JPS6280710A - Method for controlling digital servo - Google Patents

Method for controlling digital servo

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JPS6280710A
JPS6280710A JP22023985A JP22023985A JPS6280710A JP S6280710 A JPS6280710 A JP S6280710A JP 22023985 A JP22023985 A JP 22023985A JP 22023985 A JP22023985 A JP 22023985A JP S6280710 A JPS6280710 A JP S6280710A
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JP
Japan
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gain
acceleration
speed
data
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP22023985A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadamasa Aoyama
青山 忠正
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SAN ESU SHOKO CO Ltd
Original Assignee
SAN ESU SHOKO CO Ltd
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Publication date
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  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain positioning more rapidly by increasing acceleration gain especially in an instantaneous acceleration changing part in addition to the increase of position gain and speed gain to control a servo amplifier. CONSTITUTION:A control device 1 consists of a microprocessor as a main body, sets up and processes respective command values relating to a moving distance of an object 4 to be positioned, moving speeds including start, deceleration, stop, etc., and acceleration at the time of acceleration/deceleration and supplies respective gain data such as a position command value, a speed command value and an acceleration command value to the servo amplifier 2 as k1-k3 respectively. In this case, the acceleration gain k3, the speed gain k2 and the position gain k1 successively contribute to the improvement of characteristics in order from a time close to a starting time. Consequently, more efficient control can be attained by changing how to increase respective gain properly in accordance with the position of the object to be positioned on a speed curve drawn by the object.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はデジタル値でフィードバック信号を取出してデ
ジタル値ベースでサーボ制御を行う方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method of extracting a feedback signal as a digital value and performing servo control based on the digital value.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近時、いわゆるメカトロニクス技術の進展により、高速
且つ超精密な位置決め制御技術の開発が要請されている
が、この要請に応えるためには。
In recent years, with the progress of so-called mechatronics technology, there has been a demand for the development of high-speed and ultra-precise positioning control technology, and in order to meet this demand.

急激な加、減速制御技術の確立が前提となる。The prerequisite is the establishment of rapid acceleration and deceleration control technology.

従来の数値制御におけるサーボ制御は、制御対象の位置
データをベースにして、例えば、サーボアンプにお、け
るパワートランジスタをPWM (パルスワイズモデュ
レーション)法により制御するというアナグロ系の制御
法が一般的である。
Servo control in conventional numerical control is generally an analog control method in which, for example, a power transistor in a servo amplifier is controlled using the PWM (pulse width modulation) method based on position data of the controlled object. It is.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、従来のサーボ制御法では、急激な加。 However, with the conventional servo control method, there is a sudden increase.

減速制御を追従特性よく、しかも、振動を生じることな
く実行することは事実上不可能に近いと考えられている
It is considered virtually impossible to perform deceleration control with good follow-up characteristics and without causing vibrations.

このため、上記サーボ制御系を有する従来の数値制御で
は、デジタル値ベースで加速度データを作成したり、実
加速度検出のためのフィードバック信号を帰還させると
いったことは全く行われていない。
For this reason, in the conventional numerical control having the above-mentioned servo control system, creating acceleration data on a digital value basis or feeding back a feedback signal for actual acceleration detection is not performed at all.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は従来のサーボ制御で使用されている位置データ
、速度データに加え、デジタル値の加速度データも併用
してサーボアンプのパワートランジスタに制御信号を供
給して制御を実行するサーボ制御法を提供することを目
的としてなされたもので、その構成は、制御対象の位置
決め制御において、その位置データ、速度データ及び加
速度データに基づいて形成されるサーボアンプに対する
各ゲインデータの総和並びに各ゲイン間の比率が所定範
囲にあるとき、上記位置決めのためのデータベースから
形成される単位時間当りの加速度又は速度を示すデジタ
ル値を以て上記制御対象の速度カーブを形成する一方、
上記制御対象の移動時に形成される位置、速度及び加速
度に関するフィードバックデータのデジタル値が上記速
度カーブに近似したものとなるように上記の位置、速度
及び加速度に関する全部又は一部のゲインデータを制御
することを特徴とするものである。
The present invention provides a servo control method that executes control by supplying a control signal to the power transistor of a servo amplifier using digital acceleration data in addition to position data and velocity data used in conventional servo control. It was created with the purpose of is within a predetermined range, forming a speed curve of the controlled object using a digital value indicating acceleration or speed per unit time formed from the database for positioning;
Control all or part of the gain data regarding the position, velocity, and acceleration so that the digital value of the feedback data regarding the position, velocity, and acceleration formed when the controlled object moves approximates the speed curve. It is characterized by this.

〔発明の作用〕[Action of the invention]

数値制御による位置決め目的のデータベースから制御対
象の移動区間における単位時間当りの加速度値を形成し
、この加速度値を処理して、制御対象の駆動源であるサ
ーボモータを制御するサーボアンプに対して上記移動区
間で供給される加速度指令、速度指令及び位置指令の各
予定ゲインデータと共に、制御対象の予定速度カーブを
形成する。
Forms an acceleration value per unit time in the movement section of the controlled object from a database for positioning by numerical control, processes this acceleration value, and applies the above to the servo amplifier that controls the servo motor that is the drive source of the controlled object. A planned speed curve of the controlled object is formed together with each planned gain data of the acceleration command, speed command, and position command supplied in the moving section.

一方、上記移動区間で移動している制御対象から単位時
間当りの移動量としてフィードバックされる位置のフィ
ードバック値を処理して当該制御対象に現われている現
在位置、速度並びに加速度に関するゲインデータを形成
する。
On the other hand, the position feedback value fed back as the amount of movement per unit time from the controlled object moving in the movement section is processed to form gain data regarding the current position, velocity, and acceleration appearing on the controlled object. .

上記両ゲインデータの偏差を処理し、制御対象の現在速
度カーブが上記予定速度カーブに近似ないしは一致する
ように゛サーボアンプに供給される上記ゲインデータを
制御する。
The deviation between the two gain data is processed and the gain data supplied to the servo amplifier is controlled so that the current speed curve of the controlled object approximates or coincides with the planned speed curve.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明の実施例を図に拠り説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図は本発明制御法を実施するための制御系の一例の要部
を示すブロック線図で、破線で囲まれたブロックが制御
装置1を表わす、2はPWM式のパワートランジスタを
主体とするサーボアンプ。
The figure is a block diagram showing the essential parts of an example of a control system for carrying out the control method of the present invention, in which the block surrounded by broken lines represents the control device 1, and 2 represents the servo control system mainly composed of PWM type power transistors. Amplifier.

3はサーボモータ、4は該モータ3に駆動される位置決
め対象、3aはモータ軸や送りネジ等の回転系に取付け
たパルスエンコーダ、4aは4fLti!決め対象に設
けたパルス測長器である。
3 is a servo motor, 4 is a positioning object driven by the motor 3, 3a is a pulse encoder attached to a rotating system such as a motor shaft or a feed screw, and 4a is 4fLti! This is a pulse length measuring device installed on the target.

而して、制御装置1はマイクロプロセッサを主体に形成
されており、位置決め対象4の移動量やスタート、減速
停止等を含む移動速度、並びに加。
The control device 1 is mainly formed with a microprocessor, and controls the amount of movement of the positioning object 4, the movement speed including start, deceleration and stop, etc., as well as acceleration.

減速時の加速度等に関する各指令値が設定、処理され、
位置指令値、速度指令値、並びに加速度指令値の各ゲイ
ンデータとしてに、、に、、並びにに、としてサーボア
ンプ2に供給されるようになっている。
Each command value related to acceleration during deceleration etc. is set and processed,
The gain data of the position command value, speed command value, and acceleration command value are supplied to the servo amplifier 2 as , , , and .

尚、上記の各指令は互に独立ではなく、ここでは位置指
令Wの微分値が速度指令、速度指令の微分値が加速度指
令としである。また、加速度指令を積分処理して速度指
令9位置指令に形成してもよい。
Note that the above commands are not independent of each other, and here, the differential value of the position command W is the speed command, and the differential value of the speed command is the acceleration command. Alternatively, the acceleration command may be subjected to integral processing to form the speed command and the position command.

一方、制御装置1に於て、1sは位置指令の供給系路上
に挿入した加減算器、1vは同じく速度指令の供給の系
路上に挿入した加速算器、1aは同じく加速度指令の供
給系路上に挿入した加減算器である。
On the other hand, in the control device 1, 1s is an adder/subtractor inserted on the position command supply system, 1v is an accelerator also inserted on the speed command supply system, and 1a is also on the acceleration command supply system. This is an added/subtractor inserted.

ここで、位置指令系路の加減算器1sには、上記パルス
測長器4aからのフィードバックパスルが帰還される。
Here, the feedback pulse from the pulse length measuring device 4a is fed back to the adder/subtractor 1s of the position command system path.

また、速度指令系路の加減算器1vには、上記パルスエ
ンコーダ3aからのフィードバックパルスが帰還される
。更に、加減速指令系路の加減算器1aには、上記パル
スエンコーダ3aがらの帰還パルスを微分器11aにお
いて微分処理して得られる帰還パルスが供給されるよう
になっている。
Further, a feedback pulse from the pulse encoder 3a is fed back to the adder/subtractor 1v of the speed command path. Further, the adder/subtractor 1a of the acceleration/deceleration command path is supplied with a feedback pulse obtained by differentiating the feedback pulse from the pulse encoder 3a in a differentiator 11a.

従って、機械の動作中においては、各指令値と夫々のフ
ィードバック信号とが、夫々の加減算器is、 lv、
 laにおいて加゛減算された後の数値に基づいて形成
される各ゲインデータに1.に、、・k、が。
Therefore, during operation of the machine, each command value and each feedback signal are sent to each adder/subtractor is, lv,
1 to each gain data formed based on the numerical values after addition and subtraction in la. ,,・k, is.

ゲインデータの加減算器1kにおいて加減算されてから
、サーボアンプ2に供給されることとなる。
After being added and subtracted by the gain data adder/subtractor 1k, the gain data is supplied to the servo amplifier 2.

而して、各指令値に関する各ゲインデータは、各ゲイン
間の割合が予め判っており、また、ゲインの総和もモー
タ3の容量等により予め定められた範囲のものである。
Thus, for each gain data regarding each command value, the ratio between each gain is known in advance, and the total sum of gains is also within a predetermined range based on the capacity of the motor 3, etc.

従って、各ゲインデータに工〜に、は、モータに対し任
意S限に変更できるものではなく、また、各ゲインの利
き方も異なる。
Therefore, each gain data cannot be changed to an arbitrary S limit for the motor, and the way each gain is applied is also different.

実際に、図示した制御系によりシミュレーションを行っ
てみたところ、次のような結果が得られた。
When we actually performed a simulation using the control system shown in the figure, we obtained the following results.

ここで、各定数はa ==0.1. b = 1 t 
c =10td=10とし、また、各指定信号は、位置
指令を5intp速度指令をcost、加速度指令を−
5intとした。
Here, each constant is a ==0.1. b = 1t
c = 10 td = 10, and each designation signal is 5 intp for position command, cost for speed command, - - for acceleration command.
It was set to 5 int.

実験は、各ゲインに、、 k、、 k、の値を種々変更
しながら行った。
The experiment was conducted while varying the values of , k, , k, for each gain.

加速度ゲインに3をゼロにおいた場合、速度ゲインに2
を大きくすると1位置指令5intにおける最初の山の
追従特性がよくなった。
If 3 is set to zero for acceleration gain, 2 is set for velocity gain.
When the value was increased, the following characteristics of the first peak at one position command of 5 int improved.

しかし、この後の山と谷の追従特性の改善には位置ゲイ
ンに1を大きくする方がより良い追従特性を得られた。
However, in order to improve the tracking characteristics of peaks and valleys after this, it was possible to obtain better tracking characteristics by increasing the position gain by 1.

一方、上記双方のゲインに□9に2を大きくしても、始
動時の追従特性はそれほど改善されなかった。
On the other hand, even if the above gains were increased by □9 and 2, the tracking characteristics at the time of starting were not significantly improved.

次に、上記制御に加え加速度ゲインに、を徐々に大きく
しながらシミュレーションしてみたところ、kl、に2
が大きく且つ、に、を大きくすることで、始動時の追従
特性が良好になると同時に。
Next, in addition to the above control, we performed a simulation while gradually increasing the acceleration gain, and found that kl was 2.
By increasing , and increasing , the follow-up characteristics at the time of starting are improved and at the same time.

その後の山と谷での追従特性も良好になる結果が得られ
た。
Results showed that the tracking characteristics at subsequent peaks and valleys were also good.

これらの実験の結果、加速度ゲインk 31速度ゲイン
に2e位置ゲインに□の順で、始動時に近いところから
順に特性改善に寄与することが判った。
As a result of these experiments, it was found that the acceleration gain k, 31 speed gain, 2e position gain, and □ contribute to the improvement of characteristics in the order of starting from the point closest to the start.

そこで、本発明では上記各ゲインの利かせ方を、位置決
め対象が描く速度カーブ上での位置によって適宜変更す
ることにより、より効率のよい制御をぜんとしたもので
ある。
Therefore, in the present invention, more efficient control is achieved by appropriately changing how each gain is applied depending on the position on the speed curve drawn by the positioning object.

実際に、工作機械のテーブルのような位置決め対象では
、速度指令が台形状階段関数となることが多い。
In fact, for positioning targets such as machine tool tables, the speed command often becomes a trapezoidal step function.

このような速度カーブでは、加速度の変化が急激である
ため、本発明により位置ゲイン、速度ゲーインに加え、
特に、かかる急激な加速度変化部分において加速度ゲイ
ンを利かせてサーボアンプを制御するようにすれば、よ
り高速に位置決め制御が可能となるのである。
In such a speed curve, the change in acceleration is rapid, so the present invention provides position gain, speed gain, and
In particular, if the servo amplifier is controlled by making use of the acceleration gain in such a rapid acceleration change portion, it becomes possible to perform positioning control at higher speed.

本発明は以上の通りであるから、特に、急激な速度、加
速度変化を伴う位置決め制御を、追従特性を良好にして
実行することができるので、高速。
As described above, the present invention is particularly capable of performing positioning control that involves rapid changes in speed and acceleration with good follow-up characteristics.

高精密な位置決め制御に好適である。Suitable for highly precise positioning control.

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

図は本発明方法の実施の一例を示す制御ブロックである
。 1・・・制御装置、2・・・サーボアンプ、3・・・サ
ーボモータ、4・・・位置決め対象
The figure is a control block showing an example of implementing the method of the present invention. 1...Control device, 2...Servo amplifier, 3...Servo motor, 4...Positioning target

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 制御対象の位置決め制御において、その位置データ、速
度データ及び加速度データに基づいて形成されるサーボ
アンプに対する各ゲインデータの総和並びに各ゲイン間
の比率が所定範囲にあるとき、上記位置決めのためのデ
ータベースから形成される単位時間当りの加速度又は速
度を示すデジタル値を以て上記制御対象の速度カーブを
形成する一方、上記制御対象の移動時に形成される位置
、速度及び加速度に関するフィードバックデータのデジ
タル値が上記速度カーブに近似したものとなるように上
記の位置、速度及び加速度に関する全部又は一部のゲイ
ンデータを制御することを特徴とするデジタルサーボ制
御法。
In positioning control of a controlled object, when the sum of each gain data for the servo amplifier formed based on the position data, velocity data, and acceleration data and the ratio between each gain are within a predetermined range, from the database for positioning. The speed curve of the controlled object is formed using digital values indicating acceleration or speed per unit time, while the digital values of feedback data regarding the position, speed, and acceleration formed when the controlled object moves are used to form the speed curve. A digital servo control method characterized by controlling all or part of the gain data regarding the position, velocity, and acceleration described above so that the gain data approximates the above.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6416347A (en) * 1987-07-07 1989-01-19 Mazda Motor Control device for machine tool
JP2016012649A (en) * 2014-06-27 2016-01-21 キヤノン株式会社 Method for producing instruction data, positioning device, lithography apparatus, and method for manufacturing article

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JPS6063620A (en) * 1983-09-16 1985-04-12 Komatsu Ltd Servocontrol method

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