JPH03238508A - 非線形摩擦補償装置 - Google Patents
非線形摩擦補償装置Info
- Publication number
- JPH03238508A JPH03238508A JP3364190A JP3364190A JPH03238508A JP H03238508 A JPH03238508 A JP H03238508A JP 3364190 A JP3364190 A JP 3364190A JP 3364190 A JP3364190 A JP 3364190A JP H03238508 A JPH03238508 A JP H03238508A
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- JP
- Japan
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- compensation value
- friction
- nonlinear
- friction compensation
- speed
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- Pending
Links
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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。
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
非線形摩擦のある機械系の制御において、非線形摩擦補
償値を、滑らかに変化させることにより制御系の安定性
と精度の向上を図る。
償値を、滑らかに変化させることにより制御系の安定性
と精度の向上を図る。
発明の背景
技術分野
この発明は、非線形摩擦特性をもつ機械系の制御装置に
おいて用いられる非線形摩擦補償装置に関する。
おいて用いられる非線形摩擦補償装置に関する。
従来技術とその問題点
ロボット等を駆動する場合には、ロボットの状態に応じ
て静止摩擦またはクーロン摩擦が発生するので、これら
の非線形特性を取り除くため、従来からアクチュエータ
への操作量に摩擦補償値を加えることが行なわれてきた
。この摩擦補償は。
て静止摩擦またはクーロン摩擦が発生するので、これら
の非線形特性を取り除くため、従来からアクチュエータ
への操作量に摩擦補償値を加えることが行なわれてきた
。この摩擦補償は。
ロボットが静止しているときには静止摩擦補償値を、動
いているときにはクーロン摩擦補償値をそれぞれ一律に
与えることにより行なわれていた。
いているときにはクーロン摩擦補償値をそれぞれ一律に
与えることにより行なわれていた。
しかしながら、実際の生している非線形摩擦力の大きさ
と補償値を与えることにより発生する力の大きさとの間
の誤差や、摩擦補償のタイミングのすれ等により、制御
系の安定性にかえって悪影響があるという問題点かあっ
た。この問題は特に、摩擦の方向や大きさか切換わる時
点、すなわち移動方向の切換え点や、静止摩擦補償から
クーロン摩擦補償へのまたはこの逆の切換え点で著しい
。
と補償値を与えることにより発生する力の大きさとの間
の誤差や、摩擦補償のタイミングのすれ等により、制御
系の安定性にかえって悪影響があるという問題点かあっ
た。この問題は特に、摩擦の方向や大きさか切換わる時
点、すなわち移動方向の切換え点や、静止摩擦補償から
クーロン摩擦補償へのまたはこの逆の切換え点で著しい
。
発明の概要
発明の目的
この発明は７機械系の移動方向の切換え時、静止状態か
らの移動の開始時等において、与える摩擦補償値を滑ら
かに変化させることにより制御系の安定性と精度の向上
を図ることを目的とする。
らの移動の開始時等において、与える摩擦補償値を滑ら
かに変化させることにより制御系の安定性と精度の向上
を図ることを目的とする。
発明の構成１作用および効果
この発明による非線形摩擦補償装置は、非線形摩擦特性
をもつ機械系の移動速度を測定する手段、および測定さ
れた移動速度が、零を中心とした所定範囲にあるときに
、速度に応じて、速度の変化に対して連続的に変化する
摩擦補償値を発生する手段を備えていることを特徴とす
る。
をもつ機械系の移動速度を測定する手段、および測定さ
れた移動速度が、零を中心とした所定範囲にあるときに
、速度に応じて、速度の変化に対して連続的に変化する
摩擦補償値を発生する手段を備えていることを特徴とす
る。
この発明による非線形摩擦補償装置は、非線形摩擦特性
をもつ機械系の移動速度を測定する手段、測定された移
動速度に基づいて、上記機械系が静止状態にあるか、移
動状態にあるかを判定する手段、静止状態にあると判定
されたときには静止摩擦補償値を与える手段、移動状態
にあると判定されたときにはクーロン摩擦補償値を与え
る手段、および与えられた摩擦補償値と微小時間前の摩
擦補償値との差が所定値以上の場合には、微小時間前の
摩擦補償値に微小変化を与えて摩擦補償値として出力し
、上記差が所定値以下の場合には与えられた摩擦補償値
を出力する手段を備えていることを特徴とする。
をもつ機械系の移動速度を測定する手段、測定された移
動速度に基づいて、上記機械系が静止状態にあるか、移
動状態にあるかを判定する手段、静止状態にあると判定
されたときには静止摩擦補償値を与える手段、移動状態
にあると判定されたときにはクーロン摩擦補償値を与え
る手段、および与えられた摩擦補償値と微小時間前の摩
擦補償値との差が所定値以上の場合には、微小時間前の
摩擦補償値に微小変化を与えて摩擦補償値として出力し
、上記差が所定値以下の場合には与えられた摩擦補償値
を出力する手段を備えていることを特徴とする。
この発明によると、非線形摩擦が発生する部分の移動方
向が切換わる時点、静止状態から移動状態への移行また
はその逆への移行の時点で、制御系に与える摩擦補償値
が滑らかに（段階的なものも含む）変化するので、制御
系が安定しかつその精度が向上する。
向が切換わる時点、静止状態から移動状態への移行また
はその逆への移行の時点で、制御系に与える摩擦補償値
が滑らかに（段階的なものも含む）変化するので、制御
系が安定しかつその精度が向上する。
実施例の説明
第１図は、この発明による非線形摩擦補償装置を組込ん
なロボット・アームの位置制御装置の電気的構成の概要
を示すものである。
なロボット・アームの位置制御装置の電気的構成の概要
を示すものである。
ロボット・アーム５はサーボ制御部４によって電流制御
されるサーボ・モータ５によって駆動される。ロボット
・アーム６の位置と移動速度とがそれぞれ位置センサ７
および速度センサ２によって検出される。与えられた目
標位置と位置センサ７の検出した位置との偏差ｅが算出
され、この偏差が操作量演算部３に与えられる。操作Ｊ
ｌ演算部３には位置センサ７の検出した位置を表わす信
号も入力しており、この操作量演算部３は入力する位置
偏差ｅおよび位置に基づいてサーボ制御部４に与えるべ
き操作量を出力する。一方９位置偏差ｅおよび速度セン
サ２の検出した速度■が非線形摩擦補償部１に与えられ
、後述する処理によって摩擦補償値Ｃを算出する。この
補償値Ｃは操ｎ
１作置演算部３から出力さ
れる操作量に加算され。
されるサーボ・モータ５によって駆動される。ロボット
・アーム６の位置と移動速度とがそれぞれ位置センサ７
および速度センサ２によって検出される。与えられた目
標位置と位置センサ７の検出した位置との偏差ｅが算出
され、この偏差が操作量演算部３に与えられる。操作Ｊ
ｌ演算部３には位置センサ７の検出した位置を表わす信
号も入力しており、この操作量演算部３は入力する位置
偏差ｅおよび位置に基づいてサーボ制御部４に与えるべ
き操作量を出力する。一方９位置偏差ｅおよび速度セン
サ２の検出した速度■が非線形摩擦補償部１に与えられ
、後述する処理によって摩擦補償値Ｃを算出する。この
補償値Ｃは操ｎ
１作置演算部３から出力さ
れる操作量に加算され。
その加算結果が最終的な操作量としてサーボ制御部４に
与えられることになる。
与えられることになる。
操作量演算部３および非線形摩擦補償部１．ならびに必
要ならばサーボ制御部４の一部または全部がコンピュー
タによって実現される。第２図はこのコンピュータによ
る非線形摩擦補償部１の処理手順を示すものであり、こ
の処理はサンプリング１周期Δｔの間に１回実行される
。今回のサンプリング周期において得られる摩擦補償値
をＣｎで表わし、前回（サンプリング１周期前）に非線
形摩擦補償部１から出力される摩擦補償値をＣで表わす
。
要ならばサーボ制御部４の一部または全部がコンピュー
タによって実現される。第２図はこのコンピュータによ
る非線形摩擦補償部１の処理手順を示すものであり、こ
の処理はサンプリング１周期Δｔの間に１回実行される
。今回のサンプリング周期において得られる摩擦補償値
をＣｎで表わし、前回（サンプリング１周期前）に非線
形摩擦補償部１から出力される摩擦補償値をＣで表わす
。
−１
第２図を参照して非線形摩擦補償部１の動作について説
明する。非線形摩擦補償部には、静止状態を判断するた
めの速度しきい値εがあらかじめ設定されている。また
、クーロン摩擦補償値をＣ１，静止摩擦補償値をＣ、補
償値演算のための中間変数をＣとする。
明する。非線形摩擦補償部には、静止状態を判断するた
めの速度しきい値εがあらかじめ設定されている。また
、クーロン摩擦補償値をＣ１，静止摩擦補償値をＣ、補
償値演算のための中間変数をＣとする。
まず、速度センサ２によって測定された速度Ｖの絶対値
ｌｖｌが速度しきい値εより小さいかどうかが判定され
る（ステップ１１）。ＩＶＩがεよりも大きければ、ロ
ボット・アーム６は移動状態にあると判断され、速度Ｖ
の正、負に応じて、正または負のクーロン摩擦補償値Ｃ
または−〇ｆｆｌが中間変数Ｃとしてセットされる（ス
テップ１２〜１４） ＩＶＩがεよりも小さければ
ロボット・アーム６は静止状態と判断される。この場合
には９位置偏差ｅが０であれば中間変数Ｃとして０がセ
ットされ（ステップ１５．１６） 、位置偏差ｅが０で
なければ、この位置偏差ｅの正、負に応じて、静止摩擦
補償値Ｃまたは−Ｃｏが中間変数Ｃとしてセットされる
（ステップ１５．１７．１８）。
ｌｖｌが速度しきい値εより小さいかどうかが判定され
る（ステップ１１）。ＩＶＩがεよりも大きければ、ロ
ボット・アーム６は移動状態にあると判断され、速度Ｖ
の正、負に応じて、正または負のクーロン摩擦補償値Ｃ
または−〇ｆｆｌが中間変数Ｃとしてセットされる（ス
テップ１２〜１４） ＩＶＩがεよりも小さければ
ロボット・アーム６は静止状態と判断される。この場合
には９位置偏差ｅが０であれば中間変数Ｃとして０がセ
ットされ（ステップ１５．１６） 、位置偏差ｅが０で
なければ、この位置偏差ｅの正、負に応じて、静止摩擦
補償値Ｃまたは−Ｃｏが中間変数Ｃとしてセットされる
（ステップ１５．１７．１８）。
次に、摩擦補償値が急激に変化するかどうかをみるため
に、上記処理でセットされた中間変数Ｃと前回の摩擦補
償値Ｃとの偏差ΔＣ−Ｃ−−１ Ｃが算出される。この偏差ΔＣの絶対値−１ ΔＣ１がある小さな定数αよりも小さければ。
に、上記処理でセットされた中間変数Ｃと前回の摩擦補
償値Ｃとの偏差ΔＣ−Ｃ−−１ Ｃが算出される。この偏差ΔＣの絶対値−１ ΔＣ１がある小さな定数αよりも小さければ。
摩擦補償値は急激に変化しないから、上記中間変数Ｃが
今回の摩擦補償値Ｃとして出力される（ステップ１９．
２３．２４）。
今回の摩擦補償値Ｃとして出力される（ステップ１９．
２３．２４）。
ΔＣ１がαよりも大きい場合としては、静止状態から動
きはじめたとき、移動方向が反転したとき等がある。こ
れは、Ｃ−０からＣ−−１ ＣまたはＣとなったとき、Ｃ−Ｃか ０ ０ ｎ−１０らＣ−−Ｃと
なったときもしくはこの逆の場合、ｃ −ｃｏから
ｃ−ｃＩｌｌとなったとき、まｎ−ま たはｃ −−ｃｏからＣ−−Ｃ，Ｉｌとなったとき
−１ がある。このような場合には前回の補償値Ｃｎ−１から
微小変化した今回の補償値Ｃを作成して出力するために
、ΔＣの正、負に応じて”ｎ−１＋αまたはＣ−αを今
回の補償値として出力すｎ−す る（ステップ２０．２１．２２．２４）。
きはじめたとき、移動方向が反転したとき等がある。こ
れは、Ｃ−０からＣ−−１ ＣまたはＣとなったとき、Ｃ−Ｃか ０ ０ ｎ−１０らＣ−−Ｃと
なったときもしくはこの逆の場合、ｃ −ｃｏから
ｃ−ｃＩｌｌとなったとき、まｎ−ま たはｃ −−ｃｏからＣ−−Ｃ，Ｉｌとなったとき
−１ がある。このような場合には前回の補償値Ｃｎ−１から
微小変化した今回の補償値Ｃを作成して出力するために
、ΔＣの正、負に応じて”ｎ−１＋αまたはＣ−αを今
回の補償値として出力すｎ−す る（ステップ２０．２１．２２．２４）。
第３図は、ロボット・アームが静止状態から正方向に動
くときに非線形摩擦補償部１から出力される摩擦補償値
の変化の様子を示している。最初は補償値は０であり、
サンプリング１周期Δｔごとに段階的にαずつ大きくな
り遂に静止摩擦補償値Ｃ８になる。続いて出力補償値は
周期Δｔごとにαずつ段階的に小さくなり、最終的にク
ーロン摩擦補償値Ｃになる。このように、非線形摩擦印 補償部１から出力される補償値Ｃは段階的に変化するの
で、適切な非線形摩擦補償が行なえるよ゛うになる。
くときに非線形摩擦補償部１から出力される摩擦補償値
の変化の様子を示している。最初は補償値は０であり、
サンプリング１周期Δｔごとに段階的にαずつ大きくな
り遂に静止摩擦補償値Ｃ８になる。続いて出力補償値は
周期Δｔごとにαずつ段階的に小さくなり、最終的にク
ーロン摩擦補償値Ｃになる。このように、非線形摩擦印 補償部１から出力される補償値Ｃは段階的に変化するの
で、適切な非線形摩擦補償が行なえるよ゛うになる。
非線形摩擦補償部１に第４図に示すように、速度０を中
心に一定速度範囲−β〜βにおいて速度に比例する（ま
たは速度と所定の関係にある）補償値を出力し、上記範
囲外においては一定のクーロン摩擦補償値Ｃまたは−Ｃ
を出力するよう１ ｍ な機能をもたせてもよい。この場合には、アナログ・タ
イプ、ディジタル・タイプを問わず補償部１に第４図に
示す特性をもつ関数発生器を設けてもよいし、ソフトウ
ェアで上記の機能を実現してもよい。補償値は第４図に
示すように連続的に変化しても１段階的に変化するもの
でもよい。定数βを大きくすればするほど補償値の速度
変化に対する滑らかさが増す。
心に一定速度範囲−β〜βにおいて速度に比例する（ま
たは速度と所定の関係にある）補償値を出力し、上記範
囲外においては一定のクーロン摩擦補償値Ｃまたは−Ｃ
を出力するよう１ ｍ な機能をもたせてもよい。この場合には、アナログ・タ
イプ、ディジタル・タイプを問わず補償部１に第４図に
示す特性をもつ関数発生器を設けてもよいし、ソフトウ
ェアで上記の機能を実現してもよい。補償値は第４図に
示すように連続的に変化しても１段階的に変化するもの
でもよい。定数βを大きくすればするほど補償値の速度
変化に対する滑らかさが増す。
第１図はこの発明による非線形摩擦補償装置を備えたロ
ボット制御装置の電気的構成の一例を示すブロック図、
第２図は同ブロックにおける非線形摩擦補償部の動作を
示すフロー・チャート、第３図はロボット・アームが静
止状態から正方向に移動するときに出力される摩擦補償
値の変化を示すグラフ、第４図は非線形摩擦補償部の他
の機能を示すためのグラフである。 １・・・非線形摩擦補償部。 ２・・・速度センサ。 以 上
ボット制御装置の電気的構成の一例を示すブロック図、
第２図は同ブロックにおける非線形摩擦補償部の動作を
示すフロー・チャート、第３図はロボット・アームが静
止状態から正方向に移動するときに出力される摩擦補償
値の変化を示すグラフ、第４図は非線形摩擦補償部の他
の機能を示すためのグラフである。 １・・・非線形摩擦補償部。 ２・・・速度センサ。 以 上
Claims (2)
- （１）非線形摩擦特性をもつ機械系の移動速度を測定す
る手段、および 測定された移動速度が、零を中心とした所定範囲にある
ときに、速度に応じて、速度の変化に対して連続的に変
化する摩擦補償値を発生する手段、 を備えた非線形摩擦補償装置。 - （２）非線形摩擦特性をもつ機械系の移動速度を測定す
る手段、 測定された移動速度に基づいて、上記機械系が静止状態
にあるか、移動状態にあるかを判定する手段、 静止状態にあると判定されたときには静止摩擦補償値を
与える手段、 移動状態にあると判定されたときにはクーロン摩擦補償
値を与える手段、および 与えられた摩擦補償値と微小時間前の摩擦補償値との差
が所定値以上の場合には、微小時間前の摩擦補償値に微
小変化を与えて摩擦補償値として出力し、上記差が所定
値以下の場合には与えられた摩擦補償値を出力する手段
、 を備えた非線形摩擦補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3364190A JPH03238508A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 非線形摩擦補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3364190A JPH03238508A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 非線形摩擦補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03238508A true JPH03238508A (ja) | 1991-10-24 |
Family
ID=12392073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3364190A Pending JPH03238508A (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 非線形摩擦補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03238508A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006184996A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Nagaoka Univ Of Technology | 位置制御装置および位置制御方法 |
| JP2009156384A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Equos Research Co Ltd | 振動制御装置 |
| JP2015221474A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 学校法人立命館 | ロボット制御装置、ロボット制御方法、及びプログラム |
| JP5875714B2 (ja) * | 2013-02-07 | 2016-03-02 | 三菱電機株式会社 | サーボ制御装置およびサーボ制御方法 |
-
1990
- 1990-02-16 JP JP3364190A patent/JPH03238508A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006184996A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Nagaoka Univ Of Technology | 位置制御装置および位置制御方法 |
| JP2009156384A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Equos Research Co Ltd | 振動制御装置 |
| JP5875714B2 (ja) * | 2013-02-07 | 2016-03-02 | 三菱電機株式会社 | サーボ制御装置およびサーボ制御方法 |
| JP2015221474A (ja) * | 2014-05-23 | 2015-12-10 | 学校法人立命館 | ロボット制御装置、ロボット制御方法、及びプログラム |
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