JP2724054B2 - Positioning control device - Google Patents

Positioning control device

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JP2724054B2
JP2724054B2 JP3109699A JP10969991A JP2724054B2 JP 2724054 B2 JP2724054 B2 JP 2724054B2 JP 3109699 A JP3109699 A JP 3109699A JP 10969991 A JP10969991 A JP 10969991A JP 2724054 B2 JP2724054 B2 JP 2724054B2
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務 小西
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はロボット、NC工作機械
等の位置決め制御装置に関し、特に短時間に高精度の位
置決めを実現する位置決め制御装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning control device for a robot, an NC machine tool, and the like, and more particularly to a positioning control device for realizing high-precision positioning in a short time.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4に示すように、速度制御手段1を用
いて制御対象2の位置を制御する場合、位置検出手段3
を用いて検出した位置に対し、位置−速度関数発生手段
4の出力を、速度制御手段1の速度指令として与えてい
る。したがって、現在位置に応じた速度指令により、電
動機が速度制御され、制御対象2が位置決めされる。位
置−速度関数は、目標位置において零になるように設定
されているので、最終的には電動機は停止する。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 4, when a position of a control target 2 is controlled using a speed control means 1, a position detection means 3 is used.
The output of the position-speed function generating means 4 is given to the position detected by using the speed control means 1 as a speed command. Therefore, the speed of the electric motor is controlled by the speed command according to the current position, and the control target 2 is positioned. Since the position-speed function is set to be zero at the target position, the motor eventually stops.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
位置制御装置は、位置制御系の一巡伝達関数の遅れのた
め、その位置に必要な速度指令を与えても、図5に示す
ように電動機速度5はそれぞれの位置において速度指令
6に比し応答が遅れるため、その位置に必要な速度とな
り得ず、大きい位置誤差が発生する。この誤差は、加速
のとき負、減速のとき正の値となるが、加減速の応答が
負荷の影響を受け、正負打ち消すことができず、大きな
位置誤差を発生する主たる原因となっている。
The position control device constructed as described above has a delay as shown in FIG. 5 even when a required speed command is given to the position due to the delay of the loop transfer function of the position control system. Since the response of the motor speed 5 at each position is delayed as compared with the speed command 6, the required speed cannot be obtained at that position, and a large position error occurs. This error has a negative value during acceleration and a positive value during deceleration. However, the acceleration / deceleration response is affected by the load, so that the positive / negative cannot be canceled, which is a major cause of generating a large positional error.

【0004】本発明は、上記問題を解決するため、位置
制御系のフィードバックループのみを用いるのではな
く、移動位置が与えられた場合、その与えられた位置の
移動が達成できる時間−速度関数を発生し、位置制御系
より応答の早い、速度制御系の速度指令として与え、そ
の結果生ずる位置誤差をフィードバックし、時間−速度
関数より計算した位置基準値に対し、位置検出値との偏
差を補正することにより、位置誤差を減少することので
きる位置決め制御装置を、提供することを目的とする。
In order to solve the above problem, the present invention does not use only the feedback loop of the position control system. When a moving position is given, a time-speed function that can achieve the movement of the given position is calculated. Generated and given as a speed command of the speed control system, which responds faster than the position control system, feeds back the resulting position error, and corrects the deviation from the position detected value against the position reference value calculated from the time-speed function. Accordingly, an object of the present invention is to provide a positioning control device capable of reducing a position error.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】図1は、本発明の全体構
成を示すブロック図である。図において、7は速度制御
手段で、速度基準値8により速度制御し、速度を出力と
している。9は制御対象で、速度を入力とし位置を出力
としている。10は時間−速度関数発生手段で、移動距
離を基準値として入力し、時間に対する速度指令8を出
力としている。11は時間−位置関数発生手段で、速度
指令8を積分演算し、位置指令を発生する。12は位置
検出手段で、突合せ点13により差分を求め、速度基準
値8に速度補正信号として与える。以上、移動距離が与
えられると、時間−速度関数により位置決めが進むが、
帰還位置ループによる補正動作により、基準位置と実際
の位置の差がなくなるように制御される。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the present invention. In the figure, reference numeral 7 denotes a speed control means which controls the speed based on a speed reference value 8 and outputs the speed. Reference numeral 9 denotes a control object, which inputs speed and outputs position. Numeral 10 is a time-speed function generating means, which inputs a moving distance as a reference value and outputs a speed command 8 with respect to time. Numeral 11 is a time-position function generating means for integrating the speed command 8 to generate a position command. Numeral 12 denotes a position detecting means for obtaining a difference from the abutting point 13 and giving the difference to the speed reference value 8 as a speed correction signal. As described above, when the moving distance is given, the positioning proceeds by the time-speed function,
The correction operation by the feedback position loop is controlled so that the difference between the reference position and the actual position is eliminated.

【0006】[0006]

【作用】移動距離が与えられると、時間積分値が、丁度
その移動距離となるような図2に示す時間−速度関数1
4を、時間−速度関数発生手段10により発生する。こ
の速度関数を、速度制御手段7の速度基準値8として与
えて制御し、制御対象9が移動する。この場合、速度制
御手段の応答遅れのため、実際の位置はその刻々の位置
基準値8に対し、図2の15の応答に示すように誤差を
発生する。そこで、速度指令の積分から、位置基準値を
時間−位置関数発生手段11により、時間に対する位置
基準値を発生し、位置検出手段12の位置信号と、突合
せ点13により突き合わせる。その結果、求められた位
置誤差の信号により、速度指令値8を修正する。図2か
ら明らかなように、加速時および減速時の誤差−および
+が打ち消され、位置誤差を減少できる。
When the moving distance is given, the time-speed function 1 shown in FIG.
4 is generated by the time-speed function generator 10. This speed function is given and controlled as a speed reference value 8 of the speed control means 7, and the control object 9 moves. In this case, due to a response delay of the speed control means, an error occurs in the actual position with respect to the instantaneous position reference value 8 as shown in a response of 15 in FIG. Therefore, the position reference value is generated with respect to time by the time-position function generation means 11 from the integration of the speed command, and is compared with the position signal of the position detection means 12 by the abutting point 13. As a result, the speed command value 8 is corrected based on the obtained position error signal. As is clear from FIG. 2, the errors-and + during acceleration and deceleration are canceled, and the position error can be reduced.

【0007】[0007]

【実施例】以下図面に基づいて、本発明を詳細に説明す
る。図3は、本発明の一実施例のブロック図である。図
において、16は時間−速度関数発生手段で、移動距離
が与えられると、それを満足する時間−速度関数を発生
する。定トルク直線加速の場合の加速,定速および減速
の各期間における、時間−速度関数を表1に示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram of one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 16 denotes a time-speed function generating means for generating a time-speed function that satisfies a given travel distance. Table 1 shows the time-speed functions in the acceleration, constant speed, and deceleration periods in the case of constant torque linear acceleration.

【表1】[Table 1]

【0008】 [0008]

【0009】速度制御系は、速度制御手段17,電力変
換器18,電動機19,回転パルス発生器20,位置制
御対象21,速度検出手段22から成る速度フィードバ
ック系から構成されており、電動機19の速度は、時間
−速度関数発生手段16により作られた、速度基準値に
応じて制御される。この場合、図2に示したように、時
間−速度関数、すなわち速度基準値14に比し、実際の
電動機速度15は応答が遅れるため位置誤差を発生す
る。そこで、表1の右側に示すように、時間−位置関数
を、図3の時間−位置関数発生手段23により発生し、
それを基準値として、位置検出手段24により得られた
位置の帰還値と突き合わせ、その結果の位置誤差信号
を、速度制御系の速度基準値の補正信号として与える。
この場合、位置検出手段24の検出信号は、応答遅れが
比較的大きいので、進み補償手段25を通して与えるこ
とにより、位置誤差の補正遅れが補償され、位置誤差の
減少に極めて効果がある。
The speed control system comprises a speed feedback system comprising a speed control means 17, a power converter 18, an electric motor 19, a rotation pulse generator 20, a position control object 21, and a speed detection means 22. The speed is controlled according to a speed reference value generated by the time-speed function generating means 16. In this case, as shown in FIG. 2, compared with the time-speed function, that is, the speed reference value 14, the actual motor speed 15 has a delay in response, causing a position error. Therefore, as shown on the right side of Table 1, a time-position function is generated by the time-position function generating means 23 in FIG.
Using this as a reference value, it is compared with the position feedback value obtained by the position detection means 24, and the resulting position error signal is given as a correction signal for the speed reference value of the speed control system.
In this case, since the detection signal of the position detecting means 24 has a relatively large response delay, by giving it through the advance compensating means 25, the correction delay of the position error is compensated, which is extremely effective in reducing the position error.

【0010】以上の説明において、位置制御対象21の
現在位置を、位置検出手段24により検出したが、この
方法の代わりに、回転位置パルス発生器のパルス数をカ
ウンタ等を用いて積分し、図3の点線で示すように位置
検出信号として用いても、実質的に同様の制御をするこ
とができる。
In the above description, the current position of the position control object 21 is detected by the position detecting means 24. Instead of this method, the number of pulses of the rotational position pulse generator is integrated by using a counter or the like, and FIG. Even when used as a position detection signal as indicated by the dotted line 3, substantially the same control can be performed.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明によれば、
移動距離を基にし、時間−速度関数発生手段により、速
度基準値として速度制御系に与えるので、応答性よく速
度制御でき、位置決め精度が向上する。その上、時間−
位置関数発生手段により位置基準値を発生し、実際の位
置との偏差をそのまま、あるいは進み補償した後、速度
基準値を補正するので、極めて高い位置決め精度が得ら
れる。実際、制御装置を試作し、実験した結果では、位
置検出手段による補正量は2〜3%である。このこと
は、時間−速度関数発生手段16に基づく位置決めが主
で、速応性のよい位置決めができることを表している。
なお、位置検出手段24の入力として、回転パルス発生
器20のパルス積分を用いる方法では、位置検出器が不
要となり、経済的に有利である。
As described above, according to the present invention,
Based on the movement distance, the time-speed function generator gives the speed reference value to the speed control system, so that the speed can be controlled with good responsiveness and the positioning accuracy is improved. Besides, time-
Since the position reference value is generated by the position function generation means, and the deviation from the actual position is corrected as it is or after the advance is compensated, the speed reference value is corrected, so that extremely high positioning accuracy can be obtained. Actually, as a result of experimentally producing a control device and conducting experiments, the correction amount by the position detection means is 2 to 3%. This means that positioning based on the time-speed function generating means 16 is mainly performed, and positioning with good responsiveness can be performed.
The method using the pulse integration of the rotation pulse generator 20 as an input to the position detecting means 24 eliminates the need for a position detector, which is economically advantageous.

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

【図1】本発明の原理を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention.

【図2】時間−速度関数および応答を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a time-speed function and a response.

【図3】本発明の一実施例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing one embodiment of the present invention.

【図4】従来の位置決め制御系のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of a conventional positioning control system.

【図5】従来の位置決め制御系の位置−速度関数および
応答を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a position-velocity function and a response of a conventional positioning control system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 速度制御手段 2 制御対象 3 位置検出手段 4 位置−速度関数発生手段 5 電動機速度応答 6 位置−速度関数 7 速度制御手段 8 速度基準値 9 制御対象 10 時間−速度関数発生手段 11 時間−位置関数発生手段 12 位置検出手段 13 突合せ点 14 時間−速度関数 15 電動機速度応答 16 時間−速度関数発生手段 17 速度制御手段 18 電力変換器 19 可変速電動機 20 回転パルス発生器 21 位置制御対象 22 速度検出手段 23 時間−位置関数発生手段 24 位置検出手段 25 進み補償手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Speed control means 2 Control object 3 Position detection means 4 Position-speed function generation means 5 Motor speed response 6 Position-speed function 7 Speed control means 8 Speed reference value 9 Control object 10 Time-speed function generation means 11 Time-position function Generating means 12 position detecting means 13 butting point 14 time-speed function 15 motor speed response 16 time-speed function generating means 17 speed control means 18 power converter 19 variable speed motor 20 rotation pulse generator 21 position control object 22 speed detecting means 23 time-position function generating means 24 position detecting means 25 advance compensating means

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電動機で駆動されて移動される制御対象を
位置決め制御する位置決め制御装置において、 前記制御対象の移動距離が与えられると、移動距離に必
要な時間−速度関数である速度指令を発生する時間−速
度関数発生手段と、 前記制御対象の移動距離すなわち位置を検出する位置検
出手段と、 前記発生された時間−速度関数を用いて、時間−位置関
数である位置指令を発生する時間−位置関数発生手段
と、 前記位置検出手段の出力する検出位置と、前記時間−位
置関数発生手段の出力する位置指令との偏差を用いて、
前記時間−速度関数発生手段の出力である速度指令を補
正する補正手段と、 前記電動機の速度を検出し、補正された速度指令との偏
差を用いて電動機を速度調整する速度制御手段と、 を備えたことを特徴とする位置決め制御装置。
An object to be controlled which is driven and moved by an electric motor is
In a positioning control device that performs positioning control, when a movement distance of the control target is given, the movement distance is required.
Necessary time-time to generate speed command which is speed function-speed
Degree function generating means, and position detection for detecting a moving distance, that is, a position of the control object.
Output means and the generated time-velocity function,
Time-position function generating means for generating a position command which is a number
And the detected position output by the position detecting means, and the time-position
Using the deviation from the position command output by the
The speed command output from the time-speed function generating means is supplemented.
A correcting means for correcting the speed of the electric motor and a deviation from the corrected speed command.
Speed control means for adjusting the speed of the motor using the difference .
【請求項2】前記補正手段は、位置制御系の一巡伝達関
数による時間遅れを補償するための、進み補償特性を有
する補償手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の
位置決め制御装置。
2. The positioning control apparatus according to claim 1, wherein said correction means includes a compensation means having a lead compensation characteristic for compensating for a time delay caused by a loop transfer function of a position control system.
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