JP2653130B2 - Acceleration / deceleration control device - Google Patents

Acceleration / deceleration control device

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JP2653130B2
JP2653130B2 JP63255101A JP25510188A JP2653130B2 JP 2653130 B2 JP2653130 B2 JP 2653130B2 JP 63255101 A JP63255101 A JP 63255101A JP 25510188 A JP25510188 A JP 25510188A JP 2653130 B2 JP2653130 B2 JP 2653130B2
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deceleration
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、工作機械やロボットアーム等の駆動にお
いて、加速度を連続的に変化させて加速あるいは減速す
る制御を行う加減速制御装置に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration / deceleration control device that controls acceleration or deceleration by continuously changing acceleration in driving a machine tool, a robot arm, or the like. is there.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、機械の駆動を行なう場合、起動時や停止時に機
械系にショックや振動を与えないように加速、減速制御
が行われる。このような加減速制御においては、加速度
を連続的に変化させかつ最大許容加速度を越えないよう
に加速や減速を行なうS字形加減速制御方式が望まれて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a machine is driven, acceleration and deceleration control is performed so as not to apply a shock or vibration to a mechanical system at the time of starting or stopping. In such acceleration / deceleration control, there is a demand for an S-shaped acceleration / deceleration control system in which acceleration is continuously changed and acceleration or deceleration is performed so as not to exceed a maximum allowable acceleration.

第9図は従来の加減速制御装置の構成図である。同図
において、(20)は追従距離計算部で、指令速度と平滑
前出力速度の差を積分し、指令位置と現在の出力位置の
間の距離、即ち追従距離を計算するものである。(21)
は減速距離計算部で、現在の平滑前出力速度から与えら
れた加速度でゼロまで減速する間に移動する距離、即ち
減速距離を計算するものである。(22)は出力速度計算
部で、この出力速度計算部(22)は指令速度と出力速度
を比較する第1の比較器(23)と、追従距離と減速距離
を比較する第2の比較器(24)と、これら比較判断結果
により平滑前出力速度を計算する速度計算部(25)と、
加速度を滑らかにし出力速度を計算する平滑フィルタ
(26)とから構成されている。次に上記従来の加減速制
御装置の動作について説明する。まず、追従距離計算部
(20)により平滑前指令速度と出力速度の差を積分し、
指令位置と現在の出力位置との間の距離、即ち追従距離
を求める。これは下記(1)式により計算する。即ちサ
ンプリング時刻iにおける追従距離Liは指令速度VCi
前回の平滑前出力速度V(i-1)を用いて、 Li=L(i-1)+VCi−V(i-1) …(1) 但しLO=O,VO=O により計算する。
FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional acceleration / deceleration control device. In the figure, reference numeral (20) denotes a tracking distance calculation unit that integrates the difference between the command speed and the output speed before smoothing, and calculates the distance between the command position and the current output position, that is, the tracking distance. (twenty one)
Is a deceleration distance calculation unit that calculates the distance traveled while decelerating to zero at the given acceleration from the current output speed before smoothing, that is, the deceleration distance. (22) is an output speed calculation unit. The output speed calculation unit (22) is a first comparator (23) for comparing the command speed and the output speed, and a second comparator for comparing the following distance and the deceleration distance. (24) and a speed calculation unit (25) that calculates the output speed before smoothing based on the comparison and determination results,
And a smoothing filter (26) for smoothing the acceleration and calculating the output speed. Next, the operation of the conventional acceleration / deceleration control device will be described. First, the difference between the command speed before smoothing and the output speed is integrated by the following distance calculation unit (20),
The distance between the command position and the current output position, that is, the following distance is obtained. This is calculated by the following equation (1). That is tracking distance L i at the sampling time i by using the command speed V Ci and the last unsmoothed output speed V (i-1), L i = L (i-1) + V Ci -V (i-1) ... (1) However, calculation is performed using L O = O and V O = O.

次に、減速距離計算部(21)により現在の出力速度か
ら与えられた加速度ゼロまで減速する間に移動する距離
を計算する。これは下記(2)式により計算する。即
ち、前回の出力速度V(i-1)に対応する減速距離Diにより計算される。ここでΔVは加速度指令値(以下、
単に加速度と記す。)で、サンプリング周期間の速度変
化量である。なお、この加速度ΔVは制御される機械に
よって決まる定数である。
Next, the deceleration distance calculation unit (21) calculates the distance traveled while decelerating from the current output speed to the given acceleration of zero. This is calculated by the following equation (2). That is, the deceleration distance D i corresponding to the previous output speed V (i-1) Is calculated by Here, ΔV is an acceleration command value (hereinafter, referred to as an acceleration command value).
Simply referred to as acceleration. ) Is the speed change amount during the sampling period. The acceleration ΔV is a constant determined by the machine to be controlled.

平滑前出力速度計算部(22)の動作について説明す
る。先ず第1の比較器(23)で指令速度VCiと前回の平
滑前出力速度V(i-1)を比較し、次に第2の比較器(24)
で、追従距離Liと減速距離Diを比較すると、以下のよう
な(a),(b),(c),(d)に示される4つのケ
ースに分かれる。
The operation of the pre-smoothing output speed calculator (22) will be described. First, the first comparator (23) compares the command speed V Ci with the previous output speed before smoothing V (i-1) , and then the second comparator (24).
Then, when the following distance Li and the deceleration distance Di are compared, there are four cases shown in the following (a), (b), (c), and (d).

(a)は指令速度Vciが前回の平滑前出力速度V(i-1)
り大きく追従距離Liが減速距離Diより小さいケース、 (b)は指令速度VCiが前回の平滑前出力速度V(i-1)
り大きく追従距離Liが減速距離Diより大きいケース、 (c)は指令速度VCiが前回の平滑前出力速度V(i-1)
り小さく追従距離Liが減速距離Diより大きいケース、 (d)は指令速度VCiが前回の平滑前出力速度V(i-1)
り小さく追従距離Liが減速距離Diより小さいケースであ
る。
(A) the command speed V ci is the last unsmoothed output speed V (i-1) greater than follow the distance L i is the deceleration distance D i is smaller than the case, (b) the command speed V Ci is the last unsmoothed output speed V (i-1) greater than follow the distance L i is the deceleration distance D i is greater than the case, a small track distance L i from (c) is the command velocity V Ci is the last unsmoothed output speed V (i-1) deceleration distance D i is greater than the case, a (d) reduced following distance L i from the command speed V Ci is the last unsmoothed output speed V (i-1) is the deceleration distance D i is smaller than the case.

先ず(a)は、指令速度VCiが平滑前出力速度V(i-1)
より大きいため、加速を行う状況にあるが、追従距離Li
が減速距離Diより小さいため出力速度は前回の値をその
まま保持し、追従距離Liが減速距離Diを越えるまで待
つ。
First, (a) indicates that the command speed V Ci is the output speed V (i-1) before smoothing.
Although the vehicle is accelerating because it is larger, the following distance L i
There output speed smaller than the deceleration distance D i is directly holds the previous value, wait until the following distance L i exceeds the deceleration distance D i.

(b)は、指令速度VCiが平滑前出力速度V(i-1)より大
きく、追従距離Liが減速距離Diより大きいため加速を行
う状況にある。このときは、前回の平滑前出力速度V
(i-1)と加速度ΔVの加速値と指令速度VCiを比較し、加
速値が指令速度VCiを越えるときは、指令速度VCiを平滑
前出力速度Viとして出力し、越えないときは加速値を平
滑前出力速度Viとする。
(B) the commanded velocity V Ci is greater than the unsmoothed output speed V (i-1), follow-up distance L i is in the situation where the acceleration for greater deceleration distance D i. In this case, the previous output speed before smoothing V
(i-1) and compares the acceleration value of the acceleration ΔV and a command speed V Ci, when the acceleration value exceeds the command speed V Ci outputs a command speed V Ci as unsmoothed output speed V i, when not exceeded Represents the acceleration value as the output speed V i before smoothing.

(c)のケースは高速の指令速度で短い距離の移動指
令を行った場合に発生し、このときは、指令速度VCi
平滑前出力速度V(i-1)より小さいにも拘らず、追従距離
Liが減速距離Diより大きいため、出力速度を加速する。
これは前述の(b)の場合と同じ処理で、V(i-1)とΔV
の加速値を平滑前出力速度Viとして出力する。なお、こ
の加速により、追従距離Liが減速距離Diより小さくなっ
たときは、減速に切換えるが、この減速の処理は後述の
(d)の処理となる。
The case (c) occurs when a short-distance movement command is issued at a high command speed. In this case, although the command speed V Ci is smaller than the output speed V (i-1) before smoothing, Tracking distance
L i is for greater deceleration distance D i, to accelerate the output speed.
This is the same processing as in the case of (b) described above, where V (i-1) and ΔV
Is output as the output speed V i before smoothing. Note that this acceleration, when the follow-up distance L i is smaller than the deceleration distance D i, but switched to the deceleration, the processing of the deceleration is the process to be described later (d).

(d)は指令速度VCiが平滑前出力速度V(i-1)より小
さく、かつ追従距離Liが減速距離Diより小さくなった場
合で減速を行う状況にある。この場合は指令された位置
に一定加速度で減速し停止するために、各サンプリング
時刻ごとに、その時刻における追従距離と平滑前出力速
度を用いて次の時刻の加速度を求め、平滑前出力速度を
計算して出力する。これは下記のようにして計算する。
即ち、前回の平滑前出力速度V(i-1)から一定の加速度で
平滑前出力速度がゼロになるまで減速するとき、この間
の移動距離が現在の追従距離Liに等しくなるようにする
ためには加速度Aは(2)式を用いて で与えられる。
(D) are located in the circumstances to perform deceleration when the command speed V Ci is smaller than the unsmoothed output speed V (i-1), and follow-up distance L i is smaller than the deceleration distance D i. In this case, in order to decelerate to the commanded position at a constant acceleration and stop, at each sampling time, the acceleration at the next time is obtained using the following distance and the output speed before smoothing at that time, and the output speed before smoothing is calculated. Calculate and output. This is calculated as follows.
That is, when a constant acceleration is unsmoothed output speed from the last unsmoothed output speed V (i-1) to decelerate to zero, so that the moving distance therebetween is equal to the current of the follow-up distance L i The acceleration A is calculated using the equation (2). Given by

従って、追従距離がゼロとなる点すなわち、指令位置
と出力位置が一致する点で平滑前出力速度がゼロとなる
ように一定加速度で減速するためには次の平滑前出力速
度Viで与えられる。そこで(4)式により平滑前出力速度を
計算して出力する。
Therefore, in order to decelerate at a constant acceleration so that the output speed before smoothing becomes zero at the point where the following distance becomes zero, that is, at the point where the command position and the output position match, the next output speed V i before smoothing becomes Given by Therefore, the output speed before smoothing is calculated by the equation (4) and output.

最後に平滑フィルタ(26)により、平滑前出力速度Vi
を滑らかにした出力速度Vout iを計算する。例えば平滑
フィルタとして最も簡単な1次フィルタを用いたとき、
出力速度Vout iは(5)式で求めることができる。
Finally, the output speed V i before smoothing is determined by the smoothing filter (26).
Calculates the output speed V out i by smoothing. For example, when the simplest primary filter is used as a smoothing filter,
The output speed V out i can be obtained by equation (5).

Vout i=TS・(Vi+DLi-1) …(5) ただし、TSは与えられた1次フィルタの時定数であ
る。またDLiは1次フィルタのたまり量であり、(6)
式で計算できる。
V out i = T S · (V i + DL i-1 ) (5) where T S is a time constant of the given first-order filter. DL i is the accumulated amount of the primary filter, and (6)
It can be calculated by the formula.

DLi=Vi−Vout i+DLi-1 …(6) 上記のような構成により第10図(a),(b)に示す
ように指令速度(14)の入力に対し、S字形の加減速特
性をもつ出力速度(15b)と連続な出力加速度(16b)が
与えられる。
DL i = V i −V out i + DL i−1 (6) With the above-described configuration, an S-shape is applied to the input of the command speed (14) as shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b). An output speed (15b) having acceleration / deceleration characteristics and a continuous output acceleration (16b) are provided.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来の加減速制御装置は以上のように構成されている
ので、加速度の変化量の最大値は最大許容加速度と平滑
フィルタの時定数によって決まり、任意に指定すること
が困難である。また加速度の変化量の最大値は加速度の
立上り時にのみ生じ機械の振動系に対して望ましくな
い。さらにフィルタを使用しているため、速やかな停止
ができず、位置きめ時間が長くなるという課題があっ
た。
Since the conventional acceleration / deceleration control device is configured as described above, the maximum value of the change amount of the acceleration is determined by the maximum allowable acceleration and the time constant of the smoothing filter, and it is difficult to arbitrarily specify the maximum value. Further, the maximum value of the change amount of the acceleration occurs only when the acceleration rises, which is not desirable for the vibration system of the machine. Furthermore, since the filter is used, there is a problem that the stop cannot be performed quickly and the positioning time becomes long.

この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、速度指令の変化に対し、加速度、加速度の変
化量とも、それぞれ予め設定した最大許容加速度、最大
許容加速度変化量の値以下に制限された加減速特性を有
し、この制限の範囲内での移動時間が最短となる加減速
制御装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. In response to a change in the speed command, the acceleration and the change amount of the acceleration are respectively set to be equal to or less than the preset maximum allowable acceleration and the maximum allowable acceleration change amount. It is an object of the present invention to provide an acceleration / deceleration control device having limited acceleration / deceleration characteristics and having the shortest movement time within the range of the limitation.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明に係る加減速制御装置は、一定のサンプリン
グ周期毎の指令速度を第1の速度として入力して、出力
速度を加速あるいは減速して第1の速度に一致させるよ
うに計算し、その計算結果を出力する加減速制御装置に
おいて、指令速度のサンプリング周期毎の差分をとって
第1の加速度を求める第1の計算部と、第1の加速度と
加速度の許容変化値と前回の出力速度と前回の出力加速
度とから、指令速度及び第1の加速度と一致し且つ加速
度の許容値以下及び加速度の許容変化値以下であるよう
な第2の速度及び第2の加速度をそれぞれ求める第2の
計算部と、指令速度の積分値と前回の出力速度の積分値
との差から追従距離を、第2の速度と第2の加速度と加
速度の許容値とから減速距離をそれぞれ計算し、減速距
離が前記追従距離以下であれば第2の速度及び第2の加
速度を出力速度及び出力加速度とし、減速距離より追従
距離が大きければ減速距離が追従距離以下になるように
第2の速度及び第2の加速度を修正して出力速度及び出
力加速度をそれぞれ求める第3の計算部とを備えたもの
である。
The acceleration / deceleration control device according to the present invention inputs a command speed for each constant sampling period as a first speed, calculates an output speed to accelerate or decelerate to match the first speed, and calculates the output speed. In an acceleration / deceleration control device that outputs a result, a first calculation unit that obtains a first acceleration by taking a difference of a command speed for each sampling cycle, a first acceleration, an allowable change value of the acceleration, a previous output speed, A second calculation for obtaining, from the previous output acceleration, a second speed and a second acceleration that are equal to the commanded speed and the first acceleration, and are equal to or less than the allowable value of the acceleration and equal to or less than the allowable change value of the acceleration, respectively. Unit, the following distance is calculated from the difference between the integrated value of the commanded speed and the integrated value of the previous output speed, and the deceleration distance is calculated from the second speed, the second acceleration, and the allowable value of the acceleration. Following the following distance If so, the second speed and the second acceleration are set as the output speed and the output acceleration. If the following distance is larger than the deceleration distance, the second speed and the second acceleration are corrected so that the deceleration distance is equal to or less than the following distance. And a third calculating unit for respectively obtaining the output speed and the output acceleration.

〔作用〕[Action]

この発明においては、指令速度のサンプリング周期毎
の差分をとって第1の加速度を求め、第1の加速度と加
速度の許容変化値と前回の出力速度と前回の出力加速度
とから、指令速度及び第1の加速度と一致し且つ加速度
の許容値以下及び加速度の許容変化値以上であるような
第2の速度及び第2の加速度をそれぞれ求め、指令速度
の積分値と前回の出力速度の積分値との差から追従距離
を、第2の速度と第2の加速度と加速度の許容値とから
減速距離をそれぞれ計算し、減速距離が追従距離以下で
あれば第2の速度及び第2の加速度を出力速度及び出力
加速度とし、減速距離より追従距離が大きければ減速距
離が追従距離以下になるように第2の速度及び第2の加
速度を修正して出力速度及び出力加速度をそれぞれ求め
る。
In the present invention, the first acceleration is obtained by taking a difference of the commanded speed for each sampling cycle, and the commanded speed and the first speed are obtained from the first acceleration, the allowable change value of the acceleration, the previous output speed, and the previous output acceleration. The second speed and the second acceleration that are equal to the acceleration of 1 and are equal to or less than the allowable value of the acceleration and are equal to or more than the allowable change value of the acceleration are obtained, respectively. And the deceleration distance is calculated from the second speed, the second acceleration, and the allowable value of the acceleration. If the deceleration distance is equal to or less than the following distance, the second speed and the second acceleration are output. If the following distance is larger than the deceleration distance, the second speed and the second acceleration are corrected so that the deceleration distance is equal to or less than the following distance, and the output speed and the output acceleration are obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図は第2
の計算部にあたる速度管理計算部の詳細を示す構成図、
第3図は第3の計算部にあたる位置管理計算部の詳細を
示す構成図、第4図は速度管理計算部の制御動作を示す
フローチャート、第5図は位置管理計算部の制御動作を
示すフローチャート、第6図はこの発明の加減速制御装
置を数値制御装置(以下、NC装置と記す。)に適用した
場合の構成図、第7図は減加速速度の計算部の動作を示
すフローチャート、第8図(a),(b)はこの発明の
動作特性を示す波形図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and FIG.
Configuration diagram showing details of the speed management calculation unit corresponding to the calculation unit of
FIG. 3 is a configuration diagram showing details of a position management calculation unit corresponding to a third calculation unit, FIG. 4 is a flowchart showing a control operation of the speed management calculation unit, and FIG. 5 is a flowchart showing a control operation of the position management calculation unit. FIG. 6 is a block diagram showing a case where the acceleration / deceleration control device of the present invention is applied to a numerical control device (hereinafter, referred to as an NC device). FIG. 7 is a flowchart showing the operation of a deceleration speed calculation unit. 8 (a) and 8 (b) are waveform diagrams showing the operation characteristics of the present invention.

第1図において、(1)は第1の加速度A1 iを求める
第1の計算部にあたる加速度指令計算部、(2)は第2
の速度V2 i、第2の加速度A2 iを計算する第2の計算部に
あたる速度管理計算部、(3)は出力速度Viと出力加速
度Aiを計算する第3の計算部にあたる位置管理計算部で
ある。また第2図において、(4)は追従速度計算部、
(5)は減加速度計算部、(6)は第2の比較器、
(7)は第1の比較器、(8)は速度加速度計算部であ
る。さらに第3図において(9)は追従距離計算部、
(10)は減速距離計算部、(11)は第3の比較器、(1
2)は速度加速度修正部、(13)は追従距離修正部であ
る。
In FIG. 1, (1) is an acceleration command calculator corresponding to a first calculator for obtaining a first acceleration A 1 i , and (2) is a second command calculator.
A speed management calculation unit corresponding to a second calculation unit for calculating the speed V 2 i and the second acceleration A 2 i , and (3) a position corresponding to a third calculation unit for calculating the output speed V i and the output acceleration A i. It is a management calculation unit. In FIG. 2, (4) is a tracking speed calculation unit,
(5) is a deceleration calculation unit, (6) is a second comparator,
(7) is a first comparator, and (8) is a speed acceleration calculator. Further, in FIG. 3, (9) is a tracking distance calculation unit,
(10) is a deceleration distance calculation unit, (11) is a third comparator, (1)
2) is a velocity / acceleration correction unit, and (13) is a tracking distance correction unit.

第6図において、(35)はメインコントロールCPU
(中央処理装置)で、NCテープ入力や手動データ入力等
の入力情報を解析し、演算制御を行う演算処理装置であ
る。(36)はテープリーダ、(37)はCRTディスプレイ
ボードで、オペレータとNC装置間でコミュニケーション
を行うための設定表示ボードである。(38)はメインメ
モリである。(40)は機械のサーボ制御処理を行うサー
ボコントロール、(41)はサーボCPU、(42)は割込回
路、(43)はRAMで構成された2ポートメモリ、(44)
はROMで構成された制御メモリ、(45a),(45b)及び
(45c)はインタフェース、(46)はサーボ出力コント
ロール、(47)はフィードバックコントロール、(48)
は駆動部ユニット、(49)はサーボモータ、(50)は検
出器である。なお、L1はコントロールライン、L2はアド
レスライン、L3はデータラインである。
In FIG. 6, (35) is the main control CPU
(Central processing unit) is an arithmetic processing unit that analyzes input information such as NC tape input and manual data input and performs arithmetic control. (36) is a tape reader, and (37) is a CRT display board, which is a setting display board for communicating between the operator and the NC unit. (38) is a main memory. (40) is a servo control for performing machine servo control processing, (41) is a servo CPU, (42) is an interrupt circuit, (43) is a two-port memory constituted by RAM, (44)
Is a control memory composed of ROM, (45a), (45b) and (45c) are interfaces, (46) is a servo output control, (47) is a feedback control, and (48)
Is a drive unit, (49) is a servomotor, and (50) is a detector. Incidentally, L 1 is the control line, L 2 is the address lines, L 3 is a data line.

第3図に示す構成において、第4図および第5図に示
す加減速制御の実行の手順は制御プログラムとして制御
メモリ(44)に格納されている。
In the configuration shown in FIG. 3, the execution procedure of the acceleration / deceleration control shown in FIGS. 4 and 5 is stored in the control memory (44) as a control program.

割込回路(42)は一定のサンプリング周期ΔTごとに
サーボCPU(41)に割込を発生する。
The interrupt circuit (42) generates an interrupt to the servo CPU (41) at a constant sampling period ΔT.

指令速度はメインコントロールCPU(35)で作成さ
れ、2ボートメモリ(43)を通してサーボCPU(41)に
受渡しされる。
The command speed is created by the main control CPU (35) and transferred to the servo CPU (41) through the two-port memory (43).

サーボCPU(41)は制御メモリ(44)の制御プログラ
ムに基づき2ボートメモリ(43)内の指令速度を読み取
り、加減速制御の処理を実行して出力速度を計算する。
The servo CPU (41) reads the command speed in the two-port memory (43) based on the control program in the control memory (44), executes acceleration / deceleration control processing, and calculates the output speed.

さらに、フィードバックコントロール(47)のフィー
ドバック信号をインタフェース(45c)を通して入力
し、出力速度と比較し、その差を計算してインタフェー
ス(45c)を介してサーボ出力コントロール(46)へ出
力する等のサーボ制御処理も実行する。
Furthermore, the feedback signal of the feedback control (47) is input through the interface (45c), compared with the output speed, the difference is calculated, and the servo is output to the servo output control (46) through the interface (45c). Control processing is also performed.

なお、サーボ出力コントロール(46)はインタフェー
ス(45c)からの入力をディジタル/アナログ変換して
駆動部ユニット(48)へ出力する。その出力は駆動部ユ
ニット(48)により増幅され、サーボモータ(49)を回
転させる。フィードバックコントロール(47)は検出器
(50)からのフィードバックパルスをカウントしてイン
タフェース(45c)へ出力する。
The servo output control (46) converts the input from the interface (45c) from digital to analog and outputs it to the drive unit (48). The output is amplified by the drive unit (48) and rotates the servomotor (49). The feedback control (47) counts the feedback pulses from the detector (50) and outputs the counted number to the interface (45c).

なお、以下に示す一連の制御動作は、割込回路(42)
から発生する割込みに基づいて、一定のサンプリング周
期ΔTごとに行われる。
A series of control operations shown below are performed by the interrupt circuit (42)
Is performed at a constant sampling period ΔT based on an interrupt generated from the above.

まず、第1の加速度A1 iを計算する加速度指令計算部
(1)の計算内容について説明する。先ず、割込みが発
生すると、サーボCPU(41)は指令速度VCiを2ポートメ
モリ(43)から読み取る。そして第1の加速度A1 iは前
回の指令速度VC(i-1)と今回の指令速度VCiとの差分をと
ることにより次式によって得られる。
First, the calculation contents of the acceleration command calculator (1) for calculating the first acceleration A 1 i will be described. First, when an interrupt occurs, the servo CPU (41) reads the command speed V Ci from the two-port memory (43). Then, the first acceleration A 1 i is obtained by the following equation by taking the difference between the previous command speed V C (i-1) and the current command speed V Ci .

A1 i=VCi−VC(i-1) …(7) 次に速度管理計算部(2)の動作を第2図の構成図と
第4図、第7図のフローチャートに従って説明する。速
度管理部(2)においては、与えられたA1 iの積分値と
この速度管理部で計算したA2 iの積分値が一致し、かつA
2 iの大きさが最大許容加速度Amaxより大きくならず、さ
らにサンプリング周期ΔTごとのA2 iの変化量の絶対値
がΔAを越えないようなA2 iおよびその積分値V2 iを計算
する。なおこのAmaxおよびΔAは制御される機械によっ
て決まる定数であり、制御メモリ(44)に記憶させてあ
る。具体的には、指令速度と実際の速度との差ALiを追
従速度計算部(4)で計算し、一定速度になるまでに必
要な速度変化分ADiを減加速速度計算部(5)で計算す
る。第1の比較器(7)で速度指令VCiと前回の出力速
度Vi-1の比較を行い、同時に第2の比較器(6)でALi
とADiの比較を行い、これら比較判断結果により速度加
速度計算部(8)で第2の加速度A2 i、第2の速度V2 i
求める。まず実際の速度と指令速度との差ALiは次の式
によって計算される(ステップS1)。
A 1 i = V Ci −V C (i−1) (7) Next, the operation of the speed management calculation unit (2) will be described with reference to the configuration diagram of FIG. 2 and the flowcharts of FIGS. 4 and 7. In the speed management unit (2), the given integrated value of A 1 i matches the integrated value of A 2 i calculated by this speed management unit, and
Calculate A 2 i and its integral value V 2 i such that the magnitude of 2 i does not become larger than the maximum allowable acceleration A max and the absolute value of the variation of A 2 i for each sampling period ΔT does not exceed ΔA. I do. Amax and ΔA are constants determined by the machine to be controlled, and are stored in the control memory (44). Specifically, a difference AL i between the actual speed and the command speed calculated by the tracking speed calculation unit (4), reduced acceleration speed calculation unit the speed variation AD i necessary to constant speed (5) Is calculated. The first comparator (7) compares the speed command V Ci with the previous output speed Vi -1 and simultaneously the second comparator (6) performs AL i.
And AD i are compared with each other, and a second acceleration A 2 i and a second speed V 2 i are obtained by the speed acceleration calculator (8) based on the result of the comparison. Difference AL i between the actual speed and the command speed is first is calculated by the following equation (step S1).

ALi=AL(i-1)+ACi−A(i-1) …(8) また、減加速速度ADiの計算部(5)の内容を第7図
のフローチャートに示す。ADiの計算は前回の出力加速
度A(i-1)から絶対値が大きくなる方向に変化した場合を
考慮し、その加速度の値(第7図中のAX)をもとに求め
る。すなわち、Ai-1が正の場合はAXをΔAだけ増加さ
せ、Ai-1が負の場合はΔAだけ減少させる(ステップS3
1〜S33)。その結果、AXの絶対値がAmaxを越えた場合は
その値を制限する(ステップS34〜37)。ADiの値はAi-1
の符号により次の2つの式で計算できる(ステップS38,
S39)。
AL i = AL (i-1) + A Ci -A (i-1) (8) The contents of the calculation unit (5) for the deceleration speed AD i are shown in the flowchart of FIG. AD i is calculated based on the value of the acceleration (AX in FIG. 7) in consideration of the case where the absolute value changes from the previous output acceleration A (i-1) in the direction in which the absolute value increases. That is, if A i-1 is positive, AX is increased by ΔA, and if A i-1 is negative, AX is decreased by ΔA (step S3).
1 to S33). As a result, if the absolute value of AX exceeds Amax , the value is limited (steps S34 to S37). AD i value is A i-1
Can be calculated by the following two equations using the sign of (Step S38,
S39).

続いて、第1の比較器(7)で指令速度VCiと前回の
出力速度V(i-1)とを比較し指令速度の方が小さければ、
最短時間で一定速になるように加速シーケンスに入る。
また第2の比較器でALiとADiを比較し、ALiの方が大き
ければ加速シーケンスに入る(ステップS4)。加速シー
ケンスでは、前回の出力加速度A(i-1)に最大許容加速度
ΔAを加えることにより第2の加速度A2 iを得る。ここ
でその結果がAmaxより大きくなった場合にはAmaxをA2 i
とする(ステップS8〜S10)。減速の場合には、追従速
度ALiをもとに減速量を により求める。加速時と同様にAi-1より(11)式の値を
減じたものが−Amaxより小さければ第2の加速度として
−Amaxを用いる(ステップS5〜S7)。なお、追従速度AL
iの値が許容加速度変化量ΔAより小さくかつ前回の出
力加速度A(i-1)とALiとの差の絶対値もΔAより小さい
場合には、指令速度と第2の出力速度を一致させてもよ
いと判断し第2の加速度としてALiを用いる(ステップS
3,S11)。最後に前回の出力速度V(i-1)に計算した第2
の加速度A2 iを加えて第2の速度V2 iを求める(ステップ
S12)。
Subsequently, the first comparator (7) compares the command speed V Ci with the previous output speed V (i-1), and if the command speed is smaller,
Enter the acceleration sequence so that the speed becomes constant in the shortest time.
The comparing AL i and AD i in the second comparator, towards AL i enters the larger if the acceleration sequence (step S4). In the acceleration sequence, the second acceleration A 2 i is obtained by adding the maximum allowable acceleration ΔA to the previous output acceleration A (i−1) . The A max A 2 i in the case where the result is greater than A max where
(Steps S8 to S10). In the case of deceleration, the deceleration amount on the basis of the follow-up speed AL i Ask by Acceleration and minus the value of the expression (11) from the A i-1 in the same manner is used -A max as the second acceleration is smaller than -A max (step S5 to S7). The following speed AL
the absolute value of the difference between the value of i is less than the allowable acceleration change amount ΔA and previous output acceleration A and (i-1) and AL i even when ΔA smaller than, to match the command speed and the second output speed Is determined to be acceptable, and AL i is used as the second acceleration (step S
3, S11). Finally, the second calculated to the previous output speed V (i-1)
The second velocity V 2 i is obtained by adding the acceleration A 2 i of
S12).

位置管理計算部(3)の動作を第3図の構成図と第5
図のフローチャートに従って説明する。位置管理部
(3)においては、速度管理部(2)によって計算され
た第2の速度V2 iと第2の加速度A2 iとを今回の出力速度
Vi、加速度Aiとして用いた場合、速度指令VCiの積分値
で与えられる目標位置に停止できるかどうかを判断し、
できない場合は修正を加えてVi,Aiを決定する。すなわ
ち、追従距離計算部(9)により指令位置と現在の出力
位置の間の距離(追従距離)Liを求め(ステップS1
3)、減速距離計算部(10)により第2の速度、加速度
で動作している場合に、加速度の最大値の制限、最大変
化量の制限を満足しつつ停止するまでに移動する距離
(減速距離)Diを求める(ステップS14)。そして、第
3の比較器(11)でLiとDiを比較し(ステップS17)、D
iの方が小さければ出力速度、加速度として第2の速
度、加速度を採用し(ステップS18)、そうでなければ
停止が可能な速度、加速度を計算して出力速度、出力加
速度とする(ステップS19〜S29)。また、追従距離Li
ΔAよりも小さくなった場合には、停止が完了した場合
とみなし、出力速度Viを0とする(ステップS15〜S1
6)。最後に、次回に利用する追従距離の値Liを修正し
て終了する(ステップS30)。
The operation of the location management calculation unit (3) is described in the block diagram of FIG.
This will be described with reference to the flowchart in FIG. The position management unit (3) compares the second speed V 2 i and the second acceleration A 2 i calculated by the speed management unit (2) with the current output speed.
When used as V i and acceleration A i , it is determined whether or not the vehicle can stop at the target position given by the integral value of the speed command V Ci ,
If it is not possible, modify it to determine V i and A i . That is, the distance between the command position and the current output position by tracking distance calculator (9) obtains the (following distance) L i (step S1
3) In the case of operating at the second speed and acceleration by the deceleration distance calculation unit (10), the distance (deceleration) to be traveled before stopping while satisfying the limitation of the maximum value of the acceleration and the limitation of the maximum change amount. The distance) Di is obtained (step S14). Then, Li and Di are compared by the third comparator (11) (step S17).
If i is smaller, the second speed and acceleration are adopted as the output speed and acceleration (step S18). Otherwise, the stopable speed and acceleration are calculated and set as the output speed and output acceleration (step S19). ~ S29). Further, when the follow-up distance L i is smaller than ΔA assumes that when the stop is completed, the output speed V i to 0 (step S15~S1
6). Finally, to end by modifying the value L i of the follow-up distance to be used for next time (step S30).

以下では各計算部における計算式について述べる。追
従距離計算部(9)においては、追従距離Liは次の式に
よって計算できる(ステップS13)。
Hereinafter, the calculation formula in each calculation unit will be described. In follow-up distance calculator (9), following distance L i can be calculated by the following equation (step S13).

Li=Li-1+VCi−V2 i …(12) なお、追従距離の修正の場合も、同様な次の式になる
(ステップS30)。
L i = L i−1 + V Ci −V 2 i (12) In the case of correcting the following distance, the following equation is obtained (step S30).

Li=Li-1+VCi−Vi …(13) 減速距離計算部(10)では、停止までに生ずる最小の
加速度が−Amaxまで達するかどうかで計算式が異る。最
小の加速度Aminは次式で求まる。
L i = L i−1 + V Ci −V i (13) In the deceleration distance calculation unit (10), the calculation formula differs depending on whether or not the minimum acceleration generated before stopping reaches −A max . The minimum acceleration A min is obtained by the following equation.

Aminが−Amaxより大きい場合、減速距離DLiは次式で求
まる。
If A min is greater than -A max, deceleration distance DL i is determined by the following equation.

Aminが−Amaxより小さい場合は、n1,n2,n3を中間変数と
して次式で求まる。
When A min is smaller than −A max , the following equation is obtained using n 1 , n 2 , and n 3 as intermediate variables.

n1=(V2 i+Amax)/ΔA …(16) n3=Amax/ΔA 第3の比較器(11)における結果により、速度・加速
度修正部(12)における修正が必要となった場合、次の
ような計算を行う。この場合に現在の速度から加速度を
直線的に減少させて滑らかな停止を行わせる場合に、今
回の加速度として必要な大きさXは次式で計算できる
(ステップS19)。
n 1 = (V 2 i + A max ) / ΔA (16) n 3 = A max / ΔA When the result in the third comparator (11) requires correction in the speed / acceleration correction unit (12), the following calculation is performed. In this case, when the acceleration is linearly reduced from the current speed to perform a smooth stop, the magnitude X required for the current acceleration can be calculated by the following equation (step S19).

求めたXが前回の出力加速度Ai-1から、±ΔAの範囲
に含まれて、かつ−Amaxより大きい場合には(20)式の
結果を出力加速度Aiとする。上記の範囲に含まれない場
合には制限を満たす中で最もXに近い値を出力加速度Ai
とし(ステップS20〜S28)、Aiと前回の出力速度Vi-1
ら今回の出力速度Viを計算する(ステップS29)。
When the obtained X is included in the range of ± ΔA from the previous output acceleration A i−1 and is larger than −A max , the result of Expression (20) is set as the output acceleration A i . If it is not included in the above range, the value closest to X among the values satisfying the limit is the output acceleration A i
And then (step S20~S28), calculates the current output speed V i from the output velocity V i-1 of A i and the previous (step S29).

以上のような動作により、この発明の加減速制御装置
の動作特性は、第8図(a),(b)に示すように、加
速度をほぼ直線的に変化させることができ、加速度の最
大値、最大変化量を制限しながら最短時間での位置決め
が可能となる。
By the operation described above, the operation characteristics of the acceleration / deceleration control device of the present invention can change the acceleration almost linearly as shown in FIGS. In addition, positioning can be performed in the shortest time while limiting the maximum change amount.

なお、第8図(a),(b)において、(14)は指令
速度、(15)は出力速度、(16)は出力加速度である。
8 (a) and 8 (b), (14) is a command speed, (15) is an output speed, and (16) is an output acceleration.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のようにこの発明によれば、指令速度のサンプリ
ング周期毎の差分をとって第1の加速度を求め、第1の
加速度と加速度の許容変化値と前回の出力速度と前回の
出力加速度とから、指令速度及び第1の加速度と一致し
且つ加速度の許容値以下及び加速度の許容変化値以下で
あるような第2の速度及び第2の加速度をそれぞれ求
め、指令速度の積分値と前回の出力速度の積分値との差
から追従距離を、第2の速度と第2の加速度と加速度の
許容値とから減速距離をそれぞれ計算し、減速距離が追
従距離以下であれば第2の速度及び第2の加速度を出力
速度及び出力加速度とし、減速距離より追従距離が大き
ければ減速距離が追従距離以下になるように第2の速度
及び第2の加速度を修正して出力速度及び出力加速度を
それぞれ求めるように構成したので、速度及び加速度の
最大変化量を任意に指定でき、なおかつサンプリング周
期ごとに発生する速度指令値に基づいて動作中に設定値
を変更して加減速を行うことができる加減速制御装置が
得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, the first acceleration is obtained by taking the difference of the command speed for each sampling cycle, and the first acceleration, the allowable change value of the acceleration, the previous output speed, and the previous output acceleration are obtained. , A second speed and a second acceleration that are equal to the commanded speed and the first acceleration, and are equal to or less than the allowable value of the acceleration and equal to or less than the allowable change value of the acceleration, respectively. The following distance is calculated from the difference between the speed integral value and the deceleration distance is calculated from the second speed, the second acceleration, and the allowable value of the acceleration. If the deceleration distance is equal to or less than the following distance, the second speed and the second speed are calculated. The acceleration of 2 is an output speed and an output acceleration. If the following distance is larger than the deceleration distance, the second speed and the second acceleration are corrected so that the deceleration distance is equal to or less than the following distance, and the output speed and the output acceleration are obtained. like Acceleration / deceleration control device capable of arbitrarily specifying the maximum amount of change in speed and acceleration, and changing the set value during operation based on the speed command value generated in each sampling cycle. The effect is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図は第
1図における速度管理計算部の詳細を示す構成図、第3
図は第1図における位置管理計算部の詳細を示す構成
図、第4図は速度管理計算部の動作を示すフローチャー
ト、第5図は位置管理計算部の動作を示すフローチャー
ト、第6図はこの発明の加減速制御装置をNC装置に適用
した場合の構成図、第7図は第4図の減加速速度計算の
詳細動作を示すフローチャート、第8図(a),(b)
はこの発明の動作特性を示す波形図、第9図は従来の加
減速制御装置の構成図、第10図(a),(b)は従来の
加減速制御装置の動作特性を示す波形図である。 (1)……加速度指令計算部(第1の計算部)、 (2)……速度管理計算部(第2の計算部)、 (3)……位置管理計算部(第3の計算部)。 なお、各図中同一符号は同一、又は相当部分を示すもの
とする。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing details of a speed management calculation unit in FIG. 1, and FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing the details of the position management calculation unit in FIG. 1, FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the speed management calculation unit, FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the position management calculation unit, and FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a case where the acceleration / deceleration control device of the present invention is applied to an NC device. FIG. 7 is a flowchart showing the detailed operation of calculating the deceleration speed in FIG. 4, and FIGS. 8 (a) and (b).
FIG. 9 is a waveform diagram showing operation characteristics of the present invention, FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional acceleration / deceleration control device, and FIGS. 10 (a) and (b) are waveform diagrams showing operation characteristics of the conventional acceleration / deceleration control device. is there. (1) Acceleration command calculation unit (first calculation unit) (2) Speed management calculation unit (second calculation unit) (3) Position management calculation unit (third calculation unit) . In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】一定のサンプリング周期毎の指令速度を第
1の速度として入力して、出力速度を加速あるいは減速
して前記第1の速度に一致させるように計算し、その計
算結果を出力する加減速制御装置において、 前記指令速度のサンプリング周期毎の差分をとって第1
の加速度を求める第1の計算部と、 前記第1の加速度と加速度の許容変化値と前回の出力速
度と前回の出力加速度とから、前記指令速度及び前記第
1の加速度と一致し且つ加速度の許容値以下及び前記加
速度の許容変化値以下であるような第2の速度及び第2
の加速度をそれぞれ求める第2の計算部と、 前記指令速度の積分値と前記前回の出力速度の積分値と
の差から追従距離を、前記第2の速度と前記第2の加速
度と前記加速度の許容値とから減速距離をそれぞれ計算
し、前記減速距離が前記追従距離以下であれば前記第2
の速度及び前記第2の加速度を出力速度及び出力加速度
とし、前記減速距離より前記追従距離が大きければ前記
減速距離が前記追従距離以下になるように前記第2の速
度及び前記第2の加速度を修正して出力速度及び出力加
速度をそれぞれ求める第3の計算部と を具備することを特徴とする加減速制御装置。
1. A command speed for each fixed sampling period is input as a first speed, an output speed is calculated to be accelerated or decelerated so as to match the first speed, and the calculation result is output. In the acceleration / deceleration control device, a difference between the command speeds in each sampling cycle is calculated as a first
A first calculation unit for determining the acceleration of the first acceleration, the allowable change value of the acceleration, the previous output speed, and the previous output acceleration, and the command speed and the first acceleration, and A second velocity and a second velocity that are less than or equal to an allowable value and equal to or less than an allowable change value of the acceleration.
A second calculating unit for respectively calculating the acceleration of the second speed, the second speed, the second acceleration, and the acceleration of the second acceleration based on the difference between the integrated value of the command speed and the integrated value of the previous output speed. The deceleration distance is calculated from the allowable value, and if the deceleration distance is equal to or less than the following distance, the second deceleration distance is calculated.
The speed and the second acceleration as an output speed and an output acceleration, and if the following distance is larger than the deceleration distance, the second speed and the second acceleration are set so that the deceleration distance is equal to or less than the following distance. A third calculating unit for obtaining the output speed and the output acceleration by correction.
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