WO2001022184A1 - Procede d'optimisation dynamique pour donnees relatives a la vitesse et dispositif de positionnement fonctionnant selon ce procede - Google Patents

Procede d'optimisation dynamique pour donnees relatives a la vitesse et dispositif de positionnement fonctionnant selon ce procede Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method for creating a speed command pattern for a servomotor in a positioning device.
  • the velocity data is based on 32 bi, and the decimal point position is fixed as 16 bits for the integer part and 16 bits for the decimal part by the fixed point method.
  • the speed pattern generation cycle that is the output cycle of the speed data is 8 ms in the case of Fig. 3 (a), and 64 ms in the case of Fig. 3 (b).
  • the present invention does not fix the resolution of the speed data used inside the positioning device, but dynamically determines the optimal resolution, and creates various speed pattern generation periods, user-specified speed units, and speed data maximum. It is an object of the present invention to provide a method for dynamically optimizing speed data, which can provide an environment in which the accuracy of a speed pattern determined by a user is kept constant, corresponding to a value and a minimum resolution. It is another object of the present invention to provide a positioning device using this method. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a method for dynamically optimizing speed data when creating a speed command pattern for a servomotor in a positioning device, which solves the above-mentioned problem, comprising a moving amount, a speed, an acceleration time, and a deceleration.
  • a speed pattern generator that calculates the desired speed pattern when the time is input is provided. The user can specify the speed pattern generation cycle, and the maximum and minimum resolutions of the speed data are not changed at that time. This is the feature.
  • the maximum value and the minimum resolution of the speed data are changed by shifting the decimal part of the speed data right and left.
  • a movement command input unit a speed pattern creation unit that inputs a movement command from the movement command input unit, and the speed pattern creation unit according to a speed command cycle specified by a user.
  • a speed command unit that outputs a speed command based on a speed command pattern from the controller, and a servo control unit that drives the servo motor based on a speed command from the speed command unit.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a program execution process of the positioning device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing speed data created by the speed pattern creating section shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing conventional speed data. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION.
  • reference numeral 1 denotes a speed pattern creation unit, which is a controller unit including a CPU module, a motion module, and the like of a positioning device.
  • Reference numeral 2 denotes a movement command input to the speed pattern creation unit 1, including a speed, a movement amount, and an acceleration / deceleration constant (such as an S-shaped pattern).
  • 3 is the speed pattern creation cycle, which represents the cycle of the speed command output by the positioning device (scan cycle 8 ms to 64 ms, etc.), and is specified by the user.
  • Reference numeral 4 denotes a calculation result (speed command section) by the speed pattern creation section 1, which outputs a speed command at each cycle based on the created speed pattern.
  • Reference numeral 5 denotes a servo control unit which drives the servo motor 6 based on a speed command to control the position and speed of the motor.
  • the speed pattern creation unit 1 calculates and outputs the speed pattern from the input speed pattern creation cycle 3 and the movement command (movement amount, acceleration / deceleration time) 2.
  • the size of the calculation area in this case is determined by Has a fixed length. As shown in Fig. 2, when the speed data is held in a fixed-point format in this fixed-length operation area, the size of the speed data is fixed to 16 bits, 32 bits, 64 bits, etc. I will.
  • Figure 2 shows an example in which the speed data is 32 bits.
  • the characteristic of the fixed-point method is that the sum of the significant digits of the integer part and the significant digits of the decimal part is always constant from the fixed decimal point position. In this case, the number of decimals is reduced and the resolution is reduced. Conversely, when the decimal part is increased, the integer part is reduced and the integer output range is reduced.
  • the speed pattern generation cycle 3 is fixed, for example, as shown in Fig. 2 (a) and Fig. 3 (a), if the speed pattern generation cycle 3 is the same at 8 ms, that is, if the speed is constant, the integer part It is possible to fix it at the optimal ratio as 16 bits, decimal part 16 bits, but when the speed pattern creation cycle changes dynamically, the ratio of this integer part to the decimal part If is fixed, the resolution of the speed pattern and the maximum value of the speed data will be affected by the speed pattern creation cycle. Therefore, it is necessary to modify the user program every time the speed pattern creation cycle is changed. In other words, in the example of Fig. 3, when the speed pattern generation period changes from 8 ms to 64 ms as shown in Fig. 3 (b), the correspondence ratio between the maximum value and the minimum resolution in Fig. 3 (a) This means that the program must be modified.
  • the positioning device can make the maximum value and the minimum resolution of the speed data specified and inputted. Since the decimal part of the speed data is shifted according to the speed pattern creation cycle so that it does not change, the optimal data holding method can be selected for the user, and the controller resources can be selected for program creation, prefetching, analysis, etc. Can be used effectively.
  • the moving amount, the speed, the acceleration time, and the deceleration time are determined according to the present invention. It has a speed pattern generator that calculates the desired speed pattern when it is input, and allows the user to specify the speed pattern generation period. At that time, the maximum value and minimum resolution of the speed data are not changed. The maximum value and the minimum resolution of the speed data are compensated so that they do not change even if the speed pattern creation cycle changes, and the combination of the maximum value and the minimum resolution of the speed data can be selected by the user.
  • the decimal portion of the speed data is shifted left and right to thereby obtain the speed.
  • the maximum value and minimum resolution of the degree data can be kept unchanged, so that the user does not need to change the user program even if the speed pattern generation cycle is changed.
  • a positioning control device that is easy for a user to use can be provided. It is also very useful for controlling linear motors that require high feed rates and high-precision positioning.

Description

明細書 速度デ一タの動的最適化方法およびこの方法を用いた位置決め装置 技術分野
本発明は、 位置決め装置において、 サーボモータへの速度指令パターンを作 成する方法に関するものである。 背景技術
従来、 位置決め装置 （CPU、 コントローラ、 サーボアンプ等による） にお いて速度パタ一ンを作成するには、 図 3に示す速度パタ一ン作成周期と速度デ ータの図のように、 図 3 (a)、 図 3 (b) とも、 速度データは 32 b i もとし、 固定小数点方式により、 整数部は 1 6 b i t、 小数部は 16 b i tとして小数 点位置を固定している。 速度デ一タの出力周期となる速度パタ一ン作成周期は、 図 3 (a) の場合が 8m s e cで、 図 3 (b) は 64 m s e cとしている。
図 3 (a) の場合の、 速度データ最大値： 245752500 [単位/ m i n]、 最小分解能： 0. 1 1 〔単位 Zm i n] に対し、 図 3 (b) では、 速度デ ータ最大値： 3071 9062 [単位/ i n]、 最小分解能： 0. 014 [単 位 Zm i n] と低速になり、 小さくなる。
このように、 速度パターン作成周期と、 ユーザ指定の速度単位、 ユーザ指定 の速度データ最大値から、 位置決め装置内部で使用する速度の最小分解能が、 図 3 (a) では最小分解能 =0. 1 1 [単位/ m i n]、 図 3 (b) では最小分 解能 =0. 014 [単位 Zm i n] とレ、うように、 固定値で決定されていた。
しかしながら、 上記従来例においては、 速度データ最大値を大きく しょうと すれば最小分解能は粗くなり、 最小分解能を小さくしょうとすれば速度データ 最大値は小さくなるので、 位置決め装置の速度パターン作成周期が変更される と最小分解能が変わったり、 ユーザ指定の速度単位とユーザ指定の速度データ 最大値の兼ね合いにより速度の分解能が不足する場合は、 逆に速度データの最 大値が制限されるという問題があつた。
そこで、 本発明は、 位置決め装置の内部で使用する速度データの分解能を固 定せず、 動的に最適な分解能を判別して、 さまざまな速度パターン作成周期、 ユーザ指定の速度単位、 速度データ最大値および最小分解能に対応し、 ユーザ が決定する速度パタ一ンの精度を一定に保証する環境を提供できる速度デ一タ の動的最適化方法を提供することを目的とする。 また、 この方法を用いた位置決め装置を提供することを目的とする。 発明の開示
本発明は、 上記問題を解決するため、 位置決め装置においてサ一ボモータへ の速度指令パタ一ンを作成する際の速度データの動的最適化方法であって、 移 動量、 速度、 加速時間および減速時間を入力すると所望の速度パターンを算出 する速度パターン発生器を有し、 速度パターン作成周期をユーザが指定可能と し、 その際速度デ一タの速度デ一タ最大値および最小分解能が変更されないこ とを特徴としている。
また、 請求項 1記載の速度データの動的最適化方法であって、 前記速度デ一 タ最大値および最小分解能の組合わせをユーザが選択可能としたことを特徴と している。
また、 前記速度パターン作成周期をユーザが指定時に、 速度データの小数部 分を左右にシフ卜することによって前記速度データ最大値および最小分解能が 変更されようにすることを特徴としている。
さらに、 サーボモータを用いた位置決め装置において、 移動指令入力部と、 この移動指令入力部からの移動指令を入力する速度パターン作成部と、 ユーザ 指定の速度指令周期に応じた、 前記速度パターン作成部からの速度指令パタ一 ンに基づいて速度指令を出力する速度指令部と、 この速度指令部からの速度指 令に基づき前記サーボモータを駆動するサーボ制御部とを備えたことを特徴と する。
この速度デ一タの動的最適化方法によれば、 速度パタ一ン作成周期が動的に 変更されても、 速度データ最大値および最小分解能が影響を受けなくなるため、 ュ一ザは速度パターン作成周期を変更してもユーザプロダラムを変更する必要 がなくなる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態に係る位置決め装置のプログラム実行処理の概 念図である。
図 2は、 図 1に示す速度パターン作成部において作成される速度データを示 す図である。
図 3は、 従来の速度データを示す図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図 1において、 1は速度パターン作成部であって、 位置決め装置の C P Uモ ジュール、 モーションモジュール等で構成されるコントローラの部分である。
2は速度パターン作成部 1に入力される移動指令で、 速度、 移動量、 加減速定 数 （S字パターン等） を含む。 3は速度パターン作成周期で、 位置決め装置が 出力する速度指令の周期 （スキャン周期 8 m s〜6 4 m s等） を表し、 ユーザ から指定する。 4は速度パターン作成部 1による演算結果 （速度指令部） で、 作成された速度パターンに基づき周期毎に速度指令を出力する。 5はサ一ボ制 御部であり、 速度指令に基づいてサ一ボモータ 6を駆動し、 モータの位置制御、 速度制御を行う。
つぎに動作について説明する。
速度パターン作成部 1は、入力された速度パターン作成周期 3と移動指令（移 動量、 加減速時間） 2より速度パターンを算出して出力するが、 この場合の演 算領域のサイズは位置決め装置内部では固定長となっている。 この固定長の演 算領域で、 図 2に示すように、 速度データを固定小数点方式で保持する場合、 速度データのサイズは 1 6 b i t、 3 2 b i t、 6 4 b i t等のサイズに固定 されてしまう。 図 2には速度データが 3 2ビッ卜の例を示している。
固定小数点方式の特徴は固定された小数点位置より、 整数部分の有効桁と小 数部分の有効桁の和は常に一定であるため、 同一速度パタ一ン作成周期条件で は、 整数部分を多くとると小数部分が少なくなり分解能が落ちてしまう。 逆に 小数部分を多くとると整数部分が少なくなり整数出力範囲が少なくなるという ものである。
速度パターン作成周期 3が固定されている場合、 例えば、 図 2 ( a ) と図 3 ( a ) のように速度パターン作成周期 3が 8 m sで同一、 つまり、 等速である 場合は、 整数部 1 6 b i t、 小数部 1 6 b i t とレヽうように最適な比率で固定 することが可能であるが、 速度パターン作成周期が動的に変化するような場合 に、 この整数部分と小数部分の比率を固定すると、 速度パターン作成周期によ り速度パターンの分解能や速度データ最大値が影響を受けるため、 速度バタ一 ン作成周期を変更するたびにユーザプログラムを修正する必要が出てくる。 つ まり、 図 3の例では、 図 3 ( b ) のように速度パターン作成周期が 8 m s→6 4 m sへ変化すると、 図 3 ( a ) の速度データ最大値、 最小分解能との対応比 に基づレ、てプロダラムを修正しなければならないということになる。
そこで、 本発明は、 図 2 ( b ) のように、 速度パターン作成周期 3が 6 4 m sに変化した場合でも、 小数部分を右にシフトして整数部分 1 9 b i t、 小数 部分 1 3 b i tと速度データ最大値、 最小分解能を変化させないようにしたも ので、 小数部分を右 Z左にシフ卜することにより速度パターン作成周期が変化 しても速度データ最大値、 最小分解能が変化しなくなり、 ユーザプログラムを 修正する必要がなくなる。
また、 この速度データ最大値と最小分解能の組合わせを、 例えば、 移動指令 2の入力時に行う等によって、 ユーザ選択可能とすることによって、 位置決め 装置は指定入力された速度データ最大値、 最小分解能が変化しないように、 速 度パターン作成周期に応じて速度データの小数部分をシフトするので、 ユーザ にとつて最適なデータ保持方法を選択できることになり、 プログラムの作成、 先読み、 解析等においてコントローラの資源の有効活用を図ることが可能にな る。
なお、 小数点位置が可変とされる浮動小数点方式との関連については、 デ一 タ構造も特徴もそれぞれ異なるので比較は無意味である。
以上説明したように、 位置決め装置においてサーボモータへの速度指令バタ ーンを作成する際の速度データの動的最適化方法において、 本発明によれば、 移動量、 速度、 加速時間および減速時間を入力すると所望の速度パターンを算 出する速度パターン発生器を有し、 速度パターン作成周期をユーザが指定可能 とし、 その際速度データの速度データ最大値および最小分解能が変更されない ことを特徴とするので、 速度パターン作成周期が変更になっても、 速度データ の速度データ最大値および最小分解能は変らないように補償し、 また、 速度デ —タ最大値および最小分解能の組合わせをユーザが選択可能とし、 さらに、 速 度パターン作成周期をュ一ザが指定時に、 速度データの小数部分を左右にシフ トすることによつて前記速度デ一タ最大値および最小分解能が変更されないよ うにでき、 したがって、 ユーザは速度パターン作成周期を変更してもュ一ザプ ログラムを変更する必要がなくなる。 産業上の利用可能性
本発明により、 ユーザが使いやすい位置決め制御装置を提供することができ る。 また、 高速な送り速度と高精度な位置決めを要求されるリニアモータの制 御には非常に有用である。

Claims

請求の範囲
1 . 位置決め装置においてサ一ボモータへの速度指令パターンを作成する際の 速度デ一タの動的最適化方法であって、
移動量、 速度、 加速時間および減速時間を入力すると所望の速度パターンを 算出する速度パターン発生器を有し、 速度パターン作成周期をユーザが指定可 能とし、 その際速度データの速度データ最大値および最小分解能が変更されな いことを特徴とする速度デ一タの動的最適化方法。
2 . 請求項 1記載の速度データの動的最適化方法であって、 前記速度デ一タ最 大値および最小分解能の組合わせをユーザが選択可能としたことを特徴とする 速度データの動的最適化方法。
3 . 前記速度パターン作成周期をユーザが指定時に、 速度データの小数部分を 左右にシフトすることによって前記速度データ最大値および最小分解能が変更 されないようにすることを特徴とする請求項 1記載の速度データの動的最適化 方法。
4 . サ一ボモ一タを用いた位置決め装置において、 移動指令入力部と、 この移 動指令入力部からの移動指令を入力する速度パターン作成部と、 ユーザ指定の 速度指令周期に応じた、 前記速度パターン作成部からの速度指令パターンに基 づいて速度指令を出力する速度指令部と、 この速度指令部からの速度指令に基 づき前記サ一ボモータを駆動するサーボ制御部とを備えたことを特徴とする位
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