JPH0561506A - 動作制御装置の予見制御方法 - Google Patents
動作制御装置の予見制御方法Info
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- JPH0561506A JPH0561506A JP25479791A JP25479791A JPH0561506A JP H0561506 A JPH0561506 A JP H0561506A JP 25479791 A JP25479791 A JP 25479791A JP 25479791 A JP25479791 A JP 25479791A JP H0561506 A JPH0561506 A JP H0561506A
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- acceleration
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- Feedback Control In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高精度な動作制御が行えるとともに外乱等の
影響を軽減できる動作制御装置の予見制御方法の提供。 【構成】 位置x や速度v のレベルの通常の制御に加え
て加速度a をさらに微分した躍動j のレベルまでの補正
を行うとともに、各補正値Cv,Ca,Cjを与えるゲインGv,G
a,Gjを環境等に応じて適宜設定調整することで定常的な
外乱Tv, Ta等に対応できるようにし、制御される装置の
動作精度をさらに高める。
影響を軽減できる動作制御装置の予見制御方法の提供。 【構成】 位置x や速度v のレベルの通常の制御に加え
て加速度a をさらに微分した躍動j のレベルまでの補正
を行うとともに、各補正値Cv,Ca,Cjを与えるゲインGv,G
a,Gjを環境等に応じて適宜設定調整することで定常的な
外乱Tv, Ta等に対応できるようにし、制御される装置の
動作精度をさらに高める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は動作制御装置の予見制御
方法に関し、高精度動作が要求される工作機械等の位置
制御あるいは速度制御などに利用できる。
方法に関し、高精度動作が要求される工作機械等の位置
制御あるいは速度制御などに利用できる。
【０００２】
【背景技術】従来より、高精度動作が要求される動作装
置の制御には、ＮＣ装置の指令解析部等からの動作指令
に正確に追従するように、サーボ機構によるフィードバ
ック制御が多用されている。
置の制御には、ＮＣ装置の指令解析部等からの動作指令
に正確に追従するように、サーボ機構によるフィードバ
ック制御が多用されている。
【０００３】一般的な位置フィードバック制御系は図10
のように表される。同図において、入力される位置指令
値Xrに対して実位置X が帰還され、その偏差Exおよび位
置ゲインGxに応じて生成される速度指令値Vrに基づいて
動作が行われる。そして、動作装置が速度V で移動する
と実位置X が変化し、位置指令値Xrに達すると偏差Exが
０になって速度指令値Vr=0となり、これにより動作装置
は指令された目標位置で停止されることになる。
のように表される。同図において、入力される位置指令
値Xrに対して実位置X が帰還され、その偏差Exおよび位
置ゲインGxに応じて生成される速度指令値Vrに基づいて
動作が行われる。そして、動作装置が速度V で移動する
と実位置X が変化し、位置指令値Xrに達すると偏差Exが
０になって速度指令値Vr=0となり、これにより動作装置
は指令された目標位置で停止されることになる。
【０００４】また、工作機械の各軸移動やモータ回転の
制御などには速度フィードバック制御が行われている。
図11において、入力される速度指令値Vrに対して実速度
V が帰還され、その偏差Evおよび速度ゲインGvに応じて
生成される加速度指令値Arに基づいて動作が行われる。
そして、動作装置は加速度A に応じて実速度V が変化
し、速度指令値Vrに達すると偏差Evが０になって加速度
指令値Ar=0となり、これにより動作装置は指令された目
標速度で動作することになる。
制御などには速度フィードバック制御が行われている。
図11において、入力される速度指令値Vrに対して実速度
V が帰還され、その偏差Evおよび速度ゲインGvに応じて
生成される加速度指令値Arに基づいて動作が行われる。
そして、動作装置は加速度A に応じて実速度V が変化
し、速度指令値Vrに達すると偏差Evが０になって加速度
指令値Ar=0となり、これにより動作装置は指令された目
標速度で動作することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述のような
フィードバック制御においては、温度や重力等の環境や
制御系の特性、動作装置の性能など、各種原因に基づく
外乱が避けられない。
フィードバック制御においては、温度や重力等の環境や
制御系の特性、動作装置の性能など、各種原因に基づく
外乱が避けられない。
【０００６】このため、図10の制御系では、本来の速度
指令値がVrであるのに、外乱Tvにより動作装置への実際
の速度指令はV になる。また、図11の制御系では、本来
の加速度指令値がArであるのに、外乱Taにより動作装置
への実際の加速度指令はA になる。
指令値がVrであるのに、外乱Tvにより動作装置への実際
の速度指令はV になる。また、図11の制御系では、本来
の加速度指令値がArであるのに、外乱Taにより動作装置
への実際の加速度指令はA になる。
【０００７】このような外乱Tv, Taによって指令V,A が
変化すると、この変化が誤差となって動作結果が不正確
なものとなる。さらに、多軸同時動作を行う工作機械の
場合など、正確な動作を行うためには各軸動作の円滑な
連携や追従性の向上が必要であるばかりか、各軸動作が
互いに外乱として作用することもあり、基本的な動作精
度を向上できるフィードバック制御系が望まれていた。
変化すると、この変化が誤差となって動作結果が不正確
なものとなる。さらに、多軸同時動作を行う工作機械の
場合など、正確な動作を行うためには各軸動作の円滑な
連携や追従性の向上が必要であるばかりか、各軸動作が
互いに外乱として作用することもあり、基本的な動作精
度を向上できるフィードバック制御系が望まれていた。
【０００８】本発明の目的は、高精度な動作制御が行え
るとともに外乱等の影響を軽減できる動作制御装置の予
見制御方法を提供することにある。
るとともに外乱等の影響を軽減できる動作制御装置の予
見制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、動作装置に入
力される位置指令値Xrに対し、前記位置指令値の一階微
分(dXr/dt)と予め設定された速度ゲインGvとから速度補
正値Cv=(dXr/dt)Gv を求め、前記位置指令値の二階微分
(d2Xr/dt2)と予め設定された加速度ゲインGaとから加速
度補正値Ca=(d2Xr/dt2)Ga を求め、前記位置指令値の三
階微分(d3Xr/dt3)と予め設定された躍動ゲインGjとから
躍動補正値Cj=(d3Xr/dt3)Gj を求め、前記動作装置を位
置指令値Xr値Vrに基づいて動作させるとともに前記各補
正値Cv,Ca, Cjに基づいて動作を補正することを特徴と
する。
力される位置指令値Xrに対し、前記位置指令値の一階微
分(dXr/dt)と予め設定された速度ゲインGvとから速度補
正値Cv=(dXr/dt)Gv を求め、前記位置指令値の二階微分
(d2Xr/dt2)と予め設定された加速度ゲインGaとから加速
度補正値Ca=(d2Xr/dt2)Ga を求め、前記位置指令値の三
階微分(d3Xr/dt3)と予め設定された躍動ゲインGjとから
躍動補正値Cj=(d3Xr/dt3)Gj を求め、前記動作装置を位
置指令値Xr値Vrに基づいて動作させるとともに前記各補
正値Cv,Ca, Cjに基づいて動作を補正することを特徴と
する。
【００１０】ここで、前記速度ゲインGvはそれぞれGa=
0, Gj=0に設定して(dx/dt) 一定の定速度移動を行った
際に位置偏差Ex=0となるように設定し、前記加速度ゲイ
ンGaは速度ゲインGvの設定の後にGj=0に設定して(d2x/d
t2)一定の定加速度移動を行った際に位置偏差Ex=0とな
るように設定し、前記躍動ゲインGjは加速度ゲインGaの
設定の後に(d3x/dt3) 一定の定躍動移動を行った際に位
置偏差Ex=0となるように設定しておけばよい。
0, Gj=0に設定して(dx/dt) 一定の定速度移動を行った
際に位置偏差Ex=0となるように設定し、前記加速度ゲイ
ンGaは速度ゲインGvの設定の後にGj=0に設定して(d2x/d
t2)一定の定加速度移動を行った際に位置偏差Ex=0とな
るように設定し、前記躍動ゲインGjは加速度ゲインGaの
設定の後に(d3x/dt3) 一定の定躍動移動を行った際に位
置偏差Ex=0となるように設定しておけばよい。
【００１１】また、本発明は、動作装置に入力される速
度指令値Vrに対し、前記速度指令値の一階微分(dVr/dt)
と予め設定された加速度ゲインGaとから速度補正値Ca=
(dVr/dt)Ga を求め、前記速度指令値の二階微分(d2Vr/d
t2)と予め設定された躍動ゲインGjとから躍動補正値Cj=
(d2Vr/dt2)Gj を求め、前記動作装置を前記速度指令値V
rに基づいて動作させるとともに前記各補正値Ca, Cjに
基づいて動作を補正することを特徴とする。
度指令値Vrに対し、前記速度指令値の一階微分(dVr/dt)
と予め設定された加速度ゲインGaとから速度補正値Ca=
(dVr/dt)Ga を求め、前記速度指令値の二階微分(d2Vr/d
t2)と予め設定された躍動ゲインGjとから躍動補正値Cj=
(d2Vr/dt2)Gj を求め、前記動作装置を前記速度指令値V
rに基づいて動作させるとともに前記各補正値Ca, Cjに
基づいて動作を補正することを特徴とする。
【００１２】ここで、前記加速度ゲインGaはGj=0に設定
して(dv/dt) 一定の定加速度移動を行った際に速度偏差
Ev=0となるように設定し、前記躍動ゲインGjは加速度補
正値Gaの設定の後に(d2v/dt2) 一定の定躍動移動を行っ
た際に速度偏差Ev=0となるように設定しておけばよい。
して(dv/dt) 一定の定加速度移動を行った際に速度偏差
Ev=0となるように設定し、前記躍動ゲインGjは加速度補
正値Gaの設定の後に(d2v/dt2) 一定の定躍動移動を行っ
た際に速度偏差Ev=0となるように設定しておけばよい。
【００１３】
【作用】このような本発明においては、基本的な位置や
速度の制御に加えて指令値に応じた補正値によるフィー
ドフォワード制御が行われ、この際の補正は一般的な運
動解析レベルである加速度よりも更に一階微分した躍動
までの各段階で行われることになり、位置や速度の指令
値に対する基本的な動作精度が高められることになる。
さらに、補正にあたって各段階毎に設定される補正ゲイ
ンを利用することで、使用環境下で各補正ゲインを適宜
設定すれば、その使用環境における重力の影響や各部の
特性等の定常的な誤差が補正できるようになり、これら
により前記目的が達成される。
速度の制御に加えて指令値に応じた補正値によるフィー
ドフォワード制御が行われ、この際の補正は一般的な運
動解析レベルである加速度よりも更に一階微分した躍動
までの各段階で行われることになり、位置や速度の指令
値に対する基本的な動作精度が高められることになる。
さらに、補正にあたって各段階毎に設定される補正ゲイ
ンを利用することで、使用環境下で各補正ゲインを適宜
設定すれば、その使用環境における重力の影響や各部の
特性等の定常的な誤差が補正できるようになり、これら
により前記目的が達成される。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１ないし図６には本発明の第一実施例が示され
ている。図１において、工作機械10はマシニングセンタ
等の既存の工作機械であり、ＮＣ装置20は設定されたプ
ログラムに基づいて工作機械10の動作制御を行うもので
ある。
する。図１ないし図６には本発明の第一実施例が示され
ている。図１において、工作機械10はマシニングセンタ
等の既存の工作機械であり、ＮＣ装置20は設定されたプ
ログラムに基づいて工作機械10の動作制御を行うもので
ある。
【００１５】工作機械10は、加工の際に工作物と加工ヘ
ッドとの相対移動を行うために、立体的なX,Y,Z の各軸
方向に移動部分11を備えている。移動部分11にはモータ
12が設置され、このモータ12はＮＣ装置20からの速度指
令値Vcに応じた位置X まで移動部分11を移動させる。ま
た、移動部分11には位置検出用のスケール13が設置さ
れ、このスケール13は移動部分11の現在の位置Xを検出
し、位置フィードバックXfとしてＮＣ装置20に返すよう
になっている。
ッドとの相対移動を行うために、立体的なX,Y,Z の各軸
方向に移動部分11を備えている。移動部分11にはモータ
12が設置され、このモータ12はＮＣ装置20からの速度指
令値Vcに応じた位置X まで移動部分11を移動させる。ま
た、移動部分11には位置検出用のスケール13が設置さ
れ、このスケール13は移動部分11の現在の位置Xを検出
し、位置フィードバックXfとしてＮＣ装置20に返すよう
になっている。
【００１６】ＮＣ装置20は、外部から設定された指令プ
ログラムを記憶する磁気ディスク21を備えるとともに、
磁気ディスク21に記憶された指令プログラムPRG から各
時点での動作指令CMD を順次解析するプログラム解析部
22を備えている。さらに、動作指令CMD に基づいて、工
作機械10からの位置フィードバックXfを参照しながら、
工作機械10に速度指令値Vrを出力して動作制御を実行す
る動作制御部23を備えている。
ログラムを記憶する磁気ディスク21を備えるとともに、
磁気ディスク21に記憶された指令プログラムPRG から各
時点での動作指令CMD を順次解析するプログラム解析部
22を備えている。さらに、動作指令CMD に基づいて、工
作機械10からの位置フィードバックXfを参照しながら、
工作機械10に速度指令値Vrを出力して動作制御を実行す
る動作制御部23を備えている。
【００１７】図２において、動作制御部23は、動作指令
CMD から移動部分11の移動目標位置を与える位置指令値
Xrを生成する位置指令部31を備えるとともに、この位置
指令値Xrと位置フィードバックXfとの偏差Exが０になる
ようにモータ12を動作させる速度指令値Vrを出力するフ
ィードバック制御部32を備えている。なお、これらの位
置指令部31、フィードバック制御部32は既存のものであ
る。
CMD から移動部分11の移動目標位置を与える位置指令値
Xrを生成する位置指令部31を備えるとともに、この位置
指令値Xrと位置フィードバックXfとの偏差Exが０になる
ようにモータ12を動作させる速度指令値Vrを出力するフ
ィードバック制御部32を備えている。なお、これらの位
置指令部31、フィードバック制御部32は既存のものであ
る。
【００１８】一方、動作制御部23には、本発明に基づく
予見制御を実現するために指令補正部33および較正演算
部34が設けられている。指令補正部33は、位置指令値Xr
に応じて速度補正値Cv、加速度補正値Ca、躍動補正値Cj
を演算し、各補正値Cv,Ca,Cjによりフィードバック制御
部32による動作制御の補正を行うものである。
予見制御を実現するために指令補正部33および較正演算
部34が設けられている。指令補正部33は、位置指令値Xr
に応じて速度補正値Cv、加速度補正値Ca、躍動補正値Cj
を演算し、各補正値Cv,Ca,Cjによりフィードバック制御
部32による動作制御の補正を行うものである。
【００１９】速度補正値Cvは、位置指令値Xrの一階微分
(dXr/dt)と予め設定された速度ゲインGvとからCv=(dXr/
dt)Gv として演算されるように設定されている。加速度
補正値Caは、位置指令値Xrの二階微分(d2Xr/dt2)と予め
設定された加速度ゲインGaとからCa=(d2Xr/dt2)Ga とし
て演算されるように設定されている。躍動補正値Cjは、
位置指令値Xrの三階微分(d3Xr/dt3)と予め設定された躍
動ゲインGjとからCj=(d3Xr/dt3)Gj として演算されるよ
うに設定されている。
(dXr/dt)と予め設定された速度ゲインGvとからCv=(dXr/
dt)Gv として演算されるように設定されている。加速度
補正値Caは、位置指令値Xrの二階微分(d2Xr/dt2)と予め
設定された加速度ゲインGaとからCa=(d2Xr/dt2)Ga とし
て演算されるように設定されている。躍動補正値Cjは、
位置指令値Xrの三階微分(d3Xr/dt3)と予め設定された躍
動ゲインGjとからCj=(d3Xr/dt3)Gj として演算されるよ
うに設定されている。
【００２０】このような指令補正部33を含む動作制御部
23ないし工作機械10の伝達関数は図３のように表され
る。図３において、位置指令値Xrが与えられると、この
フィードバック制御部32により速度指令値Vrが出力さ
れ、この速度指令値Vrに基づいて工作機械10が動作す
る。工作機械10の動作による位置フィードバックXfはフ
ィードバック制御部32の入力にフィードバックされ、こ
れらにより基本的なフィードバック制御ループが形成さ
れる。
23ないし工作機械10の伝達関数は図３のように表され
る。図３において、位置指令値Xrが与えられると、この
フィードバック制御部32により速度指令値Vrが出力さ
れ、この速度指令値Vrに基づいて工作機械10が動作す
る。工作機械10の動作による位置フィードバックXfはフ
ィードバック制御部32の入力にフィードバックされ、こ
れらにより基本的なフィードバック制御ループが形成さ
れる。
【００２１】一方、与えられた位置指令値Xrは指令補正
部33にも入力され、指令補正部33は位置指令値Xrおよび
各ゲインGv,Ga,Gjから各補正値Cv,Ca,Cjを演算し、算出
された各補正値Cv,Ca,Cjはフィードバック制御部32から
の速度指令値Vrに加えられる。ここで、前述した基本的
なフィードバック制御ループには環境等に応じた外乱Tv
が加わる。しかし、各補正値Cv,Ca,Cjが適切に設定され
ていれば、外乱Tvを相殺して工作機械10の動作位置に影
響がでないようにすることが可能である。
部33にも入力され、指令補正部33は位置指令値Xrおよび
各ゲインGv,Ga,Gjから各補正値Cv,Ca,Cjを演算し、算出
された各補正値Cv,Ca,Cjはフィードバック制御部32から
の速度指令値Vrに加えられる。ここで、前述した基本的
なフィードバック制御ループには環境等に応じた外乱Tv
が加わる。しかし、各補正値Cv,Ca,Cjが適切に設定され
ていれば、外乱Tvを相殺して工作機械10の動作位置に影
響がでないようにすることが可能である。
【００２２】図２に戻って、較正演算部34は、指令補正
部33で用いる各ゲインGv,Ga,Gjを設定するものである。
速度ゲインGvは、他のゲインGa,Gj をそれぞれGa=0, Gj
=0に設定し、移動部分11に(dx/dt) 一定の定速度移動を
行わせ、この際に偏差Ex=0となるように設定される。加
速度ゲインGaは、速度ゲインGvの設定の後に躍動ゲイン
Gj=0に設定し、移動部分11に(d2x/dt2) 一定の定加速度
移動を行わせ、この際に偏差Ex=0となるように設定され
る。躍動ゲインGjは、加速度ゲインGaの設定の後に、移
動部分11に(d3x/dt3) 一定の定躍動移動を行わせ、この
際に偏差Ex=0となるように設定される。
部33で用いる各ゲインGv,Ga,Gjを設定するものである。
速度ゲインGvは、他のゲインGa,Gj をそれぞれGa=0, Gj
=0に設定し、移動部分11に(dx/dt) 一定の定速度移動を
行わせ、この際に偏差Ex=0となるように設定される。加
速度ゲインGaは、速度ゲインGvの設定の後に躍動ゲイン
Gj=0に設定し、移動部分11に(d2x/dt2) 一定の定加速度
移動を行わせ、この際に偏差Ex=0となるように設定され
る。躍動ゲインGjは、加速度ゲインGaの設定の後に、移
動部分11に(d3x/dt3) 一定の定躍動移動を行わせ、この
際に偏差Ex=0となるように設定される。
【００２３】このような各ゲインGv,Ga,Gjを設定するた
めの較正動作は、較正演算部34から位置指令部31に較正
動作要求を出力することで行われるようになっている。
ただし、これらの要求に基づく較正動作は工作機械10が
待機中等の作業時以外に限られる。また、較正演算部34
は位置指令部31が出力する位置指令値Xrを監視し、移動
部分11の動作が各ゲインGv,Ga,Gjの設定に適した定速度
移動、定加速度移動、定躍動移動となる期間を識別し、
この期間の動作を較正動作として利用して逐次各ゲイン
Gv,Ga,Gjを設定可能である。
めの較正動作は、較正演算部34から位置指令部31に較正
動作要求を出力することで行われるようになっている。
ただし、これらの要求に基づく較正動作は工作機械10が
待機中等の作業時以外に限られる。また、較正演算部34
は位置指令部31が出力する位置指令値Xrを監視し、移動
部分11の動作が各ゲインGv,Ga,Gjの設定に適した定速度
移動、定加速度移動、定躍動移動となる期間を識別し、
この期間の動作を較正動作として利用して逐次各ゲイン
Gv,Ga,Gjを設定可能である。
【００２４】例えば、移動部分11の速度が図４のようで
あった場合、区間Rv1 と区間Rv2 において定速度移動が
行われることになる。このような場合、較正演算部34
は、区間Rv1 と区間Rv2 において速度ゲインGvの設定演
算を行うことができる。また、移動部分11の速度が図５
のようであった場合、区間Ra1 と区間Ra2 において定加
速度移動が行われることになる。このような場合、較正
演算部34は、区間Ra1 と区間Ra2 において加速度ゲイン
Gvの設定演算を行うことができる。さらに、移動部分11
の速度が図６のようであった場合、区間Rj1 と区間Rj2
において定躍動移動が行われることになる。このような
場合、較正演算部34は、区間Rj1 と区間Rj2 において躍
動ゲインGvの設定演算を行うことができる。
あった場合、区間Rv1 と区間Rv2 において定速度移動が
行われることになる。このような場合、較正演算部34
は、区間Rv1 と区間Rv2 において速度ゲインGvの設定演
算を行うことができる。また、移動部分11の速度が図５
のようであった場合、区間Ra1 と区間Ra2 において定加
速度移動が行われることになる。このような場合、較正
演算部34は、区間Ra1 と区間Ra2 において加速度ゲイン
Gvの設定演算を行うことができる。さらに、移動部分11
の速度が図６のようであった場合、区間Rj1 と区間Rj2
において定躍動移動が行われることになる。このような
場合、較正演算部34は、区間Rj1 と区間Rj2 において躍
動ゲインGvの設定演算を行うことができる。
【００２５】このような本実施例においては、動作制御
部23の位置指令部31およびフィードバック制御部32によ
り位置指令値Xrに基づく工作機械10の基本的な動作制御
が行われるとともに、指令補正部33により位置指令値Xr
に応じた補正値によるフィードフォワード制御が行われ
る。この指令補正部33による補正は、一般的な運動解析
レベルである速度補正値Cvおよび加速度補正値Caに加
え、加速度を更に一階微分した躍動についての躍動補正
値Cjについても行われる。具体的には、移動時には主に
速度による補正が行われ、速度変化の際には加速度およ
び躍動による補正が行われ、各時点での動作精度が確保
される。また、停止の際には基本的な位置フィードバッ
クループによる精度確保が行われる。従って、本実施例
によれば、位置指令値Xrに対する工作機械10の基本的な
動作精度が高められることになる。
部23の位置指令部31およびフィードバック制御部32によ
り位置指令値Xrに基づく工作機械10の基本的な動作制御
が行われるとともに、指令補正部33により位置指令値Xr
に応じた補正値によるフィードフォワード制御が行われ
る。この指令補正部33による補正は、一般的な運動解析
レベルである速度補正値Cvおよび加速度補正値Caに加
え、加速度を更に一階微分した躍動についての躍動補正
値Cjについても行われる。具体的には、移動時には主に
速度による補正が行われ、速度変化の際には加速度およ
び躍動による補正が行われ、各時点での動作精度が確保
される。また、停止の際には基本的な位置フィードバッ
クループによる精度確保が行われる。従って、本実施例
によれば、位置指令値Xrに対する工作機械10の基本的な
動作精度が高められることになる。
【００２６】ここで、各補正値Cv,Ca,Cjは各々に対応す
る補正ゲインGv,Ga,Gjにより演算され、各ゲインGv,Ga,
Gjは工作機械10の動作中にその設定が行われるものであ
るため、各ゲインGv,Ga,Gjには工作機械10における重力
の影響や各部の特性等の定常的な誤差が反映され、外乱
Tvとして現れた際にはこれを相殺することができ、これ
らの外乱Tvによる動作精度の低下を確実に防止すること
ができる。
る補正ゲインGv,Ga,Gjにより演算され、各ゲインGv,Ga,
Gjは工作機械10の動作中にその設定が行われるものであ
るため、各ゲインGv,Ga,Gjには工作機械10における重力
の影響や各部の特性等の定常的な誤差が反映され、外乱
Tvとして現れた際にはこれを相殺することができ、これ
らの外乱Tvによる動作精度の低下を確実に防止すること
ができる。
【００２７】図７ないし図９には本発明の第一実施例が
示されている。図７において、回転機械70は工作機械の
加工用主軸等であり、その回転動作制御を行うためにＮ
Ｃ装置20が接続されている。
示されている。図７において、回転機械70は工作機械の
加工用主軸等であり、その回転動作制御を行うためにＮ
Ｃ装置20が接続されている。
【００２８】回転機械70は、加工用主軸等の回転部分7
1、ＮＣ装置20からの加速度指令値Arにより回転部分71
を駆動するモータ72、回転部分71の回転速度を検出して
速度フィードバックVfとしてＮＣ装置20に出力するタコ
ゼネレータ73を備えている。ＮＣ装置20は、前記第一実
施例と同様な磁気ディスク21、プログラム解析部22、動
作制御部23を備えている。ただし、本実施例の動作制御
部23は回転速度を制御するものであり、位置に関する制
御は省略されている。
1、ＮＣ装置20からの加速度指令値Arにより回転部分71
を駆動するモータ72、回転部分71の回転速度を検出して
速度フィードバックVfとしてＮＣ装置20に出力するタコ
ゼネレータ73を備えている。ＮＣ装置20は、前記第一実
施例と同様な磁気ディスク21、プログラム解析部22、動
作制御部23を備えている。ただし、本実施例の動作制御
部23は回転速度を制御するものであり、位置に関する制
御は省略されている。
【００２９】図８において、動作制御部23は、動作指令
CMD から回転部分71の回転速度を与える速度指令値Vrを
生成する速度指令部81を備えるとともに、この速度指令
値Vrと速度フィードバックVfとの偏差Evが０になるよう
にモータ72を動作させる加速度指令値Arを出力するフィ
ードバック制御部82を備えている。なお、これらの速度
指令部81、フィードバック制御部82は既存のものであ
る。
CMD から回転部分71の回転速度を与える速度指令値Vrを
生成する速度指令部81を備えるとともに、この速度指令
値Vrと速度フィードバックVfとの偏差Evが０になるよう
にモータ72を動作させる加速度指令値Arを出力するフィ
ードバック制御部82を備えている。なお、これらの速度
指令部81、フィードバック制御部82は既存のものであ
る。
【００３０】一方、動作制御部23には、本発明に基づく
予見制御を実現するために指令補正部83および較正演算
部84が設けられている。指令補正部83は、速度指令値Vr
に応じて加速度補正値Ca、躍動補正値Cjを演算し、各補
正値Ca,Cj によりフィードバック制御部82による動作制
御の補正を行うものである。
予見制御を実現するために指令補正部83および較正演算
部84が設けられている。指令補正部83は、速度指令値Vr
に応じて加速度補正値Ca、躍動補正値Cjを演算し、各補
正値Ca,Cj によりフィードバック制御部82による動作制
御の補正を行うものである。
【００３１】加速度補正値Caは、速度指令値Vrの一階微
分(dVr/dt)と予め設定された加速度ゲインGaとからCa=
(dVr/dt)Ga として演算されるように設定されている。
躍動補正値Cjは、速度指令値Vrの二階微分(d2Vr/dt2)と
予め設定された躍動ゲインGjとからCj=(d2Vr/dt2)Gj と
して演算されるように設定されている。
分(dVr/dt)と予め設定された加速度ゲインGaとからCa=
(dVr/dt)Ga として演算されるように設定されている。
躍動補正値Cjは、速度指令値Vrの二階微分(d2Vr/dt2)と
予め設定された躍動ゲインGjとからCj=(d2Vr/dt2)Gj と
して演算されるように設定されている。
【００３２】このような指令補正部83を含む動作制御部
23ないし工作機械10の伝達関数は図９のように表され
る。図９において、速度指令値Vrが与えられると、この
フィードバック制御部82により加速度指令値Arが出力さ
れ、この加速度指令値Arに基づいて回転機械70が動作す
る。回転機械70の回転による速度フィードバックVfはフ
ィードバック制御部82の入力にフィードバックされ、こ
れらにより基本的なフィードバック制御ループが形成さ
れる。
23ないし工作機械10の伝達関数は図９のように表され
る。図９において、速度指令値Vrが与えられると、この
フィードバック制御部82により加速度指令値Arが出力さ
れ、この加速度指令値Arに基づいて回転機械70が動作す
る。回転機械70の回転による速度フィードバックVfはフ
ィードバック制御部82の入力にフィードバックされ、こ
れらにより基本的なフィードバック制御ループが形成さ
れる。
【００３３】一方、与えられた速度指令値Vrは指令補正
部83にも入力され、指令補正部83は速度指令値Vrおよび
各ゲインGa,Gjから各補正値Ca,Cj を演算し、算出され
た各補正値Ca,Cj はフィードバック制御部82からの加速
度指令値Arに加えられる。ここで、前述した基本的なフ
ィードバック制御ループには環境等に応じた外乱Taが加
わる。しかし、各補正値Ca,Cj が適切に設定されていれ
ば、外乱Taを相殺して回転機械70の回転速度に影響がで
ないようにすることが可能である。
部83にも入力され、指令補正部83は速度指令値Vrおよび
各ゲインGa,Gjから各補正値Ca,Cj を演算し、算出され
た各補正値Ca,Cj はフィードバック制御部82からの加速
度指令値Arに加えられる。ここで、前述した基本的なフ
ィードバック制御ループには環境等に応じた外乱Taが加
わる。しかし、各補正値Ca,Cj が適切に設定されていれ
ば、外乱Taを相殺して回転機械70の回転速度に影響がで
ないようにすることが可能である。
【００３４】図８に戻って、較正演算部84は、指令補正
部83で用いる各ゲインGa,Gj を設定するものである。加
速度ゲインGaは、躍動ゲインGjをGj=0に設定し、回転部
分71に(dv/dt) 一定の定加速度移動を行わせ、この際に
偏差Ev=0となるように設定される。躍動ゲインGjは、加
速度ゲインGaの設定の後に、回転部分71に(d2v/dt2) 一
定の定躍動移動を行わせ、この際に偏差Ev=0となるよう
に設定される。このような各ゲインGa,Gj を設定するた
めの較正動作は、速度ゲインGvがないだけであとは前記
第一実施例と同様に行われるものであり、ここでは説明
を省略する。
部83で用いる各ゲインGa,Gj を設定するものである。加
速度ゲインGaは、躍動ゲインGjをGj=0に設定し、回転部
分71に(dv/dt) 一定の定加速度移動を行わせ、この際に
偏差Ev=0となるように設定される。躍動ゲインGjは、加
速度ゲインGaの設定の後に、回転部分71に(d2v/dt2) 一
定の定躍動移動を行わせ、この際に偏差Ev=0となるよう
に設定される。このような各ゲインGa,Gj を設定するた
めの較正動作は、速度ゲインGvがないだけであとは前記
第一実施例と同様に行われるものであり、ここでは説明
を省略する。
【００３５】このような本実施例によっても、前記第一
実施例と同様な効果を得ることができ、基本的なフィー
ドバック制御に加えて加速度、躍動レベルの補正を行う
ことで、高い制御精度が得られかつ外乱Taも相殺され、
回転機械70の回転動作を安定しかつ正確なものとするこ
とができる。
実施例と同様な効果を得ることができ、基本的なフィー
ドバック制御に加えて加速度、躍動レベルの補正を行う
ことで、高い制御精度が得られかつ外乱Taも相殺され、
回転機械70の回転動作を安定しかつ正確なものとするこ
とができる。
【００３６】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、以下に示すような変形等は本発明に含まれ
るものである。例えば、前記各実施例ではそれぞれ加速
度および躍動レベルまでの補正を行ったが、それ以上の
微分成分についての補正を追加してもよい。
のではなく、以下に示すような変形等は本発明に含まれ
るものである。例えば、前記各実施例ではそれぞれ加速
度および躍動レベルまでの補正を行ったが、それ以上の
微分成分についての補正を追加してもよい。
【００３７】また、動作中に較正動作を行う時期として
は、軸移動の際の早送り中などが好適であり、非動作中
に較正動作を行う場合には工具交換時等も利用すること
ができる。そして、各ゲインの設定は前記実施例のよう
に非動作時の較正専用の動作により行うものと、動作中
の特定の状態を利用して行うものとの併用に限らず、何
れか一方であってもよい。
は、軸移動の際の早送り中などが好適であり、非動作中
に較正動作を行う場合には工具交換時等も利用すること
ができる。そして、各ゲインの設定は前記実施例のよう
に非動作時の較正専用の動作により行うものと、動作中
の特定の状態を利用して行うものとの併用に限らず、何
れか一方であってもよい。
【００３８】さらに、各補正を与える各ゲインは単一の
組合せに限らず、移動方向に応じて複数の組合わせを記
録しておき、同じ方向の移動の際には随時呼び出して使
用するようにしてもよく、外乱が主に重力である場合な
ど上下の別で各ゲインを入れ換えるようにしてもよい。
そして、各補正を与える各ゲインは前記各実施例のよう
な較正動作による設定に限らず、予め実験等により調整
された値等をプリセットして用いてもよい。
組合せに限らず、移動方向に応じて複数の組合わせを記
録しておき、同じ方向の移動の際には随時呼び出して使
用するようにしてもよく、外乱が主に重力である場合な
ど上下の別で各ゲインを入れ換えるようにしてもよい。
そして、各補正を与える各ゲインは前記各実施例のよう
な較正動作による設定に限らず、予め実験等により調整
された値等をプリセットして用いてもよい。
【００３９】一方、前記各実施例の動作制御部23等の具
体的構成は実施にあたって適宜設定すればよく、較正演
算部34, 84等はマイクロプロセッサ等を用いて実現する
ことができ、信号処理を高速で行う必要がある指令補正
部33や指令補正部83はディジタルシグナルプロセッサ等
を用いて構成することが望ましい。
体的構成は実施にあたって適宜設定すればよく、較正演
算部34, 84等はマイクロプロセッサ等を用いて実現する
ことができ、信号処理を高速で行う必要がある指令補正
部33や指令補正部83はディジタルシグナルプロセッサ等
を用いて構成することが望ましい。
【００４０】また、本発明が適用される制御装置および
制御される装置の種別等は任意であり、本発明に基づく
補正が適用される基本となる制御方法は前記各実施例の
ようなフィードバックループに限らず、多重ループある
いはオープンループ等に適用してもよい。
制御される装置の種別等は任意であり、本発明に基づく
補正が適用される基本となる制御方法は前記各実施例の
ようなフィードバックループに限らず、多重ループある
いはオープンループ等に適用してもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
位置や速度の通常の制御に加えて加速度をさらに微分し
た躍動のレベルまでの補正を行うことにより、動作精度
を高めることができるとともに、補正値を与えるゲイン
を環境等に応じて適宜設定調整することで定常的な外乱
等に対応することができ、制御される装置の動作精度を
さらに高めることができる。
位置や速度の通常の制御に加えて加速度をさらに微分し
た躍動のレベルまでの補正を行うことにより、動作精度
を高めることができるとともに、補正値を与えるゲイン
を環境等に応じて適宜設定調整することで定常的な外乱
等に対応することができ、制御される装置の動作精度を
さらに高めることができる。
【図１】本発明の第一実施例の概略構成を示すブロック
図。
図。
【図２】前記第一実施例の要部を示すブロック図。
【図３】前記第一実施例の要部の伝達関数モデルを示す
ブロック図。
ブロック図。
【図４】前記第一実施例の速度ゲインの較正動作が行え
る状態を示すグラフ。
る状態を示すグラフ。
【図５】前記第一実施例の加速度ゲインの較正動作が行
える状態を示すグラフ。
える状態を示すグラフ。
【図６】前記第一実施例の躍動ゲインの較正動作が行え
る状態を示すグラフ。
る状態を示すグラフ。
【図７】本発明の第二実施例の概略構成を示すブロック
図。
図。
【図８】前記第二実施例の要部を示すブロック図。
【図９】前記第二実施例の要部の伝達関数モデルを示す
ブロック図。
ブロック図。
【図10】従来技術の伝達関数モデルを示すブロック図。
【図11】従来技術の別の伝達関数モデルを示すブロック
図。
図。
10 工作機械 20 ＮＣ装置 23 動作制御部 33 指令補正部 34 較正演算部 70 回転機械 83 指令補正部 84 較正演算部 Xr 位置指令値 Vr 速度指令値 Cv 速度補正値 Ca 加速度補正値 Cj 躍動補正値 Gv 速度ゲイン Ga 加速度ゲイン Gj 躍動ゲイン Tv, Ta 外乱
Claims (4)
- 【請求項１】 動作装置に入力される位置指令値Xrに対
し、 前記位置指令値の一階微分(dXr/dt)と予め設定された速
度ゲインGvとから速度補正値Cv=(dXr/dt)Gv を求め、 前記位置指令値の二階微分(d2Xr/dt2)と予め設定された
加速度ゲインGaとから加速度補正値Ca=(d2Xr/dt2)Ga を
求め、 前記位置指令値の三階微分(d3Xr/dt3)と予め設定された
躍動ゲインGjとから躍動補正値Cj=(d3Xr/dt3)Gj を求
め、 前記動作装置を位置指令値Xr値Vrに基づいて動作させる
とともに前記各補正値Cv, Ca, Cjに基づいて動作を補正
することを特徴とする動作制御装置の予見制御方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の動作制御装置の予見制御
方法において、 前記速度ゲインGvをそれぞれGa=0, Gj=0に設定して(dx/
dt) 一定の定速度移動を行った際に位置偏差Ex=0となる
ように設定し、 前記加速度ゲインGaを速度ゲインGvの設定の後にGj=0に
設定して(d2x/dt2) 一定の定加速度移動を行った際に位
置偏差Ex=0となるように設定し、 前記躍動ゲインGjを加速度ゲインGaの設定の後に(d3x/d
t3) 一定の定躍動移動を行った際に位置偏差Ex=0となる
ように設定しておくことを特徴とする動作制御装置の予
見制御方法。 - 【請求項３】 動作装置に入力される速度指令値Vrに対
し、 前記速度指令値の一階微分(dVr/dt)と予め設定された加
速度ゲインGaとから速度補正値Ca=(dVr/dt)Ga を求め、 前記速度指令値の二階微分(d2Vr/dt2)と予め設定された
躍動ゲインGjとから躍動補正値Cj=(d2Vr/dt2)Gj を求
め、 前記動作装置を前記速度指令値Vrに基づいて動作させる
とともに前記各補正値Ca, Cjに基づいて動作を補正する
ことを特徴とする動作制御装置の予見制御方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の動作制御装置の予見制御
方法において、 前記加速度ゲインGaをGj=0に設定して(dv/dt) 一定の定
加速度移動を行った際に速度偏差Ev=0となるように設定
し、 前記躍動ゲインGjを加速度ゲインGaの設定の後に(d2v/d
t2) 一定の定躍動移動を行った際に位置偏差Ev=0となる
ように設定しておくことを特徴とする動作制御装置の予
見制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25479791A JPH0561506A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 動作制御装置の予見制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25479791A JPH0561506A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 動作制御装置の予見制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0561506A true JPH0561506A (ja) | 1993-03-12 |
Family
ID=17270028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25479791A Pending JPH0561506A (ja) | 1991-09-04 | 1991-09-04 | 動作制御装置の予見制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0561506A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006011519A1 (ja) * | 2004-07-27 | 2008-05-01 | 株式会社安川電機 | サーボ制御装置 |
| JP2010088213A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Brother Ind Ltd | 制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285601A (ja) * | 1987-05-01 | 1988-11-22 | ゼネラル・モータース・コーポレーション | 適応フィードフォワード経路追跡による運動制御装置 |
| JPH0285902A (ja) * | 1988-09-22 | 1990-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | フィードフォワード制御装置 |
-
1991
- 1991-09-04 JP JP25479791A patent/JPH0561506A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285601A (ja) * | 1987-05-01 | 1988-11-22 | ゼネラル・モータース・コーポレーション | 適応フィードフォワード経路追跡による運動制御装置 |
| JPH0285902A (ja) * | 1988-09-22 | 1990-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | フィードフォワード制御装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2006011519A1 (ja) * | 2004-07-27 | 2008-05-01 | 株式会社安川電機 | サーボ制御装置 |
| JP4697139B2 (ja) * | 2004-07-27 | 2011-06-08 | 株式会社安川電機 | サーボ制御装置 |
| JP2010088213A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Brother Ind Ltd | 制御装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970805 |