JP2004046675A - 制御装置 - Google Patents

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葛島 光則
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Abstract

【課題】制御装置に対して、実際の制御対象である移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にする。
【解決手段】検出器の信号を用いてサーボモータを制御する制御対象2に対し、位置指令信号を与える機能と、現在位置信号を受けとる機能を有する制御装置1において、通常モードとシュミレーションモードを切り替えるモード切替スイッチSW1と、制御対象の代替として設けられた演算部12と、シミュレーションモードのときは、モード切替スイッチSW1を介して、制御対象の代替となる演算部を接続し、この演算部が演算した推定現在位置信号を、現在位置信号とすることにより、制御対象2の制御プログラムをデバッグする手段を備える。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体もしくは回転体から成る制御対象を制御する制御装置において、移動体等に接続しなくても、移動体等の制御プログラムをデバッグ可能にする制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来は、制御対象の制御プログラムをデバッグする場合、図5に示すように実際の制御対象を制御装置に接続することにより行われていた。以下、これを第1の従来例と呼び、制御対象を単に移動体と総称する。
図5において、1は信号出力部10と信号入力部11を備えた制御装置であり、信号出力部10は位置指令信号S1を制御対象2に出力する。
制御対象2は、サーボアンプ20、サーボモータ21、速度検出器22、位置検出器23から成る。サーボアンプ20は、信号出力部10からの位置指令信号S1と、位置検出器23からの位置フィードバック信号S4と、速度検出器22からの速度フィードバック信号S3とにより電流指令信号S2を出力する。サーボモータ21は、サーボアンプ20からの電流指令信号S2に基づいて回転動作をする。速度検出器22は、サーボモータ21の回転速度を検出する。位置検出器23は、サーボモータ21の回転位置を検出する。そして、図5における速度検出器22は位置検出器23により兼用されてもよい。
移動体の制御プログラムをデバッグする際に必要である現在位置信号S5、または現在位置信号と現在速度信号S51を得るためには、サーボアンプ20とサーボモータ21、速度検出器22、位置検出器23を含む制御対象2が必要不可欠であった。
また、従来例2として特願2000−069243・シミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御装置が見られる。これは、「実際の制御対象である移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にする。」という課題に対して、「シミュレーションモード時に、制御対象である制御対象の代替となる演算を速度指令信号をもとに行い、その演算結果である推定位置フィードバック信号から現在位置信号とすることで、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にした。」との解決手段が記されている。
一般に制御対象は、アナログ信号などで速度指令信号が与えられるタイプのものと、ネットワーク通信などで位置指令信号が与えられるタイプのものがある。この従来例2は、アナログ指令を制御対象に与える制御装置では可能であるが、位置指令を与える制御装置では不可能である。
また、現在位置を入力する場合には、必ず入力遅れが存在するため、現在位置入力遅れ時間の設定を設けていることから、より実際に近いシミュレーションも可能であり、この点においても本発明は第2の従来例を凌駕している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで第1の従来例では、移動体の制御プログラムをデバッグする場合、制御装置に対して、実際の制御対象を接続しなければならなかったため、複数台の移動体を動作させる制御プログラムのデバッグ段階において、制御対象である複数台の移動体を用意する必要があり、デバッグが容易に出来なかった。
また、移動体の制御プログラムをデバッグする際に、移動体を接続していると、移動体は当然のことながら回転するが、デバッグ段階においては、予想できない動作を行う可能性があり、非常に危険であった。
そこで、本発明は制御装置に対して、実際の制御対象である移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項1の本発明は、サーボモータと、そのサーボモータの位置と速度を検出する検出器と、その検出器の信号を用いて前記サーボモータを制御する制御対象に対して、位置指令信号を与える機能と、現在位置信号を受けとる機能を有する制御装置において、通常モードとシュミレーションモードを切り替えるモード切替スイッチと、前記制御対象の代替として設けられた演算部と、前記シミュレーションモードのときは、前記モード切替スイッチを介して、前記制御対象の代替となる演算部を接続し、この演算部が演算した推定現在位置信号を、現在位置信号とすることにより、前記制御対象の制御プログラムをデバッグする手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項2の本発明は、サーボモータと、そのサーボモータの位置と速度を検出する検出器と、その検出器の信号を用いて前記サーボモータを制御する制御対象に対して、位置指令信号を与える機能と、現在位置信号および現在速度信号を受けとる機能を有する制御装置において、通常モードとシュミレーションモードを切り替えるモード切替スイッチと、前記制御対象の代替として設けられた推定現在位置演算部および推定現在速度演算部と、前記シミュレーションモードのときは、前記モード切替スイッチを介して、前記制御対象の代替となる推定現在位置演算部および推定現在速度演算部を接続し、この推定現在位置演算部および推定現在速度演算部が演算した推定現在位置信号および推定現在速度信号を、現在位置信号および現在速度信号とすることにより、前記制御対象の制御プログラムをデバッグする手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項3の本発明は、現在位置入力遅れ時間を設定する手段を備え、前記演算は設定された現在位置入力遅れ時間が経過するまでは、現在位置信号を更新せず、現在位置入力遅れ時間が経過後は、k1を比例定数として、推定現在位置信号S6が
S6=k1×位置指令信号S1
によって導出され、前記推定現在位置信号S6を現在位置信号とすることを特徴とするものである。
また、請求項4の本発明は、前記演算は、請求項2記載の推定現在位置信号S6より、k2を比例定数として、推定現在速度信号S61が
S61=k2×推定現在位置信号S6
によって導出され、前記推定現在速度信号S61を現在速度信号とすることを特徴とするものである。
このようになっているため、実際の制御対象である移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にすることができるのである。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。全ての図面において、同一符号は同一もしくは相当部材を示す。
図1は、本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図である。
図において、制御装置1は、信号出力部10、信号入力部11、推定現在位置演算部12、モード切替スイッチSW1から成る。
信号出力部10は、位置指令信号S1を制御対象2に出力する。
推定現在位置演算部12は、位置指令信号S1に基づき推定現在位置信号S6を出力する。
【0006】
モード切替スイッチSW1は、制御対象2を制御するときは、通常モード(接点)ST1にし、位置指令信号S1を位置指令信号出力部10に対して出力する。
また、移動体の制御プログラムのデバックをする場合には、モード切替スイッチSW1をシミュレーションモード(接点)ST2にし、位置指令信号S1を推定現在位置演算部12に出力する。
図2は、本発明の制御装置の動作を示すフローチャートである。
【0007】
[1]モード切替スイッチSW1に従い、通常モードST1かシミュレーションモードST2かを判断する。ここで、通常運転したい場合、モード切替スイッチSW1を通常モードST1にし、移動体の制御プログラムのデバッグを行う場合、シミュレーションモードST2にする(ステップ1)。
[2]シミュレーションモードの場合、現在位置入力遅れ時間が経過したかを判断する。本実施の形態では、現在位置信号は通信によってデジタルデータとして入力されるものであり、現在位置入力時間の遅れは通信による遅れ時間のみとする。例えば、通信による遅れ時間が10msであれば、この時間を推定現在位置演算部12に格納しておく。この現在位置入力遅れ時間が経過するまでは推定現在位置演算部は実行されない(ステップ2)。
[3] 現在位置入力遅れ時間が経過すると、推定現在位置演算部12において位置指令信号S1に基づき推定現在位置信号S6を生成する。本実施例では、位置指令信号S1と現在位置信号S5は比例関係にあるものとする。位置指令信号S1から推定現在位置信号S6を推定するため、前記比例関係を表す演算式(1)式として、推定現在位置演算部12に格納しておく。すなわち、
推定現在位置信号S6=k×位置指令信号S1       ・・・(1)
ただし、kは比例定数である。
例えば、位置指令信号に対する「現在位置信号」が理想的である場合には、比例定数kは、1とすればよい。(1)式により、位置指令信号S1から推定現在位置信号S6を演算し、演算結果を現在位置信号S5とする(ステップ3)。
[4] 通常モードの場合、位置指令信号出力部10から位置指令信号S1を制御対象2に出力する(ステップ4)。
[5] 制御対象2より現在位置信号S5を現在位置入力部11に入力する。(ステップ5)
なお、本実施の形態では、位置指令信号S1から推定現在位置信号S6を推定するための演算式を(1)式としたが、一次遅れ演算など他の演算式としてもよい。
【0008】
次に、本発明の第2の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。図3は、本発明の実施の形態における構成を示すブロック図である。図1と異なる点は、制御装置が、推定現在位置演算部12とモード切替スイッチSW1の間に、推定現在速度演算部13を設けた点と、サーボアンプ20が現在位置信号S5と現在速度信号S51を出力し、信号入力部11が、制御対象2から現在位置信号S5、現在速度信号S51を入力する点である。
推定現在位置演算部12が、位置指令信号S1に基づいて推定現在位置信号S6を出力すると、推定現在速度演算部13は、推定現在位置信号S6から推定現在速度信号S61を求めて出力する。
【0009】
モード切替スイッチSW1は、制御対象2を制御するときは、通常モード(接点)ST1にし、位置指令信号S1を信号出力部10に対して出力する。また、制御対象2から現在位置信号S5、現在速度信号S51を入力する。
移動体の制御プログラムのデバックをする場合には、モード切替スイッチSW1をシミュレーションモード(接点)ST2にし、位置指令信号S1を推定現在位置演算部12に出力する。
【0010】
図4は、本発明の制御装置の動作を示すフローチャートである。この図が図2と異なるのは、ステップ3の次にステップ31を設けた点である。このステップ31では
[4] 推定現在速度演算部13において推定現在位置信号S6に基づき推定現在速度信号S61を生成する。本実施例では、推定現在位置信号S6と現在速度信号S51は比例関係にあるものとする。推定現在位置信号S6から推定現在速度信号S61を推定するため、前記比例関係を表す演算式(2)式として、推定現在速度演算部13に格納しておく。すなわち、
推定現在速度信号S61=k2×推定現在位置信号S6   ・・・(2)
ただし、k2は比例定数である。
例えば、現在位置信号S5が8000パルスとしたとき、現在速度信号S51が240000パルス/minとすると、比例定数k2は、240000/8000=30(1/min)とすればよい。(2)式により、推定現在位置信号S6から推定現在速度信号S61を演算し、演算結果を現在速度信号S51とする(ステップ31)。
なお、本実施の形態では、推定現在位置信号S6から推定現在速度信号S61を推定するための演算式を(2)式としたが、一次遅れ演算など他の演算式としてもよい。
【0011】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、制御装置に対して実際の制御対象である移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にすることができる。従って、デバッグが容易に、かつ、安全にすることが可能という特段の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御装置の第1実施例の構成を示すブロック図
【図2】第1実施例の動作手順を示すフローチャート
【図3】本発明の制御装置の第2実施例の構成を示すブロック図
【図4】第2実施例の動作手順を示すフローチャート
【図5】従来制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
1 制御装置
10 信号出力部
11 信号入力部
12 推定現在位置演算部
13 推定現在速度演算部
2 制御対象
20 サーボアンプ
21 サーボモータ
22 速度検出器
23 位置検出器
S1 位置指令信号
S2 電流指令信号
S3 速度フィードバック信号
S4 位置フィードバッグ信号
S5 現在位置信号
S51 現在速度信号
S6 推定現在位置信号
S61 推定現在速度信号
SW1 モード切替スイッチ
ST1 通常モード(接点)
ST2 シミュレーションモード(接点)

Claims (4)

  1. サーボモータと、そのサーボモータの位置と速度を検出する検出器と、その検出器の信号を用いて前記サーボモータを制御する制御対象に対して、位置指令信号を与える機能と、現在位置信号を受けとる機能を有する制御装置において、
    通常モードとシュミレーションモードを切り替えるモード切替スイッチと、
    前記制御対象の代替として設けられた演算部と、
    前記シミュレーションモードのときは、前記モード切替スイッチを介して、前記制御対象の代替となる演算部を接続し、この演算部が演算した推定現在位置信号を、現在位置信号とすることにより、前記制御対象の制御プログラムをデバッグする手段と
    を備えたことを特徴とする制御装置。
  2. サーボモータと、そのサーボモータの位置と速度を検出する検出器と、その検出器の信号を用いて前記サーボモータを制御する制御対象に対して、位置指令信号を与える機能と、現在位置信号および現在速度信号を受けとる機能を有する制御装置において、
    通常モードとシュミレーションモードを切り替えるモード切替スイッチと、
    前記制御対象の代替として設けられた推定現在位置演算部および推定現在速度演算部と、
    前記シミュレーションモードのときは、前記モード切替スイッチを介して、前記制御対象の代替となる推定現在位置演算部および推定現在速度演算部を接続し、この推定現在位置演算部および推定現在速度演算部が演算した推定現在位置信号および推定現在速度信号を、現在位置信号および現在速度信号とすることにより、前記制御対象の制御プログラムをデバッグする手段と
    を備えたことを特徴とする制御装置。
  3. 現在位置入力遅れ時間を設定する手段を備え、
    前記演算は、
    設定された現在位置入力遅れ時間が経過するまでは、現在位置信号を更新せず、
    現在位置入力遅れ時間が経過後は、k1を比例定数として、推定現在位置信号S6が
    S6=k1×位置指令信号S1
    によって導出され、前記推定現在位置信号S6を現在位置信号とする
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の制御装置。
  4. 前記演算は、
    請求項2記載の推定現在位置信号S6より、k2を比例定数として、推定現在速度信号S61が
    S61=k2×推定現在位置信号S6
    によって導出され、
    前記推定現在速度信号S61を現在速度信号とする
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の制御装置。
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