JPS6373309A - 低剛性リンクの制御装置 - Google Patents
低剛性リンクの制御装置Info
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- JPS6373309A JPS6373309A JP21760486A JP21760486A JPS6373309A JP S6373309 A JPS6373309 A JP S6373309A JP 21760486 A JP21760486 A JP 21760486A JP 21760486 A JP21760486 A JP 21760486A JP S6373309 A JPS6373309 A JP S6373309A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- speed
- motor
- mechanical load
- acceleration
- difference
- Prior art date
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- Pending
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 20
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 11
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (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、ロボットアーム等の低剛性リンクの制御装置
に関する。
に関する。
（従来の技術）
サーボモータにより、ロボットアーム等の低剛性リンク
機械負荷を制御する際の制御系は、第２図のブロック図
で表わされる。図において、Ｊｍはモータのイナーシャ
、ＪＬは機械負荷の慣性イナーシャ、Ｋはモータイナー
シャと機械負荷の慣性イナーシャとの結合バネ係数、Ｘ
ｌ （ｓ）はモータの速度、Ｘ５ （ｓ）は機械負
荷の速度、Ｕ（ｓ）は位置指令信号、ｋｌは比例ゲイン
（フィードバックゲイン）である。ここで、モータの速
度Ｘ１（Ｓ）、機械負荷の速度Ｘ３ （ｓ）は、それぞ
れ次のように表わされる。
機械負荷を制御する際の制御系は、第２図のブロック図
で表わされる。図において、Ｊｍはモータのイナーシャ
、ＪＬは機械負荷の慣性イナーシャ、Ｋはモータイナー
シャと機械負荷の慣性イナーシャとの結合バネ係数、Ｘ
ｌ （ｓ）はモータの速度、Ｘ５ （ｓ）は機械負
荷の速度、Ｕ（ｓ）は位置指令信号、ｋｌは比例ゲイン
（フィードバックゲイン）である。ここで、モータの速
度Ｘ１（Ｓ）、機械負荷の速度Ｘ３ （ｓ）は、それぞ
れ次のように表わされる。
Ｘ＋ （Ｓ）
＝ ［（Ｋ＋ Ｊｗ・Ｓ２）／ （Ｋ （Ｊｍ＋Ｊ Ｌ
）＋に、 φＪＬ＠Ｓ・＋１ｍ・ＪＬφ５２）ＪＸ
（１／Ｓ） φｕ （ｓ） ・・・（１）Ｘ５
（ｓ） ＝（Ｋ／（Ｋ＋ＪＬ−８ｚ））×Ｘ１ （ｓ）・・・（
２） 第２図のブロック図では、比例ゲインに１は、モータ速
度ｘｌ（ｓ）と機械負荷の速度Ｘ５（Ｓ）の差分に乗算
され、トルク伝達系でのダンピングを保証するパラメー
タとして作用している。しかしながら、現実の制御系に
おいては、機械負荷の速度を検出してこれを入力側にフ
ィードバックし、機械負荷を所定速度で制御することが
必要であり、この場合には、第３図のブロック図に示す
ように、機械負荷の速度Ｘ３ （ｓ）のフィードバック
信号に比例ゲインに３を乗算して入力側の指令信号Ｕ
（Ｓ）から減算するようにしている。
）＋に、 φＪＬ＠Ｓ・＋１ｍ・ＪＬφ５２）ＪＸ
（１／Ｓ） φｕ （ｓ） ・・・（１）Ｘ５
（ｓ） ＝（Ｋ／（Ｋ＋ＪＬ−８ｚ））×Ｘ１ （ｓ）・・・（
２） 第２図のブロック図では、比例ゲインに１は、モータ速
度ｘｌ（ｓ）と機械負荷の速度Ｘ５（Ｓ）の差分に乗算
され、トルク伝達系でのダンピングを保証するパラメー
タとして作用している。しかしながら、現実の制御系に
おいては、機械負荷の速度を検出してこれを入力側にフ
ィードバックし、機械負荷を所定速度で制御することが
必要であり、この場合には、第３図のブロック図に示す
ように、機械負荷の速度Ｘ３ （ｓ）のフィードバック
信号に比例ゲインに３を乗算して入力側の指令信号Ｕ
（Ｓ）から減算するようにしている。
この場合のモータ速度Ｘｌ （ｓ）は、ＸＩ （ｓ
） ＝ ［（Ｋ＋Ｊ Ｌ−３２）／ （ｋ３ ・に＋Ｋ （Ｊｍ十Ｊ Ｌ）Ｓ十ｋｌ・ＪＬ−
５２ ＋ＪｍＩＩＪＬＩＩＳ３）］×ｕ（Ｓ）・・・（３）と
なる。
） ＝ ［（Ｋ＋Ｊ Ｌ−３２）／ （ｋ３ ・に＋Ｋ （Ｊｍ十Ｊ Ｌ）Ｓ十ｋｌ・ＪＬ−
５２ ＋ＪｍＩＩＪＬＩＩＳ３）］×ｕ（Ｓ）・・・（３）と
なる。
いま、
ｋｌ ＝ｋｔ ＋ （ｋ２／Ｓ） ・
・・ （４）であるものとすると、（３）式は、 Ｘｓ （Ｓ） ＝［（Ｋ＋Ｊ Ｌ・ Ｓ”）／（Ｋｇ ・ Ｋ＋
（Ｋ２ ・Ｊ Ｌ ＋Ｋ （Ｊ ｍ＋Ｊ Ｌ
） ’Ｉ Ｓ＋Ｋｌ ・ ＪＬ・ Ｓ２ ＋Ｊｍ
ＩＩ Ｊ Ｌ・ Ｓ３ ） ］Ｘｕ（ｓ）
・・・ （５）が成立する。
・・ （４）であるものとすると、（３）式は、 Ｘｓ （Ｓ） ＝［（Ｋ＋Ｊ Ｌ・ Ｓ”）／（Ｋｇ ・ Ｋ＋
（Ｋ２ ・Ｊ Ｌ ＋Ｋ （Ｊ ｍ＋Ｊ Ｌ
） ’Ｉ Ｓ＋Ｋｌ ・ ＪＬ・ Ｓ２ ＋Ｊｍ
ＩＩ Ｊ Ｌ・ Ｓ３ ） ］Ｘｕ（ｓ）
・・・ （５）が成立する。
（発明が解決しようとする問題点）
さて、ロボットアーム等の低剛性負荷をサーボモータに
より制御する際には、アーム先端は絶えず振動を繰返し
ており、制御系のダンピングを減少させるには、アーム
先端の速度、すなわち機械負荷の速度ｘｓ （ｓ）を
検出して、モータ速度との差分をパラメータとして入力
側にフィードバックし、比例ゲインに、と乗算している
。
より制御する際には、アーム先端は絶えず振動を繰返し
ており、制御系のダンピングを減少させるには、アーム
先端の速度、すなわち機械負荷の速度ｘｓ （ｓ）を
検出して、モータ速度との差分をパラメータとして入力
側にフィードバックし、比例ゲインに、と乗算している
。
そして、上述したような制御系においては、モータイナ
ーシャＪｍ、ｌｌ械の慣性イナーシャＪＬ、バネ係数Ｋ
を設定して特性を演算する必要があるが、モータイナー
シャＪｍ、バネ係数には比較的容易に判別できるが、機
械の慣性イナーシャＪＬは常時変動しており、確定する
ことができないため、制御系の特性が決定できず、ダン
ピングの抑制が効果的に行なえないという問題があった
。
ーシャＪｍ、ｌｌ械の慣性イナーシャＪＬ、バネ係数Ｋ
を設定して特性を演算する必要があるが、モータイナー
シャＪｍ、バネ係数には比較的容易に判別できるが、機
械の慣性イナーシャＪＬは常時変動しており、確定する
ことができないため、制御系の特性が決定できず、ダン
ピングの抑制が効果的に行なえないという問題があった
。
そこで、本発明はこのような従来技術の問題点の解消を
目的として、制御系のダンピングを防止した、低剛性リ
ンクの制御装置を提供するものである。
目的として、制御系のダンピングを防止した、低剛性リ
ンクの制御装置を提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、サーボモータに、所定のバネ係数を介してロ
ボットアーム等の低剛性リンクの機械負荷を結合して駆
動し、モータ速度と機械負荷の速度の差分な１つの変数
として制御系にフィードバックして、機械負荷のダンピ
ングを抑制する、低剛性リンクの制御装置において、モ
ータの加速度指令成分と、上記速度の差分に微分項を乗
算して得られた加速度差分との偏差に応じて、速度差分
のフィードバックゲインを可変とした低剛性リンクの制
御装置を提供するものである。
ボットアーム等の低剛性リンクの機械負荷を結合して駆
動し、モータ速度と機械負荷の速度の差分な１つの変数
として制御系にフィードバックして、機械負荷のダンピ
ングを抑制する、低剛性リンクの制御装置において、モ
ータの加速度指令成分と、上記速度の差分に微分項を乗
算して得られた加速度差分との偏差に応じて、速度差分
のフィードバックゲインを可変とした低剛性リンクの制
御装置を提供するものである。
（作用）
本発明は、サーボモータの速度とサーボモータにバネ係
数を介して結合される低剛性リンクの機械負荷の速度と
の偏差を１つの変数として制御系にフィードバックし、
該速度偏差を加速度の偏差に変換し、加速度偏差に応じ
て速度差分のフィードバックゲインを可変としているの
で、機械慣性イナーシャが変動した場合でも制御系の特
性を確定でき、ダンピングを効果的に抑制できる。
数を介して結合される低剛性リンクの機械負荷の速度と
の偏差を１つの変数として制御系にフィードバックし、
該速度偏差を加速度の偏差に変換し、加速度偏差に応じ
て速度差分のフィードバックゲインを可変としているの
で、機械慣性イナーシャが変動した場合でも制御系の特
性を確定でき、ダンピングを効果的に抑制できる。
（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、本発明のブロック図である。図において、ａ点の
信号はモータ速度ＸＩ （ｓ）と、機械速度Ｘ３ （
ｓ）の偏差であり、前記（１）。
図は、本発明のブロック図である。図において、ａ点の
信号はモータ速度ＸＩ （ｓ）と、機械速度Ｘ３ （
ｓ）の偏差であり、前記（１）。
（２）式より、
Ｘｔ （ｓ）−ｘｇ （ｓ）
＝［（ＪＬ・Ｓ） ／ （Ｋ （Ｊ ｍ＋ Ｊ Ｌ）＋
ｋｌ ＊ＪＬｅＳ＋ＪｍｓＪ１−ｏｓ２）］Ｘｕ（ｓ
） ・・・（６）である。また
、ｂ点の信号は、速度差分に微分項Ｓを乗算して得られ
る加速成分を示し、Ｓ （ｘ’ｔ （ｓ） −Ｘ５
（５） ） −（７）であり、０点の信号は、モ
ータの加速度指令を示し、 （１／Ｊｍ）Ｘｕ （ｓ） ・・・（８
）であることより、ｄ点の信号は、 （１／ Ｊ ｍ） Ｘ ｕ （５）−９（ｘｌ （ｓ）
−ｘｇ （ｓ））−（１／Ｊｍ）Ｘｕ （Ｓ） −［（１７１ｍ）×（ＪＬ１１５２）／（Ｋ （１＋Ｊ
Ｌ／Ｊｍ） ”ｋｔ （ＪＬ／Ｊｍ） ＊ Ｓ＋Ｊ
Ｌ＃ Ｓ２） ］ Ｘｕ （ｓ）＝（１／Ｊｍ）Ｘｕ
（ｓ） Ｘ （Ｋ （１＋Ｊ Ｌ／Ｊｍ） ＋（Ｋ１ ・ＪＬ／Ｊｍ−８））／ （Ｋ （１＋Ｊ Ｌ／ Ｊｍ） ＋ｋｌ ・Ｊ Ｌ／Ｊ
ｍＩＩＳ＋ＪＬ＠Ｓ”ｌ ・・・（９
）ここで、パラメータであるフィードバックゲインｋｌ
が適当な値に選定されたとすれば、ｌ （１／Ｊｍ）Ｘ
ｕ（ｇ） −３ｅｘ ｓ （ｓ） −Ｘ１ｓ（ｓ））
ｌ≧Ｉ （１／Ｊｍ） Ｘｕ （ｓ） ｌ−（１
０）となり、制御系のダンピングが防止できる。なお、
ｋｌは、Ｏａｋ、＜１の範囲に選定される。
ｋｌ ＊ＪＬｅＳ＋ＪｍｓＪ１−ｏｓ２）］Ｘｕ（ｓ
） ・・・（６）である。また
、ｂ点の信号は、速度差分に微分項Ｓを乗算して得られ
る加速成分を示し、Ｓ （ｘ’ｔ （ｓ） −Ｘ５
（５） ） −（７）であり、０点の信号は、モ
ータの加速度指令を示し、 （１／Ｊｍ）Ｘｕ （ｓ） ・・・（８
）であることより、ｄ点の信号は、 （１／ Ｊ ｍ） Ｘ ｕ （５）−９（ｘｌ （ｓ）
−ｘｇ （ｓ））−（１／Ｊｍ）Ｘｕ （Ｓ） −［（１７１ｍ）×（ＪＬ１１５２）／（Ｋ （１＋Ｊ
Ｌ／Ｊｍ） ”ｋｔ （ＪＬ／Ｊｍ） ＊ Ｓ＋Ｊ
Ｌ＃ Ｓ２） ］ Ｘｕ （ｓ）＝（１／Ｊｍ）Ｘｕ
（ｓ） Ｘ （Ｋ （１＋Ｊ Ｌ／Ｊｍ） ＋（Ｋ１ ・ＪＬ／Ｊｍ−８））／ （Ｋ （１＋Ｊ Ｌ／ Ｊｍ） ＋ｋｌ ・Ｊ Ｌ／Ｊ
ｍＩＩＳ＋ＪＬ＠Ｓ”ｌ ・・・（９
）ここで、パラメータであるフィードバックゲインｋｌ
が適当な値に選定されたとすれば、ｌ （１／Ｊｍ）Ｘ
ｕ（ｇ） −３ｅｘ ｓ （ｓ） −Ｘ１ｓ（ｓ））
ｌ≧Ｉ （１／Ｊｍ） Ｘｕ （ｓ） ｌ−（１
０）となり、制御系のダンピングが防止できる。なお、
ｋｌは、Ｏａｋ、＜１の範囲に選定される。
すなわち、本発明においては、モータ速度Ｘ１（Ｓ）と
機械負荷の速度Ｘ５ （ｓ）との差分であるＸＩ
（ｓ） Ｘｇ （ｓ）を１つの変数として制御系に
フィードバックし、制御系のダンピングを防止するもの
において、該差分に微分項を乗算して加速度成分に変換
し、加速度成分値との差分により、速度差分のフィード
バックゲインに１を可変とするものであり、機械慣性イ
ナーシャＪＬが変動する場合でも、制御系の特性が確定
できる。
機械負荷の速度Ｘ５ （ｓ）との差分であるＸＩ
（ｓ） Ｘｇ （ｓ）を１つの変数として制御系に
フィードバックし、制御系のダンピングを防止するもの
において、該差分に微分項を乗算して加速度成分に変換
し、加速度成分値との差分により、速度差分のフィード
バックゲインに１を可変とするものであり、機械慣性イ
ナーシャＪＬが変動する場合でも、制御系の特性が確定
できる。
なお、この実施例では、モータ速度と機械負荷の速度の
差分に微分項を乗算して加速度成分を求めているが加速
度センサを用いて直接加速度成分を求めてもよい。
差分に微分項を乗算して加速度成分を求めているが加速
度センサを用いて直接加速度成分を求めてもよい。
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において、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において、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、本発明はサーボモータの速度と機
械負荷の速度差分から、両者の加速度差分を求め、加速
度差分の大きさに応じて速度差分のフィードバックゲイ
ンを可変としているので、機械負荷の慣性イナーシャが
変動してもダンピングを効果的に抑制できる。
械負荷の速度差分から、両者の加速度差分を求め、加速
度差分の大きさに応じて速度差分のフィードバックゲイ
ンを可変としているので、機械負荷の慣性イナーシャが
変動してもダンピングを効果的に抑制できる。
第１図は本発明のブロック図、第２図、第３図は従来例
のブロック図である。 Ｊｍ・・・モータイナーシャ、ＪＬ・・・機械負荷の慣
性イナーシャ、Ｋ・・・バネ係数、ｋｌ・・・比例ゲイ
ン。
のブロック図である。 Ｊｍ・・・モータイナーシャ、ＪＬ・・・機械負荷の慣
性イナーシャ、Ｋ・・・バネ係数、ｋｌ・・・比例ゲイ
ン。
Claims (1)
- サーボモータに、所定のバネ係数を介してロボットアー
ム等の低剛性リンクの機械負荷を結合して駆動し、モー
タ速度と機械負荷の速度の差分を１つの変数として制御
系にフィードバックして、機械負荷のダンピングを抑制
する、低剛性リンクの制御装置において、モータの加速
度指令成分と、上記速度の差分に微分項を乗算して得ら
れた加速度差分との偏差に応じて、速度差分のフィード
バックゲインを可変としたことを特徴とする低剛性リン
クの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21760486A JPS6373309A (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | 低剛性リンクの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21760486A JPS6373309A (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | 低剛性リンクの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6373309A true JPS6373309A (ja) | 1988-04-02 |
Family
ID=16706891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21760486A Pending JPS6373309A (ja) | 1986-09-16 | 1986-09-16 | 低剛性リンクの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6373309A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0415715A (ja) * | 1990-04-28 | 1992-01-21 | Nec Corp | 速度、位置のロバスト的制御装置 |
| JP2007141189A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-06-07 | Fanuc Ltd | 加速度センサを用いた制御装置及び調整装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5534716A (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-11 | Fanuc Ltd | Positioning control system |
| JPS58211887A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-09 | 株式会社小松製作所 | ロボットアームの制御装置 |
-
1986
- 1986-09-16 JP JP21760486A patent/JPS6373309A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5534716A (en) * | 1978-08-31 | 1980-03-11 | Fanuc Ltd | Positioning control system |
| JPS58211887A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-09 | 株式会社小松製作所 | ロボットアームの制御装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0415715A (ja) * | 1990-04-28 | 1992-01-21 | Nec Corp | 速度、位置のロバスト的制御装置 |
| JP2007141189A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-06-07 | Fanuc Ltd | 加速度センサを用いた制御装置及び調整装置 |
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