TW204312B - - Google Patents

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二£04·鈴料0以“ 五、發明説明（i) 經濟部中央標準局A工消t合作杜印製 域 領 用 利 之 上 業 産 定號 之信 機饋 服反 。 伺置置 用位-裝 使藉制 之其控 等尤之 人，的 器置目 機裝為 、制機 械控服 機用伺 作機制 工服控 HC伺來 於之號 關中信 偽統饋 明糸順 發制度 本控速 位及 制 控 餓 反 用 採 常 通 中 統 条 制 控 位 定 之 人 器]0 在 技!0 r例 先 檢之 置置 位位 之在 等現 部舆 臂置 人位 器檩 機目 或算 機計 服在 何 ， 在測 設檢 據之 根器 乃測 式檢 方度 制速 控或 一 器 此測 差此 镉 各與 之置 下反分在 之種段現 段 環 流 電 及 段 琿 度 t?l 、 段 環 置 位 。為 制分 控常 置通 位制 行控 進餓 位作 標以 目數 之函 人達 器傳 機段 算環 計置 ， 位 中以 段乘 置結 位其 在 ， 。差 之偏 行之 進置 別位 之 〇 度令 速指 在矩 現轉 與為 值作 令以 指 ， 度數 速函 該逹 算傳 計段 段琛 琛度 度速 速以 在乘 ac ο 男 令結 指其 度 ， 速差 為镉 值果 流結 «之 之得 中所 達數 馬函 於連 流傅 際段 實琛 與流 值霣 令以 指乘 mi 笼 男 轉結 該算 算計 計該 段由 琛 ， 流差 霣傾 在之 為行 差所 镐 值 以令 於指 基之 乃得 制所 控合 之組 段之 各等 0 制 流控 電分 之撤 中 、 達分 馬積 於 、 流例 其比 制之 控準 來基 者。 再者，其中之速度琛段及《流琛段，通常换轅通用式何 服驅動器執行者。從而控制裝置係由4該伺服驅動器與位置 控制部（根據位置反餓，將速度指令倍號輪出至該柯服驅 動器）所構成。在此場合，臂部移動時之目標速度例如匾5所示，成為 本紙張尺度遑用中8國家«準(CNS) T4規格(210x297公龙）3 81. 7. 20.000¾ (II) 先 閲 背 而 之 注 意 事 -項 填 ·% 本 丁 Λ 6 Π 6 經濟部中央標準局貞工消伢合作社印製 五、發明説明（2) 以梯形為基本之順滑曲線，而此目標速度之積分值成為输 入上述位置控制部之目標位置指令。在此，為了避免急遽 的速度變化，缓和增加及減少其加、減速開始及終了時之 各加速度，以防止振動等而逹成對目標位置之定位調定時 間之縮短。 .然而，依照上述位置反饋之控制，伺服[IE動]機之回應 像依靠位置偏差，其位置反餵例如藉比例控制來進行時， 則由於機械之時間常數與速度環段之時間常數，何服驅動 器在控制上之邂延以及位置環段之時間常數，造成如圖8 所示之速度反餿波形，對目標速度指令值運延回應，致使 回應時間變長為其缺點。 [本發明所欲解決之問題] 由是為了改進上述回應性，近年來施行一種將目標速度 指令值加入對伺服驅動器之速度指令值之速度順饋控制。 然而，在提高位置控制琛段之增益以改進回應性之情況 若進行順饋控制，則以目樣速度指令值為基準之順饋董加 上依照當時位置镐差之控制*者成為對伺服驅動器之速度 指令值。如此由於伺服麇動器以後之条统之回應時滯，造 成位置偏差量變大，例如加速時之速度指令值有往大於目 標速度指令值之方向镉移之傾向等，即输出出伺服驅動器 之速度指令值之波形傾離目標速度指令值之波形之問題。 如此在使用速度順饋之場合，由於伺服驅動器以後之条 統之時浦因素，加速時及減速時之位置偏差變大，造成如 圖9所示，输出至伺服驅動器之速度指令值之波形偏離目 張尺度逍用中a明家櫺準規格(210X297公；It) 4 81. 7 . 20.000¾ (II) (請先閲讀背而之注悉事項再填\寫本頁) Λ 6 η 6 經濟部屮央標準局K3C.工消费合作杜印製 五、發明説明（3 ) 標速度指令值之波形，其結果引起振動等之發生及調定時 間亦變長之問題。 本發明之目的為提供一種伺服機之控制裝置，可儘量抑 制何服驅動器以後之条統之時滞所致之位置偏差之誤差擴 大，藉此可使對伺服驅動器之速度指令信號儘量接近目標 值之速度指令信號者。 本發明之改良之伺服機用控制裝置，適於藉何服驅動器 驅動伺服機（控制對象之驅動源 > 者，包括：將上述控制對 象用之目標位置指令信號予以输出之装置，將得自上述控 制對象之位置反饋信號予以輪出之裝置；將依照上述目標 位置指令信號之速度順饋信號予以輪出之裝置；依照上述 伺服驅動器以後之糸統之回應時間使上述目標位置指令倍 號遲延之遲延裝置；執行此項被運延之目標位置指令信號 與上述位置反餓信號之比較而求出位置偏差之裝置；將依 照此項位置偏差之速度校正指令信號予以輪出之裝置；以 及獲得一具有依照此項速度校正指令信號與上述速度順饋 信號之相加計算值之大小之速度指令倍號而將此输出至上 述伺服驅動器之裝置。 依照此一改良之何服機用控制裝置，對應於速度校正指 令信號（根據位置反饋信號者）加入速度順饋信號（依照目 標位置指令信號者）所得之加算值大小之速度指令信號可 % 输出至何服驅動器，而由該速度指令信號來控制何服機。 在此場合，上述速度校正指令信號被視為對應於由目標 位置指令信號與位置反饋信號之比較所求出之位置偏差者 先 閲 背 而 之 注 意 事 項 填 % 本 頁一 裝 玎 線 本紙張尺度边用中a國家標準(CNS)甲4規格(210X297公Λ) 5 81. 7. 20,000¾ (II) A 6 Ιϊ 6 經濟部中央標準局貞工消费合作社印製 五、發明説明（4 ) ,但比較用之目標位置指令信號已依照伺服驅動器以後之 条統之回應時間有所遲延。從而所求出之位置偏差之誤差 可將因伺服驅動器以後之条統之時滞而受到影轚之程度予 以減少。 # [圖式之簡單說明] 圖1為顯示本發明之伺服機控制裝置一實施例之方塊圖 ，圖2為顯示該實施例中成為運延裝置之暫存器之圖，圖3 為顯示控制模式一例之方塊圖，圖4為顯示依照此實施例 之電算機處理程序之流程圖，圖5為顯示目標速度指令信 號之波形一例之圖，圖6為顯示本實施例中之目榡速度指 令信號舆速度指令信號之期像之圈，圖7為顯示本發明另 一實施例之相當於圖1之圖，圖8為顯示一習知例之目標速 度指令信號與速度反饋信號之鼸僳之圖，而圔9為顯示另 v 一習知例之相當於匯6之圈。 [實施例] 以下，關於本發明實際被採用於機器人之一實施例，參 照圖1〜圖6説明之。首先抝圃1所示，作為控制對象之機 器人其臂部駆動用之伺服機1俱由本實施例之控制裝置2所 控制者。再者，已設計，在此項控制之際由位置檢測器3 檢出上述何服機1之旋轉數卽臂部之位置，俥能以位置反 餓信號P供給至控制裝置2(後述蓮算部7)。再者，在本實 % 施例中，抽樣控制（方式）實際被採用於控制装置2。 以下說明上述控制裝置2。此裝置已被設計至首先自速 度函數産生部4输出目標位置指令信號Sp。在此場合，使 本紙張尺度逍用中S S家標準(CHS) T4規格(210X297公*) 6 81. 7. 20,000¾ (II) (請先閲讀背而之注意事項再塡窍本 A 6n 6 五、發明説明（5)臂部移動時之目檫速度乃形成例如圖5所示之以梯形為基 本之順滑曲線，而此目標速度之積分值被用作目樣位置指令。 此一目標位置指令信號Sp被输入第一蓮算部5,詳言之 ,亦被输入如後所述之遲延部（無效時間因素6)。上述第 一蓮算部5黴分該目標位置指令信號Sp,所得之微分值乘 以速度順饋增益Kf,俥能以速度順饋份之速度指令值（速 度順饋信號）Svl输出。 另一方面，在上述瀝延部6按時間L»延之目標位置指令 信號Sp’乃被輸入第二蓮算部7。使此第二蓮算部7運算該 理延目標位置指令信號Sp’與上述位置反餵信號p之《差 俥可输出位置偏差信號E。此位置偏差信號E被输入第三運 算部8,在此，乘以位置環段增益Kp所得者作為速度校正 出 输 以 予 校 度 之 出 輪 所 8 部 算 蓮 三 第 行 執 9 部 算 蓮 四 SV在 號， 信後 令然 指‘

號 倍饋 順 度 之 出 翰 所 5 部输 算SV 蓮號 一 信 第令 述指 上度 與速 2 V 將 S 而 ! 算f丨 指 1 正SV 器 動 驅 服 伺 至 出 伺 經濟部屮央櫺準局B3：工消费合作杜印製 號 信 令 指 度 速 該 照2m 依圖 10如 器 ， 動外 驅此 服 示 器 存 暫 用 使 例 施 實 本 在

0 述 上 〇 為 1X 11 'HL 機 服 何 肋 33 0 SC 巨 之 1A 1X 器 存 暫 該 入 输 此 在 0 置 裝 延 邂 之 6 指 置 位 置 位 示 — 所 捷 2 1X 器 樣 指 入 输· 由 之 中 1X Ί* 器 存 暫 於 容 收 被 乃 號 部信 延令 内器 器億 憶記 記之 S 之置以 出 输 i移 則器3M 12慊 L 器記 標示 指所 人13 输器 該標 時指 成出 完输 容 ， 收時 其此 時 了 終 出 输 其 當 器 標 指 出 输

Hi則 ί號 下 倍 下 至 本紙張尺度边用中ΒΒ家«準(CNS)甲4規格(210X297公；«：) 7 81. 7 . 20.000¾ (II) 五、發明説明（6) Λ 6 Π 6 經濟部屮央標準局貝工消费合作社印製 位置之記億器。 上述输入指標器12及输出指標器13之位置被設定以配合 待遯延之抽樣時間之差異，以此可藉遯延部6按伺服驅動 器10以後之条統之時滯（時間遲延）份L使目標位置指令信 號Sp遲延输出。 在此，對何服驅動器10之速度指令信號Sv被输出後，何 服機1則有動作，從位置檢測器3反饋至位置璟段之位置反 饋信號p則形成其時間因素含有邂延時間之波形。如前「 先前技藝」項中所述，若以此位置反餓信號P與現在目標 位置指令信號S p之差值為位置偏差之信號來進行控制，伺 服驅動器10以後之条統之時滞則以位置偏差份加於對伺服 驅動器10之速度指令值。因此，如圖9所示，输出至伺服 驅動器10之速度指令值之波形偏離目榡速度指令值之波形 ,其结果是造成振動等之産生，調定時間亦變長之問題。 另一方面，在本實施例之情況，由於設有邂延部6,在 词服機1之動作結果所致之位置反饋信號P與目標位置指令 信號Sp'之時間差距被缩短之狀態下可於第三蓮算部7求出 位置偏差E。其结果是，將速度顒饋量Kf調整至100X附近 時可減少何服驅動器10以後之条統之時滯所致之位置僱差 ，因而可抑制對何服驅動器10之速度指令倍號波形之紊 亂。 % 現在考慮如圖3所示之棋式時，可如下決定邇延時間L。 即伺服驅動器10之傅達函數Gv可表示如下： 閲 背 而 之 注 意 事 項 填 % 本 3— 裝 玎 線 本紙51尺度逍用中a Β家標準(CNS)肀4規格(2丨0父297公龙）8 81. 7. 20,000張（11) ^0431^ Λ 6 Η 6 經濟部中央梂準局员工消费合作杜印奴 五、發明説明（7) Gv = Kv/(S + Kv) . (/) 以此，位置環段全體之傳達函數G由於 {S · Kf · X十（e_LS . X—Y) Kp} · Gv/S=Y ⑵ 而成為 G=Y/X =(Kv · Kf · S + Kv . Kp . e_LS ) / (S2 +Kv · S + Kv . Kp) (3) 此時，位置偏差E可由下式表示 E = e-LS -X-Y (午;） 考慮步驟回應時，由於X=l/S,此時之位置偏差可求之 如下： E= { ('S + Kv) e~LS -Kv Kf } / (S2 +Κν . S十Κν · Kp) (S) 其次，考瓛 (Kv2 —4 · Kv . Kp〉>0 (^) 之場合時 E = [ {(—召· e _LS、）/ ( S + α ) }十 { {α+β) Kf/(S + α) } + { (α · e_LS ) / (S + 川 + % { — (a + yS〉· Kf / (S + /3)丨]/ U —;S) ⑺ 其中 本紙張尺度逍用中a a家«準(CNS)肀4規格(210X297公货）9 81. 7. 20.000¾ (H) (請先閱讀背而之注意事項再填寫kr Ο Λ 6 Π 6 經濟部屮央楳準局貞工消费合作杜印製 五、發明説明（8) α= {Kv十(Kv2 —4 Κν · Kp) 1/2 丨 /2 {Κν- (Κν2 -4 . Κν · Κρ) 1/2 丨 /2 (^) 在Kf = 1之場合 E= [ { (-yS · e~LS ) /(S + a) } + {{α+β)/(S+a)}+ { {a e_LS ) / (S + j3 ) } + {- (α + β) / (S+β) } ]/(a-/3) (9) 在t3L之領域予以逆「拉卜拉士」變換時 E (t) = {—/3 . e一a(t-u 十（α十/3) · e—et + « - (a+/3) e~^ } / (a-j3) =[-/3 · e~aL + {α+β) + {a e~Bh - + β) } e . e_at / («-yS ) (10) 其中 e_<It / {α-β) (//； 為關於t之短調減少函數且經常屬正值，因此，某一時刻t 之誤差量可藉下式ε來比較： ε= — β · e_aL + {α + β) + {a e~SL — {α+β) } e {a~a)t (/2) 依此（12)式，随著時間t增大，其中之下式（13)值則指數 地增大： . e ㈣1 〇3) 因此，使 先 Ml 讀 背 而 之 注 意 事 項 再 填 寫 本- 装 玎 線 本紙51尺度边用中國B家樣準（CNS)甲4規格（210X297公釐）Ιϋ 81. 7. 20.000ik(H) 經濟部中央標準局Εζ工消伢合作社印製 祕邊4似_ 五、發明説明（9 ){〇: · e_儿—（α + yS)丨 U牛) 值減少時，可減少在t變大之領域之位置偏差量。假若求 出可變為{a — {α+β) } =0 之L值則L= [In { (α~\-β) ·〇：} ~\ / β ，此成為決定遲延部6之遲延時間L之基準。 圖4顯示本實施例之控制裝置2之處理内容。此圖4之流 程圖顯示例如使用微算機按指定抽樣頻率處理之場合之每 次處理内容。為避免其說明與上述構成之說明重複，省略 其詳細說明。由於此種處理，目標位置指令信號Sp對位置 環段之輸入被遲延，直至位置反饋信號達到速度順饋信號 量，因此如上所述可獲得減少伺服驅動器以後之条統時滯 (請先閲請背而之注意事項#填寫本 •· ^j 裝· 訂- 可指 ri 度 a 的 近 接 形 波 之 得 所 分 微 之 號 信 令 差圖指 偏如置 置，位 位是標 的果目 鎏結與 影其現 之， 實 差 偏 置 位 之 少 影 滯 時 據 根 示 所

之 Y 指 置 位 標 巨 使 以 6 部 延 遲 有 設 於 由 例 。施 出實 輸本 照 依 號此 信如 令 所滯 , 時 延統 運糸 性之 響後 回以 . 0 之 1 統器 条動 之驅 後服 以何 10於 器因 «起 dM 驅其 服得 何變 照可 依差 SP偏 號置 信位 令求 指量 度儘 速可 之案 器本 動 ， 驅是 艮 灼 伺同 至丨不 出者 輸值 知令 習指 與度 案速 本標 而目 從離 。偏 小形 很波 差之 誤值 之令 近 ?接 缠量 影盡 E S 差號 偏信 置令 位指 對度 滯速 時之 0 統 1 条器 之動 後驅 以服 0 1 1 伺 器對 動使 驅可 服 ， 伺之 制言 抑易

本紙5*尺度边用中國Η家標準（CNS)T4規格(210X297公龙）U 81. 7. 20,000¾ (II) ,04312 Λ 6 Π6 五、發明説明（ιο) 之間 度時 速定 加調 之現 部實 臂可 於而 加生 施發 制之 抑動 可振 ， 部 是 臂 果制 結抑 其可 C 而 號因 信 ， 令化 指變 標遽 目急 第 及 7 部 算 I 1 -二 第 將 此 在 0 例 施 實 1 另 明 發 本 示 。顯 短 7 縮圖 之 饋 反 置 位 之 3 器 測 檢 置 位 白 來 入 输 乃 Ρ S 號 信 令 指 置 位 榡 0 10之 部運 算Η* S 1 部 成延 併遲 ^ 0 部及 算pi 運號 三信 部器 算動 «toil 驅 由服 而伺 ，對 21將 部能SV 算俥號 蓮 ，信 此制令 Ο 9 部 算 0E 至 出 输 份 環 饋 反 置 位 以 控指可 之正亦 等校成 分度構 4Λ 拥逋種 、之此 分中 積值 、 令 例指 比度 行速 執之 祗 而 例 施 實 之 示 〇 〇 圖 之 果及施 效述實 、 所更 用上變 作如當 之於適 同限可 相未内 例並圍 施明範 實發旨 述本要 上 ，離 與外脱 得此不 播 要 (請先閲讀背而之注意事項再填寫本瓦、 裝- 線- 經濟部屮央標準局貞工消費合作社印製 本紙張尺度遑用中曲Η家«準(CNS)甲4規格(210x297公龙）12 81. 7. 20.000¾ (II)

Claims (1)

1. A7 B7 C7 D7 六、申請專利範团 1. 一種伺服機用控制裝置，乃適於為控制對象之驅動源 之何服機藉伺服驅動器驅動之用，該控制装置包括：將上 述控制對象用之目標位置指令信號予以输出之·裝置；將得 自上述控制對象之位置反饋信號予以输出之装置；將依照 上述目標位置指令信號之速度順餿信號予以输出之裝置； 依照上述伺服驅動器以後之条统之回窸時間使上述目標位 置指令信號羥延之遅延裝置；執行此項被遅延之目標位置 指令信號與上述位置反饋信號之比較而求出位置«差之裝 置；將依照此項位置镉差之速度校正指令信號予以输出之 装置；以及獲得一具有依照此項速度校正指令倍號舆上述 速度順饋信號之相加計算值之大小之速度指令信號而將此 输出至上述何服驅動器之装置者。 2. 如申請專利範園第1項所述之伺服機用控制裝置，其 特徼為，該遲延装置為由暫存器、輪入指標器及輪出指標 器所構成，且該等输入、输出指標器依照回應時間設定暫 存器之記億位置者。 ------------------{ ! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝， 訂· 經濟部t央標準局工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家櫺準（CNS)甲4规格（210 X 297公釐）L3 81.9,10,000