JPH0962331A - サーボ制御における移動指令の分配方法 - Google Patents
サーボ制御における移動指令の分配方法Info
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- JPH0962331A JPH0962331A JP23319895A JP23319895A JPH0962331A JP H0962331 A JPH0962331 A JP H0962331A JP 23319895 A JP23319895 A JP 23319895A JP 23319895 A JP23319895 A JP 23319895A JP H0962331 A JPH0962331 A JP H0962331A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 サーボ制御ループにおるけ加々速度を制限す
ることができ、また、軌道計画により計画された加々速
度をサーボ制御ループで実現することができるサーボ制
御における移動指令の分配方法を提供する。 【解決手段】 サーボ制御において、軌道計画の処理周
期毎の移動指令をサーボ処理周期毎の移動指令に等分配
し、等分配した移動指令を２段の移動平均処理により分
配する。
ることができ、また、軌道計画により計画された加々速
度をサーボ制御ループで実現することができるサーボ制
御における移動指令の分配方法を提供する。 【解決手段】 サーボ制御において、軌道計画の処理周
期毎の移動指令をサーボ処理周期毎の移動指令に等分配
し、等分配した移動指令を２段の移動平均処理により分
配する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーボ制御に関
し、特にＮＣ工作機械やロボットの制御装置等に使用さ
れるサーボ制御において、サーボ制御ループの処理周期
毎に分配される移動指令の分配方法に関する。
し、特にＮＣ工作機械やロボットの制御装置等に使用さ
れるサーボ制御において、サーボ制御ループの処理周期
毎に分配される移動指令の分配方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＮＣ工作機械やロボットの制御装置等に
おいて、制御装置側のホストＣＰＵは、制御対象物が所
望の動きを行うような位置、速度、あるいは軌跡を計画
し、この軌道計画に基づいてサーボＣＰＵを介してサー
ボモータの制御を行っている。
おいて、制御装置側のホストＣＰＵは、制御対象物が所
望の動きを行うような位置、速度、あるいは軌跡を計画
し、この軌道計画に基づいてサーボＣＰＵを介してサー
ボモータの制御を行っている。
【０００３】軌道計画の処理周期がサーボ制御の処理周
期に比べて長い場合、サーボＣＰＵは動作を滑らかにす
るために軌道計画の処理周期毎の移動指令を、サーボ処
理周期毎の移動指令に分配する必要がある。
期に比べて長い場合、サーボＣＰＵは動作を滑らかにす
るために軌道計画の処理周期毎の移動指令を、サーボ処
理周期毎の移動指令に分配する必要がある。
【０００４】一般に、サーボ制御ループの処理周期は、
近年の高速ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌ ｐｒ
ｏｃｅｓｓｅｒ；デジタル信号プロセッサ）の採用によ
って短縮されるのに対して、軌道計画については、逆変
換等に多大な処理時間を要するため、軌道計画の処理周
期はサーボ処理周期に比べて長い周期を要する傾向にあ
るため、サーボ制御を行う場合、軌道計画の処理周期毎
の移動指令をサーボ処理周期毎の移動指令に分配する処
理の必要性が増大している。
近年の高速ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌ ｐｒ
ｏｃｅｓｓｅｒ；デジタル信号プロセッサ）の採用によ
って短縮されるのに対して、軌道計画については、逆変
換等に多大な処理時間を要するため、軌道計画の処理周
期はサーボ処理周期に比べて長い周期を要する傾向にあ
るため、サーボ制御を行う場合、軌道計画の処理周期毎
の移動指令をサーボ処理周期毎の移動指令に分配する処
理の必要性が増大している。
【０００５】なお、通常、軌道計画の処理周期は、軌道
計画の処理を行うホストＣＰＵとサーボ処理を行うサー
ボＣＰＵとの間の通信周期により制限されることが多い
ため、以下では通信周期の処理周期を軌道計画の処理周
期として扱うものとする。表すものとする。
計画の処理を行うホストＣＰＵとサーボ処理を行うサー
ボＣＰＵとの間の通信周期により制限されることが多い
ため、以下では通信周期の処理周期を軌道計画の処理周
期として扱うものとする。表すものとする。
【０００６】工作機械やロボット等の制御対象物は、バ
ネ要素およびダンパ要素を含む２慣性系モデルにより一
般化することができる。図６は２慣性系モデルのモデル
例である。符号１０はモータ側を示し、符号１１は機械
側を示している。このモータ側１０と機械側１１の間に
減速器が設けられ、該減速器のバネ定数をＫ［ｋｇ．ｃ
ｍ／ｒａｄ］、粘性係数をＤ［ｋｇ．ｃｍ／（ｒａｄ／
ｓ）］とする。また、モータのロータイナーシャをＪｍ
［ｋｇ．ｃｍ．ｓ2 ］、モータの動摩擦係数をＡｍ［ｋ
ｇ．ｃｍ．ｓ］、モータ位置をθｍ［ｒａｄ］、負荷側
のイナーシャをＪL ［ｋｇ．ｃｍ．ｓ2 ］、負荷位置
（ロボットの場合には、ロボットのアーム先端位置）を
θL ［ｒａｄ］、モータのトルク定数をＫｔ［ｋｇ．ｃ
ｍ／Ａｐ］とする。
ネ要素およびダンパ要素を含む２慣性系モデルにより一
般化することができる。図６は２慣性系モデルのモデル
例である。符号１０はモータ側を示し、符号１１は機械
側を示している。このモータ側１０と機械側１１の間に
減速器が設けられ、該減速器のバネ定数をＫ［ｋｇ．ｃ
ｍ／ｒａｄ］、粘性係数をＤ［ｋｇ．ｃｍ／（ｒａｄ／
ｓ）］とする。また、モータのロータイナーシャをＪｍ
［ｋｇ．ｃｍ．ｓ2 ］、モータの動摩擦係数をＡｍ［ｋ
ｇ．ｃｍ．ｓ］、モータ位置をθｍ［ｒａｄ］、負荷側
のイナーシャをＪL ［ｋｇ．ｃｍ．ｓ2 ］、負荷位置
（ロボットの場合には、ロボットのアーム先端位置）を
θL ［ｒａｄ］、モータのトルク定数をＫｔ［ｋｇ．ｃ
ｍ／Ａｐ］とする。
【０００７】モータへの電流指令をｕ［Ａｐ］とし、ト
ルク指令をτ［ｋｇ．ｃｍ］として、負荷側について運
動方程式をたてると以下の式（１）となる。
ルク指令をτ［ｋｇ．ｃｍ］として、負荷側について運
動方程式をたてると以下の式（１）となる。
【０００８】 ＪL ・θL ＊＊＋Ｄ・（θL ＊−θｍ＊）＋Ｋ・（θL −θｍ）＝０…（１） また、モータ側について運動方程式をたてると以下の式
（２）となる。
（２）となる。
【０００９】 Ｊｍ・θｍ＊＊＋Ａｍ・θｍ＊＋Ｄ・（θｍ＊−θL ＊） ＋Ｋ・（θｍ−θL ）＝Ｋｔ・ｕ …（２） なお、記号の右側に付した「＊」は、その記号で示され
る変数を微分することを示し、「＊」は１回微分を表し
「＊＊」は２回微分を表している。すなわち、θL ＊＊
は負荷位置θL の２回微分で負荷の速度を表している。
また、（θL −θｍ）は制御対象点である負荷位置に対
するモータのロータ回転位置偏差（ねじれ量）を意味
し、（θｍ＊−θL ＊）は速度偏差（ねじれ速度）を意
味している。
る変数を微分することを示し、「＊」は１回微分を表し
「＊＊」は２回微分を表している。すなわち、θL ＊＊
は負荷位置θL の２回微分で負荷の速度を表している。
また、（θL −θｍ）は制御対象点である負荷位置に対
するモータのロータ回転位置偏差（ねじれ量）を意味
し、（θｍ＊−θL ＊）は速度偏差（ねじれ速度）を意
味している。
【００１０】上記式（１），（２）から、負荷側位置と
電流指令との関係は以下の式（３）によって表される。
電流指令との関係は以下の式（３）によって表される。
【００１１】 ［Ａｍｓ＋（ＪL ＋Ｊｍ）ｓ2 ＋｛（ＪL ・Ａｍ）／（Ｄｓ＋Ｋ）｝ｓ3 ＋｛（ＪL ・Ｊｍ）／（Ｄｓ＋Ｋ）ｓ4 ］θL ＝Ｋｔ・ｕ …（３） ここで、ＤはＫより充分大きい（Ｄ＜＜Ｋ）とすること
ができるため、さらに以下の式（４）とすることができ
る。
ができるため、さらに以下の式（４）とすることができ
る。
【００１２】 ｕ＝［（Ａｍ／Ｋｔ）ｓ＋｛（ＪL ＋Ｊｍ）／Ｋｔ｝ｓ2 ＋｛（ＪL ・Ａｍ）／（Ｋｔ・Ｋ）｝ｓ3 ＋｛（ＪL ・Ｊｍ）／（Ｋｔ・Ｋ）｝ｓ4 ］θL …（４） ここで、負荷位置θL を指令値ｕの通りに動作させるた
めのフィードフォワードトルクｕffは、移動指令をθｒ
とすると以下の式（５）となる。
めのフィードフォワードトルクｕffは、移動指令をθｒ
とすると以下の式（５）となる。
【００１３】 ｕff＝［（Ａｍ／Ｋｔ）ｓ＋｛（ＪL ＋Ｊｍ）／Ｋｔ｝ｓ2 ＋｛（ＪL ・Ａｍ）／（Ｋｔ・Ｋ）｝ｓ3 ＋｛（ＪL ・Ｊｍ）／（Ｋｔ・Ｋ）｝ｓ4 ］θｒ …（５） このとき、ｓ4 の項は充分小さいため無視することがで
きるが、ｓ3 の項のフィードフォワード分は大きく、制
振効果に影響を与えることになる。
きるが、ｓ3 の項のフィードフォワード分は大きく、制
振効果に影響を与えることになる。
【００１４】従来、このような２慣性系モデルにおい
て、軌道計画の処理周期が短い場合には、サーボ処理周
期において軌道計画の移動指令を単に等分配して得られ
る分配指令によってサーボ制御を行ったり、サーボ処理
周期において軌道計画の移動指令を移動平均によるフィ
ルタリングで得られる分配指令によってサーボ制御を行
ったり、あるいは、サーボ処理周期において軌道計画の
移動指令を指数加減速によるフィルタリングで得られる
分配指令によってサーボ制御を行っている。
て、軌道計画の処理周期が短い場合には、サーボ処理周
期において軌道計画の移動指令を単に等分配して得られ
る分配指令によってサーボ制御を行ったり、サーボ処理
周期において軌道計画の移動指令を移動平均によるフィ
ルタリングで得られる分配指令によってサーボ制御を行
ったり、あるいは、サーボ処理周期において軌道計画の
移動指令を指数加減速によるフィルタリングで得られる
分配指令によってサーボ制御を行っている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サーボ制御における移動指令の分配方法では、制御対象
の加々速度がスパイク状に大きくなるため、この加々速
度を用いてフィードフォワード制御を行うと、トルク指
令が飽和したり、制御対象の動きが振動的になるという
問題点がある。２慣性系の制御対象においては、加々速
度による制御が有効な場合が多く、この加々速度が異常
に大きくなったり振動する場合には、制御に不都合が生
じることになる。
サーボ制御における移動指令の分配方法では、制御対象
の加々速度がスパイク状に大きくなるため、この加々速
度を用いてフィードフォワード制御を行うと、トルク指
令が飽和したり、制御対象の動きが振動的になるという
問題点がある。２慣性系の制御対象においては、加々速
度による制御が有効な場合が多く、この加々速度が異常
に大きくなったり振動する場合には、制御に不都合が生
じることになる。
【００１６】ここで、ホスト側の処理周期およびホスト
ＣＰＵとサーボＣＰＵとの間の通信周期を例えば２０ｍ
ｓとし、サーボ側の処理周期を１ｍｓとし、等分配によ
って移動指令を分配した場合、移動平均フィルタによっ
て移動指令を分配した場合、指数フィルタによって移動
指令を分配した場合の各場合について、加速度および加
々速度の変化について、図７〜図１２を用いて説明す
る。
ＣＰＵとサーボＣＰＵとの間の通信周期を例えば２０ｍ
ｓとし、サーボ側の処理周期を１ｍｓとし、等分配によ
って移動指令を分配した場合、移動平均フィルタによっ
て移動指令を分配した場合、指数フィルタによって移動
指令を分配した場合の各場合について、加速度および加
々速度の変化について、図７〜図１２を用いて説明す
る。
【００１７】以下の説明では、移動指令は、通常ホスト
側とサーボ側との通信周期毎の移動指令である場合が多
いため、移動指令の単位を［ｒａｄ／２０ｍｓ］とす
る。図７は、移動指令をサーボ処理周期毎に等分配する
場合のブロック線図であり、図１０はこのときの移動指
令，加速度指令，および加々速度指令を示す図である。
図７において、ホストＣＰＵからの移動指令は、サーボ
側の処理周期（１ｍｓ）に合わせて等分配するために
（１／２０）の係数項によって指令値が除され、さら
に、サーボ側の処理周期毎に移動指令を取り出すために
サンプリングが行われる。これによって、等分配された
１ｍｓ毎の移動指令が出力される。
側とサーボ側との通信周期毎の移動指令である場合が多
いため、移動指令の単位を［ｒａｄ／２０ｍｓ］とす
る。図７は、移動指令をサーボ処理周期毎に等分配する
場合のブロック線図であり、図１０はこのときの移動指
令，加速度指令，および加々速度指令を示す図である。
図７において、ホストＣＰＵからの移動指令は、サーボ
側の処理周期（１ｍｓ）に合わせて等分配するために
（１／２０）の係数項によって指令値が除され、さら
に、サーボ側の処理周期毎に移動指令を取り出すために
サンプリングが行われる。これによって、等分配された
１ｍｓ毎の移動指令が出力される。
【００１８】図１０（ａ）はホストＣＰＵからの移動指
令（図中の［ｒａｄ／２０ｍｓ］の単位）と等分配され
た移動指令（図中の［１／２０ｒａｄ／ｍｓ］の単位）
の速度を表し、図１０（ｂ）は等分配された速度指令に
対する加速度［ｒａｄ／ｍｓ2 ］を表し、図１０（ｃ）
は等分配された速度指令に対する加々速度［ｒａｄ／ｍ
ｓ3 ］を表している。
令（図中の［ｒａｄ／２０ｍｓ］の単位）と等分配され
た移動指令（図中の［１／２０ｒａｄ／ｍｓ］の単位）
の速度を表し、図１０（ｂ）は等分配された速度指令に
対する加速度［ｒａｄ／ｍｓ2 ］を表し、図１０（ｃ）
は等分配された速度指令に対する加々速度［ｒａｄ／ｍ
ｓ3 ］を表している。
【００１９】この等分配の場合には、サーボ処理周期毎
の移動指令は不連続な階段状となり、また、加々速度は
スパイク状となり、異常に大きな値をとる場合がある。
の移動指令は不連続な階段状となり、また、加々速度は
スパイク状となり、異常に大きな値をとる場合がある。
【００２０】また、図８は、移動指令をサーボ処理周期
毎に移動平均フィルタによって移動指令を分配する場合
のブロック線図であり、図１１はこのときの移動指令，
加速度指令，および加々速度指令を示す図である。図８
において、ホストＣＰＵからの移動指令は、サーボ側の
処理周期（１ｍｓ）に合わせて等分配するために（１／
２０）の係数項によって指令値が除され、サーボ側の処
理周期毎に移動指令を取り出すためにサンプリングが行
われる。さらに、サンプリングされた移動指令は、移動
平均フィルタによってサンプリング周期毎にずらしなが
ら平均をとる。これによって、移動平均によって分配さ
れた１ｍｓ毎の移動指令が出力される。図１１（ａ）は
ホストＣＰＵからの移動指令（図中の［ｒａｄ／２０ｍ
ｓ］の単位）と移動平均によって分配された移動指令
（図中の［１／２０ｒａｄ／ｍｓ］の単位）の速度を表
し、図１１（ｂ）は移動平均によって分配された速度指
令に対する加速度［ｒａｄ／ｍｓ2 ］を表し、図１１
（ｃ）は移動平均によって分配された速度指令に対する
加々速度［ｒａｄ／ｍｓ3 ］を表している。
毎に移動平均フィルタによって移動指令を分配する場合
のブロック線図であり、図１１はこのときの移動指令，
加速度指令，および加々速度指令を示す図である。図８
において、ホストＣＰＵからの移動指令は、サーボ側の
処理周期（１ｍｓ）に合わせて等分配するために（１／
２０）の係数項によって指令値が除され、サーボ側の処
理周期毎に移動指令を取り出すためにサンプリングが行
われる。さらに、サンプリングされた移動指令は、移動
平均フィルタによってサンプリング周期毎にずらしなが
ら平均をとる。これによって、移動平均によって分配さ
れた１ｍｓ毎の移動指令が出力される。図１１（ａ）は
ホストＣＰＵからの移動指令（図中の［ｒａｄ／２０ｍ
ｓ］の単位）と移動平均によって分配された移動指令
（図中の［１／２０ｒａｄ／ｍｓ］の単位）の速度を表
し、図１１（ｂ）は移動平均によって分配された速度指
令に対する加速度［ｒａｄ／ｍｓ2 ］を表し、図１１
（ｃ）は移動平均によって分配された速度指令に対する
加々速度［ｒａｄ／ｍｓ3 ］を表している。
【００２１】また、図９は、移動指令をサーボ処理周期
毎に指数フィルタによって移動指令を分配する場合のブ
ロック線図であり、図１２はこのときの移動指令，加速
度指令，および加々速度指令を示す図である。図９にお
いて、ホストＣＰＵからの移動指令は、サーボ側の処理
周期（１ｍｓ）に合わせて等分配するために（１／２
０）の係数項によって指令値が除され、サーボ側の処理
周期毎に移動指令を取り出すためにサンプリングが行わ
れる。さらに、サンプリングされた移動指令は、指数フ
ィルタによってフィルタリングされ、１ｍｓ毎の移動指
令が出力される。図１２（ａ）はホストＣＰＵからの移
動指令（図中の［ｒａｄ／２０ｍｓ］の単位）と指令フ
ィルタによって分配された移動指令（図中の［１／２０
ｒａｄ／ｍｓ］の単位）の速度を表し、図１２（ｂ）は
指令フィルタによって分配された速度指令に対する加速
度［ｒａｄ／ｍｓ2 ］を表し、図１２（ｃ）は指令フィ
ルタによって分配された速度指令に対する加々速度［ｒ
ａｄ／ｍｓ3 ］を表している。
毎に指数フィルタによって移動指令を分配する場合のブ
ロック線図であり、図１２はこのときの移動指令，加速
度指令，および加々速度指令を示す図である。図９にお
いて、ホストＣＰＵからの移動指令は、サーボ側の処理
周期（１ｍｓ）に合わせて等分配するために（１／２
０）の係数項によって指令値が除され、サーボ側の処理
周期毎に移動指令を取り出すためにサンプリングが行わ
れる。さらに、サンプリングされた移動指令は、指数フ
ィルタによってフィルタリングされ、１ｍｓ毎の移動指
令が出力される。図１２（ａ）はホストＣＰＵからの移
動指令（図中の［ｒａｄ／２０ｍｓ］の単位）と指令フ
ィルタによって分配された移動指令（図中の［１／２０
ｒａｄ／ｍｓ］の単位）の速度を表し、図１２（ｂ）は
指令フィルタによって分配された速度指令に対する加速
度［ｒａｄ／ｍｓ2 ］を表し、図１２（ｃ）は指令フィ
ルタによって分配された速度指令に対する加々速度［ｒ
ａｄ／ｍｓ3 ］を表している。
【００２２】図１０〜図１２に示すようなスパイク状の
異常に大きな値の加々速度を用いてフィードフォワード
を行うと、電流指令が飽和したり、不連続に表れる周期
性のために制御対象が振動的となる虞がある。
異常に大きな値の加々速度を用いてフィードフォワード
を行うと、電流指令が飽和したり、不連続に表れる周期
性のために制御対象が振動的となる虞がある。
【００２３】また、軌道計画の工程において、加々速度
を制限して移動指令を作成しても、サーボ処理では計算
値以上の加々速度を指令する場合がある。
を制限して移動指令を作成しても、サーボ処理では計算
値以上の加々速度を指令する場合がある。
【００２４】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決して、サーボ制御ループにおるけ加々速度を制限す
ることができ、また、軌道計画により計画された加々速
度をサーボ制御ループで実現することができるサーボ制
御における移動指令の分配方法を提供することを解決課
題とする。
解決して、サーボ制御ループにおるけ加々速度を制限す
ることができ、また、軌道計画により計画された加々速
度をサーボ制御ループで実現することができるサーボ制
御における移動指令の分配方法を提供することを解決課
題とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明のサーボ制御にお
ける移動指令の分配方法は、サーボ制御において、軌道
計画の処理周期毎の移動指令をサーボ処理周期毎の移動
指令に等分配し、等分配した移動指令を２段の移動平均
処理により分配することによって、前記目的を達成す
る。
ける移動指令の分配方法は、サーボ制御において、軌道
計画の処理周期毎の移動指令をサーボ処理周期毎の移動
指令に等分配し、等分配した移動指令を２段の移動平均
処理により分配することによって、前記目的を達成す
る。
【００２６】本発明において、軌道計画は制御装置側の
ホストＣＰＵが行う処理であり、制御対象物が所望の動
きを行うように位置、速度、あるいは軌跡を計画する処
理である。また、等分配は、処理周期の異なる制御装置
側の処理周期とサーボ処理周期において、制御装置側の
移動指令をサーボ制御側の移動指令に分配する一分配方
法であり、制御装置側の移動指令をその処理周期に合わ
せて等しく分配する処理である。また、本発明の移動平
均処理による分配は、等分配された移動指令をサンプリ
ング周期毎にずらしながら平均をとって分配する処理で
あり、本発明においては、この移動平均処理を２回行う
ものである。
ホストＣＰＵが行う処理であり、制御対象物が所望の動
きを行うように位置、速度、あるいは軌跡を計画する処
理である。また、等分配は、処理周期の異なる制御装置
側の処理周期とサーボ処理周期において、制御装置側の
移動指令をサーボ制御側の移動指令に分配する一分配方
法であり、制御装置側の移動指令をその処理周期に合わ
せて等しく分配する処理である。また、本発明の移動平
均処理による分配は、等分配された移動指令をサンプリ
ング周期毎にずらしながら平均をとって分配する処理で
あり、本発明においては、この移動平均処理を２回行う
ものである。
【００２７】なお、この移動平均処理は、遅延器と加算
器により構成される移動平均フィルタによって行うこと
ができる。
器により構成される移動平均フィルタによって行うこと
ができる。
【００２８】本発明において、ホストＣＰＵから出力さ
れた移動指令は、サーボ側の処理周期に合わせて等分配
するために、ホスト側の処理周期とサーボ側の処理周期
の比率で定まる係数値によって指令値が除された後サン
プリングが行われて、サーボ側の処理周期毎の移動指令
が取り出される。このサンプリングされた移動指令は、
１段目の移動平均処理によって移動平均され、さらにそ
の出力は２段目の移動平均処理によって移動平均され
る。この２段目の移動平均処理後の移動指令が、サーボ
制御に用いる移動指令となる。
れた移動指令は、サーボ側の処理周期に合わせて等分配
するために、ホスト側の処理周期とサーボ側の処理周期
の比率で定まる係数値によって指令値が除された後サン
プリングが行われて、サーボ側の処理周期毎の移動指令
が取り出される。このサンプリングされた移動指令は、
１段目の移動平均処理によって移動平均され、さらにそ
の出力は２段目の移動平均処理によって移動平均され
る。この２段目の移動平均処理後の移動指令が、サーボ
制御に用いる移動指令となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。
参照しながら詳細に説明する。
【００３０】図１は、本発明のサーボ制御における移動
指令の分配方法を説明するためのブロック線図であり、
サーボ側において、ホスト側からホスト側の処理周期に
従って受け渡される移動指令をサーボ処理周期毎に等分
配し、等分配された移動指令を移動平均によるフィルタ
を２回通して、２段の移動平均をとることによって移動
指令を分配するものである。
指令の分配方法を説明するためのブロック線図であり、
サーボ側において、ホスト側からホスト側の処理周期に
従って受け渡される移動指令をサーボ処理周期毎に等分
配し、等分配された移動指令を移動平均によるフィルタ
を２回通して、２段の移動平均をとることによって移動
指令を分配するものである。
【００３１】図１において、ホストＣＰＵからの移動指
令は、サーボ側の処理周期に合わせて等分配するために
の係数項によって指令値が除される。ホスト側の処理周
期は、ホストＣＰＵが行う軌道計画の処理周期あるいは
ホストＣＰＵとサーボ側間の通信周期により定まる周期
であり、例えば２０ｍｓとする。これに対して、サーボ
側の処理周期は一般にホスト側の処理周期より短く、例
えば１ｍｓとする。
令は、サーボ側の処理周期に合わせて等分配するために
の係数項によって指令値が除される。ホスト側の処理周
期は、ホストＣＰＵが行う軌道計画の処理周期あるいは
ホストＣＰＵとサーボ側間の通信周期により定まる周期
であり、例えば２０ｍｓとする。これに対して、サーボ
側の処理周期は一般にホスト側の処理周期より短く、例
えば１ｍｓとする。
【００３２】このとき、図２の速度指令の図に示すよう
に、ホスト側からＶ［ｒａｄ／２０ｍｓ］の速度指令が
出力される場合（図２（ａ））には、サーボ側の処理周
期単位でみるとＶ／２０［ｒａｄ／ｍｓ］となる。つま
り、ホストＣＰＵからの移動指令をサーボ側の処理周期
に合わせて等分配するために、この係数項によって指令
値をホスト側の処理周期とサーボ側の処理周期の比率で
定まる係数値で除する。
に、ホスト側からＶ［ｒａｄ／２０ｍｓ］の速度指令が
出力される場合（図２（ａ））には、サーボ側の処理周
期単位でみるとＶ／２０［ｒａｄ／ｍｓ］となる。つま
り、ホストＣＰＵからの移動指令をサーボ側の処理周期
に合わせて等分配するために、この係数項によって指令
値をホスト側の処理周期とサーボ側の処理周期の比率で
定まる係数値で除する。
【００３３】ここで、ホスト側の移動指令が図３（ａ）
に示すように、例えば２０ｍｓまではＶ１［ｒａｄ／２
０ｍｓ］の速度指令が出力され、２０ｍｓかち４０ｍｓ
まではＶ２［ｒａｄ／２０ｍｓ］の速度指令が出力され
る場合には、上記係数項を経ることによって図３（ｂ）
に示すようなサーボ側の速度指令を得ることができる
（ステップＳ１）。
に示すように、例えば２０ｍｓまではＶ１［ｒａｄ／２
０ｍｓ］の速度指令が出力され、２０ｍｓかち４０ｍｓ
まではＶ２［ｒａｄ／２０ｍｓ］の速度指令が出力され
る場合には、上記係数項を経ることによって図３（ｂ）
に示すようなサーボ側の速度指令を得ることができる
（ステップＳ１）。
【００３４】次に、サーボ側の処理周期に合わせて等分
配するために、前記ステップＳ１で求めた速度指令を、
サーボ側の処理周期に合わせたサンプリング周期でサン
プリングする。サーボ側の処理周期を１ｍｓとすると、
サンプリングに得られる等分配された移動指令は図３
（ｂ）中の点で表される。以下、このサンプリングされ
た移動指令をＡとする（ステップＳ２）。
配するために、前記ステップＳ１で求めた速度指令を、
サーボ側の処理周期に合わせたサンプリング周期でサン
プリングする。サーボ側の処理周期を１ｍｓとすると、
サンプリングに得られる等分配された移動指令は図３
（ｂ）中の点で表される。以下、このサンプリングされ
た移動指令をＡとする（ステップＳ２）。
【００３５】次に、等分配された移動指令に移動平均処
理を行う。移動平均処理は、処理前の移動指令をＡと
し、１段目の処理後の移動指令をＢ，２段目の処理後の
移動指令をＣとし、ホスト側の処理周期とサーボ側の処
理周期の比率をｎとすると、移動平均処理は以下の式
（６）によって表され、 （１＋ｚ-1＋ｚ-2＋・・・＋ｚ-(n-1)）／ｎ …（６） ｎ＝２０の場合の１段目の移動平均の値Ｂと２段目の移
動平均の値Ｃはそれぞれ以下の以下の式（７），（８）
によって表される。
理を行う。移動平均処理は、処理前の移動指令をＡと
し、１段目の処理後の移動指令をＢ，２段目の処理後の
移動指令をＣとし、ホスト側の処理周期とサーボ側の処
理周期の比率をｎとすると、移動平均処理は以下の式
（６）によって表され、 （１＋ｚ-1＋ｚ-2＋・・・＋ｚ-(n-1)）／ｎ …（６） ｎ＝２０の場合の１段目の移動平均の値Ｂと２段目の移
動平均の値Ｃはそれぞれ以下の以下の式（７），（８）
によって表される。
【００３６】 Ｂ＝［Ａ（ｉ）＋Ａ（ｉ−１）＋Ａ（ｉ−２）＋ ・・・＋Ａ（ｉ−１９）］／２０ …（７） Ｃ＝［Ｂ（ｉ）＋Ｂ（ｉ−１）＋Ｂ（ｉ−２）＋ ・・・＋Ｂ（ｉ−１９）］／２０ …（８） この２段目の移動平均の処理の出力Ｃがサーボ制御に用
いる移動指令Ｃとなる（ステップＳ３，４）。
いる移動指令Ｃとなる（ステップＳ３，４）。
【００３７】ここで、指令加速度Ａｃｍｄおよび指令加
々速度Ｊｃｍｄは、以下の式（９），（１０）となる。
々速度Ｊｃｍｄは、以下の式（９），（１０）となる。
【００３８】 Ａｃｍｄ＝Ｃ（ｉ）−Ｃ（ｉ−１） ＝［Ｂ（ｉ）−Ｂ（ｉ−２０）］／２０ …（９） Ｊｃｍｄ＝［Ｃ（ｉ）−Ｃ（ｉ−１）］−［Ｃ（ｉ−１）−Ｃ（ｉ−２）］ ＝［Ｂ（ｉ）−Ｂ（ｉ−１）−Ｂ（ｉ−２０） ＋Ｂ（ｉ−２１）］／２０ …（１０） ここで、 Ｂ（ｉ）−Ｂ（ｉ−２０）＝［Ａ（ｉ）−Ａ（ｉ−２
０）］／２０ であり、また、Ａはホスト側の処理周期毎の移動指令を
等分配したものであり、２０ｍｓの間は等しいため、 Ｂ（ｉ）−Ｂ（ｉ−２０） ＝［Ｒ（Ｉ）／２０−Ｒ（Ｉ−１）／２０］／２０ ＝［Ｒ（Ｉ）−Ｒ（Ｉ−１）］／２０2 …（１１） となる。
０）］／２０ であり、また、Ａはホスト側の処理周期毎の移動指令を
等分配したものであり、２０ｍｓの間は等しいため、 Ｂ（ｉ）−Ｂ（ｉ−２０） ＝［Ｒ（Ｉ）／２０−Ｒ（Ｉ−１）／２０］／２０ ＝［Ｒ（Ｉ）−Ｒ（Ｉ−１）］／２０2 …（１１） となる。
【００３９】ここで、Ｉはホスト側の処理周期毎に更新
される数値である。同様にして、 Ｂ（ｉ−１）−Ｂ（ｉ−２１） ＝［Ｒ（Ｉ−１）−Ｒ（Ｉ−２）］／２０2 …（１２） となるため、指令加々速度Ｊｃｍｄは以下の式（１３）
となる。
される数値である。同様にして、 Ｂ（ｉ−１）−Ｂ（ｉ−２１） ＝［Ｒ（Ｉ−１）−Ｒ（Ｉ−２）］／２０2 …（１２） となるため、指令加々速度Ｊｃｍｄは以下の式（１３）
となる。
【００４０】 Ｊｃｍｄ＝［Ｒ（Ｉ）−２・Ｒ（Ｉ−１）＋Ｒ（Ｉ−２）］／２０3 ［ｒａｄ／ｍｓ3 ］ …（１３） この指令加々速度Ｊｃｍｄは、ホスト側の処理周期に期
間中においてはＲ（Ｉ），Ｒ（Ｉ−１），Ｒ（Ｉ−２）
の値は一定であるため、加々速度は一定となる。したが
って、従来のうよなスパイク状の加々速度なくなり、加
々速度を制限することができる。
間中においてはＲ（Ｉ），Ｒ（Ｉ−１），Ｒ（Ｉ−２）
の値は一定であるため、加々速度は一定となる。したが
って、従来のうよなスパイク状の加々速度なくなり、加
々速度を制限することができる。
【００４１】一方、ホスト側における処理周期毎の移動
指令から求められる加々速度Ｊｃｍｄ’は、 Ｊｃｍｄ’＝［Ｒ（Ｉ）−Ｒ（Ｉ−１）］−［Ｒ（Ｉ−１）−Ｒ（Ｉ−２）］ ＝［Ｒ（Ｉ）−２・Ｒ（Ｉ−１）＋Ｒ（Ｉ−２）］ ［ｒａｄ／（２０ｍｓ）3 ］ …（１４） となり、このことはホスト側で軌道計画された加々速度
が再現されることを示している。
指令から求められる加々速度Ｊｃｍｄ’は、 Ｊｃｍｄ’＝［Ｒ（Ｉ）−Ｒ（Ｉ−１）］−［Ｒ（Ｉ−１）−Ｒ（Ｉ−２）］ ＝［Ｒ（Ｉ）−２・Ｒ（Ｉ−１）＋Ｒ（Ｉ−２）］ ［ｒａｄ／（２０ｍｓ）3 ］ …（１４） となり、このことはホスト側で軌道計画された加々速度
が再現されることを示している。
【００４２】図４はこのときの移動指令，加速度指令，
および加々速度指令のを示す概略図である。図４（ａ）
はホストＣＰＵからの移動指令（図中の［ｒａｄ／２０
ｍｓ］の単位）と２段の移動平均によって分配された移
動指令（図中の［１／２０ｒａｄ／ｍｓ］の単位）の速
度を表し、図４（ｂ）は２段の移動平均によって分配さ
れた速度指令に対する加速度［ｒａｄ／ｍｓ2 ］を表
し、図４（ｃ）は２段の移動平均によって分配された速
度指令に対する加々速度［ｒａｄ／ｍｓ3 ］を表してい
る。
および加々速度指令のを示す概略図である。図４（ａ）
はホストＣＰＵからの移動指令（図中の［ｒａｄ／２０
ｍｓ］の単位）と２段の移動平均によって分配された移
動指令（図中の［１／２０ｒａｄ／ｍｓ］の単位）の速
度を表し、図４（ｂ）は２段の移動平均によって分配さ
れた速度指令に対する加速度［ｒａｄ／ｍｓ2 ］を表
し、図４（ｃ）は２段の移動平均によって分配された速
度指令に対する加々速度［ｒａｄ／ｍｓ3 ］を表してい
る。
【００４３】図５は、本発明のサーボ制御における移動
指令の分配方法を実施するための制御径の要部ブロック
図である。図中において、１はサーボ制御系を制御する
ホストＣＰＵで、軌道計画を行って移動指令を出力す
る。例えば、ロボットの場合には、補間、直交座標系の
座標値から各軸の回転角への変換，逆変換等を行うとと
もに、ロボットの各軸へ位置指令を分配する。２はホス
トＣＰＵ１とサーボ回路３のプロセッサ間の情報の伝達
を仲介する共有ＲＡＭで、ホストＣＰＵ１が書き込んだ
移動指令等のデータをサーボ回路３のプロセッサに受渡
し、サーボ回路３のプロセッサが書き込んだアラーム情
報等をホストＣＰＵ１に引き渡す機能を行う。３はデジ
タルシグナルプロセッサ等で構成されるサーボ回路でプ
ロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、ロボットの場
合には各軸のサーボモータの制御を行うもので、本発明
のサーボ制御における移動指令の分配処理を行う。４は
トランジスタインバータ等で構成されるサーボアンプ
で、５はサーボモータである。また，６はサーボモータ
５の位置を検出するパルスコーダで、位置はサーボ回路
４にフィードバックされる。なお、サーボアンプ４，サ
ーボモータ５は１軸のみを図示している。
指令の分配方法を実施するための制御径の要部ブロック
図である。図中において、１はサーボ制御系を制御する
ホストＣＰＵで、軌道計画を行って移動指令を出力す
る。例えば、ロボットの場合には、補間、直交座標系の
座標値から各軸の回転角への変換，逆変換等を行うとと
もに、ロボットの各軸へ位置指令を分配する。２はホス
トＣＰＵ１とサーボ回路３のプロセッサ間の情報の伝達
を仲介する共有ＲＡＭで、ホストＣＰＵ１が書き込んだ
移動指令等のデータをサーボ回路３のプロセッサに受渡
し、サーボ回路３のプロセッサが書き込んだアラーム情
報等をホストＣＰＵ１に引き渡す機能を行う。３はデジ
タルシグナルプロセッサ等で構成されるサーボ回路でプ
ロセッサ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等で構成され、ロボットの場
合には各軸のサーボモータの制御を行うもので、本発明
のサーボ制御における移動指令の分配処理を行う。４は
トランジスタインバータ等で構成されるサーボアンプ
で、５はサーボモータである。また，６はサーボモータ
５の位置を検出するパルスコーダで、位置はサーボ回路
４にフィードバックされる。なお、サーボアンプ４，サ
ーボモータ５は１軸のみを図示している。
【００４４】
【実施例】図１３は、２慣性系の制御対象と制御系の概
略ブロック図である。ここで、ＪL ＝０．６［ｋｇ．ｃ
ｍ．ｓ2 ］，Ｊｍ＝０．１２［ｋｇ．ｃｍ．ｓ2 ］，Ａ
ｍ＝１．０［ｋｇ．ｃｍ．ｓ］，Ｋｔ＝９［ｋｇ．ｃｍ
／Ａｐ］，最大電流＝８０［Ａｐ］，Ｋ＝４００［ｋ
ｇ．ｃｍ／ｒａｄ］，Ｄ＝０．７［ｋｇ．ｃｍ／（ｒａ
ｄ／ｓ）］，ポジションゲイン＝０．０１［１／ｍ
ｓ］，速度ゲイン１＝１５［１／ｍｓ］，速度ゲイン２
＝６０００［１／ｍｓ］，ねじれフィードバックゲイン
１＝１００［１／ｍｓ］，ねじれフィードバックゲイン
２＝３［１／ｍｓ］とする。なお、図中の＊は推定値を
示している。
略ブロック図である。ここで、ＪL ＝０．６［ｋｇ．ｃ
ｍ．ｓ2 ］，Ｊｍ＝０．１２［ｋｇ．ｃｍ．ｓ2 ］，Ａ
ｍ＝１．０［ｋｇ．ｃｍ．ｓ］，Ｋｔ＝９［ｋｇ．ｃｍ
／Ａｐ］，最大電流＝８０［Ａｐ］，Ｋ＝４００［ｋ
ｇ．ｃｍ／ｒａｄ］，Ｄ＝０．７［ｋｇ．ｃｍ／（ｒａ
ｄ／ｓ）］，ポジションゲイン＝０．０１［１／ｍ
ｓ］，速度ゲイン１＝１５［１／ｍｓ］，速度ゲイン２
＝６０００［１／ｍｓ］，ねじれフィードバックゲイン
１＝１００［１／ｍｓ］，ねじれフィードバックゲイン
２＝３［１／ｍｓ］とする。なお、図中の＊は推定値を
示している。
【００４５】図１４は、この２慣性系の制御対象と制御
系において指数フィルタによる分配を行った場合の移動
指令，実速度（ａ）および電流指令（ｂ）を示し、図１
５は、同２慣性系の制御対象と制御系において１段の移
動平均フィルタによる分配を行った場合の移動指令，実
速度（ａ）および電流指令（ｂ）を示し、また、図１６
は、同２慣性系の制御対象と制御系において本発明の分
配方法による２段の移動平均フィルタによる分配を行っ
た場合の移動指令，実速度（ａ）および電流指令（ｂ）
を示している。
系において指数フィルタによる分配を行った場合の移動
指令，実速度（ａ）および電流指令（ｂ）を示し、図１
５は、同２慣性系の制御対象と制御系において１段の移
動平均フィルタによる分配を行った場合の移動指令，実
速度（ａ）および電流指令（ｂ）を示し、また、図１６
は、同２慣性系の制御対象と制御系において本発明の分
配方法による２段の移動平均フィルタによる分配を行っ
た場合の移動指令，実速度（ａ）および電流指令（ｂ）
を示している。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サーボ制御ループにおるけ加々速度を制限することがで
き、また、軌道計画により計画された加々速度をサーボ
制御ループで実現することができるサーボ制御における
移動指令の分配方法を提供することができる。
サーボ制御ループにおるけ加々速度を制限することがで
き、また、軌道計画により計画された加々速度をサーボ
制御ループで実現することができるサーボ制御における
移動指令の分配方法を提供することができる。
【図１】本発明のサーボ制御における移動指令の分配方
法を説明するためのブロック線図である。
法を説明するためのブロック線図である。
【図２】速度指令を説明するための図である。
【図３】速度指令を説明するための図である。
【図４】２段の移動平均による移動指令，加速度指令，
および加々速度指令のを示す概略図である。
および加々速度指令のを示す概略図である。
【図５】本発明のサーボ制御における移動指令の分配方
法を実施するための制御径の要部ブロック図である。
法を実施するための制御径の要部ブロック図である。
【図６】２慣性系モデルのモデル例である。
【図７】移動指令を等分配する場合のブロック線図であ
る。
る。
【図８】移動指令を移動平均フィルタにより分配する場
合のブロック線図である。
合のブロック線図である。
【図９】移動指令を指数フィルタにより分配する場合の
ブロック線図である。
ブロック線図である。
【図１０】等分配による移動指令，加速度指令，および
加々速度指令を示す図である。
加々速度指令を示す図である。
【図１１】移動平均フィルタの分配による移動指令，加
速度指令，および加々速度指令を示す図である。
速度指令，および加々速度指令を示す図である。
【図１２】指数フィルタの分配による移動指令，加速度
指令，および加々速度指令を示す図である。
指令，および加々速度指令を示す図である。
【図１３】２慣性系の制御対象と制御系の概略ブロック
図である。
図である。
【図１４】２慣性系の制御対象および制御系において指
数フィルタの分配による移動指令，実速度，電流指令を
示す図である。
数フィルタの分配による移動指令，実速度，電流指令を
示す図である。
【図１５】２慣性系の制御対象および制御系において１
段の移動フィルタの分配による移動指令，実速度，電流
指令を示す図である。
段の移動フィルタの分配による移動指令，実速度，電流
指令を示す図である。
【図１６】２慣性系の制御対象および制御系において２
段の移動フィルタの分配による移動指令，実速度，電流
指令を示す図である。
段の移動フィルタの分配による移動指令，実速度，電流
指令を示す図である。
１ 制御装置 ２ 共有ＲＡＭ ３ サーボ回路 ４ サーボアンプ ５ モータ ６ パルスコーダ １０ モータ側 １１ 機械側
Claims (2)
- 【請求項１】 サーボ制御において、軌道計画の処理周
期毎の移動指令をサーボ処理周期毎の移動指令に等分配
し、等分配した移動指令を２段の移動平均処理により分
配することを特徴とするサーボ制御における移動指令の
分配方法。 - 【請求項２】 前記移動平均処理は、移動平均フィルタ
によって行うことを特徴とする請求項１記載のサーボ制
御における移動指令の分配方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23319895A JP3599849B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | サーボ制御における移動指令の分配方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23319895A JP3599849B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | サーボ制御における移動指令の分配方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0962331A true JPH0962331A (ja) | 1997-03-07 |
| JP3599849B2 JP3599849B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=16951293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23319895A Expired - Fee Related JP3599849B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | サーボ制御における移動指令の分配方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3599849B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003507783A (ja) * | 1999-08-18 | 2003-02-25 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 駆動装置の駆動制御用目標値の生成装置および方法 |
| JP2010051091A (ja) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd | サーボ制御装置 |
| JP2010108355A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Brother Ind Ltd | 数値制御方法及びその装置 |
| JP2011501292A (ja) * | 2007-10-21 | 2011-01-06 | ジーイー・インテリジェント・プラットフォームズ・インコーポレイテッド | 経路計画器用の加加速度制限軌道計画システムおよび方法 |
| JP2014033601A (ja) * | 2012-07-12 | 2014-02-20 | Toyota Industries Corp | モータ制御装置及びモータ制御方法 |
| CN103777573A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-05-07 | 固高科技(深圳)有限公司 | 减小轮廓加工误差的方法和系统 |
| EP2843491A1 (de) * | 2013-09-03 | 2015-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Positionierung mit Energie- und/oder Zeitoptimierung |
| WO2017022170A1 (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | モータ制御装置 |
-
1995
- 1995-08-21 JP JP23319895A patent/JP3599849B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003507783A (ja) * | 1999-08-18 | 2003-02-25 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 駆動装置の駆動制御用目標値の生成装置および方法 |
| JP2011501292A (ja) * | 2007-10-21 | 2011-01-06 | ジーイー・インテリジェント・プラットフォームズ・インコーポレイテッド | 経路計画器用の加加速度制限軌道計画システムおよび方法 |
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| CN103777573A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-05-07 | 固高科技(深圳)有限公司 | 减小轮廓加工误差的方法和系统 |
| CN103777573B (zh) * | 2013-12-10 | 2016-06-08 | 固高科技(深圳)有限公司 | 减小轮廓加工误差的方法和系统 |
| WO2017022170A1 (ja) * | 2015-08-05 | 2017-02-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | モータ制御装置 |
| JPWO2017022170A1 (ja) * | 2015-08-05 | 2018-05-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | モータ制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3599849B2 (ja) | 2004-12-08 |
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Effective date: 20031224 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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