JPH01217601A - Servo controller - Google Patents

Servo controller

Info

Publication number
JPH01217601A
JPH01217601A JP4397788A JP4397788A JPH01217601A JP H01217601 A JPH01217601 A JP H01217601A JP 4397788 A JP4397788 A JP 4397788A JP 4397788 A JP4397788 A JP 4397788A JP H01217601 A JPH01217601 A JP H01217601A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
state
control
time
learning
manipulated variable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4397788A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Sato
正喜 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd filed Critical Ricoh Research Institute of General Electronics Co Ltd
Priority to JP4397788A priority Critical patent/JPH01217601A/en
Publication of JPH01217601A publication Critical patent/JPH01217601A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To realize the drive of a servomotor with a minimum energy by performing the state feedback control with use of the real time of the servomotor and based on an optimum manipulated variable series and an optimum state track produced by a learning system. CONSTITUTION:An optimum manipulated variable series and an optimum state track can be obtained in response to a controlled system by performing a trial control action according to a control model decided previously by a learning system and repeating the trial actions while applying the self-correction to the deviation produced between the control model and an actual state. Then the state feedback control using the real time of a servomotor is carried out by a closed loop servo control system after the learning is through based on said optimum manipulated variable series and optimum state track produced by the learning system. As a result, the state control is possible in response to a model with high accuracy. Thus it is possible to reduce the overshoot that is caused by the linear feedback control and to accelerate the control time. Then the servomotor is driven with a minimum energy.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、サーボモータによって体動される機構系、例
えばマニピュレータやロボットアーム等の位置制御や速
度制御を行うデジタル式のサーボ制御装置に係り、特に
、サーボモータの高速・高精度な位置決めや、定速度制
御・定トルク制御時の高速立上げ・急停止等が可能なサ
ーボ制御装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a digital servo control device that controls the position and speed of a mechanical system that is moved by a servo motor, such as a manipulator or a robot arm. In particular, the present invention relates to a servo control device capable of high-speed and highly accurate positioning of a servo motor, and high-speed start-up and sudden stopping during constant speed control and constant torque control.

(従来の技術) サーボモータによって駆動される機構系、例えばマニピ
ュレータやロボットアーム等の位置制御や速度制御を行
う制御装置としてマイクロコンピュータ等を用いたデジ
タル式のサーボ制御装置が知られている。この従来のデ
ジタル式サーボ制御装置におけるサーボ制御系は、基本
的には線形フィードバック系のみで構成されており、そ
のほとんどは出力フィードバック方式によるPID制御
が主流を成していた。
(Prior Art) A digital servo control device using a microcomputer or the like is known as a control device that controls the position and speed of a mechanical system driven by a servo motor, such as a manipulator or a robot arm. The servo control system in this conventional digital servo control device basically consists of only a linear feedback system, most of which is dominated by PID control using an output feedback system.

(発明が解決しようとする課M) しかしながら、このようなデジタル式の線形フィードバ
ック系のみでは、過渡応答時にオーバーシュートが発生
し、!!!定時間に大きく影響するという欠点がある。
(Problem M to be solved by the invention) However, with only such a digital linear feedback system, overshoot occurs during transient response. ! ! The disadvantage is that it greatly affects the fixed time.

また、線形動作領域で扱う必要があるため、フィードバ
ックゲインを低くする必要があり、このため、外乱に対
して弱い構成となり、特に、操作量の振幅制限が無視で
きなくなる場合、制御動作の安定性の保証ができなくな
る。
In addition, since it is necessary to operate in the linear operation region, the feedback gain must be low, which results in a configuration that is vulnerable to external disturbances, and the stability of control operation is affected, especially when the amplitude limit of the manipulated variable cannot be ignored. warranty will no longer be possible.

したがって、速溶性が要求されるシステムでは、操作量
の振幅制限を考慮した設計が要求され、コストが増大す
る。
Therefore, in a system that requires rapid dissolution, a design that takes into account the amplitude limit of the manipulated variable is required, which increases costs.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、サ
ーボ制御系の過渡応答時の応答特性を繰返し学習により
向上し、線形フィードバック制御で生じるオーバシュー
トを極力無くし、整定時間を速め、また、設計仕様から
与えられる指定整定時間においてエネルギー最小でサー
ボモータを駆動することが可能なサーボ制御装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and improves the response characteristics of a servo control system during transient response through repeated learning, eliminates as much as possible the overshoot that occurs in linear feedback control, and speeds up the settling time. An object of the present invention is to provide a servo control device that can drive a servo motor with minimum energy during a specified settling time given from design specifications.

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため1本発明では、モータ駆動によ
る機構系の位置制御や速度制御を行うデジタル式のサー
ボ制御装置において、上記モータ駆動による機構系につ
いて、常時最適な操作量系列と最適な状態軌道とを実時
間フィードバックループなしに最終ステップにおける状
態偏差をもとに繰返し制御を試行することにより発生す
る手段と、上記試行回数を低減するために予め定めたモ
デルについて最適な操作量系列を発生する手段とを備え
た学習系と、その学習系により生成された最適状態軌道
と最適操作量系列とに基づいてサーボモータの実時間に
よる状態フィードバック制御を行う閉ループサーボ制御
系とを有することを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a digital servo control device that controls the position and speed of a mechanical system driven by a motor, in which the mechanical system driven by the motor is constantly controlled. A means for generating an optimal manipulated variable sequence and an optimal state trajectory by repeatedly trying control based on the state deviation at the final step without a real-time feedback loop, and a method determined in advance to reduce the number of trials described above. A closed loop that performs real-time state feedback control of the servo motor based on the optimal state trajectory and optimal manipulated variable series generated by the learning system. It is characterized by having a servo control system.

(作   用) 本発明によるサーボ制御装置では、上記学習系により予
め定められた制御モデルに従って制御動作を試行し、そ
のモデルと実際状態との偏差を自己修正しながら試行動
作を繰り返すことにより、制御対象に対応した最適操作
量系列と最適状態軌道とを生成することができる。また
、学習終了後、上記閉ループサーボ制御系により、学習
系により生成された最適状態軌道と最適操作量系列とに
基づいてサーボモータの実時間による状態フィードバッ
ク制御を行うことにより、上記モデルに正確に対応した
状態制御が可能となる。
(Function) In the servo control device according to the present invention, the learning system performs a control operation according to a predetermined control model, and repeats the trial operation while self-correcting the deviation between the model and the actual state. It is possible to generate an optimal manipulated variable sequence and optimal state trajectory corresponding to the object. In addition, after the learning is completed, the closed-loop servo control system performs real-time state feedback control of the servo motor based on the optimal state trajectory and optimal manipulated variable series generated by the learning system, so that the model can be accurately applied. Corresponding state control becomes possible.

(実 施 例)     。(Example) .

以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例を示すサーボ制御装置の概略
構成図であって、本発明によるサーボ制御装−は、最適
な制御条件を定めるために繰返し制御を試行する学習系
と、その学習系により生成された最適制御条件に基づい
てモータ制御を行う閉ループ与−ボ制御系とから構成さ
れる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a servo control device showing an embodiment of the present invention. It consists of a closed-loop control system that controls the motor based on the optimal control conditions generated by the learning system.

以下第1図を参照して、サーボ制御装置の各構成要素に
ついて説明する。
Each component of the servo control device will be explained below with reference to FIG.

第1図において1図中符号3は最適操作量系列を記憶さ
せておくための書き換え可能な関数発生器(RAMI)
、符号8は最適状態軌道を記憶させておくための書き換
え可能な関数発生器(RAM2)、符号7は目標時間に
おける各状態を記憶しておくラッチ回路(LATI)、
符号6は移動時間Tを指定することにより、時間Tで目
標状態−へ移動させる最適操作量を発生するための時変
ゲイン発生器(ROMI)である。また、図中符号5は
目標時間における各状態と上記時変ゲイン発生器6から
発生される時変ゲインとから修正操作量を発生するため
の乗算器(MLYI)、符号4は旧最適操作量と修正操
作量から新最適操作量を発生するための加算器(ADD
I)である。符号20は、A、82つのエンコーダ15
.16と波形整形器17とUP/DovNカウンタ18
と状態推定回路19とからなる状態検出系から検出され
るサーボモータ14及び該モータ14によって駆動され
る制御対象の各状態(位置、速度)と、周知のマイクロ
コンピュータ等によって構成されたシステムユニット1
から指令される目標状態%eとの差をとり、各状態の原
点移動を行う減算器(SUBI)、符号12は原点移動
後の各状態と最適状態軌道との偏差を発生する減算器(
SUB2)である。また、図中符号10は定常状態のフ
ィードバックゲインを記憶しておく時不変ゲイン発生器
(ROM2)、符号11は状態偏差と時不変ゲインとか
ら補正操作量を発生させる乗算器(MLY2)、符号9
は最適操作量系列に補正操作量を加え、モータ14へ印
加する操作量を発生させる加算器(ADD2)である。
In Fig. 1, reference numeral 3 indicates a rewritable function generator (RAMI) for storing the optimum manipulated variable series.
, 8 is a rewritable function generator (RAM2) for storing the optimal state trajectory, 7 is a latch circuit (LATI) for storing each state at a target time,
Reference numeral 6 denotes a time-varying gain generator (ROMI) for generating an optimal manipulated variable for moving to the target state - at time T by specifying movement time T. Further, reference numeral 5 in the figure is a multiplier (MLYI) for generating a corrected manipulated variable from each state at the target time and the time-varying gain generated from the time-varying gain generator 6, and reference numeral 4 is a former optimal manipulated variable. and an adder (ADD) to generate a new optimal manipulated variable from the corrected manipulated variable.
I). 20 is A, 82 encoders 15
.. 16, waveform shaper 17, and UP/DovN counter 18
The servo motor 14 and each state (position, speed) of the controlled object driven by the motor 14 detected by a state detection system consisting of a state estimation circuit 19 and a system unit 1 constituted by a well-known microcomputer, etc.
A subtracter (SUBI) calculates the difference from the target state %e commanded by the subtractor (SUBI) to move the origin of each state, and reference numeral 12 is a subtracter (SUBI) that generates the deviation between each state after the origin is moved and the optimal state trajectory.
SUB2). In the figure, reference numeral 10 is a time-invariant gain generator (ROM2) that stores the feedback gain in a steady state, and reference numeral 11 is a multiplier (MLY2) that generates a correction operation amount from the state deviation and the time-invariant gain. 9
is an adder (ADD2) that adds a correction operation amount to the optimum operation amount series to generate an operation amount to be applied to the motor 14.

尚、図中符号2は繰返し学習回数を低減するための、モ
デルから求めた最適操作量の初期データを記憶しておく
初期データ発生器(ROM3)である。
Incidentally, reference numeral 2 in the figure is an initial data generator (ROM 3) that stores initial data of the optimum operation amount obtained from the model in order to reduce the number of times of repeated learning.

また、図中SW1.SW2.SW3はサーボ制御装置の
学習系(A側)とサーボ制御系(B側)とを切換える切
換スイッチであり、システムユニット1からの学習/サ
ーボ切換指令信号によって作動される。
Also, SW1 in the figure. SW2. SW3 is a changeover switch for switching between a learning system (A side) and a servo control system (B side) of the servo control device, and is operated by a learning/servo switching command signal from the system unit 1.

尚、ここで上記時変ゲインの計算手順について筐単に説
明する。
Here, the procedure for calculating the above-mentioned time-varying gain will be briefly explained.

可制御・安定な離散時間n次線形システム(m次入力) X(K+1)=A−X(K)+B−U(K)   −(
1)を初期状態x0 から目標状態Xsへ時間T=N−
Ts (Ts:サンプリング時間)で遷移する境界条件
は、 X(0)=X、  、   X(N)=Xa=O(2)
このとき、サーボモータの発熱量について考慮し、次の
2次形式評価指数(PI)を最小にする。
Controllable and stable discrete time n-th order linear system (m-th order input)
1) from the initial state x0 to the target state Xs in time T = N-
The boundary conditions that transition at Ts (Ts: sampling time) are: X(0)=X, , X(N)=Xa=O(2)
At this time, the following quadratic form evaluation index (PI) is minimized by considering the amount of heat generated by the servo motor.

ただし、AはnXnの状態遷移行列、BはnXmの制御
入力行例、Rはm X mの入力重み行列、Xはn次の
状態ベクトルである。
Here, A is an n×n state transition matrix, B is an n×m control input row example, R is an m×m input weight matrix, and X is an n-th state state vector.

この評価指数を最小にする最適制御間厘のεuler 
−Lagrange方程式は、 であり、2点境界値問題となる。尚、P(K)はn次の
補助変数ベクトルである。
εuler of the optimal control interval that minimizes this evaluation index
The -Lagrange equation is: and becomes a two-point boundary value problem. Note that P(K) is an n-th auxiliary variable vector.

また、操作量U (K)は式(4)より、U(K)=−
E −13−P(K)       −(5)となる。
Also, the manipulated variable U (K) is calculated from equation (4), U (K) = -
E-13-P(K)-(5).

したがって、境界条件を満たすように補助変数ベクトル
P (K)を求めることにより、最適制御が実現できる
Therefore, optimal control can be achieved by finding the auxiliary variable vector P (K) so as to satisfy the boundary conditions.

ここで、式(4)を初期状態x0 と目標状態Xeの関
係で書き換えると、 と表すことができ、M、0.M工22M2□はそれぞれ
、となり、補助変数ベクトルP (K)は、の関係は、 uJ(K)=  RB P(K) ・Keとなる。した
がって1時変ゲインG(K)はG(K)=−M’ [3
TP(K) より求められる。
Here, if equation (4) is rewritten using the relationship between the initial state x0 and the target state Xe, it can be expressed as follows, where M, 0. M engineering 22M2□ are respectively, and the relationship of the auxiliary variable vector P (K) is uJ (K) = RB P (K) · Ke. Therefore, the 1 time-varying gain G(K) is G(K)=-M' [3
It is obtained from TP(K).

尚、上式より算出された時変ゲインは、第1図に示す時
変ゲイン発生器(ROMI)6に記憶される。
Note that the time-varying gain calculated from the above equation is stored in the time-varying gain generator (ROMI) 6 shown in FIG.

さて1次に一例として、第1図に示す構成のサーボ制御
装置を位置決め制御に適用した場合の制御動作内容につ
いて説明する。
Now, as an example, the details of the control operation when the servo control device having the configuration shown in FIG. 1 is applied to positioning control will be explained.

先ず、システムユニット1が起動されると、初期データ
発生器(ROM3)2に格納されている最適操作量の初
期データが関数発生器(RAM1)3にコピーされ、次
に、学習/サーボ切換スイッチSWI、SW2.SW3
がシステムユニット1からの学習/サーボ切換指令信号
によって作動され、学習側Aに接続される。切換スイッ
チSWI。
First, when the system unit 1 is started, the initial data of the optimum operation amount stored in the initial data generator (ROM 3) 2 is copied to the function generator (RAM 1) 3, and then the learning/servo changeover switch SWI, SW2. SW3
is activated by a learning/servo switching command signal from system unit 1 and is connected to learning side A. Changeover switch SWI.

SW2.SW3が学習側Aに接続されると関数発生W 
(RAMI)3の内容はサーボアンプ13に送られ、サ
ーボモータ14が駆動される。サーボモータ14が駆動
されると、該サーボモータ14によって駆動される機構
系が作動し1位置センサーとして取付ケられたエンコー
ダ(A) 15.エンコーダ(B)16より送られるパ
ルスを基にU/Dカウンタ18で位置情報が検出される
。また、この時同時に、状態推定器19により速度情報
が検出される。
SW2. When SW3 is connected to learning side A, function generation W
The contents of (RAMI) 3 are sent to the servo amplifier 13, and the servo motor 14 is driven. When the servo motor 14 is driven, the mechanical system driven by the servo motor 14 is activated, and the encoder (A) installed as a 1-position sensor 15. Position information is detected by the U/D counter 18 based on pulses sent from the encoder (B) 16. Also, at the same time, speed information is detected by the state estimator 19.

一方、減算器(SUBI)20は、システム二二ット1
から指令される目標状態(位置、速度)蒐eと状態推定
器19を介して得た現在の機構系の状態(位置、速度)
とを減算し、状態の原点移動を行い、状態を目標状態に
合わせて修正する。これにより、目標は全てO状態に統
一される。そして、原点移動後の各状態は、関数発生器
(RAM2)8に最適状態軌道として記憶され、目標時
間における状態エラー量がラッチ回路(LATI)7に
よりラッチされる。
On the other hand, the subtracter (SUBI) 20
The target state (position, velocity) commanded from the target state and the current state of the mechanical system (position, velocity) obtained via the state estimator 19.
, move the origin of the state, and modify the state to match the target state. As a result, all targets are unified into the O state. Each state after the origin is moved is stored in the function generator (RAM2) 8 as an optimal state trajectory, and the state error amount at the target time is latched by the latch circuit (LATI) 7.

一方、時変ゲイン発生器(ROMI)6はシステムユニ
ット1から指令される移動時間Tに応じた時変ゲイン係
数を選択し、乗算器(MLYI)5へ送信する。乗算器
(MLYI)5はラッチ回路(LATI)7によりラッ
チされた上記状態エラー量と時変ゲイン発生器(ROM
I)6からの時変ゲイン係数とを乗算し、修正操作量を
発生する。この修正操作量を受けた加算器(ADDI)
4は関数発生器(RAMI)3に記憶されている旧最適
操作量を修正操作量によって修正し、新たな最適操作量
を発生して関数発生器(RAMI)3内に記憶された最
適操作量をリフレッシュする。
On the other hand, the time-varying gain generator (ROMI) 6 selects a time-varying gain coefficient according to the movement time T commanded by the system unit 1, and transmits it to the multiplier (MLYI) 5. The multiplier (MLYI) 5 outputs the state error amount latched by the latch circuit (LATI) 7 and the time-varying gain generator (ROM).
I) Multiply by the time-varying gain coefficient from 6 to generate a corrected manipulated variable. Adder (ADDI) that receives this modified operation amount
4 corrects the old optimal manipulated variable stored in the function generator (RAMI) 3 by the corrected manipulated variable, generates a new optimal manipulated variable, and generates the optimal manipulated variable stored in the function generator (RAMI) 3. refresh.

以上が本発明によるサーボ制御装置の学習系の動作であ
り、この学習系の動作は、目標時間における状態エラー
量が原点近傍に到達するまで繰返し試行される。
The above is the learning system operation of the servo control device according to the present invention, and this learning system operation is repeatedly attempted until the state error amount at the target time reaches the vicinity of the origin.

このように、本発明によるサーボ制御装置では、学習系
の繰返し試行動作により、予め設定されたモデルと各目
標時間毎の実際の機構系の状態とが一致するように最適
操作量及び状態軌道が修正される。したがって、学習後
はモデルと実際の状態との誤差が低減され、定常外乱に
対して考慮された最適な操作量・状態軌道を常に記憶し
ておくことができる。
As described above, in the servo control device according to the present invention, the optimum operation amount and state trajectory are determined by repeated trial operations of the learning system so that the preset model matches the actual state of the mechanical system at each target time. Fixed. Therefore, after learning, the error between the model and the actual state is reduced, and it is possible to always store the optimal operation amount and state trajectory in consideration of steady disturbances.

次に、試行による学習終了後、システムユニット1から
発信される学習/サーボ切換指令信号により、学習/サ
ーボ切換えスイッチswi、sw2、SW3がサーボ側
へ接続され、実時間による状態フィードバック制御を行
う閉ループ制御系が構成される。
Next, after the trial learning is completed, the learning/servo switching command signal sent from the system unit 1 connects the learning/servo switching switches swi, sw2, and SW3 to the servo side, and the closed loop performs real-time state feedback control. A control system is configured.

この閉ループ制御系が構成されると、エンコーダ(A)
15及びエンコーダ(B)16によって検出され状態推
定回路19を介して送信される原点移動された現在の機
構系の状態と、学習により生成され関数発生器(RAM
2)8に記憶された最適状態軌道の値との状態偏差が減
算器(SUB2)12によって算出される0乗算器(M
LY2)11は、減算器(SUB2)12から発生され
た状態偏差と予め時不変ゲイン発生器(ROM2)10
に記憶しである定常状態フィードバックゲインとを掛は
合わせ。
Once this closed loop control system is configured, the encoder (A)
15 and the encoder (B) 16 and transmitted via the state estimation circuit 19, the current state of the mechanical system whose origin has been moved, and the function generator (RAM) generated by learning.
2) A zero multiplier (M
LY2) 11 uses the state deviation generated from the subtracter (SUB2) 12 and the time-invariant gain generator (ROM2) 10 in advance.
Multiply by the steady state feedback gain, which is memorized.

補正操作量を発生させる。そして、加算器(ADD2)
9は、学習により生成され関数発生器(RAMI)3に
記憶されている最適操作量系列にこの補正操作量を加算
してサーボモータ14へ印加する操作量を発生し、サー
ボアンプ13を通してサーボモータ14を駆動する。以
下、学習系により生成された最適状態軌道と最適操作系
列とに基づいてサーボモータ14の実時間による状態フ
ィードバック制御が実行され、これにより、突発的に発
生する外乱に対しても迅速に軌道を補正することができ
る。
Generate a correction operation amount. And adder (ADD2)
9 adds this correction operation amount to the optimum operation amount series generated by learning and stored in the function generator (RAMI) 3 to generate an operation amount to be applied to the servo motor 14, and applies the operation amount to the servo motor through the servo amplifier 13. 14. Thereafter, real-time state feedback control of the servo motor 14 is performed based on the optimal state trajectory and optimal operation sequence generated by the learning system, and as a result, the trajectory can be quickly adjusted even in the face of sudden disturbances. Can be corrected.

以上、本発明によるサーボ制御装置の動作について説明
したが1本発明の構成によるサーボ制御装置を用いるこ
とにより以下のような作用効果が得られる。
The operation of the servo control device according to the present invention has been described above. By using the servo control device according to the structure of the present invention, the following effects can be obtained.

(1)第2図のグラフに示すように、操作量等の拘束条
件の範囲内であれば、指定された目標状態Xsに指定さ
れた状態遷移時間Tで到達させることができる。
(1) As shown in the graph of FIG. 2, the specified target state Xs can be reached within the specified state transition time T as long as it is within the range of constraint conditions such as the amount of operation.

尚、第2図のグラフは、学習前と学習後における制御開
始から指定された状態遷移時間T(目標状態に遷移する
までの所要時間)に達するまでの時間経過しに対する操
作量U、速度ω、位置θの変化を示すグラフである。
The graph in FIG. 2 shows the operation amount U and speed ω with respect to the time elapsed from the start of control to the specified state transition time T (time required to transition to the target state) before and after learning. , is a graph showing changes in position θ.

(2)第2図から明らかなように、予め学習系により繰
返し試行することにより、制御対象の経年変化に対して
、常にエネルギー最小となる最適な操作量系列、最適な
状態軌道を発生させることができる。
(2) As is clear from Figure 2, by repeatedly performing trials using the learning system in advance, the optimal manipulated variable sequence and optimal state trajectory that always minimizes energy can be generated in response to secular changes in the controlled object. Can be done.

(3)本発明によるサーボ制御装置ではフィードフォワ
ード動作が付加されており、閉ループ制御系の負担が減
少するため、従来の制御装置と比較して、強い帰還をか
けることが可能となり、外乱抑制特性が向上し、制御対
象の各状態は関数発生器の出力に正確に追従する。
(3) The servo control device according to the present invention has an additional feedforward operation, which reduces the burden on the closed loop control system, making it possible to apply stronger feedback compared to conventional control devices, resulting in disturbance suppression characteristics. The state of the controlled object accurately follows the output of the function generator.

(4)重力負荷や摩擦負荷を受ける制御対象、例えば、
マニュピレータ、ロボットアーム等の場合、従来の線形
サーボ系では重力・摩擦の非線形性が大きすぎるため、
予め補償データを別に用意する必要があったが、本制御
装置では学習系によって繰返し試行することにより自ら
最適な軌道を発生することができるため、補償データを
必要としない。
(4) Controlled objects subject to gravity load or friction load, e.g.
In the case of manipulators, robot arms, etc., the nonlinearity of gravity and friction is too large for conventional linear servo systems, so
Although it was necessary to separately prepare compensation data in advance, this control device does not require compensation data because it can generate an optimal trajectory by itself through repeated trials using a learning system.

以上、本発明を図示の実施例に基づいて説明したが、本
発明によるサーボ制御装置の構成要素は第1図に示した
ものに限らず、制御対象に応じて種々変形実施可能なも
のである。
The present invention has been described above based on the illustrated embodiments, but the components of the servo control device according to the present invention are not limited to those shown in FIG. 1, and can be modified in various ways depending on the object to be controlled. .

(発明の効果) 以上説明した通り、本発明によるサーボ制御装置によれ
ば、サーボ制御系の過渡応答時の応答特性を繰返し学習
により向上することができ、線形フィードバック制御で
生じるオーバーシュートを低減し、整定時間を速めるこ
とができる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the servo control device of the present invention, the response characteristics during transient response of the servo control system can be improved through repeated learning, and overshoot occurring in linear feedback control can be reduced. , the settling time can be accelerated.

したがって、本発明によれば、サーボモータ及びサーボ
モータによって駆動される機構系の高速・高精度な位置
決めや、定速度制御・定トルク制御時の高速立ち上げ・
高速停止が可能となる。
Therefore, according to the present invention, high-speed and high-precision positioning of a servo motor and a mechanical system driven by the servo motor, high-speed start-up during constant speed control and constant torque control,
High-speed stopping is possible.

また、本発明によるサーボ制御装置によれば、設計仕様
から与えられる指定整定時間においてエネルギー最小で
サーボモータを駆動することができる。
Further, according to the servo control device according to the present invention, the servo motor can be driven with minimum energy during the specified settling time given from the design specifications.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1wiは本発明の一実施例を示すサーボ制御装置の概
略構成図、第2図は第1図に示した構成のサーボ制御装
置による学習前後の制御状態を示すグラフであって、学
習前と学習後における制御開始から予め指定された状態
遷移時間Tに到達するまでの時間経過tに対する操作量
U、速度ω1位置θの変化を示すグラフである。 1・・・・システムユニット、2・・・・初期データ発
生器、3.8・・・・関数発生器、4,9・・・・加算
器、5.11・・・・乗算器、6・・・・時変ゲイン発
生器、7・・・ラッチ回路、10・・・・時不変ゲイン
発生器、12゜20・・・・減算器、13・・・・サー
ボアンプ、14・・・・サーボモータ、Is、 16・
・・・エンコーダ、17・・・・波形整形器、18・・
・・U/Dカウンタ、19・・・・状態推定回路、SW
l、SW2.SW3・・・・学習/サーボ切換スイッチ
。 第 2 口 1前 :1及
1wi is a schematic configuration diagram of a servo control device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a graph showing control states before and after learning by the servo control device having the configuration shown in FIG. It is a graph showing changes in the manipulated variable U, the speed ω1, and the position θ with respect to the elapsed time t from the start of control after learning until reaching a prespecified state transition time T. 1... System unit, 2... Initial data generator, 3.8... Function generator, 4, 9... Adder, 5.11... Multiplier, 6 ... Time-varying gain generator, 7... Latch circuit, 10... Time-invariant gain generator, 12゜20... Subtractor, 13... Servo amplifier, 14...・Servo motor, Is, 16・
... Encoder, 17... Waveform shaper, 18...
...U/D counter, 19...state estimation circuit, SW
l, SW2. SW3...Learning/servo changeover switch. 2nd session 1:1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  モータ駆動による機構系の位置制御や速度制御を行う
デジタル式のサーボ制御装置において、上記モータ駆動
による機構系について常時最適な操作量系列と最適な状
態軌道とを実時間フィードバックループなしに最終ステ
ップにおける状態偏差をもとに繰返し制御を試行するこ
とにより発生する手段と、上記試行回数を低減するため
に予め定めたモデルについて最適な操作量系列を発生す
る手段とを備えた学習系と、その学習系により生成され
た最適状態軌道と最適操作量系列とに基づいてサーボモ
ータの実時間による状態フィードバック制御を行う閉ル
ープサーボ制御系とを有することを特徴とするサーボ制
御装置。
In a digital servo control device that performs position control and speed control of a mechanical system driven by a motor, the optimal operation amount series and optimal state trajectory for the mechanical system driven by the motor are constantly determined in the final step without a real-time feedback loop. A learning system comprising a means for generating control by repeatedly trying control based on state deviation, and a means for generating an optimal manipulated variable series for a predetermined model in order to reduce the number of trials, and the learning system. A servo control device comprising: a closed-loop servo control system that performs real-time state feedback control of a servo motor based on an optimal state trajectory and an optimal manipulated variable series generated by the system.
JP4397788A 1988-02-26 1988-02-26 Servo controller Pending JPH01217601A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4397788A JPH01217601A (en) 1988-02-26 1988-02-26 Servo controller

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4397788A JPH01217601A (en) 1988-02-26 1988-02-26 Servo controller

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01217601A true JPH01217601A (en) 1989-08-31

Family

ID=12678777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4397788A Pending JPH01217601A (en) 1988-02-26 1988-02-26 Servo controller

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01217601A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104503241A (en) * 2014-12-23 2015-04-08 哈尔滨工业大学 Rotational inertia determination method for satellite attitude control system
CN104950683A (en) * 2015-06-23 2015-09-30 广东工业大学 Self-adaptive gap inverse model generating device for visual servo manipulator system
CN105388756A (en) * 2014-08-27 2016-03-09 施耐德电气建筑有限公司 Systems and methods for controlling energy input into a building

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105388756A (en) * 2014-08-27 2016-03-09 施耐德电气建筑有限公司 Systems and methods for controlling energy input into a building
CN105388756B (en) * 2014-08-27 2018-07-06 施耐德电气建筑有限公司 For controlling the system and method for being input to the energy in building
CN104503241A (en) * 2014-12-23 2015-04-08 哈尔滨工业大学 Rotational inertia determination method for satellite attitude control system
CN104503241B (en) * 2014-12-23 2017-03-01 哈尔滨工业大学 The rotary inertia of satellite attitude control system determines method
CN104950683A (en) * 2015-06-23 2015-09-30 广东工业大学 Self-adaptive gap inverse model generating device for visual servo manipulator system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Torfs et al. Extended bandwidth zero phase error tracking control of nonminimal phase systems
Kubo et al. Application of nonlinear friction compensation to robot arm control
Boudjedir et al. Model-free iterative learning control with nonrepetitive trajectories for second-order MIMO nonlinear systems—Application to a delta robot
EP0289151B1 (en) Motion control apparatus having adaptive feedforward path tracking
EP0289150B1 (en) Motion control method with minimum time path generation
EP0012620A2 (en) Closed loop type numerical-controlled machine tool
SU et al. Backstepping‐based hybrid adaptive control of robot manipulators incorporating actuator dynamics
JPH0969013A (en) Control mode switching method of servo system using servomotor
JP3322826B2 (en) Pressurization control method and apparatus by servo motor
Ali et al. U-model based learning feedforward control of MIMO nonlinear systems
JPH01217601A (en) Servo controller
Samuel et al. High-performance admittance control of an industrial robot via disturbance observer
JPH07210207A (en) Adaptive controller
JP3062606B2 (en) Adaptive controller using neural network
KR970002259B1 (en) Method for controlling servomotor
JP2003044102A (en) Learning control method
JP2003084804A (en) Optimum command forming unit
Garnica et al. ADRC inverse compensation for mechatronic systems with output backlash & single encoder
Tokhi et al. Hybrid learning control schemes with acceleration feedback of a flexible manipulator system
JPH0580805A (en) Adaptive sliding mode control system based on pi control loop
JP4038659B2 (en) Servo control device
JP2778620B2 (en) Satellite attitude control device
JP2881873B2 (en) Digital adaptive controller
JP3146550B2 (en) Industrial robot control device
JP2000020104A (en) Method and device for speed control gain adjustment