JPH01236314A

JPH01236314A - モータの制御方法

Info

Publication number: JPH01236314A
Application number: JP6389288A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yagisawa; 八木澤　正史
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 1988-03-16
Filing date: 1988-03-16
Publication date: 1989-09-21
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0786775B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、多関節型ロボットのアーム、直交座１票型ロ
ボットのテーブル等の可動部を駆動するモータの制御方
法に関する。

［従来技術］従来、マイクロコンピュータにより制御されて駆動され
るモータを備えた産業用ロボットでは、アームを備えた
多関節型であろうと、直交する２個のテーブルを備えた
直交座標型であろうと、その可動部に］駆動を起こさせ
ずに滑かに、しかも短時間で目標位置に停止させること
が要求されている。この要求に応えるべく、減速時のモ
ータ速度の時間変化を、正弦曲線あるいは娠幅・周期の
異なる正弦曲線を合成してなる疑似正弦曲線に沿うよう
に制御して、モータを減速し、目標位置を位置決めする
制御方法が一般に用いられている。この制御方法の一例
として、前記正弦曲線あるいは疑似正弦曲線から移動量
と速度との関係をあらかじめ求めてあき、これを位置偏
差と目標速度との関係とみなし、各位置偏差に対応した
目標速度を持つ対応表として記憶する一方、目標位置と
現在位置との差でなる位置偏差に応じて、対応表から目
標速度を求め、モータの速度をその目標速度となるよう
に制御する方法がある。この方法では、移動時に各時点
にあける位置Ｂ差からただちにその時点の目標速度が求
まり、この目標速度を目標としてモータの速度を制御す
るだけで、モータを正弦曲線あるいは疑似正弦曲線に沿
って減速し、目標位置に位置決めを行える。

しかしながら、この方法では、目標位置が与えられ、こ
の目標位置と現在位置との差でなる位置偏差が大きくな
ると、目標速度も大きな速度となる。そのため、モータ
を加速するに際して、モータが回転を開始する時には、
モータは速度零の状態から急激に加速されることとなり
、モータに撮動が生じ、このモータにより駆動される産
業用ロボットの可動部あるいはワークに大きな加速度が
加わる等の不都合・が生じている。その対策として、［
−タを加速するに際して第６図に示すようにモータ移動
開始時に、速度零から一定加速で加速するように目標速
度を補間し、この目標速度が位置］偏差から求まる目標
速度よりも大きくなった時点で目標とする速度を位置偏
差から得られる目標速度に切換える方法か用いられてい
る。

［発明が解決しようとする課題］この制御方法では、モータの速度は速度零から徐々に立
ち上がり、過大な加速度は生じないが、補間による目標
速度と位置偏差から求めた目標速度との切替え時には、
目標速度は不連続となり、加速度が急激に変化し、モー
タになお撮動を招く等の欠点が生じている。しかも、補
間による速度を求めた上に、位置偏差からも目標速度を
求めてさらに前記二つの目標速度を比較してその切替の
時点を検出しなければならず、プログラムが長く、また
その演算時間も長くなる等の欠点が生じている。

本発明は上記欠点を除去しようとするもので、減速時に
用いる位置偏差と目標速度との関係から加速時にも連続
的で滑かな速度変化をするように構成したモータの位置
・速度制御方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するため、モータ制御部は次の順序によ
り作動するように構成されている。

１）位置偏差が小さい範囲ではその増加にともなって零
から急激に増加する目標速度データであって、位置偏差
が大きい範囲ではその増加にともなって最高速度近くで
変化の少ない目標速度データを、位置偏差に対応して記
憶する。

２）主制御部から、目標位置指令値、１サ一ボ周期の目
標移動υでなるサイクル速度指令値および繰返し回数指
令値を受取ると、制御回数記憶部を零にセットする。

３）制御回数記憶部に１を加え、繰返し回数指令値と等
しければ、７）にジャンプする。

４）前回のサーボ周期における目標位置にサイクル速度
指令値を加え、これを新しい目標位置とする。

５）目標位置と現在位置との差を位置偏差とし、あらか
じめ記憶している目標速度データの中から前記位置偏差
に対応した目標速度データを呼出す。

６）前記目標速度データを目標としてモータの速度を制
御し、３〉に戻る。

７）前記目標位置指令値を新しい目標位置とする。

８）目標位置と現在位置との差を位置偏差とし、あらか
じめ記憶している目標速度データの中から前記位置偏差
に対応した目標速度データを呼出す。

９）前記目標速度データを目標としてモータの速度を制
御する。

１０＞前記位置偏差が所定位置決め精度より大きければ
、８）に戻る。

１１）位置決め完了信号を主制御部に送り、２）に戻る
。

また、前記繰返し回数指令値は、目標位置指令値と現在
位置との差でなる位置偏差をサイクル速度指令値で分割
した分割数とすることもできる。

作用上記モータの制御方法では、主制御部から新たな目標位
置指令値、１サ一ボ周期の目標移動量であるサイクル速
度指令値および繰返し回数指令値が与えられると、前回
の目標位置すなわち現在位置にサイクル速度指令値を加
えた値を新たな目標位置とする。この時の位置偏差はサ
イクル速度指令値が小さいので小さな値となり、この位
置偏差に対応した目標速度データはさらに小さな値とな
る。この小さな目標速度データを目標としてモータは速
度零からゆっくりと回転を開始する。

次のサーボ制御サイクルでは、前回の目標位置にサイク
ル速度指令値を加えた値を新たな目標位置とし、前回同
様に位置偏差を算出してこれに対応した目標速度データ
を呼出す。この目標速度データを目標として、モータの
速度を制御する。この時、位置偏差が前回の位置偏差よ
りも大きくなっているので、目標速度データも前回より
も大きくなり、モータの速度は加速される。

上記モータの制御を繰返し行うと、位置偏差が徐々に大
きくなり、目標速度データも大きくなり、モータの速度
も加速される。その後、位置偏差が大きくなっても、目
標速度データは最大目標速度近くに達し、あまり増加し
なくなり、モータの速度の増加率も徐々に小さくなる。

目標速度データが大きくなり、サイクル速度指令値と等
しい大きさになると、目標位置の増加と現在位置の増加
とが等しいので、位置偏差は一定となり、目標速度デー
タも一定となり、モータは定速で回転する。

前記制御が繰返し回数指令値の回数だけ繰り返されて後
、目標位置は前記目標位置指令値に固定され、現在位置
が増えるにしたがって位置偏差は小さくなり、それに対
応した目標速度も小さくなり、モータは減速され、つい
には停止する。

実施例以下、実施例を図面について説明する。第１図において
、１はモータ２０回転を受けて移動する多関節型のアー
ム（図示せず）あるいは直交して位置する２個のテーブ
ル（図示せず）でなる可動部を備えた産業用ロボットの
制御装置である。この制御装置１は、第１ＣＰＵ３、第
１ＲＯＭｄ、第ｌＲＡＭ５　、キーボード６、表示部７
およびＤＭＡコントローラ８を備えた主制御部１ａ、こ
れから目標位置の位置情報を受けてモータ速度を制御す
るための演算を行うサーボ制御部１ｂ、サーボ制御部１
ｂから発信される指令値に応じてモータ２を駆動するモ
ータ駆動部の一例のＰＷＭ駆勅部１ｃ６）らなっている
。前記主制御部１ａのＤＭＡコントローラ８はサーボ制
御部１ｂの第２ＲＡＭ９に接続されており、主制御部１
ａの第１ＣＰｔＪ３とサーボ制御部１ｂの第２ＲＡＭ９
とが接続可能に構成され、キーボード６から後記する減
速比決定定数に１およびサーボ強さ決定定数に２が入力
されると、ＤＭＡコントローラ８を通じて第２ＲＡＭ９
の所定アドレスに記憶されるように構成されている。ま
た、前記第２ＲＡＭ９にはキーボード６から１サ一ボ周
期の目標移動量でなるサイクル速度指令値および繰返し
回数指令値が入力されると、これらが前記ＤＭＡコント
ローラ８を通じて記憶されるように構成されている。

また、前記主制御部１ａの第ｌＲＯＭ４には、電源がオ
ンとなり、作業準備が完了して後、移動指令信号により
目標位置の位置情報を目標位置指令値として呼出し、こ
の位置決めが完了すると、作業ユニット（図示せず）に
作業開始指令信号を発信する作業プログラムが記憶され
ている。この作業プログラムは、第２図に示すように、
１）キーボード６から入力される減速比決定定数に１、
サーボ強さ決定定数に２、サイクル速度指令値および繰
返し回数指令値を待つ。

２）これら入力情報をＤＭＡコントローラ８を通じて第
２ＲＡＭ９の所定アドレスに転送する。

３）移動指令信号を持つ。

４）移動指令信号により目標位置の位置情報を目標位置
指令値として第ｌＲＡＭ５から呼出す。

５）この目標位置指令値をＤＭＡコントローラ８を通じ
てサーボ制御部１ｂの第２ＲＡＭ９の所定アドレス内に
転送し、これを記憶する。

６）ＤＭＡコントローラ８を通じて第２ＲＡＭＱ内の位
置決め完了フラグが記憶されるアドレスの入力情報を読
込む。

７）第２ＲＡＭ９内に位置決め完了フラグが入力された
かを判断し、位置決め完了フラグが入力されない時、６
）に戻る。

８）位置決め完了フラグが入力されると、作業ユニット
に所定の作業指令信号を出力して作業ユニットから発信
される作業完了信号を待つ。

９）作業完了信号を受けると、サイクル完了かを判断し
、サイクル完了でない時、３〉に戻る。

１０）エンドとなる。

ように構成されている。

なお、前記サイクル速度指令値は最高目標速度データを
呼出してこの最大目標速度データから得られる１サ一ボ
周期の最大移動量としてもよい。

また、前記繰返し回数指令値は、目標位置指令値をサイ
クル速度指令値で分割して得られる分割数として、各位
置偏差に応じて記憶しておけばよい。

この場合、前記目標位置指令値が呼出される毎に繰返し
回数指令値を算出するように構成することもできる。

前記サーボ制御部１ｂは、第２ＣＰｔＪ１０、第２ＲＯ
Ｍ１１、第２ＲＡＭ９、演算部１２およびＩ１０ボート
１３を有し、演韓部１２で算出した値をＩ１０ボート１
３を介してＰＷＭ駆動部１Ｃに送るように構成されてい
る。また、前記第２ＲＯＭ１１には速度と移動時間との
関係を示す正弦曲線あるいは異なる（辰幅・周期の正弦
曲線を合成して１ｑられる疑似正弦曲線を速度と位置偏
差との関係を示す特性を持つ特性曲線に変換して、この
特性曲線から位置偏差に対応してあらかじめ算出された
目標速度データか記憶されている。また、目標速度デー
タは１：ナーホ周期の移動量を位置偏差よりも小さくか
つ位置偏差が小さい範囲では零から急激に増加する値で
あって、位置偏差が大ぎい範囲では最高速度近くで変化
の少ない値が算出され、第５図に示すような希望の減速
特性が得られるように構成されている。また、前記第２
　Ｒ０Ｍ１１には目標速度出力プログラムが記・庶され
、目標位置の位置情報と後記するパルスエンコーダ１４
の位置検出パルスを積算する積算器１５の積算値から得
られる現在位置との差でなる位置偏差（校正位置偏差）
に応じて、これに対応する目標速度データを呼出すよう
に構成されている。

前記目標速度出力プログラムは、第３図に示すように、１）第２ＲＡＭ９から目標位置指令値、１サ一ボ周期の
目標移動量でなるサイクル速度指令値および繰返し回数
指令値を受取り、前記目標位置指令値と積算器１５の積
算値から得られる現在位置とから位置偏差を算出すると
ともに、制御回数記憶部を零にセットする。

２）位置偏差が所定位置決め精度よりも小さい時、位置
偏差が零とみなされ、第２ＲＡＭＱ内の所定アドレスに
位置決め完了フラグをセットする。

３）第２ＲＡＭ９に記憶された減速比決定定数に１を前
記位置偏差に乗じて校正位置偏差を算出する。

４）制御回数記憶部に１を加え、繰返し回数指令値と等
しければ、８）ヘジャンブする。

５）前回のサーボ周期における目標位置にサイクル速度
指令値を加え、これを新しい目標位置とする。

６）この目標位置と現在位置との差を位置偏差とし、こ
れに前記減速比決定定数に１を乗じて校正位置偏差を算
出する。あらかじめ記憶している目標速度データの中か
ら前記校正位置偏差に対応した目標速度データを呼出す
。

７）前記目標速度データとモータの現在速度との差でな
る速度偏差を求め、これにサーボ制御強さを乗じて電流
指令値を算出する。この電流指令値に応じてＰＷＭ駆動
部１Ｃを駆動し、前記目標速度データを目標としてモー
タ２の速度を制御し、４）に戻る。

８）前記目標位置指令値を新たな目標位置とする。

９）目標位置と現在位置との差を位置偏差とし、前記減
速比決定定数に１を乗じて校正位置偏差を算出する。こ
の校正位置偏差が所定位置決め精度より大きければ、あ
らかじめ記憶している目標速度データの中から前記校正
位置偏差に対応した目標速度データを呼出す。

１０）前記目標速度データと現在速度との速度偏差を求
め、これにサーボ制御強さを乗じて電流指令値を算出す
る。この電流指令値に応じてＰＷＭ駆動部１Ｃを駆動し
、前記目標速度データを目標としてモータ２の速度を制
御し、９）に戻る。

１１）位置決め完了信号として位置決め完了フラグを第
２ＲＡＭ　９の所定アドレス内に送り、１）に戻る。

ように構成されている。

上記の場合、サーボ強さ決定窓ｖｌＫ２が大きいと、モ
ータ２の追従性が上がり、力が強くなるが、動作が撮動
的となる。一方、前記サーボ強さ決定定数に２が小さい
と、モータ２の追従性が落ちてその動きが安定すること
となる。

前記ＰＷＭ駆動部１Ｃは、Ｐ〜ＶＭパルス幅選択幅選択
部上６ＰＷＭ駆動回路１７を備えており、ＰＷＭパルス
幅選択部１６は前記電流指令値に対応するＰＷＭのパル
ス幅を選択するように構成されている。

また、前記電流指令値に対応したＰＷＭのパルス幅はＰ
ＷＭ駆動回路１７に送られ、駆動電圧をモータ２に供給
するように構成されている。前記モータ２にはその回転
を検出するパルスエンコーダ１４が取付けられており、
この位置検出パルスが積算器１５を介して前記サーボ制
御部１ｂにフィードバックされて第４図に示す制御系が
構成されており、位置・速度制御が行われるように構成
されている。

上記産業用ロボットの制御装置では、作業開始前に、主
制御部１ａのキーボード６からモータ２の減速比決定定
数に１、サーボ強さ決定定数に２、サイクル速度指令値
および繰返し回数指令値が入力されると、これらがＤＭ
Ａコントローラ８を通じてサーボ制御部１ｂの第２ＲＡ
Ｍ９に送られる。その後、主制御部１ａが移動指令信号
を受けると、あらかじめ第ｌＲＡＭ５に設定された作業
位置から最初の作業位置を選択し、これを目標位置指令
値としてＤＭＡコントローラ８を介して第２ＲＡＭ９の
所定アドレスに出力する。同時に、ＤＭＡコントローラ
８を介して第２ＲＡＭ９の所定アドレス内の入力情報を
読込み、１立置決め完了フラグの入力を待つ。

一方、サーボ制御部１ｂは第２ＲＡＭ９の所定アドレス
内の目標位置指令値と積算器１５の積算値との差でなる
位置偏差を算出する。この位置偏差が所定位置決め精度
よりも大きいと、前記位置偏差に減速比決定定数に１を
乗じて校正位置偏差が算出される。

同時に、前回の目標位置すなわち現在位置にサイクル速
度指令値を加えた値を新たな目標位置とする。この時の
校正位置偏差はサイクル速度指令値が小さいので小さな
値となり、この校正位置偏差に対応した目標速度データ
はさらに小さな値となる。この小さな目標速度データと
モータ２の現在速度との速度偏差が求められ、これにサ
ーボ強さ決定定数に２を乗じて電流指令値が算出される
。

この電流指令直に応じて、ＰＷＭパルス幅選択部１６で
所定パルス幅のパルスが発撮され、このパルスに応じた
電圧がＰＷＭ駆動回路１７からモータ２に送られ、モー
タ２は前記目標速度データを目つとして速度零から立ち
あがる。

次のサーボ制御サイクルでは、前回の目標位置にサイク
ル速度指令値を加えた値を新たな目標位置とし、前回同
様に校正位置偏差を算出してこれに対応した目標速度デ
ータを呼出す。この目標速度データを目標として、モー
タ２の速度を制御する。この時、校正位置偏差が前回の
校正位置偏差よりも大きくなっているので、目標速度デ
ータも前回よりも大きくなり、モータ２の速度ｔよ加速
される。

前記モータ２の制御を繰返し行うと、校正位置偏差が徐
々に大きくなり、目標速度データも大きくなり、モータ
２の速度も加速される。その後、位置偏差が大きくなっ
ても、目標速度データは最大目標速度近くに達し、あま
り増加しなくなり、モータ２の速度の増加率も徐々に小
さくなる。

目標速度データが大きくなり、サイクル速度指令値と等
しい大きさになると、目標位置の増加と現在位置の増加
とが等しいので、位置偏差は一定となり、目標速度デー
タも一定となり、モータ２は定速で回転する。

油記制御が繰返し回数指令値の回数だけ繰り返されて後
、目標位置は前記目標位置指令値に固定され、現在位置
が増えるにしたがって位置偏差は小さくなり、それに対
応した目標速度も小さくなり、モータ２は減速される。

前記位置偏差が所定位置決め精度よりも小さくなると、
第２ＲＡＭ　９の所定アドレスに位置決め完了信号とし
て位置決め完了フラグを送るとともに、モータ２はその
回転を停止し、モータ２の位置決めが完了する。

［発明の効果］以上説明したように、本発明は目標位置指令値、１サ一
ボ周期の目標移動量でなるサイクル速度指令値および繰
返し回数指令値を受取ると、目標位置を現在位置にサイ
クル速度指令値を加えた値としてこの目標位置と現在位
置との差でなる位置偏差を求め、所定減速特性に基づい
て前記位置偏差に応じた目標速度データを呼出し、この
目標速度データを目標としてモータの回転を制御すると
ともに、この制御を繰返し回数指令値の回数だＣブ繰返
し行い、その後は目標位置を前記目標位置指令値として
固定し、この目標位置指令値と現在位置との差でなる位
置偏差を求め、前記減速特性に基づいて前記位置偏差に
対応した目標速度データを呼出し、この目標速度データ
を目標としてモータの回転を制御し、ついには停止させ
るように構成しているため、モータを力０速する際に、
目標位置と現在位置との差でなる位置偏差が大きくても
、モータが回転を開始する時には小さな目標速度データ
が呼出され、モータは零からゆっくりと回転を始め、そ
の後は最高目標速度で回転することができ、所定減速特
性に沿った円滑な加速が可能となるばかりか、減速の際
にも所定減速特性に沿った円滑な減速が可能となり、こ
のし−タにより駆動される産業用ロボットの可動部の振
動を皆無にすることかできる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体説明図、第２図は本発明に係わる
作業プログラムのフローチャート、第３図は本発明ｔこ
係わる目標速度出力プログラムのフローチャート、第４
図は本発明に係わるソフトウェアサーボ制御の制御系を
示すブロック図、第５図は本発明に係わるモータの目標
速度−位置偏差の関係を示す減速特性の説明図、第６図
は従来のモータの目標速度−位置偏差の関係を示す減速
特性の説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）主制御部からの指令を受けてモータの回転をサー
ボ制御するモータの制御方法において、１）位置偏差が小さい範囲ではその増加にともなって零
から急激に増加する目標速度データであつて、位置偏差
が大きい範囲ではその増加にともなって最高速度近くで
変化の少ない目標速度データを、位置偏差に対応して記
憶する。２）主制御部から、目標位置指令値、１サーボ周期の目
標移動量でなるサイクル速度指令値および繰返し回数指
令値を受取ると、制御回数記憶部を零にセットする。３）制御回数記憶部に１を加え、繰返し回数指令値と等
しければ、７）にジャンプする。４）前回のサーボ周期
における目標位置にサイクル速度指令値を加え、これを
新しい目標位置とする。５）目標位置と現在位置との差を位置偏差とし、あらか
じめ記憶している目標速度データの中から前記位置偏差
に対応した目標速度データを呼出す。６）前記目標速度データを目標としてモータの速度を制
御し、３）に戻る。７）前記目標位置指令値を新しい目標位置とする。８）目標位置指令値と現在位置との差を位置偏差とし、
あらかじめ記憶している目標速度データの中から前記位
置偏差に対応した目標速度データを呼出す。９）前記目標速度データを目標としてモータの速度を制
御する。１０）前記位置偏差が所定位置決め精度より大きければ
、８）に戻る。１１）位置決め完了信号を主制御部に送り、２）に戻る
。ことを特徴とするモータの制御方法。
（２）前記繰返し回数指令値は、目標位置指令値と現在
位置との差でなる位置偏差をサイクル速度指令値で分割
した分割数としたことを特徴とする請求項（１）に記載
のモータの制御方法。