JPH0285902A - Feedforward controller - Google Patents

Feedforward controller

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JPH0285902A
JPH0285902A JP23652288A JP23652288A JPH0285902A JP H0285902 A JPH0285902 A JP H0285902A JP 23652288 A JP23652288 A JP 23652288A JP 23652288 A JP23652288 A JP 23652288A JP H0285902 A JPH0285902 A JP H0285902A
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JP
Japan
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feedforward
gain
speed
acceleration
command value
Prior art date
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Application number
JP23652288A
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Japanese (ja)
Inventor
Takao Baba
孝夫 馬場
Yoshifumi Takahashi
悌史 高橋
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41029Adjust gain as function of position error and position
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
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    • G05B2219/41442Position reference ffw for compensation speed reference

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  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the operability at control of the equipments by performing the automatic learning and control of the velocity feedforward gain for execution of the feedforward control. CONSTITUTION:When the position command value X1 is received, a learning controller 14 changes sequentially the value of a gain varying device 13 by means of the position deviation (e) and the output of a differentiator 11, i.e., the velocity command value V so that the value (e) is converged to zero. In this case, the learning control rule of the velocity feedforward gain wi shows that the gain wi is automatically obtained by a method where the increment proportional to the product signal of the value V and the position deviation signal is sequentially added to the gain wi. Thus it is not required to set an optimum feedforward gain corresponding to the mechanical load in terms of the trial and error. As a result, the highly accurate feedforward control is attained with a small follow-up delay.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明の例えばコンピュータ数値制御やロボット等の
軌跡制御を行なうサーボ系の追従誤差を低減させるフィ
ードフォワード装置、特にフィードフォワードゲインを
自動的に学習し調整する機能を有するフィードフォワー
ド制御装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to a feedforward device that reduces tracking errors in a servo system that performs computer numerical control or trajectory control of robots, etc., and in particular automatically learns feedforward gain. The present invention relates to a feedforward control device that has a function of controlling and adjusting the feedforward control device.

〔従来の技術] 第5図は例えば「工作機械の最先端技術」 (日本機械
学会編、工業調査会、1988年4月出り)の第176
頁に示された、従来のフィードフォワード制御装置のブ
ロック図である。図において(1)は外部より与えられ
る位置指令値X、(2)はサーボモータ(9)に接続さ
れた位置検出器(10)から構成される装置検出値Y、
(3)は減算器で、前記位置指令値Xと位置検出値Yと
の位置偏差値e−X−Yを出力する。(4)は位置制御
器で、位置ループゲインK を有し、出力信号K  −
eを出力する。
[Prior art] Figure 5 is, for example, No. 176 of "Cutting-edge technology for machine tools" (edited by the Japan Society of Mechanical Engineers, Kogyo Kenkyukai, April 1988).
1 is a block diagram of a conventional feedforward control device shown in FIG. In the figure, (1) is a position command value X given from the outside, (2) is a device detection value Y consisting of a position detector (10) connected to a servo motor (9),
(3) is a subtracter which outputs a position deviation value e-X-Y between the position command value X and the position detection value Y. (4) is a position controller having a position loop gain K and an output signal K −
Output e.

p (5)は加算器、(6)は加算器(5)より出力される
速度指令値F、(7)は速度及び電流制御系、(8〉は
電力増巾器、(9)はサーボモータ、(10)は位置検
出器、(11)は微分器で、速度信号Vを出力する。
p (5) is the adder, (6) is the speed command value F output from the adder (5), (7) is the speed and current control system, (8> is the power amplifier, and (9) is the servo The motor, (10) is a position detector, and (11) is a differentiator, which outputs a speed signal V.

(12)は係数乗算器で乗算係数はαとする。(12) is a coefficient multiplier, and the multiplication coefficient is α.

従来のフィードフォワード制御装置は上記のように構成
され、サーボモータ(9)を駆動するフィードバック制
御系の動作は、与えられた位置指令値X(1)対する位
置検出値Y(2)との位置偏差値e−X−Yに基づきフ
ィードバック制御をおこなうものであるため、定常的な
速度偏差を生じる。
The conventional feedforward control device is configured as described above, and the operation of the feedback control system that drives the servo motor (9) is based on the position detection value Y (2) relative to the given position command value X (1). Since feedback control is performed based on the deviation value e-X-Y, a steady speed deviation occurs.

その結果、円弧補間などの2軸駆動時には、軌跡誤差を
生じてしまう。この遅れff1Dは、速度及び電流制御
系(ア)以降の応答が非常に速くその遅れが無視できる
とすれば、次のり1)式で示される。
As a result, a trajectory error occurs during two-axis driving such as circular interpolation. This delay ff1D is expressed by the following equation 1), assuming that the response from the speed and current control system (a) is very fast and the delay can be ignored.

D−F/に、      ・・・・・・ (1)ここで
Fは速度指令値、K は位置ループゲインである。従来
のフィードフォワード制御器では、(1)式で表わされ
る遅れff1Dを補償するために位置指令値X(1)を
微分器(11)で微分して速度指令値Vを作成して、こ
れにある一定のゲインαを係数乗算器(12)により乗
算し、その出力信号α・Vを加算器(5)の一方の入力
に供給する。加算器(5)は他方の入力に位置制御器(
4)より供給される位置制御信号K −eと、前記係数
乗算器(12)からの出力信号α・Vとを加算して、上
記遅れを補償した速度指令値F(6)を作成し、速度及
び電流制御系(7〉に供給している。通常係数乗算器(
12)のゲインαは、速度及び電流制御系(7)の応答
が充分に速くその遅れが無視できるとすれば、α−1に
設定する。
DF/... (1) Here, F is the speed command value and K is the position loop gain. In conventional feedforward controllers, in order to compensate for the delay ff1D expressed by equation (1), the position command value It is multiplied by a certain constant gain α by a coefficient multiplier (12), and the output signal α·V is supplied to one input of an adder (5). The adder (5) has a position controller (
4) Adding the position control signal K-e supplied from the coefficient multiplier (12) and the output signal α·V from the coefficient multiplier (12) to create a speed command value F(6) that compensates for the delay, Supplied to speed and current control system (7). Usually coefficient multiplier (
The gain α of step 12) is set to α-1 if the response of the speed and current control system (7) is sufficiently fast and its delay can be ignored.

〔発明が解決しようとする課題] 上記のような従来のフィードフォワード制御装置におい
ては、その装置に採用されているフィードフォワード補
償法が、サーボ系の位置制御ループ以降に存在する速度
制御系及び電流制御系の動特性を無視しているため、実
システムに適用する場合には、それぞれの追従遅れによ
る軌跡ずれを生じるという欠点がある。従って、高精度
な軌跡制御をおこなう場合には、実システムにおいてこ
のフィードフォワードゲインαを、サーボ系の設計者が
試行錯誤的に調整する必要があるという問題点があった
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional feedforward control device as described above, the feedforward compensation method employed in the device Since the dynamic characteristics of the control system are ignored, when applied to an actual system, there is a drawback that trajectory deviations occur due to respective tracking delays. Therefore, when performing highly accurate trajectory control, there is a problem in that the servo system designer needs to adjust the feedforward gain α in the actual system by trial and error.

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、従来のように、フィードフォワードゲインαを実
システム毎に試行錯誤的に調整する必要のない高精度な
フィードフォワード制御装置を得ることを目的とする。
The present invention was made to solve this problem, and it is an object of the present invention to obtain a highly accurate feedforward control device that does not require adjusting the feedforward gain α by trial and error for each actual system as in the past. With the goal.

[課題を解決するための手段] この第1の発明に係るフィードフォワード制御装置は、
モータの回転位置を制御するサーボ制御装置において、
フィードバックループのサーボ遅れ量を速度指令値を用
いてフィードフォワード制御を行なうフィードフォワー
ド制御手段と、該フィードフォワード制御手段の速度フ
ィードフォワードゲインの調整則として、前記速度指令
値と位置偏差信号との積信号に比例した増分を前記速度
フィードフォワードゲインに逐次加算する方法により、
自動的に前記速度フィードフォワードゲインを調整する
フィードフォワードゲイン自動調整手段とを備えたもの
である。
[Means for solving the problem] The feedforward control device according to the first invention includes:
In a servo control device that controls the rotational position of a motor,
Feedforward control means performs feedforward control of the servo delay amount of the feedback loop using a speed command value, and as an adjustment rule for the speed feedforward gain of the feedforward control means, the product of the speed command value and the position error signal is used. By a method of sequentially adding increments proportional to the signal to the speed feedforward gain,
and feedforward gain automatic adjustment means for automatically adjusting the speed feedforward gain.

この第2の発明に係るフィードフォワード制御装置は、
モータの回転位置を制御するサーボ制御装置において、
フィードバックループのサーボ遅れ量を速度指令値及び
加速度指令値を用いてフィードフォワード制御を行なう
フィードフォワード制御手段と、該フィードフォワード
制御手段の速度フィードフォワードゲインの調整則とし
て、前記速度指令値と位置偏差信号との積信号に比例し
た増分を前記速度フィードフォワードゲインに逐次加算
する方法により、また前記フィードフォワード制御手段
の加速度フィードフォワードゲインの調整則として、前
記加速度指令値と位置偏差信号または速度偏差信号との
積信号に比例した増分を前記加速度フィードフォワード
ゲインに逐次加算する方法により、それぞれ自動的に前
記速度及び加速度フィードフォワードゲインを調整する
フィードフォワードゲイン自動調整手段とを備えたもの
である。
The feedforward control device according to the second invention includes:
In a servo control device that controls the rotational position of a motor,
Feedforward control means performs feedforward control of the servo delay amount of the feedback loop using a speed command value and an acceleration command value, and the adjustment rule for the speed feedforward gain of the feedforward control means is based on the speed command value and position deviation. By the method of sequentially adding an increment proportional to the product signal to the speed feedforward gain, and as an adjustment rule for the acceleration feedforward gain of the feedforward control means, the acceleration command value and the position deviation signal or the speed deviation signal and feedforward gain automatic adjustment means for automatically adjusting the velocity and acceleration feedforward gains respectively by a method of sequentially adding increments proportional to the product signal of and to the acceleration feedforward gain.

この第3の発明に係るフィードフォワード制御装置は、
モータの回転位置を制御するサーボ制御装置において、
フィードバックループのサーボ遅れ量を速度指令値と加
速度指令値を用いてフィードフォワード制御を行なうフ
ィードフォワード制御手段と、該フィードフォワード制
御手段の速度フィードフォワードゲインは所定の一定値
に設定し、また前記フィードフォワード制御手段の加速
度フィードフォワードゲインの調整則として、前記加速
度指令値と位置偏差信号との積信号に比例した増分を前
記加速度フィードフォワードゲインに逐次加算する方法
により、自動的に前記加速度フィードフォワードゲイン
を調整するフィードフォワードゲイン設定及び調整手段
とを備えたものである。
The feedforward control device according to the third invention includes:
In a servo control device that controls the rotational position of a motor,
Feedforward control means performs feedforward control of the servo delay amount of the feedback loop using a speed command value and an acceleration command value, and a speed feedforward gain of the feedforward control means is set to a predetermined constant value. As an adjustment rule for the acceleration feedforward gain of the forward control means, the acceleration feedforward gain is automatically adjusted by sequentially adding an increment proportional to the product signal of the acceleration command value and the position error signal to the acceleration feedforward gain. The feedforward gain setting and adjustment means is provided for adjusting the feedforward gain.

[作用コ この第1の発明においては、モータの回転位置を制御す
るサーボ制御装置において、フィードバックループのサ
ーボ遅れ量を速度指令値を用いてフィードフォワード制
御を行ない、該フィードフォワード制御を行なうための
速度フィードフォワードゲインは、前記速度指令値と位
置偏差信号との積信号に比例した増分を前記速度フィー
ドフォワードゲインに逐次加算する方法により、自動的
に学習が行なわれ調整される。
[Function] In this first invention, in a servo control device that controls the rotational position of a motor, feedforward control is performed on the servo delay amount of the feedback loop using a speed command value, and a method for performing the feedforward control is provided. The speed feedforward gain is automatically learned and adjusted by a method of sequentially adding increments proportional to the product signal of the speed command value and the position error signal to the speed feedforward gain.

この第2の発明においては、モータの回転位置を制御す
るサーボ制御装置において、フィードバックループのサ
ーボ遅れ量を速度指令値及び加速度指令値を用いてフィ
ードフォワード制御を行ない、該フィードフォワード制
御を行なうための速度フィードフォワードゲインは、前
記速度指令値と位置偏差信号との積信号に比例した増分
を前記速度フィードフォワードゲインに逐次加算する方
法により、また加速度フィードフォワードゲインは、前
記加速度指令値と位置偏差信号または速度偏差信号との
積信号に比例した増分を前記加速度フィードフォワード
ゲインに逐次加算する方法により、それぞれ自動的に学
習が行なわれ調整される。
In this second invention, in a servo control device that controls the rotational position of a motor, feedforward control is performed on the servo delay amount of the feedback loop using a speed command value and an acceleration command value, and in order to perform the feedforward control. The velocity feedforward gain is determined by a method of sequentially adding an increment proportional to the product signal of the speed command value and the position deviation signal to the speed feedforward gain, and the acceleration feedforward gain is determined by the method of adding an increment proportional to the product signal of the speed command value and the position deviation signal to the speed feedforward gain. Learning and adjustment are automatically performed by a method of sequentially adding increments proportional to the signal or the product signal with the speed deviation signal to the acceleration feedforward gain.

この第3の発明においては、モータの回転位置を制御す
るサーボ制御装置において、フィードバックループのサ
ーボ遅れ量を速度指令値と加速度指令値を用いてフィー
ドフォワード制御を行ない、該フィードフォワード制御
を行なうための速度フィードフォワードゲインは所定の
一定値に設定し、また加速度フィードフォワードケイン
は、前記加速度指令値と位置偏差信号との積信号に比例
した増分を前記加速度フィードフォワードゲインに逐次
加算する方法により、自動的に学習が行なわれ調整され
る。
In this third invention, in a servo control device that controls the rotational position of a motor, feedforward control is performed on the servo delay amount of the feedback loop using a speed command value and an acceleration command value, and in order to perform the feedforward control. The velocity feedforward gain of is set to a predetermined constant value, and the acceleration feedforward gain is set by a method of sequentially adding an increment proportional to the product signal of the acceleration command value and the position deviation signal to the acceleration feedforward gain, Automatically learns and adjusts.

[実施例] 第1図はこの第1の発明の一実施例を示すフイ−ドフォ
ワード制御装置のブロック図である。図において(1)
〜(11)は上記従来装置と全く同一のものであり、(
13)は速度フィードフォワード(以下フィードフォワ
ードはFFという)ゲイン可変器、(14)は学習制御
器である。
[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram of a feedforward control device showing an embodiment of the first invention. In the figure (1)
- (11) are exactly the same as the above conventional device, and (
13) is a speed feedforward (hereinafter referred to as FF) gain variable device, and (14) is a learning controller.

第1図の動作について説明する。第1図と第5図との相
違点は、速度FFゲイン可変器(13)と学習制御器(
14)のみである。第1図のシステムでは、位置指令値
X(1)が与えられると、学習制御器(14)によって
、位置偏差値eと、微分器(11)の出力即ち速度指令
値Vを用いて、ゲイン可変器(13)の値を、位置偏差
値eが零に収束するように逐次変更していく。この時の
学習調整則は次の(2)(3)式で与えられる。
The operation shown in FIG. 1 will be explained. The differences between Fig. 1 and Fig. 5 are the speed FF gain variable device (13) and the learning controller (
14) only. In the system shown in Fig. 1, when a position command value The value of the variable device (13) is successively changed so that the positional deviation value e converges to zero. The learning adjustment rule at this time is given by the following equations (2) and (3).

w (1) −w (1−1) + e (i−1) 
 ・V (1−1)/r・・・・・・ (2) e (i) = X (1)  Y (i)     
 −−(3)ここでw (i)はサンプリング時刻iに
おけるゲイン可変器(13)の速度FFゲイン、V (
1−1)はサンプル時刻(i−1)における微分器(1
1)の出力(速度指令値)、X(1)はサンプル時刻i
における位置指令値(1) 、Y (1)はサンプル時
刻iにおける位置検出値(2) 、e (i−1)はサ
ンプル時刻(1−1)における位置偏差値、τは学習制
御器(14)の学習時定数である。
w (1) −w (1-1) + e (i-1)
・V (1-1)/r... (2) e (i) = X (1) Y (i)
--(3) Here, w (i) is the speed FF gain of the variable gain device (13) at sampling time i, and V (
1-1) is the differentiator (1
1) output (speed command value), X(1) is sample time i
, Y (1) is the position detection value (2) at sample time i, e (i-1) is the position deviation value at sample time (1-1), and τ is the learning controller (14 ) is the learning time constant of

(2) 、 (3)式で示される速度フィードフォワー
ドゲインW1の学習調整則は、速度指令値と位置偏差信
号との積信号に比例した増分を速度フィードフォワード
ゲインに逐次加算する方法により、自動的に速度フィー
ドフォワードゲインを得ることを意味する。
The learning adjustment rule for the speed feedforward gain W1 shown in equations (2) and (3) is that the speed feedforward gain is automatically adjusted by sequentially adding an increment proportional to the product signal of the speed command value and the position error signal to the speed feedforward gain. This means obtaining velocity feedforward gain.

従って学習制御器(14)は、観測された位置偏差値e
 (1−1)が大きいほど、また位置指令値の微分値、
すなわち速度指令値V (1−1)が大きいほどゲイン
可変器(13)の速度FFゲインw(i)を増加させる
Therefore, the learning controller (14) calculates the observed positional deviation value e
The larger (1-1) is, the more the differential value of the position command value,
That is, the larger the speed command value V (1-1) is, the faster the speed FF gain w(i) of the variable gain device (13) is increased.

(2)、(3)式の演算を各制御サンプリング時刻毎に
行なうことによってフィードフォワードゲインの自動学
習を迅速におこなうことができる。
By performing the calculations of equations (2) and (3) at each control sampling time, automatic learning of the feedforward gain can be performed quickly.

このようにフィードフォワード制御装置を構成すること
により、機械負荷に対応、した最適フィードフォワード
ゲインを試行錯誤的に設定する必要がなくなり、かつ負
荷変動に対しても適応的にゲイン変動がなされるため、
追従遅れの小さい高精度な制御を行なうことができる。
By configuring the feedforward control device in this way, there is no need to set the optimum feedforward gain corresponding to the machine load by trial and error, and the gain can be varied adaptively in response to load fluctuations. ,
Highly accurate control with small follow-up delay can be performed.

以上の実施例では学習制御器(14)を速度指令値を用
いたフィードフォワード制御系に対して配しだが、この
ような考え方はサーボ系に利用される加速度指令値を用
いたフィードフォワード制御系にも適用できる。
In the above embodiment, the learning controller (14) is arranged for a feedforward control system using a speed command value, but this way of thinking is also applicable to a feedforward control system using an acceleration command value used in a servo system. It can also be applied to

第2図はこの第2の発明の第1の実施例を示すフィード
フォワード制御装置の制御系統図である。
FIG. 2 is a control system diagram of a feedforward control device showing a first embodiment of the second invention.

図において、(1)〜(4)及び(11)は第1図と全
く同一のものであり、(13−1)、(13−2)はそ
れぞれ速度FF用及び加速度FF用のゲイン可変器、(
14−■)、(14−2)はそれぞれ速度FF用及び加
速度FF用の学習制御器、(15)は3人力信号間の加
算及び引算を行ない、速度偏差信号e を出力する加減
■ 算器、(16)は2次微分器、(17)は加算器、(1
8)は速度ループ比例ゲインに、(19)は速度ループ
積■ 骨頂、(20)はモータ等の慣性項、(21)はパルス
エンコーダ等の位置検出器である。
In the figure, (1) to (4) and (11) are exactly the same as in Figure 1, and (13-1) and (13-2) are variable gain devices for speed FF and acceleration FF, respectively. ,(
14-■) and (14-2) are learning controllers for speed FF and acceleration FF, respectively, and (15) is an addition and subtraction controller that performs addition and subtraction between the three human input signals and outputs a speed deviation signal e. (16) is a second-order differentiator, (17) is an adder, (1
8) is the velocity loop proportional gain, (19) is the velocity loop product (2), (20) is the inertia term of a motor, etc., and (21) is a position detector such as a pulse encoder.

第2図の動作を説明する。同図のようなサーボ系におい
て、入力位置指令値X(1)についての微分器(11)
の出力である速度v1及び2次微分器(16)の出力で
ある加速度Aをフィードフォワード制御すれば、位置ル
ープ及び速度制御ループの遅れを補償できることが示さ
れるが、このときゲイン可変器(13−1)及び(13
−2)のFFゲイン値W1及びW は、速度制御系の比
例ゲインK 、積分定v 数T や負荷の慣性項J等に依存し、容易に固定するこ
とが困難である。本発明においては上記のフィードフォ
ワード制御系において、速度FFゲイン値W 及び加速
度FFゲイン値W2に対して■ 個別に学習制御器(14−1)及び(14−2)を配設
し、位置偏差値eに基づいてそれぞれ学習調整を行なう
The operation shown in FIG. 2 will be explained. In a servo system like the one shown in the figure, a differentiator (11) for the input position command value X (1)
It is shown that the delay in the position loop and the speed control loop can be compensated for by performing feedforward control on the velocity v1, which is the output of -1) and (13
-2) FF gain values W1 and W2 depend on the proportional gain K of the speed control system, the integral constant V number T, the inertia term J of the load, etc., and are difficult to fix easily. In the present invention, in the feedforward control system described above, learning controllers (14-1) and (14-2) are individually provided for the speed FF gain value W and the acceleration FF gain value W2, and the position deviation Each learning adjustment is performed based on the value e.

このときの学習調整則はそれぞれ次の(4)、(5)式
%式% w  (1) −W2 (1−1) + e (1−1
)  ・A(1−1)/r2・・・・・・ (5) ここにWl(1)はゲイン可変器(Ill−i)のサン
プル時刻iにおける速度FFゲイン、w2(1)はゲイ
ン可変器(13−2)のサンプル時刻iにおける加速度
FFゲインであり、またv (i−t)はサンプル時刻
(i−1)における速度指令値、A (1−1)はサン
プル時刻(i−1)における加速度指令値、τ1は学習
制御器(13−1)の学習時定数、τ2は学習制御器(
13−2)の学習時定数である。
The learning adjustment rules at this time are the following formulas (4) and (5)% w (1) −W2 (1-1) + e (1-1
) ・A(1-1)/r2... (5) Here, Wl(1) is the speed FF gain at sample time i of the variable gain device (Ill-i), and w2(1) is the variable gain is the acceleration FF gain of the device (13-2) at sample time i, v (i-t) is the speed command value at sample time (i-1), and A (1-1) is the acceleration FF gain at sample time (i-1). ), τ1 is the learning time constant of the learning controller (13-1), and τ2 is the learning controller (
13-2) is the learning time constant.

第2図の実施例においては、速度及び加速度のFFゲイ
ンW 及びW2は、位置偏差値eが零となるように収束
して行く。この場合の収束時間は上記学習時定数τ 及
びτ2によって決まる。
In the embodiment shown in FIG. 2, the FF gains W2 and W2 for velocity and acceleration converge so that the positional deviation value e becomes zero. The convergence time in this case is determined by the learning time constants τ and τ2.

(4)、(5)式で示される速度及び加速度のFFゲ・
rンW 及びW2の学習調整則は、速度フィードフォワ
ードゲインw1については、速度指令値と位置偏差信号
との積信号に比例した増分を前記速度フィードフォワー
ドゲインに逐次加算する方法により、また加速度フィー
ドフォワードゲインw2については、加速度指令値と位
置偏差信号との積信号に比例した増分を前記加速度フィ
ードフォワードゲインに逐次加算する方法により、自動
的に速度及び加速度フィードフォワードゲインを得るこ
とを意味する。第2図のような制御ループ系を構成とす
ることにより、速度及び加速度の各FFゲインを同時に
学習させることができる。
FF game of velocity and acceleration shown in equations (4) and (5)
The learning adjustment rule for speed feedforward gain w1 is based on the method of sequentially adding an increment proportional to the product signal of the speed command value and the position deviation signal to the speed feedforward gain, and The forward gain w2 means that the speed and acceleration feedforward gains are automatically obtained by sequentially adding increments proportional to the product signal of the acceleration command value and the position error signal to the acceleration feedforward gain. By configuring the control loop system as shown in FIG. 2, each FF gain for velocity and acceleration can be learned simultaneously.

第3図はこの第2の発明の第2の実施例を示すフィード
フォワード制御装置の制御系統図である。
FIG. 3 is a control system diagram of a feedforward control device showing a second embodiment of the second invention.

図において(1)〜(4) 、(11)、(13−1)
、(13−2)、(14−1)、(14−2)、(15
)〜(21〉は第2図と全く同一のものである。
In the figure (1) to (4), (11), (13-1)
, (13-2), (14-1), (14-2), (15
) to (21> are exactly the same as in FIG. 2.

第3図の動作の説明をする。第3図を位置制御ループ及
び速度制御ループの追従遅れを改善する学習型FF制御
ループであるが、加速度FFゲインw2を学習する学習
制御器(14−2)が、加減算器(I5)の出力である
速度偏差値e を用いる点が第■ 2図と相違している。この場合速度FFゲインW1は位
置偏差値eが零となるように調整され、加速度FFゲイ
ンw2は速度偏差値e、が零となるように調整される。
The operation shown in FIG. 3 will be explained. Fig. 3 shows a learning type FF control loop that improves the follow-up delay of the position control loop and the speed control loop. The difference from FIG. 2 is that the speed deviation value e is used. In this case, the speed FF gain W1 is adjusted so that the position deviation value e becomes zero, and the acceleration FF gain w2 is adjusted so that the speed deviation value e becomes zero.

即ち第3図の加速度FFゲインw2は、加速度指令値と
速度偏差信号との積信号に比例した増分を前記加速度フ
ィードフォワードゲインに逐次加算する方法により自動
的に学習調整される。
That is, the acceleration FF gain w2 in FIG. 3 is automatically learned and adjusted by a method of sequentially adding increments proportional to the product signal of the acceleration command value and the speed deviation signal to the acceleration feedforward gain.

第4図はこの第3の発明の一実施例を示すフィードフォ
ワード制御装置の制御系統図である。図において、(1
)〜(4) 、(11)、(13−2)、(14−2)
、(15)〜(21)は第2図と同一のものであり、(
12)は第5図と同一のものである。
FIG. 4 is a control system diagram of a feedforward control device showing an embodiment of the third invention. In the figure, (1
) ~ (4) , (11), (13-2), (14-2)
, (15) to (21) are the same as in Figure 2, and (
12) is the same as in FIG.

第4図の動作を説明する。第4図は第2図と同様に位置
制御ループ及び速度制御ループの追従遅れを改善する学
習型FF制御ループであるが、係数乗算器(12)によ
り速度FFゲインαが固定され、加速度FFゲインw2
のみを自動学習して調整する点が第2図と相違している
。このような制御ループを構成することにより、第2図
の場合の2つのパラメータである速度及び加速度FFゲ
インW 及びW2の同時学習時に発生する相互干渉の問
題を除去し、サーボモータや負荷により変動する慣性項
Jに依存する速度ループ系の遅れ補償を、加速度FFゲ
インw2の自動調整を行なうことによって、従来例の構
成に比較し非常に軌跡誤差の少ないフィードフォワード
制御装置を得ることができる。この場合の学習調整則は
(5)式と同様である。
The operation shown in FIG. 4 will be explained. Figure 4 shows a learning type FF control loop that improves the follow-up delay of the position control loop and velocity control loop like Figure 2, but the velocity FF gain α is fixed by the coefficient multiplier (12), and the acceleration FF gain w2
It differs from FIG. 2 in that only the following points are automatically learned and adjusted. By configuring such a control loop, the problem of mutual interference that occurs when simultaneously learning the two parameters, speed and acceleration FF gains W and W2 in the case of Fig. By automatically adjusting the acceleration FF gain w2 to compensate for the delay in the velocity loop system that depends on the inertia term J, it is possible to obtain a feedforward control device with significantly fewer trajectory errors than the conventional configuration. The learning adjustment rule in this case is similar to equation (5).

即ち第4図のフィードフォワード制御装置の速度フィー
ドフォワードゲインは所定の一定値を保持し、またこの
制御装置の加速度フィードフォワードゲインは、加速度
指令値と位置偏差信号との積信号に比例した増分を前記
加速度フィードフォワードゲインに逐次加算する方法に
より、自動的に学習調整される。
That is, the velocity feedforward gain of the feedforward control device shown in FIG. 4 is maintained at a predetermined constant value, and the acceleration feedforward gain of this control device increases in increments proportional to the product signal of the acceleration command value and the position error signal. The learning adjustment is automatically performed by the method of sequentially adding to the acceleration feedforward gain.

[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、フィードフォワード制
御装置がフィードフォワード制御を行なうための速度及
び加速度フィードフォワードゲインを自動的に学習し調
整するので、従来のようにフィードフォワードゲインを
実システムにおいて試行錯誤的に求める必要がなく、装
備調整時の作業性が大巾に向上するという効果が得られ
ている。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the feedforward control device automatically learns and adjusts the velocity and acceleration feedforward gains for performing feedforward control, so the feedforward gain It is no longer necessary to find it by trial and error in an actual system, and the workability when adjusting equipment is greatly improved.

また実システムにおけるサーボ系の動特性が変動したと
きにも、その変化に適応して対応でき、追従誤差の少な
い高精度のサーボ制御特性が得られ、装置の性能向上の
効果が得られている。
Furthermore, even when the dynamic characteristics of the servo system in an actual system fluctuate, it is possible to adapt and respond to those changes, achieving highly accurate servo control characteristics with little tracking error, and improving the performance of the device. .

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

第1図はこの第1の発明の一実施例を示すフィードフォ
ワード制御装置のブロック図、第2図はこの第2の発明
の第1の実施例を示すフィードフォワード制御装置の制
御系統図、第3図はこの第2の発明の第2の実施例を示
すフィードフォワード制御装置の制御系統図、第4図は
この第3の発明の一実施例を示すフィードフォワード制
御装置の制御系統図、第5図は従来のフィードフォワー
ド制御装置のブロック図である。 図において、(1)は位置指令値X、(2)は位置検出
値Y、(3)は減算器、(4)は位置制御器、(5)は
減算器、(6)は速度指令値F、(7)は速度及び電流
制御系、(8)は電力増巾器、(9)はサーボモータ、
(10)は位置検出器、(11)は微分器、(12)は
係数乗算器、(13)、  (13()、 (13−2
)はゲイン可変器、(14)、 (14−1)、 (1
4−2)は学習制御器、(15)は加減算器、(16)
は2次微分器、(17)は加算器、(18)は速度ルー
プ比例ゲインに、(19)は速■ 度ループ積分項T、(20)は慣性項J、(21)は位
■ 置検出器である。
FIG. 1 is a block diagram of a feedforward control device showing an embodiment of this first invention, and FIG. 2 is a control system diagram of a feedforward control device showing a first embodiment of this second invention. 3 is a control system diagram of a feedforward control device showing a second embodiment of this second invention, and FIG. 4 is a control system diagram of a feedforward control device showing an embodiment of this third invention. FIG. 5 is a block diagram of a conventional feedforward control device. In the figure, (1) is the position command value X, (2) is the detected position value Y, (3) is the subtractor, (4) is the position controller, (5) is the subtracter, and (6) is the speed command value. F, (7) is the speed and current control system, (8) is the power amplifier, (9) is the servo motor,
(10) is a position detector, (11) is a differentiator, (12) is a coefficient multiplier, (13), (13(), (13-2)
) is a gain variable device, (14), (14-1), (1
4-2) is a learning controller, (15) is an adder/subtractor, (16)
is the second-order differentiator, (17) is the adder, (18) is the velocity loop proportional gain, (19) is the velocity loop integral term T, (20) is the inertia term J, and (21) is the position It is a detector.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)モータの回転位置を制御するサーボ制御装置にお
いて、 フィードバックループのサーボ遅れ量を速度指令値を用
いてフィードフォワード制御を行なうフィードフォワー
ド制御手段と、 該フィードフォワード制御手段の速度フィードフォワー
ドゲインの調整則として、前記速度指令値と位置偏差信
号との積信号に比例した増分を前記速度フィードフォワ
ードゲインに逐次加算する方法により、自動的に前記速
度フィードフォワードゲインを調整するフィードフォワ
ードゲイン自動調整手段とを備えたことを特徴とするフ
ィードフォワード制御装置。
(1) A servo control device that controls the rotational position of a motor, which includes a feedforward control means that performs feedforward control of a servo delay amount in a feedback loop using a speed command value, and a speed feedforward gain of the feedforward control means. Feedforward gain automatic adjustment means that automatically adjusts the speed feedforward gain by sequentially adding an increment proportional to a product signal of the speed command value and the position error signal to the speed feedforward gain as an adjustment rule. A feedforward control device comprising:
(2)モータの回転位置を制御するサーボ制御装置にお
いて、 フィードバックループのサーボ遅れ量を速度指令値及び
加速度指令値を用いてフィードフォワード制御を行なう
フィードフォワード制御手段と、該フィードフォワード
制御手段の速度フィードフォワードゲインの調整則とし
て、前記速度指令値と位置偏差信号との積信号に比例し
た増分を前記速度フィードフォワードゲインに逐次加算
する方法により、また前記フィードフォワード制御手段
の加速度フィードフォワードゲインの調整則として、前
記加速度指令値と位置偏差信号または速度偏差信号との
積信号に比例した増分を前記加速度フィードフォワード
ゲインに逐次加算する方法により、それぞれ自動的に前
記速度及び加速度フィードフォワードゲインを調整する
フィードフォワードゲイン自動調整手段とを備えたこと
を特徴とするフィードフォワード制御装置。
(2) In a servo control device that controls the rotational position of a motor, the feedforward control means performs feedforward control of the servo delay amount of the feedback loop using a speed command value and an acceleration command value, and the speed of the feedforward control means. The feedforward gain is adjusted by a method in which increments proportional to the product signal of the speed command value and the position error signal are sequentially added to the speed feedforward gain, and the acceleration feedforward gain of the feedforward control means is adjusted. As a general rule, the speed and acceleration feedforward gains are automatically adjusted by sequentially adding increments proportional to the product signal of the acceleration command value and the position deviation signal or the speed deviation signal to the acceleration feedforward gain. A feedforward control device comprising feedforward gain automatic adjustment means.
(3)モータの回転位置を制御するサーボ制御装置にお
いて、 フィードバックループのサーボ遅れ量を速度指令値と加
速度指令値を用いてフィードフォワード制御を行なうフ
ィードフォワード制御手段と、該フィードフォワード制
御手段の速度フィードフォワードゲインは所定の一定値
に設定し、また前記フィードフォワード制御手段の加速
度フィードフォワードゲインの調整則として、前記加速
度指令値と位置偏差信号との積信号に比例した増分を前
記加速度フィードフォワードゲインに逐次加算する方法
により、自動的に前記加速度フィードフォワードゲイン
を調整するフィードフォワードゲイン設定及び調整手段
とを備えたことを特徴とするフィードフォワード制御装
置。
(3) In a servo control device that controls the rotational position of a motor, a feedforward control means that performs feedforward control of a servo delay amount of a feedback loop using a speed command value and an acceleration command value, and a speed of the feedforward control means The feedforward gain is set to a predetermined constant value, and as an adjustment rule for the acceleration feedforward gain of the feedforward control means, an increment proportional to the product signal of the acceleration command value and the position error signal is set to the acceleration feedforward gain. A feedforward control device comprising feedforward gain setting and adjustment means for automatically adjusting the acceleration feedforward gain by sequentially adding the acceleration feedforward gain to the acceleration feedforward gain.
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