JPWO2012026279A1 - 軌跡制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の軌跡制御装置の実施の形態1を示すブロック図である。軌跡制御装置10は、サーボ系応答軌跡算出部1と形状特徴判定部9と位置ベクトル補正部2と第1軸サーボ制御部7と第2軸サーボ制御部8とを含んで構成されている。工具(刃物)の指令経路は、NCプログラム等の形式で機械の第1軸および第2軸位置指令として与えられる。サーボ系応答軌跡算出部1において、第1軸位置指令と第2軸位置指令が与えられたときサーボ系の応答軌跡が演算される。この応答軌跡の演算方法については後述する。形状特徴判定部9は、第1軸および第2軸位置指令に基づいて決まる指令経路が直線か曲線かを判定し、直線と曲線の境界点位置および直線の方向を形状特徴量として出力する。位置ベクトル補正部2は、上記サーボ系応答軌跡と位置指令から軌跡誤差を算出し、算出した軌跡誤差と形状特徴量を用いて軌跡のオーバーシュートが生じないようにして軌跡誤差を抑制するための補正後位置指令を演算する。補正は、第1軸位置指令および第2軸位置指令を合成して指令位置ベクトルとし、これをベクトル演算することにより補正を行い、補正した結果の位置ベクトルの各軸成分を第1軸および第2軸の補正後位置指令とすることによって行う。第1軸サーボ制御部7および第2軸サーボ制御部8は、第1の可動軸の位置および第2の可動軸の位置が、第1軸補正後位置指令および第2軸補正後位置指令にそれぞれ追従するように、第1軸および第2軸のモータ駆動トルクをそれぞれ出力する。
また、サーボ系の応答遅れ時間は、規範モデルの伝達関数から求めることができる。ここでは、サーボ系に一定速度の入力が与えられたときの指令に対する応答の定常的な遅れ時間をサーボ系応答遅れ時間とする。図2に示した規範モデル部12では、サーボ系応答遅れ時間tdは第1のモデルゲインの逆数となり、次式で表される。
本実施の形態では可動軸が2軸の場合なので、補正後の位置x(t)の第1要素x1(t)および第2要素x2(t)が、それぞれ第1軸および第2軸の補正後の位置指令となる。第1軸サーボ制御部7(11)および第2軸サーボ制御部8(11)では、それぞれ補正後位置指令x1(t)、x2(t)に対して図2に示すサーボ制御系11により第1軸および第2軸のモータが駆動され、機械の可動部の位置が制御される。
実施の形態2の構成は実施の形態1と概略同一であり、その構成は図1で表される。実施の形態1との相違点は、補正ベクトル演算部3における参照点および補正ベクトルの決定方式である。以下、これらの相違点について説明する。
実施の形態3の構成は、実施の形態2の構成と概略同一であり、その全体構成は図1で表される。実施の形態2との相違点は、サーボ系応答軌跡演算部の動作である。また、指令経路の形状として、向きが異なる連続する円弧指令を与えている。
2 位置ベクトル補正部
7 第1軸サーボ制御部
8 第2軸サーボ制御部
9 形状特徴判定部
10 軌跡制御装置
11 サーボ制御部
12 規範モデル部
13 機械系
20,22,26 減算器
21,23 モデルゲイン乗算器
24,25 積分器
31 加算器
27 位置制御器
28 加減算器
29 速度制御器
30 乗算器
32 モータ
33 負荷
Claims (7)
- 機械の可動部が複数の可動軸によって駆動され、前記複数の可動軸のモータを同時制御することにより前記可動部の軌跡を制御する軌跡制御装置において、
各可動軸の位置指令に基づいてサーボ系応答軌跡を演算するサーボ系応答軌跡算出部と、
前記位置指令から指令経路の形状が直線であるか曲線であるかを判定して形状特徴量を出力する形状特徴判定部と、
前記位置指令と前記サーボ系応答軌跡と前記形状特徴量に基づいてベクトル演算により位置指令を補正し、補正後の位置指令を出力する位置ベクトル補正部と、
各可動軸の位置が前記補正後位置指令に追従するようにモータ駆動トルクを出力することにより各可動軸のモータを制御する複数のサーボ制御部と、を備える
ことを特徴とする軌跡制御装置。 - 前記位置ベクトル補正部は、前記サーボ系応答軌跡と前記位置指令との差に補正ゲインを乗じた補正ベクトルを前記位置指令に加算した位置を仮補正位置とし、さらに前記位置指令と前記仮補正位置と前記形状特徴量の位置関係に基づいて補正後の位置ベクトルを演算して、この位置ベクトルの各軸成分を前記補正後の位置指令として出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の軌跡制御装置。 - 前記形状特徴判定部は、前記位置指令の軌跡が直線から曲線に変化する部分を抽出し、その境界点の位置と境界点の直前の移動方向とを前記形状特徴量として出力し、
前記位置ベクトル補正部は、前記境界点の近傍において、前記位置指令と前記仮補正位置とが、前記境界点の直前の移動方向で定まる基準直線に対して反対となるとき、前記仮補正位置を前記基準直線上に移動させた位置を前記補正後の位置指令とすることで、補正前の位置指令と補正後の位置指令が前記基準直線に対して反対の位置関係にならないように補正後の位置ベクトルを演算する
ことを特徴とする請求項2に記載の軌跡制御装置。 - 前記形状特徴判定部は、前記位置指令の軌跡が曲線から直線に変化する部分を抽出し、その境界点の位置と境界点の直後の移動方向とを前記形状特徴量として出力し、
前記位置ベクトル補正部は、前記境界点の近傍において、前記位置指令と前記仮補正位置とが、前記境界点の直後の移動方向で定まる基準直線に対して反対となるとき、前記仮補正位置を前記基準直線上に移動させた位置を前記補正後の位置指令とすることで、補正前の位置指令と補正後の位置指令が前記基準直線に対して反対の位置関係にならないように補正後の位置ベクトルを演算する
ことを特徴とする請求項2に記載の軌跡制御装置。 - 前記形状特徴判定部は、前記位置指令の軌跡の法線ベクトルの向きが反転する部分を抽出し、その境界点の位置と境界点における移動方向とを前記形状特徴量として出力し、
前記位置ベクトル補正部は、前記境界点の近傍において、前記位置指令と前記仮補正位置とが、前記境界点における移動方向で定まる基準直線に対して反対となるとき、前記仮補正位置を前記基準直線上に移動させた位置を前記補正後の位置指令とすることで、補正前の位置指令と補正後の位置指令が前記基準直線に対して反対の位置関係にならないように補正後の位置ベクトルを演算する
ことを特徴とする請求項2に記載の軌跡制御装置。 - 前記サーボ制御部は、規範モデル部を用いた2自由度制御器を有し、
前記サーボ系応答軌跡算出部は、前記サーボ制御部で用いられている前記規範モデル部と同一のモデルに前記位置指令を与えたときの出力軌跡を前記サーボ系応答軌跡として出力することを特徴とする請求項1に記載の軌跡制御装置。 - 前記サーボ系応答軌跡算出部は、各時刻における前記位置指令の加速度ベクトルに前記サーボ制御部の応答性で決まる所定の係数を乗じたベクトルを前記位置指令の軌跡から差し引いた軌跡を前記サーボ系応答軌跡として出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の軌跡制御装置。
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