JPS63221949A - 位置制御装置 - Google Patents
位置制御装置Info
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- JPS63221949A JPS63221949A JP5583087A JP5583087A JPS63221949A JP S63221949 A JPS63221949 A JP S63221949A JP 5583087 A JP5583087 A JP 5583087A JP 5583087 A JP5583087 A JP 5583087A JP S63221949 A JPS63221949 A JP S63221949A
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- Japan
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- position control
- value
- control means
- accuracy
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- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
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- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (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】
（発明の技術分野）
工作機械等の位置制御装置にかかわり、特に多軸制御で
の切削時の形状精度の向上に関する。
の切削時の形状精度の向上に関する。
（従来技術と問題点）
従来のＮＣ工作機械の位置制御装置の機能ブロック図を
第７図に示す。このような型の位置制御系は一般にソフ
トサーボ系と呼ばれている。この型の位置制御系は外側
に比較的低ゲインの位置制御ループを持ち内側に比較的
高ゲインの速度制御ループを持つ特徴があり、速度制御
ループが高ゲインであるため外乱パラメータ変動等に対
する剛性が高く位置制御ループが低ゲインであるためＮ
Ｃの加ニブログラム作成上特に注意全仏わなくても機械
系に過度の衝撃（加速度）を与えない等の長所を持つ。
第７図に示す。このような型の位置制御系は一般にソフ
トサーボ系と呼ばれている。この型の位置制御系は外側
に比較的低ゲインの位置制御ループを持ち内側に比較的
高ゲインの速度制御ループを持つ特徴があり、速度制御
ループが高ゲインであるため外乱パラメータ変動等に対
する剛性が高く位置制御ループが低ゲインであるためＮ
Ｃの加ニブログラム作成上特に注意全仏わなくても機械
系に過度の衝撃（加速度）を与えない等の長所を持つ。
その反面位置指令値に対する応答性（連応性）と、系の
安定性が独立に設定できない事と、機械系の許容最大加
速度と最大切削送り速度により位置制御ループゲインの
最大値が決まり、この位置制御ループゲインの最大値に
より定まる精度以上に形状精度を向上することができな
い等の短所を持つ。
安定性が独立に設定できない事と、機械系の許容最大加
速度と最大切削送り速度により位置制御ループゲインの
最大値が決まり、この位置制御ループゲインの最大値に
より定まる精度以上に形状精度を向上することができな
い等の短所を持つ。
第８図において速度制御ループのゲインωＣは位置制御
ループのゲインω０よりかなり太きく（通常４〜２０倍
）設定するため位置制御ループの位置指令値に対する特
性はほぼ式■の１次遅れフィルタで近似することができ
る。
ループのゲインω０よりかなり太きく（通常４〜２０倍
）設定するため位置制御ループの位置指令値に対する特
性はほぼ式■の１次遅れフィルタで近似することができ
る。
ωＯ
従って階段状の速度指令値（Ｖｏ／Ｓ ） に対する
速度の応答は式■で求められる。
速度の応答は式■で求められる。
一ωｏｔ
Ｖ（ｔ） ＝ Ｖｏ （１−ｅ ）
■ここで、最大切削送り速度ｉＶｏＭとすると、制
御系の発生する最大加速度ａＭは式■で表わされる。
■ここで、最大切削送り速度ｉＶｏＭとすると、制
御系の発生する最大加速度ａＭは式■で表わされる。
ａＭ−Ｖ０Ｍ００■
一方機械系の許容最大加速度ｉＡＭとするとＡＭ≧ａ
より、位置制御ループゲインの最大値ωＯＭは式■で定
まる。
より、位置制御ループゲインの最大値ωＯＭは式■で定
まる。
ωＯＭ＝ＡＭ／ＶＯＭ ■ま
た切削時の形状精度を真円を描いたときの半径減少率δ
に式■で表わされる。
た切削時の形状精度を真円を描いたときの半径減少率δ
に式■で表わされる。
ここで
△Ｒ：半径の減少数（ｆｆ）
Ｒ：指令円の半径（智）
Ｖｏ：切削送り速度（Ｎ／顛）
従って一定速度■０で一定半径Ｒの円を描くとぎ、δは
ω２に反比例するがω０の最大値ωＯＭは式■より定ま
るので式ので近似される位置制御系（ソフトサーボ）で
は、機械系の許容最大加速度ＡＭと、最大切削送り速度
ＶＯＭにより定まる最大位置ループゲインωＯＭより形
状精度の上限が決牙りこの値以上の精度向上は不可能で
ある。例えばω０を４００ ｒａｄ ／ ｓｅｃ 程度
にとると、オーバシュート全発生しないためには速度ル
ープゲインωＣは］、 ６００ ｒａｄ ／ ｓｅｃは
必要であり、通常の電気サーボでは実現不可能と考えた
方がよい。また、実現可能であったとしてもコストが高
い上、機械系と組み合わせた場合には、よほど剛性の高
い機械でない限り太ぎな振動が発生するのは避ける事が
出来ない。
ω２に反比例するがω０の最大値ωＯＭは式■より定ま
るので式ので近似される位置制御系（ソフトサーボ）で
は、機械系の許容最大加速度ＡＭと、最大切削送り速度
ＶＯＭにより定まる最大位置ループゲインωＯＭより形
状精度の上限が決牙りこの値以上の精度向上は不可能で
ある。例えばω０を４００ ｒａｄ ／ ｓｅｃ 程度
にとると、オーバシュート全発生しないためには速度ル
ープゲインωＣは］、 ６００ ｒａｄ ／ ｓｅｃは
必要であり、通常の電気サーボでは実現不可能と考えた
方がよい。また、実現可能であったとしてもコストが高
い上、機械系と組み合わせた場合には、よほど剛性の高
い機械でない限り太ぎな振動が発生するのは避ける事が
出来ない。
（発明の目的）
本発明は上述の問題全解決するためになされたものであ
り、機械系に与える最大加速度の値が従来の制御系によ
るものと同じでも形状精度を従来より向上する事を可能
にする、あるいは形状精度が従来の制御系によるものと
同じの場合機械系に与える最大加速度の清音従来より低
減する手金可能にする位置制御装置？提供するにある。
り、機械系に与える最大加速度の値が従来の制御系によ
るものと同じでも形状精度を従来より向上する事を可能
にする、あるいは形状精度が従来の制御系によるものと
同じの場合機械系に与える最大加速度の清音従来より低
減する手金可能にする位置制御装置？提供するにある。
（発明の概要）
本発明の位置制御装置は、位置指令値の発生手段と、直
線型の加減速制御手段と、位置制御手段全備えた工作機
械の位置制御装置において、位置制御手段の前にフィー
ドフォワード補償要素を付加した事を特徴とする。
線型の加減速制御手段と、位置制御手段全備えた工作機
械の位置制御装置において、位置制御手段の前にフィー
ドフォワード補償要素を付加した事を特徴とする。
（発明の実施例）
以下本発明の一実施例について説明する。第１図に本発
明の位置制御装置のブロック図全示す。
明の位置制御装置のブロック図全示す。
同図において位置指令値の発生手段１より出力される位
置指令値を、最大加速度全一定値以下におさえる直線型
加減速手段２に入力し、直線型加減速手段２の出力をフ
ィードフォワード補償手段３を付加し高応答性を可能と
した位置制御手段４に入力し位置制御手段４の出力をサ
ーボモータ５に入力するようになっている。フィードフ
ォワード補償要素としては種々のものが考えられるが、
ここでは単純な例として位置制御手段の逆伝達関数を実
現するような補償要素全考える。即ち、指令値Ｓ１かも
位置Ｓ１への伝達量１１Ｙｆｆｉ ′］〃とすることに
より高応答性を得るようにする。例えば、位置制御系の
伝達関数をω０／（Ｓ＋ωＯ）とすると、その逆伝達関
数は１＋Ｓ／ω０となる。これは第３図に示すような形
で実現できる。このような構成にすると、原理的にはサ
ーボ系は指令値Ｓ１に完全に追従することになる。しか
し、単純にこのような構成にすると、指令値がステップ
状の速度入力（ランプ状の位置入力）に対しては無限大
の加速度が必要になり物理的には応答不可能である。し
かしフィードフォワードの前段に直線型の加減速手段を
付加することにより指令値の高周波成分が除去され応答
可能となる。例えばステップ状の速度入力は直線型の加
減速手段でランプ状の速度入力に変換され位置制御手段
に入力される。このとき最大加速度は直線型の加減速手
段の設定値により定まる有限値となる。以上のような機
能を有する加減速手段とフィードフォワード要素全使用
する＝６一 時第１図のブロック図各段の出力信号８１． 、 Ｓ２
。
置指令値を、最大加速度全一定値以下におさえる直線型
加減速手段２に入力し、直線型加減速手段２の出力をフ
ィードフォワード補償手段３を付加し高応答性を可能と
した位置制御手段４に入力し位置制御手段４の出力をサ
ーボモータ５に入力するようになっている。フィードフ
ォワード補償要素としては種々のものが考えられるが、
ここでは単純な例として位置制御手段の逆伝達関数を実
現するような補償要素全考える。即ち、指令値Ｓ１かも
位置Ｓ１への伝達量１１Ｙｆｆｉ ′］〃とすることに
より高応答性を得るようにする。例えば、位置制御系の
伝達関数をω０／（Ｓ＋ωＯ）とすると、その逆伝達関
数は１＋Ｓ／ω０となる。これは第３図に示すような形
で実現できる。このような構成にすると、原理的にはサ
ーボ系は指令値Ｓ１に完全に追従することになる。しか
し、単純にこのような構成にすると、指令値がステップ
状の速度入力（ランプ状の位置入力）に対しては無限大
の加速度が必要になり物理的には応答不可能である。し
かしフィードフォワードの前段に直線型の加減速手段を
付加することにより指令値の高周波成分が除去され応答
可能となる。例えばステップ状の速度入力は直線型の加
減速手段でランプ状の速度入力に変換され位置制御手段
に入力される。このとき最大加速度は直線型の加減速手
段の設定値により定まる有限値となる。以上のような機
能を有する加減速手段とフィードフォワード要素全使用
する＝６一 時第１図のブロック図各段の出力信号８１． 、 Ｓ２
。
８３ 、８４の波形は第２図（ａ） 、 （ｂ） 、
（ｃ） 、 （ｄ） ［示すようになる。第４図にラン
プ状の位置入力に対する従来系と本制御系の応答波形を
示す。第５図に円指令に対する従来系と本制御系の応答
軌跡を示す。
（ｃ） 、 （ｄ） ［示すようになる。第４図にラン
プ状の位置入力に対する従来系と本制御系の応答波形を
示す。第５図に円指令に対する従来系と本制御系の応答
軌跡を示す。
同図においてｄＲｘ苦５ＣＲＮよびｄ Ｒ，ｙ餐ＳＣＲ
は半径減少量全半径方向に拡大して表示したものである
。
は半径減少量全半径方向に拡大して表示したものである
。
第４図、第５図から同じ最大加速度でも本制御系は応答
が速く円を描いた時の形状精度が向上している事がわか
る。第６図はコーナ指令に対する従来系と本制御系の応
答軌跡を示す。同図においても本制御系の方が形状精度
が良い事がわかる。
が速く円を描いた時の形状精度が向上している事がわか
る。第６図はコーナ指令に対する従来系と本制御系の応
答軌跡を示す。同図においても本制御系の方が形状精度
が良い事がわかる。
第５図、第６図において円、コーナとも従来機で同じ精
度を出すには位置ループゲインをほぼ２．６倍上げなげ
ればならない。もち論この時ステップ状の速度入力に対
する最大加速度も本制御装置の２．６倍になる。
度を出すには位置ループゲインをほぼ２．６倍上げなげ
ればならない。もち論この時ステップ状の速度入力に対
する最大加速度も本制御装置の２．６倍になる。
（発明の効果）
以上に示すように本発明の制御装置によると機械系に発
生する最大加速度全一定の値以下にした状態で加工精度
を向」＝させる事が出来る。また機械系に発生する振動
の大ぎさを小さくする事が出来るので機械の精度の劣化
を防止する事が出来る。
生する最大加速度全一定の値以下にした状態で加工精度
を向」＝させる事が出来る。また機械系に発生する振動
の大ぎさを小さくする事が出来るので機械の精度の劣化
を防止する事が出来る。
第１図は本発明の制御装置の機能ブロック図、第２図は
本発明の制御装置によるステップ状入力に対する信号の
処理状態全示す図。第３図はフィードフォワード制御要
素を説明する図、第４図は本発明の制御系の応答と従来
系の応答を比較する図、第５図は円指令に対する応答の
比較を示す図、第６図はコーナ指令に対する応答の比較
を示す図、第７図は従来の制御系を示す機能ブロック図
、第８図は従来の制御系の制御ブロック図。
本発明の制御装置によるステップ状入力に対する信号の
処理状態全示す図。第３図はフィードフォワード制御要
素を説明する図、第４図は本発明の制御系の応答と従来
系の応答を比較する図、第５図は円指令に対する応答の
比較を示す図、第６図はコーナ指令に対する応答の比較
を示す図、第７図は従来の制御系を示す機能ブロック図
、第８図は従来の制御系の制御ブロック図。
Claims (1)
- 位置指令値の発生手段と、直線型の加減速制御手段と、
位置制御手段を備えた工作機械等の位置制御装置におい
て、位置制御手段の前にフィードフォワード補償要素を
付加した事を特徴とする位置制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5583087A JPS63221949A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 位置制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5583087A JPS63221949A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 位置制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63221949A true JPS63221949A (ja) | 1988-09-14 |
Family
ID=13009887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5583087A Pending JPS63221949A (ja) | 1987-03-11 | 1987-03-11 | 位置制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63221949A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0553356A1 (en) * | 1991-04-24 | 1993-08-04 | Fanuc Ltd. | Method and apparatus for prediction repetition control of servo motor |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61122720A (ja) * | 1984-11-20 | 1986-06-10 | Fujitsu Ltd | フイ−ドフオワ−ド補償付サ−ボ制御装置 |
| JPS61169905A (ja) * | 1985-01-23 | 1986-07-31 | Hitachi Ltd | ロボツトの軌道制御装置 |
-
1987
- 1987-03-11 JP JP5583087A patent/JPS63221949A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61122720A (ja) * | 1984-11-20 | 1986-06-10 | Fujitsu Ltd | フイ−ドフオワ−ド補償付サ−ボ制御装置 |
| JPS61169905A (ja) * | 1985-01-23 | 1986-07-31 | Hitachi Ltd | ロボツトの軌道制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0553356A1 (en) * | 1991-04-24 | 1993-08-04 | Fanuc Ltd. | Method and apparatus for prediction repetition control of servo motor |
| EP0553356A4 (ja) * | 1991-04-24 | 1995-03-08 | Fanuc Ltd |
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