JPH08249066A - 位置制御方法 - Google Patents

位置制御方法

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Publication number
JPH08249066A
JPH08249066A JP5085895A JP5085895A JPH08249066A JP H08249066 A JPH08249066 A JP H08249066A JP 5085895 A JP5085895 A JP 5085895A JP 5085895 A JP5085895 A JP 5085895A JP H08249066 A JPH08249066 A JP H08249066A
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JP
Japan
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speed
command speed
control system
motor
position deviation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5085895A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidetaka Osawa
秀隆 大澤
Masahiro Inaba
雅裕 稲庭
Akiko Yagi
明子 八木
Hideki Hoshiba
英城 干場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】産業用ロボットのロボットアーム等をモータで
駆動し位置決め制御する位置制御方法に関し、位置決め
時におけるオーバーランを抑制し整定時間を短縮させて
位置決めに要する時間を短縮し、ロボット等の作業効率
を向上させた位置制御方法を提供することである。 【構成】位置制御系4から出力される指令速度に従って
モータ1を回転させる速度制御系3と、エンコーダ2の
信号をフィードバックし所定の目標位置に位置決めする
位置制御系4を設け、位置制御系4は位置偏差Peが基
準位置偏差量E以上のとき選択する指令速度A計算部5
と、位置偏差Peが基準位置偏差量Eよりも小さいとき
選択する指令速度B計算部6を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は産業用ロボットのロボッ
トアーム等をモータで駆動し位置決め制御する位置制御
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の位置制御方法について図4を参照
して説明する。図4は減速時における従来の位置制御方
法のブロック図である。減速時における従来の位置制御
方法は、モータ1の回転角を検出するエンコーダ2の信
号をフィードバックし所定の目標位置に位置決めする位
置制御系20と、エンコーダ2の信号をフィードバック
し所定の指令速度に従ってモータ1を回転させる速度制
御系3があり、位置制御系20から速度制御系3へ指令
速度が出力されるよう配置し、速度制御系3は、エンコ
ーダ2の信号からモータ1の回転角速度すなわち現在速
度を算出する現在速度計算部16と、現在速度計算部1
6から算出された現在速度と所定の指令速度との差から
モータ1をPWM(パルスワイドモジュレーション)制
御するためのPWM値を算出するPWM計算部15が設
けられ、また位置制御系20は、エンコーダ2の信号か
らモータ1の回転角度すなわち現在位置を算出する現在
位置計算部9と、目標位置と現在位置との差である位置
偏差Peの値によって選択される指令速度X計算部2
1、指令速度Y出力部22及び指令速度Z出力部23が
設けられている。
【0003】上記のように構成された減速時における従
来の位置制御方法について以下説明する。位置制御系2
0では、一定の短い周期(サンプリング周期)毎にモー
タ1の現在位置を現在位置計算部9にて算出し、位置偏
差Peが所定の基準位置偏差量E以上のとき指令速度X
計算部21が選択され、 指令速度X=√(2βPe)(βは減速定数) に従って指令速度Xを計算し速度制御系3へ出力する。
速度制御系3では、前記サンプリング周期毎にモータ1
の現在速度を現在速度計算部16にて算出し、現在速度
と位置制御系20からの指令速度の差からモータ1をP
WM制御するためのPWM値をPWM計算部15で算出
し、モータドライブ回路17へPWMパルスを出力す
る。位置制御系20はモータ1を減速定数βで減速させ
ようと指令速度を速度制御系3へ出力し、速度制御系3
は指令速度に従ってモータ1を回転させようと速度制御
し、上記処理を繰り返し実行しながらモータ1を目標位
置へ近づけて行く。位置偏差Peが停止精度量e以上で
基準位置偏差量Eよりも小さくなると、位置制御系20
は指令速度Y出力部22を選択し、一定の指令速度Vc
を速度制御系3へ出力する。更に現在位置が目標位置へ
近づき、位置偏差Peが停止精度量eよりも小さくなっ
たとき、位置制御系20は指令速度Z出力部23を選択
し指令速度0を速度制御系3へ出力し、モータ1の現在
位置を保持するいわゆるサーボロック制御を実行し、モ
ータ1を所定の目標位置に位置制御するものであった。
上記した従来の位置制御方法による減速時の位置決め波
形を図5に示す。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の位置制御方法によると、図5に示すように現在位
置が破線で示した目標位置をL1程オーバーし、その後
ゆるやかなカーブをたどって目標位置に向かって位置決
めされ、オーバーラン後から目標位置へ位置決めするま
でに要する時間すなわち整定時間はT1を要していた。
従って従来の位置制御方法は、整定時間が長いため位置
決め時間が長くなり、このような位置制御方法によるロ
ボット等は作業効率が悪いという欠点があった。また、
ロボットアーム等が停止すべき目標位置を越えて大きく
オーバーランするという欠点があった。
【0005】本発明の一つの目的は、位置決め時におけ
る整定時間を短縮させ、ロボット等の作業効率を向上さ
せた位置制御方法を提供することである。本発明の他の
目的は、位置決め時におけるロボットアーム等のオーバ
ーランを抑制した良好な位置決め特性となる位置制御方
法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的の一つは、指令
速度B=kPeの演算式に従って計算した値を指令速度
Bとして速度制御系へ出力する指令速度B計算部を位置
制御系に設け、位置偏差Peが前記基準位置偏差量Eよ
りも小さいとき、モータを指令速度Bで駆動することに
より達成される。また上記他の目的は、指令速度A=√
(2β(PeーE))ーβ+kEの演算式に従って計算
した値を指令速度Aとして速度制御系へ出力する指令速
度A計算部を位置制御系に更に設け、位置偏差Peが基
準位置偏差量E以上のとき、モータを指令速度Aで駆動
することにより達成される。
【0007】
【作用】上記のように構成された位置制御方法は、速度
制御系においては、フィードバックされたモータの回転
角を検出するエンコーダの信号により所定の指令速度に
従ってモータを回転せしめようと動作し、位置制御系に
おいては、現在位置計算部がフィードバックされたエン
コーダの信号によりモータの現在位置を算出し、目標位
置と現在位置との差である位置偏差Peが基準位置偏差
量Eよりも小さいとき指令速度B計算部を選択し、指令
速度B=kPeに従って計算した指令速度Bを速度制御
系へ出力するように動作する。また位置制御系は、位置
偏差Peが前記基準位置偏差量E以上のとき指令速度A
計算部を選択し、指令速度A=√(2β(PeーE))
ーβ+kEに従って計算した指令速度Aを速度制御系へ
出力するように動作する。
【0008】
【実施例】本発明の具体的な一実施例を以下図面を参照
して詳細に説明する。図1は減速時の位置制御方法のブ
ロック図である。同図において図4と同一の部分には同
一符号が付してある。図1において、モータ1の回転角
を検出するエンコーダ2の信号をフィードバックし所定
の目標位置に位置決めせしめようとする位置制御系4
と、エンコーダ2の信号をフィードバックし所定の指令
速度に従ってモータ1を回転せしめようとする速度制御
系3を設け、位置制御系4から速度制御系3へ指令速度
が出力されるよう配置されている。速度制御系3には、
エンコーダ2の信号からモータ1の回転角速度すなわち
現在速度を算出する現在速度計算部16と、現在速度計
算部16から算出された現在速度と所定の指令速度との
差からモータ1をPWM制御するためのPWM値を算出
するPWM計算部15が設けられている。位置制御系4
には、エンコーダ2の信号からモータ1の回転角度すな
わち現在位置を算出する現在位置計算部9と、位置偏差
Peが基準位置偏差量E以上のとき選択される指令速度
A計算部5と、位置偏差Peが最小分解能である位置偏
差量e1以上で基準位置偏差量Eよりも小さいとき選択
される指令速度B計算部6と、位置偏差Peが位置偏差
量e2以上で位置偏差量e1よりも小さいとき選択され
る指令速度C出力部7と、位置偏差Peが位置偏差量e
2よりも小さいとき選択される指令速度D出力部8が設
けられている。
【0009】上記のように構成された減速時の位置制御
方法における位置決め間際すなわち位置偏差Peが基準
位置偏差量Eよりも小さいときから所定の目標位置に位
置決めするまでの位置制御方法について説明する。位置
制御系4ではサンプリング周期毎にモータ1の現在位置
を現在位置計算部9にて算出して位置偏差Peを求め
る。今位置偏差Peは位置偏差量e1以上で基準位置偏
差量Eよりも小さいときなので指令速度B計算部6を選
択し、指令速度B=kPeに従って指令速度Bを計算し
速度制御系3へ出力する。速度制御系3では、前記サン
プリング周期毎にモータ1の現在速度を現在速度計算部
16にて算出し、現在速度と位置制御系4から出力され
た指令速度の差からモータ1をPWM制御するためのP
WM値をPWM計算部15で算出し、モータドライブ回
路17へPWMパルスを出力する。上記処理をサンプリ
ング周期毎に繰り返し実行しながらモータ1の現在位置
を所望の目標位置へ近づけて行き、位置偏差Peが位置
偏差量e2以上で位置偏差量e1よりも小さくなると、
指令速度C出力部7を選択し指令速度Vl(0を除く最
小値)を速度制御系3へ出力する。更に現在位置が所定
の目標位置へ近づき、位置偏差Peが位置偏差量e2よ
りも小さくなると、位置制御系4は指令速度D出力部8
を選択し指令速度0を速度制御系3へ出力し、モータ1
の現在位置を保持するいわゆるサーボロック制御を実行
する。上記した位置決め間際の位置制御方法による位置
決め波形を図2に示す。図2に示すようにオーバーラン
後から目標位置へ位置決めするまでに要する時間すなわ
ち整定時間はT2となり、従来の位置制御方法による整
定時間T1に比べ短縮される。
【0010】上記実施例においては上記した如く整定時
間T2を短縮できると共にオーバーランを従来例に比べ
小さくできるようになったが、オーバーランについては
まだ不十分である。以下このオーバーランを更に小さく
抑制する制御方法について説明する。
【0011】速度制御系3は指令速度に対してサンプリ
ングの1周期分遅れてモータ1を制御しているため、従
来の位置制御方法による指令速度X計算部21にて算出
された指令速度に減速定数βを加算した値がほぼモータ
1の現在速度となっている点に着目し、前記位置偏差P
eが基準位置偏差量E以上のとき選択する指令速度A計
算部5の計算式を 指令速度A=√(2β(PeーE))ーβ+kE のように減速定数βを引く式とした。更に減速定数βが
非常に小さい場合を考え、位置偏差Peが基準位置偏差
量Eと一致した時点で、前記指令速度B計算部6にて算
出した指令速度Bと指令速度A計算部5にて算出した指
令速度Aがほぼ一致するように、平方根内は位置偏差P
eから基準位置偏差量Eを引き、平方根外はkEを加算
する計算式とした。図6に位置制御方法の従来例と本発
明の一実施例の比較図を示す。
【0012】位置偏差Peが基準位置偏差量E以上のと
きの減速時の位置制御方法について説明する。上記した
ように位置制御系4ではサンプリング周期毎にモータ1
の現在位置を現在位置計算部9にて算出して位置偏差P
eを求める。今位置偏差Peが基準位置偏差量E以上の
ときなので指令速度A計算部5を選択し、上記計算式に
従って指令速度Aを計算し速度制御系3へ出力する。速
度制御系3は上記した処理を実行し、所定の指令速度に
従ってモータ1を回転させるよう動作する。上記処理を
サンプリング周期毎に繰り返し実行しながらモータ1を
目標位置へ近づけて行くと、位置偏差Peが基準位置偏
差量Eよりも小さくなり上記した位置決め間際の位置制
御方法による処理を実行する。図3に本発明の位置制御
方法による減速時の位置決め波形を示す。図3に示すよ
うにモータ1の現在位置のカーブは、目標位置を大幅に
オーバーすることなく、スムーズな位置決め結果が得ら
れている。
【0013】上記したように、位置偏差Peが基準位置
偏差量E以上のとき選択する指令速度A計算部5と、位
置偏差Peが位置偏差量e1以上で基準位置偏差量Eよ
りも小さいとき選択する指令速度B計算部6を位置制御
系4に設けることにより、位置決め時における整定時間
を短くし、所望の目標位置へスムーズに位置決めするこ
とができる。
【0014】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、オーバー
ランを抑制すること及び整定時間を短縮することが可能
となり、良好な位置決め特性を得ることができるように
なる。この結果ロボット等の作業効率を向上させること
ができる等の作用効果を奏し得るようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す減速時における位置制
御方法のブロック図。
【図2】本発明によって整定時間を短縮させるようにし
た一実施例における減速時の位置決め波形図。
【図3】本発明によってオーバーランを抑制させるよう
にした他の実施例における減速時の位置決め波形図。
【図4】減速時における従来の位置制御方法のブロック
図。
【図5】従来の位置制御方法による減速時の位置決め波
形図。
【図6】位置制御方法の従来と本発明の特性を比較する
説明図。
【符号の説明】
1はモータ、2はエンコーダ、3は速度制御系、4は位
置制御系、5は指令速度A計算部、6は指令速度B計算
部、9は現在位置計算部である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 干場 英城 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータと、モータの回転角を検出するエ
    ンコーダと、エンコーダの信号をフィードバックし所定
    の指令速度に従ってモータを回転させる速度制御系と、
    エンコーダの信号をフィードバックし所定の目標位置に
    位置決する位置制御系とを備え、位置制御系から速度制
    御系へ指令速度を出力しモータの位置制御を行う位置制
    御方法であって、 前記位置制御系に、エンコーダの信号から現在位置を算
    出する現在位置計算部と、該現在位置計算部によって算
    出された現在位置と目標位置との差である位置偏差Pe
    に定数kを掛けた指令速度B=kPeに従って計算した
    値を指令速度として速度制御系へ出力する指令速度B計
    算部を設け、前記位置偏差Peが所定の基準位置偏差量
    Eより小さいとき、前記指令速度Bでモータを駆動させ
    るようにしたことを特徴とする位置制御方法。
  2. 【請求項2】 前記位置制御系に、更に 指令速度A=√(2β(Pe−E))−β+kE に従って計算した値を指令速度として速度制御系へ出力
    する指令速度A計算部を設け(βは減速定数)、前記位
    置偏差Peが前記基準位置偏差量E以上のとき、指令速
    度Aでモータを駆動するようにしたことを特徴とする請
    求項1記載の位置制御方法。
JP5085895A 1995-03-10 1995-03-10 位置制御方法 Withdrawn JPH08249066A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102681553A (zh) * 2012-05-25 2012-09-19 中联重科股份有限公司 泵车臂架收回的控制方法、系统和泵车
CN103031958A (zh) * 2012-12-14 2013-04-10 中联重科股份有限公司 控制臂架展收的控制系统、方法和混凝土泵送设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102681553A (zh) * 2012-05-25 2012-09-19 中联重科股份有限公司 泵车臂架收回的控制方法、系统和泵车
CN103031958A (zh) * 2012-12-14 2013-04-10 中联重科股份有限公司 控制臂架展收的控制系统、方法和混凝土泵送设备
CN103031958B (zh) * 2012-12-14 2015-04-15 中联重科股份有限公司 控制臂架展收的控制系统、方法和混凝土泵送设备

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Date Code Title Description
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Effective date: 20020604