JP2676944B2 - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
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- JP2676944B2 JP2676944B2 JP1245063A JP24506389A JP2676944B2 JP 2676944 B2 JP2676944 B2 JP 2676944B2 JP 1245063 A JP1245063 A JP 1245063A JP 24506389 A JP24506389 A JP 24506389A JP 2676944 B2 JP2676944 B2 JP 2676944B2
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- speed control
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばNC工作機械やロボットのコントロー
ラに使用される位置制御装置に係わり、特に速度制御部
を複数用いて位置制御を行い複数軸の同期運転を行うよ
うにした数値制御装置に使用される位置制御装置に関す
る。
ラに使用される位置制御装置に係わり、特に速度制御部
を複数用いて位置制御を行い複数軸の同期運転を行うよ
うにした数値制御装置に使用される位置制御装置に関す
る。
第２図は、NC工作機械やロボットのコントローラに使
用されている従来の位置制御装置の一例を表わしたもの
である。この位置制御装置は、加算器11とこの出力側に
配置された遅延手段12とを備えている。遅延手段12の出
力は乗算器13と加算器11に供給されるようになってい
る。加算器11は、単位時間ごとの指令移動量Ｐとモータ
移動量Ｒとを入力して、これらの差分を遅延手段12の遅
延出力に加算する。遅延手段12は、加算器11の加算結果
Ａを入力して、これを単位サンプル時間だけ遅延させて
出力する。この関係を、単位サンプル時間の遅延を表わ
す量Z-1を用いて記述すると、次の（１）式のようにな
る。
用されている従来の位置制御装置の一例を表わしたもの
である。この位置制御装置は、加算器11とこの出力側に
配置された遅延手段12とを備えている。遅延手段12の出
力は乗算器13と加算器11に供給されるようになってい
る。加算器11は、単位時間ごとの指令移動量Ｐとモータ
移動量Ｒとを入力して、これらの差分を遅延手段12の遅
延出力に加算する。遅延手段12は、加算器11の加算結果
Ａを入力して、これを単位サンプル時間だけ遅延させて
出力する。この関係を、単位サンプル時間の遅延を表わ
す量Z-1を用いて記述すると、次の（１）式のようにな
る。
Ａ＝AZ-1＋Ｐ−Ｒ ……（１） 乗算器13は、遅延手段12の遅延出力AZ-1に、位置制御
の応答性を決定するゲインＫを乗じ、この結果を速度制
御指令Ｑとして速度制御部15に供給する。速度制御指令
Ｑは次の（２）式で表わすことができる。
の応答性を決定するゲインＫを乗じ、この結果を速度制
御指令Ｑとして速度制御部15に供給する。速度制御指令
Ｑは次の（２）式で表わすことができる。
Ｑ＝KAZ-1 ……（２） 速度制御部15では、速度制御指令Ｑを入力して、この
出力側に接続されたモータ16の回転速度の制御を行う。
モータ16の回転は、エンコーダ等の位置検出器17によっ
て検出される。位置検出器17は、単位サンプル時間ごと
のモータ移動量Ｒを加算器11に出力することになる。こ
こで単位サンプル時間当りのモータ移動量Ｒは、モータ
16の回転速度とほぼ等価と考えてよい。
出力側に接続されたモータ16の回転速度の制御を行う。
モータ16の回転は、エンコーダ等の位置検出器17によっ
て検出される。位置検出器17は、単位サンプル時間ごと
のモータ移動量Ｒを加算器11に出力することになる。こ
こで単位サンプル時間当りのモータ移動量Ｒは、モータ
16の回転速度とほぼ等価と考えてよい。
このように第２図に示した従来の位置制御装置は、全
体としてみると指令移動量Ｐを入力してモータ移動量Ｒ
をフィードバックするフィードバック制御システムとな
っている。
体としてみると指令移動量Ｐを入力してモータ移動量Ｒ
をフィードバックするフィードバック制御システムとな
っている。
この第２図の装置の応答について考察する。今、速度
制御部15から位置検出器17の出力までの応答特性が単位
サンプリング時間のｎ倍の応答むだ時間をもったむだ時
間要素だけで表わされるものとする。このとき（３）式
が成立する。
制御部15から位置検出器17の出力までの応答特性が単位
サンプリング時間のｎ倍の応答むだ時間をもったむだ時
間要素だけで表わされるものとする。このとき（３）式
が成立する。
Ｒ＝QZ-n ……（３） この場合、指令移動量Ｐからモータ移動量Ｒの伝達関
数は、（１）〜（３）式を基にして次の（４）式のよう
に表わすことができる。
数は、（１）〜（３）式を基にして次の（４）式のよう
に表わすことができる。
R/P＝KZ-n-1/［１−（１−KZ-n）Z-1］ ……（４） 第３図は、この（４）式の伝達関数において、Ｋ＝0.
05とした場合のステップ応答を示したものである。速度
制御部15のむだ時間の大きさを表わす数値ｎ値によって
過渡特性が大きく異なることがわかる。
05とした場合のステップ応答を示したものである。速度
制御部15のむだ時間の大きさを表わす数値ｎ値によって
過渡特性が大きく異なることがわかる。
このように従来の位置制御装置では、むだ時間の大き
さを表わす数値ｎ値によって過渡特性が大きく異なる。
したがって、異なる応答むだ時間を有する複数の速度制
御部をそれぞれ用いて複数の軸の位置制御を行うように
すると、次のような問題が生じる。すなわち、例えば複
数の軸を用いて経路の追従制御等の同期運転を行うこと
にすると、速度制御部の応答むだ時間の大きさによって
これらの位置制御装置の過渡応答が異なるため、軸間で
同期誤差が発生することになる。この結果として、これ
ら複数の軸を有するシステム全体では経路を正しく追従
することができなくなる。
さを表わす数値ｎ値によって過渡特性が大きく異なる。
したがって、異なる応答むだ時間を有する複数の速度制
御部をそれぞれ用いて複数の軸の位置制御を行うように
すると、次のような問題が生じる。すなわち、例えば複
数の軸を用いて経路の追従制御等の同期運転を行うこと
にすると、速度制御部の応答むだ時間の大きさによって
これらの位置制御装置の過渡応答が異なるため、軸間で
同期誤差が発生することになる。この結果として、これ
ら複数の軸を有するシステム全体では経路を正しく追従
することができなくなる。
そこで本発明の目的は、応答むだ時間を有する複数の
速度制御部を用いて位置制御を行う際であっても、これ
らの過渡特性を一致させることのできる位置制御装置を
提供することにある。
速度制御部を用いて位置制御を行う際であっても、これ
らの過渡特性を一致させることのできる位置制御装置を
提供することにある。
本発明では、（ｉ）位置制御を行うためのモータと、
（ii）このモータの速度を制御する上でそれぞれ固有の
応答むだ時間を有する複数の速度制御部と、（iii）こ
れら複数の速度制御部で複数の軸の位置制御を行う際の
最も大きな応答むだ時間を有する速度制御部を特定する
速度制御部特定手段と、（iv）この速度制御部特定手段
によって特定された最大の応答むだ時間とこれ以外の速
度制御部がそれぞれ有する固有のむだ時間との差を求め
る差分演算手段と、（ｖ）速度制御部特定手段によって
特定された速度制御部以外の速度制御部について、差分
演算手段によって求められたそれぞれの差に相当する分
だけ、対応する速度制御部に出力する速度制御指令を遅
延させて出力させる速度制御指令遅延量個別設定手段と
を位置制御装置に具備させる。
（ii）このモータの速度を制御する上でそれぞれ固有の
応答むだ時間を有する複数の速度制御部と、（iii）こ
れら複数の速度制御部で複数の軸の位置制御を行う際の
最も大きな応答むだ時間を有する速度制御部を特定する
速度制御部特定手段と、（iv）この速度制御部特定手段
によって特定された最大の応答むだ時間とこれ以外の速
度制御部がそれぞれ有する固有のむだ時間との差を求め
る差分演算手段と、（ｖ）速度制御部特定手段によって
特定された速度制御部以外の速度制御部について、差分
演算手段によって求められたそれぞれの差に相当する分
だけ、対応する速度制御部に出力する速度制御指令を遅
延させて出力させる速度制御指令遅延量個別設定手段と
を位置制御装置に具備させる。
すなわち本発明では、速度制御部特定手段によって複
数の速度制御部で複数の軸の位置制御を行う際の最も大
きな応答むだ時間を有する速度制御部を特定し、差分演
算手段で速度制御部特定手段によって特定された最大の
応答むだ時間とこれ以外の速度制御部がそれぞれ有する
固有のむだ時間との差を求めるようにしている。そし
て、速度制御部特定手段によって特定された速度制御部
以外の速度制御部について、差分演算手段によって求め
られたそれぞれの差に相当する分だけそれぞれの速度制
御指令の遅延量を設定するようにして、各速度制御部に
おける応答むだ時間を見掛け上一致させるようにしてい
る。
数の速度制御部で複数の軸の位置制御を行う際の最も大
きな応答むだ時間を有する速度制御部を特定し、差分演
算手段で速度制御部特定手段によって特定された最大の
応答むだ時間とこれ以外の速度制御部がそれぞれ有する
固有のむだ時間との差を求めるようにしている。そし
て、速度制御部特定手段によって特定された速度制御部
以外の速度制御部について、差分演算手段によって求め
られたそれぞれの差に相当する分だけそれぞれの速度制
御指令の遅延量を設定するようにして、各速度制御部に
おける応答むだ時間を見掛け上一致させるようにしてい
る。
以下、実施例につき本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例における位置制御装置を表
わしたものである。この第１図で第２図と同一部分には
同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略す
る。この位置制御装置は第２図に示した従来の位置制御
装置と同様に加算器11、遅延手段12、乗算器13を備えて
いる。乗算器13から出力される速度制御指令Ｑは、遅延
制御部21を介して速度制御部15に入力されるようになっ
ている。速度制御部15はモータ16の回転速度の制御を行
う。モータ16の回転は、エンコーダ等の位置検出器17に
よって検出され、モータ移動量Ｒとして加算器11に出力
される。
わしたものである。この第１図で第２図と同一部分には
同一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略す
る。この位置制御装置は第２図に示した従来の位置制御
装置と同様に加算器11、遅延手段12、乗算器13を備えて
いる。乗算器13から出力される速度制御指令Ｑは、遅延
制御部21を介して速度制御部15に入力されるようになっ
ている。速度制御部15はモータ16の回転速度の制御を行
う。モータ16の回転は、エンコーダ等の位置検出器17に
よって検出され、モータ移動量Ｒとして加算器11に出力
される。
この装置で、遅延制御部21は遅延手段22をＭ段（ただ
しＭは十分大きな整数）接続した直列回路と、これらの
遅延手段22の任意の段数目の出力を外部出力として取り
出すようにした選択回路とによって構成されている。こ
の例では、ｍ段目（ｍ＜Ｍ）の出力が速度制御指令Ｑ′
として速度制御部15に出力される様子を表わしている。
速度制御指令Ｑ′は、遅延制御部21に入力された速度制
御指令Ｑをｍサンプル時間だけ遅延させたものであり、
次の（５）式で表わすことができる。
しＭは十分大きな整数）接続した直列回路と、これらの
遅延手段22の任意の段数目の出力を外部出力として取り
出すようにした選択回路とによって構成されている。こ
の例では、ｍ段目（ｍ＜Ｍ）の出力が速度制御指令Ｑ′
として速度制御部15に出力される様子を表わしている。
速度制御指令Ｑ′は、遅延制御部21に入力された速度制
御指令Ｑをｍサンプル時間だけ遅延させたものであり、
次の（５）式で表わすことができる。
Ｑ′＝QZ-m ……（５） 次に、このような位置制御装置の応答について考察す
る。
る。
先の説明と同様に、速度制御部15の応答特性が（３）
式の単位サンプル時間のｎ倍の応答むだ時間を有するむ
だ時間要素であるとする。この場合、指令移動量Ｐから
モータ移動量Ｒの伝達関数は次の（６）式となる。
式の単位サンプル時間のｎ倍の応答むだ時間を有するむ
だ時間要素であるとする。この場合、指令移動量Ｐから
モータ移動量Ｒの伝達関数は次の（６）式となる。
R/P＝KZ-m-n-1/［１−（１−KZ-m-n）Z-1］ ……（６） この（６）式は、（４）式でｎの項を（ｎ＋ｍ）に置
き換えたものと同一である。
き換えたものと同一である。
すなわち、 Ｎ＝ｎ＋ｍ ……（７） と置くと、（６）式は次の（８）式のように（４）式と
一致する。
一致する。
R/P＝KZ-N-1/［１−（１−KZ-N）Z-1］ ……（８） この位置制御装置のステップ応答は、第３図で数値ｎ
を数値Ｎに置き換えたものと同じである。
を数値Ｎに置き換えたものと同じである。
以上説明した本実施例の位置制御装置は、遅延制御部
21の遅延量を遅延手段22の段数によって調整することが
できる。したがって、速度制御部15をそれぞれ有する位
置制御装置を複数用いて応答する複数軸の位置制御を行
う場合には、その中の最も大きな応答むだ時間をもつ速
度制御部を見つけ、この速度制御部が有する固有の応答
むだ時間と他の速度制御部がそれぞれ有する固有の応答
むだ時間の差を求める。そして、これらの差に相当する
分だけこれら他の速度制御部の遅延制御部21の遅延量を
増加方向の段数に設定する。これにより、最も大きな応
答むだ時間をもつ速度制御部に他の速度制御部の応答む
だ時間を合わせることができる。この結果、すべての速
度制御部で応答が完全に一致することになり、複数の速
度制御部に対応させて複数軸の位置制御を行う場合であ
っても過渡応答で発生していた同期誤差を零にすること
ができる。
21の遅延量を遅延手段22の段数によって調整することが
できる。したがって、速度制御部15をそれぞれ有する位
置制御装置を複数用いて応答する複数軸の位置制御を行
う場合には、その中の最も大きな応答むだ時間をもつ速
度制御部を見つけ、この速度制御部が有する固有の応答
むだ時間と他の速度制御部がそれぞれ有する固有の応答
むだ時間の差を求める。そして、これらの差に相当する
分だけこれら他の速度制御部の遅延制御部21の遅延量を
増加方向の段数に設定する。これにより、最も大きな応
答むだ時間をもつ速度制御部に他の速度制御部の応答む
だ時間を合わせることができる。この結果、すべての速
度制御部で応答が完全に一致することになり、複数の速
度制御部に対応させて複数軸の位置制御を行う場合であ
っても過渡応答で発生していた同期誤差を零にすること
ができる。
以上説明したように本発明によれば、速度制御部特定
手段によって複数の速度制御部で複数の軸の位置制御を
行う際の最も大きな応答むだ時間を有する速度制御部を
特定し、差分演算手段で速度制御部特定手段によって特
定された最大の応答むだ時間とこれ以外の速度制御部が
それぞれ有する固有のむだ時間との差を求めて、速度制
御部特定手段によって特定された速度制御部以外の速度
制御部について、差分演算手段によって求められたそれ
ぞれの差に相当する分だけそれぞれの速度制御指令が対
応する速度制御部に出力されるタイミングを異ならせる
ようにしている。このように本発明では、閉ループ制御
によってそれぞれの速度制御部に出力される速度制御指
令の出力タイミングを調整したので、複数の速度制御部
を用いて位置制御を行う際に、これらの過渡特性を一致
させることができるという効果がある。
手段によって複数の速度制御部で複数の軸の位置制御を
行う際の最も大きな応答むだ時間を有する速度制御部を
特定し、差分演算手段で速度制御部特定手段によって特
定された最大の応答むだ時間とこれ以外の速度制御部が
それぞれ有する固有のむだ時間との差を求めて、速度制
御部特定手段によって特定された速度制御部以外の速度
制御部について、差分演算手段によって求められたそれ
ぞれの差に相当する分だけそれぞれの速度制御指令が対
応する速度制御部に出力されるタイミングを異ならせる
ようにしている。このように本発明では、閉ループ制御
によってそれぞれの速度制御部に出力される速度制御指
令の出力タイミングを調整したので、複数の速度制御部
を用いて位置制御を行う際に、これらの過渡特性を一致
させることができるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例における位置制御装置の回路
構成を示すブロック図、第２図は従来の位置制御装置の
回路構成を示すブロック図、第３図はＫ＝0.05とした場
合のステップ応答を示した特性図である。 15……速度制御部、16……モータ、 17……位置検出器、21……遅延制御部、 22……遅延手段。
構成を示すブロック図、第２図は従来の位置制御装置の
回路構成を示すブロック図、第３図はＫ＝0.05とした場
合のステップ応答を示した特性図である。 15……速度制御部、16……モータ、 17……位置検出器、21……遅延制御部、 22……遅延手段。
Claims (1)
- 【請求項１】位置制御を行うためのモータと、 このモータの速度を制御する上でそれぞれ固有の応答む
だ時間を有する複数の速度制御部と、 これら複数の速度制御部で複数の軸の位置制御を行う際
の最も大きな応答むだ時間を有する速度制御部を特定す
る速度制御部特定手段と、 この速度制御部特定手段によって特定された最大の応答
むだ時間とこれ以外の速度制御部がそれぞれ有する固有
のむだ時間との差を求める差分演算手段と、 前記速度制御部特定手段によって特定された速度制御部
以外の速度制御部について、差分演算手段によって求め
られたそれぞれの差に相当する分だけ、対応する速度制
御部に出力する速度制御指令を遅延させて出力させる速
度制御指令遅延量個別設定手段 とを具備することを特徴とする位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245063A JP2676944B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245063A JP2676944B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 位置制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108010A JPH03108010A (ja) | 1991-05-08 |
| JP2676944B2 true JP2676944B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=17128039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1245063A Expired - Fee Related JP2676944B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2676944B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006331030A (ja) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Sony Corp | 自動制御装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000039646A1 (fr) | 1998-12-24 | 2000-07-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif de commande numerique |
| US7136339B2 (en) | 2001-05-30 | 2006-11-14 | Nec Corporation | Positioning control apparatus and method capable of reducing relative position error without increasing gain and frequency band of transfer characteristics of control system |
| JP4874925B2 (ja) * | 2007-10-10 | 2012-02-15 | 新日本製鐵株式会社 | 落石等の防止柵 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS563565B2 (ja) * | 1974-02-09 | 1981-01-26 | ||
| JPS6123213A (ja) * | 1984-07-10 | 1986-01-31 | Kobe Steel Ltd | ロボツトの制御装置 |
| JPS62189682A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-19 | Nec Corp | フロツピイデイスクフアイルの磁気ヘツド位置決め制御装置 |
| JPS63153604A (ja) * | 1986-12-17 | 1988-06-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制御系位相余裕の測定方法 |
| JPH01138663A (ja) * | 1987-11-26 | 1989-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ディスク装置の位置決め制御装置 |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP1245063A patent/JP2676944B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006331030A (ja) * | 2005-05-25 | 2006-12-07 | Sony Corp | 自動制御装置 |
| JP4506561B2 (ja) * | 2005-05-25 | 2010-07-21 | ソニー株式会社 | 自動制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03108010A (ja) | 1991-05-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |