JPH0127441B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0127441B2
JPH0127441B2 JP9819782A JP9819782A JPH0127441B2 JP H0127441 B2 JPH0127441 B2 JP H0127441B2 JP 9819782 A JP9819782 A JP 9819782A JP 9819782 A JP9819782 A JP 9819782A JP H0127441 B2 JPH0127441 B2 JP H0127441B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
command
acceleration
servo system
velocity
commands
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.)
Expired
Application number
JP9819782A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58214905A (en
Inventor
Shigeru Futami
Shukaku Kura
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.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Manufacturing 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 Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP9819782A priority Critical patent/JPS58214905A/en
Publication of JPS58214905A publication Critical patent/JPS58214905A/en
Publication of JPH0127441B2 publication Critical patent/JPH0127441B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/14Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業用ロボツト、NC工作機械など
のサーボ系におけるフイードフオワード信号発生
方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for generating feedforward signals in servo systems such as industrial robots and NC machine tools.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のフイードフオワード方式のサーボ系につ
いてまず説明する。
First, a conventional feed-forward type servo system will be explained.

第1図は従来のサーボ系の一般的な構成を示す
もので、位置指令xrと位置xとの偏差を位置ルー
プコントローラGpに与え、速度指令x〓rと速度x〓と
の偏差を速度ループコントローラGvに与え、加
速度指令x¨rと加速度x¨との偏差を加速度ループコ
ントローラGaに与え、モータ及び駆動回路伝達
関数Gnを経て加速度x¨を得、その値を積分器を経
て速度x〓、更に位置xを得るという構成を採つて
いた。前記加速度x¨はモータ電流で近似されるこ
ともある。
Figure 1 shows the general configuration of a conventional servo system. The deviation between the position command x r and the position x is given to the position loop controller G p , and the deviation between the speed command x〓 r and the speed x〓 is calculated. The deviation between the acceleration command x¨ r and the acceleration x¨ is given to the velocity loop controller G v , and the deviation between the acceleration command Through this, the velocity x〓 and the position x were obtained. The acceleration x¨ may be approximated by a motor current.

この系では、位置、速度、加速度、および位置
指令、速度指令、加速度指令に対応する信号が存
在する。したがつて、第1図のサーボ系では、位
置指令のみが外部から指令できるが、一般に位置
制御ループよりそのマイナーループである速度制
御ループ、加速度制御ループの方が応答が速い。
このため、位置指令のみでサーボ系を駆動する
と、位置指令だけでなく速度指令や加速度指令を
与えて駆動した場合と比較して応答は遅い。
In this system, there are positions, speeds, accelerations, and signals corresponding to position commands, speed commands, and acceleration commands. Therefore, in the servo system of FIG. 1, only position commands can be given from the outside, but generally the minor loops, the speed control loop and acceleration control loop, have a faster response than the position control loop.
Therefore, if the servo system is driven using only a position command, the response will be slower than when the servo system is driven by giving not only a position command but also a speed command and an acceleration command.

このような観点から、第1図で表わされるサー
ボ系で応答を改善する方法として、速度指令、加
速度指令(あるいは速度指令のみ)をサーボ系の
対応する信号に加算入力する、いわゆるフイード
フオワード制御が知られている。
From this point of view, as a method to improve the response of the servo system shown in Figure 1, a so-called feed forward method is proposed in which speed commands and acceleration commands (or only speed commands) are added to the corresponding signals of the servo system. control is known.

このフイードフオワード制御を実現する方法と
して次の2つの方法が知られている。
The following two methods are known as methods for realizing this feedforward control.

(i) 位置指令を微分して速度指令と加速度指令を
得る。
(i) Differentiate the position command to obtain the velocity command and acceleration command.

(ii) 指令発生器から位置指令、速度指令、加速度
指令を同時に出力する。
(ii) Simultaneously output position command, speed command, and acceleration command from the command generator.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記の“(i)の位置指令を微分して速度指令及び
加速度指令を得る”という方法は、微分器を用い
るものであるが、完全な微分器は回路で構成でき
ないこと、および、近似微分回路を用いても高周
波のノイズを増幅してサーボ系が不安定になり易
いという問題がある。
The above-mentioned method of "obtaining velocity commands and acceleration commands by differentiating the position command in (i)" uses a differentiator, but a perfect differentiator cannot be constructed from a circuit, and an approximate differentiator circuit Even if the servo system is used, there is a problem in that it amplifies high frequency noise and tends to make the servo system unstable.

他方、前記の“(ii)指令発生器から位置指令、速
度指令、加速度指令を同時に出力する”という方
法は、第2図のブロツク図に示す構成で実現され
る。
On the other hand, the above-mentioned method of "(ii) simultaneously outputting a position command, velocity command, and acceleration command from a command generator" is realized by the configuration shown in the block diagram of FIG.

この第2図のブロツク図で示される方法におい
ては、離散時間毎に与えられる位置指令群{Xi
に基づいて位置指令XN、速度指令VN、加速度指
令ANを指令発生器で演算して出力するものであ
る。この方法の場合、前記微分器に起因する問題
はないが、位置指令XN、速度指令VN、加速度指
令ANを同時に出力するために要する演算は、位
置指令xrだけを出力するために要する演算と比較
すると演算量がかなり大きくなる。このため、指
令発生器に要求される演算処理速度が増大する。
ところが、実際には演算処理速度には上限がある
ので、指令発生は完全には連続して行うことはで
きず、時間に関して離散的な発生をすることにな
る。通常、1つの離散時間間隔内では、位置、速
度、加速度の各指令値は定数として近似される。
このため当然近似誤差を生ずる。
In the method shown in the block diagram of FIG. 2, the position command group {X i } given at each discrete time is
Based on this, a command generator calculates and outputs a position command X N , a speed command V N , and an acceleration command A N . In the case of this method , there is no problem caused by the differentiator, but the calculations required to simultaneously output the position command The amount of calculation is considerably large compared to the required calculations. Therefore, the calculation processing speed required of the command generator increases.
However, since there is actually an upper limit to the calculation processing speed, commands cannot be generated completely continuously, but are generated discretely with respect to time. Usually, within one discrete time interval, the position, velocity, and acceleration command values are approximated as constants.
This naturally causes an approximation error.

このような問題のほかに、サーボ系の指令発生
器に関し、 ●指令の演算精度の向上 ●演算処理速度の軽減 ●記憶する軌道情報の軽減 ●指令発生器からサーボ系への伝送情報量の軽減 の要求から、指令発生の離散時間間隔を大きくす
ることが望まれている。
In addition to these problems, regarding the command generator of the servo system, there are the following: ● Improving the accuracy of command calculations ● Reducing the calculation processing speed ● Reducing the trajectory information to be stored ● Reducing the amount of information transmitted from the command generator to the servo system Due to these demands, it is desired to increase the discrete time interval between command generation.

本発明の目的は同一の指令発生器からの指令に
対して従来よりも高応答性、高精度のサーボ系を
実現することにある。
An object of the present invention is to realize a servo system with higher responsiveness and higher accuracy than conventional ones to commands from the same command generator.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この目的を達成するため、本発明は、位置、速
度、加速度のフイードバツク信号に加えて、指令
発生器から離散時間間隔ごとに、少なくとも速度
までが連続な〔位置、速度、加速度〕を定数の組
〔XN、VN、AN〕(Nは離散時刻)としてフイード
フオワード指令信号を与え、この指令信号に追従
する制御を行うサーボ系において、前記指令発生
器から指令信号が与えられる時刻に同期して、逐
次下式で表される演算を行つて、サーボ系の位
置、速度、加速度フイードフオワード信号Xf
Vf、Afとすることを特徴とする。
To achieve this objective, the present invention provides, in addition to position, velocity and acceleration feedback signals, a set of constants [position, velocity, acceleration] continuous at least up to velocity from a command generator for each discrete time interval. [X N , V N , A N ] (N is a discrete time) In a servo system that gives a feed forward command signal and performs control to follow this command signal, the time at which the command signal is given from the command generator In synchronization with
It is characterized by V f and A f .

式Af=AN Vf=VN+ANτ Xf=XN+VNτ+1/2・ANτ2 但し0≦τ<T:Tは離散時間間隔 〔作 用〕 従来技術で説明したように、指令発生器から与
えられる指令値は、厳密に見ると離散時間的に与
えられ、離散時間間隔内で定数で近似されること
になる。
Formula A f = A N V f = V N + A N τ Strictly speaking, the command value given from the command generator is given in a discrete time manner, and is approximated by a constant within a discrete time interval.

上記指令値が(位置、速度、加速度)の定数の
組で与えられる系は、サーボ系の位置指令を時間
に関する2次のべき関数で近似することができ
る。これは、次のように示される。
In a system where the command value is given by a set of constants (position, velocity, acceleration), the position command of the servo system can be approximated by a quadratic power function with respect to time. This is shown as follows.

離散時刻Nにおいて指令値の組を(XN、VN
AN)、離散時間間隔をTとすると、この間 Xf(NT)=XN X〓f(NT)=VNf(NT)=AN X…f(NT)=X…f(NT)……=0 ……(1) となる。ただし、Xf(NT)は変数Xfの時刻NT
における値を示し、“・”はその数の次数の時間
微分を表わす。
At discrete times N, the set of command values is expressed as (X N , V N ,
A N ), and if the discrete time interval is T, then during this time X f (NT)=X N X〓 f (NT)=V Nf (NT ) =A N NT)...=0...(1). However, X f (NT) is the time NT of variable X f
, and "." represents the time derivative of the order of that number.

つまり、 Xf(t)=a0+a1t+a2t2 ……(2) (2)が(1)式を満たすように定数a0、a1、a2を決め
ると、下の(3)式のようになる。
In other words : _ _ _ _ ).

Xf(t) =XN+VN(t−NT)+1/2・AN×(t−NT)2
……(3) (3)式より、NT≦t<(N+1)Tにおける位
置指令、速度指令、加速度指令は次の(4)式のよう
に表現できる。
X f (t) =X N +V N (t-NT)+1/2・A N ×(t-NT) 2
...(3) From equation (3), the position command, velocity command, and acceleration command when NT≦t<(N+1)T can be expressed as in the following equation (4).

Xf(t)=XN+VN(t−NT)+1/2・ AN×(t−NT)2 Vf(t)=VN+AN(t−NT) Af(t)=AN (4) (4)式の指令の組は(1)式で表わされる定数で近似
する指令より、NT≦t<(N+1)Tの途中の
区間で、 Xfでは VN(t−NT)+1/2・AN×(t−NT)2 Vfでは AN(t−NT) だけ精度が向上していることになる。
X f (t)=X N +V N (t-NT)+1/2・A N ×(t-NT) 2 V f (t)=V N +A N (t-NT) A f (t)=A N (4) The set of commands in equation (4) is in the middle of NT≦t<(N+1)T from the command approximated by the constant expressed in equation (1), and in X f , V N (t-NT )+1/2・A N ×(t-NT) 2 At V f , the accuracy is improved by A N (t-NT).

本発明の要点は、定数の組(XN、VN、AN)か
ら(4)式を演算し、サーボ系の該当する入力信号に
加算入力することである。
The gist of the present invention is to calculate equation (4) from a set of constants (X N , V N , A N ), and add and input the result to the corresponding input signal of the servo system.

なお、(4)式において、τ=t−NTとすれば、
0≦τ<Tであり、このτを用いて(4)式を表現す
ると次の式の通り簡単な式となる。
In addition, in equation (4), if τ = t-NT, then
0≦τ<T, and when formula (4) is expressed using this τ, it becomes a simple formula as shown below.

Xf(t)=XN+VNτ+1/2・AN×τ2 Vf(t)=VN+ANτ Af(t)=AN 〔実施例〕 以下、本発明を第3図に示す実施例に基づいて
説明する。
X f (t)=X N +V N τ+1/2・A N ×τ 2 V f (t)=V N +A N τ A f (t)=A N [Example] The present invention will be described in Fig. 3 below. This will be explained based on the embodiment shown in .

サーボ系の構成は第1図に示す位置、速度、加
速度の制御ループがあるものとする。
The configuration of the servo system is assumed to have a control loop for position, velocity, and acceleration as shown in FIG.

サーボ系の(位置指令)および(速度指令と加
速度指令に対するフイードフオワード信号(加算
入力信号)をそれぞれXf、Vf、Afとする。
Feedforward signals (additional input signals) for (position command), (speed command, and acceleration command) of the servo system are assumed to be X f , V f , and A f , respectively.

指令発生器から離散時間的に(位置、速度、加
速度)を定数の組(XN、VN、AN)で与え、 ANをAfとし、 ANを積分器1の入力とし、その出力をViとし、 VNとViとの和をVfとし、 Vfを積分器2の入力とし、その出力をXiとし、 XNとXiの和をXfとし さらに、指令発生器から(XN、VN、AN)をサ
ーボ系に与えるタイミングに同期してリセツト信
号を発生し、前記積分器1および積分器2をリセ
ツトする。
The command generator gives (position, velocity, acceleration) in a discrete time manner as a set of constants (X N , V N , A N ), A N is A f , A N is the input of integrator 1, and the The output is V i , the sum of V N and Vi is V f , V f is the input of integrator 2, its output is X i , the sum of X N and X i is X f , and the command A reset signal is generated in synchronization with the timing at which (X N , V N , A N ) is applied from the generator to the servo system, and the integrator 1 and integrator 2 are reset.

前記積分器1,2は、第4図に示す回路に、積
分定数(1/RC)を補正するためのゲイン回路
を縦続接続したものが用いられる。
The integrators 1 and 2 are constructed by cascading the circuit shown in FIG. 4 with a gain circuit for correcting the integral constant (1/RC).

このような制御方法をとることにより、加速度
Aは離散的な時間間隔ごとに不連続な数値で与え
られても、速度X〓は直線的に連続となり、また位
置Xは放物線で結ばれかつ接線の傾きが等しい所
で次の放物線に連続することになる。
By adopting such a control method, even if the acceleration A is given as a discontinuous value at each discrete time interval, the velocity X becomes linearly continuous, and the position It will continue to the next parabola at the point where the slope of is equal.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述したように本発明は、 離散時間的に(位置、速度、加速度)の指令を
定数の組(XN、VN、AN)で与え、位置指令と速
度および加速度のフイードフオワード信号をそれ
ぞれXf、Vf、Afとするとき、 Xf=XN Vf=VN Af=AN とする従来のフイードフオワード制御法に比べ 本発明は、VfとXfについて積分補正をし、 Xf=XN+VNτ+1/2・AN×τ2 Vf=VN+ANτ Af=AN とする。
As described above, the present invention provides discrete time commands (position, velocity, acceleration) as a set of constants (X N , V N , A N ), and generates position commands and feedforward signals of velocity and acceleration. Compared to the conventional feed forward control method in which X f = X N V f = V N A f = A N , where Perform integral correction for X f = X N + V N τ + 1/2・A N ×τ 2 V f = V N + A N τ A f = A N.

このため、XfおよびVfはそれぞれ VNτ+1/2・AN×τ2およびANτ だけ精度が向上し、かつ指令発生時の不連続性が
なくなるため、下記のような効果を奏する。
Therefore, the accuracy of X f and V f is improved by V N τ + 1/2・A N ×τ 2 and A N τ, respectively, and discontinuity at the time of command generation is eliminated, resulting in the following effects. .

位置指令、速度指令を連続した曲線または直
線で与えることができ、滑らかな動きが実現で
きる。
Position commands and speed commands can be given in continuous curves or straight lines, achieving smooth movement.

指令が函数値のステツプ状の変化とならない
ため、精度を落すことなくデータ出力のタイミ
ング即ち離散的時間間隔を長くとることができ
る。
Since the command does not result in a step change in the value of the function, the timing of data output, that is, the discrete time interval, can be lengthened without reducing accuracy.

そのため、従来のデイジタルコントローラを
用いても高精度のサーボ系が実現できる。
Therefore, a highly accurate servo system can be realized even using a conventional digital controller.

同じ精度を要求される場合には、構成が簡単
になり、安価な制御系を実現することができ
る。
If the same accuracy is required, the configuration becomes simpler and an inexpensive control system can be realized.

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

第1図は従来のサーボ系の一般的な構成を示す
ブロツクダイアグラム、第2図はフイードフオワ
ード制御方式を示すブロツクダイアグラム、第3
図は本発明のサーボ系の構成を示すブロツクダイ
アグラム、第4図は積分器の構成例を示す回路図
である。
Fig. 1 is a block diagram showing the general configuration of a conventional servo system, Fig. 2 is a block diagram showing a feed forward control system, and Fig. 3 is a block diagram showing the general configuration of a conventional servo system.
The figure is a block diagram showing the configuration of the servo system of the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the configuration of an integrator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 位置、速度、加速度のフイードバツク信号に
加えて、指令発生器から離散時間間隔ごとに、少
なくとも速度までが連続な〔位置、速度、加速
度〕を定数の組〔XN、VN、AN〕(Nは離散時刻)
としてフイードフオワード指令信号を与え、この
指令信号に追従する制御を行うサーボ系におい
て、前記指令発生器から指令信号が与えられる時
刻に同期して、逐次下式で表される演算を行つ
て、サーボ系の位置、速度、加速度フイードフオ
ワード信号Xf、Vf、Afとすることを特徴とする
サーボ系のフイードフオワード信号発生方法。 式Af=AN Vf=VN+ANτ Xf=XN+VNτ+1/2・ANτ2 但し0≦τ<T:Tは離散時間間隔
[Claims] 1. In addition to the feedback signals of position, velocity, and acceleration, a set of constants [X N , V N , A N ] (N is discrete time)
A feedforward command signal is given as , and in the servo system that performs control to follow this command signal, the calculation expressed by the following formula is performed sequentially in synchronization with the time when the command signal is given from the command generator. , a servo system feedforward signal generation method, characterized in that the servo system position, velocity, and acceleration feedforward signals X f , V f , and A f are used. Formula A f = A N V f = V N + A N τ
JP9819782A 1982-06-08 1982-06-08 Feedforward signal generating method of servo system Granted JPS58214905A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9819782A JPS58214905A (en) 1982-06-08 1982-06-08 Feedforward signal generating method of servo system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9819782A JPS58214905A (en) 1982-06-08 1982-06-08 Feedforward signal generating method of servo system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS58214905A JPS58214905A (en) 1983-12-14
JPH0127441B2 true JPH0127441B2 (en) 1989-05-29

Family

ID=14213272

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9819782A Granted JPS58214905A (en) 1982-06-08 1982-06-08 Feedforward signal generating method of servo system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58214905A (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60250404A (en) * 1984-05-25 1985-12-11 Sanesu Shoko:Kk Numerical control method
US5504672A (en) * 1993-09-10 1996-04-02 Hardiman; Ted L. Industrial process controller and method of process control
JPH07284242A (en) * 1994-04-05 1995-10-27 Smc Corp Electrically-driven actuator

Also Published As

Publication number Publication date
JPS58214905A (en) 1983-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0895643A (en) Feedforward control method for servo motor
JPS63274385A (en) Speed controller for servo-motor
US4639652A (en) Control system for robot manipulator
JPH05118302A (en) Controller for servomotor
JPH03289385A (en) Regulating method for gain of motor control
JPH0127441B2 (en)
KR100842978B1 (en) Servo control method
JP2733881B2 (en) Adaptive sliding mode control method based on PI control loop
JPH03107384A (en) Motor drive controller
JPH0782382B2 (en) Learning control method
JPH0285902A (en) Feedforward controller
JP3246559B2 (en) Servo control method
JPS63273107A (en) Robot controller
JP2932444B2 (en) Motor servo control device
JPH0792702B2 (en) Control device
WO1991013489A1 (en) Method of learning feed-forward gain in motor control
JP3269541B2 (en) Electronic cam phase control method
JP3019192B2 (en) Backlash compensation method
JP2559107B2 (en) Position control method
JP3015523B2 (en) Process control equipment
JPS58201113A (en) Positioning servo system of moving body
JPS62126403A (en) Speed control system
Lucibello et al. Cyclic control of linear systems: theory and experimental implementation on a flexible arm
JP3137449B2 (en) Adjustment device
JP3130984B2 (en) Control method of DC servo mechanism