KR0126821B1 - 서어보 모터의 예견 반복 제어방법 및 장치 - Google Patents

서어보 모터의 예견 반복 제어방법 및 장치

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이나바 세이우에몽
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Abstract

본 발명은 소정주기로 반복되고, 또한 이 주기에 동기하고 있지 않은 비동기 성분까지도 포함하는 지령에 대해서도, 위치 편차를 영으로 수속시킬 수가 있는 서어보 모터 예견 반복 제어방법 및 장치에 관한 것이다. 서어보 모터의 서어보 제어계중에 반복 콘트롤러 (5) 와 제어대상 (4) 의 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 를 병렬로 설치한다. 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 는 FIR 형 디지탈 필터루 구성하고, 제어 대상의 차수 (N) 만 미래의 지령 (P) 을 입력한다. 또 필터의 계수는 입력되는 지령 (P) 과 위치 편차 (ε) 에 의해 자동적으로 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 자체가 역시스템으로 되도록 결정한다. 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 의 전달함수가 제어대상의 전달함수의 역수로 되므로 지령 (P) 에 대한 출력 (ω) 의 전달함수가 「1」로 되어 위치 편차는 이론상 없어지고, 위치 편차를 극히 작게 한다.

Description

[발명의 명칭]
서어보 모터의 예견 반복 제어방법 및 장치
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 공작기계등에 사용되는 서어보모터의 제어에 관한 것이며, 특히 소정 주기로 반복되는 지령에 비동기 성분이 포함되어 있는 지령에 대해서도, 고정밀도의 응답이 가능케되는 서어보 모터 제어를 제공할 수 있는 예견 반복 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
[배경기술]
일반적으로 공작기계를 제어하는 서어보모터는 지령된 입력으로서의 이동 지령 (예컨대 속도 혹은 위치) 과 서어보 모터의 출력으로서의 이동량 (예컨대 실제의 속도 혹은 실제의 위치) 와의 편차를 영 (0) 으로 하도록 제어된다. 이와 같은 서어보 모터의 제어에 있어서, 그 입력인 지령이 소정 주기도 같은 패턴으로 반복되는 지령인 경우에 있어서는 반복제어 (혹은 학습제어) 를 사용하므로써 제어 편차를 영으로 수속 (收束) 시켜 높은 정밀도의 모터 제어를 하여 가공 정밀도를 향상시키고 있다.
제5도는 이와 같은 반복제어를 적용한 서어보 모터의 제어의 1 예에 있어서의 요부 블록선도이다.
제5도에 있어서 r 은 속도 지령, E 는 이 속도 지령 (r) 과 실제의 속도 (ω) 와의 차인 속도편차, 30 은 속도 루프 전달 함수이며, 위치 편차를 알기 위한 적분기가 가하여진 종래 부터 공지인 바와 같이 PI (비례적분) 제어 등을 행하는 것이다. 그리고 반복제어 (혹은 학습제어) 를 반복 콘트롤러 (20) 가 부가되어 있고, 이 반복 콘트롤러 (20) 는 대역 제한 필터 (21), 소정 주기 (M) 로 반복되는 1 주기분의 데이타를 기억하는 지연요소 (22) 및 제어 대상의 위상 지연 게인 저하를 보상하기 위한 동특성 보상 요소 (23) 로 구성되어 있다.
상기 반복 콘트롤러 (20) 는 소정 샘플링 주기 (t) 마다 속도 편차 (E) 에 지연 요소 (22) 로 부터 출력되는 1 주기 (M) 전의 샘플링시의 데이타 (Em) 를 가산하여, 대역 제한 필터 (21) 의 처리를 하여 지연 요소 (22) 에 그 데이타를 격납시킨다. 지연 요소 (22) 는 Q (= M/t) 개의 메모리를 가지며, 1 주기 (M) 분의 각 샘플링 데이타를 기억할 수 있도록 되어 있으며, 각 샘플링시에는 제일 오래된 데이타를 출력하도록 되어 있다. 즉, 각 샘플링마다 1 번지 시프트 하여 0 번지의 메모리에 입력 데이타를 격납시키고, Q -1 번지의 데이타를 출력한다. 그 결과, 지연 요소 (22) 의 출력은 1 주기 (M) 분 지연된 샘플링 데이타가 출력된다. 그 때문에, 주기 (M) 로 동일 패턴의 속도 지령 (r)이 부여되면 속도편차 (E) 와 지연 요소 (22) 의 출력이 가산되어서 속도 지령 (r) 의 패턴상에 있어서 동일 위치의 데이타가 보정 데이타로서 기억되게 된다.
또 지연 요소 (22) 의 출력은 동특성 보상 요소 (23) 로 제어 대상의 위상 지연, 게인 저하가 보상되어서 반복 콘트롤러 (20) 의 출력 (y) 으로서 출력되고, 이 출력 (y) 이 속도편차 (E) 에 가산되어서 이 가산 데이타에 의해서 속도루프 처리가 실행된다.
그 결과, 소정 주기 (M) 로 동일 패턴의 처리가 반복되고, 어느 샘플링시에 있어서 전주기에서 이 샘플링시에 대응하는 샘플링시의 속도편차 (E) 가 큰 값인 경우에는 금 (今) 주기에 있어서는 반복 콘트롤러 (20) 로 부터 큰 값의 출력 (y) 이 출력되어, 속도편차에 가산되게 되기 때문에 속도 루프 처리에 입력되는 속도편차는 크게 변하고, 실속도 (ω) 도 그것에 대하여 크게 변화하기 때문에 속도 편차 (E) 는 그의 값이 신속하게 영으로 수속하도록 수정되게 되어, 고정밀도의 모터 제어가 가능케 된다. (일본국 특개평 2-307104 호 공보, 특원평 1-314154 호, 특원평 2-124254 호 등 참조).
그런데, 제5도에 표시한 바와 같은 소정 주기 (M) 로 반복되는 지령에 이 지령과 동기하는 바와 같은 성분인 주파수 f = k / M (k = 0, 1, 2, ...) 이 포함되어 있는 경우에는, 이 반복 제어에 의해서 고정밀도의 응답이 얻어지지만, 비동기 성분 (주파수 f = k / M, 단 k 의 값이 정수가 아닌것) 이 포함되어 있으면, 주기 (M) 마다의 지령 패턴이 달라지게 되기 때문에 편차를 영으로 하는 것이 곤란하다.
[발명의 개시]
그래서, 본 발명의 목적은 소정 주기로 반복되는 지령에 대하여 제어 편차를 영으로 수속시키는 반복 제어에 있어서, 이 주기에 동기하고 있지 않은 비동기 성분까지도 포함하는 지령에 대해서도, 제어편차를 영으로 수속할 수 있는 예견 반복 제어방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 의 형태에 의하면, 소정 주기로 반복되는 이동 지령에 의해서 서어보 모터를 제어하는 서어보 모터의 제어방법으로서, 제어 대상의 역시스템으로 되는 피이드 포워드 콘트롤러를 가지며, 이 피이드 포워드 콘트롤러에는 제어대상의 차수만 미래의 이동지령을 입력으로 하고, 이 피이드 포워드 콘트롤러의 출력을 상기 이동지령으로 부터 산출되는 이동 제어 출력에 가산하도록 하므로써, 상기 과제를 해결하엿다. 또 종래와 마찬가지로 반복 콘트롤러까지도 부가 하므로써 더욱 위치 편차를 작게하여 고정밀도의 서어보 모터의 제어를 하도록 하였다. 또 상기 피이드 포워드 콘트롤러는 FIR 형의 디지탈 필터로 구성하고, 그 필터의 계수는 적응 제어에 의해, 이 피이드 포워드 콘트롤러에 입력되는 미래의 이동지령 입력과, 상기 이동지령과 위치의 피이드백량과의 차인 위치편차에 의해, 피이드 포워드 콘트롤러가 제어 대상의 역시스템으로 되도록 자동적으로 결정하도록 하였다.
본 발명의 제 2 의 형태에 의하면, 소정주기로 반복되는 이동지령에 의해서 서어보 모터를 제어하는 서어보 모터의 제어장치에 있어서, 이동지령 (P) 을 입력하여 제어대상 (Go) 을 동정 (同定) 한 경우의 차수 (N) 로 결정되는 N 샘플링 시간만큼이 이동지령을 지연시킨 출력 (p) 을 생성하는 지연요소 수단과, 서어보 모터의 이동량의 피이드백량 (ω) 을 구하는 피이드백량 검출수단과, 상기 지연요소 수단의 출력 (p) 과 상기 피이드백량 검출수단의 피이드백량 (ω) 에 의거하여 제 1 의 제어 출력 (v) 을 생성하는 피이드백 콘트롤 수단과, 이동지령 (P) 을 입력하여 제어대상의 역시스템으로 되는 전달함수 Z - N / Go 로서의 제 2 의 제어 출력 (u) 을 생성하는 피이드백 포워드 콘트롤 수단과, 상기 제 1 및 제 2 의 제어출력에 의거하여 서어보 모터의 이동량을 제어하는 이동량 제어수단을 구비하므로써 상기 과제를 해결하였다.
피이드 포워드 콘트롤러는 제어대상의 역시스템의 전달함수이므로 이 피이드 포워드 콘트롤러의 출력에 제어대상의 전달함수를 곱하면 약 「1」로 되고 이동 지령과 서어보 모터의 이동량은 거의 동일하게 되고 위치 편차는 매우 작게 된다.
본 발명은 병렬로 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러를 설치하므로써 소정 주기의 반복 지령중에 포함되는 비동기의 주파수 성분을 갖는 지령에 대해서도 위치 편차를 매우 작게 할 수가 있어 정밀도가 높은 서어보 모터의 제어를 할 수가 있다.
게다가 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러의 계수는 자동적으로 결정되기 때문에 간단히 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러를 구성할 수가 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 1 실시예에 관한 예견 반복 제어의 요부를 나타내는 블록도.
제2도는 동 실시예의 예견 반복장치에 사용되는 역시스템 콘트롤러의 구성도.
제3도는 동 실시예의 예견 반복 제어방법을 실시하는 디지탈 서어보 장치의 블록도.
제4(a) 도 및 4(b) 도는 동 실시예에 있어서의 디지탈 서어보 회로의 프로세서가 실시하는 처리의 흐름도.
제5도는 종래의 반복제어를 적용한 서어보 모터의 제어의 1 예의 요부를 나타내는 블록도.
제6도는 소정 주기로 반복되는 지령에 별도의 주기의 비동기 성분이 포함되어 있는 지령에 의한 가공의 1 예를 나타낸 설명도.
제7도는 종래의 방식에 의한 서어보 모터의 제어에 있어서의 시뮬레이션의 결과를 나타낸 도면.
제8도는 제5도에 표시한 종래부터 행해지고 있는 반복 제어 방식에 의한 시뮬레이션 결과는 나타낸 도면.
제9도는 본 발명의 반복 콘트롤러 및 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러를 설치한 예견 반복제어에 의한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면, 및
제10도는 본 발명의 역 시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 만을 부가한 예견 반복 제어에 의한 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
제1도는 본 발명의 1 실시예의 서어보 모터 제어방식의 블록도이다.
P 는 서어보 모터의 위치, 속도제어의 소정 샘플링 주기 (t) 마다의 이동지령이며, 이 지령 (P) 이 제 6도에 표시한 바와 같이 짧은 주기 (M) 로 반복되고 또한 이 주기 (M) 와 비동기로 주기 (L) 로 소정 패턴이 반복되는 지령이라고 하기로 한다.
요소 (1) 는 지연요소이며, 제어 대상 (Go) 을 동정 (同定) 한 경우의 차수 (N)로 결정되는 N 샘플링분의 시간만큼 입력신호 (P) 를 지연시킨 출력 (P) 을 생성하는 것이다. 요소 (2) 는 적분기, 요소 (3)의 K 는 포지션 게인이며, 요소 (4) 의 Go 는 속도 콘트롤러와 서어보 모터등을 포함시킨 제어 대상의 전달 함수이며, 종래부터 공지의 PI (비례적분) 제어등을 하는 것이다. 또 5는 반복 콘트롤러이며 제5도에 표시한 종래의 반복 콘트롤러와 동일하며, 대역 제한 필터 (FL), 지령 (P) 의 반복주기 (M) 의 1 주기분의 데이타를 격납할 수 있는 지연 요소 (D) 를 갖고 있다. 즉, M / t = m 개의 메모리를 갖고 있다. 또 제어대상의 전달함수 (Go) 의 특성을 보상하기 위한 동특성 보상요소 (Gx) 를 구비하고 있다. 6 은 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러이며, 지령 (P) 를 입력하고, 그 출력 (u) 를 서어보 모터에의 속도지령 (v) 에 가산되도록 되어 있다.
지연요소 (1) 로 지령 (p) 보다 N 주기분의 시간을 지연시킨 지령 (p) 이 구하여지고, 이 지령 (p) 과 샘플링 주기 (t) 간에 서어보 모터가 이동한 이동량의 피이드백량 (ω) 의 차이분을 취하여 편차를 구하고 이 편차를 적분기 (2) 로 적분하여 위치 편차 (ε) 를 구한다. 이 위치 편차 (ε) 는 반복 콘트롤러 (5)에 입력된다. 소정 샘플링 주기 (t) 마다 지연요소 (D) 로 부터의 1 주기 (M) 전의 해당 샘플링 주기에 대응하는 데이타 (d) 가 상기 위치 편차 (ε) 에 가산되고 대역 제한 필터 (FL) 의 처리가 행해지고 지연요소 (D) 에 격납시킨다. 한편 지연요소 (D) 로 부터의 출력 (d) 은 동특성 보상 요소 (Gx) 로 처리가 행해지고, 보정량 (y) 으로서 위치 편차 (ε) 에 가산된다. 그 결과 상술한 바와 같이 위치 편차 (ε) 는 주기 (M) 의 주파수 성분에 대하여 영으로 되도록 수정되고, 이 수정된 위치 편차 (ε + y) 에 대하여 포지션 게인 (K) 을 곱하여 속도지령 (y) 을 구한다.
한편 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 에는 지령 (P) 이 입력되고, 이 입력은 지령 (P) 이 지연요소 (1) 로 N 샘플링분의 시간 지연시키고 있기 때문에, N 샘플링 미래의 지령이 입력되게 된다.
이 역 시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 의 상세한 것은 제 2 도에 표시한 바와 같이, N 차의 FIR 형 (비재귀형) 디지탈 필터로 구성되어 있다. 즉 지연요소 Z-1로서의 메모리가 N 개 설치되고 샘플링 주기 t 마다 지령 (P) 은 최초의 메모리에 격납되는 동시에 각 메모리에 기억된 지령은 제2도에 있어서 좌로 부터 오른쪽으로 시프트되고, 현 샘플링 시점으로 부터 N 개 전까지의 사이의 지령 (P) 을 기억하도록 되어 있고, 샘플링 주기 (t) 마다 해당 샘플링시의 지령 (P) 에 계수 WO, 1 번째의 메모리에 기억하는 1 샘플링 주기전의 지령에는 계수 W1, ... N 번째의 메모리에 기억하는 N 샘플링 주기전의 지령에는 계수 (WN) 가 곱해지고 곱해진 각 값은 가산되어서 출력 (u) 으로서 출력된다. 즉, 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6)의 전달함수 (IS) 는 다음과 같이 된다.
또, 계수 Wi (i - 0 ∼ N) 은 제어대상 (Go) 의 역시스템으로 되도록 결정되고, 상기 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 의 전달함수 IS 는
IS = (Z-N/ Go)
로 되도록 결정된다. 그 결과 서어보 모터의 이동량 (ω) 은 ω = IS·Go·P이며, p = z-N·P 이기 때문에 ω = IS·Go·(p / Z-N) = P 로 되고, 위치 편차 (ω) 는 매우 작게 되는 것을 알 수 있다. 그리고, 이 작은 위치 편차는 통상의 위치 루프의 처리 및 반복 콘트롤러의 처리에 의해서 보정되므로 극히 작은것으로 되고, 고정밀도의 서어보 모터의 제어가 가능하다. 또 후술하는 바와 같이 상기 계수 WO ∼ WN 는 최급강하법을 적용한 적응 알고리즘으로 자동적으로 결정된다.
제3도는 본 발명을 실시하는 공작기계의 서어보 모터 제어의 1 실시예의 블록도이다.
제3도중, 10 은 공작기계를 제어하는 수치제어 장치, 11 은 이 수치 제어장치 (10) 로 부터 출력되는 공작 기계의 서어보 모터에의 위치 지령등을 수신하고 디지탈 서어보 회로 (12) 의 프로세서에 주고 받고 하기 위한 공유 메모리, 12 는 디지탈 서어보 회로이며, 프로세서에 의해서 서어보 모터 (14) 의 상술한 제 1 도의 처리 및 속도, 전류 처리까지도 행하는 것이다. 13 은 트랜지스터 인버터등으로 구성되는 서어보 앰프, 14 는 서어보 모터, 15 는 서어보 모터 1회당에 소정수의 피이드백 펄스를 발생시켜 디지탈 서어보 회로 (12) 에 출력하는 펄스코오더 이다. 그리고 디지탈 서어보 회로 (12) 는 프로세서, ROM, RAM 등으로 구성되어 있다. 상기 구성은 공작기계등의 서어보 모터의 제어에 있어서 디지탈 서어보 회로로서 공지의 사항이어서 상세한 설명은 생략한다.
상기 제어 대상 (Go) 을 동정 (同定) 하였을때 결정되는 차수 (N) 를 설정하고, 기계를 가동 개시시키면 디지탈 서어보 회로 (12) 의 프로세서는 제 4(a) 도 및 제 4(b) 도의 처리를 개시하고, 수치 제어 장치 (10) 로 부터 보내오는 이동지령을 공유메모리 (11) 를 통하여 상기 샘플링 주기 (t) 마다의 이동지령 (P) 을 구하고 (스텝 S1), N 샘플링주기의 지연처리를 하여 지령 (p) 을 구하고, (스텝 S2), 상기 지령 (p) 으로 부터 당해 샘플링 주기 (t) 간의 서어보 모터의 이동량인 피이드백량 (ω) 을 뺀값을, 위치 편차 (ε) 를 기억하는 레지스터에 가산하여 당해 주기의 위치편차 (ε) 를 구한다 (스텝 S3).
다음에 플래그 (F) 가 「1」인가 아닌가를 판단하여 (스텝 S4), 처음에는 이 플래그 (F) 는 「0」이므로, 스텝 S5 로 나아가고, 카운터 (CNT) 로 부터 「1」을 뺀다. 그리고 이 카운터 (CNT) 는 초기 설정이며, 상기 소정 주기 (M) 을 샘플링 주기 (t) 로 나눈 수 (Q) 에 설정되어 있다. 그리고 스텝 S3 에서 구한 위치 편차 (ε) 의 절대치가 레지스터에 기억하는 위치 편차의 최대치 εmax(처음에는 εmax = 0) 보다 큰지, 아닌지를 판단하고 (스텝 S6), 검출위치 편차 (ε) 의 절대치의 쪽이 크면, 이 값을 레지스터에 εmax 로서 기억한다 (스텝 S7). 또 위치편차 (ε) 의 절대치의 쪽이 작을때는 레지스터의 εmax 의 값을 변경시키지 않고, 스텝 S8 로 나아간다. 스텝 S8 의 처리는 최급강하 법을 사용한 적응 알고리즘에 의한 N 차의 FIR 형 디지탈 필터의 계수 WO ∼ WN 을 결정하는 방법이며, 레지스터 R (Wi) 에 기억된 1 샘플링 주기전의 계수 Wi (i= 0 ∼ N) 에, 스텝 S3 에서 구한 위치 편차 (ε) 에 지령 스택에 기억하는 i 샘플링 주기전의 지령 Pi 및 시정수로서의 정수 τ 를 곱한 값을 가산하여 각 계수 Wi 의 값을 구한다. 즉, 하기의 연산을 하여 각 계수 Wi 를 구한다. 그리고 처음에는 각 계수 WO ∼ WN 는 「0」또는 제어대상인 전달함수 (Go) 의 동정 (同定) 에서 Z-N/ Go 로 되도록 근사된 계산결과의 값이 초기 설정되어 있다.
(i = 0 ∼ N 에서 PO = P 이다)
이렇게 해서 구한 각 계수 Wi 를 각 레지스터 R (Wi) 에 격납하고 (스텝 S9), 이 구하여진 각 계수 (Wi) 를 사용하여 제 2 도에 표시한 디지탈 필터의 처리를 하여 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 의 출력 (u) 을 구한다. 즉 다음식의 연산을 하여 출력 (u) 을 구한다 (스텝 S10).
다음에, 지령 스택을 시프트 한다 (스텝 S11). 즉 PN-1 을 PN 으로 하고 PN-2 를 PN-1 …… P1 을 P2, P를 P1으로서 기억한다.
그리고 카운터 (CNT) 가 「0」인지 아닌지를 판단하고 (스텝 S12), 처음에는 「0」이 아니므로 스텝 S17 로 이행하고 스텝 S3 에서 구한 위치 편차 (ε) 에 포지션 게인 (K) 을 곱하여 속도 지령 (v) 을 구하고, 또 이 속도지령에 스텝 S10 에서 구한 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 의 출력 (u) 을 가산하여 보정된 속도지령 (v) 을 구하고 (스텝 S18), 이 속도지령을 속도 루프 처리에 인도하고, 속도 루프처리를 실행시킨다. 이하 스텝 S1 ∼ S12, 스텝 S17, S18 의 처리를 각 샘플링 주기마다 실행하고 카운터 (CNT) 의 값이 「0」으로 되면 (스텝 S12), 이 카운터 (CNT) 에 소정 주기 (M) 를 샘플링 주기 (t) 로 나눈 값 Q (=M/t) 을 세트하고 (스텝 S17), 1 주기 (M) 내 (Q 회의 샘플링) 에 있어서의 최대의 위치 편차 (εmax) 가 소정 설정치 (εs) 보다 작은지 아닌지를 판단하고 (스텝 S14), 작지 않으면 스텝 S16 으로 나아가고, 위치 편차 (εmax) 를 기억하는 레지스터를 「0」으로 세트하고, 스텝 S17 으로 나아가고 전술한 처리를 각 샘플링 주기마다 반복하게 된다.
이하, 각 샘플링 주기마다 상술한 처리를 반복하고, 스텝 S14 에서 εmax 가 설정치 (εs) 보다 작게되면, 스텝 S15 으로 나아가 플래그 (F) 를 「1」로 세트한다. 플래그 (F) 가 「1」로 세트되면 다음의 샘플링 주기로 부터 스텝 S1 ∼ 스텝 S4 의 처리를 하여 스텝 S4 로 부터 스텝 S19 으로 나아가고, 스텝 S5 ∼ S9 의 처리를 하지 않고, 디지탈 필터의 계수 WO ∼ WN 의 값은 변경되는 일은 없다. 그리고, 스텝 S19 에서 종래와 동일한 지령이 반복되는 주기 (M) 의 반복 콘트롤러 (5) 의 계산을 하여 보정치 (y) 를 구하고 이 보정치 (y) 를 위치 편차 (ε) 에 가산하고 보정된 위치 편차 (ε) 를 구하고 ( 스텝 S20), 스텝 S10 에 이행하고, 확정된 계수 WO ∼ WN 에 의해 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 의 출력 (u) 을 구하고, 지령 스택을 시프트하고 (스텝 S11), 스텝 S12 에서는 카운터 (CNT) 는 플래그 (F) 가 「1」로 세트 되었을때에 「Q」로 세트되어서, 이후는 디크리멘트 되지 않으면 「Q」이기 때문에, 스텝 S12 으로 부터 스텝 S17 로 이행하고, 위치 편차 (ε) 에 포지션 게인 (K) 을 곱한 값에 상기 스텝 S10 에서 구한 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 의 출력 (u) 을 가산하여 속도 지령 (v) 을 구하고 (스텝 S17, S18), 이 속도 지령 (v) 을 속도 루프에 대한 속도지령으로 한다. 이하, 상술한 스텝 S1 ∼ S4, S19, S20, S10 ∼ S12, S17, S18 의 처리를 샘플링 주기 마다 실행하여 속도 루프 처리에 대한 속도 지령 (v) 을 구하게 된다.
상기 실시예는 반복 콘트롤러 (5) 까지도 위치 제어 루프에 부가하여 제어하는 예를 표시하였으나, 반드시 이 반복 콘트롤러 (5) 를 설치하지 않아도 된다. 단, 반복 콘트롤러를 설치하지 않으면, 정밀도는 이 콘트롤러를 설치하였을때 보다도 약간 저하한다. 그리고 이 반복 콘트롤러 (5) 를 설치하지 않을때의 처리는 제4도, 제5도에서 표시한 처리에 있어서, 스텝 S19 과 스텝 S20 의 처리를 할 필요가 없고, 스텝 S4 으로 부터 스텝 S10 으로 이행하도록 하면 좋을 따름이다.
제6도는 주기 (M) 로 반복되는 지령에 주기 (L) 의 비동기 성분이 포함되어 있는 지령에 의한 가공의 1 예를 나타낸 것으로서, 타원 단면의 장단지름의 차가 1㎜ 로 부터 1.4㎜ 까지 서서히 변화하는 서변 프로필 지령 P (t) 에 의한 가공의 예이며, 피가공물 (40) 의 1 회전이 40msec 로 하고 있고, 비가공물 1 회전으로 공구축은 2 왕복하기 (장경 - 단경 - 장경 - 단경 - 장경으로 이동) 때문에 반복주기 (M) 는 20msec 로 된다. 그리고 프로필 변화 주기 (L) 는 3.2msec 로 하고 있다. 그렇게 하면 공구축에 대한 프로필 지령 P (t) 은 다음과 같이 된다.
이 프로필 지령 P (t) 에 의한 가공에 있어서의 시뮬레이션을 종래의 서어보 모터의 제어방식에 의한 경우와, 반복 제어방식을 채용한 서어보 모터의 제어방식, 및 본 발명의 반복 콘트롤러를 부가한 경우, 부가하지 않은 예견 반복 제어방식에 관하여 행하였다. 제7도는 종래 방식에 의한 서어보 모터의 제어에 있어서의 시뮬레이션의 결과이며, 위치 편차 (ε) 는 최대 420㎛ 로 되어 있다.
제8도는 제5도에 표시한 종래 부터 행해지고 있는 반복 제어 방식에 의한 시뮬레이션 결과로서, 이 경우도, 위치 편차 (ε) 는 최대에서 8.0㎛ 로 되어 있다. 그리고, 제9도는 본 발명의 반복 콘트롤러 (5) 및 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 를 설치한 예견 반복 제어에 의한 시뮬레이션 결과로서, 이 경우에는 위치 편차 (ε) 가 최대 1.5㎛ 로 되고 위치편차를 극히 작게 할 수가 있다는 것을 알 수 있다.
또, 제10도는 반복 콘트롤러 (5) 를 설치하지 않고 역시스템 피이드 포워드 콘트롤러 (6) 만을 부가한 본 발명의 실시예에 있어서의 동일 조건의 시뮬레이션 결과로서, 이 경우에는 위치 편차 (ε) 가 최대 4㎛ 로 되고, 위치 편차 (ε) 는 제9 도에서 표시한 반복 콘트롤러 (5) 까지도 설치하였을때와 비교하여 크게 되어 있으나, 제7도, 제8도에서 표시한 종래의 제어방식 및 반복 콘트롤러만을 부가하였을때와 비교하여 위치 편차는 작게 되어 있다.

Claims (6)

  1. 소정 주기의 간격으로 반복적으로 공급되는 이동 지령에 의해서 서어보 모터를 제어하는 서어보 모터의 예견반복제어방법으로서, 제어 대상의 역시스템으로 되는 FIR 형 디지털 필터를 포함하는, 피이드 포워드 콘트롤러를 제공하는 단계, 상기 피이드 포워드 콘트롤러에 제어 대상의 차수에 따라 결정된 진행도를 갖는 미래이동지령을 입력하는 단계, 지연된 상기 미래이동지령과 위치 피이드백량간의 위치 편차를 결정하는 단계, 상기 결정된 위치편차를 상기 피이드 포워드 콘트롤러에 입력하는 단계, 상기 피이드 포워드 콘트롤러의 상기 FIR 형의 디지탈 필터의 계수를 상기 입력된 미래이동지령과 상기 입력된 결정 위치편차에 의거하여 적응제어에 의해 자동적으로 결정하는 단계, 상기 피이드 포워드 콘트롤러의 출력을 상기 지연된 상기 이동 지령으로 부터 산출되는 이동 제어 출력에 가산하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서어보 모터의 예견 반복 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 또한 반복 콘트롤러를 가지며, 상기 피이드 포워드 콘트롤러의 출력을 상기 이동 지령으로 부터 위치 루프 처리 및 반복 콘트롤러의 처리에 의해서 산출되는 이동 제어 출력에 가산하는 것을 특징으로 하는 서어보 모터의 예견 반복 제어방법.
  3. 소정 주기의 간격으로 반복적으로 공급되는 이동지령 (P) 에 따라 서어보 모터를 제어하는 제어장치를 사용하는, 서어보 모터의 예견반복제어방법에 있어서, 이동지령 (P) 을 입력하여 제어대상 (Go) 을 동정 (同定) 한 경우의 차수 (N) 로 결정되는 N 샘플링 시간 만큼 이 이동지령 (P) 을 지연 시킨 출력 (p) 을 생성하는 단계, 서어보 모터의 이동량과 관련된 피이드백 편차량 (ε) 과 상기 출력 (p) 에 의거하여 제 1 의 제어출력 (v) 을 생성하는 피이드백 콘트롤러의 처리를 하는 단계, FIR 형 디지털 필터를 포함하는 피이드포워드 콘트롤러를 제공하는 단계, 상기 출력 (p) 과 위치 피이드백량 (ω) 간의 위치 편차에 의해 상기 피이드백 편차량 (ε) 을 결정하는 단계, 상기 이동지령 (P) 과 상기 피이드백 편차량 (ε) 을 입력하여, 상기 입력된 이동지령 (P) 과 상기 피이드백 편차량 (ε) 에 의거하여 적응제어에 의해 상기 FIR 형의 디지털 필터의 계수를 자동적으로 결정하고 제어 대상의 역시스템으로 되는 전달함수 Z-N/Go 로서의 제 2 의 제어 출력 (u) 을 생성하는 상기 피이드포워드 콘트롤러의 처리를 행하는 단계, 상기 제 1 및 제 2 의 제어출력에 의거하여 서어보 모터의 이동량을 제어하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 서어보 모터의 예견 반복 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 또한 반복 콘트롤러 처리를 행하는 단계를 또한 포함하고, 상기 피이드 포워드 콘트롤러 처리의 출력을 상기 이동지령으로 부터 위치 루프 처리 및 반복 콘트롤러의 처리에 의해서 산출되는 이동제어 출력에 가산하는 것을 특징으로 하는 서어보 모터의 예견 반복 제어방법.
  5. 소정 주기의 간격으로 반복적으로 공급되는 이동지령에 의해서 서어보 모터를 제어하는 예견반복 제어장치에 있어서, 이동지령 (P) 을 입력하여 제어대상 (Go) 을 동정 (同定) 한 경우의 차수 (N) 로 결정되는 N 샘플링 시간 만큼 이 이동지령을 지연시킨 출력 (p) 을 생성하는 지연 수단과, 서어보 모터의 이동량과 관련된 피이드백량 (ω) 을 결정하는 피이드백 검출수단과, 상기 지연 수단의 출력 (p) 과 상기 피이드백 검출수단의 피이드백량 (ω) 에 의거하여 제 1 의 제어 출력 (v) 을 생성하는 피이드백 콘트롤 수단과, 상기 출력 (p) 과 상기 피이드백량 (ω) 간의 위치 편차 (ε) 를 결정하는 편차수단, FIR 형 디지털 필터를 포함하며, 상기 이동지령 (P) 과 상기 결정된 위치 편차 (ε) 을 입력하고, 상기 입력된 이동지령 (P) 과 상기 결정된 위치 편차 (ε) 에 의거하여 상기 FIR 형의 디지털 필터의 계수를 자동적으로 결정하며, 제어대상의 역시스템으로 되는 전달함수 Z-N/ Go 로서의 제 2 의 제어 출력 (u) 을 생성하는 피이드포워드 콘트롤 수단과, 상기 상기 제 1 및 제 2 의 제어출력에 의거하여 서어보 모터의 이동량을 제어하는 이동량 제어수단을 구비하는 서어보 모터의 예견 반복 제어장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 또한 반복 콘트롤 수단을 가지며, 상기 피이드포워드 콘트롤 수단의 출력을, 상기 이동 지령으로 부터 위치 루푸 어치 및 반복 콘트롤 수단의 처리에 의해서 산출되는 이동제어 출력에 가산하는 것을 특징으로 하는 서어보 모터의 예견 반복 제어장치.
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