JPS5932012A - 位置決めサ−ボ方式 - Google Patents
位置決めサ−ボ方式Info
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- JPS5932012A JPS5932012A JP57143124A JP14312482A JPS5932012A JP S5932012 A JPS5932012 A JP S5932012A JP 57143124 A JP57143124 A JP 57143124A JP 14312482 A JP14312482 A JP 14312482A JP S5932012 A JPS5932012 A JP S5932012A
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- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 abstract 1
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- 241001115903 Raphus cucullatus Species 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
- G05D3/1445—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops
- G05D3/1463—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device with a plurality of loops using PID devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、ステイフネスの高い位置決めサーボ方式に
係る。
係る。
産業用ロボット、NC工作機械1、情報機器の端末装置
、その他の自動化機器に於て、直流サーボモータが動力
源として広く用いられている。
、その他の自動化機器に於て、直流サーボモータが動力
源として広く用いられている。
これらの用途に於ては、モータの負荷となるハンド、工
具、プリンタヘッド、ローラ等を望みの位置へ高速で移
動させ、望みの位置に滑らかかつ短時間に停止させ、停
止後はその位置から逸脱することのないよう、強固に固
定すること、が要求される。
具、プリンタヘッド、ローラ等を望みの位置へ高速で移
動させ、望みの位置に滑らかかつ短時間に停止させ、停
止後はその位置から逸脱することのないよう、強固に固
定すること、が要求される。
これらの要求を満すため、負荷の位置、速度を検出し、
その結果に応じて、モータに流れる電流値をコントロー
ルする、位置速度サーボが用いられる。
その結果に応じて、モータに流れる電流値をコントロー
ルする、位置速度サーボが用いられる。
本発明は、小型のサーボモータを使用しながら、しかも
ステイフネスの高い位置速度サーボ方式に′力)かる。
ステイフネスの高い位置速度サーボ方式に′力)かる。
1)C(直流)サーボモータと負荷とを連結した時の運
動について説明する。
動について説明する。
第5図はサーボモータMに負荷りを連結した運動を示す
斜視図である。
斜視図である。
DCサーボモータMは、永久磁石によって作られる磁界
中に流れる電流に働く力によって回転する。
中に流れる電流に働く力によって回転する。
サーボモータMの電機子電流をia とする。サーボモ
ータMに生ずるトルクをLL とする。トルクは電流に
比例するから、KTを比例定数として、トルクを (t == KT ia
(1)と書くことかできる。
ータMに生ずるトルクをLL とする。トルクは電流に
比例するから、KTを比例定数として、トルクを (t == KT ia
(1)と書くことかできる。
負荷の負荷軸のまわりの慣性モーメントをJLとする。
モータは減速器は増速器を介し、て負荷と連結している
事が多い。モータMと減速器などの、負荷軸まわりに換
算した慣性モーメントJMとする。
事が多い。モータMと減速器などの、負荷軸まわりに換
算した慣性モーメントJMとする。
負荷の軸まわりの回転位置を角Oで表わす。
Lを時間とする。
運動方程式は
J=JM+J’ (3)である。
電機子電流iaを適当に与えることにより、負荷回転角
0を制御する事ができる。
0を制御する事ができる。
回転角の指令値をOCとする。
指令値OCが与えられた時、0をOCに近つけるために
、どのような電機子電流iaを流すべきか? これが問
題である。
、どのような電機子電流iaを流すべきか? これが問
題である。
従来の位置決めサーボ方式について説明する。
第6図は位置サーボ制御系の構成図を示す。
負荷りには、位置或は角度など、変位置を検出する検出
器か接続される。ここでは角度を、例として、問題にす
るから、角度検出器Aが設けである。角度の他にX軸、
γ軸、Z軸上の直線変位をも同様に本発明によって取扱
うことができる。
器か接続される。ここでは角度を、例として、問題にす
るから、角度検出器Aが設けである。角度の他にX軸、
γ軸、Z軸上の直線変位をも同様に本発明によって取扱
うことができる。
サーボドライブ回路Bは、角度検出器Aカ)らの、信号
0を受け、位置指令値OCとの比較をして、電機子電流
iaを決定する。
0を受け、位置指令値OCとの比較をして、電機子電流
iaを決定する。
第7図は従来例にかかるサーボドライブ回路ブロック図
である。
である。
現在位置信号0、位置指令値θC1から電機子電流ia
を決定するには、加算器1,2、掛算器3.4,5、微
分器6等を用いる。10 、11 Lま機械的結合を示
す。
を決定するには、加算器1,2、掛算器3.4,5、微
分器6等を用いる。10 、11 Lま機械的結合を示
す。
掛算器3は、信号0に(−1)を掛け、(−〇)とする
。加算器1は、位置指令値θCと(−〇)とを加え、(
Oc−θ)を作る。
。加算器1は、位置指令値θCと(−〇)とを加え、(
Oc−θ)を作る。
微分器6は信号Oを時間微分する。(d0/dt )が
得られる。掛算器4は、これに(−Kv)を掛ける。K
vは速度ゲインと呼ぶ。加算器26よ、(Oc−CI)
と−Kv (dO/dt )とを加える′。
得られる。掛算器4は、これに(−Kv)を掛ける。K
vは速度ゲインと呼ぶ。加算器26よ、(Oc−CI)
と−Kv (dO/dt )とを加える′。
掛算器5は上記の結果にKFを掛ける。KFζよフィー
ドバックゲインと言う。
ドバックゲインと言う。
電機子電流iaは、
で与えられる。最初の2項は復元力を、第3項+1抵抗
力を示す。
力を示す。
(1) 、 (2) 、 (4)式から、運動方程式を
得る。但し、 T二Ω0【(8) である。以下、このように正規化された微分方程式によ
って、運動を論する。
得る。但し、 T二Ω0【(8) である。以下、このように正規化された微分方程式によ
って、運動を論する。
角度指令値として、第8図に示すようなステ゛ンプ状に
変化する信号が与えられた時、回転角0力fどのように
遷移するかを考える。ステップの高さをH,ステップ信
号はT=Q+と与えられる。
変化する信号が与えられた時、回転角0力fどのように
遷移するかを考える。ステップの高さをH,ステップ信
号はT=Q+と与えられる。
式(5)は簡単に解くことができる。
D ヲハラメータとし、θの時間的遷移をグラフにした
ものか第9図である。これをステップ応答とよふ。
ものか第9図である。これをステップ応答とよふ。
第9図で縦軸は(OAI)、横軸はΩOL (=T)で
ある。
ある。
抵抗の値を示すパラメータDが、0.5 、.0.70
7 。
7 。
1.0の時を図示する。
抵抗係数りか小さい時、目標値から、大きく行きすぎて
戻り、振動をくりかえしながら、目標値に近つく。
戻り、振動をくりかえしながら、目標値に近つく。
Dが大きいと、目標値を超過する事はない。しかし、目
標値へ近つく速度が遅い。
標値へ近つく速度が遅い。
行き過ぎることなく、最も速く目標値に近づくのは1)
=1の時である。
=1の時である。
僅かな行き過ぎを許すばあい、最も速いのはD=0.7
07の峙である。
07の峙である。
Dの値については、このように、好ましい値が一義的に
決まる。このDの値を与えるよう、速度ゲイン1(v5
フィードバックゲインICFを決定する必要がある。D
の定義式の(7)に於て、KT 、 Jはモータと負荷
か与えられれば、決まる定数であり、自由に設定できな
い。
決まる。このDの値を与えるよう、速度ゲイン1(v5
フィードバックゲインICFを決定する必要がある。D
の定義式の(7)に於て、KT 、 Jはモータと負荷
か与えられれば、決まる定数であり、自由に設定できな
い。
しかし、Dの値が決まっただけでは、Iζv、Kiの間
の関係式が決まるだけである。Kv 、 Kpの値を一
義的に決定するには、もうひとつ式が必要である。
の関係式が決まるだけである。Kv 、 Kpの値を一
義的に決定するには、もうひとつ式が必要である。
サーボ系のスティフネスを、いまひとつの評価M準と乙
で採用する。
で採用する。
ステイフネスSは、指示された位置に、負荷をいか1こ
強固に固定するかを表わす量である。ステイフネスSは
、次式で定義する。
強固に固定するかを表わす量である。ステイフネスSは
、次式で定義する。
s
ユ。 (9)ここで、【
Sは、0を指令値OcよりΔθだけ変位させて、十分に
長時間を保った時の定常状態における復元力である。こ
れが大きければ、負荷は所定の位置へ強固に支持される
ことになる。
Sは、0を指令値OcよりΔθだけ変位させて、十分に
長時間を保った時の定常状態における復元力である。こ
れが大きければ、負荷は所定の位置へ強固に支持される
ことになる。
(1) 、 (4)式からスティフネスSはS =KF
KT 00で与えられる。フ
ィードバックゲインKFが太きけれは大きいほどステイ
フネスSは大きい。
KT 00で与えられる。フ
ィードバックゲインKFが太きけれは大きいほどステイ
フネスSは大きい。
K)を大きくすればよい筈である。しかし、KFを大き
くすると、サーボ動作中の、電機子電流の最大値か増大
し、モータの最大定格値を超えることになる。
くすると、サーボ動作中の、電機子電流の最大値か増大
し、モータの最大定格値を超えることになる。
従って、フィードバックゲインKFを無制限に大きくす
ることができない。
ることができない。
このように従来のサーボ方式に於て、モータ電流の最大
定格によって、フィードバックゲインKN 、すなわち
ステイフネスSが制限される。
定格によって、フィードバックゲインKN 、すなわち
ステイフネスSが制限される。
大きいステイフネスSを得るためには、大きい最大定格
を持つ大型のサーボモータを使用しなければならないな
る。小型のモータで、比較的大きな負荷をコントロール
する、という事はできない。
を持つ大型のサーボモータを使用しなければならないな
る。小型のモータで、比較的大きな負荷をコントロール
する、という事はできない。
小型モータの性能を最大限に発揮させ゛ることかできな
い。
い。
ロボットアームの駆動にDCサーボモータを用いる場合
、極度に小型、軽量化が要求される。同時に、高い位置
決め精度を得るため、十分大きいステイフネスが必要で
ある。従来のサーボ方式の場合、このような相反する条
件を満すことが難しい。
、極度に小型、軽量化が要求される。同時に、高い位置
決め精度を得るため、十分大きいステイフネスが必要で
ある。従来のサーボ方式の場合、このような相反する条
件を満すことが難しい。
゛同一の最大定格のモータを使用しつつ、静止時のステ
ィフネスを増大させる方法のひとつは、モータ電流の最
大値を制限するリミッタをモータ駆動回路に挿入するこ
とである。
ィフネスを増大させる方法のひとつは、モータ電流の最
大値を制限するリミッタをモータ駆動回路に挿入するこ
とである。
ステイフネスを大きくするため、フィードバックゲイン
KFを実効的に充分大きくし、しかもモータの電機子電
流iaを、(最大定格以下のある一定値をIM とし)
±IMの範囲内に制限する。
KFを実効的に充分大きくし、しかもモータの電機子電
流iaを、(最大定格以下のある一定値をIM とし)
±IMの範囲内に制限する。
第10図はリミッタの入出力特性を示すグラフである。
横軸Xは入力で、(4)式の右辺によって与えられる。
縦軸f1(xi は出力たる電流iaである。
リミッタ函数f t (xiは
で定義される。
変数Xとしては、(4)式の右辺の量を用いる。すなわ
ち、 X =lCF ((jc −0−(制動項))(イ)と
いう形をとる。
ち、 X =lCF ((jc −0−(制動項))(イ)と
いう形をとる。
本発明は、リミッタを用いる事の他に、制動項にも新規
な特徴を有する。
な特徴を有する。
制動項として、速度の一次式
%式%
本発明では、制動項として、速度微分の2乗に比例し、
速度微分と逆の符号を持った量dOdo −一石一’ clt ’ Q4
)を用いる。
速度微分と逆の符号を持った量dOdo −一石一’ clt ’ Q4
)を用いる。
本発明に於てモータ電流i1は、
dOdo
1a−fl(Kv(θC−θ−KV 了1 a 、 l
) α0によって与える。リミッタ函数Ex(x)
の定義は◇υのとおりである。
) α0によって与える。リミッタ函数Ex(x)
の定義は◇υのとおりである。
αのを(1) 、 (2)に代入し、(6)及び(8)
の置換を行うと、運動方程式は無次元化されて、 d2θ do do −= f 2 (Oc−θ−2”−1−1) (1dT
2 dT dTとなる。正規化リミ
ッタ函数E 2 (Xlは0υ′ で定義する。Pは r =K F KT 1(v 2J αη である。
の置換を行うと、運動方程式は無次元化されて、 d2θ do do −= f 2 (Oc−θ−2”−1−1) (1dT
2 dT dTとなる。正規化リミ
ッタ函数E 2 (Xlは0υ′ で定義する。Pは r =K F KT 1(v 2J αη である。
次に、図面によって本発明の位置決めサーボ方式の構成
を説明する。これは、運動方程式α0を与えるための、
モータ電流a]を決定するサーボドライブ回路を備える
。
を説明する。これは、運動方程式α0を与えるための、
モータ電流a]を決定するサーボドライブ回路を備える
。
第1図は本発明の実施例に係る位置決めサーボ方式の全
体構成図である。
体構成図である。
サーボモータMに負荷りが連結されている。負(l’i
J I、には、角度検出器Aと、速度検出器Cがつなが
っている。角度検出器Aは、エンコーダ、レゾルバ、ポ
テンシオメータ等である。速度検出器Cは、タコジェネ
レータ等である。
J I、には、角度検出器Aと、速度検出器Cがつなが
っている。角度検出器Aは、エンコーダ、レゾルバ、ポ
テンシオメータ等である。速度検出器Cは、タコジェネ
レータ等である。
速度検出器Cて、回転角速度(dθ/dL)を得る。
絶対値回路13は、絶対値1dθ/d【1を作る。
乗算器14は(dO/dt) ldO/dtlを計算す
る。
る。
用算器15は上の値に、Kvを乗する。
減算器16は、指令値Ocと現在の角度θとを比較減算
する。
する。
減算器17は、掛算器15、減算器16から、dOdo
θC−θ−Kv−1−1 (IQdt
dt を計算する。
dt を計算する。
アンプ18はα8)の値にフィードバックゲインKFを
掛ける。
掛ける。
IJ ミッタ12は、00式に表わす電流制限作用があ
り、θ:う式できまる電流をサーボモータMに与える。
り、θ:う式できまる電流をサーボモータMに与える。
第2図は他の実施例を示す位置決めサーボ方式の全体構
成図である。
成図である。
第1図と異なるところは、速度検出器Cがなく、角度検
出器Aの角度信号θを、微分器19によって微分し、速
度(dO/dL)を得るようにした点である。
出器Aの角度信号θを、微分器19によって微分し、速
度(dO/dL)を得るようにした点である。
第3図は第2図に対応する実施例のサーボドライブ回路
Bのブロック図である。第7図と同じ符号が共通する要
素に付しである。
Bのブロック図である。第7図と同じ符号が共通する要
素に付しである。
1.2は加算器。3,4.5は−1、−Kv 。
I<Fを乗する掛算器。6は微分器。10 、11は機
械的結合を示す。12はリミッタである。13は絶対値
回路、14は乗算器である。
械的結合を示す。12はリミッタである。13は絶対値
回路、14は乗算器である。
本発明の特徴は、制動項として、速度の2乗を用い、か
つリミッタによって電流を制限するところにある。
つリミッタによって電流を制限するところにある。
このようにすると、制動作用がはやくはじまり、行き過
ぎ(オーバーシュート)か少なくなり、かつステイフネ
スSも大きい、という特長かえられる。
ぎ(オーバーシュート)か少なくなり、かつステイフネ
スSも大きい、という特長かえられる。
計算機によって、非線型微分方程式a0を解いてみる。
第4図は、数値計算の結果を示す。
ステップの大きさは、先例と同じ<H−2(ラジアン)
とする。
とする。
リミツタの大きさ”/K Fは、先例に於て、大きな行
き過きを生じた0、05の値に設定する。
き過きを生じた0、05の値に設定する。
抵抗の大きさl′は4.5.10について計算した。
第4図に於て横軸は正規化時間Ωot 、縦軸は正規化
回転角θ/IIである。
回転角θ/IIである。
I”=4のとき、制動が不足し、0は目標値をそれて、
ゆきすきる。さらに下降するか、再ひゆきすぎて、何回
か目標値の近傍を上下に通過する。
ゆきすきる。さらに下降するか、再ひゆきすぎて、何回
か目標値の近傍を上下に通過する。
収束は遅い。
I′″−5のとき、ゆきすぎ量は少くなるが、それでも
目標値の近傍を振動しながら、ゆっくり収束する。
目標値の近傍を振動しながら、ゆっくり収束する。
1’=1.Oのとき、もつとゆきすぎ量は小さくなり、
振動の振幅も小さい。より速かに収束する。
振動の振幅も小さい。より速かに収束する。
このように制動係数Fを大きくすると、収束が速くなる
。
。
PはフィードバックゲインKvだけを操作することによ
っても任意に設定することができる。ステイフネスSは
I(F による。KFの影響は1′を通じるのではなく
、正規化するだめの時間単位Ω0を通じて、収束の速さ
に影響する。
っても任意に設定することができる。ステイフネスSは
I(F による。KFの影響は1′を通じるのではなく
、正規化するだめの時間単位Ω0を通じて、収束の速さ
に影響する。
正規化方程式00を用いたのでは、この点が充分理解で
きない。
きない。
もともとの式は、
α9)
である。
別の正規化方程式を作らなければならない。
その前に準備的に次の微分方程式につき、解を求めてお
こう。次の非線型方程式である。
こう。次の非線型方程式である。
Fは定数である。00式に対応させるには、(dy/d
X)が正のとSFは正、(dy/dx)が負のときFは
負と考えれば良い。
X)が正のとSFは正、(dy/dx)が負のときFは
負と考えれば良い。
(dY/dX )を新たな変数Pとおく。
1・=立 ■υx
である。2階微分は
と変形できる。(イ)式は
と男°ける。変数Qを
Q=P2 (財)で定義
する。
する。
翰式は
という線型方程式に変換される。
一般解は
但しAは積分定数である。1.21) 、(財)から、
という積分式を得る。これは(dγ/dx)が正の場合
である。(d )’/dx )が負のときは、F→(−
F)と置換すればよい。 Q 根号の中は常に正でなければならない。
という積分式を得る。これは(dγ/dx)が正の場合
である。(d )’/dx )が負のときは、F→(−
F)と置換すればよい。 Q 根号の中は常に正でなければならない。
速度9がOとなる点のyの値は、′(イ)、(ハ)の根
号の中が0であるとして求められる。
号の中が0であるとして求められる。
第11図は第4図の振動部分の一部を拡大して示すグラ
フである。横軸はX、縦軸はyであるが、ここでXは時
間に、yは角変位に対応する。しかし、yは0そのもの
ではなく (0−Oc)に対応する。(ハ)式から対応
関係を知ることができる。
フである。横軸はX、縦軸はyであるが、ここでXは時
間に、yは角変位に対応する。しかし、yは0そのもの
ではなく (0−Oc)に対応する。(ハ)式から対応
関係を知ることができる。
ab間で、9〉0てあり(イ)式が成立つ、bc間で9
く0で(ハ)式が成立つ、Cd間で(イ)式となる。
く0で(ハ)式が成立つ、Cd間で(イ)式となる。
ここで、b、c、d、・・・・・は:l−0となる点、
すなわち極値を示す。
すなわち極値を示す。
例えばl) c間で(ハ)式の分母
について考える。
のとき、M−はy=oで、0となり、y+0で常に負で
ある。
ある。
第12図はM−を
と
+Be”Y O陣に分
けて示すグラフである。輪の値よりBが小さければ0υ
と6諺のグラフは2つの交点をもつ。交点のy座標が極
値す、cのγ座標に当る。ここで、Ml が0となり
(イ)式の、”?/dx二〇となるからである。
けて示すグラフである。輪の値よりBが小さければ0υ
と6諺のグラフは2つの交点をもつ。交点のy座標が極
値す、cのγ座標に当る。ここで、Ml が0となり
(イ)式の、”?/dx二〇となるからである。
03
F2
とおく。εは正の微少量である。翰式に代入して交点の
y座標を求める2Fγくく1という近似の下で、 y2 2 Fεy−ε=0 (ロ)とい
う弐をうる。これを解いて b=εF+F石耳T (至) C−εF−1乙F )2+=。 (至)b、
cの比は、(ハ)、(至)から 1畦く1 @1より小さい事
は明らかである。
y座標を求める2Fγくく1という近似の下で、 y2 2 Fεy−ε=0 (ロ)とい
う弐をうる。これを解いて b=εF+F石耳T (至) C−εF−1乙F )2+=。 (至)b、
cの比は、(ハ)、(至)から 1畦く1 @1より小さい事
は明らかである。
次に、9〉0の領域につき同じことを考える。
cd間で、(イ)式の根号の中をM+ とし、これを0
とするγの値を求める。これがc、dである。
とするγの値を求める。これがc、dである。
M =−工+−−A e−’γ (至)+F2F
2 同様にAが172F2以下でなければ、M+が正になる
領域がない。第13図はM+のうち と A e−’Y ■
を示すグラフである。
2 同様にAが172F2以下でなければ、M+が正になる
領域がない。第13図はM+のうち と A e−’Y ■
を示すグラフである。
八−」−−δ 0υF2
とおくと、2つの交点が生ずる、これがc、dである。
(4υを(至)に代入し、2Fyくく1という近似で、
y2+2Fδy−δ=002 これを解いて c −−Fδ−F石7冒 θ■ d = −Fδ+ρ]匹コ ■ を得る。不等式 %式%() が成立するのは明らかである。
y2+2Fδy−δ=002 これを解いて c −−Fδ−F石7冒 θ■ d = −Fδ+ρ]匹コ ■ を得る。不等式 %式%() が成立するのは明らかである。
このようにして、yの値はy=Qの上下に振動するが、
極値の絶対値の比は、常に1より小さく、結局、γ−0
へ収束してゆくことが分る。
極値の絶対値の比は、常に1より小さく、結局、γ−0
へ収束してゆくことが分る。
第14図はy→0への収束の状態を示すためのダイヤグ
ラムである。直線Mは00式、直線Nは0υ式を示す。
ラムである。直線Mは00式、直線Nは0υ式を示す。
横軸はyである。指数函数(左上り)Kt、に2゜・・
・・・・は帥式を、指数函数(右上り) LX 、 L
2・・・・・・は(イ)式を示す曲線である。
・・・・は帥式を、指数函数(右上り) LX 、 L
2・・・・・・は(イ)式を示す曲線である。
a、b間の運動が函数Klに対応するとする。
KlとMとの交点PIのyの値がbである。
Plと同じy座標の、直線N上の点をQLとする。
Qlを通る指数函数L1を作る。グラフL1 と直線N
の他の交点Q2とする。Q2のyの値がCである。直線
M上でyの値がCである点をF2とする。
の他の交点Q2とする。Q2のyの値がCである。直線
M上でyの値がCである点をF2とする。
F2を通る指数函数グラフ1(2を引く。直線Mとの他
の交点をI’3とする。P3のX座標がdである。
の交点をI’3とする。P3のX座標がdである。
り不同様にし、て、yの極値の値がy=0に収束してゆ
くことがわかる。
くことがわかる。
収束の速さはFによる。Fか大きいほど収束が速い。
第11図に於て、y =Oとなる点のX座標の間隔は一
定である。これを証明する。
定である。これを証明する。
例えばbc間で(ハ)式は
と近似できる。左辺の分母は
と書きかえることができる。これの積分はから容易に求
められる。0@の左辺はπである。
められる。0@の左辺はπである。
従って、bc間のX座標の差はπである。同様にcd、
・・・・・・間もX座標の差は全てπである。
・・・・・・間もX座標の差は全てπである。
第4図は、横軸がXに当るが、この事実を実証している
。θは上下に振動するが、周期は一定である。
。θは上下に振動するが、周期は一定である。
さて、翰式以後は、正規化方程式について考えている。
(イ)式と0@式とを装置するには、次の変換を行えば
よい。
よい。
γ−θ−Oc θ9)
Fが大きければ、−回の振動に於けるyの減衰が大きか
った。FはスティフネスS (= KF KV )に比
例する。
Fが大きければ、−回の振動に於けるyの減衰が大きか
った。FはスティフネスS (= KF KV )に比
例する。
時間の尺度はQ式から17β に比例することが分る。
結局、ステイフネスSを大きくした方が、二重ノ意味で
、0の指令値θCへの収束が速くなることが分るわけで
ある。
、0の指令値θCへの収束が速くなることが分るわけで
ある。
ステイフネスSを大きくすると、(ホ)式のような式の
成立する部分が狭くなり、殆どの場合、最大のリミッタ
電流±IMがサーボモータに流れている」目こなる。指
令値の近傍まで、最大出力でモータか駆動されるのであ
るから、ステップ応答は極めで速い。
成立する部分が狭くなり、殆どの場合、最大のリミッタ
電流±IMがサーボモータに流れている」目こなる。指
令値の近傍まで、最大出力でモータか駆動されるのであ
るから、ステップ応答は極めで速い。
効果を述べる。
モータを同一とすれば、最大定格電流によって決まるリ
ミッタ電流IM、電流トルク係数KTは同じである。0
0式できまるスティフネスは、I(Fを大きくすること
により大きくできる。
ミッタ電流IM、電流トルク係数KTは同じである。0
0式できまるスティフネスは、I(Fを大きくすること
により大きくできる。
本発明は、従来法に比して、I(Fを太きく1.ても、
行7き過ぎが少なく、スティフネスSを無理なく大きく
できる。
行7き過ぎが少なく、スティフネスSを無理なく大きく
できる。
本発明によれば、小型の直流サーボモータであっても、
静止時のスティフネスを大きくする事ができる。スティ
フネスが大きいので、精度高く位置決めすることができ
る。
静止時のスティフネスを大きくする事ができる。スティ
フネスが大きいので、精度高く位置決めすることができ
る。
畿
1最初に述べたサーボ系の要求、
(1)負荷を望みの位置へ高速で移動させ、(2)望み
の位置に滑らかにかつ短時間に停止させ、 (3)停止後はその位置から逸脱することのないよう強
固に固定する。
の位置に滑らかにかつ短時間に停止させ、 (3)停止後はその位置から逸脱することのないよう強
固に固定する。
というものの内、(2) 、 (3)を特に満足するこ
とができる。
とができる。
本発明は
fal ロボットの関節駆動装置、
(b)NC工作機械、
(c)DCサーボモーターの位置決めサーボシステム、
fal 電気油圧サーボによる位置決めサーボシステ
ム などに広い適用範囲を有する。
ム などに広い適用範囲を有する。
第1図は本発明の実施例に係る位置決めサーボ方式の全
体構成図。 第2図は本発明の他の実施例に係る位置決めサーボ方式
の全体構成図。 第3図は第2図に対応する実施例のサーボドラ・イフ回
路のフロック図。 第4図は本発明のサーボ方式の、ステップ応答を示すグ
ラフ。、II = 2、”/KF = 0.05 、
r’は4゜5.10の3通りの値について示しである。 第5図はサーボモータに負荷を連結した運動を示す斜視
図。 第6図は位置サーボ制御系構成図。 第7図は従来例に係るサーボドライブ回路のブロック図
。 第8図は位置指令値OCをステップ状に与えたステップ
人力を示すグラフ。 第9図は従来例に係るサーボ方式のステップ応答を示す
グラフ。I) = Q、5 、0.707 、1の場合
について示した。 第10図は電流リミッタの人出力特性グラフ。横軸は入
力X、縦軸は出力ft(xiである。 第11図は本発明のサーボ系のステップ応答の時間的変
化を模式的に示すグラフ。横軸Xは時間に、縦軸γは現
在値θと指令値θCの差(θ−Oc )に対応する。b
、 c 、 d 、・・・・・・は極値を示す。a
l)正負か交代する。 第12図は第11図中の9が負の領域でγの積分の分母
の根号の中の(M−の)値を示すグラフである。 斜線を施した部分か、根号内を正にする領域であり、両
端のγ座標が極値を与える。 第13図は第11図中の9が正の領域で、yの積分の分
母の根号の中の値M+の値を示すグラフである。斜線を
施した部分が、根号内を正する領域であり、両端のy座
標が極値を与える。 第14図は本発明のサーボ系が、シの正負に応じて極値
の絶対値を減じてゆき、指令値へ収束する(y→0)動
的変化を示すためのダイヤグラム。 直線Mは(−−L +−!−>のグラフ。直線NはF
2F2 1 (−十−)のグラフ。K1 、 K2 、・・・・・・
はC−zFyF 2F2 の指数函数グラフ、Ll、 L2 、・・・・・・はC
2Fy の指数函数グラフ。Ql、 C2,・・・・
・・はLX 、 L2・・・・・と直線Nの交点。P+
、 、 P2 、・・−・・・はK1. 、 K2.・
・・・・・と直線N1の交点。 1.2・・・・・加 算 器 3.4.5・・・・・・掛 算 器 6・微分器 N1・・・・・サーボモータ L・・・・・負 荷 A・・・・角度検出器 B・・・・・サーボドライブ回路 C・・・・・速度検出器 12・・・・・リミ・ンタ 13・・・・・・絶対値回路 14・・・・・・乗 算 器 15・・・・・・掛 算 器 16 、17・・・・・・減 算 器 18・・・・・・ア ン プ 発 明 者 竹 本 晃
特許出願人 住友電気工業株式会社 =78 第5図 第6図 (− 第7図
体構成図。 第2図は本発明の他の実施例に係る位置決めサーボ方式
の全体構成図。 第3図は第2図に対応する実施例のサーボドラ・イフ回
路のフロック図。 第4図は本発明のサーボ方式の、ステップ応答を示すグ
ラフ。、II = 2、”/KF = 0.05 、
r’は4゜5.10の3通りの値について示しである。 第5図はサーボモータに負荷を連結した運動を示す斜視
図。 第6図は位置サーボ制御系構成図。 第7図は従来例に係るサーボドライブ回路のブロック図
。 第8図は位置指令値OCをステップ状に与えたステップ
人力を示すグラフ。 第9図は従来例に係るサーボ方式のステップ応答を示す
グラフ。I) = Q、5 、0.707 、1の場合
について示した。 第10図は電流リミッタの人出力特性グラフ。横軸は入
力X、縦軸は出力ft(xiである。 第11図は本発明のサーボ系のステップ応答の時間的変
化を模式的に示すグラフ。横軸Xは時間に、縦軸γは現
在値θと指令値θCの差(θ−Oc )に対応する。b
、 c 、 d 、・・・・・・は極値を示す。a
l)正負か交代する。 第12図は第11図中の9が負の領域でγの積分の分母
の根号の中の(M−の)値を示すグラフである。 斜線を施した部分か、根号内を正にする領域であり、両
端のγ座標が極値を与える。 第13図は第11図中の9が正の領域で、yの積分の分
母の根号の中の値M+の値を示すグラフである。斜線を
施した部分が、根号内を正する領域であり、両端のy座
標が極値を与える。 第14図は本発明のサーボ系が、シの正負に応じて極値
の絶対値を減じてゆき、指令値へ収束する(y→0)動
的変化を示すためのダイヤグラム。 直線Mは(−−L +−!−>のグラフ。直線NはF
2F2 1 (−十−)のグラフ。K1 、 K2 、・・・・・・
はC−zFyF 2F2 の指数函数グラフ、Ll、 L2 、・・・・・・はC
2Fy の指数函数グラフ。Ql、 C2,・・・・
・・はLX 、 L2・・・・・と直線Nの交点。P+
、 、 P2 、・・−・・・はK1. 、 K2.・
・・・・・と直線N1の交点。 1.2・・・・・加 算 器 3.4.5・・・・・・掛 算 器 6・微分器 N1・・・・・サーボモータ L・・・・・負 荷 A・・・・角度検出器 B・・・・・サーボドライブ回路 C・・・・・速度検出器 12・・・・・リミ・ンタ 13・・・・・・絶対値回路 14・・・・・・乗 算 器 15・・・・・・掛 算 器 16 、17・・・・・・減 算 器 18・・・・・・ア ン プ 発 明 者 竹 本 晃
特許出願人 住友電気工業株式会社 =78 第5図 第6図 (− 第7図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 負荷に連絡されたサーボモータと、負荷の変位を検出す
る検圧器と、サーボモータを制御するサーボドライブ回
路とよりなり、サーボドライブ回路は変位指令値Ocと
現在の変位0の差(Oc−0)(−Kv)を乗じて得た
値を加え、その結果にフィードバラゲインKFを掛けて
得た KF (Oc−θ−Kvδ1θ1) を、函数形が のリミッタに通し、こうして得た電流をサーボモータに
加えるようにした事を特徴とする位置決めサーボ方式。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57143124A JPS5932012A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | 位置決めサ−ボ方式 |
| DE8383107856T DE3380830D1 (en) | 1982-08-17 | 1983-08-09 | Method of position control by dc servomotor |
| EP83107856A EP0101051B1 (en) | 1982-08-17 | 1983-08-09 | Method of position control by dc servomotor |
| CA000434607A CA1209198A (en) | 1982-08-17 | 1983-08-15 | Method of position control by dc servomotor |
| US06/523,432 US4507594A (en) | 1982-08-17 | 1983-08-16 | DC servomotor position control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57143124A JPS5932012A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | 位置決めサ−ボ方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5932012A true JPS5932012A (ja) | 1984-02-21 |
Family
ID=15331469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57143124A Pending JPS5932012A (ja) | 1982-08-17 | 1982-08-17 | 位置決めサ−ボ方式 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4507594A (ja) |
| EP (1) | EP0101051B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5932012A (ja) |
| CA (1) | CA1209198A (ja) |
| DE (1) | DE3380830D1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06218785A (ja) * | 1993-11-15 | 1994-08-09 | Fanuc Ltd | サーボモータによる射出成形機の駆動制御方法 |
| JP2023029255A (ja) * | 2021-08-18 | 2023-03-03 | 哈▲尓▼▲濱▼工▲業▼大学 | サーボシステムのステイフネス調整方法とサーボシステムのステイフネス調整装置とサーボシステム |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60102737A (ja) * | 1983-11-10 | 1985-06-06 | Canon Inc | シヤツタ−装置 |
| US4727303A (en) * | 1986-05-22 | 1988-02-23 | Gmf Robotics Corporation | Positional control method and system utilizing same |
| JPS63190583A (ja) * | 1987-01-29 | 1988-08-08 | Fanuc Ltd | 速度制御方式 |
| US4755876A (en) * | 1987-07-27 | 1988-07-05 | Eastman Kodak Company | Image scanner |
| GB8914501D0 (en) * | 1989-06-23 | 1989-08-09 | Amp Gmbh | Press with control circuit arrangement |
| US5353859A (en) * | 1992-09-14 | 1994-10-11 | Rite-Hite Corporation | Roller door apparatus |
| US5497063A (en) * | 1993-09-16 | 1996-03-05 | Allen-Bradley Company, Inc. | Fuzzy logic servo controller |
| US5397973A (en) * | 1993-09-16 | 1995-03-14 | Allen-Bradley Company, Inc. | Gain control for fuzzy logic controller |
| GB2314427B (en) * | 1996-06-21 | 2000-10-18 | British Aerospace | Servomechanisms |
| SE516720C2 (sv) * | 1999-04-01 | 2002-02-19 | Abb Ab | Utrustning för styrning av en industrirobot och förfarande för programmering och/eller justering av robotens rörelse |
| WO2007092466A2 (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Bae Systems Land & Armaments L.P. | Nonlinear motor control techniques |
| US7459900B2 (en) * | 2006-02-03 | 2008-12-02 | Bae Systems Land & Armaments L.P. | Modular current sensor for modularized servo control system |
| JP6008121B2 (ja) * | 2013-01-28 | 2016-10-19 | セイコーエプソン株式会社 | ロボットおよびロボット制御装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2217684C1 (de) * | 1972-04-13 | 1984-03-08 | Pietzsch, Ludwig, Dr.-Ing., 7500 Karlsruhe | Vorrichtung zur Positionierung und Lagestabilisierung einer beweglich auf einer Unterlage gelagerten trägen Masse |
| DE2307691C1 (de) * | 1973-02-16 | 1983-06-09 | Pietzsch, Ludwig, Dr.-Ing., 7500 Karlsruhe | Vorrichtung zur Positionierung und Lagestabilisierung einer beweglich auf einer Unterlage gelagerten traegen Masse |
| JPS6031191B2 (ja) * | 1978-04-26 | 1985-07-20 | ファナック株式会社 | 直流電動機の制御方式 |
| DE2922197A1 (de) * | 1979-05-31 | 1980-12-04 | Hirschmann Radiotechnik | Selbsttaetige ueberlast-abschalteinrichtung fuer gleichstrom-motorantriebe |
| US4338555A (en) * | 1980-08-25 | 1982-07-06 | Rockwell International Corporation | Pulse pair servo apparatus |
-
1982
- 1982-08-17 JP JP57143124A patent/JPS5932012A/ja active Pending
-
1983
- 1983-08-09 EP EP83107856A patent/EP0101051B1/en not_active Expired
- 1983-08-09 DE DE8383107856T patent/DE3380830D1/de not_active Expired
- 1983-08-15 CA CA000434607A patent/CA1209198A/en not_active Expired
- 1983-08-16 US US06/523,432 patent/US4507594A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06218785A (ja) * | 1993-11-15 | 1994-08-09 | Fanuc Ltd | サーボモータによる射出成形機の駆動制御方法 |
| JP2023029255A (ja) * | 2021-08-18 | 2023-03-03 | 哈▲尓▼▲濱▼工▲業▼大学 | サーボシステムのステイフネス調整方法とサーボシステムのステイフネス調整装置とサーボシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0101051A3 (en) | 1984-03-21 |
| EP0101051A2 (en) | 1984-02-22 |
| EP0101051B1 (en) | 1989-11-08 |
| US4507594A (en) | 1985-03-26 |
| DE3380830D1 (en) | 1989-12-14 |
| CA1209198A (en) | 1986-08-05 |
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