JPH10143249A - 制御システムおよび制御システムにおける加速度パターンの設定方法およびパラメータ設定方法 - Google Patents
制御システムおよび制御システムにおける加速度パターンの設定方法およびパラメータ設定方法Info
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- JPH10143249A JPH10143249A JP30451396A JP30451396A JPH10143249A JP H10143249 A JPH10143249 A JP H10143249A JP 30451396 A JP30451396 A JP 30451396A JP 30451396 A JP30451396 A JP 30451396A JP H10143249 A JPH10143249 A JP H10143249A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ロボット等の移動制御をする制御システムに
おいてサーボモータを駆動するための加速度パターンの
設定方法および制御ゲインの係数を設定するためパラメ
ータ設定方法に関し，最適加速度パターン設定，パラメ
ータ設定を容易にすることを目的とする。 【解決手段】 与えられた加速度パターンに従って被制
御物の移動制御をする制御システムにおいて，被制御物
に振動検出手段を備え，加速度パターンを発生し，振動
検出手段の検出した振動の振動値を変数として評価関数
を演算し，加速度パターンを変更して評価値を求め，該
評価値に従って該振動が最小となる最適加速度パターン
を求めて自動設定する構成をもつ。
おいてサーボモータを駆動するための加速度パターンの
設定方法および制御ゲインの係数を設定するためパラメ
ータ設定方法に関し，最適加速度パターン設定，パラメ
ータ設定を容易にすることを目的とする。 【解決手段】 与えられた加速度パターンに従って被制
御物の移動制御をする制御システムにおいて，被制御物
に振動検出手段を備え，加速度パターンを発生し，振動
検出手段の検出した振動の振動値を変数として評価関数
を演算し，加速度パターンを変更して評価値を求め，該
評価値に従って該振動が最小となる最適加速度パターン
を求めて自動設定する構成をもつ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，生産機械，プリン
タ，磁気ディスク装置等の移動機構もしくはロボット等
の移動制御をする制御システムにおいてサーボモータを
駆動するための加速度パターンの設定方法に関するもの
である。
タ，磁気ディスク装置等の移動機構もしくはロボット等
の移動制御をする制御システムにおいてサーボモータを
駆動するための加速度パターンの設定方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来，サーボモータを駆動するための速
度と加速度の最適パターンは，設計した速度と加速度の
組合せをもとにサーボモータの台形波駆動指令（速度，
加速度のパターンを台形パターンで表す）もしくはある
いはＳ字加減速駆動指令（加速度のパターンを時間軸に
対して正側と負側の波形状パターン（Ｓ字パターン）で
表す）を与えて，サーボモータを駆動し，実際の振動を
計測して振動が少なくなるように速度，加速度の組合せ
を手作業で少しずつ変え，安定して最短時間で駆動でき
る加速度パターンを求めていた（以後，この操作をチュ
ーニングと称する）。また，加速度パターンと別に，サ
ーボモータを高精度に動作させるためには制御ゲインの
調整が必要であるが，従来，この調整は加速度パターン
とは別にステップ入力等により行い，加速度のチューニ
ングとは別の処理で行っていた。
度と加速度の最適パターンは，設計した速度と加速度の
組合せをもとにサーボモータの台形波駆動指令（速度，
加速度のパターンを台形パターンで表す）もしくはある
いはＳ字加減速駆動指令（加速度のパターンを時間軸に
対して正側と負側の波形状パターン（Ｓ字パターン）で
表す）を与えて，サーボモータを駆動し，実際の振動を
計測して振動が少なくなるように速度，加速度の組合せ
を手作業で少しずつ変え，安定して最短時間で駆動でき
る加速度パターンを求めていた（以後，この操作をチュ
ーニングと称する）。また，加速度パターンと別に，サ
ーボモータを高精度に動作させるためには制御ゲインの
調整が必要であるが，従来，この調整は加速度パターン
とは別にステップ入力等により行い，加速度のチューニ
ングとは別の処理で行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の加速度パターン
のチューニング方法は，速度，加速度を経験的に与え，
オッシロスコープ等で動作状態を観察しながら調整して
いたので試行錯誤による部分が多く，調整に時間のかか
るものであった。特に，ロボットでは６個のモータにつ
いて一つずつ加速度パターンを調整しなければならない
ので，長期間（１か月程度）を必要とする作業であっ
た。さらに，判断を作業者が下すために調整された結果
にバラツキを生じやすかった。また，設計においては非
線形項を考慮していないため速度軌跡の計算値と実測値
に差がでることがしばしばあり，この理由からも速度，
加速度のチューニングは困難な作業であった。
のチューニング方法は，速度，加速度を経験的に与え，
オッシロスコープ等で動作状態を観察しながら調整して
いたので試行錯誤による部分が多く，調整に時間のかか
るものであった。特に，ロボットでは６個のモータにつ
いて一つずつ加速度パターンを調整しなければならない
ので，長期間（１か月程度）を必要とする作業であっ
た。さらに，判断を作業者が下すために調整された結果
にバラツキを生じやすかった。また，設計においては非
線形項を考慮していないため速度軌跡の計算値と実測値
に差がでることがしばしばあり，この理由からも速度，
加速度のチューニングは困難な作業であった。
【０００４】本発明は，サーボモータ等の駆動装置を駆
動するための最適加速度パターンの設定を容易に行うこ
とができる制御システムおよび加速度パターンの設定方
法，さらにそのように設定した最適加速度パターンのも
とに，連続処理で制御ゲインの調整を行うことのできる
パラメータ設定方法を提供することを目的とする。
動するための最適加速度パターンの設定を容易に行うこ
とができる制御システムおよび加速度パターンの設定方
法，さらにそのように設定した最適加速度パターンのも
とに，連続処理で制御ゲインの調整を行うことのできる
パラメータ設定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は，与えられた加
速度パターンに従って被制御物の移動制御をする制御シ
ステムにおいて，被制御物に振動検出手段を備え，加速
度パターンを発生し，振動検出手段の検出した振動の振
動値を変数として評価関数を演算し，加速度パターンを
変更して評価値を求め，該評価値に従って該振動が最小
となる最適加速度パターンを求めて自動設定するように
した。
速度パターンに従って被制御物の移動制御をする制御シ
ステムにおいて，被制御物に振動検出手段を備え，加速
度パターンを発生し，振動検出手段の検出した振動の振
動値を変数として評価関数を演算し，加速度パターンを
変更して評価値を求め，該評価値に従って該振動が最小
となる最適加速度パターンを求めて自動設定するように
した。
【０００６】図１は本発明の基本構成の説明図である。
図１ (a)は基本構成である。図１において，１は被制御
物である。
図１ (a)は基本構成である。図１において，１は被制御
物である。
【０００７】２は振動検出手段であり，例えば加速度セ
ンサであって，被制御物１が受ける振動を測定するもの
である。５は加速度パターン設定手段であって，被制御
物１に生じる振動が最小になるような加速度のパターン
を求めるものである。
ンサであって，被制御物１が受ける振動を測定するもの
である。５は加速度パターン設定手段であって，被制御
物１に生じる振動が最小になるような加速度のパターン
を求めるものである。
【０００８】６は加速度パターン調整部であって，振動
が最小になるように，加速度パターンを調整するもので
ある（例えば，図１ (b)，図１ (c)等の加速度パターン
の速度，加速度，加加速度，減速度，減減速度等を調整
する）。
が最小になるように，加速度パターンを調整するもので
ある（例えば，図１ (b)，図１ (c)等の加速度パターン
の速度，加速度，加加速度，減速度，減減速度等を調整
する）。
【０００９】７は評価値算出部であって，振動検出手段
２で測定された振動値を変数として評価値を求めるもの
である。８は加速度パターン変更部であって，評価値算
出部７の評価値に従って，速度，加速度を変更するもの
である。
２で測定された振動値を変数として評価値を求めるもの
である。８は加速度パターン変更部であって，評価値算
出部７の評価値に従って，速度，加速度を変更するもの
である。
【００１０】９は加速度パターン発生部であって，加速
度パターン調整部６の結果に従って，調整された加速度
パターンを発生するものである。１１は駆動制御手段で
あって，加速度パターンに従って駆動装置１２の駆動制
御を行うものである。
度パターン調整部６の結果に従って，調整された加速度
パターンを発生するものである。１１は駆動制御手段で
あって，加速度パターンに従って駆動装置１２の駆動制
御を行うものである。
【００１１】１２は駆動装置であって，被制御物１を駆
動するものである。図１ (b)は加速度パターンの例であ
り，台形パターンの場合であり，横軸は時間，縦軸は速
度である。
動するものである。図１ (b)は加速度パターンの例であ
り，台形パターンの場合であり，横軸は時間，縦軸は速
度である。
【００１２】スタート（原点）から時刻ｔ1 までは定加
速度で加速し，時刻ｔ1 から時刻ｔ 2 までは定速度（加
速度０）で制御し，時刻ｔ2 から時刻ｔ3 （目標位置）
までは定加速度（定減速度）で制御する加速度パターン
である。
速度で加速し，時刻ｔ1 から時刻ｔ 2 までは定速度（加
速度０）で制御し，時刻ｔ2 から時刻ｔ3 （目標位置）
までは定加速度（定減速度）で制御する加速度パターン
である。
【００１３】図１ (c)は加速度パターンの別の例であ
り，Ｓ字パターンの場合である。横軸は時間，縦軸は加
速度である。スタート（原点）から時刻ｔ1 までは定加
加速度で制御し，時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までは定加速度
で制御し，時刻ｔ2 から時刻ｔ3 までは定減減速度で制
御する。さらに，ｔ3 からｔ4 までは，加速度０（定速
度）で制御し，時刻ｔ4 からｔ5 までは定減減速度で制
御し，さらに時刻ｔ5 からｔ6 までは定減速度で制御し
時刻ｔ6 から時刻ｔ7 （目標値）では，定加加速度で制
御するものである。
り，Ｓ字パターンの場合である。横軸は時間，縦軸は加
速度である。スタート（原点）から時刻ｔ1 までは定加
加速度で制御し，時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までは定加速度
で制御し，時刻ｔ2 から時刻ｔ3 までは定減減速度で制
御する。さらに，ｔ3 からｔ4 までは，加速度０（定速
度）で制御し，時刻ｔ4 からｔ5 までは定減減速度で制
御し，さらに時刻ｔ5 からｔ6 までは定減速度で制御し
時刻ｔ6 から時刻ｔ7 （目標値）では，定加加速度で制
御するものである。
【００１４】図１の本発明の原理図の動作を説明する。
加速度パターン発生部９は初期条件で与えられ加速度パ
ターンを発生し，その加速度パターンで被制御物１は動
作しているとする。加速度パターンは，例えば，図１
(b)， (c)のようなパターンである。制御装置Ａはその
加速度パターンに従って被制御物１を駆動する。被制御
物１は制御装置Ａで駆動され，スタート位置から目標位
置に向かって移動するが，移動経路上で振動を生じる。
振動検出手段２はその振動を測定し，評価値算出部７
は，振動値と制御物の現在位置をもとに評価関数を計算
する。評価関数は振動値を変数とするものであって，例
えば，振動数が小さい程，評価値が小さくなるような関
数である（以下，振動数が小さいほど評価値が小さくな
る評価関数を例として説明する）。加速度パターン変更
部８は速度，加速度を変更する。最小評価値は，例え
ば，評価目標値を定め，一定時間（以下整定時間と称す
る）の範囲でその評価目標値に最も近いものを求める。
加速度パターン発生部９は，変更された加速度パターン
を発生する。駆動制御手段１１は生成された加速度パタ
ーンに従って駆動装置１２の制御量（サンプリング毎の
移動目標値）を生成し，その制御量に従って駆動装置１
２は被制御物１を駆動する。
加速度パターン発生部９は初期条件で与えられ加速度パ
ターンを発生し，その加速度パターンで被制御物１は動
作しているとする。加速度パターンは，例えば，図１
(b)， (c)のようなパターンである。制御装置Ａはその
加速度パターンに従って被制御物１を駆動する。被制御
物１は制御装置Ａで駆動され，スタート位置から目標位
置に向かって移動するが，移動経路上で振動を生じる。
振動検出手段２はその振動を測定し，評価値算出部７
は，振動値と制御物の現在位置をもとに評価関数を計算
する。評価関数は振動値を変数とするものであって，例
えば，振動数が小さい程，評価値が小さくなるような関
数である（以下，振動数が小さいほど評価値が小さくな
る評価関数を例として説明する）。加速度パターン変更
部８は速度，加速度を変更する。最小評価値は，例え
ば，評価目標値を定め，一定時間（以下整定時間と称す
る）の範囲でその評価目標値に最も近いものを求める。
加速度パターン発生部９は，変更された加速度パターン
を発生する。駆動制御手段１１は生成された加速度パタ
ーンに従って駆動装置１２の制御量（サンプリング毎の
移動目標値）を生成し，その制御量に従って駆動装置１
２は被制御物１を駆動する。
【００１５】以上の処理を繰り返し，加速度パターン設
定手段５は被制御物１の振動が最小となる加速度パター
ンを求める。本発明によれば，従来手作業で行っていた
最適加速度パターンの設定を自動化し，最適な速度・加
速度の組合せを短時間に求めることができる。また，手
作業で最適加速パターンを求める場合には，作業者によ
り，あるいは作業毎に調整結果にバラツキを生じやすい
が，本発明では，計算機により振動が最小になる加速度
パターンを求めるので，調整された結果にバラツキがな
く均一な特性が得られる。さらに，振動が少なく目標位
置に短時間で移動する制御システムを得ることができ
る。
定手段５は被制御物１の振動が最小となる加速度パター
ンを求める。本発明によれば，従来手作業で行っていた
最適加速度パターンの設定を自動化し，最適な速度・加
速度の組合せを短時間に求めることができる。また，手
作業で最適加速パターンを求める場合には，作業者によ
り，あるいは作業毎に調整結果にバラツキを生じやすい
が，本発明では，計算機により振動が最小になる加速度
パターンを求めるので，調整された結果にバラツキがな
く均一な特性が得られる。さらに，振動が少なく目標位
置に短時間で移動する制御システムを得ることができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】図２は本発明の実施例のシステム
構成であり，被制御物がロボットアームの場合を例とし
て示す。
構成であり，被制御物がロボットアームの場合を例とし
て示す。
【００１７】図２ (a)は本発明のシステム構成である。
図２ (a)において，Ａは制御装置である。
図２ (a)において，Ａは制御装置である。
【００１８】５は加速度パターン設定手段である。６は
加速度パターン調整部である。９は加速度パターン発生
部である。
加速度パターン調整部である。９は加速度パターン発生
部である。
【００１９】２１はモータ制御部である（図１の駆動制
御手段に相当する）。２２はサーボモータである（図１
の駆動装置に相当する）。２５はロボットアームであっ
て，被制御物である。
御手段に相当する）。２２はサーボモータである（図１
の駆動装置に相当する）。２５はロボットアームであっ
て，被制御物である。
【００２０】２６は加速度センサであって，ロボットア
ーム２５の先端等に取りつけられていて，ロボットアー
ム２５の先端部の加速度を検出するものであり，振動を
測定するものである。
ーム２５の先端等に取りつけられていて，ロボットアー
ム２５の先端部の加速度を検出するものであり，振動を
測定するものである。
【００２１】２７は振動値入力部であって，加速度セン
サ２６の求めた加速度に基づく振動値（ロボットアーム
の先端に生じる加速度）を入力するものである。２８は
位置検出部であって，サーボモータの回転数等をエンコ
ードし，ロボットアーム２５の位置を判定するものであ
る。
サ２６の求めた加速度に基づく振動値（ロボットアーム
の先端に生じる加速度）を入力するものである。２８は
位置検出部であって，サーボモータの回転数等をエンコ
ードし，ロボットアーム２５の位置を判定するものであ
る。
【００２２】３０は入出力装置であって，最大速度，最
大加速度，加速度パターンの種類等の初期値を入力した
り，あるいは求めた加速度パターン，応答特性等を出力
するものである。
大加速度，加速度パターンの種類等の初期値を入力した
り，あるいは求めた加速度パターン，応答特性等を出力
するものである。
【００２３】図２ (b)は加速度パターン設定手段，モー
タ制御部の実施例の構成である。３３はＣＰＵ，３４は
ＲＡＭである。３６は加速度パターン発生プログラムで
ある。３７は加速度パターン調整プログラムである。３
８は入出力制御プログラムである。３９はモータ制御プ
ログラムである。
タ制御部の実施例の構成である。３３はＣＰＵ，３４は
ＲＡＭである。３６は加速度パターン発生プログラムで
ある。３７は加速度パターン調整プログラムである。３
８は入出力制御プログラムである。３９はモータ制御プ
ログラムである。
【００２４】加速度パターン調整部６で評価計算をする
関数の例は次のとおりである。 但し，Ｗ：重み係数 α（ｔ）：加速度センサ出力 ｒｅｆ：目標値もしくは理想的な応答波形（シミュレー
ションにより求める時） Ｘ（ｔ）：位置の実測値である。
関数の例は次のとおりである。 但し，Ｗ：重み係数 α（ｔ）：加速度センサ出力 ｒｅｆ：目標値もしくは理想的な応答波形（シミュレー
ションにより求める時） Ｘ（ｔ）：位置の実測値である。
【００２５】Ｔ：時間であって，スタートからの時間も
しくは（暫定時間−ｔ）である。 ｉは各サンプル周期の番号を表す 図２の構成を説明する。
しくは（暫定時間−ｔ）である。 ｉは各サンプル周期の番号を表す 図２の構成を説明する。
【００２６】初期値で与えられる加速度パターンに従っ
て，各部が動作しているとする。加速度センサ２６はロ
ボットアーム２５が移動する時に生じる振動の加速度を
検出する。振動値入力部２７は加速度センサ２６の検出
する加速度を求める。また，位置検出部２８はサーボモ
ータの回転数をエンコードしロボットアーム２５の移動
量（移動位置）を求める。
て，各部が動作しているとする。加速度センサ２６はロ
ボットアーム２５が移動する時に生じる振動の加速度を
検出する。振動値入力部２７は加速度センサ２６の検出
する加速度を求める。また，位置検出部２８はサーボモ
ータの回転数をエンコードしロボットアーム２５の移動
量（移動位置）を求める。
【００２７】加速度パターン調整部６はロボットアーム
２５の先端の振動値とその位置のデータを入力する。そ
して，加速度パターン調整部６において，評価値算出部
（図１参照）は，評価値を上記評価関数により求める。
加速度パターン変更部（図１参照）は評価値が最小と判
定されるかどうか判断する。そして，評価値が最小であ
ると判定されない場合には，速度，加速度，あるいは加
加速度等を変更し，加速度パターン発生部９は加速度パ
ターンの変更された加速度パターンを発生する。
２５の先端の振動値とその位置のデータを入力する。そ
して，加速度パターン調整部６において，評価値算出部
（図１参照）は，評価値を上記評価関数により求める。
加速度パターン変更部（図１参照）は評価値が最小と判
定されるかどうか判断する。そして，評価値が最小であ
ると判定されない場合には，速度，加速度，あるいは加
加速度等を変更し，加速度パターン発生部９は加速度パ
ターンの変更された加速度パターンを発生する。
【００２８】モータ制御部２１は変更された加速度パタ
ーンに従ってサンプリング毎の目標位置を発生し，サー
ボモータ２２を駆動する。サーボモータ２２に駆動され
ロボットアーム２５が目標位置に向かって移動する。
ーンに従ってサンプリング毎の目標位置を発生し，サー
ボモータ２２を駆動する。サーボモータ２２に駆動され
ロボットアーム２５が目標位置に向かって移動する。
【００２９】上記の処理を一定時間繰り返し，評価値が
最小となる加速度パターンを求め，最適加速度パターン
として設定する。図３は本発明の加速度パターン調整部
の実施例である。
最小となる加速度パターンを求め，最適加速度パターン
として設定する。図３は本発明の加速度パターン調整部
の実施例である。
【００３０】図３において，５は加速度パターン設定手
段である。６は加速度パターン調整部である。
段である。６は加速度パターン調整部である。
【００３１】６’は偏差検出手段であって，ロボットア
ームの最終目標値ｒｅｆとロボットアームの先端の位置
Ｘ（ｔ），加速度センサの振動値（加速度α（ｔ））を
入力するものである。
ームの最終目標値ｒｅｆとロボットアームの先端の位置
Ｘ（ｔ），加速度センサの振動値（加速度α（ｔ））を
入力するものである。
【００３２】７は評価値算出部であって，最終目標値ｒ
ｅｆと位置Ｘ（ｔ）との差および，，振動値（加速度α
（ｔ））に従って，前述の評価関数により加速度を求め
るものである。
ｅｆと位置Ｘ（ｔ）との差および，，振動値（加速度α
（ｔ））に従って，前述の評価関数により加速度を求め
るものである。
【００３３】８は加速度パターン変更部であって，評価
値に基づいて加速度パターンの変更をする必要の有無を
判定し，変更する必要がある場合には速度，加速度，加
加速度等を変更するものである。
値に基づいて加速度パターンの変更をする必要の有無を
判定し，変更する必要がある場合には速度，加速度，加
加速度等を変更するものである。
【００３４】９は加速度パターン発生部である。図３の
構成の動作を説明する。偏差検出手段６’は目標値（ｒ
ｅｆ），位置Ｘ（ｔ），振動値（加速度α（ｔ））を入
力し，評価値算出部７は前述の評価関数に従って評価値
を求める。
構成の動作を説明する。偏差検出手段６’は目標値（ｒ
ｅｆ），位置Ｘ（ｔ），振動値（加速度α（ｔ））を入
力し，評価値算出部７は前述の評価関数に従って評価値
を求める。
【００３５】評価関数は，振動（加速度α（ｔ））が小
さい程，関数値（評価値）が小さくなる。加速度パター
ン変更部８は評価値をもとに加速度パターンを変更する
必要があるか，あるいはないかを判定する。加速度パタ
ーンの変更を必要とする場合には，加速度パターンを少
し変更し（変更方法については後述する），加速度パタ
ーン発生部９は変更された加速度パターンを発生する。
モータ制御部２１は，その加速度パターンに基づいて，
サンプリング毎の移動目標値を求め，サーボモータを駆
動する。
さい程，関数値（評価値）が小さくなる。加速度パター
ン変更部８は評価値をもとに加速度パターンを変更する
必要があるか，あるいはないかを判定する。加速度パタ
ーンの変更を必要とする場合には，加速度パターンを少
し変更し（変更方法については後述する），加速度パタ
ーン発生部９は変更された加速度パターンを発生する。
モータ制御部２１は，その加速度パターンに基づいて，
サンプリング毎の移動目標値を求め，サーボモータを駆
動する。
【００３６】加速度パターン変更部における最小評価値
の判定および加速度パターンの変更方法は次のとおりで
ある。まず，評価値の目標値を定めて置く。そして，整
定時間の範囲内で加速度パターンを変更し，評価値の目
標値に一番近い評価値を最小と判断する。あるいは，整
定時間が終了する前に，一定の範囲内で評価値の目標値
に近いものが見つかったら，その評価値を最小と判断す
る。そして，加速度パターンの変更は次のように行う。
の判定および加速度パターンの変更方法は次のとおりで
ある。まず，評価値の目標値を定めて置く。そして，整
定時間の範囲内で加速度パターンを変更し，評価値の目
標値に一番近い評価値を最小と判断する。あるいは，整
定時間が終了する前に，一定の範囲内で評価値の目標値
に近いものが見つかったら，その評価値を最小と判断す
る。そして，加速度パターンの変更は次のように行う。
【００３７】例えば，台形の加速度パターンを求める場
合，加速度，最大速度，減速度の次のような組合せを考
える。そして，速度，加速度のパラメータ値を少し増加
もしくは減少させた次のような組合せについて，各加速
度パターンを求め，それぞれのパターンにより被制御物
を駆動する。そして，それぞれの加速度パターンの評価
値を算出する。
合，加速度，最大速度，減速度の次のような組合せを考
える。そして，速度，加速度のパラメータ値を少し増加
もしくは減少させた次のような組合せについて，各加速
度パターンを求め，それぞれのパターンにより被制御物
を駆動する。そして，それぞれの加速度パターンの評価
値を算出する。
【００３８】 加速度を増加する。最大速度を増加す
る。減速度を増加する。 加速度を増加する。最大速度を減少する。減速度を
増加する。 加速度を減少する。最大速度を増加する。減速度を
減少する。
る。減速度を増加する。 加速度を増加する。最大速度を減少する。減速度を
増加する。 加速度を減少する。最大速度を増加する。減速度を
減少する。
【００３９】 加速度を減少する。最大速度を減少す
る。減速度を減少する。 その評価値のうち，評価値が小さい一つもしくは複数の
加速度パターンを求める。そして，その選んだ数点の加
速度パターンについて同様の処理をくり返し，最小の評
価値の加速度パターンを求め，それを最適加速度パター
ンとして設定する。
る。減速度を減少する。 その評価値のうち，評価値が小さい一つもしくは複数の
加速度パターンを求める。そして，その選んだ数点の加
速度パターンについて同様の処理をくり返し，最小の評
価値の加速度パターンを求め，それを最適加速度パター
ンとして設定する。
【００４０】なお，上記の加速度と減速度は符号が異な
るとした場合の組合わせであって，それぞれの絶対値が
異なるようにする場合に，８通りの組合せが考えられ，
その中から評価関数を小さくする組合せを一つもしくは
複数選択する。あるいは，パラメータの一つのみを変更
し，他は，変更しないようにして評価関数の変化を判定
するようにしても良い。
るとした場合の組合わせであって，それぞれの絶対値が
異なるようにする場合に，８通りの組合せが考えられ，
その中から評価関数を小さくする組合せを一つもしくは
複数選択する。あるいは，パラメータの一つのみを変更
し，他は，変更しないようにして評価関数の変化を判定
するようにしても良い。
【００４１】図４〜図８を参照して，本発明の加速度パ
ターンの発生方法について説明する。図４は加速度パタ
ーンの例であり，台形パターンを示す。
ターンの発生方法について説明する。図４は加速度パタ
ーンの例であり，台形パターンを示す。
【００４２】台形パターンの生成に必要なパラメータは
速度と加速度であり，最大速度（Ｖｍａｘ）と最大加速
度ａ0 を条件として与える。台形パターンを３つの領域
（(1) ，(2) ，(3) ）に分割して考える。
速度と加速度であり，最大速度（Ｖｍａｘ）と最大加速
度ａ0 を条件として与える。台形パターンを３つの領域
（(1) ，(2) ，(3) ）に分割して考える。
【００４３】台形パターンの発生のロジックは次の通り
である。 (1) 加速段階 一定加速を行い，最大速度（Ｖmax ）に達すると定速度
段階(2) に移行する。但し，位置成分（例えば，ロボッ
トアームの位置）が全工程（開始位置から目標位置ま
で）の１／２に達したら，規定時間定速度を維持したあ
と直ちに減速段階に移行する。
である。 (1) 加速段階 一定加速を行い，最大速度（Ｖmax ）に達すると定速度
段階(2) に移行する。但し，位置成分（例えば，ロボッ
トアームの位置）が全工程（開始位置から目標位置ま
で）の１／２に達したら，規定時間定速度を維持したあ
と直ちに減速段階に移行する。
【００４４】(2) 定速度段階 加速を行わず一定の速度で移動する。目標までの距離が
(1) に要した距離になったら，減速段階に移行する。但
し，位置成分（スタートからの移動距離）が全工程の１
／２に達したら直ちに減速段階に移行する（図４ (b)参
照）。
(1) に要した距離になったら，減速段階に移行する。但
し，位置成分（スタートからの移動距離）が全工程の１
／２に達したら直ちに減速段階に移行する（図４ (b)参
照）。
【００４５】(3) 減速段階 一定減速を行い，速度が０（ゼロ）に達したら，加速度
パターンの生成を終了する。但し，パターンの生成は，
離散的な演算であり，最終目標位置に対して誤差を持つ
ことが考えられるので，次に，目標位置調整段階の処理
を行う。
パターンの生成を終了する。但し，パターンの生成は，
離散的な演算であり，最終目標位置に対して誤差を持つ
ことが考えられるので，次に，目標位置調整段階の処理
を行う。
【００４６】(4) 目標位置調整段階 (3) の段階で計算された位置（Ｘ）が最終目標（ｒｅ
ｆ）近傍（差がε）未満）に達したら，残差をｎ当分
し，サンプリング毎に加算する。残差がλ未満となった
ら目標位置に到達したとみなし，次の制御安定待ち段階
に移行する。
ｆ）近傍（差がε）未満）に達したら，残差をｎ当分
し，サンプリング毎に加算する。残差がλ未満となった
ら目標位置に到達したとみなし，次の制御安定待ち段階
に移行する。
【００４７】(5) 制御安定待ち段階 サンプリングされたサーボモータの回転数のエンコーダ
値と目標位置との偏差（ｅ）を確認し，偏差がλ2 未満
となり，かつそれが一定期間（１サンプリングの間）連
続したら制御が安定したとみなし，制御を完了する。
値と目標位置との偏差（ｅ）を確認し，偏差がλ2 未満
となり，かつそれが一定期間（１サンプリングの間）連
続したら制御が安定したとみなし，制御を完了する。
【００４８】図５は上記の関係をまとめたものである。
図５において，Ｖ0 は初期速度である。Ｘ0 は初期位置
である。Ｖk はＫ番目のサンプリングの速度である。Ｖ
max は最大速度である。ｒｅｆは最終目標位置である。
Ｔは開始からの時間である。
図５において，Ｖ0 は初期速度である。Ｘ0 は初期位置
である。Ｖk はＫ番目のサンプリングの速度である。Ｖ
max は最大速度である。ｒｅｆは最終目標位置である。
Ｔは開始からの時間である。
【００４９】図６，図７，図８によりＳ字パターンの生
成方法について説明する。図６はＳ字パターンの例であ
る。Ｓ字パターンの生成に必要なパラメータのうち，最
大加速度（Ａmax ），加加速度Ａ’および最大速度Ｖ
max はあらかじめ与えておく。
成方法について説明する。図６はＳ字パターンの例であ
る。Ｓ字パターンの生成に必要なパラメータのうち，最
大加速度（Ａmax ），加加速度Ａ’および最大速度Ｖ
max はあらかじめ与えておく。
【００５０】生成する加速度のパターンを７つの領域に
分割して考える。 (1) 加加速段階 一定のレート（加加速度）で加加速を行い，最大加速度
に達すると定加速度段階に移行する。但し，位置成分が
全工程の１／２に達したら，規定時間定速度を維持した
あと直ちに(8) の段階に移行する。移行に先立ち，現状
の加速度を符号反転する。
分割して考える。 (1) 加加速段階 一定のレート（加加速度）で加加速を行い，最大加速度
に達すると定加速度段階に移行する。但し，位置成分が
全工程の１／２に達したら，規定時間定速度を維持した
あと直ちに(8) の段階に移行する。移行に先立ち，現状
の加速度を符号反転する。
【００５１】(2) 定加速度段階 加加速を行わず，一定の加速度で移動する。速度成分
（Ｖ）が最大速度に達する工程のうち(1) に要した加速
期間を除いた値に達したら減減速段階に移行する。但
し，位置成分が全工程の１／２に達したら，規定時間定
速度を維持したあと，直ちに(7) の段階へ移行する。移
行に先立ち，現状の加速度の符号を反転する。
（Ｖ）が最大速度に達する工程のうち(1) に要した加速
期間を除いた値に達したら減減速段階に移行する。但
し，位置成分が全工程の１／２に達したら，規定時間定
速度を維持したあと，直ちに(7) の段階へ移行する。移
行に先立ち，現状の加速度の符号を反転する。
【００５２】(3) 減減速段階 一定の割合で減減速を行い，速度が既定値（Ｖmax ）
（最大速度）に達すると，減減速段階を終了し，揃速段
階に移行する。但し，位置成分が全工程のうちの１／２
に達したら，規定時間だけ定速度を維持したあと直ちに
(6) の段階へ移行する。移行に先立ち，現状の加速度の
符号を反転する。
（最大速度）に達すると，減減速段階を終了し，揃速段
階に移行する。但し，位置成分が全工程のうちの１／２
に達したら，規定時間だけ定速度を維持したあと直ちに
(6) の段階へ移行する。移行に先立ち，現状の加速度の
符号を反転する。
【００５３】(4) 揃速度段階 速度が最大速度（Ｖmax ）になるまで，速度成分を調整
する。速度成分が規定の最大速度に達したら定加速度第
二段階へ移行する。
する。速度成分が規定の最大速度に達したら定加速度第
二段階へ移行する。
【００５４】(5) 定速度第二段階 加速を行わず，一定の速度で移動する。最終生成パター
ン（位置＝Ｘ）が全工程のうち(1) に要した距離を除い
た値に達したら減減速第二段階に移行する。但し，位置
成分が全工程の１／２に達したら，直ちに(6) の段階へ
移行する。
ン（位置＝Ｘ）が全工程のうち(1) に要した距離を除い
た値に達したら減減速第二段階に移行する。但し，位置
成分が全工程の１／２に達したら，直ちに(6) の段階へ
移行する。
【００５５】(6) 減減速度第二段階 一定の割合（加加速度）で減減速を行い，負の最大加速
度（−Ａmax ）に達すると，加速度第二段階へ移行す
る。この段階中に位置成分が全工程の１／２に達した
ら，オーバーラン（位置成分の最終値が最終目標値を越
える）は避けられないため，パターンの生成を続行す
る。
度（−Ａmax ）に達すると，加速度第二段階へ移行す
る。この段階中に位置成分が全工程の１／２に達した
ら，オーバーラン（位置成分の最終値が最終目標値を越
える）は避けられないため，パターンの生成を続行す
る。
【００５６】(7) 定加速第二段階 加加速を行わず，一定の加速度で移動する。速度成分
（Ｖ）が速度ゼロに達する工程のうち(6) に要した減速
期間を除いた値に達したら加加速第二段階に移行する。
この段階中に位置成分が全工程の１／２に達したら，オ
ーバラン（位置成分の最終値が最終目標値を越える）は
避けられないため，パターンの生成を続行する。
（Ｖ）が速度ゼロに達する工程のうち(6) に要した減速
期間を除いた値に達したら加加速第二段階に移行する。
この段階中に位置成分が全工程の１／２に達したら，オ
ーバラン（位置成分の最終値が最終目標値を越える）は
避けられないため，パターンの生成を続行する。
【００５７】(8) 加加速第二段階 一定の割合で加加速を行い，加速度がゼロに達したら，
揃速度第二段階に移行する。この段階中に位置成分が全
工程の１／２に達したら，オーバラン（位置成分の最終
値が最終目標値を越える）は避けられないため，パター
ンの生成を続行する（(9) に移行する）。
揃速度第二段階に移行する。この段階中に位置成分が全
工程の１／２に達したら，オーバラン（位置成分の最終
値が最終目標値を越える）は避けられないため，パター
ンの生成を続行する（(9) に移行する）。
【００５８】(9) 揃速度第二段階 速度がゼロになるまで，速度成分を調整する。速度成分
がゼロになったら目標位置調整段階に移行する。
がゼロになったら目標位置調整段階に移行する。
【００５９】(10) 目標位置調整段階 (9) の最後で計算された位置（Ｘ）が最終目標位置（ｒ
ｅｆ）近傍（差がε未満）となったら，残差をｎ等分
し，サンプリング毎に加算する。残差がλ未満となった
ら目標位置に到達したとみなし，制御安定待ち段階へ移
行する。
ｅｆ）近傍（差がε未満）となったら，残差をｎ等分
し，サンプリング毎に加算する。残差がλ未満となった
ら目標位置に到達したとみなし，制御安定待ち段階へ移
行する。
【００６０】(11) 制御安定待ち段階 サンプリングされたエンコーダ値と最終目標位置との偏
差（ｅ）を確認し，偏差がλ2 となりかつ，それが一定
期間（１サンプリング）連続したら制御が安定したとみ
なし，制御を完了する。
差（ｅ）を確認し，偏差がλ2 となりかつ，それが一定
期間（１サンプリング）連続したら制御が安定したとみ
なし，制御を完了する。
【００６１】図７，図８は上記のＳ字パターンの発生方
法をまとめたものである。図９は本発明の制御量演算部
のフローチャートである。 Ｓ１ 初期値を設定する。初期値は初期パターンの他，
加速度パターンの最大速度，最大加速度，パターンの種
類，制限条件等のチューニングパラメータを与える。
法をまとめたものである。図９は本発明の制御量演算部
のフローチャートである。 Ｓ１ 初期値を設定する。初期値は初期パターンの他，
加速度パターンの最大速度，最大加速度，パターンの種
類，制限条件等のチューニングパラメータを与える。
【００６２】Ｓ２ サーボモータの回転数のエンコーダ
値を読み取る（位置Ｘ（ｔ）を求める）。 Ｓ３ パターン生成ロジック（図４〜図８において説明
した加速度パターン発生方法）により，加速度パターン
を発生する。
値を読み取る（位置Ｘ（ｔ）を求める）。 Ｓ３ パターン生成ロジック（図４〜図８において説明
した加速度パターン発生方法）により，加速度パターン
を発生する。
【００６３】Ｓ４ 求めた加速度でサーボモータを駆動
するためのフィードバック制御をする。 Ｓ５ 加速度センサの出力の電圧（加速度（振動値））
を読み取り，メモリに保持する。
するためのフィードバック制御をする。 Ｓ５ 加速度センサの出力の電圧（加速度（振動値））
を読み取り，メモリに保持する。
【００６４】Ｓ６ 最終目標位置に到達するまでＳ２〜
Ｓ５を繰り返し，最終目標位置に到達したか判定し，到
達していれば制御を終了する。 Ｓ７ 前述の評価関数を使用して評価計算をする。
Ｓ５を繰り返し，最終目標位置に到達したか判定し，到
達していれば制御を終了する。 Ｓ７ 前述の評価関数を使用して評価計算をする。
【００６５】Ｓ８ 最大速度，加速度（減速度），加加
速度（加減速度）等の加速度パラメータを変更した，評
価値を比較し，評価値が減少する条件（パラメータを変
更する条件）を求める（チューニング）。
速度（加減速度）等の加速度パラメータを変更した，評
価値を比較し，評価値が減少する条件（パラメータを変
更する条件）を求める（チューニング）。
【００６６】Ｓ９ チューニング結果（評価値の比較結
果）が良好であれば（評価値を最小とする加速度パター
ンが求まる），加速度パターンのチューニングを終了す
る。チューニング結果が良好でなければＳ１０に進む。
果）が良好であれば（評価値を最小とする加速度パター
ンが求まる），加速度パターンのチューニングを終了す
る。チューニング結果が良好でなければＳ１０に進む。
【００６７】Ｓ１０ 加速度パターン調整のパラメータ
を調整し，Ｓ２以降の処理を繰り返す。チューニング
は，前述の加速度パターン変更部の加速度パターンの変
更方法に従う（図３の説明参照）。
を調整し，Ｓ２以降の処理を繰り返す。チューニング
は，前述の加速度パターン変更部の加速度パターンの変
更方法に従う（図３の説明参照）。
【００６８】図１０は本発明の実施例２の構成である。
図１０は，複数のモータ（モータ１，モータ２，モータ
３）をロボットアームの先端７４の振動が最小になるよ
うに予め定めた一定時間（整定時間）の間に各モータの
加速度パターンを調整するものである。
図１０は，複数のモータ（モータ１，モータ２，モータ
３）をロボットアームの先端７４の振動が最小になるよ
うに予め定めた一定時間（整定時間）の間に各モータの
加速度パターンを調整するものである。
【００６９】図１０において，２６は加速度センサであ
る。２７は振動値入力部である。
る。２７は振動値入力部である。
【００７０】７１は関節１であって，モータ１で動作す
るものである。７２は関節２であって，モータ２で動作
するものである。７３は関節３であって，モータ３で動
作するものである。
るものである。７２は関節２であって，モータ２で動作
するものである。７３は関節３であって，モータ３で動
作するものである。
【００７１】７４はロボットアームの先端である。７５
はロボットアームの基台である。８１は制御装置１であ
って，本発明の加速度パターン設定手段，パターン発生
部，位置検出部，モータ制御部，モータ駆動装置等を含
むものであって（図１参照），関節１（７１）のモータ
１の加速度パターンの設定，駆動を行うものである。
はロボットアームの基台である。８１は制御装置１であ
って，本発明の加速度パターン設定手段，パターン発生
部，位置検出部，モータ制御部，モータ駆動装置等を含
むものであって（図１参照），関節１（７１）のモータ
１の加速度パターンの設定，駆動を行うものである。
【００７２】８２は制御装置２であって，関節２（７
２）のモータ２の加速度パターンの設定，駆動を行うも
のである。８３は制御装置３であって，関節３（７３）
のモータ３の加速度パターンの設定，駆動を行うもので
ある。
２）のモータ２の加速度パターンの設定，駆動を行うも
のである。８３は制御装置３であって，関節３（７３）
のモータ３の加速度パターンの設定，駆動を行うもので
ある。
【００７３】図１０の構成の動作を説明する。制御装置
１（８１）は加速度パターン１を発生し，モータ１を駆
動する。制御装置２（８２）は加速度パターン２を発生
し，モータ２を駆動する。制御装置３（８３）は加速度
パターン３を発生し，モータ３を駆動する。
１（８１）は加速度パターン１を発生し，モータ１を駆
動する。制御装置２（８２）は加速度パターン２を発生
し，モータ２を駆動する。制御装置３（８３）は加速度
パターン３を発生し，モータ３を駆動する。
【００７４】制御装置１（８１），制御装置２（８
２），制御装置３（８３）は加速度センサ２６の検出し
た振動値を入力する。そして，例えば，制御装置１（８
１）はモータ１の振動値（α（ｔ）），位置Ｘ（ｔ）を
入力し，最終目標値（ｒｅｆ）とにより評価関数を計算
して評価値を求め，整定時間の間に加速度センサ２６の
検出する振動値を最小にする最適加速度パターン１を求
める。同様に，制御装置２（８２），制御装置３（８
３）も加速度パターン１の振動値およびそれぞれの制御
物の位置を入力して評価値を求め，整定時間の間にロボ
ットアームの先端の振動数が最小になるような加速度パ
ターン２，加速度パターン３を求める。
２），制御装置３（８３）は加速度センサ２６の検出し
た振動値を入力する。そして，例えば，制御装置１（８
１）はモータ１の振動値（α（ｔ）），位置Ｘ（ｔ）を
入力し，最終目標値（ｒｅｆ）とにより評価関数を計算
して評価値を求め，整定時間の間に加速度センサ２６の
検出する振動値を最小にする最適加速度パターン１を求
める。同様に，制御装置２（８２），制御装置３（８
３）も加速度パターン１の振動値およびそれぞれの制御
物の位置を入力して評価値を求め，整定時間の間にロボ
ットアームの先端の振動数が最小になるような加速度パ
ターン２，加速度パターン３を求める。
【００７５】本実施例によれば，一定の整定時間の間に
アームの先端７４の振動を最小にするように各関節（関
節１，関節２，関節３）を駆動する加速度パターンを求
めることができる。性能のよいロボットアームとするこ
とができる。
アームの先端７４の振動を最小にするように各関節（関
節１，関節２，関節３）を駆動する加速度パターンを求
めることができる。性能のよいロボットアームとするこ
とができる。
【００７６】図１１は本発明の実施例３であって，本発
明の方法による最適加速度パターンの設定と最適制御ゲ
インの設定を一定の整定時間の間に行うものである（最
適制御ゲインの調整方法の詳細は特開平８−１６２０５
号参照）。
明の方法による最適加速度パターンの設定と最適制御ゲ
インの設定を一定の整定時間の間に行うものである（最
適制御ゲインの調整方法の詳細は特開平８−１６２０５
号参照）。
【００７７】図１１において，図１１の構成において，
加速度パターン設定手段５，加速度パターン調整部６，
加速度パターン発生部９，サーボモータ２２，ロボット
アーム２５，振動値入力部２７，入出力装置は前述のも
のと同様である。
加速度パターン設定手段５，加速度パターン調整部６，
加速度パターン発生部９，サーボモータ２２，ロボット
アーム２５，振動値入力部２７，入出力装置は前述のも
のと同様である。
【００７８】２１はモータ制御部（図１の駆動制御部に
相当する）であって，加速度パターン発生部９の発生し
た加速度パターンに従ってサーボモータのサンプル毎の
移動目標値を発生してサーボモータ２２を駆動するもの
である。そして，制御ゲイン調整部を備えて，サーボモ
ータの応答特性が最善になるように制御ゲインを調整す
るものである。
相当する）であって，加速度パターン発生部９の発生し
た加速度パターンに従ってサーボモータのサンプル毎の
移動目標値を発生してサーボモータ２２を駆動するもの
である。そして，制御ゲイン調整部を備えて，サーボモ
ータの応答特性が最善になるように制御ゲインを調整す
るものである。
【００７９】９１は制御目標値出力部であって，サーボ
モータの制御信号を出力ものである。９２は制御ゲイン
調整部であって，加速度パターン発生部９の発生した加
速度パターンに従ってサーボモータ２２を駆動する場合
の制御量の理論値と実際に駆動して得られる制御量との
差を基にサーボモータの応答特性が最善になるような制
御ゲインを求め，設定するものである。
モータの制御信号を出力ものである。９２は制御ゲイン
調整部であって，加速度パターン発生部９の発生した加
速度パターンに従ってサーボモータ２２を駆動する場合
の制御量の理論値と実際に駆動して得られる制御量との
差を基にサーボモータの応答特性が最善になるような制
御ゲインを求め，設定するものである。
【００８０】９３は最適加速度パターンに従って動作す
る場合の理論的な制御量を演算するものである。図１１
の構成の動作は後述する。
る場合の理論的な制御量を演算するものである。図１１
の構成の動作は後述する。
【００８１】図１２は制御ゲイン調整部のブロック図で
ある。図１２において，９２は制御ゲイン調整部であ
る。
ある。図１２において，９２は制御ゲイン調整部であ
る。
【００８２】１１９は偏差検出部であって，最終目標値
（ｒｅｆ）と制御値（位置検出部の検出した位置）との
偏差を検出するものである。１２０は調整演算部であっ
て，偏差に対して比例，積分，微分の調整演算を行うも
のである。
（ｒｅｆ）と制御値（位置検出部の検出した位置）との
偏差を検出するものである。１２０は調整演算部であっ
て，偏差に対して比例，積分，微分の調整演算を行うも
のである。
【００８３】１２０ａは比例演算部である。１２０ｂは
積分演算部である。１２０ｃは微分演算部である。
積分演算部である。１２０ｃは微分演算部である。
【００８４】１２１は係数制御部であって，調整演算部
１２０の各項の係数を制御するものである。１２２は応
答特性検出部であって，実際に駆動して得られる制御量
と理論的制御量との差を検出するものである。
１２０の各項の係数を制御するものである。１２２は応
答特性検出部であって，実際に駆動して得られる制御量
と理論的制御量との差を検出するものである。
【００８５】１２３は評価値算出部であって，応答特性
計算部９３で計算した最適加速度パターンにより駆動し
た場合の理論的制御量と，最適加速度パターンで実際に
駆動して得られる制御量との差に基づいて評価値を算出
するものである。
計算部９３で計算した最適加速度パターンにより駆動し
た場合の理論的制御量と，最適加速度パターンで実際に
駆動して得られる制御量との差に基づいて評価値を算出
するものである。
【００８６】図１２において，評価値算出部１２３は，
次の評価関数で偏差を応答特性を評価する。 Ｊ＝Σ｛ｔ2 （Ｙｓ（ｔ）−Ｙ（ｔ））｝2 ＋Σ｛δ2
（ｔ）2 ｝ ここで，Ｙｓ（ｔ）はシュミレーション値であって，最
適加速度パターンにより駆動した場合に得られる理論的
制御量である。
次の評価関数で偏差を応答特性を評価する。 Ｊ＝Σ｛ｔ2 （Ｙｓ（ｔ）−Ｙ（ｔ））｝2 ＋Σ｛δ2
（ｔ）2 ｝ ここで，Ｙｓ（ｔ）はシュミレーション値であって，最
適加速度パターンにより駆動した場合に得られる理論的
制御量である。
【００８７】Ｙ（ｔ）は，加速度パターンで駆動した時
に実際に得られる制御量である。δ2 （ｔ）は重み係数
である。比例演算部の制御ゲインの係数Ｋｐ，積分演算
部の制御ゲインの係数Ｋｉ，微分演算部の制御ゲインの
係数Ｋｄの各係数を増減する組合せを考え，例えば， Ｋｉ増，Ｋｉ増，Ｋｄ減， Ｋｉ増，Ｋｉ減，Ｋ
ｄ減等の８種類の組合せを考え，それぞれの場合につい
て評価値を求め，評価値の小さい一つもしくは複数の組
合せを求める。そして，その係数についてさらに増減す
る組合せを求めて，評価値を求める処理を繰り返し，整
定時間の範囲で評価値を最小とする係数を求める。そし
て，その係数を最適制御ゲインとして設定する。
に実際に得られる制御量である。δ2 （ｔ）は重み係数
である。比例演算部の制御ゲインの係数Ｋｐ，積分演算
部の制御ゲインの係数Ｋｉ，微分演算部の制御ゲインの
係数Ｋｄの各係数を増減する組合せを考え，例えば， Ｋｉ増，Ｋｉ増，Ｋｄ減， Ｋｉ増，Ｋｉ減，Ｋ
ｄ減等の８種類の組合せを考え，それぞれの場合につい
て評価値を求め，評価値の小さい一つもしくは複数の組
合せを求める。そして，その係数についてさらに増減す
る組合せを求めて，評価値を求める処理を繰り返し，整
定時間の範囲で評価値を最小とする係数を求める。そし
て，その係数を最適制御ゲインとして設定する。
【００８８】図１３は本発明の実施例４の構成である。
図１３は，複数のモータにより駆動されるシステムにお
いて，制御物の振動が最小になるように，整定時間の範
囲内で，各モータの最適加速度パターン，最適制御ゲイ
ンを求めるものである。
図１３は，複数のモータにより駆動されるシステムにお
いて，制御物の振動が最小になるように，整定時間の範
囲内で，各モータの最適加速度パターン，最適制御ゲイ
ンを求めるものである。
【００８９】制御物は図１０と同様のロボットアームで
ある。制御装置１，制御装置２，制御装置３が，それぞ
れアームの先端７４の振動が最小になるようにモータ１
（７１），モータ２（７２），モータ３（７３）の加速
度パターンを設定，ぞれぞれのモータを駆動する点は，
図１０の場合と同様である。図１３では制御装置１（８
１），制御装置２（８２），制御装置３（８３）がそれ
ぞれに，制御ゲイン調整部を備え，それぞれの最適加速
度パターンのもとに，それぞれのモータの制御ゲインを
最適に設定するものである。
ある。制御装置１，制御装置２，制御装置３が，それぞ
れアームの先端７４の振動が最小になるようにモータ１
（７１），モータ２（７２），モータ３（７３）の加速
度パターンを設定，ぞれぞれのモータを駆動する点は，
図１０の場合と同様である。図１３では制御装置１（８
１），制御装置２（８２），制御装置３（８３）がそれ
ぞれに，制御ゲイン調整部を備え，それぞれの最適加速
度パターンのもとに，それぞれのモータの制御ゲインを
最適に設定するものである。
【００９０】図１３において，制御装置１はアームの先
端７４の先端の振動が最小になるようにモータ１の速度
パターン１を設定する。制御装置２はアームの先端７４
の先端の振動が最小になるようにモータ２の速度パター
ン２を設定する。制御装置３はアームの先端７４の振動
が最小になるようにモータ３の速度パターン３を設定す
る。
端７４の先端の振動が最小になるようにモータ１の速度
パターン１を設定する。制御装置２はアームの先端７４
の先端の振動が最小になるようにモータ２の速度パター
ン２を設定する。制御装置３はアームの先端７４の振動
が最小になるようにモータ３の速度パターン３を設定す
る。
【００９１】制御ゲイン調整部１（１２１’）は加速度
パターン１でモータ１を駆動した場合の理論的制御量と
実際にパターン１で駆動して得られる制御量との差を基
に評価値を計算し，評価値が最小となる制御ゲインを設
定する。制御ゲイン調整部２（１２２’）は加速度パタ
ーン２でモータ２を駆動した場合の理論的制御量と実際
にパターン２で駆動して得られる制御量との差を基に評
価値を計算し，評価値が最小となる制御ゲインを設定す
る。制御ゲイン調整部３（１２３’）は加速度パターン
３でモータ３を駆動した場合の理論的制御量と実際にパ
ターン３で駆動して得られる制御量との差を基に評価値
を計算し，評価値が最小となる制御ゲインを設定する。
パターン１でモータ１を駆動した場合の理論的制御量と
実際にパターン１で駆動して得られる制御量との差を基
に評価値を計算し，評価値が最小となる制御ゲインを設
定する。制御ゲイン調整部２（１２２’）は加速度パタ
ーン２でモータ２を駆動した場合の理論的制御量と実際
にパターン２で駆動して得られる制御量との差を基に評
価値を計算し，評価値が最小となる制御ゲインを設定す
る。制御ゲイン調整部３（１２３’）は加速度パターン
３でモータ３を駆動した場合の理論的制御量と実際にパ
ターン３で駆動して得られる制御量との差を基に評価値
を計算し，評価値が最小となる制御ゲインを設定する。
【００９２】図１４は台形パターンによる応答特性と振
動の状態を示すものである。図１４ (a)は台形パターン
におけるチューニング前とチューニング後の応答特性の
変化を示すものである。横軸は時間であり，縦軸は位置
である。
動の状態を示すものである。図１４ (a)は台形パターン
におけるチューニング前とチューニング後の応答特性の
変化を示すものである。横軸は時間であり，縦軸は位置
である。
【００９３】チューニングにより応答特性が改善されて
いることが示されている。図１４ (b)は台形パターンに
より発生する振動の状態を示す。横軸は時間であり，縦
軸は加速度である。図示のように振動しながら目標位置
に到達することを示す。
いることが示されている。図１４ (b)は台形パターンに
より発生する振動の状態を示す。横軸は時間であり，縦
軸は加速度である。図示のように振動しながら目標位置
に到達することを示す。
【００９４】図１５はＳ字パターンによる応答特性と振
動の状態を示すものである。図１５ (a)はＳ字パターン
におけるチューニング前とチューニング後の応答特性の
変化を示すものである。横軸は時間であり，縦軸は位置
である。
動の状態を示すものである。図１５ (a)はＳ字パターン
におけるチューニング前とチューニング後の応答特性の
変化を示すものである。横軸は時間であり，縦軸は位置
である。
【００９５】チューニングにより応答特性が改善されて
いることが示されている。図１５ (b)はＳ字パターンに
より発生する振動の状態を示す。横軸は時間であり，縦
軸は加速度である。図示のように振動しながら目標位置
に到達することを示す。
いることが示されている。図１５ (b)はＳ字パターンに
より発生する振動の状態を示す。横軸は時間であり，縦
軸は加速度である。図示のように振動しながら目標位置
に到達することを示す。
【００９６】
【発明の効果】本発明によれば，制御物に発生する振動
を最小とする最適な速度・加速度の組合せの加速度パタ
ーンを短時間に求めることができる。また，振動が最小
になる加速度パターンを計算機により評価値を計算して
求めるので，調整された結果にバラツキがなく均一な特
性が得られる。そのため，応答特性が高速なロボット等
を容易に得ることができる。
を最小とする最適な速度・加速度の組合せの加速度パタ
ーンを短時間に求めることができる。また，振動が最小
になる加速度パターンを計算機により評価値を計算して
求めるので，調整された結果にバラツキがなく均一な特
性が得られる。そのため，応答特性が高速なロボット等
を容易に得ることができる。
【００９７】また，複数のモータを備え，任意のモータ
が他のモータの負荷になって駆動するような場合にも，
被制御物の振動を最小にするそれぞれのモータの加速度
パターンを容易に求めることができる。また，求めた加
速度パターンにより駆動した場合の最適制御ゲインも自
動的に求めることができるので，応答特性のすぐれた制
御システムを容易に実現することが可能になる。
が他のモータの負荷になって駆動するような場合にも，
被制御物の振動を最小にするそれぞれのモータの加速度
パターンを容易に求めることができる。また，求めた加
速度パターンにより駆動した場合の最適制御ゲインも自
動的に求めることができるので，応答特性のすぐれた制
御システムを容易に実現することが可能になる。
【図１】本発明の基本構成を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例１のシステム構成を示す図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例１の加速度パターン調整部の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図４】本発明の加速度パターンの例を示す図である。
【図５】本発明の台形パターンの生成条件を示す図であ
る。
る。
【図６】本発明の加速度パターンの例を示す図である。
【図７】本発明のＳ字パターンの生成条件を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明のＳ字パターンの生成条件を示す図であ
る。
る。
【図９】本発明の加速度パターン設定手段のフローチャ
ートを示す図である。
ートを示す図である。
【図１０】本発明の実施例２を示す図である。
【図１１】本発明の実施例３を示す図である。
【図１２】本発明で実施例する制御ゲイン調整部の例を
示す図である。
示す図である。
【図１３】本発明の実施例４を示す図である。
【図１４】本発明の台形パターンの応答特性と振動の例
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】本発明のＳ字パターンの応答特性と振動の例
を示す図である。
を示す図である。
１：被制御物 ２：振動検出手段 ５：加速度パターン設定手段 ７：評価値算出部 ８：加速度パターン変更部 ９：加速度パターン発生部 １１：駆動制御手段 １２：駆動装置
Claims (8)
- 【請求項１】 与えられた加速度パターンに従って被制
御物の移動制御をする制御システムにおいて，被制御物
に振動検出手段を備え，加速度パターンを発生し，振動
検出手段の検出した振動の振動値を変数として評価関数
を演算し，加速度パターンを変更して評価値を求め，該
評価値に従って該振動が最小となる最適加速度パターン
を求めて自動設定することを特徴とする制御システムに
おける加速度パターンの設定方法。 - 【請求項２】 加速度パターンが，横軸を時間，縦軸を
速度とした時に関数の形状が台形パターンであることを
特徴とする請求項１に記載の制御システムにおける加速
度パターンの設定方法。 - 【請求項３】 加速度パターンが，横軸を時間，縦軸を
加速度とした時に関数の形状が時間軸に対して上下する
波形状であることを特徴とする請求項１に記載の制御シ
ステムにおける加速度パターンの設定方法。 - 【請求項４】 被制御物を駆動する任意の駆動装置に対
して他の駆動装置が負荷になる複数の駆動装置とそれぞ
れの駆動装置に加速度パターンを設定する加速度パター
ン設定手段を備え，該振動値が最小になるように各駆動
装置の加速度パターンを決定することを特徴とする請求
項１に記載の制御システムにおける加速度パターンの設
定方法。 - 【請求項５】 与えられた加速度パターンに従って被制
御物の移動制御をする制御システムにおいて，被制御物
に備えられた振動検出手段と，加速度パターンを発生
し，振動検出手段の検出した振動の振動値を変数として
評価関数を演算し，加速度パターンを変更して評価値を
求め，該評価値に従って最適加速度パターンを求めて自
動設定する加速度パターン設定手段と，被制御物の制御
量と該制御量の目標値との偏差を検出する偏差検出手段
と，該偏差に対して比例演算をする比例演算部と積分演
算をする積分演算部と微分演算をする微分演算部を持
ち，該各演算部の演算結果に応じて制御量を決定する駆
動制御手段とを備え，被制御物の振動値が最小になる最
適加速度パターンを求め，該加速度パターンに基づいて
理論的制御量を求め，該理論的制御量と該加速度パター
ンにより実際に生じる制御量との差を求め，該差を変数
として第２の評価関数により第２の評価値を求め，該第
２の評価値算出部の評価値に応じて該差が最小になるよ
うに該各演算部の制御ゲインの最適係数を決定すること
を特徴とする制御システムにおけるパラメータ設定方
法。 - 【請求項６】 任意の駆動装置に対して他の駆動装置が
負荷になる複数の駆動装置を備え，該振動値が最小にな
るように各駆動装置に対する最適加速度パターンを設定
し，それぞれの最適加速度パターンに従ってそれぞれの
駆動装置の最適制御係数を求めて設定することを特徴と
する請求項５に記載の制御システムにおけるパラメータ
設定方法。 - 【請求項７】 被制御物と，被制御物を駆動する駆動装
置と，駆動装置を制御する駆動制御手段と，被制御物に
設けられた振動検出手段と，振動検出手段の検出した振
動値を入力し，振動値が最小になるように被制御物を駆
動する加速度パターンを求めて自動設定する加速度パタ
ーン設定手段とを備え，被制御物の振動値を最小にする
ように自動設定された加速度パターンにより被制御物の
移動制御することを特徴とする制御システム。 - 【請求項８】 該加速度パターン設定手段は，加速度パ
ターンを発生し，振動検出手段の検出した振動の振動値
を変数として評価関数を演算し，加速度パターンを変更
して評価値を求め，該評価値に従って最適加速度パター
ンを求めて自動設定するものであり，被制御物の制御量
と該制御量の目標値との差を検出する偏差検出手段と，
該偏差に対して比例演算をする比例演算部と積分演算を
する積分演算部と微分演算をする微分演算部を持ち，該
各演算部の演算結果に応じて制御量を決定し，駆動装置
を制御する駆動制御手段とを備え，該駆動制御手段は，
該加速度パターン設定手段で求められた加速度パターン
に基づく理論的制御量を求める応答特性計算部と，該理
論的制御量と該加速度パターンに基づいて制御で実際に
生じる制御量との差を求める応答特性検出部と，該差を
変数として第２の評価関数に従って第２の評価値を求め
る評価値算出部と，該第２の評価値に応じて該各演算部
の制御ゲインの最適係数を決定する係数制御部とを備
え，該振動検出手段の振動が最小となる加速度パターン
を求め，該加速度パターンの制御で生じる該差が最小と
なるように該各演算部の制御ゲインを決定することを特
徴とする請求項７に記載の制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30451396A JP3657718B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 制御システムおよび制御システムにおける加速度パターンの設定方法およびパラメータ設定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30451396A JP3657718B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 制御システムおよび制御システムにおける加速度パターンの設定方法およびパラメータ設定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10143249A true JPH10143249A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3657718B2 JP3657718B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=17933945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30451396A Expired - Lifetime JP3657718B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 制御システムおよび制御システムにおける加速度パターンの設定方法およびパラメータ設定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3657718B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000062412A1 (fr) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Unite de commande pour moteur electrique |
| EP1288746A1 (en) * | 2000-03-06 | 2003-03-05 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Method of detecting oscillation criticality of servo control system |
| JP2010009197A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Ihi Corp | 制振位置決め制御方法および装置 |
| US7657356B2 (en) | 2004-11-30 | 2010-02-02 | Fanuc, Ltd. | Controller |
| JP2012061567A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Sinfonia Technology Co Ltd | 多関節ロボットアーム型搬送装置の軌道情報生成装置 |
| WO2020183852A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 株式会社日立製作所 | 制御装置 |
| JP6800384B1 (ja) * | 2020-03-04 | 2020-12-16 | 三菱電機株式会社 | 位置決め制御装置および位置決め方法 |
-
1996
- 1996-11-15 JP JP30451396A patent/JP3657718B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000062412A1 (fr) * | 1999-04-09 | 2000-10-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Unite de commande pour moteur electrique |
| EP1288746A1 (en) * | 2000-03-06 | 2003-03-05 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Method of detecting oscillation criticality of servo control system |
| EP1288746A4 (en) * | 2000-03-06 | 2003-07-16 | Yaskawa Denki Seisakusho Kk | SERVO CONTROL SYSTEM: TECHNIQUE FOR DETECTING A CRITICAL OSCILLATION VALUE |
| US7657356B2 (en) | 2004-11-30 | 2010-02-02 | Fanuc, Ltd. | Controller |
| JP2010009197A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-01-14 | Ihi Corp | 制振位置決め制御方法および装置 |
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| WO2020183852A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 株式会社日立製作所 | 制御装置 |
| JP2020149177A (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 株式会社日立製作所 | 制御装置 |
| JP6800384B1 (ja) * | 2020-03-04 | 2020-12-16 | 三菱電機株式会社 | 位置決め制御装置および位置決め方法 |
| WO2021176619A1 (ja) * | 2020-03-04 | 2021-09-10 | 三菱電機株式会社 | 位置決め制御装置および位置決め方法 |
| CN115136095A (zh) * | 2020-03-04 | 2022-09-30 | 三菱电机株式会社 | 定位控制装置及定位方法 |
| CN115136095B (zh) * | 2020-03-04 | 2023-04-04 | 三菱电机株式会社 | 定位控制装置及定位方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3657718B2 (ja) | 2005-06-08 |
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