JPH02309402A

JPH02309402A - サーボシステム

Info

Publication number: JPH02309402A
Application number: JP13016189A
Authority: JP
Inventors: Norio Miyahara; 宮原　範男; Toshifumi Takeuchi; 竹内　利文
Original assignee: Yaskawa Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 1989-05-25
Filing date: 1989-05-25
Publication date: 1990-12-25

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〕本発明はサーボシステムに関し、特にその位置指令払出
し部と位置制御ループとの間に追従誤差補正回路を有す
るサーボシステムに関する。

〔従来の技術〕

第６図は、位置指令に対する１段の進み補正部を有する
この種のサーボシステムの従来例の構成を示すブロック
図、第７図は第６図のサーボシステムの構成各部の伝達
関数を示す図、第８図は第６図のサーボシステムによる
円弧の加工輪郭を示す図である。

位置指令払出し部８は外部から入力されたＮＣデータを
解読して、指令された加工輪郭軌跡の位置指令を出力す
る。進み補正部１３はゲイン部１３゜と微分処理部１３
２と加算点１４とを含み、ゲイン部＋３．と微分処理部
１３２で入力された位置指令に対する進み補正値を演算
し、加算点１４でこの補正値と位置指令とを合算して、
次段のスムージング処理部７に入力させる。スムージン
グ処理部７は急峻な指令による機械のショックを和らげ
るため、入力された位置指令を指数形加減速回路を介し
てなだらかに出力するものである。偏差カウンタ６とＤ
／Ａ変換部５とサーボドライブ４とサーボモータ１とパ
ルスジェネレータ３とは位置制御ループを形成し、サー
ボドライブ４とサーボモータ１とタコジェネレータ２と
は速度制御ループを形成しており、スムージング処理部
７から入力された位置指令にしたがいサーボモータによ
り被加工機！（不図示）を駆動する。

一般にＮＣ工作機械など５所定の輪郭軌跡の加工を行う
装置の加工精度を高めるためには、サーボシステムの遅
れによる軌跡誤差を極力小さくする必要がある。しかし
、第４図に示すように、サーボシステムのスムージング
処理部７と位置制御ループに対応するブロック４１．４
２は、それぞれを含んでおり、Ｔｓ、　Ｔｐはそれぞれ
の時定数を示す。また、それぞれの出力はいずれも入力
側に直接フィードバックされて合算されているので、そ
した位置制御ループの全体としての伝達関数Ｇ　（Ｓ）
は、これらの相乗積で表わされてとなる。この遅れ要素
の存在のため一般に、加工速度を速くするほど、また、
曲率の大きい軌跡はど加工の軌跡誤差が大きくなること
が知られている。第５図はこのスムージング処理部７に
直接に位置指令を与えた場合の円弧加工軌跡を示してお
り、加工指令の開始点Ｓにおいて加工開始時および加工
終了時に、円弧を示す指令軌跡３１に対してスムージン
グ処理後の指令５２の遅れが生じ、また、スムージング
処理後の指令５２に対してサーボシステムの出力による
実際の動き５３は更に遅れて突起を生じる。そこで、通
常スムージング処理部７の萌段に第６図に示す進み補正
部Ｉ３を設置して軌跡誤差を補正しており、進み補正部
Ｉ３の内容は、第７図に示すように１次の伝達関数Ｔ、
・Ｓ　（Ｔ。

はゲイン部＋３．の時定数）を有する１次進み補正回路
７１と、その出力に位置指令を合算する加算点７２より
なり、位置指令払出し部８からの位置指令を補正して軌
跡誤差を減少させていた。また、第９図の場合は２次の
伝達関数ｂ＋ａ−５＋ｓ”　（ａ。

ｂはパラメータ）を有する２次進み補正回路９１を用い
ており、例えば、特開昭６３−２３３４０２号公報の軌
跡データ補止装置はこの場合を開示していて、その逆伝
達関数補正器２１の伝達関数Ｇｅ　（Ｓ）を、Ｋｐ：位
置ループ利得Ｋｖ：速度ループ利得Ｊｍ：慣性モードに関する定数として位置指令を補正している。特開昭６４−２６９０
８号の２軸送り駆動機構の円弧軌跡制御方法においても
同様に、補償要素１１の伝達関数ＧＦ（Ｚ−’）が第９
図の場合に近似して場り、ただし、そのパラメータを、
位置制御系６の伝達関数Ｇｐ（Ｚ−’）を同定器１２で
リアルタイムに同定して用いることにより、位置制御系
６の変化に対応して変化させている。

（発明が解決しようとする課題）上述した進み補正部を有する従来のサーボシステムでは
、第７図に示した１次進み補正回路７１を有する従来例
の場合、進み補正部１３の伝達関数は１＋Ｔ１・Ｓ　で
あり、全体の伝達関数Ｇ’（Ｓ）は式（１）との相乗積
で、Ｇ“（Ｓ）”　、（１”Ｔ＋・Ｓ）　Ｇ（Ｓ）となる。

この場合、Ｔ１をどのように選んでもｃ’（ｓ）　＝　
ｉとすることはできないので、第８図に示す円弧加工の
場合のように、加工開始点Ｓから位置指令３１の軌跡に
沿い位置指令が与えられても、スムージング処理部７の
遅れを考慮していないのでスムージング処理後の位置指
令の軌跡８２、したがって、制御対象機械の実際の動き
８３の立上りに遅れがあり、開始点Ｓの近傍にくい込み
が生じるという欠点がある。第９図に示した２次進み補
正回路９１を有する従来例の場合の全体の伝達関数Ｇ“
（Ｓ）はＧ”（Ｓ）＝　（ｂ＋ａ−５＋ｓ”）　・Ｇ　（Ｓ）と
なり、パラメータａ、ｂを適当に選べばＧ”（Ｓ）＝１
とすることができるので加工誤差の発生は小さい。しか
し、制御対象が変化した場合はパラメータａ、ｂを両方
とも再設定の必要が生じる。

特開昭６４−２６９０８号の場合はこの欠点を解消する
ため、同定器を用いて補償要素のパラメータを補正して
いるが、アルゴリズムが複雑となる。また、いずれの場
合も進み補正部の伝達関数パラメータの設定は制御対象
全体に対する補正を一括して行うので、この点からも設
定手順が複雑になるという欠点がある。

本発明の目的は、サーボシステムの特性に起因する加工
輪郭誤差を生じることのない、かつ、補正のためのパラ
メータ設定の極めて容易な進み補正部を有するサーボシ
ステムを提供することである。

（課題を解決するための手段〕本発明のサーボシステムは、スムージング処理部の前段
に、位置指令払出し部から入力された位置指令に対する
１次進み補正を行い、この補止値を位置指令に合算して
出力する１次進み補正部を２段、直列に有しており、２
段のうち、いずれか一方の１次進み補正部の時定数は、
位置制御ループの時定数に等しく設定されており、他方
の１次進み補正部の時定数はスムージング処理部の時定
数に等しく設定されている。

（作用）本発明のサーボシステムは位置制御ループの前段に設置
した２段の１次進み補正部のうち、いずれか一方の時定
数をスムージング回路の時定数と等しくなるように設定
し、また、他方の時定数を位置ループの時定数と等しく
なるように設定することにより、サーボシステムの遅れ
を解消するための進み補正部のパラメータの設定を、極
めて容易に行うことができる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明のサーボシステムの一実施例の構成を示
すブロック図、第２図は第１図の実施例の各部の伝達関
数を示すブロック線図、第３図は本実施例による円形輪
郭加工の説明図である。

本実施例は上述した第２図の従来例において、位置指令
払出し部８とスムージング処理部７との間に、１段目の
１次進み補正部９と２段目の１次進み補正部１１とが直
列に挿入されて構成されている。１次進み補正部９は直
列接続されたゲイン部９１および微分処理部９２と加算
点ｌＯとよりなり、ゲイン部９．へ入力された位置指令
は微分処理部９２を経て進み補正を受け、この補正値は
加算点１０で別途直接に入力された位置指令と合算され
て、次の１次進み補正部１１に入力される。１次進み補
正部ｌ！も同様にゲイン部１１．　、微分処理部＋１．
と加算点】２よりなり、加算点１０から入力された位置
指令は加算点１２で、進み補正を受けた補正値と合算さ
れてスムージング処理部７へ送出される。

いま、ゲイン部９１と微分処理部９２の伝達関数をそれ
ぞれＴ１およびＳとし、ゲイン部１１．と微分処理部１
１．の伝達関数をそれぞれＴ２およびＳとすると、それ
ぞれの直列回路の伝達関数はＴ、−５と°ｒ２−５とな
り（第２図）、したが７て、１段目および２段目の１次
進み補正部９および１１の伝達関数は、それぞれ！　＋
Ｔ、Ｓ　、　１　＋Ｔ２Ｓとなる。そこで、本実施例の
全体の伝達関数をＧ”（Ｓ）とすると、式（１）と併せ
てとなり、Ｔ、＝Ｔｓ　　および　Ｔ、＝Ｔｐ　　となる
ようにＴ、とＴ２を設定することにより　Ｇ”（Ｓ）＝
ｔとすることができる。すなわち、スムージング処理部
７と位置制御ループの遅れを精度良く補正して良好な輪
郭軌跡の加工を行うことができる。実際の調整に当って
は、まず、スムージング処理部７の時定数と１段目の１
次進み補正部９のゲイン部９゜の時定数とをともに零に
しておいて、２段目の１次進み補正部１１のゲイン部１
１．の時定数を位置制御ループの遅れを補正できる値に
設定する。次に、スムージング処理部７の時定数を設定
し、さらにこわに揃えて１段目の１次進み補正部９のゲ
イン部９．の時定数を設定する。なお、この場合、１段
目と２段目の１次進み補正部９，１１を交換して、すな
わち、Ｔ２＝Ｔｓ　　および　Ｔ、＝Ｔｐ　　としても
、結果は同一である。

第３図は本実施例による円形輪郭加工の場合を示してお
り、加工開始点Ｓより位置指令３１が入力されると同時
にスムージング処理後の位置指令３２も急速に立上がり
、制御対象機械の実際の動き３３は位置指令３２より若
干遅れて位置指令３１の軌跡上に乗るため、欠陥の無い
加工を行うことができる。

〔発明の効果〕

以ヒ説明したように本発明は、スムージング処理部の前
段に１次進み補正部を２段直列に設置し、位置指令に対
していずれか一方でスムージング処理部による遅れを補
正し、他方で位置制御ループによる遅れを補正すること
により、被制御対象である機械の実際の動きを位置指令
の指示する輪郭軌跡の上に正しく乗せることができるの
で、極めて精度良く誤差の少ない加工を行うことができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のサーボシステムの一実施例の構成を示
すブロック図、第２図は第１図の実施例の各部の伝達関
数を示すブロック線図、第３図は本実施例による円形輪
郭加工の説明図、第４図は一般のサーボシステムのスム
ージング回路と位置制御ループとの伝達関数を示すブロ
ック線図、第５図は位置指令に対する進み補正を行わな
いサーボシステムによる円形輪郭の加工結果を示す図、
第６図は１段の進み補正部とスムージング処理部を有す
るサーボシステムの従来例の構成を示すブロック図、第
７図は第６図の従来例の伝達関数を示すブロック線図、
第８図は第６図の従来例による円形輪郭加工の説明図、
第９図は１段の２次進み補正部を有する従来例の伝達関
数を示すブロック、１１図である。１・・・サーボモータ、２・・・タコジェネレータ、３・・・パルスジェネレータ、４・・・サーボドライブ、５・・・Ｄ／Ａ変換器、６・・・偏差カウンタ、７・・・スムージング処理部、８・・・位置指令払出し部、９．１１　・・・１次進み補正部、９、．１１．−・・ゲイン部、９２、ＩＩ、・・・微分処理部、１０、１２・・・加算点、３１・・・位置指令の軌跡、３２、５２．８２・・・スムージング処理後の位置指令
の軌跡、３３、５３．８３・・・実際の機械の動き、Ｓ・・・加
工指令の開始点、４１・・・スムージング処理部に対応するブロック、４
２・・・速度ループに対応するブロック、７１・・・１
次進み補正回路、９１・・・２次進み補正回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１、外部から入力されたＮＣデータに基づいて目標とす
る輪郭軌跡の位置指令を出力する位置指令払出し部と位
置制御ループとの間に、スムージング処理部を有するサ
ーボシステムにおいて、スムージング処理部の前段に、
位置指令払出し部から入力された位置指令に対する１次
進み補正を行い、この補正値を位置指令に合算して出力
する１次進み補正部を２段、直列に有しており、２段の
うち、いずれか一方の１次進み補正部の時定数は、位置
制御ループの時定数に等しく設定されており、他方の１
次進み補正部の時定数はスムージング処理部の時定数に
等しく設定されていることを特徴とするサーボシステム
。