JPH09128031A - Servo controller, its method, robot controller, and its method using the servo controller - Google Patents

Servo controller, its method, robot controller, and its method using the servo controller

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JPH09128031A
JPH09128031A JP30644295A JP30644295A JPH09128031A JP H09128031 A JPH09128031 A JP H09128031A JP 30644295 A JP30644295 A JP 30644295A JP 30644295 A JP30644295 A JP 30644295A JP H09128031 A JPH09128031 A JP H09128031A
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JP
Japan
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acceleration
value
effective
speed
controlled object
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Application number
JP30644295A
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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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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a controlled target so that an effective current value related to the target becomes almost equal to a rated current without exceeding it and an acceleration/deceleration curve causing operation exceeding the limit performance of the target is never generated. SOLUTION: A servo controller 1 is provided with an effective value calculating means 8 to calculate the effective value of acceleration (or current) related to operation up to a current point and the effective value of acceleration (or current) related to future operation. A TP and α value determining means 5A determines a peak speed arrival time value TP and a time base extending/ reducing parameter a defined by dividing the value TP by a reference value (peak speed arrival time related to a reference function of an acceleration/ deceleration curve) based upon a condition equation that the sum of the effective values is almost equal to a value corresponding to the rated current value of the controlled target and sends the determined values TP, α to an acceleration/deceleration pattern generating means 3. Then an acceleration/deceleration curve regulated by the limit performance of the target is generated and sent to the target.

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
界を決して越えることがなく、しかも制御対象に係る実
効電流値を定格電流値に極力近づけることができる加減
速パターンを生成す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 is designed to generate an acceleration / deceleration pattern that never exceeds the characteristic limit of a controlled object and can make the effective current value of the controlled object as close as possible to the rated current value. The present invention relates to a servo control device, a servo control method, a robot control device, and a robot control method.

【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
いは加減速制御後に所定期間の定速制御後に減速制御へ
と移行させるような制御を行う場合には、加減速曲線の
形状等に係る制御が必要である。
2. Description of the Related Art In general, control is performed such that acceleration control is performed on 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 / deceleration control. When performing, control related to the shape of the acceleration / deceleration curve is necessary.

【0003】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、モータ軸の回転角に応じて、例えば、図33に示す
ような三角形状(その頂点位置で速度がピークに達す
る。)の加減速曲線を生成して、これを制御信号として
モータ系の加減速制御を行うことができる。尚、図33
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=TP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・
P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。
When the control target is specified as a system including the motor and its drive circuit (hereinafter referred to as "motor system"), for example, a triangular shape as shown in FIG. 33 is obtained according to the rotation angle of the motor shaft. It is possible to generate an acceleration / deceleration curve (the speed reaches a peak at the apex position) and use this as a control signal to perform acceleration / deceleration control of the motor system. Note that FIG.
Represents the time t on the horizontal axis and the velocity Ω = θ (1) on the vertical axis ( subscript “(n)” at the upper right of the position function θ (n is a natural number).
Means the nth derivative with respect to time t, and this abbreviation will be used hereafter. ), An example of the shape of a triangular acceleration / deceleration curve is shown. The acceleration / deceleration curve a at which the speed reaches the peak value at the time t = T P is inclined to the upper right in the range of 0 ≦ t ≦ T P. The linear acceleration part b and T P <t ≦ 2 ·
In the range of T P , the linear deceleration portion c is inclined downward to the right.

【0004】ところで、制御対象にはその性能に関して
何等かの限界があり、これを逸脱する動作に対応する加
減速曲線に従う制御信号を制御対象にそのまま生成する
訳にはいかないので、加減速曲線の生成にあたっては、
制御対象の限界性能を逸脱しないという条件が常に課せ
られることになる。
By the way, the controlled object has some limitation on its performance, and it is not possible to generate a control signal according to an acceleration / deceleration curve corresponding to an operation deviating from the controlled object as it is. When generating,
The condition that the limit performance of the controlled object is not exceeded is always imposed.

【0005】つまり、制御対象について、その限界性能
を出し切るような制御を常時行ったのでは、制御対象の
温度上昇等により、制御対象の性能限界を越えた時に制
御対象の損傷や性能が損なわれてしまうという不都合が
あり、かといって制御に余裕がありすぎると制御対象の
能力を生かしきれないため、このような相反する事情を
考慮しながら、設計上の妥協点が模索される。
That is, if the control target is constantly controlled so as to achieve its limit performance, damage or performance of the control target is impaired when the performance limit of the control target is exceeded due to temperature rise of the control target or the like. However, if the control has too much margin, the ability of the controlled object cannot be fully utilized, so a design compromise is sought while considering such conflicting circumstances.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の制御
においては、制御対象の限界性能が分かっているとき、
どのような指針をもって加減速曲線を生成すれば、制御
対象の限界性能を越えることなく、かつ制御対象に係る
電流実効値を定格電流値に近づけることができるかにつ
いて明確な答えを出すことが困難であった。
In the conventional control, when the limit performance of the controlled object is known,
It is difficult to give a clear answer as to what kind of guideline can be used to generate the acceleration / deceleration curve so that the effective current value of the controlled object can be brought close to the rated current value without exceeding the limit performance of the controlled object. Met.

【0007】この結果、制御対象の能力についてはやや
大きめの選定がなされるきらいがあり(例えば、モータ
系では、より高出力で大型のモータを用いる傾向が生じ
る。)、これがコスト増大、装置の大型化等の原因につ
ながるという問題がある。
As a result, there is a tendency to select a slightly larger capacity for the controlled object (for example, in a motor system, there is a tendency to use a large motor with a higher output), which increases the cost and the apparatus. There is a problem that it leads to a cause such as an increase in size.

【0008】そこで、本発明は、制御対象に係る実効電
流値が定格電流を越えることなくこれにほぼ等しい値と
なるように制御するとともに、制御対象の限界性能を逸
脱する動作を惹き起こすような加減速曲線が決して生成
されないように制御することを課題とする。
Therefore, the present invention controls so that the effective current value of the controlled object does not exceed the rated current and becomes substantially equal to this value, and causes an operation that deviates from the limit performance of the controlled object. An object is to control so that an acceleration / deceleration curve is never generated.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記し
た課題を解決するために、下記に示す(1)乃至(4)
に示す構成を有するものである。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following (1) to (4).
It has the structure shown in FIG.

【0010】(1)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
到達時間を規定する。そのために、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) After specifying a limit characteristic line relating to the characteristics of acceleration (or force or torque) with respect to the speed (or speed, angular velocity or rotation speed) of the controlled object, the acceleration (or force or torque) and speed ( Alternatively, the shape of the acceleration / deceleration curve and its reference function and the peak speed related to the reference function under the condition that the operating point defined by the speed, angular velocity, or rotational speed) is on the limit characteristic line related to the controlled object. Define the arrival time. For that purpose, the acceleration / deceleration pattern generating means for holding the reference function and its peak speed arrival time is provided, and the outer frame of the control is controlled so that the operation according to the acceleration / deceleration curve generated by this does not deviate from the limit performance of the controlled object. Stipulate.

【0011】(2)これから行おうとする動作に係る第
1の実効電流(又は実効加速度)を、該動作に係る加減
速曲線に基づいて計算するともに、既になされた動作に
関する加減速曲線に基づいて又は制御対象から送られて
くる実際の電流又は加速度に基づいて現時点までの動作
に関する第2の実効電流(又は実効加速度)を計算しす
る。この計算は実効値計算手段が行う。
(2) The first effective current (or effective acceleration) related to the operation to be performed is calculated based on the acceleration / deceleration curve related to the operation, and based on the acceleration / deceleration curve related to the operation already performed. Alternatively, the second effective current (or effective acceleration) relating to the operation up to the present time is calculated based on the actual current or acceleration sent from the controlled object. This calculation is performed by the effective value calculation means.

【0012】(3)上記第1の実効電流(又は実効加速
度)の2乗値と第2の実効電流(又は実効加速度)の2
乗値との和が制御対象の定格電流又はこれに対応する所
定値にほぼ等しくなるように、加減速曲線に係るピーク
値到達時間及び該ピーク速度到達時間を加減速曲線の基
準関数に係るピーク速度到達時間で割ることによって定
義される時間軸伸縮用パラメータの値を決定する。この
決定をピーク速度到達時間値決定手段が行う。
(3) Squared value of the first effective current (or effective acceleration) and 2 of the second effective current (or effective acceleration)
The peak value arrival time of the acceleration / deceleration curve and the peak speed arrival time are related to the reference function of the acceleration / deceleration curve so that the sum of the power value and the predetermined value corresponding to the rated current of the controlled object is almost equal. Determine the value of the time axis stretch parameter defined by dividing by the velocity arrival time. This determination is made by the peak velocity arrival time value determining means.

【0013】(4)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)の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。
(4) 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 of (1) generates an acceleration / deceleration curve by performing a scaling operation of the function value or a time axis expansion / contraction operation on the reference function.

【0014】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、これを上限と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、該加減速曲
線に対応する動作が制御対象の限界性能を逸脱すること
がなく、現時点までの動作に係る第2の実効値とこれら
の動作に係る第1の実効値との和を制御対象の定格電流
値又はこれに対応する値にほぼ等しくするという関係式
によって、加減速曲線に係るピーク速度到達時間の値を
求めることができる。
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 with this as the upper limit. Is generated, the operation corresponding to the acceleration / deceleration curve does not deviate from the limit performance of the controlled object, and the second effective value related to the operation up to the present time and the first effective value related to these operations are generated. The value of the peak speed arrival time related to the acceleration / deceleration curve can be obtained by the relational expression that the sum of the above is substantially equal to the rated current value of the controlled object or the value corresponding thereto.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明サーボ制御装置及
びサーボ制御方法について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The servo control device and servo control method of the present invention will be described below.

【0016】本発明に係る装置や方法について説明する
前に、その基本構成や機能について説明する。
Before describing the apparatus and method according to the present invention, the basic configuration and functions thereof will be described.

【0017】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。
In the control according to the present invention, it is necessary to understand the following two basic matters.

【0018】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 is influenced by the ability and experience of the designer, the design will be inefficient because thinking and error will be forced each time.

【0019】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.

【0020】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.

【0021】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.

【0022】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 in 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.

【0023】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 will be given while always keeping the above two matters in mind.

【0024】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、制御対象の性能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
対象の中に含まれる。
First, the controlled object in the present invention must have its limit performance characterized by acceleration (or force, torque, etc.)-Velocity (or speed, angular velocity, rotational speed, etc.) characteristics. That is, as long as there is no limit constraint on the performance of the controlled object, the performance of the controlled object will not be exceeded regardless of the shape of the acceleration / deceleration curve used.
Since it is not possible to specify a criterion for determining the value of the shape of the acceleration / deceleration curve, it 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,
A system including various actuators and driving circuits thereof is included in the controlled object.

【0025】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, rotational 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.

【0026】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, when the control target is specified to the motor system, the characteristics as shown in FIG. 1 can be exemplified.

【0027】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 an AC (alternating current) motor system (only the first quadrant is shown), where 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.

【0028】図1(a)に示す例では、定格T−N線g
1が、N=Nmの線分、T=T1(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(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 composed of a line segment of N = Nm, a line segment of T = T1 (rated torque), and a line segment descending to the right connecting both line segments,
Further, the limit TN line g2 inclines downward to the right in succession to the line segment N = Nm and T = T2 (instantaneous maximum torque)
And a line segment that intersects the T-axis.

【0029】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.

【0030】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.

【0031】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 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.

【0032】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.

【0033】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。
[0033] 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.

【0034】尚、説明の簡単化のため、図33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。
For simplification of explanation, a triangular acceleration / deceleration curve as shown in FIG. 33 (the peak speed arrival time is "T P ", the peak speed value is "Ω p ", 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.

【0035】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.

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】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.

【0038】[0038]

【数1】 (Equation 1)

【0039】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。
[0039] Thus, the effective value in the period 2 · T P "I
P RMS ", this becomes as shown in the following equation.

【0040】[0040]

【数2】 (Equation 2)

【0041】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。
Note that " I P RMS " is determined only by the current I M , that is, the acceleration, and is not related to the total movement amount Δθ of the motor.

【0042】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 represented by " K P
(T) ”and the effective value in the period 2 · T P is“ K P RMS ”, this becomes the following formula.

【0043】[0043]

【数3】 (Equation 3)

【0044】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.

【0045】[0045]

【数4】 (Equation 4)

【0046】[0046]

【数5】 (Equation 5)

【0047】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.

【0048】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 speed arrival times T Pi (i = 1).
To 4) and the peak speed is Ω pi (i = 1 to 4).

【0049】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).

【0050】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.

【0051】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
値を制御上の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 for control.

【0052】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.

【0053】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.

【0054】[0054]

【数6】 (Equation 6)

【0055】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 a 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 .

【0056】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。
When K P RMS is controlled to be constant, a relational expression that T P is proportional to the third power of Δθ is derived, and when I P RMS + K P RMS is controlled 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.

【0057】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.

【0058】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.

【0059】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.

【0060】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 is given. .

【0061】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”.

【0062】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 referred to as 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.

【0063】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 ".THETA. (T)" (where t is real time), and the time axis expansion / contraction parameter defined by the relationship "t = .alpha..tau.". Introduce “α”.

【0064】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「TPMIN」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の範囲内のある
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 ". Further, if the peak velocity arrival time for velocity, 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 PMIN ”) and an upper limit. Since there is a value (denoted as “T PMAX ”), T Pn can be chosen to be some value within the range T PMIN ≦ T P ≦ T PMAX .

【0065】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.

【0066】[0066]

【表2】 [Table 2]

【0067】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(τ/
T)」としたものであり、「Tall」は全移動時間を示
している。規格化速度θN (1)は、0≦τ≦TPnu(=T
Pn)の期間における加速部と、TP nu≦τ≦Tall-TPnd
の期間(これを「Tc」とする。)における定速部と、
al 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。
FIG. 6 is a graph showing the normalized speed θ N (1) , where the horizontal axis is “τ” and the vertical axis is “θ N (τ /
T) ”, and“ T all ”indicates the total travel time. The normalized speed θ N (1) is 0 ≦ τ ≦ T Pnu (= T
Pn ), the acceleration part and T P nu ≤τ≤T all -T Pnd
Constant speed portion during the period (hereinafter, referred to as "T c "),
T al l serves and a speed reduction unit in the period -T Pnd ≦ τ ≦ T all, the area of the area surrounded by these parts and tau shaft, i.e. constant integral value has the property that is equal to 1. In other words, “normalization” in the normalization function θ N means θ N
It means that the total movement amount related to is always adjusted to 1. It should be noted that this may not always be included in the constant speed part (period T c = 0).

【0068】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.

【0069】[0069]

【数7】 (Equation 7)

【0070】[0070]

【数8】 (Equation 8)

【0071】[0071]

【数9】 (Equation 9)

【0072】[0072]

【数10】 (Equation 10)

【0073】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”.

【0074】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 the sake of convenience of description, an assumption will be made for the standardization function θ N that does not impair generality.

【0075】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. .

【0076】[0076]

【数11】 [Equation 11]

【0077】[0077]

【数12】 (Equation 12)

【0078】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 merely for the sake of convenience, and the assumptions are intended to give concreteness to the explanation 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.

【0079】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 standardization function θ N include the following functions.

【0080】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.

【0081】[0081]

【数13】 (Equation 13)

【0082】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.

【0083】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的な
モータ系(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 and 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 part directly related to motor control and a part related to dynamic compensation for stabilizing control are provided in the servo system, but a virtual motor system (hereinafter, referred to as a virtual motor system having a filter configuration corresponding to these is provided. "Virtual motor system") is prepared as an internal model by software processing in the control device, the output when a command is given to the virtual motor system is used as it is for the control signal to the actual servo system. be able to.

【0084】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 used 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.

【0085】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.

【0086】[0086]

【数14】 [Equation 14]

【0087】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.

【0088】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.

【0089】[0089]

【数15】 (Equation 15)

【0090】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 standardization function θ N is defined as described above, the scalable pattern can be defined as follows based on this.

【0091】[0091]

【数16】 (Equation 16)

【0092】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.

【0093】[0093]

【数17】 [Equation 17]

【0094】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.

【0095】[0095]

【数18】 (Equation 18)

【0096】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”). .).

【0097】[0097]

【数19】 [Equation 19]

【0098】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 is 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.

【0099】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.

【0100】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, the standardized speed (or the function value scaling direction) or the horizontal axis (time axis) direction is independent of this. 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.

【0101】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.

【0102】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)、変化量
(総移動量Δθ)、時間軸伸縮用パラメータ(α)を用
い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 normalization function. More generally, the physical quantities relating to the motion of the controlled object are N ), the amount of change (total amount of movement Δθ), and the time axis expansion / contraction parameter (α).

【0103】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、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
(図5参照。)、モータの実効電流値によってIRMS
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, in the control such that the effective value I P RMS of the electric power is kept constant when the controlled object is specified to the motor system (see FIG. 5). ), 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.

【0104】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.

【0105】[0105]

【数20】 (Equation 20)

【0106】[0106]

【数21】 (Equation 21)

【0107】[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。
[Equation 21] shows that 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.

【0108】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 standardization function, the amount of calculation is not considered and the value to be calculated is obtained immediately. However, when the shape of the standardization 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.

【0109】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, but the control target in the item a). 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.

【0110】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。
As described above, the limit performance of the controlled object is defined by the limit characteristic line in the acceleration-speed characteristic diagram or the like, 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.

【0111】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, in the following, first, the behavior of the operating point corresponding to the motion according to the scalable pattern on the characteristic diagram will be described.

【0112】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.

【0113】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.

【0114】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, note 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) , or as shown in FIG. 10B, a locus including a loop is not drawn. That is.

【0115】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 portion, the operating point Q is (0, θ
NP (1) ).

【0116】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.

【0117】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.

【0118】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.

【0119】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.

【0120】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.

【0121】[0121]

【数22】 (Equation 22)

【0122】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, but this is T Pn = T PMAX , considering the arbitrariness of the selection of the peak velocity arrival time T Pn related to the normalization function. Corresponds to the case you choose.

【0123】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. .

【0124】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.

【0125】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 normalizing 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.

【0126】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 the quadrangle region surrounded by the locus drawn by the operating point and the acceleration axis and the velocity axis in the following. .

【0127】図12は横軸にθN (2)とΘ(2)とを併せて
示し、縦軸にθ(1)とΘ(1)とを併せて示すことによって
上記した軌跡MとMa*bをともに示したものである。
In FIG. 12, the horizontal axis shows θ N (2) and Θ (2) together, and the vertical axis shows θ (1) and Θ (1) together. * b is shown together.

【0128】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、下式の
ようになる。
First, regarding the normalization function θ N , FIG.
If the area in the locus M in the θ N (2) −θ N (1) characteristic diagram of (indicated by the slanting line descending to the left in the figure) is “s”, the following formula is obtained.

【0129】[0129]

【数23】 (Equation 23)

【0130】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.

【0131】[0131]

【数24】 (Equation 24)

【0132】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.

【0133】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 (shown by the slanting line in 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 as “ IRMS ”. Then, S becomes like the following formula.

【0134】[0134]

【数25】 (Equation 25)

【0135】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.

【0136】[0136]

【数26】 (Equation 26)

【0137】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(つまり、IRMSの2乗
値をiRMSの2乗値から知ることができる。)。
That is, if the effective current value i RMS related to the normalization function, that is, θ RMS (2) is known, the effective current value I RMS during actual operation can be known (that is, the squared value of I RMS can be obtained). It can be known from the squared value of i RMS .).

【0138】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, 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.

【0139】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 in consideration of the limit characteristic of the controlled object will be described.

【0140】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
のピーク値、「ΘP (1)」は速度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. In the figure, “Θ P (2) ” indicates the peak value of acceleration, and “Θ P (1) ” indicates the peak value of velocity. These include information on T P and Δθ. ing. 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 simplification of description, it is assumed that the acceleration / deceleration curve does not include a constant velocity portion, and the locus Mt is in the first quadrant and the second quadrant of the Θ (2)(1) diagram. The portion having the symmetry, that is, the portion of the trajectory Mt belonging to the first quadrant is represented by Θ
(1) When it is folded back about the axis, it can be overlapped with the part of the trajectory Mt belonging to the second quadrant. Even if such an assumption is made, the generality of the following discussion will not be impaired.

【0141】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.

【0142】[0142]

【数27】 [Equation 27]

【0143】尚、上式中の「ΘF (1)」は汎関数である。F (1) ] in the above equation is a functional.

【0144】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。
If the above equation is written in a more understandable form, the following equation is obtained.

【0145】[0145]

【数28】 [Equation 28]

【0146】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 this equation, a solution like the following equation can be obtained.

【0147】[0147]

【数29】 (Equation 29)

【0148】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).

【0149】[0149]

【数30】 [Equation 30]

【0150】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.

【0151】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(Θ(2) b,Θ(1) MAX
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 (2) b , Θ (1) MAX ).
And the time when the operating point passes through this point B is t = T b .

【0152】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 inclination (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.

【0153】[0153]

【数31】 (Equation 31)

【0154】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].

【0155】[0155]

【数32】 (Equation 32)

【0156】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 utilizing the Laplace transform can be used for the second equation in the equation [31], and the following equation is obtained after the transformation.

【0157】[0157]

【数33】 [Equation 33]

【0158】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(前記
した面積sとは無関係である。)。
The Laplace expression of each quantity is specified by adding (s) to the function using the parameter s (independent of the area s described above).

【0159】[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.

【0160】[0160]

【数34】 (Equation 34)

【0161】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.

【0162】[0162]

【数35】 (Equation 35)

【0163】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 formula corresponds to the above [Formula 29], and by imposing the initial condition of the following formula [Formula 36], as a result, [Formula 37] is obtained as a solution corresponding to the formula [30].
You can get the formula.

【0164】[0164]

【数36】 [Equation 36]

【0165】[0165]

【数37】 (37)

【0166】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].

【0167】[0167]

【数38】 (38)

【0168】[0168]

【数39】 [Equation 39]

【0169】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.

【0170】[0170]

【数40】 (Equation 40)

【0171】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.

【0172】[0172]

【数41】 [Equation 41]

【0173】[0173]

【数42】 (Equation 42)

【0174】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.

【0175】[0175]

【数43】 [Equation 43]

【0176】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.

【0177】[0177]

【数44】 [Equation 44]

【0178】[0178]

【数45】 [Equation 45]

【0179】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, since it is assumed that the locus L has symmetry between the first quadrant and the second quadrant, 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).

【0180】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 inclined 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 '.

【0181】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.

【0182】[0182]

【数46】 [Equation 46]

【0183】[0183]

【数47】 [Equation 47]

【0184】[0184]

【数48】 [Equation 48]

【0185】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, Equation 49]
It is expressed by an equation.

【0186】[0186]

【数49】 [Equation 49]

【0187】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 [Equation 50] and [Equation 51] can be obtained, but the intermediate calculation is not important (the acceleration / deceleration curve and T in FIG. 4 are omitted). -This supplements the explanation of the correspondence with the loci on the N diagram.)

【0188】[0188]

【数50】 [Equation 50]

【0189】[0189]

【数51】 (Equation 51)

【0190】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.

【0191】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, with respect to 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.

【0192】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.

【0193】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, when 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 as the following equation.

【数52】 [Equation 52]

【0194】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 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].

【0195】[0195]

【数53】 (Equation 53)

【0196】[0196]

【数54】 (Equation 54)

【0197】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.

【0198】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.

【0199】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.

【0200】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する
ことが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 defined by the limit characteristic line L of the controlled object for the corresponding operating point.

【0201】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。
[0201] 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.

【0202】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 .

【0203】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.

【0204】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, a smooth acceleration / deceleration curve can be obtained, the low-pass filter method is unnecessary, and the shape of the limit characteristic line L should be 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.

【0205】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基本構成が理解される。
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 that performs a scaling operation on the digitized function, and based on these, the basic configuration of the servo control device according to the present invention is understood.

【0206】図22はサーボ制御装置の基本構成を示す
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 basic configuration 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, α ( The time axis expansion / contraction parameter) value determining means 5 and the low-pass filter 6 are included.

【0207】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

【0208】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。
[0208] T P value determining means 4 is intended to define the relationship between the position command [Delta] [theta] and T P value, corresponding to their [Delta] [theta] T P
The value is determined, and this value is sent to the α value determining means 5 in the subsequent stage.

【0209】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。
[0209] 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.

【0210】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 the characteristic in which the points MIN and 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.

【0211】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 point MIN and the point 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.

【0212】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, when FIG. 23 (a) is generalized to the case where the acceleration / deceleration curve includes a constant speed portion, it becomes 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 .

【0213】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 FIG. 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.

【0214】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.

【0215】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、規格化関数に対する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. As described with reference to FIG. 8, the operation here is nothing but a scaling operation with Δθ or α with respect to the normalization function. That is, 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.).
The scaling operation can generate a scalable pattern, and the motion according to the pattern never deviates from the limit performance of the controlled object.

【0216】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. In some cases, the output 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.

【0217】サーボ制御方法の基本的な手順をまとめる
と、図24に示すようになる。
The basic procedure of the servo control method is summarized in FIG.

【0218】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。
First, in step S1, the limit performance of the controlled object is specified. For example, in the case of a motor, the limit T-N line as shown in FIG. 1 is specified from the specifications provided by the manufacturer, but in some cases, an experiment or theoretical calculation for determining the limit performance of the controlled object. Can be specified from.

【0219】次のステップ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 [Equation 27] to [Equation 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.

【0220】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).

【0221】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。
At the next step S4, a scalingable pattern is generated by performing a scaling operation on Δθ and α for the standardization function. 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.

【0222】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 controlled object as it is or through the low-pass filter 6.

【0223】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の過程や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 control device 1, steps S1 and S2 and part of step S3 are already determined at the design stage.
It should be noted that the motion control of the controlled object is performed by repeating steps S3 to S5 according to the command from the command means 2.

【0224】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TPMINをT
PMAX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45]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) is required. Further, the calculation of the current effective value I RMS is, theta NRMS
(2) (This is T PMIN in the fourth equation of [Equation 21].
Replaced by PMAX . ), The moment of inertia J, the torque coefficient K t, etc., are required. The expression of the normalized function (Equation 45] where reference.) Various amounts of contained (theta c and T m, etc.) is required of course. The acceleration / deceleration pattern generation means 3 in the servo control device 1 holds data relating to these amounts.

【0225】以上に説明した基本事項や構成等を踏まえ
た上で、本論の説明に移ることにする。
Based on the basic matters and the configuration described above, the explanation of the present article will be started.

【0226】図25は制御対象をモータ系に特定した場
合において、横軸に加速度Θ(2)をとり、縦軸に速度Θ
(1)をとって、モータ系の限界特性線ibや定格特性線
iaの一例を図示したものである。
FIG. 25 shows the acceleration Θ (2) on the horizontal axis and the speed Θ on the vertical axis when the control target is the motor system.
By taking (1) , an example of the limit characteristic line ib and the rated characteristic line ia of the motor system is illustrated.

【0227】図では加速度(つまり、電流に対応す
る。)の定格値Θ(2) aと瞬時値Θ(2) bとの比が1:3と
なっており、制御対象の温度を決める電気的パワーが
[数1]式から明らかなように、モータ電流の2乗に比
例することから、限界特性線ibに沿ってモータ系を動
作させる場合と、定格特性線iaに沿ってモータ系を動
作させる場合とでは、前者の方が後者に比べて9倍もの
パワーを要することが分かる。
In the figure, the ratio between the rated value Θ (2) a of the acceleration (that is, corresponding to the current ) and the instantaneous value Θ (2) b is 1: 3, which is an electric value that determines the temperature of the controlled object. As is clear from the formula [1], the dynamic power is proportional to the square of the motor current. Therefore, when the motor system is operated along the limit characteristic line ib and when the motor system is operated along the rated characteristic line ia. It can be seen that the former requires 9 times more power than the latter when operated.

【0228】即ち、定格特性線iaに従う動作であれ
ば、モータ系の連続動作が可能であるが、限界特性線i
bに従う動作でモータ系の連続動作を行うことは不可能
であり、このような動作はある短い時間においてのみ許
される。
That is, if the operation is in accordance with the rated characteristic line ia, continuous operation of the motor system is possible, but the limit characteristic line i
It is impossible to perform the continuous operation of the motor system by the operation according to b, and such an operation is allowed only in a short time.

【0229】ところで、制御対象の連続動作を行う場合
には、制御対象に係る実効電流値が定格電流値を越えな
い一定値になるようにΔθ−TP特性を規定すれば良い
が、制御対象については一般には動作と不動作とが繰り
返される。
By the way, when the controlled object is continuously operated, the Δθ-T P characteristic may be defined so that the effective current value of the controlled object does not exceed the rated current value. In general, the operation and the non-operation are repeated.

【0230】例えば、図26に示すように、時間軸tに
沿ってモータ系について期間Tごとに動作、停止を繰り
返した場合に、動作期間中の電流値Iが定格電流値未満
の一定値(これを「Io」とする。)であり、不動作期
間における電流値がI=0であるとすると、実効電流値
RMSは破線で示すようになる。この場合には、期間n
・T(nは自然数。)に亘る実効電流値が「IRMS=Io
・(n−[n/2])/n」(但し、[m]はmを越えない
最大の整数を示すガウス記号である。)となり、長時間
についてみるとIRMSは電流Ioのほぼ半分の値となり、
かなり余裕のある動作を行っていることが分かる。
For example, as shown in FIG. 26, when the motor system is repeatedly operated and stopped for each period T along the time axis t, the current value I during the operation period is a constant value (less than the rated current value). This is referred to as “I o ”), and assuming that the current value in the inoperative period is I = 0, the effective current value I RMS is as shown by the broken line. In this case, the period n
· T (n is a natural number.) Is the effective current value over the "I RMS = I o
-(N- [n / 2]) / n "(where [m] is a Gaussian symbol indicating a maximum integer that does not exceed m), and when viewed over a long period of time, IRMS is almost equal to the current Io . Half the value,
It can be seen that the operation is quite affordable.

【0231】よって、制御対象を、不動作期間を含んで
動作させる場合(一般に動作期間や不動作期間が一定で
あるような場合は希であり、これらの期間の長さはまち
まちである。)には、その不動作期間の長さに応じて制
御対象をもっと効率良く動作させることができれば、実
効電流値IRMSを定格電流値に近づけることが可能とな
る。つまり、制御対象がある期間に休んでいたのなら、
それまでの期間に亘る実効電流値が低くなっている訳で
あるから、次の動作時にはより大きな電流で制御対象を
動作させることができる筈である。但し、このような動
作が制御対象の限界性能を越えるようなものであっては
ならないという条件は常に課せられる。
Therefore, when the controlled object is operated including the inoperative period (generally, the operating period and the inactive period are rare, these periods are variable in length). In addition, if the controlled object can be operated more efficiently according to the length of the non-operation period, the effective current value IRMS can be brought close to the rated current value. In other words, if the controlled object was resting for a certain period,
Since the effective current value over the period up to that point is low, the controlled object should be able to operate with a larger current during the next operation. However, the condition that such an operation must not exceed the limit performance of the controlled object is always imposed.

【0232】以上の事項をまとめると、下記のようにな
る。
The above items are summarized as follows.

【0233】(A)制御対象の限界性能を逸脱するよう
な動作は禁止される。
(A) Operations that deviate from the limit performance of the controlled object are prohibited.

【0234】(B)動作に伴う制御対象の実効電流値は
定格電流値を越えない。
(B) The effective current value of the controlled object accompanying the operation does not exceed the rated current value.

【0235】(C)制御対象の実効電流値に余裕がある
場合には、(A)の条件を満たす範囲内で、実効電流値
を出来る限り定格電流値に近づけるような動作を実現す
るための加減速パターンを自動的に生成することが望ま
しい。
(C) When the effective current value of the controlled object has a margin, an operation for making the effective current value as close as possible to the rated current value within the range satisfying the condition (A) is realized. It is desirable to automatically generate the acceleration / deceleration pattern.

【0236】以下では、上記事項を満足させるためのピ
ーク速度到達時間TPあるいは時間軸伸縮用パラメータ
αの決定方法について説明する。尚、以後に使用する諸
量の定義を下表にまとめて示す。
A method of determining the peak velocity arrival time T P or the time axis expansion / contraction parameter α for satisfying the above matters will be described below. The definitions of various quantities used thereafter are shown in the table below.

【0237】[0237]

【表3】 [Table 3]

【0238】今、図27に示すように、横軸に制御対象
の動作の開始時点を起点とする時間軸tを設定し、縦軸
に加減速パターンに係る速度Θ(1)(t)をとった場
合、現時点t=TTOTまでの制御対象の動作は、実線で
示すような幾つかの加減速曲線によって表すことができ
る。つまり、制御対象に係る個々の動作は、既述のよう
な制御対象の限界性能に対応して生成される可スケーリ
ングパターンによって記述され、図では動作と不動作が
幾度となく繰り返されている(加減速曲線a1、a2、
・・・を参照。)。
Now, as shown in FIG. 27, the horizontal axis is set to the time axis t starting from the start time of the operation of the controlled object, and the vertical axis is set to the speed Θ (1) (t) related to the acceleration / deceleration pattern. If so, the operation of the controlled object up to the present time t = T TOT can be represented by some acceleration / deceleration curves as shown by the solid line. That is, each operation related to the controlled object is described by the scalable pattern generated corresponding to the limit performance of the controlled object as described above, and the operation and the non-operation are repeated many times in the figure ( Acceleration / deceleration curves a1, a2,
See ... ).

【0239】図27に2点鎖線で示す加減速曲線a′
は、これから制御対象に対して行おうとする動作を示す
ものであり、加減速曲線a′が定速部を有さず、かつ、
加速部と減速部との対称性を有するという仮定の下で
は、動作の所要時間が2・TPであり、時刻t=TTOT
2・TPに当該動作が終了する。
Acceleration / deceleration curve a'shown by a two-dot chain line in FIG.
Indicates an operation to be performed on the controlled object, and the acceleration / deceleration curve a ′ does not have a constant velocity part, and
Under the assumption that the acceleration part and the deceleration part have symmetry, the time required for the operation is 2 · T P , and the time t = T TOT +
The operation ends at 2 · T P.

【0240】現時点における実効加速度は「Θ
RMS (2)(TTOT)」であり、次の動作の終了時点におけ
る実効加速度「ΘRMS (2)(TTOT+2・TP)」である。
[0240] The effective acceleration at the present time is "Θ
RMS (2) (T TOT ) ”and the effective acceleration“ Θ RMS (2) (T TOT + 2 · T P ) ”at the end of the next operation.

【0241】下式[数55]に示す実効加速度ΘRMS (2)
の定義式に基づいてΘRMS (2)(TTO T+2・TP)の2乗
値を求めると、下式[数56]にようになる。
Effective acceleration Θ RMS (2) shown in the following equation [Equation 55]
When the square value of Θ RMS (2) (T TO T + 2 · T P ) is calculated based on the definition formula of, the following formula [Equation 56] is obtained.

【0242】[0242]

【数55】 [Equation 55]

【0243】[0243]

【数56】 [Equation 56]

【0244】但し、[数56]式中の「ΘRMS (2)(2・
P)」は次の動作に関する実効加速度である。
However, “Θ RMS (2) (2 ·
T P ) ”is the effective acceleration for the next movement.

【0245】上記(B)の条件は、制御対象に係る定格
電流値に対応する加速度を「ΘR (2)」とした時、実効加
速度「ΘRMS (2)(TTOT+2・TP)」の2乗値が「ΘR
(2)」の2乗値以下であることと等価であるので、これ
から次の不等式が得られる。
The condition (B) above is that when the acceleration corresponding to the rated current value of the controlled object is "Θ R (2) ", the effective acceleration is "Θ RMS (2) (T TOT + 2 · T P ). Is the square value of "Θ R
(2) ”is equal to or less than the squared value, and the following inequality is obtained from this.

【0246】[0246]

【数57】 [Equation 57]

【0247】上式において、TTOTは時間軸tの起点か
らどのくらいの時間が経過したかを計時することによっ
て既知であり、また、実効加速度「Θ
RMS (2)(TTOT)」の2乗値については、これまでにな
された動作が知られていることから各動作に係る実効加
速度の計算値を積算することにより既知である。よっ
て、次の動作に係る実効加速度「ΘRMS (2)(2・
P)」の2乗値を前もって計算することができれば、
加減速曲線a′に係るピーク速度到達時間TPを求める
ことができる。
In the above equation, T TOT is known by measuring how much time has elapsed from the starting point of the time axis t, and the effective acceleration “Θ
The squared value of “ RMS (2) (T TOT )” is known by accumulating the calculated values of the effective accelerations related to the respective motions since the motions performed so far are known. Therefore, the effective acceleration “Θ RMS (2) (2 ・
If the squared value of “T P )” can be calculated in advance,
The peak speed arrival time T P related to the acceleration / deceleration curve a ′ can be obtained.

【0248】即ち、次の動作に係る加減速パターンと
は、既に馴染みとなった制御対象の限界性能に応じた可
スケーリングパターン([数17]式乃至[数19]式
参照。)に他ならないので、その実効加速度は下式に示
すように加減速パターンから事前に計算することができ
る。
That is, the acceleration / deceleration pattern relating to the next operation is nothing but a scaling pattern (see the formulas [17] to [19]) according to the limit performance of the controlled object, which is already familiar. Therefore, the effective acceleration can be calculated in advance from the acceleration / deceleration pattern as shown in the following equation.

【0249】[0249]

【数58】 [Equation 58]

【0250】従って、[数57]式及び[数58]式か
ら下式[数59]が得られる。
Therefore, the following expression [expression 59] is obtained from the expressions [expression 57] and [expression 58].

【0251】[0251]

【数59】 [Equation 59]

【0252】上式の等号についての方程式は、下式に示
すように、αに関する4次方程式となる。
The equation for the equal sign in the above equation is a quartic equation with respect to α as shown in the following equation.

【0253】[0253]

【数60】 [Equation 60]

【0254】この方程式を既知の方法(ニュートン法や
反復法等)によって解けば、上記(B)及び(C)の条
件を満たすαを規定することができる。
By solving this equation by a known method (Newton's method, iterative method, etc.), α satisfying the above conditions (B) and (C) can be defined.

【0255】尚、[数60]式の厳密解を求める代わり
に、αの近似値を求めるには、次の動作の所要時間2・
Pがこれまでの時間TTOTに比べて充分に小さいことを
利用すれば良い。即ち、[数60]式を下式[数61]
のように変形して、「2・α・TPMAX/TTOT≒0」と
おけば、下式[数62]のようになる。
In order to obtain an approximate value of α, instead of obtaining the exact solution of the equation [60], the time required for the next operation is 2.
It is sufficient to utilize that T P is sufficiently smaller than the time T TOT thus far. That is, the equation [60] is replaced by the following equation [61]
If it is transformed as follows, “2 · α · T PMAX / T TOT ≈0 ”, then the following equation [Equation 62] is obtained.

【0256】[0256]

【数61】 [Equation 61]

【0257】[0257]

【数62】 (Equation 62)

【0258】よって、αの満たすべき不等式は下式によ
うになる。
Therefore, the inequality to be satisfied by α is as follows.

【0259】[0259]

【数63】 [Equation 63]

【0260】上式において等号が成立する場合のαを
「αRMS」とおくと、αRMSの値を採用することによって
動作終了時点の実効加速度の2乗値が定格電流に対応す
る「Θ(2) R」に等しくなることが分かる。尚、[数6
3]式の分母がゼロになる場合には、制御対象に対して
一時的な停止時間を設けるようにすれば良い。
When α in the above equation where the equal sign is satisfied is set as “α RMS ”, the value of α RMS is adopted, and thus the square value of the effective acceleration at the end of the operation corresponds to the rated current “θ RMS ”. (2) It turns out that it becomes equal to R ”. In addition, [Equation 6
When the denominator of the expression 3] becomes zero, a temporary stop time may be provided for the controlled object.

【0261】従って、最終的な加減速パターンに係る位
置関数Θは、[数17]式において「α=αRMS」とお
くことにより下式のようになる。
Therefore, the position function Θ relating to the final acceleration / deceleration pattern is given by the following equation by setting “α = α RMS ” in the equation [17].

【0262】[0262]

【数64】 [Equation 64]

【0263】尚、[数59]式等におけるΘRMS (2)(T
TOT)については、動作毎に生成される加減速パターン
に基づいて計算することができるとしたが、制御対象に
係る実際の加速度ΘM (2)を知ることができる場合には、
これを利用してΘRMS (2)(TTO T)を計算するができる
ので、αRMSを精度良く求めることが可能となる。さら
に、実際の電流値IMを知ることができれば、より実際
的で高精度にαRMSの値を下式から求めることができ
る。
Θ RMS (2) (T
TOT ) can be calculated based on the acceleration / deceleration pattern generated for each operation, but if the actual acceleration Θ M (2) related to the controlled object can be known,
Since Θ RMS (2) (T TO T ) can be calculated using this, α RMS can be obtained with high accuracy. Furthermore, if the actual current value I M can be known, the value of α RMS can be calculated from the following equation more practically and with high accuracy.

【0264】[0264]

【数65】 [Equation 65]

【0265】尚、上式中の「iRMS」は規格化関数に係
る電流実効値であり、[数24]式に示す通りである。
"I RMS " in the above equation is an effective current value related to the normalization function, and is as shown in the equation [24].

【0266】以上のように、(A)の条件は既述のよう
に制御対象の限界性能を考慮した可スケーリングパター
ンの生成により満足され、また、(B)の条件について
は、現時点までの実効加速度の2乗値と次の動作に係る
実効加速度の2乗値との和が、制御対象の定格電流値に
対応する加速度の2乗値以下であるという不等式によっ
て満たされ、該不等式の等号の成立から得られる方程式
の解又は近似解によって時間軸伸縮用パラメータαRMS
を求めればさらに(C)の条件を満たすことが明らかと
なる。
As described above, the condition (A) is satisfied by the generation of the scalable pattern considering the limit performance of the controlled object as described above, and the condition (B) is effective up to the present time. The sum of the squared value of the acceleration and the squared value of the effective acceleration relating to the next operation is satisfied by the inequality that is equal to or less than the squared value of the acceleration corresponding to the rated current value of the controlled object, and the equal sign of the inequality is satisfied. The time-axis expansion and contraction parameter α RMS
Further, it becomes clear that the condition (C) is satisfied.

【0267】尚、以上の説明では、制御対象の性能が外
気温度等の影響によっ左右されないものとしたが、現実
の制御対象はその温度や外気温度によってその性能が左
右されるのが一般的である。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。
In the above description, it is assumed that the performance of the controlled object is not affected by the influence of the outside air temperature or the like. However, the performance of the actual controlled object is generally affected by the temperature or the outside air temperature. Is. 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.

【0268】例えば、制御対象としてモータ系を特定し
た場合に、図28のトルク(T)−速度(N)線図上の
限界T−N線D(C1)、定格T−N線E(C1)は温
度がC1の場合の特性を示しており、温度が上がってC
2(>C1)になると、限界T−N線がD(C2)、定
格T−N線がE(C2)に示すように悪化する。
For example, when the motor system is specified as the control target, the limit TN line D (C1) and the rated TN line E (C1) on the torque (T) -speed (N) diagram of FIG. ) Shows the characteristics when the temperature is C1, and when the temperature rises, C
When 2 (> C1), the limit TN line deteriorates as indicated by D (C2) and the rated TN line indicates E (C2).

【0269】このように温度による特性の変化に対応す
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、制御対象の温度や外気
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
成すれば良い。
As described above, in order to cope with the change in the characteristic due to the temperature, the temperature of the controlled object and the outside air temperature are constantly detected and generated in accordance with the detected temperature when the scalable pattern corresponding to the limit performance of the controlled object is generated. The limit characteristic line and the rated characteristic line may be specified and an acceleration / deceleration pattern corresponding to them may be generated.

【0270】しかして、本発明に係るサーボ制御装置1
Aの構成は図29に示すようになり、指令手段2、加減
速パターン生成手段3、TP及びα値決定手段5A、実
効値計算手段8、ローパスフィルタ6から構成される。
尚、TP及びα値決定手段5Aや実効値計算手段8以外
の手段について既に説明したので、以下ではこれらにつ
いて主に説明する。
Thus, the servo controller 1 according to the present invention.
The configuration of A is as shown in FIG. 29, and comprises command means 2, acceleration / deceleration pattern generation means 3, T P and α value determination means 5A, effective value calculation means 8, and low-pass filter 6.
Since the means other than the T P and α value determining means 5A and the effective value calculating means 8 have already been described, these will be mainly described below.

【0271】実効値計算手段8は、加減速パターンに係
る加速度又はサーボ系からの実際の加速度や電流値に基
づいて加速度や電流の実効値を計算するために設けられ
ている。即ち、上述したように、現在までになされた動
作についての実効加速度「ΘRMS (2)(TTOT)」の2乗
値を計算したり、次の動作に係る実効加速度「ΘRMS (2 )
(2・TP)」の2乗値を計算する。そのために、実効
値計算手段8は図示するように第1の実効値計算部8a
と第2の実効値計算部8bとを備えている。
The effective value calculating means 8 is provided to calculate the effective value of the acceleration or current based on the acceleration related to the acceleration / deceleration pattern or the actual acceleration or current value from the servo system. That is, as described above, the square value of the effective acceleration “Θ RMS (2) (T TOT )” for the operation performed up to now is calculated, or the effective acceleration “Θ RMS (2 ) for the next operation is calculated.
(2 · T P ) ”is calculated. For that purpose, the effective value calculating means 8 has a first effective value calculating section 8a as shown in the drawing.
And a second effective value calculation unit 8b.

【0272】第1の実効値計算部8aは、これから行お
うとする動作についての実効加速度又は実効電流の2乗
値を計算するものであり、パラメータα(この時点では
α値が未確定であることに注意する。)に基づいて加減
速パターン生成手段3により生成されるであろうと仮定
される加減速パターンについて実効値(以下、「第1の
実効値」といい、ΘRMS (2)(2・TP)に相当する。)
を計算する。
The first effective value calculation unit 8a calculates the square value of the effective acceleration or the effective current for the operation to be performed, and the parameter α (the α value is undetermined at this point). The effective value (hereinafter, referred to as “first effective value”, Θ RMS (2) (2 ) of the acceleration / deceleration pattern assumed to be generated by the acceleration / deceleration pattern generation means 3 based on・ T P ).)
Is calculated.

【0273】第2の実効値計算部8bは、現在までにな
された動作についての実効加速度又は実効電流の2乗値
を計算するものであり、例えば、加減速パターン生成手
段3によって生成され、サーボ系7に直接又はローパス
フィルタ6を介して既に送出された加減速パターンに基
づき、又はサーボ系7に含まれる検出手段によって得ら
れる実際の加速度や電流に関する情報に基づいて実効値
(以下、「第2の実効値」といい、ΘRMS (2)(TTOT
に相当する。)を計算する。
The second effective value calculating section 8b is for calculating the effective acceleration or the square value of the effective current for the operation performed up to the present time. For example, it is generated by the acceleration / deceleration pattern generating means 3 and the servo is generated. Based on the acceleration / deceleration pattern already sent to the system 7 directly or via the low-pass filter 6, or based on the information on the actual acceleration and current obtained by the detection means included in the servo system 7, the effective value (hereinafter, referred to as “the 2 rms value, Θ RMS (2) (T TOT )
Is equivalent to ) Is calculated.

【0274】TP及びα値決定手段5Aは、実効値計算
手段8からの実効値を示す情報に基づいて、α値を決定
する。即ち、第1の実効値の2乗値と第2の実効値の2
乗値との和が所定値(制御対象の定格電流値に対応す
る。)に等しい又はほぼ等しいという関係式([数6
3]式における等号式参照。)に基づいてTP値及びα
値を決定してこれを加減速パターン生成手段3に送出す
る。
The T P and α value determining means 5A determines the α value based on the information indicating the effective value from the effective value calculating means 8. That is, the square of the first effective value and the second effective value of 2
A relational expression that the sum of the product and the power is equal to or almost equal to a predetermined value (corresponding to the rated current value of the controlled object)
See the equal sign in equation 3]. ) And the T P value and α
The value is determined and sent to the acceleration / deceleration pattern generation means 3.

【0275】加減速パターン生成手段3は、指令手段2
からの指令値Δθ及びTP及びα値決定手段5Aからの
α値を受けて、α値により修正される加減速パターンを
生成してこれをサーボ系7に直接又はローパスフィルタ
6を介して送出する。
The acceleration / deceleration pattern generation means 3 is the command means 2
From the command value Δθ and T P and the α value from the α value determining means 5A, an acceleration / deceleration pattern corrected by the α value is generated and sent to the servo system 7 directly or via the low-pass filter 6. To do.

【0276】しかして、TP及びα値決定手段5A及び
実効値計算手段8を含むフィードバック系を構成するこ
とによって、実効電流値を定格電流値に近づけるための
動作制御に係る加減速パターンを自動的に生成すること
ができる。
By constructing a feedback system including the T P and α value determining means 5A and the effective value calculating means 8, the acceleration / deceleration pattern relating to the operation control for bringing the effective current value close to the rated current value is automatically generated. Can be generated dynamically.

【0277】尚、外気温度等に応じてサーボ系7の特性
線に適合した加減速パターンを生成するには、サーボ系
7やその周囲の温度を検出するために温度検出手段9を
設けて(図29参照。)、その検出情報を加減速パター
ン生成手段3に送出すれば、温度特性をもった制御対象
の限界特性線に対応した加減速パターンを生成すること
ができる。
In order to generate an acceleration / deceleration pattern suitable for the characteristic line of the servo system 7 according to the outside air temperature or the like, the temperature detecting means 9 is provided to detect the temperature of the servo system 7 and its surroundings ( 29)), by sending the detection information to the acceleration / deceleration pattern generation means 3, it is possible to generate an acceleration / deceleration pattern corresponding to the limit characteristic line of the controlled object having the temperature characteristic.

【0278】本発明に係るサーボ制御方法の手順をまと
めると、図30に示すようになる。先ず、ステップSa
において制御対象の限界性能を特定した後、次のステッ
プSbで、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。尚、外気温度等の影響を考慮する場
合には、温度変化に応じた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。
The procedure of the servo control method according to the present invention can be summarized as shown in FIG. First, step Sa
After the limit performance of the control target is specified in, the shape of the acceleration / deceleration curve is determined based on the limit characteristic line of the control target in the next step Sb. When the influence of the outside air temperature or the like is taken into consideration, the shape of the acceleration / deceleration curve is determined based on the limit characteristic line of the controlled object according to the temperature change.

【0279】そして、ステップScでは、これから行お
うとする動作に係る第1の実効値や、加減速パターン生
成手段3からの加減速曲線に基づいて又は制御対象から
送られてくる実際の電流又は加速度に基づいて現時点ま
での動作に関する第2の実効値を計算する。
Then, in step Sc, based on the first effective value relating to the operation to be performed, the acceleration / deceleration curve from the acceleration / deceleration pattern generating means 3, or the actual current or acceleration sent from the controlled object. The second effective value for the operation up to the present time is calculated based on

【0280】次ステップSdでは、第1の実効値の2乗
値と第2の実効値の2乗値との和が制御対象の定格電流
若しくはこれに対応する所定値に等しい又はほぼ等しい
という関係式に基づいて、加減速曲線に係るTP(ピー
ク速度到達時間)及び該TP値をその基準値(規格化関
速度に係るTP値)で割ることによって定義されるα
(時間軸伸縮用パラメータ)の値を決定する。
In the next step Sd, the relation that the sum of the square value of the first effective value and the square value of the second effective value is equal to or substantially equal to the rated current of the controlled object or a predetermined value corresponding thereto. Α is defined by dividing T P (peak speed arrival time) related to the acceleration / deceleration curve and the T P value by its reference value (T P value related to normalized speed) based on the equation.
The value of (parameter for time axis expansion / contraction) is determined.

【0281】その後、次ステップSeにおいて、規格化
関数についてΔθやαに基づくスケーリング操作を行う
ことで、求める加減速パターンを生成し、ステップSf
で加減速パターンに従う制御信号を、制御対象にそのま
ま又はローパスフィルタ6を介して送出する。尚、ここ
で注意することは、「制御対象はその不動作期間におけ
る消費電流がゼロ又は非常に小さいという条件を満足す
る必要がある。」という点である。何故なら、不動作期
間における消費電流が大きいということは、制御対象が
不動作期間の有無に関係なく電気的なパワーを消費して
いるということであり、これでは制御対象を連続的に動
作させているのと変わらないことになり、実効電流(又
は加速度)に着目した本発明の趣旨に沿わないからであ
る。
Then, in the next step Se, a scaling operation based on Δθ or α is performed on the standardization function to generate a desired acceleration / deceleration pattern, and step Sf
The control signal according to the acceleration / deceleration pattern is sent to the control target as it is or through the low-pass filter 6. It should be noted that the point to be noted here is that the controlled object needs to satisfy the condition that the current consumption in the inactive period is zero or very small. This is because the large current consumption during the non-operation period means that the control target consumes electrical power regardless of the non-operation period. This is the same as the above, which is not in line with the gist of the present invention focused on the effective current (or acceleration).

【0282】[0282]

【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31及び図32に従って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the present invention is applied to a robot controller will be described below with reference to FIGS. 31 and 32.

【0283】図31はロボット制御装置10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. 31 schematically shows a main part of the hardware configuration of the robot controller 10.

【0284】ロボット制御装置10は、CPU(中央演
算装置)11を核とし、そのバス12に直接又は間接的
に接続される記憶部13を有している。
The robot controller 10 has a CPU (central processing unit) 11 as a core, and a storage unit 13 directly or indirectly connected to a bus 12 thereof.

【0285】記憶部13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。
In the storage unit 13, for example, a robot program relating to the description of the operation procedure of the robot, a system program relating to the description of the robot system (for example, the description such as coordinate conversion for determining the movement of each axis of the robot), and the like. Will be remembered.

【0286】サーボユニット14、14、・・・は、ロ
ボット15を構成する駆動軸毎に独立しており、CPU
11から発せられた命令に従ってロボット15の軸駆動
を行なうアクチュエータ(モータやシリンダ等)を制御
するために設けられている。ロボット15の動作指示に
係るティーチングペンダント16は、T.P.(ティー
チングペンダントの略)インターフェース17を介して
バス12に接続されている。
The servo units 14, 14, ... Are independent for each drive axis forming the robot 15,
It is provided to control an actuator (motor, cylinder, etc.) that drives the axis of the robot 15 in accordance with a command issued from 11. The teaching pendant 16 according to the operation instruction of the robot 15 is a T.P. P. (Abbreviation of teaching pendant) It is connected to the bus 12 via an interface 17.

【0287】図32は、制御対象となるロボット15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. 32 shows a horizontal multi-joint type robot having four axes as an example of the configuration of the robot 15 to be controlled.

【0288】即ち、ロボット15は、基軸部18と、第
1アーム19、第2アーム20とを備え、第1アーム1
9の一端部が回動し得る状態で基軸部18に取り付けら
ている。そして、第1アーム19の他端部には第2アー
ム20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20の他端部にはツール搭載軸21が設
けられている。
That is, the robot 15 is provided with a base shaft portion 18, a first arm 19 and a second arm 20, and the first arm 1
9 is attached to the base shaft portion 18 in a state in which one end portion of 9 can rotate. Then, one end of the second arm 20 is rotatably attached to the other end of the first arm 19, and a tool mounting shaft 21 is provided to the other end of the second arm 20. .

【0289】基軸部18には第1アーム19を回動させ
るためにモータ22が設けられており、該モータ22の
駆動力がハーモニック減速機23を介して第1アーム1
9の回動力として伝達されるようなっている。
A motor 22 for rotating the first arm 19 is provided on the base shaft portion 18, and the driving force of the motor 22 is transmitted via the harmonic speed reducer 23 to the first arm 1.
It is adapted to be transmitted as the turning force of 9.

【0290】第1アーム19には、第2アーム20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19の一端部に固定された支持部24にモータ25及
びハーモニック減速機26が取り付けられており、ハー
モニック減速機26の出力軸にプーリ27が取り付けら
れている。このプーリ27と対をなすプーリ28が第2
アーム20の回動軸20aに固定されており、プーリ2
7とプーリ28との間にベルト29が掛け渡されてい
る。つまり、モータ25の駆動力はハーモニック減速機
26を介してプーリ27の回動力となり、これがベルト
29によってプーリ27に伝達されて第2アーム18の
回動力となる。
The first arm 19 is provided with a mechanism for rotating the second arm 20. That is, the motor 25 and the harmonic reducer 26 are attached to the support portion 24 fixed to one end of the first arm 19, and the pulley 27 is attached to the output shaft of the harmonic reducer 26. The pulley 28 forming a pair with the pulley 27 is the second
The pulley 2 is fixed to the rotary shaft 20a of the arm 20.
A belt 29 is stretched between 7 and the pulley 28. That is, the driving force of the motor 25 becomes the rotational force of the pulley 27 via the harmonic speed reducer 26, and this is transmitted to the pulley 27 by the belt 29 and becomes the rotational force of the second arm 18.

【0291】ツール搭載軸21は、第2アーム20の回
動端部の上面に設けられたアクチュエータ30によって
鉛直方向に摺動されるとともに、第2アーム20の回動
軸20a寄りの端部に設けられたモータ31の回転力が
ベルト等によってツール搭載軸21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21の下端部には、ツール搭載部32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 21 is slid in the vertical direction by an actuator 30 provided on the upper surface of the rotating end of the second arm 20, and at the end of the second arm 20 near the rotating shaft 20a. The rotational force of the provided motor 31 is transmitted to the tool mounting shaft 21 by a belt or the like, whereby the motor 31 is rotated around the shaft. And
A tool mounting portion 32 is fixed to the lower end of the tool mounting shaft 21 so that an effector such as a hand or a tool can be attached.

【0292】以上のように、ロボット15は、第1アー
ム19の回動軸(θ1軸)、第2アーム20の回動軸
(θ2軸)、ツール搭載部32の回動軸(Rθ軸)や摺
動軸(Rz軸)を駆動軸として有し、それぞれに関する
サーボ系によって構成されている。
[0292] As described above, the robot 15, the rotary shaft of the first arm 19 (theta 1 axis), pivot axis of the second arm 20 (theta 2-axis), the rotary shaft of the tool mounting portion 32 (R.theta Shafts and sliding shafts (Rz axes) as drive shafts, and are configured by servo systems related to each.

【0293】よって、ロボット制御装置10への適用に
あたっては、図29に示すサーボ制御装置1A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CPU11、記憶部13、サーボユニッ
ト14やティーチングペンダント16等の機能的結合に
よって実現される。
Therefore, when applied to the robot controller 10, it is necessary to construct the configuration of the servo controller 1A shown in FIG. 29 for each drive axis of the robot. That is,
It can be considered that the servo system 7 shown in FIG. 22 corresponds to one of the drive axes of the robot, and the servo control means for controlling the robot is functionally the CPU 11, the storage unit 13, the servo unit 14, the teaching pendant 16 and the like. It is realized by combining.

【0294】但し、ロボット15のような多軸構成の場
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
要性等を考慮した時に、各駆動軸のα値のうちの最大値
を選択する。つまり、ロボットがM個の駆動軸から構成
されており、その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、αiは下式[数66]のようになるの
で、全駆動軸に共通のα値(これを「αRMS」とす
る。)を下式[数67]に示すように決定すれば良い。
However, in the case of a multi-axis configuration such as the robot 15, PTP (Point Toe) for each drive axis is used.
Point) The maximum value of the α values of the drive axes is selected in consideration of the necessity of synchronizing the start and stop of the operation. That is, the robot is composed of M drive axes, and the α value associated with the i-th (i = 1, 2, ..., M) drive axis is “α i ” (i = 1, 2, ...
M), α i is represented by the following formula [Formula 66], and therefore the α value common to all drive axes (this is referred to as “α RMS ”) is represented by the following formula [Formula 67]. Just decide.

【0295】[0295]

【数66】 [Equation 66]

【0296】[0296]

【数67】 [Equation 67]

【0297】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, ...

【0298】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 following formula will be obtained.

【0299】[0299]

【数68】 [Equation 68]

【0300】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、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
格化関数が互いに比例関係にあり、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, but if the standardizing function for each drive axis can be unified into one function, the device configuration is It will be easy. This is because, in this case, the standardization functions for each drive axis are in a proportional relationship with each other, and the acceleration / deceleration pattern for all drive axes can be generated by the scaling operation for one standardization function.

【0301】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αRMSi・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 T P generally differs for each drive axis, such a robot has the largest value of α RMSi · T PMAXi for each drive axis, as shown in the following equation. Just choose one.

【0302】[0302]

【数69】 [Equation 69]

【0303】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
成する各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
とができることは勿論、各駆動軸の動作制御に係る加速
度や電流の実効値を定格電流値に近づけるための加減速
パターンの生成によって無駄のないロボット動作を実現
することができる。
Therefore, when the servo control device according to the present invention is applied to a robot control device, each servo control device according to the acceleration / deceleration pattern that does not deviate from the limit performance of the servo system related to each drive axis forming the robot is used. Not only the drive axes can be controlled, but also a robot operation without waste can be realized by generating an acceleration / deceleration pattern for making the effective values of acceleration and current related to the operation control of each drive axis close to the rated current value. .

【0304】即ち、ロボットが動作と停止とを繰り返す
ことによって作業を行っている場合には、ロボットの停
止期間はロボットの休み時間であって、当該期間におい
てロボットが休んでいた分、ロボットには余裕ができる
ため、次の動作時にはロボットに対してそのパワーの面
でややきつめの動作をさせることができる。このように
ロボットの停止期間によって失われようとする仕事量
を、ロボットの動作期間において取り戻すことにより、
ロボットに係る1日当たりの実効電流値を見ると、これ
が定格電流値にほぼ近い値となり、従って、ロボットの
1日当たりの作業量が増加することになる。
That is, when the robot is performing work by repeating the operation and the stop, the stop period of the robot is the rest time of the robot, and the amount of the rest of the robot during the period is equivalent to the rest period of the robot. Since there is a margin, the robot can be made to perform a slightly tight movement in terms of its power at the next movement. In this way, by regaining the amount of work that is about to be lost due to the stoppage period of the robot during the operation period of the robot,
Looking at the effective current value of the robot per day, this value is close to the rated current value, and therefore, the amount of work per day of the robot increases.

【0305】[0305]

【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パターンを生成
することができ、これによって制御対象の性能や品質を
保証がされるとともに、制御対象に係る実効電流値を制
御対象の定格電流値に近づけることによって制御対象を
その能力一杯まで活用することができるので、制御対象
の能力について必要以上の性能をもつものを選択するこ
とがなくなる。そして、現時点までの動作に係る第2の
実効値と将来の動作に係る第1の実効値との和が制御対
象の定格電流値又はこれに対応する値にほぼ等しいとい
う条件式に基づいて、加減速曲線に係るピーク速度到達
時間の値を決定しているので、決定のアルゴリズムが明
確となり、ピーク速度到達時間の決定のための実験等が
不要となる。
As is apparent from the above description, according to the inventions of claims 1 and 2, it is possible to generate an acceleration / deceleration pattern without deviating from the limit performance of the controlled object. , This guarantees the performance and quality of the controlled object, and by making the effective current value related to the controlled object close to the rated current value of the controlled object, the controlled object can be utilized to its full capacity. It is no longer necessary to select the one with more performance than necessary. Then, based on the conditional expression that the sum of the second effective value related to the operation up to the present time and the first effective value related to the future operation is substantially equal to the rated current value of the control target or a value corresponding to it, Since the value of the peak velocity arrival time related to the acceleration / deceleration curve is determined, the determination algorithm is clarified, and the experiment or the like for determining the peak velocity arrival time is unnecessary.

【0306】また、請求項3、4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駆動源及び駆動
回路を含むサーボ系の能力を限界まで活用し、ロボット
の長期間における作業量を増加させ、仕事の効率化や高
速化を図ることができる。そして、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。
Further, according to the inventions of claims 3 and 4,
It is possible to maximize the capacity of the servo system including the drive source and the drive circuit related to the arm and tool mounting part of the robot, increase the work amount of the robot for a long period of time, and improve the work efficiency and speed. Then, 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
線についての数例を示す概略的なグラフ図である。
FIG. 1 is a schematic graph showing several 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示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing 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特性についてを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing Δθ-T P characteristics in control in which the effective value of electric power is constant.

【図6】規格化速度の形状についての説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a shape of normalized speed.

【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
でない例を示す図である。
FIG. 10 shows an example in which the functional relationship between θ N (2) and θ N (1) is not univalent with respect to the trajectory on the θ N (2) −θ N (1) diagram regarding the normalized function. It is a figure.

【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
するためのグラフ図である。
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 graph figure for demonstrating 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図である。
15 is a diagram for explaining an acceleration / deceleration pattern defined by the 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基本構成を示
すブロック図である。
FIG. 22 is a block diagram showing a basic 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の基本
的な処理の流れを示すフローチャート図である。
FIG. 24 is a flow chart diagram showing a basic processing flow of a servo control method according to the present invention.

【図25】制御対象の限界特性線と定格特性線の一例を
示すグラフ図である。
FIG. 25 is a graph showing an example of a limit characteristic line and a rated characteristic line of a controlled object.

【図26】制御対象について動作と不動作を繰り返した
場合の実効電流値について説明するための図である。
FIG. 26 is a diagram for explaining an effective current value when the control target repeats operation and non-operation.

【図27】制御対象に係る過去の動作と、将来の動作に
ついて説明するためのt−Θ(1)図である。
FIG. 27 is a t-Θ (1) diagram for explaining past operations and future operations related to the control target.

【図28】温度変化に起因する制御対象の限界特性線と
定格特性線の一例を示すグラフ図である。
FIG. 28 is a graph showing an example of a limit characteristic line and a rated characteristic line of a controlled object caused by a temperature change.

【図29】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. 29 is a block diagram showing a configuration of a servo control device according to the present invention.

【図30】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. 30 is a flow chart diagram for explaining a servo control method according to the present invention.

【図31】図32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。
31 shows an example of application to a robot controller together with FIG. 32, and this figure is a diagram showing an example of a hardware configuration of the robot controller.

【図32】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. 32] Fig. 32 is a schematic side view showing a robot with a four-axis configuration by cutting out a part thereof.

【図33】3角形状の加減速曲線を示す図である。FIG. 33 is a diagram showing a triangular acceleration / deceleration curve.

【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 5A ピーク速度到達時間及び時間軸伸縮用パラメータ
値決定手段 8 実効値計算手段 10 ロボット制御装置 15 ロボット 19、20 アーム 32 ツール搭載部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Servo control device 2 Command means 3 Acceleration / deceleration pattern generation means 5A Peak speed arrival time and time axis expansion / contraction parameter value determination means 8 Effective value calculation means 10 Robot control device 15 Robots 19, 20 Arms 32 Tool mounting part

Claims (4)

【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、 これから行おうとする動作に係る第1の実効電流(又は
実効加速度)を、該動作に係る加減速曲線に基づいて計
算するともに、既になされた動作に関する加減速曲線に
基づいて又は制御対象から送られてくる実際の電流又は
加速度に基づいて現時点までの動作に関する第2の実効
電流(又は実効加速度)を計算する実効値計算手段と、 実効電流(又は実効加速度)計算手段からの第1の実効
電流(又は実効加速度)の2乗値と第2の実効電流(又
は実効加速度)の2乗値との和が制御対象の定格電流又
はこれに対応する所定値に等しいか又はほぼ等しくなる
ように、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。)及
び該ピーク速度到達時間をその基準値で割ることによっ
て定義される時間軸伸縮用パラメータの値を決定するピ
ーク速度到達時間及び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
間の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 marginal performance of a controlled object, comprising a command means for issuing a command value for a servo control variable, and a first operation related to an operation to be performed. The effective current (or effective acceleration) is calculated based on the acceleration / deceleration curve related to the operation, and based on the acceleration / deceleration curve related to the operation already performed or based on the actual current or acceleration sent from the control target. An effective value calculating means for calculating the second effective current (or effective acceleration) relating to the operation up to the present time, and a square value of the first effective current (or effective acceleration) from the effective current (or effective acceleration) calculating means The acceleration / deceleration curve is set so that the sum of the squared value of the second effective current (or effective acceleration) is equal to or substantially equal to the rated current of the controlled object or a predetermined value corresponding thereto. The peak that determines the time until the velocity reaches the peak value (hereinafter referred to as "peak velocity arrival time") and the value of the time axis expansion / contraction parameter defined by dividing the peak velocity arrival time by the reference value. The speed arrival time and the parameter value for time axis expansion / contraction, the operating point defined by the acceleration (or force or torque) and the speed (or speed, angular velocity or rotation speed) is the acceleration (or force or torque) of the controlled object. ) Speed (or speed,
The shape of the acceleration / deceleration curve is specified under the condition that it is on the limit characteristic line on the characteristic diagram for the angular velocity or the number of revolutions), and the value of the peak velocity arrival time related to the reference function of the acceleration / deceleration curve is expanded / contracted on the time axis. As the reference value of the parameter for control, the acceleration / deceleration curve is generated by the expansion / contraction operation in the time axis direction for the reference function based on the parameter value for time axis expansion / contraction and the scaling operation for the reference function value based on the command value from the command means. And a acceleration / deceleration pattern generation means for transmitting the servo control device to the servo control device.
【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、 これから行おうとする動作に係る第1の実効電流(又は
実効加速度)を、該動作に係る加減速曲線に基づいて計
算するともに、既になされた動作に関する加減速曲線に
基づいて又は制御対象から送られてくる実際の電流又は
加速度に基づいて現時点までの動作に関する第2の実効
電流(又は実効加速度)を計算した後、 上記第1の実効電流(又は実効加速度)の2乗値と第2
の実効電流(又は実効加速度)の2乗値との和が制御対
象の定格電流又はこれに対応する所定値にほぼ等しくな
るように、加減速曲線に係るピーク値到達時間及び該ピ
ーク速度到達時間を加減速曲線の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定義される時間軸伸縮
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. The shape of the acceleration / deceleration curve, its reference function and the peak velocity arrival time related to the reference function are defined under the condition that the first effective current (or effective acceleration) related to the operation to be performed is It is calculated based on the acceleration / deceleration curve related to the motion, and based on the acceleration / deceleration curve related to the motion already performed or based on the actual current or acceleration sent from the control target. After calculating the second effective current (or effective acceleration) related to the operation up to the present time, the second effective current (or effective acceleration) squared value and the second effective current (or effective acceleration) are calculated.
The peak value arrival time and the peak speed arrival time of the acceleration / deceleration curve such that the sum of the effective current (or the effective acceleration) and the squared value becomes substantially equal to the rated current of the controlled object or a predetermined value corresponding thereto. Determine the value of the time axis extension / contraction parameter defined by dividing by the peak velocity arrival time of the reference function of the acceleration / deceleration curve, and based on the time axis extension / contraction parameter value, the extension / contraction operation in the time axis direction for the reference function is performed. Servo control characterized in that an acceleration / deceleration curve is generated by performing a scaling operation on the reference function value based on the specified value of the servo control variable and is sent as a control signal to the controlled object. Method.
【請求項3】 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、 これから行おうとする動作に係る第1の実効電流(又は
実効加速度)を、該動作に係る加減速曲線に基づいて計
算するともに、既になされた動作に関する加減速曲線に
基づいて又は制御対象から送られてくる実際の電流又は
加速度に基づいて現時点までの動作に関する第2の実効
電流(又は実効加速度)を計算する実効値計算手段と、 実効電流(又は実効加速度)計算手段からの第1の実効
電流(又は実効加速度)の2乗値と第2の実効電流(又
は実効加速度)の2乗値との和が制御対象の定格電流又
はこれに対応する所定値にほぼ等しくなるように、加減
速曲線に係るピーク値到達時間及び該ピーク速度到達時
間をその基準値で割ることによって定義される時間軸伸
縮用パラメータの値を決定するピーク速度到達時間値決
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
特徴とするロボット制御装置。
3. 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, Servo control means for controlling each servo system issues a command value for a servo control variable and a first effective current (or effective acceleration) related to the operation to be performed, to the acceleration / deceleration related to the operation. The second effective current (or effective acceleration) related to the operation up to the present time based on the acceleration / deceleration curve related to the already performed operation or based on the actual current or acceleration sent from the controlled object, as well as based on the curve. And an effective value calculating means for calculating, and a square value of the first effective current (or effective acceleration) from the effective current (or effective acceleration) calculating means and the second value. The peak value arrival time and the peak speed arrival time related to the acceleration / deceleration curve are set so that the sum of the effective current (or the effective acceleration) and the square value becomes substantially equal to the rated current of the controlled object or a predetermined value corresponding thereto. Peak speed arrival time value determining means for determining the value of the time axis expansion / contraction parameter defined by dividing by the reference value, and is defined by acceleration (or force or torque) and speed (or speed, angular velocity or rotation speed) The operating point is the speed (or speed,) of the acceleration (or force or torque) to be controlled.
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 An acceleration / deceleration pattern generating means for controlling the robot.
【請求項4】 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、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、 これから行おうとする動作に係る第1の実効電流(又は
実効加速度)を、該動作に係る加減速曲線に基づいて計
算するともに、既になされた動作に関する加減速曲線に
基づいて又は制御対象から送られてくる実際の電流又は
加速度に基づいて現時点までの動作に関する第2の実効
電流(又は実効加速度)を計算した後、 上記第1の実効電流(又は実効加速度)の2乗値と第2
の実効電流(又は実効加速度)の2乗値との和が制御対
象の定格電流又はこれに対応する所定値にほぼ等しくな
るように、加減速曲線に係るピーク値到達時間及び該ピ
ーク速度到達時間を加減速曲線の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定義される時間軸伸縮
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ロボッ
ト制御方法。
4. 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 thereof, 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 controlled object, 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 defined, and the first effective current (or effective acceleration) related to the operation to be performed is calculated based on the acceleration / deceleration curve related to the operation. After calculating and calculating the second effective current (or effective acceleration) related to the operation up to the present time based on the acceleration / deceleration curve regarding the already performed operation or based on the actual current or acceleration sent from the controlled object , The square value of the first effective current (or effective acceleration) and the second value
The peak value arrival time and the peak speed arrival time of the acceleration / deceleration curve such that the sum of the effective current (or the effective acceleration) and the squared value becomes substantially equal to the rated current of the controlled object or a predetermined value corresponding thereto. Determine the value of the time axis extension / contraction parameter defined by dividing by the peak velocity arrival time of the reference function of the acceleration / deceleration curve, and based on the time axis extension / contraction parameter value, the extension / contraction operation in the time axis direction for the reference function is performed. Robot control characterized in that an acceleration / deceleration curve is generated by performing a scaling operation on the reference function value based on the specified value of the servo control variable and is sent as a control signal to the controlled object. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008020640A1 (en) 2006-08-18 2008-02-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Drive device, travel device, and drive device control method
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