JP2714957B2 - 位置決め制御方法 - Google Patents

位置決め制御方法

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JP2714957B2 JP63238264A JP23826488A JP2714957B2 JP 2714957 B2 JP2714957 B2 JP 2714957B2 JP 63238264 A JP63238264 A JP 63238264A JP 23826488 A JP23826488 A JP 23826488A JP 2714957 B2 JP2714957 B2 JP 2714957B2
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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、サーボモータによって駆動される可動体を
所定位置で停止させる位置決め制御方法に関する。
(従来の技術) サーボモータによって駆動される可動体の位置決め制
御方法としては、例えば特開昭63−49908号公報に記載
されているものがある。その概要は以下の通りである。
すなわち、サーボモータによって移動される可動体を
真の目標位置に停止させるにあたり、第1回目の制御動
作では、真の目標位置に可動体を位置決めするようにサ
ーボモータの駆動を制御する。そして、この制御におい
て可動体のオーバーシュート量のピーク値を記憶させて
おき、第2回目以後の制御で、このオーバーシュート量
のピーク値を考慮した制御を行うものである。すなわ
ち、第2回目の制御は、真の目標位置から前記記憶され
たオーバーシュート量のピーク値を差し引いた仮の目標
位置に可動体が停止するように制御する。そして、この
制御時に生じるオーバーシュート量がピークに達したと
き、すなわち、可動体が停止したときに可動体の駆動を
仮の目標位置に停止させる制御から真の目標位置に停止
させる制御に切り換えるというものである。
上記のような制御を行うことにより、第2回目以後
は、真の目標位置の近傍で、振動が少なく、高速の位置
決め制御が行えるようになる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記位置決め制御方法では、オーバー
シュート量の算出は、可動体が停止したときに始めて可
能となるものであり、次回の駆動を行うときに初めて前
記算出したオーバーシュート量が考慮された位置決め制
御がなされることになる。したがって、その分、位置決
め制御が遅れるという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、所望の停止位置に短時間で可動
体を位置決めできる位置決め制御方法を提供することに
ある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の位置決め制御方
法は、サーボモータによって駆動される可動体を前記サ
ーボモータの駆動制御を行うことにより目標位置X0に位
置決めするにあたって、前記可動体の加速中に前記可動
体を前記目標位置X0に位置決めする制御を行うと共に前
記可動体の加速中又は前記可動体の加速時略経過時に前
記可動体の最大のオーバーシュート量E0をE0=Er−Vm
ΔT(ただし、Vmは可動体を駆動する際の最高速度、Δ
Tは可動体がVmに達するまでに要する時間と可動体がVm
を越えてから再びVmに達するまでの時間との差、ErはΔ
Tの間に可動体が移動した距離を示す)なる式にて推定
し、擬似目標距離L1=L0−βE0(ただしL0は目標位置X0
までの距離)を満足するβの値を学習もしくは推定によ
って調整し、前記可動体の加速度が略ゼロとなった時に
前記擬似目標距離L1離れた擬似目標位置X1で前記可動体
を停止させる制御を行ってオーバーシュートさせ、オー
バーシュート時の速度がゼロの時に前記目標位置X0で前
記可動体を停止させる制御に切換えることを特徴として
いる。
また、本発明の位置決め制御方法は、サーボモータに
よって駆動される可動体を前記サーボモータの駆動制御
を行うことにより目標位置X0に位置決めするにあたっ
て、前記可動体の加速中に前記可動体を前記目標位置X0
に位置決めする制御を行うと共に前記可動体の加速中又
は前記可動体の加速時略経過時に前記可動体の最大のオ
ーバーシュート量E0を、可動体のスタートから最高速度
Vmに到達する時間(Ta)と最大オーバーシュート量との
関係を予めテーブル化しておき、時間(Ta)を測定する
ことで推定し、擬似目標距離L1=L0−βE0(ただしL0
目標位置X0までの距離)を満足するβの値を学習もしく
は推定によって調整し、前記可動体の加速度が略ゼロと
なった時に前記擬似目標距離L1離れた擬似目標位置X1
前記可動体を停止させる制御を行ってオーバーシュート
させ、オーバーシュート時の速度がゼロの時に前記目標
位置X0で前記可動体を停止させる制御に切換えることを
特徴としている。
(作用) 上記の位置決め制御方法は、第1回目の可動体の駆動
における加速中又は加速時略経過直時において、オーバ
ーシュート量が推定されると共に、第1回目の駆動にお
いて、可動体の加速度が略ゼロとなったときに前記オー
バーシュート量が考慮された擬似目標位置X1で可動体が
停止する制御が行われる。このため、第1回目の駆動に
おいて、推定されたオーバーシュート量を考慮した駆動
が、第2回目の駆動においてはじめて、考慮される従来
の位置決め制御方法に比べて、その分、迅速に位置決め
制御がなされる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を第1図ないし第5図によっ
て説明する。
第1図において、1はリニアモータによる送り装置
で、この送り装置1の上部には、可動体としての位置決
めテーブル2が、送り装置1のリニアモータによって移
動可能に設けてある。この位置決めテーブル2にはエン
コーダ3が設けてあって、このエンーダ3により、位置
決めテーブル2の移動位置が検出されるようになってい
る。
このエンコーダ3には、位置決めテーブル2の現在位
置を微分して速度を求める回路Sを介して速度フィード
バックゲインKwに接続され、速度フィードバックゲイン
Kwを介してドライバーに接続される回路と、位置偏差の
演算部7を介して比例ゲインKgに接続される回路と、最
大オーバーシュート量推定制御部4Aを介して擬似目標演
算部5に接続される回路が設けてある。
そして、目標位置X0を設定する信号は前記擬似目標位
置演算部5と、目標位置切換部6の一方の端子に接続さ
れ、目標位置切換部6の他方の端子は擬似目標位置演算
部5へ接続されている。そして、目標位置切換部6の出
力側は、位置偏差の演算部7に接続されており、前記速
度フィールドバックゲインKwへの入力側が目標位置切換
部6に接続された構成になっている。
また、最大オーバーシュート量推定制御部4Aは目標位
置切換部6に接続されており、最大オーバーシュート量
推定制御部4Aから目標位置切換部6に、目標位置X0及び
後述する擬似目標位置X1へ位置決めテーブル2を停止さ
せる制御に切換える切換信号が出力されるようになって
いる。
最大オーバーシュート量推定制御部4Aによる最大オー
バーシュート量E0は、 E0=Er−Vm・ΔT ・・・・・・式 なる式にて推定されるようになっている。ただし、上記
式中、Vmは、位置決めテーブル2を駆動する際の最高
速度を示している。また、Erは、第2図に示す時間Ta
(位置決めテーブル2が最高速度Vmに達するまでに要す
る時間)と時間Tb(位置決めテーブルの速度が最高速度
Vmを越えてから再び最高速度Vmに戻るまでに要する時
間)との差に相当する時間(ΔT)に位置決めテーブル
2が移動した距離を示している。
本実施例では、上記式にて最大オーバーシュート量
を推定しているので、位置決めテーブル2の駆動条件
(位置決めテーブル2の移動量、加減速度、最高速度)
が変化しても最大オーバーシュート量を推定できる。ま
た、本実施例では、上記の如く、式によって最大オー
バーシュート量を推定しているので、事前に実験によっ
て、最大オーバーシュート量の推定のためのテーブルを
作成する必要はない。
このような構成において、駆動力を決定するには、目
標位置X0と位置測定値Xの差である位置偏差(X0−X)
と、あらかじめ定められた比例ゲインKgの積Kg(X0
X)を求める。次に速度測定値Vとあらかじめ定められ
た速度フィードバックゲインKwとの積KwVを求める。こ
れらのKg(X0−X)とKwVがドライバーへ入力され、ド
ライバー内でその差Kg(X0−X)−KwVが計算されサー
ボモータ駆動回路に出力される。
以下に位置決めテーブル2を目標位置X0に位置決め制
御する場合について説明する。
第1回目の駆動では、第2図の目標位置と時間との関
係を示すグラフにおいて実線で示す如く、位置決めテー
ブル2が目標位置X0で停止するように制御される。すな
わち、目標位置X0と位置決めテーブル2の現在位置Xn
の差(X0−Xn)に比例した値がトライバーに入力され
る。
この制御では、位置決めテーブル2の加速時経過(第
2図の時間Tb)直後(加速時略経過時)に最大オーバー
シュート量推定制御部4Aにおいて上記式に基づいて最
大オーバーシュート量が推定され、この結果が擬似目標
位置演算部5に出力される。
また、最大オーバーシュート量推定制御部4Aから、目
標位置切換部6に目標位置をX0からX1に切換えるための
信号が供給される。これにより、時間Tb経過直後には、
第2図の速度と時間との関係を示すグラフの如く位置決
めテーブル2を所定時間定速度で駆動させ、さらに、そ
の後に減速駆動させて位置決めテーブル2を擬似目標位
置X1に停止させる制御がなされる。この制御では、擬似
目標位置X1と位置決めテーブル2の現在位置Xnとの差
(X1−Xn)に比例した値がドライバーに入力されるよう
に切り換えられる。
この場合、擬似目標位置X1は、以下の式で表される。
X1=X0−β1Eo、ただしβは学習的調整係数で、1
もしくは1に近い値である。この擬似目標位置X1により
位置決めテーブル2を駆動したときのある速度から停止
にかけての波形は第3図に示すものとなる。すなわち、
第2図にも示す如く、時間T1までは位置決めテーブル2
を擬似目標位置X1に停止するように、擬似目標位置X1
位置決めテーブル2の現在位置Xnとの差(X1−Xn)に比
例した値がドライバーに入力される。
したがって、この制御においては、第3図に示す如
く、擬似目標値X1を越えた後で位置偏差の演算部7から
でる位置偏位信号はマイナスとなり、位置決めテーブル
2の速度が0となったとき、最大オーバーシュート量推
定制御部4Aから目標位置切換部6に切換信号が供給さ
れ、目標位置切換部6が作動して位置偏差計算を(目標
位置X0−現在位置Xn)とするように切換える。
しかし、擬似目標位置X1における停止制御時に、目標
位置X0までオーバーシュートしない場合には、目標位置
切換時に位置偏差E01が生ずることになる。そこで、第
2回目の駆動においては、擬似目標位置X2の計算式、す
なわち、X2=X0−β2E0においてβ<βとして計算
し、目標位置切換時に位置偏差が生じないように学習的
にβの値を調整する。
もしも、第1回目の駆動における位置偏差の波形が第
4図のようであれば、X2は、 X2=X0−β2E0においてβ>βとすればよい。上
記した第2回目の駆動における位置偏差の波形が第5図
のようであれば、位置決めテーブル2が目標位置X0上で
は、位置決めテーブル2の速度は0で、位置偏差も0で
あり、ドライバーの入力も0となる。
すなわち、速度波形はマイナス側に現われることな
く、位置決めのテーブル2は完全に目標位置X0で停止さ
れる。上記説明は第2回目の駆動で最適な学習的調整数
βが得られたものとして行ったが、この駆動回数は最適
な学習調整数βが得られるまで行うものとする。
本実施例では、減速度を低下させることなくオーバー
シュートを生じない駆動が、各駆動毎に行える。
上記実施例では、Tbを再び最大速度になるのに要した
時間に設定しているが、この時間に対して若干のずれを
もって設定してもよい。
上記実施例では、最大オーバーシュート量の推定を、 E0=Er−Vm・ΔTなる関係式で行っているが、これに
限定されるものではなく、以下のように推定してもよ
い。すなわち、事前の実験で位置決めテーブル2のスタ
ートから最高速度Vmに到達する時間(Ta)と最大オーバ
ーシュート量との関係をテーブル化しておき、Taを測定
することで最大オーバーシュート量を推定してもよい。
本推定方法によれば、位置決めテーブル2の加速中に最
大オーバーシュート量を推定できる。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の位置決め制御方法によ
れば、所望の停止位置に可動体を短時間で位置決めでき
る位置決め制御方法を提供できる。
また、本発明による位置決めでは、目標位置での速度
がゼロであるため、停止時に振動を起こさないという効
果がある。さらに、本発明では、加速度の値により、ル
ープゲインを変更する(低下させる)ことなく、オーバ
ーシュートを無くす構成なので、制御性能が低下しない
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第5図は本発明の位置決め制御方法の実施
例で、第1図は最大オーバーシュート量を学習によって
調整するブロック線図、第2図は本発明の一実施例に係
る位置決め制御方法を説明する図表、第3図ないし第5
図は擬似目標位置により位置決めテーブルを駆動したと
きの波形図である。 4A……最大オーバーシュート量推定制御部、5……擬似
目標位置演算部、6……目標位置切換部。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サーボモータによって駆動される可動体を
    前記サーボモータの駆動制御を行うことにより目標位置
    X0に位置決めするにあたって、前記可動体の加速中に前
    記可動体を前記目標位置X0に位置決めする制御を行うと
    共に前記可動体の加速中又は前記可動体の加速時略経過
    時に前記可動体の最大のオーバーシュート量E0をE0=Er
    −Vm・ΔT(ただし、Vmは可動体を駆動する際の最高速
    度、ΔTは可動体がVmに達するまでに要する時間と可動
    体がVmを越えてから再びVmに達するまでの時間との差、
    ErはΔTの間に可動体が移動した距離を示す)なる式に
    て推定し、 擬似目標距離L1=L0−βE0(ただしL0は目標位置X0まで
    の距離)を満足するβの値を学習もしくは推定によって
    調整し、 前記可動体の加速度が略ゼロとなった時に前記擬似目標
    距離L1離れた擬似目標位置X1で前記可動体を停止させる
    制御を行ってオーバーシュートさせ、オーバーシュート
    時の速度がゼロの時に前記目標位置X0で前記可動体を停
    止させる制御に切換えることを特徴とする位置決め制御
    方法。
  2. 【請求項2】サーボモータによって駆動される可動体を
    前記サーボモータの駆動制御を行うことにより目標位置
    X0に位置決めするにあたって、前記可動体の加速中に前
    記可動体を前記目標位置X0に位置決めする制御を行うと
    共に前記可動体の加速中又は前記可動体の加速時略経過
    時に前記可動体の最大のオーバーシュート量E0を、可動
    体のスタートから最高速度Vmに到達する時間(Ta)と最
    大オーバーシュート量との関係を予めテーブル化してお
    き、時間(Ta)を測定することで推定し、 擬似目標距離L1=L0−βE0(ただしL0は目標位置X0まで
    の距離)を満足するβの値を学習もしくは推定によって
    調整し、 前記可動体の加速度が略ゼロとなった時に前記擬似目標
    距離L1離れた擬似目標位置X1で前記可動体を停止させる
    制御を行ってオーバーシュートさせ、オーバーシュート
    時の速度がゼロの時に前記目標位置X0で前記可動体を停
    止させる制御に切換えることを特徴とする位置決め制御
    方法。
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