JPS60256816A - サ−ボ制御方法 - Google Patents

サ−ボ制御方法

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JPS60256816A
JPS60256816A JP11419184A JP11419184A JPS60256816A JP S60256816 A JPS60256816 A JP S60256816A JP 11419184 A JP11419184 A JP 11419184A JP 11419184 A JP11419184 A JP 11419184A JP S60256816 A JPS60256816 A JP S60256816A
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JP
Japan
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speed
compensation
command speed
gain
deviation
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Pending
Application number
JP11419184A
Other languages
English (en)
Inventor
Yozo Nishi
西 洋三
Matsuo Nose
松男 野瀬
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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    • 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
    • G05B2219/37Measurements
    • G05B2219/37313Derive speed from position
    • GPHYSICS
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    • G05B2219/41026Change gain as function of speed
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多関節ロボット等の制御に用すて好適なサー
ボ制御方法に関する。
〔従来の技術〕
従来のサーボ系は、いわゆるPID補償等のように複数
の特性補償を行っているが、それらの特性補償について
のゲインは固定されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように各特性補償のゲインが固定された従来のサー
ボ系は、多関節ロボットのような静的負荷や慣性負荷の
変動が激しい制御対象を、その動作領域全体に亘って適
正に制御することが困難であった。
本発明は、このような従来のサーフに制御の問題点を解
消しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、サーボ制御系に施される各特性補償
についてのゲインを制御対象に対する速度指令値に基づ
いて変化させるようにしている。
〔実施例〕
第1図は、第2図に例示する多関節ロゼツトの作動軸の
制御に適用した本発明に係るサーボ制御方法の一実施例
を示し、この実施例によれば以下の処理が行なわれる。
1)メモリ1よシ作動軸についての旧目標位置データe
o’(t)および速度指令データvo(t)を各々読出
す(処理11および12)。なお、上記メモリ1からは
単位時間毎に目標位置データが出力される。また上記旧
目標位置データeo’(t)は、現時点よシも上記単位
時間だけさかのはった時点の目標位置データを示してい
る。
2)上記旧目標位置データeO’(t)および速度指令
データ1t□ (t)に基づいて目標位置データe。(
t)を演算する(処理13)。
3)上記目標位置データeo(t)と位置検出器2(エ
ンコーダ等が適用される)よシ出力される現在位置デー
タe (t)とに基づいて位置偏差Δe(t)=e 6
(t)−e (t)を計算する(処理14)。なお位置
検出器2は、作動軸の位置つまシ回動角θを各々検出す
るものである。
4)上記現在位置データe (t)を微分して該データ
e (t)の一定時間における変化量、つまシ現時点で
の作動軸の回動速度v (t)を計算しく処理15)、
5)上記速度指令データνo (t)の一定時間におけ
る変化量つまシ指令加速度α、(1)を計算するととも
に(処理17)、上記速度v (t)を微分して該速度
の上記一定時間における変化量つまシ現時点での軸脚速
度α(1)を計算する(処理18)。そして上記加速度
αo (t)とα(1)との偏差Δα(t)=αdt>
−α(1)を計算する(処理19)。
6)上記位置偏差Δe(1)に基づいて該偏差に対する
積分量の計算I(t)=I (t−1)+Δe (t)
を実行する(処理20)。
1.) 7)適宜な検出器(図示せず)によってロデッ (トに
負荷されている物体の重量wを検出する(処理21)。
そして検出された重iwに基づいて作動軸に対する1二
πの補償量FC)を計算する(処理22)。
8)上記位置偏差Δe(t)、速度偏差Δv(t)、加
速度偏差Δα(t)、積分量I(t)および重量補償量
F (g)に各hダイン常数GP I GV I GA
 I GIおよびGwを乗じる操作を行い、各補償出力
f1〜f5を計算する(処理23,24,25.26お
よび27)。
なお、定常偏差をなくすためのいわゆるドループ補償を
行々うべく、上記実施例では上記速度指令データτ。(
1)に係数k = 1〜1.2を乗じるようにしており
、したがって出力f2はf2=Gv・(k・?)◎(t
) −v(t))と表わされる。
9)上記各補償出力f1〜f5を加算する処理を実行し
て、総合補償出力f′をめる(処理28)。
10)上記出力f′に対する不感帯補償計算を行なう(
処理29)。すなわち、補正量GN(≧0)を設定し、
上記出力f′にこの補正量GNを加算してfolJT=
f′+GNxSign(fりを算出する。ただしSig
n(f′)はf′〉0のとき1 、 f’= Oのとき
0゜f’(Oのとき−1となる。なお、上記補正量GN
は作動軸駆動用のサーブモータ30のゝ不感帯量等に基
づいて設定される。そしてこの不感帯補償を行なった場
合の補償出力f′とf。UTの関係は第3図のように表
わされる。
以上の各処理は、図示していないマイクロコンピュータ
のプログラムに従って、つtbソフトウェアによって実
行される。
上記不感帯補償計算29によって得られる補償出力f。
UTは、D/Aコンバータ31によって対応するアナロ
グ電圧V。TITに変換されたのち、サーボアンプ32
によシモータ駆動電圧V。IJTとして出力される。そ
してこの出力電圧V。UTはモータ30を制御し、これ
によって上記の作動軸が作動される。
々お、第1図はロゼツトの1つの作動軸に係る制御系に
ついての特性補償処理の内容を示しているが、他の作動
軸に係る制御系についても同様の特性補償処理が施され
る。すなわち、第2図に示したロボットの場合、その旋
回@41、第1アーム軸42、第2アーム軸43および
手首軸44に係る各制御系のいずれに対しても上記の特
性補償処理が施される。
第1図に示した速度補償に基づく出力f2は、系の応答
性やダンピングを改善する作用をなす。
また加速度補償に基づく出力f3は、速度変動を押さえ
て系の安定性を増すように作用する。さらに上記積分補
償に基づく出力f4は、系の応答性を向上させる作用と
定常偏差を無くす作用をなす。
しかして、この位置偏差Δe (t)に対する積分補償
は、各補償を直列に行なう従来のサーボ系では行なうこ
とができない。
本実施例では、上記するように各補償を並列的に行なっ
ているので、それらの補償についてのゲインを上記ケ8
イン常数Gp r Gy r GA t G1およびG
wを変えることにより任意かつ個別に調整することがで
きる。したがって、制御対象(ロボット)の各種動作状
態等に適応した補償グイ/の設定が可能であシ、それに
よって従来不可能であった特殊な作業を制御対象に行な
わせることが可能になる。丁なわぢ、たとえば速度精度
が位置N度よυも重要となる特殊な作業全制御対象に行
なわせる場合には、速度精度が優先されるように上記各
補償ゲインを調整することによって該作業が適正に行な
われる。
ところで、一般にロボットの動作速UiG囲は非常に広
く(0〜2 m/ s e c程度)しだがって前記し
た各補償についてのゲインを固定した場合全ての速度域
で系の応答性、安定性1位置精度等を良好に保持するこ
とが困難となる。
そこで本発明では、ロボットの作動速度が該ロボットの
作動状態を示唆していることに着目し、速度指令値に基
づいて前記各補償についてのダインを変化させ、もって
上記作動状態に対応した特性補償を可能にしている。
以下、このゲインを変化させる方法について説明する。
この実施例では上記ダインをロボットの作動状態(速#
)K旧派最適′値に′j″だ“・第4C,(。
に示すようなゲインテーブルを作成しX第3図に 0示
した作業点P(工具等の生端部)の指令速度(作業点指
令速度)■と作動軸についての指令速度b(−第1図に
おけるυ。(t))とに基づいて、該作動軸についての
ケ1制御系のケ゛イン常数GP、 Gy 。
GA、 G、およびGwをこのゲインテーブルから選択
するようにしている。なお、同図のデ・fンテーブルは
ある軸に関してのものであり、他の軸についてもそれら
の軸に対応し/こゲインテーブルが作成される。
上記作業点指令速度Vは、ロボットのティチング時に教
示され、この教示された指令速度に基づいてルイバ、り
時における各軸についての指令速度θが演算される。こ
の各軸についての指令速度θは、上記教示された作業点
指令速度が得られるような値に設定されるが、同じ作業
点指令速度Vを得る場合でもo R7)の姿勢(各アー
ムの回動位置)等に応じて互いにその値が変化される。
これは教示された作業点指令速度が同じでも、作業の形
りによっては各+11+について指令速度みを変化させ
ないと適正な作業をロボッ゛トに行なわせることができ
なくなるからでおる。
上記ゲインテーブルに示す各領域は、上記作業点指令速
度Vの区分とある軸についての指令速度θの区分とから
構成されており、上記作業点指令速度および軸指令速度
θが与えられればいずれかの領域が特定される。そして
各領域にはその領域に含まれる作業点指令速度τおよび
軸指令速度θに対して最適な各ゲイン常数G□〜GAの
値が設定されており、したがって各軸についてかかるゲ
インテーブルを作成しておくことにより、作業点指令速
度および各軸指令速度に応じたつまシロボットの作動状
態に応じた特性補償を行なうことが可能となる。すなわ
ち、たとえば作業点指令速度が高速の場合には位置決め
精度が補償され、中低速の場合にはロボットの移動中に
おける速度精度。
位置精度が補償されるように上記ダインテーブルを作成
しておけば、作業速度に応じてロボットを最適制御する
ことができる。
第1図における作業点指令速度読出しという処理33は
、ティーチングデータとしてメモリにストア1されてい
る前記作業点指令速度Vを読出す処理を示す。またダイ
ン設定という処理34は、読出した作業点指令速度Vと
、各軸指令速度θだる速度指令データυ。(1)とに基
づいて4’FtC軸についてのゲインテーブルの領域を
特定し、それによってイ′¥劾軸についての最適ケ゛イ
ン常数を設定する処理を示唆している。
なお、上記各軸についてのゲインテーブルは上記メモリ
1または別のメモリに予めストアされる。
−上記実施例では、作業点指令速度と軸指令速度とをノ
ぐラメータとするケ中インテーブルを設けることによっ
て各特性保償についてのゲインを変化させているが、制
御系の構成によっては軸指令速度iまたは作業点指令速
度めみをパラメータとして上記ゲインを変化させるよう
にしてもよい。
〔発明の効果〕
上述するように本発明においては、制御系に施される各
特性補償についてのケ゛インを制御対象に対する指令速
度に基づいて変化させている。上記指令速度は、制御対
象の動作状轢を示唆しておシ、したがって、本発明によ
れば、各特性補償のゲインを制御対象の速度つまシ該制
御対象の動作状態に応じたダインを最適な値に調整する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るサー?制御方法の一実施例を示し
たブロック線図、第2図は多関節口’d?ットの一例を
示した概念図、第3図は不感帯補償を説明するためのグ
ラフ、第4図は制御軸の各補償ダインを選択するための
ゲインテーブルの一例をボした図である。 1・・・メモリ、2・・・位置検出器、30・・・モー
タ、32・・・サーボアンプ、41・・・旋回軸、42
・・・第1アーム軸、43・・・第2アーム軸、44・
・・手首軸。 第3図 第4図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) サーボ制御系に施される各特性補償についての
    ゲインを、制御対象に対する指令速度に基づいて変化さ
    せるようにしたことを特徴とするサーボ制御方法。
  2. (2)上記各特性補償全上記制御系に対し並列に施すよ
    うにした特許請求の範囲第(1)項記載のサーボ制御方
    法。
  3. (3)上記制御対象が複数の作動軸を備えたロボットで
    ある特許請求の範囲第(1)項記載のザーが制御方法。
  4. (4)上記指令速度としてティーチングによって与えら
    れO?ワット作業点指令速度と、該作業点指令速度に基
    づいて算出される上記各作動軸についての指令速度と全
    使用し、上記作業点指令速度と上記各作動軸についての
    指令速度とをパラメータとして上記各作動軸についての
    制御系の補償ゲインを変化させるようにした特許請求の
    範囲第(3)項記載のザーsr制御方法。
JP11419184A 1984-06-04 1984-06-04 サ−ボ制御方法 Pending JPS60256816A (ja)

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