JP2010009197A - Vibration damping positioning control method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、加速・減速時に振れや弾性変形を生じる移動体の振動を抑制し正確に位置決めするための制振位置決め制御方法および装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping positioning control method and apparatus for accurately positioning by suppressing vibration of a moving body that causes vibration or elastic deformation during acceleration / deceleration.
クレーンやロボットアームなど加速・減速時に振れや弾性変形しやすい構造をもつ移動体は、移動中に前後に振れたり、弾性変形を生じ、正確な位置決めが困難となる。そこでこのような移動体をリアルタイムで計測し、クローズループで制御して振動を抑制し位置決めする手段として、例えば特許文献1,2が提案されている。
A moving body having a structure that easily shakes or elastically deforms during acceleration or deceleration, such as a crane or a robot arm, swings back and forth during movement or undergoes elastic deformation, making accurate positioning difficult. Thus, for example,
特許文献1は、目標地点到着時に吊具の振れ止めと高精度な位置決めを実現することを目的とする。
そのため、この制御システムは、図8に示すように、横行用のトロリー50にロープ51により巻上げ及び巻下げ可能に設けられた吊具52を備え、横行時に吊具52の巻上げあるいは巻下げを定速で行う斜め搬送を行うようにしたクレーンの振れ止め制御システムにおいて、あらかじめ知ることのできるクレーンによる荷物の掴み位置と離し位置との間の搬送区間からトロリー50の横行速度を時系列的に変化させる加速度パターンに基づく振れ止め軌道計画を作成するフィードフォワード部を備える。
Therefore, as shown in FIG. 8, this control system includes a
フィードフォワード部は、搬送区間を、最大加速度による加速区間と最大速度による定速区間と最大減速度による減速区間とに分割すると共に、加速区間及び減速区間をそれぞれ、途中に定速横行区間が入るように複数の区間に分割して成る加速度パターンを事前に作成すると共に、斜め搬送における巻き操作の開始及び停止のタイミングをあらかじめ決定し、しかも斜め搬送を行う区間毎の時間を、斜め搬送の最終地点を基準としてこの最終地点におけるあらかじめ知ることのできるロープ長からこれを一定と見なしてそのロープ長での振り子の固有周波数により最終区間の時間を算出し、最終区間の1つ前の空間については最終区間の時間だけ溯った時点でのあらかじめ知ることのできるロープ長からこれを一定と見なしてそのロープ長での振り子の固有周波数により最終区間の1つ前の区間の時間を算出し、以下、これを斜め搬送の最初の区間まで繰り返して決定するようにしたものである。 The feedforward unit divides the conveyance section into an acceleration section with maximum acceleration, a constant speed section with maximum speed, and a deceleration section with maximum deceleration, and a constant speed traversing section enters the acceleration section and the deceleration section respectively. In this way, the acceleration pattern divided into a plurality of sections is created in advance, the start and stop timings of the winding operation in the oblique transport are determined in advance, and the time for each section in which the oblique transport is performed is determined in the final oblique transport. Considering this as a constant from the rope length that can be known in advance at this final point on the basis of the point, calculate the time of the final section by the natural frequency of the pendulum at that rope length, about the space immediately before the final section The rope length is considered to be constant from the rope length that can be known in advance at the time of the last section. Of the natural frequency of the pendulum is calculated one time before the section of the final section, below, in which it was to repeatedly determined until the first section of the oblique conveyance.
特許文献2は、吊り荷の振れ角を制御することにより安定した吊り荷の搬送を行うことができることを目的とする。
そのため、この振れ止め装置は、図9に示すように、速度指令を発生する速度パターン発生装置60と、クレーンの振れ止め時にて、速度パターン発生装置より出力された速度指令に応じた電動機駆動信号を生成する速度制御出力装置61と、クレーンの目標位置を設定する目標位置設定装置62と、吊り荷荷重を検出する荷重計63と、荷吊りワイヤー長を検出するワイヤー長検出装置と、荷吊りワイヤー長および荷吊り荷重より荷吊り用ワイヤーの弦振動周期を演算する弦振動周期演算装置64と、荷吊り用ワイヤーの振れ角度を検出する振れ角度検出装置65と、振れ角度検出装置にて検出された振れ角度を荷吊り用ワイヤーの弦振動周期で平均処理を行うフィルタ装置66と、速度パターン発生装置による速度指令を与えた場合の理想的な振り子の振れ角度を演算する理論振れ角度演算装置67と、理論振れ角度演算装置で演算された理想的な振り子の振れ角度と平均処理された振れ角度との角度偏差を速度指令に対してフィードバックさせるための角度フィードバックゲイン制御装置68とを備え、荷吊り用ワイヤーの振れ角度からその弦振動を省いた、実際の吊り荷の振れ角度に近い角度検出に対する振れ角度フィードバック制御を行うものである。
Therefore, as shown in FIG. 9, the steady rest device includes a speed
図1は、本発明が対象とする移動体の模式図である。
この移動体は、荷物1が弾性アーム2を介して移動台車3に固定された1自由度のばね−質点系モデルである。かかるモデルは、ロボットアーム、クレーン等に適用することができる。
FIG. 1 is a schematic diagram of a moving object targeted by the present invention.
This moving body is a one-degree-of-freedom spring-mass system model in which a
本発明の発明者らは、1自由度のばね−質点系でモデル化できる振動要素をもつ制御対象において、一定の傾きで加速度を変化させたときの加速度変化時間が固有周期の整数倍に一致するとき、その振れは、加速度によって生じる振れ(静的なたわみ)のみとなる特性を、解析によって新たに見出した。以下、加速度の時間微分を単に「ジャーク」と呼ぶ。 The inventors of the present invention have an acceleration change time when an acceleration is changed at a constant inclination in an object to be controlled having a vibration element that can be modeled by a one-degree-of-freedom spring-mass system. In this case, a new characteristic was found by analysis that the vibration is only the vibration caused by acceleration (static deflection). Hereinafter, the time derivative of acceleration is simply referred to as “jerk”.
しかし、この特性を実際の装置に適用する場合、モデルと実際の挙動に乖離があるため、パラメータ調整が必要であり、実際の挙動を計測して、エンジニアがパラメータ調整を行う必要があった。 However, when this characteristic is applied to an actual device, since there is a difference between the model and the actual behavior, parameter adjustment is necessary, and it is necessary for an engineer to measure the actual behavior and perform parameter adjustment.
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の第1の目的は、実際の挙動を計測してパラメータ調整を行うことなく、加速している間または減速している間の振動回数が少なく、加速度によって生じる静的な振れよりも大きな振れが発生せず、その分、発生応力を低減でき、加速時間や減速時間を固有周期に合わせる必要がなく任意に設定できる制振位置決め制御方法および装置を提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the first object of the present invention is to reduce the number of vibrations while accelerating or decelerating without measuring the actual behavior and adjusting the parameters, and from the static vibration caused by the acceleration. Therefore, it is an object of the present invention to provide a vibration damping positioning control method and apparatus that can reduce the generated stress by that amount, and can arbitrarily set the acceleration time and the deceleration time without matching the natural period.
また、本発明の第2の目的は、固有周期が質点の位置変化(クレーンの吊り長さやロボットアームの長さなどが変わる)によって変化する場合でも、実際の挙動を計測してパラメータ調整を行うことなく、ジャーク一定時間と固有周期(の整数倍)を十分に一致させて、第1の目的を達成することができる制振位置決め制御方法および装置を提供することにある。 In addition, the second object of the present invention is to perform parameter adjustment by measuring actual behavior even when the natural period changes due to a change in the position of the mass point (crane suspension length or robot arm length changes). Therefore, it is an object of the present invention to provide a vibration damping positioning control method and apparatus that can achieve the first object by sufficiently matching the jerk constant time and the natural period (an integer multiple thereof).
さらに、本発明の第3の目的は、固有周期を事前に正確に求めることができず、或いは 経年変化などによって同じ位置であっても固有周期が変化する場合でも、実際の挙動を計測してパラメータ調整を行うことなく、第1の目的を達成することができる制振位置決め制御方法および装置を提供することにある。 Furthermore, the third object of the present invention is to measure the actual behavior even when the natural period cannot be accurately obtained in advance or the natural period changes even at the same position due to secular change or the like. An object of the present invention is to provide a vibration damping positioning control method and apparatus that can achieve the first object without adjusting parameters.
本発明によれば、加速・減速時に振れや弾性変形を生じる移動体の振動を抑制して位置決めする制振位置決め制御方法であって、
前記移動体の振動を1自由度のばね−質点系でモデル化し、前記モデルの固有周期を求め、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の増速及び減速を含む台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍として、加速度パターンを設定し、
前記加速度パターンで移動体の移動を制御し、
前記移動中の移動体の状態変数を検出し、前記加速度パターンによる状態変数の目標値と検出した状態変数の現在値との偏差に基づき移動体をフィードバック制御する、ことを特徴とする制振位置決め制御方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a vibration suppression positioning control method for positioning by suppressing vibration of a moving body that causes vibration or elastic deformation during acceleration / deceleration,
The vibration of the moving body is modeled with a one-degree-of-freedom spring-mass point system, the natural period of the model is obtained, and the acceleration pattern during acceleration / deceleration is a trapezoidal pattern including constant jerk acceleration and deceleration. Set the acceleration pattern with time as an integer multiple of the natural period,
Control the movement of the moving body with the acceleration pattern,
A vibration damping positioning method comprising: detecting a state variable of the moving moving body, and performing feedback control of the moving body based on a deviation between a target value of the state variable based on the acceleration pattern and a current value of the detected state variable. A control method is provided.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記加速度パターンは、加速度をジャーク一定で増加させ、次いで加速度を一定に保持し、次いで加速度をジャーク一定で0まで減少させる増速パターンと、
加速度をジャーク一定で減少させ、次いで加速度を一定に保持し、次いで加速度をジャーク一定で0まで増加させる減速パターンと、
前記増速パターンと減速パターンの間に位置し加速度を0に保持する等速パターンとを有する。
According to a preferred embodiment of the present invention, the acceleration pattern is an acceleration pattern that increases acceleration at a constant jerk, then holds the acceleration constant, and then decreases the acceleration to zero at a constant jerk;
A deceleration pattern that decreases the acceleration at a constant jerk, then holds the acceleration constant, and then increases the acceleration to a constant jerk to zero;
A constant velocity pattern that is located between the acceleration pattern and the deceleration pattern and maintains acceleration at zero.
また、固有周期が質点の位置変化によって変化する場合において、
加速開始時、加速終了時、減速開始時、及び減速終了時における固有周期を質点の位置に基づきそれぞれ導出し、
加速開始時、加速終了時、減速開始時、及び減速終了時における各ジャーク一定時間を、前記導出したそれぞれの固有周期の整数倍とする。
In addition, when the natural period changes due to the change in the position of the mass point,
Deriving natural periods at the start of acceleration, at the end of acceleration, at the start of deceleration, and at the end of deceleration based on the positions of the mass points,
Each jerk fixed time at the start of acceleration, at the end of acceleration, at the start of deceleration, and at the end of deceleration is set to an integral multiple of the derived natural period.
また、同一条件下で、加速終了時および減速終了時の残留振れを複数計測し、
前記複数の残留振れの平均値を算出し、
前記残留振れの平均値が所定の閾値以上である場合、残留振れが小さくなるように固有周期の補正値を増減させる。
In addition, under the same conditions, measure multiple residual shakes at the end of acceleration and deceleration,
Calculating an average value of the plurality of residual shakes;
When the average value of the residual shake is equal to or greater than a predetermined threshold, the natural period correction value is increased or decreased so that the residual shake is reduced.
また、本発明によれば、加速・減速時に振れや弾性変形を生じる移動体の振動を抑制して位置決めする制振位置決め制御装置であって、
前記移動体の振動を1自由度のばね−質点系でモデル化し、前記モデルの固有周期を求め、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の増速及び減速を含む台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍として、加速度パターンを設定する加速度パターン設定装置と、
前記加速度パターンで移動体の移動を制御する移動制御装置と、
前記移動中の移動体の状態変数を検出する状態変数検出装置と、
前記加速度パターンによる状態変数の目標値と検出した状態変数の現在値との偏差に基づき移動体をフィードバック制御するフィードバック制御装置とを備える、ことを特徴とする制振位置決め制御装置が提供される。
Further, according to the present invention, there is provided a vibration damping positioning control device for positioning by suppressing vibration of a moving body that causes vibration or elastic deformation during acceleration / deceleration,
The vibration of the moving body is modeled with a one-degree-of-freedom spring-mass point system, the natural period of the model is obtained, and the acceleration pattern during acceleration / deceleration is a trapezoidal pattern including constant jerk acceleration and deceleration. An acceleration pattern setting device for setting an acceleration pattern, where time is an integer multiple of the natural period;
A movement control device for controlling the movement of the moving body with the acceleration pattern;
A state variable detection device for detecting a state variable of the moving moving body;
There is provided a vibration damping positioning control device comprising a feedback control device that feedback-controls a moving body based on a deviation between a target value of a state variable based on the acceleration pattern and a detected current value of the state variable.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記状態変数検出装置は、移動台車の位置と速度、弾性アームの振れ角度と振れ角速度を検出するために歪み計、加速度計、レーザ距離計のうち少なくとも1つを有する。 According to a preferred embodiment of the present invention, the state variable detection device includes at least one of a strain meter, an accelerometer, and a laser distance meter to detect the position and speed of the moving carriage, the deflection angle and the deflection angular velocity of the elastic arm. Have one.
また、前記状態変数検出装置は、弾性アームの先端位置、先端加速度又はたわみ、及び/又は移動台車のモータ駆動トルク又はモータ電流から移動台車の位置と速度、弾性アームの振れ角度と振れ角速度のうち少なくとも1つを検出するオブザーバ(状態観測器)を有する。 In addition, the state variable detection device may include the position and speed of the movable carriage from the tip position of the elastic arm, the tip acceleration or deflection, and / or the motor driving torque or motor current of the movable carriage, and the deflection angle and deflection angular velocity of the elastic arm. It has an observer (state observer) for detecting at least one.
上述した本発明の方法及び装置では、ジャーク一定制御の特性を利用し、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍とするので、後述するように、等加速度時、等速度時および停止時の残留振れを理論上0に低減することができる。 In the method and apparatus of the present invention described above, the characteristic of jerk constant control is used, the acceleration pattern during acceleration / deceleration is a jerk constant trapezoid pattern, and each jerk constant time is an integral multiple of the natural period, which will be described later. As described above, the residual shake at the time of constant acceleration, constant speed, and stop can be theoretically reduced to zero.
また、本発明の方法及び装置による動作によって生じるたわみ(振幅)の大きさが、加速度によって生じる静的なたわみ以下とすることができるため、機器にかかる応力を最小にできる。
さらに、加速度パターンが容易に設定可能であり、強度設計に必要以上の余裕度をもうける必要が無くなる。
さらに、等加速度の時間を任意としても振止効果に違いが無いため、最大速度を可変とした場合の速度パターンの設定が容易となる。
In addition, since the magnitude of deflection (amplitude) caused by the operation of the method and apparatus of the present invention can be less than or equal to static deflection caused by acceleration, the stress applied to the device can be minimized.
Furthermore, the acceleration pattern can be easily set, and it is not necessary to provide an extra margin for strength design.
Furthermore, since there is no difference in the anti-vibration effect even if the time of equal acceleration is arbitrary, it is easy to set a speed pattern when the maximum speed is variable.
さらに、本発明の方法及び装置では、移動中の移動体の状態変数を検出する状態変数検出装置と、前記加速度パターンによる状態変数の目標値と検出した状態変数の現在値との偏差に基づき移動体をフィードバック制御するフィードバック制御装置とを備えるので、オープンループ制御としてのジャーク一定制御と比較して、モータ駆動系の応答特性、走行レールゆがみなどの外乱、設計時のモデル化誤差などの影響を能動的に軽減できる。 Furthermore, in the method and apparatus of the present invention, the state variable detection device that detects the state variable of the moving moving object, and the movement based on the deviation between the target value of the state variable based on the acceleration pattern and the current value of the detected state variable. Since it is equipped with a feedback control device that controls the body in a feedback manner, compared to constant jerk control as open-loop control, it has effects such as motor drive system response characteristics, disturbances such as running rail distortion, and modeling errors during design. It can be actively reduced.
また、固有周期が質点の位置変化によって変化する場合でも、加速開始時、加速終了時、減速開始時、及び減速終了時における固有周期を質点の位置に基づきそれぞれ導出し、加速開始時、加速終了時、減速開始時、及び減速終了時における各ジャーク一定時間を、例えば、T1,T2,T3,T4と別々に定義し、上記固有周期にしたがって、前記導出したそれぞれの固有周期の整数倍とそれぞれ設定する、ことにより、ジャーク一定時間と固有周期(の整数倍)との乖離が小さくなり、振止精度を向上させることができる。 Even if the natural period changes due to the change in the position of the mass point, the natural periods at the start of acceleration, at the end of acceleration, at the start of deceleration, and at the end of deceleration are derived based on the positions of the mass points, respectively. Each jerk fixed time at the start of deceleration, at the start of deceleration, and at the end of deceleration is defined separately as, for example, T1, T2, T3, T4, and in accordance with the natural period, an integer multiple of each derived natural period and By setting, the deviation between the jerk fixed time and the natural period (an integer multiple thereof) is reduced, and the shaking accuracy can be improved.
また、同一条件下で、加速終了時(=等速運転時)および減速終了時(=停止時)の残留振れを複数計測し、前記複数の残留振れの平均値を算出し、前記残留振れの平均値が所定の閾値以上である場合、残留振れが小さくなるように固有周期の補正値を増減させる、ことにより、機器導入時の調整作業量を軽減するとともに、経年変化に対する再調整を自動化することができる。 Further, under the same conditions, a plurality of residual shakes at the end of acceleration (= constant speed operation) and at the end of deceleration (= stop) are measured, and an average value of the plurality of residual shakes is calculated. When the average value is greater than or equal to a predetermined threshold, the correction value of the natural period is increased or decreased so that the residual shake is reduced, thereby reducing the amount of adjustment work at the time of equipment introduction and automating readjustment for secular changes. be able to.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, common portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図2は、図1に示した移動体のモデル図である。この移動体モデルでは、質量mの荷物1が長さLの弾性アーム2を介して移動台車3に固定されている。
ここで、kはばね定数、θは角度、Mは台車質量、fは駆動力、gは重力加速度である。
また、移動台車3は、本発明の制振位置決め制御装置10により、荷物1の状態変数(後述する)をリアルタイムで計測し、クローズループでフィードバック制御するようになっている。
FIG. 2 is a model diagram of the moving body shown in FIG. In this moving body model, a
Here, k is a spring constant, θ is an angle, M is a mass of the carriage, f is a driving force, and g is a gravitational acceleration.
In addition, the
このモデルの運動エネルギーVは数1の式(1)で表され、位置エネルギーUは式(2)で表される。
さらに、式(1)と式(2)から、ラグランジェ運動方程式は、式(3)(4)で表される。ここで、θは微小であり、cosθ=1、sinθ=θとする。
また、自由な走行状態における振動の固有周期Tは、式(4)から式(5)で表される。
The kinetic energy V of this model is expressed by Equation (1) of
Furthermore, from the equations (1) and (2), the Lagrangian equation of motion is expressed by equations (3) and (4). Here, θ is very small, and cos θ = 1 and sin θ = θ.
Further, the natural period T of vibration in a free running state is expressed by equations (4) to (5).
移動台車3が制振位置決め制御装置10により指令値どおりに動くことから、式(4)を変形すると数2の式(6)が求まる。
ここで、式(6)の右辺をF(t)とおき、角速度ω=2π/T・・・(6a)の関係を用いると式(6)は式(7)となる。
式(7)は、非同次二階微分方程式であり、その解は、式(8)で与えられる。
Since the
Here, when the right side of Expression (6) is set to F (t) and the relationship of angular velocity ω = 2π / T (6a) is used, Expression (6) becomes Expression (7).
Equation (7) is a non-homogeneous second-order differential equation, and its solution is given by Equation (8).
ここで、台車の入力値として、図3Aに示すように、時間t=0からt=trまで、加速度の時間微分(「ジャーク」)を一定に加速し、その後、加速度が一定となる加速を考える。この場合、時間経過tがジャーク一定時間trを超えたとき、式(8)は数3の式(9)で表される。 Here, as shown in FIG. 3A, the time differential of acceleration (“jerk”) is constantly accelerated from time t = 0 to t = tr as the input value of the carriage, and thereafter, acceleration at which the acceleration becomes constant is performed. Think. In this case, when the elapsed time t exceeds the jerk constant time tr, the equation (8) is expressed by the equation (9) in the equation (3).
ジャーク時間trが固有周期Tの整数倍(nは整数)である場合、式(6a)からωtr=ωnT=2nπ・・・(6b)である。
式(9)において、sinω(t−tr)=sinωt・cosωtr−cosωt・sinωtr=sinωt・cos2nπ−cosωt・sin2nπ=sinωt・・・(6c)が成り立つ。
従って、式(9)は、式(10)で表すことができる。
θ=1/(ω2L)・・・(10)
When the jerk time tr is an integer multiple of the natural period T (n is an integer), ωtr = ωnT = 2nπ (6b) from the equation (6a).
In the equation (9), sin ω (t−tr) = sin ωt · cos ωtr−cos ωt · sin ωtr = sin ωt · cos 2nπ−cos ωt · sin 2nπ = sin ωt (6c) holds.
Therefore, Formula (9) can be expressed by Formula (10).
θ = 1 / (ω 2 L) (10)
図3(B)は、ジャーク一定時間trが本発明の場合(tr=2T=10)と、本発明と若干相違する場合(tr=12)を比較した図である。
この図から、1自由度のばね−質点系でモデル化できる振動要素をもつ制御対象において、一定の傾きで加速度を変化させとき(以下、「ジャーク一定」と呼ぶ)の加速度変化時間(「ジャーク一定時間」)が固有周期の整数倍のときに、その振れが、加速度によって生じる振れ(静的なたわみ)のみとなることがわかる。
以下、本出願において、ジャーク一定時間を固有周期の整数倍に設定する制御を「ジャーク一定制御」と呼ぶ。
FIG. 3B is a diagram comparing the case where the jerk constant time tr is the present invention (tr = 2T = 10) and the case where it is slightly different from the present invention (tr = 12).
From this figure, the acceleration change time (“jerk”) when the acceleration is changed with a constant inclination (hereinafter referred to as “jerk constant”) in a controlled object having a vibration element that can be modeled by a one-degree-of-freedom spring-mass system. It can be seen that when the “certain time”) is an integral multiple of the natural period, the vibration is only the vibration caused by the acceleration (static deflection).
Hereinafter, in the present application, the control for setting the fixed jerk time to an integral multiple of the natural period is referred to as “jerk constant control”.
本発明は、上述したジャーク一定制御の特性を利用し、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍とすることで、等加速度時、等速度時および停止時の残留振れを起こさないようにするものである。 The present invention utilizes the above-described characteristics of constant jerk control, the acceleration pattern at acceleration / deceleration is a trapezoid pattern with constant jerk, and each jerk constant time is an integral multiple of the natural period, so at the time of constant acceleration, etc. This is to prevent residual vibration at the time of speed and stop.
ジャーク一定制御の特性は加速度一定の状態から負のジャーク一定で加速度0とする場合にも成立するため、各ジャーク時間を固有周期の整数倍とした台形加速度パターンで加速、減速を行うと、加速完了時や減速完了時(停止時)のみならず、加速中・減速中(等加速度動作中)にも残留振れを起こさない。 The characteristic of constant jerk control is also established when the acceleration is constant and the negative jerk is constant and the acceleration is zero. Therefore, if acceleration and deceleration are performed with a trapezoidal acceleration pattern in which each jerk time is an integral multiple of the natural period, acceleration is achieved. Residual vibration does not occur during completion of acceleration and deceleration (during constant acceleration) as well as completion and deceleration completion (when stopped).
また、本発明の方法及び装置による動作によって生じるたわみ(振幅)の大きさが、加速度によって生じる静的なたわみ以下であるため、ジャーク一定制御では機器にかかる応力が最小となるとともに容易に計算可能となり、強度設計に必要以上の余裕度をもうける必要が無くなる。
また、ジャーク一定制御では等加速度の時間を任意としても振止効果に違いが無いため、最大速度を可変とした場合の速度パターン算出が容易となる。
In addition, since the magnitude of the deflection (amplitude) caused by the operation of the method and apparatus of the present invention is less than or equal to the static deflection caused by the acceleration, the constant jerk control minimizes the stress on the equipment and can be easily calculated. Therefore, it is not necessary to provide an extra margin for strength design.
Further, in the constant jerk control, there is no difference in the anti-vibration effect even if the time of constant acceleration is arbitrary, so that it is easy to calculate the speed pattern when the maximum speed is variable.
図4は、本発明による制振位置決め制御装置の構成図である。
この図に示すように、本発明の制振位置決め制御装置10は、加速度パターン設定装置12、移動制御装置14、状態変数検出装置16およびフィードバック制御装置18からなる。
FIG. 4 is a block diagram of a vibration damping positioning control device according to the present invention.
As shown in this figure, the vibration damping
加速度パターン設定装置12は、図1の移動体の振動を1自由度のばね−質点系でモデル化し、モデルの固有周期を求め、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の増速及び減速を含む台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍として、加速度パターンを設定する。
The acceleration
移動制御装置14は、設定した加速度パターンで移動体の移動を制御する。
The
状態変数検出装置16は、この例では、歪み計4、加速度計5,6、およびレーザ距離計7,8からなる。
この例において、弾性アーム2の根元に歪み計4(例えば歪ゲージ)、荷物1と移動台車3に加速度計5,6を設置し、外部に荷物1と移動台車3の位置を計測するレーザ距離計7,8を設置し、それぞれの歪み、加速度及び位置を制振位置決め制御装置10に入力するようになっている。
In this example, the state
In this example, a strain gauge 4 (for example, a strain gauge) is installed at the base of the
なお、その他に、状態変数検出装置16として、弾性アーム2の振れ角度を計測する角度計、移動台車3の位置を計測するリニアスケール、及び移動台車3のモータ速度、モータ電流、モータ駆動トルクを計測する計測器、等を備えてもよい。この構成により、後述する状態変数ベクトルX(t)の状態変数(移動台車の位置と速度、弾性アームの振れ角度と振れ角速度)をリアルタイムで検出することができる。
In addition, as the state
また、状態変数ベクトルX(t)の状態変数は、すべてを直接検出する必要はなく、オブザーバ(状態観測器)を用いて、制御入力と測定出力から状態変数を再現できるかぎりで、省略することができる。
オブザーバに用いる計測値には、位置、速度、振れ角度、振れ角速度以外に弾性アームの先端位置、先端加速度、たわみ、移動台車のモータ駆動トルク、モータ電流などが適用できる。制御出力には、速度指令以外にモータ駆動トルク、モータ電流などが適用できる。
In addition, it is not necessary to directly detect all the state variables of the state variable vector X (t), and they are omitted as long as the state variables can be reproduced from the control input and measurement output using an observer (state observer). Can do.
In addition to the position, velocity, deflection angle, and deflection angular velocity, the position of the elastic arm, the tip acceleration, the deflection, the motor driving torque of the moving carriage, the motor current, etc. can be applied to the measurement values used for the observer. In addition to the speed command, motor drive torque, motor current, etc. can be applied to the control output.
図5は、本発明におけるフィードバック制御系のブロック図である。以下、本発明のフィードバック制御を説明する。
この図においてX(t)は状態変数ベクトル、U(t)は入力変数ベクトル、A(t)とB(t)は行列関数、Fはフィードバック係数行列である。X(t)、U(t)及びZを、数4の式(11)(12)(13)で定義する。なお、状態変数ベクトルX(t)の状態変数は、移動台車の位置と速度、弾性アームの振れ角度と振れ角速度である。
FIG. 5 is a block diagram of a feedback control system in the present invention. Hereinafter, feedback control of the present invention will be described.
In this figure, X (t) is a state variable vector, U (t) is an input variable vector, A (t) and B (t) are matrix functions, and F is a feedback coefficient matrix. X (t), U (t), and Z are defined by Equations (11), (12), and (13) of
式(6)から状態方程式は数5の式(14)で表わすことができる。
From Equation (6), the equation of state can be expressed by Equation (14) of
また、式(14)の状態方程式をもとに式(15)に示す最適レギュレータが設計できる。最適レギュレータとは、外乱によって状態変数が平衡点からずれたときに、式(16)に示す評価関数Jを最小として状態変数を平衡点に戻すための多入力多出力フィードバック制御方法である。
なお、式(15)におけるk1,k2,k3,k4はフィードバックゲインであり、予め設定する。また、式(16)におけるQ,Rは重み行列である。
なお、本発明は最適レギュレータを用いたフィードバック制御に限定されず、多入力制御である限りで、その他の周知フィードバック制御を適用することができる。
Moreover, the optimal regulator shown in Formula (15) can be designed based on the state equation of Formula (14). The optimum regulator is a multi-input multi-output feedback control method for returning the state variable to the equilibrium point while minimizing the evaluation function J shown in the equation (16) when the state variable deviates from the equilibrium point due to disturbance.
In Equation (15), k1, k2, k3, and k4 are feedback gains and are set in advance. Further, Q and R in Equation (16) are weight matrices.
The present invention is not limited to feedback control using an optimum regulator, and other known feedback control can be applied as long as it is multi-input control.
図6(A)は、ジャーク一定制御を行わない従来例であり、図2のモデルにおいて固有周期の4倍の時間で直線加速した場合の加速パターンとアームの振れ及び速度を示す。この図から、本発明と相違し、単に「加速時間を固有周期の整数倍」にした場合には、アームの振れの変動が大きいことがわかる。 FIG. 6A is a conventional example in which the jerk constant control is not performed, and shows an acceleration pattern, arm swing and speed when linear acceleration is performed in the model of FIG. 2 in a time four times the natural period. From this figure, it can be seen that, unlike the present invention, when the “acceleration time is simply an integral multiple of the natural period”, the fluctuation of the arm shake is large.
図6(B)は、ジャーク一定制御を用いた本発明の例であり、図2のモデルにおいて固有周期の1倍の時間だけジャーク一定とし、次いで等加速度で動作し、その後固有周期の1倍の時間だけ負のジャーク一定とする加速パターンと、その場合のアームの振れ及び速度を示す。
従来例との比較のため、この図において、加速に要する時間を図6(A)と同じ固有周期の4倍となるように調整し、さらに加速後の最大速度が図6(A)と一致するような最大加速度を設定した。このとき、この図の最大加速度は図6(A)に比べて大きなものとなるが、最大振れ(たわみ量)はこの図のほうが小さくなることがわかる。
また、図6(A)では短い間に4回アームが振動するのに対し、図6(B)では1回の振動(たわみ)となるため、本発明の例ではアームの疲労も少なくなる。
FIG. 6B is an example of the present invention using the constant jerk control. In the model of FIG. 2, the jerk is constant for a time that is one time of the natural period, then operates at a constant acceleration, and then the natural period is one time. The acceleration pattern in which the negative jerk is constant for the period of time, and the arm swing and speed are shown.
For comparison with the conventional example, in this figure, the time required for acceleration is adjusted to be four times the same natural period as in FIG. 6A, and the maximum speed after acceleration matches that in FIG. 6A. The maximum acceleration was set. At this time, the maximum acceleration in this figure is larger than that in FIG. 6A, but it can be seen that the maximum deflection (deflection amount) is smaller in this figure.
Further, in FIG. 6A, the arm vibrates four times in a short time, whereas in FIG. 6B, the arm vibrates once (deflection). Therefore, the fatigue of the arm is reduced in the example of the present invention.
図6(C)は、本発明による制振位置決め制御における加速度パターンである。
この図において、横軸は経過時間、縦軸は加速度である。この図は、図2に示したアームを制振位置決め制御を行う場合の加速度パターンであり、最大加速度A[m/s2]、最大速度V[m/s]で設計された駆動系とし、X[m]離れた位置に水平移動するための加速度パターンである。
FIG. 6C shows an acceleration pattern in the vibration damping positioning control according to the present invention.
In this figure, the horizontal axis represents elapsed time and the vertical axis represents acceleration. This figure is an acceleration pattern when the arm shown in FIG. 2 is subjected to vibration damping positioning control. The driving system is designed with a maximum acceleration A [m / s 2 ] and a maximum speed V [m / s]. It is an acceleration pattern for moving horizontally to a position separated by X [m].
この加速度パターンは、増速パターンと減速パターンと等速パターンを有する。
増速パターンでは、加速度をジャーク一定で増加させ、次いで加速度を一定に保持し、次いで加速度をジャーク一定で0まで減少させる。
減速パターンでは、加速度をジャーク一定で減少させ、次いで加速度を一定に保持し、次いで加速度をジャーク一定で0まで増加させる。
等速パターンでは、前記加速パターンと減速パターンの間に位置し加速度を0に保持する。
なお、アームの固有周期をT[sec]とし、動作中に固有周期は変化しないものとする。
The acceleration pattern has an acceleration pattern, a deceleration pattern, and a constant speed pattern.
In the acceleration pattern, the acceleration is increased at a constant jerk, then the acceleration is held constant, and then the acceleration is decreased to zero at a constant jerk.
In the deceleration pattern, the acceleration is reduced at a constant jerk, then the acceleration is held constant, and then the acceleration is increased to zero at a constant jerk.
The constant velocity pattern is located between the acceleration pattern and the deceleration pattern and maintains the acceleration at zero.
It is assumed that the natural period of the arm is T [sec] and the natural period does not change during operation.
図7は、本発明の制振位置決め制御方法の動作フローを示す。この図に示すように、本発明の制御方法は、上述したジャーク一定制御を行うS11〜S15の各ステップと、フィードバック制御を行うS21〜S25の各ステップからなる。
この図において、まず、S11において、オペレーションやセンサなどから目標位置、現在位置、搬送物の有無、アーム寸法などの運転条件を入力する。
FIG. 7 shows an operation flow of the vibration damping positioning control method of the present invention. As shown in this figure, the control method of the present invention includes the steps S11 to S15 for performing the above-described jerk constant control and the steps S21 to S25 for performing feedback control.
In this figure, first, in S11, operating conditions such as a target position, a current position, the presence / absence of a transported object, and arm dimensions are input from operations and sensors.
次いで、S12において、加速度パターン設定装置12により、移動体の振動を1自由度のばね−質点系でモデル化し、モデルの固有周期を求め、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の増速及び減速を含む台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍として、加速度パターンを設定する。
すなわち、運転開始前に、運転条件から最適な運転パターン(=運転開始からの時系列加速度パターン)を計画する。具体的には、制御対象モデルの固有周期を導出し、ジャーク一定時間が固有周期の倍数となる加速および減速パターンと、走行移動量に応じた等速時間を導出する。
Next, in S12, the acceleration
In other words, an optimal driving pattern (= time-series acceleration pattern from the start of driving) is planned from the driving conditions before starting driving. Specifically, the natural period of the model to be controlled is derived, and an acceleration / deceleration pattern in which the fixed jerk time is a multiple of the natural period and a constant speed time corresponding to the travel movement amount are derived.
次に、S13において、移動制御装置14により、設定した加速度パターンで移動体の移動を制御する。
すなわち、S13において、加速度パターンを制御サイクルの時間間隔でトレースし、加速度を数値積分した値を、速度指令として、制御サイクル毎にインバータモータなどの駆動装置に出力する。
次に、S14において、制御サイクル毎に加速度パターンのトレースが終了したかどうかをチェックする。
S14において、加速度パターンのトレースが終了(YES)の場合には、S15において、動作完了となる。この場合、加速度パターンで計画した動作時間だけ制御出力を行い、速度指令が0となっている。
Next, in S13, the
That is, in S13, the acceleration pattern is traced at time intervals of the control cycle, and a value obtained by numerically integrating the acceleration is output as a speed command to a drive device such as an inverter motor for each control cycle.
Next, in S14, it is checked whether or not the acceleration pattern trace is completed for each control cycle.
If the acceleration pattern trace is completed (YES) in S14, the operation is completed in S15. In this case, the control output is performed for the operation time planned by the acceleration pattern, and the speed command is zero.
フィードバック制御(後述するS21〜S25)を行うことなく、ジャーク一定制御を上述したS11〜S15を設定した加速度パターンで行うことにより、図7、図8に示した特性を得ることが原理的にできる。
しかし、この特性を実際の装置に適用する場合、モデルと実際の挙動に乖離があるため、実際の挙動を計測して、フィードバック制御を行う必要がある。
In principle, the characteristics shown in FIGS. 7 and 8 can be obtained by performing jerk constant control with the acceleration pattern set with S11 to S15 described above without performing feedback control (S21 to S25 described later). .
However, when this characteristic is applied to an actual device, since there is a difference between the model and the actual behavior, it is necessary to measure the actual behavior and perform feedback control.
以下、このフィードバック制御の方法を説明する。
図7のS14において、加速度パターンのトレースが終了していない(NO)の場合には、S21において、状態変数検出装置16からセンサ情報を入力し、S22で状態変数の現在値を計算する。この状態変数の現在値は、式(11)に示す状態変数ベクトルX(t)の状態変数(移動台車の位置と速度、弾性アームの振れ角度と振れ角速度)である。
なお状態変数の現在値は、ノイズカットなどのフィルタリング処理や、オブザーバを用いて直接センサで計測できない値をモデル推定する。
The feedback control method will be described below.
In S14 of FIG. 7, when the acceleration pattern tracing is not completed (NO), the sensor information is input from the
For the current value of the state variable, a value that cannot be directly measured by the sensor using a filtering process such as noise cut or an observer is estimated as a model.
また、S21、S22と並行して、S23において、状態変数の目標値を計算する。この状態変数の目標値は、設定した加速度パターンの現時点における状態変数ベクトルX(t)の状態変数である。
なお、制御サイクル毎の状態変数目標値は、式(14)を制御サイクル時間dTで離散化した数6の式(17)を用いて算出する。
In parallel with S21 and S22, the target value of the state variable is calculated in S23. The target value of this state variable is the state variable of the state variable vector X (t) at the present time of the set acceleration pattern.
Note that the state variable target value for each control cycle is calculated using Equation (17) of
次いで、S24において、フィードバック指令値を計算する。
具体的には、運転パターンの加速度を制御対象モデルに与えたときの状態変数目標値と、機器に接続されたセンサ情報から導出される状態変数現在値との偏差を求め、これらの偏差を0とするフィードバック操作値(=加速度指令値)を数値積分して速度指令値とする。
なお、制御出力として、速度指令値以外にモータ駆動トルク、モータ電流などを適用してもよい。
Next, in S24, a feedback command value is calculated.
Specifically, the deviation between the state variable target value when the acceleration of the driving pattern is given to the control target model and the current state variable value derived from the sensor information connected to the device is obtained, and these deviations are set to 0. The feedback operation value (= acceleration command value) is numerically integrated to obtain the speed command value.
In addition to the speed command value, a motor drive torque, a motor current, or the like may be applied as the control output.
上述した本発明によれば、上述したS11〜S15をオープンループ制御でジャーク一定制御を行った場合でも、駆動系が理想的な応答性能をもっていれば、速度現在値は速度指令値に一致する。しかし、実際には応答遅れやオーバーシュートといった応答ずれが発生する。
オープンループ制御では駆動系のマイナーループで速度現在値が速度指令値になるべく一致するように制御されるが、真に必要なのは応答ずれに加えて外乱やモデル化誤差によって生じる振れ幅過大や残留振動を軽減させることなので、これらを総合的に目標値に近づけるフィードバック制御(S21〜S25)を行うことで、ロバスト性を高めることができる。
According to the above-described present invention, even when the above-described S11 to S15 are subjected to constant jerk control by open loop control, if the drive system has ideal response performance, the current speed value matches the speed command value. However, in reality, response lag such as response delay and overshoot occurs.
In open-loop control, the current speed is controlled so that it matches the speed command value as much as possible in the minor loop of the drive system, but what is really needed is an excessive fluctuation and residual vibration caused by disturbances and modeling errors in addition to response deviation. Therefore, robustness can be improved by performing feedback control (S21 to S25) that brings these values close to the target value in a comprehensive manner.
また、図7、図8に示した加速度パターンを1/2周期ずらして2波又は3波以上を重ね合わせることで固有周期変動に対するロバスト性を高めることができる。 Moreover, the robustness with respect to a natural period fluctuation | variation can be improved by shifting the acceleration pattern shown in FIG.7, FIG.8 by 1/2 period, and superimposing 2 waves or 3 waves or more.
上述したように、本発明の方法及び装置は、回転バネ振子モデルの新規の特性を利用し、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍とするので、等加速度時、等速度時および停止時の残留振れを理論上0に低減することができる。
また、本発明の方法及び装置による動作によって生じるたわみ(振幅)の大きさが、加速度によって生じる静的なたわみ以下とすることができるため、機器にかかる応力を最小にできる。
さらに、加速度パターンが容易に設定可能であり、強度設計に必要以上の余裕度をもうける必要が無くなる。
さらに、等加速度の時間を任意としても振止効果に違いが無いため、最大速度を可変とした場合の速度パターンの設定が容易となる。
As described above, the method and apparatus of the present invention uses the novel characteristics of the rotating spring pendulum model, the acceleration pattern during acceleration / deceleration is a trapezoid pattern with a constant jerk, and each jerk constant time is an integral multiple of the natural period. Therefore, the residual shake at the time of constant acceleration, constant speed, and stop can be theoretically reduced to zero.
In addition, since the magnitude of deflection (amplitude) caused by the operation of the method and apparatus of the present invention can be less than or equal to static deflection caused by acceleration, the stress applied to the device can be minimized.
Furthermore, the acceleration pattern can be easily set, and it is not necessary to provide an extra margin for strength design.
Furthermore, since there is no difference in the anti-vibration effect even if the time of equal acceleration is arbitrary, it is easy to set a speed pattern when the maximum speed is variable.
さらに、本発明の方法及び装置では、移動中の移動体の状態変数を検出する状態変数検出装置と、前記加速度パターンによる状態変数の目標値と検出した状態変数の現在値との偏差に基づき移動体をフィードバック制御するフィードバック制御装置とを備えるので、オープンループ制御としてのジャーク一定制御と比較して、モータ駆動系の応答特性、走行レールゆがみなどの外乱、設計時のモデル化誤差などの影響を能動的に軽減できる。 Further, according to the method and apparatus of the present invention, the state variable detection device that detects the state variable of the moving moving object, and the movement based on the deviation between the target value of the state variable based on the acceleration pattern and the current value of the detected state variable. Since it is equipped with a feedback control device that controls the body in a feedback manner, compared to constant jerk control as open-loop control, it has effects such as motor drive system response characteristics, disturbances such as running rail distortion, and modeling errors during design. It can be actively reduced.
また、固有周期が質点の位置変化によって変化する場合でも、加速開始時、加速終了時、減速開始時、及び減速終了時における固有周期を質点の位置に基づきそれぞれ導出し、加速開始時、加速終了時、減速開始時、及び減速終了時における各ジャーク一定時間を、例えば、T1,T2,T3,T4と別々に定義し、上記固有周期にしたがって、前記導出したそれぞれの固有周期の整数倍とそれぞれ設定する、ことにより、ジャーク一定時間と固有周期(の整数倍)との乖離が小さくなり、振止精度を向上させることができる。 Even if the natural period changes due to the change in the position of the mass point, the natural periods at the start of acceleration, at the end of acceleration, at the start of deceleration, and at the end of deceleration are derived based on the positions of the mass points, respectively. Each jerk fixed time at the start of deceleration, at the start of deceleration, and at the end of deceleration is defined separately as, for example, T1, T2, T3, T4, and in accordance with the natural period, an integer multiple of each derived natural period and By setting, the deviation between the jerk fixed time and the natural period (an integer multiple thereof) is reduced, and the shaking accuracy can be improved.
また、同一条件下で、加速終了時(=等速運転時)および減速終了時(=停止時)の残留振れを複数計測し、前記複数の残留振れの平均値を算出し、前記残留振れの平均値が所定の閾値以上である場合、残留振れが小さくなるように固有周期の補正値を増減させる、ことにより、機器導入時の調整作業量を軽減するとともに、経年変化に対する再調整を自動化することができる。 Further, under the same conditions, a plurality of residual shakes at the end of acceleration (= constant speed operation) and at the end of deceleration (= stop) are measured, and an average value of the plurality of residual shakes is calculated. When the average value is greater than or equal to a predetermined threshold, the correction value of the natural period is increased or decreased so that the residual shake is reduced, thereby reducing the amount of adjustment work at the time of equipment introduction and automating readjustment for secular changes. be able to.
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。例えば、本発明は、上述したモデルを適用できる限りで、クレーンやロボットアームに限定させず、加速・減速時に振れや弾性変形しやすい構造をもつその他の移動体にも適用することができる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the present invention is not limited to a crane or a robot arm as long as the above-described model can be applied, and can also be applied to other moving bodies having a structure that easily shakes and elastically deforms during acceleration and deceleration.
1 荷物、2 弾性アーム、3 移動台車、
4 歪み計(歪ゲージ)、5,6 加速度計、7,8 レーザ距離計、
10 制振位置決め制御装置、12 加速度パターン設定装置、
14 移動制御装置、16 状態変数検出装置、
18 フィードバック制御装置
1 luggage, 2 elastic arms, 3 mobile carts,
4 Strain meter (strain gauge), 5, 6 Accelerometer, 7, 8 Laser distance meter,
10 vibration damping positioning control device, 12 acceleration pattern setting device,
14 movement control device, 16 state variable detection device,
18 Feedback control device
Claims (7)
前記移動体の振動を1自由度のばね−質点系でモデル化し、前記モデルの固有周期を求め、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の増速及び減速を含む台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍として、加速度パターンを設定し、
前記加速度パターンで移動体の移動を制御し、
前記移動中の移動体の状態変数を検出し、前記加速度パターンによる状態変数の目標値と検出した状態変数の現在値との偏差に基づき移動体をフィードバック制御する、ことを特徴とする制振位置決め制御方法。 A vibration-damping positioning control method for positioning by suppressing vibration of a moving body that generates vibration or elastic deformation during acceleration / deceleration,
The vibration of the moving body is modeled by a one-degree-of-freedom spring-mass system, the natural period of the model is obtained, and the acceleration pattern during acceleration / deceleration is a trapezoidal pattern including constant jerk acceleration and deceleration, and each jerk is constant Set the acceleration pattern with time as an integer multiple of the natural period,
Control the movement of the moving body with the acceleration pattern,
A vibration damping positioning method comprising: detecting a state variable of the moving moving body, and performing feedback control of the moving body based on a deviation between a target value of the state variable based on the acceleration pattern and a current value of the detected state variable. Control method.
加速度をジャーク一定で減少させ、次いで加速度を一定に保持し、次いで加速度をジャーク一定で0まで増加させる減速パターンと、
前記増速パターンと減速パターンの間に位置し加速度を0に保持する等速パターンとを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の制振位置決め制御方法。 The acceleration pattern includes an acceleration pattern that increases acceleration at a constant jerk, then maintains the acceleration constant, and then decreases the acceleration to zero at a constant jerk;
A deceleration pattern that decreases the acceleration at a constant jerk, then holds the acceleration constant, and then increases the acceleration to a constant jerk to zero;
2. The vibration damping positioning control method according to claim 1, further comprising: a constant velocity pattern that is positioned between the acceleration pattern and the deceleration pattern and maintains acceleration at 0. 3.
加速開始時、加速終了時、減速開始時、及び減速終了時における固有周期を質点の位置に基づきそれぞれ導出し、
加速開始時、加速終了時、減速開始時、及び減速終了時における各ジャーク一定時間を、前記導出したそれぞれの固有周期の整数倍とする、ことを特徴とする請求項1に記載の制振位置決め制御方法。 When the natural period changes due to the change in the position of the mass point,
Deriving natural periods at the start of acceleration, at the end of acceleration, at the start of deceleration, and at the end of deceleration based on the positions of the mass points,
2. The vibration damping positioning according to claim 1, wherein each jerk constant time at the start of acceleration, at the end of acceleration, at the start of deceleration, and at the end of deceleration is an integer multiple of each of the derived natural periods. Control method.
前記複数の残留振れの平均値を算出し、
前記残留振れの平均値が所定の閾値以上である場合、残留振れが小さくなるように固有周期の補正値を増減させる、ことを特徴とする請求項1に記載の制振位置決め制御方法。 Under the same conditions, measure multiple residual shakes at the end of acceleration and deceleration,
Calculating an average value of the plurality of residual shakes;
2. The vibration damping positioning control method according to claim 1, wherein when the average value of the residual shake is equal to or greater than a predetermined threshold value, the correction value of the natural period is increased or decreased so that the residual shake is reduced.
前記移動体の振動を1自由度のばね−質点系でモデル化し、前記モデルの固有周期を求め、加速・減速時の加速度パターンをジャーク一定の増速及び減速を含む台形パターンとし、各ジャーク一定時間を固有周期の整数倍として、加速度パターンを設定する加速度パターン設定装置と、
前記加速度パターンで移動体の移動を制御する移動制御装置と、
前記移動中の移動体の状態変数を検出する状態変数検出装置と、
前記加速度パターンによる状態変数の目標値と検出した状態変数の現在値との偏差に基づき移動体をフィードバック制御するフィードバック制御装置とを備える、ことを特徴とする制振位置決め制御装置。 A vibration-damping positioning control device for positioning by suppressing vibration of a moving body that generates vibration or elastic deformation during acceleration / deceleration,
The vibration of the moving body is modeled with a one-degree-of-freedom spring-mass point system, the natural period of the model is obtained, and the acceleration pattern during acceleration / deceleration is a trapezoidal pattern including constant jerk acceleration and deceleration. An acceleration pattern setting device for setting an acceleration pattern, where time is an integer multiple of the natural period;
A movement control device for controlling the movement of the moving body with the acceleration pattern;
A state variable detection device for detecting a state variable of the moving moving body;
A vibration damping positioning control device, comprising: a feedback control device that feedback-controls the moving body based on a deviation between a target value of the state variable based on the acceleration pattern and a current value of the detected state variable.
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