JP4496545B2 - Digital servo control device and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、トルクフィードフォワードを使用し、デジタル制御時の位置決め性能を向上したデジタルサーボ制御装置及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a digital servo control device that uses torque feedforward and has improved positioning performance during digital control, and a control method therefor.
従来のサーボ制御方法は、位置指令を微分して速度フィードフォワード信号とし、もう一度微分してトルクフィードフォワード信号を作成し、そのまま使用していた。(例えば、特許文献1参照)。
第5図は従来のサーボ制御装置のブロック線図である。第5図中、伝達関数30のKPは位置ループにおけるポジションゲイン、伝達関数32のK1は速度ループにおける積分ゲイン、伝達関数34のk2は速度ループにおける比例ゲイン、36は電流ループ回路、38はサーボモータの電気部で、Rは巻線の抵抗、Lは巻線のインダクタンス、40はサーボモータの機械部で、Ktはトルク定数、Jmはイナーシャ、42はサーボモータの回転速度を積分し、位置を算出する伝達関数である。また、伝達関数44は位置のフィードフォワード項であり、α1は位置のフィードフォワード係数である。46は速度のフィードフォワード項であり、α2は速度のフィードフォワード係数である。上記速度フィードフォワード係数α2は通常、Jm/Kt(Jm:イナーシャ、Kt:トルク定数)の値に近い値がとられる。なお、位置のフィードフォワード項44のフィードフォワード係数α1の値はモータの特性等に合わせ実験的に決められる(理想的には「1」がよい)。
In the conventional servo control method, the position command is differentiated into a speed feedforward signal, differentiated again to create a torque feedforward signal, and used as it is. (For example, refer to Patent Document 1).
FIG. 5 is a block diagram of a conventional servo control device. In FIG. 5, KP of the
従来の制御では、位置指令aを微分し、その微分値に位置のフィードフォワード係数α1を乗じて位置のフィードフォワード制御量とし、通常の位置ループ制御、即ち、位置指令aからモータの現在位置Pを減じて位置偏差εを求め、これに位置ループゲインKPを乗じて通常の速度指令を求める。そして、この通常の速度指令に位置のフィードフォワード制御量を加算し、位置のフィードフォワード制御が行われた位置指令Vcを求める。
一方、位置のフィードフォワード制御量を微分し、速度のフィードフォワード係数α2を乗じ、速度のフィードフォワード制御量を求め、かつ、速度ループ制御(IP制御)、即ち、速度指令Vcからサーボモータの実速度Vを減じて速度偏差を求め、該速度偏差を積分し積分ゲインk1を乗じた値からサーボモータの実速度Vに比例ゲインk2を掛けた値を減じて得られる従来の電流指令値に、上記速度フィードフォワード制御量を加算し電流指令Icを求める。
In the conventional control, the position command a is differentiated, and the position feedforward coefficient α1 is multiplied by the differential value to obtain a position feedforward control amount. Thus, the normal position loop control, that is, the current position P of the motor from the position command a. To obtain a position deviation ε, and multiply this by a position loop gain KP to obtain a normal speed command. Then, a position feedforward control amount is added to this normal speed command to obtain a position command Vc for which position feedforward control has been performed.
On the other hand, the position feedforward control amount is differentiated, and the speed feedforward coefficient α2 is multiplied to obtain the speed feedforward control amount, and the speed loop control (IP control), that is, the servo motor actuality is determined from the speed command Vc. By subtracting the value obtained by subtracting the proportional gain k2 from the actual speed V of the servo motor from the value obtained by subtracting the speed V to obtain the speed deviation, integrating the speed deviation and multiplying by the integral gain k1, The speed feedforward control amount is added to obtain a current command Ic.
位置指令aの値が変化すれば位置偏差εも大きくなり、通常の位置ループ処理で出力される速度指令も大きく変化するが、位置ループ処理の遅れがある。しかし、位置のフィードフォワード制御によって、位置指令aの変化量に応じて位置のフィードフォワード制御量も増大して速度指令に加算され、フィードフォワード制御された速度指令となるから、位置ループの遅れは補償される。また、速度ループも同様で、速度指令の変化に応じて、通常の速度ループ処理による電流指令も変化するが、積分項があるため遅れが生じる。しかし、この場合も、速度のフィードフォワード制御によって速度のフィードフォワード制御量が加算され電流指令となるから、速度ループの遅れも補償され、全体としてサーボ系の応答は向上する。その結果、位置指令aに対するサーボモータの追従性が良くなり、位置偏差のうねりは軽減されることとなる。 If the value of the position command a changes, the position deviation ε also increases and the speed command output in the normal position loop processing also changes greatly, but there is a delay in the position loop processing. However, the position feedforward control also increases the position feedforward control amount according to the amount of change in the position command a and adds it to the speed command, resulting in a feedforward controlled speed command. Compensated. The same applies to the speed loop, and the current command by the normal speed loop process also changes according to the change of the speed command, but there is a delay because of the integral term. However, in this case as well, since the speed feedforward control amount is added by the speed feedforward control and becomes a current command, the delay of the speed loop is also compensated, and the response of the servo system is improved as a whole. As a result, the follow-up performance of the servo motor with respect to the position command a is improved, and the undulation of the position deviation is reduced.
従来の制御をデジタル制御で実現する際は以下の方法がとられていた。
位置,速度ループ処理の周期をTPとし、各位置,速度ループ処理における位置指令をa(n)(n=1,2,3……で、n≦0ではa(n)=0)とすると、位置指令a(n)の微分値b(n)は実際には差分として次の第(1)式の演算によって算出される。
When the conventional control is realized by digital control, the following method has been adopted.
Suppose that the cycle of position and velocity loop processing is TP, and the position command in each position and velocity loop processing is a (n) (n = 1, 2, 3..., A (n) = 0 when n ≦ 0). The differential value b (n) of the position command a (n) is actually calculated as a difference by the following equation (1).
b(n)={a(n)−a(n−1)}/Tp ・・・(1) b (n) = {a (n) -a (n-1)} / Tp (1)
位置のフィードフォワード信号は、上記b(n)の値に位置のフィードフォワード係数α1を乗じてフィードフォワード制御量c(n)としていた。 The position feedforward signal is obtained by multiplying the value of b (n) by the position feedforward coefficient α1 to obtain a feedforward control amount c (n).
c(n)=α1・b(n) ・・・(2) c (n) = α1 · b (n) (2)
速度のフィードフォワード信号Dnは、式(3)に示すように、位置のフィードフォワード制御量c(n)から前周期の位置のフィードフォワード制御量c(n−1)を減じ、得られた値に(α2/TP)を乗じて求めていた。 The speed feedforward signal Dn is obtained by subtracting the feedforward control amount c (n-1) at the position of the previous period from the position feedforward control amount c (n) as shown in the equation (3). Multiplied by (α2 / TP).
d(n)=α2・{(c(n)−c(n−1)}/Tp ・・・(3) d (n) = α2 · {(c (n) −c (n−1)} / Tp (3)
このように、従来のフィードフォワード制御装置では、単純に位置指令を微分(今回値と前回値の差をサンプリング周期で除算)したものにα1を乗じたものを速度フィードフォワード信号とし、もう一度微分したものにα2を乗じたものを電流(あるいはトルク)フィードフォワード信号とするという手順がとられていた。
従来のサーボ制御方法では、単純に位置指令を微分(今回値と前回値の差をサンプリング周期で除算)したものにα1を乗じたものを速度フィードフォワード信号とし、もう一度微分したものにα2を乗じたものを電流(あるいはトルク)フィードフォワード信号とするという手順をとっているので、理想的には、速度指令終了後、次の1サンプリング間は、速度フィードフォワード信号が0であるため、電流フィードフォワード信号も0である必要があるのに、0次ホールドのせいで、図3(b)の斜線部分に示すようにトルクフィードフォワード信号が1サンプリング分多めに出力されてしまい、結果として過補償となり、オーバシュートや位置偏差の増大を招いてしまうという問題があった。
また、実際には制御演算の遅れが1サンプリング分あるため、図3(c)の斜線部に示すように2サンプリング分余分にトルクフィードフォワード信号が出てることになったり、さらに、制御演算の遅れ以外に差分近似の影響でさらに0.5サンプリング時間遅れが生じるため、図4(d)の斜線部に示すように2.5サンプリング分余分にトルクフィードフォワード信号が出てることになり、結果としてさらに過補償となり、オーバシュートや位置偏差の増大を招いてしまうという問題があった。
In the conventional servo control method, the position command is simply differentiated (the difference between the current value and the previous value divided by the sampling period) multiplied by α1 to be the speed feedforward signal, and the derivative once again multiplied by α2. Therefore, the current (or torque) feed-forward signal is used, and ideally, the speed feed-forward signal is 0 for the next one sampling after the speed command is completed. Although the forward signal needs to be 0, the torque feed forward signal is output by one sampling as shown by the hatched portion in FIG. 3B due to the 0th-order hold, resulting in overcompensation. Thus, there is a problem in that overshoot and an increase in position deviation are caused.
In addition, since there is actually one sampling delay in the control calculation, a torque feed forward signal may be output for two samplings as shown by the hatched portion in FIG. In addition to the delay, an additional 0.5 sampling time delay occurs due to the difference approximation, so that the torque feedforward signal is output by an extra 2.5 sampling amount as shown by the hatched portion in FIG. As a result, there is a problem that over-compensation is caused, resulting in an increase in overshoot and position deviation.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、トルクフィードフォワード信号の過補償を防ぎ、加減速終了時および位置決め時の偏差が非常に小さく、しかも計算が簡単でどのような指令にも対応できるデジタルサーボ制御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, prevents overcompensation of the torque feedforward signal, has a very small deviation at the end of acceleration / deceleration and at the time of positioning, and is easy to calculate. It is an object of the present invention to provide a digital servo control device and a control method thereof that can cope with the above.
上記問題を解決するため、本発明は、次のようにしたのである。
請求項1に記載の発明は、位置制御部と、速度制御部と、電流制御部と、速度フィードフォワード作成部と、トルクフィードフォワード作成部を備えたデジタルサーボ制御装置の制御方法において、指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求め、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とする、という手順で処理することを特徴とするものである。
In order to solve the above problem, the present invention is as follows.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control method for a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward generation unit, and a torque feedforward generation unit. Using the incremental value dva and the maximum velocity vmax of the speed command at the first sampling, the sampling kaend at which the acceleration ends is obtained by calculation, and the detected value that the controlled object is operated by the torque command output from the torque command delivery is obtained. When the delay until acquisition is s sampling, processing is performed by a procedure of forcibly setting the torque feedforward signal during acceleration after (kaend-s) sampling to 0.
請求項2に記載の発明は、位置制御部と、速度制御部と、電流制御部と、速度フィードフォワード作成部と、トルクフィードフォワード作成部を備えたデジタルサーボ制御装置の制御方法において、減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求め、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とする、という手順で処理することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a control method for a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward generation unit, and a torque feedforward generation unit. Using the decrement value dvd of the speed command at the time of the first sampling and the speed vd at the start of deceleration, the sampling kend at which the deceleration ends is obtained by calculation, and the control target is operated by the torque command output from the torque command delivery When the delay until the detection value is obtained is s sampling, the processing is performed by the procedure of forcibly setting the torque feedforward signal at the time of deceleration after (kdend-s) sampling to 0. is there.
請求項3に記載の発明は、位置制御部と、速度制御部と、電流制御部と、速度フィードフォワード作成部と、トルクフィードフォワード作成部を備えたデジタルサーボ制御装置の制御方法において、指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求め、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とし、減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求め、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とする、という手順で処理することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a control method for a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feed forward generation unit, and a torque feed forward generation unit. Using the incremental value dva and the maximum velocity vmax of the speed command at the first sampling, the sampling kaend at which the acceleration ends is obtained by calculation, and the detected value that the controlled object is operated by the torque command output from the torque command delivery is obtained. When the delay until acquisition is s sampling, the torque feedforward signal during acceleration after (kaend-s) sampling is forcibly set to 0, and the decrement value dvd of the speed command at the first sampling of deceleration start and Using the velocity vd at the start of deceleration, the sampling kend at which deceleration ends is calculated, When s sampling is used as the delay until the detection value obtained when the control target is operated by the torque command output from the torque command payout, the torque feed forward signal at the time of deceleration after (kend-s) sampling is forcibly set to 0. It is characterized by processing according to the procedure.
請求項4に記載の発明は、請求項1または3のいずれかに記載のデジタルサーボ制御装置の制御方法において、前記加速が終了するサンプリングkaendを求める計算では以下の計算式を用いること特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the control method of the digital servo control device according to the first or third aspect, the following calculation formula is used in the calculation for obtaining the sampling kaend at which the acceleration ends. Is.
kaend = k0+vmax/dva − 1
k0:加速開始指令サンプリング
kaend = k0 + vmax / dva-1
k0: Acceleration start command sampling
請求項5に記載の発明は、請求項2または3のいずれかに記載のデジタルサーボ制御装置の制御方法において、前記減速が終了するサンプリングkdendを求める計算では以下の計算式を用いること特徴とするものである。
kdend = n0+vd/dvd − 1
n0:減速指令開始サンプリング
According to a fifth aspect of the present invention, in the control method of the digital servo control device according to the second or third aspect, the following calculation formula is used in the calculation for obtaining the sampling kend at which the deceleration ends. Is.
kdend = n0 + vd / dvd−1
n0: Sampling command start sampling
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載のデジタルサーボ制御装置の制御方法において、前記最大速度vmaxの値を指令払い出し開始時に上位装置から取得することを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the control method of the digital servo control device according to any one of the first to third aspects, the value of the maximum speed vmax is acquired from a host device at the start of command payout. Is.
請求項7に記載の発明は、請求項1または3のいずれかに記載のデジタルサーボ制御装置の制御方法において、前記トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsが小数の場合、kaend−sの小数点以下を切り捨てたサンプリング時は加速時のトルクフィードフォワードの値信号を適当な整数α分の1とし、小数点以下を切り上げたサンプリング時は加速時のトルクフィードフォワード信号を0とするという手順で処理することを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the control method of the digital servo control device according to any one of the first or third aspects, a detection value obtained by operating the control target by the torque command output from the torque command payout is acquired. When the delay s is a fractional number, when sampling with the decimal part of kaend-s rounded down, the torque feedforward value signal at acceleration is set to an appropriate integer α, and when sampling with the decimal part rounded up, acceleration The torque feed forward signal is set to 0, and the process is performed.
請求項8に記載の発明は、請求項7記載のデジタルサーボ制御装置の制御方法において、前記適当な整数αをkaend−sの小数点以下の値の逆数の小数点以下を切り捨てた値とすることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the control method of the digital servo control device according to the seventh aspect, the appropriate integer α is set to a value obtained by rounding down the decimal point of the reciprocal of the value after the decimal point of kaend-s. It is a feature.
請求項9に記載の発明は、請求項2または3のいずれかに記載のデジタルサーボ制御装置の制御方法において、前記トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsが小数の場合、kdend−sの小数点以下を切り捨てたサンプリング時は減速時のトルクフィードフォワードの値信号を適当な整数α分の1とし、小数点以下を切り上げたサンプリング時は減速時のトルクフィードフォワード信号を0とするという手順で処理することを特徴とするものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the control method of the digital servo control device according to any one of the second or third aspects, a detection value obtained by operating a controlled object by a torque command output from the torque command payout is acquired. When the delay s is a fractional number, when sampling is performed with the decimal point of kend-s rounded down, the torque feedforward value signal during deceleration is set to an appropriate integer α, and when sampling is rounded up after decimal point, during deceleration The torque feed forward signal is set to 0, and the process is performed.
請求項10に記載の発明は、請求項9記載のデジタルサーボ制御装置の制御方法において、前記適当な整数αの値をkdend−sの小数点以下の値の逆数の小数点以下を切捨てた値とすることを特徴とするものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the control method of the digital servo control device according to the ninth aspect, the appropriate integer α is set to a value obtained by rounding down the decimal part of the reciprocal of the kend-s. It is characterized by this.
請求項11に記載の発明は、位置制御部と、速度制御部と、電流制御部と、速度フィードフォワード作成部と、トルクフィードフォワード作成部を備えたデジタルサーボ制御装置において、指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求める加速終了時予測部と、トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするトルクフィードフォワード信号補正部と、を有することを特徴とするものである。 According to the eleventh aspect of the present invention, there is provided a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feed forward generation unit, and a torque feed forward generation unit. The control target is operated by the torque command output from the acceleration command issuing unit, and the acceleration command predicting unit that calculates the sampling kaend at which the acceleration is completed by using the speed command increment dva and the maximum velocity vmax at the time of sampling And (kaend-s) a torque feedforward signal correction unit that forcibly sets the torque feedforward signal during acceleration after sampling to s sampling when the delay until the detected value is acquired is s sampling. It is a feature.
請求項12に記載の発明は、位置制御部と、速度制御部と、電流制御部と、速度フィードフォワード作成部と、トルクフィードフォワード作成部を備えたデジタルサーボ制御装置において、減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求める減速終了時予測部と、トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするトルクフィードフォワード信号補正部と、を有することを特徴とするものである。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feed forward generation unit, and a torque feed forward generation unit. Controlled by the torque command output from the deceleration command prediction unit for calculating the sampling kend at which deceleration ends by using the decrement value dvd of the speed command at the time of sampling and the speed vd at the start of deceleration A torque feedforward signal correction unit that forcibly sets a torque feedforward signal during deceleration after sampling (kend-s) to s sampling when the delay until the detection value of the target is acquired is s sampling; It is characterized by having.
請求項13に記載の発明は、位置制御手部、速度制御部と、電流制御部と、速度フィードフォワード作成部と、トルクフィードフォワード作成部を備えたデジタルサーボ制御装置において、指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求める加速終了時予測部と、減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求める減速終了時予測部と、トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とし、且つ、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするトルクフィードフォワード信号補正部と、を有することを特徴とするものである。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the digital servo control device including the position control hand portion, the speed control portion, the current control portion, the speed feedforward creation portion, and the torque feedforward creation portion, the first command payout start An acceleration end prediction unit that calculates a sampling kaend at which acceleration ends by using an increment value dva and a maximum speed vmax at the time of sampling, and a speed command decrement value dvd at the first sampling of deceleration start And a deceleration end prediction unit that calculates a sampling kend at which deceleration ends by using the velocity vd at the time of deceleration start, and from the torque command delivery until a detection value obtained by operating the control target by the output torque command is obtained. When s sampling is used as the delay, the torque fee during acceleration after (kaend-s) sampling A torque feedforward signal correction unit for forcibly setting the forward signal to 0 and forcibly setting the torque feedforward signal during deceleration after (kdend-s) sampling to 0 It is.
請求項14に記載の発明は、速度制御部と、電流制御部と、トルクフィードフォワード作成部を備えたデジタルサーボ制御装置において、指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求める加速終了時予測部と、減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求める減速終了時予測部と、トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とし、且つ、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするトルクフィードフォワード信号補正部と、を有することを特徴とするものである。 According to the fourteenth aspect of the present invention, in the digital servo control device including the speed control unit, the current control unit, and the torque feedforward creation unit, the speed command increment dva and maximum Deceleration is performed using the acceleration end prediction unit for calculating the sampling kaend at which acceleration ends by using the speed vmax, the speed command decrement value dvd at the first sampling of deceleration start, and the speed vd at the start of deceleration. When the s-sampling is the delay from the end of the deceleration command to obtain the detected value that the controlled object is operated by the output torque command from the torque command payout, s) The torque feedforward signal during acceleration after sampling is forcibly set to 0, and (kd end-s) including a torque feedforward signal correction unit that forcibly sets the torque feedforward signal during deceleration after sampling to zero.
請求項15に記載の発明は、位置制御部と、速度制御部と、電流制御部と、速度フィードフォワード作成部と、トルクフィードフォワード作成部を備えたデジタルサーボ制御装置の制御方法において、加速終了時のサンプリングkaendおよび減速終了時のサンプリングkdendを、上位装置から受け取り、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とし、且つ、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とする、という手順で処理することを特徴とするものである。 According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided a control method for a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward generation unit, and a torque feedforward generation unit. When the sampling kend at the time and the sampling kend at the end of deceleration are received from the host device, and the delay until the detection value obtained when the control target is operated by the torque command output from the torque command payout is s sampling, (kaend -S) The torque feed forward signal during acceleration after sampling is forcibly set to 0, and (kdend-s) The torque feed forward signal during deceleration after sampling is forcibly set to 0. It is characterized by this.
請求項16に記載の発明は、請求項15記載のデジタルサーボ制御装置の制御方法において、前記加速終了時のサンプリングkaendおよび減速終了時のサンプリングkdendを直接受け取る代わりに、加速が終了する時間katimeおよび減速が終了する時間kdtimeの値を上位装置から受け取り、それらをサンプリング周期Tsで除算して、加速終了時のサンプリングkaendおよび減速終了時のサンプリングkdendを算出することを特徴とするものである。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the control method of the digital servo control device according to the fifteenth aspect, instead of directly receiving the sampling kaend at the end of the acceleration and the sampling kend at the end of the deceleration, the time katime at which the acceleration ends and The value of the time kdtime at which deceleration ends is received from the host device, and these values are divided by the sampling period Ts to calculate the sampling kaend at the end of acceleration and the sampling kend at the end of deceleration.
請求項1および請求項11に記載の発明によると、加速終了時点が正確に分かり、その時に余分なトルクフィードフォワード信号を出力しなくなるため、過補償を避けることができ、加速終了時の偏差を小さくできる。
また、請求項2および請求項12に記載の発明によると、減速終了時点が正確に分かり、その時に余分なトルクフィードフォワード信号を出力しなくなるため、過補償を避けることができ、減速終了時の偏差を小さくできる。
また、請求項3および請求項13に記載の発明によると、加速終了時点と減速終了時点が正確に分かり、その時に余分なトルクフィードフォワード信号を出力しなくなるため、過補償を避けることができ、加速終了時および減速終了時の両方の偏差を小さくできる。
また、請求項4に記載の発明によると、台形指令などのように一定加速する指令時に、簡単な計算で加速終了時点を予測することができ、加速終了時の偏差を小さくできる。
また、請求項5に記載の発明によると、台形指令などのように一定減速する指令時に、簡単な計算で減速終了時点を予測することができ、減速終了時の偏差を小さくできる。
また、請求項6に記載の発明によると、上位装置からvmaxを取得するため、予め指令の最大速度vmaxが既知でなくても、どのような指令に対しても本発明を適用することができる。
また、請求項7に記載の発明によると、前記トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsが小数の場合も、その時に余分なトルクフィードフォワード信号を出力しなくなるため、過補償を避けることができ、加速終了時の偏差を小さくできる。
また、請求項9に記載の発明によると、前記トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsが小数の場合も、その時に余分なトルクフィードフォワード信号を出力しなくなるため、過補償を避けることができ、減速終了時の偏差を小さくできる。
また、請求項8および10に記載の発明によると、前記トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsが小数の場合に、整数αの値をkdend−sの小数点以下の値の逆数とするので、簡単にαを設定でき、sが小数の時も簡単に加速終了時と減速終了時の偏差を小さくできる。
また、請求14に記載の発明によると、デジタル制御装置が速度制御を行う時も加速終了時と減速終了時の偏差を小さくできる。
また、請求15および16に記載の発明によると、直接、加速終了時のサンプリングkaendおよび減速終了時のサンプリングkdend相当の情報が得られるため、少しの演算で、加速終了時と減速終了時の偏差を小さくできる。
According to the first and eleventh aspects of the present invention, the acceleration end point can be accurately determined, and an excessive torque feedforward signal is not output at that time. Therefore, overcompensation can be avoided, and the deviation at the end of acceleration is reduced. Can be small.
Further, according to the invention described in
In addition, according to the invention described in
According to the fourth aspect of the present invention, at the time of a command for constant acceleration such as a trapezoidal command, the acceleration end point can be predicted by simple calculation, and the deviation at the end of acceleration can be reduced.
According to the fifth aspect of the present invention, when a command for constant deceleration such as a trapezoid command is given, the end point of deceleration can be predicted by simple calculation, and the deviation at the end of deceleration can be reduced.
According to the invention described in
According to the seventh aspect of the present invention, even when the delay s until the detection value obtained by operating the control target by the torque command output from the torque command payout is a small number, an excessive torque feed forward at that time Since no signal is output, overcompensation can be avoided and deviation at the end of acceleration can be reduced.
According to the ninth aspect of the present invention, even when the delay s until the detection value obtained by operating the controlled object by the torque command output from the torque command payout is a small number, an excessive torque feed forward at that time Since no signal is output, overcompensation can be avoided and deviation at the end of deceleration can be reduced.
According to the invention described in
According to the invention described in
Further, according to the inventions of claims 15 and 16, since information corresponding to the sampling kend at the end of acceleration and the sampling kend at the end of deceleration can be obtained directly, the difference between the end of acceleration and the end of deceleration can be obtained with a little calculation. Can be reduced.
以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific examples of the method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の方法を実施するデジタルサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。図において1は制御対象であり、2は制御対象の位置および速度を検出する検出器を表す。100は本発明のデジタルサーボ制御装置を表す。位置指令refと、制御対象に取り付けた検出器2で検出した位置検出値xを入力して、制御演算をデジタル演算し、電流Iをモータに出力する。
3は位置制御部、4は速度制御部、5は電流制御部を表し、それぞれの制御部は比例あるいは比例積分制御を行う。6は速度フィードフォワード作成部を表し、位置指令を微分し速度フィードフォワード信号vffを作成する。7はトルクフィードフォワード作成部を表し、速度フィードフォワード信号vffをさらに微分し制御対象のイナーシャを乗じてトルクフィードフォワード信号tffを作成する。
8は加速終了時予測部を表し、上位装置からvmaxと指令を受け取り、指令払い出し開始のサンプリングから数えていくつ先のサンプリング時に加速が終了するかを計算により求め加速終了時のサンプリングkaendを出力する。ここで、指令が既知の場合には、vmaxの値は上位装置からもらうのではなく、予めメモリに格納しておいても良い。
9は減速終了時予測部を表し、減速開始時の速度vdと指令から、減速開始のサンプリングから数えていくつ先のサンプリング時に減速が終了するかを計算により求め減速終了時のサンプリングkdendを出力する。
10はトルクフィードフォワード信号補正部を表し、トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、sとkaendとkdendとtffを入力し、トルクフィードフォワード信号が過補償とならないようにトルクフィードフォワード信号tffを補正する。ここで、sは予めメモリに格納しておいても良いし、パラメータとしておいて調整しても良い。11〜13は演算部である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a digital servo control apparatus that implements the method of the present invention. In the figure,
Reference numeral 9 denotes a deceleration end prediction unit, which calculates from the speed vd at the start of deceleration and the command, how many samplings from the deceleration start sampling to calculate when deceleration will end, and outputs the sampling kend at the end of deceleration. .
10 represents a torque feedforward signal correction unit. When s sampling is used as the delay from the torque command delivery until the detection value obtained when the control target is operated by the output torque command is obtained, s, kaend, kend, and tff are set as follows. The torque feed forward signal tff is corrected so that the torque feed forward signal is not overcompensated. Here, s may be stored in the memory in advance, or may be adjusted as a parameter.
次に、各部ごとの、デジタル演算の方法について述べる。
以下、サンプリング時間はTs、今回のサンプリングをk番目、u回前のサンプリングをk−uと定義し、変数qのk−u番目のサンプリング時の値をq(k−u)と表記することにする。
Next, a digital calculation method for each unit will be described.
Hereinafter, the sampling time is defined as Ts, the current sampling is defined as kth, the uth previous sampling is defined as ku, and the value at the time of the kuth sampling of the variable q is expressed as q (ku). To.
まず、位置制御部3では、式(4)に表すように位置指令ref(k)と位置検出値x(k)の差に位置ループゲインKpを乗じる計算を行い速度指令vref(k)を出力する。
First, the
vref(k)=Kp・{ref(k)−x(k)} ・・・(4) vref (k) = Kp · {ref (k) −x (k)} (4)
次に、速度制御部4では、式(5)に表すように、速度指令vref(k)と速度検出値v(k)の差に速度FF作成部の出力である速度フィードフォワード信号vff(k)を加算した値に速度ループ比例ゲインKvを乗じsref(k)を算出する。
Next, in the
sref(k)=Kv・{vref(k)−v(k)+vff(k)}・・・(5) sref (k) = Kv · {vref (k) −v (k) + vff (k)} (5)
ここで、v(k)は位置検出値x(k)の差分近似による微分で求めても良い。
次に、式(6)のように、sref(k)に積分制御ゲインKiおよびサンプリング時間Tsを乗じ、前回値に加算することにより積分演算を行いsi(k)を算出する。
Here, v (k) may be obtained by differentiation by differential approximation of the position detection value x (k).
Next, as shown in equation (6), sref (k) is multiplied by the integral control gain Ki and sampling time Ts, and added to the previous value to perform an integral operation to calculate si (k).
si(k)=si(k−1)+Ts・Ki・sref(k) ・・・(6) si (k) = si (k−1) + Ts · Ki · sref (k) (6)
次に、式(7)のように、sref(k)とsi(k)を加算することでトルク指令tref(k)を算出する。 Next, as shown in Expression (7), the torque command tref (k) is calculated by adding sref (k) and si (k).
tref(k)=sref(k)+si(k) ・・・(7) tref (k) = sref (k) + si (k) (7)
次に、電流制御部5では、トルク指令tr(k)とトルクフィードフォワード信号tff(k)を加算したものを入力し、単位変換および制御演算を行い電流値I(k)を計算する。ここで電流制御部内部の処理は実際には交流を直流に変換するなど複雑な処理が行われるが、電流制御手段内部の処理方法は本発明に全く関係がなく、どのような処理をしても良いためここでは説明を省略する。 Next, the current control unit 5 inputs the sum of the torque command tr (k) and the torque feedforward signal tff (k), performs unit conversion and control calculation, and calculates the current value I (k). Here, the processing inside the current control unit is actually complicated processing such as conversion of alternating current to direct current, but the processing method inside the current control means has nothing to do with the present invention, and what kind of processing is performed? The description is omitted here.
速度FF作成部6では、式(8)に示すように、位置指令ref(k)を差分近似で微分し、速度フィードフォワード信号vff(k)を算出する。
The speed
vff(k)={ref(k)−ref(k−1)}/Ts ・・・(8) vff (k) = {ref (k) −ref (k−1)} / Ts (8)
トルクFF作成部7では、式(9)に示すように。速度フィードフォワード信号vff(k)を差分近似で微分し、イナーシャJnを乗じてトルクフィードフォワード信号tff(k)を算出する。 In the torque FF creation unit 7, as shown in equation (9). The torque feedforward signal tff (k) is calculated by differentiating the speed feedforward signal vff (k) by differential approximation and multiplying by the inertia Jn.
tff(k)=Jn・{vff(k)−vff(k−1)}/Ts ・・・(9) tff (k) = Jn · {vff (k) −vff (k−1)} / Ts (9)
加速終了時予測部8では、式(10)に示すように、指令払い出し開始時k0回目のサンプリングの速度の増分値dvaを求め、式(11)に示すように、上位指令器から受け取ったvmaxとdvaから加速終了時のサンプリングkaendを出力する。
As shown in equation (10), the acceleration end
dva={ref(k0)−ref(k0−1)}/Ts
―{ref(k0−1)−ref(k0−2)}/Ts ・・・(10)
dva = {ref (k0) -ref (k0-1)} / Ts
-{Ref (k0-1) -ref (k0-2)} / Ts (10)
kaend=k0 + vmax/dva − 1 ・・・(11) kaend = k0 + vmax / dva-1 (11)
さらに図3を用いて詳細に説明する。
図3(a)が、上位から入力される位置指令を差分近似により微分した指令速度である。k0は指令開始時のサンプリングを表す。本実施例では最高速度vmaxはdvaの4倍の大きさとなっている。したがって、式(11)より、
Furthermore, it demonstrates in detail using FIG.
FIG. 3A shows the command speed obtained by differentiating the position command input from the upper level by difference approximation. k0 represents sampling at the start of the command. In this embodiment, the maximum speed vmax is four times as large as dva. Therefore, from equation (11):
kaend = k0 + 4 − 1 = k0 + 3 ・・・(12)
となり、加速が終了する時点のサンプリングはk0+3となる。
kaend = k0 + 4−1 = k0 + 3 (12)
Thus, the sampling at the time when the acceleration ends is k0 + 3.
トルクFF信号補正部10では、サンプリング(kaend − s)以降のトルクフィードフォワードを強制的に0にする処理を行う。
The torque FF
図3(b)で、斜線部は、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsを0サンプリングとした時に、余分となるトルクフィードフォワード信号である。この場合、 In FIG. 3 (b), the hatched portion is an extra torque feed forward signal when the delay s until the detection value obtained by operating the controlled object by the torque command output from the torque command payout is set to 0 sampling. is there. in this case,
kaend−s = k0+3−0 = k0+3
以降のトルクフィードフォワード信号(斜線部のトルク)を強制的に0にする。
kaend-s = k0 + 3-0 =
Subsequent torque feed forward signals (torque areas) are forced to zero.
図3(c)で、斜線部は、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsを1サンプリングとした時に、余分となるトルクフィードフォワード信号である。この場合、 In FIG. 3 (c), the hatched portion is an extra torque feedforward signal when the delay s until the detection value obtained by operating the controlled object by the torque command output from the torque command payout is 1 sampling. is there. in this case,
kaend−s = k0+3−1 = k0+2
以降のトルクフィードフォワード信号(斜線部のトルク)を強制的に0にする。
kaend-s = k0 + 3-1 =
Subsequent torque feed forward signals (torque areas) are forced to zero.
図3(d)で、斜線部は、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsを1.5サンプリングとした時に、余分となるトルクフィードフォワード信号である。この場合、 In FIG. 3 (d), the shaded portion indicates an extra torque feed forward when the delay s until the detection value obtained by operating the controlled object by the torque command output from the torque command payout is 1.5 samplings. Signal. in this case,
kaend−s = k0+3−1.5 = k0+1.5
以降のトルクフィードフォワード信号(斜線部のトルク)を強制的に0にする。
kaend-s = k0 + 3-1.5 = k0 + 1.5
Subsequent torque feed forward signals (torque areas) are forced to zero.
このように、計算結果が整数でない場合は、kaend−sの小数点以下を切り捨てたサンプリング時にトルクフィードフォワード信号を1/αとし、小数点以下を切り上げたサンプリング時はトルクフィードフォワード信号を0とするというようにすることで対応できる。 Thus, when the calculation result is not an integer, the torque feedforward signal is set to 1 / α at the time of sampling with the decimal part of kaend-s rounded down, and the torque feedforward signal is set to 0 at the time of sampling with the decimal part rounded up. This can be done.
すなわち、図3(d)のような場合は、1.5の小数点以下を切り捨てたk0+1回目のサンプリングにはトルクフィードフォワード信号を1/αとして、小数点以下を切り上げたk0+2のサンプリング時はトルクフィードフォワード信号を0とするようにすればよい。 That is, in the case as shown in FIG. 3D, the torque feed forward signal is set to 1 / α for the k0 + 1 sampling with the decimal part rounded down to 1.5, and the torque feed for the sampling of k0 + 2 with the decimal part rounded up. The forward signal may be set to 0.
また、αは調整により求めても良いが、小数点以下の値の逆数にしても良い。すなわち、図3(d)のような場合は、小数点以下の値は0.5なのでα=1/0.5=2とすればよい。 Α may be obtained by adjustment, but may be an inverse number of a value after the decimal point. That is, in the case as shown in FIG. 3D, since the value after the decimal point is 0.5, α = 1 / 0.5 = 2.
次に、減速時の処理について説明する。減速時の処理も基本的に上で説明した加速時の処理と同じ方法である。 Next, processing during deceleration will be described. The process at the time of deceleration is basically the same method as the process at the time of acceleration described above.
減速終了時予測部9では、式(13)に示すように、減速開始時n0回目のサンプリングの速度の減分値dvdを求め、式(14)に示すように、減速開始時の速度vdとdvdから減速終了時のサンプリングkdendを出力する。 The deceleration end time prediction unit 9 obtains a decrement value dvd of the sampling speed at the start of deceleration n0 as shown in Expression (13), and calculates the speed vd at the start of deceleration as shown in Expression (14). The sampling kend at the end of deceleration is output from dvd.
dvd={ref(n0)−ref(n0−1)}/Ts
―{ref(n0−1)−ref(n0−2)}/Ts ・・・(13)
dvd = {ref (n0) -ref (n0-1)} / Ts
-{Ref (n0-1) -ref (n0-2)} / Ts (13)
kdend=n0 + vd/dvd − 1 ・・・(14) kdend = n0 + vd / dvd−1 (14)
さらに図3を用いて詳細に説明する。図3(a)が、上位から入力される位置指令を差分近似により微分した指令速度である。n0は減速開始時のサンプリングを表す。減速開始時の速度vd(=vmax)はdvdの4倍の大きさとなっている。したがって、式(14)より、 Furthermore, it demonstrates in detail using FIG. FIG. 3A shows the command speed obtained by differentiating the position command input from the upper level by difference approximation. n0 represents sampling at the start of deceleration. The speed vd (= vmax) at the start of deceleration is four times as large as dvd. Therefore, from equation (14),
kdend = n0 + 4 − 1 = n0 + 3 ・・・(15)
となり、減速が終了する時点のサンプリングはn0+3となる。
トルクFF信号補正部10では、(kdend − s)以降のトルクフィードフォワードを強制的に0にする処理を行う。
kdend = n0 + 4−1 = n0 + 3 (15)
Thus, sampling at the time when deceleration ends is n0 + 3.
The torque FF
図3(b)で、斜線部は、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsを0サンプリングとした時に、余分となるトルクフィードフォワード信号である。この場合、 In FIG. 3 (b), the hatched portion is an extra torque feed forward signal when the delay s until the detection value obtained by operating the controlled object by the torque command output from the torque command payout is set to 0 sampling. is there. in this case,
kdend−s = n0+3−0 = n0+3
以降のトルクフィードフォワード信号(斜線部のトルク)を強制的に0にする。
kdend-s = n0 + 3-0 =
Subsequent torque feed forward signals (torque areas) are forced to zero.
図3(c)で、斜線部は、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsを1サンプリングとした時に、余分となるトルクフィードフォワード信号である。この場合、 In FIG. 3 (c), the hatched portion is an extra torque feedforward signal when the delay s until the detection value obtained by operating the controlled object by the torque command output from the torque command payout is 1 sampling. is there. in this case,
kdend−s = n0+3−1 = n0+2
以降のトルクフィードフォワード信号(斜線部のトルク)を強制的に0にする。
kdend-s = n0 + 3-1 =
Subsequent torque feed forward signals (torque areas) are forced to zero.
図3(d)で、斜線部は、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れsを1.5サンプリングとした時に、余分となるトルクフィードフォワード信号である。この場合、 In FIG. 3 (d), the shaded portion indicates an extra torque feed forward when the delay s until the detection value obtained by operating the controlled object by the torque command output from the torque command payout is 1.5 samplings. Signal. in this case,
kdend−s = n0+3−1.5 = n0+1.5
以降のトルクフィードフォワード信号(斜線部のトルク)を強制的に0にする。
kdend-s = n0 + 3-1.5 = n0 + 1.5
Subsequent torque feed forward signals (torque areas) are forced to zero.
このように、計算結果が整数でない場合は、knend−sの小数点以下を切り捨てたサンプリング時はトルクフィードフォワードの値信号を1/αとし、小数点以下を切り上げたサンプリング時はトルクフィードフォワード信号を0とするというようにすることで対応できる。 As described above, when the calculation result is not an integer, the torque feed forward value signal is set to 1 / α at the time of sampling with the fractional part of the knd-s rounded down, and the torque feed forward signal is set to 0 at the time of sampling with the decimal part rounded up. It can respond by doing.
すなわち、図3(d)のような場合は、1.5の小数点以下を切り捨てたn0+1回目のサンプリングにはトルクフィードフォワード信号を1/αとして、小数点以下を切り上げたn0+2のサンプリング時はトルクフィードフォワード信号を0とするようにすればよい。 That is, in the case of FIG. 3D, the torque feed forward signal is set to 1 / α for the (n0 + 1) th sampling with the fractional part of 1.5 rounded down, and the torque feed is used for the sampling of n0 + 2 with the fractional part rounded up. The forward signal may be set to 0.
また、αは調整により求めても良いが、小数点以下の値の逆数にしても良い。すなわち、図3(d)のような場合は、小数点以下の値は0.5なのでα=1/0.5=2とすればよい。
以上が本発明の実施例1の説明である。
Α may be obtained by adjustment, but may be an inverse number of a value after the decimal point. That is, in the case as shown in FIG. 3D, since the value after the decimal point is 0.5, α = 1 / 0.5 = 2.
The above is the description of the first embodiment of the present invention.
図3は、本発明の効果を示すシミュレーション結果である。図3(a)は本発明を用いない従来の動作時の速度(上段)と偏差(下段)の波形である。図から分かるように、加速終了時と、減速終了時にもトルクフィードフォワード信号による過補償によって、大きな偏差が発生している。
図3(b)は本発明を使用した際の速度(上段)と偏差(下段)の波形である。図から分かるように、加速終了時と、減速終了時にトルクフィードフォワード信号による過補償が発生しないため、偏差がほとんど0となっているのが分かる。
FIG. 3 is a simulation result showing the effect of the present invention. FIG. 3A shows waveforms of speed (upper stage) and deviation (lower stage) during conventional operation without using the present invention. As can be seen from the figure, a large deviation occurs due to overcompensation by the torque feedforward signal at the end of acceleration and at the end of deceleration.
FIG. 3B shows waveforms of speed (upper stage) and deviation (lower stage) when the present invention is used. As can be seen from the figure, since the over-compensation by the torque feedforward signal does not occur at the end of acceleration and at the end of deceleration, the deviation is almost zero.
このように、指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求め、トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするという手順で処理するため、結果としてトルクフィードフォワード信号が過補償とならず、加速終了時および位置決め時の偏差を非常に小さくすることができるのである。 In this way, by using the speed command increment dva and the maximum speed vmax at the time of the first sampling of command payout, the sampling kaend at which the acceleration ends is calculated, and control is performed from the torque command payout by the output torque command. When s sampling is used as the delay until the detection value obtained by the operation of the target is s sampling, the torque feed forward signal after the (kaend-s) sampling is forcibly set to 0, resulting in torque feed forward. The signal is not overcompensated, and the deviation at the end of acceleration and positioning can be made very small.
図2は、本発明の第2の方法を実施するデジタルサーボ制御装置の構成を示すブロック図である。本実施例が実施例1と異なる点は、実施例1では100のデジタルサーボ制御装置で位置指令に対して位置制御を行っていたのに対し、本実施例では速度指令に対して速度制御を行うところである。基本的な方法は実施例1と同様であるため以下に実施例1と異なる部分のみ説明する。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a digital servo control apparatus that implements the second method of the present invention. The difference between the present embodiment and the first embodiment is that in the first embodiment, the position control is performed with respect to the position command by 100 digital servo control devices, whereas in the present embodiment, the speed control is performed with respect to the speed command. Is about to do. Since the basic method is the same as that of the first embodiment, only the parts different from the first embodiment will be described below.
加速終了時予測部8では、式(16)に示すように、指令払い出し開始時k0回目のサンプリングの速度の増分値dvaを求め、式(17)に示すように、上位指令器から受け取ったvmaxとdvaから加速終了時のサンプリングkaendを出力する。予め入力される指令が速度指令vref(k)であるため、dvaの計算は実施例1と異なる。
As shown in equation (16), the acceleration end
dva={vref(k0)−vref(k0−1)} ・・・(16) dva = {vref (k0) -vref (k0-1)} (16)
kaend=k0 + vmax/dva − 1 ・・・(17) kaend = k0 + vmax / dva-1 (17)
減速終了時予測手段9では、式(18)に示すように、減速開始時n0回目のサンプリグ部の速度の減分値dvdを求め、式(19)に示すように、減速開始時の速度vd(=vmax)とdvdから減速終了時のサンプリングkdendを出力する。 The deceleration end prediction means 9 obtains the decrement value dvd of the speed of the n0th sampling portion at the start of deceleration as shown in the equation (18), and the velocity vd at the start of deceleration as shown in the equation (19). Sampling kend at the end of deceleration is output from (= vmax) and dvd.
dvd={vref(n0)−vref(n0−1)} ・・・(18) dvd = {vref (n0) -vref (n0-1)} (18)
kdend=n0 + vd/dvd − 1 ・・・(19)
トルクFF信号補正部10では、サンプリング(kaend − s)および(kdnd − s)以降のトルクフィードフォワード信号を強制的に0にする処理を行う。
以上が、本発明の実施例2の説明である。この構成の場合も実施例1と同様の効果が得られる。
kdend = n0 + vd / dvd−1 (19)
The torque FF
The above is the description of the second embodiment of the present invention. In the case of this configuration, the same effect as in the first embodiment is obtained.
指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求め、トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするという手順で処理するため、トルクフィードフォワード信号の過補償を防げ、加速終了時および位置決め時の偏差を非常に小さくすることができるため、単軸のメカだけでなくロボットや工作機などのような多軸のメカの位置決めという用途にも適用できる。 Using the speed command increment dva and the maximum speed vmax at the time of the first sampling of command payout, the sampling kaend at which the acceleration ends is calculated, and the control target is operated by the torque command output from the torque command payout When the delay until the detection value is acquired is s sampling, the process is performed in such a manner that the torque feed forward signal during acceleration after (kaend-s) sampling is forcibly set to 0. Since compensation can be prevented and the deviation at the time of completion of acceleration and positioning can be made extremely small, it can be applied not only to single-axis mechanisms but also to multi-axis mechanism positioning such as robots and machine tools.
1 制御対象
2 検出器
3 位置制御部
4 速度制御部
5 電流制御部
6 速度FF作成部
7 トルクFF作成部
8 加速終了時予測部
9 減速終了時予測部
10 トルクFF信号補正部
30 位置ループ
32 速度ループ積分要素
34 速度フィードバックゲイン
36 電流ループ
38 サーボモータ電気部
40 サーボモータ機械部
42 積分
44 位置のフィードフォワード項
46 速度のフィードフォワード項
100 デジタルサーボ制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (16)
指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求め、
トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とする、
という手順で処理することを特徴とするデジタルサーボ制御装置の制御方法。 In a control method of a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward creation unit, and a torque feedforward creation unit,
Using a speed command increment dva and a maximum speed vmax at the time of sampling for the first time of command payout start, a sampling kaend at which acceleration ends is obtained by calculation,
When s sampling is used as the delay until the detection value obtained when the controlled object is operated by the torque command output from the torque command is issued, the torque feed forward signal during acceleration after (kaend-s) sampling is forcibly set to 0. And
A control method for a digital servo control device, characterized in that processing is performed according to the following procedure.
減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求め、
トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とする、
という手順で処理することを特徴とするデジタルサーボ制御装置の制御方法。 In a control method of a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward creation unit, and a torque feedforward creation unit,
Using the decrement value dvd of the speed command at the first sampling of deceleration start and the speed vd at the start of deceleration, a sampling kend at which deceleration ends is calculated,
When s sampling is used as the delay until the detection value obtained when the control target is operated by the torque command output from the torque command payout, the torque feed forward signal at the time of deceleration after (kend-s) sampling is forcibly set to 0. And
A control method for a digital servo control device, characterized in that processing is performed according to the following procedure.
指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求め、
トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とし、
減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求め、
トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とする、
という手順で処理することを特徴とするデジタルサーボ制御装置の制御方法。 In a control method of a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward creation unit, and a torque feedforward creation unit,
Using a speed command increment dva and a maximum speed vmax at the time of sampling for the first time of command payout start, a sampling kaend at which acceleration ends is obtained by calculation,
When s sampling is used as the delay until the detection value obtained when the controlled object is operated by the torque command output from the torque command is issued, the torque feed forward signal during acceleration after (kaend-s) sampling is forcibly set to 0. age,
Using the decrement value dvd of the speed command at the first sampling of deceleration start and the speed vd at the start of deceleration, a sampling kend at which deceleration ends is calculated,
When s sampling is used as the delay until the detection value obtained when the control target is operated by the torque command output from the torque command payout, the torque feed forward signal at the time of deceleration after (kend-s) sampling is forcibly set to 0. And
A control method for a digital servo control device, characterized in that processing is performed according to the following procedure.
kaend = k0+vmax/dva − 1
k0:加速開始指令サンプリング 4. The method of controlling a digital servo control device according to claim 1, wherein the following calculation formula is used in the calculation for obtaining the sampling kaend at which the acceleration ends.
kaend = k0 + vmax / dva-1
k0: Acceleration start command sampling
kdend = n0+vd/dvd − 1
n0:減速指令開始サンプリング 4. The control method for a digital servo control device according to claim 2, wherein the calculation for obtaining the sampling kend at which the deceleration ends is calculated using the following formula.
kdend = n0 + vd / dvd−1
n0: Sampling command start sampling
指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求める加速終了時予測部と、
トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするトルクフィードフォワード信号補正部と、
を有することを特徴とするデジタルサーボ制御装置。 In a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward creation unit, and a torque feedforward creation unit,
An acceleration end prediction unit for calculating a sampling kaend at which acceleration ends by using an increment value dva and a maximum speed vmax of a speed command at the time of first sampling of command payout;
When s sampling is used as the delay from the torque command delivery until the detection value obtained when the controlled object is operated by the output torque command, the torque feed forward signal during acceleration after sampling is forced A torque feedforward signal correction unit for setting zero,
A digital servo control device comprising:
減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求める減速終了時予測部と、
トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするトルクフィードフォワード信号補正部と、
を有することを特徴とするデジタルサーボ制御装置。 In a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward creation unit, and a torque feedforward creation unit,
A deceleration end prediction unit for calculating a sampling kend at which deceleration ends by using a decrement value dvd of the speed command at the first sampling of deceleration start and a speed vd at the start of deceleration;
When s sampling is used as the delay from the torque command delivery until the detection value obtained when the controlled object is operated by the output torque command is taken, the torque feed forward signal at the time of deceleration after (kend-s) sampling is forced A torque feedforward signal correction unit for setting zero,
A digital servo control device comprising:
指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求める加速終了時予測部と、
減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求める減速終了時予測部と、
トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とし、且つ、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするトルクフィードフォワード信号補正部と、
を有することを特徴とするデジタルサーボ制御装置。 In the digital servo control device including the position control hand part, the speed control part, the current control part, the speed feed forward creation part, and the torque feed forward creation part,
An acceleration end prediction unit for calculating a sampling kaend at which acceleration ends by using an increment value dva and a maximum speed vmax of a speed command at the time of first sampling of command payout;
A deceleration end prediction unit for calculating a sampling kend at which deceleration ends by using a decrement value dvd of the speed command at the first sampling of deceleration start and a speed vd at the start of deceleration;
When s sampling is used as the delay from the torque command delivery until the detection value obtained when the controlled object is operated by the output torque command, the torque feed forward signal during acceleration after sampling is forced A torque feedforward signal correction unit that forcibly sets the torque feedforward signal during deceleration after the sampling to zero and (kdend-s) sampling to 0;
A digital servo control device comprising:
指令払い出し開始1回目のサンプリング時の速度指令の増分値dvaと最大速度vmaxを用いて、加速が終了するサンプリングkaendを計算で求める加速終了時予測部と、
減速開始1回目のサンプリング時の速度指令の減分値dvdと減速開始時の速度vdを用いて、減速が終了するサンプリングkdendを計算で求める減速終了時予測部と、
トルク指令払い出しから、出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とし、且つ、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とするトルクフィードフォワード信号補正部と、
を有することを特徴とするデジタルサーボ制御装置。 In the digital servo control device provided with the speed control unit, the current control unit, and the torque feed forward creation unit,
An acceleration end prediction unit for calculating a sampling kaend at which acceleration ends by using an increment value dva and a maximum speed vmax of a speed command at the time of first sampling of command payout;
A deceleration end prediction unit for calculating a sampling kend at which deceleration ends by using a decrement value dvd of the speed command at the first sampling of deceleration start and a speed vd at the start of deceleration;
When s sampling is used as the delay from the torque command delivery until the detection value obtained when the controlled object is operated by the output torque command, the torque feed forward signal during acceleration after sampling is forced A torque feedforward signal correction unit that forcibly sets the torque feedforward signal during deceleration after the sampling to zero and (kdend-s) sampling to 0;
A digital servo control device comprising:
加速終了時のサンプリングkaendおよび減速終了時のサンプリングkdendを、上位装置から受け取り、トルク指令払い出しから出力されたトルク指令によって制御対象が動作した検出値を取得するまでの遅れをsサンプリングとした時、(kaend ― s)サンプリング以降の加速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とし、且つ、(kdend ― s)サンプリング以降の減速時のトルクフィードフォワード信号を強制的に0とする、
という手順で処理することを特徴とするデジタルサーボ制御装置の制御方法。 In a control method of a digital servo control device including a position control unit, a speed control unit, a current control unit, a speed feedforward creation unit, and a torque feedforward creation unit,
When the sampling kend at the end of the acceleration and the sampling kend at the end of the deceleration are received from the host device, and the delay until the detection value that the control target is operated by the torque command output from the torque command payout is s sampling, (Kaend-s) The torque feedforward signal during acceleration after sampling is forcibly set to 0, and the torque feedforward signal during deceleration after sampling (kend-s) is forcibly set to 0.
A control method for a digital servo control device, characterized in that processing is performed according to the following procedure.
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