JPH09204217A - Device, method for servo control, and device and method for robot control using the same - Google Patents

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

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JPH09204217A
JPH09204217A JP8033157A JP3315796A JPH09204217A JP H09204217 A JPH09204217 A JP H09204217A JP 8033157 A JP8033157 A JP 8033157A JP 3315796 A JP3315796 A JP 3315796A JP H09204217 A JPH09204217 A JP H09204217A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate an acceleration/deceleration curve, whose shape is specified by the critical performance of a controlled system, and to unify the algorithm of that generation. SOLUTION: At a servo controller 1, a peak velocity attaining time (Tp ) value deciding means 4 receives a command value issued by a commanding means 2 and decides the time Tp required for the velocity to reach the peak velocity from this value through the acceleration/deceleration curve. Then, an α value deciding means 5 decides the value of a parameter (α) for time base elongation/contraction as the function of non-dimensional quantity defined by dividing the value of Tp with its reference value and sends it to an acceleration/deceleration pattern generating means 3. The shape of acceleration/deceleration curve is specified by a critical characteristic line common for the respective driving axles of the controlled system, the peak velocity attaining time related to the reference function of this acceleration/ deceleration curve, and is defined as the reference value of parameter (α) for time base elongation/contraction, and the acceleration/deceleration curve is generated and sent to the controlled system by performing the elongating/controlling operation of time base direction to the reference function based on the α value and performing a magnifying operation to the reference function value based on the command value from the commanding means 2.

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、制御対象を構成する各駆
動軸に対して統一的なアルゴリズムに従う加減速パター
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 relates to a servo control which never exceeds the characteristic limit of a controlled object and generates an acceleration / deceleration pattern according to a unified algorithm for each drive axis which constitutes the controlled object. The present invention relates to an apparatus, a servo control method, a robot control apparatus, 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
いは加速制御後に所定期間の定速制御を経て減速制御へ
と移行させるような制御を行う場合には、加減速曲線
(若しくは加減速指令曲線)の形状等に係る制御が必要
である。
2. Description of the Related Art Generally, control is performed such that acceleration control is performed for a speed or angular velocity to be controlled and then deceleration control is performed, or deceleration control is performed after constant speed control for a predetermined period after acceleration control. When performing, it is necessary to control the shape of the acceleration / deceleration curve (or the acceleration / deceleration command curve).

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

【0004】図53は、横軸に時間tをとり、縦軸に速
度Ω=θ(1)をとって(位置関数θの右上の添え字
「(n)」(nは自然数。)は、時間tに関するn階の微
分を意味し、この略記法は以後も使用する。)、三角形
状の加減速曲線の形状の一例を示すものであり、t=T
Pの時点で速度がピーク値に達する加減速曲線aは、0
≦t≦TPの範囲において右上りに傾斜した直線状の加
速部bと、TP<t≦2・TPの範囲において右下がりに
傾斜した直線状の減速部cとからなっている。
In FIG. 53, the horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents velocity Ω = θ (1) (the subscript “(n)” (n is a natural number) at the upper right of the position function θ is This means an n-th derivative with respect to time t, and this abbreviation will be used hereafter.), Which shows an example of the shape of a triangular acceleration / deceleration curve, and t = T
The acceleration / deceleration curve a at which the speed reaches the peak value at the time of P is 0
In the range of ≤t≤T P , the linear acceleration part b is inclined to the upper right, and in the range of T P <t≤2 · T P , the linear deceleration part c is inclined to the lower right.

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

【0006】例えば、制御対象をモータ及びその駆動回
路を含む系(以下、「モータ系」という。)に特定した
場合には、θをモータの位相角と考えれば良く、図54
に示すように横軸にトルクTをとり、縦軸に回転速度N
をとったT−N線図上(図では第1象限だけを示す。)
において、加速時に動作点PがT=Ta、N=Naの四角
形dの辺上を矢印に示す向きに移動することになる(加
減速曲線aの加速部bの傾斜が正値で一定であること及
び減速部cの傾斜が負値で一定であることから明らかで
ある。)。
For example, when the control target is specified as a system including the motor and its drive circuit (hereinafter referred to as "motor system"), θ may be considered as the phase angle of the motor.
As shown in, the horizontal axis represents the torque T and the vertical axis represents the rotation speed N.
On the TN diagram (in the figure, only the first quadrant is shown).
At the time of acceleration, the operating point P moves in the direction indicated by the arrow on the side of the quadrangle d where T = T a and N = N a (the inclination of the acceleration part b of the acceleration / deceleration curve a is constant and constant). And the inclination of the deceleration part c is negative and constant.)

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

【0008】[0008]

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

【0009】即ち、図54に示すT−N線図において限
界T−N線eと、四角形dとの間に挟まれた部分f、f
(図に斜線で示す。)を制御上有効に用いることができ
ないため、制御動作の高速化を図るのが難しく、また、
高速化の実現のために大きな電流値を消費するため、高
出力な大型モータが必要となり、コストの増大をもたら
す原因となる。
That is, in the TN diagram shown in FIG. 54, the portions f, f sandwiched between the limit TN line e and the quadrangle d.
(Indicated by diagonal lines in the figure) cannot be effectively used for control, so it is difficult to speed up the control operation, and
Since a large current value is consumed to realize high speed, a large motor with high output is required, which causes an increase in cost.

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

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

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

【0013】[0013]

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

【0014】(1)制御対象の各駆動軸について加速度
(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
(実験等による。)した後、これらの限界特性線に対す
る内接近似によって各限界特性線を逸脱することのない
一の限界特性線を決定し、この限界特性線上に、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載っているという
条件下に加減速曲線の形状と、その基準関数及び該基準
関数に係るピーク速度到達時間を規定する。つまり、基
準関数やそのピーク速度到達時間を保有する加減速パタ
ーン生成手段を設けるとともに、これによって生成され
る加減速曲線に従う動作が制御対象の各駆動軸に共通の
限界特性線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 (by an experiment or the like) a limit characteristic line relating to characteristics of acceleration (or force or torque) with respect to speed (or speed, angular velocity or rotation speed) of each drive shaft to be controlled. One limit characteristic line that does not deviate from each limit characteristic line is determined by inscribed approximation to these limit characteristic lines, and acceleration (or force or torque) and velocity (or speed, angular velocity) are determined on this limit characteristic line. Alternatively, the shape of the acceleration / deceleration curve, the reference function thereof, and the peak speed arrival time related to the reference function are specified under the condition that the operating point defined by the rotational speed is included. That is, the acceleration / deceleration pattern generating means for holding the reference function and its peak speed arrival time is provided, and the operation according to the acceleration / deceleration curve generated by this is never deviated from the limit characteristic line common to each drive shaft to be controlled. The outer frame of control is specified in.

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

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

【0017】従って、本発明によれば、制御対象の各駆
動軸について共通の限界特性線に応じた加減速曲線の形
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、各駆動軸の運動がそれぞれの限界性能を
越えることのない加減速曲線を統一されたアルゴリズム
に従って生成することができる。
Therefore, according to the present invention, the shape of the acceleration / deceleration curve corresponding to the common limit characteristic line for each drive axis to be controlled, that is, the reference function is defined, and the scaling operation of the function value with this as the upper limit is performed. Since the acceleration / deceleration curve is generated by the time axis expansion / contraction operation, it is possible to generate an acceleration / deceleration curve in which the motion of each drive shaft does not exceed the respective limit performance according to a unified algorithm.

【0018】[0018]

【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.

【0019】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.

【0020】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.

【0021】a)制御対象の限界性能の如何によって加
減速曲線の形状が決定されること。つまり、制御対象は
常にその限界性能の範囲内で使用しなければならないと
いう制約を課せられており、よって加減速曲線の形状は
全く自由に選定することができるものではない。また、
加減速曲線の形状が設計者の能力や経験等によって左右
されるのでは、その都度思考錯誤を強いられるので設計
が非能率なものとなってしまう。
A) The shape of the acceleration / deceleration curve is determined depending on the limit performance of the controlled object. In other words, the controlled object is always constrained to be used within the range of its limit performance, and therefore the shape of the acceleration / deceleration curve cannot be freely selected. Also,
If the shape of the acceleration / deceleration curve depends on the ability and experience of the designer, thinking and error are forced each time, and the design becomes inefficient.

【0022】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され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.

【0023】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.

【0024】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.

【0025】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, whatever 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.

【0026】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.

【0027】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外
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 is required to have its limit performance characterized by acceleration (or force, torque, etc.)-Speed (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 excluded from the control targets 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.

【0028】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(多くの場合その面積がエネルギーやパワーで代
表される。)においては制御対象の性能や品質等が保証
されるが、その外部領域に踏み込んだ場合には制御対象
の性能や品質等が保証されなくなる。
Next, the acceleration (or force, torque, etc.)-Speed (or speed, angular velocity, rotation speed, etc.) characteristic that defines the limit performance of the controlled object is the position or angle with 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. A curve (characterized by a limit line. That is, the performance and quality of the controlled object in the curve and in the curve and the internal region surrounded by the two axes (in many cases, the area is represented by energy and power). However, the performance and quality of the controlled object cannot be guaranteed when the user goes into the external area.

【0029】例えば、制御対象をモータ系に特定する
と、図1に示すような特性を例示することができる。
For example, if the control target is specified to the motor system, the characteristics as shown in FIG. 1 can be exemplified.

【0030】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 a torque-speed (rotational speed) characteristic of an AC (alternating current) motor system (only the first quadrant is shown). The horizontal axis represents the torque T and the vertical axis represents the speed N. This shows several examples of the limit TN line and the rated TN line.

【0031】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, and a limit TN line g2 is a line of N = Nm. It is composed of a minute and a line segment that continuously slopes downward to the right and intersects the T axis at T = T2 (instantaneous maximum torque).

【0032】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 that connects the two line segments to the lower right.

【0033】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. 1 (c), 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.

【0034】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.

【0035】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 a control target, the effective values of mechanical power (power) and electric power (power consumption) of the motor will be described.

【0036】図2はサーボモータの近似的な等価回路を
簡単に示すものであり、制御電圧を示す可変電圧源Vc
cm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。
FIG. 2 simply shows an approximate equivalent circuit of the servomotor, which is a variable voltage source Vc indicating a control voltage.
With respect to cm, resistance (resistance value is “ RM ”) and electromotive force (motor torque constant is “K t ”, and motor angular velocity is “Ω”, then −K t · Ω. ) Is connected in series with the voltage source shown in FIG.

【0037】尚、説明の簡単化のため、図53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 description, a triangular acceleration / deceleration curve as shown in FIG. 53 (the peak speed arrival time is "T P ", the speed peak 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.

【0038】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.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】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.

【0041】[0041]

【数1】 [Equation 1]

【0042】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。
[0042] Thus, the effective value in the period 2 · T P "I
P RMS ", this becomes as shown in the following equation.

【0043】[0043]

【数2】 [Equation 2]

【0044】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.

【0045】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 supply to the mechanical part through the motor during the operation of the motor is set to " K P
(T) ”and the effective value in the period 2 · T P is“ K P RMS ”, this becomes the following formula.

【0046】[0046]

【数3】 (Equation 3)

【0047】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.

【0048】[0048]

【数4】 (Equation 4)

【0049】[0049]

【数5】 (Equation 5)

【0050】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.

【0051】図3において加減速曲線ji(i=1乃至
4)は、それぞれのピーク速度到達時間がTPi(i=1
乃至4)とされ、そのピーク速度がΩpi(i=1乃至
4)とされている。
In FIG. 3, the acceleration / deceleration curve j i (i = 1 to 4) has the respective peak velocity arrival times T Pi (i = 1).
To 4) and the peak speed is Ω pi (i = 1 to 4).

【0052】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).

【0053】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.

【0054】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.

【0055】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.

【0056】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.

【0057】[0057]

【数6】 (Equation 6)

【0058】つまり、図5に示すように横軸にΔθをと
り縦軸にTPをとった場合に、A点とB点とを結ぶ放物
線prに示すように両者の関係を規定すれば、如何なる
Δθで制御対象の連続動作を行う場合でも制御対象の温
度を一定に保つことができる。尚、図5のA点は制御対
象の周波数特性の限界によって決まるTPの最小値TPMI
Nに対応する点、また、B点はピーク速度Ωpの最大値に
対応する点をそれぞれ示している。
That is, when Δθ is taken on the horizontal axis and T P is taken on the vertical axis as shown in FIG. 5, if the relationship between the two is defined as shown by the parabola pr connecting points A and B, The temperature of the controlled object can be kept constant even when the continuous operation of the controlled object is performed at any Δθ. The point A in FIG. 5 is the minimum value T PMI of T P determined by the limit of the frequency characteristics of the controlled object.
A point corresponding to N, and a point B indicates a point corresponding to the maximum value of the peak velocity Ω p .

【0059】KRMSを一定に制御する場合には、TP
Δθの3分の2乗に比例するという関係式が導かれ、ま
た、IRMSKRMSを一定に制御する場合にはΔθの2
乗を含むTPの4次方程式が導かれるので、これらに基
づいて図5の場合と同様にΔθ−TP特性を規定するこ
とができる。
In the case of controlling K P RMS constant, the relational expression that T P is proportional to the third power of Δθ is derived, and in the case of controlling I P RMS + K P RMS 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.

【0060】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.

【0061】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.

【0062】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 a unified algorithm regardless of its shape.

【0063】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. .

【0064】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 for determining 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”.

【0065】また、可スケーリングパターンの基準関数
を「規格化関数」と呼び、これを「θN(τ/T)」と
記す。但し、「τ」は時間軸パラメータ、Tは制御系の
時定数を代表するもので、τ/Tに無次元化するために
必要な定数である。
The standard function of the scalable pattern is called a "normalization function", which will be referred to as "θ N (τ / T)". However, “τ” represents a time axis parameter, T represents a time constant of the control system, and is a constant necessary for making dimensionless to τ / T.

【0066】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。
The position function related to the scalable pattern is ".THETA. (T)" (where t is real time), and the time axis expansion / contraction parameter is defined by the relationship "t = .alpha..tau.". Introduce “α”.

【0067】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 .

【0068】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.

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】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、規格化速度θN (1)が常に定速部
を含むとは限らないので(つまり、期間Tc=0)、こ
の場合には規格化速度θN (1)を加速部と減速部だけを有
するように定義しておき、Tc≠0の場合にのみスケー
リング操作後の加速部や定速部に対して定速部を付加す
ることができる。
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. Since the standardized speed θ N (1) does not always include the constant speed part (that is, the period T c = 0), the standardized speed θ N (1) is set to the acceleration part and the deceleration part in this case. It is possible to add the constant velocity part to the acceleration part and the constant velocity part after the scaling operation only when T c ≠ 0.

【0071】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.

【0072】[0072]

【数7】 (Equation 7)

【0073】[0073]

【数8】 (Equation 8)

【0074】[0074]

【数9】 [Equation 9]

【0075】[0075]

【数10】 (Equation 10)

【0076】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
む場合でも、一般に「θN(∞/T)=1」を満足する
必要がある。
The expression [7] means the existence of the peak speed value of the standardized speed, and the expression [10] implicitly assumes that the deceleration portion does not include a vibration component. Generally, it is necessary to satisfy “θ N (∞ / T) = 1” even when the component is included.

【0077】次に、説明の便宜上、規格化関数θNに対
して一般性を損なわない程度の仮定を設けることにす
る。
Next, for convenience of explanation, an assumption is made for the standardization function θ N to the extent that generality is not impaired.

【0078】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 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. .

【0079】[0079]

【数11】 [Equation 11]

【0080】[0080]

【数12】 (Equation 12)

【0081】尚、これらの仮定はあくまで便宜上のもの
であり、TPnの設定や、加減速曲線の形状についての任
意性をできるだけ減らすことで、説明に具体性を与える
ことを目的とした仮定に過ぎないことに注意を要する。
It should be noted that these assumptions are for convenience only, and the assumptions are intended to give concreteness to the 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.

【0082】規格化関数θNの具体例を示すと、例え
ば、下記のような関数を挙げることができる。
Specific examples of the standardizing function θ N include the following functions.

【0083】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.

【0084】[0084]

【数13】 (Equation 13)

【0085】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.

【0086】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.

【0087】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 configured as a third-order low-pass filter, and the output when the position command of the ramp signal as shown in FIG. 7 (this is referred to as “Δθ REF ”) is input is used. By doing so, it becomes unnecessary to explicitly perform the calculation related to the normalization function. That is, in general, the response characteristic of the servo system is not always expressed by an analytical expression, and therefore it is useful from a practical point of view to introduce a virtual servo system that imitates the actual servo system.

【0088】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.

【0089】[0089]

【数14】 [Equation 14]

【0090】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.

【0091】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.

【0092】[0092]

【数15】 (Equation 15)

【0093】さて、以上のように規格化関数θNが定義
されると、これに基づいて可スケーリングパターンを下
式のように定義することができる。
Now, when the normalization function θ N is defined as described above, the scalable pattern can be defined as the following equation based on this.

【0094】[0094]

【数16】 (Equation 16)

【0095】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.

【0096】[0096]

【数17】 [Equation 17]

【0097】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.

【0098】[0098]

【数18】 (Equation 18)

【0099】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”). .).

【0100】[0100]

【数19】 [Equation 19]

【0101】これらの式から可スケーリングパターンに
係る関数は、規格化関数等に対する時間軸方向の伸縮操
作と、関数値そのものに対する変倍操作とを独立に行う
ことによって得られることが明らかとなる。
From these equations, it becomes clear that the function related to the scalable pattern can be obtained by independently performing the expansion / contraction operation in the time axis direction for the normalization function etc. and the scaling operation for the function value itself.

【0102】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 normalized 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.

【0103】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 standardized function) is given in advance, it is independent in the vertical axis direction (variation direction of the function value) or in the horizontal axis (time axis) direction. By adopting the rule of performing expansion / contraction operation (scaling), the normalized function θ N or the normalized speed θ N (1)
The acceleration / deceleration pattern can be freely controlled regardless of the shape of the. In other words, all the acceleration / deceleration patterns generated by such a method are included in the scalable pattern.

【0104】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 [Equation 13] to [Equation 15] into [Equation 16] to [Equation 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.

【0105】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).

【0106】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 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.

【0107】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.

【0108】[0108]

【数20】 (Equation 20)

【0109】[0109]

【数21】 (Equation 21)

【0110】[数21]式は、可スケーリングパターン
に従って運動制御を行った時のモータの実効電流値が、
規格化加速度の実効値(θRMS (2))、Δθ及びαから求
められることを示している。
In the equation [21], the effective current value of the motor when the motion control is performed according to the scalable pattern is
It shows that it can be calculated from the effective value of the normalized acceleration (θ RMS (2) ), Δθ and α.

【0111】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.

【0112】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 can realize the unification of the acceleration / deceleration pattern generation algorithms, but 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.

【0113】制御対象の限界性能は、前述したように加
速度−速度特性線図等における限界特性線によって規定
され、これが加減速パターンの設計指針となることは容
易に理解される。何故なら、制御対象の運動は特性線図
上の動作点若しくは動作点の軌跡に1対1に対応してお
り、限界特性線を境界とする動作保証範囲から動作点が
逸脱するような加減速パターンの生成は制御上許されな
いか又は危険を伴うからである。
The limit performance of the controlled object is defined by the limit characteristic line in the acceleration-speed characteristic diagram or the like as described above, and it is easily understood that this serves as a design guideline for the acceleration / deceleration pattern. This is because the motion of the controlled object corresponds to the operating point or the locus of the operating point on the characteristic diagram in a one-to-one manner, and the acceleration / deceleration is such that the operating point deviates from the guaranteed operating range bounded by the limit characteristic line. This is because the generation of the pattern is not permitted or dangerous in terms of control.

【0114】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.

【0115】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.

【0116】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.

【0117】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, it should be noted that θ N (2) is θ N
This means that it is a monovalent function for (1) . For example, as shown in FIG. 10A, there are a plurality of acceleration values corresponding to one value of θ N (1) , or as shown in FIG. 10B, a locus including a loop is not drawn. That is.

【0118】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,θNP
(1))に止まっていることになる。
When the acceleration / deceleration curve relating to the normalization function includes the constant velocity part, the operating point Q is (0, θ NP) during this period.
(1) ).

【0119】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.

【0120】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.

【0121】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.

【0122】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.

【0123】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.

【0124】[0124]

【数22】 (Equation 22)

【0125】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 in consideration of the arbitrariness of the selection of the peak velocity arrival time T Pn related to the normalization function. Corresponds to the case you choose.

【0126】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. .

【0127】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.

【0128】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, with respect to the standardizing function and the function relating to the scalable pattern, the physical meaning of the area surrounded by the loci of the operating points will be described.

【0129】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 while a constant torque load is applied to the motor, the effective value of the mechanical power is the torque-speed characteristic diagram. It is represented by the area of a quadrangle region surrounded by the locus drawn by the operating point and the acceleration axis and the velocity axis in the following, but in the following, the area within the locus drawn by the operating point will be examined when performing acceleration / deceleration motion .

【0130】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 represents θ N (2) and Θ (2), and the vertical axis represents θ (1) and Θ (1). * b is shown together.

【0131】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.

【0132】[0132]

【数23】 (Equation 23)

【0133】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.

【0134】[0134]

【数24】 (Equation 24)

【0135】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.

【0136】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.

【0137】[0137]

【数25】 (Equation 25)

【0138】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.

【0139】[0139]

【数26】 (Equation 26)

【0140】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, and therefore 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 .).

【0141】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 as described above, 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.

【0142】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.

【0143】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.

【0144】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.

【0145】[0145]

【数27】 [Equation 27]

【0146】尚、上式中の「ΘF (1)」は汎関数である。F (1) " in the above equation is a functional.

【0147】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.

【0148】[0148]

【数28】 [Equation 28]

【0149】上式は明らかに微分方程式であり、これを
解くことによって下式のような解を得ることができる。
The above equation is obviously a differential equation, and by solving it, a solution like the following equation can be obtained.

【0150】[0150]

【数29】 (Equation 29)

【0151】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).

【0152】[0152]

【数30】 [Equation 30]

【0153】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 is clear that the locus Mt defines the shape of the acceleration / deceleration curve.
We will supplement that understanding by presenting some concrete examples.

【0154】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 a 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 .

【0155】線分Labは、その傾き(これを「−Tm
とする。)やΘ(1)軸上の切片(これを「Θc (1)」とす
る。)が点Aと点Bの座標値を与えれば決まるので、限
界特性線Lは下式のように表すことができる。
The line segment Lab has its slope (this is "-T m "
And ) Or the intercept on the Θ (1) axis (this is referred to as “Θ c (1) ”) is determined by giving the coordinate values of points A and B, so the limit characteristic line L is expressed by the following equation. be able to.

【0156】[0156]

【数31】 (Equation 31)

【0157】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].

【0158】[0158]

【数32】 (Equation 32)

【0159】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.

【0160】[0160]

【数33】 [Equation 33]

【0161】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 (which is irrelevant to the area s described above).

【0162】[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.

【0163】[0163]

【数34】 (Equation 34)

【0164】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) is obtained as the following equation.

【0165】[0165]

【数35】 (Equation 35)

【0166】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.

【0167】[0167]

【数36】 [Equation 36]

【0168】[0168]

【数37】 (37)

【0169】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, assuming that the time for the speed Θ (1) to reach its maximum value Θ MAX (1) is “T PMAX ”, in equation (37), 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].

【0170】[0170]

【数38】 (38)

【0171】[0171]

【数39】 [Equation 39]

【0172】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.

【0173】[0173]

【数40】 (Equation 40)

【0174】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.

【0175】[0175]

【数41】 [Equation 41]

【0176】[0176]

【数42】 (Equation 42)

【0177】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 the determination of the integration constant C, the following equation [Equation 4
3], the boundary condition at t = T a may be used.

【0178】[0178]

【数43】 [Equation 43]

【0179】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.

【0180】[0180]

【数44】 [Equation 44]

【0181】[0181]

【数45】 [Equation 45]

【0182】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 in 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).

【0183】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 '.

【0184】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.

【0185】[0185]

【数46】 [Equation 46]

【0186】[0186]

【数47】 [Equation 47]

【0187】[0187]

【数48】 [Equation 48]

【0188】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 still 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.

【0189】[0189]

【数49】 [Equation 49]

【0190】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 omitted because it is not important (the acceleration / deceleration curve and T- This will supplement the description of the correspondence with the loci on the N-diagram.)

【0191】[0191]

【数50】 [Equation 50]

【0192】[0192]

【数51】 (Equation 51)

【0193】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.

【0194】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 permitted 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.

【0195】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, for the controlled object, T PMAX (maximum peak velocity arrival time) and Δθ MAX (= Θ (T PMAX )) always exist, and these are bounded 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.

【0196】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)」とおいて可スケーリン
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, the position function related to such an acceleration / deceleration pattern is defined as "Θ MAX (t)", and the normalization function θ N related to the scalable pattern is defined as the following equation.

【0197】[0197]

【数52】 [Equation 52]

【0198】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 [Equation 53], and a function related to the scalable pattern, for example, the position function Θ ( t) is determined as shown in the following expression [Equation 54].

【0199】[0199]

【数53】 (Equation 53)

【0200】[0200]

【数54】 (Equation 54)

【0201】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.

【0202】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.

【0203】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.

【0204】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.

【0205】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。
[0205] 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.

【0206】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 .

【0207】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。
Further, the second 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.

【0208】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 is simple. For example, even if it is a curve, it is sufficient if it can be expressed easily by an analytical expression. Since these methods are complementary, there is no practical problem due to the combination of these methods. An acceleration / deceleration curve can be obtained. That is, when the limit characteristic line L is complicated, the inscribed method is required to obtain the approximate expression, and the low-pass filter method is required to smoothly connect the approximate characteristic lines.

【0209】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 matters of the above a) and b), 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.

【0210】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 structure of the servo control device. The servo control device 1 includes a command means 2, an acceleration / deceleration pattern generation means 3, a T P (peak speed arrival time) value determination means 4, α ( The time axis expansion / contraction parameter) value determining means 5 and the low-pass filter 6 are included.

【0211】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 or the like) issued by the command means 2 is used as the acceleration / deceleration pattern generation means 3 and the T P value determination means 4.
Sent to

【0212】TP値決定手段4は、位置指令ΔθとTP
との関係を規定するものであり、そΔθに対応したTP
値を決定して、これを後段のα値決定手段5に送出す
る。
The T P value determining means 4 defines the relationship between the position command Δθ and the T P value, and T P value corresponding to the Δ P
The value is determined, and this value is sent to the α value determining means 5 in the subsequent stage.

【0213】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。
[0213] 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.

【0214】そこで、例えば、点MINと点MINとの
間を、図示するように直線で結んだ特性を考えると、0
≦Δθ≦ΔθMINの範囲ではTP=TPMIN、ΔθMIN≦Δ
θ≦ΔθMAXの範囲では直線の傾斜に応じたTP値(但
し、TPMIN≦TP≦TPMAX)、Δθ≧ΔθMAXの範囲では
P=TPMAXがそれぞれ得られることになる。
Therefore, for example, considering a characteristic in which a point MIN and a point MIN are connected by a straight line as shown in the figure, 0 is obtained.
In the range of ≦ Δθ ≦ Δθ MIN , T P = T PMIN , Δθ MIN ≦ Δ
In the range of θ ≦ Δθ MAX , the T P value (where T PMIN ≦ T P ≦ T PMAX ) according to the inclination of the straight line is obtained, and in the range of Δθ ≧ Δθ MAX , T P = T PMAX is obtained.

【0215】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.

【0216】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。
If FIG. 23 (a) is generalized to the case where the acceleration / deceleration curve includes a constant velocity 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 .

【0217】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、特性線が同図
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
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 point MIN and the point MAX approach each other as shown by the one-dot chain line in FIG. Is 2 as shown by the chain double-dashed line
Two points coincide (that is, T P is constant until this point is reached, but beyond this, the T P value becomes the maximum speed Θ MAX (
It depends on 1) . ) It will be.

【0218】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.

【0219】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。
Acceleration / deceleration pattern generation means 3 is 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.

【0220】加減速パターン生成手段3の出力は、上記
ローパスフィルタ法を用いる場合には、ローパスフィル
タ6を経た後制御対象となるサーボ系7に送出される
が、場合によっては、図22に1点鎖線に示すように、
そのままサーボ系7に送出される。尚、ここにいう「サ
ーボ系」とは、制御対象である駆動源及び/又は駆動機
構の他、サーボ回路等を含む広い系を意味している。ま
た、図22のうちサーボ系7を除く部分は制御装置にお
いてソフトウェア処理により実現することができる部分
である。
When the low-pass filter method is used, the output of the acceleration / deceleration pattern generating means 3 is sent to the servo system 7 to be controlled after passing through the low-pass filter 6, but depending on the case, it is 1 in FIG. As shown by the dotted line,
It is sent to the servo system 7 as it is. The “servo system” here means a wide system including a servo circuit and the like in addition to a drive source and / or a drive mechanism to be controlled. Further, in FIG. 22, the portion excluding the servo system 7 is a portion that can be realized by software processing in the control device.

【0221】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.

【0222】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.

【0223】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.

【0224】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).

【0225】次ステップS4において、規格化関数につ
いてΔθやαに係るスケーリング操作を行うことで、可
スケーリングパターンを生成する。つまり、ステップS
2で決定される規格化関数に対するスケーリング操作
(図8参照。)によって得られる加減速パターンは、こ
れに従って特性線図上を移動する動作点の軌跡が制御対
象の限界性能特性線によって限定される範囲を逸脱する
ことなく範囲内に常に位置することになる。尚、蛇足で
はあるが、αに関するスケーリング則に関して、TP
の時間の次元についてはα倍則、速度の次元については
α分の1倍則、加速度や電流の次元についてはαの2乗
分の1倍則に従う。
In the next step S4, 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.

【0226】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.

【0227】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.

【0228】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 generating 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.

【0229】尚、限界特性線についての基準形状を予め
用意しておき、該基準形状に対する横軸方向への変倍率
(これを「T_rate」とする。)や縦軸方向への変
倍率(これを「S_rate」とする。)を自由に指定
することができるように構成すれば、これらの変倍率の
指定によって限界特性線の形状を自在に伸縮することが
できるので便利である。図14に示す例では、限界特性
線Lの形状が点A、Bの位置座標を示す4つのパラメー
タによって特定できるが、限界特性線の基準形状を予め
決めておき(つまり、その点A、Bを固定する。)、変
倍率の組(T_rate,S_rate)を指定するこ
とによって基準形状を横軸方向や縦軸方向に各別の変倍
率でもって伸縮させることができる。例えば、(T_r
ate=0.7,S_rate=0.5)であれば、限
界特性線が横軸方向には70%だけ縮まり、縦軸方向に
は50%だけ縮まることになる。よって、適当な教示手
段によってこれらの変倍率を装置に指示することができ
るような構成を用いれば、パラメータの数が減るので使
い勝手が向上する。
A reference shape for the limit characteristic line is prepared in advance, and a scaling factor in the horizontal axis direction (this is referred to as “T_rate”) and a scaling factor in the vertical axis direction (this) are prepared with respect to the reference shape. Is referred to as "S_rate".), It is convenient because the shape of the limit characteristic line can be freely expanded or contracted by specifying these scaling factors. In the example shown in FIG. 14, the shape of the limit characteristic line L can be specified by four parameters indicating the position coordinates of the points A and B, but the reference shape of the limit characteristic line is determined in advance (that is, the points A and B). By designating a set of scaling factors (T_rate, S_rate), the reference shape can be expanded or contracted in the horizontal axis direction or the vertical axis direction by different scaling factors. For example, (T_r
If ate = 0.7 and S_rate = 0.5), the limit characteristic line shrinks by 70% in the horizontal axis direction and shrinks by 50% in the vertical axis direction. Therefore, if a structure in which these scaling factors can be instructed to the apparatus by an appropriate teaching means is used, the number of parameters is reduced and the usability is improved.

【0230】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 explained above, the explanation of the present article will be started.

【0231】上述したように、可スケーリングパターン
は移動量Δθに関する変倍操作と時間軸伸縮用パラメー
タα値による変倍操作との組み合わせによって制御され
るが、図18のような時間軸操作が常に妥当であるか否
かについて検討の余地がある。
As described above, the scalable pattern is controlled by a combination of the scaling operation relating to the movement amount Δθ and the scaling operation using the time axis expansion / contraction parameter α value. However, the time axis operation as shown in FIG. There is room for consideration as to whether it is appropriate.

【0232】例えば、限界特性線が図14に示す例のよ
うに与えられる場合には、可スケーリングパターンの生
成にあたって必要な量は(ΘMAX (2),ΘaMAX (1))、
(ΘPMA X (2),ΘMAX (1))、ΔθMAX、TPMAXである
(尚、あとの2つの量は前者の4つの量から算出され
る。)。
[0232] For example, when the limit characteristic line is given as in the example shown in FIG. 14, the amount required when generating the variable scaling pattern (Θ MAX (2), Θ aMAX (1)),
PMA X (2) , Θ MAX (1) ), Δθ MAX , and T PMAX (note that the other two quantities are calculated from the former four quantities).

【0233】今、ΔθをΔθMAXで割ることによって導
入される変倍用パラメータ(これを「α′」とする。)
を考え、ピーク速度到達時間をTPMAXとしたままで、移
動量Δθを変化させた場合には(但し、Δθ≦ΔθMAX
とし、α′=Δθ/ΔθMAX(≦1)とする。)、図2
5に示すように、限界特性線Lに対してΘ(1)軸、Θ(2)
軸についてともにα倍の伸縮操作を施すことによって1
点鎖線で示すような特性線L′が得られることになる。
Now, a scaling parameter introduced by dividing Δθ by Δθ MAX (this is referred to as “α ′”).
When the movement amount Δθ is changed while keeping the peak speed arrival time at T PMAX , (where Δθ ≤ Δθ MAX
And α ′ = Δθ / Δθ MAX (≦ 1). ), FIG. 2
As shown in 5, the Θ (1) axis and Θ (2) with respect to the limit characteristic line L
By performing both α times expansion and contraction operations on the shaft, 1
A characteristic line L'as shown by a dashed line is obtained.

【0234】しかしながら、このような特性線では制御
対象の動作制御にとってかなり余裕をもったものとな
る。例えば、制御対象を定電流駆動のパルスモータに特
定した場合には、モータの回転や停止に無関係にある程
度の電流が流れるため、モータの発熱量がほぼ一定であ
る以上はΘ(2)軸上の動作点をΘMAX (2)により近づける
ことが好ましい。
However, such a characteristic line has a considerable margin for the operation control of the controlled object. For example, the control target when identified to the pulse motor of the constant current drive, in order to independently flow a certain amount of current to rotation and stopping of the motor, or the calorific value of the motor is substantially constant theta (2) on the axis It is preferable that the operating point of is closer to Θ MAX (2) .

【0235】そこで、制御対象の動作をより速く制御す
るために、時間軸方向の伸縮操作についてはこれを√
α′倍で短縮するように操作すれば、図18に示したよ
うに時間軸方向のα倍の伸縮操作が、Θ(2)軸について
はαの2乗倍、Θ(1)軸についてはα倍の伸縮作用を生
じさせることに注意すると、1点鎖線で示す特性線L′
を基準としたとき、Θ(2)軸については1/√α′の2
乗倍、Θ(1)軸については1/√α′倍に伸張されるこ
とになり、その結果、図25に破線で示すような特性線
L′′が得られることになる。
Therefore, in order to control the operation of the controlled object faster, this is √ for the expansion / contraction operation in the time axis direction.
If the operation is performed by shortening by α ′ times, as shown in FIG. 18, the expansion / contraction operation by α times in the time axis direction is performed by multiplying α squared for the Θ (2) axis and for the Θ (1) axis. Note that the characteristic line L'shown by the alternate long and short dash line shows that an expansion and contraction action of α times is generated.
With respect to Θ (2) axis, 2 of 1 / √α '
The multiplication and the Θ (1) axis are expanded by 1 / √α ′ times, and as a result, the characteristic line L ″ shown by the broken line in FIG. 25 is obtained.

【0236】つまり、上記の変倍操作は以下のようにま
とめることができる。
That is, the above-mentioned scaling operations can be summarized as follows.

【0237】(A)移動量Δθに関する伸縮(比α′)
とは、速度軸(Θ(1))及び加速度軸(Θ(2))をそれぞ
れα′倍することである。
(A) Expansion / contraction related to the movement amount Δθ (ratio α ′)
Is to multiply the velocity axis (Θ (1) ) and the acceleration axis (Θ (2) ) by α '.

【0238】(B)時間軸に関する伸縮(比√α′)と
は、速度軸(Θ(1))を1/√α′倍し、加速度軸(Θ
(2))を1/α′倍することである。
(B) Expansion / contraction on the time axis (ratio √α ') means that the velocity axis (Θ (1) ) is multiplied by 1 / √α' and the acceleration axis (Θ
(2) ) is multiplied by 1 / α '.

【0239】従って、(A)と(B)との合成操作は、
速度軸をα′/(√α′)=√α′倍し、加速度軸を
α′/(√α′)2=1倍にすることに他ならない。
Therefore, the combining operation of (A) and (B) is
It is nothing but the multiplication of the velocity axis by α '/ (√α') = √α 'and the acceleration axis by α' / (√α ') 2 = 1.

【0240】上述したように時間軸に係る1/√α′の
伸縮操作は、可スケーリングパターンの規格化関数θN
(t)中の変数t/Tをt/((√α′)・T)に変更
することと等価であるから、限界特性線Lの場合の可ス
ケーリングパターンの関数表現は下式[数55]及び
[数56]のようになる(規格化関数は下式においてα
=1としたものである。)。尚、これ以後、α′と前記
αとを区別することなく単にαと記す。
As described above, the expansion / contraction operation of 1 / √α 'on the time axis is performed by the normalizing function θ N of the scalable pattern.
Since it is equivalent to changing the variable t / T in (t) to t / ((√α ′) · T), the functional expression of the scalable pattern in the case of the limit characteristic line L is expressed by ] And [Equation 56] (the normalization function is
= 1. ). Hereafter, α ′ will be simply referred to as α without distinguishing it.

【0241】[0241]

【数55】 [Equation 55]

【0242】[0242]

【数56】 [Equation 56]

【0243】尚、上式中の諸量については下式に示す通
りである。また、[数55]式乃至[数58]式は、前
記した[数44]式や[数45]式等における諸量につ
いて必要に応じて下付き添え字「MAX」を付したもの
を変形したものであり、本質的な内容の相違はない。
The quantities in the above equation are as shown in the following equation. Further, the equations [55] to [58] are modified by subscripting "MAX" as necessary for various quantities in the equations [44] and [45]. There is no essential difference in content.

【0244】[0244]

【数57】 [Equation 57]

【0245】[0245]

【数58】 [Equation 58]

【0246】上記のような時間軸方向における√α倍の
短縮によって、ピーク速度到達時間TPは下式に示す変
換則に従うことを意味する。
By shortening by √α times in the time axis direction as described above, it means that the peak velocity arrival time T P follows the conversion rule shown in the following equation.

【0247】[0247]

【数59】 [Equation 59]

【0248】上式の内容をグラフ化したものが、図26
(a)に示すΔθ−TP図であり、その縦軸を総移動時
間Tallに拡張したものが図26(b)に示すΔθ−T
all図である。0≦Δθ≦ΔθMAXの範囲に示すグラフ曲
線が放物線状であることは[数56]式から明らかであ
る。
A graph of the contents of the above equation is shown in FIG.
A [Delta] [theta]-T P diagram shown in (a), Δθ-T of an extension of its longitudinal axis on the total movement time T all is shown in FIG. 26 (b)
It is an all figure. It is clear from the equation [56] that the graph curve shown in the range of 0 ≦ Δθ ≦ Δθ MAX is parabolic.

【0249】尚、[数12]式の定義ではα=TP/T
PMAXとされたが、[数56]式から分かるように上記の
場合にはαがTP/TPMAXの2乗に比例することにな
り、この結果はαが一般にはTP/TPMAXの関数によっ
て決定されることを意味する。
In the definition of the equation [12], α = T P / T
Although PMAX is used, as can be seen from [Equation 56], α is proportional to the square of T P / T PMAX in the above case, and the result is that α is generally T P / T PMAX Means to be determined by a function.

【0250】また、以上の説明は制御対象が一の駆動軸
のみを有する場合について行なったが、上記の議論を複
数の駆動軸を含む制御対象に拡張することは容易であ
る。何故なら、各駆動軸に係るα値やΔθをそれぞれ識
別数字i(=1、2、・・・M)を付すことによって区
別するとき、例えば、各駆動軸に共通のα(これを「α
CM N」とする。)を下式に示すように決定すれば良いか
らである。
Although the above description has been made for the case where the controlled object has only one drive shaft, it is easy to extend the above discussion to the controlled object including a plurality of drive shafts. This is because when the α value and Δθ related to each drive shaft are distinguished by attaching the identification numbers i (= 1, 2, ... M), for example, a common α for each drive shaft (
CM N ". ) Is determined as shown in the following equation.

【0251】[0251]

【数60】 [Equation 60]

【0252】但し、上式にはΔθMAXについての暗黙の
仮定が導入されていることに注意を要する。
However, note that the above equation introduces an implicit assumption about Δθ MAX .

【0253】即ち、各駆動軸については限界特性線がそ
れぞれ異なっており、ΔθMAXについても駆動軸毎に独
立しており、これを[数60]式のように共通化する訳
にはいかないからである。
That is, the limit characteristic lines are different for each drive axis, and Δθ MAX is also independent for each drive axis, and this cannot be shared as in the formula [60]. Is.

【0254】よって、複数の駆動軸によって制御対象の
運動が行われる場合には、各駆動軸についての最大公約
数たるべき限界特性線が必要であり、このような限界特
性線を選定したときに初めて一のΔθMAXが決定され
て、[数60]式のようなα値の選択が可能となる。何
故なら、各駆動軸については限界特性線がそれぞれ異な
っている場合に、ある駆動軸に係る限界特性線を基準に
して可スケーリングパターンを生成したのでは、他の駆
動軸の運動の安全性が保証されない場合が生じるからで
ある。
Therefore, when the motion of the controlled object is performed by a plurality of drive shafts, a limit characteristic line which is the greatest common divisor for each drive shaft is required. When such a limit characteristic line is selected, For the first time, one Δθ MAX is determined, and it becomes possible to select the α value as in the formula [60]. This is because if the limit characteristic lines for each drive axis are different, and if a scalable pattern is generated based on the limit characteristic line for a certain drive axis, the safety of movement of other drive axes will be improved. This is because it may not be guaranteed.

【0255】そこで、以下では複数の駆動軸にとっての
最大公約数たるべき限界特性線の選定について説明す
る。
Therefore, description will be made below regarding the selection of the limiting characteristic line which should be the greatest common divisor for a plurality of drive shafts.

【0256】図27乃至図35は制御対象が2つの駆動
軸を有し、かつそれらの限界特性線が図14に示すよう
な形状を有している場合の互いの関係を例示したもので
ある。
FIGS. 27 to 35 exemplify the mutual relations when the controlled object has two drive shafts and the limiting characteristic lines thereof have the shapes as shown in FIG. .

【0257】図27は一方の駆動軸に係る限界特性線L
1が他方の駆動軸に係る限界特性線L2の内側に位置す
る例を示し、図28は一方の限界特性線L1に係るΘ
1MAX (2 )と他方の限界特性線L2に係るΘ2MAX (2)とを比
較した場合にΘ1MAX (2)<Θ2MA X (2)とされ、また一方の
限界特性線L1に係るΘ1MAX (1)と他方の限界特性線L
2に係るΘ2MAX (1)とを比較した場合にΘ1MAX (1)>Θ
2MAX (1)とされており、限界特性線L1の傾斜部L1a
bが限界特性線L2のうちΘ(2)軸に平行な水平部L2
bと交差している例を示している。
FIG. 27 shows a limit characteristic line L relating to one drive shaft.
1 is located inside the limit characteristic line L2 related to the other drive shaft, and FIG. 28 shows Θ related to one limit characteristic line L1.
When 1MAX (2 ) and Θ 2MAX (2) related to the other limit characteristic line L2 are compared, Θ 1MAX (2)2MA X (2), and Θ 1MAX related to one limit characteristic line L1. (1) and the other limit characteristic line L
2 is compared with Θ 2MAX (1) , Θ 1MAX (1) > Θ
It is set to 2MAX (1), and the sloped portion L1a of the limit characteristic line L1
b is a horizontal part L2 parallel to the Θ (2) axis of the limit characteristic line L2
An example of intersecting with b is shown.

【0258】また、図29ではΘ1MAX (2)<Θ2MAX (2)
つΘ1MAX (1)<Θ2MAX (1)とされ、限界特性線L2の傾斜
部L2abが限界特性線L1の傾斜部L1ab及びΘ
(2)軸に平行な水平部L1bと交差している例を示して
いる。
Further, in FIG. 29, Θ 1MAX (2)2MAX (2) and Θ 1MAX (1)2MAX (1) are set, and the inclined portion L2ab of the limit characteristic line L2 is the inclined portion of the limit characteristic line L1. L1ab and Θ
(2) An example is shown in which the horizontal portion L1b parallel to the axis is crossed.

【0259】図30ではΘ1MAX (2)<Θ2MAX (2)かつΘ
1MAX (1)<Θ2MAX (1)とされ、限界特性線L2の傾斜部L
2abが限界特性線L1の水平部L1b及びΘ(1)軸に
平行な垂直部L1aと交差している例を示している。
In FIG. 30, Θ 1MAX (2)2MAX (2) and Θ
1MAX (1)2MAX (1) and the slope L of the limit characteristic line L2
An example is shown in which 2ab intersects the horizontal portion L1b of the limit characteristic line L1 and the vertical portion L1a parallel to the Θ (1) axis.

【0260】図31ではΘ1MAX (2)<Θ2MAX (2)かつΘ
1MAX (1)>Θ2MAX (1)とされ、限界特性線L2の傾斜部L
2abと限界特性線L1の傾斜部L1abとが交差して
いる例を示し、図32ではΘ1MAX (2)<Θ2MAX (2)かつΘ
1MAX (1)<Θ2MAX (1)とされ、限界特性線L2の傾斜部L
2abが限界特性線L1の傾斜部L1ab及び垂直部L
1aと交差している例を示している。
In FIG. 31, Θ 1MAX (2)2MAX (2) and Θ
1MAX (1) > Θ 2MAX (1) and the slope L of the limit characteristic line L2
2ab and an inclined portion L1ab of the limit characteristic line L1 intersect, and in FIG. 32, Θ 1MAX (2)2MAX (2) and Θ 2MAX (2)
1MAX (1)2MAX (1) and the slope L of the limit characteristic line L2
2ab is a slanted portion L1ab and a vertical portion L of the limit characteristic line L1.
An example of crossing with 1a is shown.

【0261】図33ではΘ1MAX (2)<Θ2MAX (2)かつΘ
1MAX (1)>Θ2MAX (1)とされ、限界特性線L1の垂直部L
1aと限界特性線L2の水平部L2bとが交差している
例を示し、図34ではΘ1MAX (2)<Θ2MAX (2)かつΘ1MAX
(1)>Θ2MAX (1)とされ、限界特性線L1の垂直部L1a
が限界特性線L2の傾斜部L2abと交差している例を
示している。
In FIG. 33, Θ 1MAX (2)2MAX (2) and Θ
1MAX (1) > Θ 2MAX (1) and the vertical portion L of the limit characteristic line L1
1a and the horizontal portion L2b of the limit characteristic line L2 are crossed, and in FIG. 34, Θ 1MAX (2)2MAX (2) and Θ 1MAX.
(1) > θ 2MAX (1), and the vertical portion L1a of the limit characteristic line L1
Shows an example of intersecting the inclined portion L2ab of the limit characteristic line L2.

【0262】そして、図35ではΘ1MAX (2)>Θ2MAX (2)
かつΘ1MAX (1)<Θ2MAX (1)とされ、限界特性線L2の傾
斜部L2abが限界特性線L1の傾斜部L1ab及び水
平部L1bと交差し、かつ限界特性線L2の垂直部L2
aが限界特性線L1の傾斜部L1abと交差している例
を示している。
Then, in FIG. 35, Θ 1MAX (2) > Θ 2MAX (2)
And Θ 1MAX (1)2MAX (1) , the inclined portion L2ab of the limit characteristic line L2 intersects the inclined portion L1ab and the horizontal portion L1b of the limit characteristic line L1, and the vertical portion L2 of the limit characteristic line L2.
It shows an example in which a crosses the inclined portion L1ab of the limit characteristic line L1.

【0263】尚、図示は省略するが、この他にもL1と
L2との関係を入れ替えた場合や、Θ1MAX (2)=Θ2MAX
(2)及び/又はΘ1MAX (1)=Θ2MAX (1)の場合等を挙げる
ことができ、また、図16に示すような三角形状をした
ものや図17に示すような三角形状をしたものまで含め
ると多数の組み合わせが考えられることは明らかであ
り、たった2つの限界特性線で数十通りもの場合の数が
あることから限界特性線の数が増えた場合に組み合わせ
の数がさらに膨れ上がることは容易に理解される。本発
明では、このような限界特性線の組み合わせに対して如
何なる場合でも通用するアルゴリズムを採用する。即
ち、複数の限界特性線に対する「内接近似」によって共
通の限界特性線(以下、「共通限界特性線」という。)
を一意に規定するアルゴリズムを提供し、共通限界特性
線によって規定される可スケーリングパターンを生成し
て制御対象を構成する複数の駆動軸の動作制御を行うも
のである。
Although not shown in the figure, in addition to this, when the relationship between L1 and L2 is exchanged, or Θ 1MAX (2) = Θ 2MAX
(2) and / or the case where Θ 1MAX (1) = Θ 2MAX (1) , etc. can be mentioned. Moreover, a triangular shape as shown in FIG. 16 or a triangular shape as shown in FIG. It is obvious that a large number of combinations can be considered by including even the ones, and there are several dozens of cases with only two limit characteristic lines. Therefore, when the number of limit characteristic lines increases, the number of combinations further expands. Raising is easily understood. In the present invention, an algorithm that is valid in any case for such a combination of limit characteristic lines is adopted. That is, a common limit characteristic line (hereinafter, referred to as "common limit characteristic line") by "inscribed approximation" for a plurality of limit characteristic lines.
An algorithm for uniquely defining the above is provided, and a scalable pattern defined by a common limit characteristic line is generated to control the operation of a plurality of drive axes constituting the controlled object.

【0264】尚、ここにいう「内接近似」の内容を、図
27乃至図35の場合を例にして定性的に示すと、これ
らの図において太線で示す特性線が共通限界特性線を示
している。即ち、図27の場合には内側に位置する限界
特性線L1が共通限界特性線であり、図28の場合には
共通限界特性線が限界特性線L2の水平部L2bの一
部、限界特性線L1の傾斜部L1abの一部及び垂直部
L1aから構成される。
When the contents of the "inscribed approximation" here are qualitatively shown by taking the case of FIGS. 27 to 35 as an example, the characteristic line indicated by the bold line in these figures indicates the common limit characteristic line. ing. That is, in FIG. 27, the limit characteristic line L1 located inside is the common limit characteristic line, and in FIG. 28, the common limit characteristic line is a part of the horizontal portion L2b of the limit characteristic line L2, the limit characteristic line. It is composed of a part of the inclined portion L1ab of L1 and the vertical portion L1a.

【0265】図29の場合には限界特性線L1の水平部
L1bと限界特性線L2の傾斜部L2abとの交点をC
としたとき、共通限界特性線が限界特性線L1の水平部
L1bの一部と垂直部L1a、そして限界特性線L1の
上端点A1と点Cとを結ぶ線分とによって構成され、図
30の場合には共通限界特性線が限界特性線L1の水平
部L1bや垂直部L1aの一部と、限界特性線L2の傾
斜部L2abの一部とから構成される。
In the case of FIG. 29, the intersection between the horizontal portion L1b of the limit characteristic line L1 and the inclined portion L2ab of the limit characteristic line L2 is C.
Then, the common limit characteristic line is constituted by a part of the horizontal portion L1b of the limit characteristic line L1 and the vertical portion L1a, and a line segment connecting the upper end points A1 and C of the limit characteristic line L1. In this case, the common limit characteristic line is composed of a part of the horizontal portion L1b or the vertical portion L1a of the limit characteristic line L1 and a part of the inclined portion L2ab of the limit characteristic line L2.

【0266】図31の場合には共通限界特性線が限界特
性線L1の垂直部L1aと、限界特性線L2の水平部L
2b、そして、垂直部L1aの上端点A1と水平部L2
bの右端点B2とを結ぶ線分とから構成され、図32の
場合には限界特性線L1の垂直部L1aと限界特性線L
2の傾斜部L2abとの交点をDとしたとき、共通限界
特性線が限界特性線L1の水平部L1bの全部及び垂直
部L1aの一部と、限界特性線L1の水平部L1bの右
端点B1と点Dとを結ぶ線分とから構成される。
In the case of FIG. 31, the common limit characteristic line is the vertical portion L1a of the limit characteristic line L1 and the horizontal portion L of the limit characteristic line L2.
2b, and the upper end point A1 of the vertical portion L1a and the horizontal portion L2
32 is a line segment connecting the right end point B2 of b and the vertical portion L1a of the limit characteristic line L1 and the limit characteristic line L in the case of FIG.
When the intersection with the two inclined portions L2ab is D, the common limit characteristic line is the entire horizontal portion L1b of the limit characteristic line L1 and a part of the vertical portion L1a, and the right end point B1 of the horizontal portion L1b of the limit characteristic line L1. And a line segment connecting the point D and the point D.

【0267】図33の場合には共通限界特性線が限界特
性線L1の垂直部L1aと、限界特性線L2の水平部L
2bとから構成され、図34の場合には共通限界特性線
が限界特性線L1の垂直部L1aの一部と、限界特性線
L2の水平部L2b、そして傾斜部L2abの一部とか
ら構成される。
In the case of FIG. 33, the common limit characteristic line is the vertical portion L1a of the limit characteristic line L1 and the horizontal portion L of the limit characteristic line L2.
In the case of FIG. 34, the common limit characteristic line is composed of a part of the vertical portion L1a of the limit characteristic line L1, a horizontal portion L2b of the limit characteristic line L2, and a part of the inclined portion L2ab. It

【0268】図35の場合には限界特性線L1の水平部
L1bと限界特性線L2の傾斜部L2abとの交点をE
とし、かつ、限界特性線L1の傾斜部L1abと限界特
性線L2の垂直部L2aとの交点をFとしたとき、共通
限界特性線が限界特性線L1の水平部L1bの一部と、
限界特性線L2の垂直部L2aの一部、そして線分EF
とから構成される。
In the case of FIG. 35, the intersection point between the horizontal portion L1b of the limit characteristic line L1 and the inclined portion L2ab of the limit characteristic line L2 is E.
And the intersection point of the inclined portion L1ab of the limit characteristic line L1 and the vertical portion L2a of the limit characteristic line L2 is F, the common limit characteristic line is a part of the horizontal portion L1b of the limit characteristic line L1,
Part of the vertical portion L2a of the limit characteristic line L2 and the line segment EF
It is composed of

【0269】以上のようにして得られる共通限界特性線
は、いずれも図14に示すような形状の特性線となり、
点A、点Bの座標を示す4つのパラメータ(ΘMAX (2)
Θap MAX (1))、(ΘPMAX (2),ΘMAX (1))によって表現
することができる。また点Aと点BとをそれぞれΘ(2)
軸やΘ(1)軸上にもっていけば三角形状の特性線が得ら
れ、点Aと点Bとを一致させれば四角形状の特性線が得
られるので、共通限界特性線を示す方程式がこれらを特
殊の場合として含むことが明らかである。
Each of the common limit characteristic lines obtained as described above has a shape as shown in FIG.
Four parameters indicating the coordinates of point A and point B (Θ MAX (2) ,
Θ ap MAX (1) ), (Θ PMAX (2) , Θ MAX (1) ). Also, point A and point B are respectively Θ (2)
If you move it along the axis or the Θ (1) axis, you can get a triangular characteristic line, and if you match points A and B, you can get a square characteristic line. It is clear that these are included as special cases.

【0270】上記4つのパラメータについて駆動軸を区
別するための識別数字i(i=1、2、・・・)を右側
に付すことにして(例えば、ΘiMAX (2)等)、上記の内
接近似に係る処理に必要な過程を示すと下記のようにな
る。
Identification numbers i (i = 1, 2, ...) For distinguishing the drive axes for the above four parameters are added to the right side (for example, Θ iMAX (2) ), and The steps required for the processing related to tangent approximation are as follows.

【0271】(a)共通限界特性線に係る最大加速度Θ
MAX (2)の決定 (b)Θ(2)=ΘMAX (2)の直線と各限界特性線との間で
決まる交点及び該交点での速度の算出 (c)共通限界特性線に係る最大速度ΘMAX (1)の決定 (d)Θ(1)=ΘMAX (1)の線と各限界特性線との間で決
まる交点及び該交点での加速度の算出 先ず、(a)については共通限界特性線に係る最大加速
度ΘMAX (2)を、下式に示すように選択する。
(A) Maximum acceleration Θ related to the common limit characteristic line
Determination of MAX (2) (b) Θ (2) = Θ MAX (2) The intersection determined between the straight line and each limit characteristic line, and the calculation of the velocity at the intersection (c) Maximum related to the common limit characteristic line Determination of velocity Θ MAX (1) (d) Θ (1) = intersection determined between the line of Θ MAX (1) and each limit characteristic line and calculation of acceleration at the intersection First, common to (a) The maximum acceleration Θ MAX (2) related to the limit characteristic line is selected as shown in the following equation.

【0272】[0272]

【数61】 [Equation 61]

【0273】つまり、図36に示すようにΘMAX (2)の値
のうちから最も小さいものを選択する。尚、上式中のm
in(X1,X2,・・・)は変数X1,X2,・・・
のうち最小のものを選ぶ関数である。
That is, as shown in FIG. 36, the smallest value of Θ MAX (2) is selected. Note that m in the above formula
in (X1, X2, ...) are variables X1, X2, ...
It is a function that chooses the smallest one.

【0274】また、(b)では上記ΘMAX (2)をどの限界
特性線から選んだかには無関係にΘ(2)=ΘMAX (2)の直
線と各限界特性線との間で決まる交点を求め、該交点に
おける速度を全て求める。
Further, in (b), the intersection point determined between the straight line of Θ (2) = Θ MAX (2) and each limit characteristic line irrespective of which limit characteristic line Θ MAX (2) is selected from. And all the velocities at the intersections are calculated.

【0275】尚、ここにいう「交点」とはΘ(2)=ΘMAX
(2)に示す直線と限界特性線との交点の他、限界特性線
の構成部分の延長線との交点が含まれる。
[0275] The term "intersection" used here means Θ (2) = Θ MAX.
In addition to the intersection of the straight line shown in (2) and the limit characteristic line, the intersection of the extension line of the constituent portion of the limit characteristic line is included.

【0276】例えば、限界特性線の数が2つの場合に
は、図37に示すように、[数58]式によってΘMAX
(2)として選ばれた方の限界特性線(これを「Lt」と
する。)とΘ(2)=ΘMAX (2)に示す直線との間で2つの
交点P1、P2が決められる。つまり、点P1は限界特
性線Ltの垂直部Ltaの上端点であり、点P2は限界
特性線Ltの水平部Ltbを右方に延長した線とΘ(2)
=ΘMAX (2)に示す直線との交点である。
[0276] For example, when the number of the limit characteristic line of the two, as shown in FIG. 37, theta by [Expression 58] where MAX
Two intersections P1 and P2 are determined between the limit characteristic line selected as (2) (referred to as "Lt") and the straight line indicated by Θ (2) = Θ MAX (2) . That is, the point P1 is the upper end point of the vertical portion Lta of the limit characteristic line Lt, and the point P2 is a line obtained by extending the horizontal portion Ltb of the limit characteristic line Lt to the right and Θ (2).
= Θ MAX It is the intersection with the straight line shown in (2) .

【0277】また、このような交点は、他方の限界特性
線(これを「Lh」とする。)やその構成部分の延長線
とΘ(2)=ΘMAX (2)に示す直線との交点として得ること
ができ、例えば、図38に示す例では2つの交点Q1、
Q2のうちの一方Q1が限界特性線Lhの傾斜部Lha
bとΘ(2)=ΘMAX (2)に示す直線との交点として得ら
れ、他方Q2が限界特性線Lhの水平部Lhbの延長線
とΘ(2)=ΘMAX (2)に示す直線との交点として得られ
る。また、図39に示す例では、2つの交点Q1、Q2
のうちの一方Q1が限界特性線Lhの水平部LhbとΘ
(2)=ΘMAX (2)に示す直線との交点として得られ、他方
Q2が限界特性線Lhの傾斜部Lhabの延長線とΘ(2
)=ΘMAX (2)に示す直線との交点として得られ、図40
に示す例では、1つの交点Q1が限界特性線Lhの水平
部LhbとΘ(2)=ΘMAX (2)に示す直線との交点として
得られるが、この場合には当該交点Q1が限界特性線L
hの傾斜部LhabとΘ(2)=ΘMAX (2)に示す直線との
交点でもあるので、これを2つと計数する(つまり図3
9の例で点Q1と点Q2とが一致しているものとみな
す。)。
Further, such an intersection is an intersection of the other limit characteristic line (referred to as "Lh") or an extension line of its constituent portion and a straight line shown by Θ (2) = Θ MAX (2). 38, for example, in the example shown in FIG. 38, two intersection points Q1,
One of the Q2, Q1 is the inclined portion Lha of the limit characteristic line Lh.
b and Θ (2) = Θ MAX (2) obtained as an intersection of the straight lines, while Q2 is an extension of the horizontal portion Lhb of the limit characteristic line Lh and a straight line indicated by Θ (2) = Θ MAX (2) It is obtained as the intersection with. Further, in the example shown in FIG. 39, two intersections Q1 and Q2
One of them Q1 is the horizontal portion Lhb and Θ of the limit characteristic line Lh.
(2) = Θ MAX It is obtained as an intersection with the straight line shown in (2) , while Q2 is the extension of the inclined portion Lhab of the limit characteristic line Lh and Θ (2
) = Θ MAX (2) is obtained as an intersection with the straight line shown in FIG.
In the example shown in Fig. 1, one intersection Q1 is obtained as an intersection of the horizontal portion Lhb of the limit characteristic line Lh and the straight line shown by Θ (2) = Θ MAX (2) . In this case, the intersection Q1 is the limit characteristic. Line L
It is also the intersection of the slope Lhab of h and the straight line indicated by Θ (2) = Θ MAX (2) , so this is counted as two (that is, FIG. 3).
In the example of 9, it is considered that the points Q1 and Q2 match. ).

【0278】このようにして得られる交点は、結局のと
ころ2つの限界特性線の場合には4点が得られ、それぞ
れの交点における速度を「Θ(1)(Pj)」(j=1、
2)、「Θ(1)(Qj)」(j=1、2)としたとき、
共通限界特性線に係るΘapMAX (1 )はとして下式に示すよ
うにこれらのうちで最も小さいものを選択する。
After all, four intersections are obtained in the case of two limit characteristic lines, and the velocity at each intersection is "Θ (1) (Pj)" (j = 1,
2), "Θ (1) (Qj)" (j = 1, 2),
For Θ apMAX (1 ) related to the common limit characteristic line, the smallest one among these is selected as shown in the following equation.

【0279】[0279]

【数62】 (Equation 62)

【0280】こうして共通限界特性線に係る2つのパラ
メータ(ΘMAX (2),ΘapMAX (1))の値が決定されること
になる。
Thus, the values of the two parameters (Θ MAX (2) and Θ apMAX (1) ) related to the common limit characteristic line are determined.

【0281】上記(c)については共通限界特性線に係
る最大速度ΘMAX (1)を、下式及び図41に示すように、
各限界特性線に係る最大速度のうち最も小さいものを選
択する。
As for the above (c), the maximum speed Θ MAX (1) related to the common limit characteristic line is expressed by the following equation and FIG.
The smallest one among the maximum velocities related to each limit characteristic line is selected.

【0282】[0282]

【数63】 [Equation 63]

【0283】そして、(d)では、では上記ΘMAX (1)
どの限界特性線から選んだかには無関係にΘ(1)=ΘMAX
(1)の直線と各限界特性線との間で決まる交点を求め、
該交点における加速度を全て求める。
Then, in (d), Θ (1) = Θ MAX regardless of which limit characteristic line the Θ MAX (1) is selected from.
Find the intersection determined between the straight line in (1) and each limit characteristic line,
All accelerations at the intersection are calculated.

【0284】尚、「交点」の意味については上記(b)
の場合と同様であり、Θ(1)=ΘMAX (1)に示す直線と限
界特性線又はその構成部分の延長線との交点であり、例
えば、限界特性線の数が2つの場合には、図42に示す
ように、[数60]式によってΘMAX (1)として選ばれた
方の限界特性線LtとΘ(1)=ΘMAX (1)に示す直線との
間で2つの交点R1、R2が決まる。つまり、点R1は
限界特性線Ltの水平部Ltbの右端点であり、点R2
は限界特性線Ltの垂直Ltaを上方に延長した線とΘ
(1)=ΘMAX (1)に示す直線との交点である。
Regarding the meaning of "intersection", the above (b)
Is the intersection of the straight line indicated by Θ (1) = Θ MAX (1) and the extension line of the limiting characteristic line or its constituent parts. For example, when the number of limiting characteristic lines is two, As shown in FIG. 42, there are two intersections between the limit characteristic line Lt selected as Θ MAX (1) by the equation [60] and the straight line shown by Θ (1) = Θ MAX (1). R1 and R2 are determined. That is, the point R1 is the right end point of the horizontal portion Ltb of the limit characteristic line Lt, and the point R2.
Is a line obtained by extending the vertical Lta of the limit characteristic line Lt upward and
(1) = Θ MAX It is the intersection with the straight line shown in (1) .

【0285】また、このような交点は、他方の限界特性
線Lhやその構成部分の延長線とΘ (1)=ΘMAX (1)に示
す直線との交点として得ることができ、例えば、図43
に示す例では2つの交点S1、S2のうちの一方S1が
限界特性線Lhの傾斜部LhabとΘ(1)=ΘMAX (1)
示す直線との交点として得られ、他方S2が限界特性線
Lhの垂直部Lhaの延長線とΘ(1)=ΘMAX (1)に示す
直線との交点として得られる。また、図44に示す例で
は、2つの交点S1、S2のうちの一方S1が限界特性
線Lhの垂直部LhaとΘ(1)=ΘMAX (1)に示す直線と
の交点として得られ、他方S2が限界特性線Lhの傾斜
部Lhabの右下方への延長線とΘ(1)=ΘMAX (1)に示
す直線との交点として得られ、図45に示す例では、1
つの交点S1が限界特性線Lhの垂直部LhaとΘ(1)
=ΘMAX (1)に示す直線との交点として得られるが、この
場合には当該交点S1が限界特性線Lhの傾斜部Lha
bとΘ(1)=ΘMAX (1 )に示す直線との交点でもあるの
で、これを2つと計数する(つまり図43の例で点S1
と点S2とが一致しているものとみなす。)。
[0285] Further, such an intersection is a characteristic of the other limit.
Line Lh and its extension and Θ (1)= ΘMAX (1)Shown in
It can be obtained as an intersection with a straight line, for example, as shown in FIG.
In the example shown in, one of the two intersections S1 and S2 is S1.
Slope Lhab and Θ of the limit characteristic line Lh(1)= ΘMAX (1)To
Obtained as an intersection with the straight line shown, while S2 is the limit characteristic line
The extension of the vertical part Lha of Lh and Θ(1)= ΘMAX (1)Shown in
Obtained as the intersection with a straight line. In addition, in the example shown in FIG.
Is the limit characteristic of one of the two intersections S1 and S2.
Vertical part Lha and Θ of line Lh(1)= ΘMAX (1)And the straight line shown in
Of the limit characteristic line Lh.
Extending to the lower right of section Lhab and Θ(1)= ΘMAX (1)Shown in
45 is obtained as an intersection with the straight line, and in the example shown in FIG.
The two intersections S1 are the vertical portions Lha and Θ of the limit characteristic line Lh.(1)
= ΘMAX (1)This is obtained as the intersection with the straight line shown in
In this case, the intersection S1 is the slope Lha of the limit characteristic line Lh.
b and Θ(1)= ΘMAX (1 )Is also the intersection with the straight line shown in
Then, this is counted as two (that is, point S1 in the example of FIG. 43).
And the point S2 are regarded as coincident with each other. ).

【0286】このようにして得られる交点は、結局のと
ころ限界特性線が2つの場合には4点が得られ、それぞ
れの交点における加速度を「Θ(2)(Rj)」(j=
1、2)、「Θ(2)(Sj)」(j=1、2)としたと
き、共通限界特性線に係るΘPMAX (2)としては下式に示
すようにこれらのうちで最も小さいものを選択する。
As a result, four intersections are obtained in the case where there are two limit characteristic lines, and the acceleration at each intersection is “Θ (2) (Rj)” (j =
1, 2) and “Θ (2) (Sj)” (j = 1, 2), the smallest Θ PMAX (2) of the common limit characteristic lines is as shown in the following equation. Select one.

【0287】[0287]

【数64】 [Equation 64]

【0288】こうして共通限界特性線に係る2つのパラ
メータ(ΘPMAX (2),ΘMAX (1))の値が決定されること
になる。
In this way, the values of the two parameters (Θ PMAX (2) , Θ MAX (1) ) related to the common limit characteristic line are determined.

【0289】しかして、共通限界特性線における点A、
Bの座標が決まれると、[数31]式のような方程式に
よる表現が得られるので、上述した議論に従って共通限
界特性線に対応する可スケーリングパターンを得ること
ができることが明らかとなる。
Then, the point A on the common limit characteristic line,
When the coordinates of B are determined, the expression by an equation such as [Equation 31] can be obtained, and it becomes apparent that the scalable pattern corresponding to the common limit characteristic line can be obtained according to the above discussion.

【0290】また、上記した(a)乃至(d)の過程
を、図27乃至図35に示す例に直接適用することによ
って太線に示す共通限界特性線が得られることを確かめ
ることができる。
Further, it can be confirmed that the common limit characteristic line shown by the thick line can be obtained by directly applying the steps (a) to (d) to the examples shown in FIGS. 27 to 35.

【0291】尚、以上の説明は、理解を容易にするため
に限界特性線の数を2つに限って説明したが、一般には
限界特性線が2以上の場合に容易に拡張することができ
ることは明らかである。
In the above description, the number of limit characteristic lines is limited to two for ease of understanding, but in general, it can be easily expanded to the case where the number of limit characteristic lines is two or more. Is clear.

【0292】また、共通限界特性線の決定にあたって、
各限界特性線の形状を図14に示すような形状に特定し
たが、これは説明に具体性を与えるためであり、一般に
は限界特性線の形状が多角形状をしていたり、より一般
的な曲線形状を有している場合への拡張的な適用が可能
である。例えば、図46に示す例では限界特性線L1と
L2のうち、より下側に位置する曲線部分(図に太線で
示す。)から共通限界特性線を構成すれば良い。尚、こ
のような曲線状をした共通限界特性線が扱いにくい場合
には多角形近似を用いて同図に1点鎖線で示すような特
性線を用いれば良い。
When determining the common limit characteristic line,
The shape of each limit characteristic line is specified as shown in FIG. 14, but this is for giving concreteness to the description, and generally, the shape of the limit characteristic line is a polygonal shape, or a more general shape. It can be expandedly applied to a case having a curved shape. For example, in the example shown in FIG. 46, the common limit characteristic line may be constructed from the lower curved portion (thick line in the figure) of the limit characteristic lines L1 and L2. If such a curved common limit characteristic line is difficult to handle, polygonal approximation may be used to use a characteristic line as shown by the one-dot chain line in FIG.

【0293】さらに、前記の説明では共通限界特性線が
図27乃至図35に示すように各限界特性線に対して3
辺内接近似(つまり、各限界特性線のうち最も内側を通
る線を選んでさらにこれを3辺で近似すること。)によ
って得られるとしたが、これはあくまで説明の便宜であ
り、n(≧3)辺内接近似に一般化することができるこ
とは勿論である(例えば、図29の例で4辺内接近似を
採用すれば共通限界特性線は、限界特性線L1、L2の
構成部分のうち、より下側に位置する部分を選んだもの
から構成される。)。
Further, in the above description, the common limit characteristic line is 3 for each limit characteristic line as shown in FIGS. 27 to 35.
Although it is assumed that it is obtained by edge inscribed approximation (that is, a line that passes through the innermost side of each limit characteristic line is selected and further approximated by three sides), this is merely for convenience of description, and n ( ≧ 3) Of course, it can be generalized to the side inscribed approximation (for example, if the four side inscribed approximation is adopted in the example of FIG. 29, the common limit characteristic line is a constituent part of the limit characteristic lines L1 and L2. Of which, it consists of choosing the lower part.)

【0294】しかして、共通限界特性線を上記のように
決定すれば、これに対応して生成される可スケーリング
パターンに従う各駆動軸の運動がそれぞれの限界性能を
逸脱することがない。
However, if the common limit characteristic line is determined as described above, the motion of each drive shaft according to the scalable pattern generated corresponding to this does not deviate from the respective limit performance.

【0295】尚、制御対象が2つの駆動軸を有し、かつ
下記の条件を課した場合の共通限界特性線に係る可スケ
ーリングパターンの関数表現を具体的に示すと、これは
前記した[数55]乃至[数58]のようになる。
The functional expression of the scalable pattern related to the common limit characteristic line when the controlled object has two drive axes and the following conditions are imposed is as follows. 55] to [Equation 58].

【0296】条件i) 各駆動軸に係る限界特性線の形
状は図14に示すような形状とするつまり、一方の駆動
軸に係る限界特性線が4パラメータ(Θ1MAX (2),Θ
1apMA X (1))、(Θ1PMAX (2),Θ1MAX (1))で表され、他
方の駆動軸に係る限界特性線が4パラメータ(Θ2MAX
(2),Θ2apMAX (1))、(Θ2PMAX (2),Θ2MAX (1))で表
される。
Condition i) The shape of the limit characteristic line for each drive shaft is set as shown in FIG. 14, that is, the limit characteristic line for one drive shaft has four parameters (Θ 1MAX (2) , Θ
1apMA X (1) ), (Θ 1PMAX (2) , Θ 1MAX (1) ), and the limit characteristic line related to the other drive axis is 4 parameters (Θ 2MAX
(2) , Θ 2apMAX (1) ), (Θ 2PMAX (2) , Θ 2MAX (1) ).

【0297】条件ii) 共通限界特性線の決定にあた
っては3辺内接近似を用いる尚、共通限界特性線は前記
(a)乃至(d)によって規定されて4パラメータ(Θ
MAX (2),ΘapMAX (1))、(ΘPMAX (2),ΘMAX (1))で表
されるものとする。
Condition ii) Three-sided inscribed approximation is used to determine the common limit characteristic line. The common limit characteristic line is defined by the above (a) to (d) and has four parameters (Θ
MAX (2) , Θ apMAX (1) ), (Θ PMAX (2) , Θ MAX (1) ).

【0298】条件iii) 可スケーリングパターンは
前述したように規格化関数に対して時間軸を1/√α倍
に伸縮することで生成する但し、時間軸伸縮用パラメー
タαは、速度値を百分率で指定するためのパラメータ
「P」(0<P≦100)を導入することによって「α
=(Δθ/ΔθMAX)・(100/P)2」とする。この
式でP=100(%)とおいた場合が[数56]式の
「α=Δθ/ΔθMAX」であり、これは制御対象におい
て最高速の性能を発揮させたい場合の指定を意味し、こ
れより動作速度を落としたい場合にはその度合に応じて
P値を指定することができる。
Condition iii) The scalable pattern is generated by expanding / contracting the time axis by 1 / √α times with respect to the normalizing function as described above. However, the time axis expansion / contraction parameter α is a velocity value in percentage. By introducing the parameter “P” (0 <P ≦ 100) for specifying “α
= (Δθ / Δθ MAX ) · (100 / P) 2 ”. When P = 100 (%) in this formula, “α = Δθ / Δθ MAX ” in the formula [56], which means the designation when the fastest performance is desired in the controlled object, If it is desired to reduce the operation speed, the P value can be designated according to the degree.

【0299】尚、諸量の定義をまとめると下表のように
なる。
The following table summarizes the definitions of various quantities.

【0300】[0300]

【表3】 [Table 3]

【0301】以上に説明した共通限界特性線の決定に係
るアルゴリズムの特長を箇条書きにしてまとめると下記
のようになる。
The features of the algorithm relating to the determination of the common limit characteristic line described above are itemized and summarized as follows.

【0302】(i)制御対象が複数の駆動軸から構成さ
れる場合に、駆動軸の全体としての運動の高速化を図る
ことができる (ii)どの駆動軸についてもその限界性能を逸脱する
ことのない運動を保証することができる (iii)限界特性線の数が多数の場合でも系統的な手
順に従って共通限界特性線を決定することができる (iv)多辺内接近似への拡張が容易である。
(I) When the controlled object is composed of a plurality of drive shafts, it is possible to speed up the motion of the drive shaft as a whole. (Ii) Any drive shaft deviates from its limit performance. (Iii) common limit characteristic lines can be determined according to a systematic procedure even if the number of limit characteristic lines is large (iv) easy extension to multi-sided inscribed approximation Is.

【0303】共通限界特性線を用いた場合の装置構成
は、図22に示す装置と同様であり、相違点は可スケー
リングパターンが共通限界特性線に対応する規格化関数
に基づいて生成される点と、制御対象が2以上の駆動軸
を有する点である。また、時間軸伸縮用パラメータαに
対する新たな自由度を獲得するために導入されたパラメ
ータPについては、これを図22に信号SPで示すよう
に指令手段2からα値決定手段5に送出すれば良い。
The device configuration using the common limit characteristic line is the same as that of the device shown in FIG. 22, and the difference is that the scalable pattern is generated based on the normalizing function corresponding to the common limit characteristic line. And that the controlled object has two or more drive shafts. With respect to the parameter P introduced to obtain a new degree of freedom for the time-axis expansion / contraction parameter α, if this is sent from the command means 2 to the α value determination means 5 as shown by the signal SP in FIG. good.

【0304】よって、その制御方法に係るフローチャー
ト図は、図47に示すように、図24のフローチャート
図におけるステップS1とS2との間に共通限界特性線
の決定に係るステップSaを介挿するとともに、ステッ
プS2の代わりに共通限界特性線に基づいて加減速曲線
の形状を規定するステップS2′に置換したものとな
る。尚、移動量や時間軸に関する変倍操作(前記
(A)、(B)参照。)についてはステップS4におけ
るスケーリング操作に含まれ、また、図26に示すよう
なΔθ−TP特性や[数56]式等によるα値の決定は
ステップS3に含まれる。尚、共通限界特性線の使用
は、制御対象を構成する複数の駆動軸のうち2以上のも
のが運動するときに適用する場合に効果を発揮すること
ができ、よって駆動軸のうちの一つだけを運動させるよ
うな場合にまで共通限界特性線の使用を強制するもので
はない。この場合には一の駆動軸に係る限界特性線に従
った可スケーリングパターンを生成して当該駆動軸の運
動制御を行なえば済むからである。
Therefore, as shown in FIG. 47, the flowchart relating to the control method is such that step Sa relating to determination of the common limit characteristic line is inserted between steps S1 and S2 in the flowchart of FIG. Instead of step S2, step S2 'for defining the shape of the acceleration / deceleration curve based on the common limit characteristic line is replaced. Note that the scaling operation in the moving amount and the time axis (see (A) and (B) above) is included in the scaling operation in step S4, and the Δθ-T P characteristic and [number] shown in FIG. 56] The determination of the α value by the equation etc. is included in step S3. It should be noted that the use of the common limit characteristic line can exert an effect when applied when two or more of the plurality of drive shafts constituting the controlled object move, and thus one of the drive shafts can be used. It does not force the use of the common limit characteristic line even in the case of moving only. This is because, in this case, it suffices to generate a scalable pattern according to the limit characteristic line for one drive shaft and control the motion of the drive shaft.

【0305】また、制御対象を構成する複数の駆動軸の
うちどの駆動軸が運動するかは指令によって明かである
ため、制御対象の運動に対して直接に寄与する駆動軸、
つまり運動する駆動軸だけについて共通限界特性線を規
定することができる。つまり、この場合には共通限界特
性線の決定にあたって、動かない駆動軸が排除されるこ
とになるので、例えば、ある駆動軸だけを運動させる場
合にはその限界特性線が共通限界特性線として選定され
る。
Since it is clear from the command which drive axis of the plurality of drive axes that constitutes the controlled object moves, the drive axis that directly contributes to the motion of the controlled object,
In other words, the common limit characteristic line can be defined only for the driving shaft that moves. In other words, in this case, the drive axis that does not move is excluded when determining the common limit characteristic line. For example, when moving only a certain drive axis, that limit characteristic line is selected as the common limit characteristic line. To be done.

【0306】[0306]

【実施例】以下に、本発明をロボット制御装置に適用し
た実施の一例について説明する。図48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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example in which the present invention is applied to a robot controller will be described below. FIG. 48 schematically shows a main part of the hardware configuration of the robot controller 10.

【0307】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 connected directly or indirectly to a bus 12 thereof.

【0308】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。
The storage unit 13 stores, for example, a robot program related to the description of the operation procedure of the robot, a system program related to the description of the robot system (for example, description such as coordinate conversion for determining the operation of each axis of the robot). Will be remembered.

【0309】サーボユニット14、14、・・・は、ロ
ボット15を構成する駆動軸(アームの駆動軸やツール
の搭載軸を含む。)毎に独立しており、CPU11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。
The servo units 14, 14, ... Are independent for each drive shaft (including the drive shaft of the arm and the mounting shaft of the tool) that constitutes the robot 15, and the robot is in accordance with the command issued from the CPU 11. It is provided to control actuators (motors, cylinders, etc.) that drive the shafts of 15.

【0310】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 teaching pendant 16 relating 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.

【0311】本発明のロボット制御装置10への適用に
あたっては、図22に示すサーボ制御装置1の構成を、
ロボット15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15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。そして、ロボット15のアームや
ツールを駆動する駆動軸については、それらの限界特性
線がそれぞれ異なっているため、上記のような共通限界
特性線の決定が必要とされる。
In applying the present invention to the robot controller 10, the configuration of the servo controller 1 shown in FIG.
It is necessary to construct each drive axis of the robot 15. 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 15, 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. Since the limit characteristic lines of the drive axes that drive the arm and the tool of the robot 15 are different from each other, it is necessary to determine the common limit characteristic line as described above.

【0312】例えば、ロボットが2本のアームを有する
2軸構成とされている場合を例示すると、アームの駆動
系が前記した条件i)乃至iii)に従うものとした場
合には可スケーリングパターンが上記[数55]式乃至
[数58]式によって表現される。
For example, exemplifying a case where the robot has a two-axis structure having two arms, and when the arm driving system complies with the above conditions i) to iii), the scalable pattern is It is expressed by the formulas [55] to [58].

【0313】以下の説明において、一方のアームに係る
移動量Δθ1が他方のアームに係る移動量Δθ2以上であ
る(Δθ1≧Δθ2)と仮定しても説明の一般性が失われ
ることがないのでこれを採用し、PTP(Point
To Point)動作の場合を例にすると、アームの
運動制御については下記に示す2つの場合に区訳するこ
とができる(尚、説明の便宜上P=100とする。)。
In the following description, the generality of the description is lost even if it is assumed that the movement amount Δθ 1 related to one arm is equal to or larger than the movement amount Δθ 2 related to the other arm (Δθ 1 ≧ Δθ 2 ). Since it does not exist, this is adopted and PTP (Point
Taking the case of the To Point operation as an example, the motion control of the arm can be divided into the following two cases (here, P = 100 for convenience of explanation).

【0314】1)Δθ2≦Δθ1≦ΔθMAXの場合 2)Δθ2≦ΔθMAX≦Δθ1又はΔθMAX≦Δθ2≦Δθ1
の場合。
1) In the case of Δθ 2 ≦ Δθ 1 ≦ Δθ MAX 2) Δθ 2 ≦ Δθ MAX ≦ Δθ 1 or Δθ MAX ≦ Δθ 2 ≦ Δθ 1
in the case of.

【0315】先ず、1)の場合には、Δθとして下式
[数65]に示すようにΔθ1、Δθ2のうち大きい方と
選び、また、αとしては下式[数66]に示すようにα
1、α2のうち大きい方を選ぶ(尚、記号の意味は上記
[表3]参照。)。
First, in the case of 1), as Δθ, the larger one of Δθ 1 and Δθ 2 is selected as shown in the following formula [Equation 65], and α is as shown in the following formula [Equation 66]. To α
Select the larger of 1 and α 2 (see Table 3 above for the meaning of the symbols).

【0316】[0316]

【数65】 [Equation 65]

【0317】[0317]

【数66】 [Equation 66]

【0318】よって、一方のアームの駆動軸の位置を
「Θ1(t)」とし、他方のアームの駆動軸の位置を
「Θ2(t)」とするとこれらは下式のようになり、こ
れらが求める可スケーリングパターンであり、これを図
示すると図49に示すように時間軸方向の幅が√α・2
・TPMAXで同期のとれた曲線となる。
Therefore, assuming that the position of the drive shaft of one arm is "Θ 1 (t)" and the position of the drive shaft of the other arm is "Θ 2 (t)", these are given by the following equations. These are the scalable patterns to be obtained, and when this is illustrated, the width in the time axis direction is √α · 2 as shown in FIG. 49.
・ T PMAX gives a synchronized curve.

【0319】[0319]

【数67】 [Equation 67]

【0320】尚、ロボットが2軸の直交型ロボットの場
合には、各駆動軸が直交関係にあり一方の駆動軸をX軸
としてその位置をX=Θ1(t)とおき、他方の駆動軸
をY軸としてその位置をY=Θ2(t)とおくことがで
き、両者の比をとると[数67]式から下式が得られる
のでPTP動作が直線運動になることが分かる。
When the robot is a two-axis orthogonal robot, the drive axes are in an orthogonal relationship, one drive axis is the X axis, and the position is set as X = Θ 1 (t), and the other drive axis is driven. It is possible to set the position as Y = Θ 2 (t) with the Y axis as the Y axis, and by taking the ratio of the two, the following expression can be obtained from the expression [67], and it can be seen that the PTP operation is a linear motion.

【0321】[0321]

【数68】 [Equation 68]

【0322】次に、2)の場合には、アームの駆動軸に
ついて図50に示すような定速期間(これを「TBOX
とする。)を含む可スケーリングパターンが得られ、こ
の図は加減速曲線amが、加速期間における曲線部と減
速期間における曲線部とを組み合わせたものam1(こ
の例では加速期間の長さと減速期間の長さとが等しくさ
れている。)と、定速期間における直線部am2とを足
し併せたものに等しいことを示している。尚、加減速曲
線amと時間軸との間に囲まれた面積がΔθ1であり、
am1と時間軸との間で囲まれた面積がΔθMAX、am
2における四角形の面積がΔθ1BOX(=Δθ1−Δ
θMAX)である。
[0322] Next, in the case of 2), a constant speed period (which, as shown in FIG. 50 for the drive shaft of the arm "T BOX"
And ) Is obtained, and in this figure, the acceleration / deceleration curve am is a combination of the curve portion in the acceleration period and the curve portion in the deceleration period am1 (in this example, the length of the acceleration period and the length of the deceleration period Are equal to each other) and the straight line portion am2 in the constant speed period are added together. The area enclosed between the acceleration / deceleration curve am and the time axis is Δθ 1 ,
The area enclosed between am1 and the time axis is Δθ MAX , am
The area of the quadrangle in 2 is Δθ 1BOX (= Δθ 1 −Δ
θ MAX ).

【0323】この場合には、Δθやαが下式のように決
定される。
In this case, Δθ and α are determined by the following equation.

【0324】[0324]

【数69】 [Equation 69]

【0325】[0325]

【数70】 [Equation 70]

【0326】よって、各アームの駆動軸の位置Θ
1(t)、Θ2(t)は下式のように求まり、図示すると
図51に示すようにTBOXの定速期間を有し、TPMAX
加速期間及び減速期間を有する加減速曲線が得られる。
Therefore, the position of the drive shaft of each arm Θ
1 (t) and Θ 2 (t) are obtained by the following equations, and when shown in FIG. 51, the acceleration / deceleration curve having the constant speed period of T BOX and the acceleration period and the deceleration period of T PMAX is obtained. can get.

【0327】[0327]

【数71】 [Equation 71]

【0328】[0328]

【数72】 [Equation 72]

【0329】尚、上記の説明ではパラメータPの値を1
00に固定したが、これを任意の値に指定する場合に
は、次のようになる。
In the above description, the value of the parameter P is 1
The value is fixed to 00, but if this is specified as an arbitrary value, it becomes as follows.

【0330】先ず、1)の場合については上記[数6
6]式を下式に示すように「100/P」の項を含むよ
うに一般化すれば良く、よってα≧1のときがあり得
る。
First, in the case of 1), the above [Equation 6]
The equation 6] may be generalized to include the term “100 / P” as shown in the following equation, and therefore α ≧ 1 may occur.

【0331】[0331]

【数73】 [Equation 73]

【0332】また、2)の場合には上記[数70]式を
下式[数74]に示すように「100/P」の項を含む
ように一般化し、また、上記[数71]式については式
中の時定数を全て√α(=100/P)倍することによ
って下式[数75]のようになる。
In the case of 2), the above formula [70] is generalized to include the term “100 / P” as shown in the following formula [74], and the above formula [71] is also included. As for, by multiplying all the time constants in the formula by √α (= 100 / P), the following formula [Formula 75] is obtained.

【0333】[0333]

【数74】 [Equation 74]

【0334】[0334]

【数75】 [Equation 75]

【0335】図52は各アームの駆動軸の位置Θ
1(t)、Θ2(t)を示すものであり、ピーク速度がP
/100倍となり、TP値やTBOX値が100/P倍とな
っている。よって、例えば、P=50%の場合にはピー
ク速度が半分になって移動時間(タクトタイム)が2倍
になるというように、パラメータPのもつ意味内容を容
易に把握することができるという利点がある。つまり、
パラメータP値の指定によってピーク速度がP/100
倍となり移動時間については不明であるような制御や、
これとは逆に移動時間が100/P倍されるがピーク速
度が不明であるような制御に比べて、パラメータP値の
指定によってピーク速度や移動時間がともに明らかな制
御の方が指定者にとってより親切な設計であるといえ
る。
FIG. 52 shows the position Θ of the drive shaft of each arm.
1 (t), Θ 2 (t), and the peak velocity is P
/ 100 times, and the T P value and T BOX value are 100 / P times. Therefore, for example, when P = 50%, the peak speed is halved and the travel time (tact time) is doubled, so that the meaning of the parameter P can be easily understood. There is. That is,
The peak speed is P / 100 by specifying the parameter P value.
Control that is doubled and unknown about travel time,
On the contrary, compared to the control in which the travel time is multiplied by 100 / P, but the peak speed is unknown, the control in which both the peak speed and the travel time are clear by specifying the parameter P value is better for the designator. It can be said that the design is more kind.

【0336】[0336]

【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
の運動性能を規定する各駆動軸の限界性能を逸脱するこ
とのない加減速曲線を生成することにより、制御対象の
性能や品質を保証することができる。また、制御対象の
駆動軸の性能に係る各限界特性線に対する内接近似によ
って抽出される一の限界特性線に対応した加減速曲線の
生成によって制御対象の能力をその限界性能まで引き出
すことができるとともに、限界特性線の形状がどのよう
なものであっても、加減速曲線の基準関数に対する関数
値の変倍操作や時間軸方向の伸縮操作によって求める加
減速曲線を生成することができ、加減速曲線の生成に係
るアルゴリズムの統一化を図ることができる。
As is apparent from the above description, according to the inventions of claims 1 and 2, the limit performance of each drive shaft that defines the motion performance of the controlled object is not deviated. By generating the acceleration / deceleration curve, the performance and quality of the controlled object can be guaranteed. Further, by generating an acceleration / deceleration curve corresponding to one limit characteristic line extracted by inscribed approximation with respect to each limit characteristic line relating to the performance of the drive shaft of the control target, it is possible to bring out the capability of the control target to that limit performance. At the same time, no matter what the shape of the limit characteristic line is, it is possible to generate the acceleration / deceleration curve obtained by the scaling operation of the function value with respect to the reference function of the acceleration / deceleration curve or the expansion / contraction operation in the time axis direction. It is possible to unify the algorithms for generating the deceleration curve.

【0337】請求項3に係る発明によれば、加減速パタ
ーン生成手段の出力をローパスフィルタを介して制御対
象に送出することによって加減速曲線の接続性を保証す
ることができる。
According to the third aspect of the present invention, the connectivity of the acceleration / deceleration curve can be guaranteed by sending the output of the acceleration / deceleration pattern generating means to the controlled object via the low-pass filter.

【0338】請求項4や請求項5に係る発明によれば、
サーボ制御変数に係る変位量の指令値に対応するピーク
速度到達時間の決定にあたって、ピーク速度到達時間の
2乗が変位量の指令値に比例するという特性を含むよう
に、変位量の指令値とピーク速度到達時間との関係を規
定するこによって、特性線図上の加速度軸の切片を限界
特性線に係る最大値に一致させ又は近づけることができ
るため、制御対象のより高速な運動制御が可能となり、
また、制御対象の定電流駆動制御を行う場合にその能力
を充分に活用することができる。
According to the inventions of claims 4 and 5,
When determining the peak velocity arrival time corresponding to the displacement amount command value related to the servo control variable, the displacement amount command value and the displacement amount command value are included so that the square of the peak velocity arrival time is proportional to the displacement amount command value. By defining the relationship with the peak velocity arrival time, the intercept of the acceleration axis on the characteristic diagram can be made to match or approach the maximum value related to the limit characteristic line, enabling faster motion control of the controlled object. Next to
Further, when the constant current drive control of the controlled object is performed, its ability can be fully utilized.

【0339】請求項6や請求項7に係る発明によれば、
サーボ制御変数に係る変位量の指令値をその基準値で割
った値と、その比率を自由に指定するために導入される
パラメータの値とよって時間軸伸縮用パラメータの値を
決定することによって、加減速曲線の形状を制御目的に
応じて自在に変化させることができる。例えば、該パラ
メータ値の指定によって加減速曲線の山の高さや時間軸
方向の幅を思い通りに制御することができる。
According to the inventions of claims 6 and 7,
By determining the value of the parameter for time axis expansion and contraction by the value obtained by dividing the command value of the displacement amount related to the servo control variable by its reference value, and the value of the parameter introduced to freely specify the ratio, The shape of the acceleration / deceleration curve can be freely changed according to the control purpose. For example, by designating the parameter value, the height of the peak of the acceleration / deceleration curve and the width in the time axis direction can be controlled as desired.

【0340】請求項8や請求項9に係る発明によれば、
ロボットのアームやツール搭載部に係るサーボ系の能力
を限界まで使用することによって作業の高速化を図り、
かつ各サーボ系の限界性能特性を逸脱させることなくロ
ボット動作の安定化を図ることができる。また、ロボッ
トの構造が如何なるものであっても、各サーボ系につい
て統一された加減速曲線の生成アルゴリズムを用いるこ
とができるので、設計者はロボットの制御毎に加減速曲
線の形状を模索する労力から解放される。
According to the inventions of claims 8 and 9,
By maximizing the capacity of the servo system related to the robot arm and tool mounting part, the work speed is increased.
In addition, the robot operation can be stabilized without deviating from the limit performance characteristics of each servo system. Further, no matter what the structure of the robot is, it is possible to use a unified acceleration / deceleration curve generation algorithm for each servo system, so the designer has to make efforts to find the shape of the acceleration / deceleration curve for each robot control. Is released from.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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】図26とともにピーク速度到達時間TPの2
乗が移動量Δθに比例するように規定される場合の時間
軸方向の伸縮操作について説明するためのものであり、
本図は伸縮操作の特性線に対する作用について説明する
ための図である。
FIG. 25 is a graph of FIG.
This is for explaining the expansion / contraction operation in the time axis direction when the power is specified to be proportional to the movement amount Δθ.
This figure is a diagram for explaining the action of the expansion / contraction operation on the characteristic line.

【図26】(a)はΔθ−TP線図、(b)はΔθ−T
all線図である。
26 (a) is a Δθ-T P diagram, and FIG. 26 (b) is a Δθ-T.
It is an all diagram.

【図27】図28乃至図35とともに2つの限界特性線
の関係について説明するためのものであり、本図は一方
の限界特性線が他方の限界特性線の内側にある例を示
す。
FIG. 27 is for explaining the relationship between two limit characteristic lines with FIGS. 28 to 35, and shows an example in which one limit characteristic line is inside the other limit characteristic line.

【図28】共通限界特性線が2つの限界特性線の一部分
から構成されている例を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing an example in which a common limit characteristic line is composed of a part of two limit characteristic lines.

【図29】共通限界特性線が2つの限界特性線の構成部
分以外の部分を含む例を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing an example in which the common limit characteristic line includes a portion other than the constituent portions of the two limit characteristic lines.

【図30】共通限界特性線が2つの限界特性線の一部分
から構成されている別の例を示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing another example in which the common limit characteristic line is composed of a part of two limit characteristic lines.

【図31】共通限界特性線が2つの限界特性線の構成部
分以外の部分を含む別の例を示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing another example in which the common limit characteristic line includes a portion other than the constituent portions of the two limit characteristic lines.

【図32】共通限界特性線が2つの限界特性線の構成部
分以外の部分を含む別の例を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing another example in which the common limit characteristic line includes a portion other than the constituent portions of the two limit characteristic lines.

【図33】共通限界特性線が矩形状をした例を示す図で
ある。
FIG. 33 is a diagram showing an example in which a common limit characteristic line has a rectangular shape.

【図34】共通限界特性線が2つの限界特性線の一部分
から構成されている別の例を示す図である。
FIG. 34 is a diagram showing another example in which the common limit characteristic line is composed of a part of two limit characteristic lines.

【図35】共通限界特性線が2つの限界特性線の構成部
分以外の部分を含む別の例を示す図である。
FIG. 35 is a diagram showing another example in which the common limit characteristic line includes a portion other than the constituent portions of the two limit characteristic lines.

【図36】図37乃至図46とともに共通限界特性線の
決定法について説明するためのものであり、本図は最大
加速度の選定について示す図である。
FIG. 36 is a view for explaining a method of determining the common limit characteristic line, together with FIGS. 37 to 46, and is a diagram showing selection of the maximum acceleration.

【図37】図38乃至図40とともにΘ=ΘMAX (2)に示
す直線と限界特性線との交点及び当該交点における速度
の算出について説明するためのものであり、本図は最大
加速度が選択された限界特性線についての交点を示す図
である。
37 is a view for explaining the intersection of the straight line shown in Θ = Θ MAX (2) and the limit characteristic line and the calculation of the velocity at the intersection together with FIGS. 38 to 40. In this figure, the maximum acceleration is selected. It is a figure which shows the intersection about the made limit characteristic line.

【図38】最大加速度が選択されない限界特性線につい
ての交点を示す図である。
FIG. 38 is a diagram showing intersections of limit characteristic lines for which maximum acceleration is not selected.

【図39】最大加速度が選択されない限界特性線につい
ての交点の別例を示す図である。
FIG. 39 is a diagram showing another example of intersections with respect to the limit characteristic line for which maximum acceleration is not selected.

【図40】交点が1つの場合を示す図である。FIG. 40 is a diagram showing a case where there is one intersection.

【図41】図42乃至図45とともに共通限界特性線の
決定法について説明するためのものであり、本図は最大
速度の選定について示す図である。
41 is a view for explaining a method of determining a common limit characteristic line with FIGS. 42 to 45, and this figure is a diagram showing selection of the maximum speed.

【図42】図42乃至図45とともにΘ=ΘMAX (1)に示
す直線と限界特性線との交点及び当該交点における加速
度の算出について説明するためのものであり、本図は最
大速度が選択された限界特性線についての交点を示す図
である。
42 is a view for explaining the intersection of the straight line shown by Θ = Θ MAX (1) and the limit characteristic line and the calculation of the acceleration at the intersection with FIGS. 42 to 45. In this figure, the maximum speed is selected. It is a figure which shows the intersection about the made limit characteristic line.

【図43】最大速度が選択されない限界特性線について
の交点を示す図である。
FIG. 43 is a diagram showing intersections with respect to a limit characteristic line in which the maximum speed is not selected.

【図44】最大速度が選択されない限界特性線について
の交点の別例を示す図である。
FIG. 44 is a diagram showing another example of intersections with respect to the limit characteristic line in which the maximum speed is not selected.

【図45】交点が1つの場合を示す図である。FIG. 45 is a diagram showing a case where there is one intersection.

【図46】限界特性線が曲線状をしている場合の共通限
界特性線の決定について説明するための図である。
FIG. 46 is a diagram for explaining determination of a common limit characteristic line when the limit characteristic line is curved.

【図47】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. 47 is a flow chart diagram for explaining a servo control method according to the present invention.

【図48】図49乃至図52とともに本発明のロボット
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の一例を示す図である。
48 shows an application example of the present invention to a robot control device together with FIGS. 49 to 52, and this figure is a diagram showing an example of a hardware configuration of the robot control device.

【図49】図50乃至図52とともに2軸構成のロボッ
トについて加減速曲線の一例を示すものであり、本図は
定速制御がない場合の加減速曲線の形状例を示す図であ
る。
FIG. 49 is a diagram showing an example of an acceleration / deceleration curve for a two-axis robot in combination with FIGS. 50 to 52, and this figure is a diagram showing an example of the shape of the acceleration / deceleration curve when there is no constant speed control.

【図50】定速制御を含む場合の加減速曲線を、加減速
期間に係る曲線部分と定速期間に係る直線部分とを分解
した様子を示す図である。
FIG. 50 is a diagram showing a state in which an acceleration / deceleration curve including constant speed control is decomposed into a curved portion related to the acceleration / deceleration period and a linear portion related to the constant speed period.

【図51】定速制御を含む場合の加減速曲線の形状例を
示す図である。
FIG. 51 is a diagram showing an example of the shape of an acceleration / deceleration curve when constant speed control is included.

【図52】パラメータP値の指定によって加減速曲線に
係るピーク速度がP/100倍に、また、移動時間が1
00/P倍となるように制御した場合の形状例を示す図
である。
FIG. 52 shows that the peak speed related to the acceleration / deceleration curve is increased by P / 100 and the moving time is 1 by specifying the parameter P value.
It is a figure which shows the example of a shape at the time of controlling so that it may become 00 / P times.

【図53】3角形状の加減速曲線を示す図である。FIG. 53 is a diagram showing a triangular acceleration / deceleration curve.

【図54】T−N特性の一例を示す図である。FIG. 54 is a diagram showing an example of TN characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…サーボ制御装置、2…指令手段、3…加減速パター
ン生成手段、4…ピーク速度到達時間値決定手段、5…
時間軸伸縮用パラメータ値決定手段、6…ローパスフィ
ルタ、7…制御対象、10…ロボット制御装置、15…
ロボット
1 ... Servo control device, 2 ... Command means, 3 ... Acceleration / deceleration pattern generation means, 4 ... Peak speed arrival time value determination means, 5 ...
Time axis expansion / contraction parameter value determining means, 6 ... Low-pass filter, 7 ... Control target, 10 ... Robot control device, 15 ...
robot

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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
上の限界特性線によって運動性能の限界が規定され、か
つそれぞれの限界性能線が異なった形状とされる複数の
駆動軸によって運動が行われる制御対象に対して、その
限界性能に対応した加減速制御を行うためのサーボ制御
装置であって、 サーボ制御変数について指令値を発する指令手段と、 サーボ制御変数に係る指令値と、加減速曲線において速
度がピーク値に達するまでに要する時間(以下、「ピー
ク速度到達時間」という。)との関係を規定し、サーボ
制御変数に係る指令値からピーク速度到達時間の値を決
定するためのピーク速度到達時間値決定手段と、 ピーク速度到達時間をその基準値で割ることによって定
義される無次元量の関数として規定される時間軸伸縮用
パラメータの値を決定する時間軸伸縮用パラメータ値決
定手段と、 制御対象の駆動軸の性能に係る各限界特性線に対する内
接近似によって抽出される一の限界特性線上に、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位置するという条
件下に加減速曲線の形状が規定され、該加減速曲線の基
準関数に係るピーク速度到達時間を時間軸伸縮用パラメ
ータの基準値とし、時間軸伸縮用パラメータ値に基づく
基準関数に対する時間軸方向の伸縮操作及び指令手段か
らの指令値に基づく基準関数値に対する変倍操作によっ
て加減速曲線を生成して制御対象に送出する加減速パタ
ーン生成手段とを備えたことを特徴とするサーボ制御装
置。
1. The limit of motion performance is defined by a limit characteristic line on a characteristic diagram of acceleration (or force or torque) with respect to speed (or speed, angular velocity or rotation speed), and each limit performance line is different. A servo control device for performing acceleration / deceleration control corresponding to the limit performance of a control target that is moved by a plurality of drive shafts having different shapes. Command means for issuing a command value for a servo control variable And the command value related to the servo control variable and the time required for the speed to reach the peak value on the acceleration / deceleration curve (hereinafter referred to as “peak speed arrival time”), and the command related to the servo control variable. A peak velocity arrival time value determining means for determining the value of the peak velocity arrival time from the value, and the peak velocity arrival time defined by dividing the peak velocity arrival time by its reference value. A time axis expansion / contraction parameter value determining means for determining the value of the time axis expansion / contraction parameter defined as a function of the dimension quantity, and one extracted by inscribed approximation to each limit characteristic line relating to the performance of the drive shaft to be controlled. The shape of the acceleration / deceleration curve is defined under the condition that the operating point defined by acceleration (or force or torque) and speed (or speed, angular velocity or rotation speed) is located on the limit characteristic line of The peak velocity arrival time related to the reference function of the curve is used as the reference value of the time axis extension / contraction parameter, and the extension / contraction operation in the time axis direction relative to the reference function based on the time axis extension / contraction parameter value and the reference function value based on the instruction value from the instruction means A servo control device comprising: an acceleration / deceleration pattern generation means for generating an acceleration / deceleration curve by a scaling operation with respect to and sending it to a controlled object.
【請求項2】 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
上の限界特性線によって運動性能の限界が規定され、か
つそれぞれの限界性能線が異なった形状とされる複数の
駆動軸によって運動が行われる制御対象に対して、その
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、制御対象の各駆動軸について加速度(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、 これらの限界特性線に対する内接近似によって各限界特
性線を逸脱することのない一の限界特性線を決定し、 この限界特性線上に、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
る動作点が載っているという条件下に加減速曲線の形状
と、その基準関数及び該基準関数に係るピーク速度到達
時間を規定し、 サーボ制御変数の指定値とピーク速度到達時間との関係
を規定するとともに、指令値に対応するピーク速度到達
時間の値を求め、これを上記基準関数に係るピーク速度
到達時間で割ることによって定義される無次元量の関数
として規定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
令値に基づいて基準関数値に対する変倍操作を行うこと
によって加減速曲線を生成してこれを制御対象への制御
信号として送出するようにしたことを特徴とするサーボ
制御方法。
2. The limit of motion performance is defined by a limit characteristic line on a characteristic diagram for acceleration (or force or torque) speed (or velocity, angular velocity or rotation speed), and each limit performance line is different. A servo control method for performing acceleration / deceleration control corresponding to the limit performance of a control target that is moved by a plurality of drive shafts having different shapes. Do not deviate from each limit characteristic line by inscribed approximation to these limit characteristic lines after specifying the limit characteristic lines related to the characteristics of speed (or force or torque) with respect to speed (or speed, angular velocity or rotation speed). One limit characteristic line is determined, and acceleration (or force or torque) is placed on this limit characteristic line.
And speed (or speed, angular velocity or number of revolutions) defines the shape of the acceleration / deceleration curve under the condition that the operating point is defined, and its reference function and the peak speed arrival time related to the reference function, Defined by defining the relationship between the specified value of the servo control variable and the peak speed arrival time, obtaining the value of the peak speed arrival time corresponding to the command value, and dividing this by the peak speed arrival time according to the above reference function. The value of the time axis expansion / contraction parameter specified as a function of the dimensionless amount is determined, and the expansion / contraction operation in the time axis direction for the reference function is performed based on the time axis expansion / contraction parameter value, and based on the command value of the servo control variable. The acceleration / deceleration curve is generated by performing a scaling operation on the reference function value and is sent as a control signal to the controlled object. Control method.
【請求項3】 請求項1に記載のサーボ制御装置におい
て、 加減速パターン生成手段と制御対象との間にローパスフ
ィルタを設けたことを特徴とするサーボ制御装置。
3. The servo control device according to claim 1, wherein a low-pass filter is provided between the acceleration / deceleration pattern generation means and the controlled object.
【請求項4】 請求項1に記載のサーボ制御装置におい
て、 ピーク速度到達時間値決定手段が、サーボ制御変数に係
る変位量の指令値に対応するピーク速度到達時間を決定
するにあたって、ピーク速度到達時間の2乗が変位量の
指令値に比例するという特性を含むように、変位量の指
令値とピーク速度到達時間との関係が規定されているこ
とを特徴とするサーボ制御装置。
4. The servo speed controller according to claim 1, wherein the peak speed arrival time value determining means determines the peak speed arrival time when determining the peak speed arrival time corresponding to the command value of the displacement amount related to the servo control variable. The servo control device is characterized in that the relationship between the command value of the displacement amount and the peak speed arrival time is defined so that the square of the time is proportional to the command value of the displacement amount.
【請求項5】 請求項2に記載のサーボ制御方法におい
て、 サーボ制御変数に係る変位量の指令値に対応するピーク
速度到達時間の決定にあたって、ピーク速度到達時間の
2乗が変位量の指令値に比例するという特性を含むよう
に、変位量の指令値とピーク速度到達時間との関係を規
定するようにしたことを特徴とするサーボ制御方法。
5. The servo control method according to claim 2, wherein when determining the peak velocity arrival time corresponding to the command value of the displacement amount related to the servo control variable, the square of the peak velocity arrival time is the command value of the displacement amount. The servo control method is characterized in that the relationship between the command value of the displacement amount and the peak speed arrival time is defined so as to include the characteristic of being proportional to.
【請求項6】 請求項4に記載のサーボ制御装置におい
て、 サーボ制御変数に係る変位量の指令値をその基準値で割
った値に対して、その比率を自由に指定するために導入
されるパラメータの値を入力し又は設定するための手段
を設け、 時間軸伸縮用パラメータ値決定手段が、サーボ制御変数
に係る変位量の指令値をその基準値で割った値と、上記
手段によるパラメータの値とに基づいて時間軸伸縮用パ
ラメータの値を決定するようにしたことを特徴とするサ
ーボ制御装置。
6. The servo control device according to claim 4, which is introduced to freely specify a ratio of a command value of a displacement amount related to a servo control variable divided by its reference value. A means for inputting or setting the value of the parameter is provided, and the time axis expansion / contraction parameter value determining means divides the command value of the displacement amount related to the servo control variable by its reference value and the parameter of the above means. A servo control device characterized in that the value of the time axis expansion / contraction parameter is determined based on the value.
【請求項7】 請求項5に記載のサーボ制御方法におい
て、 時間軸伸縮用パラメータの値が、サーボ制御変数に係る
変位量の指令値をその基準値で割った値と、その比率を
自由に指定するために導入されるパラメータの値とよっ
て決定されるようにしたことを特徴とするサーボ制御方
法。
7. The servo control method according to claim 5, wherein the value of the time axis expansion / contraction parameter is a value obtained by dividing a command value of the displacement amount related to the servo control variable by its reference value, and the ratio thereof. A servo control method characterized in that it is determined according to the value of a parameter introduced for specifying.
【請求項8】 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
上の限界特性線によって運動性能の限界が規定され、か
つそれぞれの限界性能線が異なった形状とされる複数の
駆動軸によって複数のアーム及び/又はツール搭載部の
運動が行われ、これらの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によって構成
されたロボットの動作制御を行うロボット制御装置にお
いて、 各サーボ系を制御するためのサーボ制御手段が、 サーボ制御変数について指令値を発する指令手段と、 サーボ制御変数に係る指令値と、加減速曲線において速
度がピーク値に達するまでのピーク速度到達時間との関
係を規定し、サーボ制御変数に係る指令値からピーク速
度到達時間の値を決定するためのピーク速度到達時間値
決定手段と、 ピーク速度到達時間をその基準値で割ることによって定
義される無次元量の関数として規定される時間軸伸縮用
パラメータの値を決定する時間軸伸縮用パラメータ値決
定手段と、 サーボ系の駆動軸の性能に係る各限界特性線に対する内
接近似によって抽出される一の限界特性線上に、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位置するという条
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各サーボ系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。
8. The limit of motion performance is defined by a limit characteristic line on a characteristic diagram of acceleration (or force or torque) with respect to speed (or speed, angular velocity or rotation speed), and each limit performance line is different. A plurality of drive shafts having different shapes cause movement of a plurality of arms and / or tool mounting portions, and a robot configured by a plurality of servo systems including drive sources for these arms or tool mounting portions and their drive circuits. In the robot controller that controls the operation of, the servo control means for controlling each servo system uses the command means that issues a command value for the servo control variable, the command value related to the servo control variable, and the speed in the acceleration / deceleration curve. Define the relationship with the peak speed arrival time until the peak value is reached, and determine the peak speed arrival time value from the command value related to the servo control variable. Means for determining a peak velocity arrival time value, and a time axis extension / contraction for determining the value of the time axis extension / contraction parameter defined as a function of a dimensionless amount defined by dividing the peak velocity arrival time by its reference value. Parameter value determining means, and the acceleration (or force or torque) and speed (or speed, angular velocity) on one limit characteristic line extracted by inscribed approximation to each limit characteristic line related to the performance of the drive axis of the servo system. Alternatively, the shape of the acceleration / deceleration curve is defined under the condition that the operating point defined by (rotation speed) is located, and the peak speed arrival time according to the reference function of the acceleration / deceleration curve is set as the reference value of the time axis expansion / contraction parameter, Acceleration / deceleration music is performed 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 Robot controller being characterized in that a deceleration pattern generating means for delivering generated in the servo system with.
【請求項9】 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
上の限界特性線によって運動性能の限界が規定され、か
つそれぞれの限界性能線が異なった形状とされる複数の
駆動軸によって複数のアーム及び/又はツール搭載部の
運動が行われ、これらの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によって構成
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、 先ず、各駆動軸について加速度(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、 これらの限界特性線に対する内接近似によって各限界特
性線を逸脱することのない一の限界特性線を決定し、 この限界特性線上に、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
る動作点が載っているという条件下に加減速曲線の形状
と、その基準関数及び該基準関数に係るピーク速度到達
時間を規定し、 サーボ制御変数の指定値とピーク速度到達時間との関係
を規定するとともに、指令値に対応するピーク速度到達
時間の値を求め、これを上記基準関数に係るピーク速度
到達時間で割ることによって定義される無次元量の関数
として規定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
令値に基づいて基準関数値に対する変倍操作を行うこと
によって加減速曲線を生成してこれを各サーボ系への制
御信号として送出するようにしたことを特徴とするロボ
ット制御方法。
9. The limit of motion performance is defined by a limit characteristic line on a characteristic diagram of acceleration (or force or torque) with respect to speed (or speed, angular velocity or rotation speed), and each limit performance line is different. A plurality of drive shafts having different shapes cause movement of a plurality of arms and / or tool mounting portions, and a robot configured by a plurality of servo systems including drive sources for these arms or tool mounting portions and their drive circuits. In the robot control method related to the motion control, first, after specifying the limit characteristic lines relating to the characteristics of acceleration (or force or torque) with respect to speed (or speed, angular velocity or rotational speed) of each drive axis, One limit characteristic line that does not deviate from each limit characteristic line is determined by inscribed approximation to the characteristic line, and the acceleration ( Or force or torque)
And speed (or speed, angular velocity or number of revolutions) defines the shape of the acceleration / deceleration curve under the condition that the operating point is defined, and its reference function and the peak speed arrival time related to the reference function, Defined by defining the relationship between the specified value of the servo control variable and the peak speed arrival time, obtaining the value of the peak speed arrival time corresponding to the command value, and dividing this by the peak speed arrival time according to the above reference function. The value of the time axis expansion / contraction parameter specified as a function of the dimensionless amount is determined, and the expansion / contraction operation in the time axis direction for the reference function is performed based on the time axis expansion / contraction parameter value, and based on the command value of the servo control variable. By performing a scaling operation on the reference function value, an acceleration / deceleration curve is generated and sent as a control signal to each servo system. Tsu door control method.
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