JP2009110492A - Position controller - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position controller, which can suppress the vibration of a structure to be driven even when accelerating and decelerating, reduce the following error of the position of the structure to be driven to a position command, simultaneously achieve vibration suppression and high-accuracy control of the position of the structure to be driven, and maintain high vibration suppression effect, without causing parts of a machine to vibrate, and even when mechanical parameters fluctuate, for the occurrence of vibration and a machine base displacement owing to the rigidity of a machine base part which supports and fixes a driving system. <P>SOLUTION: A structure is provided in which a thrust feed forward structure for operating a structure to be driven without vibration, and a control structure which simultaneously compensates for positional deviation caused by the thrust feed forward structure and position deviation caused by a machine base displacement are included in a position controller 3. Alternatively, a structure is provided in which an acceleration and deceleration process for achieving response of the position of the structure to be driven and machine base displacement without vibration and a control structure which determines a feed forward amount with respect to a position instruction value after the acceleration and deceleration process are provided for the position controller. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、数値制御機械の軸制御に適用される位置制御装置に関するものである。   The present invention relates to a position control device applied to axis control of a numerically controlled machine.

従来から、機台部上に駆動体を加減速動作させる駆動系が支持固定され、駆動体の反力によって機台部に発生する力変位を補償する制御装置が用いられている。図11は、数値制御機械の一つである工作機械における駆動系の概略機構を1軸分示した駆動系モデルである。駆動体Cは、サーボモータ(図示しない)により駆動力Fxを受けて、案内面を兼ねた構造体B上を、x2方向に移動する構造になっている。構造体Bの両側に配置された構造体Aは、構造体Bを支持固定するもので、各々の片側は地面にリジットに固定設置されている。更に、駆動体Cをx2方向に加減速動作させると駆動体Cからの反力を受けて機台部である構造体Aが、x1方向に撓み且つ振動を発生する。尚、構造体Bには、駆動体位置x2を検出するリニアスケール(図示しない)が設置されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a control system is used in which a drive system for accelerating and decelerating a drive body is supported and fixed on a machine base, and a force displacement generated in the machine base due to a reaction force of the drive is compensated. FIG. 11 is a drive system model showing one axis of a schematic mechanism of a drive system in a machine tool which is one of numerical control machines. Driver C receives a driving force Fx by a servo motor (not shown), the upper also serves as a guide surface structure B, and a structure for moving the x 2 direction. The structures A arranged on both sides of the structure B support and fix the structure B, and one side of each is fixedly installed on the ground. Furthermore, the driving member C receives a reaction force from the driver C and to acceleration and deceleration operations x 2 direction, which is the machine base unit structure A is to generate and flexural oscillation in the x 1 direction. Note that the structure B, a linear scale for detecting the driver position x 2 (not shown) is installed.

次に、図11の駆動系モデルを対象プラントと見なして、その運動方程式を導出する。この場合、一般化座標系として、駆動体位置x2,機台変位x1をとればよく、次の2個の運動方程式が得られる。
(Mb+Mc)・d21/dt2−Mc・d22/dt2+Ra・x1=0・・・(1)
Mc{d22/dt2−d21/dt2}=Fx・・・(2)
なお、Mbは構造体Bの質量Mb、Mcは駆動体Cの質量Mc、Raは構造体Aのx1方向剛性Raである。
Next, the drive system model in FIG. 11 is regarded as a target plant, and its equation of motion is derived. In this case, the driving body position x 2 and the machine base displacement x 1 may be taken as a generalized coordinate system, and the following two equations of motion are obtained.
(Mb + Mc) · d 2 x 1 / dt 2 −Mc · d 2 x 2 / dt 2 + Ra · x 1 = 0 (1)
Mc {d 2 x 2 / dt 2 −d 2 x 1 / dt 2 } = Fx (2)
Mb is the mass Mb of the structure B, Mc is the mass Mc of the driving body C, and Ra is the x 1 direction rigidity Ra of the structure A.

さらに、図12は、対象プラントに対する(1)式,(2)式の運動方程式をブロック図に表したものであり、後述する本発明に係る実施形態において詳細に説明する。   Further, FIG. 12 is a block diagram showing the equations of motion of equations (1) and (2) for the target plant, and will be described in detail in an embodiment according to the present invention described later.

図13は、従来位置制御装置のブロック図である。上位装置(図示しない)より関数発生された位置指令値Xは、加減速処理部50に入力される。加減速処理部50の出力である位置指令値Xcは、Xの時間微分dX/dtがステップ状であっても、dXc/dtの2階時間微分が有界に定まる様に、加減速処理部50で、2次関数型加減速処理が加えられる。また、位置指令応答の高速化を図るため、位置指令値Xcを微分器54,55(Sはラプラス変換の演算子である)で時間微分して、指令速度,指令加速度のフィードフォワード量Vf,Afが導出される。換算ブロックCbは、加速度Afを発生させるモータ推力に相当する推力フィードフォワード量Ffを求める換算ブロックであり、換算ブロックCbは通常、駆動体Cの質量Mcを加速度Afに乗ずることで代用される。   FIG. 13 is a block diagram of a conventional position control device. A position command value X generated by a function from a host device (not shown) is input to the acceleration / deceleration processing unit 50. The position command value Xc that is the output of the acceleration / deceleration processing unit 50 is such that the second-order time derivative of dXc / dt is bounded even if the time derivative dX / dt of X is stepped. At 50, quadratic function type acceleration / deceleration processing is added. Further, in order to speed up the position command response, the position command value Xc is time-differentiated by differentiators 54 and 55 (S is an operator of Laplace transform), and the feedforward amount Vf, Af is derived. The conversion block Cb is a conversion block for obtaining a thrust feedforward amount Ff corresponding to the motor thrust that generates the acceleration Af. The conversion block Cb is normally substituted by multiplying the acceleration Mc by the mass Mc of the drive body C.

対象プラント58の位置検出値には、前述のリニアスケールで検出された駆動体位置x2を用いる。駆動体位置x2は、減算器51により、位置指令値Xcから減算され、その出力である位置偏差は位置偏差増幅器GpでGp倍に増幅され、その出力は前記Vfと加算器52で加算されて速度指令値Vとなる。減算器53では、Vから、駆動体位置x2を微分器56で時間微分した駆動体速度vが減算され、その出力である速度偏差は、速度偏差増幅器Gvで増幅される。Gvは、一般に比例積分増幅器や対象プラントの数百Hzオーダで発生する高周波振動現象を抑制するための各種フィルタで構成される。Gvの出力と前記Ffが加算器57で加算されて、この加算器出力がモータ発生推力、つまりは、駆動体Cの駆動力Fxになる。 The position detection value of the target plant 58, using the driving member position x 2 detected by the linear scale described above. The driving body position x 2 is subtracted from the position command value Xc by the subtractor 51, and the output position deviation is amplified Gp times by the position deviation amplifier Gp, and the output is added by the Vf and the adder 52. Speed command value V. The subtracter 53 subtracts the driving body speed v obtained by time-differentiating the driving body position x 2 by the differentiator 56 from V, and the speed deviation as an output thereof is amplified by the speed deviation amplifier Gv. Gv is generally composed of a proportional-integral amplifier and various filters for suppressing a high-frequency vibration phenomenon that occurs in the order of several hundred Hz in the target plant. The output of Gv and the Ff are added by the adder 57, and the output of the adder becomes the motor generated thrust, that is, the driving force Fx of the driving body C.

図14は、対象プラントパラメータを、Mb=500[Kg],Mc=300[Kg],Ra=19.6・106[Nm/m]と設定し、制御パラメータである前述のGpやGvを好適に調整した時の、図13の従来位置制御装置の2次関数型加速応答(最大加速度2[m/sec2])をシミュレーションした結果である。この場合の位置制御装置200は、図11より、対象プラントの駆動体絶対位置x2−x1を、位置指令値Xc通りに制御することが目的であるが、図13の位置制御装置200では、機台変位x1に対する配慮がないため、図14において加速中に大きな絶対位置誤差εo=Xc−(x2−x1)が発生している。 In FIG. 14, target plant parameters are set as Mb = 500 [Kg], Mc = 300 [Kg], Ra = 19.6 · 10 6 [Nm / m], and the above-described Gp and Gv as control parameters are set. It is the result of having simulated the quadratic function type acceleration response (maximum acceleration 2 [m / sec < 2 >]) of the conventional position control apparatus of FIG. 13 when it adjusted suitably. The position control device 200 in this case is intended to control the absolute position x 2 -x 1 of the target plant according to the position command value Xc from FIG. 11, but in the position control device 200 of FIG. Since no consideration is given to the machine base displacement x 1 , a large absolute position error εo = Xc− (x 2 −x 1 ) occurs during acceleration in FIG.

図15は、従来位置制御装置の他の一例のブロック図である。これは、特許文献1で開示された機台変位x1に対する補償ブロックを付加した構成になっている。以下、付加した部分のみの構成を説明する。 FIG. 15 is a block diagram of another example of the conventional position control device. This is a configuration in which a compensation block for the machine base displacement x 1 disclosed in Patent Document 1 is added. Hereinafter, the configuration of only the added part will be described.

図15の機台振動モニタ対応ブロック59は、特許文献1の機台振動モニタに対応するブロックである。本例の場合は、機台振動にダンピング要素が存在しないため、この部分の動作が特許文献1によると、Xsw=McS2/(MbS2+Ra)Xcとなって不安定伝達関数化するため、等加速度下での動作を重視して、Xsw=(McS2/Ra)Xcとしている。ここで、Xswは機台振動補償指令値である。Xswは加算器60でXcと加算されて、制御上の位置指令値Xcoになる。一方で、Xswは微分器61,63で時間微分されて、機台振動補償速度指令値Vsw,機台振動補償加速度指令値Aswが導出される。Vswは加算器62でVfに加算され、Aswは駆動体質量Mcを乗じて、機台振動補償推力指令値Fswとなって、加算器64でFfと加算される。 The machine base vibration monitor corresponding block 59 in FIG. 15 is a block corresponding to the machine base vibration monitor of Patent Document 1. In the case of this example, since there is no damping element in the machine vibration, according to Patent Document 1, the operation of this part becomes Xsw = McS 2 / (MbS 2 + Ra) Xc, which becomes an unstable transfer function. Xsw = (McS 2 / Ra) Xc is set with emphasis on the operation under constant acceleration. Here, Xsw is a machine vibration compensation command value. Xsw is added to Xc by the adder 60 to become a control position command value Xco. On the other hand, Xsw is time-differentiated by the differentiators 61 and 63 to derive the machine vibration compensation speed command value Vsw and the machine vibration compensation acceleration command value Asw. Vsw is added to Vf by the adder 62, and Asw is multiplied by the drive body mass Mc to obtain a machine vibration compensation thrust command value Fsw, which is added to Ff by the adder 64.

図16は、図15の従来位置制御装置に、図14と同様の対象プラントパラメータ,制御パラメータ,2次関数型加速処理を与えた時の応答をシミュレーションした結果である。機台変位を補償する制御構造をとっているため、絶対位置誤差εoは縮小しているが、機台振動にダンピングが存在しないため、加々速度指令値Bc(=d3Xc/dt3)が発生する加速の開始と終了点で振動が残留する応答となり、且つ、Bcが大きくなるほど振動も大きくなる。 FIG. 16 is a result of simulating the response when subject plant parameters, control parameters, and quadratic function type acceleration processing similar to FIG. 14 are applied to the conventional position control device of FIG. The absolute position error εo is reduced because of the control structure that compensates for the machine base displacement, but since there is no damping in the machine base vibration, the jerk command value Bc (= d 3 Xc / dt 3 ) The response is that the vibration remains at the start and end points of acceleration, and the greater the Bc, the greater the vibration.

図17は、従来位置制御装置のまた別の一例のブロック図である。これは、非特許文献1で発表された技術を適用したもので、対象プラントの逆伝達関数を用いて推力フィードフォワードを実現し、機台振動の抑制を図っている。以下、これまで説明した従来位置制御装置と異なる部分について説明する。   FIG. 17 is a block diagram of still another example of the conventional position control device. This is an application of the technology announced in Non-Patent Document 1, and achieves thrust feedforward using the reverse transfer function of the target plant to suppress machine vibration. Hereinafter, a different part from the conventional position control apparatus demonstrated so far is demonstrated.

伝達関数P2は、駆動力Fxから駆動体位置x2までの伝達関数を示しており、図12から、(3)式で与えられる。
2={(Mb+Mc)S2+Ra}/{McS2(MbS2+Ra)}・・・(3)
ここで、P2の逆伝達関数P2 -1は安定でないため、一次遅れ要素の安定極(S=−ωo)を持つ、P2 -1・Fを設定するために、(4)式で示す伝達関数Fを考える。
F={ωo/(S+ωo)}{(Mb+Mc)S2+Ra}/Ra・・・(4)
よって、P2 -1・Fは、
2 -1・F={ωoMcS2(MbS2+Ra)}/{(S+ωo)Ra}・・・(5)
となって、Ff=P2 -1・F・Xcで演算され、図11の推力フィードフォワード量Ffは、位置指令値Xcの3階時間微分が有界に定まることから演算可能になる。
The transfer function P 2 indicates a transfer function from the driving force Fx to the driving body position x 2, and is given by equation (3) from FIG.
P 2 = {(Mb + Mc) S 2 + Ra} / {McS 2 (MbS 2 + Ra)} (3)
Since the inverse transfer function P 2 -1 of P 2 is not stable, with a first-order lag element of stabilizing pole (S = -ωo), in order to set the P 2 -1 · F, with (4) Consider the transfer function F shown.
F = {ωo / (S + ωo)} {(Mb + Mc) S 2 + Ra} / Ra (4)
Therefore, P 2 -1 · F is
P 2 −1 · F = {ωoMcS 2 (MbS 2 + Ra)} / {(S + ωo) Ra} (5)
Thus, Ff = P 2 −1 · F · Xc is calculated, and the thrust feedforward amount Ff in FIG. 11 can be calculated because the third-order time derivative of the position command value Xc is determined to be bounded.

図18は、パラメータωo=10000に設定した図17の従来位置制御装置に、図14と同様の対象プラントパラメータ,制御パラメータ,2次関数型加速処理を与えた時の応答をシミュレーションした結果である。原理的に駆動体位置x2が、制御上の位置指令値Xcoに一致する様に構成しているため、応答の非振動化は達成できているが、速度指令値Vc≠0だと、位置指令偏差εc=Xc−Xcoの発生により、軸動作中は絶対位置誤差εoが残る。 FIG. 18 is a result of simulating a response when subject plant parameters, control parameters, and quadratic function type acceleration processing similar to those of FIG. 14 are applied to the conventional position control device of FIG. 17 set to the parameter ωo = 10000. . In principle, the drive body position x 2 is configured so as to coincide with the control position command value Xco, so that the response non-vibration can be achieved, but if the speed command value Vc ≠ 0, the position Due to the generation of the command deviation εc = Xc−Xco, the absolute position error εo remains during the axis operation.

特開2007−025961号公報JP 2007-025961 A 山本暁洋、他4名,「機台振動の抑制を図ったリニアモータ駆動テーブルの高速位置決め制御」,精密工学会誌,社団法人精密工学会,平成16年,Vol.70,No.5,p.645−650Yasuhiro Yamamoto, 4 others, “High-speed positioning control of linear motor drive table to suppress machine vibration”, Journal of Precision Engineering, Japan Society for Precision Engineering, 2004, Vol. 70, no. 5, p. 645-650

上述した様に、駆動体を支持固定する機台部の剛性に起因した振動及び機台変位の発生に対して、従来の位置制御装置では、これらを共に考慮して、駆動体位置を正確に制御することができなかった。本発明が解決しようとする課題は、加減速時においても、駆動体の振動を抑制でき、且つ、位置指令に対する駆動体位置の追従誤差を縮小化できる位置制御装置を提供することである。さらに、本発明が解決しようとする課題は、機械各部の振動誘発防止と、機械パラメータ変動時の振動抑制と、を実現する位置制御装置を提供することである。   As described above, with respect to the occurrence of vibration and machine base displacement due to the rigidity of the machine base portion that supports and fixes the drive body, the conventional position control device takes both of these into account and accurately determines the drive body position. Could not be controlled. The problem to be solved by the present invention is to provide a position control device that can suppress the vibration of the driving body even during acceleration / deceleration and reduce the tracking error of the driving body position with respect to the position command. Furthermore, the problem to be solved by the present invention is to provide a position control device that realizes vibration induction prevention of each part of the machine and vibration suppression when machine parameters fluctuate.

本発明は、駆動体を無振動動作させるための推力フィードフォワード構造と、この構造により発生する位置偏差及び機台変位により発生する位置偏差を、同時に補償する制御構造を位置制御装置に加えることで前記課題を解決するものである。   According to the present invention, a thrust feedforward structure for causing the drive body to perform a vibration-free operation and a control structure for simultaneously compensating for a position deviation caused by this structure and a position deviation caused by a machine base displacement are added to the position control device. The problem is solved.

本発明に係る位置制御装置は、駆動体を加減速動作させる駆動系が機台部によって支持固定され、駆動体の反力によって機台部に発生する力変位を補償する制御装置であって、サーボモータにより駆動される駆動体位置を検出することで、上位装置からの位置指令値に従って補償後位置指令値を算出し、駆動体絶対位置を制御する位置制御装置において、前記位置指令値を入力として、出力の位置指令値の3階時間微分値が有界に定められ、且つ、加減速処理後位置指令値を出力する加減速処理部と、補償後位置指令値を入力として、制御上の位置指令値を出力する調整伝達関数ブロックと、補償後位置指令値から推力フィードフォワードを演算しサーボモータの駆動力に加算するブロックと、前記加減速処理後位置指令値の時間微分値から、前記調整伝達関数による位置指令偏差と機台部変位とを補償する位置偏差補償量を演算するブロックと、前記加減速処理後位置指令値から前記位置偏差補償量を減算し、前記補償後位置指令値とするブロックと、を有することを特徴とする。   A position control device according to the present invention is a control device in which a drive system for accelerating and decelerating a drive body is supported and fixed by a machine base part, and compensates for a force displacement generated in the machine base part by a reaction force of the drive body, By detecting the position of the drive body driven by the servo motor, the post-compensation position command value is calculated according to the position command value from the host device, and the position command value is input in the position control device that controls the absolute position of the drive body As an input, the third-order time differential value of the output position command value is set to be bounded, and the acceleration / deceleration processing unit that outputs the post-acceleration / deceleration position command value and the post-compensation position command value are input. From the adjustment transfer function block that outputs the position command value, the block that calculates the thrust feedforward from the compensated position command value and adds it to the driving force of the servo motor, and the time differential value of the post-acceleration / deceleration position command value A block for calculating a position deviation compensation amount that compensates for a position command deviation and machine unit displacement by the adjustment transfer function, and subtracting the position deviation compensation amount from the post-acceleration / deceleration position command value, and the compensated position command And a block as a value.

また、本発明に係る位置制御装置において、前記位置偏差補償量は、前記調整伝達関数による位置指令偏差の補償量として演算されることを特徴とする。   In the position control device according to the present invention, the position deviation compensation amount is calculated as a position command deviation compensation amount by the adjustment transfer function.

また、本発明に係る位置制御装置は、駆動体を加減速動作させる駆動系が機台部によって支持固定され、駆動体の反力によって機台部に発生する力変位を補償する制御装置であって、サーボモータにより駆動される駆動体位置を検出することで、上位装置からの位置指令値に従って駆動体絶対位置を制御する位置制御装置において、前記位置指令値を入力として、出力の位置指令値の2階時間微分値が有界に定められ、且つ、加減速処理後位置指令値を出力する加減速処理部と、サーボモータによって出力される駆動力と、駆動力により得られる駆動位置と、の関係を伝達関数で表し、その伝達関数の伝達極をノッチ角周波数としたノッチフィルタを備え、加減速処理部から出力された加減速処理後位置指令値を制御上の位置指令値として出力するブロックと、駆動体絶対位置を制御上の位置指令値に対応させる推力フィードフォワード量を演算するブロックと、制御上の位置指令値から機台変位を演算し、制御上の位置指令値に加算して、駆動体位置に対応する位置指令値を演算するブロックと、駆動体位置に対応する位置指令値を時間微分して速度フィードフォワード量を演算するブロックと、を有することを特徴とする。   The position control device according to the present invention is a control device that compensates for a force displacement generated in the machine base portion by a reaction force of the drive body, in which a drive system for accelerating / decelerating the drive body is supported and fixed by the machine base portion. In the position control device that controls the absolute position of the driving body according to the position command value from the host device by detecting the position of the driving body driven by the servo motor, the position command value is output as the position command value. And the acceleration / deceleration processing unit for outputting the post-acceleration / deceleration position command value, the driving force output by the servo motor, and the driving position obtained by the driving force, And a notch filter with the transfer pole of the transfer function as a notch angular frequency, and the post-acceleration / deceleration position command value output from the acceleration / deceleration processing unit is output as a control position command value Block to calculate the thrust feedforward amount that corresponds the absolute position of the drive body to the control position command value, and calculates the machine base displacement from the control position command value and adds it to the control position command value Then, a block for calculating a position command value corresponding to the driving body position and a block for calculating a speed feedforward amount by differentiating the position command value corresponding to the driving body position with respect to time are provided.

さらに、本発明に係る位置制御装置において、加減速処理部から出力された加減速処理後位置指令値を制御上の位置指令値として出力するブロックは、サーボモータによって出力される駆動力と、駆動力により得られる駆動位置と、の関係を伝達関数で表し、その伝達関数の伝達零点をノッチ角周波数としたノッチフィルタを備え、加減速処理部から出力された加減速処理後位置指令値を制御上の位置指令値として出力することを特徴とする。   Further, in the position control device according to the present invention, the block that outputs the post-acceleration / deceleration position command value output from the acceleration / deceleration processing unit as the control position command value includes the driving force output by the servomotor, and the drive A notch filter with a transfer function that expresses the relationship between the drive position obtained by force and the transfer zero of the transfer function as a notch angular frequency, and controls the post-acceleration / deceleration position command value output from the acceleration / deceleration processor It is output as an upper position command value.

本発明による位置制御装置によれば、駆動体を制御上の位置指令値通りに制御する推力フィードフォワード構造と、この構造の導入により発生する位置指令偏差と機台変位により発生する位置偏差を、同時且つ精密に補償する位置偏差補償構造を有することで、加減速を含む軸動作中において、発生振動を抑制した上で、対象プラントの駆動体絶対位置x2−x1を、位置指令値Xc通りに高精度に追従動作させることができるという効果がある。また、加速度指令値Acや加々速度指令値Bcの大きさに応じて好適に制御量が可変されるため、これらの大きさによらず、高い制御効果を得ることができるという効果がある。 According to the position control device of the present invention, the thrust feedforward structure that controls the drive body according to the control position command value, the position command deviation generated by the introduction of this structure, and the position deviation generated by the machine base displacement, By having the position deviation compensation structure that compensates simultaneously and precisely, the generated body vibration is suppressed during the shaft operation including acceleration / deceleration, and the absolute position x 2 -x 1 of the target plant is obtained as the position command value Xc. There is an effect that the follow-up operation can be performed with high accuracy. Further, since the control amount is suitably varied according to the magnitudes of the acceleration command value Ac and jerk command value Bc, there is an effect that a high control effect can be obtained regardless of these magnitudes.

さらに、本発明による位置制御装置は、駆動体を制御上の位置指令値通りに制御するための推力や速度のフィードフォワード構造を持ち、且つ、位置指令値に導入影響が軽微なノッチフィルタ構造の加減速処理を加えることで制御上の位置指令値を算出する。これにより、各種フィードフォワード量は非振動化され、駆動体位置及び機台変位応答を非振動且つ高精度に制御できる。更に、駆動体位置及び機台変位応答を非振動化したことで、機械各部の振動が誘発されることはなく、機械パラメータ変動時においても高い振動抑制効果を維持できるという効果がある。   Furthermore, the position control device according to the present invention has a notch filter structure that has a feedforward structure of thrust and speed for controlling the drive body in accordance with the position command value in the control, and has a slight introduction effect on the position command value. A position command value for control is calculated by adding acceleration / deceleration processing. Thereby, various feedforward amounts are made non-vibrating, and the driving body position and the machine base displacement response can be controlled non-vibrating and with high accuracy. Further, the non-vibration of the driving body position and the machine base displacement response does not induce the vibration of each part of the machine, and there is an effect that a high vibration suppression effect can be maintained even when the machine parameter varies.

以下、本発明を実施するために最良な形態の例(以下実施例という)を用いて説明する。本実施例で特徴的なことの一つは、調整伝達関数M(s)を用いて、推力フィードフォワードFf=P2 -1M・Xcで振動抑制を図ることである。原理的に駆動体位置x2は、制御上の位置指令値Xco=M・Xcと一致するから、Xcとは一致しない。そこで、補償後位置指令値Xc*を導入して、Xco=M・Xc*と構成し、Ff=P2 -1M・Xc*を決定する。更に、M(s)により発生する位置指令上の偏差Xc*−Xcoと、機台変位x1による位置偏差を、同時に補償する位置偏差補償構造を有する形態をとる。 Hereinafter, an example of the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an example) will be described. One of the characteristic features of this embodiment is that vibration is suppressed by thrust feedforward Ff = P 2 −1 M · Xc using the adjustment transfer function M (s). In principle, the driving body position x 2 does not match Xc because it matches the control position command value Xco = M · Xc. Therefore, the post-compensation position command value Xc * is introduced to form Xco = M · Xc *, and Ff = P 2 −1 M · Xc * is determined. Further, a position deviation compensation structure for compensating simultaneously for the position command deviation Xc * -Xco generated by M (s) and the position deviation due to the machine base displacement x 1 is adopted.

対象プラントの駆動体絶対位置x2−x1を、位置指令値Xc通りに制御することを考える。そこで、振動抑制と位置偏差補償を両立させるための制約事項を検討すると次の(制約a)〜(制約c)に示す事項となる。
(制約a):調整伝達関数M(s)は必須で、安定多項式Go(s)を用い、(6)式で表現できること。
M={(Mb+Mc)S2+Ra}/Go・・・(6)
(制約b):(7)式の推力フィードフォワードFfが演算できること。
Ff=P2 -1M・Xc*=({McS2(MbS2+Ra)}/Go)Xc*・・・(7)
Consider controlling the absolute position x 2 -x 1 of the target plant according to the position command value Xc. Therefore, when the restriction items for achieving both vibration suppression and position deviation compensation are studied, the following items (restriction a) to (restriction c) are obtained.
(Constraint a): The adjustment transfer function M (s) is indispensable and can be expressed by the equation (6) using a stable polynomial Go (s).
M = {(Mb + Mc) S 2 + Ra} / Go (6)
(Constraint b): Thrust feedforward Ff of equation (7) can be calculated.
Ff = P 2 −1 M · Xc * = ({McS 2 (MbS 2 + Ra)} / Go) Xc * (7)

ここで、x2=Xco=M・Xc*=({(Mb+Mc)S2+Ra}/Go)Xc*、図12より、x1/x2=McS2/{(Mb+Mc)S2+Ra}だから、x1=(McS2/Go)Xc*となるため、駆動体絶対位置x2−x1は(8)式で表現できる。
2−x1={(MbS2+Ra)/Go}Xc*・・・(8)
そこで、位置偏差補償量を本来の位置指令値Xcの関数としてα(Xc)、更に、XcとXc*の関係をXc*=Xc−α(Xc)と定義した位置偏差補償構造を考える。すると、位置偏差補償の制約は、
Xc−(x2−x1)={Xc−Xc*}+{Xc*−(x2−x1)}
=α(Xc)+{(Go−MbS2−Ra)/Go}Xc*
=α(Xc)+{(Go−MbS2−Ra)/Go}{Xc−α(Xc)}
=0・・・(9)
となり、(9)式をα(Xc)について解けば、
(制約c):位置偏差補償量α(Xc)は、(10)式を満たすこと。
α(Xc)={(MbS2+Ra−Go)/(MbS2+Ra)}Xc・・・(10)
を得る。
Here, x 2 = Xco = M · Xc * = ({(Mb + Mc) S 2 + Ra} / Go) Xc * , and from FIG. 12, x 1 / x 2 = McS 2 / {(Mb + Mc) S 2 + Ra}. , X 1 = (McS 2 / Go) Xc * , so that the driver absolute position x 2 −x 1 can be expressed by the following equation (8).
x 2 −x 1 = {(MbS 2 + Ra) / Go} Xc * (8)
Therefore, consider a position deviation compensation structure in which the position deviation compensation amount is defined as α (Xc) as a function of the original position command value Xc, and the relationship between Xc and Xc * is defined as Xc * = Xc−α (Xc). Then, the constraint of position deviation compensation is
Xc− (x 2 −x 1 ) = {Xc−Xc * } + {Xc * − (x 2 −x 1 )}
= Α (Xc) + {(Go−MbS 2 −Ra) / Go} Xc *
= Α (Xc) + {(Go−MbS 2 −Ra) / Go} {Xc−α (Xc)}
= 0 (9)
And solving equation (9) for α (Xc)
(Constraint c): The positional deviation compensation amount α (Xc) satisfies the expression (10).
α (Xc) = {(MbS 2 + Ra−Go) / (MbS 2 + Ra)} Xc (10)
Get.

以上の制約事項の中で、(制約c)は、(10)式が安定有理関数でないため、厳密には満たせないが、実装可能な近似形式を用いて、次の(11)式でGo(s)とα(Xc)を決定する。
Go(s)=Ra,
α(Xc)=(S2/{S2+βS+(Ra/Mb)})Xc・・・(11)
但し、βは正実数の任意パラメータとする。β→0として行くと、位置偏差補償としての近似性が高まっていくが、位置偏差補償量α(Xc)は振動的になってゆく。
Among the above restrictions, (constraint c) cannot be satisfied strictly because (10) is not a stable rational function, but using an implementable approximation form, s) and α (Xc) are determined.
Go (s) = Ra,
α (Xc) = (S 2 / {S 2 + βS + (Ra / Mb)}) Xc (11)
However, β is an arbitrary parameter that is a positive real number. As β → 0, the approximation as the position deviation compensation increases, but the position deviation compensation amount α (Xc) becomes oscillating.

すると、M,P2 -1M,Xc*は、(6)式、(7)式などから、
M={(Mb+Mc)S2+Ra}/Ra・・・(12)
2 -1M={McS2(MbS2+Ra)}/Ra・・・(13)
Xc*=Xc−(S2/{S2+βS+(Ra/Mb)})Xc・・・(14)
となる。
Then, M, P 2 −1 M, Xc * are obtained from the equations (6), (7), etc.
M = {(Mb + Mc) S 2 + Ra} / Ra (12)
P 2 −1 M = {McS 2 (MbS 2 + Ra)} / Ra (13)
Xc * = Xc− (S 2 / {S 2 + βS + (Ra / Mb)}) Xc (14)
It becomes.

図1は本発明による位置制御装置のブロック図である。以下、これまで説明した従来位置制御装置と異なる部分について説明する。位置偏差補償量α(Xc)は、(11)式から、加速度指令値Ac(=d2Xc/dt2)を入力として構成する。前記より、補償後位置指令値Xc*は、位置指令値Xcから、位置偏差補償量α(Xc)を減算器2で減算して演算される。制御上の位置指令値Xcoは、前記より、Xco=M・Xc*と構成する。更に、推力フィードフォワードFfは、Ff=P2 -1M・Xc*で構成される。 FIG. 1 is a block diagram of a position control apparatus according to the present invention. Hereinafter, a different part from the conventional position control apparatus demonstrated so far is demonstrated. The position deviation compensation amount α (Xc) is configured by using the acceleration command value Ac (= d 2 Xc / dt 2 ) as an input from the equation (11). As described above, the post-compensation position command value Xc * is calculated by subtracting the position deviation compensation amount α (Xc) from the position command value Xc by the subtractor 2. Based on the above, the control position command value Xco is configured as Xco = M · Xc * . Further, the thrust feedforward Ff is configured by Ff = P 2 −1 M · Xc * .

ここで、実際の諸量の演算式は、(15),(16),(17)式で与えられる。
Ff=P2 -1M・Xc*
=({McS2(MbS2+Ra)}/Ra)(Xc−[S2/{S2+βS+(Ra/Mb)}]Xc)
=McAc+{McMbβS2/(Ra{S2+βS+(Ra/Mb)})}Bc・・・(15)
Xco=M・Xc*
=({(Mb+Mc)S2+Ra}/Ra){Xc−(S2/{S2+βS+(Ra/Mb)})Xc}
=Xc+[{(Mb+Mc)βS+(McRa/Mb)}/(Ra{S2+βS+(Ra/Mb)})]Ac・・・(16)
Vf=dXco/dt
=Vc+[{(Mb+Mc)βS+(McRa/Mb)}/(Ra{S2+βS+(Ra/Mb)})]Bc・・・(17)
但し、Bc=d3Xc/dt3である。
Here, the actual equations for calculating various quantities are given by the equations (15), (16), and (17).
Ff = P 2 −1 M · Xc *
= ({McS 2 (MbS 2 + Ra)} / Ra) (Xc− [S 2 / {S 2 + βS + (Ra / Mb)}] Xc)
= McAc + {McMbβS 2 / (Ra {S 2 + βS + (Ra / Mb)})} Bc (15)
Xco = M · Xc *
= ({(Mb + Mc) S 2 + Ra} / Ra) {Xc− (S 2 / {S 2 + βS + (Ra / Mb)}) Xc}
= Xc + [{(Mb + Mc) βS + (McRa / Mb)} / (Ra {S 2 + βS + (Ra / Mb)})] Ac (16)
Vf = dXco / dt
= Vc + [{(Mb + Mc) βS + (McRa / Mb)} / (Ra {S 2 + βS + (Ra / Mb)})] Bc (17)
However, Bc = d 3 Xc / dt 3 .

よって、加減速処理部1は、速度指令値Vc=dXc/dtの2階時間微分であるBc=d3Xc/dt3が有界に定まる様に、2次関数型加減速処理を位置指令値Xに対して加え、位置指令値Xcを出力する処理部になる。 Therefore, the acceleration / deceleration processing unit 1 performs a quadratic function type acceleration / deceleration process as a position command so that Bc = d 3 Xc / dt 3, which is a second-order time derivative of the speed command value Vc = dXc / dt, is determined to be bounded. In addition to the value X, the processing unit outputs a position command value Xc.

図2は、図1の本発明による位置制御装置にパラメータβ=4を設定し、図14と同様の対象プラントパラメータ,制御パラメータを与えた時の2次関数型加速応答をシミュレーションした結果である。尚、2次関数型加速処理は、前述の図14,図16,図18の2次関数型加速処理と、同等の条件を選んでいる。また、2次系の標準的な表現S2+2ζωnS+ωn2とS2+βS+(Ra/Mb)を対応させるとβ=4は、減衰率ζ=0.01に相当している。結果として、本発明による位置制御装置によれば、加減速時を含めて軸動作中の絶対位置誤差εoの発生量と振動が非常に小さく抑制できている。 FIG. 2 is a result of simulating a quadratic function type acceleration response when the parameter β = 4 is set in the position control apparatus according to the present invention of FIG. 1 and the same target plant parameters and control parameters as in FIG. 14 are given. . In the quadratic function type acceleration process, the same conditions as the quadratic function type acceleration process shown in FIGS. 14, 16, and 18 are selected. Further, when the standard expression S 2 + 2ζωnS + ωn 2 and S 2 + βS + (Ra / Mb) are associated with each other, β = 4 corresponds to an attenuation factor ζ = 0.01. As a result, according to the position control device of the present invention, the generation amount and vibration of the absolute position error εo during the shaft operation including acceleration / deceleration can be suppressed to be very small.

上述した様に、本発明による位置制御装置によれば、駆動体を制御上の位置指令値通りに制御する推力フィードフォワード構造と、この構造の導入により発生する位置指令偏差と機台変位により発生する位置偏差を、同時且つ精密に補償する位置偏差補償構造を有することで、加減速を含む軸動作中において、発生振動を抑制した上で、対象プラントの駆動体絶対位置x2−x1を、位置指令値Xc通りに高精度に追従動作させることができる。また、加速度指令値Acや加々速度指令値Bcの大きさに応じて好適に制御量が可変されるため、これらの大きさによらず、高い制御効果を得ることができる。 As described above, according to the position control apparatus of the present invention, the thrust feedforward structure that controls the drive body in accordance with the position command value in the control, and the position command deviation generated by the introduction of this structure and the machine base displacement are generated. The position deviation compensation structure that compensates the position deviation simultaneously and precisely to suppress the generated vibration during the shaft operation including acceleration / deceleration, and the absolute position x 2 -x 1 of the target plant is determined. Thus, the tracking operation can be performed with high accuracy according to the position command value Xc. Further, since the control amount is suitably varied according to the magnitudes of the acceleration command value Ac and jerk command value Bc, a high control effect can be obtained regardless of these magnitudes.

次に、図11において、構造体B上での駆動体Cの位置を制御することが目的となる制御軸に、本発明による位置制御装置を適用する場合について説明する。この場合、位置指令値Xc通りに制御するのは、対象プラントの駆動体位置x2になる。ここで、振動抑制を成立するための制約は、前述の(制約a),(制約b)であり、更に位置偏差補償を成立させるための制約は、Xc*−x2=({Go−(Mb+Mc)S2−Ra}/Go)Xc*より、
Xc−x2={Xc−Xc*}+{Xc*−x2
=α(Xc)+({Go−(Mb+Mc)S2−Ra}/Go)Xc*
=α(Xc)+({Go−(Mb+Mc)S2−Ra}/Go){Xc−α(Xc)}=0・・・(18)
となり、(18)式をα(Xc)について解けば、
(制約d):位置偏差補償量α(Xc)は、(19)式を満たすこと。
α(Xc)=[{(Mb+Mc)S2+Ra−Go)}/{(Mb+Mc)S2+Ra)}]Xc・・・(19)
を得る。
Next, the case where the position control device according to the present invention is applied to a control shaft whose purpose is to control the position of the driving body C on the structure B in FIG. 11 will be described. In this case, to control the street position instruction value Xc will drive member position x 2 of the target plant. Here, the constraints for establishing vibration suppression are the above-described (constraint a) and (constraint b), and further, the constraint for establishing positional deviation compensation is Xc * −x 2 = ({Go− ( From Mb + Mc) S 2 -Ra} / Go) Xc *
Xc−x 2 = {Xc−Xc * } + {Xc * −x 2 }
= Α (Xc) + ({Go− (Mb + Mc) S 2 −Ra} / Go) Xc *
= Α (Xc) + ({Go− (Mb + Mc) S 2 −Ra} / Go) {Xc−α (Xc)} = 0 (18)
If the equation (18) is solved for α (Xc),
(Constraint d): The position deviation compensation amount α (Xc) satisfies the equation (19).
α (Xc) = [{(Mb + Mc) S 2 + Ra−Go)} / {(Mb + Mc) S 2 + Ra)}] Xc (19)
Get.

実施例1同様に、(d)については、近似形式を用いて、次の(20)式でGo(s)とα(Xc)を決定する。
Go(s)=Ra,
α(Xc)=[S2/(S2+βS+{Ra/(Mb+Mc)})]Xc・・・(20)
すると、M,P2 -1Mは、(12)式,(13)式で、Xc*は、次の(21)式で表現できる。
Xc*=Xc−[S2/(S2+βS+{Ra/(Mb+Mc)})]Xc・・・(21)
As in the first embodiment, for (d), Go (s) and α (Xc) are determined by the following equation (20) using an approximate form.
Go (s) = Ra,
α (Xc) = [S 2 / (S 2 + βS + {Ra / (Mb + Mc)})] Xc (20)
Then, M and P 2 −1 M can be expressed by the following expressions (21) and (13), and Xc * can be expressed by the following expression (21).
Xc * = Xc− [S 2 / (S 2 + βS + {Ra / (Mb + Mc)})] Xc (21)

図3は本発明による位置制御装置のブロック図である。補償後位置指令値Xc*が、(21)式で構成される点を除き、図1の実施例1と同じ構成になる。実際の諸量の演算式は、(22),(23),(24)式で与えられる。
Ff=P2 -1M・Xc*
=({McS2(MbS2+Ra)}/Ra)(Xc−[S2/{S2+βS+Ra/(Mb+Mc)}]Xc)
=McAc+{(MbMcβS2−{Mc2Ra/(Mb+Mc)}S)/(Ra{S2+βS+Ra/(Mb+Mc)})}Bc・・・(22)
Xco=M・Xc*
=({(Mb+Mc)S2+Ra}/Ra){Xc−(S2/{S2+βS+Ra/(Mb+Mc)})Xc}
=Xc+{(Mb+Mc)βS/(Ra{S2+βS+Ra/(Mb+Mc)})}Ac・・・(23)
Vf=dXco/dt
=Vc+{(Mb+Mc)βS/(Ra{S2+βS+Ra/(Mb+Mc)})}Bc・・・(24)
FIG. 3 is a block diagram of a position control apparatus according to the present invention. The post-compensation position command value Xc * is the same as that of the first embodiment shown in FIG. The actual equations for calculating various quantities are given by the equations (22), (23) and (24).
Ff = P 2 −1 M · Xc *
= ({McS 2 (MbS 2 + Ra)} / Ra) (Xc− [S 2 / {S 2 + βS + Ra / (Mb + Mc)}] Xc)
= McAc + {(MbMcβS 2 − {Mc 2 Ra / (Mb + Mc)} S) / (Ra {S 2 + βS + Ra / (Mb + Mc)})} Bc (22)
Xco = M · Xc *
= ({(Mb + Mc) S 2 + Ra} / Ra) {Xc− (S 2 / {S 2 + βS + Ra / (Mb + Mc)}) Xc}
= Xc + {(Mb + Mc) βS / (Ra {S 2 + βS + Ra / (Mb + Mc)})} Ac (23)
Vf = dXco / dt
= Vc + {(Mb + Mc) βS / (Ra {S 2 + βS + Ra / (Mb + Mc)})} Bc (24)

図4は、図3の本発明による位置制御装置4に、図2同様に、減衰率ζ=0.01相当のパラメータβを設定し、その他は図2と全く同じ条件を与えた時の2次関数型加速応答をシミュレーションした結果である。結果として、加減速時を含めて軸動作中の位置誤差Xc−x2の発生量と振動が非常に小さく抑制できており、本発明による位置制御装置が、構造体B上での駆動体Cの位置を制御する場合に対しても、駆動体Cの絶対位置を制御する場合同様に有効であることがわかる。 4 shows that the parameter β corresponding to the attenuation rate ζ = 0.01 is set in the position control device 4 according to the present invention shown in FIG. 3 in the same manner as in FIG. It is the result of simulating a quadratic function type acceleration response. As a result, the generation amount and vibration of the position error Xc-x 2 during the shaft operation including acceleration / deceleration can be suppressed to a very small level, and the position control device according to the present invention can operate the driving body C on the structure B. It can be seen that the control is effective as well when the absolute position of the driving body C is controlled.

本実施例で特徴的なことの一つは、駆動体位置及び機台変位応答の非振動化を図るために、各種フィードフォワード量や補償量を非振動化すべく、通常の加減速処理後の位置指令値に、更に、導入影響が軽微な加減速処理関数を処して、制御上の位置指令値が決定される形態をとることである。   One of the characteristic features of this embodiment is that after the normal acceleration / deceleration processing is performed in order to make various feedforward amounts and compensation amounts non-vibrated in order to make the driving body position and machine base displacement response non-vibrating. The position command value is further subjected to an acceleration / deceleration processing function that has a slight influence on introduction, and the position command value for control is determined.

本例では、対象プラントの駆動体絶対位置x2−x1を、位置指令値Xc通りに制御することを最終目的に考えるが、まず、2次関数型加減速処理後の位置指令値Xcを入力として、制御上の位置指令値Xcoを出力とする加減速処理関数H(s)を導入し、Xco=x2−x1と制御することを考えていく。尚、加減速処理関数H(s)の導入による影響については後述する。 In this example, the final objective is to control the drive unit absolute position x 2 -x 1 of the target plant in accordance with the position command value Xc. First, the position command value Xc after the quadratic function type acceleration / deceleration processing is used. As an input, let us consider introducing an acceleration / deceleration processing function H (s) that outputs a control position command value Xco and controlling Xco = x 2 −x 1 . The effect of introducing the acceleration / deceleration processing function H (s) will be described later.

図12より、駆動力Fxと駆動体絶対位置x2−x1の関係は(25)式で表される。
2−x1={1/(McS2)}Fx ・・・(25)
よって、Xco=x2−x1と制御するための推力フィードフォワード量Ffは(26)式となる。
Ff=McS2(x2−x1)=McS2Xco=McS2HXc ・・・(26)
このFfに対する駆動体位置x2と機台変位x1の応答は、(27),(28)式となる。
2=[{(Mb+Mc)S2+Ra}/{McS2(MbS2+Ra)}]McHAc ・・・(27)
1={1/(MbS2+Ra)}McHAc=McP1HAc ・・・(28)
但し、P1は、駆動力Fxから機台変位x1までの伝達関数を示しており、図12から、(29)式で与えられる。
1=1/(MbS2+Ra) ・・・(29)
よって、対応するフィードフォワード構成として、(30),(31)式を考える。
Xco*=Xco+x1=HXc+McS21HXc ・・・(30)
Vf=dXco*/dt=SHXc+McS21HSXc ・・・(31)
尚、Xco*は駆動体位置x2に対応する位置指令値である。
From FIG. 12, the relationship between the driving force Fx and the driving body absolute position x 2 −x 1 is expressed by the equation (25).
x 2 −x 1 = {1 / (McS 2 )} Fx (25)
Therefore, the thrust feedforward amount Ff for controlling Xco = x 2 −x 1 is expressed by equation (26).
Ff = McS 2 (x 2 −x 1 ) = McS 2 Xco = McS 2 HXc (26)
Responses of the drive body position x 2 and the machine base displacement x 1 with respect to Ff are expressed by equations (27) and (28).
x 2 = [{(Mb + Mc) S 2 + Ra} / {McS 2 (MbS 2 + Ra)}] McHAc (27)
x 1 = {1 / (MbS 2 + Ra)} McHAc = McP 1 HAc (28)
However, P 1 indicates a transfer function from the driving force Fx to the machine base displacement x 1 and is given by the equation (29) from FIG.
P 1 = 1 / (MbS 2 + Ra) (29)
Therefore, equations (30) and (31) are considered as corresponding feedforward configurations.
Xco * = Xco + x 1 = HXc + McS 2 P 1 HXc (30)
Vf = dXco * / dt = SHXc + McS 2 P 1 HSXc (31)
Incidentally, Xco * is the position command value corresponding to the drive member position x 2.

ここで、駆動体位置x2と機台変位x1の応答を非振動化し、且つ、導入影響を軽微にするため、(32)式で加減速処理関数H(s)を定義する。
H(s)=(MbS2+DS+Ra)/(MbS2+αS+Ra) ・・・(32)
但し、α,Dは正実数の任意パラメータとする。α→0として行くと、H(s)の導入影響は軽微になるが、駆動体位置や機台変位応答は振動的になってゆく。Dは、構造体Aにダンピング要素が存在する場合は、その近似値を設定する。
Here, the acceleration / deceleration processing function H (s) is defined by the equation (32) in order to make the response of the driving body position x 2 and the machine base displacement x 1 non-vibrating and to minimize the influence of introduction.
H (s) = (MbS 2 + DS + Ra) / (MbS 2 + αS + Ra) (32)
However, α and D are positive and real arbitrary parameters. When α → 0, the influence of introduction of H (s) becomes slight, but the driving body position and the machine base displacement response become oscillating. D has an approximate value when a damping element exists in the structure A.

図5は本発明による位置制御装置5のブロック図である。以下、これまで説明した従来位置制御装置と異なる部分について説明する。加減速処理部50の出力である位置指令値Xcは、(32)式に示した、対象プラント58の伝達極をノッチ角周波数に持つノッチフィルタ構造の加減速処理関数H(s)の入力となる。加減速処理関数H(s)の出力が、制御上の位置指令値Xcoになる。加算器3は(30)式の右辺第1項と第2項を加算して、駆動体位置x2に対応する位置指令値Xco*を出力する。加算器52は、位置指令値Xco*を微分器4で微分して、(31)式に示す速度フィードフォワード量Vfを出力する。更に、制御上の位置指令値XcoにMcS2を乗ずることで(26)式に示す推力フィードフォワード量Ffが演算され加算器57に入力される。 FIG. 5 is a block diagram of the position control device 5 according to the present invention. Hereinafter, a different part from the conventional position control apparatus demonstrated so far is demonstrated. The position command value Xc, which is the output of the acceleration / deceleration processing unit 50, is the input of the acceleration / deceleration processing function H (s) of the notch filter structure having the transmission pole of the target plant 58 at the notch angular frequency shown in the equation (32). Become. The output of the acceleration / deceleration processing function H (s) becomes the control position command value Xco. The adder 3 adds the first term and the second term on the right-hand side of (30) outputs the position command value Xco * corresponding to the drive member position x 2. The adder 52 differentiates the position command value Xco * with the differentiator 4 and outputs a speed feedforward amount Vf shown in the equation (31). Further, by multiplying the control position command value Xco by McS 2 , the thrust feedforward amount Ff shown in the equation (26) is calculated and input to the adder 57.

図6は、図5の本発明による位置制御装置にパラメータα=198・103を設定し、図16と同様の対象プラントパラメータ,制御パラメータ,2次関数型加速条件を与えた時の2次関数型加速応答をシミュレーションした結果である。尚、2次系の標準的な表現S2+2ζωnS+ωn2と、H(s)の分母多項式MbS2+αS+Raを対応させると、α=198・103は、減衰率ζ=1に相当している。結果として、本発明による位置制御装置によれば、加減速時を含めて、Xco=x2−x1と制御できている(図6の右上図)。また、減衰率ζを大きくとったことで、推力フィードフォワード量Ffや速度フィードフォワード量Vfを非振動化できるから、駆動力Fx(図6の左下図)や機台変位x1(図6の右下図)の振動を抑制できている。 FIG. 6 shows the second order when the parameter α = 198 · 10 3 is set in the position control apparatus of the present invention shown in FIG. 5 and the same target plant parameters, control parameters, and quadratic function type acceleration conditions as those in FIG. 16 are given. It is the result of simulating a functional acceleration response. If the standard expression S 2 + 2ζωnS + ωn 2 of the second-order system is associated with the denominator polynomial MbS 2 + αS + Ra of H (s), α = 198 · 10 3 corresponds to the attenuation rate ζ = 1. As a result, according to the position control device of the present invention, Xco = x 2 −x 1 can be controlled including acceleration and deceleration (upper right diagram in FIG. 6). Further, since the thrust feedforward amount Ff and the speed feedforward amount Vf can be made non-vibrated by increasing the damping rate ζ, the driving force Fx (the lower left diagram in FIG. 6) and the machine base displacement x 1 (in FIG. 6). The vibration shown in the lower right figure is suppressed.

図7は、図6の条件に対して、対象プラント側の構造体Aの剛性Raのみを低下(−10%)させた時の2次関数型加速応答をシミュレーションした結果である。制御側演算で用いる剛性Raは図6の場合と同一であるから、本結果は機械パラメータ変動時の応答をシミュレーションするものである。剛性Raの低下により、機台変位x1が増大(図7の右下図)するため、この分が加速時の制御誤差(図7の右上図)になるが、振動抑制性能は図16の従来制御例に対して十分に高い。   FIG. 7 is a result of simulating a quadratic function type acceleration response when only the rigidity Ra of the structure A on the target plant side is reduced (−10%) with respect to the conditions of FIG. 6. Since the rigidity Ra used in the control-side calculation is the same as that in FIG. 6, this result simulates the response when the machine parameter changes. The machine displacement x1 increases (lower right diagram in FIG. 7) due to the decrease in rigidity Ra, and this amount becomes a control error during acceleration (upper right diagram in FIG. 7), but the vibration suppression performance is the conventional control of FIG. High enough for the example.

本実施例では、対象プラントの駆動体位置x2を、位置指令値Xc通りに制御することを最終目的に考えるが、この場合も第3実施例同様に、まず、2次関数型加減速処理後の位置指令値Xcを入力として、制御上の位置指令値Xcoを出力とする加減速処理関数Hr(s)を導入し、Xco=x2と制御することを考えていく。尚、加減速処理関数Hr(s)の導入による影響については後述する。   In the present embodiment, the final object is to control the drive body position x2 of the target plant in accordance with the position command value Xc. In this case, as in the third embodiment, first, after the quadratic function type acceleration / deceleration processing is performed. It is considered that an acceleration / deceleration processing function Hr (s) with the position command value Xc of the input as an input and an output of the position command value Xco on the control is introduced to control Xco = x2. The effect of introducing the acceleration / deceleration processing function Hr (s) will be described later.

図12より、駆動力Fxと駆動体位置x2の関係は(33)式で表される。
2=P2Fx=[{(Mb+Mc)S2+Ra}/{McS2(MbS2+Ra)}]Fx ・・・(33)
よって、Xco=x2と制御するための推力フィードフォワード量Ffは(34)式となる。
Ff=P2 -1Xco=P2 -1HrXc=[{McS2(MbS2+Ra)}/{(Mb+Mc)S2+Ra}]HrXc ・・・(34)
このFfに対する駆動体位置x2と機台変位x1の応答は、(35),(36)式となる。
2=P2Ff=Xco=HrXc ・・・(35)
1={1/(MbS2+Ra)}Ff=[McS2/{(Mb+Mc)S2+Ra}]HrXc ・・・(36)
よって、対応するフィードフォワード構成として、(37),(38)式を考える。
Xco=HrXc ・・・(37)
Vf=dXco/dt=SHrXc ・・・(38)
ここで、駆動体位置x2と機台変位x1の応答を非振動化し、且つ、導入影響を軽微にするため、(39)式で加減速処理関数Hr(s)を定義する。
From FIG. 12, the relationship between the driving force Fx and the driving body position x2 is expressed by equation (33).
x 2 = P 2 Fx = [{(Mb + Mc) S 2 + Ra} / {McS 2 (MbS 2 + Ra)}] Fx (33)
Therefore, thrust feed forward amount Ff for controlling the Xco = x 2 is (34).
Ff = P 2 −1 Xco = P 2 −1 HrXc = [{McS 2 (MbS 2 + Ra)} / {(Mb + Mc) S 2 + Ra}} HrXc (34)
Responses of the driving body position x 2 and the machine base displacement x 1 with respect to Ff are expressed by equations (35) and (36).
x 2 = P 2 Ff = Xco = HrXc (35)
x 1 = {1 / (MbS 2 + Ra)} Ff = [McS 2 / {(Mb + Mc) S 2 + Ra}] HrXc (36)
Therefore, equations (37) and (38) are considered as corresponding feedforward configurations.
Xco = HrXc (37)
Vf = dXco / dt = SHrXc (38)
Here, the acceleration / deceleration processing function Hr (s) is defined by the equation (39) in order to make the response of the driving body position x 2 and the machine base displacement x 1 non-vibrating and to minimize the influence of introduction.

Hr(s)={(Mb+Mc)S2+DS+Ra}/{(Mb+Mc)S2+γS+Ra} ・・・(39)
但し、γ,Dは正実数の任意パラメータとする。γ→0として行くと、Hr(s)の導入影響は軽微になるが、駆動体位置や機台変位応答は振動的になってゆく。Dは、構造体Aにダンピング要素が存在する場合は、その近似値を設定する。
Hr (s) = {(Mb + Mc) S 2 + DS + Ra} / {(Mb + Mc) S 2 + γS + Ra} (39)
However, γ and D are positive and optional arbitrary parameters. When γ → 0, the influence of introduction of Hr (s) becomes slight, but the driving body position and the machine base displacement response become oscillating. D has an approximate value when a damping element exists in the structure A.

図8は本発明による位置制御装置10のブロック図である。以下、これまで説明した位置制御装置と異なる部分について説明する。加減速処理部50の出力である位置指令値Xcは、(39)式に示した、対象プラント59の駆動力Fxから駆動体位置x2までの伝達零点をノッチ角周波数に持つノッチフィルタ構造の加減速処理関数Hr(s)の入力となる。加減速処理関数Hr(s)の出力が、制御上の位置指令値Xcoになる。(38)式に示す速度フィードフォワード量VfはXcoを微分器54で微分することで構成される。更に、(35)式に示す推力フィードフォワード量Ffは、P2 -1Hrが安定有理関数化されるため、XcにP2 -1Hrを乗ずることで構成できる。 FIG. 8 is a block diagram of the position control apparatus 10 according to the present invention. Hereinafter, a different part from the position control apparatus demonstrated so far is demonstrated. Position command value Xc which is the output of the deceleration processing unit 50 (39) shown formula, the transmission zeros from the driving force Fx of the object plant 59 to the driving member position x 2 of the notch filter structure having a notch angular frequency The acceleration / deceleration processing function Hr (s) is input. The output of the acceleration / deceleration processing function Hr (s) becomes the control position command value Xco. The speed feedforward amount Vf shown in the equation (38) is configured by differentiating Xco by the differentiator 54. Furthermore, the thrust feedforward amount Ff shown in the equation (35) can be configured by multiplying Xc by P 2 −1 Hr because P 2 −1 Hr is converted into a stable rational function.

2次系の標準的な表現S2+2ζωnS+ωn2と、Hr(s)の分母多項式(Mb+Mc)S2+γS+Raを対応させると、γ=250・103は、減衰率ζ=1に相当する。図9は、図8の本発明による位置制御装置に、パラメータγ=250・103を設定し、図6と同一の対象プラントパラメータ,制御パラメータ,2次関数型加速条件を与えた時の2次関数型加速応答をシミュレーションした結果である。本発明による位置制御装置によれば、加減速時を含めて、Xco=x2と制御できている(図9の右上図)。また、減衰率ζを大きくとったことで、推力フィードフォワード量Ffや速度フィードフォワード量Vfを非振動化できるから、駆動力Fx(図9の左下図)や機台変位x1(図9の右下図)の振動も実施例1と同様に抑制できている。 A standard representation S 2 + 2ζωnS + ωn 2 secondary system, made to correspond to the denominator polynomial (Mb + Mc) S 2 + γS + Ra of Hr (s), γ = 250 · 10 3 corresponds to an attenuation factor zeta = 1. FIG. 9 shows 2 when the parameter γ = 250 · 10 3 is set in the position control apparatus according to the present invention shown in FIG. 8 and the same target plant parameters, control parameters, and quadratic function type acceleration conditions as in FIG. 6 are given. It is the result of simulating a quadratic function type acceleration response. According to the position control device of the present invention, Xco = x 2 can be controlled including acceleration / deceleration (upper right diagram in FIG. 9). Further, since the thrust feedforward amount Ff and the speed feedforward amount Vf can be made non-vibrated by increasing the damping rate ζ, the driving force Fx (lower left diagram in FIG. 9) and the machine table displacement x 1 (in FIG. 9). The vibration in the lower right diagram) can also be suppressed as in the first embodiment.

図10は、図6に対する図7の条件と同様に、図9の条件に対して、対象プラント側の構造体Aの剛性Raのみを低下(−10%)させた時の2次関数型加速応答をシミュレーションした結果である。制御側演算で用いる剛性Raは図9の場合と同一であるから、本結果は機械パラメータ変動時の応答をシミュレーションするものである。剛性Raの低下により、機台変位x1が増大(図10の右下図)するが、Xco−x2で定義される制御誤差(図10の右上図)には、直接影響せず、第3実施例と同様に高い振動抑制性能を維持できている。 10 is a quadratic function type acceleration when only the rigidity Ra of the structure A on the target plant side is reduced (−10%) with respect to the condition of FIG. 9 in the same manner as the condition of FIG. 7 with respect to FIG. It is the result of simulating the response. Since the rigidity Ra used in the control-side calculation is the same as that in FIG. 9, this result simulates the response when the machine parameter fluctuates. Due to the decrease in the rigidity Ra, the machine base displacement x 1 increases (the lower right diagram in FIG. 10), but the control error defined by Xco-x 2 (the upper right diagram in FIG. 10) does not directly affect the third. High vibration suppression performance can be maintained as in the example.

ここで、(32)式に示した加減速処理関数H(s)の導入影響について説明する。尚、H(s)は(39)式に示した加減速処理関数Hr(s)と共通の構造を持つから、以下では正規化した(40)式のF(s)に対して検討していく。
F(s)=(S2+c)/(S2+bS+c)=(S2+ωn2)/(S2+2ζωnS+ωn2) ・・・(40)
また、導入影響は、一般的な位置加減速処理である直線加減速処理L(s)=(1−e-TS)/TS(但し、Tは直線加減速処理における時定数である)との比較により考察する。
Here, the introduction effect of the acceleration / deceleration processing function H (s) shown in the equation (32) will be described. Since H (s) has the same structure as the acceleration / deceleration processing function Hr (s) shown in the equation (39), the following discussion is made on the normalized F (s) in the equation (40). Go.
F (s) = (S 2 + c) / (S 2 + bS + c) = (S 2 + ωn 2 ) / (S 2 + 2ζωnS + ωn 2 ) (40)
Further, the influence of introduction is that linear acceleration / deceleration processing L (s) = (1-e −TS ) / TS (where T is a time constant in linear acceleration / deceleration processing), which is a general position acceleration / deceleration processing. Consider by comparison.

位置指令に対する加減速処理の持つ直接的な影響は、加減速処理前の位置指令Xと加減速処理後の位置指令Xoの間に遅れが発生することである。そこで、ステップ速度指令dX/dt=Vに対する、定常状態での位置指令遅れεp=X−Xoを考える。直線加減速処理の場合は、
εp=(T/2)V ・・・(41)
であるのに対して、本発明における加減速処理関数F(s)のεpは、
εp(s)=(V/S2)−{(S2+c)/(S2+bS+c)}(V/S2
={bS/(S2+bS+c)}(V/S2) ・・・(42)
となるから、最終値定理と(40)式の関係を用いて、(43)式で表される。
εp=(b/c)V=(2ζ/ωn)V ・・・(43)
The direct influence of the acceleration / deceleration process on the position command is that a delay occurs between the position command X before the acceleration / deceleration process and the position command Xo after the acceleration / deceleration process. Therefore, a position command delay εp = X−Xo in a steady state with respect to the step speed command dX / dt = V is considered. For linear acceleration / deceleration processing,
εp = (T / 2) V (41)
Whereas, εp of the acceleration / deceleration processing function F (s) in the present invention is
εp (s) = (V / S 2 ) − {(S 2 + c) / (S 2 + bS + c)} (V / S 2 )
= {BS / (S 2 + bS + c)} (V / S 2 ) (42)
Therefore, using the relationship between the final value theorem and the equation (40), it is expressed by the equation (43).
εp = (b / c) V = (2ζ / ωn) V (43)

一方、複数軸を同期動作させた時、加減速処理は軌跡誤差を発生することが知られている。そこで、直交2軸の同期動作による円弧位置指令(半径R,角速度ω)に対して、定常状態における加減速処理後の応答半径Roを考え、円弧径縮小量ΔR=R−Roで、加減速処理による軌跡誤差を評価する。尚、この応答半径Roは、X(t)=Rcosωtに対するXo(t)の定常振幅に等しいことを利用すると、直線加減速処理の場合は、
Xo(s)={(1−e-TS)/TS}{RS/(S2+ω2)} ・・・(44)
をラプラス逆変換して、更に、一般的な動作ではωT<<1が成立することから、応答半径Roは、
Ro=(R/ωT)(2−2cosωT)1/2≒(R/ωT){ωT−(ωT)3/24}
=R−R(ωT)2/24 ・・・(45)
となり、円弧径縮小量ΔRは、(46)式で近似できる。
ΔR=R−Ro={(ωT)2/24}R ・・・(46)
On the other hand, it is known that the acceleration / deceleration process generates a trajectory error when a plurality of axes are operated synchronously. Therefore, considering the response radius Ro after acceleration / deceleration processing in a steady state with respect to the arc position command (radius R, angular velocity ω) by synchronous operation of two orthogonal axes, acceleration / deceleration is performed with an arc diameter reduction amount ΔR = R−Ro. Evaluate trajectory error due to processing. If this response radius Ro is equal to the steady amplitude of Xo (t) with respect to X (t) = Rcosωt,
Xo (s) = {(1−e −TS ) / TS} {RS / (S 2 + ω 2 )} (44)
In addition, since ωT << 1 is established in general operation, the response radius Ro is
Ro = (R / ωT) ( 2-2cosωT) 1/2 ≒ (R / ωT) {ωT- (ωT) 3/24}
= R-R (ωT) 2 /24 ··· (45)
Thus, the arc diameter reduction amount ΔR can be approximated by the equation (46).
ΔR = R-Ro = {( ωT) 2/24} R ··· (46)

本発明における加減速処理関数F(s)の場合は、
Xo(s)={(S2+c)/(S2+bS+c)}{RS/(S2+ω2)} ・・・(47)
をラプラス逆変換し、応答半径Roは、
Ro=R(c−ω2)/{(bω)2+(c−ω221/2=Rcosθ ・・・(48)
となり、円弧径縮小量ΔRは、(49)式となる。
ΔR=R−Ro=(1−cosθ)R ・・・(49)
但し、θ=tan-1{bω/(c−ω2)}=tan-1{2ζωnω/(ωn2−ω2)}である。
In the case of the acceleration / deceleration processing function F (s) in the present invention,
Xo (s) = {(S 2 + c) / (S 2 + bS + c)} {RS / (S 2 + ω 2 )} (47)
And Laplace inverse transform, and the response radius Ro is
Ro = R (c−ω 2 ) / {(bω) 2 + (c−ω 2 ) 2 } 1/2 = R cos θ (48)
Thus, the arc diameter reduction amount ΔR is expressed by equation (49).
ΔR = R−Ro = (1−cos θ) R (49)
However, θ = tan −1 {bω / (c−ω 2 )} = tan −1 {2ζωnω / (ωn 2 −ω 2 )}.

前述のシミュレーションで用いた条件に近い条件として、T=200ms,ωn=200rad/sec,V=0.4m/sec,ζ=1を選ぶと、位置指令遅れεpは、直線加減速処理の場合:εp=40mm,本発明における加減速処理関数F(s)の場合:εp=4mmとなる。一方、円弧動作条件として、R=0.1m,ω=2rad/secを選ぶと、円弧径縮小量ΔRは、直線加減速処理の場合:ΔR≒670μm,本発明における加減速処理関数F(s)の場合:ΔR≒20μmとなる。つまり、本発明における加減速処理関数H(s)やHr(s)を導入することで発生する位置指令遅れや軌跡誤差は、元来存在している加減速処理部で発生する位置指令遅れや軌跡誤差に対して、十分に小さく、導入による影響は軽微であることがわかる。   If T = 200 ms, ωn = 200 rad / sec, V = 0.4 m / sec, and ζ = 1 are selected as conditions close to the conditions used in the above-described simulation, the position command delay εp is the linear acceleration / deceleration process: In the case of εp = 40 mm and the acceleration / deceleration processing function F (s) in the present invention: εp = 4 mm. On the other hand, when R = 0.1 m and ω = 2 rad / sec are selected as the arc operating conditions, the arc diameter reduction amount ΔR is ΔR≈670 μm in the case of linear acceleration / deceleration processing, and the acceleration / deceleration processing function F (s ): ΔR≈20 μm. That is, the position command delay and the trajectory error generated by introducing the acceleration / deceleration processing functions H (s) and Hr (s) according to the present invention are the position command delay and the position command delay generated by the existing acceleration / deceleration processing unit. It can be seen that the trajectory error is sufficiently small and the effect of introduction is negligible.

以上説明した様に、本発明による位置制御装置は、駆動体を制御上の位置指令値通りに制御するための推力や速度のフィードフォワード構造を持ち、且つ、位置指令値に、導入影響が軽微なノッチフィルタ構造の加減速処理を加えることで制御上の位置指令値を算出する。これにより、各種フィードフォワード量は非振動化され、駆動体位置及び機台変位応答を非振動且つ高精度に制御できる。この効果は、加速度指令値Ac(=d2Xc/dt2)や加々速度指令値Bc(=d3Xc/dt3)の大きさに応じて好適に制御量が可変されるため、AcやBcの大きさによらず、高い制御効果を得ることができる。更に、駆動体位置及び機台変位応答を非振動化したことで、機械各部の振動が誘発されることはなく、機械パラメータ変動時においても高い振動抑制効果を維持できる。 As described above, the position control device according to the present invention has a feedforward structure of thrust and speed for controlling the drive body in accordance with the position command value for control, and the introduction effect is small in the position command value. A position command value for control is calculated by adding acceleration / deceleration processing with a notch filter structure. Thereby, various feedforward amounts are made non-vibrating, and the driving body position and the machine base displacement response can be controlled non-vibrating and with high accuracy. This effect is because the control amount is suitably varied according to the magnitude of the acceleration command value Ac (= d 2 Xc / dt 2 ) or jerk command value Bc (= d 3 Xc / dt 3 ). A high control effect can be obtained regardless of the size of Bc and Bc. Further, since the drive body position and the machine base displacement response are made non-vibrating, vibrations of each part of the machine are not induced, and a high vibration suppressing effect can be maintained even when the machine parameters change.

本発明による位置制御装置の第1実施例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 1st Example of the position control apparatus by this invention. 図1の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG. 本発明による位置制御装置の第2実施例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 2nd Example of the position control apparatus by this invention. 図2の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG. 本発明による位置制御装置の第3実施例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of 3rd Example of the position control apparatus by this invention. 図5の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG. 機械パラメータ変動時における図5の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG. 5 at the time of a machine parameter fluctuation | variation. 本発明による位置制御装置の第4実施例による位置制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the position control apparatus by 4th Example of the position control apparatus by this invention. 図8の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG. 機械パラメータ変動時における図8の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG. 8 at the time of a machine parameter fluctuation | variation. 対象プラントの概略機構図である。It is a schematic mechanism diagram of a target plant. 図11の対象プラントの運動を記述するブロック図である。It is a block diagram describing the motion of the object plant of FIG. 従来の位置制御装置の第1構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 1st structural example of the conventional position control apparatus. 図13の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG. 従来の位置制御装置の第2構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 2nd structural example of the conventional position control apparatus. 図15の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG. 従来の位置制御装置の第3構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the 3rd structural example of the conventional position control apparatus. 図17の位置制御装置による対象プラントの加速応答を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the acceleration response of the object plant by the position control apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,50 加減速処理部、2,51,53 減算器、3,4,5,6,200,201,202 位置制御装置、52,57,60,62,64 加算器、54,55,56,61,63 微分器、58 対象プラント、59 機台振動モニタ対応ブロック。   1, 50 Acceleration / deceleration processing unit, 2, 51, 53 Subtractor, 3, 4, 5, 6, 200, 201, 202 Position control device, 52, 57, 60, 62, 64 Adder, 54, 55, 56 , 61, 63 Differentiator, 58 Target plant, 59 Machine stand vibration monitor compatible block.

Claims (4)

駆動体を加減速動作させる駆動系が機台部によって支持固定され、駆動体の反力によって機台部に発生する力変位を補償する制御装置であって、サーボモータにより駆動される駆動体位置を検出することで、上位装置からの位置指令値に従って補償後位置指令値を算出し、駆動体絶対位置を制御する位置制御装置において、
前記位置指令値を入力として、出力の位置指令値の3階時間微分値が有界に定められ、且つ、加減速処理後位置指令値を出力する加減速処理部と、
補償後位置指令値を入力として、制御上の位置指令値を出力する調整伝達関数ブロックと、
補償後位置指令値から推力フィードフォワードを演算しサーボモータの駆動力に加算するブロックと、
前記加減速処理後位置指令値の時間微分値から、前記調整伝達関数による位置指令偏差と機台部変位とを補償する位置偏差補償量を演算するブロックと、
前記加減速処理後位置指令値から前記位置偏差補償量を減算し、前記補償後位置指令値とするブロックと、
を有することを特徴とする位置制御装置。
A drive system for accelerating / decelerating the drive body is supported and fixed by the machine base part, and is a control device that compensates for the force displacement generated in the machine base part by the reaction force of the drive body, and the position of the drive body driven by the servo motor By detecting the position command value after compensation according to the position command value from the host device, in the position control device for controlling the absolute position of the drive body,
With the position command value as an input, an acceleration / deceleration processing unit that outputs a position command value after acceleration / deceleration processing, in which the third-order time differential value of the output position command value is defined as bounded,
An adjustment transfer function block that outputs a position command value on control with the post-compensation position command value as an input,
A block that calculates thrust feedforward from the post-compensation position command value and adds it to the driving force of the servo motor;
A block for calculating a position deviation compensation amount for compensating for a position command deviation and a machine unit displacement by the adjustment transfer function from a time differential value of the post-acceleration / deceleration position command value;
A block that subtracts the position deviation compensation amount from the post-acceleration / deceleration position command value to obtain the post-compensation position command value;
A position control device comprising:
請求項1に記載の位置制御装置において、
前記位置偏差補償量は、前記調整伝達関数による位置指令偏差の補償量として演算されることを特徴とする位置制御装置。
The position control device according to claim 1,
The position control device is characterized in that the position deviation compensation amount is calculated as a compensation amount of a position command deviation by the adjustment transfer function.
駆動体を加減速動作させる駆動系が機台部によって支持固定され、駆動体の反力によって機台部に発生する力変位を補償する制御装置であって、サーボモータにより駆動される駆動体位置を検出することで、上位装置からの位置指令値に従って駆動体絶対位置を制御する位置制御装置において、
前記位置指令値を入力として、出力の位置指令値の2階時間微分値が有界に定められ、且つ、加減速処理後位置指令値を出力する加減速処理部と、
サーボモータによって出力される駆動力と、駆動力により得られる駆動位置と、の関係を伝達関数で表し、その伝達関数の伝達極をノッチ角周波数としたノッチフィルタを備え、加減速処理部から出力された加減速処理後位置指令値を制御上の位置指令値として出力するブロックと、
駆動体絶対位置を制御上の位置指令値に対応させる推力フィードフォワード量を演算するブロックと、
制御上の位置指令値から機台変位を演算し、制御上の位置指令値に加算して、駆動体位置に対応する位置指令値を演算するブロックと、
駆動体位置に対応する位置指令値を時間微分して速度フィードフォワード量を演算するブロックと、
を有することを特徴とする位置制御装置。
A drive system for accelerating / decelerating the drive body is supported and fixed by the machine base part, and is a control device that compensates for the force displacement generated in the machine base part by the reaction force of the drive body, and the position of the drive body driven by the servo motor In the position control device that controls the absolute position of the driving body in accordance with the position command value from the host device,
With the position command value as an input, the second-order time differential value of the output position command value is set to be bounded, and an acceleration / deceleration processing unit that outputs the post-acceleration / deceleration position command value;
The relationship between the driving force output by the servo motor and the driving position obtained by the driving force is expressed by a transfer function, and a notch filter with the transfer pole of the transfer function as a notch angular frequency is provided and output from the acceleration / deceleration processing unit A block for outputting the post-acceleration / deceleration position command value as a control position command value;
A block for calculating a thrust feedforward amount for making the absolute position of the driving body correspond to a position command value for control;
A block that calculates the machine base displacement from the control position command value, adds it to the control position command value, and calculates the position command value corresponding to the drive body position;
A block that calculates the speed feedforward amount by differentiating the position command value corresponding to the driver position with respect to time,
A position control device comprising:
請求項3に記載の位置制御装置において、
加減速処理部から出力された加減速処理後位置指令値を制御上の位置指令値として出力するブロックは、
サーボモータによって出力される駆動力と、駆動力により得られる駆動位置と、の関係を伝達関数で表し、その伝達関数の伝達零点をノッチ角周波数としたノッチフィルタを備え、加減速処理部から出力された加減速処理後位置指令値を制御上の位置指令値として出力することを特徴とする位置制御装置。
The position control device according to claim 3, wherein
A block that outputs the post-acceleration / deceleration position command value output from the acceleration / deceleration processing unit as a position command value for control,
The relationship between the driving force output by the servo motor and the driving position obtained by the driving force is expressed by a transfer function, and a notch filter with the transfer zero of the transfer function as a notch angular frequency is provided and output from the acceleration / deceleration processing unit A position control device that outputs the post-acceleration / deceleration position command value as a control position command value.
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