JPS63100505A - 多自由度可動機械のフイ−ドフオワ−ド制御装置 - Google Patents
多自由度可動機械のフイ−ドフオワ−ド制御装置Info
- Publication number
- JPS63100505A JPS63100505A JP24658086A JP24658086A JPS63100505A JP S63100505 A JPS63100505 A JP S63100505A JP 24658086 A JP24658086 A JP 24658086A JP 24658086 A JP24658086 A JP 24658086A JP S63100505 A JPS63100505 A JP S63100505A
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Links
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- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims description 12
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 claims description 2
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Feedback Control In General (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。
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、多自由度の動作が可能な機械を高速・高精度
化するためのフィードフォワード制御装置に関するもの
である。
化するためのフィードフォワード制御装置に関するもの
である。
従来のフィードフォワード制御装置は、第２図中１に示
すように、目標とする位置、速度、加速度を運動方程式
に代入することによりフィードフォワード力を求めてい
たため、事前に運動方程式を求めておく必要があり、多
自由度の動作が可能な機械の運動方程式を求めることが
手計算では困難であることから、数式処理を行うコンピ
ュータ全必要としていた。なお、２は位置指令値である
。
すように、目標とする位置、速度、加速度を運動方程式
に代入することによりフィードフォワード力を求めてい
たため、事前に運動方程式を求めておく必要があり、多
自由度の動作が可能な機械の運動方程式を求めることが
手計算では困難であることから、数式処理を行うコンピ
ュータ全必要としていた。なお、２は位置指令値である
。
ところが数式処理によって求めた運動方程式全第２図中
のフィードフォワード制御装置内に記憶するには、非常
に多くのメモＩＪ ｆ必要とすも開発されてはいるが、
閉じたリンク機構（例えば４節リンク）を有する機械に
はこの技術は適用できないという欠点があった。
のフィードフォワード制御装置内に記憶するには、非常
に多くのメモＩＪ ｆ必要とすも開発されてはいるが、
閉じたリンク機構（例えば４節リンク）を有する機械に
はこの技術は適用できないという欠点があった。
く参照文献〉
１ ） Ｊ、 Ｙ、 Ｓ、 Ｌｕｈ ｅｔａｅ： ０ｎ
−Ｌｉｎｅ ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＳｃｈｅｍｅ
ｆｏｒ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｎｉｐｕｌａｔ
ｏｒｓ、 ＴｒａｎｓＡＳＭＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
−Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ。
−Ｌｉｎｅ ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＳｃｈｅｍｅ
ｆｏｒ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｍａｎｉｐｕｌａｔ
ｏｒｓ、 ＴｒａｎｓＡＳＭＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ
−Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ。
Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ、 ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ
１０２−２．６９／７６、１９８０２ ） Ｊ、 Ｍ、
Ｈｏ１ｌｅｒｂａｃｈ： Ａ Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ
ＬａｇｒａｎｇｉａｎＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄＣ
ｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ５ｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｙｎａｍ
ｉｃｓ ＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎＣｏｍｐｌｅｘｉｔｙ
、 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ、
Ｍａｎ。
１０２−２．６９／７６、１９８０２ ） Ｊ、 Ｍ、
Ｈｏ１ｌｅｒｂａｃｈ： Ａ Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ
ＬａｇｒａｎｇｉａｎＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ
Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎｄＣ
ｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ５ｔｕｄｙ ｏｆ Ｄｙｎａｍ
ｉｃｓ ＦｏｒｍｕｌａｔｉｏｎＣｏｍｐｌｅｘｉｔｙ
、 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ、
Ｍａｎ。
ａｎｄ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ １０−１１．７３０
／７３６．１９８０〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題点を解決するために、メモリ容量が小
さくかつ閉じたリンク機構にも適用可能なフィードフォ
ワード制御装置を提供せんとするものであり、位置指令
値および速度指令値を入力し運動エネルギーを算出する
運動エネルギー計算部と、位置指令値を入力し位置エネ
ルギーを算出する位置エイ・ルギー計算部と、上記運動
エネルギーから上記位置エネルギーを減算してラグラン
ジアンを求めるとともにラグランジュの運動方程式を数
値的に近似微分する数値微分計算部と、該数値微分計算
部からの出力によりフィードフォワード力を算出するフ
ィードフォワード算出部から構成されることを特徴とす
るものである。
／７３６．１９８０〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上記問題点を解決するために、メモリ容量が小
さくかつ閉じたリンク機構にも適用可能なフィードフォ
ワード制御装置を提供せんとするものであり、位置指令
値および速度指令値を入力し運動エネルギーを算出する
運動エネルギー計算部と、位置指令値を入力し位置エネ
ルギーを算出する位置エイ・ルギー計算部と、上記運動
エネルギーから上記位置エネルギーを減算してラグラン
ジアンを求めるとともにラグランジュの運動方程式を数
値的に近似微分する数値微分計算部と、該数値微分計算
部からの出力によりフィードフォワード力を算出するフ
ィードフォワード算出部から構成されることを特徴とす
るものである。
即ち、本発明はエネルギーから力を求めるラグランジア
ン学を利用するものであり、基礎となるラグランジュの
運動方程式は（１）式の通りである。
ン学を利用するものであり、基礎となるラグランジュの
運動方程式は（１）式の通りである。
ただし、ｉはアクチュエータ番号、旧はｉ＠目のアクチ
ュエータが発生する力、Ｘｉはｌ ＠目のアクチュエー
タの位置、′Ｘ１は同じく速度、Ｌはラグランジアンで
運動エネルギーＫから位置エネルギーＰをひいたもので
あって、脅÷雫毒÷４葎（２）式のよりに位置と速度の
関数で表わせる。
ュエータが発生する力、Ｘｉはｌ ＠目のアクチュエー
タの位置、′Ｘ１は同じく速度、Ｌはラグランジアンで
運動エネルギーＫから位置エネルギーＰをひいたもので
あって、脅÷雫毒÷４葎（２）式のよりに位置と速度の
関数で表わせる。
Ｌ＝Ｌ （ｘ１…ｘｎ、 ｘ１…ｘｎ ） （２）
ここで（１）式を用いたフィードフォワード力の求め方
について説明すると、まず、（１）式を数値計算で置換
えて近似しく３）式を求める。
ここで（１）式を用いたフィードフォワード力の求め方
について説明すると、まず、（１）式を数値計算で置換
えて近似しく３）式を求める。
ΔＬ ΔＬ
そこで、（３）式中の＝ 下はそれぞれ微小増ΔＸｌｌ
ΔＸＩ 分Δ交ｉ、Δ灼に対するラグランジアンの増加分を表わ
すものであるから、ｉ番目のアクチュエータの位置、速
度の指令値を１．寺、とするとの増加分を表わすから７
秒時の指令値に対応するΔＬ／Δ交ｌの値を（ΔＬ／Δ
交ｉ）７とし、７＋Δを秒時の指令値に対応するΔＬ／
４Ｘｉの値を（ΔＬ／Δｘｉ）ｔ＋Δｔとすると の形で求められる。そして、（４）式、（５）式、（６
）式ヲ（３）式に代入すればアクチュエータに発生させ
る力ｉｉ１即ち、フィードフォワード力が求まることに
なる。
ΔＸＩ 分Δ交ｉ、Δ灼に対するラグランジアンの増加分を表わ
すものであるから、ｉ番目のアクチュエータの位置、速
度の指令値を１．寺、とするとの増加分を表わすから７
秒時の指令値に対応するΔＬ／Δ交ｌの値を（ΔＬ／Δ
交ｉ）７とし、７＋Δを秒時の指令値に対応するΔＬ／
４Ｘｉの値を（ΔＬ／Δｘｉ）ｔ＋Δｔとすると の形で求められる。そして、（４）式、（５）式、（６
）式ヲ（３）式に代入すればアクチュエータに発生させ
る力ｉｉ１即ち、フィードフォワード力が求まることに
なる。
以下、本発明全図面に基づいて具体的に説明する。
第１図は本発明の１実施例に係わるフィードフォワード
制御装置を示すもので、図から明らかなように、運動エ
ネルギー計算部８、位置エネルギー計算部９、数値微分
計算部１１、フィ−ドフォワード算出部１２から構成さ
れておシ、運動エネルギー計算部８は位置指令値２と速
度指令値１３全入力し運動エネルギーＫ ”３Ａｍ々２
を求め、位置エネルギー計算部９は位置指令値２を入力
し位置エネルギーＰ＝ｍｙｈを求める。
制御装置を示すもので、図から明らかなように、運動エ
ネルギー計算部８、位置エネルギー計算部９、数値微分
計算部１１、フィ−ドフォワード算出部１２から構成さ
れておシ、運動エネルギー計算部８は位置指令値２と速
度指令値１３全入力し運動エネルギーＫ ”３Ａｍ々２
を求め、位置エネルギー計算部９は位置指令値２を入力
し位置エネルギーＰ＝ｍｙｈを求める。
そして、この運動エネルギーＫから位置エネルギーＰを
減算した値、即ちラグランジアンＬ１０および位置指令
値２、速度指令値１３によりΔ／Δｔ（へＬ／Δ交）、
ΔＬ／ΔＸの値が数値微分計算部１１で求められ、フィ
ードフォワード力へ’６ ｔ（ΔＶΔ大）−ΔＬ／ΔＸ
がフィードフォワード算出部によって求められることに
なる。
減算した値、即ちラグランジアンＬ１０および位置指令
値２、速度指令値１３によりΔ／Δｔ（へＬ／Δ交）、
ΔＬ／ΔＸの値が数値微分計算部１１で求められ、フィ
ードフォワード力へ’６ ｔ（ΔＶΔ大）−ΔＬ／ΔＸ
がフィードフォワード算出部によって求められることに
なる。
以上、具体的に説明したように、本発明においては位置
と速度の指令値を入力して、運動エネルギー計算部、位
置エネルギー計算部によりそれぞれのエネルギーを数値
で出力し、ラグランジュの運動方程式金利用して数値微
分計算部、フィードフォワード力算出部を通してフィー
ドフォワード力を出力する構成をとり、数式にょらずす
べて数値演算で求めているため、長い数式を記憶するた
めのメモリも不要となり、またエネルギー計算をもとに
しているため閉じたリンク機構を有するものにも適用可
能となる。
と速度の指令値を入力して、運動エネルギー計算部、位
置エネルギー計算部によりそれぞれのエネルギーを数値
で出力し、ラグランジュの運動方程式金利用して数値微
分計算部、フィードフォワード力算出部を通してフィー
ドフォワード力を出力する構成をとり、数式にょらずす
べて数値演算で求めているため、長い数式を記憶するた
めのメモリも不要となり、またエネルギー計算をもとに
しているため閉じたリンク機構を有するものにも適用可
能となる。
第１図は本発明の１実施例に係わるフィードフォワード
制御装置の構成図、第２図は従来の多自由度可動機械の
運動制御システムの構成図である。 ２・・・位置指令値、８・・・運動エネルギー計算部、
９・・・位置エネルギー計算部、１１・・・数値微分計
算部、１２・・・フィードフォワード力算出部、１３・
・・速度指令値。
制御装置の構成図、第２図は従来の多自由度可動機械の
運動制御システムの構成図である。 ２・・・位置指令値、８・・・運動エネルギー計算部、
９・・・位置エネルギー計算部、１１・・・数値微分計
算部、１２・・・フィードフォワード力算出部、１３・
・・速度指令値。
Claims (1)
- 位置指令値および速度指令値を入力し運動エネルギーを
算出する運動エネルギー計算部と、位置指令値を入力し
位置エネルギーを算出する位置エネルギー計算部と、上
記運動エネルギーから上記位置エネルギーを減算してラ
グランジアンを求めるとともにラグランジュの運動方程
式を数値的に近似微分する数値微分計算部と、該数値微
分計算部からの出力によりフィードフォワード力を算出
するフィードフォワード算出部から構成されることを特
徴とする多自由度可動機械のフィードフォワード制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24658086A JPS63100505A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 多自由度可動機械のフイ−ドフオワ−ド制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24658086A JPS63100505A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 多自由度可動機械のフイ−ドフオワ−ド制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100505A true JPS63100505A (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=17150532
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24658086A Pending JPS63100505A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 多自由度可動機械のフイ−ドフオワ−ド制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100505A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293904A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Omron Tateisi Electron Co | ファジィ制御装置およびファジィ制御方法 |
| JPH0340008A (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-20 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | フィードフォワード補償を用いた位置制御装置 |
| JPH04347706A (ja) * | 1991-05-24 | 1992-12-02 | Fanuc Ltd | バックラッシ加速制御方法 |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP24658086A patent/JPS63100505A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293904A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-04 | Omron Tateisi Electron Co | ファジィ制御装置およびファジィ制御方法 |
| JPH0340008A (ja) * | 1989-07-06 | 1991-02-20 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | フィードフォワード補償を用いた位置制御装置 |
| JPH04347706A (ja) * | 1991-05-24 | 1992-12-02 | Fanuc Ltd | バックラッシ加速制御方法 |
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