JPH06230818A - Servo controller - Google Patents

Servo controller

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JPH06230818A
JPH06230818A JP5237077A JP23707793A JPH06230818A JP H06230818 A JPH06230818 A JP H06230818A JP 5237077 A JP5237077 A JP 5237077A JP 23707793 A JP23707793 A JP 23707793A JP H06230818 A JPH06230818 A JP H06230818A
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JP
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acceleration
value
signal
target
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Kazuhiko Aoki
一彦 青木
Yoshifumi Sakaguchi
佳史 坂口
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NEC Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a servo controller allowing a controlled object to quickly and highly accurately follow up an optional objective route within the restriction of allowable acceleration and allowable speed. CONSTITUTION:An objective speed generating part 2 generates the objective speed values vi (t) of respective driving shafts of a controlled object from objective route data DT and objective speed data DV applied from an input device 1. Acceleration detectors 3-i prepared at every shaft detect an objective acceleration value from its corresponding objective speed value vi (t) and comparators 4-i generate the rate of the objective acceleration value to the allowable value of prescribed acceleration and the rate of the objective speed value to the allowabvle value of prescribed speed respectively as 1st and 2nd signals. Each of inter-shaft coordinating parts 5-i compares the size of the 1st signal with that of the 2nd signal and calculates a time directional variation common to respective motors so that all the motors satisfy the allowable values of the acceleration and the speed. Each of speed conversion parts 6-i changes the objective speed value in accordance with the time directional variation to convert the objective value into a speed signal to be followed by a driving shaft motor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は工作機械あるいはロボッ
ト等のサーボ制御装置に関し、特に目標経路に高速かつ
高精度に追従できるサーボ制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo control device for a machine tool or a robot, and more particularly to a servo control device capable of following a target route at high speed and with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械やロボット等における曲面加工
や多自由度ロボットハンドの経路を制御する場合、制御
対象の移動経路を緻密に制御することが重要である。こ
こで、目標とする空間経路に対して、制御対象の移動経
路を追従させる制御を経路追従制御という。
2. Description of the Related Art When a curved surface is machined in a machine tool or a robot or the path of a multi-degree-of-freedom robot hand is controlled, it is important to precisely control the moving path of the controlled object. Here, the control that causes the movement path of the controlled object to follow the target spatial path is referred to as path tracking control.

【0003】従来、高速かつ高精度な経路追従制御を実
現するため、制御系のシステムゲインを上げるのが有効
であるが、実際は機械系の制約により、許容された精度
を満たすところまで目標速度を下げて経路追従させる必
要があり、これが高速性を阻んでいる。
Conventionally, it is effective to increase the system gain of the control system in order to realize high-speed and highly accurate path following control, but in reality, due to mechanical system restrictions, the target speed is set to a point where the allowable accuracy is satisfied. It is necessary to lower and follow the route, which prevents high speed.

【0004】これに対して、フィードフォワード制御に
よって疑似的にシステムゲインを上げて高速性を確保す
るサーボ制御装置がある。しかし、これは高速性を維持
したままで目標経路に対する応答性を上げており、目標
経路のコーナ部での急激な変化にも高速のままで厳密に
追従しようとする。この結果、機械系特にモータの能力
を超えるような大きな加速度が要求され、ショックや振
動を発生する。一方、制御対象の各軸の速度目標値を線
形フィルタに通すことにより急激な速度変化を防ぐサー
ボ制御装置もある。しかし、制御系にローパスフィルタ
が接続されることになるので、目標経路の高周波成分が
失われ、結果的に追従した経路に誤差を生じる。
On the other hand, there is a servo control device that artificially raises the system gain by feedforward control to secure high speed. However, this increases the responsiveness to the target route while maintaining the high speed, and attempts to strictly follow the rapid change in the corner portion of the target route at the high speed. As a result, a large acceleration exceeding the capability of the mechanical system, especially the motor is required, and shock or vibration is generated. On the other hand, there is also a servo control device that prevents a rapid speed change by passing a target speed value for each axis to be controlled through a linear filter. However, since the low-pass filter is connected to the control system, the high-frequency component of the target path is lost, resulting in an error in the tracked path.

【0005】また、目標経路の形状を認識することでコ
ーナ部の移動方向変化を検出し、大きな加速度を必要と
する部分で速度を下げて、加速度を小さく抑えて追従精
度を上げるサーボ制御装置がある。しかし、加速度を検
出するために形状認識や移動方向の検出などの複雑な処
理が必要となり、高い演算処理能力を必要とするので実
現が難しい。
Further, there is a servo control device that detects a change in the moving direction of a corner portion by recognizing the shape of a target route, reduces the speed at a portion requiring a large acceleration, and suppresses the acceleration to a small level to improve the tracking accuracy. is there. However, in order to detect the acceleration, complicated processing such as shape recognition and detection of the moving direction is required, and high arithmetic processing capability is required, which is difficult to realize.

【0006】また、別のサーボ制御装置として、予め与
えられた許容速度や許容加速度の制約を満たすように速
度目標値を設定する方法が、特開平4−33012号公
報に開示されている。 図16は、このサーボ制御装置
を示すブロック図である。図において、速度計算部10
2は入力部101から与えられた速度目標値と予め設定
されたX,Y軸の速度許容値とを比較して、小さい方を
新たな速度目標値として出力する。また、加速度計算部
105は、予め設定された各軸の加速度許容値と入力部
101から供給される速度目標値の変化量から許容加速
度を発生し、加速度処理部104へ加速度設定値として
出力する。速度信号発生部103は速度計算部102の
計算結果からステップ状の速度信号を発生し、加減速処
理部104はこのステップ状の速度信号の立上り、立ち
下がりを加速度計算部105の出力値に合わせて滑らか
に波形整形する。速度分配部106はこの加減速処理さ
れた速度波形の各軸成分を求める。
As another servo control device, Japanese Patent Laid-Open No. 4-33012 discloses a method of setting a speed target value so as to satisfy a predetermined constraint of allowable speed or allowable acceleration. FIG. 16 is a block diagram showing this servo control device. In the figure, the speed calculator 10
Reference numeral 2 compares the speed target value given from the input unit 101 with preset speed allowable values for the X and Y axes, and outputs the smaller one as a new speed target value. Further, the acceleration calculation unit 105 generates an allowable acceleration from the preset allowable acceleration value for each axis and the amount of change in the velocity target value supplied from the input unit 101, and outputs it to the acceleration processing unit 104 as an acceleration set value. . The speed signal generation unit 103 generates a step-shaped speed signal from the calculation result of the speed calculation unit 102, and the acceleration / deceleration processing unit 104 adjusts the rising and falling of the step-shaped speed signal to the output value of the acceleration calculation unit 105. And shape the waveform smoothly. The velocity distribution unit 106 obtains each axis component of the velocity waveform subjected to the acceleration / deceleration processing.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図16に示した従来技
術によれば、ステップ状の速度目標値の急激な立ち上が
りと立ち下がりが加速度の許容値で変化するので、高速
かつ高精度な経路追従を実現できる。
According to the prior art shown in FIG. 16, the rapid rising and falling of the stepped speed target value changes depending on the allowable value of the acceleration, so that high-speed and highly accurate path tracking is possible. Can be realized.

【0008】しかし、このサーボ制御装置は、加速度処
理部がステップ状の速度信号に対してしか加減速処理を
行わないため、速度信号が時々刻々変化する任意の自由
曲線経路に対する追従制御ができないという問題点があ
った。
However, in this servo control device, since the acceleration processing section performs the acceleration / deceleration processing only on the stepped speed signal, it is impossible to perform follow-up control on an arbitrary free-form curve path in which the speed signal changes moment by moment. There was a problem.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、曲線を
含む種々の形状の目標経路に制御対象を高速かつ高精度
に追従させるサーボ制御装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a servo control device which makes a controlled object follow a target path of various shapes including a curve at high speed and with high accuracy.

【0010】本発明の他の目的は、目標経路の形状を認
識せずに制御対象を高速かつ高精度に追従させるサーボ
制御装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a servo control device which follows a controlled object at high speed and with high accuracy without recognizing the shape of the target path.

【0011】本発明によるサーボ制御装置は、制御対象
を駆動する複数の軸に接続する複数のモータを使用し、
目標速度発生部が目標経路に基づいて各モータの駆動速
度の目標値となる速度目標値を各軸毎に発生する。そし
て、各軸毎に設けられた加速度検出器が目標速度発生部
からの速度目標値から加速度目標値を検出する。次に比
較器または演算器は、加速度検出部で検出された加速度
目標値の所定の加速度の許容値に対する割合を示す第1
の信号と、速度目標値の所定の速度の許容値に対する割
合を示す第2の信号とを発生し、軸間協調部へ出力す
る。軸間協調部は、第1の信号と第2の信号の大きさを
比較し、複数のモータが加速度の許容値と速度の許容値
を満足するよう各モータに共通の時間方向変化量を演算
する。最後に、速度変換部は、速度目標値でモータを駆
動するときに制御対象が移動する距離と同じ距離だけ動
くよう、時間方向変化量に応じて速度目標値を変更し速
度信号を発生すると同時に速度信号の発生する時間も変
化させる。速度信号はモータを回転させる信号である。
The servo control device according to the present invention uses a plurality of motors connected to a plurality of axes for driving an object to be controlled,
The target speed generation unit generates a speed target value that is a target value of the drive speed of each motor for each axis based on the target path. Then, the acceleration detector provided for each axis detects the acceleration target value from the speed target value from the target speed generator. Next, the comparator or the arithmetic unit indicates the ratio of the acceleration target value detected by the acceleration detection unit to the allowable value of the predetermined acceleration.
Signal and a second signal indicating the ratio of the speed target value to the allowable value of the predetermined speed are generated and output to the inter-axis cooperation unit. The inter-axis coordinating unit compares the magnitudes of the first signal and the second signal, and calculates a time-direction change amount common to each motor so that the plurality of motors satisfy the acceleration allowable value and the speed allowable value. To do. Finally, the speed conversion unit changes the speed target value according to the amount of change in the time direction so as to move the same distance as the distance that the controlled object moves when driving the motor at the speed target value, and at the same time generates the speed signal. The time at which the speed signal is generated is also changed. The speed signal is a signal for rotating the motor.

【0012】[0012]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明の一実施例を示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.

【0014】図1において、入力装置1はホストコンピ
ュータあるいはNCプログラムに基づいて動作するNC
装置で、目標経路の形状または位置座標を表す目標経路
データDTと目標経路の追従速度を表す目標速度データ
DVを発生する。目標経路に追従する制御対象は、一例
として第1軸,第2軸,‥‥,第n軸のモータ11−
1,11−2,‥‥,11−nによって各軸方向に動く
ロボットハンドとする。目標経路データDTは、目標経
路が円の場合、その円の中心座標と半径のデータであ
り、目標経路が直線の場合、直線の始点と終点の位置座
標データである。また目標経路が自由曲線の場合、その
経路を所定の間隔でサンプルした位置座標データであ
る。
In FIG. 1, an input device 1 is an NC operating on the basis of a host computer or an NC program.
The apparatus generates target route data DT representing the shape or position coordinates of the target route and target velocity data DV representing the following velocity of the target route. The controlled object that follows the target path is, for example, the first axis, the second axis, ...
A robot hand that moves in each axial direction by 1, 11-2, ..., 11-n. The target route data DT is data of center coordinates and radius of the circle when the target route is a circle, and position coordinate data of start and end points of the straight line when the target route is a straight line. Further, when the target route is a free curve, it is position coordinate data obtained by sampling the route at predetermined intervals.

【0015】目標速度発生部2は、入力装置1からの目
標経路データDTと目標速度データDVに基づいて第1
軸から第n軸それぞれに速度目標値vi (τ)(i=
1,2,3,‥‥,n;τは時間パラメータ)を発生す
る。この速度目標値は目標経路に応じて各軸方向にロボ
ットハンドを動かすためのモータの角速度信号で、所定
のサンプル時間dτで順次発生する。すなわち、速度目
標値vi (τ)は微小時間dτの間にモータ11−iを
回転させる角速度信号である。dτは例えば1msであ
る。
The target speed generator 2 is based on the target route data DT and the target speed data DV from the input device 1,
Axis target value v i (τ) (i =
1, 2, 3, ..., N; τ is a time parameter). This velocity target value is an angular velocity signal of a motor for moving the robot hand in each axial direction according to the target route, and is sequentially generated at a predetermined sample time dτ. That is, the velocity target value v i (τ) is an angular velocity signal that rotates the motor 11-i during the minute time dτ. dτ is, for example, 1 ms.

【0016】加速度検出器3−i(i=1,2,3‥
‥,n)と比較器4−iと軸間協調部5−iと速度変換
部6−iとバッファ7−iとストップ信号発生器8は、
速度目標値vi (τ)を高速かつ高精度な経路追従制御
を実現するために変換速度信号vi (t)へ変更する装
置である。ただし、各参照数字の添字iは制御対象を駆
動する第1〜n軸を表す。
Acceleration detector 3-i (i = 1, 2, 3 ...
, N), the comparator 4-i, the inter-axis cooperation section 5-i, the speed conversion section 6-i, the buffer 7-i, and the stop signal generator 8,
This is a device that changes the speed target value v i (τ) into a converted speed signal v i (t) in order to realize high-speed and highly accurate path following control. However, the subscript i of each reference numeral represents the first to n-th axes that drive the controlled object.

【0017】加速度検出器3−iは、速度目標値v
i (τ)とその速度目標値の1サンプル前の速度目標値
に対する変換速度信号vi (t)との差から加速度目標
値を発生する。比較器4−iは、加速度目標値と速度目
標値がそれぞれ予め設定された加速度許容値と、速度許
容値を越えるか否かを検出し、さらにそれぞれの超えた
割合を示す第1、第2の信号を出力する。軸間協調部5
−iは、各比較器4−iからの第1、第2の信号の中か
ら最大値を求め、その最大値を時間方向変化量S(τ)
として出力する。速度変換部6−iは、時間τの時間軸
を時間方向変化量S(τ)だけ伸長することで時間τを
新しい時間tに変換し、それにともなって各軸の速度目
標値vi (τ)を時間方向変化量S(τ)の逆数倍に落
とすことによって時間tの速度信号vi (t)に変換す
る。バッファ7−iは、加速度検出部3−i、比較部4
−iおよび軸間協調部5−iの処理時間だけ速度目標値
i (τ)を一時記憶するための記憶手段である。また
インタロック信号発生器8は、時間方向変化量S(τ)
によって伸びた時間分だけ速度目標値vi (τ)の発生
をストップするストップ信号STを発生する。
The acceleration detector 3-i has a velocity target value v
An acceleration target value is generated from the difference between i (τ) and the converted speed signal v i (t) with respect to the speed target value one sample before the speed target value. The comparator 4-i detects whether or not the acceleration target value and the velocity target value exceed the preset acceleration allowable value and the speed allowable value, respectively, and further shows the first and second ratios indicating respective exceeding ratios. The signal of is output. Inter-axis cooperation section 5
-I obtains the maximum value from the first and second signals from each comparator 4-i, and determines the maximum value as the time direction change amount S (τ).
Output as. The speed conversion unit 6-i converts the time τ into a new time t by extending the time axis of the time τ by the amount of change S (τ) in the time direction, and accordingly the speed target value v i (τ) of each axis. ) Is reduced to the reciprocal of the change amount S (τ) in the time direction to convert into a velocity signal v i (t) at time t. The buffer 7-i includes an acceleration detection unit 3-i and a comparison unit 4.
-I and the inter-axis coordinating unit 5-i are storage means for temporarily storing the speed target value v i (τ) for the processing time. Further, the interlock signal generator 8 changes the time direction change amount S (τ).
A stop signal ST is generated to stop the generation of the target velocity value v i (τ) for the time lengthened by.

【0018】次に、図1のサーボ制御装置の各部の構成
と動作についてさらに詳しく説明する。
Next, the configuration and operation of each part of the servo controller of FIG. 1 will be described in more detail.

【0019】図2は、目標速度発生部2のブロック図で
ある。目標速度発生部2は、入力装置1とのインタフェ
ース21と、目標経路データDTと目標速度データDV
に基づいて各軸の速度目標値vi (τ)を演算するマイ
クロプロセッサ22と、マイクロプロセッサ22の演算
のためのプログラムが記憶されたリードオンリメモリ
(ROM)23と、演算中に使用するワークエリアをも
つランダムアクセスメモリ(RAM)24とを有する。
マイクロプロセッサ22は速度目標値vi (τ)をサン
プル時間dτごとに連続して発生するが、ストップ信号
発生器8からストップ信号STが供給される間は速度目
標値の出力を休止する。
FIG. 2 is a block diagram of the target speed generator 2. The target speed generator 2 has an interface 21 with the input device 1, a target route data DT, and a target speed data DV.
A microprocessor 22 that calculates a velocity target value v i (τ) of each axis based on the above, a read-only memory (ROM) 23 that stores a program for the calculation of the microprocessor 22, and a work that is used during the calculation. A random access memory (RAM) 24 having an area.
The microprocessor 22 continuously generates the speed target value v i (τ) at every sampling time dτ, but suspends the output of the speed target value while the stop signal ST is supplied from the stop signal generator 8.

【0020】図3は、速度目標値vi (τ)の発生から
変換速度指令vi (t)の発生までの動作を示すフロー
チャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation from the generation of the speed target value v i (τ) to the generation of the converted speed command v i (t).

【0021】目標速度発生部2は、目標経路データDT
と目標速度データDVに応じて第1軸から第n軸の各軸
の速度目標値vi (τ)を発生する(ステップ1,
2)。加速度検出器3−iは、その速度目標値v
i (τ)と1サンプル前の速度目標値に対する変換速度
信号vi (t)との差から加速度目標値ai (τ)を発
生する(ステップ3)。ここで、加速度目標値a
i (τ)は次式 ai (τ)={vi (τ+dτ)−vi (t)}/dτ (1) で与えられる。すなわち、加速度目標値ai (τ)は、
1サンプル前に実際にモータ11−iを動かした速度信
号vi (t)を、次のサンプルで速度目標値vi(τ)
とするのに必要な加速量に相当する。
The target speed generator 2 uses the target route data DT.
A speed target value for each axis of the n-axis from the first axis v i (τ) for generating in accordance with the target speed data DV (step 1,
2). The acceleration detector 3-i has its velocity target value v
The acceleration target value a i (τ) is generated from the difference between i (τ) and the converted speed signal v i (t) for the speed target value one sample before (step 3). Here, the acceleration target value a
i (tau) is given by: a i (τ) = {v i (τ + dτ) -v i (t)} / dτ (1). That is, the acceleration target value a i (τ) is
The velocity signal v i (t) obtained by actually moving the motor 11-i one sample before is used as the velocity target value v i (τ) at the next sample.
It corresponds to the amount of acceleration required to

【0022】比較器4−iは加速度目標値ai (τ)を
所定の加速度許容値Ai , m a x (i=1,2,3,‥
‥,n)と比較し、また速度目標値vi (τ)を所定の
速度許容値Vi , m a x (i=1,2,3,‥‥,n)
と比較する。さらに、比較器4−iは、加速度検出部3
−iにより検出された加速度目標値ai (τ)が加速度
許容値Ai , m a x を超えているとき(ステップ5)、
軸間協調部5−iにその情報を加速度超過信号Sa , i
(τ)として伝える(ステップ6)。この際、加速度超
過信号Sa , i (τ)は次式により求める。 Sa , i (τ)=|ai (τ)|/Ai , m a x (2) ただし、許容値を超えていない場合には、S
a , i (τ)=1とする(ステップ7)。加速度超過信
号Sa , i (τ)は加速度が許容値を超えている度合い
を表している。また同様に、比較器4−iは、速度目標
値vi (τ)が所定の速度許容値Vi , m a x を超えて
いるとき(ステップ9)にも、軸間協調部5−iにその
情報を速度超過信号Sv , i (τ)として伝える(ステ
ップ10)。この際、速度超過信号Sv , i (τ)は次
式により求める。 Sv , i (τ)=|vi (τ)|/Vi , m a x (3) ただし、許容値を超えていない場合には、S
v , i (τ)=1とする(ステップ11)。速度超過信
号Sv , i (τ)は速度が許容値を超えている度合いを
表している。
The comparator 4-i converts the target acceleration value a i (τ) into a predetermined allowable acceleration value A i, max (i = 1, 2, 3, ...).
, N), and the speed target value vi (τ) is set to a predetermined speed allowable value Vi , max (i = 1, 2, 3, ..., N).
Compare with. Further, the comparator 4-i includes the acceleration detection unit 3
When the acceleration target value a i (τ) detected by −i exceeds the acceleration allowable value A i, max (step 5),
The information is sent to the inter-axis coordinating unit 5-i by inputting the excess acceleration signal Sa, i.
Report as (τ) (step 6). At this time, the excess acceleration signal S a, i (τ) is obtained by the following equation. S a, i (τ) = | a i (τ) | / A i, max (2) However, when the allowable value is not exceeded, S
Let a, i (τ) = 1 (step 7). The over-acceleration signal S a, i (τ) represents the degree to which the acceleration exceeds the allowable value. Similarly, when the speed target value v i (τ) exceeds the predetermined speed allowable value V i, max (step 9), the comparator 4-i informs the inter-axis coordinating section 5-i. The information is transmitted as an overspeed signal S v, i (τ) (step 10). At this time, the overspeed signal S v, i (τ) is obtained by the following equation. S v, i (τ) = | v i (τ) | / V i, max (3) However, when the allowable value is not exceeded, S
Set v, i (τ) = 1 (step 11). The overspeed signal S v, i (τ) represents the degree to which the speed exceeds the allowable value.

【0023】図4は、比較器4−iの詳細なブロック図
である。図において、比較器4−iは、図3のステップ
4〜7を実行する回路40〜43と、ステップ8〜11
を実行する回路44〜47とを有する。回路40〜43
と回路44〜47は同じ構成でかつ同時に動作する。す
なわち、比較器4−iは絶対値回路40,44と、加速
度目標値|ai (τ)|が加速度許容値Ai , m a x
超えるか否かを検出する比較回路41と、速度目標値|
i (τ)|が速度許容値Vi , m a x を超えるか否か
を検出する比較回路45と、(2)式を演算する除算回
路42と、(3)式を演算する除算回路46と、比較器
41の出力に応じ”1”データか除算回路42の出力を
加速度超過信号Sa , i (τ)として選択する選択回路
43と、比較器45の出力に応じ”1”データか除算回
路46の出力を速度超過信号Sv, i (τ)として選択
する選択回路47とを有する。
FIG. 4 is a detailed block diagram of the comparator 4-i. In the figure, a comparator 4-i includes circuits 40 to 43 for executing steps 4 to 7 of FIG.
And circuits 44 to 47 for executing. Circuits 40-43
And the circuits 44 to 47 have the same configuration and operate simultaneously. That is, the comparator 4-i includes absolute value circuits 40 and 44, a comparison circuit 41 that detects whether the acceleration target value | a i (τ) | exceeds the acceleration allowable value A i, max , and a speed target value. |
A comparison circuit 45 for detecting whether or not v i (τ) | exceeds the speed allowable value V i, max , a division circuit 42 for calculating the expression (2), and a division circuit 46 for calculating the expression (3). , A selection circuit 43 that selects the output of the comparator 41 as "1" data or the output of the division circuit 42 as the acceleration excess signal S a, i (τ), and the output of the comparator 45 is "1" data or the division A selection circuit 47 for selecting the output of the circuit 46 as the overspeed signal S v, i (τ).

【0024】図2に戻って、軸間協調部5−iは、比較
器4−iからの加速度超過信号Sa, i (τ)と速度超
過信号Sv , i (τ)を受けて、制約条件を超えている
駆動軸を検索し、制約条件を超える軸がある場合、すな
わちSa , i (τ)>1またはSv , i (τ) >1のと
きには、全ての駆動軸が加速度許容値と速度許容値の制
約を満たすように時間方向の変化量(時間パラメータτ
に対する実際の時間tの変化率)を決定して、その値を
各軸の速度変換部6−iに伝える。この際、時間方向変
化量S(τ) は次式により求める(ステップ12)。 S(τ)=max{Sa , i (τ),Sv , i (τ) } (4) すなわち、S(τ)は第1軸から第n軸に対する加速度
超過信号および速度超過信号のうちで最大の信号であ
る。軸間協調部5−1から5−nは、(4)式から求め
た時間方向変化量S(τ)を同時に出力する。これによ
り、軸間協調部はすべての軸において時間軸を時間方向
変化量S(τ)に応じて伸長する指示を出して、各軸の
動きを協調するよう速度変換部6−iを制御する。全て
の軸が制約条件を満たしている場合にはS(τ)=1に
なるので、その間は時間軸の伸長が行われない。
Returning to FIG. 2, the inter-axis coordinating section 5-i receives the acceleration excess signal S a, i (τ) and the speed excess signal S v, i (τ) from the comparator 4-i, When a drive axis that exceeds the constraint condition is searched and there is an axis that exceeds the constraint condition, that is, when S a, i (τ)> 1 or S v, i (τ)> 1, all drive axes are accelerated. The amount of change in the time direction (time parameter τ so that the constraints of the allowable value and the speed allowable value are satisfied)
(Actual rate of change of the time t with respect to) is transmitted to the velocity conversion unit 6-i for each axis. At this time, the change amount S (τ) in the time direction is obtained by the following equation (step 12). S (τ) = max {S a, i (τ), S v, i (τ)} (4) That is, S (τ) is the acceleration excess signal and the speed excess signal from the first axis to the nth axis. Is the largest signal in. The inter-axis coordinating units 5-1 to 5-n simultaneously output the time direction change amount S (τ) obtained from the equation (4). As a result, the inter-axis coordinating section issues an instruction to extend the time axis according to the time direction change amount S (τ) in all the axes, and controls the speed converting section 6-i to coordinate the movement of each axis. . When all the axes satisfy the constraint condition, S (τ) = 1, so that the time axis is not expanded during that period.

【0025】図5は軸間協調部5−1〜5−nのブロッ
ク図である。各軸間協調部5−iは、入力信号の大小を
比較し最大の入力信号を出力信号として選択する最大値
選択回路50−iを有し、それらが制御回路51によっ
て制御される。最初、最大値選択回路50−1は、制御
信号c1 によって加速度超過信号Sa , 1 (τ)と速度
超過信号Sv , 1 (τ)とを比較し、大きい方の信号を
選択する。次に、最大値選択回路50−2は、制御信号
2 によって最大値選択回路50−1の出力信号と加速
度超過信号Sa , 2 (τ)と速度超過信号S
v , 2 (τ)の中で最も大きい信号を選択し、出力す
る。この動作が軸間協調部5−nまで順次行われること
により、(4)式を満たす時間方向変化量S(τ)が得
られる。
FIG. 5 is a block diagram of the inter-axis cooperation units 5-1 to 5-n. Each inter-axis cooperation unit 5-i has a maximum value selection circuit 50-i that compares the magnitudes of input signals and selects the maximum input signal as an output signal, and these are controlled by the control circuit 51. First, the maximum value selection circuit 50-1 compares the acceleration excess signal S a, 1 (τ) with the speed excess signal S v, 1 (τ) by the control signal c 1 and selects the larger signal. Next, the maximum value selection circuit 50-2 outputs the output signal of the maximum value selection circuit 50-1, the acceleration excess signal S a, 2 (τ) and the speed excess signal S according to the control signal c 2 .
Select the largest signal from v, 2 (τ) and output it. By sequentially performing this operation up to the inter-axis coordinating unit 5-n, the time-direction variation S (τ) satisfying the expression (4) is obtained.

【0026】速度変換部6−iは、時間パラメータτを
軸間協調部5−iで決定された時間方向変化量S(τ)
倍だけ伸長させ、同時に伸長分だけ速度を下げること
で、移動距離を一定に保つように各軸の変換速度信号v
i (t)を生成し、出力する(ステップ13,14)。
この際、各軸の変換速度信号vi (t)は次式により求
める。
The speed conversion unit 6-i uses the time parameter τ as the time-direction change amount S (τ) determined by the inter-axis cooperation unit 5-i.
Converted speed signal v of each axis to keep the moving distance constant by expanding the speed twice and decreasing the speed at the same time.
i (t) is generated and output (steps 13 and 14).
At this time, the conversion speed signal v i (t) of each axis is obtained by the following equation.

【0027】 vi (t)=S(τ)/vi (τ) (5) したがって、速度変換部6−iは、加速度あるいは速度
の、許容値に対する割合の最大値に応じて各軸の速度目
標値を下げることで、常に加速度及び速度の許容値を満
たして各軸を駆動できる。また、変換後の実際の時間t
と変換前の時間パラメータτの関係は次式による。
V i (t) = S (τ) / v i (τ) (5) Therefore, the speed conversion unit 6-i determines whether the acceleration or speed of each axis corresponds to the maximum value of the ratio to the allowable value. By lowering the velocity target value, it is possible to drive each axis while always satisfying the acceleration and velocity allowable values. Also, the actual time t after conversion
And the time parameter τ before conversion is as follows.

【0028】[0028]

【数1】 [Equation 1]

【0029】全ての軸が制約条件を満たしている場合
(S(τ)=1)には、速度目標値vi(τ)がそのま
ま速度信号vi (t)として出力され、一軸でも制約条
件を超えている場合には、その間だけ時間を伸長すると
ともに速度目標値を下げることになる。これによって、
速度目標値vi (τ)は駆動系が追従可能な滑らかな速
度信号vi (t)に変換される。
When all the axes satisfy the constraint conditions (S (τ) = 1), the velocity target value v i (τ) is output as it is as the velocity signal v i (t), and the constraint condition is obtained even for one axis. If it exceeds, the time target is extended and the speed target value is lowered only during that time. by this,
The velocity target value v i (τ) is converted into a smooth velocity signal v i (t) that the drive system can follow.

【0030】以上のステップ2からステップ14までの
動作は、速度目標値vi (τ)のサンプル値の発生毎に
繰り返し実行される。
The above operations from step 2 to step 14 are repeatedly executed every time a sample value of the velocity target value v i (τ) is generated.

【0031】速度変換部6−iからの速度信号v
i (t)は、減算器9−iに供給され、モータ11−i
の回転角速度の検出信号との差が算出される。補償器1
0−iはその差が最小となるようモータ11−iの駆動
を制御する制御回路(例えば、PID制御回路)から成
る。モータ11−iはPID制御によって安定した回転
が行われる。
Velocity signal v from velocity conversion unit 6-i
i (t) is supplied to the subtractor 9-i, and the motor 11-i
The difference from the detection signal of the rotational angular velocity is calculated. Compensator 1
0-i is composed of a control circuit (for example, a PID control circuit) that controls driving of the motor 11-i so that the difference is minimized. The motor 11-i is stably rotated by PID control.

【0032】次に図6に示すように、第1軸と第2軸を
含む平面上の円軌道に沿って制御対象を動かすときの図
1のサーボ制御装置の動作について、NC工作機械のX
−Yテーブルを例にとり説明する。
Next, as shown in FIG. 6, regarding the operation of the servo control device of FIG. 1 when the controlled object is moved along a circular orbit on a plane including the first axis and the second axis, the X of NC machine tool will be described.
A description will be given taking the -Y table as an example.

【0033】入力装置1は円軌道の半径および駆動すべ
き軸を示す目標経路データDTと円軌道上の追従速度を
表す目標速度データDVを発生する。目標速度発生部2
は、目標経路データDTと目標速度データDVに基づい
て、第1軸と第2軸に対する速度目標値v1 (τ)とv
2 (τ)を算出して出力する。図7はそれぞれ速度目標
値v1 (τ),v2 (τ)とそれらに対する変換速度信
号v1 (t),v2 (t)の時間変化を示す図である。
ただし、図7の速度目標値v1 (τ)とv2 (τ)には
ストップ信号STによる休止時間が含まれていない。速
度目標値v1 (τ)とv2 (τ)はアナログ的に変化す
る波形を示しているが、実際の速度目標値v1 (τ),
2 (τ)は、図8に示すように図7の波形を微小時間
dτでサンプルしたサンプル値に等しい。図8で時間τ
の各軸上の各時点τ1 ,τ2 ,τ3 ,‥‥でのサンプル
値、すなわち目標速度発生部2からの速度目標値はそれ
ぞれ第1軸に対してv1 (τ1 ),v1 (τ2 ),v1
(τ3 ),‥‥、第2軸に対してv2 (τ1 ),v
2 (τ2 ),v2 (τ3 ),‥‥となる。ここでdτ=
τ2 −τ1 =τ3 −τ2 =τ4 −τ3 =‥‥である。
The input device 1 generates target path data DT indicating a radius of a circular orbit and an axis to be driven and target velocity data DV indicating a following velocity on the circular orbit. Target speed generator 2
Is the target velocity data v 1 (τ) and v for the first and second axes based on the target route data DT and the target velocity data DV.
2 Calculate (τ) and output. FIG. 7 is a diagram showing time changes of velocity target values v 1 (τ) and v 2 (τ) and conversion velocity signals v 1 (t) and v 2 (t) for them, respectively.
However, the speed target values v 1 (τ) and v 2 (τ) in FIG. 7 do not include the pause time due to the stop signal ST. Although the speed target values v 1 (τ) and v 2 (τ) show waveforms that change in an analog manner, the actual speed target values v 1 (τ),
v 2 (τ) is equal to a sample value obtained by sampling the waveform of FIG. 7 at a minute time dτ as shown in FIG. Time τ in FIG.
The sampled values at each time point τ 1 , τ 2 , τ 3 , ... On each axis of, ie, the speed target value from the target speed generator 2 are v 11 ) and v with respect to the first axis, respectively. 12 ), v 1
3 ), ..., v 21 ), v with respect to the second axis
22 ), v 23 ), and so on. Where dτ =
τ 2 −τ 1 = τ 3 −τ 2 = τ 4 −τ 3 = ...

【0034】加速度検出部3−1,3−2は、それぞれ
速度目標値v1 (τ),v2 (τ)と1サンプル前の速
度目標値に対する変換速度v1 (t),v2 (t)との
差に応じて加速度目標値を発生するが、最初の時間τ1
では変換速度信号が発生していないので、前述の(1)
式でv1 (t)とv2 (t)は共に0である。したがっ
て、速度目標値v1 (τ1 ),v2 (τ1 )に対する加
速度目標値a1 (τ1),a2 (τ1 )は次式で与えら
れる。 a1 (τ1 )=v1 (τ1 )/dτ a2 (τ1 )=v2 (τ1 )/dτ 次に比較部4−1,4−2はそれぞれ加速度目標値a1
(τ1 ),a2 (τ1)が加速度許容値A1 , m a x
2 , m a x を超えるか否か、また速度目標値v1 (τ
1 ),v2 (τ1 )が速度許容値V1 , m a x ,V
2 , m a x を超えるか否かを検出し、(2)および
(3)式から加速度超過信号Sa , 1 (τ1 ),S
a , 2 (τ1 )と速度超過信号Sv , 1 (τ1 ),S
v , 2 (τ1 )を発生する。軸間協調部5−1,5−2
は(4)式により全ての軸の加速度超過信号と速度超過
信号の中で最も大きいものを検出し、それを時間方向変
化量S(τ1 )として出力する。図8に示すように経路
追従開始時に速度目標値v2 (τ1 )に達するまでの加
速度がきわめて大きく、その加速度超過信号S
a , 2 (τ1 )が最大の場合には、時間方向変化量S
(τ1 )=Sa , 2 (τ1 )になる。
The acceleration detectors 3-1 and 3-2 respectively detect the velocity target values v 1 (τ) and v 2 (τ) and the converted velocity v 1 (t) and v 2 (for the velocity target value one sample before. The acceleration target value is generated according to the difference with t), but the initial time τ 1
Since the conversion speed signal is not generated in, the above (1)
In the formula, both v 1 (t) and v 2 (t) are 0. Therefore, the speed target value v 1 (τ 1), v 2 acceleration target value for (τ 1) a 1 (τ 1), a 2 (τ 1) is given by the following equation. a 11 ) = v 11 ) / d τ a 21 ) = v 21 ) / d τ Next, the comparing units 4-1 and 4-2 respectively set the acceleration target value a 1
1 ), a 21 ) are acceleration allowable values A 1, max ,
Whether or not A 2, max is exceeded , and the target velocity value v 1
1 ), v 21 ) are speed allowable values V 1, max , V
It is detected whether or not 2, max is exceeded, and the acceleration excess signals S a, 11 ), S are calculated from the equations (2) and (3).
a, 21 ) and overspeed signal S v, 11 ), S
Generate v, 21 ). Inter-axis cooperation unit 5-1 and 5-2
Detects the largest one of the acceleration excess signals and the velocity excess signals of all the axes by the equation (4), and outputs it as the time direction change amount S (τ 1 ). As shown in FIG. 8, the acceleration until reaching the velocity target value v 21 ) at the start of the route tracking is extremely large, and the acceleration excess signal S
When a, 21 ) is the maximum, the time-direction change amount S
1 ) = S a, 21 ).

【0035】図9に示すように、速度変換部6−1,6
−2は(5)および(6)式に基づき、時間パラメータ
dτを実際の時間dt1 =t2 −t1 =S(τ1 )・d
τに、また第1軸,第2軸の速度目標値v1 (τ1 ),
2 (τ1 )をそれぞれ速度信号v1 (t1 )=v
1 (τ1 )/S1 (τ1 ),v2 (t1 )=v
2 (τ1 )/S2 (τ1 )に変換する。この変換は、第
1および第2軸の時間軸と速度の変換のみで、移動距離
の変更を生じさせない。
As shown in FIG. 9, the speed converters 6-1 and 6 are provided.
-2 is based on the equations (5) and (6), and the time parameter dτ is set to the actual time dt 1 = t 2 −t 1 = S (τ 1 ) · d.
τ, the velocity target values v 11 ) of the first axis and the second axis,
v 21 ) is the velocity signal v 1 (t 1 ) = v
11 ) / S 11 ), v 2 (t 1 ) = v
Convert to 21 ) / S 21 ). This conversion is only the conversion of the time axis of the first and second axes and the speed, and does not cause the change of the moving distance.

【0036】以上で、速度目標値v1 (τ1 ),v
2 (τ1 )に対する速度信号v1 (t1),v
2 (t1 )への変換を終了する。次に、目標速度発生部
2は速度変換部6−1,6−2が変換速度信号v1 (t
1 ),v2 (t1 )を発生している間に次の速度目標値
1 (τ2 ),v2 (τ2 )を発生し、加速度検出部3
−1,3−2はそれぞれ次式から加速度目標値a1 (τ
2 ),a2 (τ2 )を検出する。 a1 (τ2 )={v1 (τ2 )−v1 (t1 )}/dτ a2 (τ2 )={v2 (τ2 )−v2 (t1 )}/dτ 以降、比較器4−1,4−2から速度変換部6−1,6
−2まで同じ動作を繰り返す。
The velocity target values v 11 ), v
Velocity signals v 1 (t 1 ) and v for 21 ).
The conversion to 2 (t 1 ) is completed. Next, in the target speed generator 2, the speed converters 6-1 and 6-2 convert the converted speed signal v 1 (t
1 ) and v 2 (t 1 ) are generated, the following velocity target values v 12 ) and v 22 ) are generated, and the acceleration detection unit 3
−1 and 3-2 are acceleration target values a 1
2 ), a 22 ) is detected. a 12 ) = {v 12 ) −v 1 (t 1 )} / d τ a 22 ) = {v 22 ) −v 2 (t 1 )} / d τ From the comparators 4-1, 4-2 to the speed conversion units 6-1, 6
Repeat the same operation until -2.

【0037】以上のようにして変換された第1軸と第2
軸の速度信号により、X−Yテーブルは加速度および速
度の制約条件の下で高速かつ高精度に円軌道に追従す
る。すなわち、図6に示すように目標経路に対し本実施
例による経路はほぼ一致する。
The first axis and the second axis converted as described above
The axis velocity signal causes the XY table to follow a circular orbit at high speed and with high accuracy under acceleration and velocity constraints. That is, as shown in FIG. 6, the route according to this embodiment substantially matches the target route.

【0038】以上説明した本発明の実施例では、少なく
とも一つの軸の速度目標値がvi (τ)または加速度目
標値ai (τ)が加速度または速度の制約条件を超え、
加速度超過信号Sa , i (τ)>1または速度超過信号
v , i (τ)>1となったときに、全ての軸の速度目
標値を抑制しかつ各軸の時間軸を伸長していた。しか
し、軽いX−Yテーブルを用いたときのように、逆に全
ての軸の速度目標値vi(τ)と加速度目標値a
i (τ)の両方が加速度および速度の制約条件より小さ
く、モータの駆動能力に余裕がある場合には、制約条件
まで速度を上げる制御をしてはいない。すなわち、後者
の場合、比較器4−iが加速度超過信号Sa , i(τ)
と速度超過信号Sv , i (τ)を強制的に1にし、時間
方向変化量S(τ)を1にするので、速度変換部6−i
は速度目標値を速度信号vi (t)としてそのまま出力
していた。
In the embodiment of the present invention described above, the velocity target value of at least one axis is v i (τ) or the acceleration target value a i (τ) exceeds the constraint condition of acceleration or velocity,
When the acceleration excess signal S a, i (τ)> 1 or the speed excess signal S v, i (τ)> 1, the speed target values of all axes are suppressed and the time axes of the respective axes are extended. Was there. However, as in the case of using a light XY table, conversely, the velocity target values v i (τ) and the acceleration target values a of all axes are
When both i (τ) are smaller than the constraint conditions of acceleration and speed and there is a margin in the driving capability of the motor, the control to increase the speed to the constraint condition is not performed. That is, in the latter case, the comparator 4-i causes the over acceleration signal S a, i (τ)
And the overspeed signal S v, i (τ) are forcibly set to 1 and the time-direction variation S (τ) is set to 1, so that the speed conversion unit 6-i
Outputs the speed target value as it is as the speed signal v i (t).

【0039】本発明の第2の実施例では、比較器4−i
の替わりに、前述の(2)および(3)式を演算する演
算器だけ、すなわち図4の演算器42,46だけを使用
する。これにより、加速度超過信号Sa , i (τ)と速
度超過信号Sv , i (τ)を1以下に設定することがで
き、全ての軸の速度目標値vi (τ)と加速度目標値a
i (τ)の両方が加速度および速度の制約条件より小さ
い場合に、時間方向変化量S(τ)が1以下になる。こ
の場合、速度変換部6−iは少なくとも一つの軸が加速
度あるいは速度の制約条件にかかるところまで速度を上
げることができ、高速性能が更に向上する。
In the second embodiment of the present invention, the comparator 4-i.
Instead of the above, only the arithmetic units for arithmetically operating the equations (2) and (3), that is, only the arithmetic units 42 and 46 in FIG. 4 are used. As a result, the over-acceleration signal S a, i (τ) and the over-speed signal S v, i (τ) can be set to 1 or less, and the velocity target value v i (τ) and the acceleration target value of all axes can be set. a
When both i (τ) are smaller than the constraint conditions of acceleration and velocity, the time-direction variation S (τ) becomes 1 or less. In this case, the speed converting unit 6-i can increase the speed so that at least one axis is subject to the acceleration or the constraint condition of the speed, and the high speed performance is further improved.

【0040】図10は本発明のサーボ制御装置の第3の
実施例を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the servo control device of the present invention.

【0041】図において、本実施例のサーボ制御装置
は、図1のサーボ制御装置に許容値制御回路12−i
(i=1,2,3,‥‥,n)を設け、加速度許容値A
i , m ax と速度許容値Vi , m a x を可変にしたもの
である。
In the figure, the servo controller of this embodiment is similar to the servo controller of FIG.
(I = 1, 2, 3, ..., N) is provided, and the acceleration allowable value A
i, max and the allowable speed value V i, max are made variable.

【0042】一般に、モータ11−iの負荷13−iが
変動し急に重くなると、モータ11−iは予め設定され
た加速度許容値および速度許容値の制約条件では目標経
路に正確に追従するのが難しくなる。このような場合、
加速度または速度をさらに下げて追従精度を回復させる
必要がある。許容値制御回路12−iは、負荷13−i
の変化による駆動系の応答特性の変化を検出し、検出さ
れた変化量に応じて加速度許容値Ai , m a x と速度許
容値Vi , m a x を下げることによって追従精度の回復
を実現している。負荷13−iの変化を検出する方法と
して、本実施例では速度信号vi (t)とモータ11−
iの角速度検出信号から駆動系の応答特性を測定し、間
接的に負荷変化を検出する方法を用いる。
Generally, when the load 13-i of the motor 11-i fluctuates and suddenly becomes heavy, the motor 11-i accurately follows the target route under the preset constraint conditions of the acceleration allowable value and the speed allowable value. Becomes difficult. In such cases,
It is necessary to further reduce the acceleration or speed to recover the tracking accuracy. The tolerance control circuit 12-i is configured to load the load 13-i.
The change in the response characteristic of the drive system due to the change in the acceleration is detected, and the acceleration tolerance A i, max and the speed tolerance V i, max are lowered in accordance with the detected change amount, thereby recovering the tracking accuracy. . In this embodiment, as a method for detecting the change in the load 13-i, the speed signal v i (t) and the motor 11-
A method is used in which the response characteristic of the drive system is measured from the angular velocity detection signal i and the load change is indirectly detected.

【0043】図11は許容値制御回路12−iのブロッ
ク図である。
FIG. 11 is a block diagram of the allowable value control circuit 12-i.

【0044】許容値制御回路12−iは、減算器9−i
の仮想モデル121−i、補償部10−iの仮想モデル
122−i、モータ11−iの仮想モデル123−i、
負荷13−iの仮想モデル124−iをソフトウェアで
構成して速度信号vi (t)を入力したときのモータの
回転角速度をマイクロプロセッサによって演算し推定す
る仮想演算回路120−iと、モータ11−iからの角
速度検出信号と仮想演算回路120−iからの角速度推
定信号との差を検出する減算器130−iと速度信号v
i (t)と減算器130−iの出力に基づいて負荷モデ
ルに修正を加える負荷モデル調整回路140−iと、負
荷モデルの修正に応じて新たな加速度許容値A
i , m a x と速度許容値Vi , m a x を発生する許容値
発生回路150−iとを含む。
The allowable value control circuit 12-i includes a subtractor 9-i.
Virtual model 121-i, the compensation unit 10-i virtual model 122-i, the motor 11-i virtual model 123-i,
The virtual model 124-i of the load 13-i is configured by software, and a virtual calculation circuit 120-i for calculating and estimating the rotational angular speed of the motor when the speed signal v i (t) is input by the microprocessor, and the motor 11 -I and the subtraction unit 130-i for detecting the difference between the angular velocity detection signal from the virtual arithmetic circuit 120-i and the velocity signal v
A load model adjustment circuit 140-i for modifying the load model based on i (t) and the output of the subtractor 130-i, and a new acceleration allowable value A according to the modification of the load model.
i, max and a permissible value generation circuit 150-i for generating the permissible speed value V i, max .

【0045】仮想演算回路120−iは、ある一定の負
荷モデルを想定して角速度推定信号を出力している。こ
のため負荷13−iが急激に変動し重くなると、減算器
130−iからの差信号が大きくなる。負荷モデル調整
回路140−iは、大きくなった差信号と速度信号vi
(t)から負荷の変化を検出し、負荷モデルのパラメー
タを推定して負荷モデルに修正を加えると同時にこのパ
ラメータを許容値発生回路140−iに出力する。許容
値発生回路140−iは、修正された負荷モデルのパラ
メータに基づいて新たな加速度許容値Ai , m a x と速
度許容値Vi ,m a x を出力することで許容値を下げ
る。
The virtual arithmetic circuit 120-i outputs the angular velocity estimation signal assuming a certain load model. Therefore, when the load 13-i rapidly changes and becomes heavy, the difference signal from the subtractor 130-i becomes large. The load model adjustment circuit 140-i uses the increased difference signal and the speed signal v i.
The change in the load is detected from (t), the parameter of the load model is estimated, the load model is corrected, and the parameter is output to the allowable value generating circuit 140-i. The tolerance value generating circuit 140-i lowers the tolerance value by outputting new acceleration tolerance values A i, max and speed tolerance values V i, max based on the parameters of the modified load model.

【0046】今、目標経路として図12に示すように第
1軸および第2軸を含む平面上の正方形が与えられると
する。もし、許容値制御回路12−iがないと、変換速
度信号v1 (t),v2 (t)とモータ11−1,11
−2の回転角速度は図13に示すように変化する。図1
3において、区間201,202は負荷13−1,13
−2に大きな変動がないとき、区間203,204は負
荷13−1が変動して重くなったときを示し、実線は変
換速度信号v1 (t)とv2 (t)の時間変化を、破線
はモータ11−1と11−2の角速度の時間変化を示
す。図に示すように、区間201,202では各区間の
立ち上がり、立ち下がり時にモータ11−1と11−2
に加速度許容値、速度許容値の制約条件の下で駆動され
かつ変換速度信号v1 (t),v2 (t)にもよく追従
するが、区間203,204では過負荷のためモータ1
1−1が追従できなくなり、図12の破線に示すように
経路が乱れる。
Now, assume that a square on a plane including the first axis and the second axis is given as the target route as shown in FIG. If the allowable value control circuit 12-i is not provided, the conversion speed signals v 1 (t) and v 2 (t) and the motors 11-1 and 11 are obtained.
The rotation angular velocity of -2 changes as shown in FIG. Figure 1
3, the sections 201 and 202 have loads 13-1 and 13
-2, when there is no large change, sections 203 and 204 show the case where the load 13-1 changes and becomes heavy, and the solid line shows the time change of the conversion speed signals v 1 (t) and v 2 (t). The broken line shows the change over time in the angular velocity of the motors 11-1 and 11-2. As shown in the figure, in the sections 201 and 202, the motors 11-1 and 11-2 at the time of rising and falling of each section.
Is driven under the constraint conditions of the acceleration permissible value and the speed permissible value and follows the converted speed signals v 1 (t) and v 2 (t) well, but in the sections 203 and 204, the motor 1 is overloaded.
1-1 cannot follow, and the path is disturbed as shown by the broken line in FIG.

【0047】しかし、図10に示す実施例のように許容
値制御回路12−iを追加することにより、区間20
3,204で負荷の変動に適応して加速度許容値を小さ
くすることができる。このため、図14に示すように、
変換速度信号v1 (t),v2(t)に対してモータ1
1−1,11−2が追従できるようになり、経路の乱れ
が生じない。
However, by adding the allowable value control circuit 12-i as in the embodiment shown in FIG.
In 3,204, the allowable acceleration value can be reduced by adapting to changes in the load. Therefore, as shown in FIG.
The motor 1 with respect to the converted speed signals v 1 (t) and v 2 (t)
It becomes possible for 1-1 and 11-2 to follow, and the disturbance of the route does not occur.

【0048】図15は本発明のサーボ制御装置の第4の
実施例を示すブロック図である。図において、比較器4
−iへの加速度許容値Ai , m a x と速度許容値V
i ,m a x は入力装置1から直接供給されており、目標
速度発生部2以降の回路は図1に示すサーボ制御装置と
同じである。入力装置1は移動指令プログラムが記憶さ
れたメモリ1Aを接続している。移動指令プログラムは
目標経路や目標速度を指示するサブプログラムと加速度
許容値Ai , m a x と速度許容値Vi , m a xを指示す
るサブプログラムから成る。
FIG. 15 is a block diagram showing a fourth embodiment of the servo controller according to the present invention. In the figure, the comparator 4
-Acceleration allowable value A i, max for i and speed allowable value V
i and max are directly supplied from the input device 1, and the circuits after the target speed generator 2 are the same as those in the servo control device shown in FIG. The input device 1 is connected to a memory 1A that stores a movement command program. The movement command program is composed of a sub-program for instructing a target route and a target speed, and a sub-program for instructing the allowable acceleration values A i, max and the allowable speed values V i, max .

【0049】入力装置1はメモリ1Aから移動指令プロ
グラムを読み込み、目標経路や目標速度を指示するサブ
プログラムによって、目標経路データDTと目標速度デ
ータDVを発生し目標速度発生部に出力し、また加速度
許容値Ai , m a x と速度許容値Vi , m a x を指示す
るサブプログラムによって、加速度許容値Ai , m ax
と速度許容値Vi , m a x を比較器4−iへ出力する。
本実施例は、動作や加工状態によって変わる速度および
加速度の制約条件を予めプログラムの中に書き込むこと
で設定することができるので、例えばロボットの姿勢が
大きく変わったり、ロボットハンドで物をつかんで運ぶ
場合やNC工作機械で加工物の硬さが変化する場合のよ
うに、制御対象特に負荷の変化が既知の場合に、モータ
を停止することなく制約条件をリアルタイムに変更し
て、機械の性能を最大限に引き出すとともに常に所望の
追従精度を確保することができる。
The input device 1 reads the movement command program from the memory 1A, generates the target route data DT and the target velocity data DV by the subprogram for instructing the target route and the target velocity, outputs the target route data DT and the target velocity data DV to the target velocity generating section, and accelerates the acceleration. The acceleration allowable values A i, m ax are set by the sub-program that specifies the allowable values A i, max and the speed allowable values V i, max.
And the allowable speed value V i, max are output to the comparator 4-i.
In the present embodiment, the constraint conditions of speed and acceleration that change depending on the operation and processing state can be set by writing in the program in advance, so that for example, the posture of the robot changes greatly, or an object is grabbed and carried by the robot hand. When the change of the controlled object, especially the load, is known, such as when the hardness of the work changes with the NC machine tool, the constraint condition is changed in real time without stopping the motor to improve the machine performance. It is possible to pull out to the maximum and always secure the desired tracking accuracy.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーボ制
御装置によれば、速度目標値から速度信号への変換の際
に時間軸方向の変換を用いることで、任意の目標経路に
対して適用することができる。この際、時間方向変化量
を決定するために軸間協調手段を設けているため、各駆
動軸の動作を協調させて経路の形状を保つことができ
る。また、速度と加速度を許容値内に抑えるだけでな
く、逆に速度と加速度に余裕がある場合には時間軸方向
に縮める変換を行って速度を上げることもできるため、
機械の能率をより向上させることができる。
As described above, according to the servo control device of the present invention, the conversion in the time axis direction is used in the conversion from the speed target value to the speed signal, so that any target path can be obtained. Can be applied. At this time, since the inter-axis coordinating means is provided to determine the amount of change in the time direction, the operation of each drive shaft can be coordinated to maintain the shape of the path. Moreover, not only can the speed and acceleration be kept within the allowable values, but on the contrary, if there is a margin in the speed and acceleration, it is possible to increase the speed by performing a conversion that shrinks in the time axis direction.
The efficiency of the machine can be further improved.

【0051】さらに、制御対象のパラメータの変化を検
出して加速度あるいは速度の許容値を変更する許容値制
御手段を設けたため、制御対象のパラメータが時間によ
って変動する場合でも、位置ずれを起こさず高精度な経
路追従ができる。このほか、移動指令プログラムの中か
ら加速度や速度の制約条件を設定できる手段をもたせる
ことで、制御対象特に負荷の変化が既知の場合に、モー
タを停止することなく制約条件をリアルタイムに変更し
て、機械の性能を最大限に引き出すとともに常に所望の
追従精度を確保することができる。
Further, since the allowable value control means for detecting the change in the parameter of the controlled object to change the allowable value of the acceleration or the speed is provided, even if the parameter of the controlled object changes with time, the position shift does not occur and the high value is maintained. You can follow the route accurately. In addition, by providing a means to set constraint conditions such as acceleration and speed from the movement command program, you can change the constraint conditions in real time without stopping the motor when the change of the control target, especially the load, is known. It is possible to maximize the performance of the machine and always ensure the desired tracking accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるサーボ制御装置の第1の実施例を
示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a servo controller according to the present invention.

【図2】図1に示すサーボ制御装置に使用される目標速
度発生部の詳細ブロック図である。
FIG. 2 is a detailed block diagram of a target speed generator used in the servo controller shown in FIG.

【図3】図1に示すサーボ制御装置の動作を示すフロー
チャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the servo control device shown in FIG.

【図4】図1に示すサーボ制御装置に使用される比較器
の詳細ブロック図である。
FIG. 4 is a detailed block diagram of a comparator used in the servo control device shown in FIG.

【図5】図1に示すサーボ制御装置に使用される軸間協
調部の詳細ブロック図である。
5 is a detailed block diagram of an inter-axis cooperation unit used in the servo control device shown in FIG.

【図6】目標経路と図1に示すサーボ制御装置により制
御される制御対象の経路とを示す平面図である。
6 is a plan view showing a target route and a route to be controlled by the servo control device shown in FIG. 1. FIG.

【図7】図6に示す目標経路に追従するための速度目標
値と変換速度信号の時間変化を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a time change of a speed target value and a converted speed signal for following the target route shown in FIG.

【図8】図6に示す速度目標値の時間変化を詳細に示す
タイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart showing in detail the time change of the speed target value shown in FIG.

【図9】図6に示す変換速度信号の時間変化を詳細に示
すタイミングチャートである。
9 is a timing chart showing in detail the change over time of the conversion speed signal shown in FIG.

【図10】本発明によるサーボ制御装置の第3の実施例
を示すブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram showing a third embodiment of the servo controller according to the present invention.

【図11】図10に示すサーボ制御装置に使用される許
容値制御回路の詳細ブロック図である。
11 is a detailed block diagram of a tolerance control circuit used in the servo control device shown in FIG.

【図12】正方形の目標経路と負荷が途中で変動したと
きの制御対象の経路を示す平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing a square target route and a route to be controlled when the load fluctuates midway.

【図13】図11に示す許容値制御回路がないときに、
図12に示す目標経路に対する変換速度信号とモータの
角速度の時間変化を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a case in which there is no tolerance control circuit shown in FIG.
It is a figure which shows the conversion speed signal with respect to the target course shown in FIG. 12, and the time change of the angular velocity of a motor.

【図14】図11に示す許容値制御回路を使用したとき
に、図12に示す目標経路に対する変換速度信号とモー
タの角速度の時間変化を示す図である。
14 is a diagram showing a change over time in a conversion speed signal and a motor angular speed with respect to the target path shown in FIG. 12, when the tolerance control circuit shown in FIG. 11 is used.

【図15】本発明によるサーボ制御装置の第4の実施例
を示すブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram showing a fourth embodiment of the servo control device according to the present invention.

【図16】従来のサーボ制御装置の一例を示すブロック
図である。
FIG. 16 is a block diagram showing an example of a conventional servo control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入力装置 2 目標速度発生部 3 加速度検出器 4 比較器 5 軸間協調部 6 速度変換部 7 バッファ 8 ストップ信号発生器 9 減算器 10 補償器 11 モータ 12 許容値制御回路 1 Input Device 2 Target Speed Generator 3 Accelerometer 4 Comparator 5 Inter-Axis Coordinator 6 Speed Converter 7 Buffer 8 Stop Signal Generator 9 Subtractor 10 Compensator 11 Motor 12 Allowable Value Control Circuit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 目標経路に対し制御対象の移動経路を追
従させるサーボ制御装置において、 前記制御対象を駆動する複数の軸に接続する複数のモー
タと、 前記目標経路に基づいて、前記複数の軸それぞれを駆動
する前記複数のモータの目標駆動速度を表す速度目標値
を各軸毎に発生する目標速度発生手段と、 前記各軸毎に設けられ、前記目標速度発生手段からの前
記速度目標値から加速度目標値を検出する加速度検出手
段と、 前記加速度検出手段により検出された加速度目標値の所
定の加速度の許容値に対する割合を示す第1の信号と、
前記速度目標値の所定の速度の許容値に対する割合を示
す第2の信号とを発生する手段と、 前記第1の信号と第2の信号の大きさを比較し、前記複
数のモータが前記加速度の許容値と前記速度の許容値を
満足するよう各モータに共通の時間方向変化量を演算す
る軸間協調手段と、 前記速度目標値で前記モータが駆動されるときに前記制
御対象が移動する距離と同じ距離だけ動くよう、前記時
間方向変化量に応じて前記速度目標値を変更し速度信号
を発生すると同時に前記速度信号の発生する時間も変化
させる速度変換手段と、 を備えたことを特徴とするサーボ制御装置。
1. A servo control device for causing a movement path of a controlled object to follow a target path, a plurality of motors connected to a plurality of axes for driving the controlled object, and the plurality of axes based on the target path. Target speed generating means for generating, for each axis, a speed target value representing the target drive speed of the plurality of motors driving each, and provided for each axis, from the speed target value from the target speed generating means An acceleration detecting means for detecting an acceleration target value; a first signal indicating a ratio of the acceleration target value detected by the acceleration detecting means to an allowable value of a predetermined acceleration;
A means for generating a second signal indicating a ratio of the speed target value to an allowable value of a predetermined speed; and comparing the magnitudes of the first signal and the second signal with each other, Inter-axis coordinating means for calculating a time-direction change amount common to each motor so as to satisfy the allowable value of the speed and the allowable value of the speed, and the controlled object moves when the motor is driven at the speed target value. Speed conversion means for changing the speed target value according to the time direction change amount so as to move by the same distance as the distance and generating the speed signal, and at the same time changing the time at which the speed signal is generated. Servo control device.
【請求項2】 前記目標速度発生手段は、前記速度目標
値をサンプル値として順次発生することを特徴とする請
求項1記載のサーボ制御装置。
2. The servo control device according to claim 1, wherein the target speed generating means sequentially generates the speed target value as a sample value.
【請求項3】 前記加速度検出手段は、前記速度目標値
と1サンプル前の前記速度目標値に対する前記速度変換
手段からの速度信号との差に応じて加速度目標値を発生
することを特徴とする請求項2記載のサーボ制御装置。
3. The acceleration detecting means generates an acceleration target value according to a difference between the speed target value and a speed signal from the speed converting means with respect to the speed target value one sample before. The servo control device according to claim 2.
【請求項4】 前記第1および第2の信号の発生手段
は、前記加速度目標値が前記加速度の許容値を超えると
きは超える度合いを示す加速度超過信号を、また超えな
いときは”1”の信号を前記第1の信号として発生し、
前記速度目標値が前記速度の許容値を超えるときは超え
る度合いを示す速度超過信号を、また超えないときは”
1”の信号を前記第2の信号として発生することを特徴
とする請求項1記載のサーボ制御装置。
4. The first and second signal generating means outputs an over-acceleration signal indicating the degree to which the acceleration target value exceeds when the acceleration target value exceeds the allowable value of the acceleration, or "1" when the acceleration target value does not exceed the allowable value of the acceleration. Generating a signal as said first signal,
When the speed target value exceeds the allowable value of the speed, an overspeed signal indicating the degree of the speed is exceeded, and when the speed target value does not exceed the allowable value of the speed,
2. The servo controller according to claim 1, wherein a 1 "signal is generated as the second signal.
【請求項5】 前記軸間協調手段は、前記第1の信号と
前記第2の信号の中から最大値を検出し、前記最大値の
信号を前記時間方向変化量として出力することを特徴と
する請求項1記載のサーボ制御装置。
5. The inter-axis coordinating means detects a maximum value from the first signal and the second signal, and outputs the maximum value signal as the temporal change amount. The servo control device according to claim 1.
【請求項6】 前記サーボ制御装置は、さらに前記加速
度の許容値あるいは前記速度の許容値の少なくとも一方
を前記制御対象の負荷の変動に応じて変化させる許容値
制御手段を有する請求項1記載のサーボ制御装置。
6. The servo control device according to claim 1, further comprising an allowable value control means for changing at least one of the allowable value of the acceleration and the allowable value of the speed in accordance with the fluctuation of the load of the controlled object. Servo control device.
【請求項7】 前記目標速度発生手段は、前記加速度の
許容値および前記速度の許容値を発生する手段を有する
ことを特徴とする請求項1記載のサーボ制御装置。
7. The servo control device according to claim 1, wherein the target speed generating means includes means for generating an allowable value of the acceleration and an allowable value of the speed.
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