JPH09101815A - Device and method for servo control and device and method using for robot control the device and the method - Google Patents

Device and method for servo control and device and method using for robot control the device and the method

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JPH09101815A
JPH09101815A JP28650695A JP28650695A JPH09101815A JP H09101815 A JPH09101815 A JP H09101815A JP 28650695 A JP28650695 A JP 28650695A JP 28650695 A JP28650695 A JP 28650695A JP H09101815 A JPH09101815 A JP H09101815A
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JP
Japan
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acceleration
value
speed
peak
deceleration
Prior art date
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Application number
JP28650695A
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Japanese (ja)
Inventor
Ietoshi Itou
家年 伊藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generated operation from being deviated from the limit performance of a controlled target by regulating an acceleration/deceleration pattern controlling outer frame having a reference function and its peak speed arrival, time. SOLUTION: A signal generated from a command means 2 is sent to an acceleration/deceleration pattern generating means 3 and a TP value determining means 4. The means 4 determines a peak speed arrival time TP value corresponding to a position command Δθ and sends the TP value to an α value determining means 5. The means 3 generates an acceleration/deceleration pattern based upon the command signal from the means 2 and a time base extending/ shortening parameter α value. Since the means 3 has a standardizing function corresponding to the limit performance of a controlled target, the means 3 can generate scaling available pattern by scaling operation, so that motion following up the pattern is not deviated from the limit performance of the controlled target. An output from the means 3 is sent to a servo system 7 through a low pass filter 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象の特性限
界によってその形状が規定される加減速曲線を生成する
とともに、該加減速曲線の生成に係るアルゴリズムの統
一化を図るようにしたサーボ制御装置及びサーボ制御方
法並びにこれらを用いたロボット制御装置及びロボット
制御方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo control for generating an acceleration / deceleration curve whose shape is defined by a characteristic limit of a controlled object, and for unifying algorithms for generating the acceleration / deceleration curve. The present invention relates to an apparatus and a servo control method, and a robot control apparatus and a robot control method using them.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に制御対象の速度や角速度について
加速制御を行った後、減速制御へと移行させたり、ある
いは加速制御後に所定期間の定速制御を経て減速制御へ
と移行させるような制御を行う場合には、加減速曲線
(若しくは加減速指令曲線)の形状等に係る制御が必要
である。
2. Description of the Related Art Generally, control is performed such that acceleration control is performed for a speed or angular velocity to be controlled and then deceleration control is performed, or deceleration control is performed after constant speed control for a predetermined period after acceleration control. When performing, it is necessary to control the shape of the acceleration / deceleration curve (or the acceleration / deceleration command curve).

【0003】加減速曲線として良く用いられるものとし
て、例えば、三角形状の加減速曲線を挙げることができ
る。
A frequently used acceleration / deceleration curve is, for example, a triangular acceleration / deceleration curve.

【0004】図27は、横軸に時間tをとり、縦軸に速
度Ω=θ(1)をとって(位置関数θの右上の添え字
「(n)」(nは自然数。)は、時間tに関するn階の微
分を意味し、この略記法は以後も使用する。)、三角形
状の加減速曲線の形状の一例を示すものであり、t=T
Pの時点で速度がピーク値に達する加減速曲線aは、0
≦t≦TPの範囲において右上りに傾斜した直線状の加
速部bと、TP<t≦2・TPの範囲において右下がりに
傾斜した直線状の減速部cとからなっている。
In FIG. 27, the horizontal axis represents time t and the vertical axis represents velocity Ω = θ (1) (the subscript “(n)” (n is a natural number) at the upper right of the position function θ is This means an n-th derivative with respect to time t, and this abbreviation will be used hereafter.), Which shows an example of the shape of a triangular acceleration / deceleration curve, and t = T
The acceleration / deceleration curve a at which the speed reaches the peak value at the time of P is 0
In the range of ≤t≤T P , the linear acceleration part b is inclined to the upper right, and in the range of T P <t≤2 · T P , the linear deceleration part c is inclined to the lower right.

【0005】このような三角形状の加減速曲線に従った
動作を、制御対象の加速度−速度特性或はトルク−角速
度特性とともに線図上に表現した場合には、動作点が四
角形の辺上に沿って移動するような軌跡が描かれること
になる。
When the operation according to such a triangular acceleration / deceleration curve is expressed on the diagram together with the acceleration-speed characteristic or the torque-angular speed characteristic of the controlled object, the operating point is on the side of the quadrangle. A trajectory that moves along is drawn.

【0006】例えば、制御対象をモータ及びその駆動回
路を含む系(以下、「モータ系」という。)に特定した
場合には、θをモータの位相角と考えれば良く、図28
に示すように横軸にトルクTをとり、縦軸に回転速度N
をとったT−N線図上(図では第1象限だけを示す。)
において、加速時に動作点PがT=Ta、N=Naの四角
形dの辺上を矢印に示す向きに移動することになる(加
減速曲線aの加速部bの傾斜が正値で一定であること及
び減速部cの傾斜が負値で一定であることから明らかで
ある。)。
For example, when the object to be controlled is specified as a system including the motor and its drive circuit (hereinafter referred to as "motor system"), θ may be considered as the phase angle of the motor.
As shown in, the horizontal axis represents the torque T and the vertical axis represents the rotation speed N.
On the TN diagram (in the figure, only the first quadrant is shown).
At the time of acceleration, the operating point P moves in the direction indicated by the arrow on the side of the quadrangle d where T = T a and N = N a (the inclination of the acceleration part b of the acceleration / deceleration curve a is constant and constant). And the inclination of the deceleration part c is negative and constant.)

【0007】尚、このT−N線図上において四角形dよ
り一回り大きな5角形のうちT軸及びN軸を除く3辺に
あたる線は制御対象であるモータ系の限界T−N線eを
示しており、動作点Pがこの限界T−N線eを越えてそ
の外部にはみ出した場合には、もはやモータ系の性能や
品質が保証されなくなる。
In this TN diagram, the lines corresponding to the three sides of the pentagon, which is one size larger than the quadrangle d, excluding the T axis and the N axis, indicate the limit TN line e of the motor system to be controlled. However, if the operating point P exceeds the limit T-N line e and sticks out of the outside, the performance and quality of the motor system can no longer be guaranteed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した三
角形状の加減速曲線aは加速度を一定に制御するには簡
単で便利であるが、制御対象の性能を充分に活用するこ
とが困難であるという問題がある。
By the way, the above-mentioned triangular acceleration / deceleration curve a is easy and convenient for controlling the acceleration constant, but it is difficult to fully utilize the performance of the controlled object. There is a problem.

【0009】即ち、図28に示すT−N線図において限
界T−N線eと、四角形dとの間に挟まれた部分f、f
(図に斜線で示す。)を制御上有効に用いることができ
ないため、制御動作の高速化を図るが難しく、また、大
きな電流値を消費するため、高出力な大型モータが必要
となり、コストの増大をもたらす原因となる。
That is, in the TN diagram shown in FIG. 28, the portions f, f sandwiched between the limit TN line e and the quadrangle d.
(Indicated by diagonal lines in the figure) cannot be used effectively for control, so it is difficult to speed up the control operation, and a large current value is consumed, so a large motor with high output is required, which reduces the cost. It causes an increase.

【0010】そして、t=TPにおいて加速度が明らか
に不連続となるため、これによって制御対象に衝撃が加
わり性能等に悪影響を及ぼす虞がある。
Then, at t = T P , the acceleration is obviously discontinuous, so that a shock may be applied to the controlled object and the performance and the like may be adversely affected.

【0011】そこで、他の形状を有する加減速曲線、例
えば、加速部や減速部がS字状をしたものや正弦関数の
形状によって特徴付けられるもの等を採用することによ
って、加速度の連続性を保証したり、上記斜線部f、f
の面積を低減することが考えられるが、これらの加減速
曲線の生成にあたっては、その生成のためのアルゴリズ
ムの系統化や統一化が困難であったため、生成アルゴリ
ズム延いては生成手段を各別に用意する必要があった。
Therefore, by adopting an acceleration / deceleration curve having another shape, for example, an S-shaped accelerating portion or decelerating portion or one characterized by the shape of a sine function, the continuity of acceleration can be obtained. Guarantee or shaded parts f, f above
However, it was difficult to systematize and unify the algorithms for the generation of these acceleration / deceleration curves. Had to do.

【0012】そこで、本発明は、制御対象の限界性能に
よってその形状が規定される加減速曲線を生成するとと
もに、その生成アルゴリズムの統一化を図ることを課題
とする。
Therefore, an object of the present invention is to generate an acceleration / deceleration curve whose shape is defined by the limit performance of the controlled object and to unify the generation algorithm.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するために、下記の(1)乃至(3)に示す構成を
有するものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the constitutions shown in (1) to (3) below.

【0014】(1)先ず、制御対象について加速度(又
は力あるいはトルク)の速度(又は速さ、角速度あるい
は回転数)に対する特性に係る限界特性線を特定し、加
速度と速度で規定される動作点が、制御対象に係る限界
特性線に載っているという条件下に加減速曲線の形状
と、その基準関数及び該基準関数に係るピーク速度到達
時間を規定する。つまり、基準関数やそのピーク速度到
達時間を保有する加減速パターン生成手段を設けるとと
もに、これによって生成される加減速曲線に従う動作が
制御対象の限界性能を決して逸脱しないように制御の外
枠を規定する。
(1) First, a limit characteristic line relating to characteristics of acceleration (or force or torque) with respect to speed (or speed, angular velocity or rotational speed) of a control target is specified, and an operating point defined by acceleration and speed is specified. Defines the shape of the acceleration / deceleration curve, the reference function thereof, and the peak velocity arrival time of the reference function under the condition that the curve is on the limit characteristic line of the controlled object. In other words, the acceleration / deceleration pattern generating means that holds the reference function and its peak speed arrival time is provided, and the outer frame of control is specified so that the operation according to the acceleration / deceleration curve generated by this does not deviate from the limit performance of the controlled object. To do.

【0015】(2)サーボ制御変数の指定値とピーク速
度到達時間との関係を規定するとともに、指令値に対応
するピーク速度到達時間の値を求め、これを上記基準関
数に係るピーク速度到達時間の値で割ることによって無
次元化された時間軸伸縮用パラメータを決定する。その
ために、サーボ制御変数の指定値を発する指令手段と、
指令値に対応するピーク速度到達時間を求めるためのピ
ーク速度到達時間値決定手段、そして、時間軸伸縮用パ
ラメータの値を決定する時間軸伸縮用パラメータ値決定
手段を設ける。
(2) The relationship between the designated value of the servo control variable and the peak speed arrival time is defined, and the value of the peak speed arrival time corresponding to the command value is obtained, and the peak speed arrival time according to the reference function is calculated. The dimensionless time axis expansion / contraction parameter is determined by dividing by the value of. Therefore, command means for issuing a specified value of the servo control variable,
A peak velocity arrival time value determining means for determining a peak velocity arrival time corresponding to the command value, and a time axis extension / contraction parameter value determining means for determining the value of the time axis extension / contraction parameter are provided.

【0016】(3)時間軸伸縮用パラメータ値に基いて
基準関数に対する時間軸方向の伸縮操作を行うとともに
サーボ制御変数の指定値に基づいて基準関数値に対する
変倍操作を行うことによって加減速曲線を生成してこれ
を制御対象への制御信号として送出する。つまり、
(1)で用意した加減速パターン生成手段が基準関数に
対して関数値の変倍操作や時間軸伸縮操作を施すことに
よって加減速曲線を生成する。
(3) The acceleration / deceleration curve is obtained by performing the expansion / contraction operation in the time axis direction on the reference function based on the time axis expansion / contraction parameter value and the scaling operation on the reference function value based on the designated value of the servo control variable. Is generated and sent as a control signal to the controlled object. That is,
The acceleration / deceleration pattern generation means prepared in (1) generates an acceleration / deceleration curve by performing a scaling operation on the function value or a time axis expansion / contraction operation on the reference function.

【0017】従って、本発明によれば、制御対象の限界
性能によって加減速曲線の形状、つまり基準関数が規定
され、これを上限する関数値の変倍操作や時間軸伸縮操
作によって加減速曲線が生成されるので、形状を異にす
る加減速曲線毎にその生成アルゴリズムを必要とするこ
とがなく、統一されたアルゴリズムに従って加減速曲線
を生成することができる。
Therefore, according to the present invention, the shape of the acceleration / deceleration curve, that is, the reference function, is defined by the limit performance of the controlled object, and the acceleration / deceleration curve is changed by the scaling operation of the function value or the time axis expansion / contraction operation that limits this. Since the acceleration / deceleration curve is generated, the generation algorithm is not required for each acceleration / deceleration curve having a different shape, and the acceleration / deceleration curve can be generated according to the unified algorithm.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るサーボ制御
装置及びサーボ制御方法について説明する。本発明に係
る制御にあっては、下記に示す2つの基本事項の理解が
必要である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A servo control device and a servo control method according to the present invention will be described below. In the control according to the present invention, it is necessary to understand the following two basic items.

【0019】a)制御対象の限界性能の如何によって加
減速曲線の形状が決定されること。つまり、制御対象は
常にその限界性能の範囲内で使用しなければならないと
いう制約を課せられており、よって加減速曲線の形状は
全く自由に選定することができるものではない。また、
加減速曲線の形状が設計者の能力や経験等によって左右
されるのでは、その都度思考錯誤を強いられるので設計
が非能率なものとなってしまう。
A) The shape of the acceleration / deceleration curve is determined depending on the limit performance of the controlled object. In other words, the controlled object is always constrained to be used within the range of its limit performance, and therefore the shape of the acceleration / deceleration curve cannot be freely selected. Also,
If the shape of the acceleration / deceleration curve depends on the ability and experience of the designer, thinking and error are forced each time, and the design becomes inefficient.

【0020】そこで、制御対象の限界性能に基づいて加
減速曲線の形状が如何に規定するかを明らかにする必要
がある。
Therefore, it is necessary to clarify how the shape of the acceleration / deceleration curve is defined based on the limit performance of the controlled object.

【0021】b)加減速曲線は、その形状の基準となる
関数に対してある種のスケーリング操作を施すことによ
って生成されること。
B) The acceleration / deceleration curve is generated by performing some kind of scaling operation on the reference function of the shape.

【0022】上記a)によって加減速曲線の形状が規定
されたとしても、その生成アルゴリズムが各加減速曲線
によって異なったのでは面倒である。何故なら、ロボッ
トのように多数のアームとその駆動系から構成されるも
のにあっては、各アームを制御する際の加減速曲線の生
成のためのアルゴリズムが極端な例ではアームの数だけ
必要となり、アームの駆動系の制御装置がアルゴリズム
毎に加減速曲線の生成手段を備えている必要があり、複
雑かつ不経済である。
Even if the shape of the acceleration / deceleration curve is defined by the above a), it is troublesome that the generation algorithm is different for each acceleration / deceleration curve. This is because, in the case of a robot that is composed of a large number of arms and its drive system, the algorithm for generating the acceleration / deceleration curve when controlling each arm requires as many arms as the extreme example. Therefore, it is necessary for the control device of the arm drive system to be provided with a means for generating an acceleration / deceleration curve for each algorithm, which is complicated and uneconomical.

【0023】そこで、a)によって得られる加減速曲線
の形状が如何なるものであっても、その生成アルゴリム
の統一化を図るために、加減速曲線の形状の基準関数だ
けを用意し、これにスケーリング(変倍や時間軸伸縮)
操作を施すことによって加減速曲線を自在に取り扱うこ
とができるようにする必要がある。
Therefore, no matter what the shape of the acceleration / deceleration curve obtained by a) is, only the reference function of the shape of the acceleration / deceleration curve is prepared and scaled in order to unify the generated algorithms. (Variation and expansion / contraction of time axis)
It is necessary to handle the acceleration / deceleration curve freely by performing an operation.

【0024】以下では上記2事項を常に念頭におきなが
ら説明する。
In the following description, the above two items will be always kept in mind.

【0025】先ず、本発明における制御対象は、その限
界性能が加速度(又は力、トルク等)−速度(又は速
さ、角速度、回転数等)特性によって特徴付けられる必
要がある。即ち、制御対象について何等の限界的な制約
がないものについては、加減速曲線の形状にどんな形状
を用いても制御対象の性能を越えることがなく、加減速
曲線の形状についての価値判断の基準を特定することが
できないため、本発明に係る制御対象からは除去され
る。よって、この条件に適合する限り、本発明に係る制
御対象はそれがいかなる構成を有していても良く、各種
のアクチュエータやその駆動回路等を含む系が制御対象
に含まれる。
First, the controlled object in the present invention is required to have its limit performance characterized by acceleration (or force, torque, etc.)-Speed (or speed, angular velocity, rotation speed, etc.) characteristics. In other words, as long as there are no limit restrictions on the controlled object, the performance of the controlled object will not be exceeded regardless of the shape of the acceleration / deceleration curve, and the criteria for determining the value of the shape of the acceleration / deceleration curve. Can not be specified, and is removed from the controlled object according to the present invention. Therefore, as long as this condition is met, the controlled object according to the present invention may have any configuration, and the system including various actuators and their drive circuits is included in the controlled object.

【0026】次に、制御対象の限界性能を規定する加速
度(又は力、トルク等)−速度(又は速さ、角速度、回
転数等)特性とは、加速度やトルク等、時間による位置
や角度の2階微分又はこれを含む量を一方の軸にとり、
速度又は角速度等、時間による位置や角度の1階微分又
はこれを含む量を他方の軸にとって両者の関係を線図上
に表現したときに、該線図上において制御対象の限界性
能を規定する曲線(限界線)によって特徴付けられる。
即ち、当該曲線上や曲線及び上記2軸によって囲まれる
内部領域においては制御対象の性能や品質等が保証され
るが、その外部領域に踏み込んだ場合には制御対象の性
能や品質等が保証されなくなる。
Next, the acceleration (or force, torque, etc.)-Speed (or speed, angular velocity, rotation speed, etc.) characteristic that defines the limit performance of the controlled object is the position or angle of time such as acceleration or torque. Taking the second derivative or the amount containing it on one axis,
When the first-order derivative of a position or angle with time, such as velocity or angular velocity, or a quantity including this is expressed on the other axis with respect to the relationship between them, the limit performance of the controlled object is specified on the diagram. Characterized by a curve (limit line).
That is, the performance and quality of the controlled object are guaranteed on the curved line and in the inner area surrounded by the curve and the two axes, but when stepping into the outer area, the performance and quality of the controlled object are guaranteed. Disappear.

【0027】例えば、制御対象をモータ系に特定する
と、図1に示すような特性を例示することができる。
For example, if the controlled object is specified to the motor system, the characteristics as shown in FIG. 1 can be exemplified.

【0028】図1はAC(交流)モータ系に係るトルク
−速度(回転数)特性を示すものであり(第1象限だけ
を示す。)、横軸にトルクTをとり、縦軸に速度Nをと
って限界T−N線や定格T−N線の数例を示すものであ
る。
FIG. 1 shows the torque-speed (rotational speed) characteristic of the AC (alternating current) motor system (only the first quadrant is shown). The horizontal axis represents the torque T and the vertical axis represents the speed N. This shows several examples of the limit TN line and the rated TN line.

【0029】図1(a)に示す例では、定格T−N線g
1が、N=Nmの線分、T=T1(T1は定格トルク)
の線分及び両線分を繋ぐ右下がりの線分とによって構成
され、また、限界T−N線g2が、N=Nmの線分とこ
れに連続して右下がりに傾斜し、T=T2(T2は瞬時
最大トルク)でT軸と交わる線分とによって構成されて
いる。
In the example shown in FIG. 1A, the rated TN line g
1 is a line segment of N = Nm, T = T1 (T1 is rated torque)
, And a line segment descending to the right connecting both line segments, and a limit TN line g2 is a line segment of N = Nm and is inclined downward to the right in succession thereto, and T = T2. (T2 is the instantaneous maximum torque) and is formed by a line segment that intersects the T axis.

【0030】また、図1(b)に示す例では、定格T−
N線h1が上記定格T−N線g1と同様の形状とされる
が、限界T−N線h2はN=Nmの線分、右下がりに傾
斜してT=T2でT軸と交わる線分、そして両線分を繋
ぐ右下がりの線分とによって構成されている。
In the example shown in FIG. 1B, the rating T-
The N line h1 has the same shape as the rated T-N line g1, but the limit T-N line h2 is a line segment of N = Nm, and a line segment that slopes to the lower right and intersects the T axis at T = T2. , And a line segment descending to the right that connects both line segments.

【0031】そして、図1(c)に示す例では、定格T
−N線i1が上記定格T−N線g1と同様の形状とさ
れ、限界T−N線i2は、N=Nmの線分とT=T2の
線分と、両線分を繋ぐ右下がりの線分とによって構成さ
れている。
In the example shown in FIG. 1C, the rating T
The −N line i1 has the same shape as the rated TN line g1, and the limit TN line i2 is a line segment of N = Nm, a line segment of T = T2, and a right-downward line connecting both line segments. It is composed of line segments and.

【0032】尚、上記のような複数の線分によって構成
される限界T−N線や定格T−N線は、モータ系の特性
を分かり易くするための便宜上の表現であり、実際の限
界T−N線や定格T−N線は一般に複雑な形状をした曲
線となる。
The limit T-N line and the rated T-N line composed of a plurality of line segments as described above are expressions for the sake of convenience to make the characteristics of the motor system easy to understand, and the actual limit T The −N line and the rated TN line are generally curved lines having a complicated shape.

【0033】また、ここで、制御対象としてモータ系を
取り上げたので、モータについての機械的なパワー(仕
事率)と電気的なパワー(消費電力)に関する実効値に
ついて説明する。
Since the motor system has been taken up as the control target, the effective values of the mechanical power (power) and electric power (power consumption) of the motor will be described.

【0034】図2はサーボモータの等価回路を簡単に示
すものであり、制御電圧を示す可変電圧源Vccmに対
して抵抗(抵抗値を「RM」とする。)と起電力(モータ
のトルク定数を「Kt」とし、モータの角速度を「Ω」
とすると、−Kt・Ωである。)を示す電圧源とが直列
に接続された構成となっている。
[0034] FIG. 2 shows a simplified equivalent circuit of the servo motor, the resistance to the variable voltage source Vccm showing a control voltage (resistance value and "R M".) And the electromotive force (motor torque The constant is “K t ” and the angular velocity of the motor is “Ω”
Then, −K t · Ω. ) Is connected in series with the voltage source shown in FIG.

【0035】尚、説明の簡単化のため、図27に示した
ような3角形状の加減速曲線(ピーク速度到達時間が
「TP」、速度のピーク値が「Ωp」であり、加減速曲線
と時間軸との間で囲まれた面積、つまりモータの総移動
(回転)量が「Δθ」である。)を用いることにする
が、ここで得られる結果は後に一般化されることに注意
する。
[0035] Incidentally, for simplification of explanation, a triangular acceleration and deceleration curve (peak rate arrival time of the shape shown in FIG. 27 is "T P", the peak value of the speed is "Omega p", pressurized The area enclosed between the deceleration curve and the time axis, that is, the total movement (rotation) amount of the motor is “Δθ”. However, the result obtained here will be generalized later. Be careful.

【0036】使用する各種の物理量の記号及び意味を表
形式にまとめたものが下表1である。
Table 1 below shows symbols and meanings of various physical quantities used in a tabular form.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】先ず、モータの動作時にモータの抵抗RM
により消費されて熱となる電力を「IP」とすると、こ
れは下式のようになる。
First, when the motor is operating, the motor resistance R M
It is consumed when the power to be thermally and "I P", which is as the following equation by.

【0039】[0039]

【数1】 (Equation 1)

【0040】よって、期間2・TPにおける実効値を「I
RMS」とすると、これは下式に示すようになる。
[0040] Thus, the effective value in the period 2 · T P "I
P RMS ", this becomes as shown in the following equation.

【0041】[0041]

【数2】 (Equation 2)

【0042】尚、「IRMS」は電流IM、つまり加速度
のみによって決まり、モータの総移動量Δθには無関係
であることに注意する。
[0042] It should be noted, "I P RMS" current I M, that is determined by only the acceleration, it is to be noted that regardless of the total amount of movement Δθ of the motor.

【0043】次に、モータの動作時に電源からモータを
介して機械部分に供給される機械的なパワーを「K
(t)」とし、期間2・TPにおける実効値を
KRMS」とすると、これは下式のようになる。
Next, the mechanical power supplied from the power source to the mechanical portion via the motor during the operation of the motor is expressed by " K P
(T) ”and the effective value in the period 2 · T P is“ K P RMS ”, this becomes the following formula.

【0044】[0044]

【数3】 (Equation 3)

【0045】三角形状の加減速曲線の場合にはK
(t)が、下式[数4]に示すように時間tに比例し、
[数4]式を上記[数3]式に代入して実効値KRMS
求めると下式[数5]のように、モータの総移動量Δθ
の2乗に比例し、ピーク速度Ωpの関数となる。
In the case of a triangular acceleration / deceleration curve, K P
(T) is proportional to the time t as shown in the following equation [Equation 4],
Substituting the equation 4 into the equation 3 above to obtain the effective value K P RMS , the total movement amount Δθ of the motor can be obtained as shown in the following equation 5.
It is a function of the peak velocity Ω p in proportion to the square of.

【0046】[0046]

【数4】 (Equation 4)

【0047】[0047]

【数5】 (Equation 5)

【0048】図3は3角形状の加減速曲線を連続的に用
いる場合に、ピーク速度Ωp及びピーク速度到達時間TP
を変化させた時の1サイクルの様子を示すt−Ω図であ
り、図4は各加減速曲線に対応する動作点の軌跡と機械
的パワーの実効値及び電気的パワーの実効値を併せて示
すものである。
FIG. 3 shows the peak velocity Ω p and the peak velocity arrival time T P when the triangular acceleration / deceleration curve is continuously used.
FIG. 4 is a t-Ω diagram showing the state of one cycle when the value is changed. FIG. 4 shows the locus of the operating point corresponding to each acceleration / deceleration curve and the effective value of the mechanical power and the effective value of the electrical power. It is shown.

【0049】図3において加減速曲線ji(i=1乃至
4)は、それぞれのピーク速度到達時間がTPi(i=1
乃至4)とされ、そのピーク速度がΩpi(i=1乃至
4)とされている。
In FIG. 3, the acceleration / deceleration curve j i (i = 1 to 4) has the respective peak velocity arrival times T Pi (i = 1).
To 4) and the peak speed is Ω pi (i = 1 to 4).

【0050】また、図4の横軸はKt・IMとされ、第1
象限を構成する縦軸が速度Ωとされ、第4象限を構成す
る縦軸がRM・IM/Ktとされており、加減速曲線j
i(i=1乃至4)にそれぞれ対応した機械的パワーの
実効値が「KRMSi」(i=1乃至4)である。
The horizontal axis of FIG. 4 is K t · I M, and
The vertical axis forming the quadrant is the speed Ω, and the vertical axis forming the fourth quadrant is R M · I M / K t , and the acceleration / deceleration curve j
The effective value of the mechanical power corresponding to i (i = 1 to 4) is “ K P RMSi ” (i = 1 to 4).

【0051】図示するように抵抗RMによって消費され
る電気的パワーの実効値IRMSは加減速曲線の如何に関
係なく一定であり、斜線で示す部分の面積に等しい。ま
た、機械的パワーの実効値KRMSi(i=1乃至4)
は、矢印で示すように動作点が四角形の辺上を移動する
ことから分かるように各四角形の面積に相当し、動作毎
に異なる。
As shown in the figure, the effective value I P RMS of the electric power consumed by the resistor R M is constant regardless of the acceleration / deceleration curve, and is equal to the area of the shaded portion. In addition, the effective value of mechanical power K P RMSi (i = 1 to 4)
Corresponds to the area of each quadrangle, as can be seen from the fact that the operating point moves on the side of the quadrangle as shown by the arrow, and differs for each operation.

【0052】制御対象の能力はその温度に左右されるこ
とから、加減速曲線の生成に係るアルゴリズムはIRMS
値を評価値の中に含めることが好ましい。
Since the ability of the controlled object depends on its temperature, the algorithm for generating the acceleration / deceleration curve is I P RMS
It is preferable to include the value in the evaluation value.

【0053】尚、制御対象を連続的に動作させる場合の
IRMSKRMSの値は上記のように確定するが、これら
を常に一定化させるという条件から総移動量Δθとピー
ク速度到達時間TPとの関係が規定されることを示すこ
とができる。
When the controlled object is operated continuously,
The values of I P RMS and K P RMS are determined as described above, but it can be shown that the relationship between the total movement amount Δθ and the peak speed arrival time T P is defined from the condition that these are always constant. it can.

【0054】即ち、IRMSを一定に制御する場合には、
[数2]式から下式[数6]が得られ、TPがΔθの2
分の1乗に比例するという関係が導かれる。
That is, when I P RMS is controlled to be constant,
The following expression [expression 6] is obtained from expression [expression 2], and T P is 2 of Δθ.
A relationship that is proportional to the 1st power is derived.

【0055】[0055]

【数6】 (Equation 6)

【0056】つまり、図5に示すように横軸にΔθをと
り縦軸にTPをとった場合に、A点とB点とを結ぶ放物
線prに示すように両者の関係を規定すれば、如何なる
Δθで制御対象の連続動作を行う場合でも制御対象の温
度を一定に保つことができる。尚、図5のA点は制御対
象の周波数特性の限界によって決まるTPの最小値TPMI
Nに対応する点、また、B点はピーク速度Ωpの最大値に
対応する点をそれぞれ示している。
That is, when Δθ is taken on the horizontal axis and T P is taken on the vertical axis as shown in FIG. 5, if the relationship between the two is defined as shown by the parabola pr connecting points A and B, The temperature of the controlled object can be kept constant even when the continuous operation of the controlled object is performed at any Δθ. The point A in FIG. 5 is the minimum value T PMI of T P determined by the limit of the frequency characteristics of the controlled object.
A point corresponding to N, and a point B indicates a point corresponding to the maximum value of the peak velocity Ω p .

【0057】KRMSを一定に制御する場合には、TP
Δθの3分の2乗に比例するという関係式が導かれ、ま
た、IRMSKRMSを一定に制御する場合にはΔθの2
乗を含むTPの4次方程式が導かれるので、これらに基
づいて図5の場合と同様にΔθ−TP特性を規定するこ
とができる。
In the case of controlling K P RMS to be constant, the relational expression that T P is proportional to the third power of Δθ is derived, and in the case of controlling I P RMS + K P RMS to be constant. Is Δθ of 2
Since the fourth-order equation of T P including the power is derived, the Δθ-T P characteristic can be defined based on these, as in the case of FIG.

【0058】次に、上記b)に関して、基準関数に対す
るスケーリング操作及びこれによって得られる加減速パ
ターンの表現について説明する。
Next, regarding b), the scaling operation for the reference function and the expression of the acceleration / deceleration pattern obtained by the scaling operation will be described.

【0059】尚、ここにいう「加減速パターン」とは、
加減速曲線によって直接に記述される状態量(つまり速
度や角速度)は勿論、該状態量の時間微分や積分量等を
含む広義の概念である。
The "acceleration / deceleration pattern" referred to here is
The state quantity (that is, the velocity and the angular velocity) directly described by the acceleration / deceleration curve is, of course, a broad concept including the time derivative of the state amount, the integral amount, and the like.

【0060】制御対象に係る加減速曲線は、その形状が
如何なるものであってもこれを統一されたアルゴリムに
従って生成する必要がある。
The acceleration / deceleration curve relating to the controlled object needs to be generated according to the unified algorithm regardless of the shape.

【0061】そこで、加減速曲線の形状について出来る
限り少ない制約条件を課すことによって、従来の三角形
状や正弦波状等の加減速曲線を包含する統一された加減
速曲線の表式を与えることにする。
Therefore, by imposing as few constraints as possible on the shape of the acceleration / deceleration curve, a unified expression of the acceleration / deceleration curve including the conventional acceleration / deceleration curve having a triangular shape or a sine wave shape will be given. .

【0062】この新たな加減速パターンは、加減速曲線
の形状を決める基準関数の導入と当該基準関数に対する
スケーリング操作によって特徴付けられるものであり、
以下では、これを「可スケーリングパターン」と呼ぶこ
とにする。
This new acceleration / deceleration pattern is characterized by the introduction of a reference function that determines the shape of the acceleration / deceleration curve and the scaling operation for the reference function.
Hereinafter, this will be referred to as a “scalable pattern”.

【0063】また、可スケーリングパターンの基準関数
を「規格化関数」と呼び、これを「θN(τ/T)」と
記す。但し、「τ」は時間軸パラメータ、Tは制御系の
時定数を代表するもので、τ/Tに無次元化するために
必要な定数である。
The standard function of the scalable pattern is called a "normalization function", which will be referred to as "θ N (τ / T)". However, “τ” represents a time axis parameter, T represents a time constant of the control system, and is a constant necessary for making dimensionless to τ / T.

【0064】そして、可スケーリングパターンに係る位
置関数を「Θ(t)」(但し、tは実時間である。)と
し、「t=α・τ」という関係で定義される時間軸伸縮
用パラメータ「α」を導入する。
Then, the position function related to the scalable pattern is set to "Θ (t)" (where t is real time), and the time axis expansion / contraction parameter defined by the relation "t = ατ". Introduce “α”.

【0065】尚、Θ(t)に係る移動量(つまりΘ(1)
(t)を全移動時間に亘って積分した総移動量。)を
「Δθ」とし、規格化関数θNの1階の時間微分θN (1)
を「規格化速度」と呼び、これがピーク値に達するまで
の時間、つまり規格化速度θN (1)に係るピーク速度到達
時間を「TPn」とする。また、位置関数Θ(t)の1階
の時間微分である速度Θ(1)についてのピーク速度到達
時間を「TP」とすると、TPには下限値(これを「T
PMIN」とする。)や上限値(これを「TPMAX」とす
る。)が存在するので、TPnをTPMIN≦TP≦TPMAX
範囲内のある値に選ぶことができる。
The amount of movement related to Θ (t) (that is, Θ (1)
Total amount of movement obtained by integrating (t) over the entire movement time. ) Is defined as “Δθ”, and the first-order time derivative of the normalization function θ N θ N (1)
Is referred to as "normalized speed", and the time until the peak value is reached, that is, the peak speed arrival time related to the normalized speed θ N (1) is defined as " TPn ". If the peak velocity arrival time for velocity Θ (1) , which is the first-order time derivative of the position function Θ (t), is “T P ”, then T P has a lower limit value (this is referred to as “T P ”).
PMIN ". ) Or an upper limit value (this is referred to as “T PMAX ”), T Pn can be selected as a certain value within the range of T PMIN ≦ T P ≦ T PMAX .

【0066】以上の諸量の定義を下表2にまとめて示
す。
The definitions of the above various quantities are summarized in Table 2 below.

【0067】[0067]

【表2】 [Table 2]

【0068】図6は規格化速度θN (1)をグラフ化して示
すものであり、横軸を「τ」、縦軸を「θN (1)(τ/
T)」としたものであり、「Tall」は全移動時間を示
している。
FIG. 6 is a graph showing the normalized speed θ N (1) . The horizontal axis is “τ” and the vertical axis is “θ N (1) (τ /
T) ”, and“ T all ”indicates the total travel time.

【0069】規格化速度θN (1)は、0≦τ≦TPnu(=
Pn)の期間における加速部と、TP nu<τ≦Tall-T
Pndの期間(これを「Tc」とする。)における定速部
と、Tal l-TPnd<τ≦Tallの期間における減速部とか
らなっており、これらの部分とτ軸とで囲まれた範囲の
面積、つまり定積分値が1に等しいという性質をもって
いる。つまり、規格化関数θNにおける「規格化」とは
θNに係る総移動量が常に1になるように調整されてい
ることを意味している。尚、定速部についてはこれが必
ずしも含まれない(期間Tc=0)の場合があることに
注意を要する。
The normalized speed θ N (1) is 0 ≦ τ ≦ T Pnu (=
T Pn ), the acceleration part and T P nu <τ ≦ T all -T
In a constant-speed portion of the period of pnd (which is referred to as "T c".), Which consists of a deceleration section in the period T al l -T Pnd <τ ≦ T all, these partial and tau shaft It has the property that the area of the enclosed range, that is, the definite integral value is equal to 1. That is, “normalization” in the normalization function θ N means that the total movement amount related to θ N is adjusted to always 1. It should be noted that this may not always be included in the constant speed part (period T c = 0).

【0070】規格化関数θNの性質を示す関係式を下記
に示す。
The relational expression showing the property of the normalization function θ N is shown below.

【0071】[0071]

【数7】 (Equation 7)

【0072】[0072]

【数8】 (Equation 8)

【0073】[0073]

【数9】 (Equation 9)

【0074】[0074]

【数10】 (Equation 10)

【0075】尚、[数7]式は規格化速度のピーク速度
値の存在を意味し、また、[数10]式では減速部に振
動成分を含まないと暗に仮定しているが、振動成分を含
む場合には、一般に「θN(∞/T)=1」である。
The expression [7] means the existence of a peak speed value of the standardized speed, and the expression [10] implicitly assumes that the deceleration portion does not include a vibration component. When the component is included, it is generally “θ N (∞ / T) = 1”.

【0076】次に、説明の便宜上、規格化関数θNに対
して一般性を損なわない程度の仮定を設けることにす
る。
Next, for convenience of explanation, an assumption is made for the standardization function θ N to the extent that generality is not impaired.

【0077】その1は、制御対象に性能を決める限界特
性線が、特性線図上において第1象限に属する部分と第
2象限に属する部分とで対称性を有することを考慮し
て、加速時間TPnuと減速時間TPndとを等しいとおくこ
とであり、その2は、TPnをTPの最小値TPMINに設定
することであり、これらを数式で表現すると下式に示す
ようになる。
The first reason is that the acceleration time is considered in consideration of the fact that the limit characteristic line that determines the performance of the controlled object has symmetry between the portion belonging to the first quadrant and the portion belonging to the second quadrant on the characteristic diagram. T Pnu is set equal to the deceleration time T Pnd , and the second is to set T Pn to the minimum value T PMIN of T P , and when these are expressed by a mathematical expression, the following expression is obtained. .

【0078】[0078]

【数11】 [Equation 11]

【0079】[0079]

【数12】 (Equation 12)

【0080】尚、これらの仮定はあくまで便宜上のもの
であり、TPnの設定や、加減速曲線の形状についての任
意性をできるだけ減らすことで、説明に具体性を与える
ことを目的とした仮定に過ぎないことに注意を要する。
It should be noted that these assumptions are for convenience only, and the assumptions are intended to give concreteness to the description by reducing the arbitrariness of the setting of T Pn and the shape of the acceleration / deceleration curve as much as possible. Be careful not to pass too much.

【0081】規格化関数θNの具体例を示すと、例え
ば、下記のような関数を挙げることができる。
Specific examples of the standardizing function θ N include the following functions.

【0082】i)3角形状をした加減速曲線の場合。I) In the case of a triangular acceleration / deceleration curve.

【0083】[0083]

【数13】 (Equation 13)

【0084】ii)位置指令をランプ信号として3次フ
ィルタに与えた時に得られる加減速曲線の場合。
Ii) In the case of an acceleration / deceleration curve obtained when the position command is given to the third-order filter as a ramp signal.

【0085】制御対象となるサーボ系の制御にあたって
は、現実のサーボ系に対応した構成をソフトウェア処理
によって模擬的に構築して制御装置内に用意される系
(このようなサーボ系を、以下では「仮想サーボ系」と
いう。)を導入し、これを計算手段として用いることに
よって加減速曲線の生成や各種の推定量の算出等に利用
することができる。例えば、モータ系の制御回路には、
モータの制御に直接に関係する回路部分や制御の安定化
のための動的補償に係る部分等がサーボ系内に設けられ
るが、これらに対応したフィルタ構成を有する仮想サー
ボ系(以下、「仮想モータ系」という。)を、ソフトウ
ェア処理による内部モデルとして制御装置内に用意すれ
ば、仮想モータ系に対して指令を与えた時の出力をその
まま現実のサーボ系への制御信号に利用することができ
る。
In controlling the servo system to be controlled, a system corresponding to the actual servo system is simulated by software processing to be prepared in the control device (such a servo system will be described below. By introducing a "virtual servo system") and using it as a calculation means, it can be used for generation of acceleration / deceleration curves and calculation of various estimated quantities. For example, in the control circuit of the motor system,
A circuit portion directly related to motor control and a portion related to dynamic compensation for stabilization of control are provided in the servo system. However, a virtual servo system (hereinafter, "virtual servo system" having a filter configuration corresponding to these is provided. "Motor system") is prepared in the control device as an internal model by software processing, the output when a command is given to the virtual motor system can be used as it is as a control signal to the actual servo system. it can.

【0086】例えば、仮想サーボ系を3次のローパスフ
ィルタの構成とし、これに図7に示すようなランプ信号
の位置指令(これを「ΔθREF」とする。)を入力した
時の出力を利用すれば、規格化関数に係る計算をあから
さまに行う必要がなくなる。即ち、一般には、サーボ系
の応答特性は解析式によって常に表わされるとは限らな
いので、現実のサーボ系を摸した仮想サーボ系を導入す
ることは、実際的な見地から有用である。
For example, the virtual servo system is constituted by a third-order low-pass filter, and the output when the position command of the ramp signal as shown in FIG. 7 (this is referred to as “Δθ REF ”) is input is used. By doing so, it becomes unnecessary to explicitly perform the calculation related to the normalization function. That is, in general, the response characteristic of the servo system is not always expressed by an analytical expression, and therefore it is useful from a practical point of view to introduce a virtual servo system that imitates the actual servo system.

【0087】尚、3次フィルタの場合には容易に関数表
現を得ることができ、下式のようになる。
In the case of the third-order filter, the function expression can be easily obtained, and the following expression is obtained.

【0088】[0088]

【数14】 [Equation 14]

【0089】上式において「Ti」(i=1、2、3)
はサーボループの時定数、「Tf」はランプ信号の折れ
時間(図7参照。)を示し、「exp()」は指数関数
を意味する。また、上式の導出にあたっては、ランプ信
号のラプラス表現とフィルタのループ伝達関数との積か
ら得られる出力に対して逆ラプラス変換を行えば良い
が、その過程は本発明の要旨に直接関係がないので説明
を省略する。
In the above equation, "T i " (i = 1, 2, 3)
Is the time constant of the servo loop, " Tf " is the break time of the ramp signal (see FIG. 7), and "exp ()" is an exponential function. Further, in deriving the above equation, the inverse Laplace transform may be performed on the output obtained from the product of the Laplace expression of the ramp signal and the loop transfer function of the filter, but the process is directly related to the gist of the present invention. Since it does not exist, the explanation is omitted.

【0090】iii)正弦関数を含む形状の加減速曲線
の場合。
Iii) In the case of an acceleration / deceleration curve having a shape including a sine function.

【0091】[0091]

【数15】 (Equation 15)

【0092】さて、以上のように規格化関数θNが定義
されると、これに基づいて可スケーリングパターンを下
式のように定義することができる。
Now, when the normalization function θ N is defined as described above, the scalable pattern can be defined as the following equation based on this.

【0093】[0093]

【数16】 (Equation 16)

【0094】先ず、位置関数Θ(t)は、下式に示すよ
うに、規格化関数θNにΔθを掛けて時間軸τや時定数
Tをα倍したものである。
First, the position function Θ (t) is obtained by multiplying the normalizing function θ N by Δθ and multiplying the time axis τ and the time constant T by α, as shown in the following equation.

【0095】[0095]

【数17】 [Equation 17]

【0096】また、速度関数Θ(1)(t)は、下式に示
すように、Δθをα分の1倍して規格化速度θN (1)に掛
けたものである。
The velocity function Θ (1) (t) is obtained by multiplying Δθ by 1 / α and multiplying it by the normalized velocity θ N (1) , as shown in the following equation.

【0097】[0097]

【数18】 (Equation 18)

【0098】そして、加速度関数Θ(2)(t)は、下式
に示すように、Δθをαの2乗で割ったものを加速度関
数θN (2)(以下、「規格化加速度」という。)に掛けた
ものである。
The acceleration function Θ (2) (t) is obtained by dividing Δθ by the square of α as shown in the following equation, and the acceleration function θ N (2) (hereinafter referred to as “normalized acceleration”). .).

【0099】[0099]

【数19】 [Equation 19]

【0100】これらの式から可スケーリングパターンに
係る関数は、規格化関数等に対する時間軸方向の伸縮操
作と、関数値そのものに対する変倍操作とを独立に行う
ことによって得られることが明らかとなる。
From these equations, it becomes clear that the function related to the scalable pattern can be obtained by independently performing the expansion / contraction operation in the time axis direction for the normalization function and the like and the scaling operation for the function value itself.

【0101】図8は、横軸にτをとり、縦軸に速度Ωを
とって規格化速度に対するスケーリング操作について説
明するための図であり、図8(a)はΔθ=2として規
格化速度θN (1)の値を2倍にする操作を示し、図8
(b)はα=2として規格化速度θN (1)を時間軸方向に
2倍に伸張する操作を示し、図8(c)は図8(a)の
操作と図8(b)の操作を組み合わせた操作を示すもの
である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the scaling operation with respect to the standardized speed with τ on the horizontal axis and the speed Ω on the vertical axis. FIG. 8A shows the standardized speed with Δθ = 2. The operation of doubling the value of θ N (1) is shown in FIG.
FIG. 8B shows an operation in which α = 2 and the normalized speed θ N (1) is doubled in the time axis direction. FIG. 8C shows the operation in FIG. 8A and the operation in FIG. 8B. It shows an operation that is a combination of operations.

【0102】このように、規格化速度(あるいは規格化
関数)が予め与えられていれば、これに対して縦軸方向
(関数値の変倍方向)や横軸(時間軸)方向について独
立の伸縮操作(スケーリング)を行うという規則を採用
することで、規格化関数θNあるいは規格化速度θN (1)
の形状の如何に関係なく自由に加減速パターンを制御す
ることができる。換言すれば、このような方法で発生さ
れる加減速パターンの全てが可スケーリングパターンに
含まれることになる。
As described above, if the standardized speed (or the standardized function) is given in advance, it is independent in the vertical axis direction (variation direction of the function value) and the horizontal axis (time axis) direction. By adopting the rule of performing expansion / contraction operation (scaling), the normalized function θ N or the normalized speed θ N (1)
The acceleration / deceleration pattern can be freely controlled regardless of the shape of the. In other words, all the acceleration / deceleration patterns generated by such a method are included in the scalable pattern.

【0103】尚、可スケーリングパターンの具体例につ
いては、[数13]乃至[数15]式に示した規格化関
数の表式を、[数16]乃至[数18]式に代入すれば
容易に得ることができること及び可スケーリングパター
ンの概念に関して加減速曲線の具体的な形状によってそ
の生成アルゴリズムが左右されるものではないことか
ら、それらの説明については割愛する。
It should be noted that a specific example of the scalable pattern can be easily obtained by substituting the expressions of the standardization functions shown in the equations [13] to [15] into the equations [16] to [18]. Since the generation algorithm does not depend on the specific shape of the acceleration / deceleration curve with respect to the concept of the scalable pattern, the description thereof will be omitted.

【0104】以上のように可スケーリングパターンに係
る位置、速度、加速度が、規格化関数に基づいて導出で
きることが明らかとなり、より一般的には制御対象の運
動に関する諸物理量は、規格化関数(θN)、総移動量
(Δθ)、時間軸伸縮用パラメータ(α)を用いて全て
導出することができる。
As described above, it becomes clear that the position, velocity, and acceleration related to the scalable pattern can be derived based on the standardization function, and more generally, the physical quantities relating to the motion of the controlled object are calculated by the standardization function (θ N ), the total movement amount (Δθ), and the time axis expansion / contraction parameter (α) can all be derived.

【0105】例えば、制御対象に係る実効電流値の場合
には、制御対象をモータ系に特定したときに図5で説明
した、電気的なパワーの実効値IRMSを一定に保つよう
な制御において、モータの実効電流値によりIRMSの大
小を論じることができ、また、モータの仕様を参照する
上でも実効電流値の方が便利なことが多い。
For example, in the case of the effective current value related to the controlled object, the control that keeps the effective value I P RMS of the electric power constant explained in FIG. 5 when the controlled object is specified to the motor system. In, it is possible to discuss the magnitude of I P RMS by the effective current value of the motor, and the effective current value is often more convenient when referring to the specifications of the motor.

【0106】そこで、モータの実効電流値を「IRMS
とすると、これを下式[数20]で定義することがで
き、これに[数19]式及び「t=α・τ」の関係を用
いると下式[数21]を得ることができる。
Therefore, the effective current value of the motor is set to " IRMS ".
Then, this can be defined by the following formula [Formula 20], and by using the formula [Formula 19] and the relation of “t = α · τ”, the following formula [Formula 21] can be obtained.

【0107】[0107]

【数20】 (Equation 20)

【0108】[0108]

【数21】 (Equation 21)

【0109】[数21]式は、可スケーリングパターン
に従って運動制御を行った時のモータの実効電流値が、
規格化加速度の実効値(θRMS (2))、Δθ及びαから求
められることを示している。
In the equation [21], the effective current value of the motor when the motion control is performed according to the scalable pattern is
It shows that it can be calculated from the effective value of the normalized acceleration (θ RMS (2) ), Δθ and α.

【0110】尚、上記の説明では規格化関数の値を求め
るにあたって、その計算量については不問とし、求めよ
うとする値が直ちに得られるものとしたが、規格化関数
の形状が複雑な場合には、関数値の計算に時間がかかる
ことが予想されるので、このような場合には規格化関数
に係るデータテーブルを予め用意して、関数値のデータ
ベース化を図るのが実際的である。
In the above description, when calculating the value of the standardizing function, the amount of calculation is not considered and the value to be calculated is obtained immediately. However, when the shape of the standardizing function is complicated. Since it is expected that the calculation of the function value will take time, in such a case, it is practical to prepare a data table relating to the standardization function in advance and to make a database of the function value.

【0111】以上の説明から前記b)の事項、即ち、可
スケーリングパターンの導入によって加減速パターンの
生成アルゴリムの統一化が実現されることが明らかとな
るが、前記a)の事項における制御対象の限界性能と加
減速曲線の形状との関係についての説明が残されている
ので、以下ではこの点について詳述する。
From the above description, it is clear that the item b), that is, the introduction of the scalable pattern, realizes the unification of the acceleration / deceleration pattern generation algorithm. Since the description of the relationship between the limit performance and the shape of the acceleration / deceleration curve remains, this point will be described in detail below.

【0112】制御対象の限界性能は、前述したように加
速度−速度特性線図等における限界特性線によって規定
され、これが加減速パターンの設計指針となることは容
易に理解される。何故なら、制御対象の運動は特性線図
上の動作点若しくは動作点の軌跡に1対1に対応してお
り、限界特性線を境界とする動作保証範囲から動作点が
逸脱するような加減速パターンの生成は制御上許されな
いか又は危険を伴うからである。
The limit performance of the controlled object is defined by the limit characteristic line in the acceleration-speed characteristic diagram as described above, and it is easily understood that this serves as a design guideline for the acceleration / deceleration pattern. This is because the motion of the controlled object corresponds to the operating point or the locus of the operating point on the characteristic diagram in a one-to-one manner, and the acceleration / deceleration is such that the operating point deviates from the guaranteed operating range bounded by the limit characteristic line. This is because the generation of the pattern is not permitted or dangerous in terms of control.

【0113】そこで、以下では、可スケーリングパター
ンに従う運動に対応した動作点が特性線図上でどのよう
な挙動を示すかについて先ず説明する。
Therefore, hereinafter, the behavior of the operating point corresponding to the motion according to the scalable pattern on the characteristic diagram will be described first.

【0114】図9(a)は、可スケーリングパターンの
規格化関数について、規格化加速度(θN (2))−規格化
速度(θN (1))線図上における動作点Q(θN (2),θN
(1))の軌跡Mについて示すものであり、横軸が規格化
加速度、縦軸が規格化速度とされている。尚、比較のた
め、規格化速度や規格化加速度の時間的変化を示すと図
9(b)や図9(c)のようになり、これらの図におけ
る物理量に付された下付き添え字「P」は各量のピーク
値を意味する。
FIG. 9A shows an operating point Q (θ N on the normalized acceleration (θ N (2) )-normalized velocity (θ N (1) ) diagram for the normalizing function of the scalable pattern. (2) , θ N
(1) ) about the trajectory M, where the horizontal axis is the standardized acceleration and the vertical axis is the standardized speed. For comparison, temporal changes in the standardized speed and the standardized acceleration are shown in FIGS. 9B and 9C, and the subscript "" attached to the physical quantity in these figures is shown. "P" means the peak value of each amount.

【0115】図9(a)に示す軌跡Mにおいて、図の第
1象限に示す部分M1は加減速曲線における加速部分に
対応し、また、図の第2象限に示す部分M2は加減速曲
線における減速部分に対応しており、動作点Qは軌跡M
上を矢印に示す向きに移動する。
In the locus M shown in FIG. 9A, the portion M1 shown in the first quadrant of the figure corresponds to the acceleration portion in the acceleration / deceleration curve, and the portion M2 shown in the second quadrant of the figure shows the acceleration / deceleration curve. It corresponds to the deceleration part, and the operating point Q is the locus M.
Move up in the direction indicated by the arrow.

【0116】ここで、注意すべきことは、θN (2)がθN
(1)に対して一価の関数であるということである。例え
ば、図10(a)に示すようにθN (1)の一の値に対応す
る加速度値が複数個存在したり、図10(b)に示すよ
うにループを含むような軌跡を描かないということであ
る。
Here, it should be noted that θ N (2) is θ N
This means that it is a monovalent function for (1) . For example, as shown in FIG. 10A, there are a plurality of acceleration values corresponding to one value of θ N (1) , and as shown in FIG. 10B, a locus including a loop is not drawn. That's what it means.

【0117】また、規格化関数に係る加減速曲線が定速
部を含んでいる場合には動作点Qは、この間、(0,θ
NP (1))に止まっていることになる。
When the acceleration / deceleration curve relating to the normalization function includes the constant velocity part, the operating point Q is (0, θ
NP (1) ).

【0118】規格化関数に係る軌跡の挙動が明らかにさ
れれば、これにスケーリング操作を施すことによって得
られる可スケーリングパターンの挙動も明らかになる
が、その際、スケーリング操作が特性線図上で規格化関
数に係る軌跡に対してどのような影響を与えるかを図1
1を用いて説明する。
If the behavior of the trajectory related to the normalization function is clarified, the behavior of the scalable pattern obtained by performing the scaling operation on it is also clarified. At that time, the scaling operation is performed on the characteristic diagram. Figure 1 shows how it affects the trajectory of the normalization function.
1 will be described.

【0119】図11は横軸に加速度(Θ(2)(t))を
とり、縦軸に速度(Θ(1)(t))をとって動作点U
(Θ(2),Θ(1))の軌跡を示すものであり、図9に示し
た規格化関数に係る軌跡Mを併せて示したものである。
尚、説明の簡略化のために図では第1象限に属する軌跡
だけを示している。
In FIG. 11, the horizontal axis represents the acceleration (Θ (2) (t)) and the vertical axis represents the velocity (Θ (1) (t)).
FIG. 10 shows the locus of (Θ (2) , Θ (1) ) and also shows the locus M related to the normalization function shown in FIG. 9.
It should be noted that, for simplification of description, only loci belonging to the first quadrant are shown in the figure.

【0120】図9で説明したように、可スケーリングパ
ターンに係るスケーリング操作では関数値そのものの変
倍操作と時間軸方向の伸縮操作とが互いに独立とされ
る。
As described with reference to FIG. 9, in the scaling operation related to the scalable pattern, the scaling operation of the function value itself and the expansion / contraction operation in the time axis direction are independent of each other.

【0121】図11(a)は関数値そのものの変倍操作
(Δθによる変倍)について説明するためのものであ
り、[数18]及び[数19]式から分かるようにΘ
(2)やΘ( 1)がΔθに比例することから、この操作は、時
間軸伸縮用パラメータをα=1に固定した時、図示する
ように規格化関数に係る軌跡Mをそのまま両軸について
Δθ倍することによって軌跡Mと相似形の軌跡Maを得
ることに他ならない。
FIG. 11A is for explaining the scaling operation (scaling by Δθ) of the function value itself, and as can be seen from the formulas [18] and [19], Θ
Since (2) and Θ ( 1) are proportional to Δθ, when the time axis expansion / contraction parameter is fixed to α = 1, this operation shows the trajectory M related to the normalization function as it is for both axes. It is nothing but to obtain a trajectory Ma similar to the trajectory M by multiplying by Δθ.

【0122】また、図11(b)は時間軸方向の伸縮操
作(αによる変倍)について説明するためのものであ
り、[数18]及び[数19]式においてΔθ=1とお
くと下式[数22]に示すように、速度については規格
化速度のα分の1、加速度については規格化加速度をα
の2乗で割ったものに変換されるため、この操作は、図
示するように規格化関数に係る軌跡Mに対して、加速度
軸についてはαの2乗分の1とし、速度軸についてはα
分の1にすることによって軌跡Mbを得ることに他なら
ない。
FIG. 11B is for explaining the expansion / contraction operation (magnification by α) in the time axis direction. If Δθ = 1 in the formulas [18] and [19], As shown in the formula [Equation 22], the speed is 1 / α of the standardized speed, and the acceleration is the standardized acceleration α.
Since it is converted to a value obtained by dividing by a square of, the operation is performed with respect to the locus M related to the normalization function as shown in the figure, where α is 1 / square for the acceleration axis and α is for the velocity axis.
It is nothing but to obtain the locus Mb by reducing the number by one.

【0123】[0123]

【数22】 (Equation 22)

【0124】尚、図では理解し易いように0≦α≦1と
しているが、これは規格化関数に係るピーク速度到達時
間TPnの選定の任意性を想起すれば、TPn=TPMAXに選
んだ場合に相当する。
In the figure, 0 ≦ α ≦ 1 is set for the sake of easy understanding. However, in consideration of the arbitrariness of the selection of the peak speed arrival time T Pn related to the normalization function, T Pn = T PMAX Corresponds to the case you choose.

【0125】図11(c)は図11(a)の操作と図1
1(b)の操作とを組み合せることによって規格化関数
に係る軌跡Mから得られる軌跡Ma*bを示すものであ
り、可スケーリングパターンに係る動作点Uの一般的な
挙動を示すものである。
FIG. 11C shows the operation of FIG. 11A and FIG.
1 shows a locus Ma * b obtained from a locus M relating to a normalization function by combining with the operation 1 (b), and shows a general behavior of an operating point U relating to a scalable pattern. .

【0126】以上のように、可スケーリングパターンに
係る動作点Uの軌跡についても、規格化関数に係る動作
点Pの軌跡Mが重要な役割をもっており、両者がスケー
リング操作を通して密接に関係していることが明らかと
なる。
As described above, also with respect to the locus of the operating point U related to the scalable pattern, the locus M of the operating point P related to the standardizing function has an important role, and both are closely related through the scaling operation. It becomes clear.

【0127】次に、規格化関数や可スケーリングパター
ンに係る関数について、それらの動作点の軌跡によって
囲まれる面積がどのような物理的意味をもっているかに
ついて説明する。
Next, regarding the standardizing function and the function relating to the scalable pattern, the physical meaning of the area surrounded by the loci of the operating points will be described.

【0128】図4において説明したように、モータに一
定のトルク負荷がかかった状態で一定速度でモータ軸を
回転させている場合には、機械的なパワーの実効値がト
ルク−速度特性線図における動作点の描く軌跡と加速度
軸及び速度軸とによって囲まれる四角形領域の面積で表
されたが、以下では、加減速運動を行っている場合に動
作点の描く軌跡内の面積について調べてみる。
As described with reference to FIG. 4, when the motor shaft is rotated at a constant speed with a constant torque load applied to the motor, the effective value of the mechanical power is the torque-speed characteristic diagram. It is represented by the area of a quadrangle region surrounded by the locus drawn by the operating point and the acceleration axis and the velocity axis in the following, but in the following, the area within the locus drawn by the operating point will be examined when accelerating and decelerating. .

【0129】図12は横軸にθN (2)及びΘ(2)をとり、
縦軸にθN (1)及びΘ(1)をとって上記した軌跡Mと軌跡
Ma*bとを併せて示したものである。
FIG. 12 shows θ N (2) and Θ (2) on the horizontal axis,
The vertical axis represents θ N (1) and θ (1) and the locus M and the locus Ma * b are shown together.

【0130】先ず、規格化関数θNについては、図12
のθN (2)−θN (1)特性線図における軌跡M内の面積(図
に左下がりの斜線で示す。)を「s」とすると、これは
下式のようになる。
First, regarding the normalization function θ N , FIG.
If the area within the locus M in the θ N (2)N (1) characteristic diagram of (indicated by the diagonal line to the lower left of the figure) is “s”, this is given by the following equation.

【0131】[0131]

【数23】 (Equation 23)

【0132】よって、規格化関数に係る加減速曲線に従
って動作した場合の制御対象の実効電流値を「iRMS
とすると、これは下式のように求めることができる。
Therefore, the effective current value of the controlled object when operating according to the acceleration / deceleration curve related to the standardization function is “i RMS ”.
Then, this can be obtained by the following equation.

【0133】[0133]

【数24】 (Equation 24)

【0134】つまり、実効電流値iRMSは軌跡M内の面
積sの平方根に比例することが分かる。
That is, it can be seen that the effective current value i RMS is proportional to the square root of the area s in the locus M.

【0135】また、可スケーリングパターンに係る軌跡
についても上記の同様の計算を行うことができ、図12
のΘ(2)−Θ(1)特性線図における軌跡Ma*b内の面積
(図に右下がりの斜線で示す。)を「S」とし、制御対
象に係る実効電流値を「IRMS」とすると、Sは下式の
ようになる。
Further, the same calculation as described above can be performed for the locus associated with the scalable pattern.
The area within the locus Ma * b (indicated by the slanting line on the lower right of the figure ) in the Θ (2) − Θ ( 1) characteristic diagram of is as “S”, and the effective current value related to the controlled object is “ IRMS ”. Then, S becomes like the following formula.

【0136】[0136]

【数25】 (Equation 25)

【0137】よって、[数20]、[数21]、[数2
4]、[数25]式を用いると実効電流値IRMSとiRMS
との間には、下式のような関係が見い出される。
[Equation 20], [Equation 21], [Equation 2]
4] and [Equation 25], the effective current values I RMS and i RMS
The following relationship is found between and.

【0138】[0138]

【数26】 (Equation 26)

【0139】即ち、規格化関数に係る実効電流値
RMS、従ってθRMS (2)が分かれば実際の動作時の実効
電流値IRMSを知ることができる。
That is, if the effective current value i RMS related to the standardization function, that is, θ RMS (2) is known, the effective current value I RMS in the actual operation can be known.

【0140】このように可スケーリングパターンに係る
関数と規格化関数との関係に基づけば、加減速曲線の形
状の如何にかかわらず、加減速曲線の性質に係る各種の
物理量を、規格化関数に係る量に還元することができ
る。
Based on the relationship between the function related to the scalable pattern and the normalization function in this way, various physical quantities related to the property of the acceleration / deceleration curve are set to the normalization function regardless of the shape of the acceleration / deceleration curve. It can be reduced to such an amount.

【0141】以上の結果を踏まえた上で制御対象の限界
特性を考慮した可スケーリングパターンの生成法につい
て説明する。
Based on the above results, a method of generating a scalable pattern considering the limit characteristics of the controlled object will be described.

【0142】図13(a)は横軸に加速度関数Θ
(2)(t)をとり、縦軸に速度関数Θ(1)(t)をとっ
て、制御対象の運動に係る動作点U(Θ(2),Θ(1))の
軌跡Mtを示すものであり、図中の「ΘP (2)」は加速度
Θ(2)のピーク値、「ΘP (1)」は速度Θ(1)のピーク値を
それぞれ示しており、これらにTPやΔθについての情
報が含まれている。 今、この軌跡Mtに沿って制御対
象を運動させる場合に加減速曲線の形状をどのように決
定したら良いかを問題にする。尚、説明の簡単化のため
に加減速曲線には定速部が含まれないものとし、また、
軌跡MtがΘ(2)−Θ(1)線図の第1象限と第2象限とで
対称性を有する、つまり軌跡Mtのうち第1象限に属す
る部分をΘ(1)軸に関して折り返すと軌跡Mtの第2象
限に属する部分に重ね合せることができるものとする。
このような仮定を設けても以下の議論についての一般性
を損なうことがないからである。
FIG. 13A shows the acceleration function Θ on the horizontal axis.
(2) Taking (t) and taking the velocity function Θ (1) (t) on the vertical axis, the locus Mt of the operating point U (Θ (2) , Θ (1) ) relating to the motion of the controlled object is shown. is intended, the peak value of the "theta P (2)" the acceleration theta (2) in the figure, "theta P (1)" indicates respectively the peak value of the speed theta (1), these T P And information about Δθ is included. Now, the question is how to determine the shape of the acceleration / deceleration curve when the controlled object is moved along the locus Mt. For the sake of simplicity of explanation, it is assumed that the acceleration / deceleration curve does not include a constant velocity part.
The locus Mt has symmetry between the first quadrant and the second quadrant of the Θ (2) − Θ ( 1) diagram, that is, when the part of the locus Mt belonging to the first quadrant is folded back with respect to the Θ (1) axis. It can be superposed on the part of Mt belonging to the second quadrant.
Even if such an assumption is made, the generality of the following discussion will not be impaired.

【0143】図の軌跡Mtは、速度関数Θ(1)(t)が
加速度関数Θ(2)(t)の関数となっていることから下
式のように表現することができる。
Since the velocity function Θ (1) (t) is a function of the acceleration function Θ (2) (t), the locus Mt in the figure can be expressed by the following equation.

【0144】[0144]

【数27】 [Equation 27]

【0145】尚、上式中の「ΘF (1)」は汎関数である。F (1) " in the above equation is a functional.

【0146】上式をより分かり易い形で書き表すと下式
のようになる。
When the above equation is written in a more understandable form, the following equation is obtained.

【0147】[0147]

【数28】 [Equation 28]

【0148】上式は明らかに微分方程式であり、これを
解くことによって下式のような解を得ることができる。
The above equation is obviously a differential equation, and by solving it, a solution like the following equation can be obtained.

【0149】[0149]

【数29】 (Equation 29)

【0150】尚、上式中の積分定数(CやΩ(t)中の
定数)は、初期条件や境界条件(ΔθやTP等に関す
る。)を考慮することによって確定する。例えば、初期
条件Ω(t=0)=0にからC=0となり、結局、下式
のような解が求まり、これを概念的に図示すると図13
(b)のようになる。
The integration constant (constant in C or Ω (t)) in the above equation is determined by considering initial conditions and boundary conditions (related to Δθ, T P, etc.). For example, from the initial condition Ω (t = 0) = 0, C = 0, and finally, the solution shown in the following equation is obtained, and when this is conceptually illustrated in FIG.
(B).

【0151】[0151]

【数30】 [Equation 30]

【0152】以上の議論から、軌跡Mtによって加減速
曲線の形状が規定されてしまうことが明らかとなるが、
具体例をいくつか提示することでその理解を補うことに
する。
From the above discussion, it becomes clear that the locus Mt defines the shape of the acceleration / deceleration curve.
We will supplement that understanding by presenting some concrete examples.

【0153】図14は、制御対象の限界性能を示す特性
線の一例を示すΘ(2)−Θ(1)線図であり(図1(c)の
限界T−N線i2を参照。)、限界特性線LはΘ(1)
ΘMAX (1)の線分Lbと、Θ(2)=ΘMAX (2)の線分Laと、
これらの線分を点A及び点Bで接続する右下がりに傾斜
した線分Labとからなっている。つまり、点Aは線分L
aと線分Labとの接続点であり、その座標値が(ΘMAX
(2),Θap (1))とされ、動作点がこの点Aを通過する時
刻がt=Taとされる。また、点Bは線分Labと線分Lb
との接続点であり、その座標値が(Θb (2),ΘMAX (1)
とされ、動作点がこの点Bを通過する時刻がt=Tb
される。
FIG. 14 is a Θ (2)(1) diagram showing an example of the characteristic line showing the limit performance of the controlled object (see the limit TN line i2 in FIG. 1C). , The limit characteristic line L is Θ (1) =
Θ MAX (1) line segment Lb, Θ (2) = Θ MAX (2) line segment La,
These line segments are connected at points A and B, and include a line segment Lab inclined downward to the right. That is, the point A is the line segment L
It is the connection point between a and the line segment Lab, and its coordinate value is (Θ MAX
(2) , Θ ap (1) ), and the time when the operating point passes through this point A is t = T a . Further, the point B is a line segment Lab and a line segment Lb.
And the coordinate value is (Θ b (2) , Θ MAX (1) )
And the time when the operating point passes through this point B is t = T b .

【0154】線分Labは、その傾き(これを「−Tm
とする。)やΘ(1)軸上の切片(これを「Θc (1)」とす
る。)が点Aと点Bの座標値を与えれば決まるので、限
界特性線Lは下式のように表すことができる。
The line segment Lab has its slope (this is "-T m "
And ) Or the intercept on the Θ (1) axis (this is referred to as “Θ c (1) ”) is determined by giving the coordinate values of points A and B, so the limit characteristic line L is expressed by the following equation. be able to.

【0155】[0155]

【数31】 (Equation 31)

【0156】上式は[数27]式に対応するものであ
り、[数31]式における第1式の積分操作から下式が
得られる。
The above equation corresponds to the equation [27], and the following equation is obtained from the integration operation of the first equation in the equation [31].

【0157】[0157]

【数32】 (Equation 32)

【0158】また、[数31]式における第2式にはラ
プラス変換を利用した微分方程式の解法を用いることが
でき、変換後に下式が得られる。
Further, the solution of the differential equation using the Laplace transform can be used for the second equation in the equation [31], and the following equation is obtained after the transformation.

【0159】[0159]

【数33】 [Equation 33]

【0160】尚、各量のラプラス表現はパラメータsを
用いて関数に(s)を付すことによって明示した(この
sは前記した面積sとは無関係である。)。
The Laplace expression of each quantity was specified by adding (s) to the function using the parameter s (this s is independent of the above-mentioned area s).

【0161】[数32]式からΘ(1)(s)が下式のよ
うに求められる。
From the equation [32], Θ (1) (s) can be obtained by the following equation.

【0162】[0162]

【数34】 (Equation 34)

【0163】上式に対して逆ラプラス変換を施すことに
よって、Θ(1)(t)が下式のように求まる。
By applying the inverse Laplace transform to the above equation, Θ (1) (t) can be obtained as the following equation.

【0164】[0164]

【数35】 (Equation 35)

【0165】この式が前記の[数29]に対応するもの
であり、下式[数36]の初期条件を課すことによっ
て、結局、[数30]式に対応する解として[数37]
式を得ることができる。
This equation corresponds to the above-mentioned [Equation 29], and by imposing the initial condition of the following Equation [Equation 36], the solution corresponding to the [Equation 30] is eventually obtained as [Equation 37].
You can get the formula.

【0166】[0166]

【数36】 [Equation 36]

【0167】[0167]

【数37】 (37)

【0168】次に、速度Θ(1)がその最大値ΘMAX (1)
達する時間を「TPMAX」とすると、[数37]式にt=
PMAXを代入することによって、下式[数38]が得ら
れ、これからTPMAXが[数39]式に示すように求ま
る。
Next, letting T PMAX be the time for the speed Θ (1) to reach its maximum value Θ MAX (1) , t =
By substituting T PMAX , the following formula [Formula 38] is obtained, and from this, T PMAX is obtained as shown in the formula [Formula 39].

【0169】[0169]

【数38】 (38)

【0170】[0170]

【数39】 [Equation 39]

【0171】これまでの結果をまとめると、速度関数に
ついては下式のようになる。
Summarizing the results so far, the speed function is expressed by the following equation.

【0172】[0172]

【数40】 (Equation 40)

【0173】よって、これから位置関数を求めるには、
[数40]式の第1式を積分する(但し、積分定数は初
期条件からゼロとする。)ことで下式[数41]を得る
とともに、[数40]式の第2式を積分する(但し、積
分定数を「C」とおく。)ことで下式[数42]を得
る。
Therefore, to obtain the position function from this,
The following expression [expression 41] is obtained by integrating the first expression of the expression [40] (however, the integration constant is set to zero from the initial condition), and the second expression of the expression [40] is integrated. (However, the integration constant is set as “C”.) By the following expression [Formula 42] is obtained.

【0174】[0174]

【数41】 [Equation 41]

【0175】[0175]

【数42】 (Equation 42)

【0176】積分定数Cの決定に当たっては下式[数4
3]に示すように、t=Taにおける境界条件を利用す
れば良い。
In determining the integration constant C, the following equation [Equation 4
3], the boundary condition at t = T a may be used.

【0177】[0177]

【数43】 [Equation 43]

【0178】しかして、以上の結果をまとめると、速度
については[数44]式、位置については[数45]式
が得られ、これらを図示する図15のようになる。
By summarizing the above results, the formula [44] is obtained for the velocity and the formula [45] is obtained for the position, which is shown in FIG.

【0179】[0179]

【数44】 [Equation 44]

【0180】[0180]

【数45】 [Equation 45]

【0181】尚、この例では軌跡Lが第1象限と第2象
限とで対称性を有すると仮定したため、加減速曲線の加
速部と減速部とが対称的な形状となっているが、この仮
定を外した場合に、減速部についての解を上記と同様の
手順で求めることができることは勿論である。また、上
記の議論を加減速曲線が定速部を含む場合に一般化する
ことも容易である(定速部については動作点がΘ(1)
に止まっているだけであるから)。
In this example, it is assumed that the locus L has symmetry between the first quadrant and the second quadrant, so that the acceleration part and the deceleration part of the acceleration / deceleration curve have symmetrical shapes. Of course, if the assumption is not satisfied, the solution for the speed reducer can be obtained by the same procedure as described above. It is also easy to generalize the above discussion to the case where the acceleration / deceleration curve includes the constant velocity part (since the operating point of the constant velocity part is only at the Θ (1) axis).

【0182】図16は、制御対象の限界性能を示す特性
線について別の例を示すΘ(2)−Θ( 1)線図であり、限界
特性線L′は右下がりに傾斜した直線状の線分のみから
なっている。つまり、図14に示した限界特性線Lにお
いて点A(ΘMAX (2),0)とし、点B(0,ΘMAX (1)
としたものが限界特性線L′である。
FIG. 16 is a Θ (2)( 1) diagram showing another example of the characteristic line showing the limit performance of the controlled object, and the limit characteristic line L'is a straight line sloping downward to the right. It consists of line segments only. That is, in the limit characteristic line L shown in FIG. 14, a point A (Θ MAX (2) , 0) is set and a point B (0, Θ MAX (1) ) is set.
Is the limit characteristic line L '.

【0183】よって、下式[数46]に示す条件を、
[数44]式及び[数45]式に代入すれば、微分方程
式を改めて解くことなく[数47]式及び[数48]式
に示す解を得ることができる。
Therefore, the condition shown in the following equation [Equation 46] is
By substituting into the equations [44] and [45], the solutions shown in the equations [47] and [48] can be obtained without resolving the differential equations.

【0184】[0184]

【数46】 [Equation 46]

【0185】[0185]

【数47】 [Equation 47]

【0186】[0186]

【数48】 [Equation 48]

【0187】図17は、制御対象の限界性能を示す特性
線についてさらに別の例を示すΘ(2 )−Θ(1)線図であ
り、限界特性線L′′はΘ(2)=ΘMAX (2)の線分とΘ(1)
=ΘMA X (1)の線分とからなり、図4や図28で説明した
ように三角形状の加減速曲線に対応する軌跡であり、
[数49]式で表される。
FIG. 17 is a Θ (2 )(1) diagram showing another example of the characteristic line showing the limit performance of the controlled object, and the limit characteristic line L ″ is Θ (2) = θ. Line segment of MAX (2) and Θ (1)
= Theta consists of a segment of MA X (1), a trace corresponding to the triangular acceleration and deceleration curve, as described in FIG. 4 and FIG. 28,
It is expressed by the formula [49].

【0188】[0188]

【数49】 [Equation 49]

【0189】よって、これを解けば、[数50]式及び
[数51]式に示す解が得られるが、その途中計算につ
いては重要でないので省略する(尚、図4及び図28に
おける加減速曲線とT−N線図上の軌跡との対応関係の
説明がこれによって補充される。)。
Therefore, if this is solved, the solutions shown in the equations [50] and [51] can be obtained, but the intermediate calculations are omitted because they are not important (acceleration / deceleration in FIGS. 4 and 28). This supplements the explanation of the correspondence between curves and trajectories on the TN diagram.)

【0190】[0190]

【数50】 [Equation 50]

【0191】[0191]

【数51】 (Equation 51)

【0192】以上から、加減速曲線の形状が制御対象の
性能を規定する特性線(つまり軌跡)によって規定され
ることが理解される。
From the above, it is understood that the shape of the acceleration / deceleration curve is defined by the characteristic line (that is, the locus) that defines the performance of the controlled object.

【0193】そこで、制御対象の運動については、これ
が該制御対象の限界性能を越えることが許されないか又
は危険であるので、加減速曲線を制御対象の限界性能特
性線によって規定する、つまり、上記した可スケーリン
グパターンに係る規格化関数を制御対象の限界性能特性
線から規定すれば、加減速パターンに対応する動作点又
は軌跡が限界性能特性線の範囲内に常に位置するように
制御することができる。
Therefore, for the motion of the controlled object, since it is not allowed or dangerous to exceed the limit performance of the controlled object, the acceleration / deceleration curve is defined by the limit performance characteristic line of the controlled object, that is, If the standardization function related to the scalable pattern is specified from the limit performance characteristic line of the control target, it is possible to control so that the operating point or locus corresponding to the acceleration / deceleration pattern is always located within the range of the limit performance characteristic line. it can.

【0194】即ち、制御対象については、TPMAX(最大
ピーク速度到達時間)やΔθMAX(=Θ(TPMAX))が
必ず存在し、これらは、[数39]式等で示したように
境界条件によって一意に決まるので、制御対象をその能
力のぎりぎりまで引き出すときの動作に対応する加減速
パターンを可スケーリングパターンの基準とすれば良
い。
That is, T PMAX (maximum peak velocity arrival time) and Δθ MAX (= Θ (T PMAX )) always exist for the controlled object, and these are bounded by the boundary as shown in the equation [39]. Since it is uniquely determined by the condition, the acceleration / deceleration pattern corresponding to the operation when the controlled object is drawn to the limit of its capability may be used as the reference of the scalable pattern.

【0195】具体的には、このような加減速パターンに
係る位置関数を「ΘMAX(t)」とおくと、可スケーリ
ングパターンに係る規格化関数θNを下式のように定義
する。
Specifically, if the position function related to such an acceleration / deceleration pattern is set to "Θ MAX (t)", the normalization function θ N related to the scalable pattern is defined by the following equation.

【数52】 [Equation 52]

【0196】そこで、Δθ(≦ΔθMAX)に対するTP
決められれば、下式[数53]に示すように時間軸伸縮
用パラメータαが決まり、可スケーリングパターンに係
る関数、例えば、位置関数Θ(t)が下式[数54]に
示すように決まることになる。
Therefore, if T P for Δθ (≦ Δθ MAX ) is determined, the time axis expansion / contraction parameter α is determined as shown in the following formula [Equation 53], and a function related to the scalable pattern, for example, the position function Θ (T) is determined as shown in the following equation [Equation 54].

【0197】[0197]

【数53】 (Equation 53)

【0198】[0198]

【数54】 (Equation 54)

【0199】尚、ここで、規格化関数に係るピーク速度
到達時間TPnの選定の任意性について想起されたい。
Now, recall the arbitrariness of the selection of the peak velocity arrival time T Pn related to the normalization function.

【0200】図18は制御対象についての限界性能を考
慮した可スケーリングパターンについて示すものであ
り、加減速曲線の変化と、これに対応したΘ(2)−Θ(1)
線図上での動作点の軌跡の変化との間の対応関係を概念
的に示したものである。
FIG. 18 shows a scalable pattern in which the limit performance of the controlled object is taken into consideration. The change of the acceleration / deceleration curve and the corresponding Θ (2) −Θ (1)
It is a conceptual illustration of a correspondence relationship between a change in the locus of the operating point on the diagram.

【0201】図中に示す加減速曲線ALが制御対象の限
界特性線Lに対応し、加減速曲線alは、あるΔθ(<
ΔθMAX)及びTP(<ΔTPMAX)についての加減速曲
線、つまり、[数52]式の規格化関数に対してスケー
リング操作を施すことによって得られれるものであり、
これに対応する特性線がlである。尚、図には加減速曲
線の各部と特性線の各部との対応関係を乃至の記号
を付すことで示している。
The acceleration / deceleration curve AL shown in the figure corresponds to the limit characteristic line L of the controlled object, and the acceleration / deceleration curve al has a certain Δθ (<
Acceleration / deceleration curves for Δθ MAX ) and T P (<ΔT PMAX ), that is, obtained by performing a scaling operation on the normalization function of [Equation 52],
The characteristic line corresponding to this is l. In the drawing, the correspondence between each part of the acceleration / deceleration curve and each part of the characteristic line is indicated by the symbols.

【0202】しかして、可スケーリングパターンとして
生成される加減速曲線は、これに対応する動作点が制御
対象の限界特性線Lによって限定される範囲を逸脱しな
いことが結論付けられる。
Therefore, it is concluded that the acceleration / deceleration curve generated as the scalable pattern does not deviate from the range in which the corresponding operating point is limited by the limit characteristic line L of the controlled object.

【0203】ところで、[数44]式から分かるよう
に、加減速曲線がt=0、Ta、TPMA Xにおいて加速度
の連続性が保証されなくなったり、または、制御対象の
限界特性線の形状が上記の例のように簡単でない場合が
生じることに対して何等かの対応策を講じる必要があ
り、これについて以下に示す2つの方法を説明する。
[0203] Incidentally, as can be seen from the number 44] where the acceleration and deceleration curve t = 0, T a, or no longer be guaranteed continuity of acceleration in T PMA X, or the control target limit characteristic line shape It is necessary to take some measures to deal with the case where is not as simple as the above example, and the following two methods will be described.

【0204】その1は「ローパスフィルタ法」であり、
例えば、図19に示すように、[数44]式に対応する
加減速曲線を、所定の遮断周波数をもったローパスフィ
ルタLPFに通し、その出力(図19では「Θ
o (1)(t)」で示され、そのピーク速度到達時間が「T
P′」、最大速度が「ΘMAX (1)′」である。)を制御信
号として制御対象に与える方法である。即ち、加減速曲
線における加速度の連続性について問題のある点又は接
続点の近辺の部分は、高い周波数成分を含む部分に相当
するため、ローパスフィルタLPFによって加減速曲線
の構成部分の接続を円滑化することができる。これによ
って、ローパスフィルタLPFの出力に対応するΘ(2)
−Θ(1)線図上での軌跡Loは、図20に破線で示すよ
うに限界特性線Lの内側に位置することになる。尚、フ
ィルタの構成については、一般にn(nは自然数。)次
のローパスフィルタとすることができ、その次数や周波
数特性(極配置)を制御対象の周波数特性に合うように
決定することができる。例えば、上記のような仮想サー
ボ系を制御装置内に構築している場合には、該仮想サー
ボ系に係るサーボパラメータや時定数を実際のサーボ系
に係るパラメータや時定数に合わせて固定化することに
よって、仮想サーボ系をローパスフィルタに利用するこ
とが可能であり、この場合にはTP′≧TPMINとなるよ
うに制御することができる。
The first is the "low-pass filter method",
For example, as shown in FIG. 19, the acceleration / deceleration curve corresponding to the equation [44] is passed through a low-pass filter LPF having a predetermined cutoff frequency, and its output (in FIG.
o (1) (t) ”, and the peak velocity arrival time is“ T
P ′ ”and the maximum speed is“ Θ MAX (1) ′ ”. ) Is given to the controlled object as a control signal. That is, since a point in the acceleration / deceleration curve having a problem of continuity of acceleration or a portion near the connection point corresponds to a portion including a high frequency component, the low-pass filter LPF facilitates the connection of the components of the acceleration / deceleration curve. can do. By this, Θ (2) corresponding to the output of the low pass filter LPF
The locus Lo on the −Θ (1) diagram is located inside the limit characteristic line L as shown by the broken line in FIG. Note that the filter configuration can be generally an n-th (n is a natural number) low-pass filter, and its order and frequency characteristics (pole arrangement) can be determined so as to match the frequency characteristics of the control target. . For example, when the virtual servo system as described above is built in the control device, the servo parameters and time constants related to the virtual servo system are fixed according to the parameters and time constants related to the actual servo system. Thus, the virtual servo system can be used for the low-pass filter, and in this case, control can be performed so that T P ′ ≧ T PMIN .

【0205】また、その2とは「内接法」であり、図2
1に示すように、制御対象の限界特性線Lが複雑な曲線
である場合には、2点鎖線で示すように、当該曲線に内
接する多辺形(多角形の辺の形)LLによって近似する
方法である。即ち、[数27]式の関数ΘF (1)が簡単な
ものであれば、上記の手順によって微分方程式を解くこ
とができるが、関数が複雑な場合には何等かの近似が必
要となる。そこで、対象関数の近似関数として限界特性
線Lに内接するn辺形のn値を大きくとることによって
近似の精度を挙げることができる。
The second method is the "inscribed method", which is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, when the limit characteristic line L of the controlled object is a complicated curve, it is approximated by a polygon (a side of a polygon) LL inscribed in the curve, as shown by a chain double-dashed line. Is the way to do it. That is, if the function Θ F (1) of the equation [27] is simple, the differential equation can be solved by the above procedure, but if the function is complicated, some approximation is required. . Therefore, the accuracy of the approximation can be improved by increasing the n value of the n-sided polygon inscribed in the limit characteristic line L as an approximate function of the target function.

【0206】尚、限界特性線Lに角となる部分がなけれ
ば、滑からな加減速曲線を得ることができローパスフィ
ルタ法が不要となること、及び、限界特性線Lの形状が
簡単であれば(曲線であっても解析式による表現が簡単
であれば良い。)、内接法が不要となることから、これ
らの方法が相補的なものであり、これらの組み合わせに
よって実用上問題のない加減速曲線を得ることができ
る。つまり、限界特性線Lが複雑な場合にその近似式を
得ようとする場合に内接法が必要となり、近似特性線の
接続を円滑にするためにローパスフィルタ法が必要とな
る。
If there is no corner in the limit characteristic line L, it is possible to obtain a smooth acceleration / deceleration curve, the low-pass filter method is unnecessary, and the shape of the limit characteristic line L is simple. For example, even if it is a curve, it is sufficient if it can be expressed easily by an analytical expression. Since these methods are complementary, there is no practical problem due to the combination of these methods. An acceleration / deceleration curve can be obtained. That is, when the limit characteristic line L is complicated, the inscribed method is required to obtain the approximate expression, and the low-pass filter method is required to smoothly connect the approximate characteristic lines.

【0207】しかして、これまでの議論から上記a)及
びb)の事項、即ち、制御対象の限界性能によって加減
速曲線の形状が決定され、この加減速曲線は、その形状
の基準となる規格化関数に対してスケーリング操作を施
すという統一的なアルゴリズムによって生成されること
が明らかとなり、これらを踏まえることによって、本発
明に係るサーボ制御装置の構成が理解される。
From the above discussion, however, the shape of the acceleration / deceleration curve is determined by the items a) and b) above, that is, the limit performance of the controlled object. It is clarified that it is generated by a unified algorithm of performing a scaling operation on the digitized function, and based on these, the configuration of the servo control device according to the present invention can be understood.

【0208】図22はサーボ制御装置の構成を示すもの
であり、サーボ制御装置1は、指令手段2、加減速パタ
ーン生成手段3、TP(ピーク速度到達時間)値決定手
段4、α(時間軸伸縮用パラメータ)値決定手段5、ロ
ーパスフィルタ6から構成される。
FIG. 22 shows the structure of the servo control device. The servo control device 1 includes a command means 2, an acceleration / deceleration pattern generation means 3, a T P (peak speed arrival time) value determination means 4, and an α (time). A shaft expansion / contraction parameter) value determining means 5 and a low-pass filter 6 are included.

【0209】即ち、指令手段2の発する信号(位置指令
等)は、加減速パターン生成手段3とTP値決定手段4
に送られる。
That is, the signal (position command, etc.) generated by the command means 2 is sent to the acceleration / deceleration pattern generation means 3 and the T P value determination means 4
Sent to

【0210】TP値決定手段4は、位置指令ΔθとTP
との関係を規定するものであり、そΔθに対応したTP
値を決定して、これを後段のα値決定手段5に送出す
る。
The T P value determining means 4 defines the relationship between the position command Δθ and the T P value, and T P corresponding to the Δ P
The value is determined, and this value is sent to the α value determining means 5 in the subsequent stage.

【0211】例えば、図23(a)に示すように、横軸
にΔθをとり、縦軸にTPをとると、TP値の下限値及び
上限値にそれぞれ対応した点MIN(ΔθMIN
PMIN)、点MAX(ΔθMAX,TPMAX)が制御対象に
固有の点として決まる。
[0211] For example, as shown in FIG. 23 (a), taking the [Delta] [theta] on the horizontal axis, taking the T P on the vertical axis, points corresponding respectively to the lower limit and the upper limit of the T P value MIN ([Delta] [theta] MIN,
T PMIN ) and the point MAX (Δθ MAX , T PMAX ) are determined as points unique to the controlled object.

【0212】そこで、例えば、点MINと点MINとの
間を、図示するように直線で結んだ特性を考えると、0
≦Δθ≦ΔθMINの範囲ではTP=TPMIN、ΔθMIN≦Δ
θ≦ΔθMAXの範囲では直線の傾斜に応じたTP値(但
し、TPMIN≦TP≦TPMAX)、Δθ≧ΔθMAXの範囲では
P=TPMAXがそれぞれ得られることになる。
Therefore, for example, considering a characteristic in which a point MIN and a point MIN are connected by a straight line as shown in the figure, 0 is obtained.
In the range of ≦ Δθ ≦ Δθ MIN , T P = T PMIN , Δθ MIN ≦ Δ
In the range of θ ≦ Δθ MAX , the T P value (where T PMIN ≦ T P ≦ T PMAX ) according to the inclination of the straight line is obtained, and in the range of Δθ ≧ Δθ MAX , T P = T PMAX is obtained.

【0213】尚、点MINと点MAXとの間をどのよう
な形状の線で結ぶかについては、何を評価関数にするか
によって異なる。例えば、図5に示すように、電気的パ
ワーの実効値IRMSを評価の対象とし、これを一定に保
つような制御を行う場合には、[数6]式に示したよう
に、TPがΔθの平方根に比例する。その際は加減速曲
線が三角形状であるとして説明したが、実効値IRMS
実効電流値に関連付けると、実効電流値の一定化は、
[数26]式において実効電流値IRMSを一定とし、実
効電流値iRMSが規格化関数によって決まることに注意
すると、α=TP/TPnがΔθの平方根に比例するとい
う一般的な結果につながる。
The shape of the line connecting the points MIN and MAX depends on what is used as the evaluation function. For example, as shown in FIG. 5, when the effective value I P RMS of electric power is targeted for evaluation and control is performed to keep it constant, as shown in the formula [6], T P is proportional to the square root of Δθ. At that time, the acceleration / deceleration curve has been described as having a triangular shape, but if the effective value I P RMS is associated with the effective current value, the effective current value becomes constant.
When the effective current value I RMS is made constant in the formula [26] and the effective current value i RMS is determined by the normalization function, a general result that α = T P / T Pn is proportional to the square root of Δθ Leads to.

【0214】また、図23(a)を、加減速曲線が定速
部を含む場合に一般化すると、図23(b)に示すよう
になる。つまり、図23(b)は横軸にΔθをとり、縦
軸にTall(=2・TP+Tc)をとったものであり、そ
の特性は実線に示すようになり、0≦Δθ≦ΔθMIN
範囲でTall=2・TPMIN、ΔθMIN≦Δθ≦ΔθMAX
範囲では直線の傾斜に応じたTall値(但し、2・T
PMIN≦Tall≦2・TPMAX)、Δθ≧ΔθMAXの範囲では
1/ΘMAX (1)の傾斜をもつ直線に応じたTP値が決定さ
れることになる。尚、傾斜値1/ΘMAX (1)については加
減速曲線の定速部に係る移動量がΘMAX (1)・Tcである
ことに注意されたい。
Further, FIG. 23 (a) is generalized to the case where the acceleration / deceleration curve includes a constant velocity part, as shown in FIG. 23 (b). That is, FIG. 23B shows Δθ on the horizontal axis and T all (= 2 · T P + T c ) on the vertical axis, and the characteristics are as shown by the solid line, and 0 ≦ Δθ ≦ In the range of Δθ MIN , T all = 2 · T PMIN , and in the range of Δθ MIN ≦ Δθ ≦ Δθ MAX , the T all value (however, 2 · T
In the range of PMIN ≦ T all ≦ 2 · T PMAX ), Δθ ≧ Δθ MAX , the T P value according to the straight line having the slope of 1 / Θ MAX (1) is determined. Note that for the slope value 1 / Θ MAX (1) , the amount of movement of the constant velocity part of the acceleration / deceleration curve is Θ MAX (1) · T c .

【0215】図23(b)において、制御対象について
のダイナミックレンジが大きい場合には、特性線は、同
図に1点鎖線に示すように、点MINと点MAXとが近
づいていき、極端な場合としては2点鎖線に示すように
2つの点が一致する(つまり、この点に達するまでTP
が一定であるが、これを越えるとTP値が最大速度ΘMAX
( 1)によって決まる。)ことになる。
In FIG. 23 (b), when the dynamic range of the controlled object is large, the characteristic line is extremely close to the point MIN and the point MAX as shown by the alternate long and short dash line in the figure. In some cases, the two points coincide as shown by the chain double-dashed line (that is, T P until this point is reached)
Is constant, but if it exceeds this, the T P value becomes the maximum speed Θ MAX.
It depends on ( 1) . ) It will be.

【0216】このようにしてTP値決定手段4によりΔ
θに対応するTP値が決きまると、これに基づいてα値
決定手段5により、時間軸伸縮用パラメータαの値が決
定される。但し、「α=TP/TPn」から分かるよう
に、1回の割り算をするだけである。尚、[数52]、
[数53]式に示すように限界特性線によって決まる規
格化関数については「TPn=TPMAX」とされるが、一般
にはTPnの選定には任意性がある。
In this way, the T P value determining means 4 sets Δ
When the T P value corresponding to θ is determined, the α value determining means 5 determines the value of the time axis expansion / contraction parameter α based on this. However, as can be seen from “α = T P / T Pn ”, the division is performed only once. In addition, [Equation 52],
As shown in the formula [53], the standardizing function determined by the limit characteristic line is set to "T Pn = T PMAX ", but the selection of T Pn is generally arbitrary.

【0217】加減速パターン生成手段3は、指令手段2
からの指令信号やα値決定手段5からのα値に基づいて
加減速パターンを生成する。ここでの操作は、図8で説
明したように、規格化関数に基づいてΔθやαによるス
ケーリング操作に他ならない。即ち、加減速パターン生
成手段3は、制御対象の限界性能に対応した規格化関数
をもっているので([数52]、[数54]等参
照。)、スケーリング操作により可スケーリングパター
ンを生成することができ、該パターンに従う運動は、制
御対象の限界性能を決して逸脱することがない。
The acceleration / deceleration pattern generation means 3 is the command means 2
The acceleration / deceleration pattern is generated based on the command signal from the .alpha. The operation here is nothing but the scaling operation by Δθ or α based on the normalization function, as described in FIG. That is, since the acceleration / deceleration pattern generation means 3 has a standardization function corresponding to the limit performance of the controlled object (see [Equation 52], [Equation 54], etc.), it is possible to generate a scalable pattern by a scaling operation. Yes, movements that follow the pattern never deviate from the critical performance of the controlled object.

【0218】加減速パターン生成手段3の出力は、上記
ローパスフィルタ法を用いる場合には、ローパスフィル
タ6を経た後制御対象となるサーボ系7に送出される
が、場合によっては、図22に1点鎖線に示すように、
そのままサーボ系7に送出される。尚、ここにいう「サ
ーボ系」とは、制御対象である駆動源及び/又は駆動機
構の他、サーボ回路等を含む広い系を意味している。ま
た、図22のうちサーボ系7を除く部分は制御装置にお
いてソフトウェア処理により実現することができる部分
である。
When the low-pass filter method is used, the output of the acceleration / deceleration pattern generating means 3 is sent to the servo system 7 to be controlled after passing through the low-pass filter 6, but in some cases, it is 1 in FIG. As shown by the dotted line,
It is sent to the servo system 7 as it is. The “servo system” here means a wide system including a servo circuit and the like in addition to a drive source and / or a drive mechanism to be controlled. Further, in FIG. 22, the portion excluding the servo system 7 is a portion that can be realized by software processing in the control device.

【0219】本発明に係るサーボ制御方法の手順をまと
めると、図24に示すようになる。先ず、ステップS1
において制御対象の限界性能を特定する。例えば、モー
タ系の場合には、図1に示すような限界T−N線が製造
元から提供される仕様書等から特定されるが、場合によ
っては制御対象の限界性能を見極めるための実験や理論
計算から特定することができる。
The procedure of the servo control method according to the present invention is summarized as shown in FIG. First, step S1
The critical performance of the controlled object is specified in. For example, in the case of a motor system, the limit TN line as shown in FIG. 1 is specified from the specifications provided by the manufacturer, but in some cases, an experiment or theory for determining the limit performance of the controlled object. It can be specified by calculation.

【0220】次ステップS2では、制御対象の限界特性
線に基づいて加減速曲線の形状を決定する。即ち、[数
27]式乃至[数30]式に示したように、これは限界
特性線に対応する微分方程式を解くことに他ならない。
これによって、可スケーリングパターンに係る規格化関
数が制御対象の限界性能特性線から決定される。
In the next step S2, the shape of the acceleration / deceleration curve is determined based on the limit characteristic line of the controlled object. That is, as shown in the equations [27] to [30], this is nothing but solving the differential equation corresponding to the limit characteristic line.
As a result, the normalization function related to the scalable pattern is determined from the limit performance characteristic line of the controlled object.

【0221】そして、ステップS3では、Δθ−TP
性を規定する。これによって、指令値Δθに対応するT
Pやαの値を決定することができる(図23参照。)。
Then, in step S3, the Δθ-T P characteristic is defined. As a result, T corresponding to the command value Δθ
The values of P and α can be determined (see FIG. 23).

【0222】次ステップS4において、規格化関数につ
いてΔθやαに係るスケーリング操作を行うことで、可
スケーリングパターンを生成する。つまり、ステップS
2で決定される規格化関数に対するスケーリング操作
(図8参照。)によって得られる加減速パターンは、こ
れに従って特性線図上を移動する動作点の軌跡が制御対
象の限界性能特性線によって限定される範囲を逸脱する
ことなく範囲内に常に位置することになる。尚、蛇足で
はあるが、αに関するスケーリング則に関して、TP
の時間の次元についてはα倍則、速度の次元については
α分の1倍則、加速度や電流の次元についてはαの2乗
分の1倍則に従う。
In the next step S4, the scaling operation for Δθ and α is performed on the standardization function to generate a scalable pattern. That is, step S
In the acceleration / deceleration pattern obtained by the scaling operation (see FIG. 8) for the standardization function determined in 2, the locus of the operating point that moves on the characteristic diagram accordingly is limited by the limit performance characteristic line of the control target. It will always be located within the range without departing from it. It should be noted that, although it is a stumbling block, with respect to the scaling law for α, the time dimension such as T P is the α multiplication rule, the velocity dimension is the α times multiplication rule, and the acceleration and current dimensions are the square of α. Obey the 1x rule of.

【0223】そして、ステップS5において加減速パタ
ーンに係る制御信号が制御対象にそのまま又はローパス
フィルタ6を介して送出される。
Then, in step S5, the control signal related to the acceleration / deceleration pattern is sent to the control target as it is or via the low-pass filter 6.

【0224】尚、サーボ制御装置1における実際の制御
動作においては、ステップS1、S2の過程、S3の一
部の過程が設計段階において事前に決定済であるため、
指令手段2からの指令に応じてステップS3乃至S5
(但し、ステップS3でのΔθ−TP特性の規定を除
く。)が繰り返されることによって制御対象の運動制御
が行われることに注意を要する。
In the actual control operation of the servo controller 1, steps S1, S2 and part of S3 are already determined at the design stage.
Steps S3 to S5 according to the command from the command means 2
It should be noted that the motion control of the controlled object is performed by repeating (however, the regulation of the Δθ-T P characteristic in step S3 is excluded).

【0225】また、ステップS4における可スケーリン
グパターンの生成にあたっては、規格化関数を始めとす
る諸量をデータベースとして予め用意しておく必要があ
る。例えば、[数44]式及び[数45]式に示す加減
速パターンを例にすると、その規格化関数は図15の上
段に示すような形状となり、TaMAXやTPMAXあるいはT
PMAX−TaMAX、θNP (1)(規格化速度θN (1)のピーク
値)が必要となる。また、電流実効値IRMSの計算に
は、θNRMS (2)(これは[数21]式の第4式において
PMINをTPMAXで置換したもの。)や慣性モーメント
J、トルク係数Kt等の、制御対象の能力に係る定数が
必要とされる。そして、規格化関数の表現式([数4
5]式参照。)に含まれる各種の量(ΘcやTm等)が必
要なことは勿論である。これらの量に係るデータは上記
サーボ制御装置1において加減速パターン生成手段3が
保有している。
Further, in order to generate the scalable pattern in step S4, it is necessary to prepare various amounts including the standardizing function as a database in advance. For example, taking the acceleration / deceleration patterns shown in [Equation 44] and [Equation 45] as examples, the standardization function has a shape as shown in the upper part of FIG. 15, and T aMAX , T PMAX or T
PMAX - TaMAX , θ NP (1) (peak value of normalized speed θ N (1) ) is required. Further, the calculation of the effective current value I RMS is performed by θ NRMS (2) (this is obtained by replacing T PMIN with T PMAX in the fourth equation of [Equation 21]), the inertia moment J, and the torque coefficient K t. A constant related to the ability of the controlled object is required. Then, the expression of the normalization function ([Equation 4
5] See formula. Various amounts of contained) (theta c and T m, etc.) can of course necessary. The acceleration / deceleration pattern generation means 3 in the servo control device 1 holds data relating to these amounts.

【0226】以上の説明では、制御対象の性能が周囲環
境(温度等)の影響によっ左右されないものとしたが、
現実の制御対象は外気温度等によってその性能が左右さ
れるのが常である。つまり、制御対象の定格電流値は発
生熱量を規定するものであり、これによって制御対象の
温度上昇が引き起され、その温度上昇分と外気温度との
和が制御対象の温度となってその能力に影響を及ぼすか
らである。よって、このような温度による制御対象の性
能変化に対応するためには、制御対象の限界性能に対応
した可スケーリングパターンの生成にあたって、外気温
度や制御対象の温度を常時検出し、検出温度に応じた限
界特性線や定格特性線を特定してこれらに応じた加減速
パターンを生成するのが実際的である(図22に示す温
度検出手段を参照。)。
In the above description, it is assumed that the performance of the controlled object is not affected by the influence of the surrounding environment (temperature etc.).
The performance of an actual controlled object is usually influenced by the outside air temperature and the like. In other words, the rated current value of the controlled object regulates the amount of heat generated, which causes the temperature of the controlled object to rise, and the sum of the temperature increase and the outside air temperature becomes the temperature of the controlled object and its capacity is increased. Because it affects. Therefore, in order to respond to such changes in the performance of the controlled object due to temperature, the outside air temperature and the temperature of the controlled object are constantly detected in order to generate a scalable pattern that corresponds to the limit performance of the controlled object, and It is practical to specify the limiting characteristic line and the rated characteristic line and generate an acceleration / deceleration pattern corresponding to them (see the temperature detecting means shown in FIG. 22).

【0227】[0227]

【実施例】以下に、本発明をロボット制御装置に適用し
た実施の一例を図25及び図26に従って説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of application of the present invention to a robot controller will be described below with reference to FIGS.

【0228】図25はロボット制御装置8のハードウェ
ア構成の要部を概略的に示すものである。
FIG. 25 schematically shows a main part of the hardware configuration of the robot controller 8.

【0229】ロボット制御装置8は、CPU(中央演算
装置)9を核とし、そのバス10に直接又は間接的に接
続される記憶部11を有している。
The robot controller 8 has a CPU (central processing unit) 9 as a core, and a storage unit 11 directly or indirectly connected to a bus 10 thereof.

【0230】記憶部11には、例えば、ロボットの動作
手順の記述に係るロボットプログラムや、ロボットシス
テムの記述(例えば、ロボットの各軸の動作を決定する
座標変換等の記述)に係るシステムプログラム等が記憶
されるようになっている。
The storage unit 11 stores, for example, a robot program related to the description of the operation procedure of the robot, a system program related to the description of the robot system (for example, description of coordinate conversion for determining the operation of each axis of the robot), and the like. Will be remembered.

【0231】サーボユニット12、12、・・・は、ロ
ボット13を構成する駆動軸毎に独立しており、CPU
9から発せられた命令に従ってロボット13の軸駆動を
行なうアクチュエータ(モータやシリンダー等)を制御
するために設けられている。ロボット13の動作指示に
係るティーチングペンダント14は、T.P.(ティー
チングペンダントの略)インターフェース15を介して
バス10に接続されている。
The servo units 12, 12, ... Are independent for each drive axis that constitutes the robot 13,
It is provided to control actuators (motors, cylinders, etc.) that drive the axes of the robot 13 in accordance with commands issued from 9. The teaching pendant 14 according to the operation instruction of the robot 13 is the T. P. (Abbreviation of teaching pendant) It is connected to the bus 10 via an interface 15.

【0232】図26は、制御対象となるロボット13の
構成例として、4軸構成の水平多関節型ロボットを示す
ものである。
FIG. 26 shows a horizontal multi-joint type robot having four axes as an example of the configuration of the robot 13 to be controlled.

【0233】即ち、ロボット13は、基軸部16と、第
1アーム17、第2アーム18とを備え、第1アーム1
7の一端部が回動し得る状態で基軸部16に取り付けら
ている。そして、第1アーム17の他端部には第2アー
ム18の一端部が回動し得る状態で取り付けられてお
り、第2アーム18の他端部にはツール搭載軸19が設
けられている。
That is, the robot 13 is provided with the base portion 16, the first arm 17 and the second arm 18, and the first arm 1
7 is attached to the base shaft portion 16 in a state in which one end portion of 7 can rotate. Then, one end of the second arm 18 is rotatably attached to the other end of the first arm 17, and a tool mounting shaft 19 is provided to the other end of the second arm 18. .

【0234】基軸部16には第1アーム17を回動させ
るためにモータ20が設けられており、該モータ20の
駆動力がハーモニック減速機21を介して第1アーム1
7の回動力として伝達されるようなっている。
A motor 20 is provided on the base shaft portion 16 for rotating the first arm 17, and the driving force of the motor 20 is transmitted via the harmonic reducer 21 to the first arm 1.
It is designed to be transmitted as the turning force of 7.

【0235】第1アーム17には、第2アーム18を回
動させるための機構が設けられている。即ち、第1アー
ム17の一端部に固定された支持部22にモータ23及
びハーモニック減速機24が取り付けられており、ハー
モニック減速機24の出力軸にプーリ25が取り付けら
れている。このプーリ25と対をなすプーリ26が第2
アーム18の回動軸18aに固定されており、プーリ2
5とプーリ26との間にベルト27が掛け渡されてい
る。つまり、モータ23の駆動力はハーモニック減速機
24を介してプーリ25の回動力となり、これがベルト
27によってプーリ26に伝達されて第2アーム18の
回動力となる。
The first arm 17 is provided with a mechanism for rotating the second arm 18. That is, the motor 23 and the harmonic reducer 24 are attached to the support portion 22 fixed to one end of the first arm 17, and the pulley 25 is attached to the output shaft of the harmonic reducer 24. The pulley 26 paired with this pulley 25 is the second
The pulley 2 is fixed to the rotating shaft 18a of the arm 18.
A belt 27 is stretched between the pulley 5 and the pulley 5. That is, the driving force of the motor 23 becomes the rotational force of the pulley 25 via the harmonic speed reducer 24, and this is transmitted to the pulley 26 by the belt 27 and becomes the rotational force of the second arm 18.

【0236】ツール搭載軸19は、第2アーム18の回
動端部の上面に設けられたアクチュエータ28によって
鉛直方向に摺動されるとともに、第2アーム18の回動
軸18a寄りの端部に設けられたモータ29の回転力が
ベルト等によってツール搭載軸19に伝達されることに
よって軸回りに回動されるようになっている。そして、
ツール搭載軸19の下端部には、ツール搭載部30が固
定されており、ハンドや工具等の効果器を取り付けるこ
とができるようになっている。
The tool mounting shaft 19 is slid in the vertical direction by an actuator 28 provided on the upper surface of the rotating end of the second arm 18, and at the end of the second arm 18 near the rotating shaft 18a. The rotational force of the provided motor 29 is transmitted to the tool mounting shaft 19 by a belt or the like so that the motor 29 is rotated about the shaft. And
A tool mounting portion 30 is fixed to the lower end of the tool mounting shaft 19 so that an effector such as a hand or a tool can be attached.

【0237】以上のように、ロボット13は、第1アー
ム17の回動軸(θ1軸)、第2アーム18の回動軸
(θ2軸)、ツール搭載部30の回動軸(Rθ軸)や摺
動軸(Rz軸)にそれぞれに関するサーボ系によって構
成されている。
[0237] As described above, the robot 13, the rotary shaft of the first arm 17 (theta 1 axis), pivot axis of the second arm 18 (theta 2-axis), the rotation of the tool mounting portion 30 shaft (R.theta Axis and sliding axis (Rz axis).

【0238】よって、ロボット制御装置8への適用にあ
たっては、図22に示すサーボ制御装置1の構成を、ロ
ボットの駆動軸毎に構築する必要がある。即ち、図22
に示すサーボ系7が、ロボットの駆動軸の一に相当する
ものと考えれば良く、ロボット制御に係るサーボ制御手
段は上記CPU9、記憶部11、サーボユニット12や
ティーチングペンダント14等の機能的結合によって実
現される。
Therefore, when applied to the robot controller 8, it is necessary to construct the configuration of the servo controller 1 shown in FIG. 22 for each drive axis of the robot. That is, FIG.
It can be considered that the servo system 7 shown in FIG. 1 corresponds to one of the drive axes of the robot, and the servo control means related to robot control is functionally connected to the CPU 9, the storage unit 11, the servo unit 12, the teaching pendant 14, and the like. Will be realized.

【0239】但し、ロボット13のように多軸構成の場
合には、各駆動軸についてのPTP(Point To
Point)動作の開始や停止について同期をとる必
要性等を考慮して、例えば、駆動軸のα値のうちで最大
値を選択する。つまり、ロボットがM個の駆動軸によっ
て構成されている場合には、i番目(i=1、2、・・
・、M)の駆動軸に係るα値を「αi」(i=1、2、
・・・、M)とすると、全駆動軸に共通のα値(これを
「αCMN」とする。)を下式のように決定すれば良い。
However, in the case of the multi-axis configuration like the robot 13, the PTP (Point Toe) for each drive axis is
In consideration of the necessity of synchronizing the start and stop of the Point operation, for example, the maximum value is selected from among the α values of the drive axis. That is, when the robot is composed of M drive axes, the i-th (i = 1, 2, ...
., M) is the α value related to the drive axis of “α i ” (i = 1, 2,
, M), the α value common to all drive shafts (this is referred to as “α CMN ”) may be determined by the following equation.

【0240】[0240]

【数55】 [Equation 55]

【0241】尚、上式中の関数max(X1,X2,・
・・)は、変数X1,X2,・・・のうちの最大値を取
り出すための関数である。
The function max (X1, X2, ...
..) is a function for extracting the maximum value of the variables X1, X2, ...

【0242】この場合、i番目の駆動軸に係る加減速パ
ターンの位置関数(例えば、モータの場合には、位相
角)を「Θi」(i=1、2、・・・、M)とし、それ
らの規格化関数を「θNi」(i=1、2、・・・、M)
とすると、下式の関係が得られることになる。
In this case, the position function (eg, phase angle in the case of a motor) of the acceleration / deceleration pattern related to the i-th drive shaft is set to "Θ i " (i = 1, 2, ..., M). , Their normalization function is “θ Ni ” (i = 1, 2, ..., M)
Then, the relation of the following formula is obtained.

【0243】[0243]

【数56】 [Equation 56]

【0244】尚、規格化関数は、一般には駆動軸毎に異
なる関数とされるが、各駆動軸に係る規格化関数を一の
関数に統一化することができる場合には、ロボット制御
装置の構成が簡単となる。何故なら、この場合には各駆
動軸に係る規格化関数が共通化された規格化関数との間
に比例関係が成立するから、一の規格化関数に対するス
ケーリング操作によって全ての駆動軸についての加減速
パターンを生成することができるからである。
The standardizing function is generally different for each drive axis. However, if the standardizing function for each drive axis can be unified into one function, The configuration is simple. This is because, in this case, the standardization function for each drive axis has a proportional relationship with the standardized standardization function, so that the scaling operation for one standardization function adds all drive axes. This is because the deceleration pattern can be generated.

【0245】但し、一般にはΔθとTPとの関係は駆動
軸毎に異なるため、このようなロボットでは、下式に示
すように、各駆動軸についてのαi・TPMAXiの値が最も
大きいものを選択すれば良い。
However, since the relationship between Δθ and TP generally differs for each drive axis, such a robot has the largest value of α i · T PMAXi for each drive axis as shown in the following equation. Should be selected.

【0246】[0246]

【数57】 [Equation 57]

【0247】しかして、本発明に係るサーボ制御装置を
ロボットの制御装置に適用した場合には、ロボットを構
成する駆動軸に係るサーボ系の限界性能を逸脱すること
のない加減速パターンに従って各駆動軸を制御すること
ができるので、ロボット動作制御の安定化(例えば、暴
走対策や故障の低減)を図ることができ、また、サーボ
系の能力をその限界まで引き出すことで、作業の高速化
を図ることができる。例えば、サーボ系にパルス(ステ
ッピング)モータを使ったロボットの場合には、パルス
モータをその限界性能を極限までの利用することによっ
て、ロボット動作の高速化が可能となり、しかも、本発
明に係る加減速パターンに従った動作によってパルスモ
ータの限界性能を越える無理な仕事をロボットに強いる
ことがなく、例えば、パルスモータの脱調を惹き起こす
危険もなくなる。
Therefore, when the servo control device according to the present invention is applied to a robot control device, each drive is performed in accordance with an acceleration / deceleration pattern that does not deviate from the limit performance of the servo system related to the drive axis that constitutes the robot. Since the axis can be controlled, it is possible to stabilize robot operation control (for example, measures against runaway and reduce failures), and to speed up work by maximizing the capabilities of the servo system. Can be planned. For example, in the case of a robot that uses a pulse (stepping) motor for the servo system, by using the pulse motor to its limit, the speed of the robot operation can be increased, and further, according to the present invention. The operation according to the deceleration pattern does not force the robot to perform unreasonable work that exceeds the limit performance of the pulse motor, and, for example, eliminates the risk of causing step out of the pulse motor.

【0248】[0248]

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項1や請求項2に係る発明によれば、制御対象
の限界性能を逸脱することのない加減速曲線を生成する
ことにより、制御対象の性能や品質を保証することがで
きる。また、制御対象の能力をその限界性能まで引き出
すことができるとともに、制御対象の限界性能によって
規定される加減速曲線の形状がどのようなものであって
も、その基準関数に対して関数値の変倍操作や時間軸方
向の伸縮操作によって求める加減速曲線を生成すること
ができ、加減速曲線の生成に係るアルゴリズムの統一化
を図ることができる。
As is apparent from what has been described above, according to the inventions of claims 1 and 2, by generating an acceleration / deceleration curve that does not deviate from the limit performance of the controlled object, The performance and quality of the controlled object can be guaranteed. In addition, it is possible to bring out the capability of the controlled object to its limit performance, and, regardless of the shape of the acceleration / deceleration curve specified by the limit performance of the controlled object, the function value of the reference function It is possible to generate the acceleration / deceleration curve to be obtained by the scaling operation or the expansion / contraction operation in the time axis direction, and it is possible to unify the algorithms for generating the acceleration / deceleration curve.

【0249】請求項3に係る発明によれば、加減速パタ
ーン生成手段の出力をローパスフィルタを介して制御対
象に送出することによって加減速曲線の接続性を補償す
ることができる。
According to the third aspect of the present invention, the connectivity of the acceleration / deceleration curve can be compensated by sending the output of the acceleration / deceleration pattern generating means to the controlled object via the low-pass filter.

【0250】請求項4に係る発明によれば、サーボ制御
変数の指定値に対応するピーク速度到達時間の決定にあ
たって、制御対象に係る実効電流値を一定化させるとい
う条件を課すことによって、動作制御における実効電流
値を一定に保つことで制御対象の能力を安定化させるこ
とができる。
According to the invention of claim 4, in determining the peak speed arrival time corresponding to the designated value of the servo control variable, the condition that the effective current value related to the controlled object is made constant is imposed, whereby the operation control is performed. By keeping the effective current value at constant, the ability of the controlled object can be stabilized.

【0251】請求項5や請求項6に係る発明によれば、
ロボットのアームやツール搭載部に係るサーボ系の能力
を限界まで使用することによって作業の高速化を図り、
かつサーボ系の限界性能特性を逸脱させることなくロボ
ット動作の安定化を図ることができる。また、ロボット
の構造が如何なるものであっても、各サーボ系について
統一された制御アルゴリズムを用いることができる。
According to the inventions of claims 5 and 6,
By maximizing the capacity of the servo system related to the robot arm and tool mounting part, the work speed is increased.
Moreover, the robot operation can be stabilized without deviating from the limit performance characteristics of the servo system. Further, regardless of the structure of the robot, a unified control algorithm can be used for each servo system.

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

【図1】モータ系に係る限界性能や定格性能を示す特性
線について幾つかの例を示す概略的なグラフ図である。
FIG. 1 is a schematic graph showing some examples of characteristic lines indicating a limit performance and a rated performance related to a motor system.

【図2】サーボモータの等価回路例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of a servo motor.

【図3】3角形状をした幾つかの加減速曲線を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing several triangular acceleration / deceleration curves.

【図4】図3の加減速曲線に対応した機械的パワーの実
効値と電気的パワーの実効値について説明するための図
である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an effective value of mechanical power and an effective value of electrical power corresponding to the acceleration / deceleration curve of FIG.

【図5】電気的パワーの実効値を一定化した制御におけ
るΔθ−TP特性について示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing Δθ-T P characteristics in control in which the effective value of electric power is constant.

【図6】規格化速度関数の形状についての説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a shape of a standardized speed function.

【図7】ランプ信号を示すグラフ図である。FIG. 7 is a graph showing a ramp signal.

【図8】規格化速度に関するスケーリング操作の説明図
であり、(a)は関数値に係る変倍操作のみを行った場
合、(b)は規格化速度に対して時間軸伸張操作のみを
行った場合、(c)は(a)の操作と(b)の操作とを
組み合わせた操作を行った場合をそれぞれ示す。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a scaling operation related to a normalized speed, where (a) performs only a scaling operation related to a function value, and (b) performs only a time-axis expansion operation with respect to the normalized speed. In the above case, (c) shows the case where the combined operation of (a) and (b) is performed.

【図9】規格化関数に関するθN (2)−θN (1)線図上での
軌跡について説明するための図であり、(a)はθN (2)
−θN (1)線図、(b)はt−θN (1)線図、(c)はt−
θN (2)線図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a locus on a θ N (2) −θ N (1) diagram related to a normalization function, and (a) is θ N (2)
N (1) diagram, (b) t-θ N (1) diagram, (c) t-
It is a θ N (2) diagram.

【図10】規格化関数に関するθN (2)−θN (1)線図上で
の軌跡についてθN (2)とθN (1)との間の関数関係が一価
関数でない例について示す図である。
FIG. 10: Regarding the trajectory on the θ N (2) −θ N (1) diagram regarding the normalization function About the example where the functional relationship between θ N (2) and θ N (1) is not a monovalent function FIG.

【図11】規格化関数に関するθN (2)−θN (1)線図上で
の軌跡と規格化速度に関するスケーリング操作との関係
について説明するための図であり、(a)は関数値に係
る変倍操作のみを行った場合、(b)は規格化速度に対
して時間軸伸張操作のみを行った場合、(c)は(a)
の操作と(b)の操作とを組み合わせた操作を行った場
合をそれぞれ示す。
FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between the trajectory on the θ N (2) −θ N (1) diagram regarding the normalization function and the scaling operation regarding the normalization speed, and (a) is a function value. When only the scaling operation related to is performed, (b) is a time axis extension operation with respect to the normalized speed, (c) is (a)
The respective cases where the operations of (1) and (b) are combined are shown.

【図12】規格化関数に関するθN (2)−θN (1)線図上で
の軌跡によって囲まれる領域内の面積と、可スケーリン
グパターンに係るΘ(2)−Θ(1)線図上での軌跡によって
囲まれる領域内の面積とを併せて示す図である。
[Figure 12] θ N (2) relating to the normalized function - [theta] N (1) line and the area of the region surrounded by the trajectory in diagram, theta according to variable scaling pattern (2)(1) diagram It is a figure which also shows the area in the area | region enclosed by the above locus.

【図13】(a)は制御対象に係るΘ(2)−Θ(1)線図上
の軌跡について説明するための図であり、(b)は
(a)の軌跡により規定される加減速曲線について説明
するための図である。
13A is a diagram for explaining a trajectory on a Θ (2)(1) diagram relating to a controlled object, and FIG. 13B is an acceleration / deceleration defined by the trajectory of FIG. 13A. It is a figure for explaining a curve.

【図14】制御対象の限界性能を示す特性線の一例を示
すΘ(2)−Θ(1)線図である。
FIG. 14 is a Θ (2)(1) diagram showing an example of a characteristic line showing the limit performance of the controlled object.

【図15】図14の特性線により規定される加減速パタ
ーンについて説明するためのグラフ図である。
15 is a graph diagram for explaining an acceleration / deceleration pattern defined by a characteristic line of FIG.

【図16】図14とは別の特性線を示すΘ(2)−Θ(1)
図である。
16 is a Θ (2)(1) diagram showing a characteristic line different from that in FIG. 14;

【図17】さらに別の特性線を示すΘ(2)−Θ(1)線図で
ある。
FIG. 17 is a Θ (2)(1) diagram showing yet another characteristic line.

【図18】加減速曲線とΘ(2)−Θ(1)線図上の軌跡との
対応関係について説明するための図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining a correspondence relationship between an acceleration / deceleration curve and a locus on a Θ (2) −Θ (1) diagram.

【図19】ローパスフィルタ法についての説明図であ
る。
FIG. 19 is an explanatory diagram of a low pass filter method.

【図20】ローパスフィルタ法を用いた場合のΘ(2)
Θ(1)線図上における軌跡について説明するための概略
図である。
FIG. 20 shows Θ (2) − when the low-pass filter method is used.
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a trajectory on a Θ (1) diagram.

【図21】内接法についての説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of an inscribed method.

【図22】本発明に係るサーボ制御装置の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 22 is a block diagram showing a configuration of a servo control device according to the present invention.

【図23】(a)はΔθ−TP線図の一例を示し、
(b)はΔθ−Tall線図の一例を示す。
FIG. 23 (a) shows an example of a Δθ-T P diagram,
(B) shows an example of a Δθ-T all diagram.

【図24】本発明に係るサーボ制御方法について説明す
るためのフローチャート図である。
FIG. 24 is a flow chart diagram for explaining a servo control method according to the present invention.

【図25】図26とともにロボット制御装置への適用例
を示すものであり、本図はロボット制御装置のハードウ
ェア構成例を示す図である。
25 shows an example of application to a robot controller together with FIG. 26, and this figure is a diagram showing an example of the hardware configuration of the robot controller.

【図26】4軸構成のロボットの一部を切り欠いて示す
概略的な側面図である。
FIG. 26 is a schematic side view showing a robot with a four-axis configuration by cutting out a part thereof.

【図27】3角形状の加減速曲線を示す図である。FIG. 27 is a diagram showing a triangular acceleration / deceleration curve.

【図28】図27の加減速曲線に対応したT−N線図上
での軌跡と限界T−N線を示す図である。
28 is a diagram showing a locus on the TN diagram corresponding to the acceleration / deceleration curve in FIG. 27 and a limit TN line.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 サーボ制御装置 2 指令手段 3 加減速パターン生成手段 4 ピーク速度到達時間値決定手段 6 ローパスフィルタ 5 時間軸伸縮用パラメータ値決定手段 8 ロボット制御装置 13 ロボット 17、18 アーム 30 ツール搭載部 1 Servo control device 2 Command means 3 Acceleration / deceleration pattern generation means 4 Peak velocity arrival time value determination means 6 Low pass filter 5 Time axis expansion / contraction parameter value determination means 8 Robot control device 13 Robots 17, 18 Arms 30 Tool mounting part

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御対象についての限界性能に対応した
加減速制御を行うためのサーボ制御装置であって、 サーボ制御変数について指令値を発する指令手段と、 サーボ制御変数に係る指令値と、加減速曲線において速
度がピーク値に達するまでの時間(以下、「ピーク速度
到達時間」という。)との関係を規定し、サーボ制御変
数に係る指令値からピーク速度到達時間の値を決定する
ためのピーク速度到達時間値決定手段と、 ピーク速度到達時間をその基準値で割ることによって定
義される無次元化された時間軸伸縮用パラメータの値を
決定する時間軸伸縮用パラメータ値決定手段と、 加速度(又は力あるいはトルク)と速度(又は速さ、角
速度あるいは回転数)で規定される動作点が、制御対象
の加速度(又は力あるいはトルク)の速度(又は速さ、
角速度あるいは回転数)に対する特性線図上の限界特性
線に載っているという条件下に加減速曲線の形状が規定
され、該加減速曲線の基準関数に係るピーク速度到達時
間を時間軸伸縮用パラメータの基準値とし、時間軸伸縮
用パラメータ値に基づく基準関数に対する時間軸方向の
伸縮操作及び指令手段からの指令値に基づく基準関数値
に対する変倍操作によって加減速曲線を生成して制御対
象に送出する加減速パターン生成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 performing acceleration / deceleration control corresponding to a limit performance of a controlled object, the command means issuing a command value for a servo control variable, a command value related to the servo control variable, and an acceleration For defining the relationship with the time until the speed reaches the peak value in the deceleration curve (hereinafter referred to as "peak speed arrival time"), and determining the value of the peak speed arrival time from the command value related to the servo control variable. Peak velocity arrival time value determining means, time axis extension / contraction parameter value determining means for determining the dimensionless parameter for time axis extension / contraction parameter defined by dividing the peak velocity arrival time by its reference value, and acceleration (Or force or torque) and speed (or speed, angular velocity or number of revolutions) is the speed of the acceleration (or force or torque) of the controlled object. Or speed,
The shape of the acceleration / deceleration curve is defined under the condition that the acceleration / deceleration curve is on the limit characteristic line on the characteristic diagram for the angular velocity or the number of revolutions. As a reference value of, the acceleration / deceleration curve is generated and sent to the controlled object by the expansion / contraction operation in the time axis direction for the reference function based on the time axis expansion / contraction parameter value and the scaling operation for the reference function value based on the command value from the command means. A servo control device, comprising:
【請求項2】 制御対象についての限界性能に対応した
加減速制御を行うためのサーボ制御方法であって、 先ず、制御対象について加速度(又は力あるいはトル
ク)の速度(又は速さ、角速度あるいは回転数)に対す
る特性に係る限界特性線を特定した後、 加速度(又は力あるいはトルク)と速度(又は速さ、角
速度あるいは回転数)で規定される動作点が、制御対象
に係る限界特性線に載っているという条件下に加減速曲
線の形状と、その基準関数及び該基準関数に係るピーク
速度到達時間を規定し、 サーボ制御変数の指定値とピーク速度到達時間との関係
を規定するとともに、指令値に対応するピーク速度到達
時間の値を求め、これを上記基準関数に係るピーク速度
到達時間で割ることによって無次元化された時間軸伸縮
用パラメータの値を決定し、 時間軸伸縮用パラメータ値に基いて基準関数に対する時
間軸方向の伸縮操作を行うとともにサーボ制御変数の指
令値に基づいて基準関数値に対する変倍操作を行うこと
によって加減速曲線を生成してこれを制御対象への制御
信号として送出するようにしたことを特徴とするサーボ
制御方法。
2. A servo control method for performing acceleration / deceleration control corresponding to the limit performance of a controlled object, wherein the speed (or speed, angular velocity or rotation) of acceleration (or force or torque) is first controlled for the controlled object. Number) is specified, the operating point defined by acceleration (or force or torque) and speed (or speed, angular velocity or rotation speed) is placed on the limit characteristic line related to the controlled object. Under the condition that the acceleration / deceleration curve is defined, its reference function and the peak speed arrival time related to the reference function are specified, and the relationship between the specified value of the servo control variable and the peak speed arrival time is specified, and the command Obtain the value of the peak velocity arrival time corresponding to the value, and divide this by the peak velocity arrival time according to the reference function The acceleration / deceleration curve is determined by deciding the value and performing the expansion / contraction operation in the time axis direction for the reference function based on the time axis expansion / contraction parameter value and performing the scaling operation for the reference function value based on the command value of the servo control variable. A servo control method, wherein the servo control method is characterized in that it is generated and transmitted as a control signal to a control target.
【請求項3】 請求項1に記載のサーボ制御装置におい
て、 加減速パターン生成手段と制御対象との間にローパスフ
ィルタを設けたことを特徴とするサーボ制御装置。
3. The servo control device according to claim 1, wherein a low-pass filter is provided between the acceleration / deceleration pattern generation means and the controlled object.
【請求項4】 請求項2に記載のサーボ制御方法におい
て、 サーボ制御変数の指令値に対応するピーク速度到達時間
の決定にあたって、制御対象に係る実効電流値を一定化
させるという条件を課すことにより、サーボ制御変数に
ついて指令値とピーク速度到達時間との関係を規定する
ようにしたことを特徴とするサーボ制御方法。
4. The servo control method according to claim 2, wherein the peak speed arrival time corresponding to the command value of the servo control variable is determined by imposing a condition that the effective current value related to the controlled object is constant. A servo control method characterized in that a relationship between a command value and a peak speed arrival time is defined for a servo control variable.
【請求項5】 複数のアーム及び/又はツール搭載部
と、アーム又はツール搭載部の駆動源及びその駆動回路
を含む複数のサーボ系とから構成されたロボットの動作
制御を行うロボット制御装置において、 各サーボ系を制御するためのサーボ制御手段が、 サーボ制御変数について指令値を発する指令手段と、 サーボ制御変数に係る指令値と加減速曲線に係るピーク
速度到達時間との関係を規定し、サーボ制御変数に係る
指令値からピーク速度到達時間の値を決定するためのピ
ーク速度到達時間値決定手段と、 ピーク速度到達時間をその基準値で割ることによって定
義される無次元化された時間軸伸縮用パラメータの値を
決定する時間軸伸縮用パラメータ値決定手段と、 加速度(又は力あるいはトルク)と速度(又は速さ、角
速度あるいは回転数)で規定される動作点が、サーボ系
に係る加速度(又は力あるいはトルク)の速度(又は速
さ、角速度あるいは回転数)に対する特性線図上の限界
特性線に載っているという条件下に加減速曲線の形状が
規定され、該加減速曲線の基準関数に係るピーク速度到
達時間値を時間軸伸縮用パラメータの基準値とし、時間
軸伸縮用パラメータ値に基づく基準関数に対する時間軸
方向の伸縮操作及び指令手段からの指令値に基づく基準
関数値に対する変倍操作によって加減速曲線を生成して
サーボ系に送出する加減速パターン生成手段とを備えて
いることを特徴とするロボット制御装置。
5. A robot control device for controlling the operation of a robot, which comprises a plurality of arms and / or tool mounting parts, and a plurality of servo systems including drive sources for the arms or tool mounting parts and their drive circuits, The servo control means for controlling each servo system defines the relationship between the command means for issuing a command value for the servo control variable and the command value for the servo control variable and the peak speed arrival time for the acceleration / deceleration curve. Peak velocity arrival time value determining means for determining the value of the peak velocity arrival time from the command value related to the control variable, and dimensionless time axis expansion / contraction defined by dividing the peak velocity arrival time by its reference value. Time axis expansion / contraction parameter value determining means for determining the value of the parameter for acceleration, acceleration (or force or torque) and speed (or speed, angular velocity or speed) Under the condition that the operating point defined by (number) is on the limit characteristic line on the characteristic diagram for acceleration (or force or torque) speed (or speed, angular velocity or rotation speed) related to the servo system. The shape of the acceleration / deceleration curve is defined, and the peak velocity arrival time value related to the reference function of the acceleration / deceleration curve is used as the reference value of the time axis extension / contraction parameter, and the extension / contraction in the time axis direction with respect to the reference function based on the time axis extension / contraction parameter value. A robot controller, comprising: an acceleration / deceleration pattern generation means for generating an acceleration / deceleration curve by a scaling operation with respect to a reference function value based on a command value from an operation and command means and sending it to a servo system.
【請求項6】 複数のアーム及び/又はツール搭載部
と、アーム又はツール搭載部の駆動源及びその駆動回路
を含む複数のサーボ系とから構成されたロボットの動作
制御に係るロボット制御方法において、 各サーボ系の制御に際して、先ず、サーボ系について加
速度(又は力あるいはトルク)の速度(又は速さ、角速
度あるいは回転数)に対する特性に係る限界特性線を特
定した後、 加速度(又は力あるいはトルク)と速度(又は速さ、角
速度あるいは回転数)で規定される動作点が、サーボ系
に係る限界特性線に載っているという条件下に加減速曲
線の形状と、その基準関数及び該基準関数に係るピーク
速度到達時間を規定し、 サーボ制御変数の指定値とピーク速度到達時間との関係
を規定するとともに、指令値に対応するピーク速度到達
時間の値を求め、これを上記基準関数に係るピーク速度
到達時間値で割ることによって無次元化された時間軸伸
縮用パラメータの値を決定し、 時間軸伸縮用パラメータ値に基いて基準関数に対する時
間軸方向の伸縮操作を行うとともにサーボ制御変数の指
定値に基づいて基準関数値に対する変倍操作を行うこと
によって加減速曲線を生成してこれをサーボ系への制御
信号として送出するようにしたことを特徴とするロボッ
ト制御方法。
6. A robot control method relating to motion control of a robot, comprising: a plurality of arms and / or tool mounting parts; and a plurality of servo systems including drive sources for the arms or tool mounting parts and drive circuits therefor, When controlling each servo system, first, specify the limit characteristic line related to the speed (or speed, angular velocity or rotation speed) of acceleration (or force or torque) of the servo system, and then accelerate (or force or torque). And the speed (or speed, angular velocity, or number of revolutions), the operating point defined by the acceleration / deceleration curve shape, its reference function and the reference function The peak speed arrival time is specified, the relationship between the specified value of the servo control variable and the peak speed arrival time is specified, and the peak speed arrival corresponding to the command value is reached. The value of time is obtained, and the value of the dimensionless time-axis expansion / contraction parameter is determined by dividing this by the peak velocity arrival time value related to the above-mentioned reference function, and based on the time-axis expansion / contraction parameter value, The acceleration / deceleration curve is generated by performing expansion / contraction operation in the time axis direction and performing a scaling operation on the reference function value based on the specified value of the servo control variable, and this is sent as a control signal to the servo system. A robot control method characterized by the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014157548A (en) * 2013-02-18 2014-08-28 Kyushu Univ Force control device using admittance control and position control device

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