JPS59123908A - Function generator - Google Patents

Function generator

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JPS59123908A
JPS59123908A JP23197482A JP23197482A JPS59123908A JP S59123908 A JPS59123908 A JP S59123908A JP 23197482 A JP23197482 A JP 23197482A JP 23197482 A JP23197482 A JP 23197482A JP S59123908 A JPS59123908 A JP S59123908A
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speed
acceleration
commanded
counter
speed information
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Tadashi Akita
正 秋田
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/416Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration

Abstract

PURPOSE:To set acceleration to an arbitrary value and to complete setting quickly by generating a comparative positional function using the first speed information of constant acceleration characteristics and the second speed information that approaches a target and follows deceleration characteristics independently. CONSTITUTION:In a period from time T0 to T1, a start of movement at an indicated speed Vc1 designated by a computer is commanded, and an output (a) of a counter 3 changes against the position of movement at a fixed acceleration alphac1. When the output (a) arrives at the indicated speed at time T1, the state is continued until time T2. When the indicated speed is commanded to Vc2 which is lower than Vc1, a comparator 5 switches a switch 7 to the down side, and a counter 3 starts counting. When the output (a) arrives at the speed Vc2, that condition is maintained until time T4. From the time T4, the speed is reduced from the speed Vc2 to the constant acceleration alphac1, and when arrived at a target position Xc, the speed becomes zero and stops.

Description

【発明の詳細な説明】 (1)  発明の技術分野 本発明は、オペレータからの指令、作業環境の種々の情
報等に基づいて、サーボ機構に対する運動計画を立てる
計算機と、実際に対象物を操作するサーボモータの間に
あって、計算機の指令に基づいてあらかじめ決められた
範囲の低レベルの判断と処理を行ないながらサーボモー
タの動作を管理する関数発生器又はサーボ制御装置に関
する。
Detailed Description of the Invention (1) Technical Field of the Invention The present invention relates to a computer that creates a motion plan for a servo mechanism based on instructions from an operator, various information about the work environment, etc., and a computer that actually operates an object. The present invention relates to a function generator or servo control device that is located between a servo motor and manages the operation of the servo motor while performing low-level judgment and processing in a predetermined range based on instructions from a computer.

(2)  技術の背景 サーボ機構を用いた各種工作機械、半導体ホンデング装
置、工業用ロボット等では、サーボ機構の動作の高速化
や多軸化に伴なって、最近はサーボモータ周りの低レベ
ルの処理例えは位置制御、速度制御等を計算機から独立
した専用の制御装置で実行させることが行わねている。
(2) Background of the technology In various machine tools, semiconductor machines, industrial robots, etc. that use servo mechanisms, low-level noise around the servo motors has recently become more important as the servo mechanisms have become faster and more multi-axis. For example, it is not possible to perform position control, speed control, etc. using a dedicated control device independent of a computer.

この種の制御装置は、サーボモータに移動を指令する位
置情報を時間とともに変化する連続な関数(比較位飯関
数と呼はjる)として出力するものであるので、この意
味から関数発生器とも呼ばわる。
This type of control device outputs position information that instructs the servo motor to move as a continuous function that changes over time (referred to as a comparative position function), so in this sense it is also called a function generator. Call out.

この関数発生器の発生する位置関係においては、モータ
の発生力(位置関数の加速度成分に比例する)が有限で
あるという物理的制約からその微分量である速度関数に
ついても連続であることが要求される。また、これらの
関数を発生させる場合の基本的要求として、希望する目
標位置へ正確に導く位置関数であり、かつ目標位置に到
達した時の速度が零となるように減速されることが要求
さ4る。さらに、加・減速時の加速度の大きさには。
In the positional relationship generated by this function generator, due to the physical constraint that the force generated by the motor (proportional to the acceleration component of the position function) is finite, it is required that the velocity function, which is its derivative, is also continuous. be done. In addition, the basic requirements when generating these functions are that the position function accurately leads to the desired target position, and that the speed is decelerated to zero when the target position is reached. 4 Ru. Furthermore, the magnitude of acceleration during acceleration and deceleration.

モータの発生力の制約等から上限値があり、これを越え
るとモータは追従できな(なる。一方、高速動作を行わ
せるためには加速度はできるだけ大きい値にすることが
要求される。
There is an upper limit value due to restrictions on the force generated by the motor, and if this value is exceeded, the motor will be unable to follow the motion.On the other hand, in order to perform high-speed operation, the acceleration must be as large as possible.

これらの要件を満すために、目標位置に接近し□て減速
する場合に、少(とも現在の位置と目標位置との差の関
数として減速関数(減速曲線)を生成する機構を備えて
いることが、関数発生器として必要である。
In order to meet these requirements, when approaching the target position and decelerating, the system is equipped with a mechanism that generates a deceleration function (deceleration curve) as a function of the difference between the current position and the target position. This is necessary as a function generator.

(3)従来技術と問題点 このような関数発生器として、最近では任意の移動量の
指令に対して前記の制約を満足しながらリアルタイム(
実時間)で位置関数を発生できることはもちろん、移動
中に任意に指令される指示速度に対して有限な一定の加
速度をもたせた速度関数を生成しながらと刺に追従して
行き、目標位置に接近すると前記速度関数、連続の条件
を満たしながら減速動作に移行する等がカリ高度なもの
も現われている。(例えは特開昭56−22106号公
報参照) ところで、サーボモータをよりきめ細かくコントロール
するために、加速度をも任意に計視機から指令できるよ
うな関数発生器を作りたいという要求がされるように々
つ1きた。しかしガから前記の関数発生器においては、
速度関数を決定する機構が計算機の指示速度に追従する
部分と、目標位置に接近して減速曲線にしたかう部分の
2系続かあるため1両者の加速度を同一にするだけでも
相当な困難があった。
(3) Prior art and problems Recently, such function generators have been developed to provide real-time (
Not only can it generate a position function in real time (real time), but it can also generate a speed function that has a finite constant acceleration relative to the commanded speed that is arbitrarily commanded during movement, and follow the needle to reach the target position. There are also advanced models that shift to deceleration operation while satisfying the above-mentioned speed function and continuity conditions when approaching. (For an example, see Japanese Patent Application Laid-open No. 56-22106.) By the way, in order to control the servo motor more precisely, there has been a demand to create a function generator that can also command acceleration from a measuring device. One came. However, in the function generator mentioned above,
The mechanism that determines the speed function consists of two systems: one that follows the speed instructed by the computer, and the other that approaches the target position and creates a deceleration curve, so it is quite difficult to make the acceleration of both parts the same. Ta.

さらに同じ構成のままで加速度を俊えるために、指示速
度に追従する部分と減速曲線に従って自立的に減速する
部分の両方について必要な加速度となるような回路定数
を計算して設定する等の方法がとられていたか、その場
合は多大の時間を必要とする難点があった。
Furthermore, in order to increase the acceleration while keeping the same configuration, there are methods such as calculating and setting circuit constants that will provide the necessary acceleration for both the part that follows the commanded speed and the part that decelerates independently according to the deceleration curve. In that case, the problem was that it required a lot of time.

(4)発明の目的 本発明の目的は、このような問題を改善するために、ま
ったく任意の加速度が指定されても指示連取に追従する
部分と減速曲線に従って自立的に減速する部分の両方に
ついて常に同一の加速度となるような関数発生器を提供
することである。換言すれは、ただ一つのパラメータが
与えられると、瞬時に必要な加速度をとるような回路構
成にセットアツプされるような関数発生器を提供するこ
とを目的とする。
(4) Purpose of the Invention The purpose of the present invention is, in order to improve such problems, to provide a system for both the part that follows a series of commands even if a completely arbitrary acceleration is specified, and the part that decelerates autonomously according to the deceleration curve. The object of the present invention is to provide a function generator that always provides the same acceleration. In other words, the objective is to provide a function generator that can be set up in a circuit configuration that instantaneously obtains the required acceleration when only one parameter is given.

(5)  発明の構成 この目的を達成するため、本発明の関数発生器では、始
動時の加速のため、あるいは移動中に新たに指令された
指示速度に追従するために、定加速度特性を持つ速度情
報を生成する第1の速度情報生成手段と、対象物体のあ
らかじめ設定された目標位置と移動中の各瞬時における
比較位置関数の差の関数として、定加速度特性を持つ減
速曲線を生成する第2の速度情報生成手段を有し、移動
開始より指示速度に追従する動作を行う指示速度追従動
作時には第1の速度生成手段が発生する第1の速度情報
を用い、目標に接近して自立的に減速を行う自立的減速
時には第2の速度情報生成手段が発生する第2の速反情
報を用いて前記比較位置関数を生成する関数発生器であ
って、一方の入力として供給されたパルス列信号と他方
の入力として供給された2進数値の積に比例した周波数
のパルス列を出力する第1の変換手段及び第2の変換手
段と、第1の変換手段に定周波数のパルス列と、計算機
から指令された指示加速度の平方根に比例する2進数値
を入力する手段と、第1の変換手段の出力パルス列をク
ロックパルス源として前記指示速度に追従する前記第1
の速度情報を出力する第1のカウンタ手段と、前記第2
の変換手段の一方の入力として前記第1の変換手段の出
力パルスを供給し、他方の入力として前記指示速度追従
動作時には前記第1のカウンタ手段からの第1の速度情
報を供給し、前記自立的減速動作時には前記第2の速度
情報を供給する手段と、前記第2の変換手段からの各速
度情報を示すパルス列をクロック源として前記比較位置
関数を発生する第2のカウンタ手段を有し、あらかじめ
指示された定加速度をもった第1の速度情報および第2
の速度情報を発生することを特徴とする。
(5) Structure of the Invention In order to achieve this object, the function generator of the present invention has a constant acceleration characteristic for acceleration at startup or to follow a newly commanded command speed during movement. a first speed information generating means for generating speed information; and a first speed information generating means for generating a deceleration curve having constant acceleration characteristics as a function of the difference between a preset target position of the target object and a comparative position function at each instant during movement. It has two speed information generating means, and during the commanded speed following operation in which the movement follows the commanded speed from the start of movement, the first speed information generated by the first speed generating means is used to approach the target and autonomously move. a function generator that generates the comparison position function using second speed/reaction information generated by a second speed information generating means during autonomous deceleration to perform deceleration, the pulse train signal being supplied as one input; A first converting means and a second converting means output a pulse train with a frequency proportional to the product of the binary value supplied as the input of means for inputting a binary value proportional to the square root of the instructed acceleration;
a first counter means for outputting speed information of the second counter means;
The output pulse of the first converting means is supplied as one input of the converting means, and the first speed information from the first counter means is supplied as the other input during the instruction speed follow-up operation, and the independent means for supplying the second speed information during a target deceleration operation, and a second counter means for generating the comparative position function using a pulse train indicating each speed information from the second converting means as a clock source, First speed information with a constant acceleration specified in advance and second speed information.
It is characterized by generating speed information.

(6)発明の実施例 本発明の一実施例を第1図及び第2図により説明¥机 第1図は本発明の関数発生器のブロック図を示したもの
であり、第2図はその動作説明図である。
(6) Embodiment of the Invention An embodiment of the invention will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a block diagram of the function generator of the invention, and FIG. It is an operation explanatory diagram.

そして第1図において点線部分20は関数発生であり、
同じく30はサーボ機構である。
In FIG. 1, the dotted line portion 20 is the function generation,
Similarly, 30 is a servo mechanism.

まず関数発生器20において、1,2はバイナリ・レイ
ト−マルチプライヤ(以下BRMという)で、入力のパ
ルス列の周波数と2進数値の積に相当する周波数のパル
ス列を出力する機能を有する。
First, in the function generator 20, numerals 1 and 2 are binary rate multipliers (hereinafter referred to as BRM), which have a function of outputting a pulse train of a frequency corresponding to the product of the frequency of the input pulse train and a binary value.

3.4はアップ・ダウン型のカウンタで、アップ側にパ
ルスか入力されるとカウントアツプし、ダウン側にパル
スが入力されるとカウントダウンする。5,6は2進数
値の大きさを比較して、〉。
3.4 is an up-down type counter, which counts up when a pulse is input to the up side and counts down when a pulse is input to the down side. 5 and 6 compare the size of the binary values, 〉.

=、〈の3つの大小関係の判定結果を出力するコンパレ
ータ、7はコンパレータ5の判定によりカウンタ3への
パルス列の流れを切り替える切替スイッチ% 8はコン
パレータ6の判定によりBRJI2への2進数値を選択
Tるデータセレクタ、9は移動方向によりカウンタ4へ
のパルス列の流れを切り替える切替スイッチ、10は目
標位ぼ泣 と比較位置関数Xrの差の絶対値を演算する
絶対値演算回路、11.12は入力の平方根の数値表が
記憶されたリードオンリーメモリよりなる平方根ROM
%13は定周波数のパルス列を発振するオシレータ、1
4はD/Aコンバータ、15は加速度の絶対値に対して
負・七′口・正の符号を与える符号選択回路である。
A comparator that outputs the determination results of the three magnitude relationships of = and <; 7 is a changeover switch that switches the flow of the pulse train to the counter 3 according to the determination of comparator 5; %8 selects the binary value to BRJI2 according to the determination of comparator 6. 9 is a changeover switch that changes the flow of the pulse train to the counter 4 depending on the direction of movement; 10 is an absolute value calculation circuit that calculates the absolute value of the difference between the target position and the comparison position function Xr; 11.12 is a A square root ROM consisting of a read-only memory that stores a numerical table of input square roots.
%13 is an oscillator that oscillates a constant frequency pulse train, 1
4 is a D/A converter, and 15 is a sign selection circuit that gives negative, 7', and positive signs to the absolute value of acceleration.

また、サーボ機構30は公知のサーボ機構と同じ構成の
もので、減算器31,32、増幅器33、サーボモータ
34、エンコーダ35、現在位置を示すカウンタ36、
閉ループ制御器37からなる。
The servo mechanism 30 has the same configuration as a known servo mechanism, including subtracters 31 and 32, an amplifier 33, a servo motor 34, an encoder 35, a counter 36 indicating the current position,
It consists of a closed loop controller 37.

次に第1図の動作を、第2図のグラフ、波形図とともに
説明する。
Next, the operation shown in FIG. 1 will be explained together with the graph and waveform diagram shown in FIG. 2.

図示しない計算機は、対象物の位置や速度を検出して2
進数値からなる目標位置Xcと指示速度Vcを与える。
A computer (not shown) detects the position and speed of the object and
A target position Xc and a commanded speed Vc are given as decimal values.

また、対象物の追従特性、サーボモータの発生力等から
2進数値から々る指示加速度αCが与えられる。
Further, an instruction acceleration αC is given as a binary value based on the tracking characteristics of the object, the force generated by the servo motor, and the like.

第2図は、指示速度Vcと指示加速度αCの指示内容の
変化を示すグラフで、To〜1゛3間は指示□加速度α
CはαC1で(第2図(刊)、指示速度VcはT。
Fig. 2 is a graph showing changes in the instruction contents of the instruction speed Vc and instruction acceleration αC.
C is αC1 (Fig. 2 (published), and the indicated speed Vc is T.

〜T、間はVc、、T、〜T5間はVc、である場合を
(第2図(Al )、またT6〜T81間は指示加速度
αCはαらで(第2図(Dl )、指示速度Vcは、1
゛6〜T6間は■c3’ s T@ 〜Tto間はVc
4、T、。〜胃。
~T, Vc between , T, ~T5 is Vc (Fig. 2 (Al)), and between T6 and T81, the indicated acceleration αC is α et al. (Fig. 2 (Dl), the indicated The speed Vc is 1
■c3's between ゛6 and T6 Vc between T@ and Tto
4.T. ~stomach.

間はVc、である場合(第2図(C1)を示している。In the case where the gap is Vc (FIG. 2 (C1) is shown).

以下、各時間区分に従って説明する。The following will explain each time segment.

(11時間’r=’roすなわち静止時カウンタ3の値
は零を示し、カウンタ4の値は以前の移動の時に与えら
れた目標位置の値が入つ℃おり、サーボモータ34をそ
の以前の位置に位置決めしている。
(11 hours 'r='ro, that is, the value of the counter 3 at rest indicates zero, and the value of the counter 4 contains the value of the target position given during the previous movement, and the servo motor 34 is It is positioned in position.

次に計′i4−機から新たな目標位置χCが入力される
と、絶対値演算回路10は対象物の位置Xr (この値
は時々刻々変化する)と目標位置Xcの差の絶対値を出
力し、平方根ROMIIはその平方根f「π〜Xr l
を出力する。カウンタ3の出力a(零)く平方根ROM
IIの出力すであるので、コンパレータ6はデータセレ
クタ8を切り替えてカウンタ3の出力をBRM2に導く
Next, when a new target position χC is input from the machine, the absolute value calculation circuit 10 outputs the absolute value of the difference between the target position Xr (this value changes from moment to moment) and the target position Xc. And the square root ROMII is the square root f "π~Xr l
Output. Output a (zero) of counter 3 square root ROM
Since this is the output of the counter II, the comparator 6 switches the data selector 8 and guides the output of the counter 3 to the BRM2.

次に指示加速度αC=αC1が与えられると、αc。Next, when commanded acceleration αC=αC1 is given, αc.

の平方根に比例した周波数のパルス列がHRMIから出
力される。
A pulse train with a frequency proportional to the square root of is output from the HRMI.

(2)指示速度追従動作 指示速度追従動作は動作開始から計算機から指示された
指示速度Vc、 、Vc、に定加速度αc、で追従する
動作である。
(2) Directed speed following operation The commanded speed following operation is an operation in which the commanded speed Vc, , Vc, instructed by the computer is followed at a constant acceleration αc from the start of the operation.

(21)  ”o <T<”+ 指示速度Vc = Vc、が与えられ移動開始が指令さ
れると、切替スイッチ9が動作して(Vc ) Q  
のときアップ側、Vc(0のときはダウン1llI)、
カウンタ4の計数を開始する。Vc、 =C)カウンタ
3の出力aであるのでコンパレータ5が切替スイッチを
アップ側に切替えると、カウンタ3はBRMIの出力パ
ルスを計数する。BRMIの出力パルスはFに比例する
ので、カウンタ3の出力aは移動位置に対して定加速度
αC,で変化する第1の速度情報を示す。
(21) When "o < T <" + commanded speed Vc = Vc is given and movement start is commanded, the changeover switch 9 is operated and (Vc) Q
When , it is up side, Vc (when it is 0, it is down 1llI),
Counter 4 starts counting. Vc, =C) is the output a of the counter 3, so when the comparator 5 switches the changeover switch to the up side, the counter 3 counts the output pulses of the BRMI. Since the output pulse of the BRMI is proportional to F, the output a of the counter 3 indicates first velocity information that changes at a constant acceleration αC with respect to the moving position.

カウンタ3の出力aは、さらにBRM2に導かれている
ため、カウンタ4の値の変化率はカウンタ3の値によっ
て増減して対象物の比較位置Xrを出力する。
Since the output a of the counter 3 is further guided to the BRM 2, the rate of change of the value of the counter 4 increases or decreases depending on the value of the counter 3, and the comparison position Xr of the object is output.

また、2進数値からなる指示加速度αc、はD/A変換
器14でアナログ量に変換されて符号選択回路15に供
給される。一方コンバレータ5は前述のようにC) a
のときは切替スイッチ7をアップ側に切り替えるが、同
時に符号選択回路15を動作させてその符号を正にする
。したがって、符号選択回路15から出力される比較加
速度αrは、To、T、間は第2図Bに示すように、正
の符号で大きさがαC8の加速度を示すことになる。
Further, the commanded acceleration αc, which is a binary value, is converted into an analog quantity by the D/A converter 14 and supplied to the code selection circuit 15. On the other hand, the converter 5 is C) a as described above.
In this case, the selector switch 7 is switched to the up side, but at the same time, the sign selection circuit 15 is operated to make the sign positive. Therefore, the comparison acceleration αr output from the sign selection circuit 15 has a positive sign and a magnitude αC8 between To and T, as shown in FIG. 2B.

サーボ機構30は公知の動作に従って足加速(+αC,
)でサーボモータ34を駆動し、対象物を目標位置Xc
に向は移動させる。
The servo mechanism 30 accelerates the foot (+αC,
) drives the servo motor 34 to move the object to the target position Xc.
Move towards.

この動作状態はカウンタ3の出力すなわち第1の速度情
報aが指示速度Vc、に達するまで持続する。
This operating state continues until the output of the counter 3, that is, the first speed information a reaches the command speed Vc.

(2−2)  ’r、≦T(T。(2-2) 'r, ≦T (T.

時間T1において、カウンタ3の出力aが指示速度Vc
、に達すると、a=Cとなるのでコンパレータ5は切替
スイッチ7を中央の端子に切り替えてカウンタ3の計数
動作を停止させ、それと同時に符号選択回路15の符号
を零とする。
At time T1, the output a of the counter 3 is the indicated speed Vc
When , a=C, the comparator 5 switches the selector switch 7 to the center terminal to stop the counting operation of the counter 3, and at the same time sets the sign of the sign selection circuit 15 to zero.

したがって、T、〜T2間ではカウンタ3の出力aは第
2図Aに示すようにVc、を指示し、符号選択回路15
の出力αrは第2図Bに示すように零を示すことになる
Therefore, between T and T2, the output a of the counter 3 indicates Vc as shown in FIG. 2A, and the sign selection circuit 15
The output αr becomes zero as shown in FIG. 2B.

その他の部分は(2−1)と同じ動作を継続するので、
サーボモータ34は、足速度Vc、で回転しながら対象
物を引き続き目標位置Xcに向は移動させる。
The other parts continue the same operation as (2-1), so
The servo motor 34 continues to move the object toward the target position Xc while rotating at a foot speed Vc.

この動作状態は、計算機がT、で新たな指示速度Vc、
を指令するまで継続する。
In this operating state, the computer sets a new commanded speed Vc at T,
Continues until commanded.

(23)Tt≦T(T3 指示速度Vcが時間T、においてVc、より低いVc、
に指令されると、a ) cとなるので、コンパレータ
5は切替スイッチ7をダウン側に切替えてカウンタ3を
ダウン計数を開始させ、それと同時に符号選択回路15
の出力αrの符号を負にする。したがって、T、〜T3
間においてはカウンタ3は平方根ROM11の出力パル
ス列によって、第2図に示すように指示速度Vc1から
定加速度αC1で減速する第1の速度情報を発生し、符
号選択回路15は第2図Bに示すように負の符号でαc
、の大きさをもった比較加速度αrを発生する。
(23) Tt≦T(T3 When the instructed speed Vc is at time T, Vc is lower than Vc,
When the command is given to a) c, the comparator 5 switches the selector switch 7 to the down side to cause the counter 3 to start counting down, and at the same time, the sign selection circuit 15
The sign of the output αr of is made negative. Therefore, T, ~T3
In the meantime, the counter 3 generates first speed information that decelerates from the commanded speed Vc1 at a constant acceleration αC1 as shown in FIG. αc with negative sign as
A comparison acceleration αr having a magnitude of , is generated.

その他の部分は、(2−1)〜(2−2)と同じ動作を
継続するので、サーボモータ34は、定加速度(−αC
I)で減速回転しながら、引き続き対象物を目標位置X
cに向は移動させる。
Since the other parts continue the same operations as in (2-1) and (2-2), the servo motor 34 has a constant acceleration (-αC
While decelerating and rotating with I), continue to move the object to the target position
Move it toward c.

この動作状態は、カウンタ3の出力aがVc。In this operating state, the output a of the counter 3 is Vc.

から新たな指示速度■ctに到達するまで継続する。The process continues until the new commanded speed ■ct is reached.

(2−4)   Ts  ≦T(T4 時間T3においてカウンタ3の出力aが指示速度v−に
遅すると、a = cとなるのでコンパレータ5は切替
スイッチ7を中央の端子に切り替えてカウンタ3の計数
動作を停止させ、それと同時に符号選択回路15の符号
を零とする。
(2-4) Ts ≦T (T4 When the output a of the counter 3 slows down to the indicated speed v- at time T3, a = c, so the comparator 5 switches the changeover switch 7 to the center terminal and starts counting of the counter 3. The operation is stopped, and at the same time, the code of the code selection circuit 15 is set to zero.

したがって、13〜74間では、カウンタ3の出力aは
第2図Aに示すように■うを指示し、符号選択回路15
の出力αrは零を示すことになる。
Therefore, between 13 and 74, the output a of the counter 3 instructs ① as shown in FIG. 2A, and the code selection circuit 15
The output αr of will show zero.

その他の部分は(2−1)〜(2−3)と同じ動作を継
続するので、サーボモータ34は、定速度■4で回転し
々から、対象物を引き続き目標位置Xcに向は移動させ
る。
Since the other parts continue the same operations as in (2-1) to (2-3), the servo motor 34 rotates at a constant speed ■4 and continues to move the object toward the target position Xc. .

この動作状態は、平方根R,OMx+の発生する速度、
すなわち第2の速度情報が■4に達する時間T4まで継
続する。そして時1su ’T’ 4以後は次の自立的
減速動作が開始される。
This operating state is defined by the rate at which the square root R,OMx+ occurs,
That is, it continues until time T4 when the second speed information reaches 4. After time 1su 'T' 4, the next independent deceleration operation is started.

(3)  自立的追従動作(T4≦T≦Ts)対象物が
目標位置Xcに到達するときの速度は零であること、す
なわち■うから定加速度αC。
(3) Independent tracking operation (T4≦T≦Ts) The speed of the object when it reaches the target position Xc is zero, that is, the constant acceleration αC.

で減速しながら、目標位置Xcに到達するときは速度が
零になって停止することが要求される。
It is required that the speed decreases to zero and stops when the target position Xc is reached, while decelerating at the same time.

この要件を満足するためには、時間T4における対象物
の位置をXr4 とすると、”21αC1゜Xc、Xr
、 (0間には、Vc、 :  2 ac、 lXc 
−Xr、下なる関係が成り立つことが必要である。
In order to satisfy this requirement, if the position of the object at time T4 is Xr4, then "21αC1°Xc, Xr
, (between 0, Vc, : 2 ac, lXc
-Xr, it is necessary that the following relationship holds true.

ところで、平方根ROIVIIIの出力すはF冨コ斤に
比例するので、出力すは定加速度の第2の速度情報を示
すことになる。この出力すは、対象物の位置が目標位置
Xcより大きく離れているので、り゛4以前では第2図
Aに示すようにカウンタ3の出力aより大きくなってい
る。したがって、a (bであるので、コンパレータ6
は切替スイッチ8を上側に切り替えてカウンタ3の出力
aをBRM2に供給している。
By the way, since the output value of the square root ROIVIII is proportional to the F value, the output value indicates the second velocity information of constant acceleration. Since the position of the object is far away from the target position Xc, this output is larger than the output a of the counter 3 before R4 as shown in FIG. 2A. Therefore, since a (b, comparator 6
switches the selector switch 8 to the upper side and supplies the output a of the counter 3 to the BRM 2.

T’ : ’l’ 、で平方根ROMIIからの第2の
速度情報すかカウンタ3の出力8丁なわちVc、に達す
ると、a≧bとなるのでコンパレータ6は切替スイッチ
8を下側に切り替えて平方根ROMIIの出力をBRM
2に供給し、それと同時に符号選択(ロ)路15の出力
αrの符号を負にする。
T': 'l', when the second speed information from the square root ROM II reaches the output 8 of the counter 3, that is, Vc, a≧b, so the comparator 6 switches the changeover switch 8 to the lower side. BRM the output of square root ROMII
At the same time, the sign of the output αr of the sign selection (b) path 15 is made negative.

したがって、1゛4〜T3間では、平方根囲11から第
2図Aに示すように定加速度αC0で減速する第2の速
度情報が出力され、符号選択回路15は第2図Bに示す
ように、負の符号でαC1の大きさをもった比較加速度
αrを発生する。
Therefore, between 1゛4 and T3, the square root box 11 outputs second speed information that decelerates at a constant acceleration αC0 as shown in FIG. 2A, and the sign selection circuit 15 outputs second speed information as shown in FIG. 2B. , generates a comparison acceleration αr having a negative sign and a magnitude of αC1.

T : ’T’ 、において、対象物が目標位置Xc 
 に到達するとXc = Xrとなるので、速度が零と
なって停止し、定加速度αC1をもって対象物を目標位
置Xcに移動させる一連の操作が終了する。
T: At 'T', the object is at the target position Xc
When reaching Xc = Xr, the speed becomes zero and stops, and a series of operations for moving the object to the target position Xc with a constant acceleration αC1 is completed.

第1図においてCの位置のパルス列の周波数は実際にカ
ウンタ4をup / down L ”Cいるので、指
示加速度αCが変わっても無関係に常にそ一タの速度の
大きさに比例する。
In FIG. 1, since the frequency of the pulse train at the position C actually moves the counter 4 up/down L''C, it is always proportional to the magnitude of the velocity of the counter 4, regardless of the change in the commanded acceleration αC.

これに対し″c1第1第1記中記 、 B 、 Vcに
おける速度情報は指示加速度αCの値が変わった場合に
は、同じ2進数の値に対して意味するモータ速度の大き
さが変わってしまう。つまり、スケールが変わる。これ
は、BRM2において、入力パルス周波数とA 、 B
 、 Vcの2進データの積がCのパルス周波数になる
ためである。したかつて、A 、 B 、 Vcの2進
数値と実際の速度(rod/s )との対応(変換)は (A 、 B 、 Vcの2進数値) = −−(実速
度rod/5)K−Tπ のようになる。この時、A、B、Vcの3つの速度情報
はCOMP5 、COMP6で結ばれているので同じス
ケールになる。またに4−一は2進数値の1 bitに
対する実速度(rod/s )の大きさで速度の分解能
であるがこれがLπに比例している。Kについては、位
置分解能(カウンタ4の)と、オシレータ13の発振周
波数の積でこれは一定値である。
On the other hand, the speed information in "c1, B, Vc" means that when the value of the commanded acceleration αC changes, the magnitude of the motor speed that is meant for the same binary value changes. In other words, the scale changes.This is due to the input pulse frequency and A, B in BRM2.
This is because the product of the binary data of , Vc becomes the pulse frequency of C. Once, the correspondence (conversion) between the binary values of A, B, and Vc and the actual speed (rod/s) is (binary values of A, B, and Vc) = --(actual speed rod/5)K -Tπ. At this time, the three speed information A, B, and Vc are connected by COMP5 and COMP6, so they have the same scale. Further, 4-1 is the magnitude of the actual velocity (rod/s) for 1 bit of the binary value, which is the velocity resolution, and is proportional to Lπ. K is the product of the position resolution (of the counter 4) and the oscillation frequency of the oscillator 13, and is a constant value.

本発明では、αCの値は移動の途中では変えることがで
きない(実速度が17 J正に比例するのでその時点で
速度が不連続になる)ようになつているので、少な(と
も1回の移動の間はA。
In the present invention, the value of αC cannot be changed during movement (the actual speed is directly proportional to 17 J, so the speed becomes discontinuous at that point), so the value of αC is small (at least one time). A while moving.

B 、 Vcは速度に比例したlなので、この意味でA
* B 、 Vcを速度と呼んだ。また、本発明の使用
目的として、αCを初期設定の形で1度だけ出力するこ
とか多い。特に多関節ロボットでは、関数発生器は、指
示速度Vcに対する追従を速くするためにαCを限界加
速度ぎりぎりの値に設定する。ロボット全体の加速度コ
ントロールは。
B, Vc is l which is proportional to the speed, so in this sense A
*B, Vc was called velocity. Furthermore, in many cases, the present invention is used to output αC only once in an initial setting. Particularly in the case of an articulated robot, the function generator sets αC to a value that is close to the acceleration limit in order to quickly follow the commanded speed Vc. Acceleration control of the entire robot.

全軸を統合した、直角座標系(x−y−z)で行ない、
そ4を指示速度の変化の形で、各軸の関数発生器に伝え
る方法をとる場合が多いことによる。(各軸で加速度を
制限しすぎると軌跡が不正硲になるため) もちろん、移動毎にαCが変えられても良い。
Performed in a rectangular coordinate system (x-y-z) that integrates all axes,
This is because the fourth method is often transmitted to the function generator of each axis in the form of a change in the indicated speed. (If the acceleration on each axis is too limited, the trajectory will be incorrect.) Of course, αC may be changed for each movement.

この場合には、計算機側で実速度r o d/sで計算
された指示速度に対して、2進数値データへの変換テー
ブル(K・、bπ−の各軸の餉)を参照するので、指示
加速度αCの肖設定と同時にこの変換テーブルの値を書
き換えておけは良く、めんどうなことはない。
In this case, the computer refers to the conversion table to binary value data (K. It is a good idea to rewrite the value of this conversion table at the same time as setting the command acceleration αC, and it will not cause any trouble.

第2図(Q 、 (DJは指示加速度αCを新たなαり
に指示し、さらに指示速度VcをVc、→Vc4→Vc
、と増減変化させて対象物を目標位置に移動させるよう
に指令した場合の指示速度追従動作(T1〜1゛間)、
自立的減速動作(T11〜1゛、2間)及び比較加速度
αrの変化を示したものである。その動作は第2図(ん
、(B)の場合とPI様であるので詣1明は省略する。
Fig. 2 (Q, (DJ instructs the commanded acceleration αC to a new α value, and further changes the commanded speed Vc to Vc → Vc4 → Vc
, the commanded speed follow-up operation (between T1 and 1゛) when a command is given to move the object to the target position by increasing and decreasing,
It shows the independent deceleration operation (between T11 and 1 and 2) and the change in the comparative acceleration αr. The operation is the same as in the case of FIG.

なおサーボモータ機構3oは、閉ループ制御系の応答を
改善するため、フィードホワード信号として比較加速度
関数αrを出力することができる。またサーボモータが
パルスモータのようなものである場合はカウンタ4の入
力であるアップパルスとダウンパルスをそれに導くこと
により同様に駆動することができる。
Note that the servo motor mechanism 3o can output the comparison acceleration function αr as a feedforward signal in order to improve the response of the closed loop control system. Further, if the servo motor is a pulse motor, it can be driven in the same way by guiding up pulses and down pulses, which are the inputs of the counter 4, to it.

(7)発明の効果 本発明によりは、関数発生器に対して加速度を任意の値
に設定することができ、かっ殆んど瞬間的に設定が完了
するという効果がある。さらに指示速度追従動作時にお
いても自立的減速動作時においても常に同一の大きさの
重加速度と々る関数発生器が容易に実現できる。
(7) Effects of the Invention According to the present invention, the acceleration can be set to an arbitrary value for the function generator, and the setting can be completed almost instantaneously. Furthermore, it is possible to easily realize a function generator that constantly generates the same heavy acceleration both during the instructed speed follow-up operation and during the independent deceleration operation.

このよう々特徴があるので、本発明は、同じ関数発生器
に対して特性の異なるサーボ機構を接続する場合のよう
に、それぞれのサーボ機構に固有の限界加速度で動作す
るような関数発生器となるように計算機から初期設定値
の形でセットアツプする場合、あるいは同じサーボ機構
を用いる場合でも、作業的9作業手順等に応じて自由な
加速度を選びたい時などに使用できる。
Because of these characteristics, the present invention can be applied to a function generator that operates at a limit acceleration specific to each servo mechanism, such as when servo mechanisms with different characteristics are connected to the same function generator. It can be used when setting up the acceleration from a computer using the initial setting values, or when using the same servo mechanism, and when you want to freely select the acceleration according to the nine work steps.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の関数発生器のブロック図、第2図は、
本発明の関数発生器の発生する。移動速度関係と比較加
速度関数のグラフ及び波形図である。 1.2はバイナリ・レイト・マルチプライヤ(BRM)
% 3,4はアップ・ダウン形のカウンタ。 5.6はコンパレータ、7は切替スイッチ、8はデータ
セレクタ、9は切替スイッチ、10は絶対値演算回路、
11.12は入力の平方根を出力する平方根ROM、1
3はオシレータ、14はD/Aコンバータ、15は符号
選択回路、2oは関数発生器、30はサーボ機構、31
,32は減算椅、33は増幅器、34はサーボモータ、
35はエンコーダ、36はカウンタ、37は閉ループ制
御器を示″″f。 特許出願人  富士通株式会社 代理人弁理士  山 谷 晧 榮
FIG. 1 is a block diagram of the function generator of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of the function generator of the present invention.
Generation of the function generator of the present invention. It is a graph and a waveform diagram of a moving speed relationship and a comparative acceleration function. 1.2 is Binary Rate Multiplier (BRM)
%3 and 4 are up/down type counters. 5.6 is a comparator, 7 is a changeover switch, 8 is a data selector, 9 is a changeover switch, 10 is an absolute value calculation circuit,
11.12 is a square root ROM that outputs the square root of the input, 1
3 is an oscillator, 14 is a D/A converter, 15 is a code selection circuit, 2o is a function generator, 30 is a servo mechanism, 31
, 32 is a subtraction chair, 33 is an amplifier, 34 is a servo motor,
35 is an encoder, 36 is a counter, and 37 is a closed loop controller. Patent applicant Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Akira Yamatani

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 始動時の加速のため、あるいは移動中に新たに指令され
た指示速度に追従するために、定加速度特性を持つ速度
情報を生成する第1の速度情報生成手段と、対象物体の
あらかじめ設定された目標位置と移動中の各瞬時におけ
る比較位置関数の差の関数として、定加速度特性を持つ
減速曲線を生成する第2の速度情報生成手段を有し、移
動開始より指示速度に追従する動作を行う指示速度追従
動作時には第1の速度生成手段が発生する第1の速度情
報を用い、目標に接近して自立的に減速を行う自立的減
速時には第2の速度情報生成手段が発生する第2の速度
情報を用いて前記比較位置関数を生成する関数発生器で
あって、一方の入力として供給されたパルス列信号と他
方の入力として供給された2進数値の積に比例した周波
数のパルス列を出力する第1の変換手段及び第、2の変
換手段と、第1の変換手段に定周波数のパルス列と、計
算機から指令された指示加速度の平方根に比例する2進
数値を入力する手段と、第1の変換手段の出力パルス列
をクロックパルス源として前記指示速度に追従する前記
第1の速度情報を出力する第1のカウンタ手段と、前記
第2の変換手段の一方の入力として前記第1の変換手段
の出力パルスを供給し、他方の入力として前記指示速度
追従動作時には前記第1のカウンタ手段からの第1の速
度情報を供給し、前記自立的減速動作時には前記第2の
速度情報を供給する手段と、前記第2の変換手段からの
各速度情報を示すパルス列をクロック源として前記比較
位置関数を発生する第2のカウンタ手段を有し、あらか
じめ指示された定加速度をもった第1の速度情報および
第2の速度情報を発生することを特徴とする関数発生器
A first speed information generation means that generates speed information having constant acceleration characteristics for acceleration at startup or to follow a newly commanded command speed during movement; It has a second speed information generating means that generates a deceleration curve having constant acceleration characteristics as a function of the difference between the target position and the comparison position function at each instant during movement, and performs an operation that follows the commanded speed from the start of movement. During the instructed speed following operation, the first speed information generated by the first speed generation means is used, and during autonomous deceleration when approaching the target and autonomously decelerated, the second speed information generation means generates the second speed information. A function generator that generates the comparison position function using velocity information, and outputs a pulse train with a frequency proportional to the product of a pulse train signal supplied as one input and a binary value supplied as the other input. a first conversion means, a second conversion means, a means for inputting a constant frequency pulse train and a binary value proportional to the square root of the commanded acceleration commanded from a computer to the first conversion means; a first counter means for outputting the first speed information that follows the commanded speed using the output pulse train of the conversion means as a clock pulse source; means for supplying an output pulse, and supplying, as the other input, first speed information from the first counter means during the instructed speed following operation, and supplying the second speed information during the self-sustaining deceleration operation; , a second counter means for generating the comparison position function using a pulse train indicating each velocity information from the second conversion means as a clock source, the first velocity information having a predetermined constant acceleration; A function generator characterized in that it generates second velocity information.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH03286317A (en) * 1990-04-02 1991-12-17 Fujitsu Ltd Method and device for driving control

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