JPH05134759A - Vertical direction transport control system - Google Patents
Vertical direction transport control systemInfo
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- JPH05134759A JPH05134759A JP29884691A JP29884691A JPH05134759A JP H05134759 A JPH05134759 A JP H05134759A JP 29884691 A JP29884691 A JP 29884691A JP 29884691 A JP29884691 A JP 29884691A JP H05134759 A JPH05134759 A JP H05134759A
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- wire
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- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤで吊り下げた荷
物を垂直方向に運搬制御する垂直方向運搬制御方式に関
し、特に荷物を目標位置に運搬する際に、荷物の位置及
び姿勢の微調整を容易に行うことができる垂直方向運搬
制御方式に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical transportation control system for vertically controlling transportation of a load suspended by wires, and particularly when carrying the load to a target position, fine adjustment of the position and posture of the load. The present invention relates to a vertical transportation control method that can easily perform
【０００２】近年、宇宙開発分野等のニーズに応じて、
無重力模擬実験装置の開発が進められている。この無重
力模擬実験装置の一例として、ワイヤで吊り下げた物体
の重力を補償して無重力空間に近い環境を作り出すもの
があり、その重力補償はワイヤの張力を一定に制御する
吊り機構によって行われる。本発明は、この吊り機構を
荷物の垂直方向の運搬に適用したものである。In recent years, according to the needs of the space development field and the like,
Development of a weightless simulation experiment device is underway. As an example of this weightlessness simulation experiment device, there is one that creates an environment close to a weightless space by compensating for the gravity of an object suspended by a wire, and the gravity compensation is performed by a suspension mechanism that controls the tension of the wire at a constant level. The present invention applies this hanging mechanism to vertical transportation of luggage.
【０００３】[0003]
【従来の技術】通常、荷物を上下（垂直）方向に運搬す
る際には、クレーンやホイスト等が使用される。これら
の装置では、モータを用いてワイヤを巻き上げたり、巻
き下げたりすることで、荷物の垂直方向の運搬を行う。
その巻き上げ、巻き下げはモータのスイッチをオンオフ
することで行われる。2. Description of the Related Art Usually, a crane, a hoist or the like is used when carrying a load in a vertical (vertical) direction. In these devices, a motor is used to wind up or down a wire to carry a load in a vertical direction.
The winding and the lowering are performed by turning on and off the switch of the motor.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、荷物の運搬の
度ごとに、モータの始動、停止を行う必要がある。この
ため、モータスイッチのオンオフが頻繁に行われること
になり、その操作が煩雑であった。However, it is necessary to start and stop the motor each time the luggage is transported. Therefore, the motor switch is frequently turned on and off, which makes the operation complicated.
【０００５】また、このモータのオンオフ操作で荷物は
比較的容易に所定位置近傍まで運ばれるが、さらに荷物
を正確にその所定位置に停止させようとすると、微調整
が必要となる。この微調整もモータのオンオフによって
行うため、この点でも、オンオフ操作が頻繁に行われ、
操作が煩雑になっていた。Further, although the load is relatively easily transported to the vicinity of the predetermined position by the on / off operation of the motor, if the load is to be stopped accurately at the predetermined position, fine adjustment is required. Since this fine adjustment is also performed by turning the motor on and off, the on / off operation is frequently performed in this respect as well.
The operation was complicated.
【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、荷物の垂直方向の運搬を容易に行うととも
に、所定位置に運ぶ際の微調整を容易に行うことができ
る垂直方向運搬制御方式を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to easily carry a cargo in a vertical direction and to carry out fine adjustment when carrying the cargo to a predetermined position. The purpose is to provide a scheme.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理を説
明するブロック図である。図において、本発明の垂直方
向運搬制御方式は、吊り機構１と補償器２とから構成さ
れる。吊り機構１は、ワイヤを巻き取るモータ１０と、
ワイヤの張力を検出して出力する張力センサ１２と、モ
ータ１０の回転速度を検出して出力するエンコーダ１１
とから構成される。一方の補償器２は、モータ１０のト
ルク指令値を演算し出力してモータ１０を駆動すること
で荷物の垂直方向の運搬制御を行う制御系であり、その
制御系は、ワイヤの張力、ワイヤの張力の微分、ワイヤ
の張力の積分及びモータの回転速度のフィードバック４
０，４１，４２，４３を有している。また、そのワイヤ
の張力の積分のフィードバック４２にモータ１０の回転
速度をフィードバックさせる動摩擦補償ループ３２が設
けられる。さらに、その動摩擦補償ループ３２に、動摩
擦補償ループ３２のフィードバックゲイン３１を適応制
御する動摩擦補償制御部３０が設けられる。FIG. 1 is a block diagram for explaining the principle of the present invention. In the figure, the vertical transport control system of the present invention comprises a suspension mechanism 1 and a compensator 2. The hanging mechanism 1 includes a motor 10 that winds a wire,
A tension sensor 12 that detects and outputs the wire tension, and an encoder 11 that detects and outputs the rotation speed of the motor 10.
Composed of and. One compensator 2 is a control system that calculates and outputs a torque command value for the motor 10 and drives the motor 10 to control the vertical conveyance of the package. The control system includes wire tension and wire tension. Of tension of wire, integral of wire tension and feedback of motor rotation speed 4
It has 0, 41, 42, 43. Further, a dynamic friction compensation loop 32 for feeding back the rotation speed of the motor 10 to the feedback 42 of the integral of the tension of the wire is provided. Further, the dynamic friction compensation loop 32 is provided with a dynamic friction compensation control unit 30 that adaptively controls the feedback gain 31 of the dynamic friction compensation loop 32.
【０００８】[0008]
【作用】図１において、補償器２は、張力センサ１２及
びエンコーダ１１からの検出信号を、各フィードバック
ゲイン２０，２１，２２，２３，３１に応じて演算処理
し、その結果をモータ１０のトルク指令値としてモータ
１０に出力する。モータ１０はそのトルク指令値に応じ
て駆動し、ワイヤの巻き上げ巻き下げを行う。これによ
り、ワイヤ先端の荷物の運搬制御が行われる。In FIG. 1, the compensator 2 arithmetically processes the detection signals from the tension sensor 12 and the encoder 11 in accordance with the feedback gains 20, 21, 22, 23 and 31 and outputs the result to the torque of the motor 10. It is output to the motor 10 as a command value. The motor 10 is driven according to the torque command value to wind and wind the wire. Thereby, the transportation control of the luggage at the tip of the wire is performed.
【０００９】この補償器２の動摩擦補償制御部３０は、
動摩擦補償ループ３２のフィードバックゲイン３１を適
応制御する。すなわち、荷物の運搬開始から目標位置で
の停止までの間に、第１の切替時間及び第２の切替時間
を設け、各切替時間経過時にフィードバックゲイン３１
を適切な値に変更する。このフィードバックゲイン３１
の適応制御により、荷物は、動き始めには加速されやす
い状態になり小さな力で動き出し、停止位置に近づくと
減速状態に入り、目標位置で停止する。目標位置は予め
設定されており、荷物は手で初期速度を与えられた後、
その目標位置まで上記の適応制御により運搬される。し
たがって、荷物の垂直方向の運搬を、モータスイッチの
オンオフを行うことなく、容易に行うことができる。ま
た、目標位置での停止後の制御状態は、無重力環境を模
擬しているので、容易に位置の微調整を行うことができ
る。したがって、微調整をモータスイッチのオンオフで
行う必要がなくなり、容易に微調整を行うことができ
る。The dynamic friction compensation control unit 30 of the compensator 2 is
The feedback gain 31 of the dynamic friction compensation loop 32 is adaptively controlled. That is, the first switching time and the second switching time are provided between the start of the transportation of the luggage and the stop at the target position.
To an appropriate value. This feedback gain 31
With the adaptive control described above, the luggage is in a state where it is easily accelerated at the beginning of movement, starts to move with a small force, enters a deceleration state when approaching the stop position, and stops at the target position. The target position is preset and after the baggage is given an initial speed by hand,
It is transported to the target position by the above adaptive control. Therefore, it is possible to easily carry the load in the vertical direction without turning on / off the motor switch. Further, since the control state after stopping at the target position simulates a weightless environment, fine adjustment of the position can be easily performed. Therefore, it is not necessary to perform the fine adjustment by turning the motor switch on and off, and the fine adjustment can be easily performed.
【００１０】[0010]
【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は本発明の垂直方向運搬制御方式を実行す
る全体構成を示す図である。図において、垂直方向運搬
制御方式は、吊り機構１と補償器（モータ駆動制御装
置）２とから構成される。吊り機構１は荷物１５を吊り
下げる機構であり、ワイヤ１４を巻き取るモータ１０
と、ワイヤ１４の張力を検出して出力する張力センサ１
２と、モータ１０の回転速度を検出して出力するエンコ
ーダ１１から構成される。このモータ１０及び張力セン
サ１２はプレート１００に設けられている。プレート１
００には、さらに３個のプーリ１３０，１３１，１３２
が段違いに設けられ、ワイヤ１４はこの３個のプーリ１
３０，１３１，１３２を介して荷物１５を吊り下げてい
る。張力センサ１２は中央のプーリ１３１に接して設け
られ、ワイヤ１４の張力の水平分力に応じて歪むように
取付けられている。張力センサ１２に貼付された歪みゲ
ージ１２０はその歪みを検出し、その検出信号を補償器
２に出力する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration for executing the vertical transportation control method of the present invention. In the figure, the vertical transport control system is composed of a suspension mechanism 1 and a compensator (motor drive control device) 2. The suspension mechanism 1 is a mechanism for suspending the luggage 15, and a motor 10 for winding the wire 14
And a tension sensor 1 for detecting and outputting the tension of the wire 14.
2 and an encoder 11 that detects and outputs the rotation speed of the motor 10. The motor 10 and the tension sensor 12 are provided on the plate 100. Plate 1
00 further includes three pulleys 130, 131, 132.
Are provided in different stages, and the wire 14 is made up of these three pulleys 1.
The luggage 15 is suspended via 30, 131 and 132. The tension sensor 12 is provided in contact with the central pulley 131, and is attached so as to be distorted according to the horizontal component force of the tension of the wire 14. The strain gauge 120 attached to the tension sensor 12 detects the strain and outputs the detection signal to the compensator 2.
【００１１】補償器２は、エンコーダ１１及び張力セン
サ１２からの検出信号に基づいて、モータ１０のトルク
指令値（駆動電流）を演算し、その結果をモータ１０に
出力する。この補償器２には、動摩擦補償制御部３０が
設けられ、後述する動摩擦補償ループ３２のフィードバ
ックゲイン３１を適応制御する。補償器２には例えばパ
ーソナルコンピュータが使用される。この補償器２のト
ルク指令値制御により、ワイヤ１４先端の荷物１５の運
搬制御が行われる。The compensator 2 calculates a torque command value (driving current) for the motor 10 based on the detection signals from the encoder 11 and the tension sensor 12, and outputs the result to the motor 10. The compensator 2 is provided with a dynamic friction compensation control unit 30 and adaptively controls a feedback gain 31 of a dynamic friction compensation loop 32 described later. A personal computer is used as the compensator 2, for example. By controlling the torque command value of the compensator 2, the transportation control of the luggage 15 at the tip of the wire 14 is performed.
【００１２】次に、補償器２の構成を図１に基づいて説
明する。図１において、補償器２は、ワイヤの張力、そ
の微分、積分及びモータの回転速度の各フィードバック
４０，４１，４２，４３を有している。このフィードバ
ック４０，４１，４２，４３の各ゲイン２０，２１，２
２，２３は、サーボ系の設計法に最適制御理論を用いて
決定される値である。一方、上記の積分フィードバック
４２にモータ１０の回転速度をフィードバックさせる動
摩擦補償ループ３２が設けられる。さらに、その動摩擦
補償ループ３２に動摩擦補償制御部３０が設けられ、動
摩擦補償ループ３２のフィードバックゲイン３１（＝ｆ
x ）を適応制御している。この動摩擦補償ループ３２
は、吊り機構１のプーリ１３０等で発生する動摩擦を補
償するために設けられたものであり、次にその詳細を説
明する。Next, the configuration of the compensator 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the compensator 2 has feedbacks 40, 41, 42, 43 of the wire tension, its differentiation, integration, and motor rotation speed. The respective gains 20, 21, 2 of the feedbacks 40, 41, 42, 43
2 and 23 are values determined by using the optimal control theory in the servo system design method. On the other hand, a dynamic friction compensation loop 32 for feeding back the rotation speed of the motor 10 to the integral feedback 42 is provided. Further, the dynamic friction compensation control unit 30 is provided in the dynamic friction compensation loop 32, and a feedback gain 31 (= f
x) is adaptively controlled. This dynamic friction compensation loop 32
Is provided for compensating the dynamic friction generated in the pulley 130 and the like of the suspension mechanism 1, and its details will be described next.
【００１３】吊り機構１の運動方程式を次式（１）、
（２）で表す。The equation of motion of the suspension mechanism 1 is expressed by the following equation (1),
It is represented by (2).
【００１４】[0014]
【数１】 [Equation 1]
【００１５】[0015]
【数２】 [Equation 2]
【００１６】但し、 ｉe ＝ｉ−ｉ0 ：モータ１０に対するトルク指令値（駆
動電流） ｙe ＝ｙ−ｙ0 ：張力センサ１２の出力値と目標値との
偏差 ｉ0 ，ｙ0 ：吊り機構１が静止状態にあるときの定
常値 θ ：モータ１０の回転角 ここで、However, i e = i−i 0 : torque command value (driving current) for the motor 10 y e = y−y 0 : deviation between the output value of the tension sensor 12 and the target value i 0 , y 0 : suspension Steady state value when the mechanism 1 is in a stationary state θ: rotation angle of the motor 10
【００１７】[0017]
【数３】 [Equation 3]
【００１８】として、下記の制御則As the following control law
【００１９】[0019]
【数４】 [Equation 4]
【００２０】に代入して、ｉe ，ｙe を消去すると次式
（３）になる。Substituting into and deleting i e and y e , the following equation (3) is obtained.
【００２１】[0021]
【数５】 [Equation 5]
【００２２】したがって、モータ１０の回転速度の減衰
係数Ｄは次式（４）で近似される。Therefore, the damping coefficient D of the rotation speed of the motor 10 is approximated by the following equation (4).
【００２３】[0023]
【数６】 [Equation 6]
【００２４】上記の式（３）、（４）よりFrom the above equations (3) and (4),
【００２５】[0025]
【数７】 [Equation 7]
【００２６】となる。式（４）において、ｆx ＝α2 ／
β2 と設定すれば、減衰係数Ｄ＝０となり、吊り機構１
の動摩擦を補償することができる。ｆx ＞α2 ／β2 と
設定すると、減衰係数Ｄ＜０となり、加速されやすい状
態となる。また、ｆx ＜α2／β2 と設定すると、減衰
係数Ｄ＞０となり、減速されやすい状態となる。次に、
動摩擦補償制御部３０において、フィードバックゲイン
ｆxを変化させる場合を図３及び図４に基づいて説明す
る。[0026] In equation (4), fx = α 2 /
If β 2 is set, the damping coefficient D = 0 and the suspension mechanism 1
The dynamic friction of can be compensated. When fx> α 2 / β 2 is set, the damping coefficient D <0, and the state is such that acceleration is likely to occur. Further, if fx <α 2 / β 2 is set, the damping coefficient D> 0 is set, and the deceleration is likely to occur. next,
A case where the feedback gain fx is changed in the dynamic friction compensation control unit 30 will be described based on FIGS. 3 and 4.
【００２７】図３はフィードバックゲインｆx と時間と
の関係を、図４はモータ回転速度と時間との関係を示す
図である。ここで、時間ｔ１，ｔ２でフィードバックゲ
インｆx の値が切替えられるとする。始動開始時点から
切替時間ｔ１までの間のフィードバックゲインｆx をｆ
xmax（＞α2 ／β2 ）とすれば、そのときの減衰係数Ｄ
は式（４）から求まり、それをＤ１（＜０）とする。同
様に、切替時間ｔ１からｔ２までの間のｆx をα2 ／β
2 、Ｄ＝０とし、切替時間ｔ２から目標位置に停止する
時間（終端時間）ｔf までの間のｆx をｆxmin（＜α2
／β2 ）、Ｄ＝Ｄ２（＞０）とする。このときのモータ
回転速度は図４に示すように、切替時間ｔ１までは加速
状態となり、切替時間ｔ１からｔ２までは等速度運動を
行い、切替時間ｔ２以降は減速状態に入って停止する。
すなわち、動摩擦補償制御部３０において、フィードバ
ックゲインｆx を上述したように制御すれば、荷物１５
は、動き始めには加速されやすい状態になり小さな力で
動き出し、その後等速運動を行い、停止位置に近づくと
減速状態に入って目標位置で停止する。次に、このフィ
ードバックゲインｆxmax、ｆxmin、切替時間ｔ１、ｔ２
を決める手順を説明する。FIG. 3 shows the relationship between the feedback gain fx and time, and FIG. 4 shows the relationship between the motor rotation speed and time. Here, it is assumed that the value of the feedback gain fx is switched at the times t1 and t2. The feedback gain fx from the start time to the switching time t1 is f
If xmax (> α 2 / β 2 ) then the damping coefficient D at that time
Is obtained from the equation (4) and is set as D1 (<0). Similarly, fx between the switching times t1 and t2 is set to α 2 / β
2 and D = 0, and fx from the switching time t2 to the time to stop at the target position (end time) tf is fxmin (<α 2
/ Β 2 ) and D = D2 (> 0). As shown in FIG. 4, the motor rotation speed at this time is in an acceleration state until the switching time t1, performs constant velocity motion from the switching time t1 to t2, and enters a deceleration state and stops after the switching time t2.
That is, in the dynamic friction compensation control unit 30, if the feedback gain fx is controlled as described above, the load 15
At the beginning of the movement, the vehicle is in an easily accelerating state and starts to move with a small force, then performs a constant velocity motion, and when approaching the stop position, enters the deceleration state and stops at the target position. Next, the feedback gains fxmax and fxmin, the switching times t1 and t2
The procedure for determining is explained.
【００２８】上記の式（５）を積分するとモータ１０の
回転角度θは次式のようになる。When the above equation (5) is integrated, the rotation angle θ of the motor 10 is given by the following equation.
【００２９】[0029]
【数８】 [Equation 8]
【００３０】ここで、フィードバックゲインｆx の切替
時間ｔ１，ｔ２を考慮すると、終端時間ｔf でのモータ
１０の回転角度θは次式（６）となる。Here, considering the switching times t1 and t2 of the feedback gain fx, the rotation angle θ of the motor 10 at the termination time tf is given by the following equation (6).
【００３１】[0031]
【数９】 [Equation 9]
【００３２】モータ１０の巻取り軸の半径をｒとする
と、モータ１０の回転角度θと移動距離ｈとの関係は、When the radius of the winding shaft of the motor 10 is r, the relationship between the rotation angle θ of the motor 10 and the moving distance h is
【００３３】[0033]
【数１０】 [Equation 10]
【００３４】となる。式（６）、式（７）より次式
（８）が得られる。It becomes The following expression (8) is obtained from the expressions (6) and (7).
【００３５】[0035]
【数１１】 [Equation 11]
【００３６】この式（８）において、モータ１０の初速
度及び、目標位置ｂが与えられたときに減衰係数Ｄ１，
Ｄ２、切替時間ｔ１，ｔ２は次にようにして求められ
る。ここで、説明を簡単にするためにｆxmin＝０とす
る。この場合、減衰係数Ｄ２も式（４）から決定されて
いる。 （１）切替時間ｔ１，ｔ２からフィードバックゲインｆ
xmaxを決定する手順例切替時間ｔ１，ｔ２を例えばｔf
／３，２ｔf ／３と設定すれば、式（８）から減衰係数
Ｄ１が求まる。この減衰係数Ｄ１を式（４）に代入する
と、フィードバックゲインｆxmaxが決定される。 （２）フィードバックゲインｆxmax，ｆxminから切替時
間ｔ１，ｔ２を決定する手順例 フィードバックゲインｆxmax＝２α2 ／β2 として、式
（５）よりモータ１０の回転速度が限界値を越えないよ
うに切替時間ｔ１を決める。また、減衰係数Ｄ１は例え
ばｆxmax＝２α2 ／β2 と設定する。この切替時間ｔ１
及び減衰係数Ｄ１を式（８）に代入すると切替時間ｔ２
が決定される。In this equation (8), when the initial speed of the motor 10 and the target position b are given, the damping coefficient D1,
D2 and switching times t1 and t2 are obtained as follows. Here, fxmin = 0 is set to simplify the description. In this case, the damping coefficient D2 is also determined from the equation (4). (1) Feedback gain f from switching times t1 and t2
Example procedure for determining xmax The switching times t1 and t2 are, for example, tf
By setting / 3 and 2tf / 3, the damping coefficient D1 can be obtained from the equation (8). By substituting this damping coefficient D1 into the equation (4), the feedback gain fxmax is determined. (2) Example of procedure for determining the switching times t1 and t2 from the feedback gains fxmax and fxmin With the feedback gain fxmax = 2α 2 / β 2 , the switching time is set so that the rotation speed of the motor 10 does not exceed the limit value according to the equation (5). Determine t1. The damping coefficient D1 is set to, for example, fxmax = 2α 2 / β 2 . This switching time t1
Substituting the damping coefficient D1 and the damping coefficient D1 into the equation (8), the switching time t2
Is determined.
【００３７】図５は本発明の垂直方向運搬制御方式を実
行するフローチャートを示す図であり、予め切替時間ｔ
１，ｔ２を設定しておく場合を示す。図において、Ｓに
続く数値はステップ番号を示す。なお、このフローチャ
ートは、動摩擦補償制御部３０を含めた補償器２全体で
実行される。〔Ｓ１〕終端時間ｔf を設定する。〔Ｓ
２〕式（８）を用いて切替時間ｔ１，ｔ２を設定する。
〔Ｓ３〕フィードバックゲインｆxmaxを計算する。な
お、フィードバックゲインｆxmin＝０とする。〔Ｓ４〕
張力を一定に保持する制御を行い、荷物１５の釣合いを
取る。〔Ｓ５〕目標位置ｂを設定する。〔Ｓ６〕荷物１
５を手で始動させ、そのときの初速度をモータ１０のエ
ンコーダ１１で検出する。〔Ｓ７〕終端時間ｔf ，切替
時間ｔ１，ｔ２，目標位置ｂ，初速度等からフィードバ
ックゲインｆxmaxを設定する。 〔Ｓ８〕動摩擦補償制御部３０において、適応制御を実
行する。すなわち、 （ａ）始動開始から切替時間ｔ１ ：減衰係数Ｄ１＜
０で加速 （ｂ）切替時間ｔ１からｔ２ ：減衰係数Ｄ＝０
で等速運動 （ｃ）切替時間ｔ２から終端時間ｔf ：減衰係数Ｄ２＞
０で減速 〔Ｓ９〕必要に応じてさらに微調整を行なって荷物１５
を目標位置ｂに停止させた後、荷物１５をワイヤ１４か
ら外し、その外した状態で再度釣合いを取る。なお、荷
物１５を外す際のワイヤの移動を防止するために、荷物
１５を外すときはストッパで固定しておく。FIG. 5 is a diagram showing a flow chart for executing the vertical direction transportation control system of the present invention.
The case where 1 and t2 are set is shown. In the figure, the numerical value following S indicates a step number. Note that this flowchart is executed by the entire compensator 2 including the dynamic friction compensation control unit 30. [S1] The termination time tf is set. [S
2) The switching times t1 and t2 are set using the equation (8).
[S3] The feedback gain fxmax is calculated. Note that the feedback gain fxmin = 0. [S4]
Control is performed to keep the tension constant, and the load 15 is balanced. [S5] The target position b is set. [S6] Luggage 1
5 is manually started, and the initial speed at that time is detected by the encoder 11 of the motor 10. [S7] The feedback gain fxmax is set based on the termination time tf, the switching times t1 and t2, the target position b, the initial speed and the like. [S8] The dynamic friction compensation control unit 30 executes adaptive control. That is, (a) Switching time t1 from the start of starting: damping coefficient D1 <
Acceleration at 0 (b) Switching time t1 to t2: Damping coefficient D = 0
(C) Switching time t2 to end time tf: damping coefficient D2>
Decelerate at 0 [S9] If necessary, make further fine adjustments to load 15
Is stopped at the target position b, the load 15 is detached from the wire 14, and the balance is rebalanced in the detached state. In order to prevent the wire from moving when the luggage 15 is removed, the luggage 15 is fixed with a stopper when it is removed.
【００３８】図６は本発明の垂直方向運搬制御方式を実
行するフローチャートを示す図であり、予めフィードバ
ックゲインｆxmaxを設定しておく場合を示す。〔Ｓ１
１〕終端時間ｔf を設定する。〔Ｓ１２〕フィードバッ
クゲインｆxmaxを設定する。〔Ｓ１３〕式（５）、
（８）を用いて切替時間ｔ１，ｔ２を計算する。なお、
フィードバックゲインｆxmin＝０とする。〔Ｓ１４〕張
力を一定に保持する制御を行い、荷物１５の釣合いを取
る。〔Ｓ１５〕目標位置ｂを設定する。〔Ｓ１６〕荷物
１５を手で始動させ、そのときの初速度をモータ１０の
エンコーダ１１で検出する。〔Ｓ１７〕終端時間ｔf ，
フィードバックゲインｆxmax，目標位置ｂ，初速度等か
ら切替時間ｔ１，ｔ２を設定する。 〔Ｓ１８〕動摩擦補償制御部３０において、適応制御を
実行する。すなわち、 （ａ）始動開始から切替時間ｔ１ ：減衰係数Ｄ１＜
０で加速 （ｂ）切替時間ｔ１からｔ２ ：減衰係数Ｄ＝０
で等速運動 （ｃ）切替時間ｔ２から終端時間ｔf ：減衰係数Ｄ２＞
０で減速 〔Ｓ１９〕必要に応じてさらに微調整を行なって荷物１
５を目標位置ｂに停止させた後、荷物１５をワイヤ１４
から外し、その外した状態で再度釣合いを取る。なお、
荷物１５を外す際の張力変動を防止するために、荷物１
５を外すときはストッパで固定しておく。FIG. 6 is a diagram showing a flow chart for executing the vertical direction transportation control system of the present invention, and shows a case where the feedback gain fxmax is set in advance. [S1
1] Set the termination time tf. [S12] The feedback gain fxmax is set. [S13] Formula (5),
The switching times t1 and t2 are calculated using (8). In addition,
Feedback gain fxmin = 0. [S14] The load 15 is balanced by controlling to keep the tension constant. [S15] The target position b is set. [S16] The luggage 15 is started by hand, and the initial speed at that time is detected by the encoder 11 of the motor 10. [S17] Termination time tf,
The switching times t1 and t2 are set based on the feedback gain fxmax, the target position b, the initial speed and the like. [S18] The dynamic friction compensation control unit 30 executes adaptive control. That is, (a) Switching time t1 from the start of starting: damping coefficient D1 <
Acceleration at 0 (b) Switching time t1 to t2: Damping coefficient D = 0
(C) Switching time t2 to end time tf: damping coefficient D2>
Decelerate at 0 [S19] Make further fine adjustments as necessary to carry luggage 1.
After stopping 5 at the target position b,
Remove it, and then balance it again. In addition,
In order to prevent tension fluctuation when removing the luggage 15, the luggage 1
When removing 5, fix with a stopper.
【００３９】このように、補償器２の動摩擦補償制御部
３０を設け、動摩擦補償ループ３２のフィードバックゲ
インｆx を適応制御する構成とした。この適応制御によ
り、ワイヤ先端の荷物１５は、手で初期速度を与えられ
た後は、目標位置ｂまで最適に制御されて運搬される。
すなわち、荷物１５は、動き始めには加速されやすい状
態になり小さな力で動き出し、停止位置に近づくと減速
状態に入り、目標位置で停止する。したがって、荷物１
５の垂直方向の運搬を、モータスイッチのオンオフで行
う必要がなくなり、容易に微調整を行うことができる。
また、目標位置での停止後の制御状態は、無重力環境を
模擬しているので、容易に位置の微調整を行うことがで
きる。したがって、微調整をモータスイッチのオンオフ
で行う必要がなくなり、容易に微調整を行うことができ
る。As described above, the dynamic friction compensation control unit 30 of the compensator 2 is provided, and the feedback gain fx of the dynamic friction compensation loop 32 is adaptively controlled. With this adaptive control, the load 15 at the tip of the wire is optimally controlled and conveyed to the target position b after being given an initial speed by hand.
That is, the luggage 15 is in a state of being easily accelerated at the beginning of movement, starts to move with a small force, enters a deceleration state when approaching the stop position, and stops at the target position. Therefore, luggage 1
It is not necessary to carry out the vertical transportation of 5 by turning the motor switch on and off, and fine adjustment can be easily performed.
Further, since the control state after stopping at the target position simulates a weightless environment, fine adjustment of the position can be easily performed. Therefore, it is not necessary to perform the fine adjustment by turning the motor switch on and off, and the fine adjustment can be easily performed.
【００４０】図７は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。第１の実施例との相違点は、吊り機構のモータ軸に
滑車１０Ｂを介してカウンタバランス１６を設けた点で
ある。カウンタバランス１６はワイヤ１７によって吊り
下げられる。FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that the counter balance 16 is provided on the motor shaft of the suspension mechanism via the pulley 10B. The counter balance 16 is suspended by a wire 17.
【００４１】図８はカウンタバランスの取付け部分の詳
細図である。吊り機構１は図２と同じであるが、モータ
軸１０Ａにワイヤ１７が巻付けられ、そのワイヤ１７は
滑車１０Ｂを経由してカウンタバランス１６を吊り下げ
ている。このカウンタバランス１６により、荷物１５は
その運搬制御中にバランスが保たれるので、相対的にモ
ータ１０に掛かる負荷が軽くなり、モータ１０はその能
力以上の重量物を運搬することができることになる。そ
の運搬制御は、第１の実施例と同様に、動摩擦補償制御
部３０を内蔵した補償器２において行われる。FIG. 8 is a detailed view of the mounting portion of the counter balance. The suspension mechanism 1 is the same as in FIG. 2, but a wire 17 is wound around the motor shaft 10A, and the wire 17 suspends the counter balance 16 via the pulley 10B. By the counter balance 16, the load 15 is kept in balance during its transportation control, so that the load on the motor 10 is relatively lightened, and the motor 10 can transport a heavy object having a capacity higher than that. .. The transportation control is performed in the compensator 2 including the dynamic friction compensation control unit 30 as in the first embodiment.
【００４２】図９は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。第１の実施例との相違点は、ワイヤ１４先端に荷物
収納用の箱１８を吊り下げるようにし、さらに補償器２
内部にオートストップ機構２Ａを設けた点である。荷物
１５の位置を微調整し、目標位置に停止させた後、蓋１
８Ａを開いて荷物１５を取り出す。その際に、ワイヤ１
４の張力変動が大きくなるため、その張力変動の検出信
号が補償器２のオートストップ機構２Ａで検知され自動
的に停止機能が働く。なお、実際に荷物１５を箱１８に
収納して運搬するときは、適応制御モードで作動させ
る。従来は荷物１５をワイヤ１４に直接取付けていたた
め、荷物１５を外すときは、ワイヤ１４の移動を防止す
る必要があり、そのため予めワイヤ１４をストッパで固
定させていた。これに対し、本実施例では、ストッパが
不要となり、また、荷物１５の取付け取り外し作業が容
易になる。FIG. 9 is a diagram showing a third embodiment of the present invention. The difference from the first embodiment is that a box 18 for storing luggage is hung on the tip of the wire 14 and the compensator 2 is also used.
The point is that an auto stop mechanism 2A is provided inside. After finely adjusting the position of the luggage 15 and stopping it at the target position, the lid 1
8A is opened and the luggage 15 is taken out. At that time, wire 1
Since the tension fluctuation of No. 4 becomes large, the detection signal of the tension fluctuation is detected by the auto-stop mechanism 2A of the compensator 2 and the stop function automatically operates. When the luggage 15 is actually stored in the box 18 for transportation, it is operated in the adaptive control mode. Conventionally, since the load 15 is directly attached to the wire 14, it is necessary to prevent the wire 14 from moving when the load 15 is removed. Therefore, the wire 14 is previously fixed by a stopper. On the other hand, in the present embodiment, the stopper is unnecessary, and the work of attaching and detaching the luggage 15 is facilitated.
【００４３】図１０は第３の実施例の変形例を示す図で
ある。この例では、箱１８にスイッチ１９が設けられ
る。箱１８の蓋１８Ａを開くとスイッチ１９がオンし、
その信号が電波で送信されて、補償器２のオートストッ
プ機構２Ａを作動させる。オートストップ機構２Ａはス
イッチ１９のオンで作動するので、その動作がより確実
になる。FIG. 10 is a diagram showing a modification of the third embodiment. In this example, the box 18 is provided with a switch 19. When the lid 18A of the box 18 is opened, the switch 19 turns on,
The signal is transmitted by radio waves to activate the auto stop mechanism 2A of the compensator 2. Since the auto stop mechanism 2A operates by turning on the switch 19, its operation becomes more reliable.
【００４４】上記の説明では、荷物が下方から上方に運
搬される場合を示したが、荷物が上方から下方に運搬さ
れる場合も同様に制御することができる。In the above description, the case where the load is conveyed from the lower side to the upper side has been shown, but the same control can be performed when the load is conveyed from the upper side to the lower side.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上説明したように本発明では、補償器
にモータの回転速度をフィードバックさせる動摩擦補償
ループを設け、さらにその動摩擦補償ループに動摩擦補
償制御部を設けて動摩擦補償ループのフィードバックゲ
インを適応制御する構成とした。このフィードバックゲ
インの適応制御により、ワイヤ先端の荷物は、手で初期
速度を与えられた後は、目標位置まで最適に制御されて
運搬される。すなわち、荷物は、動き始めには加速され
やすい状態になり小さな力で動き出し、停止位置に近づ
くと減速状態に入り、目標位置で停止する。したがっ
て、荷物の垂直方向の運搬を、モータスイッチのオンオ
フを行うことなく、容易に行うことができる。また、目
標位置での停止後の制御状態は、無重力環境を模擬して
いるので容易に位置の微調整を行うことができる。した
がって、微調整をモータスイッチのオンオフで行う必要
がなくなり、容易に微調整を行うことができる。As described above, in the present invention, the compensator is provided with the dynamic friction compensation loop for feeding back the rotation speed of the motor, and the dynamic friction compensation loop is further provided with the dynamic friction compensation control section to adjust the feedback gain of the dynamic friction compensation loop. The configuration is adapted to adaptive control. By this adaptive control of the feedback gain, the load at the tip of the wire is optimally controlled and conveyed to the target position after being given the initial velocity by hand. That is, the luggage is in a state where it is easily accelerated at the beginning of movement, starts to move with a small force, enters a deceleration state when approaching the stop position, and stops at the target position. Therefore, it is possible to easily carry the load in the vertical direction without turning on / off the motor switch. Further, since the control state after the stop at the target position simulates a weightless environment, the position can easily be finely adjusted. Therefore, it is not necessary to perform the fine adjustment by turning the motor switch on and off, and the fine adjustment can be easily performed.
【図１】本発明の原理を説明するブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating the principle of the present invention.
【図２】本発明の垂直方向運搬制御方式を実行する全体
構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration for executing a vertical transportation control system of the present invention.
【図３】フィードバックゲインｆx と時間ｔとの関係を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between feedback gain fx and time t.
【図４】モータ回転速度と時間ｔとの関係を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a motor rotation speed and time t.
【図５】本発明の垂直方向運搬制御方式を実行するフロ
ーチャートを示す図であり、予め切替時間ｔ１，ｔ２を
設定しておく場合を示す。FIG. 5 is a diagram showing a flow chart for executing the vertical direction transportation control method of the present invention, showing a case where switching times t1 and t2 are set in advance.
【図６】本発明の垂直方向運搬制御方式を実行するフロ
ーチャートを示す図であり、予めフィードバックゲイン
ｆxmaxを設定しておく場合を示す。FIG. 6 is a diagram showing a flowchart for executing the vertical transportation control method of the present invention, showing a case where a feedback gain fxmax is set in advance.
【図７】本発明の第２の実施例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図８】カウンタバランスの取付け部分の詳細図であ
る。FIG. 8 is a detailed view of a mounting portion of the counter balance.
【図９】本発明の第３の実施例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図１０】第３の実施例の変形例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a modification of the third embodiment.
１ 吊り機構 ２Ａ オートストップ機構 ２ 補償器 １０ モータ １１ エンコーダ １２ 張力センサ １６ カウンタバランス １８ 箱 １９ スイッチ ２０，２１，２２，２３ フィードバックゲイン ３０ 動摩擦補償制御部 ３１ 動摩擦補償ループのフィードバックゲイン ３２ 動摩擦補償ループ ４０，４１，４２，４３ フィードバック 1 Suspension Mechanism 2A Auto Stop Mechanism 2 Compensator 10 Motor 11 Encoder 12 Tension Sensor 16 Counter Balance 18 Box 19 Switch 20, 21, 22, 23 Feedback Gain 30 Dynamic Friction Compensation Control Unit 31 Feedback Gain of Dynamic Friction Compensation Loop 32 Dynamic Friction Compensation Loop 40, 41, 42, 43 Feedback
Claims (4)
搬制御する垂直方向運搬制御方式において、 荷物を吊り下げるワイヤを巻き取るモータ（１０）と、 前記ワイヤの張力を検出して出力する張力センサ（１
２）と、 前記モータ（１０）の回転速度を検出して出力するエン
コーダ（１１）と、 前記ワイヤの張力、前記ワイヤの張力の微分、前記ワイ
ヤの張力の積分及び前記モータの回転速度のフィードバ
ック（４０，４１，４２，４３）と共に、前記ワイヤの
張力の積分のフィードバック（４２）に前記モータ（１
０）の回転速度をフィードバックさせる動摩擦補償ルー
プ（３２）を有する制御系によって前記モータ（１０）
のトルク指令値を演算し出力して前記荷物の垂直方向の
運搬制御を行う補償器（２）と、 前記動摩擦補償ループ（３２）のフィードバックゲイン
（３１）を前記荷物の運搬開始から第１の切替時間及び
第２の切替時間経過時にそれぞれ変更して適応制御する
動摩擦補償制御部（３０）と、 を有することを特徴とする垂直方向運搬制御方式。1. A vertical transportation control system for vertically controlling transportation of a load suspended by a wire, a motor (10) for winding a wire for suspending a load, and a tension for detecting and outputting the tension of the wire. Sensor (1
2), an encoder (11) for detecting and outputting the rotation speed of the motor (10), a tension of the wire, a differentiation of the tension of the wire, an integration of the tension of the wire, and a feedback of the rotation speed of the motor. (40, 41, 42, 43) together with the feedback (42) of the integral of the tension of the wire to the motor (1
0) by a control system having a dynamic friction compensation loop (32) for feeding back the rotation speed of the motor (10).
The compensator (2) for calculating and outputting the torque command value for controlling the carrying of the package in the vertical direction, and the feedback gain (31) of the dynamic friction compensation loop (32) from the start of carrying the package to the first A vertical conveyance control method, comprising: a dynamic friction compensation control unit (30) that adaptively controls by changing each of the switching time and the second switching time.
ドバックゲイン（３１）は予め設定された前記第１及び
第２の切替時間から求められ、一方、前記第１及び第２
の切替時間は予め設定された前記動摩擦補償ループ（３
２）のフィードバックゲイン（３１）から求められるこ
とを特徴とする請求項１記載の垂直方向運搬制御方式。2. The feedback gain (31) of the dynamic friction compensation loop (32) is determined from the preset first and second switching times, while the first and second switching times are set.
The switching time of the dynamic friction compensation loop (3
2. The vertical transportation control method according to claim 1, wherein the vertical transportation control method is obtained from the feedback gain (31) of 2).
バランスを設けたことを特徴とする請求項１記載の垂直
方向運搬制御方式。3. The vertical transport control system according to claim 1, wherein a counterbalance is provided on a rotary shaft of the motor (10).
納する箱と、 目標位置に停止させた前記箱から前記荷物を取り出す際
に作動するオートストップ機構またはオートバランス機
構と、 を有することを特徴とする請求項１記載の垂直方向運搬
制御方式。4. A box, which is hung on the wire and stores the luggage, and an auto-stop mechanism or an auto-balancing mechanism, which operates when the luggage is taken out of the box stopped at a target position. The vertical transportation control system according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29884691A JPH05134759A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Vertical direction transport control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29884691A JPH05134759A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Vertical direction transport control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05134759A true JPH05134759A (en) | 1993-06-01 |
Family
ID=17864969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29884691A Withdrawn JPH05134759A (en) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | Vertical direction transport control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05134759A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5945158A (en) * | 1996-01-16 | 1999-08-31 | N.V. Union Miniere S.A. | Process for the production of silver coated particles |
| JP2003001581A (en) * | 2002-04-01 | 2003-01-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Power transfer method for end effector |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP29884691A patent/JPH05134759A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5945158A (en) * | 1996-01-16 | 1999-08-31 | N.V. Union Miniere S.A. | Process for the production of silver coated particles |
| JP2003001581A (en) * | 2002-04-01 | 2003-01-08 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Power transfer method for end effector |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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