JP6627999B2 - Control device, control method, control program - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置、制御方法、制御プログラムに関する。 The present invention relates to a control device, a control method, and a control program.
特許文献１には、ロボットの動作を制御する制御装置が、軸毎に指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算し、最短のサーボ遅れ時間を基準時間とし、軸毎のサーボ遅れ時間と前記基準時間とに基づいて軸毎の補償トルクを計算し、軸毎の補償トルクが反映された指令値を各サーボに出力してロボットの動作を制御する手法が開示されている。 In Patent Document 1, a control device that controls the operation of a robot calculates a difference between a target trajectory for a command value and an actual operation trajectory for each axis as a servo delay time, and uses the shortest servo delay time as a reference time, A technique for calculating a compensation torque for each axis based on a servo delay time for each axis and the reference time and outputting a command value reflecting the compensation torque for each axis to each servo to control the operation of the robot is disclosed. Have been.
前記手法では、軸毎のサーボ遅れ時間と前記基準時間とに基づく補償トルクの計算、並びに補償トルクが反映された指令値の算出が煩雑になるという問題があった。 In the above method, there is a problem that the calculation of the compensation torque based on the servo delay time for each axis and the reference time and the calculation of the command value in which the compensation torque is reflected become complicated.
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数軸（複数のサーボモータ）間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制しうる制御装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a control device capable of suppressing a trajectory shift caused by a variation in response delay time between a plurality of axes (a plurality of servomotors). It is in.
本制御装置は、複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに目標軌跡に基づいた位置指令を行う制御装置であって、前記各サーボドライバに対する前記目標軌跡における時間変化を、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータの応答遅れ時間と、前記各サーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間と、の差だけ遅らせるような指令位置となる位置指令を行うとともに、各サーボモータの加速度変化時に、各サーボモータの応答遅れ時間の２乗と加速度との積に比例する量を減算する補正が加わるような指令位置となる位置指令を行う構成である。 The present control device is a control device that issues a position command based on a target trajectory to a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors, and the time change in the target trajectory for each of the servo drivers is controlled by the plurality of servo motors. Of the response delay time of the reference servo motor, the response delay time of which is the maximum, and the response delay time of the servo motor corresponding to each of the servo drivers, a position command to be a command position to delay by the difference, When the acceleration of the servomotor is changed, a position command is set so that the command position is such that a correction for subtracting an amount proportional to the product of the square of the response delay time of each servomotor and the acceleration is added.
本制御装置では、各サーボモータの加速度変化時に、各サーボモータの応答遅れ時間の２乗と加速度との積に１／２を乗じた値を減算する補正が加わるような指令位置となる位置指令を行ってもよい。 In the present control device, when the acceleration of each servomotor changes, a position command that becomes a command position that adds a correction of subtracting a value obtained by multiplying the product of the square of the response delay time of each servomotor and the acceleration by 1/2 is added. May be performed.
本制御方法は、複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに目標軌跡に基づいた位置指令を行い、前記複数のサーボモータを応答させる制御方法であって、各サーボモータの応答遅れ時間を得る第１ステップと、応答遅れ時間を比較する第２ステップと、前記各サーボドライバに対する前記目標軌跡における時間変化を、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータの応答遅れ時間と前記各サーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせるような指令位置となる位置指令を行う第３ステップとを含み、各サーボモータの加速度変化時に、各サーボモータの応答遅れ時間の２乗と加速度との積に比例する量を減算する補正が加わるような指令位置となる位置指令を行う方法である。 The present control method is a control method in which a position command is issued to a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors based on a target trajectory, and the plurality of servo motors respond, and a response delay time of each servo motor is obtained. A first step, a second step of comparing a response delay time, and a time change in the target trajectory for each of the servo drivers, a response delay time of a reference servomotor having a maximum response delay time among the plurality of servomotors. And a third step of issuing a position command that is a command position that delays by the difference between the response delay time of the servo motor corresponding to each servo driver and the response delay of each servo motor when the acceleration of each servo motor changes. A method of issuing a position command that gives a command position that adds a correction that subtracts an amount proportional to the product of the square of time and the acceleration That.
本制御方法では、各サーボモータの加速度変化時に、各サーボモータの応答遅れ時間の２乗と加速度との積に１／２を乗じた値を減算する補正が加わるような指令位置となる位置指令を行ってもよい。 In this control method, when the acceleration of each servomotor changes, a position command that becomes a command position that adds a correction of subtracting a value obtained by multiplying the product of the square of the response delay time of each servomotor and the acceleration by 1/2 is added. May be performed.
本制御プログラムは、前記第１〜第３ステップをプロセッサに実行させることを特徴とする。 The present control program is characterized by causing a processor to execute the first to third steps.
本記録媒体は、前記制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。 This recording medium is a computer-readable recording medium on which the control program is recorded.
本制御装置によれば、複数のサーボモータ間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制することができる。 According to the present control device, it is possible to suppress a trajectory shift due to a variation in response delay time between a plurality of servomotors.
本発明の実施形態を図１〜図１１を用いて説明する。以下では図１のような３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）構成の同期グループを前提に説明するが、本実施形態の同期グループは２軸以上の構成であればよい。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following, a description will be given on the assumption that a synchronous group having a three-axis (X-axis, Y-axis, Z-axis) configuration as shown in FIG. 1 is used.
図１のような３軸構成では、例えば、制御装置からの指令を受けたＸ軸用サーボドライバがＸ軸用サーボモータを制御し、Ｘ軸用サーボモータによってワークＷｘがＸ軸方向に移動する（Ｘ軸用サーボモータの動作情報はＸ軸用サーボドライバにフィードバックされる）。また、制御装置からの指令を受けたＹ軸用サーボドライバがＹ軸用サーボモータを制御し、Ｙ軸用サーボモータによってワークＷｙがＹ軸方向に移動する（Ｙ軸用サーボモータの動作情報はＹ軸用サーボドライバにフィードバックされる）。また、制御装置からの指令を受けたＺ軸用サーボドライバがＺ軸用サーボモータを制御し、Ｚ軸用サーボモータによってワークＷｚがＺ軸方向に移動する（Ｚ軸用サーボモータの動作情報はＺ軸用サーボドライバにフィードバックされる）。 In the three-axis configuration as shown in FIG. 1, for example, an X-axis servo driver that receives a command from a control device controls the X-axis servo motor, and the work Wx moves in the X-axis direction by the X-axis servo motor. (Operation information of the X-axis servo motor is fed back to the X-axis servo driver). In addition, the Y-axis servo driver that receives the instruction from the control device controls the Y-axis servomotor, and the work Wy moves in the Y-axis direction by the Y-axis servomotor (the operation information of the Y-axis servomotor is This is fed back to the Y-axis servo driver). Further, the Z-axis servo driver that receives the command from the control device controls the Z-axis servo motor, and the work Wz moves in the Z-axis direction by the Z-axis servo motor (the operation information of the Z-axis servo motor is This is fed back to the Z-axis servo driver).
〔応答遅れ時間の軸間差に起因する軌跡ずれの抑制〕
一般に、Ｘ軸用サーボドライバ、Ｙ軸用サーボドライバおよびＺ軸用サーボドライバへの指令は同期しているが、指令を受けてから対応するサーボモータが応答するまでの時間（応答遅れ時間）は軸間でばらついている。
[Suppression of trajectory deviation caused by difference in response delay time between axes]
Generally, commands to the X-axis servo driver, Y-axis servo driver, and Z-axis servo driver are synchronized, but the time from receiving the command until the corresponding servo motor responds (response delay time) is It varies between axes.
例えば、Ｙ軸系では応答遅れがほとんどなく（小さく）、Ｚ軸系で応答遅れが大きい場合、図２のように、Ｙ軸系では指令速度とフィードバック速度とがほぼ一致するのに対して、Ｚ軸系では指令速度とフィードバック速度とが時間的にずれるため、コーナ軌跡においてＺ軸方向の立ち上がりが遅れ、目標よりも外回りの軌跡となってしまう。 For example, in the case where there is little (small) response delay in the Y-axis system and the response delay is large in the Z-axis system, as shown in FIG. In the Z-axis system, the command speed and the feedback speed are temporally different from each other, so that the rise in the Z-axis direction is delayed in the corner trajectory, and the trajectory is more outward than the target.
すなわち、図３（ａ）のように、Ｘ軸用サーボドライバ（以下、サーボドライバＳＤｘ）の応答遅れ時間をＲｘ、Ｙ軸用サーボドライバ（以下、サーボドライバＳＤｙ）の応答遅れ時間をＲｙ、Ｚ軸用サーボドライバ（以下、サーボドライバＳＤｚ）の応答遅れ時間をＲｚとし、サーボドライバＳＤｘ、サーボドライバＳＤｙおよびサーボドライバＳＤｚに対して時刻ｔに同期して位置指令が到達した場合に、サーボモータＳＭｘの応答時刻がＴｘ（＝ｔ＋Ｒｘ）、応答遅れ時間が最小のサーボモータＳＭｙの応答時刻がＴｙ（＝ｔ＋Ｒｙ）、応答遅れ時間最大のサーボモータＳＭｚの応答時刻がＴｚ（＝ｔ＋Ｒｚ）となって、３つのサーボモータが時間的にばらばらに応答し、図３（ｂ）に示されるように目標軌跡からずれた軌跡をたどることになる。 That is, as shown in FIG. 3A, the response delay time of the X-axis servo driver (hereinafter, servo driver SDx) is Rx, the response delay time of the Y-axis servo driver (hereinafter, servo driver SDy) is Ry, Z When the response delay time of the axis servo driver (hereinafter, servo driver SDz) is Rz, and the position command arrives at the servo driver SDx, the servo driver SDy, and the servo driver SDz in synchronization with the time t, the servo motor SMx Is Tx (= t + Rx), the response time of the servo motor SMy with the shortest response delay time is Ty (= t + Ry), the response time of the servo motor SMz with the longest response delay time is Tz (= t + Rz), The three servo motors respond in a timely manner and follow a trajectory deviated from the target trajectory as shown in FIG. It becomes door.
そこで、本実施形態では、応答遅れ時間の軸間差に起因する軌跡ずれを抑制するため、図４（ａ）のように、サーボドライバＳＤｘ、サーボドライバＳＤｙおよびサーボドライバＳＤｚへの位置指令を時間的にずらして行う。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4A, position commands to the servo driver SDx, the servo driver SDy, and the servo driver SDz are time-shifted to suppress a trajectory shift caused by a difference in response delay time between axes. It is shifted.
具体的には、応答遅れ時間最大のサーボモータＳＭｚを基準サーボモータとし、サーボモータＳＭｚの応答時刻Ｔに同期してサーボモータＳＭｘおよびサーボモータＳＭｙを応答させるべく、サーボモータＳＭｚ（基準サーボモータ）を制御するサーボドライバＳＤｚ（基準サーボドライバ）への指令時刻ｔｚに対して、サーボドライバＳＤｘへの指令時刻ｔｘを、ｄｘ（基準サーボモータＳＭｚとサーボモータＳＭｘとの応答遅れ時間の差＝Ｒｚ−Ｒｘ）だけ遅らせ、サーボドライバＳＤｙへの指令時刻ｔｘを、ｄｙ（基準サーボモータＳＭｚとサーボモータＳＭｙとの応答遅れ時間の差＝Ｒｚ−Ｒｙ）だけ遅らせる。 Specifically, a servo motor SMz (reference servo motor) is used in order to make the servo motor SMx and the servo motor SMy respond in synchronization with the response time T of the servo motor SMz with the servo motor SMz having the maximum response delay time as the reference servo motor. Command time tx to the servo driver SDx with respect to the command time tz to the servo driver SDz (reference servo driver) for controlling dx (dx (difference in response delay time between the reference servo motor SMz and the servo motor SMx = Rz− Rx), and the command time tx to the servo driver SDy is delayed by dy (difference in response delay time between the reference servo motor SMz and the servo motor SMy = Rz-Ry).
例えば、ある時刻の目標位置座標が（Ｐｘ，Ｐｙ，Ｐｚ）であれば、サーボドライバＳＤｘへのＰｘの位置指令を、サーボドライバＳＤｚへのＰｚの位置指令よりもｄｘだけ遅らせ、サーボドライバＳＤｙへのＰｙの位置指令を、サーボドライバＳＤｚへのＰｚの位置指令よりもｄｙだけ遅らせる。これにより、図４（ｂ）に示されるように目標軌跡に近い軌跡とすることができる。 For example, if the target position coordinates at a certain time are (Px, Py, Pz), the Px position command to the servo driver SDx is delayed by dx from the Pz position command to the servo driver SDz, and the servo driver SDy is sent to the servo driver SDy. Is delayed by dy from the Pz position command to the servo driver SDz. Thus, a trajectory close to the target trajectory can be obtained as shown in FIG.
〔加速度変化時の位置偏差に起因する軌跡ずれの抑制〕
前記の手法によって軸間の応答タイミングは揃うが、各軸の応答遅れ自体は存在する。このため、図５のように、Ｘ軸用のサーボドライバへの速度指令が小⇒大となり、Ｙ軸用のサーボドライバへの速度指令が大⇒小となる場合、Ｘ軸の位置偏差（指令位置とフィードバック位置の差）が時間的に増加する一方、Ｙ軸の位置偏差（指令位置とフィードバック位置の差）は時間的に減少し、図５に示されるように目標軌跡に対して内回りの軌跡をたどることがある。
[Suppression of trajectory deviation due to position deviation during acceleration change]
Although the response timing between the axes is made uniform by the above method, the response delay itself of each axis exists. Therefore, as shown in FIG. 5, when the speed command to the X-axis servo driver changes from small to large and the speed command to the Y-axis servo driver changes from large to small, the X-axis position deviation (command While the difference between the position and the feedback position increases with time, the positional deviation of the Y-axis (the difference between the command position and the feedback position) decreases with time, and as shown in FIG. May follow a trajectory.
発明者は、図６（ａ）のように、指令速度とフィードバック速度とが応答遅れ時間だけずれているモデルにおいては、図６（ｂ）のように、加速度変化時（プラス方向の変化とマイナス方向の変化を含む）の位置偏差に起因する軌跡ずれに対して、網掛け部分の補正を行うことが有効であることを見出した。具体的には、網掛け部分の面積にあたる、（１／２）×応答遅れ時間の２乗×加速度（予測加速度）に該当する量だけ、指令位置の補正を行う。 As shown in FIG. 6A, the inventor of the present invention has proposed a model in which the command speed and the feedback speed are shifted by the response delay time, as shown in FIG. (Including a change in direction), it has been found that it is effective to correct the shaded portion for the trajectory deviation caused by the positional deviation. Specifically, the command position is corrected by an amount corresponding to (1/2) × square of response delay time × acceleration (predicted acceleration), which corresponds to the area of the hatched portion.
こうすれば、図７（ａ）のように折り返し軌跡であって、フィードバック位置が折り返し点に到達していなかった場合でも、前記の指令位置の補正によって、図７（ｂ）のようにフィードバック位置が折り返し点に到達するようになる。 By doing so, even if the feedback position is a return locus as shown in FIG. 7A and the feedback position has not reached the return point, the feedback position is corrected as shown in FIG. Reaches the turning point.
〔制御装置のプロセッサの機能モジュール〕
本実施形態にかかる制御装置は、図８のような機能モジュールをもつプロセッサを備える。プロセッサが備える機能モジュールは、予測同期計算部、指令位置生成部、Ｘ軸位置補正部、Ｙ軸位置補正部、Ｚ軸位置補正部、Ｘ軸指令部、Ｙ軸指令部、およびＺ軸指令部である。
[Function module of processor of control device]
The control device according to the present embodiment includes a processor having functional modules as shown in FIG. The functional modules included in the processor include a prediction synchronization calculation unit, a command position generation unit, an X-axis position correction unit, a Y-axis position correction unit, a Z-axis position correction unit, an X-axis command unit, a Y-axis command unit, and a Z-axis command unit. It is.
予測同期計算部は、サーボドライバＳＤｘ、サーボドライバＳＤｙ、およびサーボドライバＳＤｚからサーボパラメータを読み見出し、Ｘ軸応答遅れ時間、Ｙ軸応答遅れ時間、Ｚ軸応答遅れ時間、および基準応答遅れ時間を含む予測位置同期補正パラメータを算出する。 The prediction synchronization calculation unit reads and finds servo parameters from the servo driver SDx, the servo driver SDy, and the servo driver SDz, and includes an X-axis response delay time, a Y-axis response delay time, a Z-axis response delay time, and a reference response delay time. A predicted position synchronization correction parameter is calculated.
ここでは、Ｘ軸応答遅れ時間（図３・図４のＲｘ）は、サーボドライバＳＤｘのサーボパラメータの１つである位置ループゲインの逆数とし、Ｙ軸応答遅れ時間（図３・図４のＲｙ）は、サーボドライバＳＤｙのサーボパラメータの１つである位置ループゲインの逆数とし、Ｚ軸応答遅れ時間（図３・図４のＲｚ）は、サーボドライバＳＤｚのサーボパラメータの１つである位置ループゲインの逆数とし、基準応答遅れ時間を、Ｒｘ、Ｒｙ、およびＲｚの最大値とする。 Here, the X-axis response delay time (Rx in FIGS. 3 and 4) is the reciprocal of the position loop gain, which is one of the servo parameters of the servo driver SDx, and the Y-axis response delay time (Ry in FIGS. 3 and 4). ) Is the reciprocal of the position loop gain which is one of the servo parameters of the servo driver SDy, and the Z-axis response delay time (Rz in FIGS. 3 and 4) is the position loop which is one of the servo parameters of the servo driver SDz. The reciprocal of the gain is set, and the reference response delay time is set to the maximum value of Rx, Ry, and Rz.
指令位置生成部は、目標軌跡に基づいて、Ｘ軸指令位置、Ｙ軸指令位置、およびＺ軸指令位置を生成し、Ｘ軸指令位置をＸ軸位置補正部に入力し、Ｙ軸指令位置をＹ軸位置補正部に入力し、Ｚ軸指令位置をＺ軸位置補正部に入力する。 The command position generation unit generates an X-axis command position, a Y-axis command position, and a Z-axis command position based on the target trajectory, inputs the X-axis command position to the X-axis position correction unit, and outputs the Y-axis command position. It is input to the Y-axis position correction unit, and the Z-axis command position is input to the Z-axis position correction unit.
Ｘ軸位置補正部は、予測位置同期補正パラメータに基づいて、Ｘ軸指令位置の補正（応答遅れ時間の軸間差に関する補正、および加速度変化により生じる位置偏差に関する補正）を行い、Ｘ軸指令部は、補正後のＸ軸指令位置に基づいてサーボドライバＳＤｘへの位置指令を行う。 The X-axis position correction unit corrects the X-axis command position (correction for the difference between the axes in the response delay time and correction for the position deviation caused by a change in acceleration) based on the predicted position synchronization correction parameter, and executes the X-axis command unit. Performs a position command to the servo driver SDx based on the corrected X-axis command position.
Ｙ軸位置補正部は、予測位置同期補正パラメータに基づいて、Ｙ軸指令位置の補正（応答遅れ時間の軸間差に関する補正、および加速度変化により生じる位置偏差に関する補正）を行い、Ｙ軸指令部は、補正後のＹ軸指令位置に基づいてサーボドライバＳＤｙへの位置指令を行う。 The Y-axis position correction unit corrects the Y-axis command position (correction for the difference between the axes of the response delay time and correction for the position deviation caused by a change in acceleration) based on the predicted position synchronization correction parameter. Performs a position command to the servo driver SDy based on the corrected Y-axis command position.
Ｚ軸位置補正部は、予測位置同期補正パラメータに基づいて、Ｚ軸指令位置の補正（応答遅れ時間の軸間差に関する補正、および加速度変化により生じる位置偏差に関する補正）を行い、Ｚ軸指令部は、補正後のＺ軸指令位置に基づいてサーボドライバＳＤｚへの位置指令を行う。 The Z-axis position correction unit corrects the Z-axis command position based on the predicted position synchronization correction parameter (correction regarding a difference in response delay time between axes and correction regarding a position deviation caused by a change in acceleration). Performs a position command to the servo driver SDz based on the corrected Z-axis command position.
図９に示すように、サーボドライバＳＤｘは、制御装置からの位置指令を受けるＸ軸位置制御部と、Ｘ軸位置制御部からの出力を受けるＸ軸速度制御部と、Ｘ軸速度制御部からの出力を受けるＸ軸電流制御部（Ｘ軸トルク制御部）とを含み、Ｘ軸電流制御部の出力によってサーボモータＳＭｘの回転部が駆動し、サーボモータＳＭｘのエンコーダの出力が、Ｘ軸位置制御部、Ｘ軸速度制御部、およびＸ軸電流制御部にフィードバックされる。Ｘ軸位置制御部は制御装置に位置ループゲインを出力し、Ｘ軸速度制御部は制御装置に速度ループゲインを出力する。 As shown in FIG. 9, the servo driver SDx includes an X-axis position control unit that receives a position command from the control device, an X-axis speed control unit that receives an output from the X-axis position control unit, and an X-axis speed control unit. And an X-axis current control unit (X-axis torque control unit) that receives the output of the servo motor SMx. The output of the X-axis current control unit drives the rotating unit of the servo motor SMx. The information is fed back to the control unit, the X-axis speed control unit, and the X-axis current control unit. The X-axis position control unit outputs a position loop gain to the control device, and the X-axis speed control unit outputs a speed loop gain to the control device.
また、サーボドライバＳＤｙは、制御装置からの位置指令を受けるＹ軸位置制御部と、Ｙ軸位置制御部からの出力を受けるＹ軸速度制御部と、Ｙ軸速度制御部からの出力を受けるＹ軸電流制御部（Ｙ軸トルク制御部）とを含み、Ｙ軸電流制御部の出力によってサーボモータＳＭｙの回転部が駆動し、サーボモータＳＭｙのエンコーダの出力が、Ｙ軸位置制御部、Ｙ軸速度制御部、およびＹ軸電流制御部にフィードバックされる。Ｙ軸位置制御部は制御装置に位置ループゲインを出力し、Ｙ軸速度制御部は制御装置に速度ループゲインを出力する。 Also, the servo driver SDy includes a Y-axis position control unit that receives a position command from the control device, a Y-axis speed control unit that receives an output from the Y-axis position control unit, and a Y-axis that receives an output from the Y-axis speed control unit. And an output of the Y-axis current control unit drives the rotation unit of the servo motor SMy, and an output of the encoder of the servo motor SMy is output by the Y-axis position control unit and the Y-axis torque control unit. It is fed back to the speed controller and the Y-axis current controller. The Y-axis position control unit outputs a position loop gain to the control device, and the Y-axis speed control unit outputs a speed loop gain to the control device.
また、サーボドライバＳＤｚは、制御装置からの位置指令を受けるＺ軸位置制御部と、Ｚ軸位置制御部からの出力を受けるＺ軸速度制御部と、Ｚ軸速度制御部からの出力を受けるＺ軸電流制御部（Ｚ軸トルク制御部）とを含み、Ｚ軸電流制御部の出力によってサーボモータＳＭｚの回転部が駆動し、サーボモータＳＭｚのエンコーダの出力が、Ｚ軸位置制御部、Ｚ軸速度制御部、およびＺ軸電流制御部にフィードバックされる。Ｚ軸位置制御部は制御装置に位置ループゲインを出力し、Ｚ軸速度制御部は制御装置に速度ループゲインを出力する。 Also, the servo driver SDz includes a Z-axis position control unit that receives a position command from the control device, a Z-axis speed control unit that receives an output from the Z-axis position control unit, and a Z-axis that receives an output from the Z-axis speed control unit. And a rotation unit of the servo motor SMz driven by an output of the Z-axis current control unit, and an output of an encoder of the servo motor SMz is output by a Z-axis position control unit and a Z-axis torque control unit. It is fed back to the speed controller and the Z-axis current controller. The Z-axis position control unit outputs a position loop gain to the control device, and the Z-axis speed control unit outputs a speed loop gain to the control device.
制御装置のプロセッサは、例えば、本実施形態にかかる制御プログラムを実行することで、図１０のステップＳ１〜Ｓ８を実行する。 The processor of the control device executes steps S1 to S8 in FIG. 10 by executing the control program according to the present embodiment, for example.
すなわち、ステップＳ１で、（あらかじめ設定された同期グループの）各軸の位置ループゲインをサーボドライバから取得し、ステップＳ２で、各軸の応答遅れ時間を算出し、ステップＳ３で各軸の応答遅れ時間を互いに比較し、ステップＳ４で、応答遅れ時間のうち、最大応答遅れ時間を算出し、ステップＳ５で、各軸応答遅れ時間と最大応答遅れ時間との差分を算出し、ステップＳ６で、指令位置に対し、各軸につき算出された差分だけ遅らせる補正を行い、ステップＳ７で、ステップＳ６の結果に対して、加速度変化により生じる位置偏差に関する補正、具体的には、加速度に比例して生じる位置偏差の補正を行い、ステップＳ８で、ステップＳ７で得られた補正後の指令位置に基づいて対応するサーボドライバに位置指令を行う。 That is, in step S1, the position loop gain of each axis (of a preset synchronization group) is obtained from the servo driver, in step S2, the response delay time of each axis is calculated, and in step S3, the response delay of each axis is calculated. The times are compared with each other, a maximum response delay time is calculated from the response delay times in step S4, a difference between each axis response delay time and the maximum response delay time is calculated in step S5, and a command is issued in step S6. The position is corrected so as to be delayed by the difference calculated for each axis, and in step S7, the result of step S6 is corrected with respect to the position deviation caused by the acceleration change, specifically, the position generated in proportion to the acceleration. The deviation is corrected, and in step S8, a position command is issued to the corresponding servo driver based on the corrected command position obtained in step S7.
前述のように、応答遅れ時間の軸間差に関する補正、および加速度変化時の位置偏差に関する補正を行うことで、図１１のように目標軌跡に対するずれが抑制されることがわかる。 As described above, by performing the correction for the difference between the axes of the response delay time and the correction for the position deviation when the acceleration changes, it can be seen that the deviation from the target trajectory as shown in FIG. 11 is suppressed.
〔位置補正部における処理例〕
図８のＸ軸補正部や図１０のステップＳ７では、応答遅れ時間の軸間差に関する補正が下記式Ａｘの第１項によって実現され、および加速度変化時の位置偏差に関する補正が下記式Ａｘの第２項によって実現可能である。
[Processing example in position correction unit]
In the X-axis correction unit in FIG. 8 and in step S7 in FIG. 10, the correction regarding the difference between the axes of the response delay time is realized by the first term of the following equation Ax, and the correction regarding the position deviation when the acceleration changes is expressed by the following equation Ax. This can be realized by the second term.
Ｘｃｐ（ｔ）＝Ｘ（ｔ−（Ｒｓ−Ｒｘ））−（１／２）×Ｒｘ２×Ａｘ・・・式１
Ｘ（ｔ）：目標位置（目標軌跡）
Ｘｃｐ（ｔ）：サーボドライバＳＤｘに与える指令位置
Ｒｘ：Ｘ軸の応答遅れ時間（逆数がその位置ループゲイン）
Ａｘ：Ｘ軸の加速度（予測加速度）
ｔｄ：通信遅れ時間（軸間で共通）
Ｒｓ：基準応答遅れ時間（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの最大値）
この式１によって、式２の効果を得ることができる。
Ｘｐｐ（ｔ）＝Ｘ（ｔ−（Ｒｓ＋ｔｄ））≒Ｘａｐ（ｔ）・・・式２
Ｘｐｐ（ｔ）：予測位置
Ｘａｐ（ｔ）：Ｘｃｐ（ｔ）を与えたときの実位置（フィードバック位置）
ここでは、式１第２項の加速度Ａｘとして、（ｄ２ｘ／ｄｔ２）（ｔ−（Ｒｓ−Ｒｘ））で求められる結果に、位置ループゲインの逆数Ｒｘを一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行い、さらに、１／(２π×速度ループゲイン）を一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行った結果を加速度Ａｘとして使用する。
Xcp (t) = X (t− (Rs−Rx)) − (1/2) × Rx 2 × Ax Formula 1
X (t): target position (target trajectory)
Xcp (t): Command position given to servo driver SDx Rx: X-axis response delay time (reciprocal is the position loop gain)
Ax: X-axis acceleration (predicted acceleration)
td: Communication delay time (common between axes)
Rs: Reference response delay time (maximum value of Rx, Ry, Rz)
The effect of Expression 2 can be obtained by Expression 1.
Xpp (t) = X (t− (Rs + td)) ≒ Xap (t) Formula 2
Xpp (t): predicted position Xap (t): actual position (feedback position) given Xcp (t)
Here, as the acceleration Ax of the second term of Expression 1, the result obtained by (d 2 x / dt 2 ) (t− (Rs−Rx)) is the first order in which the reciprocal Rx of the position loop gain is the first-order lag time constant. The delay calculation is performed, and the result of the first-order delay calculation using 1 / (2π × speed loop gain) as the first-order delay time constant is used as the acceleration Ax.
また、図８のＹ軸補正部や図１０のステップＳ７では、応答遅れ時間の軸間差に関する補正が下記式３の第１項によって実現され、および加速度変化時の位置偏差に関する補正が下記式３の第２項によって実現可能である。 Further, in the Y-axis correction unit in FIG. 8 and in step S7 in FIG. 10, the correction relating to the difference between the axes of the response delay time is realized by the first term of the following equation 3, and the correction relating to the position deviation when the acceleration changes is represented by the following equation 3 can be realized by the second term.
Ｙｃｐ（ｔ）＝Ｙ（ｔ−（Ｒｓ−Ｒｙ））−１／２×Ｒｙ２×Ａｙ・・・式３
Ｙ（ｔ）：目標位置（目標軌跡）
Ｙｃｐ（ｔ）：サーボドライバＳＤｙに与える指令位置
Ｒｙ：Ｙ軸の応答遅れ時間（逆数がその位置ループゲイン）
Ａｙ：Ｙ軸の加速度（予測加速度）
ｔｄ：通信遅れ時間（軸間で共通）
Ｒｓ：基準応答遅れ時間（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの最大値）
この式３によって、式４の効果を得ることができる。
Ｙｐｐ（ｔ）＝Ｙ（ｔ−（Ｒｓ＋ｔｄ））≒Ｙａｐ（ｔ）・・・式４
Ｙｐｐ（ｔ）：予測位置
Ｙａｐ（ｔ）：Ｙｃｐ（ｔ）を与えたときの実位置（フィードバック位置）
ここでは、式３第２項の加速度Ａｙとして、（ｄ２ｙ／ｄｔ２）（ｔ−（Ｒｓ−Ｒｙ））で求められる結果に、位置ループゲインの逆数Ｒｙを一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行い、さらに、１／（２π×速度ループゲイン）を一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行った結果を加速度Ａｙとして使用する。
Ycp (t) = Y (t− (Rs−Ry)) − ／ × Ry 2 × Ay Expression 3
Y (t): target position (target trajectory)
Ycp (t): Command position given to servo driver SDy Ry: Y-axis response delay time (reciprocal is the position loop gain)
Ay: Y-axis acceleration (predicted acceleration)
td: Communication delay time (common between axes)
Rs: Reference response delay time (maximum value of Rx, Ry, Rz)
The effect of Expression 4 can be obtained by Expression 3.
Ypp (t) = Y (t− (Rs + td)) ≒ Yap (t) Formula 4
Ypp (t): predicted position Yap (t): actual position when Ycp (t) is given (feedback position)
Here, as the acceleration Ay of the second term of Expression 3, the result obtained by (d 2 y / dt 2 ) (t− (Rs−Ry)) includes the first order in which the reciprocal Ry of the position loop gain is the first order lag time constant. The delay calculation is performed, and the result of performing the first-order delay calculation using 1 / (2π × speed loop gain) as the first-order delay time constant is used as the acceleration Ay.
また、図８のＺ軸補正部や図１０のステップＳ７では、応答遅れ時間の軸間差に関する補正が下記式５の第１項によって実現され、および加速度変化時の位置偏差に関する補正が下記式５の第２項によって実現可能である。 Further, in the Z-axis correction unit in FIG. 8 and in step S7 in FIG. 10, the correction relating to the difference between the axes of the response delay time is realized by the first term of the following equation 5, and the correction relating to the position deviation when the acceleration changes is represented by the following equation 5 can be realized.
Ｚｃｐ（ｔ）＝Ｚ（ｔ−（Ｒｓ−Ｒｚ））−１／２×Ｒｚ２×Ａｚ・・・式５
Ｚ（ｔ）：目標位置（目標軌跡）
Ｚｃｐ（ｔ）：サーボドライバＳＤｚに与える指令位置
Ｒｚ：Ｚ軸の応答遅れ時間（逆数がその位置ループゲイン）
Ａｚ：Ｚ軸の加速度（予測加速度）
ｔｄ：通信遅れ時間（軸間で共通）
Ｒｓ：基準応答遅れ時間（Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚの最大値）
この式５によって、式６の効果を得ることができる。
Ｚｐｐ（ｔ）＝Ｚ（ｔ−（Ｒｓ＋ｔｄ））≒Ｚａｐ（ｔ）・・・式６
Ｚｐｐ（ｔ）：予測位置
Ｚａｐ（ｔ）：Ｚｃｐ（ｔ）を与えたときの実位置（フィードバック位置）
ここでは、式５第２項の加速度Ａｚとして、（ｄ２ｚ／ｄｔ２）（ｔ−（Ｒｓ−Ｒｚ））で求められる結果に、位置ループゲインの逆数Ｒｚを一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行い、さらに、１／(２π×速度ループゲイン）を一次遅れ時定数とする一次遅れ演算を行った結果を加速度Ａｚとして使用する。
Zcp (t) = Z (t− (Rs−Rz)) − 1/2 × Rz 2 × Az Expression 5
Z (t): target position (target trajectory)
Zcp (t): Command position given to servo driver SDz Rz: Z-axis response delay time (reciprocal is the position loop gain)
Az: Z-axis acceleration (predicted acceleration)
td: Communication delay time (common between axes)
Rs: Reference response delay time (maximum value of Rx, Ry, Rz)
The effect of Expression 6 can be obtained by Expression 5.
Zpp (t) = Z (t− (Rs + td)) ≒ Zap (t) Equation 6
Zpp (t): Predicted position Zap (t): Actual position (feedback position) given Zcp (t)
Here, as the acceleration Az of the second term of Expression 5, the result obtained by (d 2 z / dt 2 ) (t− (Rs−Rz)) includes the first order in which the reciprocal Rz of the position loop gain is the first order lag time constant. The delay calculation is performed, and the result of the first-order delay calculation using 1 / (2π × velocity loop gain) as the first-order delay time constant is used as the acceleration Az.
〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置の各機能モジュールは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよいし、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよい。
[Example of software implementation]
Each functional module of the control device may be realized by software using a CPU (Central Processing Unit), or may be realized by a logic circuit (hardware) formed in an integrated circuit (IC chip) or the like.
前者の場合、制御装置は、各機能を実現するソフトウェアである制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、制御プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、制御プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が制御プログラムを記録媒体から読み取って実行することにより、本実施形態の目的が達成される。記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、制御プログラムは、これを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介してコンピュータに供給されてもよい。なお、本実施形態は、制御プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。 In the former case, the control device includes a CPU that executes instructions of a control program that is software for realizing each function, a ROM (Read Only Memory) in which the control program and various data are recorded in a computer (or CPU) readable manner, or A storage device (these are referred to as “recording media”), a RAM (Random Access Memory) for expanding a control program, and the like are provided. The computer (or CPU) reads the control program from the recording medium and executes the control program, thereby achieving the object of the present embodiment. As the recording medium, a “temporary tangible medium”, for example, a disk, a card, a semiconductor memory, a programmable logic circuit, or the like can be used. Further, the control program may be supplied to the computer via an arbitrary transmission medium (a communication network, a broadcast wave, or the like) capable of transmitting the control program. Note that the present embodiment can also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which a control program is embodied by electronic transmission.
（まとめ）
本制御装置は、複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに指令を行う制御装置であって、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータに対応するサーボドライバを基準サーボドライバとして、他のサーボドライバへの指令タイミングを、前記基準サーボドライバへの指令タイミングよりも、前記基準サーボモータの応答遅れ時間と前記他のサーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせることを特徴とする。
(Summary)
The present control device is a control device that issues a command to a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors, wherein a reference is made to a servo driver corresponding to a reference servo motor having a maximum response delay time among the plurality of servo motors. As the servo driver, the command timing to the other servo driver is set to be shorter than the command timing to the reference servo driver by the response delay time of the reference servo motor and the response delay time of the servo motor corresponding to the other servo driver. It is characterized by being delayed by the difference.
前記構成によれば、前記複数のサーボモータの応答タイミングが揃うため、複数軸（複数のサーボモータ）間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制することができる。 According to the configuration, since the response timings of the plurality of servomotors are aligned, it is possible to suppress a trajectory deviation caused by a variation in response delay time between a plurality of axes (a plurality of servomotors).
本制御装置では、前記指令は、目標軌跡に基づいた位置指令である構成とすることもできる。 In the present control device, the command may be a position command based on a target trajectory.
本制御装置では、各サーボモータの応答遅れ時間は、対応するサーボドライバの位置ループゲインの逆数で示される構成とすることもできる。 In the present control device, the response delay time of each servomotor may be represented by the reciprocal of the position loop gain of the corresponding servo driver.
本制御装置では、各サーボモータの加速度変化時に、加速度に比例する量の補正が加わるように位置指令を行う構成とすることもできる。 In the present control device, it is also possible to adopt a configuration in which, when the acceleration of each servomotor changes, a position command is issued so that an amount proportional to the acceleration is corrected.
前記構成によれば、加速度変化時の位置偏差に起因する軌跡ずれの抑制が可能となる。 According to the configuration, it is possible to suppress a trajectory shift caused by a position deviation at the time of a change in acceleration.
本制御方法は、複数のサーボモータに対応する複数のサーボドライバに指令を行い、前記複数のサーボモータを応答させる制御方法であって、各サーボモータの応答遅れ時間を得る第１ステップと、応答遅れ時間を比較する第２ステップと、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータに対応するサーボドライバを基準サーボドライバとして、他のサーボドライバへの位置指令を、前記基準サーボドライバへの位置指令よりも、前記基準サーボモータの応答遅れ時間と前記他のサーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせて行う第３ステップとを含むことを特徴とする。 The present control method is a control method in which a command is issued to a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors to cause the plurality of servo motors to respond, wherein a first step of obtaining a response delay time of each servo motor; A second step of comparing delay times; and setting a servo driver corresponding to a reference servo motor having a maximum response delay time among the plurality of servo motors as a reference servo driver, and transmitting a position command to another servo driver. A third step of delaying by a difference between the response delay time of the reference servomotor and the response delay time of the servomotor corresponding to the other servodriver, relative to the position command to the servo driver. .
前記方法によれば、前記複数のサーボモータの応答タイミングが揃うため、複数軸（複数のサーボモータ）間の応答遅れ時間のばらつきに起因する軌跡ずれを抑制することができる。 According to the method, since the response timings of the plurality of servomotors are aligned, it is possible to suppress a trajectory shift caused by a variation in response delay time between a plurality of axes (a plurality of servomotors).
本制御方法では、前記第２ステップでは、各サーボドライバの位置ループゲインの逆数を比較してもよい。 In this control method, in the second step, the reciprocal of the position loop gain of each servo driver may be compared.
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態を技術常識に基づいて適宜変更したものやそれらを組み合わせて得られるものも本発明の実施の形態に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the embodiments of the present invention include those obtained by appropriately modifying the above-described embodiments based on common general technical knowledge, and those obtained by combining them.
ＳＤｘ サーボドライバ（Ｘ軸）
ＳＤｙ サーボドライバ（Ｙ軸）
ＳＤｚ サーボドライバ（Ｚ軸）
ＳＭｘ サーボモータ（Ｘ軸）
ＳＭｙ サーボモータ（Ｙ軸）
ＳＭｚ サーボモータ（Ｚ軸）
Ｒｘ 応答遅れ時間（Ｘ軸）
Ｒｙ 応答遅れ時間（Ｙ軸）
Ｒｚ 応答遅れ時間（Ｚ軸）
SDx Servo driver (X axis)
SDy Servo driver (Y axis)
SDz Servo driver (Z axis)
SMx servo motor (X axis)
SMy servo motor (Y axis)
SMz servo motor (Z axis)
Rx response delay time (X axis)
Ry response delay time (Y axis)
Rz response delay time (Z axis)
Claims (6)
前記各サーボドライバに対する前記目標軌跡における時間変化を、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータの応答遅れ時間と、前記各サーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間と、の差だけ遅らせるような指令位置となる位置指令を行うとともに、
各サーボモータの応答遅れ時間の２乗と、各サーボモータの加速度との積に比例する量を減算する補正が加わるような指令位置となる位置指令を行う制御装置。 A control device that issues a position command based on a target trajectory to a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors,
The time change in the target trajectory for each of the servo drivers, the response delay time of the reference servo motor of which the response delay time is the largest among the plurality of servo motors, and the response delay time of the servo motor corresponding to each servo driver. , And a position command to be a command position that delays by the difference of
A control device for issuing a position command to be a command position in which a correction for subtracting an amount proportional to the product of the square of the response delay time of each servomotor and the acceleration of each servomotor is added.
各サーボモータの応答遅れ時間を得る第１ステップと、
応答遅れ時間を比較する第２ステップと、
前記各サーボドライバに対する前記目標軌跡における時間変化を、前記複数のサーボモータのうち応答遅れ時間が最大である基準サーボモータの応答遅れ時間と前記各サーボドライバに対応するサーボモータの応答遅れ時間との差だけ遅らせるような指令位置となる位置指令を行う第３ステップとを含み、
各サーボモータの応答遅れ時間の２乗と、各サーボモータの加速度との積に比例する量を減算する補正が加わるような指令位置となる位置指令を行う制御方法。 A control method for performing a position command based on a target trajectory to a plurality of servo drivers corresponding to a plurality of servo motors, and causing the plurality of servo motors to respond,
A first step of obtaining a response delay time of each servomotor;
A second step of comparing the response delay times;
A time change in the target trajectory for each of the servo drivers is obtained by calculating a response delay time of a reference servo motor having a maximum response delay time among the plurality of servo motors and a response delay time of a servo motor corresponding to each servo driver. A third step of issuing a position command to be a command position to delay by a difference,
A control method for issuing a position command to be a command position in which a correction for subtracting an amount proportional to the product of the square of the response delay time of each servomotor and the acceleration of each servomotor is added.
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