JPS6260220B2 - - Google Patents

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JPS6260220B2
JPS6260220B2 JP11842882A JP11842882A JPS6260220B2 JP S6260220 B2 JPS6260220 B2 JP S6260220B2 JP 11842882 A JP11842882 A JP 11842882A JP 11842882 A JP11842882 A JP 11842882A JP S6260220 B2 JPS6260220 B2 JP S6260220B2
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JP
Japan
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control
gap
load
backlash
point
Prior art date
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Expired
Application number
JP11842882A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5914441A (en
Inventor
Shigeru Futami
Shukaku Kura
Sadaaki Nanai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP11842882A priority Critical patent/JPS5914441A/en
Publication of JPS5914441A publication Critical patent/JPS5914441A/en
Publication of JPS6260220B2 publication Critical patent/JPS6260220B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q5/00Driving or feeding mechanisms; Control arrangements therefor
    • B23Q5/54Arrangements or details not restricted to group B23Q5/02 or group B23Q5/22 respectively, e.g. control handles
    • B23Q5/58Safety devices

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、可動部を負荷とし、負荷先端が任意
の2点間を移動制御される装置において、アクチ
ユエータ(駆動部)と動作端(負荷部)との間の
動力伝達部分にバツクラツシユがあつても、それ
を滑らかに動作させ、しかも精度の高い制御を可
能にする制御方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a device in which a movable part is a load and the tip of the load is controlled to move between two arbitrary points. The present invention relates to a control method that allows the transmission part to operate smoothly even if there is a bump, and also enables highly accurate control.

周知のように機械系の装置では、程度の違いは
あるが、バツクラツシユが存在する。
As is well known, in mechanical devices, bumps occur to varying degrees.

これは各部分が運動するための機構学的原因
(例えば歯車のインボリユート歯型や送りネジ杆
のネジ山型など)と工作精度に基因するものであ
るが、このバツクラツシユの存在のため、次のよ
うな点が大きな問題となつている。
This is due to the mechanical causes of movement of each part (for example, the involute tooth shape of the gear, the thread shape of the feed screw rod, etc.) and the machining accuracy, but due to the existence of this backlash, the following This is a major problem.

1 位置決め精度をバツクラツシユ巾以下とする
ことができないため、それ以上の位置決め精度
を持つ装置は実現出来なかつた。
1. Since the positioning accuracy cannot be lower than the backlash width, it has not been possible to realize a device with higher positioning accuracy.

2 バツクラツシユは閉ループ制御においては安
定性を劣化させる要素であるため、ループゲイ
ンを非常に小さくしかとれず、応答性が悪くな
つたり、ハンチングを生じたりする。
2. Since backlash is a factor that degrades stability in closed loop control, the loop gain can only be kept very small, resulting in poor response and hunting.

3 始動、停止時にバツクラツシユ部で必ず衝突
を生じるため、動力伝達部の寿命を著しく損
う。
3. Collisions always occur in the backlash section when starting or stopping, which significantly shortens the life of the power transmission section.

従来、これらの問題に対しては、動力伝達部に
特別に考慮した「アンチバツクラツシユ」対策を
施して対処し、(このためサーボ機構により構成
される自動機械は非常に高い工作精度が要求さ
れ、そのコストが高価なものとなる)、サーボ機
構としては、このような対処をした上に更に存在
するバツクラツシユに対し、アクチユエータのみ
のフイードバツクループを形成して、閉ループの
外にあるバツクラツシユを動作方向が変化する時
にのみ位置指令値の上積み補正を行うことによつ
て静的な状態として補正するという方法が広く行
なわれている。
Traditionally, these problems have been dealt with by taking special anti-backlash measures into the power transmission section. In addition to taking such measures, the servo mechanism forms a feedback loop consisting only of the actuator to deal with the backlashes that are outside the closed loop. A widely used method is to perform correction as a static state by adding up the position command value only when the operating direction changes.

しかし、このような方法は、上記2)を回避す
ることはできても、1)と3)の問題に対する解
決策とはならない。
However, although such a method can avoid the above 2), it is not a solution to the problems 1) and 3).

また、バツクラツシユを有する制御系、特に歯
車装置を介して負荷側の移動体を駆動する装置の
制御方法として、バツクラツシユがない同種の歯
車装置を介して駆動される第2の駆動系を併設し
て両駆動系の駆動量の差を無接触で検出し、その
偏差分をサーボモータの制御回路にフイードバツ
クしてバツクラツシユを除去する制御方法が特公
昭56―10646号公報によつて知られている。
In addition, as a control method for a control system having a backlash, especially a device that drives a moving body on the load side through a gear device, a second drive system that is driven through the same type of gear device without a backlash is installed. Japanese Patent Publication No. 10646/1983 discloses a control method in which the difference in drive amount between the two drive systems is detected without contact, and the difference is fed back to the servo motor control circuit to eliminate backlash.

しかし、この制御方法では、目標値の正負方向
変化に対しては自動的に目標値の補正を加えるこ
とができるが、目標点へ到達するまでに、駆動部
と負荷部の間で発生する衝突については考慮され
ていないので、前記3)の問題点のある制御方法
である。
However, with this control method, although it is possible to automatically correct the target value for changes in the target value in the positive and negative directions, collisions between the drive unit and the load unit may occur before reaching the target point. This control method has the problem of 3) above because it does not take this into consideration.

そこで本発明は、駆動側の移動体Aと負荷側の
移動体B間にバツクラツシユがある線形制御系の
移動装置において、両移動体AとBの夫々の位置
xと速度x〓を検出する装置を設け、その検出装置
の検出値からギヤツプの有無を検出し、バツクラ
ツシユによるギヤツプが存在する時にはギヤツプ
制御を行つて駆動側の移動体Aを負荷側の移動体
Bの加速側あるいは減速側へ相対速度零(e〓=
0)つまりシヨツクなく接触させ、また任意の初
期状態から目標点へ移行させる時、その初期状態
から加速が必要か減速が必要かを判断し、それに
応じ前記のギヤツプ制御後に線形制御により目標
点へ移行させ、その途中でバツクラツシユが無い
場合の加←→減速切替が必要となる時点よりギヤツ
プ制御に必要な時間T0だけ早めに加←→減速切替
を行なつて、バツクラツシユによる衝突なしに目
標点へ移行させる制御方式である。
Therefore, the present invention provides a device for detecting the position x and velocity x of each of the moving bodies A and B in a linear control system moving device in which there is a bump between the moving body A on the driving side and the moving body B on the load side. The presence or absence of a gap is detected from the detected value of the detection device, and when a gap due to backlash exists, gap control is performed to make the moving body A on the driving side relative to the acceleration side or deceleration side of the moving body B on the load side. Zero velocity (e =
0) In other words, when making contact without shock and moving from an arbitrary initial state to the target point, it is determined from that initial state whether acceleration or deceleration is necessary, and accordingly, after the gap control described above, linear control is used to move to the target point. The acceleration ←→ deceleration switch is performed earlier by the time T 0 necessary for gear shift control than the point at which the acceleration ←→ deceleration switch is required when there is no backlash during the shift, and the target point is reached without collision due to backlash. This is a control method that causes the transition to.

なお、こゝでいうギヤツプ制御とは、ギヤツプ
eとギヤツプ速度、つまり負荷部と移動部との相
対速度eにつき、(e,e)=(L/2,0)あるいは (e,e)=(−L/2,0)となるように駆動部の位 置と速度を制御することと定義する。
Incidentally, the gap control referred to here means that (e, e)=(L/2,0) or (e, e)= for the gap e and the gap speed, that is, the relative speed e between the load part and the moving part. It is defined as controlling the position and speed of the drive unit so that (-L/2,0).

通常、制御系を組む場合、最も多く用いられて
いる方法は線形フイードバツク法である。
Normally, when building a control system, the most commonly used method is the linear feedback method.

線形フイードバツク法を採る移動機械は指令値
とフイードバツク量の差に比例した操作量をアク
チユエータに与え、任意の初期状態より目標点へ
移行させる。
A mobile machine that uses the linear feedback method applies a manipulated variable to the actuator that is proportional to the difference between the command value and the feedback amount to move the actuator from an arbitrary initial state to a target point.

本発明はこのような通常の線形制御系として構
成されている系を極力そのまま利用し、しかも、
バツクラツシユによる衝突をなくし、またそのギ
ヤツプ巾に無関係に位置決めを行うことの出来る
制御方式を提供しようとするものである。
The present invention utilizes the system configured as such a normal linear control system as much as possible, and furthermore,
The object of the present invention is to provide a control system that eliminates collisions due to backlash and allows positioning to be performed regardless of the gap width.

つまり、線形制御系において、目標位置の指令
値と負荷位置との偏差と速度の情報から、ギヤツ
プ制御と負荷制御の条件を明確に分ける条件を与
え、その制御系構成法を与えることが本発明の目
的である。
In other words, in a linear control system, the present invention provides conditions for clearly separating the conditions for gap control and load control from information on the deviation between the command value of the target position and the load position, and the speed, and provides a method for configuring the control system. The purpose of

説明の便宜上、先ず動力伝達部にバツクラツシ
ユが存在しない場合の線形制御系の移動機械につ
いて考える。
For convenience of explanation, we will first consider a mobile machine with a linear control system in which there is no backlash in the power transmission section.

通常の2次の線形制御系は第1図のようなブロ
ツク線図で表わされる。
A normal second-order linear control system is represented by a block diagram as shown in FIG.

図中、xLrは負荷部目標位置指令信号、K21
K22は比例制御器1,2の各利得、U(t)は駆
動部モータに加えられる操作量、JLMは負荷の慣
性モーメントJLとモータの慣性モーメントJM
和、Sは微分演算子、xLは負荷部位置を表わ
し、この系の応答は次式で与えられる。
In the figure, x Lr is the load unit target position command signal, K 21 ,
K 22 is each gain of proportional controllers 1 and 2, U(t) is the operating amount applied to the drive motor, J LM is the sum of the load inertia moment J L and the motor inertia moment J M , and S is the differential calculation The child x L represents the load position, and the response of this system is given by the following equation.

LM・X¨L+K22・X〓L+K21・K22・XL =K21・K22・XLr ……(1) X¨L+2ζωnX〓L+ωn2XL=ωn2XLr ……(2) 但し ωnは固有振動数 ωn2=K21・K22/JLM ζは減衰係数 ζ=K22/2ωn この(2)式で表わされる2次の線形制御系に指令
信号XLrをステツプ状に与えると、ζ>1の場合
L,XLは第2図に示すように変化する。
J LM・X¨ L + K 22 X〓 L + K 21・K 22 X L =K 21K 22・X Lr ...(1) ...(2) However, ωn is the natural frequency ωn 2 =K 21・K 22 /J LM ζ is the damping coefficient ζ=K 22 /2ωn The command signal X Lr is applied to the quadratic linear control system expressed by this equation (2). When ζ>1, X L and X L change as shown in FIG. 2.

この図では任意の初期状態から(XL,X〓L)=
(0,0)、即ち原点を目標点として制御する場合
の変化を示している。
In this figure, from an arbitrary initial state (X L , X〓 L )=
(0,0), that is, the change when controlling with the origin as the target point.

このような線形制御系では(XL,X〓L)の変化
から加速←→減速(あるいはその逆)の切替わりが
自動的に起り、制御装置としては加速、減速の切
替えを特別に行うことなく負荷を目標位置へ移動
させることができる。
In such a linear control system, a change in (XL , The load can be moved to the target position without any trouble.

つまり線形制御系では目標位置指令信号を与え
れば、加減速の切替点を制御装置側で知つて操作
量を変えないでも目標位置に移動制御することが
できる。
In other words, in a linear control system, if a target position command signal is given, the control device can know the acceleration/deceleration switching point and control the movement to the target position without changing the manipulated variable.

しかし乍ら、バツクラツシユによるギヤツプが
第3図に示すように駆動側の移動体Aと負荷側の
移動体B間にある線形制御系では基本的に負荷を
加速する時には先ず加速側端(第3図の右端)に
駆動側Aを接触させる必要があり、また減速する
時には減速側端(第3図の左端)に駆動側を接触
させてギヤツプを0とする制御を行う必要があ
る。
However, in a linear control system where the gap due to backlash is between moving body A on the driving side and moving body B on the load side, as shown in Fig. 3, basically when accelerating the load, It is necessary to bring the drive side A into contact with the end (right end in Figure 3), and when decelerating, it is necessary to bring the drive side into contact with the deceleration end (left end in Figure 3) to control the gap to zero.

したがつて線形制御の場合、加速する時のギヤ
ツプの有無を検出し、ギヤツプがある時は先ずそ
のギヤツプを0とする制御を行い、爾後の目標点
に移行させる線形制御において、自動的に加速よ
り減速に移る変化点を明確に知り、この変化点よ
り少し手前で、駆動側の移動体Aを負荷側の移動
体Bの減速端に接触させるギヤツプ制御を行うよ
うにすれば、負荷側の移動体Aを目標位置に正確
に停止させることができる。
Therefore, in the case of linear control, the presence or absence of a gap during acceleration is detected, and if there is a gap, control is first performed to set the gap to 0, and then in linear control to move to the target point, the acceleration is automatically performed. If you clearly know the change point at which the deceleration changes, and perform gap control to bring the driving side moving body A into contact with the deceleration end of the load side moving body B a little before this change point, the load side The moving body A can be accurately stopped at the target position.

第4図はバツクラツシユを有する動力伝達機構
のバツクラツシユ制御を行う場合の制御装置のブ
ロツク図で、5は送りネジ杆6を介して負荷部7
を駆動する駆動部、8は駆動部の位置及び速度検
出器、9は負荷部7の位置及び速度検出装置、1
0は前記検出器8,9の検出信号によりどう適正
制御するかを演算及び論理判断する演算部、11
は演算部10の演算結果によつて指令信号を送出
するアクチユエータ制御部、12はマイナールー
プである。
FIG. 4 is a block diagram of a control device for performing backlash control of a power transmission mechanism having backlash, and 5 is a block diagram of a control device in which a load portion 7 is connected via a feed screw rod 6.
8 is a position and speed detector for the drive section; 9 is a position and speed detection device for the load section 7; 1
0 is a calculation unit 11 that performs calculations and logical judgments on how to perform appropriate control based on the detection signals of the detectors 8 and 9;
1 is an actuator control section that sends out a command signal based on the calculation result of the calculation section 10, and 12 is a minor loop.

なお、こゝでいうバツクラツシユ制御とは、本
発明の全体を指称するもので、駆動部と負荷部と
の間にバツクラツシユがあつても、負荷部を滑ら
かに動作させ、しかも高い精度を可能にする制御
と定義する。
Note that the buck crash control referred to here refers to the entirety of the present invention, and even if there is bump crash between the drive section and the load section, the load section can be operated smoothly and with high accuracy. Defined as control.

前述のギヤツプの有無並びに変化点は演算部1
0によつて検知される。
The presence or absence of the gap mentioned above and the change point are determined by the calculation unit 1.
Detected by 0.

変化点とは第2図中の変曲点C1,C2,……C4
である。つまりX¨L=0に対応する点である。こ
れら変曲点C1,C2……を結ぶと直線となりこれ
を変曲点直線f2と呼ぶことにする。
The inflection points are the inflection points C 1 , C 2 , ...C 4 in Figure 2.
It is. In other words, this is the point corresponding to X L =0. When these inflection points C 1 , C 2 . . . are connected, a straight line is formed, which will be referred to as an inflection point straight line f 2 .

(2)式で示される線形制御系の変曲点を求める
時、XLrをステツプ入力とする場合、次式で考え
ることができる。
When finding the inflection point of the linear control system expressed by equation (2), if X Lr is used as a step input, the following equation can be used.

X¨L+2ζωoX〓L+ωo 2XL=0 …(3) (3)式の解はζ>1に対し(XL,X〓L),t=0
をP=(X0,0)とすると(第5図参照) XL=−βX/α−βe-t+αX/α−βe-
t…(4) X〓L=αβX/α−βe〓t−αβX/α−βe
t…(5) (5)式X¨Lを求め、=0としてtを消去すると、 XL=α+β/αβX〓L …(6) 但しα,βはD2+2ζωnD+ωn=0の2実
根の正数値を示している。
L +2ζω o X〓 Lo 2 X L = 0 …(3) The solution to equation (3) is (X L ,
Let P = (X 0 , 0 ) ( see Figure 5 ) .
t …(4) X〓 L = αβX 0 / α βe
t( 5 ) (5) Find the formula Indicates a positive value.

従つて、第5図P点から原点(目標位置)へ移
行させる時、操作量U(t)は(XL,X〓L)の変
化につれて第6図cのX¨Lのような形で与えられ
ることになる。
Therefore, when moving from point P in Figure 5 to the origin (target position ) , the manipulated variable U(t) changes in the form of X ¨ L in Figure 6 c as (X L , It will be given to you.

第6図cのX¨L中のC1点は(6)式を満足する(X
L,X〓L)に達した時点であり、この時負荷は加速
から減速の状態へ入ることになる。
One point C in X ¨ L in Figure 6c satisfies equation (6) (X
L , X〓L ), and at this time the load changes from acceleration to deceleration.

従つて目標位置に到達時にバツクラツシユに起
因する衝突をなくすためにはこのC1点に達する
前に駆動部を負荷部の減速端(ここでは左端)に
接触させる必要がある。つまりギヤツプ制御を行
わなければならない。
Therefore, in order to eliminate collisions caused by backlash upon reaching the target position, it is necessary to bring the drive section into contact with the deceleration end (here, the left end) of the load section before reaching the C1 point. In other words, gap control must be performed.

さもないと、駆動側の移動体Aが目標位置に達
した時、負荷側の移動体Aは慣性によりギヤツプ
巾分だけオーバーランしてしまうことになる。
Otherwise, when the movable body A on the drive side reaches the target position, the movable body A on the load side will overrun by the gap width due to inertia.

このギヤツプ制御を開始する時点は(XL,X〓
)の測定値から判断することができる。
The point at which this gap control starts is (X L , X〓
This can be determined from the measured value of L ).

即ち、ギヤツプ制御を開始する時点は変化点
(変曲点)よりギヤツプ制御に要する時間T0前で
ある。
That is, the time point at which gap control is started is before the time T 0 required for gap control from the point of change (inflection point).

この時間T0は以下のようにして求めることが
できる。
This time T 0 can be determined as follows.

駆動部の応答は JMX¨M+K12X〓M+K12K11XM=0 ……(7) を解くことにより求まり、この線形制御系をζ>
1としておくと2実根α′,β′が求まる。実用上
の整定時間としてT0を(1/B′)の3〜5倍と
すればよい。(但し1/β′>1/α′とする) ここではT0=4/β′ ……(8) とする。
The response of the drive section is found by solving J MM +K 12 X〓 M +K 12 K 11
If it is set to 1, two real roots α' and β' can be found. As a practical settling time, T 0 may be set to 3 to 5 times (1/B'). (However, 1/β'>1/α') Here, T 0 =4/β' (8).

すなわち、ギヤツプ制御の目標値(L/2,
0),(−L/2,0)は少なくともT0時間内に
整定することができる。
That is, the target value of gap control (L/2,
0), (-L/2, 0) can be settled within at least T 0 time.

つまり、(XL,X〓L)位相面上で負荷部に操作
量を加えない時の(XL,X〓L)の変化は XL=−kX〓L ……(9) となる。但し、kは実験的に求められる。この直
線と先に求めた変曲点直線f2よりギヤツプ制御を
行う時点を判断するためのギヤツプ制御開始直線
f1が求まる。(第7図参照) 以上をまとめると次のようになる。
In other words, the change in ( XL , X〓L ) when no operation amount is applied to the load section on the ( XL , X〓L ) phase plane is XL = -kX〓L (9). However, k is determined experimentally. The gap control start line is used to determine the point at which gap control should be performed using this straight line and the inflection point line f 2 obtained earlier.
Find f 1 . (See Figure 7) The above can be summarized as follows.

ある初期状態から(XL,X〓L)→(0,0)へ
移行する場合を考える。但しXL<0とする。
Consider a case where there is a transition from a certain initial state to ( XL , X〓L )→(0,0). However, X L <0.

先ず始めにXL,X〓L,XM,X〓Mを測定し(e,
e)が(L/2,0)でなければ、ギヤツプ制御を行 う。
First, measure X L , X〓 L , X M , X〓 M (e,
If e) is not (L/2,0), gap control is performed.

この時のギヤツプ制御の目標値は(L/2,
0)である。
The target value of gap control at this time is (L/2,
0).

(L/2,0)へのギヤツプ制御が達成された
後駆動部・負荷部一体として線形制御を行う。
After gap control to (L/2,0) is achieved, linear control is performed as a unit of the drive section and load section.

その間駆動部に操作量を加えつつ、XL,X〓L
M,X〓Mを常時測定する。
During that time, while adding the operating amount to the drive unit, X L , X〓 L ,
Constantly measure X M and X〓 M.

そして(XL,X〓L)がギヤツプ制御開始直線f1
上の点に到達した時、ギヤツプ制御を行う。この
時の目標値は(−L/2,0)である。以下f1
第1の判定直線、f2を第2の判定直線という。
And (X L , X〓 L ) is the gap control starting straight line f 1
When the upper point is reached, perform gap control. The target value at this time is (-L/2,0). Hereinafter, f 1 will be referred to as a first determination straight line, and f 2 will be referred to as a second determination straight line.

(−L/2,0)へのギヤツプ制御が達成され
た後(XL,X〓L)の状態が第2の判定直線f2上に
達したことを確認し、一体状態での負荷制御を行
うようにすればよい。XL>0のときは前記Lの
代りに−Lとすれば同様なことが成立する。
After achieving gap control to ( -L /2,0) , confirm that the state of (XL , All you have to do is do this. When X L >0, the same effect can be achieved by substituting -L instead of L.

この負荷制御は線形制御なので、XLが目標値
に達するまで操作量が加わり目標値に到達すると
操作量は零となり目標位置で静止する。
Since this load control is linear control, the manipulated variable is increased until X L reaches the target value, and when the target value is reached, the manipulated variable becomes zero and remains stationary at the target position.

駆動部・負荷部一体制御のときも(e,e〓)を
常に測定し、加速、減速の状態からはずれた場合
には直ちにギヤツプ制御を行う。
(e, e〓) is always measured even when the drive part and load part are integrally controlled, and gap control is performed immediately if the state of acceleration or deceleration deviates from the state.

(XL,X〓L)の測定値が第1の判定直線f1の下
であれば加速であり、上であれば減速状態を実現
しなければならない。
If the measured value of (X L ,

では次に、第8図に示す実施例について説明し
よう。
Next, the embodiment shown in FIG. 8 will be explained.

この実施例はモータMによりバツクラツシユの
ある動力伝達機構13を介して負荷14を駆動す
る場合に本発明を適用した場合の一実施例を示す
もので、15はモータMに連結された速度検出器
TG1とパルス発生器を使つた位置検出器PG1の検
出信号と、負荷14に連結された速度検出器TG2
と、パルス発生器を使つた位置検出器PG2の検出
信号と、予め設定又はそれらの検出信号により選
択した第1と第2の判定直線f1,f2とから、切替
装置16及び17へ切替信号を送出するミニコン
等から成る判断装置、18は加速側のギヤツプ制
御を行うためのL/2指令値設定器、19は減速
側のギヤツプ制御を行うためのL/2指令値設定
器、20はギヤツプ巾L設定装置、21〜24は
比例制御器、25は電力増巾器である。
This embodiment shows an embodiment in which the present invention is applied when a load 14 is driven by a motor M via a power transmission mechanism 13 with bumps, and 15 is a speed detector connected to the motor M.
TG 1 and the detection signal of the position detector PG 1 using a pulse generator and the speed detector TG 2 connected to the load 14
, the detection signal of the position detector PG 2 using a pulse generator, and the first and second judgment straight lines f 1 and f 2 set in advance or selected based on those detection signals, to the switching devices 16 and 17. A determination device consisting of a minicomputer or the like that sends out a switching signal; 18, an L/2 command value setting device for performing gap control on the acceleration side; 19, a L/2 command value setting device for performing gap control on the deceleration side; 20 is a gap width L setting device, 21 to 24 are proportional controllers, and 25 is a power amplifier.

判断装置15における切替装置16,17の切
替信号を得るための判定フローチヤートを示すと
第9図に示す通りである。
A determination flowchart for obtaining switching signals for the switching devices 16 and 17 in the determination device 15 is shown in FIG.

今、始動時にバツクラツシユによるギヤツプが
加速側にあると、先ず判断装置15により切替装
置16,17が16b,17a側に切換え指令値
設定器18を選択してモータMを加速制御してギ
ヤツプを0とし、次いで切替装置16を16aに
切換えて目標位置に移行する制御が行なわれる。
Now, when the gap due to buck crush is on the acceleration side at the time of starting, first, the switching devices 16 and 17 are switched to the 16b and 17a sides by the judgment device 15, and the switching command value setter 18 is selected to control the acceleration of the motor M and reduce the gap to 0. Then, control is performed to switch the switching device 16 to 16a and move to the target position.

この運転制御中判断装置15が動作して、判定
直線f1,f2と測定値XL,X〓Lの値を比較し、減速
しなければならないか否かを判断する。
The operation control determining device 15 operates to compare the determination straight lines f 1 and f 2 with the measured values X L and X L to determine whether or not deceleration is required.

L,X〓Lが第1の判定直線f1上の値を超える
と、負荷側を正確に目標位置に停止させるために
直ちに減速側のギヤツプ制御を行なわなければな
らないため、判断装置15は切替装置16を16
bにまた切替装置17を17bに切替えて指令値
設定器19を選んでギヤツプ制御を行う。
When X L , Switching device 16 to 16
At step b, the switching device 17 is again switched to 17b and the command value setting device 19 is selected to perform gap control.

そのギヤツプ制御が完了すると、判断装置15
は今度は切替装置16を16aに切替え、負荷を
目標位置に停止させる自動制御が行なわれる。
When the gap control is completed, the judgment device 15
Next, the switching device 16 is switched to 16a, and automatic control is performed to stop the load at the target position.

なお、比例制御器21と22の各利得K11
K12,は制御系のJLMがわかれば(2)式のK21,K22
とωnとの関係から制御系として実現したい周波
数f0よりωn=2πf0,ζは1より大きくするこ
とにより決定される。
In addition, each gain K 11 of the proportional controllers 21 and 22,
K 12 , are K 21 , K 22 in equation (2) if J LM of the control system is known.
From the relationship between and ωn, ωn=2πf 0 is determined from the frequency f 0 desired to be realized as a control system, and ζ is determined to be larger than 1.

比例制御器23と24の各利得K21,K22はJM
がわかれば計算により決まる。計算式は(2)式と同
じである。
The respective gains K 21 and K 22 of the proportional controllers 23 and 24 are J M
If you know, it can be determined by calculation. The calculation formula is the same as formula (2).

T0は駆動系の最も遅い時定数の4倍とするこ
とが好ましい。
Preferably, T 0 is four times the slowest time constant of the drive system.

実用に際し、負荷部にクーロン摩擦力が大きく
作用する場合、ある負荷速度(X〓LC)以下の時に
駆動部に操作量を加えないと、負荷部は摩擦力に
より静止してしまう。
In practical use, when a large Coulomb friction force acts on a load section, if no operation amount is applied to the drive section when the load speed is below a certain load speed (X〓 LC ), the load section will come to a standstill due to the friction force.

このことはT0のギヤツプ制御期間に負荷の速
度が降下することとなり、(XL,X〓L)の情報か
らギヤツプ制御を行う時に、この速度降下分に相
当する時間だけ遅く開始してよい。
This means that the load speed will drop during the gap control period of T 0 , and when performing gap control from the information of ( XL , .

第10図はf3,f4に摩擦力が加わりXL,X〓L
静止状態となる時の軌道を示している。
FIG. 10 shows the trajectory when a frictional force is applied to f 3 and f 4 and X L and X L become stationary.

X〓LCは実測により知ることができ、このX〓LC
−X〓LCでf3,f4と接するようにf1を左,右へずら
す。このようにして得られるffが新しいギヤツプ
制御判定曲線となす。
X〓 LC can be known by actual measurement, and this X〓 LC ,
−X〓 Shift f 1 to the left and right so that it touches f 3 and f 4 at LC . The ff thus obtained is used as a new gap control judgment curve.

この時は|X〓L|X〓LCを判断し、駆動部に操
作量を加えないようにする。
At this time, determine |X〓 L |X〓 LC and do not apply any operation amount to the drive unit.

つまり切替装置16を中立に保つようにする。
このような制御を行うことにより、クーロン摩擦
力が大きく作用する場合でも位置決めを円滑に行
うことできる。
In other words, the switching device 16 is kept neutral.
By performing such control, positioning can be performed smoothly even when a large Coulomb friction force acts.

以上のように、本発明によれば、バツクラツシ
ユがあつてもバツクラツシユ部で衝突を生じず、
従つて機械寿命を大巾に上げることができ、しか
も機械組立に無理な精度を要求する必要がなくな
るという製作上の利点があり、制御系としてバツ
クラツシユが閉ループ内に存在しても安定性が完
全に保証されることになることと相俟つて工業上
優れた発明である。
As described above, according to the present invention, even if there is a backlash, a collision does not occur at the backlash portion, and
Therefore, the life of the machine can be greatly extended, and there is also a manufacturing advantage in that there is no need to require unreasonable precision in machine assembly, and the control system is completely stable even if the backlash is in a closed loop. This is an industrially excellent invention, as it is guaranteed that the

本発明は線形制御によりバツクラツシユのある
移動機械を制御する場合に、ギヤツプ制御、負荷
制御の切り換り点を指定する方法を明確にしたこ
とによりバツクラツシユ制御の適用範囲を大巾に
広げることができたことに工業的な価値あるもの
である。
When controlling a mobile machine with backlash using linear control, the present invention can greatly expand the scope of application of backlash control by clarifying the method of specifying the switching point between gap control and load control. It is of particular industrial value.

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

第1図は、線形制御系のブロツク線図、第2図
は線形制御系における負荷(被駆動部)の位置と
速度と関係を示す図、第3図はバツクラツシユ部
のモデル図、第4図はバツクラツシユを有する動
力伝達機構の制御装置のブロツク図、第5図は変
曲点直線(第2判定直線)の説明図、第6図は負
荷の位置・速度・加速度の各変化を示す図、第7
図は(9)式による直線と、第1及び第2判定直線の
関係を示す図、第8図は本発明実施例のブロツク
図、第9図は判断装置における判定フローチヤー
ト、第10図は負荷部にクローロン摩擦力が大き
く作用する場合の第1及び第2判定直線の説明図
である。 M…駆動モータ、13…バツクラツシユのある
動力伝達機構、TG1,TG2…速度検出器、PG1
PG2…位置検出器、14…負荷、15…判断装
置、16,17…切替装置、18,19…ギヤツ
プ制御用指令値設定器、20…ギヤツプ巾設定装
置、21〜24…比例制御器、25…電力増巾
器。
Figure 1 is a block diagram of the linear control system, Figure 2 is a diagram showing the relationship between the position and speed of the load (driven part) in the linear control system, Figure 3 is a model diagram of the backlash section, and Figure 4 is a block diagram of a control device for a power transmission mechanism having backlash, FIG. 5 is an explanatory diagram of an inflection point straight line (second judgment straight line), and FIG. 6 is a diagram showing changes in load position, speed, and acceleration. 7th
The figure shows the relationship between the straight line according to equation (9) and the first and second judgment straight lines, Fig. 8 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 9 is a judgment flowchart in the judgment device, and Fig. 10 is FIG. 6 is an explanatory diagram of first and second determination straight lines when a large Chloron friction force acts on the load portion. M... Drive motor, 13... Power transmission mechanism with backlash, TG 1 , TG 2 ... Speed detector, PG 1 ,
PG 2 ... Position detector, 14... Load, 15... Judgment device, 16, 17... Switching device, 18, 19... Gap control command value setting device, 20... Gap width setting device, 21-24... Proportional controller, 25...Power amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 駆動側の移動体Aと負荷側の移動体B間にバ
ツクラツシユがある線形制御系の移動装置におい
て、両移動体AとBの夫々の位置xと速度x〓を検
出する装置を設け、その検出装置の検出値から、
バツククラツシユの有無を検出し、加速側にバツ
クラツシユによるギヤツプが存在する時にはギヤ
ツプ制御を行つて駆動側の移動体Aを負荷側の移
動体Bの加速側あるいは減速側へ相対速度零(e〓
=0)で接触させ、また任意の初期状態から目標
点へ移行させる時、その初期状態から加速が必要
か、減速が必要かを判断し、それに応じて前記の
ギヤツプ制御後に線形制御により目標点へ移行さ
せ、その途中でバツクラツシユが無い場合の加←→
減速切替が必要となる時点よりギヤツプ制御に必
要な時間T0だけ早めに加←→減速切替を行なつ
て、目標点まで線形制御することを特徴とするバ
ツクラツシユを有する移動機械の制御方法。
1. In a linear control system moving device in which there is a backlash between a moving body A on the drive side and a moving body B on the load side, a device is provided to detect the position x and speed x of both moving bodies A and B, respectively. From the detection value of the detection device,
The presence or absence of back crash is detected, and if there is a gap due to back crash on the acceleration side, gap control is performed to reduce the relative velocity of moving body A on the drive side to zero (e
= 0), and when moving from an arbitrary initial state to the target point, it is determined whether acceleration or deceleration is necessary from that initial state, and accordingly, the target point is moved by linear control after the gap control described above. ←→
A method for controlling a mobile machine having a backlash characterized by linearly controlling up to a target point by performing acceleration←→deceleration switching earlier by the time T0 required for gear shift control than the point at which deceleration switching is required.
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