JPH01150912A - デジタルサーボ制御装置用調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 本発明はデジタルサーボ制御装置の動作調整を行なうた
めの調整装置に関し、 初期調整の段階において、実際に機構部を接続すること
なく調整することによって、初期段階における設計上、
プログラム上のエラーを未然に発見し、デジタルサーボ
制御装置の制御精度を向上させることを目的とし、 本発明によれば、デジタルサーボ制御装置の初期調整を
行なう調整装置であって、サーボ制御されるべき機構部
の基本動作をモデル化して格納する第１の記憶手段と、
前記第１の記憶手段のデータに基づいて初期調整を行な
う前記デジタルサーボ制御装置からの調整結果を格納す
る第２の記憶手段と、前記第１および第２の記憶手段に
対してアドレス指示するアドレス指示手段と、前記アド
レス指示手段の動作を制御し、かつ前記第１および第２
の記憶手段の内容を比較し表示するための制御を行なう
制御手段とにより構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明はロボットあるいはＮＣ装置等に用いるデジタル
サーボ制御装置用調整装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕数値
制御による工作機械（ＮＣ装置）や産業用のロボット等
の動作において、位置決め制御、速度制御を行なうサー
ボ制御装置は、制御装置の小型化、低価格化、調整の容
易化、安定化等の有利性から大部分デジタル化されたデ
ジタルサーボ制御装置が用いられる。さらに、このデジ
タルサーボ制御系をＣＰＵのソフトウェアで置き換えて
種々のサーボ計算を行なわせるようなソフトウェア化も
進展している。

このようなデジタルサーボ制御装置を製品化する際に、
実使用前の初期調整段階において、制御回路の設計上の
誤り、プログラムのバグ、あるいは機構部の遊び等によ
る誤信号等で正常なサーボ制御が行えない場合がある。

初期調整の段階において、このようなエラーを含んだ状
態で機構部の動作制御を行なうと機構部の暴走等の誤動
作を生じ装置の破損を来すことになる。

従来、このような初期調整を実使用前に行なう特定の装
置は未だ提案されておらず、デジタルサーボ制御装置の
設計者は注意深く個別に調整可能な部分から段階的に初
期調整することにより回路上のエラーを発見し、さらに
プログラムのデバッグを行なうようにしている。特に、
フィードバック系の調整ではセンサ信号を実際に取り込
んだ後でなければ初期調整はできず、サーボ制御系を調
整する際は、実際にサーボ制御装置をアーム、ステージ
等の機構部に接続し、その動作に合せてゲイン等の調整
を行なう。従って調整の初期段階では位置情報や速度情
報を各センサから取り込んでモータ等のアクチュエータ
を動作させるための制御信号を発生させる基本的な作業
が最初に行なわれる。この場合、前述のように、実際の
機構部からのセンサ信号は実際に機構部を動作させない
と得られないので、上述の如き問題の解決は非常に困難
であった。

本発明の目的は、初期調整の段階において、実際に機構
部を接続することなく機構部の動作を調整することので
きる調整装置を提供することにある。即ち、機構部をこ
の調整装置に置き換え、各種センサ信号を疑似的に発生
させることにより、デジタルサーボ制御装置の回路設計
上の誤りを事前に発見し、プログラムのデバッグを行な
うようにしてデジタルサーボ制御装置の精度を向上させ
ることにある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕第１図は本
発明の原理構成図である。図において、Ａはロボット、
ＮＣ装置等の機構部の位置決め制御、速度制御を行なう
デジタルサーボ制御装置、Ｂは本発明に係る調整装置で
あって機構部の初期調整に必要な基本動作をモデル化し
た制御プログラムを格納し、この制御プログラムのもと
に疑似センサ信号を制御装置Ａに送出して制御装置Ａの
チエツクを行なうもの、Ｃはロボット、ＮＣ装置等の機
構部分である。従って、本発明では、機構部Ｃの動作内
容は実際に機構部を動作させることな（、予め調整装置
Ｂに格納されている所定のプログラムによってデジタル
サーボ制御装置Ａのチエツクを行なうか、もしくは疑似
信号に応答してデジタルサーボ制御装置Ａがら調整装置
Ｂにフィードバックされる信号によってデジタルサーボ
制御装置Ａのチエツクを行なうものである。

機構部には基本的にフリクションや遊び等の非線形要素
を含んでいるが、本発明に係る調整装置Ｂは制御系の初
期調整を目的とするものであるから、基本動作に基づい
た単純化した次数の低い線形モデルで充分であり、例え
ば、フィードバックが安定になされているか、信号の反
転により正帰還となっていないか、ゲインの初期値が異
常でないか等をチエツクする機能を有していればよい。

従って、疑似センサ信号は複雑な信号である必要はなく
、例えば位置センサの場合ではプラス側がマイナス側か
に適当に変動するｊ言分であればよい。

本発明による調整装置Ｂは、サーボ制御されるべき機構
部の基本動作をモデル化して格納する第１の記憶手段（
１）と、前記第１の記憶手段ｒｌ）のデータに基づいて
初期調整を行なう前記デジタルサーボ制御装置（Ａ）か
らの調整結果を格納する第２の記憶手段（２）と、前記
第１および第２の記憶手段（１、２）に対してアドレス
を指示するアドレス指示手段（３）と、前記アドレス指
示手段（３）の動作を制御し、かつ前記第１および第２
の記憶手段の内容を比較し表示するための制御を行なう
制御手段（４）とにより構成される。

〔実施例〕

第２図はロボット、ＮＣ装置等の機構部を制御するデジ
タルサーボ制御装置のステージ位置制御系のブロック図
である。図において、２１はマイクロプロセッサ、２２
はデコーダ、２３は出力バッファ、２４は入力ラッチ、
２５はカウンタ、２６はＤ／Ａコンバータ、２７はエン
コーダ、２８はモータ、２９はドライバ、３０はステー
ジである。

ステージ３０は例えば被加工物等を載置する支持体であ
り、通常、モータ２８とその軸に直結したボールネジの
回転により直進運動する。また、モータ２８の回転軸は
エンコーダ２７にも直結しておりモータ２８の回転によ
ってエンコーダ２７が回転し、それに伴いエンコーダ２
７からは所定のパルスＰが発生する。このパルスＰをア
ップ／ダウンカウンタ２５によって計数することにより
モータ２８の回転角度を知ることができる。カウンタ２
５のカウント値は、出力バッファ２３に一時格納された
後デコーダ２２からの出力イネイブル信号ＯＥに基づい
てデータバスＤ２に送出される。マイクロプロセッサ２
１はデータバスＤ２を介してカウント値を読み込むと所
定のプログラムによってサーボ系の演算を行ないモータ
２８に提供すべき電流指令値りをデータバスＤ２を介し
て入力ラッチ２４に送出する。デコーダ２２からのライ
トパルスＷＰに基づいて入力ラッチ２４にラッチされる
。入力ラッチ２４にラッチされた電流指令値Ｉｎは、Ｄ
／Ａコンバータ２６に送出され、Ｄ／Ａコンバータ２６
においてアナログ値に変換され電流指令値夏、とじてド
ライバ２９に送出される。ドライバ２９は入力された電
流指令値ＩＡをモータ２８を駆動するに足りる電流値ま
で増幅する増幅器である。マイクロプロセッサ２１はカ
ウンタ値に基づいてＤ／Ａコンバータ２６に出力する電
流指令値■。を所定のサンプリング周期ごとに行なう。

このようなデジタルサーボ制御装置の概略構成において
、初期調整を行なう場合にはステージ３０からの位置情
報がエンコーダ２７に人力されてマイクロプロセッサ２
１にフィードバックされるが、前述の如くステージ３０
の実際の位置情報を初期調整に用いると機構上の非線形
的な諸要因が混在するために必ずしも適切な情報とはい
えず制御回路上の誤りやプログラムのバグをチエツクす
るには適当ではない。

第３図は本発明に係る調整装置の一実施例ブロック図で
ある。図において、第２図と同一の構成要素には同一の
番号を付与する。図において、３１はリードオンリーメ
モリ　（ＲＯＭ）　、３２はランダムアクセスメモリ（
ＲＡＭ）　、３３は内部マイクロプロセッサ、３４はオ
アゲート、３５はアドレスカウンタ、３６は表示装置（
ＣＲＴ）である。

調整装置ＢはアドレスバスＤ、およびデータバスＤ２を
介して制御装置Ａのマイクロプロセッサ２１に接続され
ている。

このような構成において、ＲＯＭ３１には後述するよう
にモータ２８の回転動作を予め想定したデータが、アド
レスごとにカウンタ値に相当する値で格納されている。

この内容はマイクロプロセッサ２１に送出され所定のプ
ログラムに基づいて初′！Ａｍｌ整のチエツクが行なわ
れる。一方、ＲＡＭ３２はＤ／Ａコンバータ２６の値を
格納し出力するメモリダンプとしての機能を有する。Ｒ
ＡＭ３２への書き込みパルスＣＰ、は、ＯＲゲート３４
にも入力され、このカウントパルスがＯＲゲート３４を
介してアドレスカウンタ３５に入力されると、アドレス
カウンタ３５は１ずつインクリメントされる。このアド
レスカウント値に基づいてＲＡＭ３２には順番にサンプ
リング周期ごとの電流指令値が格納されていく。また、
このアドレスカウント値はＲＯＭ３１にも供給されＲＯ
Ｍ３１の次の疑似信号が読み出されマイクロプロセッサ
２１に供給されるようになっている。マイクロプロセッ
サ２１により初期調整されてＲＡＭ３２に格納された電
流指令値は、マイクロプロセッサ３３でアドレスカウン
タ３５をカウンタクリア信号Ｃでクリアした後、カウン
トパルスＣＰ、を発生することにより、−要素ずつ読み
出されてＣＲＴ３６に表示され、ＲＯＭ３１に書き込ま
れている内容と、ＲＡＭを読み出して表示された内容に
基づいてデジタルサーボ制御装置への初期調整が行なわ
れ、制御回路やプログラムに誤りがないかどうかチエツ
クされる。

第４図はカウンタ２５の予想変動値を示すもので、実際
のエンコーダ２７の変動を予想して設定されている。横
軸Ｔは時間軸（ｍｓｅｃ）、縦軸Ｃはカウントパルス数
を示している。図に示すようにカウント値は正弦波状に
正負に変動する信号として扱われ、所定のサンプリング
が行なわれて以下に説明するようにＲＯＭ３１に格納さ
れる。

第５図はＲＯＭ３１に格納される内容の一例を示すもの
で、第４図に示すカウント値の変動をアドレス対応で格
納する。この場合、正弦波の周期は制御される機構部に
対応して例えば機構部が１００Ｈ２程度の共振点を有し
ていればその約３分の１の３０８Ｚ前後の周期で設定し
てあり、サンプリング周波数をｌＫ１１Ｚ、即ちサンプ
リング周期をＩＩＩＩＳｅＣに設定している。

第６図は本発明に係る調整装置の他の実施例ブロック図
である。図において、第３図と同一の構成要素には同一
の番号が付されている。図において、６１は出力バッフ
ァ、６２は入力バッファ、６３はフリップフロップであ
る。調整装置Ｂ′はアドレスバスＤｌおよびデータバス
Ｄ２を介してデジタルサーボ制御袋ｍＡのマイクロプロ
セッサ２１に接続されている。本実施例では第２図に示
すカウンタ２５およびＤ／Ａコンバータ２６に代えて内
部マイクロプロセッサ３３とデータの送受を行なうため
の出力バッファ６１と入力バッファ６２を備える。この
ように第３図のようなＲＯＭを用いないことによって後
述するように、より細かなチエツクができる。マイクロ
プロセッサ２１はカウンタから位置情報を読み込むかわ
りに出力バッファ６１から位置情報を読み込み、Ｄ／Ａ
コンバータ２６に出力するかわりに入力バッファ６２に
電流指令値を書き込む。マイクロプロセッサ３３は入力
バッファ６２に格納されている電流指令値に基づいて、
機構部の応答をシミュレーションし、位置情報を出力バ
ッファ６１に格納する。一方、マイクロプロセッサ２１
とマイクロプロセッサ３３との間の動作タイミングは非
同期でよく、デコーダ２２からのセット指令を供給する
ライトパルスＷＰとマイクロプロセッサ３３からのリセ
ット信号Ｒ３に基づいて、フリップフロップ６３がら発
生される入力イネイブル信号！Ｅによって設定されてい
る。この場合、マイクロプロセッサ３３がより精度高く
シミュレーションするためにはマイクロプロセッサ３３
のサンプリング周期をマイクロプロセッサ２１よりも短
くする必要があるが、マイクロプロセッサ３３の動作は
前述の如（単純化した線形モデルに基づいているので、
マイクロプロセッサ２１よりもサンプリング周期を短く
することは比較的容易である。

第７図はマイクロプロセッサ３３におけるシミュレーシ
ョンのフローチャートである。この場合、機構部例えば
モータの動作を伝達関数Ｇ／ｓ２で単純化しである。即
ち、伝達関数によってモータの動作をモデル化しである
。ここで、Ｇはゲイン、Ｓはラプラス変換における変数
である。また、Ｔはサンプリング時間、ｋは任意のサン
プリング位置であり、ｉ　（ｋ）はｋＴ時点での電流指
令値である。最初に入力バッファ６２からｋＴ時点にお
ける電流指令値ｉ　（ｋ）が入力される（ステップ１）
と、伝達関数がＧ／ｓ”なので電流指令値ｉ　（ｋ）に
比例した加速度Ｇ　ｉ　（ｋ）が発生し、サンプリング
時間Ｔを乗することにより速度を表わすことができる。

即ち、ＴＧｉ（ｋ）は速度を表わしている。

従って、ｋＴ時点での速度ｖ　（ｋ）および位置Ｐ　（
ｋ）には各々速度が加えられて（ｋ＋１）Ｔ時点におけ
るＶ（ｋ＋ｌ）およびＰ　（ｋ＋１）が得られる（ステ
ップ２）。（ｋ＋１）Ｔ時点ではマイクロプロセッサ３
３は出力バッフ７６１に対して位置Ｐ　（ｋ＋１）を出
力する（ステップ３）。そして時点は次にインクリメン
トされる（ステップ４）。

このように本実施例では機構部の動作を伝達関数により
モデル化することにより、第１の実施例のようにＲＯＭ
内のデータに基づいて一義的にシミュレーションする場
合と異なり、より詳細なシミュレーションが可能となり
初期調整の精度が向上する。

本実施例は伝達関数Ｇ／ｓ”にて近似可能な種々の機械
系に対応することができるが、他のモデルについてもプ
ログラムを若干変更することによって容易にシミュレー
ションすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による調整装置によって、
ロボットやＮＣ装置等の機構部を制御するデジタルサー
ボ制御装置の初期調整を、実際に機構部を動作させるこ
となく容易に行なうことができ、初期調整の時間短縮が
図られるとともに機構部を実際に使用する段階において
初期調整ミスによる誤動作等を未然に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成図、 第２図はデジタルサーボ制御装置の概略構成図、第３図
は本発明に係る調整装置の一実施例ブロック図、 第４図はカウンタの変動を説明する図、第５図はＲＯＭ
の内容を説明する図、 第６図は本発明に係る調整装置の他の実施例ブロック図
、および 第７図は第６図に示す内部プロセッサの処理フローチャ
ートである。 （符号の説明） Ａ・・・デジタルサーボ制御装置、 Ｂ・・・調整装置、 ２１・・・マイクロプロセッサ、 ２２・・・デコーダ、 ２３・・・出力バッファ、 ２４・・・入力ラッチ、 ２５・・・カウンタ、 ２６・・・Ｄ／Ａコンバータ、 ２７・・・エンコーダ、 ２８・・・モータ、 ２９・・・ドライバ、 ３０・・・ステージ、 ３１・・・ＲＯＭ。 ３２・・・ＲＡＭ。 ３３・・・内部マイクロプロセッサ、 ３５・・・マドレスカウンタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、デジタルサーボ制御装置の初期調整を行なう調整装
   置であって、 サーボ制御されるべき機構部の基本動作をモデル化して
   格納する第１の記憶手段（１）と、前記第１の記憶手段
   （１）のデータに基づいて初期調整を行なう前記デジタ
   ルサーボ制御装置（Ａ）からの調整結果を格納する第２
   の記憶手段（２）と、前記第１および第２の記憶手段（
   １、２）に対してアドレスを指示するアドレス指示手段
   （３）と、前記アドレス指示手段（３）の動作を制御し
   、かつ前記第１および第２の記憶手段（１、２）の内容
   を比較し表示するための制御を行なう制御手段（４）と
   を具備することを特徴とするデジタルサーボ制御装置用
   調整装置。