JPH0916265A - サーボモータの加減速制御方式 - Google Patents
サーボモータの加減速制御方式Info
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- JPH0916265A JPH0916265A JP7182238A JP18223895A JPH0916265A JP H0916265 A JPH0916265 A JP H0916265A JP 7182238 A JP7182238 A JP 7182238A JP 18223895 A JP18223895 A JP 18223895A JP H0916265 A JPH0916265 A JP H0916265A
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
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- Control Of Electric Motors In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 加減速フィルタの指令時定数により生じる指
令遅れによる形状誤差を低減することができるサーボモ
ータの加減速制御方式を提供する。 【構成】 補間後の移動指令を加減速フィルタを介して
得られる位置指令を用いてサーボモータの加減速を制御
する加減速制御方式において、位置指令を微分し、微分
した位置指令を加減速フィルタの指令時定数に応じて定
められる時間遅れだけ遅らせ、時間遅れさせたフィード
フォワードデータを位置のフィードフォワード制御量と
し、このフィードフォワード制御量と位置ループ制御で
得られた制御量とを加算したものを速度指令とするフィ
ードフォワード制御を行なうことによって、サーボモー
タの加減速制御を行い、加減速フィルタの指令時定数に
より生じる指令遅れによる形状誤差を低減する。
令遅れによる形状誤差を低減することができるサーボモ
ータの加減速制御方式を提供する。 【構成】 補間後の移動指令を加減速フィルタを介して
得られる位置指令を用いてサーボモータの加減速を制御
する加減速制御方式において、位置指令を微分し、微分
した位置指令を加減速フィルタの指令時定数に応じて定
められる時間遅れだけ遅らせ、時間遅れさせたフィード
フォワードデータを位置のフィードフォワード制御量と
し、このフィードフォワード制御量と位置ループ制御で
得られた制御量とを加算したものを速度指令とするフィ
ードフォワード制御を行なうことによって、サーボモー
タの加減速制御を行い、加減速フィルタの指令時定数に
より生じる指令遅れによる形状誤差を低減する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、工作機械の送り軸やロ
ボットのアーム等の制御に使用されるサーボモータの加
減速制御方式に関する。
ボットのアーム等の制御に使用されるサーボモータの加
減速制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】サーボモータの加減速を制御する方式と
して、例えば指数関数形加減速制御方式や直線形加減速
制御方式が知られている。この指数関数形加減速制御方
式は、ステップ入力に対して指数関数的応答が得られる
加減速制御であり、高周波成分の影響で立ち上がり時の
加速度が大きいことから、サーボ制御やその負荷系にシ
ョックを与え、振動を起こしやすいという欠点や、減速
停止までに時間を要する等の欠点がある。この点は、
Ｘ，Ｙ軸のサーボモータを使用して円弧状に工作機械の
テーブル等を移動させる場合には、指令値よりも内側の
軌跡をたどる原因となる。
して、例えば指数関数形加減速制御方式や直線形加減速
制御方式が知られている。この指数関数形加減速制御方
式は、ステップ入力に対して指数関数的応答が得られる
加減速制御であり、高周波成分の影響で立ち上がり時の
加速度が大きいことから、サーボ制御やその負荷系にシ
ョックを与え、振動を起こしやすいという欠点や、減速
停止までに時間を要する等の欠点がある。この点は、
Ｘ，Ｙ軸のサーボモータを使用して円弧状に工作機械の
テーブル等を移動させる場合には、指令値よりも内側の
軌跡をたどる原因となる。
【０００３】また、直線形加減速制御方式では、加速度
が急速に変化するために、サーボ制御系やその負荷系に
ショックを与え、振動を起こしやすいという欠点があ
る。さらに、サーボ制御系や負荷系が持つ固有振動数に
近い周波数成分を持つ指令で振動すると、サーボ制御系
や負荷系自体の振動が発生するという問題点がある。そ
こで、ＮＣ工作機械やロボット等において、なめらかな
起動，停止を行なわせ、かつ機械に振動が生じないよう
にするため、補間後の各軸にサーボモータへの移動指令
（速度）を加減速フィルタに通し、該加減速フィルタの
出力をサーボ制御部に入力して加減速制御を行なう制御
方式や、補間前の指令速度を加減速フィルタに通し、該
加減速フィルタの出力に対して補間を行なってサーボ制
御部に入力する加減速制御方式等も知られている。
が急速に変化するために、サーボ制御系やその負荷系に
ショックを与え、振動を起こしやすいという欠点があ
る。さらに、サーボ制御系や負荷系が持つ固有振動数に
近い周波数成分を持つ指令で振動すると、サーボ制御系
や負荷系自体の振動が発生するという問題点がある。そ
こで、ＮＣ工作機械やロボット等において、なめらかな
起動，停止を行なわせ、かつ機械に振動が生じないよう
にするため、補間後の各軸にサーボモータへの移動指令
（速度）を加減速フィルタに通し、該加減速フィルタの
出力をサーボ制御部に入力して加減速制御を行なう制御
方式や、補間前の指令速度を加減速フィルタに通し、該
加減速フィルタの出力に対して補間を行なってサーボ制
御部に入力する加減速制御方式等も知られている。
【０００４】なお、このような加減速制御方式では、例
えば、ベル型の加減速制御等で知られるような加減速フ
ィルタを２段とする方式によって、加速度に生じる不連
続性を減少させることが行なわれている。
えば、ベル型の加減速制御等で知られるような加減速フ
ィルタを２段とする方式によって、加速度に生じる不連
続性を減少させることが行なわれている。
【０００５】また、工作機械で高速切削を行なう場合、
サーボ系の通常遅れによる形状誤差を減少させるため
に、位置ループにフィードフォワードをかける場合があ
る。この位置ループにおけるフィードフォワードは、位
置ループのゲインを増大させて、サーボ遅れを補償し
て、形状誤差を減少させる。
サーボ系の通常遅れによる形状誤差を減少させるため
に、位置ループにフィードフォワードをかける場合があ
る。この位置ループにおけるフィードフォワードは、位
置ループのゲインを増大させて、サーボ遅れを補償し
て、形状誤差を減少させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サーボモータの加減速制御方式では、フィルタに含まれ
る指令時定数により生じる指令遅れによって、形状誤差
が発生するという問題点がある。
サーボモータの加減速制御方式では、フィルタに含まれ
る指令時定数により生じる指令遅れによって、形状誤差
が発生するという問題点がある。
【０００７】例えば、直線形加減速制御方式に用いるフ
ィルタのリニアな時定数をＴｃとし、このフィルタへの
入力をＡｓｉｎωｔ，出力をＹとすると、出力Ｙは以下
の式によって表すことができる。
ィルタのリニアな時定数をＴｃとし、このフィルタへの
入力をＡｓｉｎωｔ，出力をＹとすると、出力Ｙは以下
の式によって表すことができる。
【０００８】
【数１】 したがって、リニアの時定数を１回いれる場合には、そ
の振幅は｛１−（ω・Ｔｃ）2 ／２４｝倍となり、Ｘ，
Ｙ軸のサーボモータを使用して円弧状に工作機械のテー
ブル等を移動させる場合には、指令値よりも内側の軌跡
をたどり、形状誤差が発生することになる。
の振幅は｛１−（ω・Ｔｃ）2 ／２４｝倍となり、Ｘ，
Ｙ軸のサーボモータを使用して円弧状に工作機械のテー
ブル等を移動させる場合には、指令値よりも内側の軌跡
をたどり、形状誤差が発生することになる。
【０００９】また、前記リニアの時定数を２回入れるベ
ル型のフィルタを用いる場合には、その振幅は｛１−
（ω・Ｔｃ）2 ／１２｝倍となり、ベル型時定数Ｔ（＝
２Ｔｃ）に対して、｛１−（ω・Ｔ）2 ／４８｝倍の振
幅となり、同様に、円弧状の加工を行なう場合には、指
令値よりも内側の軌跡をたどって形状誤差が発生するこ
とになる。
ル型のフィルタを用いる場合には、その振幅は｛１−
（ω・Ｔｃ）2 ／１２｝倍となり、ベル型時定数Ｔ（＝
２Ｔｃ）に対して、｛１−（ω・Ｔ）2 ／４８｝倍の振
幅となり、同様に、円弧状の加工を行なう場合には、指
令値よりも内側の軌跡をたどって形状誤差が発生するこ
とになる。
【００１０】通常、この指令時定数による指令自体の誤
差による形状誤差は、サーボ系（一次遅れ系）が発生す
る遅れによる形状誤差と比較して数分の一のオーダーで
ある。しかしながら、高速高精度加工を実現するため
に、サーボループにフィードフォワードを１００％近く
かけることによって、サーボ系の遅れによる形状誤差を
低減させると、この指令時定数による指令自体の誤差に
よる形状誤差分が相対的に増大し、高速加工時における
指令時定数による形状誤差が問題となる。
差による形状誤差は、サーボ系（一次遅れ系）が発生す
る遅れによる形状誤差と比較して数分の一のオーダーで
ある。しかしながら、高速高精度加工を実現するため
に、サーボループにフィードフォワードを１００％近く
かけることによって、サーボ系の遅れによる形状誤差を
低減させると、この指令時定数による指令自体の誤差に
よる形状誤差分が相対的に増大し、高速加工時における
指令時定数による形状誤差が問題となる。
【００１１】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決して、加減速フィルタの指令時定数により生じる指
令遅れによる形状誤差を低減することができるサーボモ
ータの加減速制御方式を提供することを目的とする。
解決して、加減速フィルタの指令時定数により生じる指
令遅れによる形状誤差を低減することができるサーボモ
ータの加減速制御方式を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、補間後の移動
指令を加減速フィルタを介して得られる位置指令を用い
てサーボモータの加減速を制御する加減速制御方式にお
いて、位置指令を微分し、微分した位置指令を加減速フ
ィルタの指令時定数に応じて定められる時間遅れだけ遅
らせ、時間遅れさせたフィードフォワードデータを位置
のフィードフォワード制御量とし、このフィードフォワ
ード制御量と位置ループ制御で得られた制御量とを加算
したものを速度指令とするフィードフォワード制御を行
なうことによって、サーボモータの加減速制御を行っ
て、前記目的を達成する。
指令を加減速フィルタを介して得られる位置指令を用い
てサーボモータの加減速を制御する加減速制御方式にお
いて、位置指令を微分し、微分した位置指令を加減速フ
ィルタの指令時定数に応じて定められる時間遅れだけ遅
らせ、時間遅れさせたフィードフォワードデータを位置
のフィードフォワード制御量とし、このフィードフォワ
ード制御量と位置ループ制御で得られた制御量とを加算
したものを速度指令とするフィードフォワード制御を行
なうことによって、サーボモータの加減速制御を行っ
て、前記目的を達成する。
【００１３】本発明における加減速フィルタは、加減速
に伴うショックを減少させる等のために、補間によって
軸毎に分配される移動指令を入力し、この移動指令に所
定の時定数を掛けて出力するものである。
に伴うショックを減少させる等のために、補間によって
軸毎に分配される移動指令を入力し、この移動指令に所
定の時定数を掛けて出力するものである。
【００１４】本発明のサーボモータの加減速制御方式
は、サーボ系の遅れによる形状誤差と、加減速フィルタ
の指令時定数による指令自体の誤差による形状誤差とを
減少させることができ、サーボ系の遅れによる形状誤差
はフィードフォワード系によるフィードフォワード制御
によって補償し、加減速フィルタの指令時定数による形
状誤差はフィードフォワード中の時間遅れの項によって
補償する。
は、サーボ系の遅れによる形状誤差と、加減速フィルタ
の指令時定数による指令自体の誤差による形状誤差とを
減少させることができ、サーボ系の遅れによる形状誤差
はフィードフォワード系によるフィードフォワード制御
によって補償し、加減速フィルタの指令時定数による形
状誤差はフィードフォワード中の時間遅れの項によって
補償する。
【００１５】フィードフォワードにおける時間遅れの量
は、加減速フィルタの指令時定数による形状誤差分を補
償するように、加減速フィルタの指令時定数に応じて定
められるものであり、例えば、加減速フィルタのゲイン
とフィードフォワードのループのゲインの積が定数とな
るよう定めることができる。
は、加減速フィルタの指令時定数による形状誤差分を補
償するように、加減速フィルタの指令時定数に応じて定
められるものであり、例えば、加減速フィルタのゲイン
とフィードフォワードのループのゲインの積が定数とな
るよう定めることができる。
【００１６】また、位置ループゲインをＫｐ，補間後の
加減速フィルタの指令時定数をＴｓとすると、フィード
フォワードにおける時間遅れτは、ｋを定数としてτ＝
ｋ・Ｋｐ・Ｔｓ・Ｔｓにより定めることができる。
加減速フィルタの指令時定数をＴｓとすると、フィード
フォワードにおける時間遅れτは、ｋを定数としてτ＝
ｋ・Ｋｐ・Ｔｓ・Ｔｓにより定めることができる。
【００１７】また、加減速フィルタを１段のリニアフィ
ルタ適用する場合には、フィードフォワードデータの時
間遅れτを定める定数ｋは（１／２４）とすることがで
き、また、加減速フィルタを２段のリニアフィルタ適用
する場合には、定数ｋは（１／４８）とすることができ
る。
ルタ適用する場合には、フィードフォワードデータの時
間遅れτを定める定数ｋは（１／２４）とすることがで
き、また、加減速フィルタを２段のリニアフィルタ適用
する場合には、定数ｋは（１／４８）とすることができ
る。
【００１８】図１は、本発明のサーボモータの加減速制
御方式を説明するブロック図である。図１において、加
減速フィルタ１は、補間後の指令Ｍに指令時定数をかけ
て位置指令を形成するための項であり、伝達関数２は位
置指令を微分する位置のフィードフォワード項であり、
αは位置のフィードフォワード係数である。また、伝達
関数３は時間遅れの項であり、τは時定数である。ま
た、伝達関数４のＫｐは位置ループにおけるポジション
ゲインであり、伝達関数５は実位置を求める積分項であ
る。
御方式を説明するブロック図である。図１において、加
減速フィルタ１は、補間後の指令Ｍに指令時定数をかけ
て位置指令を形成するための項であり、伝達関数２は位
置指令を微分する位置のフィードフォワード項であり、
αは位置のフィードフォワード係数である。また、伝達
関数３は時間遅れの項であり、τは時定数である。ま
た、伝達関数４のＫｐは位置ループにおけるポジション
ゲインであり、伝達関数５は実位置を求める積分項であ
る。
【００１９】そして、時間遅れの項３によって時間遅れ
させてたフィードフォワードデータを位置のフィードフ
ォワード制御量として、位置指令にポジションゲインＫ
ｐを乗じて得れた位置ループ制御による制御量とを加算
して速度指令とし、この速度指令に基づく実位置を位置
フィードバックとして位置指令に帰還させている。
させてたフィードフォワードデータを位置のフィードフ
ォワード制御量として、位置指令にポジションゲインＫ
ｐを乗じて得れた位置ループ制御による制御量とを加算
して速度指令とし、この速度指令に基づく実位置を位置
フィードバックとして位置指令に帰還させている。
【００２０】加減速フィルタの指令時定数による形状誤
差分の補償は、例えば、加減速フィルタ１のゲインＧ2
とフィードフォワードのループのゲインＧ1 の積が定数
となるよう調整して、加減速フィルタの指令時定数に応
じて定めることによって行うことができる。
差分の補償は、例えば、加減速フィルタ１のゲインＧ2
とフィードフォワードのループのゲインＧ1 の積が定数
となるよう調整して、加減速フィルタの指令時定数に応
じて定めることによって行うことができる。
【００２１】
【作用】補間後の移動指令を加減速フィルタに通すこと
によって、移動指令を加減速フィルタの指令時定数に応
じて定められる時間遅れだけ遅らせて位置指令を形成
し、これによって、加減速に伴うショックを減少させ
る。この加減速フィルタの指令時定数による時間遅れ
は、指令自体に遅れを生じさせ、形状誤差の原因とな
る。また、サーボモータによる駆動機構では、サーボ系
自体の遅れによって生じる形状誤差も備えている。
によって、移動指令を加減速フィルタの指令時定数に応
じて定められる時間遅れだけ遅らせて位置指令を形成
し、これによって、加減速に伴うショックを減少させ
る。この加減速フィルタの指令時定数による時間遅れ
は、指令自体に遅れを生じさせ、形状誤差の原因とな
る。また、サーボモータによる駆動機構では、サーボ系
自体の遅れによって生じる形状誤差も備えている。
【００２２】加減速フィルタによって形成した位置指令
は微分した後、この微分した位置指令を加減速フィルタ
の指令時定数に応じて定められる時間遅れだけ遅らせ、
時間遅れさせたフィードフォワードデータを形成する。
そして、この時間遅れさせたフィードフォワードデータ
を位置のフィードフォワード制御量とし、このフィード
フォワード制御量と位置ループ制御で得られた制御量と
を加算したものを速度指令として、フィードフォワード
制御を行う。
は微分した後、この微分した位置指令を加減速フィルタ
の指令時定数に応じて定められる時間遅れだけ遅らせ、
時間遅れさせたフィードフォワードデータを形成する。
そして、この時間遅れさせたフィードフォワードデータ
を位置のフィードフォワード制御量とし、このフィード
フォワード制御量と位置ループ制御で得られた制御量と
を加算したものを速度指令として、フィードフォワード
制御を行う。
【００２３】このフィードフォワード系によるフィード
フォワード制御によって、サーボ系の遅れによる形状誤
差の補償を行い、また、フィードフォワード中の時間遅
れの項において、時定数分を補償するように時間遅れの
量を加減速フィルタの指令時定数に応じて定め、これに
よって、加減速フィルタの指令時定数による形状誤差を
減少させる。
フォワード制御によって、サーボ系の遅れによる形状誤
差の補償を行い、また、フィードフォワード中の時間遅
れの項において、時定数分を補償するように時間遅れの
量を加減速フィルタの指令時定数に応じて定め、これに
よって、加減速フィルタの指令時定数による形状誤差を
減少させる。
【００２４】図１において、加減速フィルタ１は補間後
の指令に対して時定数をかけるための項であり、これに
よって、時定数をかけた後の位置指令のゲイン特性Ｇ2
（ｊω）の絶対値は１以下となり、形状誤差の原因とな
る。
の指令に対して時定数をかけるための項であり、これに
よって、時定数をかけた後の位置指令のゲイン特性Ｇ2
（ｊω）の絶対値は１以下となり、形状誤差の原因とな
る。
【００２５】これに対して、図１中のフィードフォワー
ド系による位置ループのゲイン特性Ｇ1 （ｊω）は、図
１のブロックにおいて、 Ｋｐ・（Ｍ−Ｐ）＋αｓ・ｅｘｐ（−τｓ）・Ｍ＝ｓＰ とおくことができ、Ｇ1 はＰとＭと比をとることによっ
て、 Ｇ1 ＝Ｐ／Ｍ＝｛αｓ・ｅｘｐ（−τｓ）＋Ｋｐ｝／
（ｓ＋Ｋｐ） を得る。このＧ1 において、ｓ＝ｊωとして解くと、 Ｇ1 （ｊω） ＝｛Ｋｐ＋α・ω・ｓｉｎ（ω・τ）＋ｊα・ω・ｃｏｓ（ω・τ）｝ ／（Ｋｐ＋ｊω） …（２） となる。このＧ1 （ｊω）の絶対値は、 ｜Ｇ1 （ｊω）｜ ＝｛Ｋｐ2 ＋２・Ｋｐ・α・ω・ｓｉｎ（ω・τ）＋α2 ・ω2 ｝ ／（Ｋｐ2 ＋ω2 ） …（３） となる。
ド系による位置ループのゲイン特性Ｇ1 （ｊω）は、図
１のブロックにおいて、 Ｋｐ・（Ｍ−Ｐ）＋αｓ・ｅｘｐ（−τｓ）・Ｍ＝ｓＰ とおくことができ、Ｇ1 はＰとＭと比をとることによっ
て、 Ｇ1 ＝Ｐ／Ｍ＝｛αｓ・ｅｘｐ（−τｓ）＋Ｋｐ｝／
（ｓ＋Ｋｐ） を得る。このＧ1 において、ｓ＝ｊωとして解くと、 Ｇ1 （ｊω） ＝｛Ｋｐ＋α・ω・ｓｉｎ（ω・τ）＋ｊα・ω・ｃｏｓ（ω・τ）｝ ／（Ｋｐ＋ｊω） …（２） となる。このＧ1 （ｊω）の絶対値は、 ｜Ｇ1 （ｊω）｜ ＝｛Ｋｐ2 ＋２・Ｋｐ・α・ω・ｓｉｎ（ω・τ）＋α2 ・ω2 ｝ ／（Ｋｐ2 ＋ω2 ） …（３） となる。
【００２６】ここで、α＝１の場合には、 ｜Ｇ1 （ｊω）｜2 ＝１＋｛２・Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／（Ｋｐ2 ＋ω2 ） …（４） となり、 ｜Ｇ1 （ｊω）｜ ┤１＋｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／（Ｋｐ2 ＋ω2 ） …（５） ┤１＋（ω・ω／Ｋｐ）・τ …（６） と近似することができる。ここで、ωは指令角周波数
（１／ｓｅｃ）、Ｋｐはポジションゲイン（１／ｓｅ
ｃ）、τはフィードフォワードデータの遅れ（ｓｅｃ）
であり、ωはＫｐより充分小さいものする。
（１／ｓｅｃ）、Ｋｐはポジションゲイン（１／ｓｅ
ｃ）、τはフィードフォワードデータの遅れ（ｓｅｃ）
であり、ωはＫｐより充分小さいものする。
【００２７】上記式（６）において、フィードフォワー
ドデータの遅れτが０である場合には、理論上の位置ル
ープのゲイン特性Ｇ1 （ｊω）の絶対値は１となるが、
フィードフォワードデータの遅れτの項を加えることに
よって、位置ループのゲイン特性Ｇ1 （ｊω）の絶対値
を１以上とすることができる。
ドデータの遅れτが０である場合には、理論上の位置ル
ープのゲイン特性Ｇ1 （ｊω）の絶対値は１となるが、
フィードフォワードデータの遅れτの項を加えることに
よって、位置ループのゲイン特性Ｇ1 （ｊω）の絶対値
を１以上とすることができる。
【００２８】そこで、本発明の方式では、加減速フィル
タ１による指令時定数をかける前の指令から実位置まで
のゲインをできるだけ１に近づけるために、ゲイン特性
Ｇ1（ｊω）とゲイン特性Ｇ2 （ｊω）とを用いて、 ｜Ｇ1 （ｊω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜＝１ …（７） の関係が得られるように、フィードフォワードデータの
遅れτを調節する。
タ１による指令時定数をかける前の指令から実位置まで
のゲインをできるだけ１に近づけるために、ゲイン特性
Ｇ1（ｊω）とゲイン特性Ｇ2 （ｊω）とを用いて、 ｜Ｇ1 （ｊω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜＝１ …（７） の関係が得られるように、フィードフォワードデータの
遅れτを調節する。
【００２９】したがって、式（７）を満足するようなフ
ィードフォワードデータの遅れτを用いることによっ
て、加減速フィルタ１の指令時定数による形状誤差を減
少することができる。
ィードフォワードデータの遅れτを用いることによっ
て、加減速フィルタ１の指令時定数による形状誤差を減
少することができる。
【００３０】図２は、本発明のサーボモータの加減速制
御方式による形状誤差の補償を説明する図である。図２
において、１０の実線は指令Ｍによる加工形状を示して
いる。この加工形状に対して、矢印Ａで示す加減速フィ
ルタ１の指令時定数による形状誤差分によって、破線１
１で示した指令時定数をかけた後の位置指令による加工
形状となる。さらに、矢印Ｂで示すサーボ系の遅れによ
る形状誤差分によって、一点鎖線１２で示した加工形状
となる。
御方式による形状誤差の補償を説明する図である。図２
において、１０の実線は指令Ｍによる加工形状を示して
いる。この加工形状に対して、矢印Ａで示す加減速フィ
ルタ１の指令時定数による形状誤差分によって、破線１
１で示した指令時定数をかけた後の位置指令による加工
形状となる。さらに、矢印Ｂで示すサーボ系の遅れによ
る形状誤差分によって、一点鎖線１２で示した加工形状
となる。
【００３１】この形状誤差に対して、矢印ｂで示すよう
にフィードフォワード系によって形状誤分Ｂを補償し、
矢印ａで示すようにフィードフォワード中のフィードフ
ォワードデータの遅れτによって形状誤分Ａを補償す
る。
にフィードフォワード系によって形状誤分Ｂを補償し、
矢印ａで示すようにフィードフォワード中のフィードフ
ォワードデータの遅れτによって形状誤分Ａを補償す
る。
【００３２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。
細に説明する。
【００３３】図１に示した本発明の加減速制御方式を説
明するブロック図において、加減速フィルタ１をリニア
の時定数Ｔｃを持つ１段のリニアフィルタを用いる場合
には、この加減速フィルタによる指令時定数を掛けた後
の指令のゲインＧ2 は、前記式（１）によって求めるこ
とができる。
明するブロック図において、加減速フィルタ１をリニア
の時定数Ｔｃを持つ１段のリニアフィルタを用いる場合
には、この加減速フィルタによる指令時定数を掛けた後
の指令のゲインＧ2 は、前記式（１）によって求めるこ
とができる。
【００３４】したがって、１段のリニアフィルタのゲイ
ンＧ2 による振幅は｛１−（ω・Ｔｃ）2 ／２４｝とな
る。
ンＧ2 による振幅は｛１−（ω・Ｔｃ）2 ／２４｝とな
る。
【００３５】一方、図１中のフィードフォワードによる
ゲインＧ1 は、前記式（５）で示されるように、｜Ｇ1
（ｊω）｜┤１＋｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／
（Ｋｐ2 ＋ω2 ）である。
ゲインＧ1 は、前記式（５）で示されるように、｜Ｇ1
（ｊω）｜┤１＋｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／
（Ｋｐ2 ＋ω2 ）である。
【００３６】そこで、加減速フィルタ１による指令時定
数をかける前の指令から実位置までのゲインをできるだ
け１に近づけるために、ゲイン特性Ｇ1 （ｊω）とゲイ
ン特性Ｇ2 （ｊω）とを用いて、前記式（７）に示され
るように、｜Ｇ1 （ｊω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜＝１の
関係が得られるように、フィードフォワードデータの遅
れτを調節する。
数をかける前の指令から実位置までのゲインをできるだ
け１に近づけるために、ゲイン特性Ｇ1 （ｊω）とゲイ
ン特性Ｇ2 （ｊω）とを用いて、前記式（７）に示され
るように、｜Ｇ1 （ｊω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜＝１の
関係が得られるように、フィードフォワードデータの遅
れτを調節する。
【００３７】ここで、加減速フィルタ１による指令時定
数をかける前の指令から実位置までのゲインＧは、 Ｇ＝｜Ｇ1 （ｊω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜ ＝〔｛１−（ω・Ｔｃ）2 ｝／２４〕 ・〔１＋｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ）〕 …（８） により表すことができる。この式（８）において、ゲイ
ンＧが１となるためには （ω・Ｔ）2 ｝／２４＝｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・
τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ） が成り立てばよい。ここで、ωがＫｐより充分小さく、
Ｋｐ≧ωが成り立つとすると、 ｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ） ┤ω・ｓｉｎ（ω・τ）／Ｋｐ ┤ω2 ・τ／Ｋｐ …（９） が成り立つ。
数をかける前の指令から実位置までのゲインＧは、 Ｇ＝｜Ｇ1 （ｊω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜ ＝〔｛１−（ω・Ｔｃ）2 ｝／２４〕 ・〔１＋｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ）〕 …（８） により表すことができる。この式（８）において、ゲイ
ンＧが１となるためには （ω・Ｔ）2 ｝／２４＝｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・
τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ） が成り立てばよい。ここで、ωがＫｐより充分小さく、
Ｋｐ≧ωが成り立つとすると、 ｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ） ┤ω・ｓｉｎ（ω・τ）／Ｋｐ ┤ω2 ・τ／Ｋｐ …（９） が成り立つ。
【００３８】したがって、フィードフォワードデータの
遅れτは、 τ＝（１／２４）・Ｋｐ・Ｔｃ2 …（１０） となり、このフィードフォワードデータの遅れτを用い
ることによって、加減速フィルタ１による指令時定数を
かける前の指令から実位置までのゲインＧを１とし、加
減速フィルタ１の指令時定数による形状誤差を減少させ
る。
遅れτは、 τ＝（１／２４）・Ｋｐ・Ｔｃ2 …（１０） となり、このフィードフォワードデータの遅れτを用い
ることによって、加減速フィルタ１による指令時定数を
かける前の指令から実位置までのゲインＧを１とし、加
減速フィルタ１の指令時定数による形状誤差を減少させ
る。
【００３９】次に、図１に示した本発明の加減速制御方
式を説明するブロック図において、加減速フィルタ１を
リニアの時定数Ｔｃを持つ１段のリニアフィルタを２つ
用いて２段のリニアフィルタによってベル型のフィルタ
を用いる場合には、その振幅は｛１−（ω・Ｔｃ）2 ／
１２｝倍となり、ベル型時定数Ｔ（＝２Ｔｃ）に対し
て、｛１−（ω・Ｔ）2 ／４８｝倍の振幅となる。
式を説明するブロック図において、加減速フィルタ１を
リニアの時定数Ｔｃを持つ１段のリニアフィルタを２つ
用いて２段のリニアフィルタによってベル型のフィルタ
を用いる場合には、その振幅は｛１−（ω・Ｔｃ）2 ／
１２｝倍となり、ベル型時定数Ｔ（＝２Ｔｃ）に対し
て、｛１−（ω・Ｔ）2 ／４８｝倍の振幅となる。
【００４０】前記と同様にして、加減速フィルタ１によ
る指令時定数をかける前の指令から実位置までのゲイン
をできるだけ１に近づけるために、ゲイン特性Ｇ1 （ｊ
ω）とゲイン特性Ｇ2 （ｊω）とを用いて、｜Ｇ1 （ｊ
ω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜＝１の関係が得られるよう
に、フィードフォワードデータの遅れτを調節する。
る指令時定数をかける前の指令から実位置までのゲイン
をできるだけ１に近づけるために、ゲイン特性Ｇ1 （ｊ
ω）とゲイン特性Ｇ2 （ｊω）とを用いて、｜Ｇ1 （ｊ
ω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜＝１の関係が得られるよう
に、フィードフォワードデータの遅れτを調節する。
【００４１】ここで、加減速フィルタ１による指令時定
数をかける前の指令から実位置までのゲインＧは、 Ｇ＝｜Ｇ1 （ｊω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜ ＝〔｛１−（ω・Ｔ）2 ｝／４８〕 ・〔１＋｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ）〕 …（１１） により表すことができる。この式（１１）において、ゲ
インＧが１となるためには （ω・Ｔ）2 ｝／４４＝｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・
τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ） が成り立てばよく、また、前記式（９）の条件から、フ
ィードフォワードデータの遅れτは、 τ＝（１／４８）・Ｋｐ・Ｔ2 …（１２） となる。
数をかける前の指令から実位置までのゲインＧは、 Ｇ＝｜Ｇ1 （ｊω）｜・｜Ｇ2 （ｊω）｜ ＝〔｛１−（ω・Ｔ）2 ｝／４８〕 ・〔１＋｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ）〕 …（１１） により表すことができる。この式（１１）において、ゲ
インＧが１となるためには （ω・Ｔ）2 ｝／４４＝｛Ｋｐ・ω・ｓｉｎ（ω・
τ）｝／（Ｋｐ2 ・ω2 ） が成り立てばよく、また、前記式（９）の条件から、フ
ィードフォワードデータの遅れτは、 τ＝（１／４８）・Ｋｐ・Ｔ2 …（１２） となる。
【００４２】このベル型フィルタの場合において、例え
ば、ポジションゲインＫｐを３０とすると、時定数Ｔが
４８ｍｓｅｃの場合のフィードフォワードデータの遅れ
τ48は、１．４４ｍｓｅｃとなり、時定数Ｔが２４ｍｓ
ｅｃの場合のフィードフォワードデータの遅れτ24は、
０．３６ｍｓｅｃとなる。
ば、ポジションゲインＫｐを３０とすると、時定数Ｔが
４８ｍｓｅｃの場合のフィードフォワードデータの遅れ
τ48は、１．４４ｍｓｅｃとなり、時定数Ｔが２４ｍｓ
ｅｃの場合のフィードフォワードデータの遅れτ24は、
０．３６ｍｓｅｃとなる。
【００４３】したがって、時定数Ｔが４８ｍｓｅｃの場
合にフィードフォワードデータの遅れτを１．４４ｍｓ
ｅｃに設定し、時定数Ｔが２４ｍｓｅｃの場合にフィー
ドフォワードの遅れτを０．３６ｍｓｅｃに設定するこ
とによって、形状誤差を減少させることができる。
合にフィードフォワードデータの遅れτを１．４４ｍｓ
ｅｃに設定し、時定数Ｔが２４ｍｓｅｃの場合にフィー
ドフォワードの遅れτを０．３６ｍｓｅｃに設定するこ
とによって、形状誤差を減少させることができる。
【００４４】また、図３から図５は、ベル型フィルタの
場合において、ポジションゲインＫｐを４０（１／ｓｅ
ｃ）とした場合の比較例を示している。図３は、加減速
フィルタの時定数Ｔに対応したフィードフォワードデー
タの遅れτを設定した場合の形状誤差を示しており、図
４は、図３のフィードフォワードの遅れτのままで加減
速フィルタの時定数を変化させた場合の形状誤差を示し
ており、図５は、変化した加減速フィルタの時定数に対
応したフィルタデータの遅れτを設定した場合の形状誤
差を示している。
場合において、ポジションゲインＫｐを４０（１／ｓｅ
ｃ）とした場合の比較例を示している。図３は、加減速
フィルタの時定数Ｔに対応したフィードフォワードデー
タの遅れτを設定した場合の形状誤差を示しており、図
４は、図３のフィードフォワードの遅れτのままで加減
速フィルタの時定数を変化させた場合の形状誤差を示し
ており、図５は、変化した加減速フィルタの時定数に対
応したフィルタデータの遅れτを設定した場合の形状誤
差を示している。
【００４５】図３において、ポジションゲインＫｐが４
０（１／ｓｅｃ）で、加減速フィルタの時定数Ｔが２４
ｍｓｅｃの場合に対応するフィードフォワードデータの
遅れτは０．４８ｍｓｅｃである。このτを設定したフ
ィードフォワードによってサーボモータを加減速制御
し、半径Ｒが１０ｃｍの円弧を加工した場合には、半径
の減少を減少させることができる。
０（１／ｓｅｃ）で、加減速フィルタの時定数Ｔが２４
ｍｓｅｃの場合に対応するフィードフォワードデータの
遅れτは０．４８ｍｓｅｃである。このτを設定したフ
ィードフォワードによってサーボモータを加減速制御
し、半径Ｒが１０ｃｍの円弧を加工した場合には、半径
の減少を減少させることができる。
【００４６】また、加減速フィルタの時定数Ｔを３４ｍ
ｓｅｃとした場合に、適応するフィードフォワードデー
タの遅れτは０．９６３ｍｓｅｃである。図４は、この
遅れτの代わりに、図３における遅れτ（＝０．４８ｍ
ｓｅｃ）に設定したフィードフォワードによってサーボ
モータを加減速制御し、半径Ｒが１０ｃｍの円弧を加工
した場合の形状を示している。この場合には、約７μｍ
の半径減少が生じる。
ｓｅｃとした場合に、適応するフィードフォワードデー
タの遅れτは０．９６３ｍｓｅｃである。図４は、この
遅れτの代わりに、図３における遅れτ（＝０．４８ｍ
ｓｅｃ）に設定したフィードフォワードによってサーボ
モータを加減速制御し、半径Ｒが１０ｃｍの円弧を加工
した場合の形状を示している。この場合には、約７μｍ
の半径減少が生じる。
【００４７】これに対して、図５は、加減速フィルタの
時定数Ｔを３４ｍｓｅｃとし、フィードフォワードデー
タの遅れτを（０．４８ｍｓｅｃ＋０．５ｍｓｅｃ）と
して、適応する値（０．９６３ｍｓｅｃ）にほぼ近い値
に設定したフィードフォワードによってサーボモータを
加減速制御し、半径Ｒが１０ｃｍの円弧を加工した場合
の形状を示している。この場合には、半径の減少を減少
させることができる。
時定数Ｔを３４ｍｓｅｃとし、フィードフォワードデー
タの遅れτを（０．４８ｍｓｅｃ＋０．５ｍｓｅｃ）と
して、適応する値（０．９６３ｍｓｅｃ）にほぼ近い値
に設定したフィードフォワードによってサーボモータを
加減速制御し、半径Ｒが１０ｃｍの円弧を加工した場合
の形状を示している。この場合には、半径の減少を減少
させることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
指令時定数により生じる指令遅れによる形状誤差を低減
することができるサーボモータの加減速制御方式を提供
することができる。
指令時定数により生じる指令遅れによる形状誤差を低減
することができるサーボモータの加減速制御方式を提供
することができる。
【図１】本発明のサーボモータの加減速制御方式を説明
するブロック図である。
するブロック図である。
【図２】本発明のサーボモータの加減速制御方式による
形状誤差の補償を説明する図である。
形状誤差の補償を説明する図である。
【図３】ベル型フィルタの場合において、フィルタの時
定数が２４ｍｓｅｃ，フィードフォワードデータの遅れ
τが０．４８ｍｓｅｃの場合の形状誤差を示す図であ
る。
定数が２４ｍｓｅｃ，フィードフォワードデータの遅れ
τが０．４８ｍｓｅｃの場合の形状誤差を示す図であ
る。
【図４】ベル型フィルタの場合において、フィルタの時
定数が３４ｍｓｅｃ，フィードフォワードデータの遅れ
τが０．４８ｍｓｅｃの場合の形状誤差を示す図であ
る。
定数が３４ｍｓｅｃ，フィードフォワードデータの遅れ
τが０．４８ｍｓｅｃの場合の形状誤差を示す図であ
る。
【図５】ベル型フィルタの場合において、フィルタの時
定数が３４ｍｓｅｃ，フィードフォワードデータの遅れ
τが０．４８ｍｓｅｃ＋０．５ｍｓｅｃの場合の形状誤
差を示す図である。
定数が３４ｍｓｅｃ，フィードフォワードデータの遅れ
τが０．４８ｍｓｅｃ＋０．５ｍｓｅｃの場合の形状誤
差を示す図である。
１ 加減速フィルタ ２ 位置のフィードフォワード項 ３ 時間遅れの項 ４ ポジションゲイン ５ 積分項 １０ 指令による加工形状 １１ 時定数をかけた後の位置指令 １２ 補償しない場合の加工形状 Ａ 指令時定数による形状誤差 Ｂ サーボ系の遅れによる形状誤差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｐ 5/00 Ｇ０５Ｂ 19/407 Ｋ
Claims (6)
- 【請求項１】 補間後の移動指令を加減速フィルタを介
して得られる位置指令を用いてサーボモータの加減速を
制御する加減速制御方式において、前記位置指令を微分
し、微分された値を加減速フィルタの指令時定数に応じ
て時間遅れさせ、時間遅れされた値を位置のフィードフ
ォワード制御量とし、位置ループ制御で得られた制御量
に前記フィードフォワード制御量を加算したものを速度
指令とするフィードフォワード制御を行なうことを特徴
とするサーボモータの加減速制御方式。 - 【請求項２】 前記フィードフォワードにおける時間遅
れを、加減速フィルタのゲインとフィードフォワードの
ループのゲインの積が定数となるように、加減速フィル
タの指令時定数に応じて定めることを特徴とする請求項
１記載のサーボモータの加減速制御方式。 - 【請求項３】 前記フィードフォワードにおける時間遅
れτを、位置ループゲインＫｐと補間後の加減速フィル
タの指令時定数Ｔｓに対して、τ＝ｋ・Ｋｐ・Ｔｓ・Ｔ
ｓ（ｋは定数）とすることを特徴とする請求項１記載の
サーボモータの加減速制御方式。 - 【請求項４】 前記加減速フィルタの指令時定数は１段
のリニアの指令時定数であり、前記定数ｋは（１／２
４）であることを特徴とする請求項３記載のサーボモー
タの加減速制御方式。 - 【請求項５】 前記加減速フィルタの指令時定数は２段
のリニアの時定数であり、前記定数ｋは（１／４８）で
あることを特徴とする請求項３記載のサーボモータの加
減速制御方式。 - 【請求項６】 前記定数は１であることを特徴とする請
求項１記載のサーボモータの加減速制御方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18223895A JP3876010B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | サーボモータの加減速制御装置 |
| PCT/JP1996/001785 WO1997001805A1 (fr) | 1995-06-27 | 1996-06-27 | Procede de regulation d'acceleration/deceleration pour servomoteur |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18223895A JP3876010B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | サーボモータの加減速制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0916265A true JPH0916265A (ja) | 1997-01-17 |
| JP3876010B2 JP3876010B2 (ja) | 2007-01-31 |
Family
ID=16114766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18223895A Expired - Fee Related JP3876010B2 (ja) | 1995-06-27 | 1995-06-27 | サーボモータの加減速制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3876010B2 (ja) |
| WO (1) | WO1997001805A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003241802A (ja) * | 2001-12-10 | 2003-08-29 | Yaskawa Electric Corp | 最適指令作成装置 |
| JP2005135060A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Yaskawa Electric Corp | 軌跡追従制御のサーボ調整方法 |
| JPWO2016051542A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2017-04-27 | 株式会社牧野フライス製作所 | 送り軸制御方法および数値制御工作機械 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01108607A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-25 | Kobe Steel Ltd | 産業用ロボットのフィードフォワード制御装置 |
| JP2762364B2 (ja) * | 1989-03-20 | 1998-06-04 | ファナック株式会社 | サーボモータのフィードフォワード制御方法 |
| JPH04109305A (ja) * | 1990-08-30 | 1992-04-10 | Fanuc Ltd | サーボモータ制御方式 |
| JPH04271412A (ja) * | 1991-02-26 | 1992-09-28 | Toyoda Mach Works Ltd | ディジタルサーボ制御装置 |
| JPH04289904A (ja) * | 1991-03-19 | 1992-10-14 | Nec Corp | モータの位置制御方式 |
| JPH07123762A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-05-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モータドライブ装置 |
-
1995
- 1995-06-27 JP JP18223895A patent/JP3876010B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-06-27 WO PCT/JP1996/001785 patent/WO1997001805A1/ja active Application Filing
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003241802A (ja) * | 2001-12-10 | 2003-08-29 | Yaskawa Electric Corp | 最適指令作成装置 |
| JP2005135060A (ja) * | 2003-10-29 | 2005-05-26 | Yaskawa Electric Corp | 軌跡追従制御のサーボ調整方法 |
| JPWO2016051542A1 (ja) * | 2014-09-30 | 2017-04-27 | 株式会社牧野フライス製作所 | 送り軸制御方法および数値制御工作機械 |
| US10437225B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-10-08 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Feed shaft control method and numerically controlled machine tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3876010B2 (ja) | 2007-01-31 |
| WO1997001805A1 (fr) | 1997-01-16 |
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