JPS63190583A - 速度制御方式 - Google Patents
速度制御方式Info
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- JPS63190583A JPS63190583A JP62019385A JP1938587A JPS63190583A JP S63190583 A JPS63190583 A JP S63190583A JP 62019385 A JP62019385 A JP 62019385A JP 1938587 A JP1938587 A JP 1938587A JP S63190583 A JPS63190583 A JP S63190583A
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- Japan
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- speed
- motor
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- mechanical load
- servo motor
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Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 101100258233 Caenorhabditis elegans sun-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 235000014548 Rubus moluccanus Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P5/00—Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical 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
- G05B19/19—Numerical 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
- G05B19/21—Numerical 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 using an incremental digital measuring device
- G05B19/23—Numerical 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 using an incremental digital measuring device for point-to-point control
- G05B19/231—Numerical 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 using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
- G05B19/232—Numerical 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 using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with speed feedback only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42162—Model reference adaptive control MRAC, correction fictive-real error, position
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- Control Of Electric Motors In General (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(a業上の利用分野)
本発明は、検出された位置信号から電動機の速度を推定
してロボット等の負荷先端速度を■J御する速度制御方
式に関する。
してロボット等の負荷先端速度を■J御する速度制御方
式に関する。
(従来の技術)
サーボモータは、種々の機械負荷を駆動する制御系に用
いられているが、ロボットアーム等の低剛性負荷を駆動
する場合には、第2図に示すようにサーボコントローラ
aはサーボモータbと機械負荷Cとの間がバネ係数(K
)dにより結合されたものとして制8系を構成する必要
がある。
いられているが、ロボットアーム等の低剛性負荷を駆動
する場合には、第2図に示すようにサーボコントローラ
aはサーボモータbと機械負荷Cとの間がバネ係数(K
)dにより結合されたものとして制8系を構成する必要
がある。
図において、Ktはトルク定数、Jmはロータイナーシ
ャ、Kはバネ係数、JLは負荷イナーシャ、1/Sは積
分項を示している。このようなサーボモータbにより低
剛性の機械負荷Cを駆動する$(I部系に対する電流指
令u (k)は、トルク定数にtによりトルク指令に変
換され、ロータイナーシャJmの項で加速度指令に変換
された後、積分項を一回通してモータ速度指令(g号V
が得られる。このモータ速度指令信号は積分項を通して
位置指令信号θとなって、機械負荷C側における速度v
Lと、位置θ、とをそれぞれ積分項を通して形成してい
る。またサーボモータbの出力軸からは、ロータリエン
コーダeなどが接続されることでサーボモータbによる
実際の位置指令信号yが検出されている。
ャ、Kはバネ係数、JLは負荷イナーシャ、1/Sは積
分項を示している。このようなサーボモータbにより低
剛性の機械負荷Cを駆動する$(I部系に対する電流指
令u (k)は、トルク定数にtによりトルク指令に変
換され、ロータイナーシャJmの項で加速度指令に変換
された後、積分項を一回通してモータ速度指令(g号V
が得られる。このモータ速度指令信号は積分項を通して
位置指令信号θとなって、機械負荷C側における速度v
Lと、位置θ、とをそれぞれ積分項を通して形成してい
る。またサーボモータbの出力軸からは、ロータリエン
コーダeなどが接続されることでサーボモータbによる
実際の位置指令信号yが検出されている。
ところで、実際の制御系を構成するアクチュエータとし
てのサーボモータbやアームの運動状態は、そのすべて
の変数を測定してフィードバックテキないため、利用可
能なデータに基づいて制御系の状態を規定するうぇで必
要なデータを推定することになる。第2図の制御系では
、モータ速度の指令信号Vと機械負荷先端の実際の速度
vしとを検出し、指令信号Vとの偏差に応じた速度制御
を行なうことが必要となるが、一般に速度Vを検出する
センサはコストが高く、またロボットの各釉奈には取付
が困難である等の理由により、オブザーバにより速度を
推定して速度制御を行なっている。
てのサーボモータbやアームの運動状態は、そのすべて
の変数を測定してフィードバックテキないため、利用可
能なデータに基づいて制御系の状態を規定するうぇで必
要なデータを推定することになる。第2図の制御系では
、モータ速度の指令信号Vと機械負荷先端の実際の速度
vしとを検出し、指令信号Vとの偏差に応じた速度制御
を行なうことが必要となるが、一般に速度Vを検出する
センサはコストが高く、またロボットの各釉奈には取付
が困難である等の理由により、オブザーバにより速度を
推定して速度制御を行なっている。
第2図の制御系においては、オブザーバによりサーボモ
ータbおよび機械負荷Cの先端位置に基ツく速度の推定
値を演算して、マイクロプロセッサによる離散値制御が
行なわれるが、オブザーバにおける演算で使用されるモ
ータの速度と位置のている。
ータbおよび機械負荷Cの先端位置に基ツく速度の推定
値を演算して、マイクロプロセッサによる離散値制御が
行なわれるが、オブザーバにおける演算で使用されるモ
ータの速度と位置のている。
2ヒ七寸1)−(1−kf)Σψ112そに2子q号2
1Zぐλ+φθと24(K)すφ/4L(kノナん〆(
(2を子に一2/(kすI) −(Tン
90;+ 1)w ((hr−、々12ψtt)l;(
k>十(+7’xx−kxφ12ンV(k)t4x3−
メ:x’j’ti)ex(k)+(Is−htls)(
yt(k〕+(hx−Kzhθu(leJ十kxy(<
−+1) ・・・(22I
t(k−tIi=イクちr−<34’rtM)(k>
す(chx−kll’tx)im:>4i3−kttl
tJ)otciuf夢1(J3φta)久Cρt(八J
−ん人θ〆(k、)十kz)t(kfl)
・・・(
3)Vt、(kf f)= (’I’m kg(1’
rθシレ7 t(Lkz−kaφ/2)0(k)+(4
3,t、y−btlltj)Atn噸 子縞ダーに4LpI4)iシ(lざ)f (ンLイ、−
に、tArル(k〕tk、ty(kfl)
・・・(4)但し、
Kl−に4はオブザーバのゲイン、at i:に鎖糸の
状態マトリックス等は(5)〜(8)式で表わされるも
のとする。
1Zぐλ+φθと24(K)すφ/4L(kノナん〆(
(2を子に一2/(kすI) −(Tン
90;+ 1)w ((hr−、々12ψtt)l;(
k>十(+7’xx−kxφ12ンV(k)t4x3−
メ:x’j’ti)ex(k)+(Is−htls)(
yt(k〕+(hx−Kzhθu(leJ十kxy(<
−+1) ・・・(22I
t(k−tIi=イクちr−<34’rtM)(k>
す(chx−kll’tx)im:>4i3−kttl
tJ)otciuf夢1(J3φta)久Cρt(八J
−ん人θ〆(k、)十kz)t(kfl)
・・・(
3)Vt、(kf f)= (’I’m kg(1’
rθシレ7 t(Lkz−kaφ/2)0(k)+(4
3,t、y−btlltj)Atn噸 子縞ダーに4LpI4)iシ(lざ)f (ンLイ、−
に、tArル(k〕tk、ty(kfl)
・・・(4)但し、
Kl−に4はオブザーバのゲイン、at i:に鎖糸の
状態マトリックス等は(5)〜(8)式で表わされるも
のとする。
X(k−Ff)=φX(Kン十「V(幻
゛(’7λ%’(k) J
θ(kン、V(k)、 at (k)、 Vt (K)
J ・・・(1ダ]+Vも
号 (発明が解決しようとする問題点) このように、第2図のような制御系においてオブザーバ
によりモータの位置、速度、および機械負荷先端の位置
、速度の推定値を求めるためには、(1)〜(4)式に
示すように多数回の乗算処理が必要となり、演算に長時
間を要し、精密な速度制御ができないという問題があっ
た。
゛(’7λ%’(k) J
θ(kン、V(k)、 at (k)、 Vt (K)
J ・・・(1ダ]+Vも
号 (発明が解決しようとする問題点) このように、第2図のような制御系においてオブザーバ
によりモータの位置、速度、および機械負荷先端の位置
、速度の推定値を求めるためには、(1)〜(4)式に
示すように多数回の乗算処理が必要となり、演算に長時
間を要し、精密な速度制御ができないという問題があっ
た。
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされた
もので、オブザーバの構成を改良して、モータ速度およ
び機械負荷先端の速度推定値を筒単に演算できるように
した速度制御方式を提供することを目的としている。
もので、オブザーバの構成を改良して、モータ速度およ
び機械負荷先端の速度推定値を筒単に演算できるように
した速度制御方式を提供することを目的としている。
(問題点を解決するための手段)
本発明の速度制御方式は、低剛性の機械負荷を駆動する
サーボモータと、このサーボモータを機械負荷先端の位
置に応じて離散値制御するサーボコントローラと、前記
サーボモータ回転量の一定周期毎の差分値をその回転速
度として機械負荷先端の速度推定値を演算するオブザー
バとを有することを特徴とするものである。
サーボモータと、このサーボモータを機械負荷先端の位
置に応じて離散値制御するサーボコントローラと、前記
サーボモータ回転量の一定周期毎の差分値をその回転速
度として機械負荷先端の速度推定値を演算するオブザー
バとを有することを特徴とするものである。
(作用)
本発明は、サーボモータによりロボットアーム等の低剛
性負荷を駆動制御するサーボ系に対して、サーボモータ
の軸に取付けたロータリエンコーダからのパルス数の一
定周期毎の差分値を、検出ノイズを含んだモータの回転
速度とみなし、モータおよび機械負荷先端の速度推定の
演算が短時間で行なわれ、正確な速度制御が実現できる
。
性負荷を駆動制御するサーボ系に対して、サーボモータ
の軸に取付けたロータリエンコーダからのパルス数の一
定周期毎の差分値を、検出ノイズを含んだモータの回転
速度とみなし、モータおよび機械負荷先端の速度推定の
演算が短時間で行なわれ、正確な速度制御が実現できる
。
(実施例)
以下、図により本発明の実施例について説明する。第1
図は、本発明のオブザーバの構成を示す概略のブロック
図であり、ここで第2図の制御系に対して機械負荷先端
の速度vLとサーボモータの速度Vとの偏差を形成する
ようにした点に特徴がある。すなわち、サーボモータb
の軸に取付けたロータリエンコーダeの検出値y (k
)から、サンプリング周期Tとするとき、 Δy(K) = (y(に)−y(に−1))/T
・・・(9)により、サーボモータbの回転量の
一定周期毎の差分値を算出し、それを検出ノイズを含ん
だモータの回転速度の推定値とみなし、上記オブザーバ
によりノイズを除去したモータと機械負荷の速度を推定
して、マイクロプロセッサによる蔑散値制。、機械負荷
先端の速度推定値vLは、次のように表わされ、機械先
端の位置θ、を推定する必要がない。
図は、本発明のオブザーバの構成を示す概略のブロック
図であり、ここで第2図の制御系に対して機械負荷先端
の速度vLとサーボモータの速度Vとの偏差を形成する
ようにした点に特徴がある。すなわち、サーボモータb
の軸に取付けたロータリエンコーダeの検出値y (k
)から、サンプリング周期Tとするとき、 Δy(K) = (y(に)−y(に−1))/T
・・・(9)により、サーボモータbの回転量の
一定周期毎の差分値を算出し、それを検出ノイズを含ん
だモータの回転速度の推定値とみなし、上記オブザーバ
によりノイズを除去したモータと機械負荷の速度を推定
して、マイクロプロセッサによる蔑散値制。、機械負荷
先端の速度推定値vLは、次のように表わされ、機械先
端の位置θ、を推定する必要がない。
vcメ:tl)−(1−メ:t)(ψn:’(kノナφ
/2Ao(k)+φ1Ja(k−)すh1〆tk)jt
と1Δy(kft) ・・・■
6)0(k+1)=(1’xt−kx(1’tr)9(
k)+((h2−kz4’1Jo(k)中Gら3−に2
ψU)l;、(kλ十ηニーに−んf)μ(kノナと2
Δy(kff〕
・・・(lυτ2″シヌピナlン=σ>t−ksφ!
θhン+(戸s2−に3藝〕iρ句+((h3−に3f
lJ)Vt(k)+(/1)−kJlbtノt、a(k
−)十に−xA7(どす12
・ °°゛σ2)但し、K1〜に
3はオブザーバのゲイン、離散値系の状態マトリックス
等は、(13)〜(16)式により表わされる。
/2Ao(k)+φ1Ja(k−)すh1〆tk)jt
と1Δy(kft) ・・・■
6)0(k+1)=(1’xt−kx(1’tr)9(
k)+((h2−kz4’1Jo(k)中Gら3−に2
ψU)l;、(kλ十ηニーに−んf)μ(kノナと2
Δy(kff〕
・・・(lυτ2″シヌピナlン=σ>t−ksφ!
θhン+(戸s2−に3藝〕iρ句+((h3−に3f
lJ)Vt(k)+(/1)−kJlbtノt、a(k
−)十に−xA7(どす12
・ °°゛σ2)但し、K1〜に
3はオブザーバのゲイン、離散値系の状態マトリックス
等は、(13)〜(16)式により表わされる。
χ(Kす12=φyc(<)−+−T’λ(に)
・・・びυX’(幻=(
V(メζ]、θρ(メC27しう−(ンヒ′2〕
・・・σ≦ノこのよ
うに本来であれば4列4行の行列式を計算して速度制御
が行なわれるところ、ここでは3列3行の行列式により
演算することで制御が可能となり、これによりマイクロ
プロセッサの演算時間を短縮して、ノイズを除去したモ
ータおよび機械負荷先端の回転速度を求めて、所定の速
度制御を行なうことができる。
・・・びυX’(幻=(
V(メζ]、θρ(メC27しう−(ンヒ′2〕
・・・σ≦ノこのよ
うに本来であれば4列4行の行列式を計算して速度制御
が行なわれるところ、ここでは3列3行の行列式により
演算することで制御が可能となり、これによりマイクロ
プロセッサの演算時間を短縮して、ノイズを除去したモ
ータおよび機械負荷先端の回転速度を求めて、所定の速
度制御を行なうことができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明の
精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は容易
に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲におい
て記載した限定以外、特定の実施例に制約されるもので
はない。
精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は容易
に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲におい
て記載した限定以外、特定の実施例に制約されるもので
はない。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明によればサーボモータにロ
ボットアーム等の低剛性負荷を連結して速度制御を行な
う制御系において、モータ軸に取付けたロータリエンコ
ーダからのノ\ルス数の一定周期毎の差分値を、検出ノ
イズを含んだモータの回転速度とみなして、オブザーバ
を構成したので、ノイズを除去したモータおよび機械負
荷先端速度を推定して離散値制御により、マイクロプロ
セッサの演算時間を短縮でき、ロボットアームなどに対
する精密な速度制御が実現できる。
ボットアーム等の低剛性負荷を連結して速度制御を行な
う制御系において、モータ軸に取付けたロータリエンコ
ーダからのノ\ルス数の一定周期毎の差分値を、検出ノ
イズを含んだモータの回転速度とみなして、オブザーバ
を構成したので、ノイズを除去したモータおよび機械負
荷先端速度を推定して離散値制御により、マイクロプロ
セッサの演算時間を短縮でき、ロボットアームなどに対
する精密な速度制御が実現できる。
第1図は、本発明を説明するブロック図、第2図は、低
剛性の機械負荷を有する制御系の一例を示すブロック線
図である。 Kt・・・トルク定数、K・・・バネ係数、Jm・・・
ロータイナーシャ、JL・・・負荷イナーシャ。 特許出願人 ファナック株式会社
剛性の機械負荷を有する制御系の一例を示すブロック線
図である。 Kt・・・トルク定数、K・・・バネ係数、Jm・・・
ロータイナーシャ、JL・・・負荷イナーシャ。 特許出願人 ファナック株式会社
Claims (1)
- 低剛性の機械負荷を駆動するサーボモータと、このサー
ボモータを機械負荷先端の位置に応じて離散値制御する
サーボコントローラと、前記サーボモータ回転量の一定
周期毎の差分値をその回転速度として機械負荷先端の速
度推定値を演算するオブザーバとを有することを特徴と
する速度制御方式。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62019385A JPS63190583A (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | 速度制御方式 |
US07/251,378 US4904915A (en) | 1987-01-29 | 1988-01-29 | Velocity control apparatus |
PCT/JP1988/000082 WO1988005977A1 (en) | 1987-01-29 | 1988-01-29 | Speed controller |
EP88901313A EP0299089A1 (en) | 1987-01-29 | 1988-01-29 | Speed controller |
KR1019880701201A KR890700961A (ko) | 1987-01-29 | 1988-09-29 | 속도 제어 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62019385A JPS63190583A (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | 速度制御方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63190583A true JPS63190583A (ja) | 1988-08-08 |
Family
ID=11997830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62019385A Pending JPS63190583A (ja) | 1987-01-29 | 1987-01-29 | 速度制御方式 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4904915A (ja) |
EP (1) | EP0299089A1 (ja) |
JP (1) | JPS63190583A (ja) |
KR (1) | KR890700961A (ja) |
WO (1) | WO1988005977A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02297602A (ja) * | 1989-05-12 | 1990-12-10 | Fanuc Ltd | 非線形項補償を含むスライディングモード制御方式 |
US5371449A (en) * | 1991-03-20 | 1994-12-06 | Hitachi, Ltd. | Servo control method for a servo system |
JPH04308901A (ja) * | 1991-04-05 | 1992-10-30 | Nec Corp | 状態推定器と磁気ディスク装置の位置決め制御回路 |
JP3296527B2 (ja) * | 1994-08-05 | 2002-07-02 | 株式会社安川電機 | モータ速度制御装置 |
JP3481004B2 (ja) * | 1995-02-02 | 2003-12-22 | ファナック株式会社 | 外乱オブザーバを使用したバックラッシュ補正方法 |
JP6445079B2 (ja) * | 2017-04-26 | 2018-12-26 | ファナック株式会社 | サーボモータ制御装置、及び、サーボモータ制御システム |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5425196B2 (ja) * | 1972-03-16 | 1979-08-25 | ||
US4156835A (en) * | 1974-05-29 | 1979-05-29 | Massachusetts Institute Of Technology | Servo-controlled mobility device |
DE2802224C2 (de) * | 1978-01-19 | 1982-06-09 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zur proportional-integralen Drehzahlregelung einer von einem Elektromotor angetriebenen Arbeitsmaschine mit veränderlicher Belastung |
US4243923A (en) * | 1979-01-22 | 1981-01-06 | Massachusetts Institute Of Technology | Servo-controlled mobility device |
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