JPH0784647A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
- Publication number
- JPH0784647A JPH0784647A JP25518193A JP25518193A JPH0784647A JP H0784647 A JPH0784647 A JP H0784647A JP 25518193 A JP25518193 A JP 25518193A JP 25518193 A JP25518193 A JP 25518193A JP H0784647 A JPH0784647 A JP H0784647A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gain
- loop
- feedforward
- dead time
- useless time
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】極低速の円弧補間のみならず、より高速で、円
弧補間以外の場合でも充分な補償効果を発揮し得る装置
を提供する。 【構成】ゲインＫp を有する位置ループと、ゲインＫf
とむだ時間要素ｅ-LS を有するフィードフォワードルー
プを設け、むだ時間ＬをＬ＝−（ ln Ｋf ）／Ｋp で定
める（ただし、lnは自然対数）。 【効果】任意の時間Ｌ後に、ステップ応答を完了させる
ことができる。
弧補間以外の場合でも充分な補償効果を発揮し得る装置
を提供する。 【構成】ゲインＫp を有する位置ループと、ゲインＫf
とむだ時間要素ｅ-LS を有するフィードフォワードルー
プを設け、むだ時間ＬをＬ＝−（ ln Ｋf ）／Ｋp で定
める（ただし、lnは自然対数）。 【効果】任意の時間Ｌ後に、ステップ応答を完了させる
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロボット、ＮＣ装置の
ように１または複数軸の各軸が位置制御を基本とする位
置制御装置に関し、特に位置決め完了を徹底させ、軌跡
精度を向上させることができる装置に関する。
ように１または複数軸の各軸が位置制御を基本とする位
置制御装置に関し、特に位置決め完了を徹底させ、軌跡
精度を向上させることができる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】１軸または複数軸を有し、各軸が位置フ
ィードバック制御によって制御され、位置フィードバッ
クループに加えて速度指令部にむだ時間要素を含むフィ
ードフォワードループを設けたフィードフォワード補償
を用いた位置制御装置を本出願人が特開平３−４０００
８号公報で提案している。その装置を図２に示す。位置
制御部１は、上位からの位置指令ｘO とサーボモータＭ
の回転軸に直結された回転検出器ＰＧからの位置フィー
ドバック値ｘに偏差Δｘに位置ゲインＫp を乗じた信号
を出力する。フィードフォワード補償部２は微分器２
１、フィードフォワードゲイン（Ｋf ）部２２、及びむ
だ時間部２３からなる。位置制御部１とフィードフォワ
ード補償部２の出力は加算されてＤ／Ａ変換器３を介し
て速度指令Ｖs として速度制御部４に入力される。速度
制御部４は位置フィードバック値ｘを微分器５で微分し
た速度値Ｖと速度指令Ｖs との偏差ΔＶがなくなるよう
にサーボモータＭを駆動制御している。以上の系を簡単
なブロック線図にまとめると図１に示すものになる。速
度制御部４の応答は位置ループ制御部の応答に比べて格
段に速いため、速度制御部５の速度ループは無視してよ
いので、図１のブロック線図となる。Ｋp は位置ル−プ
ゲイン、Ｋf はフィ−ドフォワ−ドゲイン、Ｌはむだ時
間、ｓはラプラス演算子、ｅ-LS がむだ時間要素であ
る。この系、すなわちのｘO を入力、ｘを出力とする系
の伝達関数Ｆ（ｓ）は、（１式）となる。 Ｆ（ｓ）＝（Ｋp ＋ｓ・Ｋf ・ｅ-LS ）／（Ｋp ＋ｓ） …（１式） 前述の特開平３−４０００８号公報では、この（１式）
において、むだ時間Ｌは、Ｌ＝（１−Ｋf ）／Ｋp とす
る技術を開示している。
ィードバック制御によって制御され、位置フィードバッ
クループに加えて速度指令部にむだ時間要素を含むフィ
ードフォワードループを設けたフィードフォワード補償
を用いた位置制御装置を本出願人が特開平３−４０００
８号公報で提案している。その装置を図２に示す。位置
制御部１は、上位からの位置指令ｘO とサーボモータＭ
の回転軸に直結された回転検出器ＰＧからの位置フィー
ドバック値ｘに偏差Δｘに位置ゲインＫp を乗じた信号
を出力する。フィードフォワード補償部２は微分器２
１、フィードフォワードゲイン（Ｋf ）部２２、及びむ
だ時間部２３からなる。位置制御部１とフィードフォワ
ード補償部２の出力は加算されてＤ／Ａ変換器３を介し
て速度指令Ｖs として速度制御部４に入力される。速度
制御部４は位置フィードバック値ｘを微分器５で微分し
た速度値Ｖと速度指令Ｖs との偏差ΔＶがなくなるよう
にサーボモータＭを駆動制御している。以上の系を簡単
なブロック線図にまとめると図１に示すものになる。速
度制御部４の応答は位置ループ制御部の応答に比べて格
段に速いため、速度制御部５の速度ループは無視してよ
いので、図１のブロック線図となる。Ｋp は位置ル−プ
ゲイン、Ｋf はフィ−ドフォワ−ドゲイン、Ｌはむだ時
間、ｓはラプラス演算子、ｅ-LS がむだ時間要素であ
る。この系、すなわちのｘO を入力、ｘを出力とする系
の伝達関数Ｆ（ｓ）は、（１式）となる。 Ｆ（ｓ）＝（Ｋp ＋ｓ・Ｋf ・ｅ-LS ）／（Ｋp ＋ｓ） …（１式） 前述の特開平３−４０００８号公報では、この（１式）
において、むだ時間Ｌは、Ｌ＝（１−Ｋf ）／Ｋp とす
る技術を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところがＬ＝（１−Ｋ
f ）／Ｋp とするものは、極低速での円弧補間に対して
の有効であるが、より高速で、円弧補間以外の状況も含
んだ場合での使用（例えばシーリングロボットにおける
曲線補間動作等）に際しては効果がなかった。そこで本
発明は、極低速の円弧補間のみならず、より高速で、円
弧補間以外の場合でも充分な補償効果を発揮し得る装置
を提供することを目的とする。
f ）／Ｋp とするものは、極低速での円弧補間に対して
の有効であるが、より高速で、円弧補間以外の状況も含
んだ場合での使用（例えばシーリングロボットにおける
曲線補間動作等）に際しては効果がなかった。そこで本
発明は、極低速の円弧補間のみならず、より高速で、円
弧補間以外の場合でも充分な補償効果を発揮し得る装置
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明はむだ時間ＬをＬ＝−（ ln Ｋf ）／Ｋp で
定めるものである。ただし、lnは自然対数である。
め、本発明はむだ時間ＬをＬ＝−（ ln Ｋf ）／Ｋp で
定めるものである。ただし、lnは自然対数である。
【０００５】
【作用】上記手段により、Ｋp 、Ｋf の組み合わせによ
り、任意の時間Ｌ[sec] 後に、ステップ応答を完了させ
ることができる。すなわち、前記伝達関数Ｆ（ｓ）に、
大きさ１のステップ入力を加え、ラプラス逆変換した時
間域での応答式ｆ(t-L)を考える。このｆ(t-L) を一回
微分したものが t-L≧０の領域で、０となるように
Ｋp 、Ｋf を決めてやれば、 t-L≧０の領域でｆ(t-L)
は定数となる。すなわち、むだ時間Ｌ経過後は一定とな
る。つまり、任意の時間Ｌ[sec] 後に、ステップ応答が
完了する。
り、任意の時間Ｌ[sec] 後に、ステップ応答を完了させ
ることができる。すなわち、前記伝達関数Ｆ（ｓ）に、
大きさ１のステップ入力を加え、ラプラス逆変換した時
間域での応答式ｆ(t-L)を考える。このｆ(t-L) を一回
微分したものが t-L≧０の領域で、０となるように
Ｋp 、Ｋf を決めてやれば、 t-L≧０の領域でｆ(t-L)
は定数となる。すなわち、むだ時間Ｌ経過後は一定とな
る。つまり、任意の時間Ｌ[sec] 後に、ステップ応答が
完了する。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。前記伝達
関数Ｆ（ｓ）に、大きさ１のステップ入力を加え、ラプ
ラス逆変換を行うと、時間域での応答式ｆ(t) は、 ｆ(t) ＝£- 1 ［（Ｋp ＋ｓ・Ｋf ・ｅ-LS ）／（ｓ（Ｋp ＋ｓ））］ ＝£- 1 ［１／ｓ］−£- 1 ［（１−Ｋf ・ｅ-LS ）／（Ｋp ＋ｓ）］ ＝１−ｅ-Kpt＋Ｋf ・ｅ-Kp(t-L) …（２式） となる。しかし、Ｋf ・ｅ-Kp(t-L)はむだ時間の性質上
ｔ＜Ｌ、すなわちｔ−Ｌ＜０では０なので、ｆ(t) は不
連続な関数となる。そこでｔ−Ｌ＝ｘとしてｘ≧０で考
える。 ｆ(x) ＝１−ｅ-Kp(x+L)＋Ｋf ・ｅ-Kpx …（３式） ｘ≧０ではｆ(x) は連続なので微分可能である。両辺微
分すると ｆ’(x) ＝Ｋp ・ｅ-Kp(x+L)−Ｋp ・Ｋf ・ｅ-Kpx ＝Ｋp ・ｅ-Kpx・（ｅ-KpL−Ｋf ） …（４式） となる。（４式）よりｆ’(x) の符号は（ｅ-KpL−
Ｋf ）によって、ｘとは無関係に決定されることが解
る。よって（ｅ-KpL−Ｋf ）＝０、すなわちＬ＝−（ l
n Ｋf ）／Ｋp とすれば、ｘ≧０でｆ’(x) ＝０となり
ｆ(x) ＝const （定数）となる。つまり、むだ時間Ｌ経
過するとステップ応答は完了していることになる。
関数Ｆ（ｓ）に、大きさ１のステップ入力を加え、ラプ
ラス逆変換を行うと、時間域での応答式ｆ(t) は、 ｆ(t) ＝£- 1 ［（Ｋp ＋ｓ・Ｋf ・ｅ-LS ）／（ｓ（Ｋp ＋ｓ））］ ＝£- 1 ［１／ｓ］−£- 1 ［（１−Ｋf ・ｅ-LS ）／（Ｋp ＋ｓ）］ ＝１−ｅ-Kpt＋Ｋf ・ｅ-Kp(t-L) …（２式） となる。しかし、Ｋf ・ｅ-Kp(t-L)はむだ時間の性質上
ｔ＜Ｌ、すなわちｔ−Ｌ＜０では０なので、ｆ(t) は不
連続な関数となる。そこでｔ−Ｌ＝ｘとしてｘ≧０で考
える。 ｆ(x) ＝１−ｅ-Kp(x+L)＋Ｋf ・ｅ-Kpx …（３式） ｘ≧０ではｆ(x) は連続なので微分可能である。両辺微
分すると ｆ’(x) ＝Ｋp ・ｅ-Kp(x+L)−Ｋp ・Ｋf ・ｅ-Kpx ＝Ｋp ・ｅ-Kpx・（ｅ-KpL−Ｋf ） …（４式） となる。（４式）よりｆ’(x) の符号は（ｅ-KpL−
Ｋf ）によって、ｘとは無関係に決定されることが解
る。よって（ｅ-KpL−Ｋf ）＝０、すなわちＬ＝−（ l
n Ｋf ）／Ｋp とすれば、ｘ≧０でｆ’(x) ＝０となり
ｆ(x) ＝const （定数）となる。つまり、むだ時間Ｌ経
過するとステップ応答は完了していることになる。
【０００７】図３の実線Ａが本発明のステップ応答を表
し、点線部Ｂは本発明のフィドフォワード補償が無い場
合の応答を表している。本発明によれば、任意の時間Ｌ
[sec] で急激に応答してステップ応答が完了することが
わかる。ただし、図３の実線は、先に述べたように速度
制御部の応答は格段に速いとして速度ループの影響は無
視したものである。実機においては、速度制御部も若干
の遅れがあるので、実際は点線部Ｃのような応答にな
る。
し、点線部Ｂは本発明のフィドフォワード補償が無い場
合の応答を表している。本発明によれば、任意の時間Ｌ
[sec] で急激に応答してステップ応答が完了することが
わかる。ただし、図３の実線は、先に述べたように速度
制御部の応答は格段に速いとして速度ループの影響は無
視したものである。実機においては、速度制御部も若干
の遅れがあるので、実際は点線部Ｃのような応答にな
る。
【０００８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、フィ
−ドフォワ−ド補償中のむだ時間要素のむだ時間ＬをＬ
＝−（ ln Ｋf ）／Ｋp とすることにより、モ−タの追
従精度を上げることができ、その結果、ＮＣやロボット
の軌跡精度を向上させることができる。
−ドフォワ−ド補償中のむだ時間要素のむだ時間ＬをＬ
＝−（ ln Ｋf ）／Ｋp とすることにより、モ−タの追
従精度を上げることができ、その結果、ＮＣやロボット
の軌跡精度を向上させることができる。
【図１】本発明の実施例を示すブロック線図
【図２】本発明を適用する具体的装置例を示す図
【図３】本発明の動作を説明するステップ応答を示す図
１ 位置制御部 ２ フィードフォワード補償部 ２１ 微分器 ２２ フィードフォワードゲイン（Ｋf ）部 ２３ むだ時間部 ３ Ｄ／Ａ変換器 ４ 速度制御部 ５ 微分器 Ｍ サーボモータ ＰＧ パルスジェネレータ
Claims (1)
- 【請求項１】１軸または複数軸を有し、各軸が位置ルー
プゲインＫp による位置フィードバック制御によって制
御され、位置フィードバックループに加えて位置指令を
むだ時間要素ｅ-LS とフィードフォワードゲインＫf を
介して速度指令部にフィードフォワードするフィードフ
ォワードループを設けた位置制御装置において、 前記むだ時間要素のむだ時間Ｌを、 Ｌ＝−（ ln Ｋf ）／Ｋp （ただし、lnは自然対数、Ｋf はフィードフォワードル
ープのゲイン、Ｋp は位置ループのゲインである）に設
定したことを特徴とする位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25518193A JPH0784647A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25518193A JPH0784647A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 位置制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0784647A true JPH0784647A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=17275168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25518193A Pending JPH0784647A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0784647A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005135060A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Yaskawa Electric Corp | 軌跡追従制御のサーボ調整方法 |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP25518193A patent/JPH0784647A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005135060A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Yaskawa Electric Corp | 軌跡追従制御のサーボ調整方法 |
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