JPH03226284A - 機械系の制御装置 - Google Patents

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】 発明の要約 オブザーバに回転むらに相当する特性をもたせることに
より１機械系の動特性まで考慮した正確な出力軸の角度
、角速度などが得られる。

発明の背景 技術分野 この発明は１回転むらをもつ駆動系または伝達系の制御
装置に関し、特にソフトウェアによる閉ループ制御装置
に関する。

従来技術とその問題点 ロボットやＮＣ機械では、駆動系や伝達系で生じる回転
むらが振動や回転誤差の原因となる。回転むらを補償す
る装置として特開昭６２−２２６２１０号公報に記載の
ものがある。この回転むら補償装置は９回転むらを生じ
させる機構の人力軸の回転角度と出力軸の回転角度の静
的特性を利用するものである。

しかし、このような装置では、過渡状態においてねじれ
が発生し正しい出力軸の回転角度が得られないという問
題がある。

発明の概要 発明の目的 この発明は、過渡状態、定常状態にかかわらず常に正し
く回転むらを補償した制御が可能な装置を提供すること
を目的とする。

発明の構成１作用および効果 この発明による機械系の制御装置は、負荷を駆動するモ
ータ、モータの回転に関する情報を得るセンサ、モータ
から負荷までの機械系で生じる回転むら要素のモデルを
組込み、モータの回転に関する情報に基づいて負荷の回
転に関する値を推定するオブザーバ、およびオブザーバ
の推定値に基づいてモータを制御する制御手段を備えて
いることを特徴とする。

この発明によると１機械系の動特性を表わすオブザーバ
のモデルに回転むらに相当する特性をもたせるようにし
たので、モータの回転に関する情報のみで回転むらをも
つ機械系の出力軸の回転に関する情報（角度、角速度等
）を常に正確に推定できる。したかって、この推定値に
基づいて機械系を常に正確に制御することができるよう
になる。

実施例の説明 第１図において、操作量演算部１１は目標角度およびオ
ブザーバ■０から与えられる負荷１４の推定角度θ　ま
たは推定角速度θｇに基づいて操作量を算出する。サー
ボ回路１２は操作量演算部１１からの操作量に応じた電
流をモーター３に与え、モーター３を駆動する。モータ
ー３の回転動力は負荷に伝達される。モーター３の角度
θ　および角速度θ　がセＩＩ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　ＩＩンサ１５によって検出され、オ
ブザーバ−０にフィードバックされる。操作量もまたオ
ブザーバ−０に与えられる。このようにして、負荷１４
の回転角度が与えられる目標角度に一致するようなフィ
ードバック制御が行なわれる。センサー５はモータ角度
出しこれを積分することにより角度θ　を得るも關 のでもよいし、角度θ　と角速度θ　の両方を検ｍ 出するものでもよい。

第２図はモーター３と負荷１４の機械系をばね、質量系
としてモデル化したものを表わし１回転むら要素が考慮
されている。回転むら入力角度θ、と負荷側角度θｇの
間で減速されるものとする。

例としてハーモニック・ドライブ減速機を考えるとこれ
は、ばねおよび回転むら要素の部分に相当する。

第２図および以下に示す数式で用いられる記号を以下の
ように定める。

Ｊｌｌ　：モータ側イナーシャ τＩ：モータ発生トルク に：ばね定数 Ｊｇ：負荷側イナーシャ θｌ’モータ角度 θ、二回転むら入力角度 θｇ＝負荷側角度 Ｇ（）二回転むら発生関数 Ｎ：減速比 第２図の物理的関係は次式で与えられる。

Ｊ　θ　＋Ｋ（θ　−θ、）−τ、　　　　・・・（１
）ＩＩ　　　　　　　　　　　　　１１ Ｊ　θ　十Ｋ（θ　−θ　）・／Ｎ＝０　　・・・（２
）ＩＩ）　　ｋ塵 回転むらを表わす回転むら発生関数Ｇ（θｋ）は、θ、
の周期関数として、たとえば次のように表現される。

Ｇ（θ　）−ａｓｉｎ（ｂθに十Ｃ）　　　・・（４）
ただし、ａ、ｂ、Ｃは定数 第（３）式を用いて２第（１）式および第（２）式から
θ、を消去して変形すると次式が得られる。

ＪＪＩｌ十Ｋ（θ、−Ｎθ、り　＋ＫＧ　（θｋ）−τ
１　　　　・・・（５）１’ｔｊ　　十Ｋ（θ　−θ　
／Ｎ）　−−Ｇ　（θ、）−〇　　　　・・・（６）Ｄ
り１１１ｍ　　　　　　Ｎ 第（５）式および第（６）式を状態方程式で表わすと１
．第（７）式のような線形係数システムとなる。

（以下余白） θあ、θ　は上述のようにセンサにより検出さ「 れる。第（７）式について、θ　、θ　を推定する９ｇ ための離散時間オブザーバを構成すると２次の第（８）
式および第（９）式のような形式となる。

＋に２４°”Ｉ（ｋ）＋に２５°ｒＩＩ（ｋ）＋に２６
°ｃ、　（０ｋ（ｋ））−（９）ただし。

９′負荷側角度推定値 θ、！：負荷側角速度推定値 に１．：オブザーバ定数 Ｊ ｉ−１，２ ｊ−１，２，・・・、　６ （ｋ）：サンプル時刻ｋにおける値であることを表わす
添字 第（８）式および第（９）式におけるＧ（θｋ）に用い
るθにとしては第（１）式より求まる次式を用いればよ
い。

θ、−θ、＋　７　（τ、−Ｊ１θ、）　・・・（１０
）ここでθ　はモータ側角加速度であり、センサ出ω として得られるθ　を微分または差分して求める国 ことができる。

第（４）式、第（８）式〜第（ｊＯ）式で表わされる演
算処理は容易にアルゴリズム化でき、ディジタル・コン
ピュータ等により実現できる。

以上のようにして、モータ側の情報θ　、θ。

■ のみで負荷側の情報θ　、θ　を回転むらにかがＩＩ わらず正しく推定できるので、負荷の正確な回転制御が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すブロック図。 第２図は機械系のむら要素を含むモデルを表わすもので
ある。 ｌＯ・・・オブザーバ。 １１・・・操作量演算部。 １３・・・モータ。 １４・・・負荷。 １５・・・センサ。 以 上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 負荷を駆動するモータ、 モータの回転に関する情報を得るセンサ、 モータから負荷までの機械系で生じる回転むら要素のモ
   デルを組込み、モータの回転に関する情報に基づいて負
   荷の回転に関する値を推定するオブザーバ、および オブザーバの推定値に基づいてモータを制御する制御手
   段、 を備えた機械系の制御装置。