JPS61122720A - フイ−ドフオワ−ド補償付サ−ボ制御装置 - Google Patents

フイ−ドフオワ−ド補償付サ−ボ制御装置

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JPS61122720A
JPS61122720A JP24333284A JP24333284A JPS61122720A JP S61122720 A JPS61122720 A JP S61122720A JP 24333284 A JP24333284 A JP 24333284A JP 24333284 A JP24333284 A JP 24333284A JP S61122720 A JPS61122720 A JP S61122720A
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JP
Japan
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acceleration
feedforward
variable
amount
manipulated variable
Prior art date
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Pending
Application number
JP24333284A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidenori Sekiguchi
英紀 関口
Katsushi Nishimoto
西本 克史
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61122720A publication Critical patent/JPS61122720A/ja
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
    • G05B2219/41Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41437Feedforward of speed

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フィードフォワード補償付サーボ制御装置に
係り、特に、台形速度カーブに従ってDCモータの回転
子の目標位置を発生する関数発生器を備えたサーボ制御
装置において、関数発生器により発生した目標位置と制
御対象の実際の位置との差を小さくするためにフィード
フォワード補償に改良を加えたサーボ制御装置に関する
〔従来の技術〕
第6図に、DCモータをサーボ制御するための、従来の
サーボ制御装置の一例のブロック図を示す。
第6図において、DCモータの回転子等の制御対象Iは
、関数発生器2とフィードバック補償器3によって速度
制御又は位置制御される。関数発生器lは連続的に変化
する目標位置rを発生し、フィードバック補償器3は目
標位置rと制御対象lの実際の位置yとの差r−yを零
にするように働くと共に定常偏差を除去するための積分
動作や系を安定に保つための微分動作を行って、制御対
象lを動かすための操作量uを出力する。
第7図は第6図の従来装置の動作を説明するための波形
図である。関数発生器2から出力される目標位置rは、
その微分値すなわち目標速度Vが急激に変化しないよう
に、第7図(a)に示す如き台形速度カーブが得られる
ように変化する。このような台形速度カーブにより制御
対象1の実際の位置yは、目標速度をステップ状に変化
させる場合に比べてなめらかに動くようになる。
〔発明が解決すべき問題点〕
しかしながら、上述の従来例では、誤差e=r−yは、
速度の微分すなわち加速度aがステップ状に変化した直
後例えば、第7図(b)の時刻t1やt2で大きくなっ
てしまい、フィードバック補償器3のオーバフローやD
Cモータ2の不要な振動の発生を生じる等の問題があっ
た。
このような誤差を低減するために、操作量uに適当なフ
ィードフォワード量を加える方法が知られているがこの
フィードフォワード量をどのように決めるかが明確でな
く、誤差を低減させるのに適当なフィードフォワード量
を決定することが困難であった。
本発明の目的は、前期の問題点を解決するために、まず
、1回目にフィードフォワード補償を行わずに台形速度
カーブに従って制御対象を動かしその時の操作量から自
動的に2回目以降のフィードフォワード量を決定し、2
回目以降はこのフィードフォワード量を操作量に加える
ことにより、2回目以降の制御対象の目標位置と実際位
置との誤差を低減することにある。
〔問題点を解決すための手段〕
この問題点を解決するために、本発明により、台形速度
カーブに従って目標位置を発生する関数発生器を備えた
サーボ制御装置において、1回目の動作時に前期台形速
度カーブの加速中の操作量の時間平均を取る手段と、定
速時の操作量の時間平均を取る手段と、定速時の操作量
の時間平均を摩擦に抗するフィードフォワード量とする
手段と、加速時の操作量の時間平均から定速時の操作量
の時間平均を減じたものを加速に抗するフィードフォワ
ード量とする手段と、2′@目の動作以後は、台形速度
カーブの加速時には、摩擦に抗するフィードフォワード
量と加速に抗するフィードフォワード量を加えた量を操
作量に加え、定速時には摩擦に抗するフィードフォワー
ド量を操作量に加え、減速時には摩擦に抗するフィード
フォワード量から加速に抗するフィードフォワード量を
減じた量を操作量に加える手段とを具備することを特徴
とした、フィードフォワード補償付サーボ制御装置が提
供される。
〔作 用〕
台形速度カーブに従って制御対象を動かす時、定速中の
操作量は、制御対象を動かすのに必要な摩擦に抗する量
と考えることができる。また、加速中の操作量は前期摩
擦に抗する量とさらに加速に必要な量を加えた量と考え
ることができる。従って、本発明では1回目の操作量の
変化から、定速中の操作量の平均を摩擦に抗する量と推
定し加速中の操作量の平均を摩擦と加速に必要な量の和
と1■定し、2回目以降では、1回目に推定した摩擦量
と加速量に基いて、台形速度カーブの加速時には、摩擦
量と加速量の和を、定速中には摩擦量を、減速時には摩
擦量から加速量を引いた量を、それぞれ、操作量にフィ
ードフォワードするものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の一実施例により、サーボ制御装置に付
加されるフィードフォワード補償器を示すプロ、り図、
第2図は第1図のフィードフォワード補償器が付加され
たサーボ制御装置を示すブロック図である。
第2図に示すように、フィードフォワード補償器4は、
関数発生器2aが発生する目標速度V及び目標加速度a
と、制御対象1に与えられる操作量uとを取込んで、フ
ィードフォワードfiffを出力する。フィードフォワ
ード量((とフィードハソり補償器3の出力Wとが加算
されて操作量Uとして制御対象1に与えられる。
第1図に示すように、フィードフォワード補償器4は積
分器40 、41、除算器42 、43 、44、乗算
器45、スイッチS+ 、 Sz 、 Ss 、 Sa
等で構成されている。第1図において、 加速時には加
速度aが正であることに応答してス仁ノチS1を閉じて
、操作量Uを積分器40で積分し、これを、除算器42
により加速時の時間τ1で割れば、加速時の操作量uの
時間平均uaが求まる。また、定速時は、加速度aが零
であることに応答してS2を閉じて、同様に操作量Uを
積分器41で積分し、これを除算器43により定速時の
時間τ2で割れば、定速時の操作量Uの時間平均ucが
求まる。加速に抗するフィードフォワードI t +は
、f、=ua  −uc 摩擦に抗するフィードフォワード量fzは、fz= u
c として求まる。加速時の加速度a1から、単位加速度当
りの加速に必要なフィードフォワードi4よ、除算器4
4によりf + / a +で求まる。以上の1回目の
動作ではスイッチS3 、 Saは開いている。
2回目の動作以降はスイ・ノチSy 、 Saが閉しる
スイッチS3が閉じることにより、乗算器45にて目標
加速度aに上記単位加速度当たりの加速に必要なフィー
ドフォワード量f + / a +を乗じて、加速に必
要なフィードフォワード量axf+/a+が求められる
。スイッチS4は、目標速度Vの符号が正で正方向に動
かす時には主端子46と端子47とを接続し、それによ
りフィードフォワードiffはa ×f+/at +f
2 となる。
目標速度Vが零、すなわち停止時は主端子46と端子4
8が接続し、端子48はオーブンなので摩擦に抗するフ
ィードフォワード量f2は出力されない。勿論停止時の
目標加速度aは零なので、フィードフォワード量f「は
零である。
目標速度Vが負で負方向に動かす時には、主端子46と
端子49とが接続し、フィードフォワード量ffは a xf+/a+   f2 となる。
目標加速度a及び摩擦に抗するフィードフォワード量f
2を符号を含めて考えると、加速時には目標加速度aは
正であり、フィードフォワードiffは摩擦に抗するフ
ィードフォワード’fk t zと加速に抗するフィー
ドフォワードffi aXf1/alの和、aXf1/
a、+h、となッテイル。
定速時は目標加速度aは零なのでフィードフォワード量
ffは摩擦に抗するフィードフォワード量f2に等しい
また、減速中もフィードフォワードiffはa×f +
 / a + + f zで表わされる。ただしこの場
合、目標加速度aは負である。
第3図は第1図に示したフィードフォワード補償器4を
サーボ制御装置に付加した場合の目標速度■、目標位置
rと実際の位置yとの誤差e、及び操作量uの時間的変
化を示すグラフである。
第3図を第7図と比較するとわかるように、加速度aが
ステップ状に変化した直後、すなわち停止中から加速に
切替った直後、及び定速中から減速に切替った直後等に
おける誤差eは約Aと大幅に低減している。
第1図に示したフィードフォワード補償器4のうち、ス
イッチS、−54の間にある第1回目のフィードフォワ
ード量を推定する部分は、汎用のマイクロプロセッサで
置き換えることが可能であり、この時のサーボ制御装置
の構成は第4図のようになる。第4図において、マイク
ロプロセッサ40aは、関数発生器2aから目標速度■
及び目標加速度Vと制御対象1に与えられる操作i1u
とを受は取って、単位加速度当りの加速に必要なフィー
ドフォワードiL/a+と摩擦に抗するフィードフォワ
ード量f2を後に詳述する手順で演算する。符号検知器
41aは目標速度■の符号に応じてスイッチSを切替え
る。この結果、第1図の実施例と同様に、加速時及び減
速時はaxf1/a1+f2のフィードフォワード量、
定速時はf2のフィードフォワード量がフィードバック
補償器3の出力に加わる。
第5図は第4図に示したマイクロプロセッサで行う演算
の手順を示すフローチャートである。第5図において、
ステップSIにて第1の積分値Sa及び第1の計数mを
0にリセットし、ステップS2にて第1の積分値Saに
操作M−uを加算してこれを新たな第1の積分値Saと
し、且つ第1の計数mをインクリメントし、ステップS
3にて目標加速度aの符号を判定する。a>0すなわち
加速中である限りステップS2を繰り返す。a≦0にな
ると、すなわち加速から定速又は減速に転すると、ステ
ップS4にて第2の積分値Sc及び第2の計数mをリセ
ットし、ステップS、にて第2の積分値Scに操作量U
を加算してこれを新たな第2の積分値Scとし、且つ第
2の計数nをインクリメントする。次いで、ステップS
6にて定速中すなわちa=0か否かを判別し、定速中で
ある限りステップS、を繰り返す。
定速中でなくなるとステップS7に進み、加速時の操作
量の時間平均uaはSa/mとして、定速時の操作量の
時間平均ucはSc/nとして、単位加速度当りの加速
に必要なフィードフォワード量r+/a、は(ua −
uc)/at として、摩擦に抗するフィードフォワー
ド量r2はucとして求まる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明により、サーボ
制御装置において、自動的に最適のフィードフォワード
量が決まるので、関数発生器により発生される目標値r
と制御対象の実際の位置yとの差e=r−yが特に加速
度がステップ状に変化する直後において低減するという
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例により、サーボ制御装置に付
加されるフィードフォワード補償器を示すブロック図、
第2図は第1図のフィードフォワード補償器が付加され
たサーボ制御装置を示すブロック図、第3図は第2図の
サーボ制御装置における目標速度V、誤差e、及び操作
fiuの時間的変化を示すグラフ、第4図は本発明の他
の実施例によるサーボ制御装置を示すブロック図、第5
図は第4図におけるマイクロプロセッサの演算手順を示
すフローチャート、第6図は従来のサーボ制御装置の一
例を示すブロック図、そして第7図は第6図の装置の動
作を説明するための波形図である。 ■・・・制御対象、 2a・・・関数発生器、3・・・
フィードバック補償器、 4・・・フィードフォワード補償器、 「・・・目標位置、   e・・・誤差、■・・・目標
速度、  a・・・目標加速度、U・・・操作量、  
  ff・・・フィードフォワード量、ua・・・加速
時の操作量の時間平均、uc・・・定速時の操作量の時
間平均。 第1図 第2図 ム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、台形速度カーブに従って目標位置を発生する関数発
    生器を備えたサーボ制御装置において、1回目の動作時
    に前期台形速度カーブの加速中の操作量の時間平均を取
    る手段と、定速時の操作量の時間平均を取る手段と、定
    速時の操作量の時間平均を摩擦に抗するフィードフォワ
    ード量とする手段と、加速時の操作量の時間平均から定
    速時の操作量の時間平均を減じたものを加速に抗するフ
    ィードフォワード量とする手段と、2回目の動作以後は
    、台形速度カーブの加速時には、摩擦に抗するフィード
    フォワード量と加速に抗するフィードフォワード量を加
    えた量を操作量に加え、定速時には摩擦に抗するフィー
    ドフォワード量を操作量に加え、減速時には摩擦に抗す
    るフィードフォワード量から加速に抗するフィードフォ
    ワード量を減じた量を操作量に加える手段とを具備する
    ことを特徴とした、フィードフォワード補償付サーボ制
    御装置。
JP24333284A 1984-11-20 1984-11-20 フイ−ドフオワ−ド補償付サ−ボ制御装置 Pending JPS61122720A (ja)

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