JPH04257001A - Gain scheduling - Google Patents
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- JPH04257001A JPH04257001A JP3946191A JP3946191A JPH04257001A JP H04257001 A JPH04257001 A JP H04257001A JP 3946191 A JP3946191 A JP 3946191A JP 3946191 A JP3946191 A JP 3946191A JP H04257001 A JPH04257001 A JP H04257001A
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
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-
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- G05B19/00—Programme-control systems
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- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明はサーボモータによって駆
動される機構部の制御系でのゲインスケジューリングに
関し、特に速度によって、積分ゲインを変えるゲインス
ケジューリングに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to gain scheduling in a control system for a mechanism driven by a servo motor, and more particularly to gain scheduling that changes integral gain depending on speed.
【0002】0002
【従来の技術】サーボモータによって駆動されるロボッ
トのアームにおける静摩擦等の非線形項を補償する方法
として、速度に応じてゲインを変更するゲインスケジュ
ーリングがある。ロボットではサーボモータ軸に結合さ
れたパルスコーダの帰還パルスを微分して帰還速度を得
ている。この速度に応じて、ゲインを変更している。2. Description of the Related Art As a method of compensating for nonlinear terms such as static friction in a robot arm driven by a servo motor, there is gain scheduling that changes the gain according to the speed. In robots, the feedback speed is obtained by differentiating the feedback pulses from a pulse coder connected to the servo motor shaft. The gain is changed according to this speed.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなサ
ーボ系では、パルスコーダの分解能が低いと、ゲインの
変更をきめこまかく行うことができず、アームのスムー
ズな動きが得られない。本発明はこのような点に鑑みて
なされたものであり、オブザーバにより推定した分解能
の高い推定速度によって、ゲインの変更を行うゲインス
ケジューリングを提供することを目的とする。However, in such a servo system, if the resolution of the pulse coder is low, the gain cannot be changed precisely and smooth movement of the arm cannot be obtained. The present invention has been made in view of these points, and it is an object of the present invention to provide gain scheduling that changes the gain based on a high-resolution estimated speed estimated by an observer.
【0004】0004
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、サーボモータによって駆動される系のP
I制御ループによる静摩擦を補償するためのゲインスケ
ジューリングにおいて、オブザーバによって分解能の高
い推定速度を推定し、前記推定速度によってゲインを変
更するようにしたことを特徴とするゲインスケジューリ
ングが、提供される。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention provides P of a system driven by a servo motor.
Gain scheduling for compensating for static friction caused by an I control loop is characterized in that an estimated speed with high resolution is estimated by an observer, and the gain is changed according to the estimated speed.
【0005】[0005]
【作用】例えば、オブザーバによって、分解能の低いパ
ルスコーダより、高い分解能の推定速度を推定すること
ができる。従って、この推定速度でゲインを変更するこ
とにより、きめこまかなゲインの変更ができる。[Operation] For example, an observer can estimate an estimated speed with a higher resolution than a pulse coder with a lower resolution. Therefore, by changing the gain at this estimated speed, fine-grained gain changes can be made.
【0006】[0006]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図2は本発明を実施するためのロボットシステ
ムのハードウェアの構成図である。ホストプロセッサ9
はロボット全体を制御するプロセッサである。ホストプ
ロセッサ9からはロボットの位置指令が共有RAM10
に書き込まれる。なお、ホストプロセッサ9に結合され
るROM、RAM等は省略してある。ロボットに内蔵さ
れたサーボモータ22を制御するDSP(ディジタル・
シグナル・プロセッサ)11はROM12のシステムプ
ログラムに従って、共有RAM10の位置指令を一定時
間ごとに読み取る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a robot system for implementing the present invention. host processor 9
is the processor that controls the entire robot. The robot position command is sent from the host processor 9 to the shared RAM 10.
will be written to. Note that the ROM, RAM, etc. coupled to the host processor 9 are omitted. A DSP (digital processor) that controls the servo motor 22 built into the robot.
The signal processor (signal processor) 11 reads the position command in the shared RAM 10 at regular intervals according to the system program in the ROM 12.
【0007】DSP11は、この位置指令とサーボモー
タ22に内蔵されたパルスコーダ23からの位置フィー
ドバックとの差分による位置偏差を求める。この位置偏
差に比例した速度指令を出力する。また、位置フィード
バックを微分して、サーボモータ22の速度を求める。
この速度指令と速度から速度ループを形成する。また、
速度ループからの指令を電流指令に変換して、電流ルー
プを形成する。電流ループから電流指令が出力され、こ
れからサーボモータ22を駆動するためのPWM波形を
生成して、DSL(ディジタルサーボLSI)14経由
でサーボアンプ21に送る。サーボアンプ21はPWM
指令を受けて、サーボモータ22を駆動する。サーボモ
ータ22は減速機を介して、アーム26を駆動する。サ
ーボモータ22にはパルスコーダ23が内蔵されており
、帰還パルスをDSL14経由でDSP11に帰還する
。さらに、DSP11は後述するようにオブザーバ機能
を実行し、サーボモータ22の推定速度、外乱トルク等
を推定する。The DSP 11 determines a positional deviation based on the difference between this position command and position feedback from a pulse coder 23 built into the servo motor 22. A speed command proportional to this positional deviation is output. Furthermore, the speed of the servo motor 22 is determined by differentiating the position feedback. A speed loop is formed from this speed command and speed. Also,
A current loop is formed by converting the command from the speed loop into a current command. A current command is output from the current loop, from which a PWM waveform for driving the servo motor 22 is generated and sent to the servo amplifier 21 via the DSL (digital servo LSI) 14. Servo amplifier 21 is PWM
Upon receiving the command, the servo motor 22 is driven. Servo motor 22 drives arm 26 via a reduction gear. The servo motor 22 has a built-in pulse coder 23, and feeds back pulses back to the DSP 11 via the DSL 14. Furthermore, the DSP 11 executes an observer function as described later, and estimates the estimated speed, disturbance torque, etc. of the servo motor 22.
【0008】図1は本発明を実施するためのサーボ系の
ブロック図である。速度指令Vcは加算器31でサーボ
モータ22の速度(X1)を差し引き、比例要素32と
、積分要素33に送る。比例要素32でゲインK1をか
け、積分要素では積分ゲインK2をかけて積分し、それ
ぞれの出力は加算器34で加算され、電流指令U1とし
て出力される。電流指令U1はトルク定数Ktを有する
要素35に入力される。要素35の出力はサーボモータ
22を駆動する駆動トルクとなる。これに外乱トルクX
2が加算器36で加算される。加算器36の出力はサー
ボモータ22とロボットのアーム26等を含めたイナー
シャJを有する要素37に入力される。要素37の出力
は加速度X1(1) となる。この加速度X1(1)
は積分要素38で積分され、速度X1となる。FIG. 1 is a block diagram of a servo system for implementing the present invention. The speed command Vc is obtained by subtracting the speed (X1) of the servo motor 22 by an adder 31 and sent to a proportional element 32 and an integral element 33. The proportional element 32 multiplies the gain K1, and the integral element multiplies the integral gain K2 for integration.The respective outputs are added by the adder 34 and output as the current command U1. Current command U1 is input to element 35 having torque constant Kt. The output of element 35 becomes a driving torque that drives servo motor 22. In addition to this, disturbance torque
2 is added by an adder 36. The output of the adder 36 is input to an element 37 having an inertia J, including the servo motor 22, the robot arm 26, and the like. The output of element 37 is acceleration X1(1). This acceleration X1 (1)
is integrated by the integral element 38 and becomes the velocity X1.
【0009】一方、電流指令U1とサーボモータ22の
速度X1はオブザーバ40に入力される。オブザーバ4
0は電流U1とサーボモータ22の速度X1から、推定
速度XX1を求める。この推定速度XX1はパルスコー
ダ23から得られる速度より、高い分解能を有する。こ
の推定速度XX1によって、積分ゲインK2を変更する
。On the other hand, the current command U1 and the speed X1 of the servo motor 22 are input to the observer 40. observer 4
0 calculates the estimated speed XX1 from the current U1 and the speed X1 of the servo motor 22. This estimated speed XX1 has higher resolution than the speed obtained from the pulse coder 23. The integral gain K2 is changed based on this estimated speed XX1.
【0010】オブザーバ40は図1の要素35、加算器
36、要素37、積分要素38から状態方程式を求め、
この状態方程式から、推定速度XX1及び外乱トルクX
2を推定する同一次元オブザーバを組み、推定速度XX
1と外乱トルクX2を推定する。図3はこの状態方程式
を示す図である。状態方程式(1)によってオブザーバ
40が構成される。勿論、オブザーバ40の機能はDS
P11によって実行される。The observer 40 obtains a state equation from the element 35, adder 36, element 37, and integral element 38 in FIG.
From this state equation, estimated speed XX1 and disturbance torque
2, and the estimated speed XX
1 and disturbance torque X2 are estimated. FIG. 3 is a diagram showing this state equation. The observer 40 is configured by state equation (1). Of course, the function of observer 40 is DS
It is executed by P11.
【0011】次に推定速度XX1によってどのように積
分ゲインK2を変更するかについて説明する。図4は推
定速度と積分ゲインの関係を示す図である。図において
、横軸は推定速度XX1であり、縦軸は積分ゲインK2
である。図から明らかなように、推定速度XX1が0の
とき、積分ゲインK2は最大で、推定速度の正あるいは
負に変化するに従って直線的に減少する。Next, a description will be given of how the integral gain K2 is changed depending on the estimated speed XX1. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between estimated speed and integral gain. In the figure, the horizontal axis is the estimated speed XX1, and the vertical axis is the integral gain K2.
It is. As is clear from the figure, when the estimated speed XX1 is 0, the integral gain K2 is maximum, and decreases linearly as the estimated speed changes positive or negative.
【0012】上記の説明では、機構部はロボットのアー
ムで説明したが、それ以外の静摩擦の大きな機構部につ
いても同様に適用することができる。[0012] In the above explanation, the mechanical part was explained using a robot arm, but the present invention can be similarly applied to other mechanical parts with large static friction.
【0013】[0013]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、推定速
度によってサーボ系のゲインを変更するようにしたので
、分解能の高い推定速度によってゲインをきめこまかに
変更でき、機構部をなめらかに運動させることができる
。[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, the gain of the servo system is changed depending on the estimated speed, so the gain can be changed finely based on the estimated speed with high resolution, and the mechanism part can be moved smoothly. Can be done.
【図1】本発明を実施するためのサーボ系のブロック図
である。FIG. 1 is a block diagram of a servo system for implementing the present invention.
【図2】本発明を実施するためのロボットシステムのハ
ードウェアの構成図である。FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a robot system for implementing the present invention.
【図3】状態方程式を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an equation of state.
【図4】推定速度と積分ゲインの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between estimated speed and integral gain.
9 ホストプロセッサ
10 共有RAM
11 DSP(ディジタル・シグナル・プロセッサ)
14 DSL(ディジタル・サーボ・LSI)21
サーボアンプ
22 サーボモータ
23 パルスコーダ
26 アーム
40 オブザーバ9 Host processor 10 Shared RAM 11 DSP (Digital Signal Processor)
14 DSL (Digital Servo LSI) 21
Servo amplifier 22 Servo motor 23 Pulse coder 26 Arm 40 Observer
Claims (3)
PI制御ループによる静摩擦を補償するためのゲインス
ケジューリングにおいて、オブザーバによって分解能の
高い推定速度を推定し、前記推定速度によってゲインを
変更するようにしたことを特徴とするゲインスケジュー
リング。1. In gain scheduling for compensating for static friction caused by a PI control loop of a system driven by a servo motor, an estimated speed with high resolution is estimated by an observer, and the gain is changed according to the estimated speed. Gain scheduling characterized by.
インであることを特徴とする請求項1記載のゲインスケ
ジューリング。2. Gain scheduling according to claim 1, wherein the gain is an integral gain of a speed control loop.
最大とし、前記推定速度の正あるいは、負の変化に対し
て、直線的に低下するように制御することを特徴とする
請求項1記載のゲインスケジューリング。3. The integral gain is controlled to be maximum when the estimated speed is 0, and to decrease linearly in response to positive or negative changes in the estimated speed. gain scheduling.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
JP3946191A JPH04257001A (en) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Gain scheduling |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3946191A JPH04257001A (en) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Gain scheduling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04257001A true JPH04257001A (en) | 1992-09-11 |
Family
ID=12553690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3946191A Pending JPH04257001A (en) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | Gain scheduling |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04257001A (en) |
WO (1) | WO1992014196A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
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DE102006056902A1 (en) * | 2006-12-02 | 2008-06-05 | Etel S.A. | Method for adapting controller parameters of a drive to different operating states |
Family Cites Families (4)
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---|---|---|---|---|
JPH0623932B2 (en) * | 1984-06-04 | 1994-03-30 | 株式会社小松製作所 | Servo control method |
JPS62271102A (en) * | 1986-05-20 | 1987-11-25 | Fujitsu Ltd | Servo constant setting system for servocontrol system |
JPS6369478A (en) * | 1986-09-09 | 1988-03-29 | Fanuc Ltd | Speed control method |
JPS63274385A (en) * | 1987-04-30 | 1988-11-11 | Fanuc Ltd | Speed controller for servo-motor |
-
1991
- 1991-02-08 JP JP3946191A patent/JPH04257001A/en active Pending
-
1992
- 1992-02-06 WO PCT/JP1992/000124 patent/WO1992014196A1/en unknown
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO1992014196A1 (en) | 1992-08-20 |
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