JPH03269703A - 指令補正方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、指令値に対して追従動作を行う工作機械、ロ
ボット等の制御における指令補正方式に関する。

〔従来の技術〕

目標指令ｒに制御対象の出力Ｘを一致させようとする追
従制御を実現するために一級にフィードバック制御が利
用されるが（第４図）、これだけでは、制御対象と制御
器の動特性による遅れやむだ時間のために追従誤差が生
じてしまう。この追従誤差を小さくするためには、まず
制御器のゲインを上げてやることが考えられるが、過大
なゲインは制御対象の発振を誘発するため、あまり高い
ゲインは設定できない。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、指令自体を補正してやることが考えられる（第
５図）。

一般にこの補正は人手を介して行われるが、自動的に行
う方法としては逆伝達関数法などが提案されている。こ
の方法は、第５図のコントローラを含む制御対象の伝達
関数、すなわち補正指令Ｕから出力Ｘまでの伝達関数Ｇ
Ｐ（Ｓ）を求め、指令ｒをその伝達関数の逆数１／ＧＰ
（Ｓ）に通したものを補正指令Ｕとしてやるもので、そ
の結果、指令ｒから出力Ｘまでの伝達関数は１となり追
従誤差は生じなくなる（第６図）。

しかし、この方法では制御対象の同定を行い、伝達関数
ＣＰ（Ｓ）を求めてやるために、煩雑な計算が必要とな
る。

そこで、本発明は、非常に簡単な計算によって補正指令
Ｕを決定できる指令補正方式を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題を解決するため、本発明では、制御器を含む制
御対象を一次おくれ要素とむだ時間要素とで近似し、ス
テップ応答もしくはランプ応答等の応答信号を測定して
時定数Ｔとむだ時間ｔ（Ｉを求め、次式 ％式％） によって補正指令を求めることを特徴とする。

〔作　用〕

上記手段により、目標指令およびステップ応答あるいは
ランプ応答により、簡単に補正指令が算出され、この補
正指令によって追従偏差が大幅に軽減される。

〔実施例〕

以下、本発明をモータの軌道追従制御に適用した場合の
具体的実施例を第１図に示して説明する。

第１図において、２はモータの位置制御器であり、一般
にその内部に位置ループ、速度ループ、電流ループを含
んでいる。

３はモータ、４はエンコーダ等の位置検出器である。

１は指令補正器であり、 時刻ｔにおける補正指令ｕ　（ｔ）を ｕ　（ｔ）　＝ｒ　（ｔ＋ｔｄ）　＋Ｔｒ　（ｔ＋ｔｄ
）　　（１）なる演算によって算出し、出力する。

ここで、ｔｄとＴは位置制御器２、モータ３、及び位置
検出器４全体のむだ時間と時定数である。

ここで、（１）式の導出を行う。

今、制御器を含むモータの伝達関数、すなわち、補正指
令Ｕから位置Ｘまでの伝達関数ＧＰ（Ｓ）がで近似でき
るものとすると、補正指令Ｕと位置Ｘとの間には次の関
数が成り立つ。

ｘ　（ｔ）＋’ｒ″ｘ　（ｔ）　−ｕ　（ｔ　−ｔｄ）
　　　　（３）したがって、補正人力ｕ　（ｔ）を ｕ　（ｔ）　＝ｒ　（ｔ＋ｔｄ）　＋Ｔｒ　（ｔ＋ｔｄ
）　　（１）としてやると、（３）式より、 Ｘ　（ｔ＋ｔｄ）　十Ｔｘ　（ｔ＋ｔｄ）　＝ｒ　　（
ｔ＋ｔｄ）＋Ｔｒ　　（ｔ＋ｔｄ）　　　　　　　　　
　　　　　　　　（４）となり、ｘ　（ｔ）　＝ｒ　（
ｔ）すなわち追従誤差ゼロは（４）式の解となる。なお
、（１）式の計算はモータ駆動中にリアルタイムで行っ
ても良いし、駆動前にあらかじめ算出しておいても良い
。

次に、むだ時間ｔｃｌと時定数Ｔの決定法について、ス
テップ応答を利用する場合とランプ応答を利用する場合
の２通りについて説明する。

ステップを測定した場合（第２図）、ステップ指令Ｕを
入力した時刻から出力Ｘが立上がり始めるまでの時間を
むだ時間ｔｄとみなし、立上がり始めから出力が定常値
の６３％を越えるまでの時間を時定数Ｔとみなす。

ランプ応答を測定した場合は（第３図）、ランプ指令Ｕ
を入力した時刻から出力が立上がり始めるまでの時間を
むだ時間ｔｄとみなし、時定数Ｔは、Ｔ＝Ｅ／Ｄ によって、算出する。ここで、Ｅは定常偏差、Ｄはラン
プ指令の傾きである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、目標指令を補正してや
ることにより、より精確な追従制御が可能となり、また
その際に必要な測定及び計算は非常に簡単なものである
ので、汎用のコントローラ内部で実現できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的実施例、第２１！ｌ、第３図は
本発明の詳細な説明する図、第４図乃至第６図は従来例
である。 第２ 第３

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）目標値ｒを補正して、その補正指令ｕを制御器に
   入力することにより、制御対象の出力ｘを目標値ｒと一
   致させる追従制御系において、 時刻ｔにおける補正指令ｕ（ｔ）を ｕ（ｔ）＝ｒ（ｔ＋ｔｄ）＋Ｔ■（ｔ＋ｔｄ）とするこ
   とを特徴とする指令補正方式。 ただし、ｔｄは制御器を含む制御対象のむだ時間、Ｔは
   制御器を含む制御対象の時定数である。
2. （２）制御器を含む制御対象のステップ応答を測定し、 ステップ指令を入力した時刻から出力ｘが立上がり始め
   るまでの時間をむだ時間ｔｄとみなし、そこから出力が
   定常値の６３％以上になるまでの時間を時定数Ｔとする
   ことを特徴とする請求項１記載の指令補正方式。
3. （３）制御器を含む制御対象のランプ応答を測定し、ラ
   ンプ指令を入力した時刻から出力ｘが立上がり始めるま
   での時間をむだ時間ｔｄとみなし、時定数Ｔは Ｔ＝Ｅ／Ｄ によって算出することを特徴とする請求項１記載の指令
   補正方式。 ただし、Ｅは定常偏差値、Ｄはランプ指令の傾きである
   。