JP3165634B2 - Control method and device - Google Patents
Control method and deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばイベントホ
ールの天井リングの昇降装置等に適用される制御方法及
びその装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method applied to, for example, an elevating device for a ceiling ring of an event hall and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】イベントホール等では、天井リングのよ
うに昇降可能な構造物が設けられている。図２は構造物
としてリングを用いた場合の昇降駆動系の概略構成を示
したものである。図２において、１はリングで、その上
面には複数のプーリ２が一定間隔で設けられている。各
プーリ２には、それぞれ一端が例えば天井部位で固定さ
れた吊りワイヤ３が装着され、これらの各吊りワイヤ３
の他端は天井部位に設けられたプーリ４，５を介してア
クチュエータ６に連結される。すなわち、アクチュエー
タ６を駆動することにより、吊りワイヤ３を介してリン
グ１を昇降させることができるように構成されている。
また、上記リング１の各プーリ２の取付け部における高
さ（位置）を検出するための位置センサ７が各アクチュ
エータ６毎に設けられている。2. Description of the Related Art In an event hall or the like, a structure capable of moving up and down like a ceiling ring is provided. FIG. 2 shows a schematic configuration of a lifting drive system using a ring as a structure. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a ring, and a plurality of pulleys 2 are provided on an upper surface thereof at regular intervals. Each pulley 2 is provided with a suspending wire 3 having one end fixed at, for example, a ceiling portion.
Is connected to an actuator 6 via pulleys 4 and 5 provided at a ceiling portion. That is, by driving the actuator 6, the ring 1 can be moved up and down via the suspension wire 3.
Further, a position sensor 7 for detecting the height (position) of the ring 1 at the mounting portion of each pulley 2 is provided for each actuator 6.
【０００３】上記のようにリング１などの構造物を複数
のアクチュエータ６を用いて昇降させる場合、構造物の
自由度は、高さ、前後の傾き、左右の傾きの３自由度で
あるので、吊り点が３点であれば、３本の吊りワイヤ３
の長さとリング１の位置（高さ）及び姿勢（前後の傾
き、左右の傾き）は、１対１に対応がとれる。[0003] When a structure such as the ring 1 is moved up and down using a plurality of actuators 6 as described above, the degrees of freedom of the structure are three degrees of freedom: height, forward and backward inclination, and left and right inclination. If there are three suspension points, three suspension wires 3
, The position (height) and posture (front-back inclination, left-right inclination) of the ring 1 can be in one-to-one correspondence.
【０００４】しかし、実際には、吊りワイヤ３の許容吊
り荷重やリング１の重量により、吊り点を４点以上にせ
ざるを得ない場合が生じてくる。この場合、構造物の位
置と姿勢は、３本の吊りワイヤ３の長さで決まるので、
残りの吊りワイヤ３には、たるみが生じてしまう。In practice, however, there are cases where the number of suspension points must be increased to four or more due to the allowable suspension load of the suspension wire 3 and the weight of the ring 1. In this case, the position and posture of the structure are determined by the length of the three suspension wires 3,
The remaining hanging wires 3 are slack.
【０００５】従って、従来では、構造物の位置・姿勢制
御は、３本の吊りワイヤ３で行ない、残りの吊り点に関
しては、トルク制御用サーボドライバを用いて鉛直上向
きに一定の張力を発生させるという方法が取られてい
る。Therefore, conventionally, the position / posture control of the structure is performed by three suspension wires 3, and a constant tension is generated vertically upward for the remaining suspension points by using a torque control servo driver. The method is taken.
【０００６】図５は、従来の構造物の位置・姿勢制御装
置の構成を示すブロック図である。図５において、１１
は目標位置設定器で、その設定信号は移動速度・姿勢制
御器１２に入力される。また、移動速度・姿勢制御器１
２には、位置センサ７からリング１に対する位置信号が
入力される。移動速度・姿勢制御器１２は、目標位置設
定器１１から目標位置を示す設定信号が入力されると、
位置センサ７から送られてくるリング１の位置信号を参
照しながらｎ個の速度制御用サーボドライバ１３に制御
信号を出力する。この場合、ｎ（＝３）自由度の構造物
１４に対し、ｍ（＝１２）個のアクチュエータ６がある
場合、上記のようにｎ（＝３）個のアクチュエータ６に
対しては速度制御用サーボドライバ１３により駆動する
が、他の残りのｍ−ｎ（１２−３＝９）個のアクチュエ
ータ６については、トルク制御用サーボドライバ１５を
用いて制御する。このトルク制御用サーボドライバ１５
は、例えば吊りワイヤ３の１本当りの平均吊り荷重の７
５％の張力がトルク制御の吊り点に掛かるようにアクチ
ュエータ６を駆動する。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional structure position / posture control apparatus. In FIG. 5, 11
Is a target position setting device whose setting signal is input to the moving speed / posture controller 12. In addition, the moving speed / posture controller 1
2, a position signal for the ring 1 is input from the position sensor 7. When a setting signal indicating a target position is input from the target position setting device 11,
A control signal is output to the n speed control servo drivers 13 with reference to the position signal of the ring 1 sent from the position sensor 7. In this case, if there are m (= 12) actuators 6 with respect to the structure 14 having n (= 3) degrees of freedom, as described above, n (= 3) actuators 6 are used for speed control. Although driven by the servo driver 13, the remaining m−n (12−3 = 9) actuators 6 are controlled using the torque control servo driver 15. This torque control servo driver 15
Is, for example, 7 of the average hanging load per one of the hanging wires 3.
The actuator 6 is driven so that a tension of 5% is applied to the suspension point of the torque control.
【０００７】上記の構成において、まず、ｎ個の位置セ
ンサ７によりリング１の位置を検出し、その検出信号を
移動速度・姿勢制御器１２に入力する。移動速度・姿勢
制御器１２は、位置センサ７の検出信号により、ｎ自由
度のリング１の位置・姿勢を求めた後、目標位置設定器
１１による設定位置とリング１の位置を比較し、目標位
置とリング１の現在位置との差に応じてリング１の移動
速度や姿勢修正速度を決定する。更に移動速度・姿勢制
御器１２は、これらの移動速度や姿勢修正速度によりア
クチュエータ６の駆動速度を決定し、速度制御用サーボ
ドライバ１３によりアクチュエータ６を駆動してリング
１の位置・姿勢制御を行なう。In the above configuration, first, the position of the ring 1 is detected by the n number of position sensors 7, and the detection signal is input to the moving speed / posture controller 12. The moving speed / posture controller 12 calculates the position / posture of the ring 1 having n degrees of freedom based on the detection signal of the position sensor 7, compares the position set by the target position setting device 11 with the position of the ring 1, The moving speed and the posture correction speed of the ring 1 are determined according to the difference between the position and the current position of the ring 1. Further, the moving speed / posture controller 12 determines the driving speed of the actuator 6 based on the moving speed and the posture correcting speed, and drives the actuator 6 by the speed control servo driver 13 to control the position / posture of the ring 1. .
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来にお
ける構造物の位置・姿勢制御方法では、下降制御を行な
った場合、移動開始時や下降速度が切換った際に各吊り
点の速度やワイヤ張力に著しい振動が生じるという問題
がある。例えば図２において、リング１を真上から見て
吊り点が１２０°ピッチとなるように吊り点ａ，ｅ，ｉ
における３本の吊りワイヤ３でリング１の位置・姿勢制
御を行ない、残りの９本の吊りワイヤ３はワイヤ１本当
りの平均吊り荷重の７５％の張力を発生させながらリン
グ１を３ｍ下降させるというシミュレーションを行なっ
たところ、図６に示すような結果を得た。なお、下降速
度は、目標位置との差が２ｍ以上は高速、０．５〜２ｍ
は中速、０．５ｍ以下は低速とした。図６の（ａ）は時
間の経過と各吊り点の位置との関係、（ｂ）は時間の経
過と各吊り点の速度との関係、（ｃ）は時間の経過と各
ワイヤ張力との関係を示したものである。この図６から
明らかなように、移動開始時や下降速度が、高速→中
速、中速→低速、に切換った際には、各吊り点の速度や
ワイヤ張力に著しい振動が生じている。この振動によ
り、吊りワイヤ３の許容張力を越えてしまうという問題
がある。However, in the above-described conventional structure position / posture control method, when the descent control is performed, the speed of each suspension point and the wire speed at the start of movement or when the descent speed is switched are changed. There is a problem that significant vibration occurs in the tension. For example, in FIG. 2, when the ring 1 is viewed from directly above, the hanging points a, e, i are set so that the hanging points have a pitch of 120 °.
The position and orientation of the ring 1 is controlled by the three suspension wires 3 in the above, and the remaining nine suspension wires 3 lower the ring 1 by 3 m while generating a tension of 75% of the average suspension load per wire. As a result, a result as shown in FIG. 6 was obtained. The descending speed is high when the difference from the target position is 2 m or more, and 0.5 to 2 m.
Is medium speed and 0.5 m or less is low speed. 6A shows the relationship between the passage of time and the position of each hanging point, FIG. 6B shows the relationship between the passage of time and the speed of each hanging point, and FIG. 6C shows the relationship between the passage of time and each wire tension. It shows the relationship. As is apparent from FIG. 6, when the movement is started or when the descending speed is switched from high speed to medium speed or medium speed to low speed, remarkable vibration occurs in the speed and wire tension of each suspension point. . This vibration causes a problem that the allowable tension of the suspension wire 3 is exceeded.
【０００９】この振動は、トルク制御を行なっている９
本の吊り点に対するアクチュエータ６の慣性、吊りワイ
ヤ３のばね剛性及びリング１の吊り荷重から決まる固有
振動であり、トルク制御によりアクチュエータ６の位置
決めが行なわれないことに起因する。本発明は上記の課
題を解決するためになされたもので、ワイヤ張力や吊り
点速度に振動が生じ難い制御方法及びその装置を提供す
ることを目的とする。This vibration causes torque control 9
This is a natural vibration determined by the inertia of the actuator 6 with respect to the hanging point of the book, the spring rigidity of the hanging wire 3 and the hanging load of the ring 1, and is caused by the fact that the actuator 6 is not positioned by torque control. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a control method and a control apparatus in which a vibration does not easily occur in a wire tension or a suspension point speed.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、所望の移動速
度にて移動する制御対象の位置及び姿勢の制御を、該制
御対象に対して指定された自由度を越える個数のアクチ
ュエータにて行なう制御方法において、上記各アクチュ
エータに対応する上記制御対象の各位置を位置センサに
より計測する第１のステップと、上記各位置センサによ
り計測された制御対象の各位置に基づいて逆座標変換器
により上記制御対象の高さ、前後の傾き、左右の傾きを
求める第２のステップと、上記第２のステップで求めた
制御対象の高さ、前後の傾き、左右の傾きを移動速度・
姿勢制御器に入力し、目標位置設定器で設定された目標
位置と上記制御対象の現在位置との差に応じて制御対象
の移動速度を決定すると共に、制御対象の傾きを水平に
するための姿勢修正速度を決定する第３のステップと、
上記昇降速度及び姿勢修正速度から各アクチュエータの
速度指令を順座標変換器により算出する第４のステップ
と、上記第４ステップで算出した速度指令に基づいて上
記各アクチュエータを駆動して上記制御対象の位置及び
姿勢を制御する第５のステップとを具備したことを特徴
とする。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the position and orientation of a controlled object moving at a desired moving speed are controlled by a number of actuators exceeding the degree of freedom specified for the controlled object. In the control method, each of the above actuators
Each position of the controlled object corresponding to the
A first step of measurement by the position sensors
Inverse coordinate converter based on each position of the controlled object
The height of the control object, the front and rear inclination, and the left and right inclination
The second step to be determined and the second step
The moving speed and the height of the controlled object,
Target input to the attitude controller and set by the target position setting device
Control target according to the difference between the position and the current position of the control target
Determine the moving speed of the
A third step of determining a posture correction speed for performing
From the above lifting / lowering speed and posture correction speed,
Fourth step of calculating speed command by forward coordinate converter
Based on the speed command calculated in the fourth step.
By driving each actuator, the position of the controlled object and
A fifth step of controlling the posture.
And
【００１１】また、本発明は、所望の移動速度にて移動
する制御対象の位置及び姿勢の制御を、該制御対象に対
して指定された自由度を越える個数のアクチュエータに
て行なう制御装置において、上記各アクチュエータに対
応する上記制御対象の各位置を計測する位置センサと、
上記各位置センサにより計測された制御対象の各位置に
基づいて上記制御対象の高さ、前後の傾き、左右の傾き
を求める逆座標変換器と、上記逆座標変換器で求めた制
御対象の高さ、前後の傾き、左右の傾きと目標位置設定
器で設定された目標位置との差に応じて制御対象の移動
速度を決定すると共に、制御対象の傾きを水平にするた
めの姿勢修正速度を決定する移動速度・姿勢制御器と、
上記移動速度・姿勢制御器で求めた移動速度及び姿勢修
正速度から各アクチュエータの速度指令を出力する順座
標変換器と、上記順座標変換器から出力される速度指令
に基づいて上記各アクチュエータを駆動して上記制御対
象の位置及び姿勢を制御するサーボドライバとを具備し
たことを特徴とする。Further, the present invention provides a control apparatus for controlling the position and orientation of a control target moving at a desired moving speed by using a number of actuators exceeding a degree of freedom specified for the control target. For each of the above actuators
A position sensor for measuring a corresponding position of the control object,
Each position of the controlled object measured by each of the above position sensors
Based on the height of the above-mentioned control object, front-back inclination, left-right inclination
Inverse coordinate converter to obtain the
Target height, front and rear inclination, left and right inclination and target position setting
Movement of the control target according to the difference from the target position set by the
Determine the speed and level the slope of the controlled object.
Speed and attitude controller that determines the attitude correction speed for
The moving speed and posture obtained by the above moving speed and posture controller
Output the speed command of each actuator from the normal speed
Target converter and speed command output from the forward coordinate converter
Driving each of the actuators based on
And a servo driver for controlling the position and orientation of the elephant.
It is characterized by having .
【００１２】（作用）本発明では、順座標変換器及び逆
座標変換器を用いてリングの位置・姿勢（ｎ自由度）と
ｍ個のアクチュエータの位置との関係付けを行なう。即
ち、制御対象の位置・姿勢をｎ×１の＾ｘs 、各アクチ
ュエータの位置をｍ×１の＾ｘA 、順座標変換行列をｍ
×ｎの＾Ｔとすれば、常に次に示す（１）式が成立す
る。(Operation) In the present invention, the relationship between the position / posture (n degrees of freedom) of the ring and the positions of the m actuators is performed using a forward coordinate converter and a reverse coordinate converter. That is, the position / posture of the control target is n × 1 Δx s , the position of each actuator is m × 1 Δx A , and the forward coordinate transformation matrix is m
If ΔT of × n is satisfied, the following equation (1) is always satisfied.
【００１３】 ＾ｘA ＝＾Ｔ＾ｘs …（１） 制御対象が図２に示したリング１の例では、＾ｘs に相
当するリング１の高さ、前後の傾き及び左右の傾きが与
えられれば、＾ｘA に相当する各吊りワイヤ３の天井か
らの吊り高さは、吊りワイヤ３の本数が４本以上、何本
に増えても一意に決まる。＾ x A = ＾ T ＾ x s (1) In the example of the ring 1 whose control object is shown in FIG. 2, the height of the ring 1 corresponding to ＾ x s , the front-back inclination, and the left-right inclination are: given, ^ hanging height from the ceiling of the suspension wire 3 corresponding to x a, the hanging number of wires 3 is four or more, uniquely determined even if the number many present.
【００１４】上記（１）式の両辺を時間微分すると、次
の（２）式が得られる。 ＾ｖA ＝＾Ｔ＾s …（２） この（２）式の演算を順座標変換器で行なう。なお、＾
ｖs は、制御対象の速度・角速度、＾ｖA は各アクチュ
エータ６の速度を示す。The following equation (2) is obtained by temporally differentiating both sides of the above equation (1). ＾ v A = ＾ T ＾ s (2) The operation of equation (2) is performed by a forward coordinate converter. Note that ＾
v s is the speed-angular velocity of the controlled object, ^ v A indicates the speed of each actuator 6.
【００１５】一方、順座標変換行列＾Ｔには、疑似逆行
列＾Ｔ# が存在する。疑似逆行列＾Ｔ# を用いると、次
の（３）式の関係が得られる。 ＾ｘs ＝＾Ｔ＾ｘA …（３） この（３）式の計算内容を逆座標変換器で行なう。すな
わち、逆座標変換器は、位置センサで計測されたアクチ
ュエータ６の位置ｘA より、リング１の位置・姿勢＾ｘ
s を求める。On the other hand, a pseudo-inverse matrix ΔT # exists in the forward coordinate transformation matrix ΔT. Using the pseudo-inverse matrix ΔT # , the following equation (3) is obtained. ＾ x s = ＾ T ＾ x A (3) The calculation contents of the equation (3) are performed by the inverse coordinate converter. In other words, the inverse coordinate converter is, from the position x A of the actuator 6, which is measured by the position sensor, the position and posture of the ring 1 ^ x
Ask for s .
【００１６】そして、上記（２）式、（３）式を基に次
のような制御系を構成する。まず、位置センサで計測さ
れたｍ個のアクチュエータ６の位置ｘA 、すなわちリン
グ１の例では、吊り高さの値を逆座標変換器に入力し、
リング１の位置・姿勢＾ｘs を求める。このリング１の
位置・姿勢＾ｘs は、移動速度・姿勢制御器に送られ
る。移動速度・姿勢制御器は、目標位置設定器で設定さ
れた目標位置とリング１の現在位置とを比較し、その差
に応じてリング１の移動速度を決定すると共に、制御対
象の姿勢、すなわち、リング１の例では、その前後と左
右の傾きを水平にするような姿勢修正速度を決定する。
これら移動速度及び姿勢修正速度＾ｖs は順座標変換器
に送られ、各アクチュエータの速度指令＾ｖA が求めら
れる。The following control system is constructed based on the above equations (2) and (3). First, the position x A of the m actuator 6, which is measured by the position sensor, i.e. in the example of the ring 1, enter the value of the hanging height inverse coordinate converter,
Determining the position and orientation ^ x s of the ring 1. Position and orientation ^ x s of the ring 1 is sent to the moving speed and attitude controller. The moving speed / posture controller compares the target position set by the target position setting device with the current position of the ring 1 and determines the moving speed of the ring 1 according to the difference, and at the same time, the posture of the control object, that is, In the example of the ring 1, the posture correction speed is determined so that the front and rear and left and right inclinations are horizontal.
The moving speed and the posture correction speed v s are sent to the forward coordinate converter, and the speed command ＾ v A of each actuator is obtained.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る
制御装置の構成を示すブロック図である。１１は目標位
置設定器で、その設定信号は冗長自由度同期制御装置２
１に入力される。この同期制御装置２１は、移動速度・
姿勢制御器２１１、順座標変換器２１２、逆座標変換器
２１３からなり、上記目標位置設定器１１による設定信
号が移動速度・姿勢制御器２１１に入力される。また、
逆座標変換器２１３には、位置センサ７から制御対象で
あるリング等の構造物１４に対する位置信号、即ち各ア
クチュエータ６の位置を示す信号が入力される。上記位
置センサ７は、構造物１４の吊り点毎に吊り高さを計測
する。逆座標変換器２１３は、各アクチュエータの位置
を基に制御対象である構造物１４の位置及び姿勢を求
め、移動速度・姿勢制御器２１１に入力する。移動速度
・姿勢制御器２１１は、逆座標変換器２１３で求めた構
造物１４の姿勢及び移動速度を基に姿勢修正速度を求
め、順座標変換器２１２に入力する。この順座標変換器
２１２は、構造物１４の姿勢修正速度及び移動速度を基
に各アクチュエータ６の駆動速度を決定し、サーボドラ
イバ１３に入力する。このサーボドライバ１３は、順座
標変換器２１２からの指令に従ってアクチュエータ６を
駆動し、構造物１４を目標位置へ移動させる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a control device according to an embodiment of the present invention. Numeral 11 denotes a target position setting device whose setting signal is a redundant degree of freedom synchronous control device 2.
1 is input. The synchronization control device 21 determines the moving speed
An attitude controller 211, a forward coordinate converter 212, and an inverse coordinate converter 213 are provided. A setting signal from the target position setting device 11 is input to the moving speed / posture controller 211. Also,
A position signal for the structure 14 such as a ring to be controlled, that is, a signal indicating the position of each actuator 6 is input from the position sensor 7 to the inverse coordinate converter 213. The position sensor 7 measures the suspension height at each suspension point of the structure 14. The inverse coordinate converter 213 obtains the position and orientation of the structure 14 to be controlled based on the position of each actuator, and inputs the obtained position and orientation to the movement speed / posture controller 211. The moving speed / posture controller 211 obtains a posture correction speed based on the posture and the moving speed of the structure 14 obtained by the inverse coordinate converter 213, and inputs the corrected speed to the forward coordinate converter 212. The forward coordinate converter 212 determines the drive speed of each actuator 6 based on the attitude correction speed and the movement speed of the structure 14, and inputs the drive speed to the servo driver 13. The servo driver 13 drives the actuator 6 in accordance with a command from the forward coordinate converter 212 to move the structure 14 to a target position.
【００１８】次に上記実施形態の動作を図２及び図３に
示すリング１を昇降駆動する場合を例に説明する。図３
は、リング１の座標系を示したものである。リング１の
自由度は、高さ、前後の傾き、左右の傾きの３自由度で
ある。リング１は、例えば１２点の吊り点を持っている
が、図３に示すようにその０−ｘｙ座標を定義する。こ
こでは、リング１の中心点を座標原点とする。各吊り点
の座標値を吊り点ａからｌまで順に（ｘa ，ｙa ），
（ｘb ，ｙb ），…，（ｘl ，ｙl ）、位置センサ７の
計測値を＾ｘA ＝（Ｚa ，Ｚb ，…，Ｚl ）t 、リング
１の高さをＺR 、前後の傾きをθFB、左右の傾きをθRL
とし、＾ｘs ＝（ＺR ，θFB，θRL）t とする時、次に
示す（４）式の関係がある。なお、上式における括弧の
右肩のｔは行列の転置を示している。Next, the operation of the above embodiment will be described by taking as an example a case where the ring 1 shown in FIGS. 2 and 3 is driven up and down. FIG.
Shows a coordinate system of the ring 1. The degree of freedom of the ring 1 is three degrees of freedom: height, front-back inclination, left-right inclination. The ring 1 has, for example, 12 hanging points, and defines its 0-xy coordinates as shown in FIG. Here, the center point of the ring 1 is set as the coordinate origin. In order to coordinate values of the respective hanging points from suspension point a to l (x a, y a) ,
(X b , y b ),..., ( Xl , yl ), the measured value of the position sensor 7 is ＾ x A = (Z a , Z b ,..., Z l ) t , and the height of the ring 1 is Z R , front and rear inclination θ FB , left and right inclination θ RL
When ＾ x s = (Z R , θ FB , θ RL ) t , the following equation (4) holds. In addition, t in the upper right of the parenthesis in the above equation indicates transposition of the matrix.
【００１９】[0019]
【数１】 よって、順座標変換行列＾Ｔは、（５）式となる。(Equation 1) Therefore, the forward coordinate transformation matrix ＾ T is given by equation (5).
【００２０】[0020]
【数２】 (Equation 2)
【００２１】また、＾Ｔの疑似逆行列Ｔ# は、（５）式
に数値を代入して値を求める。以上により演算手順は、
次のようになる。まず、位置センサ７で計測された各吊
り点の高さ＾ｘA を逆座標変換器２１３に入力し、次に
示す（６）式により、高さＺR ，前後の傾きθFB，左右
の傾きθRLを求める。The value of the pseudo inverse matrix T # of ΔT is obtained by substituting a numerical value into the equation (5). Thus, the calculation procedure is
It looks like this: First, the height ＾ x A of each hanging point measured by the position sensor 7 is input to the inverse coordinate converter 213, and the height Z R , the front-back inclination θ FB , the left and right Obtain the slope θ RL .
【００２２】[0022]
【数３】 (Equation 3)
【００２３】逆座標変換器２１３で求めたリング１の位
置・姿勢＾ｘs ＝（ＺR ，θFB，θRL）t は、移動速度
・姿勢制御器２１１に送られる。この移動速度・姿勢制
御器２１１では、目標位置設定器１１で設定された目標
高さとリング１の高さＺR との差に応じてリング１の昇
降速度ｖR を決定すると共に、リング１の傾きθFB，θ
RLを水平にするための姿勢修正速度ｗFB，ｗRLを決定す
る。ｖR ，ｗFB，ｗRLは、順座標変換器２１２に送ら
れ、次に示す（７）式により各アクチュエータ６の速度
指令＾ｖA ＝（ｖa ，ｖb ，…，ｖl ）T が算出され
る。The position / posture ＾ x s = (Z R , θ FB , θ RL ) t of the ring 1 obtained by the inverse coordinate converter 213 is sent to the moving speed / posture controller 211. The moving speed / posture controller 211 determines the elevating speed v R of the ring 1 according to the difference between the target height set by the target position setting device 11 and the height Z R of the ring 1, Slope θ FB , θ
Posture corrected speed w FB in order to level the RL, to determine the w RL. v R, w FB, w RL are sequentially transmitted coordinate converter 212, the following (7) speed command for each actuator 6 by formula ^ v A = (v a, v b, ..., v l) T Is calculated.
【００２４】[0024]
【数４】 (Equation 4)
【００２５】上記各アクチュエータ６の速度指令＾ｖA
は、速度制御用サーボドライバ１３へ送られ、各アクチ
ュエータ６が速度＾ｖA で駆動されてリング１の位置姿
勢制御が行なわれる。The speed command Δv A of each actuator 6
Is sent to the speed control servo driver 13, and each actuator 6 is driven at the speed Δv A to control the position and orientation of the ring 1.
【００２６】図４は、本発明方法によるシミュレーショ
ン結果を示したものである。図４の（ａ）は時間の経過
と各吊り点の位置との関係、（ｂ）は時間の経過と各吊
り点の速度との関係、（ｃ）は時間の経過と各ワイヤ張
力との関係を示したものである。この図４から明らかな
ように、リング１の下降操作を行なった場合、吊りワイ
ヤ３の張力変動は５ｋｇ程度であり、移動開始時や下降
速度が切換った際においても、各吊り点の速度やワイヤ
張力に生じる振動は非常に小さく、この振動により吊り
ワイヤ３の許容張力を越えるというこは全くない。FIG. 4 shows a simulation result by the method of the present invention. 4A shows the relationship between the passage of time and the position of each hanging point, FIG. 4B shows the relationship between the passage of time and the speed of each hanging point, and FIG. 4C shows the relationship between the passage of time and each wire tension. It shows the relationship. As is clear from FIG. 4, when the lowering operation of the ring 1 is performed, the tension fluctuation of the suspending wire 3 is about 5 kg, and the speed of each suspending point even at the start of movement or when the descending speed is switched. And the vibration caused by the wire tension is very small, and the vibration does not exceed the allowable tension of the suspension wire 3 at all.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、所
望の移動速度にて移動する制御対象の位置及び姿勢の制
御を、該制御対象に対して指定された自由度を越える個
数のアクチュエータにて行なう制御方法又は制御装置に
おいて、各アクチュエータの位置を基に制御対象の位置
及び姿勢を求めた後、該制御対象の姿勢及び移動速度を
基に姿勢修正速度を求め、各アクチュエータの駆動速度
を決定するようにしたので、ワイヤ張力や吊り点速度に
振動が生じ難く、安定した制御を行なうことができる。As described above in detail, according to the present invention, the control of the position and the attitude of the controlled object moving at the desired moving speed is performed by controlling the number of degrees of freedom exceeding the specified degree of freedom for the controlled object. In a control method or a control device performed by an actuator, a position and a posture of a control target are obtained based on a position of each actuator, and then a posture correction speed is obtained based on a posture and a moving speed of the control target, and driving of each actuator is performed. Since the speed is determined, vibration does not easily occur in the wire tension or the suspension point speed, and stable control can be performed.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置のシステム
構成図。FIG. 1 is a system configuration diagram of a control device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の対象とするリングの昇降駆動システム
の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a ring lifting / lowering drive system to which the present invention is applied.
【図３】本発明におけるリングの座標系を示す図。FIG. 3 is a view showing a coordinate system of a ring according to the present invention.
【図４】本発明の制御方法によるシミュレーション結果
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a simulation result by the control method of the present invention.
【図５】従来の制御装置のシステム構成図。FIG. 5 is a system configuration diagram of a conventional control device.
【図６】従来の制御方法によるシミュレーション結果を
示す図。FIG. 6 is a diagram showing a simulation result by a conventional control method.
１ リング ２ プーリ ３ 吊りワイヤ ４，５ プーリ ６ アクチュエータ ７ 位置センサ １１ 目標位置設定器 １３ 速度制御用サーボドライバ １４ 構造物 ２１ 冗長自由度同期制御装置 ２１１ 移動速度・姿勢制御器 ２１２ 順座標変換器 ２１３ 逆座標変換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ring 2 Pulley 3 Suspension wire 4, 5 Pulley 6 Actuator 7 Position sensor 11 Target position setting device 13 Speed control servo driver 14 Structure 21 Redundancy synchronization control device 211 Moving speed / posture control device 212 Forward coordinate converter 213 Inverse coordinate converter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−32092（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−185502（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−91810（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−138560（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05D 3/00 - 3/20 B25J 9/00 - 9/22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-49-32092 (JP, A) JP-A-3-185502 (JP, A) JP-A-3-91810 (JP, A) 138560 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G05D 3/00-3/20 B25J 9/00-9/22
Claims (2)
位置及び姿勢の制御を、該制御対象に対して指定された
自由度を越える個数のアクチュエータにて行なう制御方
法において、上記各アクチュエータに対応する上記制御対象の各位置
を位置センサにより計測する第１のステップと、 上記各位置センサにより計測された制御対象の各位置に
基づいて逆座標変換器により上記制御対象の高さ、前後
の傾き、左右の傾きを求める第２のステップと、 上記第２のステップで求めた制御対象の高さ、前後の傾
き、左右の傾きを移動速度・姿勢制御器に入力し、目標
位置設定器で設定された目標位置と上記制御対象の現在
位置との差に応じて制御対象の移動速度を決定すると共
に、制御対象の傾きを水平にするための姿勢修正速度を
決定する第３のステップと、 上記昇降速度及び姿勢修正速度から各アクチュエータの
速度指令を順座標変換器により算出する第４のステップ
と、 上記第４ステップで算出した速度指令に基づいて上記各
アクチュエータを駆動して上記制御対象の位置及び姿勢
を制御する第５のステップと を具備したことを特徴とす
る位置姿勢 制御方法。1. A control of the position and orientation of the controlled object to move at a desired travel speed, the control method carried out in the number of actuators that exceeds the degree of freedom that is specified for the controlled object, to the actuators Corresponding positions of the above controlled objects
In the first step of measuring the position of the object to be controlled by the position sensor,
Based on the height of the above-mentioned controlled object by the inverse coordinate converter, before and after
A second step of obtaining the inclination of the object to be controlled, the height of the control object obtained in the second step, the inclination of the front and rear,
Input the left and right inclination to the movement speed / posture controller,
The target position set by the position setting device and the current
Determine the moving speed of the controlled object according to the difference from the position.
In addition, the posture correction speed for leveling the tilt of the
From the third step of determining and the above elevating speed and posture correcting speed,
Fourth step of calculating speed command by forward coordinate converter
If, each based on the speed command calculated in the fourth step
By driving the actuator, the position and orientation of the control object
Be characterized by comprising a fifth step of controlling the
Position and attitude control method.
位置及び姿勢の制御を、該制御対象に対して指定された
自由度を越える個数のアクチュエータにて行なう制御装
置において、上記各アクチュエータに対応する上記制御対象の各位置
を計測する位置センサと、 上記各位置センサにより計測された制御対象の各位置に
基づいて上記制御対象の高さ、前後の傾き、左右の傾き
を求める逆座標変換器と、 上記逆座標変換器で求めた制御対象の高さ、前後の傾
き、左右の傾きと目標位置設定器で設定された目標位置
との差に応じて制御対象の移動速度を決定すると共に、
制御対象の傾きを水平にするための姿勢修正速度を決定
する移動速度・姿勢制御器と、 上記移動速度・姿勢制御器で求めた移動速度及び姿勢修
正速度から各アクチュエータの速度指令を出力する順座
標変換器と、 上記順座標変換器から出力される速度指令に基づいて上
記各アクチュエータを駆動して上記制御対象の位置及び
姿勢を制御するサーボドライバと を具備したことを特徴
とする位置姿勢 制御装置。Wherein the control of the position and orientation of the controlled object to move at a desired traveling speed, a control device for performing at the number of actuators that exceeds the degree of freedom that is specified for the controlled object, to the actuators Corresponding positions of the above controlled objects
And the position of the control target measured by each of the above position sensors.
Based on the height of the above-mentioned control object, front-back inclination, left-right inclination
And the height of the controlled object and the inclination before and after
And the target position set by the target position setting device
And determines the moving speed of the controlled object according to the difference between
Determines the posture correction speed for leveling the tilt of the controlled object
Speed / posture controller, and the moving speed / posture obtained by the above speed / posture controller.
Output the speed command of each actuator from the normal speed
Based on the speed converter output from the target converter and the forward coordinate converter.
By driving each actuator, the position of the control object and
Characterized by including a servo driver for controlling the attitude
Position and orientation control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00507696A JP3165634B2 (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Control method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00507696A JP3165634B2 (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Control method and device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09198142A JPH09198142A (en) | 1997-07-31 |
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ID=11601306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104014127B (en) * | 2014-05-22 | 2017-08-29 | 天津恒威先创科技发展有限公司 | Electronic game rotation and lifting simulator |
-
1996
- 1996-01-16 JP JP00507696A patent/JP3165634B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| JPH09198142A (en) | 1997-07-31 |
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