JPS60169910A - 同期駆動システムの制御方法 - Google Patents

同期駆動システムの制御方法

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JPS60169910A
JPS60169910A JP2556784A JP2556784A JPS60169910A JP S60169910 A JPS60169910 A JP S60169910A JP 2556784 A JP2556784 A JP 2556784A JP 2556784 A JP2556784 A JP 2556784A JP S60169910 A JPS60169910 A JP S60169910A
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JP
Japan
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servo system
servo
output
compensation
deviation
Prior art date
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JP2556784A
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Inventor
Yoshinari Sasaki
能成 佐々木
Yasuo Ozaki
尾崎 安男
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60169910A publication Critical patent/JPS60169910A/ja
Priority to US07/099,117 priority patent/US4761597A/en
Pending legal-status Critical Current

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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
    • G05B19/19Numerical 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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50228Synchronize two slides, portal gantry, raising, moving

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マシニングセンタ等で用いる同期駆動シス
テムにおいて正確な同期駆動を行なうための制御方法に
関する。
第1図(A)は自動的に何種類もの工具を交換しながら
各種の加工作業を行なうことができるマシニングセンタ
の一例を示すrE面図、同図(B)はその側面図であり
、作業テーブル1の回転軸IAの両側には駆動源として
のモータ2及び3が結合されており、モータ2を中心と
して構成される611のサーボ系及びモータ3を中心と
して構成される第2のサーボ系の同期した動作によって
1作業テーブル1が図示P−Q方向へアンバランスを生
じることなく円滑に回動されるようになっている。
このような作業テーブルlのように比較的正位の大きい
制御n対象においては、その動作を円滑かつ安定させる
ために、両側から別々のサーボ系によって駆動する方が
良い場合があるが、このような制御系では2台のサーボ
系を同期させて駆動する必要がある。というのは、サー
ボ系の構成、要素であるねじ等のピッチが2台のサーボ
系で異なっていたり、歯車にバックラッシュがあったり
、2台のサーボ系の応答特性が異なっていたりするため
に、2台のサーボ系を独立して制御したのでは、2台の
サーボ系の出力が相互に異なり、かえって制御対象に悪
影響を及ぼすことになるからである。よって、この発明
の目的は、このような2台のサーボ系で成る同期駆動シ
ステムを良好に制御するための制御方法を提供すること
にある。
以下にこの発明を説明する。
この発明は、第1のサーボ系及び第2のサーボ系で成り
、第1のサーボ系及び第2のサーボ系の出力を完全に一
致させることが必要な同期駆動システムの制御方法に関
し、サーボ系の目標値を第1のサーボ系及び第2のサー
ボ系にそれぞれ入力すると共に、第1のサーボ系の出力
と第2のサーボ系の出力との差を、比例要素。
積分要素及び微分要素で成る補償系に入力して、この補
償系の出力を第2のサーボ系に入力し、補償系の3要素
に対応する各パラメータを零を含めて任意に自動設定で
きるようにしたものである。
第2図はこの発明方法を実現する制御系のブロックm成
因であり、目標値θオが第1のサーボ系としてのマスタ
サーボ系11及び第2のサーボ系としてのスレーブサー
ボ系12に入力されると共に、マスクサーボ系11の出
力θM1とスレーブサーボ系12の出力θM2との偏差
θdを入力とする補償票13の出力Ocがスレーブサー
ボ系12に入力されそいる。そして、比例要素、積分要
素及び微分要素で成る補償系13の伝達関数Gc(s)
は と表わされ、それぞれ比例動作、a分動作及び微分動作
の大きさを設定するパラメータに、。
K、 、に、がコンピュータ等の自動設定器30で零を
含めて自動設定されるようになっている。つまり、パラ
メータに、、Ki 、Kdを零と設定することにより、
補償系13を比例要稟、積分要素、微分要素、比例要素
+積分要素、比例要素+微分費素、積分要素十微分要素
、比例要素+積分要素+微分要素のいずれかとすること
ができ、更にスレーブサーボ系12に対してはマスタサ
ーボ系11の出力θh1を目標値とみなして直列補償が
71・なわれると共に、マスクサーボ系11の出力θ旧
が追従すべき真の目標値θよによるフィードフォワード
制御が行なわれていることになる。なお、図では省略し
ているが、マスターサーボ系II及びスレーブサーボ系
12自体においてもフィードバック系となっている。
この発明方法をマシニングセンタの作業テーブルlの回
動に適用した場合を以下に説明する。まず、マスタサー
ボ系11はサーボモータ23を使って第3図に示す典型
的なサーボ系のブロック構成をなしているものとする。
目標設定rji21によって設定される作業テーブル1
の角度目標値θ零と、ポテンショメータ、レゾルバ等の
位置検出器25によって検出される実際の作業テーブル
lの角度OM1との差が増幅器22で適度に増幅され、
増幅電圧がサーボモータ23に印加される。サーボモー
タ23は、増幅器22及びサーボモータ23で構成され
る回路に流れる電流に比例したトルクを発生し、この発
生トルクによって作業テーブルlが伝達系24を介して
回動されるようになっている。
このような構成において、増幅器229位置検出器25
サーボモータ23の回路等は、作業テーブルlの動きに
比べて充分応答が速いために各機能を遅れのない定数と
みなすことが可能であるから、作業テーブル1の慣性能
率によってマスタサーボ系11は2次系となり、目標値
0才から実際の角度θMlまでの伝達関数G+ (5)
はと表わすことができる。なお、分母の定数項β1と分
子β1は一致しており、このマスタサーボ系11はいわ
ゆるl型の制御系であって、目標値θ零のステップ状の
変化に対しては定常偏差なく追従できる制御系である、 また、スレーブサーボ系12もマスタサーボ系11と同
様に構成されているものとし、作業テーブルlの目標値
0才からスレーブサーボ系12の位置検出器によって検
出される作業テーブルlの実際の角度OM2までの伝達
関数G2 (S)はと表わされるものとする。
このようなマスタサーボ系11及びスレーブサーボ系1
2において、各パラメータをたとえばα1;α2=80
.β、 −1440,β、 =1200として、自動設
定器30による補償系13のパラメータの設定によって
目標値0*に対するマスタサーボ系11の出力θ旧とス
レーブサーボ系12の出力θ肝との偏差θ4の応答がい
かに改善されるかを以下に述べる。
第4図は、この目的のために第2図のブロック構成図を
書き改めたものであり、目標4fi o *を第5図(
A)に示すようにステップ状、あるいは同図(B)に示
すようにランプ状に変化させて、これに対する偏差θ、
のステップ応答、あるいはランプ応答を計算する。
まず、K、=に+ =Kd =0.つまり補償のない場
合の偏差θdのステップ応答が第6図(A)の工。
となり、マスタサーボ系11及びスレーブサーボ系12
はいわゆるl型のサーボ系であるので、補償しなくても
両者の出力は最終的にはステップ状の目標値0本に追従
し、従って偏差θdも零。
になることが確認できる。これに対して、偏差Odのラ
ンプ応答は第6図(B)のIRとなり、定常偏差が存在
している。
欲に、K、4. =に、 =0.つまり補償系13を1
例要素のみとしてそのパラメータに、を調整し、たとえ
ばに、=0.3と設定した場合の偏差θdのステップ応
答が第6図(A)のIIsとなり、補償のない場合に比
べて、零に速く整定している。また、偏差Odのランプ
応答は第6(B)のIIRとなり、補償のない場合に比
べて定常偏差が減少している。
さらに、K、 =0.つまり補償系13を比例動作に微
分動作を加えたものとして、そのパラメータK及びに、
を設定し、たとえばに、・100. K、1・0.01
5と設定した場合のステップ応答はt57図(A)の■
5となり、上述の2例に比べてさらに零に速く整定する
と共に、ピーク値の2桁程度減少して非常に小さくなっ
ている。また、ランプ応答は第7図(B)の■、となり
、補償のない場合に比べて定常−差も2桁程度減少して
いる。
また、K、”0.つまり補償系13を比例動作に積分動
作を加えたものとして、そのパラメータK及びに、を調
整し、たとえば、K、=4.0.Ki =2Ooo と
設定した場合のステップ応答及びランプ応答はそれぞれ
第8図(A) 、 (B)に示すようになり、上述の比
例動作の場合と比較すると、ステップ応答のピーク値は
半減すると共に、ランプ応答のピーク値も1桁減少し、
しかも0.3秒程度でほとんど零になって、定常偏差は
なくなっている。
以上のように比例要素だけの場合に比べて、比例要素+
微分要素の場合には、ステップ応答、ランプ応答共に誤
差θdのピーク値が著しく小さくなり、比例要素十積分
要素の場合には、ランプ応答に対しても定常偏差がなく
なるという利点があるので、パラメータに、、Ki及び
K。
を零とせずに3要素を組合わせて、補償系13を比例要
素、積分要素及び微分要素を加えたものとして、そのパ
ラメータに、、Ki 、に、lを調整し。
たとえばKp=100.に+ ”20.0.Kd−0−
Ofと設定した場合のステップ応答及びランプ応答はそ
れぞれ第7図(A) ノV:、t 、同図(B)(7)
Vl+となり。
ステップ応答もランプ応答もピーク値が比例要素+微分
要素の場合と同程度で、しかもランプ応答の定常偏差が
零となっている。
ここで、目標値θ攻から偏差θdまでの伝達関数GA 
(3)を計算すると、 となる、(1)及び(2)式より ・・・・・・・・・(8) であり、補償系13が積分要素を含めば、補償系13の
伝達関数Gc (S)はl型の系であるから・・・・・
・・・・(8) となる。従って、(7)〜(8)式より、 Ga (S
)のランプ入力に対する定常偏差fiIIsG4 (s
)S→0 1は零となる。つまり、マスクサーボ系lI2 及びスレーブサーボ系12が共にステップ人力に定常偏
差でなしで追従し得ることから成立つ(8)式と、補償
系13が積分要素を含んでいることから成立つ(8)式
とによって、目標値θ、のランプ状の変化に対して、偏
差θdは定常偏差なく零となり、マスクサーボ系11の
出力とスレーブサーボ系12の出力とは一致することに
なる。
以上要するに、比例要素はマスタサーボ系11とスレー
ブサーボ系12の位置の差である位置偏差を零に近づけ
るように作用し、微分要素は位置偏差の変化に迅速に応
答すると共に、その応答変化を小さくするように作用す
る。また、積分要素は微小な位;6偏差をとらえて零に
するような作用を行ない、上記各要素を2つ以上組合せ
ると、個々の効果の複合的な効果を生じるのみならず、
新たな効果をも生じる。たとえばシステムの安定性が強
まったり、パラメータの設定値の幅が広がったりする。
なお、実際のマシニングセンタにおける作業テーブル1
の回動において、目標値θよをQt、からθよ、に変化
させる際には、第9図に示すように目標値θよをθ木、
から小きざみに増加させて各ステップ毎にピッチ誤差、
バックラッシュ誤差を訂正しつつ0よ2に到達するよう
にしているから、特に上述の比例要素+積分要素+微分
要素の場合には充分に実用に供することが可能である。
また、パラメータに、、に、及びKdの調整は、補償系
として市販のPID調節計を使う場合には、各パラメー
タに対応するつまみ等を回すことによってなされ、補償
系を計算機のプログラムによって実現する場合には、各
パラメータに対応するメモリのデータを変更することに
よってなされる。さらに、各要素を適当に組合せたテー
ブルを用意しておき、所望の要素テーブルを選択するよ
うにしても良い。
以−j=のようにこの発明の方法によれば、シミュレー
ション例で示したように、同期駆動システムにおける2
台のサーボ系の出力を補償のない場合に比べて誤差を少
なく、しかも迅速に一致させることが可能となり、また
目標値のランプ状の変化にも追従させることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)はマシニングセンタの一例の正面図、同図
(B)はその側面図、第2図はこの発明の方法を示すブ
ロック構成図、第3図はマスタサーボ系のブロック構成
図、第4図は偏差θ。 に注目するために第2図を書き改めたブロック構成図、
第5図(A)は目標値θ求のステップ状の変化、同図(
B)はランプ状の変化を示す図、ランプ応答例、第9図
は実際のマシニングセンタの作業テーブルの回動におけ
る目標値の変化の様子をノIKす図である。 l・・・作業テーブル、2・・・第1のサーボ系、3・
・・’ftTj2のサーボ系、11・・・マスタサーボ
系、12・・・スレーブサーボ系、13・・・補償系、
21・・・目標値設if器、22・・・増幅器、23・
・・サーボモータ、24・・・伝達系、25・・・位置
検出器。 出願人代理人 安 形 雄 三 第 3 図 弗 4 図 第 5 @ 49 図 □吐間

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1のサーボ系及び第2のサーボ系で成り、前記第1の
    サーボ系及び第2のサーボ系の出力を一致させることが
    必要な同期駆動システムの制御方法において、サーボ系
    の目標値を前記第1のサーボ系及び第2のサーボ系にそ
    れぞれ人力すると共に、前記第1のサーボ系の出力と前
    記第2のサーボ系の出力との差を比例要素、積分要素及
    び微分要素で成る補償系に入力して、この補償系の出力
    を前記第2のサーボ系に人力し、前記補償系の3要素に
    対応する各パラメータを零を含めて任意に自動設定でき
    るようにしたことを特徴とする同期駆動システムの制御
    方法。
JP2556784A 1984-02-14 1984-02-14 同期駆動システムの制御方法 Pending JPS60169910A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2556784A JPS60169910A (ja) 1984-02-14 1984-02-14 同期駆動システムの制御方法
GB08503239A GB2156100B (en) 1984-02-14 1985-02-08 Method and system for controlling synchronous drive systems
DE19853504889 DE3504889A1 (de) 1984-02-14 1985-02-13 Vorrichtung und verfahren zum regeln von synchronantriebseinrichtungen
US07/099,117 US4761597A (en) 1984-02-14 1987-09-21 Method and system for controlling synchronous drive systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2556784A JPS60169910A (ja) 1984-02-14 1984-02-14 同期駆動システムの制御方法

Publications (1)

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JPS60169910A true JPS60169910A (ja) 1985-09-03

Family

ID=12169502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2556784A Pending JPS60169910A (ja) 1984-02-14 1984-02-14 同期駆動システムの制御方法

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JP (1) JPS60169910A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03121748A (ja) * 1989-10-06 1991-05-23 Fanuc Ltd 主軸同期回転制御方式

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03121748A (ja) * 1989-10-06 1991-05-23 Fanuc Ltd 主軸同期回転制御方式

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