JP4129713B2 - シミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御装置とその制御方法 - Google Patents
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【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、移動体若しくは回転体の制御対象とそれを制御する制御装置から構成された装置において、制御対象である移動体等に接続しなくても、移動体等の制御プログラムをデバッグ可能にする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、制御対象［以下、単に「移動体」と総称する］の制御プログラムをデバッグ(debug) しようとする場合、図３に示すように実際の制御対象を接続することにより行われていた［以下、これを「第１の従来例」という］。
図３において、制御装置１a は位置制御部10と現在位置信号演算部11から成る。位置制御部10は、位置指令信号Ｓ1 及び現在位置信号演算部11からの現在位置信号Ｓ5 を受入れ、速度指令信号Ｓ2 を出力する。
制御対象２は、サーボアンプ20, サーボモータ21, 位置検出器22, 速度検出器23から成る。サーボアンプ20は位置制御部10から速度指令信号Ｓ2 と速度検出器23からの速度フィードバック信号Ｓ6 とにより、電流指令信号Ｓ3 を出力する。サーボモータ21は、サーボアンプ20から電流指令信号Ｓ3 に基づいて回転動作をする。位置検出器22はサーボモータ21の回転位置を検出する。速度検出器23はサーボモータ21の回転位置を検出する。そして、図３における速度検出器23は、位置検出器22により兼用されてもよい。
移動体の制御プログラムをデバッグしようとする際に必要である現在位置信号を得るためには、サーボアンプ20，サーボモータ21，位置検出器22, 速度検出器23を含む制御対象２が必要不可欠であった。
【０００３】
また、従来例２として特開平11-272307 ・モーションコントロール装置が見られる。これは、「サーボモータを停止させ、ドライブ上のサーボモータ・負荷シミュレータを用いて、ユーザプログラムをテストする。これにより、ユーザプログラムのバグにより、負荷を破壊することを防ぐ。」という課題に対して、「モータを実際に稼働させないので、ユーザプログラムデバッグ時に、負荷を必要としない。実機を動作させなくても、負荷を破壊しないことや、負荷の計上に関する制約に反していないことを、デバッグのみで確認できるようにした。」との解決手段が記されている。
この従来例２は、モータのふるまいについて着目しているが、実際に位置指令信号の段階でのシミュレーションには、その負荷モータを駆動するドライバ等をも備えた状態での負荷シミュレータでなければ、正確な演算はできない。
この点本発明は、移動体の制御プログラムを位置指令信号の段階においてのシミュレーションデバッグする手段であり、従来例２と発明の範疇が異なる。
【０００４】
さらに、特開平11-219209 ・汎用ＰＬＣのオフラインシミュレーション装置がある［以下、これを「第３の従来例」という］。これの課題は「作成したユーザプログラムをデバッグするには実機運転が必要であるため、多大な時間と労力を要した。」ので、その解決手段は「ＣＰＵモジュール内のユーザプログラム領域に、予め動作保証・パケージ化された位置決めハードモジュールの模擬出力演算部12とアンプ、モータの模擬出力演算部13を常駐させることにより、ＣＰＵモジュールとパソコンだけのシステム構成でオフラインシミュレーションを実現する。」としている。
第３の従来例もやはり、アンプを備えたモータのふるまいに主眼を置くが、位置決めハードモージュールの模擬出力演算部と１次遅れ要素近似模擬出力演算部が作動することから、オフラインシミュレーションができ簡単にデバッグできるとしている。
しかし、本発明においては飽くまで「速度指令信号」に対する「位置フィードバック」を求めるものであり、推定される位置を導出する「推定位置フィードバック演算部」での比例定数を１とし、理想的なフィードバックによるシーケンスのデバッグが本発明の究極の目的であり、また本発明は比例定数に一次遅れ演算や他の演算式を設け、より実際に近いシミュレーションも可能であるから、その点においても本発明は第３の従来例と別異の発明であり、それを凌駕している。
【発明が解決しようとする課題】
ところで第１の従来例では、移動体の制御プログラムをデバッグしようとする場合、制御装置に対して、実際の制御対象を接続しなければならかったため、複数台の移動体を動作させ制御プログラムのデバッグ段階において、制御対象である複数台の移動体を容易する必要があり、デバッグが容易に出来なかった。
また、移動対の制御プログラムをデバッグする際に、移動体を接続していると、移動体は当然のことながら回転するが、デバッグ段階においては、予想できない動作を行う可能性があり、非常に危険であった。
そこで、本発明は制御装置に対して、実際の制御対象である移動体を接触しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にすることを目的とする。
【０００５】
【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請求項１の発明のシミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御装置は、制御対象と、これらの制御対象を制御するドライバあるいはコントローラ等から成る制御装置において、前記制御装置内部で、通常モードとシミュレーションモードを切り換えるモード切替スイッチと、前記制御対象の代替として設けられ、入力された速度指令信号に比例定数を乗じた推定位置信号を出力する推定位置フィードバック演算部と、前記シミュレーションモードのときは、前記モード切替スイッチを介して、前記制御装置に前記制御対象の代替となる前記推定位置フィードバック演算部を接続し、前記推定位置フィードバック演算部が演算した前記推定位置フィードバック信号を、位置フィードバック信号として現在位置信号演算部へ与え、その現在位置信号演算部が導出した現在位置信号を位置制御部へ負帰還する手段とを備えたことを特徴とするものである。上記構成によれば、制御装置に制御対象である移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムをデバッグ可能にするものである。
【０００７】
本発明の請求項２の発明のシミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御方法は、制御対象をドライバあるいはコントローラ等にて制御する場合に、通常モードまたはシミュレーションモードの切り換えを行い、前記シミュレーションモードのときに、前記制御対象からの位置フィードバック信号の代替として、位置制御部から入力された速度指令信号に比例定数を乗じる演算を行って推定位置フィードバック信号を求め、前記推定位置フィードバック信号に基づいて現在位置信号を求め、前記現在位置信号を前記位置制御部へ負帰還し、前記制御対象の制御プログラムをデバッグすることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。全ての図面において、同一符号は同一もしくは相当部材を示す。
図１は、本発明の実施の形態における回路構成を示すブロック図である。
図１において、制御装置１は位置制御部10、推定位置フィードバック演算部12、現在位置信号演算部11、モード切替スイッチＳＷ1 から成る。
位置制御部10は、位置指令信号Ｓ1 及び現在位置信号演算部11からの現在位置信号信号Ｓ5 によって、速度指令信号Ｓ2 を出力する。
推定位置フィードバック演算部12は、速度指令信号Ｓ2 に基づき推定位置フィードバック信号Ｓ7 を出力する。
現在位置信号演算部11は、推定位置フィードバック信号Ｓ7 に基づいて現在位置信号信号Ｓ5 を出力する。
モード切替スイッチＳＷ1 は、制御対象２を制御するときは、通常モード（接点）ＳＴ1 にし、速度指令信号Ｓ2 を制御対象２に対して出力する。
また、移動体の制御プログラムのデバッグをする場合には、モード切替スイッチＳＷ1 をシミュレーションモード（接点）ＳＴ2 にし、速度指令信号Ｓ2 を推定位置フィードバック演算部12に出力する。
【００１０】
図2 は、本発明の制御装置の動作を示すフローチャートである。
[1] 与えられた位置指令信号信号Ｓ1 及び現在位置信号演算部11からの現在位置信号Ｓ5 によって、速度指令信号Ｓ2 を生成する( ステップ１）。
[2] モード切替スイッチＳＷ1 に従い、通常モードＳＴ1 かシミュレーションモードＳＴ2 かを判断する。
ここで、通常運転したい場合、モード切替スイッチＳＷ1 を通常モードＳＴ1 にし、移動体の制御プログラムのデバッグを行う場合、シミュレーションモードＳＴ2 にする( ステップ２）。
[3] シミュレーションモードの場合、推定位置フィードバック演算部12において、速度指令信号Ｓ2 に基づき推定位置フィードバック信号Ｓ7 を生成する。
本実施の形態では、速度指令信号Ｓ2 はアナログ量で出力されるものとする。また、位置フィードバック信号Ｓ4 はパルス量で出力されるものとする。
さらに、速度指令信号Ｓ2 と位置フィードバック信号Ｓ4 は比例関係にあるものとする。速度指令信号Ｓ2 から推定位置フィードバック信号Ｓ7 を推定するため、前記比例関係を表す演算式（１式）として、推定位置フィードバック演算部12に格納しておく。すなわち、
ただし、ｋは比例定数である
例えば、速度指令信号Ｓ2 を１０Ｖとしたとき、位置フィードバック信号Ｓ4 が８０００パルスとすると、
比例定数ｋは、８０００／１０＝８００（パルス／Ｖ）とすればよい。
（１式）により、速度指令信号Ｓ2 から推定位置フィードバック信号Ｓ7 を演算し、演算結果を位置フィードバック信号Ｓ4 とする( ステップ３）。
[4] 通常モードの場合、位置制御部10で生成された速度指令信号Ｓ2 を制御対象に出力する( ステップ４）。
[5] 制御対象より位置フィードバック信号Ｓ4 を入力する( ステップ５）。
なお、本実施の形態では、速度指令信号Ｓ2 から推定位置フィードバック信号Ｓ7 を推定するための演算式を（１式）としたが、一次遅れ演算など他の演算式としてもよい。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、制御装置に対して実際ので位魚対象だる移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にすることが出来るので、デバッグが容易に、かつ、安全にすることが可能という特段の効果を奏する奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の回路構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態の操作手順を示すフローチャート
【図３】従来例１の回路構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 制御装置
10 位置制御部
11 現在位置信号演算部
12 推定位置フィードバック演算部
２ 制御対象
20 サーボアンプ
21 サーボモータ
22 位置検出器
23 速度検出器
Ｓ1 位置指令信号
Ｓ2 速度指令信号
Ｓ3 速度制御指令
Ｓ4 位置フィードバック信号
Ｓ5 現在位置信号
Ｓ6 速度フィードバック信号
Ｓ7 推定位置フィードバック信号
ＳＷ1 モード切替スイッチ
ＳＴ1 通常モード（接点）
ＳＴ2 シミュレーションモード（接点）
【産業上の利用分野】
本発明は、移動体若しくは回転体の制御対象とそれを制御する制御装置から構成された装置において、制御対象である移動体等に接続しなくても、移動体等の制御プログラムをデバッグ可能にする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、制御対象［以下、単に「移動体」と総称する］の制御プログラムをデバッグ(debug) しようとする場合、図３に示すように実際の制御対象を接続することにより行われていた［以下、これを「第１の従来例」という］。
図３において、制御装置１a は位置制御部10と現在位置信号演算部11から成る。位置制御部10は、位置指令信号Ｓ1 及び現在位置信号演算部11からの現在位置信号Ｓ5 を受入れ、速度指令信号Ｓ2 を出力する。
制御対象２は、サーボアンプ20, サーボモータ21, 位置検出器22, 速度検出器23から成る。サーボアンプ20は位置制御部10から速度指令信号Ｓ2 と速度検出器23からの速度フィードバック信号Ｓ6 とにより、電流指令信号Ｓ3 を出力する。サーボモータ21は、サーボアンプ20から電流指令信号Ｓ3 に基づいて回転動作をする。位置検出器22はサーボモータ21の回転位置を検出する。速度検出器23はサーボモータ21の回転位置を検出する。そして、図３における速度検出器23は、位置検出器22により兼用されてもよい。
移動体の制御プログラムをデバッグしようとする際に必要である現在位置信号を得るためには、サーボアンプ20，サーボモータ21，位置検出器22, 速度検出器23を含む制御対象２が必要不可欠であった。
【０００３】
また、従来例２として特開平11-272307 ・モーションコントロール装置が見られる。これは、「サーボモータを停止させ、ドライブ上のサーボモータ・負荷シミュレータを用いて、ユーザプログラムをテストする。これにより、ユーザプログラムのバグにより、負荷を破壊することを防ぐ。」という課題に対して、「モータを実際に稼働させないので、ユーザプログラムデバッグ時に、負荷を必要としない。実機を動作させなくても、負荷を破壊しないことや、負荷の計上に関する制約に反していないことを、デバッグのみで確認できるようにした。」との解決手段が記されている。
この従来例２は、モータのふるまいについて着目しているが、実際に位置指令信号の段階でのシミュレーションには、その負荷モータを駆動するドライバ等をも備えた状態での負荷シミュレータでなければ、正確な演算はできない。
この点本発明は、移動体の制御プログラムを位置指令信号の段階においてのシミュレーションデバッグする手段であり、従来例２と発明の範疇が異なる。
【０００４】
さらに、特開平11-219209 ・汎用ＰＬＣのオフラインシミュレーション装置がある［以下、これを「第３の従来例」という］。これの課題は「作成したユーザプログラムをデバッグするには実機運転が必要であるため、多大な時間と労力を要した。」ので、その解決手段は「ＣＰＵモジュール内のユーザプログラム領域に、予め動作保証・パケージ化された位置決めハードモジュールの模擬出力演算部12とアンプ、モータの模擬出力演算部13を常駐させることにより、ＣＰＵモジュールとパソコンだけのシステム構成でオフラインシミュレーションを実現する。」としている。
第３の従来例もやはり、アンプを備えたモータのふるまいに主眼を置くが、位置決めハードモージュールの模擬出力演算部と１次遅れ要素近似模擬出力演算部が作動することから、オフラインシミュレーションができ簡単にデバッグできるとしている。
しかし、本発明においては飽くまで「速度指令信号」に対する「位置フィードバック」を求めるものであり、推定される位置を導出する「推定位置フィードバック演算部」での比例定数を１とし、理想的なフィードバックによるシーケンスのデバッグが本発明の究極の目的であり、また本発明は比例定数に一次遅れ演算や他の演算式を設け、より実際に近いシミュレーションも可能であるから、その点においても本発明は第３の従来例と別異の発明であり、それを凌駕している。
【発明が解決しようとする課題】
ところで第１の従来例では、移動体の制御プログラムをデバッグしようとする場合、制御装置に対して、実際の制御対象を接続しなければならかったため、複数台の移動体を動作させ制御プログラムのデバッグ段階において、制御対象である複数台の移動体を容易する必要があり、デバッグが容易に出来なかった。
また、移動対の制御プログラムをデバッグする際に、移動体を接続していると、移動体は当然のことながら回転するが、デバッグ段階においては、予想できない動作を行う可能性があり、非常に危険であった。
そこで、本発明は制御装置に対して、実際の制御対象である移動体を接触しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にすることを目的とする。
【０００５】
【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請求項１の発明のシミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御装置は、制御対象と、これらの制御対象を制御するドライバあるいはコントローラ等から成る制御装置において、前記制御装置内部で、通常モードとシミュレーションモードを切り換えるモード切替スイッチと、前記制御対象の代替として設けられ、入力された速度指令信号に比例定数を乗じた推定位置信号を出力する推定位置フィードバック演算部と、前記シミュレーションモードのときは、前記モード切替スイッチを介して、前記制御装置に前記制御対象の代替となる前記推定位置フィードバック演算部を接続し、前記推定位置フィードバック演算部が演算した前記推定位置フィードバック信号を、位置フィードバック信号として現在位置信号演算部へ与え、その現在位置信号演算部が導出した現在位置信号を位置制御部へ負帰還する手段とを備えたことを特徴とするものである。上記構成によれば、制御装置に制御対象である移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムをデバッグ可能にするものである。
【０００７】
本発明の請求項２の発明のシミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御方法は、制御対象をドライバあるいはコントローラ等にて制御する場合に、通常モードまたはシミュレーションモードの切り換えを行い、前記シミュレーションモードのときに、前記制御対象からの位置フィードバック信号の代替として、位置制御部から入力された速度指令信号に比例定数を乗じる演算を行って推定位置フィードバック信号を求め、前記推定位置フィードバック信号に基づいて現在位置信号を求め、前記現在位置信号を前記位置制御部へ負帰還し、前記制御対象の制御プログラムをデバッグすることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。全ての図面において、同一符号は同一もしくは相当部材を示す。
図１は、本発明の実施の形態における回路構成を示すブロック図である。
図１において、制御装置１は位置制御部10、推定位置フィードバック演算部12、現在位置信号演算部11、モード切替スイッチＳＷ1 から成る。
位置制御部10は、位置指令信号Ｓ1 及び現在位置信号演算部11からの現在位置信号信号Ｓ5 によって、速度指令信号Ｓ2 を出力する。
推定位置フィードバック演算部12は、速度指令信号Ｓ2 に基づき推定位置フィードバック信号Ｓ7 を出力する。
現在位置信号演算部11は、推定位置フィードバック信号Ｓ7 に基づいて現在位置信号信号Ｓ5 を出力する。
モード切替スイッチＳＷ1 は、制御対象２を制御するときは、通常モード（接点）ＳＴ1 にし、速度指令信号Ｓ2 を制御対象２に対して出力する。
また、移動体の制御プログラムのデバッグをする場合には、モード切替スイッチＳＷ1 をシミュレーションモード（接点）ＳＴ2 にし、速度指令信号Ｓ2 を推定位置フィードバック演算部12に出力する。
【００１０】
図2 は、本発明の制御装置の動作を示すフローチャートである。
[1] 与えられた位置指令信号信号Ｓ1 及び現在位置信号演算部11からの現在位置信号Ｓ5 によって、速度指令信号Ｓ2 を生成する( ステップ１）。
[2] モード切替スイッチＳＷ1 に従い、通常モードＳＴ1 かシミュレーションモードＳＴ2 かを判断する。
ここで、通常運転したい場合、モード切替スイッチＳＷ1 を通常モードＳＴ1 にし、移動体の制御プログラムのデバッグを行う場合、シミュレーションモードＳＴ2 にする( ステップ２）。
[3] シミュレーションモードの場合、推定位置フィードバック演算部12において、速度指令信号Ｓ2 に基づき推定位置フィードバック信号Ｓ7 を生成する。
本実施の形態では、速度指令信号Ｓ2 はアナログ量で出力されるものとする。また、位置フィードバック信号Ｓ4 はパルス量で出力されるものとする。
さらに、速度指令信号Ｓ2 と位置フィードバック信号Ｓ4 は比例関係にあるものとする。速度指令信号Ｓ2 から推定位置フィードバック信号Ｓ7 を推定するため、前記比例関係を表す演算式（１式）として、推定位置フィードバック演算部12に格納しておく。すなわち、
例えば、速度指令信号Ｓ2 を１０Ｖとしたとき、位置フィードバック信号Ｓ4 が８０００パルスとすると、
比例定数ｋは、８０００／１０＝８００（パルス／Ｖ）とすればよい。
（１式）により、速度指令信号Ｓ2 から推定位置フィードバック信号Ｓ7 を演算し、演算結果を位置フィードバック信号Ｓ4 とする( ステップ３）。
[4] 通常モードの場合、位置制御部10で生成された速度指令信号Ｓ2 を制御対象に出力する( ステップ４）。
[5] 制御対象より位置フィードバック信号Ｓ4 を入力する( ステップ５）。
なお、本実施の形態では、速度指令信号Ｓ2 から推定位置フィードバック信号Ｓ7 を推定するための演算式を（１式）としたが、一次遅れ演算など他の演算式としてもよい。
【００１１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、制御装置に対して実際ので位魚対象だる移動体を接続しなくても、移動体の制御プログラムのデバッグを可能にすることが出来るので、デバッグが容易に、かつ、安全にすることが可能という特段の効果を奏する奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の回路構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態の操作手順を示すフローチャート
【図３】従来例１の回路構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 制御装置
10 位置制御部
11 現在位置信号演算部
12 推定位置フィードバック演算部
２ 制御対象
20 サーボアンプ
21 サーボモータ
22 位置検出器
23 速度検出器
Ｓ1 位置指令信号
Ｓ2 速度指令信号
Ｓ3 速度制御指令
Ｓ4 位置フィードバック信号
Ｓ5 現在位置信号
Ｓ6 速度フィードバック信号
Ｓ7 推定位置フィードバック信号
ＳＷ1 モード切替スイッチ
ＳＴ1 通常モード（接点）
ＳＴ2 シミュレーションモード（接点）
Claims (2)
- 制御対象と、これらの制御対象を制御するドライバあるいはコントローラ等から成る制御装置において、
前記制御装置内部で、通常モードとシミュレーションモードを切り換えるモード切替スイッチと、
前記制御対象の代替として設けられ、入力された速度指令信号に比例定数を乗じた推定位置信号を出力する推定位置フィードバック演算部と、
前記シミュレーションモードのときは、前記モード切替スイッチを介して、前記制御装置に前記制御対象の代替となる前記推定位置フィードバック演算部を接続し、前記推定位置フィードバック演算部が演算した前記推定位置フィードバック信号を、位置フィードバック信号として現在位置信号演算部へ与え、その現在位置信号演算部が導出した現在位置信号を位置制御部へ負帰還する手段とを備えたことを特徴とするシミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御装置。 - 制御対象をドライバあるいはコントローラ等にて制御する場合に、
通常モードまたはシミュレーションモードの切り換えを行い、
前記シミュレーションモードのときに、前記制御対象からの位置フィードバック信号の代替として、位置制御部から入力された速度指令信号に比例定数を乗じる演算を行って推定位置フィードバック信号を求め、
前記推定位置フィードバック信号に基づいて現在位置信号を求め、
前記現在位置信号を前記位置制御部へ負帰還し、
前記制御対象の制御プログラムをデバッグすることを特徴とするシミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000069243A JP4129713B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | シミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御装置とその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000069243A JP4129713B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | シミュレーションを用いてプログラムデバッグを行う制御装置とその制御方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001255906A JP2001255906A (ja) | 2001-09-21 |
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|---|---|---|---|---|
| US6790572B2 (en) | 2000-11-08 | 2004-09-14 | Ricoh Company Limited | Electrophotographic photoreceptor, and image forming method and apparatus using the photoreceptor |
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2000
- 2000-03-13 JP JP2000069243A patent/JP4129713B2/ja not_active Expired - Fee Related
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