JPH02110712A - 多チャンネルリアルタイム制御装置 - Google Patents

多チャンネルリアルタイム制御装置

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JPH02110712A
JPH02110712A JP26441688A JP26441688A JPH02110712A JP H02110712 A JPH02110712 A JP H02110712A JP 26441688 A JP26441688 A JP 26441688A JP 26441688 A JP26441688 A JP 26441688A JP H02110712 A JPH02110712 A JP H02110712A
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、例えば宇宙機に搭載されるマニピュレータ
の制御等に用いられる多チャンネルリアルタイム制御装
置に関する。
(従来の技術) 一般に、宇宙機搭載用のマニピュレータ制御には、スト
アードプログラム型ディジタル方式のリアルタイム制御
装置が用いられる。この装置は、多くの場合マイクロプ
ロセッサユニット(公知の電子計算機)を中核とし、セ
ンサ信号処理部、中央処理部(CPU)、スクラッチパ
ドRAM、ストアードプログラムROM、出力バッファ
がら構成され、センサユニットとアクチュエータユニッ
トとの間に接続されて制御系を構成する。
第4図は宇宙機搭載用マニピュレータの一般的な制御系
を示すもので、マニピュレータかN個の一自由度関節か
ら成立っている場合の構成を示している。この制御系は
、各関節の関節角(または角速度)を検出するN対のセ
ンサユニット111〜11Nと、各関節を駆動するN対
のアクチュエータユニット131〜13Nを、ストアー
ドプログラム制御方式のNチャンネルリアルタイム制御
装置12に電気的に接続して構成される。リアルタイム
制御装置12はセンサ信号処理部12■、中央処理部(
CPU)122、スクラッチパドRAM123、ストア
ードプログラムROM124、出力バッファ125で構
成される。
つまり、この制御系は閉ループを形成しており、リアル
タイム制御装置12で各センサユニット111〜IIN
からの関節角情報をそれぞれ基準値と比較し、その比較
結果に基づいて各関節に対する制御量を計算する。そし
て、その計算値に応じてアクチュエータユニット131
〜13Nを適宜駆動することによりN個の関節を動かし
、動いた角度を各センサユニット111〜IINで検出
して制御装置12にフィードバックし、以上の操作を単
位制御サイクル毎に繰返し実行するようになっている。
上記リアルタイム制御装置12は、単位制御サイクル内
にN個の関節をそれぞれ駆動制御するため、各関節に対
応するN個のストアードプログラムをROM 124に
予め格納しておき、第5図に示すように単位制御サイク
ル内でN個のストアードプログラムを順次実行する。各
ストアードプログラムの操作は、第6図に示すように概
ね入力信号処理a1制御則計算b1出力処理Cに大別さ
れる。入力信号処理aは、センサ信号選択、RAM番地
指示、ロード操作等のプログラムを有する。制御則計算
すはRAMデータのロード、四則演算処理、RAMへの
一時格納等のプログラムを有する。出力処理CはRAM
データの読出し、出力バッファへのアウトプット等のプ
ログラムを有する。
以上のことかられかるように、マニピュレータを連続的
に制御する場合、第5図のN個のストアードプログラム
を単位制御サイクル毎に繰返し実行することになるので
、リアルタイム制御装置11のストアードプログラムR
OM 124にはN個のストアードプログラムに相当す
るROM番地が必要である。
ところで、上記のような宇宙機搭載用のマニピュレータ
に用いられる多チャンネルリアルタイム制御装置では、
CPUの内部演算レジスタとして用いるスクラッチパド
RAMに低消費電力のCMO3−RAMを使用し、他の
構成要素もCMO5化を図ることによって低消費電力化
を進めている。しかしながら、ストアードプログラムを
格納するROMには、現在のデバイス技術では宇宙機搭
載用として最も信頼性が高いバイポーラTTL−ROM
が有効である。このため、従来のリアルタイム制御装置
では、ストアードプログラムROMが制御装置全体の消
費電力を左右する要素となっており、特にストアードプ
ログラムの大きさが消費電力の支配的要素となっている
(発明が解決しようとする課題) 以上述べたように、従来の宇宙機搭載用リアルタイム制
御装置では、ストアードプログラムメモリが制御装置全
体の消費電力を左右し、特にストアードプログラムの大
きさが消費電力の支配的要素となっており、宇宙機搭載
用として低消費電力化に寄与することはもはや困難であ
った。
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、
ストアードプログラムを小さくすることができ、これに
よって消費電力の低減に寄与することのできる多チャン
ネルリアルタイム制御装置を提供することを目的とする
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するためにこの発明に係る多チャンネル
リアルタイム制御装置は、同一の制御則の多チャンネル
制御系を時分割でリアルタイム制御するものにおいて、
1つのチャンネルの制御則に対するストアードプログラ
ムを格納する第1のメモリと、この第1のメモリに格納
されたストアートプログラムに従って得られる各チャン
ネルの入力データ及び処理データを各チャンネル毎に予
め割当てられた箇所に収納する第2のメモリと、この第
2のメモリのデータ収納時にそのチャンネルに対応する
フラグを付加するフラグ付加手段と、前記ストアードプ
ログラムの最初のステップに設けられ前記第2のメモリ
に対するデータ処理開始時にそのデータのフラグをチェ
ックするフラグチェック手段と、前記ストアードプログ
ラムの最後のステップの終了直前にそのときのフラグに
1を加算して次のフラグをセットするフラグセット手段
と、前記ストアードプログラムの各チャンネルに対する
マイナーサイクル内での制御則計算処理で用いられる定
数をそれぞれ別々のメモリ番地にロードする定数ロード
手段とを具備して構成される。
(作用) 上記構成による多チャンネルリアムタイム制御装置では
、1つのチャンネルの制御則に対するストアードプログ
ラムを第1のメモリに格納し、この第1のメモリに格納
されたストアードプログラムに従って得られる各チャン
ネルの入力データ及び処理データを第2のメモリの各チ
ャンネル毎に予め割当てられた箇所に収納するようにす
る。
この第2のメモリのデータ収納時にはそのチャンネルに
対応するフラグを付加しておき、ストアドブログラムの
最初のステップで第2のメモリに対するデータ処理開始
時にそのデータのフラグをチェックし、最後のステップ
の終了直前にそのときのフラグに1を加算して次のフラ
グをセットし、さらにストアードプログラムの各チャン
ネルに対するマイナーサイクル内での制御則計算処理で
用いられる定数をそれぞれ別々のメモリ番地にロードす
る。この構成によれば、1つの基本的なストアードプロ
グラムを第1のメモリに格納しておき、そのプログラム
を繰返し実行するだけで全チャンネルの制御を行なうこ
とができるので、第1のメモリを必要最少限のメモリ容
量とすることができ、これによって低消費電力で実現す
ることができる。
(実施例) 以下、第1図乃至第3図を参照してこの発明の一実施例
を説明する。但し、第1図において第4図と同一部分に
は同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について
説明する。
第1図はその構成を示すもので、このリアルタイム制御
装置12のハード構成は第4図に示したりアルタイム制
御装置にフラグ回路126を設けたこと以外、第4図に
示したリアルタイム制御装置と同様である。すなわち、
ストアードプログラムの操作は各関節用とも同一になっ
ていることに着目し、全体を一つの関節用(第1関節用
)のプログラムとしてROM 124に格納しておき、
フラグ回路126によってN個のステートを指定するこ
とにより、第5図に示したように等測的に単位制御サイ
クル毎にN個のストアードプログラムを実行するように
なっている。
個々の関節制御用のストアードプログラムでは、前述し
たように入力信号処理a1制御則計算b1出力処理Cに
大別される。入力信号処理aは、主にセンサ信号選択、
RA M 12gへの番地指定(入力データの収納先指
示)及びデータのロードを実行する。制御則計算すは、
主に制御則計算に必要な定数のRA M 123へのロ
ード、RA M 123からCP U 122の四則演
算処理へのデータの転送、四則演算処理とその処理結果
のRA M 123への一時収納を実行する。出力処理
Cは、主にRA M 123の一時収納データの出力バ
ッファ125へのアウトプット操作を実行する。
このような操作を実行する際、RA M 12Bのメモ
リ番地の入力データ、制御則演算結果の一時的収納(ロ
ーカルバリアプル)の割付けは第2図に示すようにメモ
リアレイAに並列に割当てられる。
すなわち、第2図において、RA M 123のメモリ
番地o−pまでは第1の関節の制御に必要な入力データ
及び制御則演算結果の一時的収納場所に割当てられ、メ
モリ番地p+1〜2pまでは第2の関節の制御に必要な
入力データ及び制御則演算結果の一時的収納場所に割当
てられる。以下同様に、メモリ番地i p+1〜(i+
1)pまでは第iの関節の制御に必要な入力データ及び
制御則演算結果の一時的収納場所に割当てられ、メモリ
番地Np+1〜(N+1) pまでは第Nの関節の制御
に必要な入力データ及び制御則演算結果の一時的収納場
所に割当てられる。
第3図に上記RA M 12Bに対するフラグ回路12
11の構成を示して説明する。第3図において、BはR
A M 123のメモリアレイAに対して番地指定を行
なうRAM番地指定回路である。このRAM番地番地指
定回路対し、フラグ回路126はN系統からなり、各系
統にはそれぞれS−RフリップフロップFFI〜FFN
、バイアス値発生器B1〜BNが設けられる。
フリップフロップFF1〜FFNはCP U 122か
らのフラグセット信号SSによってセットされフラグリ
セット信号SRによってリセットされ、セット状態でフ
ラグを立ててバイアス値発生器BGI〜BGNに送る。
各バイアス値発生器BGI〜BGNはフラグを受取ると
それぞれバイアス値十p、 +2p、・・・、 十Np
を発生して上記l RAM番地番地指定回路対出する。RAM番地番地指定
回路対ログラムによるメモリ番地指定値にバイアス値発
生器BGI−BGMからのバイアス値を適宜付加し、実
メモリ番地としてRAMメモリアレイAに送出する。
すなわち、上記フラグ回路126は、マニピュレタのN
個の関節の各状態に応じて対応するフリップフロップF
FL〜FFNをセットあるいはリセットして適宜フラグ
をたて、対応するバイアスデータ+p〜+Npを発生さ
せてアドレス発生回路Bに送り、プログラムによって指
定されるメモリ番地にバイアスデータを加算して実メモ
リ番地とする。例えば、iチャンネルにフラグをたてた
状態では、プログラムが指定するメモリ番地jにipが
バイアス値として加算され、実メモリ番地はip+jと
なる。
一方、ストアードプログラムROM 124に格納する
プログラムは第1関節用にプログラミングしておき、マ
イナーサイクル(個々の関節毎のプログラム内での計算
サイクル)の始めにフラグをチニックするステップを設
け、終了直前にそのときのフラグに1を加算して次のフ
ラグをセットするステップを設けておく。また、マイナ
ーサイクル内での制御則計算処理で実行される定数は関
節毎に異なる可能性があるので、別々の値を所定のメモ
リ番地にロードする。
このような構成によれば、1つの基本的なプログラムを
N回シーケンシャルに実行するだけでNチャンネルの制
御を行なうことができるので、低消費電力で実現するこ
とができる。但し、RA M 123の容量は従来のも
のより増えることになるが、低消費電力のCMO8RA
Mを用いることができるので、RAM容量増大による消
費電力の上昇は極わずかである。したがって、この構成
による多チャンネルリアルタイム制御装置は、特に電力
の制約が大きい宇宙機搭載用として優れた効果を有する
ものである。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、ストアードプログラム
を小さくすることができ、これによつて消費電力の低減
に寄与することのできる多チャンネルリアルタイム制御
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る多チャンネルリアルタイム制御
装置の一実施例を示すブロック回路図、第2図は同実施
例によるRAMの割付は手段を示す図、第3図は同実施
例のフラグ回路の構成を示すブロック回路図、第4図は
従来の多チャンネルリアルタイム制御装置を用いたマニ
ピュレータ制御系を示すブロック回路図、第5図は第4
図に示した制御装置のROMに格納されるN個のストア
ドブログラムの実行順序を示すフローチャート、第6図
は第5図の個々のストアードプログラムの処理内容を示
すフローチャートである。 111〜lIN・・・センサユニット、12・・・Nチ
ャンネルリアルタイム制御装置、121・・・センサ信
号処理部、122・・・CPU、123・・・スクラッ
チパドRAM。 124・・・ストアードプログラムROM、125・・
・出力バッファ、126・・・フラグ回路、131〜1
3N・・・アクチュエータユニット、A・・・メモリア
レイ、B・・・メモリ番地指定回路、FFI−FFN・
・・S−Rフリップフロップ、BGI−BGN・・・バ
イアス値発生器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 同一の制御則の多チャンネル制御系を時分割でリアルタ
    イム制御する多チャンネルリアルタイム制御装置におい
    て、1つのチャンネルの制御則に対するストアードプロ
    グラムを格納する第1のメモリと、この第1のメモリに
    格納されたストアードプログラムに従って得られる各チ
    ャンネルの入力データ及び処理データを各チャンネル毎
    に予め割当てられた箇所に収納する第2のメモリと、こ
    の第2のメモリのデータ収納時にそのチャンネルに対応
    するフラグを付加するフラグ付加手段と、前記ストアー
    ドプログラムの最初のステップに設けられ前記第2のメ
    モリに対するデータ処理開始時にそのデータのフラグを
    チェックするフラグチェック手段と、前記ストアードプ
    ログラムの最後のステップの終了直前にそのときのフラ
    グに1を加算して次のフラグをセットするフラグセット
    手段と、前記ストアードプログラムの各チャンネルに対
    するマイナーサイクル内での制御則計算処理で用いられ
    る定数をそれぞれ別々のメモリ番地にロードする定数ロ
    ード手段とを具備する多チャンネルリアルタイム制御装
    置。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59225402A (ja) * 1983-06-06 1984-12-18 Hitachi Ltd 遠方監視制御システムの自動制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59225402A (ja) * 1983-06-06 1984-12-18 Hitachi Ltd 遠方監視制御システムの自動制御方法

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