JPH07129251A - 防振制御方法 - Google Patents

防振制御方法

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JPH07129251A
JPH07129251A JP27170093A JP27170093A JPH07129251A JP H07129251 A JPH07129251 A JP H07129251A JP 27170093 A JP27170093 A JP 27170093A JP 27170093 A JP27170093 A JP 27170093A JP H07129251 A JPH07129251 A JP H07129251A
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JP
Japan
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motor
load
vibration
correction signal
torque ripple
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP27170093A
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English (en)
Inventor
Masao Oshima
正夫 尾島
Ryuichi Oguro
龍一 小黒
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷側の動作範囲全域において減速機が発生
するトルクリップルを簡単な構成で十分に打ち消す。 【構成】 負荷動作範囲内の振動が小さくなる2点での
ゲインAと初期位相α1、α2を求め、位相α1、α2
よりモータ1回転当りの平均的なトルクリップル発生回
数λを求め、ゲインAと初期位相α1より、減速機9が
発生するトルクリップルを打ち消す補正信号Tcomp
=Asinα(ωt+α1)を求め、この補正信号Tc
ompをモータ4の回転に同期させてトルク指令に加え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボットなど、モータ
と負荷が減速機を介して結合された系の防振制御方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、モータと負荷が減速機を介して
結合された場合に、減速機の組込み精度等により減速機
内部で有害な加振力(以下トルクリップルという)が発
生することがある。モータの回転速度により決まるトル
クリップルの発生周波数が、減速機のバネ定数などによ
り決まる機械系の固有振動数と一致することにより負荷
が振動し、高速かつ高精度な制御ができないという問題
がある。そこで、従来、図3に示すような、モータ4が
バネ定数k1のバネ7でハーモニック減速機9と、また
負荷10がバネ定数k2のバネ8でハーモニック減速機
9と結合されているようなモデルにおいて、ハーモニッ
ク減速機9が発生するモータ回転数の2倍の周期のトル
クリップル(Trip=F0 sin2ωt)に対し、モ
ータ4の回転周期に同期させてフィードフォワード的に
補正信号(Tcomp=Asin2ωt)を加えること
により防振制御を行なっている(”ロボットの防振制御
に関する研究”、日本機械学会講演論文集、No.86
0−1(1986))。また、特開昭61−98416
号は、モータに付いている速度検出器の他に負荷側にも
速度検出器を取り付け、この速度検出器の速度信号に対
して適当な補償を行なってサーボ制御装置にフィードバ
ックすることにより、負荷側の振動を制御するものであ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ハーモニッ
ク減速機が発生するトルクリップルの発生回数は厳密に
言えば、モータ回転数の2.0倍でなく、ハーモニック
減速機の取付方により次のように決まる。Rをハーモニ
ック減速機の減速比とすると、トルクリップル発生回数
は、モータ1回転に対し2(1−1/R),2.0,2
(1+1/R)のいずれかとなる。例えば、減速比R=
100とすれば、モータ1回転に対しトルクリップル発
生回数は、1.98,2.0,2.02のいずれかとな
る。したがって、負荷の可動範囲が広い場合や、減速比
が大きな場合には、初期設定でトルクリップルと補正信
号の位相を一致させていても、モータの回転につれて両
者の周波数差によりsin波の位相が徐々にずれ、つい
には両者の位相が大幅にずれて逆に加振してしまうとい
う問題がある。さらに、場合によっては、動作途中でト
ルクリップル発生回数が変化することも考えられ、同様
の問題が発生する恐れがある。また、特開昭61−98
416号では、速度検出器が余分に必要なため、ロボッ
ト等が高価になるという欠点がある。本発明の目的は、
負荷側の動作範囲全域において減速機が発生するトルク
リップルを、速度検出器等のハードウェアを追加するこ
となく簡単な構成で十分に打ち消すことが可能な防振制
御方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の防振制御方法は、トルクリップルを打ち消
す補正信号のゲインと発生周期を、負荷側動作範囲内
の、振動が小さくなる異なった少なくとも2箇所のゲイ
ン、位相より算出し、これにより負荷の動作範囲全域に
おいて振動を抑制する補正信号を求め、該補正信号をモ
ータの回転に同期させてモータのトルク指令に加えるも
のである。
【0005】
【作用】したがって、負荷側の動作範囲全域において減
速機が発生するトルクリップルを十分打ち消すことが比
較的簡単な構成で可能となり、高速かつ高精度な制御が
可能となる。さらに、トルクリップル発生回数の変化等
に対しても負荷の動作範囲内の測定点を増加させること
により、高精度な制御が可能となる。
【0006】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の一実施例を示す制御系のブ
ロック図、図2は本実施例における補正信号Tcomp
の求め方を示すグラフである。本実施例は図3のモデル
に対して適用したもので、位置ループ制御器1と速度ル
ープ制御路2とトルク制御器3と位置検出器5と微分器
6からなっている。θ ref はサーボモータ4の角度指
令、θは位置検出器5より得られるモータ角度、ωref
はモータ角速度指令で、ωはモータ角速度で、モータ角
度θを微分器6で微分することにより得られる。トルク
リップルの補正信号Tcompは速度ループ制御器2か
ら出力されるトルク指令に加算される。減速機9が発生
するトルクリップルを打ち消す補正信号Tcompは以
下の方法で求める。まず、負荷10に図示しない加速度
ピックアップ等の振動検出器を取り付け、減速機トルク
リップルによる負荷10の振動を測定する。次に、補正
信号Tcompを次式(1)のように定義してトルク指
令に加える。 Tcomp=Asin2(ωt+α) ・・・・・(1) 負荷側動作範囲内の振動が小さくなる2点(ここでは負
荷側動作開始地点と負荷側動作終了地点の両端)でのゲ
インAと初期位相α1、α2を求める。なお、ゲインは
一定とする。よって、位相α1、α2よりモータ1回転
あたりの平均的なトルクリップル発生回数λと、負荷1
0の動作開始点での初期位相α1より最終的な補正信号
Tcompを(2)式のように求めることができる。
【0007】 Tcomp=Asinλ(ωt+α1) ・・・・・(2) これを、図2を用いて説明する。横軸に負荷の動作量
(モータ4の回転数)を、縦軸にモータ1回転に対する
トルクリップルの発生回数が2.0回の場合と1.98
回の場合との位相の変化(位相の差)をとる。トルクリ
ップルの発生がモータ1回転に対し2.0回であれば横
軸と重なり、1.98回(ハーモニック減速機の減速比
R=100)であれば、図中点線のような直線となる。
ところが、実際には図中実線(曲線)のような場合が多
く、(1)式の補正信号Tcompを用いて負荷10の
動作開始点で振動が小さくなるゲインAと位相α1、お
よび動作終了地点で振動が小さくなる位相α2を求め
る。位相α1、α2よりモータ1回転あたりの平均的な
トルクリップル発生回数λを求め、最終的な補正信号T
compを求める。補正信号Tcompの位相の変化を
図2に実線(直線)で示す。上記の方法で求めた補正信
号Tcompを、モータ4の回転に同期させてトルク指
令に加えることにより減速機トルクリップルを打ち消
し、負荷6の振動を抑制することができる。なお、ここ
では負荷10の動作範囲の2点より補正信号Tcomp
を求めたが、さらに数点をとり、最小二乗法でトルクリ
ップル発生回数λや初期位相α1を近似すれば、より高
精度な防振制御が可能となることは言うまでもない。ま
た、ここでは、ハーモニック減速機について述べたが、
周期的なトルクリップルを発生する減速機であれば同様
にトルクリップルの補償が可能である。
【0008】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、トルクリ
ップルを打ち消す補正信号のゲインと発生周期を、負荷
側動作範囲内の、振動が小さくなる異なった少なくとも
2箇所のゲイン、位相より算出し、これにより負荷の動
作範囲全域において振動を抑制する補正信号を求め、該
補正信号をモータの回転に同期させてモータのトルク指
令に加えることにより、負荷側の動作範囲全域において
減速機が発生するトルクリップルを速度検出器等のハー
ドウェアを追加することなく十分打ち消すことが可能と
なり、高速かつ高精度な制御が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の制御系のブロック図であ
る。
【図2】図1の実施例における補正信号Tcompの求
め方を示すグラフである。
【図3】振動モデルを示す図である。
【符号の説明】
1 位置ループ制御器 2 速度ループ制御器 3 トルク制御器 4 サーボモータ 5 位置検出器 6 微分器 7,8 バネ 9 減速機 10 負荷

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータと負荷が、周期的なトルク外乱を
    発生する様な減速機を介して結合された系の防振制御方
    法において、 トルクリップルを打ち消す補正信号のゲインと発生周期
    を、負荷側動作範囲内の、振動が小さくなる異なった少
    なくとも2箇所におけるゲイン、位相より算出し、これ
    により負荷の動作範囲全域において振動を抑制する補正
    信号を求め、該補正信号をモータの回転に同期させてモ
    ータのトルク指令に加えることを特徴とする防振制御方
    法。
JP27170093A 1993-10-29 1993-10-29 防振制御方法 Withdrawn JPH07129251A (ja)

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