位に配置される位置制御（あるい
はその処理を含んだ装置）は、指令値を作成して供給す
る指令値生成手段に相当し、下位に配置される速度制御
（あるいはその処理を含んだ装置）はこの速度指令に追
従する追従制御手段に相当すると考えることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、ここで制御対象
が異常な状態に陥ったり、サーボアンプなどの追従制御
手段が異常な制御状態に陥ったり、あるいは各追従制御
手段間で同期誤差が生じるなどの場合には、正常な状態
に復旧するような指令値に修正する必要がある。

【０００７】しかし、図２３に示す従来の技術（例えば
特開平６−３０４８１４号公報）では、各追従制御手段
の全体の状態を監視し各追従制御手段への指令値を生成
する役割は指令値生成手段のみが担っていたため、異常
に対する速やかな応答が不可能であった。これは一般に
指令値生成手段での処理周期は追従制御手段における処
理周期よりも長いこと（たとえば指令値生成手段での処
理周期は５ｍｓ、追従制御手段での処理周期は０．１ｍ
ｓなど）や、指令値生成手段と追従制御手段間の通信に
よる無駄時間が大きいこと（例えば通信周期は１ｍｓ）
が原因である。

【０００８】この従来技術の場合、図２５に示すよう
に、時刻Ｔ１で制御対象に異常が発生したとすると、最
大で、指令値生成周期に追従制御制御周期を加えた時間
が経過した時刻Ｔ２で指令値がやっと修正されることに
なる。

【０００９】また、特に制御対象の状態を高速高精度高
信頼性に検出するために制御対象に直接、検出手段（セ
ンサ）を設置する場合があるが、従来の技術（特開平９
−１６４４９４号公報）では、検出手段が指令値生成手
段に接続されるため、前述した指令値生成手段での処理
周期および通信による無駄時間により、異常に対する速
やかな応答が不可能であった。

【００１０】また、図２４に示す従来の技術（特開平５
−１８５２３６号公報）によると、検出手段を各追従制
御手段のうちの一つに直接接続し、この追従制御手段の
内部で指令値を修正することで、指令値生成手段での処
理周期および通信による無駄時間に影響されることな
く、速やかな応答を実現するようにしている。しかしこ
のようなローカルな接続と制御では、特定の検出手段に
より検出した状態を特定の追従制御手段でのみ使用する
ような特殊な場合には有効であるが、一般に検出手段に
より検出した状態を基に複数の追従制御手段を同期して
制御する場合には利用できなかった。もちろんこの構成
において、検出手段により検出した状態を指令値生成手
段にまで転送し、指令値生成手段にて指令値を修正する
ことも可能であるが、この場合には指令値生成手段での
処理周期および通信による無駄時間に影響されるため、
速やかな応答は不可能である。例えば同期タップ加工の
場合には主軸とＺ軸を、斜め方向の穴あけの場合には複
数の制御要素（例えばＺ軸とＹ軸）を同期して動作（異
常発生時に減速停止させるあるいは後退させる動作を含
む）させる必要があり、関係する複数の追従制御手段に
対して同期を保ったまま指令値を修正する必要がある。

【００１１】また、指令値生成手段あるいは追従制御手
段の内部に制御対象の状態（検出手段により直接検出し
た制御対象の状態ないしは制御要素の状態から間接的に
推定した制御対象の状態）に応じて指令値を修正する処
理を組み込む場合には、既存の指令値生成手段あるいは
追従制御手段における計算処理の増大を招き、その結果
該当する手段での処理周期が十分短く、ひいては速やか
な応答が困難となる。もちろん計算処理の増大に見合っ
ただけ高性能なハードウェアを用いればよいが、その場
合コストが増大してしまうのは明らかである。

【００１２】さらに、図２４に示した従来の技術のよう
に、追従制御手段側で勝手に指令値を修正してしまう
と、指令値生成手段側で出力したと想定している指令値
の現在値と、追従制御手段側で実際に動作している指令
値の現在値にずれが生じてしまい、整合性が合わなくな
り、不正な動作を招くおそれがある。またこの図２４に
示す従来技術のように、追従制御手段側で指令値を修正
する場合には、各追従制御手段間の同期性の維持が困難
である。

【００１３】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
制御対象あるいは追従制御手段の状態に応じて速やかに
応答すること、検出した制御対象の状態に対して速やか
に応答すること、指令値修正手段と追従制御手段との間
で指令値の整合性を保つこと、特に複数の制御要素を同
期を保ったまま応答動作させることを実現する制御装置
を得ることを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明にかかる制御装置は、１以上の制御対象要素に
よって制御される制御対象を制御する制御装置におい
て、指令値を発生する指令値生成手段と、前記制御対象
要素を制御する１以上の追従制御手段と、前記指令値生
成手段より与えられる指令値を、前記追従制御手段の状
態または制御対象の状態に応じて、前記指令値生成手段
の指令値生成周期よりも短い修正周期で修正し、修正し
た修正指令値を前記追従制御手段に送信する指令値修正
手段とを備えたことを特徴とする。

【００１５】この発明によれば、指令値生成手段より与
えられる指令値を追従制御手段の状態または制御対象の
状態に応じて指令値生成手段の指令値生成周期よりも短
い修正周期で修正し、修正した修正指令値を前記追従制
御手段に送信する。

【００１６】つぎの発明にかかる制御装置は、上記発明
において、前記制御対象の状態を検出する１以上の検出
手段を備えることを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、検出手段は制御対象の
状態を検出し、この検出信号を指令値修正手段に出力す
るようにしている。

【００１８】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、前記指令値修正手段は、１以上の追従制御
手段の状態ないし制御対象の状態と、指令値とに基づい
て計算される評価関数が所定の目標値に近づくように指
令値を修正することを特徴とする。

【００１９】この発明によれば、指令値修正手段は、指
令値、追従手段の状態、制御手段の状態などに基づいて
計算される評価関数が所定の目標値に近づくように指令
値を修正する。

【００２０】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、前記指令値修正手段は所定の条件を満たす
場合にのみ指令値を修正することを特徴とする。

【００２１】この発明によれば、異常が発生した場合な
どの所定の条件を満たす場合にのみ指令値を修正するよ
うにしている。

【００２２】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、複数の追従制御手段を備える場合には、前
記指令値修正手段は、前記複数の追従制御手段の状態な
いしは制御対象の状態に応じて指令値の消費率を決定
し、この消費率に応じて前記複数の追従制御手段に対す
る指令値を同率で修正することを特徴とする。

【００２３】この発明によれば、複数の追従制御手段の
状態ないしは制御対象の状態に応じて指令値の消費率を
決定し、この消費率に応じて前記複数の追従制御手段に
対する指令値を同率で修正するようにしており、これに
より複数の追従制御手段間の同期を保つ。

【００２４】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、前記指令値修正手段は、指令値の修正に伴
うそれぞれの追従制御手段の指令値ないしはその媒介変
数の時間変化率を制限することを特徴とする。

【００２５】この発明によれば、指令値の修正に伴うそ
れぞれの追従制御手段の指令値ないしはその媒介変数の
時間変化率を制限するようにしており、指令値の急激な
変化を回避する。

【００２６】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、前記指令値修正手段は、前記指令値生成手
段からの指令値を格納する記憶手段を備え、前記所定の
修正周期で行われる指令値修正の際、前記記憶手段から
読み出した修正前の指令値に修正後の指令値が到達すれ
ば次の指令値を記憶手段から順次読み出し、このつぎの
指令値を用いて修正後の指令値を作成することを特徴と
する。

【００２７】この発明によれば、所定の修正周期で行わ
れる指令値修正の際、記憶手段から読み出した修正前の
指令値に修正後の指令値が到達すれば次の指令値を記憶
手段から順次読み出し、このつぎの指令値を用いて修正
後の指令値を作成するようにしており、これにより修正
後の指令値は指令値生成手段から与えられた指令値に必
ずいずれは到達することができる。

【００２８】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、前記指令値修正手段は、指令値の再生成の
必要性を判定し、この判定結果に応じて指令値再生成要
求を指令値生成手段に送信し、前記指令値生成手段は、
指令値再生成要求を受信すると、指令値の再生成を行う
ことを特徴とする。

【００２９】この発明によれば、指令値修正手段は、指
令値の再生成の必要性を判定し、この判定結果に応じて
指令値再生成要求を指令値生成手段に送信する。指令値
生成手段は、指令値再生成要求を受信すると、指令値の
再生成を行う。同期関係を変更するような処理が必要と
なった場合は、上位レベルでの指令値の再生成を行う。
すなわち、高速性が要求される低レベルの指令値修正は
指令値修正手段によって短い周期で行い、本格的な高レ
ベルの指令値修正はは指令値生成手段にて行うことで、
高応答性を確保しつつ複雑な処理を可能とする。

【００３０】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、前記指令値生成手段は、指令値修正手段か
ら指令値再生成要求を受信すると、指令値修正手段にお
ける現在指令値に基づいて指令値を再生成することを特
徴とする。

【００３１】この発明によれば、指令値生成手段は、指
令値修正手段から指令値再生成要求を受信すると、指令
値修正手段における現在指令値に基づいて指令値を再生
成することで、指令値生成手段および指令値修正手段の
整合性を確保する。

【００３２】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、前記指令値生成手段または指令値修正手段
に、指令値修正の有無、修正前後の指令値、指令値修正
量、指令値再生成要求発生の有無を表示する表示手段を
備えることを特徴とする。

【００３３】この発明によれば、表示手段は、指令値修
正の有無、修正前後の指令値、指令値修正量、指令値再
生成要求発生の有無を表示する。

【００３４】つぎの発明にかかる制御装置では、上記発
明において、前記指令値生成手段、指令値修正手段、お
よび追従制御手段は同一の通信路上に接続されることを
特徴とする。

【００３５】この発明によれば、指令値生成手段、指令
値修正手段、および追従制御手段を同一の通信路上に接
続するようにしている。

【００３６】つぎの発明にかかる制御システムでは、１
以上の制御対象要素によって制御される制御対象におけ
る前記制御対象要素を制御する１以上の追従制御手段
と、シリアル接続されて異なる物理量の指令値を発生す
る複数の指令値生成手段を有し、これら複数の指令値生
成手段による指令値生成処理を経て前記追従制御手段を
制御するための指令値を作成する制御システムにおい
て、上位の指令値生成手段より与えられる指令値を前記
追従制御手段の状態または制御対象の状態に応じて前記
上位の指令値生成手段の指令値生成周期よりも短い周期
で修正し、修正した修正指令値を下位の指令値生成手段
に送信する指令値修正手段を各指令値生成手段の間に挿
入するようにしたことを特徴とする。

【００３７】この発明によれば、複数の指令値生成手段
間に指令値修正手段を挿入する。指令値修正手段は、上
位の指令値生成手段より与えられる指令値を前記追従制
御手段の状態または制御対象の状態に応じて前記上位の
指令値生成手段の指令値生成周期よりも短い周期で修正
し、修正した修正指令値を下位の指令値生成手段に送信
する。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる制御装置の好適な実施の形態を詳細に説明
する。

【００３９】実施の形態１.図１は本発明の実施の形態
の一例を示す構成図である。制御対象１０はｎ個の制御
要素Ａ（１）、…、Ａ（ｎ）を備えるとする。本システ
ムは、指令値を生成する指令値生成手段２０、指令値を
修正する指令値修正手段３０、各制御要素を制御するｎ
個の追従制御手段４０（１）…、４０（ｎ）から成る。
好ましくは、検出対象の状態を検出する検出手段５０を
備える。検出手段の数をｍ個とする。さらに好ましく
は、表示手段６０および入力手段７０を備える。

【００４０】この制御装置の基本的な動作は次の通りで
ある。指令値生成手段２０はｎ個の追従制御手段４０に
対応するｎ個の指令値を作成する。

【００４１】指令値修正手段３０は各追従制御手段４０
（１）…、４０（ｎ）からそれぞれの制御状態を取得す
る。検出手段５０を備える場合には、指令値修正手段３
０は各検出手段５０（１）、…、５０（ｍ）からそれら
の状態を取得する。指令値修正手段３０は、これら取得
した状態に応じて各指令値を修正し、追従制御手段４０
に与える。

【００４２】追従制御手段４０は、指令値修正手段３０
より与えられた指令値と制御要素Ａから取得するフィー
ドバックデータを基に追従制御を行い、制御要素Ａに制
御入力を与えるとともに、指令値修正手段３０に制御状
態（制御入力、フィードバック信号、あるいは指令値と
フィードバック信号との誤差など指令値修正手段の内部
で演算するデータ）を送る。追従制御手段４０により制
御される制御要素Ａにより制御対象１０が制御される。

【００４３】ここで、検出手段５０を備えない場合に
は、制御要素Ａより受けるフィードバック信号を基に公
知の外乱オブザーバなどの技術を用いて、制御対象１０
の状態を推定することができる。この場合には検出手段
５０を必要としないため、低コスト化の効果がある。逆
に検出手段５０を用いる場合には、制御対象の状態検出
を高精度に検出できるという効果がある。

【００４４】図２は、図１の指令値修正手段３０の内部
構成の一例を示した図である。指令値修正手段３０は、
記憶手段３１、修正手段３２、評価手段３３および再生
成要求手段３４を備える。記憶手段３１は、指令値生成
手段２０より与えられた指令値を記憶するとともに、修
正後の指令値、および後述する媒介変数も記憶する。記
憶手段３１によって指令値を記憶することで、指令の消
費が遅延しても、指令値生成手段２０より送付される指
令値を失うことなく保存できるとともに、この記憶手段
３１に記憶された指令値がある限り、短時間的には逆に
指令値の消費を速めることも可能となる。記憶手段３１
に記憶される指令値は、修正手段３２および評価手段３
３に出力される。

【００４５】評価手段３３は記憶手段３１から得た指令
値と、追従制御手段４０より受け取った制御状態と、検
出手段５０を備える場合にはその検出状態とに基づいて
評価関数Ｉを計算し、修正手段３２に送る。修正手段３
２は、記憶手段３１から入力される指令値と評価関数Ｉ
とその目標値Ｉｔとから修正後の指令値を計算し、各追
従制御手段４０に送付する。評価手段３３から出力され
る評価関数Ｉは、各追従制御手段４０の状態ないしは制
御対象１０の状態とその指令値との誤差である場合（追
従誤差）と、各追従制御手段４０の状態ないしは制御対
象１０の状態間の誤差である場合（同期誤差）と、少な
くとも１つの追従制御手段４０の状態ないしは制御対象
１０の状態とその目標値（図示しない）との偏差である
場合（状態誤差）とがある。

【００４６】さらに好ましくは、指令値修正手段３０に
おいて、所定の条件を満たす場合にのみ指令値を修正こ
とが好ましい。例えば異常が発生した場合のみ指令を修
正するなどであり、特定の状態でのみ制御を行うことに
より、特定の状態のみを回避し、その他の状態を許容す
ることができる。そのために、評価手段３３は追従制御
手段４０より受け取った制御状態と、検出手段５０を備
える場合には検出手段５０からの検出状態とを用い、所
定の条件式に従い指令を修正するかどうかを判断する。
指令の修正を行う必要がある場合は、前述のように評価
関数Iを計算して修正手段３２に送り、修正を行う必要
がない場合には、評価関数Ｉを指令の修正を行わないこ
とを意味する値に設定して修正手段３２に送付する。も
ちろん、評価関数Ｉと、指令の修正を行う必要の有無を
示す値は別々に修正手段３２に送付しても構わない。

【００４７】ここで、指令値修正手段３０においては、
指令値を修正すべき所定の条件が成立したときには、指
令値生成手段２０より与えられる指令値を、指令値生成
手段の指令値生成周期Ｔ１よりも短い周期Ｔ２で修正
し、修正した修正指令値を追従制御手段４０に送信する
ようにしている。

【００４８】次に用語を定義しておく。まず仮に指令値
の修正が全く行われないとする。そうすると指令値生成
手段２０における指令値の生成と、指令値修正手段３０
における指令の消費はつりあうため、指令値生成手段２
０において最後に生成された指令値（これを指令値生成
手段２０における現在値Ｐgと呼ぶことにする）と、指
令値修正手段３０において最後に消費された指令値（こ
れを指令値修正手段３０における現在値Ｐmと呼ぶこと
にする）は同じとなるはずである。しかし、指令の修正
を行う場合には、指令値生成の速度と指令値の消費速度
は釣り合わない。与えられない指令は消費することは当
然できないので、生成された指令値の数≧消費された指
令値の数となる。

【００４９】この場合、指令値生成手段２０における現
在値Ｐgと指令値修正手段３０における現在値Ｐmの間で
ずれが生じる、生成される指令値の方が多いので、それ
が溜まっていく（記憶手段３１に保存される）、各追従
制御手段４０間の同期を保つためには、修正後の指令値
は、指令値を内挿（補間）して作る必要がある、という
ことになる。

【００５０】ここで、指令値は実際にはベクトル（ｎ要
素からなる）であるので、取り扱いが容易なように、ス
カラ変数（媒介変数）を導入することにする。この媒介
変数としては、ベクトルと１対１に対応付けが可能であ
りさえすれば何でも良いのであるが、汎用的には例えば
媒介変数θとして、最初の指令値からの距離（ただし指
令値間をつなぐ経路に沿った距離）、最初の指令値から
数えて生成された指令値の数、最初の指令値が生成され
た時刻からの時間（指令値が生成された時間）、のいず
れかを用いるのが好ましい。このとき、θは時系列で与
えられる指令上をどこまで生成ないしは消費が進んだか
を示しているので、ここでは指令到達値とも呼ぶことに
する。

【００５１】指令値生成手段２０における現在の指令値
Ｐgに対応する媒介変数をθg、指令値修正手段３０にお
ける現在の指令値Ｐmに対応する媒介変数をθm、また媒
介変数θgと媒介変数θmとの差（θg−θm）をθrと定
義する。

【００５２】また、指令値修正手段３０では、複数の追
従制御手段４０を備える場合には、複数の追従制御手段
４０の状態ないしは制御対象１０の状態に応じて指令値
の消費率を決定し、この消費率に応じて複数の追従制御
手段４０に対する指令値を同率で修正する。これによ
り、複数の追従制御手段４０間の同期を保ったまま指令
値を修正することができる。

【００５３】再び図２において、好ましくは、指令値修
正手段３０は、再生成要求手段３４を備える。評価手段
３３は再生成指標を計算し、この再生成指標を再生成要
求手段３４に送る。再生成要求手段３４は、再生成指標
とその目標値から再生成が必要かどうかを判断し、必要
であれば再生成要求を指令値生成手段２０に送付する。
この送付の際には、指令値修正手段３０における現在の
状態を指令値生成手段２０に送付する。またこの送付の
際に、再生成要求手段３４は記憶手段３１に初期化信号
を送る。すなわち、記憶手段３１の初期化によって、こ
のとき記憶手段３１に格納されている指令値はもう使用
されることなく破棄される。

【００５４】指令値生成手段２０は指令値再生成要求を
受けると、指令値修正手段３０における現在の指令値Ｐ
mを起点とした新たな指令値を生成する。このとき指令
値修正手段３０は現在の状態として、指令値修正手段３
０の現在の指令値Ｐm、Ｐg−Ｐm、θm、ないしはθr
（＝θg−θm）を指令値生成手段２０に送付する。いず
れを送った場合でも、指令値生成手段２０においては、
自身が管理するθgおよびθrを必要に応じて用いること
で、指令値修正手段３０の現在の指令値Ｐmを容易に計
算することができる。ただし、指令値生成手段２０が生
成した指令値に重複がある場合には、指令値修正手段３
０における現在の指令値Ｐmからでは指令がどこまで消
費されたかを特定できないため、この場合には上記媒介
変数θm、ないしはθrを送付することが好ましい。

【００５５】さらに好ましくは、再生成要求手段３４は
複数種類の指令値再生成要求（後述の図１１参照）を送
信できることが好ましい。評価手段３３において、複数
の再生成指標を計算し、再生成要求手段３４に送る。再
生成要求手段３４は、複数の再生成指標とそれぞれの目
標値からそれぞれの種類の再生成が必要かどうかを判断
し、必要であればそれぞれの種類の再生成要求を指令値
生成手段２０に送付する。指令値生成手段２０は、再生
成要求の種類に応じて、異なった指令値再生成を行う。

【００５６】なお、指令値再生成は特定の条件を満たす
場合にのみ実施することが好ましい。例えば、この特定
の状態とは、指令の消費が停止している状態（停止状
態）、制御対象の状態が安定している状態、記憶手段３
１に格納されている指令値が空である場合などである。
指令の修正を頻繁に行っている状態や過渡的な状態、指
令対象の状態が不安定な状態に、指令の再生成を行う
と、制御対象の状態をかえって不安定にするおそれがあ
るからである。

【００５７】図３は図１に示した指令値修正手段３０の
別の形態例を示した図である。この図３の場合は、図２
から評価手段３３を省略している。図３の場合は、図２
の評価手段３３が担っていた役割を、指令値修正に関す
る機能部分と、再生成に関する機能部分に分け、指令値
修正に関する機能部分は修正手段３２′に実行させて、
再生成に関する機能部分は再生成要求手段３４′に実行
させている。そのため、各追従制御手段４０の状態、各
検出手段５０の状態は修正手段３２′および再生成要求
手段３４′に入力される。修正手段３２′では、これら
状態および指令値に応じて指令値を修正する。また再生
成要求手段３４′は、これら状態と指令値から、再生成
要求をすべきかどうかを判断し、その判断結果を指令値
生成手段２０に送付する。また、再生成要求手段３４′
は、前記同様、指令値生成手段２０に指令値修正手段３
０の状態を送付するとともに、記憶手段３１に格納され
た指令値を初期化する。

【００５８】図３のような構成は、状態の認識、再生成
や指令の修正の必要性の判断、指令値の修正などがそれ
ぞれ別々の計算方法で与えられずに、統合化された、あ
るいは分離不可能な計算方法で与えられる場合に有効で
ある。例えば、ＩＦＴＨＥＮルールにより与えられる
場合、ニューラルネットワークにより与えられる場合、
ファジールールにより与えられる場合等に適している。

【００５９】つぎに、図４は指令値生成手段２０におけ
る処理手順を示すフローチャートである。この図に示す
処理は指令値生成周期毎に行われる。まず指令値生成手
段２０は、指令値修正手段３０の再生成要求手段３４
（３４′）から現在状態の入力を行う（ステップ１０
０）。ここで入力される状態としては、再生成要求、指
令値修正手段３０における指令値Ｐmと修正後指令値の
差Ｐg−Ｐm、あるいは現在の指令到達値θmまたはθrが
含まれている。もちろん、この状態として各追従制御手
段４０の状態や検出手段５０の状態を入力し、表示等に
利用しても構わない。

【００６０】次に、指令値生成手段２０は、指令値再生
要求の有無を判定し（ステップ１１０）、指令値再生成
要求があった場合には、指令現在値Ｐgに指令値修正手
段３０より取得した指令到達値θmを代入することで、
指令値生成手段２０と指令値修正手段３０との間で指令
値を整合させる（ステップ１２０）。次に、指令値生成
手段２０は、指令値を出力可能かどうかをチェックする
（ステップ１３０）。出力可能な場合は、指令値修正手
段３０に指令値出力してもよいか否かを問い合わせる。
指令値が出力できない要因としては、例えば、指令値修
正手段３０の記憶手段３１のメモリが満杯になってい
る、安定な状態になるのを待っている、などがある。指
令値を出力しても良いとの返信が得られた場合は、指令
値の生成処理を行い（ステップ１４０）、指令値を出力
する（ステップ１５０）。

【００６１】図５は指令値修正手段３０における指令値
修正周期毎の処理手順を示すフローチャートである。ま
ず、各追従制御手段４０の状態を入力し、さらにもし検
出手段５０を備えていれば検出手段５０の状態を入力す
る（ステップ２００）。次に、これらの入力された状態
を用いて所定の条件式に従い指令を修正するかどうかを
判断する（ステップ２１０）。指令値の修正が必要と判
定された場合は指令値の修正を行う（ステップ２２
０）。指令値の修正が不要と判定された場合は、現在の
指令値を修正後の指令値とする（ステップ２３０）。も
ちろんこの修正が要か否かのチェックを行わず、常時指
令値を修正することも可能である。その後、ステップ２
２０および２３０の何れかで処理された修正後の指令値
が出力される（ステップ２４０）。

【００６２】図６は指令値修正手段３０における指令値
作成周期毎の処理手順を示すフローチャートである。再
生成要求手段３４は、再生成指標とその目標値とから指
令値再生成の要否を判定し（ステップ３００）、指令値
再生成が必要と判定した場合は、指令値再生成処理を行
う（ステップ３１０）。すなわち、指令値生成手段２０
に再生成要求の送付、現在状態等（Ｐm、Ｐg−Ｐm、θ
m、ないしはθr）の送付および記憶手段３１の初期化を
行う。最後に指令値の入力を行う（ステップ３２０）。

【００６３】図７は図５に示した指令値修正処理手順を
より詳細に示したフローチャートである。この処理手順
は、図２に示したように、評価手段３３と修正手段３２
が分離されている場合に対応している。まず、評価手段
３３は、記憶手段３１から得た指令値、各指令値修正手
段の状態、およびもし検出手段５０を備える場合には各
検出手段５０からの状態に基づいて、評価関数Iを計算
する（ステップ４００）。

【００６４】次に、この評価関数I、その目標値It、お
よび評価関数Ｉと媒介変数の単位時間あたりの変化Δθ
との所定の関係式から、媒介変数の単位時間あたりの変
化の目標値（目標達成値）Δθtを計算する（ステップ
４１０）。ここで、例えば各検出手段５０からの状態が
何らかの要因で急激に変化すると評価関数Ｉの値が急変
することによりΔθtも急変する場合がある。一般に急
に指令値が変化すると、追従制御手段４０は追従できず
追従誤差が生じて、かえって制御対象の状態を悪化させ
たり、制御要素間の同期誤差を増大させたりするおそれ
がある。従ってここでは指令値の急変が起こらないよう
に、指令変化に上限を持たせたり、あるいはフィルタを
かけることにより、平滑化処理を行う（ステップ４２
０）。このように、指令値修正手段３０は、指令値の修
正に伴うそれぞれの追従制御手段４０の指令値ないしは
その媒介変数の時間変化率を制限するようにしている。

【００６５】平滑化後の指令値を実指令値とよび、この
実指令値に対応する媒介変数をθeと呼ぶことにする。
また、媒介変数θeと現在の媒介変数θmとの差をΔθe
とする。平滑化処理では、θeおよびΔθeを求める。上
記ステップ４１０および４２０の処理については後述す
る。

【００６６】また、現在処理中の修正前の指令値に対応
する媒介変数θmと現在の指令値に対応する媒介変数θ
ｋ（ｋ＝１，２，…）との差（θm−θｋ）を残指令媒
介変数Δθcとする。この残指令媒介変数Δθcを計算し
（ステップ４３０）、この残指令媒介変数ΔθcとΔθe
との差（Δθe−Δθc）を求める。この値（Δθe−Δ
θc）が負であれば現在処理中の修正前の指令値を超え
てしまうので、上記値（Δθe−Δθc）が正または零に
なるまで記憶手段３１から次の修正前の指令値を読み込
む（ステップ４４０，４５０）。そして、値（Δθe−
Δθc）≧０になると、実指令値媒介変数θeを用いて例
えば次の修正前の指令値と現在の修正前の指令値とを結
ぶ線上を補間することで、各追従制御手段に対する指令
値を求める（ステップ４６０）。この補間処理について
は、図９を用いて後述する。

【００６７】図８は図７の処理手順におけるステップ４
１０および４２０での処理をグラフで説明するものであ
る。媒介変数の単位時間あたりの変化Δθと評価関数I
の関係が既知である場合には、評価関数の目標値Itとこ
の関係を用いてΔθtを計算する。Δθと評価関数Iの関
係が既知でない場合には、現在あるいは過去のΔθと評
価関数Iの値に基づいて、例えば最小二乗法を用いて両
者の関係を求めればよい。もっとも簡単な例では、現在
の評価関数Ｉmと現在の媒介変数θmの単位時間あたりの
変化Δθmを用いて線形近似を行えば、Δθtは、Δθt
＝Δθm＊Ｉt／Ｉmとして求めることができる。さらに
Δθtを平滑化すれば、Δθeを求めることができる。こ
こではΔθの絶対値に上限Δθmaxを設け、Δθeがその
値以下となるようにしている。現在の指令値Ｐmに対応
する媒介変数であるθmにΔθeを加算した値が実指令値
に対応する媒介変数θe（＝θm＋Δθe）となり、この
媒介変数θeが後述する補間を用いた指令値の修正に用
いられる。このθeは次の指令値修正周期ではθmとして
用いられる。なお図８において、Δθ0は修正前の指令
値のΔθの値、Ｉ0はΔθ0を用いた場合の評価関数Iの
値を示している。

【００６８】図９は指令値の補間処理を示すものであ
る。横軸は媒介変数θであり、縦軸が２つの追従制御手
段４０（それぞれＸ,Ｙとする）の修正前後の指令値を
示している。記憶手段３１に記憶されている指令値生成
手段２０からの指令値（修正前）は、□内に番号ｋ（ｋ
＝０,１,２,…）を入れて示しており、指令値修正手段
３０の修正手段３２で修正した指令値は、○内に番号ｋ
（ｋ＝１,２,…）を入れて示している。

【００６９】図９（ａ）においては、現在の位置（θ
m）にあるとする。前述したように、Δθtを求め、さら
にこのΔθtを平滑化してΔθeを求める。つぎに、現在
の媒介変数θmと現在の修正前の指令値□１に対応する
媒介変数θ１との差、すなわち残指令Δθc（＝θ１−
θm）を求める。そして、ΔθcとΔθeとの差を求め
る。この場合は、Δθc＞Δθｅであるので、２つの追
従制御手段４０（Ｘ、Ｙ）の現在の修正前の指令値□１
と直前の修正前の指令値□０とを結ぶ線上を補間し
（Ｘ、Ｙともそれぞれ□０と□１を結ぶ）、この補間線
上のθe（＝θm＋Δθe）に対応する点を追従制御手
段４０に出力する修正後の次の指令値とする。なお、複
数の追従制御手段４０（この場合はＸ、Ｙ）を備える場
合、複数の追従制御手段４０への修正後の指令値、
の媒介変数θm、θeは同じであり、複数の追従制御手段
４０に対する指令値を同率で修正している。これによ
り、複数の追従制御手段４０間の同期を保ったまま指令
値を修正することができる。

【００７０】一方、図９（ｂ）においては、現在の位
置（θm）にあるとする。前記と同様にして、Δθtを求
め、さらにこのΔθtを平滑化してΔθeを求める。つぎ
に、残指令Δθc（＝θ１−θm）を求め、ΔθcとΔθ
ｅとの差を求める。この場合は、Δθc＜Δθｅである
ので、次の修正前の指令値□２を読み込む。そうする
と、残指令ΔθcはΔθc＝θ2−θmとなり、Δθc＞Δ
θｅとなるので、この新しい指令（Ｘ、Ｙともそれぞれ
□１と□２を結ぶ線）上を補間できる。そして、この補
間線上のθe（＝θm＋Δθe）に対応する点を追従制
御手段４０に出力する修正後の次の指令値とする。

【００７１】図１０は、上記実施の形態１による指令値
生成手段２０，指令値修正手段３０，追従制御手段４０
および制御対象１０の動作を示すタイムチャートであ
る。

【００７２】この図にも示すように、指令値修正手段３
０は、指令値を修正すべき所定の条件が成立したときに
は、指令値生成手段２０より与えられる指令値を、追従
制御手段４０の状態または制御対象１０の状態に応じ
て、指令値生成手段の指令値生成周期Ｔ１よりも短い周
期Ｔ２で修正し、修正した修正指令値を追従制御手段４
０に送信するようにしている。したがって、異常状態が
発生して指令値を修正すべき所定の条件が成立したとき
には、最大でも指令値修正周期Ｔ２＋追従制御処理処理
周期Ｔ３以内に、異常状態に対して応答できる。

【００７３】図１１は指令値の再修正の種類を示すもの
である。前述したように、評価手段３３において計算さ
れた複数の再生成指標に基づき、再生成要求手段３４は
それぞれの種類の再生成が必要かどうかを判断し、必要
であればそれぞれの種類の再生成要求を指令値生成手段
２０に送付する。指令値生成手段２０は、再生成要求の
種類に応じて、異なった指令値再生成を行う。

【００７４】図１１（ａ）は動作の向きを変える場合で
あり、図１１（ｂ）は動作方向を変える場合、図１１
（ｃ）は動作モード（指令値修正手段３０に関するもの
としては評価関数、条件式、それらのパラメータなどが
あり、指令値生成手段２０に関するものとしては動作速
度、動作速度パターンなどがある）を変える場合であ
り、図１１（ｄ）は元々行う予定であった動作を省略す
る場合（処理のスキップ）であり、図１１（ｅ）は元々
行う予定ではなかった動作を挿入する場合（処理の割り
込み）である。

【００７５】ここで図１１（ｃ）に示した動作モードの
変更については、最も簡単なものとして、制御対象の状
態が安定になるまで単に指令の生成をいったん停止す
る、あるいは動作速度を下げることも含まれる。これら
は広い意味で同期関係を変更する処理の特殊なケースで
あると見なせる。このような同期関係を変更するような
処理が必要となった場合には、指令値生成手段２０で指
令値の再生成を行う。指令値修正手段３０では高速性が
要求される低レベルの指令値修正を短い処理周期で行
い、本格的な高レベルの指令値修正は指令値生成手段２
０にて行うことにより、高応答性を確保しつつ複雑な処
理を可能にする。

【００７６】図１２は指令値の再修正が生じた場合の指
令値の時間波形の一例を示すものである。この場合、指
令値生成手段２０からの元々の指令値は位置Ｘ２まで到
達するような指令値として生成されているが、指令値修
正手段３０による指令値修正によって破線のように指令
値の消費が遅延し、さらに時刻ｔ１で指令値の再生成要
求が発生し停止している。この再生成要求が発生した時
点で記憶手段３１に初期化信号が入力されるので、記憶
手段３１に記憶されているＸ1以降の元々の指令値は破
棄される。再生成要求を受信した指令値生成手段２０
は、停止位置Ｘ1を起点として、一旦逆方向へ動きその
後再びＸ１まで戻り、さらにＸ１からＸ２に至るような
指令値を再生成している。この再生成指令値を受信した
指令値修正手段３０では、破線のように指令値修正を行
い、結果として時刻ｔ４にて本来の指令値の最終値Ｘ２
に到達している。

【００７７】実施の形態２.つぎに、この発明の実施の
形態２について説明する。図１３は複数の指令値生成手
段（指令値生成手段２０および指令値生成追従手段２
５）がある場合に、それぞれに指令値修正手段３０Ａ,
３０Ｂを付加した場合の構成図である。指令値生成手段
２０の生成した指令値を指令値修正手段３０Ａが修正し
て、指令値生成追従手段２５に送る。指令値生成追従手
段２５は指令値修正手段３０Ａから取得した指令値に従
い指令値を生成し、指令値修正手段３０Ｂに送付する。
指令値修正手段３０Ｂは指令値を修正し、各追従制御手
段４０に送付する。指令値生成追従手段２５は指令値を
生成するとともに、上位より与えられた指令値に対して
追従するいわば指令値生成手段２０と追従制御手段４０
の機能を併せ持つ手段である。

【００７８】実際のシステムにおいては、最上位の情報
から、複数工程の指令値作成処理を経て、最終的に追従
制御手段４０を制御するための指令値を作成することが
多い。このような場合に、それぞれの指令値作成処理工
程に対して指令値修正手段３０を設置することで、それ
ぞれの工程に対して指令値を修正することが可能にな
る。

【００７９】図１４は指令値生成手段２０と追従制御手
段４０の間に複数の指令値修正手段３０Ａ,３０Ｂを付
加した場合の構成図である。指令値修正手段３０Ａは指
令値生成手段２０の生成した指令値を修正し、下位の指
令値修正手段３０Ｂに修正した指令値を送る。指令値修
正手段３０Ｂは送られた指令値に対して、さらに修正を
行い、追従制御手段４０に送る。このように単機能から
なる指令値修正処理を組み合わせることで、複雑な指令
値修正処理が可能になる。

【００８０】図１３および図１４の構成において、好ま
しくは、各指令値修正手段３０Ａ,３０Ｂは検出手段５
０からの状態を検知し、その状態に応じて、あるいはそ
の状態も考慮して、指令値を修正することで、より制御
対象１０を高精度に制御することができる。図１３およ
び図１４の構成において、さらに好ましくは、各指令値
修正手段３０Ａ,３０Ｂは上位の指令値修正手段に対し
て指令値の再生成要求を与えることで、より複雑な指令
値修正を可能にする。勿論、図１３と図１４を組み合わ
せたような、すなわち複数工程の指令値作成処理がある
場合に、各工程間に任意の数の指令値修正手段を配置す
ることも有効である。これにより、図１３の構成による
効果と図１４の構成による効果を併せ持つことができ
る。

【００８１】実施の形態３.図１５は図１に示した表示
手段６０による表示および入力手段７０による入力例を
示すものである。これは、Ｘ、Ｙと示した２つの追従制
御手段４０を備える場合の例である。図１５（ａ）はＸ
についての元々の指令、修正後の指令、指令値修正量の
時間波形を示すもので、図１５（ｂ）はＹについての元
々の指令、修正後の指令、指令値修正量の時間波形を示
すものである。図１５（ｃ）は媒介変数θを横軸に取っ
たときの指令修正周期毎の媒介変数の変化量Δθをしめ
すもので、図１５（ｄ）は指令値の軌跡（トレース図）
を示すもので、図１５（ｅ）はΔθと評価関数Iの関係
を示すもので、図１５（ｆ）は指令値や評価指標、指令
値再生成要求発生状況などを数値と文字列で表示した例
である。なお、図１５（ｄ）において、Ｐは元々の指令
値の現在の値、Ｑは修正後の指令値の現在の値を示す。
図１５（ｆ）においては、評価指標Ｉ、評価指標の目標
値Ｉｔは、キーボード、タッチパネル、ポインティング
デバイスなどにより入力あるいは選択が可能である。

【００８２】このような表示手段６０と入力手段７０を
備えることで、オペレータが動作状況を容易に認識でき
るとともに、その設定値の調整も可能となり、より現場
の状況に即した指令値修正が可能となる。

【００８３】実施の形態４.図１６は前述した指令値修
正手段（指令値修正装置）３０の具体的なハードウェア
構成を示すものである。指令値修正装置３０は、ＣＰＵ
８１，ＲＯＭ８２，ＲＡＭ８３，ＳＲＡＭ８４、指令値
生成手段（指令値生成装置）２０との通信Ｉ／Ｆ（イン
タフェース）８５、表示デバイス（表示手段）６０に接
続するための表示デバイスＩ／Ｆ８６、入力デバイス
（入力手段）７０に接続するための入力デバイスＩ／Ｆ
８７、ｍ個の検出手段（検出器）５０と接続するための
検出器Ｉ／Ｆ８８、ｎ個の追従制御手段（指令値追従装
置）４０と接続するための通信Ｉ／Ｆ８９を備える。

【００８４】各検出器５０と検出器Ｉ／Ｆ８８との間
は、シリアルバス等の複数のセンサを接続できる伝送路
であり、また指令値追従装置４０と通信Ｉ／Ｆ８９との
間は、シリアルバス等の複数の指令値追従装置４０を接
続できる伝送路である。検出器Ｉ／Ｆ８８および通信Ｉ
／Ｆ８９がそれぞれ複数の検出器５０、複数の指令値追
従装置４０を接続することにより、省配線、検出器Ｉ／
Ｆ８８および通信Ｉ／Ｆ８９の個数を減らせることによ
る低コスト化が期待できる。

【００８５】図１７に示す指令値修正装置３０において
は、複数の検出器５０に対応して複数の検出器Ｉ／Ｆ８
８−１〜８８−ｍを設け、複数の指令値追従装置４０に
対応して複数の通信Ｉ／Ｆ８９−１〜８９−ｎを設ける
ようにしている。このようにしたことで、各検出器５０
あるいは指令値追従装置４０と接続するためのＩ／Ｆが
異なる場合でも、システムを構成でき、また伝送路を共
用しないためより高速な通信が可能であり、より高応答
な制御が可能になる。

【００８６】もちろん、図１６および図１７を組み合わ
せたような構成、すなわち１以上の検出器Ｉ／Ｆ８８
と、１以上の通信Ｉ／Ｆ８９を備え、それぞれ１以上の
検出器５０、１以上の指令値追従装置４０と接続するよ
うな構成も可能であり、これにより非常に大規模で複雑
なシステムも構築できる。

【００８７】図１８は指令値生成装置２０がＣＡＭであ
り、指令値追従装置４０がＮＣである場合を示してお
り、この場合の指令値は例えば移動経路および移動条件
である。もちろんこれは、ＣＡＭとＮＣとの間のインタ
フェースは両者の役割分担に依存し、そのほかにＣＬデ
ータである場合があり、その他に解析や補正を行った後
の移動経路および移動条件としてＣＡＭおよびＮＣにそ
れぞれその上位、下位の処理を分担させても構わない。
この構成においてＣＡＭと類似の役割を行う装置として
自動プログラム作成装置、ティーチングプレイバック教
示装置、デジタイジング装置などがあり、ＮＣと類似の
役割を行う装置としてロボットコントローラ、モーショ
ンコントローラ、シーケンサなどがあり、これらに代替
するようにしてもよい。

【００８８】図１９は指令値生成装置２０がＮＣであ
り、指令値追従装置４０がサーボアンプである場合を示
している。この場合の指令値は位置指令、速度指令、電
流指令のいずれかである。これらのいずれかはＮＣとサ
ーボアンプ間の役割分担に依存し、いずれにしても、そ
の上位の処理をＮＣに、下位の処理をサーボアンプに担
当させればよい。この構成においてＮＣと類似の役割を
行う装置としてロボットコントローラ、モーションコン
トローラ、シーケンサなどがあり、これらに代替するよ
うにしてもよい。

【００８９】図２０は指令値生成装置２０がサーボアン
プであり、指令値追従装置４０がドライバである場合を
示している。この場合の指令値はＰＷＭ指令である。な
おこの図では指令値をＰＷＭ指令としたが、そのほかに
例えば電流指令としても構わない。

【００９０】なお、図１８〜図２０において、指令値と
しては、現行のＣＡＭ、ＮＣ、サーボアンプ、ドライバ
間でよく用いられている指令値の例を示したにすぎず、
そのほかにも、先の図２２に示した一連の流れにおける
任意の構成要素を指令値生成装置２０とし、その下位側
の構成要素を指令値追従装置４０としてもよい。

【００９１】例えば、通常のＮＣ装置の内部、例えば解
析／補正と補間／加減速間、あるいは補間／加減速と機
械誤差補正間に指令値修正装置３０を挿入することも有
効である。同様に通常のサーボアンプの内部、位置制御
と速度制御の間、速度制御と電流制御の間に指令値修正
装置３０を挿入することも有効である。さらに、図に示
さないさらに細分化した処理間に指令値修正装置３０を
挿入することも可能である。

【００９２】実施の形態５.さらに図２１に示すよう
に、指令値生成装置２０、複数の指令値修正装置３０お
よび複数の追従制御装置４０を同一の通信路上に接続す
ることで、指令値修正装置３０の付加、増設、取り外し
がさらに容易となる。ここで通信路とは例えばシリアル
バス、モーションネットワーク、フィールドネットワー
クないしはセンサネットワークなどである。

【００９３】なお、上記実施の形態では、表示手段を指
令値修正手段３０に接続するようにしたが、表示手段を
指令値生成手段２０に接続し、指令値修正の有無、修正
前後の指令値、指令値修正量、指令値再生成要求発生の
有無を表示するようにしてもよい。

【００９４】また、本発明は、ドリル加工やタップ加工
における適応型ペッキング（前進後退を交互に繰り返し
ながら加工すること）、切削加工におけるびびり振動制
御、放電加工における極間電圧制御、放電加工機におけ
るジャンプ制御、レーザ加工機におけるハイト制御（倣
い制御）、Ｐ板加工機におけるパワー制御、研削加工に
おける異常監視と速度調整、研削加工における寸法制
御、ロボットにおけるディスペンサとマニピュレータと
の協調制御、射出成形機における射出と型締めの協調制
御などに有効である。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
指令値生成手段より与えられる指令値を追従制御手段の
状態または制御対象の状態に応じて指令値生成手段の指
令値生成周期よりも短い修正周期で修正し、修正した修
正指令値を前記追従制御手段に送信するようにしている
ので、速やかな指令値の修正を可能となり、制御対象あ
るいは追従制御手段の状態に応じて速やかに応答するこ
とができ、また検出した制御対象の状態に対して速やか
に応答することができる。

【００９６】つぎの発明によれば、検出手段により制御
対象の状態を直接検出するようにしているので、制御対
象の状態を精度良く、かつ信頼性が高く制御することが
可能になる。

【００９７】つぎの発明によれば、指令値、追従手段の
状態、制御手段の状態などに基づいて計算される評価関
数が所定の目標値に近づくように指令値を修正するよう
にしているので、状態をより正確に制御することが可能
になる。

【００９８】次の発明によれば、異常が発生した場合な
どの所定の条件を満たす場合にのみ指令値を修正するよ
うにしているので、特定の状態のみを回避し、その他の
状態を許容することができる。

【００９９】つぎの発明によれば、複数の追従制御手段
の状態ないしは制御対象の状態に応じて指令値の消費率
を決定し、この消費率に応じて前記複数の追従制御手段
に対する指令値を同率で修正するようにしているので、
複数の追従制御手段間の同期を保ったまま、指令値を修
正することが可能になる。

【０１００】つぎの発明によれば、指令値の修正に伴う
それぞれの追従制御手段の指令値ないしはその媒介変数
の時間変化率を制限するようにしているので、指令値の
急激な変化を回避することができ、これにより過渡的な
問題発生や、同期誤差の発生を防ぐことができる。

【０１０１】つぎの発明によれば、所定の修正周期で行
われる指令値修正の際、記憶手段から読み出した修正前
の指令値に修正後の指令値が到達すれば次の指令値を記
憶手段から順次読み出し、このつぎの指令値を用いて修
正後の指令値を作成するようにしているので、指令値間
を滑らかにオーバーラップし、かつ与えられた指令値ま
で修正後の指令値がかならず到達することを保証するこ
とができ、定常偏差や位置ずれの発生が防止される。

【０１０２】つぎの発明によれば、指令値生成手段での
指令値の再生成を可能とし、同期関係を変更するような
処理が必要となった場合には、上位レベルでの指令値の
再生成を行うようにしているので、高応答性を確保しつ
つ複雑な処理を可能にする。

【０１０３】つぎの発明によれば、指令値生成手段は、
指令値修正手段から指令値再生成要求を受信すると、指
令値修正手段における現在指令値に基づいて指令値を再
生成するようにしているので、指令値生成手段および指
令値修正手段における指令値の整合性を確保することが
できる。

【０１０４】つぎの発明によれば、指令値生成手段また
は指令値修正手段に、指令値修正の有無、修正前後の指
令値、指令値修正量、指令値再生成要求発生の有無を表
示する表示手段を備えるようにしているので、オペレー
タが動作状況を容易に認識できるとともに、その設定値
の調整も容易となり、より現場の状況に即した指令値修
正が可能となる。

【０１０５】つぎの発明によれば、指令値生成手段、指
令値修正手段、および追従制御手段を同一の通信路上に
接続するようにしているので、各手段の追加、増設、取
り外しが容易となる。

【０１０６】つぎの発明によれば、シリアル接続される
複数の指令制御手段の各間に指令値修正手段を挿入して
システムを構成するようにしているので、階層的に接続
された指令制御手段におけるそれぞれの階層で指令値の
修正が可能になる。また単機能からなる指令修正処理を
組み合わせることで、複雑な指令値修正処理が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる制御装置の実施の形態１を
示すブロック図である。

【図２】実施の形態１の指令値修正手段の内部構成を
示すブロック図である。

【図３】指令値修正手段の内部構成の変形形態を示す
ブロック図である。

【図４】指令値生成処理の動作を示すフローチャート
である。

【図５】指令値修正処理の概要動作を示すフローチャ
ートである。

【図６】指令値再生成要求処理の動作を示すフローチ
ャートである。

【図７】指令値修正処理の詳細動作を示すフローチャ
ートである。

【図８】評価関数Ｉと媒介変数Δθとの関係を示すグ
ラフである。

【図９】指令値補間処理を説明するための図である。

【図１０】指令値生成処理、指令値修正処理、追従制
御処理の動作タイムチャートである。

【図１１】指令値の再修正の各種種類を示す図であ
る。

【図１２】指令値、修正後の指令値、再生成指令値の
タイムチャートである。

【図１３】この発明の実施の形態２を示すブロック図
である。

【図１４】実施の形態２の変形形態を示すブロック図
である。

【図１５】この発明の実施の形態３を示すもので、表
示画面の一例を示す図である。

【図１６】指令値修正手段（指令値修正装置）の具体
的なハードウェア構成を示すブロック図である。

【図１７】指令値修正手段（指令値修正装置）の他の
具体的なハードウェア構成を示すブロック図である。

【図１８】指令値作成手段をＣＡＭとし、指令値修正
手段をＮＣとした場合の制御装置の構成を示すブロック
図である。

【図１９】指令値作成手段をＮＣとし、指令値修正手
段をサーボアンプとした場合の制御装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２０】指令値作成手段をサーボアンプとし、指令
値修正手段をドライバとした場合の制御装置の構成を示
すブロック図である。

【図２１】同一の通信路上に接続された指令値生成装
置、指令値修正装置および追従制御装置を示すブロック
図である。

【図２２】工作機械の制御における情報の流れを示す
ブロック図である。

【図２３】従来技術を示すブロック図である。

【図２４】他の従来技術を示すブロック図である。

【図２５】従来技術の問題点を説明する為のタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１０制御対象、２０指令値生成手段（指令値生成装
置）、２５指令値生成追従手段、３０指令値修正手
段、３１記憶手段、３２修正手段、３３評価手段、
３４再生成要求手段、４０追従制御手段（追従制御
装置,指令値追従装置）、５０検出手段（検出器）、
６０表示手段、７０入力手段、Ａ制御要素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩崎隆至東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者岡田潔東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H269 AB01 BB12 EE05 FF06 NN02 NN12 NN14 PP03 PP06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１以上の制御対象要素によって制御され
る制御対象を制御する制御装置において、指令値を発生する指令値生成手段と、前記制御対象要素を制御する１以上の追従制御手段と、前記指令値生成手段より与えられる指令値を、前記追従
制御手段の状態または制御対象の状態に応じて、前記指
令値生成手段の指令値生成周期よりも短い修正周期で修
正し、修正した修正指令値を前記追従制御手段に送信す
る指令値修正手段と、を備えたことを特徴とする制御装置。
【請求項２】前記制御対象の状態を検出する１以上の
検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の制
御装置。
【請求項３】前記指令値修正手段は、１以上の追従制
御手段の状態ないし制御対象の状態と、指令値とに基づ
いて計算される評価関数が所定の目標値に近づくように
指令値を修正することを特徴とする請求項１または２に
記載の制御装置。
【請求項４】前記指令値修正手段は所定の条件を満た
す場合にのみ指令値を修正することを特徴とする請求項
１〜３の何れか一つに記載の制御装置。
【請求項５】複数の追従制御手段を備える場合には、
前記指令値修正手段は、前記複数の追従制御手段の状態
ないしは制御対象の状態に応じて指令値の消費率を決定
し、この消費率に応じて前記複数の追従制御手段に対す
る指令値を同率で修正することを特徴とする請求項１〜
４の何れか一つに記載の制御装置。
【請求項６】前記指令値修正手段は、指令値の修正に
伴うそれぞれの追従制御手段の指令値ないしはその媒介
変数の時間変化率を制限することを特徴とする請求項５
に記載の制御装置。
【請求項７】前記指令値修正手段は、前記指令値生成
手段からの指令値を格納する記憶手段を備え、前記所定
の修正周期で行われる指令値修正の際、前記記憶手段か
ら読み出した修正前の指令値に修正後の指令値が到達す
れば次の指令値を記憶手段から順次読み出し、このつぎ
の指令値を用いて修正後の指令値を作成することを特徴
とする請求項１〜６に記載の制御装置。
【請求項８】前記指令値修正手段は、指令値の再生成
の必要性を判定し、この判定結果に応じて指令値再生成
要求を指令値生成手段に送信し、前記指令値生成手段は、指令値再生成要求を受信する
と、指令値の再生成を行うことを特徴とする請求項１〜
７の何れか一つに記載の制御装置。
【請求項９】前記指令値生成手段は、指令値修正手段
から指令値再生成要求を受信すると、指令値修正手段に
おける現在指令値に基づいて指令値を再生成することを
特徴とする請求項１〜８の何れか一つに記載の制御装
置。
【請求項１０】前記指令値生成手段または指令値修正
手段に、指令値修正の有無、修正前後の指令値、指令値
修正量、指令値再生成要求発生の有無を表示する表示手
段を備えることを特徴とする請求項８または９に記載の
制御装置。
【請求項１１】前記指令値生成手段、指令値修正手
段、および追従制御手段は同一の通信路上に接続される
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載
の制御装置。
【請求項１２】１以上の制御対象要素によって制御さ
れる制御対象における前記制御対象要素を制御する１以
上の追従制御手段と、シリアル接続されて異なる物理量
の指令値を発生する複数の指令値生成手段を有し、これ
ら複数の指令値生成手段による指令値生成処理を経て前
記追従制御手段を制御するための指令値を作成する制御
システムにおいて、上位の指令値生成手段より与えられる指令値を前記追従
制御手段の状態または制御対象の状態に応じて前記上位
の指令値生成手段の指令値生成周期よりも短い周期で修
正し、修正した修正指令値を下位の指令値生成手段に送
信する指令値修正手段を各指令値生成手段の間に挿入す
るようにしたことを特徴とする制御システム。