JP2011508312A

JP2011508312A - スレーブフォロワの制御信号をマスタソースと同期させる方法およびシステム

Info

Publication number: JP2011508312A
Application number: JP2010539562A
Authority: JP
Inventors: モリソン、ウィリアム・リンジー; ミラー、ダニエル・エイチ
Original assignee: ジーイー・インテリジェント・プラットフォームズ・インコーポレイテッド
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2011-03-10
Also published as: US7962240B2; EP2225620A1; WO2009085422A1; CN101952785B; CN101952785A; US20090160504A1

Abstract

スレーブフォロワ（１０８）をマスタソース（１０４）と同期させる方法が提供される。この方法は、マスタソースとスレーブフォロワとの関係を規定する工程と、（１６８）、マスタソースの第１の位置（１３２）を入力する工程と、（１７６）、およびスレーブフォロワの第１の位置（１３６）を入力する工程と、を含む。この方法はまた、スレーブフォロワがマスタソースと同期する第２の位置（１８８）を規定する工程と、（１８４）、およびスレーブフォロワの第１の位置と前記第２の位置との間で曲線をフィッティングする工程と、（１９６）を含む。この曲線は、マスタソースとスレーブフォロワとの関係、スレーブフォロワの第１の位置、マスタソースの第１の位置、および前記第２の位置に基づいてフィッティングされる。この曲線は、スレーブフォロワの所定の限界を超えずにスレーブフォロワとマスタソースとを同期させるようにフィッティングされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に制御信号に関し、より具体的には、スレーブフォロワ（ｓｌａｖｅｆｏｌｌｏｗｅｒ）の制御信号をマスタソース（master source)と同期させる方法およびシステムに関する。

少なくとも既知のいくつかのシステムは、マスタソースおよびスレーブフォロワを含む。一般に、スレーブフォロワの動きは、マスタソースの動きによって決まる。具体的には、スレーブフォロワとマスタソースとは、位置対位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ−ｔｏ−ｐｏｓｉｔｉｏｎ）関係に従って動作する。より具体的には、スレーブフォロワの位置は、マスタソースのプロファイルの関数として規定される。例えば、マスタソース−スレーブフォロワ関係を規定する関数は、マスタソースが第１の位置にあるとき、スレーブフォロワは第２の位置になくてはならないことを記述（ｄｉｃｔａｔｅ）する。したがって、システムの動作中、スレーブフォロワの位置は、マスタソース−スレーブフォロワ関係を規定する関数に基づいて、マスタソースのプロファイルに追従することになる。スレーブフォロワがそのプロファイルの範囲外で動作し始めた場合、このシステムは、スレーブフォロワの制御信号を調整して、その制御信号をマスタソースと同期させなければならない。例えば、マスタソースの始動後にスレーブフォロワが始動するシステムでは、スレーブフォロワとマスタソースとが、マスタソース−スレーブフォロワ関係を規定する関数に従って動作することができるように、スレーブフォロワの制御信号をマスタプロファイルと同期させなければならない。これは、時に「フライング結合（ｆｌｙｉｎｇ−ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」として知られる。

米国特許第６５９１１５８号公報

典型的には、既知のシステムでは、スレーブフォロワの制御信号は、スレーブフォロワのある位置を、マスタソースの特定の位置と対応させるべき複数の区切り点を規定することによって、マスタプロファイルと同期するように構成される。具体的には、スレーブフォロワの始動時、スレーブフォロワは、次の区切り点でスレーブフォロワの制御信号をマスタプロファイルと同期させるのに必要となる任意の速度で動作する。したがって、スレーブフォロワの速度および加速度は、比較的制御されていない。したがって、加速度および／または速度の急増または急減による加加速度など、スレーブフォロワに望ましくない運動が生じることがある。加加速度とは、本明細書では加速度の微分である。典型的には、この運動は、大部分のシステムで許容できないものである。さらに、スレーブフォロワの制御信号をマスタプロファイルと同期させる既知の方法では、マスタソースに制約を課し、かつ／またはスレーブフォロワから制約を解除する必要がしばしば生じることがある。具体的には、スレーブフォロワをマスタソースと同期させることができるように、マスタソースの運動速度が低減することがある。別の例では、スレーブフォロワを同期させるために、スレーブフォロワを、その能力を超えた速度で動作させる必要が生じ得る。したがって、既知の方法では、典型的にはシステムの運動学的限界を超えてしまう。

一態様では、スレーブフォロワをマスタソースと同期させる方法が提供される。この方法は、マスタソースとスレーブフォロワとの関係を規定する工程と、マスタソースの第１の位置を入力する工程と、スレーブフォロワの第１の位置を入力する工程と、を含む。この方法はまた、スレーブフォロワがマスタソースと同期する第２の位置を規定する工程と、スレーブフォロワの第１の位置と前記第２の位置との間に曲線をフィッティングする（ｆｉｔ）工程と、を含む。この曲線は、マスタソースとスレーブフォロワとの関係、スレーブフォロワの第１の位置、マスタソースの第１の位置、および前記第２の位置に基づいてフィッティングされる。この曲線は、スレーブフォロワの所定の限界を超えずにスレーブフォロワとマスタソースとを同期させるようにフィッティングされる。

別の態様では、マスタソースおよびスレーブフォロワを含むシステムが提供される。このシステムはまた、マスタソースとスレーブフォロワとの関係を規定する工程と、マスタソースの第１の位置を入力する工程と、スレーブフォロワの第１の位置を入力する工程と、によって、スレーブフォロワをマスタソースと同期させるように構成されたプロセッサを含む。このプロセッサはまた、スレーブフォロワがマスタソースと同期する第２の位置を規定し、スレーブフォロワの第１の位置と前記第２の位置との間に曲線をフィッティングする。この曲線は、マスタソースとスレーブフォロワとの関係、スレーブフォロワの第１の位置、マスタソースの第１の位置、および前記第２の位置に基づいてフィッティングされる。この曲線は、スレーブフォロワの所定の限界を超えずにスレーブフォロワとマスタソースとを同期させるようにフィッティングされる。

さらに別の態様では、コンピュータ可読媒体上で実施されるコンピュータプログラムが提供される。このコンピュータプログラムは、マスタソースとスレーブフォロワとの関係を規定する工程と、マスタソースの第１の位置を入力する工程と、スレーブフォロワの第１の位置を入力する工程と、によって、スレーブフォロワをマスタソースと同期させるようにコンピュータに指令するように構成された少なくとも１つのコードセグメントを含む。このコンピュータプログラムはまた、スレーブフォロワがマスタソースと同期する第２の位置を規定し、スレーブフォロワの第１の位置と前記第２の位置との間で曲線をフィッティングするようにコンピュータに指令するように構成された少なくとも１つのコードセグメントを含む。この曲線は、マスタソースとスレーブフォロワとの関係、スレーブフォロワの第１の位置、マスタソースの第１の位置、および前記第２の位置に基づいてフィッティングされる。この曲線は、スレーブフォロワの所定の境界を超えずにスレーブフォロワとマスタソースとを同期させるようにフィッティングされる。

例示的なシステムの概略図である。図１に示すマスタソースの位置を時間の関数として表すマスタプロファイルを示す図である。図１に示すスレーブフォロワの位置を時間の関数として表す例示的な制御信号を示す図である。図２Ｂに示すような制御信号を、図２Ａに示すようなマスタプロファイルと同期させる曲線を規定する例示的な方法の流れ図である。図２Ａに示すマスタプロファイルを示す図である。図１に示すスレーブフォロワの位置を表す位置曲線を示す図である。図４Ｂに示す位置曲線によって規定された、図１に示すスレーブフォロワの速度を表す速度曲線を示す図である。図４Ｃに示す速度曲線によって規定された、図１に示すスレーブフォロワの加速度を表す加速度曲線を示す図である。図２Ａに示すマスタプロファイルを示す図である。図１に示すスレーブフォロワの位置を表すスレーブフォロワ位置曲線を示す図である。図５Ｂに示す位置曲線によって規定された、図１に示すスレーブフォロワの速度を表す速度曲線を示す図である。図５Ｃに示す速度曲線によって規定された、図１に示すスレーブフォロワの加速度を表す加速度曲線を示す図である。図２Ａに示すマスタプロファイルを示す図である。図１に示すスレーブフォロワの位置を表すスレーブフォロワ位置曲線を示す図である。図６Ｂに示す位置曲線によって規定された、図１に示すスレーブフォロワの速度を表す速度曲線２６４を示す図である。図６Ｃに示す速度曲線によって規定された、図１に示すスレーブフォロワの加速度を表す加速度曲線を示す図である。図７Ａは図４に示す５次ランプ（ｑｕｉｎｔｉｃｒａｍｐ）を示し、図７Ｂは図７Ａに示す５次ランプを調整する曲線の一実施形態を示す図である。図８Ａは図４に示す５次ランプを示す図で、図８Ｂは図８Ａに示す５次ランプを調整する曲線の代替実施形態を示す図である。

本発明は、スレーブフォロワ、マスタソース、およびコンピュータを含むシステムを提供する。一実施形態では、コンピュータは、スレーブフォロワおよびマスタソースのそれぞれと動作制御可能に通信している。別の実施形態では、コンピュータは、マスタソースの信号を監視するだけでよい。かかるコンピュータの技術的効果は、スレーブフォロワの運動学的制約に従う位置対位置関係を用いて、スレーブフォロワの制御信号をマスタソースのプロファイルと同期させることである。一実施形態では、プロセッサおよび／またはコンピュータプログラムによってコンピュータに指令する。プロセッサおよび／またはコンピュータプログラムの技術的効果は、スレーブフォロワの運動学的制約に従った位置対位置関係を用いて、制御信号をマスタプロファイルと同期させるようにコンピュータに指令することである。

例示的な実施形態では、５次エルミートスプライン（ｑｕｉｎｔｉｃ−ｈｅｒｍｉｔｅｓｐｌｉｎｅ）を適用して、制御信号の第１の位置と、前記制御信号がマスタプロファイルと同期するものとなる第２の位置との間に曲線をフィッティングすることによって、制御信号をマスタプロファイルと同期させる。したがって、マスタソースに制約を課すことなく、スレーブフォロワから制約を除去することなく、かつ／またはスレーブフォロワ内で加加速度運動などの望ましくない運動を生じることなく、制御信号がマスタプロファイルと同期することになる。さらに、この例示的な実施形態では、スレーブフォロワの１つまたは複数の制約を反映させるように、曲線を調整することができる。例えば、一実施形態では、５次エルミートスプラインを用いて、曲線の、制約を超える１つまたは複数の部分内に１つまたは複数の点を収めることによって、曲線を調整する。さらなる実施形態では、スレーブフォロワを曲線から外して動作させること、スレーブフォロワを曲線から外して動作させる間、スレーブフォロワを制約の範囲内で動作させること、およびスレーブフォロワを元の曲線上に戻す新しい曲線を生成することによって、曲線を調整する。

さらに、一実施形態では、システムの性能維持を促進する時間枠内で、制御信号をマスタプロファイルと同期させる。具体的には、スレーブフォロワの挙動を妨げる、または制限することによって、システムを保護する。さらに、マスタソースに関しては、このシステムによって広範囲にわたる挙動が可能となる。例えば、マスタソースは、短運動もしくは長運動、高速もしくは低速、および／または高加速度もしくは低加速度で動作させることができる。さらに、このシステムは、スレーブフォロワが制約に近付く、または制約を超えた場合には、自己補正を試みる。

本発明は、マスタソースおよびスレーブフォロワに関して説明しているが、当業者には理解されるように、本発明はまた、位置対位置関係で動作するいかなるシステムおよび／またはいかなる機器にも応用することができることに留意されたい。例えば、本明細書で使用する用語「マスタソース」および「スレーブフォロワ」は、それだけに限られるものではないが、モータ、液圧装置、エンジン、および／または空気圧装置を指すことがある。

さらに、本発明は、プロセッサおよびコンピュータプログラムに関して説明しているが、当業者には理解されるように、本発明はまた、制御信号をマスタプロファイルと同期させるように構成されたいかなるシステムおよび／またはプログラムにも応用することができる。例えば、本明細書では、用語「プロセッサ」は、当技術分野においてプロセッサと呼ばれる集積回路だけに限らず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、特定用途向け集積回路、および他のプログラマブル回路を広く指す。プロセッサとは、フロッピー（登録商標）ディスク、コンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）などのコンピュータ可読媒体からデータを読み出すためのフロッピー（登録商標）ディスクドライブまたはＣＤ−ＲＯＭドライブなどの装置を含み得るコンピュータの一部でよい。

図１は、例示的なシステム１００の概略図である。システム１００は、マスタソース１０４、スレーブフォロワ１０８、およびプロセッサ１１６を含むコンピュータ１１２を含む。この例示的な実施形態では、コンピュータ１１２は、システム１００、具体的にはマスタソース１０４およびスレーブフォロワ１０８と動作制御可能に通信し、それらを動作させるように構成されている。一実施形態では、プロセッサ１１６は、システム１００を動作させるようにコンピュータ１１２に指令するように構成される。さらに、またはあるいは、コンピュータプログラムによって、システム１００を動作させるようにコンピュータ１１２に指令する。

例示的な実施形態では、スレーブフォロワ１０８の動きは、マスタソース１０４の動きによって決まる。より具体的には、スレーブフォロワ１０８とマスタソース１０４とは、位置対位置関係に従って動作し、すなわちスレーブフォロワ１０８の位置は、マスタソース１０４のプロファイルの関数として規定される。例えば、マスタソース−スレーブフォロワ関係を規定する関数によって、マスタソース１０４が位置「５」などの第１の位置にあるとき、スレーブフォロワ１０８は、位置「２」などの第２の位置にあるべきことを指示することができる。したがって、システム１００の動作中、一実施形態では、スレーブフォロワ１０８の位置は、マスタソース−スレーブフォロワ関係を規定する関数に基づいて、マスタソース１０４のプロファイルに追従することになる。スレーブフォロワ１０８が、マスタプロファイルの範囲外で動作し始めた場合、システム１００は、システム１００が適正に動作し続けるように、スレーブフォロワ１０８をマスタプロファイルと同期させる。例えば、マスタソース１０４の始動後にスレーブフォロワ１０８が始動する場合、スレーブフォロワ１０８とマスタソース１０４とが、マスタソース−スレーブフォロワ関係を規定する関数に従って動作するように、スレーブフォロワ１０８をマスタプロファイルと同期させる。

図２Ａは、時間の関数としてのマスタソース１０４の位置を表すマスタプロファイル１２０を示す。図２Ｂは、時間の関数としてのスレーブフォロワ１０８の位置を表す例示的な制御信号１２４を示す。この例示的な実施形態では、マスタプロファイル１２０は、図２Ａの位置「５」として示す第１の位置１３２から開始している。さらに、制御信号１２４は、図２Ｂの位置「４」として示す第１の位置１３６から開始している。本明細書では、「第１の位置」とは、スレーブフォロワ１０８が、マスタプロファイル１２０と同期するように指令された時点における、マスタソース１０４またはスレーブフォロワ１０８の一方の位置として定義する。したがって、当業者には理解されるように、スレーブフォロワ１０８および／またはマスタソース１０４は、第１の位置１３２および第１の位置１３６を規定した時点で静止していても、かつ／または移動していてもよい。

例示的な実施形態では、システム１００の動作前に、位置対位置関係を規定して、マスタプロファイル１２０のマスタソース１０４の位置を、制御信号１２４のスレーブフォロワ１０８の位置と関連付ける。具体的には、この関係によって、マスタプロファイル１２０が特定の位置にあるときの、制御信号１２４の位置を規定する。例示的な実施形態では、制御信号１２４とマスタプロファイル１２０とは、１対１関係で動作するように構成される。当業者には理解されるように、制御信号１２４とマスタプロファイル１２０とは、適切な任意の関係によって規定することができる。１対１関係では、マスタプロファイル１２０が位置「５」にあるとき、制御信号１２４も位置「５」となるように構成される。しかし、図２Ａおよび２Ｂに示すように、制御信号１２４が第１の位置１３６で「４」を有するとき、マスタプロファイル１２０は第１の位置１３２で「５」を有する。したがって、制御信号１２４がマスタプロファイル１２０と同期する。

図３は、スレーブフォロワ１０８をマスタプロファイル１２０と同期させる曲線を規定する例示的な方法１６４の流れ図１６０である。この例示的な実施形態では、方法１６４は、マスタプロファイル１２０のマスタソース１０４の位置を、制御信号１２４のスレーブフォロワ１０８の位置と関連付けるプロファイルを規定すること（１６８）を含む。このプロファイルを、コンピュータ１１２に入力する（１７２）。さらに、方法１６４は、マスタプロファイル１２０のマスタソース１０４の第１の位置１３２と、制御信号１２４のスレーブフォロワ１０８の第１の位置１３６とを含む初期状態を入力すること（１７６）を含む。上述のように、この例示的な実施形態では、第１の位置１３２は「５」であり、第１の位置１３６は「４」である。したがって、この例示的な実施形態では、位置「４」および「５」をコンピュータ１１２に入力する（１７６）。

この例示的な実施形態では、方法１６４はまた、スレーブフォロワ１０８がマスタプロファイル１２０と同期するように構成された第２の位置１８８を規定すること（１８４）を含む。この例示的な実施形態では、第２の位置１８８は、マスタプロファイル１２０および制御信号１２４の位置によって規定され、時間、速度、および／または加速度によって規定されるのではない。例えば、この例示的な実施形態では、スレーブフォロワ１０８は、位置「９」でマスタプロファイル１２０と同期するように構成されている。したがって、位置「９」をコンピュータ１１２に入力する（１９２）。当業者には理解されるように、この例示的な実施形態では、第２の位置１８８を「９」として規定しているが、方法１６４は、どの位置においても、制御信号１２４をマスタプロファイル１２０と同期させることができる。

次に、方法１６４は、制御信号１２４の第１の位置１３６と、第２の位置１８８との間で曲線をフィッティングすること（１９６）を含む。図４Ｂは、マスタプロファイル１２０と同期中のスレーブフォロワ１０８の位置を表す位置曲線２００を示す。図４Ｂに示すように、位置曲線２００は、第１の位置１３６と第２の位置１８８との間でフィッティングすた（１９６）ものである。図４Ａは、マスタプロファイル１２０を示し、図４Ｂは、位置曲線２００を示し、図４Ｃは、位置曲線２００によって規定されたスレーブフォロワ１０８の速度を表す速度曲線２０８を示し、図４Ｄは、速度曲線２０８によって規定されたスレーブフォロワ１０８の加速度を表す加速度曲線２１２を示す。この例示的な実施形態では、プロファイル、第１の位置１３６、第１の位置１３２、および第２の位置１８８に基づいて位置曲線２００をフィッティングする（１９６）。より具体的には、この例示的な実施形態では、制御信号１２４によって表すスレーブフォロワ１０８をマスタプロファイル１２０と同期させながら、加加速度などの望ましくない運動が実質的になくなるように、５次エルミートスプラインを用いて位置曲線２００をフィッティングする（１９６）。本明細書では、加加速度は、速度および／または加速度の大幅な急増または急減として定義する。さらに、加加速度は、経時的位置曲線の３次微分（ｔｈｉｒｄｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）として表される。したがって、以下でより詳細に説明するように、曲線２０８および２１２では加加速度が見受けられない。

曲線２０８および２１２に加加速度が見受けられないことを適切に説明するために、加加速度の例を図５Ａ〜５Ｄに示す。具体的には、図５Ａは、マスタプロファイル１２０を示し、図５Ｂは、１次ランプ（ｌｉｎｅａｒｒａｍｐ）を用いて第１の位置１３６と第２の位置１８８との間でフィッティングすたスレーブフォロワ位置曲線２２０を示す。具体的には、位置曲線２２０は、マスタプロファイル１２０と同期中のスレーブフォロワ１０８の位置を表す。図５Ｃは、位置曲線２２０によって規定されたスレーブフォロワ１０８の速度を表す速度曲線２２４を示し、図５Ｄは、速度曲線２２４によって規定されたスレーブフォロワ１０８の加速度を表す加速度曲線２２８を示す。この例では、速度曲線２２４は、スレーブフォロワ１０８が第２の位置１８８でマスタプロファイル１２０と同期する時間「．０５」と「．０６」の間で生じる第１のスパイク２３２と、時間「０」で生じる第２のスパイク２３４とを含む。スパイク２３２は、スレーブフォロワ１０８がマスタプロファイル１２０と同期したときのスレーブフォロワ１０８の速度の急減を表し、スパイク２３４は、時間「０」でのスレーブフォロワ１０８の速度の急増を表している。したがって、ランピング過程（ｒａｍｐｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ）の開始時、およびスレーブフォロワ１０８がマスタプロファイル１２０と同期した時点で、スパイク２３２および２３４によって、スレーブフォロワ１０８に加加速度または他の望ましくない運動が生じることになる。同様に、図５Ｄに示すように、加速度曲線２２８も、スレーブフォロワ１０８が第２の位置１８８でマスタプロファイル１２０と同期する時間「．０５」と「．０６」の間で生じる第１のスパイク２３６と、時間「０」で生じる第２のスパイク２３８とを含む。スパイク２３６は、スレーブフォロワ１０８がマスタプロファイル１２０と同期したときのスレーブフォロワ１０８の加速度の急減と、その後の加速度の急増とを表し、スパイク２３８は、時間「０」でのスレーブフォロワ１０８の加速度の急減を表している。したがって、ランピング過程の開始時、および／またはスレーブフォロワ１０８がマスタプロファイル１２０と同期した時点で、スパイク２３６およびスパイク２３８によって、スレーブフォロワ１０８に加加速度が生じることがある。

別の例では、図６Ａは、位置曲線１２０を示し、図６Ｂは、３次ランプ（ｃｕｂｉｃｒａｍｐ）を用いて第１の位置１３６と第２の位置１８８との間でフィッティングすたスレーブフォロワ位置曲線２６０を示す。具体的には、位置曲線２６０は、マスタプロファイル１２０と同期中のスレーブフォロワ１０８の位置を表す。図６Ｃは、位置曲線２６０によって規定されたスレーブフォロワ１０８の速度を表す速度曲線２６４を示し、図６Ｄは、速度曲線２６４によって規定されたスレーブフォロワ１０８の加速度を表す加速度曲線２６８を示す。この例では、図５Ｃに示すスパイク２３２および２３４などのスパイクが、速度曲線２６４から実質的になくなっている。しかし、加速度曲線２６８は、スレーブフォロワ１０８が第２の位置１８８でマスタプロファイル１２０と同期する時間「．０５」と「．０６」の間で生じる第１のスパイク２７２と、時間「０」で生じる第２のスパイク２７４とを含む。スパイク２７２は、スレーブフォロワ１０８がマスタプロファイル１２０と同期したときのスレーブフォロワ１０８の加速度の急増を表し、スパイク２７４は、時間「０」でのスレーブフォロワ１０８の加速度の急増を表している。したがって、ランピング過程の開始時、およびスレーブフォロワ１０８がマスタプロファイル１２０と同期した時点で、スパイク２７２および２７４によって、スレーブフォロワ１０８に加加速度が生じることがある。

したがって、図４Ｃおよび４Ｄに戻ると、曲線２０８および２１２はそれぞれ、ランピング過程のどの部分においても、加加速度を生じ得るいかなるスパイクも含まない。したがって、図４Ｃおよび４Ｄを、図５Ｃおよび５Ｄ、ならびに図６Ｃおよび６Ｄと比較すると、第１の位置１３６と第２の位置１８８との間で曲線をフィッティングする（１９６）際に５次スプラインを使用することによって、スレーブフォロワ１０８、より一般的にはシステム１００に加加速度が生じることが実質的になくなっている。さらに、図４Ｂに示す位置曲線２００をフィッティングす（１９６）、使用することによって、スレーブフォロワ１０８の制約を解除または除去せず、かつ／またはマスタソース１０４に制約を課すことなく、スレーブフォロワ１０８がマスタプロファイル１２０と同期することになる。しかし、位置曲線２００では、スレーブフォロワ１０８に課された制約を反映させることができない。例えば、この例示的な実施形態では、スレーブフォロワ１０８は最大速度「１２０」による制約を受けている。図４Ｃを参照すると、位置曲線２００を位置１３６と１８８との間でフィッティングすた場合、スレーブフォロワ１０８は、速度曲線２０８で示すようにこの最大速度を超えてしまう。具体的には、点３００と３０４の間で最大速度を超えてしまう。したがって、図３を再び参照すると、方法１６４は、スレーブフォロワ１０８の制約を反映させるように、位置曲線２００を調整する最終ステップ（３０８）を含む。

一実施形態では、図７Ａに示すように、５次エルミートスプラインを適用して、複数の点３１２を位置曲線２００上に収めることによって、位置曲線２００を調整する（３０８）。より具体的には、図７Ｂに示すように、速度曲線２０８を新しい速度曲線３１６に位置変更するように、点３１２を収めて曲線２００を曲線３１４に沿って調整する。具体的には、スレーブフォロワ１０８が最大速度を超えないように、位置曲線２００を調整する。この例示的な実施形態では、２つの点３１２しか位置曲線２００に収めていないが、当業者には理解されるように、いくつの点３１２でも位置曲線２００に収めることができる。具体的には、速度曲線２０８全体が最大速度を下回るように位置変更されるまで、点３１２を位置曲線２００に収める。

代替実施形態では、図８Ａに示すように、スレーブフォロワ１０８を位置曲線２００から外して動作させることによって位置曲線２００を調整する（３０８）。次いで、スレーブフォロワ１０８を、図８Ｂの線３２０によって示すように、制約の範囲内で動作させる。したがって、位置曲線２００は、曲線３２２に従うことになる。スレーブフォロワ１０８が点３０４を通過した後、スレーブフォロワ１０８を曲線３２２から位置曲線２００上に戻す、または導く新しい曲線３２４が生成される。したがって、曲線２００は、スレーブフォロワ１０８に課された制約に従って位置変更される。

図７Ａおよび７Ｂ、ならびに８Ａおよび８Ｂに示す曲線２００の調整方法は、スレーブフォロワ１０８の速度に対する制約に関して説明しているが、当業者には理解されるように、本明細書に記載の方法はまた、スレーブフォロワ１０８の位置、速度、および／または加速度に対する制約に対応するように曲線２００を調整するように使用することもできる。

したがって、方法１６４は、システム１００の性能維持を促進する時間枠内で、スレーブフォロワ１０８をマスタプロファイル１２０と同期させることを可能とする。具体的には、一実施形態では、方法１６４は、スレーブフォロワ１０８の挙動を制限することによって、システム１００を保護する。さらに、方法１６４は、マスタソース１０４の広範囲にわたる挙動、例えば、短運動もしくは長運動、高速もしくは低速、および／または高加速度もしくは低加速度を可能とする。さらに、一実施形態では、スレーブフォロワ１０８が制約に近付く、または制約を超えた場合には、方法１６４は自己補正を行う。

一実施形態では、スレーブフォロワをマスタソースと同期させる方法が提供される。この方法は、マスタソースとスレーブフォロワとの関係を規定すること、マスタソースの第１の位置を入力すること、およびスレーブフォロワの第１の位置を入力することを含む。この方法はまた、スレーブフォロワがマスタソースと同期する第２の位置を規定すること、およびスレーブフォロワの第１の位置と前記第２の位置との間で曲線をフィッティングすることを含む。この曲線は、マスタソースとスレーブフォロワとの関係、スレーブフォロワの第１の位置、マスタソースの第１の位置、および前記第２の位置に基づいてフィッティングされる。この曲線は、スレーブフォロワの所定の限界を超えずにスレーブフォロワとマスタソースとを同期させるようにフィッティングされる。

例示的な実施形態では、スレーブフォロワおよびマスタソースは、モータである。さらに、例示的な実施形態では、５次エルミートスプラインを適用して曲線をフィッティングする。さらに、例示的な実施形態では、マスタソースに制約を課すことも、スレーブフォロワから制約を除去することもなしに、スレーブフォロワをマスタソースと同期させる。さらに、この例示的な実施形態では、スレーブフォロワに加加速度を生じることなく、スレーブフォロワをマスタプロファイルと同期させる。

この例示的な実施形態では、この方法はまた、スレーブフォロワの制約を反映させるように曲線を調整することを含む。一実施形態では、スレーブフォロワの制約を反映させるように、５次エルミートスプラインを適用して、曲線内に複数の点を収めることによって曲線を調整する。第２の実施形態では、スレーブフォロワの制約を反映させるように、スレーブフォロワを曲線から外して動作させること、スレーブフォロワを曲線から外して動作させる間、スレーブフォロワをその制約の範囲内で動作させること、およびスレーブフォロワを曲線上に戻す新しい曲線を生成することによって、曲線を調整する。

本明細書では、単数形で記載し、語「ａ」または「ａｎ」を伴う要素またはステップは、明示的な記載がない限り、複数の前記要素またはステップを排除するものではないことを理解されたい。さらに、本発明の「一実施形態」に関する言及は、記載の特徴をやはり組み込んだ追加の実施形態の存在を排除するものと解釈すべきではない。

モータの運動を制御するシステムおよび方法の例示的な実施形態について上記で詳細に説明している。例示のシステムおよび方法は、本明細書に記載の特定の実施形態に限られるものではなく、このシステムの構成要素は、本明細書に記載の他の構成要素から独立して、かつ別個に利用することができる。さらに、本方法に記載のステップは、本明細書に記載の他のステップから独立して、かつ別個に利用することができる。

本発明を様々な特定の実施形態に関して記載してきたが、当業者には、本発明は特許請求の範囲の趣旨および範囲内の修正形態でも実施できることが認識されよう。

１００システム
１０４マスタソース
１０８スレーブフォロワ
１１２コンピュータ
１１６プロセッサ
１２０マスタプロファイル
１２４制御信号
１３２第１の位置
１３６第１の位置
１８８第２の位置

Claims

スレーブフォロワをマスタソースと同期させる方法において、
前記マスタソースと前記スレーブフォロワとの関係を規定する工程と、
前記マスタソースの第１の位置を入力する工程と、
前記スレーブフォロワの第１の位置を入力する工程と、
前記スレーブフォロワが前記マスタソースと同期する第２の位置を規定する工程と、
曲線を、前記スレーブフォロワの前記第１の位置と前記第２の位置との間にフィッティングする工程であって、前記マスタソースと前記スレーブフォロワとの前記関係、前記スレーブフォロワの前記第１の位置、前記マスタソースの前記第１の位置、および前記第２の位置に基づいて、前記スレーブフォロワの所定の限界を超えずに前記スレーブフォロワと前記マスタソースとを同期させるように曲線をフィッティングする工程と、を備える方法。
５次エルミートスプラインを適用して、前記曲線をフィッティングする工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記マスタソースに制約を課すことも、前記スレーブフォロワから制約を除去することもなしに、前記スレーブフォロワを前記マスタソースと同期させる工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記スレーブフォロワの制約を反映させるように、５次エルミートスプラインを適用して、前記曲線内に複数の点を収める工程と、によって、前記曲線を調整する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記スレーブフォロワの制約を反映させるように、
前記スレーブフォロワを前記曲線から外して動作させる工程と、
前記スレーブフォロワを前記曲線から外して動作させる間、前記スレーブフォロワを前記制約の範囲内で動作させる工程と、
前記スレーブフォロワを前記曲線上に戻す新しい曲線を生成する工程と、によって、前記曲線を調整する工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
前記スレーブフォロワに加加速度を生じることもなく、前記スレーブフォロワを前記マスタプロファイルと同期させる工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
スレーブモータをマスタモータと同期させる工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
マスタソースと、
スレーブフォロワと、
プロセッサとを備え、前記プロセッサが、
前記マスタソースと前記スレーブフォロワとの関係を規定する工程と、
前記マスタソースの第１の位置を入力する工程と、
前記スレーブフォロワの第１の位置を入力する工程と、
前記スレーブフォロワが前記マスタソースと同期する第２の位置を規定する工程と、
前記スレーブフォロワの前記第１の位置と前記第２の位置との間で曲線をフィッティングする工程であって、前記マスタソースと前記スレーブフォロワとの前記関係、前記スレーブフォロワの前記第１の位置、前記マスタソースの前記第１の位置、および前記第２の位置に基づいて、前記スレーブフォロワの所定の限界を超えずに前記スレーブフォロワと前記マスタソースとを同期させるように曲線をフィッティングする工程と、
によって前記スレーブフォロワを前記マスタソースと同期させるように構成されている、システム。
前記プロセッサが、５次エルミートスプラインを適用して、前記曲線をフィッティングするようにさらに構成されていることを特徴とする請求項８記載のシステム。
前記プロセッサが、前記マスタソースに制約を課すことも、前記スレーブフォロワから制約を除去することもなしに、前記スレーブフォロワを前記マスタソースと同期させるようにさらに構成されていることを特徴とする請求項８記載のシステム。
前記プロセッサが、前記スレーブフォロワの制約を反映させるように、５次エルミートスプラインを適用して、前記曲線内に複数の点を収める工程と、によって、前記曲線を調整するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項８記載のシステム。
前記プロセッサが、前記スレーブフォロワの制約を反映させるように、
前記スレーブフォロワを前記曲線から外して動作させる工程と、
前記スレーブフォロワを前記曲線から外して動作させる間、前記スレーブフォロワを前記制約の範囲内で動作させる工程と、
前記スレーブフォロワを前記曲線上に戻す新しい曲線を生成する工程と、によって、前記曲線を調整するようにさらに構成されていることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
前記プロセッサが、前記スレーブフォロワに加加速度を生じることもなく、前記スレーブフォロワを前記マスタプロファイルと同期させるようにさらに構成されていることを特徴とする請求項８記載のシステム。
前記スレーブフォロワおよび前記マスタソースが、モータであることを特徴とする請求項８記載のシステム。
コンピュータ可読媒体上で実施されるコンピュータプログラムにおいて、
マスタソースとスレーブフォロワとの関係を規定する工程と、
前記マスタソースの第１の位置を入力する工程と、
前記スレーブフォロワの第１の位置を入力する工程と、
前記スレーブフォロワが前記マスタソースと同期する第２の位置を規定する工程と、
前記スレーブフォロワの前記第１の位置と前記第２の位置との間で曲線をフィッティングする工程であって、前記マスタソースと前記スレーブフォロワとの前記関係、前記スレーブフォロワの前記第１の位置、前記マスタソースの前記第１の位置、および前記第２の位置に基づいて、前記スレーブフォロワの所定の限界を超えずに前記スレーブフォロワと前記マスタソースとを同期させるように曲線をフィッティングする工程と、
によって、前記スレーブフォロワを前記マスタソースと同期させるようにコンピュータに指令するように構成された少なくとも１つのコードセグメントを備えるコンピュータプログラム。
５次エルミートスプラインを適用して、前記曲線をフィッティングするように前記コンピュータに指令するように構成された少なくとも１つのコードセグメントをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載のコンピュータプログラム。
前記マスタソースに制約を課すことも、前記スレーブフォロワから制約を除去することもなしに、前記スレーブフォロワを前記マスタソースと同期させるように前記コンピュータに指令するように構成された少なくとも１つのコードセグメントをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載のコンピュータプログラム。
前記スレーブフォロワの制約を反映させるように、５次エルミートスプラインを適用して、前記曲線内に複数の点を収める工程と、によって前記曲線を調整するように前記コンピュータに指令するように構成された少なくとも１つのコードセグメントをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載のコンピュータプログラム。
前記スレーブフォロワの制約を反映させるように、
前記スレーブフォロワを前記曲線から外して動作させる工程と、
前記スレーブフォロワを前記曲線から外して動作させる間、前記スレーブフォロワを前記制約の範囲内で動作させる工程と、
前記スレーブフォロワを前記曲線上に戻す新しい曲線を生成する工程と、によって、前記曲線を調整するように前記コンピュータに指令するように構成された少なくとも１つのコードセグメントをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載のコンピュータプログラム。
前記スレーブフォロワに加加速度を生じることもなく、前記スレーブフォロワを前記マスタプロファイルと同期させるように前記コンピュータに指令するように構成された少なくとも１つのコードセグメントをさらに備えることを特徴とする請求項１５記載のコンピュータプログラム。