JPH06187045A - 位置決め装置 - Google Patents
位置決め装置Info
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- JPH06187045A JPH06187045A JP23248993A JP23248993A JPH06187045A JP H06187045 A JPH06187045 A JP H06187045A JP 23248993 A JP23248993 A JP 23248993A JP 23248993 A JP23248993 A JP 23248993A JP H06187045 A JPH06187045 A JP H06187045A
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 位置指令手段や位置制御手段の各種パラメー
タ設定時に発生する不安定動作を解消する。パラメータ
調整作業を不要にする。 【構成】 制御対象３に対する位置指令値を出力する位
置指令手段１Ａと、制御対象３の位置実際値を位置指令
値に一致させるように制御する位置制御手段２とを備え
た位置決め装置に関する。制御対象３の質量または慣性
値を推定する質量推定手段４と、位置指令値の２階時間
微分値を制限値以内に抑える加速度リミッタ１１とを備
える。質量推定手段４により推定された質量または慣性
値と位置制御手段２が出力可能な最大推力またはトルク
とに基づく最大加速度を加速度リミッタ１１における制
限値とする。
タ設定時に発生する不安定動作を解消する。パラメータ
調整作業を不要にする。 【構成】 制御対象３に対する位置指令値を出力する位
置指令手段１Ａと、制御対象３の位置実際値を位置指令
値に一致させるように制御する位置制御手段２とを備え
た位置決め装置に関する。制御対象３の質量または慣性
値を推定する質量推定手段４と、位置指令値の２階時間
微分値を制限値以内に抑える加速度リミッタ１１とを備
える。質量推定手段４により推定された質量または慣性
値と位置制御手段２が出力可能な最大推力またはトルク
とに基づく最大加速度を加速度リミッタ１１における制
限値とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、移動ロボットや各種搬
送装置等の駆動装置において、物体を駆動してある位置
から他の位置にまで移動させるサーボ制御を行うための
位置決め装置に関する。
送装置等の駆動装置において、物体を駆動してある位置
から他の位置にまで移動させるサーボ制御を行うための
位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】位置指令手段及び位置制御手段からなる
位置決め装置では、一般に、位置制御手段の出力推力ま
たはトルクがその手段の出力可能な最大値以下である必
要がある。もしそうでないと、位置制御手段の出力し得
る最大推力以上の加速度となるような位置指令値を位置
制御手段に与えても、位置実際値がこれに追従できない
ため、過大な位置偏差を生じてしまい、オーバシュート
やハンチング等の不安定動作を引き起こしてしまう。
位置決め装置では、一般に、位置制御手段の出力推力ま
たはトルクがその手段の出力可能な最大値以下である必
要がある。もしそうでないと、位置制御手段の出力し得
る最大推力以上の加速度となるような位置指令値を位置
制御手段に与えても、位置実際値がこれに追従できない
ため、過大な位置偏差を生じてしまい、オーバシュート
やハンチング等の不安定動作を引き起こしてしまう。
【０００３】従って従来の位置決め装置では、位置指令
手段や位置制御手段の各種パラメータの設定内容によっ
ては上述のような不安定動作を引き起こす危険性を持っ
ており、実際に不安定動作が起きた場合にはこれを抑制
するべく各種パラメータを調整しなければならなかっ
た。
手段や位置制御手段の各種パラメータの設定内容によっ
ては上述のような不安定動作を引き起こす危険性を持っ
ており、実際に不安定動作が起きた場合にはこれを抑制
するべく各種パラメータを調整しなければならなかっ
た。
【０００４】例えば、図９は従来の位置決め装置の構成
を示すブロック図である。図において、位置指令手段１
により加速度設定値Ｘ"*を積分器１２ａ，１２ｂを介し
て生成した第１の位置指令値Ｘ1 *は、位置制御手段２に
与えられ、最終的に制御対象３を駆動する。このとき、
上記位置指令値Ｘ1 *は位置制御手段２内のフィルタ５ａ
を介して第２の位置指令値Ｘ2 *に変換される。そして、
この位置指令値Ｘ2 *と制御対象３からの位置実際値Ｘと
の偏差が加算器２１により演算されると共に、上記偏差
に位置調節器２２のゲインＫpを乗じたものが速度指令
値ｎ*として速度制御手段２３に入力され、推力Ｆによ
って制御対象３を駆動する。
を示すブロック図である。図において、位置指令手段１
により加速度設定値Ｘ"*を積分器１２ａ，１２ｂを介し
て生成した第１の位置指令値Ｘ1 *は、位置制御手段２に
与えられ、最終的に制御対象３を駆動する。このとき、
上記位置指令値Ｘ1 *は位置制御手段２内のフィルタ５ａ
を介して第２の位置指令値Ｘ2 *に変換される。そして、
この位置指令値Ｘ2 *と制御対象３からの位置実際値Ｘと
の偏差が加算器２１により演算されると共に、上記偏差
に位置調節器２２のゲインＫpを乗じたものが速度指令
値ｎ*として速度制御手段２３に入力され、推力Ｆによ
って制御対象３を駆動する。
【０００５】ここで、位置制御手段２が出力し得る最大
推力以上の加速度となるような位置指令値Ｘ1 *が与えら
れる場合には、前述のごとく位置実際値Ｘが追従できな
いため不安定動作を引き起こす。従って、この不安定動
作を未然に防止するために加速度を抑制する方法として
は、まず位置指令手段１において加速度設定値Ｘ"*を小
さくすること、フィルタ５ａの時定数を大きくするこ
と、更に、位置調節器２２のゲインＫpを小さくするこ
とが考えられる。
推力以上の加速度となるような位置指令値Ｘ1 *が与えら
れる場合には、前述のごとく位置実際値Ｘが追従できな
いため不安定動作を引き起こす。従って、この不安定動
作を未然に防止するために加速度を抑制する方法として
は、まず位置指令手段１において加速度設定値Ｘ"*を小
さくすること、フィルタ５ａの時定数を大きくするこ
と、更に、位置調節器２２のゲインＫpを小さくするこ
とが考えられる。
【０００６】これらの方法のうち最良のものは、位置指
令手段１において加速度設定値Ｘ"*を小さくすることで
あるが、比較的安価なシステム等では、位置指令手段が
加速度を任意に設定できる機能を持たないものがある。
従ってこの場合には、次善策としてフィルタ５ａの時定
数を大きくする必要があるが、このようなフィルタを持
たないシステムでは位置調節器２２のゲインＫpを調節
してこれを小さくしなくてはならない。
令手段１において加速度設定値Ｘ"*を小さくすることで
あるが、比較的安価なシステム等では、位置指令手段が
加速度を任意に設定できる機能を持たないものがある。
従ってこの場合には、次善策としてフィルタ５ａの時定
数を大きくする必要があるが、このようなフィルタを持
たないシステムでは位置調節器２２のゲインＫpを調節
してこれを小さくしなくてはならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の位置
決め装置では、制御対象とのセッティングに際し、位置
指令手段や位置制御手段の各種パラメータの設定内容に
よっては不安定動作を引き起こす危険性を内包してお
り、実際に不安定動作が起きた場合にはこれを抑制する
べく各種パラメータを調整しなければならなかった。こ
のような調整動作は通常、長時間を要するものであり、
また、動作条件によっては調整値が異なるため再調整が
必要になるという煩雑さを有していた。
決め装置では、制御対象とのセッティングに際し、位置
指令手段や位置制御手段の各種パラメータの設定内容に
よっては不安定動作を引き起こす危険性を内包してお
り、実際に不安定動作が起きた場合にはこれを抑制する
べく各種パラメータを調整しなければならなかった。こ
のような調整動作は通常、長時間を要するものであり、
また、動作条件によっては調整値が異なるため再調整が
必要になるという煩雑さを有していた。
【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、各種パラメータ
の設定内容に起因する不安定動作をなくし、しかも、煩
雑な調整動作を不要にした位置決め装置を提供すること
にある。
れたもので、その目的とするところは、各種パラメータ
の設定内容に起因する不安定動作をなくし、しかも、煩
雑な調整動作を不要にした位置決め装置を提供すること
にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、制御対象に対する位置指令値を出力
する位置指令手段と、制御対象の位置実際値を位置指令
値に一致させるように制御する位置制御手段とを備えた
位置決め装置において、制御対象の質量または慣性値を
推定する質量推定手段と、位置指令値の２階時間微分値
を制限値以内に抑える加速度制限手段とを備え、質量推
定手段により推定された質量または慣性値と位置制御手
段が出力可能な最大推力またはトルクとに基づく最大加
速度を加速度制限手段における制限値とするものであ
る。
め、第１の発明は、制御対象に対する位置指令値を出力
する位置指令手段と、制御対象の位置実際値を位置指令
値に一致させるように制御する位置制御手段とを備えた
位置決め装置において、制御対象の質量または慣性値を
推定する質量推定手段と、位置指令値の２階時間微分値
を制限値以内に抑える加速度制限手段とを備え、質量推
定手段により推定された質量または慣性値と位置制御手
段が出力可能な最大推力またはトルクとに基づく最大加
速度を加速度制限手段における制限値とするものであ
る。
【００１０】第２の発明は、位置指令手段と位置制御手
段とが別ユニットに分かれていて位置指令値以外の情報
交換を行えない場合や位置指令値演算において位置指令
値の２階時間微分値を最大加速度以下にするような複雑
な演算を行えない場合に有効である。すなわち、第２の
発明は、制御対象の質量または慣性値を推定する質量推
定手段と、位置指令手段からの第１の位置指令値を時間
的に平滑化して第２の位置指令値を出力する平滑化手段
と、この第２の位置指令値の２階時間微分値を制限値以
内に抑えるべく平滑化手段の定数を調節する加速度制限
手段とを備え、質量推定手段により推定された質量また
は慣性値と位置制御手段が出力可能な最大推力またはト
ルクとに基づく最大加速度を加速度制限手段における制
限値とするものである。
段とが別ユニットに分かれていて位置指令値以外の情報
交換を行えない場合や位置指令値演算において位置指令
値の２階時間微分値を最大加速度以下にするような複雑
な演算を行えない場合に有効である。すなわち、第２の
発明は、制御対象の質量または慣性値を推定する質量推
定手段と、位置指令手段からの第１の位置指令値を時間
的に平滑化して第２の位置指令値を出力する平滑化手段
と、この第２の位置指令値の２階時間微分値を制限値以
内に抑えるべく平滑化手段の定数を調節する加速度制限
手段とを備え、質量推定手段により推定された質量また
は慣性値と位置制御手段が出力可能な最大推力またはト
ルクとに基づく最大加速度を加速度制限手段における制
限値とするものである。
【００１１】第３の発明は、更に安価なシステムによっ
て第２の発明のごとき平滑化演算さえ行えないような場
合に有効である。すなわち、第３の発明は、位置制御手
段を、位置指令値と位置実際値との偏差に対しゲインを
乗じて速度指令値を得る位置調節器と、制御対象の速度
実際値を速度指令値に一致させるべく制御する速度制御
手段とにより構成し、制御対象の質量または慣性値を推
定する質量推定手段と、位置調節器から出力される速度
指令値の１階時間微分値を制限値以内に抑えるべく位置
調節器のゲインを調節する加速度制限手段とを備え、質
量推定手段により推定された質量または慣性値と位置制
御手段が出力可能な最大推力またはトルクとに基づく最
大加速度を加速度制限手段における制限値とするもので
ある。
て第２の発明のごとき平滑化演算さえ行えないような場
合に有効である。すなわち、第３の発明は、位置制御手
段を、位置指令値と位置実際値との偏差に対しゲインを
乗じて速度指令値を得る位置調節器と、制御対象の速度
実際値を速度指令値に一致させるべく制御する速度制御
手段とにより構成し、制御対象の質量または慣性値を推
定する質量推定手段と、位置調節器から出力される速度
指令値の１階時間微分値を制限値以内に抑えるべく位置
調節器のゲインを調節する加速度制限手段とを備え、質
量推定手段により推定された質量または慣性値と位置制
御手段が出力可能な最大推力またはトルクとに基づく最
大加速度を加速度制限手段における制限値とするもので
ある。
【００１２】第４の発明は、位置制御手段と速度制御手
段とが別ユニットに構成されていて速度指令値以外の情
報交換を行えない場合に有効である。すなわち、第４の
発明は、制御対象に対する位置指令値を出力する位置指
令手段と、制御対象の位置実際値を位置指令値に一致さ
せるように制御対象に対する速度指令値を出力する位置
制御手段と、制御対象の速度実際値を速度指令値に一致
させるように制御する速度制御手段とを備えた位置決め
装置において、制御対象の質量または慣性値を推定する
質量推定手段と、この質量推定手段により推定された質
量または慣性値と速度制御手段が出力可能な最大推力ま
たはトルクとに基づく最大加速度または加減速時間を表
示する表示手段とを備えたものである。
段とが別ユニットに構成されていて速度指令値以外の情
報交換を行えない場合に有効である。すなわち、第４の
発明は、制御対象に対する位置指令値を出力する位置指
令手段と、制御対象の位置実際値を位置指令値に一致さ
せるように制御対象に対する速度指令値を出力する位置
制御手段と、制御対象の速度実際値を速度指令値に一致
させるように制御する速度制御手段とを備えた位置決め
装置において、制御対象の質量または慣性値を推定する
質量推定手段と、この質量推定手段により推定された質
量または慣性値と速度制御手段が出力可能な最大推力ま
たはトルクとに基づく最大加速度または加減速時間を表
示する表示手段とを備えたものである。
【００１３】
【作用】第１の発明では、位置指令値の２階時間微分値
が最大加速度以下になるように加速度制限手段により制
限を加えることで、位置制御手段による推力が出力可能
な最大値以下となり、位置指令値と位置実際値との偏差
が過大になることもなく常に安定した位置決め動作を実
現する。また、パラメータの調整も不要となる。
が最大加速度以下になるように加速度制限手段により制
限を加えることで、位置制御手段による推力が出力可能
な最大値以下となり、位置指令値と位置実際値との偏差
が過大になることもなく常に安定した位置決め動作を実
現する。また、パラメータの調整も不要となる。
【００１４】第２の発明では、第１の位置指令値を時間
的に平滑化してその結果を第２の位置指令値とする平滑
化手段を設け、第２の位置指令値の２階時間微分値を最
大加速度以内に制限するべく平滑化手段の定数を調節す
ることにより、位置制御手段による推力が出力可能な最
大値以下となって常に安定した位置決め動作を実現する
と共に、調整を不要にする。
的に平滑化してその結果を第２の位置指令値とする平滑
化手段を設け、第２の位置指令値の２階時間微分値を最
大加速度以内に制限するべく平滑化手段の定数を調節す
ることにより、位置制御手段による推力が出力可能な最
大値以下となって常に安定した位置決め動作を実現する
と共に、調整を不要にする。
【００１５】第３の発明では、位置調節器の出力である
速度指令値の１階時間微分値が最大加速度以下になるよ
うに位置調節器のゲインを調整することにより、位置制
御手段による推力が出力可能な最大値以下となって常に
安定した位置決め動作を実現する。
速度指令値の１階時間微分値が最大加速度以下になるよ
うに位置調節器のゲインを調整することにより、位置制
御手段による推力が出力可能な最大値以下となって常に
安定した位置決め動作を実現する。
【００１６】第４の発明では、位置指令手段等の各種パ
ラメータの調整作業が不可欠であるが、一度の試運転に
より質量推定手段が求めた最大加速度または加減速時間
等を表示させることによってパラメータの調整値が判明
するため、試行錯誤を行うことなく調整作業を簡略化す
ることができる。
ラメータの調整作業が不可欠であるが、一度の試運転に
より質量推定手段が求めた最大加速度または加減速時間
等を表示させることによってパラメータの調整値が判明
するため、試行錯誤を行うことなく調整作業を簡略化す
ることができる。
【００１７】
【実施例】以下、図に沿って各発明の実施例を説明す
る。図１は第１の発明の実施例を示すブロック図であ
る。図１において、１Ａは位置指令手段であり、図９の
位置指令手段１に後述の加速度リミッタ１１を付加した
ものである。また、２は図９と同様の位置制御手段、３
は同じく制御対象を示す。
る。図１は第１の発明の実施例を示すブロック図であ
る。図１において、１Ａは位置指令手段であり、図９の
位置指令手段１に後述の加速度リミッタ１１を付加した
ものである。また、２は図９と同様の位置制御手段、３
は同じく制御対象を示す。
【００１８】更に、４は新たに付加された質量推定手段
である。この推定手段４は、制御対象３の質量または慣
性値を動作特性から推定すると共に、これらの推定値
と、位置制御手段２が出力可能な最大推力またはトルク
とに基づき、最大加速度αmax（または最大角加速度）
を演算して位置指令手段１Ａ内の加速度リミッタ１１に
出力するものである。
である。この推定手段４は、制御対象３の質量または慣
性値を動作特性から推定すると共に、これらの推定値
と、位置制御手段２が出力可能な最大推力またはトルク
とに基づき、最大加速度αmax（または最大角加速度）
を演算して位置指令手段１Ａ内の加速度リミッタ１１に
出力するものである。
【００１９】位置指令手段１Ａ内の加速度リミッタ１１
には加速度設定値Ｘ"*が入力されており、加速度リミッ
タ１１は質量推定手段４からの最大加速度αmaxを越え
ないように加速度設定値Ｘ"*を制限する。そして、位置
指令手段１Ａはこの加速度リミッタ１１の出力に基づき
位置指令演算を行う。
には加速度設定値Ｘ"*が入力されており、加速度リミッ
タ１１は質量推定手段４からの最大加速度αmaxを越え
ないように加速度設定値Ｘ"*を制限する。そして、位置
指令手段１Ａはこの加速度リミッタ１１の出力に基づき
位置指令演算を行う。
【００２０】このように本実施例では、位置指令値Ｘ*
の２階時間微分値Ｘ"*が最大加速度αmax以下になるよ
うに加速度リミッタ１１によって制限することにより、
位置制御手段２から出力される推力Ｆが出力可能な最大
値以下になるため、位置偏差が過大になる不都合がな
く、常に安定した動作を実現することができる。なお、
本実施例は最大加速度αmaxを越える加速度設定値Ｘ"*
に対して制限を加えるものであるから、最大加速度α
maxを越えない加速度設定値Ｘ"*に対しては従来と同様
の動作で何ら差し支えない。
の２階時間微分値Ｘ"*が最大加速度αmax以下になるよ
うに加速度リミッタ１１によって制限することにより、
位置制御手段２から出力される推力Ｆが出力可能な最大
値以下になるため、位置偏差が過大になる不都合がな
く、常に安定した動作を実現することができる。なお、
本実施例は最大加速度αmaxを越える加速度設定値Ｘ"*
に対して制限を加えるものであるから、最大加速度α
maxを越えない加速度設定値Ｘ"*に対しては従来と同様
の動作で何ら差し支えない。
【００２１】次に、図２は第２の発明の実施例を示して
いる。この実施例は実質上、図９における位置制御手段
２を平滑化手段としてのフィルタ５ａと位置制御手段２
Ａとに分離し、かつ、質量推定手段４と加速度制限手段
としての加速度調節器５ｂとを付加して構成されてい
る。なお、位置指令手段１は図９のものと同一である。
上記加速度調節器５ｂには、質量推定手段４からの最大
加速度αmaxとフィルタ５ａからの第２の位置指令値Ｘ2
*とが入力されており、フィルタ５ａに対してその時定
数を調節する信号を出力する。
いる。この実施例は実質上、図９における位置制御手段
２を平滑化手段としてのフィルタ５ａと位置制御手段２
Ａとに分離し、かつ、質量推定手段４と加速度制限手段
としての加速度調節器５ｂとを付加して構成されてい
る。なお、位置指令手段１は図９のものと同一である。
上記加速度調節器５ｂには、質量推定手段４からの最大
加速度αmaxとフィルタ５ａからの第２の位置指令値Ｘ2
*とが入力されており、フィルタ５ａに対してその時定
数を調節する信号を出力する。
【００２２】すなわち、加速度調節器５ｂは、第２の位
置指令値Ｘ2 *の２階時間微分値が最大加速度αmaxより
も大きくなったときに、フィルタ５ａの時定数を操作し
てこれが最大値以下になるように動作する。以下に、フ
ィルタ５ａが離散時間系１次フィルタである場合の時定
数の操作について説明する。まず、この時のフィルタ演
算は次の数式１により表される。
置指令値Ｘ2 *の２階時間微分値が最大加速度αmaxより
も大きくなったときに、フィルタ５ａの時定数を操作し
てこれが最大値以下になるように動作する。以下に、フ
ィルタ５ａが離散時間系１次フィルタである場合の時定
数の操作について説明する。まず、この時のフィルタ演
算は次の数式１により表される。
【００２３】
【数１】 Ｘ2 * (i)＝Ｘ2 * (i-1)＋｛Ｘ1 * (i)−Ｘ2 * (i-1)｝・Ｔs／
Ｔf
Ｔf
【００２４】なお、数式１において、Ｔsはサンプリン
グ周期、Ｔfはフィルタ５ａの時定数である。
グ周期、Ｔfはフィルタ５ａの時定数である。
【００２５】ここで、第２の位置指令値Ｘ2 *の２階時間
微分値に関し、最大加速度αmaxとの間で数式２が成立
する場合には、数式３によりＸ2 * (i)を再計算し、フィ
ルタ５ａの時定数Ｔfを数式４により再度演算する。
微分値に関し、最大加速度αmaxとの間で数式２が成立
する場合には、数式３によりＸ2 * (i)を再計算し、フィ
ルタ５ａの時定数Ｔfを数式４により再度演算する。
【００２６】
【数２】 ｛Ｘ2 * (i)−Ｘ2 * (i-1)｝−｛Ｘ2 * (i-1)−Ｘ2 * (i-2)｝＞
αmax
αmax
【００２７】
【数３】 Ｘ2 * (i)＝２Ｘ2 * (i-1)−Ｘ2 * (i-2)＋αmax
【００２８】
【数４】 Ｔf＝Ｔs・｛Ｘ1 * (i)−Ｘ2 * (i-1)｝／｛Ｘ2 * (i)−Ｘ2 *
(i-1)｝
(i-1)｝
【００２９】なお、加減速調整器５ｂによる調整過程に
おいて、フィルタ５ａの時定数Ｔfを一度大きくした後
は通常、小さくしない方が良い。なぜなら、加速時に最
大加速度αmaxを越えたならば減速時にもこれを越える
可能性が高いからである。フィルタ５ａは位置に関する
フィルタであるため、移動時には時定数に比例する遅れ
を伴っている。従って、一度大きくした時定数Ｔfを移
動中に小さくすると、遅れも比例して小さくなってしま
い、そこで減速を開始すると位置指令値に追従できずに
大きくオーバシュートしてしまうことになる。従って、
安定な動作を確保するだけならば、時定数Ｔfを大きく
する一方で良く、小さくする必要はない。
おいて、フィルタ５ａの時定数Ｔfを一度大きくした後
は通常、小さくしない方が良い。なぜなら、加速時に最
大加速度αmaxを越えたならば減速時にもこれを越える
可能性が高いからである。フィルタ５ａは位置に関する
フィルタであるため、移動時には時定数に比例する遅れ
を伴っている。従って、一度大きくした時定数Ｔfを移
動中に小さくすると、遅れも比例して小さくなってしま
い、そこで減速を開始すると位置指令値に追従できずに
大きくオーバシュートしてしまうことになる。従って、
安定な動作を確保するだけならば、時定数Ｔfを大きく
する一方で良く、小さくする必要はない。
【００３０】しかるに、図３、図４に示すように、移動
速度の大きさによって同じ加速度に制限するために必要
なフィルタの時定数は異なっている。なお、これらの図
は、高速加減速時（図３）及び低速加減速時（図４）に
ついて、第１及び第２の位置指令値Ｘ1 *，Ｘ2 *の１階時
間微分値Ｘ1'*，Ｘ2'*及び最大加速度αmaxと時間との
関係を示したものである。
速度の大きさによって同じ加速度に制限するために必要
なフィルタの時定数は異なっている。なお、これらの図
は、高速加減速時（図３）及び低速加減速時（図４）に
ついて、第１及び第２の位置指令値Ｘ1 *，Ｘ2 *の１階時
間微分値Ｘ1'*，Ｘ2'*及び最大加速度αmaxと時間との
関係を示したものである。
【００３１】すなわち、図３の高速加減速時では、加速
度が最大加速度αmaxを越えないためには時定数Ｔf＝Ｔ
1でなくてはならないが、図４の低速加減速時では、Ｔf
＝Ｔ2で良い。ここで、Ｔ1＞Ｔ2である。図４の場合に
おいてＴf＝Ｔ1とすることは、不必要に動作を遅くする
だけである。通常、１回の動作を終了したときにフィル
タの入出力が一致することから、この時にフィルタ５ａ
の時定数を初期値に戻すことにより、常に最適な時定数
を採ることができる。なお、フィルタ５ａは例えばＳ字
特性を得ることも兼ねて、２次または３次フィルタとし
ても良い。
度が最大加速度αmaxを越えないためには時定数Ｔf＝Ｔ
1でなくてはならないが、図４の低速加減速時では、Ｔf
＝Ｔ2で良い。ここで、Ｔ1＞Ｔ2である。図４の場合に
おいてＴf＝Ｔ1とすることは、不必要に動作を遅くする
だけである。通常、１回の動作を終了したときにフィル
タの入出力が一致することから、この時にフィルタ５ａ
の時定数を初期値に戻すことにより、常に最適な時定数
を採ることができる。なお、フィルタ５ａは例えばＳ字
特性を得ることも兼ねて、２次または３次フィルタとし
ても良い。
【００３２】また、第１の位置指令値Ｘ1 *の１階時間微
分値がステップ状に変化する場合（加速度は無限大）、
フィルタ演算を数式５のようにすることで第２の位置指
令値Ｘ2 *の１階時間微分値を直線加減速波形にすること
ができ、かつ、そのときの加速度を最大加速度αmaxに
抑えることができる。
分値がステップ状に変化する場合（加速度は無限大）、
フィルタ演算を数式５のようにすることで第２の位置指
令値Ｘ2 *の１階時間微分値を直線加減速波形にすること
ができ、かつ、そのときの加速度を最大加速度αmaxに
抑えることができる。
【００３３】
【数５】 ｄＸ2 *／ｄｔ＝√｛（Ｘ1 *−Ｘ2 *）・２αmax｝
【００３４】次に、図５は第３の発明の実施例を示して
いる。この実施例は、図１、図２と同様の質量推定手段
４を備え、かつ、位置制御手段２Ａからの速度指令値ｎ
*と最大加速度αmaxとに基づき位置制御手段２Ａ内の位
置調節器２２のゲインＫpを調節する加速度制限手段と
しての加速度調節器５を備えたものである。
いる。この実施例は、図１、図２と同様の質量推定手段
４を備え、かつ、位置制御手段２Ａからの速度指令値ｎ
*と最大加速度αmaxとに基づき位置制御手段２Ａ内の位
置調節器２２のゲインＫpを調節する加速度制限手段と
しての加速度調節器５を備えたものである。
【００３５】加速度調節器５は、位置調節器２２の出力
である速度指令値ｎ*の１階時間微分値が最大加速度α
maxを越えたときに位置調節器２２のゲインＫpを調節
し、これが最大値以下になるように動作する。ここで、
前記速度指令値ｎ*は、離散時間系における演算では次
の数式６によって求められる。
である速度指令値ｎ*の１階時間微分値が最大加速度α
maxを越えたときに位置調節器２２のゲインＫpを調節
し、これが最大値以下になるように動作する。ここで、
前記速度指令値ｎ*は、離散時間系における演算では次
の数式６によって求められる。
【００３６】
【数６】 ｎ* (i)＝｛Ｘ* (i)−Ｘ(i)｝・Ｋp
【００３７】よって加速度調節器５は、ｎ* (i)−ｎ*
(i-1)＞αmaxとなったときに数式７、数式８によりｎ*
(i)，Ｋpを演算する。
(i-1)＞αmaxとなったときに数式７、数式８によりｎ*
(i)，Ｋpを演算する。
【００３８】
【数７】 ｎ* (i)＝ｎ* (i-1)＋αmax
【００３９】
【数８】 Ｋp＝ｎ* (i)／｛Ｘ* (i)−Ｘ(i)｝
【００４０】第２の発明の実施例と同様の理由により、
ゲインＫpを一度小さくした後は通常、大きくしない方
が良い。位置調節器２２のゲインＫpは、一種のフィル
タ時定数のような役割を果たすため、移動時の位置実際
値Ｘは位置指令値Ｘ*に対してゲインＫpに反比例する遅
れを伴っている。従って、一度小さくしたゲインＫpを
移動中に大きくすると、遅れも反比例して小さくなって
しまい、そこで減速を開始すると位置指令値に追従でき
ずに大きくオーバシュートしてしまうことになる。従っ
て、安定な動作を確保するだけならば、ゲインＫpを小
さくする一方で良く、大きくする必要はない。
ゲインＫpを一度小さくした後は通常、大きくしない方
が良い。位置調節器２２のゲインＫpは、一種のフィル
タ時定数のような役割を果たすため、移動時の位置実際
値Ｘは位置指令値Ｘ*に対してゲインＫpに反比例する遅
れを伴っている。従って、一度小さくしたゲインＫpを
移動中に大きくすると、遅れも反比例して小さくなって
しまい、そこで減速を開始すると位置指令値に追従でき
ずに大きくオーバシュートしてしまうことになる。従っ
て、安定な動作を確保するだけならば、ゲインＫpを小
さくする一方で良く、大きくする必要はない。
【００４１】しかるに、図６、図７に示すように、移動
速度の大きさによって同じ加速度に制限するために必要
なゲインＫpは異なっている。なお、これらの図は、高
速加減速時（図６）及び低速加減速時（図７）につい
て、位置指令値Ｘ*の１階時間微分値Ｘ'*、速度指令値
ｎ*及び最大加速度αmaxと時間との関係を示したもので
ある。
速度の大きさによって同じ加速度に制限するために必要
なゲインＫpは異なっている。なお、これらの図は、高
速加減速時（図６）及び低速加減速時（図７）につい
て、位置指令値Ｘ*の１階時間微分値Ｘ'*、速度指令値
ｎ*及び最大加速度αmaxと時間との関係を示したもので
ある。
【００４２】すなわち、図６の高速加減速時では、加速
度が最大加速度αmaxを越えないためにはゲインＫp＝１
／Ｔ1でなくてはならないが、図７の低速加減速時では
Ｋp＝１／Ｔ2で良い。ここで、Ｔ1＞Ｔ2である。図７の
場合においてＫp＝１／Ｔ1とすることは、不必要に動作
を遅くするだけである。通常、１回の動作を終了したと
きに位置実際値Ｘが位置指令値Ｘ*に一致することか
ら、この時にゲインＫpを初期値に戻すことにより、常
に最適なゲインを採ることができる。
度が最大加速度αmaxを越えないためにはゲインＫp＝１
／Ｔ1でなくてはならないが、図７の低速加減速時では
Ｋp＝１／Ｔ2で良い。ここで、Ｔ1＞Ｔ2である。図７の
場合においてＫp＝１／Ｔ1とすることは、不必要に動作
を遅くするだけである。通常、１回の動作を終了したと
きに位置実際値Ｘが位置指令値Ｘ*に一致することか
ら、この時にゲインＫpを初期値に戻すことにより、常
に最適なゲインを採ることができる。
【００４３】次に、図８は第４の発明の実施例を示して
いる。この実施例は、前記図９における位置制御手段２
が、フィルタ５ａ、加算器２１及び位置調節器２２から
なる位置制御手段２Ｂと、速度制御手段２３との別ユニ
ットに構成されていて、速度指令値ｎ*以外の情報交換
が行えない場合を考慮したものであり、実質上、図９の
構成に質量推定手段４と加速度表示器６と付加したもの
である。
いる。この実施例は、前記図９における位置制御手段２
が、フィルタ５ａ、加算器２１及び位置調節器２２から
なる位置制御手段２Ｂと、速度制御手段２３との別ユニ
ットに構成されていて、速度指令値ｎ*以外の情報交換
が行えない場合を考慮したものであり、実質上、図９の
構成に質量推定手段４と加速度表示器６と付加したもの
である。
【００４４】この実施例では、質量推定手段４により演
算された最大加速度αmax（または最大角加速度）を、
加速度表示器６により表示することとした。すなわち、
この実施例では、図１の実施例の加速度制限手段による
制限や図２の実施例の平滑化手段の定数調節、更には図
５の実施例のような位置調節器のゲイン調整といった調
節ループが存在しないため、位置指令手段１の加速度パ
ラメータ等、各種パラメータの調整が不可欠となる。こ
のため、最大加速度αmaxを表示させて各種パラメータ
の調整値を明確にさせ、調整時の試行錯誤を解消して調
整作業の簡略化、迅速化を可能にしたものである。
算された最大加速度αmax（または最大角加速度）を、
加速度表示器６により表示することとした。すなわち、
この実施例では、図１の実施例の加速度制限手段による
制限や図２の実施例の平滑化手段の定数調節、更には図
５の実施例のような位置調節器のゲイン調整といった調
節ループが存在しないため、位置指令手段１の加速度パ
ラメータ等、各種パラメータの調整が不可欠となる。こ
のため、最大加速度αmaxを表示させて各種パラメータ
の調整値を明確にさせ、調整時の試行錯誤を解消して調
整作業の簡略化、迅速化を可能にしたものである。
【００４５】具体的には、図８のシステムにより一度試
運転を行って質量推定手段４により質量推定を行わせ、
その結果表示される最大加速度αmaxの値を用いて位置
制御手段１の加速度パラメータ等を設定する。このよう
に一度の試運転によりパラメータの調整値が決まるた
め、調整時に試行錯誤する必要がなくなる。なお、加速
度表示器６に表示する値としては最大加速度の逆数（例
えば速度零から定格速度までの加速に要する加減速時間
等）であっても良い。
運転を行って質量推定手段４により質量推定を行わせ、
その結果表示される最大加速度αmaxの値を用いて位置
制御手段１の加速度パラメータ等を設定する。このよう
に一度の試運転によりパラメータの調整値が決まるた
め、調整時に試行錯誤する必要がなくなる。なお、加速
度表示器６に表示する値としては最大加速度の逆数（例
えば速度零から定格速度までの加速に要する加減速時間
等）であっても良い。
【００４６】なお、以上で述べている最大加速度αmax
を求めるにあたり、位置制御手段が出力可能な最大推力
に負荷力分も考慮して実質の加速力とすることで、より
精度を上げることができる。
を求めるにあたり、位置制御手段が出力可能な最大推力
に負荷力分も考慮して実質の加速力とすることで、より
精度を上げることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように第１、第２または第３の発
明によれば、位置指令値の２階時間微分値または速度指
令値の１階時間微分値が最大加速度を越えないように制
限することにより、位置制御手段から制御対象に加えら
れる推力が出力可能な最大値以下になるようにできるた
め、制御対象の位置指令値と位置実際値との偏差が過大
になる不都合がなく、オーバシュートやハンチングの発
生を防止して常に安定した動作を確保することができ
る。これにより、制御対象とのセッティングに際しての
危険をなくし、しかも、場合によってはパラメータの調
整や動作条件変更時の再調整をも不要にすることが可能
である。
明によれば、位置指令値の２階時間微分値または速度指
令値の１階時間微分値が最大加速度を越えないように制
限することにより、位置制御手段から制御対象に加えら
れる推力が出力可能な最大値以下になるようにできるた
め、制御対象の位置指令値と位置実際値との偏差が過大
になる不都合がなく、オーバシュートやハンチングの発
生を防止して常に安定した動作を確保することができ
る。これにより、制御対象とのセッティングに際しての
危険をなくし、しかも、場合によってはパラメータの調
整や動作条件変更時の再調整をも不要にすることが可能
である。
【００４８】第４の発明によれば、各種パラメータの調
整が不可欠となるが、表示された最大加速度等に基づい
てパラメータの調整値が求まるため、１回の試運転を行
うだけで済み、調整作業の大幅な簡略化、迅速化を図る
ことができる。
整が不可欠となるが、表示された最大加速度等に基づい
てパラメータの調整値が求まるため、１回の試運転を行
うだけで済み、調整作業の大幅な簡略化、迅速化を図る
ことができる。
【図１】第１の発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】第２の発明の実施例を示すブロック図である。
【図３】図２の実施例の動作を説明するための高速加減
速時の動作波形図である。
速時の動作波形図である。
【図４】図２の実施例の動作を説明するための低速加減
速時の動作波形図である。
速時の動作波形図である。
【図５】第３の発明の実施例を示すブロック図である。
【図６】図５の実施例の動作を説明するための高速加減
速時の動作波形図である。
速時の動作波形図である。
【図７】図５の実施例の動作を説明するための低速加減
速時の動作波形図である。
速時の動作波形図である。
【図８】第４の発明の実施例を示すブロック図である。
【図９】従来の技術を示すブロック図である。
１，１Ａ 位置指令手段 １１ 加速度リミッタ １２ａ，１２ｂ 積分器 ２，２Ａ，２Ｂ 位置制御手段 ２１ 加算器 ２２ 位置調節器 ２３ 速度制御手段 ３ 制御対象 ４ 質量推定手段 ５ａ フィルタ ５，５ｂ 加速度調節器 ６ 加速度表示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 17/02 8610−3Ｈ
Claims (8)
- 【請求項１】 制御対象に対する位置指令値を出力する
位置指令手段と、制御対象の位置実際値を位置指令値に
一致させるように制御する位置制御手段とを備えた位置
決め装置において、 制御対象の質量または慣性値を推定する質量推定手段
と、位置指令値の２階時間微分値を制限値以内に抑える
加速度制限手段とを備え、 質量推定手段により推定された質量または慣性値と位置
制御手段が出力可能な最大推力またはトルクとに基づく
最大加速度を加速度制限手段における制限値とすること
を特徴とする位置決め装置。 - 【請求項２】 制御対象に対する位置指令値を出力する
位置指令手段と、制御対象の位置実際値を位置指令値に
一致させるように制御する位置制御手段とを備えた位置
決め装置において、 制御対象の質量または慣性値を推定する質量推定手段
と、位置指令手段からの第１の位置指令値を時間的に平
滑化して第２の位置指令値を出力する平滑化手段と、こ
の第２の位置指令値の２階時間微分値を制限値以内に抑
えるべく平滑化手段の定数を調節する加速度制限手段と
を備え、 質量推定手段により推定された質量または慣性値と位置
制御手段が出力可能な最大推力またはトルクとに基づく
最大加速度を加速度制限手段における制限値とすること
を特徴とする位置決め装置。 - 【請求項３】 加速度制限手段により、平滑化手段によ
る平滑の度合いが強くなるようにのみ平滑化手段の定数
を変更する請求項２記載の位置決め装置。 - 【請求項４】 平滑化手段の入出力が一致した時にのみ
平滑化手段の定数を初期値に戻す請求項３記載の位置決
め装置。 - 【請求項５】 制御対象に対する位置指令値を出力する
位置指令手段と、制御対象の位置実際値を位置指令値に
一致させるように制御する位置制御手段とを備えた位置
決め装置において、 位置制御手段を、位置指令値と位置実際値との偏差に対
しゲインを乗じて速度指令値を得る位置調節器と、制御
対象の速度実際値を速度指令値に一致させるべく制御す
る速度制御手段とにより構成し、 制御対象の質量または慣性値を推定する質量推定手段
と、位置調節器から出力される速度指令値の１階時間微
分値を制限値以内に抑えるべく位置調節器のゲインを調
節する加速度制限手段とを備え、 質量推定手段により推定された質量または慣性値と位置
制御手段が出力可能な最大推力またはトルクとに基づく
最大加速度を加速度制限手段における制限値とすること
を特徴とする位置決め装置。 - 【請求項６】 加速度制限手段により、位置調節器のゲ
インが小さくなるようにのみ前記ゲインを変更する請求
項５記載の位置決め装置。 - 【請求項７】 位置指令値と位置実際値とが一致した時
にのみ位置調節器のゲインを初期値に戻す請求項６記載
の位置決め装置。 - 【請求項８】 制御対象に対する位置指令値を出力する
位置指令手段と、制御対象の位置実際値を位置指令値に
一致させるように制御対象に対する速度指令値を出力す
る位置制御手段と、制御対象の速度実際値を速度指令値
に一致させるように制御する速度制御手段とを備えた位
置決め装置において、 制御対象の質量または慣性値を推定する質量推定手段
と、この質量推定手段により推定された質量または慣性
値と速度制御手段が出力可能な最大推力またはトルクと
に基づく最大加速度または加減速時間を表示する表示手
段とを備えたことを特徴とする位置決め装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23248993A JPH06187045A (ja) | 1992-09-02 | 1993-08-25 | 位置決め装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25897292 | 1992-09-02 | ||
| JP4-258972 | 1992-09-30 | ||
| JP28683592 | 1992-09-30 | ||
| JP4-286835 | 1992-09-30 | ||
| JP23248993A JPH06187045A (ja) | 1992-09-02 | 1993-08-25 | 位置決め装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06187045A true JPH06187045A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=27331882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23248993A Withdrawn JPH06187045A (ja) | 1992-09-02 | 1993-08-25 | 位置決め装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06187045A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004342082A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-12-02 | Asml Netherlands Bv | 特にリソグラフ装置における質量の位置の制御 |
| JP2005224896A (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Brother Ind Ltd | 搬送装置，搬送装置の搬送加速度決定方法及びコンピュータプログラム |
| JP2008027246A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Yaskawa Electric Corp | 位置決め制御装置とその位置決め制御方法 |
| JP2009187180A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Yamatake Corp | 制御機器および制御方法 |
| JP2011164680A (ja) * | 2010-02-04 | 2011-08-25 | Fuji Electric Co Ltd | 位置指令生成器 |
-
1993
- 1993-08-25 JP JP23248993A patent/JPH06187045A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004342082A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-12-02 | Asml Netherlands Bv | 特にリソグラフ装置における質量の位置の制御 |
| JP2005224896A (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Brother Ind Ltd | 搬送装置，搬送装置の搬送加速度決定方法及びコンピュータプログラム |
| JP2008027246A (ja) * | 2006-07-21 | 2008-02-07 | Yaskawa Electric Corp | 位置決め制御装置とその位置決め制御方法 |
| JP2009187180A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Yamatake Corp | 制御機器および制御方法 |
| JP2011164680A (ja) * | 2010-02-04 | 2011-08-25 | Fuji Electric Co Ltd | 位置指令生成器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001031 |