JPH0115881B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0115881B2 JPH0115881B2 JP57098201A JP9820182A JPH0115881B2 JP H0115881 B2 JPH0115881 B2 JP H0115881B2 JP 57098201 A JP57098201 A JP 57098201A JP 9820182 A JP9820182 A JP 9820182A JP H0115881 B2 JPH0115881 B2 JP H0115881B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- gap
- load
- deceleration
- state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form
- G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of program data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37297—Two measurements, on driving motor and on slide or on both sides of motor
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
- G05B2219/43003—Acceleration deceleration in presence of backlash, dynamic backlash
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、アクチユエータ（駆動部）と動作端
（負荷部）との間の動力伝達部分にバツクラツシ
ユを有する移動機械を滑らかに動作させ、しかも
精度の高い制御を可能にする制御方法に関するも
のである。
（負荷部）との間の動力伝達部分にバツクラツシ
ユを有する移動機械を滑らかに動作させ、しかも
精度の高い制御を可能にする制御方法に関するも
のである。
周知のように機械系の装置では、程度の違いは
あるが、バツクラツシユが存在する。
あるが、バツクラツシユが存在する。
これは各部分が運動するための機構学的原因
（例えば歯車のインボリユート歯型や送りネジ杆
のネジ山型など）と工作精度に基因するものであ
るが、このバツクラツシユの存在のため、次のよ
うな点が大きな問題となつている。
（例えば歯車のインボリユート歯型や送りネジ杆
のネジ山型など）と工作精度に基因するものであ
るが、このバツクラツシユの存在のため、次のよ
うな点が大きな問題となつている。
(1) 位置決め精度をバツクラツシユ巾以下とする
ことができないため、それ以上の位置決め精度
を持つ装置は実現出来なかつた。
ことができないため、それ以上の位置決め精度
を持つ装置は実現出来なかつた。
(2) バツクラツシユは閉ループ制御においては安
定化を劣化させる要素であるため、ループゲイ
ンを非常に小さくしかとれず、応答性が悪くな
つたり、ハンチングを生じたりする。
定化を劣化させる要素であるため、ループゲイ
ンを非常に小さくしかとれず、応答性が悪くな
つたり、ハンチングを生じたりする。
(3) 始動、停止時にバツクラツシユ部で必ず衝突
を生じるため、動力伝達部の寿命を著しく損な
う。
を生じるため、動力伝達部の寿命を著しく損な
う。
従来、これらの問題に対しては、動力伝達部に
特別に考慮した「アンチバツクラツシユ」対策を
施して対処し、（このためサーボ機構により構成
される自動機械は、非常に高い工作精度が要求さ
れ、そのコストが高価なものとなる）、サーボ機
構としては、このような対処をした上に更に存在
するバツクラツシユに対し、アクチユエータのみ
のフイードバツクループを形成して閉ループの外
にあるバツクラツシユを動作方向が変化する時に
のみ位置指令値の上積み補正を行うことによつて
静的な状態として補正するという方法が広く行な
われている。
特別に考慮した「アンチバツクラツシユ」対策を
施して対処し、（このためサーボ機構により構成
される自動機械は、非常に高い工作精度が要求さ
れ、そのコストが高価なものとなる）、サーボ機
構としては、このような対処をした上に更に存在
するバツクラツシユに対し、アクチユエータのみ
のフイードバツクループを形成して閉ループの外
にあるバツクラツシユを動作方向が変化する時に
のみ位置指令値の上積み補正を行うことによつて
静的な状態として補正するという方法が広く行な
われている。
しかし、このような方法は、上記(2)を回避する
ことはできても、(1)と(3)の問題に対する解決策と
はならない。
ことはできても、(1)と(3)の問題に対する解決策と
はならない。
また、バツクラツシユを有する制御系、特に歯
車装置を介して負荷側の移動体を駆動する装置の
制御方法として、バツクラツシユがない同種の歯
車装置を介して駆動される第２の駆動系を併設し
て両駆動系の駆動量の差を無接触で検出し、その
偏差分をサーボモータの制御回路にフイードバツ
クしてバツクラツシユを除去する制御方法が特公
昭56−10646号公報によつて知られている。
車装置を介して負荷側の移動体を駆動する装置の
制御方法として、バツクラツシユがない同種の歯
車装置を介して駆動される第２の駆動系を併設し
て両駆動系の駆動量の差を無接触で検出し、その
偏差分をサーボモータの制御回路にフイードバツ
クしてバツクラツシユを除去する制御方法が特公
昭56−10646号公報によつて知られている。
しかし、この制御方法では、目標値の正負方向
の変化に対しては自動的に目標値の補正を加える
ことができるが、目標点へ到達するまでに、駆動
部と負荷部の間で発生する衝突については考慮さ
れていないので、前記(3)の問題点のある制御方法
である。
の変化に対しては自動的に目標値の補正を加える
ことができるが、目標点へ到達するまでに、駆動
部と負荷部の間で発生する衝突については考慮さ
れていないので、前記(3)の問題点のある制御方法
である。
本発明は、上記の問題点を解決するためになさ
れたもので、駆動側の移動体Ａと負荷側の移動体
Ｂ間にバツクラツシユのある装置において、両移
動体ＡとＢの夫々の位置とｘと速度x〓を検出する
装置を設け、この検出装置の検出値に応じて前記
移動体Ｂを目標点に移動させるための移動制御装
置に、移動のための加減速変化点からギヤツプ制
御のための所要時間をｘ、x〓位相面上でずらした
境界線を求め、これをｘ、x〓位相面上の境界条件
として加速側にギヤツプを埋めるか、減速側にギ
ヤツプを埋めるかを判断してギヤツプ制御を行う
機能を付加することにより、バツクラツシユを有
する移動機械の制御をシヨツクなく、しかも精度
の高い制御が行なわれるようにしたものである。
れたもので、駆動側の移動体Ａと負荷側の移動体
Ｂ間にバツクラツシユのある装置において、両移
動体ＡとＢの夫々の位置とｘと速度x〓を検出する
装置を設け、この検出装置の検出値に応じて前記
移動体Ｂを目標点に移動させるための移動制御装
置に、移動のための加減速変化点からギヤツプ制
御のための所要時間をｘ、x〓位相面上でずらした
境界線を求め、これをｘ、x〓位相面上の境界条件
として加速側にギヤツプを埋めるか、減速側にギ
ヤツプを埋めるかを判断してギヤツプ制御を行う
機能を付加することにより、バツクラツシユを有
する移動機械の制御をシヨツクなく、しかも精度
の高い制御が行なわれるようにしたものである。
説明の便宜上、先ず、動力伝達部にバツクラツ
シユが存在しない場合の移動機械について考え
る。
シユが存在しない場合の移動機械について考え
る。
今、第１図に示す位置ｘと速度x〓の位相面上の
任意のＰ点から原点（目標点）へアクチユエータ
を駆動して負荷を移動させる場合、最短時間で移
動させるには、ポントリヤーギンの理論より、先
ず最大操作量で加速させる。そうすると移動体は
運動の微分方程式による加速曲線fb4に沿つて移
行する。
任意のＰ点から原点（目標点）へアクチユエータ
を駆動して負荷を移動させる場合、最短時間で移
動させるには、ポントリヤーギンの理論より、先
ず最大操作量で加速させる。そうすると移動体は
運動の微分方程式による加速曲線fb4に沿つて移
行する。
移動体の位置ｘ、速度x〓が原点（目標点）を通
る減速曲線fa2との交点Ｑに達した時、減速を開
始して原点に到達した時に操作量を０とすればよ
い。
る減速曲線fa2との交点Ｑに達した時、減速を開
始して原点に到達した時に操作量を０とすればよ
い。
なお、負荷が慣性のみで摩擦等を無視した場
合、可動部慣性モーメントをＪ、アクチユエータ
の操作量をｕ、その最大値をUnaxとすると、fb1
〜fb5曲線とfa1〜fa5曲線は夫々次式で表わされる
放物線である。
合、可動部慣性モーメントをＪ、アクチユエータ
の操作量をｕ、その最大値をUnaxとすると、fb1
〜fb5曲線とfa1〜fa5曲線は夫々次式で表わされる
放物線である。
Ｘ＝Ｊ／2unaxX〓2
Ｘ＝−Ｊ／2UnaxX〓2
上記曲線中太い線で表示した曲線fa2を減速切
替曲線、f2を加速切替曲線と呼ぶことにする。
替曲線、f2を加速切替曲線と呼ぶことにする。
ところが、動力伝達部にバツクラツシユを有
し、始動時に加速側にバツクラツシユによるギヤ
ツプがない場合には、このような減速切替曲線に
よつて減速制御すると、切替え時点よりアクチユ
エータ側が減速に入るが、負荷側は慣性によつて
前の状態を持続しようとするので、バツクラツシ
ユによるギヤツプ内での衝突を起しながら減速が
行なわれることになると同時に、原点に到達した
ところでアクチユエータの操作量を０として負荷
の位置は正確には原点に達することにはならな
い。
し、始動時に加速側にバツクラツシユによるギヤ
ツプがない場合には、このような減速切替曲線に
よつて減速制御すると、切替え時点よりアクチユ
エータ側が減速に入るが、負荷側は慣性によつて
前の状態を持続しようとするので、バツクラツシ
ユによるギヤツプ内での衝突を起しながら減速が
行なわれることになると同時に、原点に到達した
ところでアクチユエータの操作量を０として負荷
の位置は正確には原点に達することにはならな
い。
また、始動時にバツクラツシユによるギヤツプ
が加速側にある場合は、更に始動時にギヤツプに
よる衝突を生ずる。
が加速側にある場合は、更に始動時にギヤツプに
よる衝突を生ずる。
従つて、バツクラツシユのある移動機械では、
減速制御に移行する前までに減速側のギヤツプを
−Ｌ／２にする制御を行い、また始動時にギヤツ
プが加速側にある場合は、先ずそのギヤツプを
Ｌ／２にする制御を行うようにすることにより、
目標位置に正確に最短時間で移動させることがで
きることになる。
減速制御に移行する前までに減速側のギヤツプを
−Ｌ／２にする制御を行い、また始動時にギヤツ
プが加速側にある場合は、先ずそのギヤツプを
Ｌ／２にする制御を行うようにすることにより、
目標位置に正確に最短時間で移動させることがで
きることになる。
本発明はこの原理に基づくもので、第２図はバ
ツクラツシユを有する動力伝達機構のバツクラツ
シユ制御を行う場合のブロツク図を示すものであ
る。図において１は送りネジ杆２を介して負荷部
３を駆動する駆動部、４は駆動部の位置及び速度
検出器、５は負荷部３の位置及び速度検出装置、
６は前記検出器、４，５の検出信号によりどう適
正制御するかを演算及び論理判断する演算部、７
は演算部６の演算結果によつて指令信号を送出す
るアクチユエータ制御部、８はマイナーループで
ある。
ツクラツシユを有する動力伝達機構のバツクラツ
シユ制御を行う場合のブロツク図を示すものであ
る。図において１は送りネジ杆２を介して負荷部
３を駆動する駆動部、４は駆動部の位置及び速度
検出器、５は負荷部３の位置及び速度検出装置、
６は前記検出器、４，５の検出信号によりどう適
正制御するかを演算及び論理判断する演算部、７
は演算部６の演算結果によつて指令信号を送出す
るアクチユエータ制御部、８はマイナーループで
ある。
ここで、第２図の動力達部のバツクラツシユ部
分Ｈを模式的に表現すると、第３図に示すように
なる。
分Ｈを模式的に表現すると、第３図に示すように
なる。
図中の記号の内容は次の通りである。
XLr：負荷部目標位置
XL：負荷部位置
XM：駆動部位置
ｅ：位置差（XM−XL）
Ｌ：バツクラツシユ部分のギヤツプ巾
ｕ：アクチユエータの操作量
この第３図の負荷部Ｂの任意の初期点（位置、
速度）より目標位置へ移動させる場合を考える。
速度）より目標位置へ移動させる場合を考える。
第３図の場合、加速側（右側）にギヤツプｅが
あるので、これを先ず、Ｌ／２として駆動側の移
動体Ａを負荷側の移動体Ｂと一体化しなければな
らない。
あるので、これを先ず、Ｌ／２として駆動側の移
動体Ａを負荷側の移動体Ｂと一体化しなければな
らない。
このギヤツプ制御は、前述のポントリヤーギン
の理論による最短時内制御を適用することによ
り、衝突なしに最短時間で一体化させることがで
きる。
の理論による最短時内制御を適用することによ
り、衝突なしに最短時間で一体化させることがで
きる。
即ち、直流モータ等で構成されるアクチユエー
タは、適当な制御回路を用いることにより JMX¨M＝ｕ ………(1) JM：モータの慣性モーメント X¨：モータの加速度 ｕ：操作室（例えば電圧） なる微分方程式で示される応答を行うようにする
ことができる。
タは、適当な制御回路を用いることにより JMX¨M＝ｕ ………(1) JM：モータの慣性モーメント X¨：モータの加速度 ｕ：操作室（例えば電圧） なる微分方程式で示される応答を行うようにする
ことができる。
そしてこの(1)式で示される系の最短時間制御は
前記ポントリヤーギンの論理に従つて、操作量の
極限を用いて加減速を行うことにより最短時間で
ギヤツプｅを０とすることができる。
前記ポントリヤーギンの論理に従つて、操作量の
極限を用いて加減速を行うことにより最短時間で
ギヤツプｅを０とすることができる。
この場合の加速切替曲線f7と減速切替曲線f6は
次式で表わされる。
次式で表わされる。
f6：ｅ＝−JM／2unaxe〓2＋Ｌ／２、e〓≧０
f7：ｅ＝JM／2unaxe〓−Ｌ／２、e〓＜０
但しunaxは最大操作量、e〓は速度差X〓M−X〓Lこれ
を図示すると第４図に示すようになる。
を図示すると第４図に示すようになる。
従つて、任意の状態Ｃ（e0、e〓0）からギヤツプ
０になる右端（Ｌ／２、０）への制御は、Ｃ→Ｄの 間加速を行い、Ｄに到達した時点で減速を開始す
ると減速切替曲線f6に沿つて（Ｌ／２、０）へ行き すぎなく到達する。つまりシヨツクなしに移動体
Ａを移動体Ｂと一体化することが出来る。
０になる右端（Ｌ／２、０）への制御は、Ｃ→Ｄの 間加速を行い、Ｄに到達した時点で減速を開始す
ると減速切替曲線f6に沿つて（Ｌ／２、０）へ行き すぎなく到達する。つまりシヨツクなしに移動体
Ａを移動体Ｂと一体化することが出来る。
第４図、第７図に記載の加速から減速に移行す
るときの移動体Ａの移動体Ｂに対する相対的運動
の具体的内容を説明する。
るときの移動体Ａの移動体Ｂに対する相対的運動
の具体的内容を説明する。
今、時刻ｔ＝０において移動体Ｂのギヤツプの
状態を（XL、X〓L）＝（X0、V0）（ｅ、e〓） ＝（Ｌ／２、０） とする。ｅ＝XM−XLであるから、移動体Ｂの状
態は （XM、X〓M）＝（X0＋Ｌ／２、V0） となる。この状態から減速側接触（−Ｌ／２、
０）へ移行するため ｕ＝−unax が選択されたとする。この瞬間から −Ｌ／２＜ｅ＜Ｌ／２ となり、移動体Ａ、Ｂは離れ、独立な運動を行
う。移動体Ｂには力は作用せず、等速運動を行
う。時刻t1において、その状態は（XL、X〓L）t=t1
＝（（X0＋V0t1）、V0）となる。移動体Ａにはｕ＝
−unax）が作用するから （XM、X〓M）t=t1＝〔（X0＋Ｌ／２＋V0t1 −unax／2JMt1 2）、（V0−unax／JMt1）〕 となる。ギヤツプの状態はこれから、 （ｅ、e〓）t=t1＝〔（Ｌ／２−unax／2JMt1 2）、−una
x／JMt1）〕 となる。第４図、第７図から分かるように、 ｅ＝０ となる時刻でｕは−unaxから＋unaxへ切換えられ
る。従つて、 ts＝√M naxなる時刻tsで、ｕ＝＋unaxに切換
わる。
状態を（XL、X〓L）＝（X0、V0）（ｅ、e〓） ＝（Ｌ／２、０） とする。ｅ＝XM−XLであるから、移動体Ｂの状
態は （XM、X〓M）＝（X0＋Ｌ／２、V0） となる。この状態から減速側接触（−Ｌ／２、
０）へ移行するため ｕ＝−unax が選択されたとする。この瞬間から −Ｌ／２＜ｅ＜Ｌ／２ となり、移動体Ａ、Ｂは離れ、独立な運動を行
う。移動体Ｂには力は作用せず、等速運動を行
う。時刻t1において、その状態は（XL、X〓L）t=t1
＝（（X0＋V0t1）、V0）となる。移動体Ａにはｕ＝
−unax）が作用するから （XM、X〓M）t=t1＝〔（X0＋Ｌ／２＋V0t1 −unax／2JMt1 2）、（V0−unax／JMt1）〕 となる。ギヤツプの状態はこれから、 （ｅ、e〓）t=t1＝〔（Ｌ／２−unax／2JMt1 2）、−una
x／JMt1）〕 となる。第４図、第７図から分かるように、 ｅ＝０ となる時刻でｕは−unaxから＋unaxへ切換えられ
る。従つて、 ts＝√M naxなる時刻tsで、ｕ＝＋unaxに切換
わる。
この後の移動体の運動は、時刻t2（＞ts）におい
て （XL、X〓L）t=t2＝〔（X0＋V0t2）、V0）〕 （XM、X〓M）t=t2＝〔｛X0＋V0t2−unax／JMts（t2−ts
） ＋unax／2JM（t2−ts）2｝、｛V0−unax／JMts ＋unax／JM（t2−ts）｝〕 となり、ギヤツプは、 （ｅ、e〓）t=t2＝〔unax／2JM｛（t2−ts）2−2ts（t2 −ts）｝、unax／JM（t2−2ts）〕 となる。
て （XL、X〓L）t=t2＝〔（X0＋V0t2）、V0）〕 （XM、X〓M）t=t2＝〔｛X0＋V0t2−unax／JMts（t2−ts
） ＋unax／2JM（t2−ts）2｝、｛V0−unax／JMts ＋unax／JM（t2−ts）｝〕 となり、ギヤツプは、 （ｅ、e〓）t=t2＝〔unax／2JM｛（t2−ts）2−2ts（t2 −ts）｝、unax／JM（t2−2ts）〕 となる。
t2＝2ts＝２√M nax
において、
（ｅ、e〓）t=t2＝〔unax／2JM（ts 2−2ts 2）、
unax／JM（2ts−2ts）〕＝（−unax／2JMts 2、
０）＝（−Ｌ／２、０）
となる。以上のように、第４図、第７図の（ｅ、
e〓）位相面軌道に従つて操作量ｕを切換えれば、 の間を、衝突なしで移行できることは明らかであ
る。なお、f6、f7で囲まれた内部の任意のギヤツ
プの初期状態（e0、e〓0）に対して同様な接触状態
への移行が可能であることは明らかであり、本制
御方法では負荷が初速度を有している場合にも全
く同じ結果となる。
e〓）位相面軌道に従つて操作量ｕを切換えれば、 の間を、衝突なしで移行できることは明らかであ
る。なお、f6、f7で囲まれた内部の任意のギヤツ
プの初期状態（e0、e〓0）に対して同様な接触状態
への移行が可能であることは明らかであり、本制
御方法では負荷が初速度を有している場合にも全
く同じ結果となる。
このようにして一体化した後、再び駆動側の移
動体Ａを加速し、次いで減速して目標位置に移動
させるには、バツクラツシユを有する装置では第
１図に示した減速切替曲線fa2（f2）上の点に達す
る迄に、移動体Ａを移動体Ｂとギヤツプの減速側
端で係合するようにしておく必要がある。
動体Ａを加速し、次いで減速して目標位置に移動
させるには、バツクラツシユを有する装置では第
１図に示した減速切替曲線fa2（f2）上の点に達す
る迄に、移動体Ａを移動体Ｂとギヤツプの減速側
端で係合するようにしておく必要がある。
即ち、加速側のギヤツプが０の状態（Ｌ／２、０）
から、減速側のギヤツプが０の状態（−Ｌ／２、０）
へ移動させるギヤツプ制御を行う必要がある。
そのギヤツプ制御は、第４図において、（Ｌ／２、
０）の状態から先ず減速を行い、Ｅ点（f7との交
点）に達したところで加速を開始すれば、行きす
ぎなく（−Ｌ／２、０）へ到達する。
点）に達したところで加速を開始すれば、行きす
ぎなく（−Ｌ／２、０）へ到達する。
これらのギヤツプ状態を変えるに必要な時間が
最大となるのは、 と移行させる場合あるいはその逆の場合の へ移行させる時である。
最大となるのは、 と移行させる場合あるいはその逆の場合の へ移行させる時である。
そして、この時の所要時間T0は
T0＝（１＋√２）、√2M nax
となる。
なお、第４図のf6、f7の曲線で囲まれた部分が
ギヤツプ制御可能領域であり、アクチユエータの
選定時に実用上問題とならないために必要な領域
を設定することができる。
ギヤツプ制御可能領域であり、アクチユエータの
選定時に実用上問題とならないために必要な領域
を設定することができる。
上記時間T0は移動体ＡとＢの一体減速制御に
移行する前に必要なバツクラツシユの状態を変え
るためのギヤツプ制御時間である。
移行する前に必要なバツクラツシユの状態を変え
るためのギヤツプ制御時間である。
従つて、バツクラツシユを有する移動機械で
は、この時間T0だけ早めに減速制御へ切替える
時間を早めなければならない。
は、この時間T0だけ早めに減速制御へ切替える
時間を早めなければならない。
こゝで、負荷の任意の速度（Ｘ〓Li）に対し、T0
時間で移動する距離の変化を図示すると第５図の
g1直線のようになる。
時間で移動する距離の変化を図示すると第５図の
g1直線のようになる。
従つて、バツクラツシユを有する移動機械の場
合の減速又は加速切替曲線1、f3は第６図に示す
ように第１図に示した減速又は加速切替曲線f2、
f4に対し、第５図に示したT0だけ早めの時間分の
g1の量だけそれぞれ左右にずらしたものにすれば
よい。以下f1、f3を補助切替曲線と呼ぶことにす
る。
合の減速又は加速切替曲線1、f3は第６図に示す
ように第１図に示した減速又は加速切替曲線f2、
f4に対し、第５図に示したT0だけ早めの時間分の
g1の量だけそれぞれ左右にずらしたものにすれば
よい。以下f1、f3を補助切替曲線と呼ぶことにす
る。
移動体ＡとＢが一体となつた状態の慣性モーメ
ントをJLM＝LL＋JMとすると運動方程式は JLM・X¨L＝ｕ と表わされるので、前記の切替曲線f2、f4は f2：XL＝JLM／2unaxX〓L 2X〓L≧０ f4：XL＝JLM／2unaxX〓L 2X〓L≦０ となる。
ントをJLM＝LL＋JMとすると運動方程式は JLM・X¨L＝ｕ と表わされるので、前記の切替曲線f2、f4は f2：XL＝JLM／2unaxX〓L 2X〓L≧０ f4：XL＝JLM／2unaxX〓L 2X〓L≦０ となる。
f1補助切替曲線上の点Ｒ（XL、X〓L）に外力が作
用することなく時間T0が経過すると移動体はf2切
替曲線上の点Ｓ（X′L、X〓L）へ到達する。
用することなく時間T0が経過すると移動体はf2切
替曲線上の点Ｓ（X′L、X〓L）へ到達する。
このことより、駆動部と負荷部の移動体が一体
で加速制御されている時、（XL、X〓L）がf1補助切
替曲線上の値となつた時、直ちに減速側のギヤツ
プを０とするギヤツプ制御を行い、T0時間後f2切
替曲線に沿つた減速制御を行えば目標点への正確
な移動制御が行なわれることになる。若し、減速
から加速制御の場合はf3補助切替曲線を用いるこ
とになる。
で加速制御されている時、（XL、X〓L）がf1補助切
替曲線上の値となつた時、直ちに減速側のギヤツ
プを０とするギヤツプ制御を行い、T0時間後f2切
替曲線に沿つた減速制御を行えば目標点への正確
な移動制御が行なわれることになる。若し、減速
から加速制御の場合はf3補助切替曲線を用いるこ
とになる。
理解を容易にするため、以上の一連の制御を第
７図を用いて説明すれば次の通りである。
７図を用いて説明すれば次の通りである。
第７図ａは移動体ＡとＢの動きを示すもので、
は切期状態である。こゝで、 移動体Ａ…（XM、X〓M）、＝（XMO、X〓MO） 移動体Ｂ…（XL、X〓L）＝（XLO、X〓LO） 目標点は（XLr、X〓Lr）＝（０、０）とする。
は切期状態である。こゝで、 移動体Ａ…（XM、X〓M）、＝（XMO、X〓MO） 移動体Ｂ…（XL、X〓L）＝（XLO、X〓LO） 目標点は（XLr、X〓Lr）＝（０、０）とする。
先ず（ｅ、e〓）が（Ｌ／２、０）でないので、つま
り加速側にギヤツプＬがあるので、のように前
述の加速→減速のギヤツプ制御を行なつてのよ
うに駆動部の移動体Ａを（Ｌ／２、０）へ移行、即 ちギヤツプを０とする。
述の加速→減速のギヤツプ制御を行なつてのよ
うに駆動部の移動体Ａを（Ｌ／２、０）へ移行、即 ちギヤツプを０とする。
この状況が第７図ｂの→→である。
この状態で駆動部と負荷部とは一体となつて負
荷の移動制御が行なわれ、第７図ｃに示すように
→′へと移行して行く。
荷の移動制御が行なわれ、第７図ｃに示すように
→′へと移行して行く。
f1補助切替曲線に達すると、次いでギヤツプの
状態を変える制御、即ち減速側のギヤツプを０に
する制御が行なわれ、′→へと移行する。
状態を変える制御、即ち減速側のギヤツプを０に
する制御が行なわれ、′→へと移行する。
このようにして第７図ｃの′に到達すると、
今度は減速制御が開始され、先ず第７図ｂにおけ
る′→→の減速→加速制御によつて減速側
のギヤツプを０にし、然る後点から減速制御が
行なわれ、目標点の（０、０）に到達する。
今度は減速制御が開始され、先ず第７図ｂにおけ
る′→→の減速→加速制御によつて減速側
のギヤツプを０にし、然る後点から減速制御が
行なわれ、目標点の（０、０）に到達する。
上記一連の制御における操作量の与え方を示す
と、第８図に示す通りである。
と、第８図に示す通りである。
以上の説明から明らかなように、本発明実施に
必要な点は切替曲線の決定と、アクチユエータの
減速点（逆の場合は加速点）を負荷の状態から判
断して決めることである。その切替点の条件を整
理して列挙すると次の通りである。
必要な点は切替曲線の決定と、アクチユエータの
減速点（逆の場合は加速点）を負荷の状態から判
断して決めることである。その切替点の条件を整
理して列挙すると次の通りである。
f6：ｅ＝−JM／2unax・e〓2＋Ｌ／２e〓＞０
f7：ｅ＝JM／2unax・e〓2−Ｌ／２e〓＜０
f2：XL＝−JLM／2unax・X〓L 2X〓L≧０
f4：XL＝JLM／2unaxX〓L 2X〓L＜０
f1：XL＝−JLM／2unax・X〓L 2−ToXLX〓L≧０
f3：XL＝JLM／2unaxX〓L 2＋ToXLX〓L＜０
上記切替曲線は装置が決まれば、容易に決定さ
れるものであるが、汎用制御装置としては、数種
の慣性モーメント及び操作量に関して予め計算し
て複数本用意しておき、実際の使用時にそれらを
手動で、例えば設定ピンで選択したり、位置・速
度の変化から自動的に選択するように構成するこ
とが望ましい。
れるものであるが、汎用制御装置としては、数種
の慣性モーメント及び操作量に関して予め計算し
て複数本用意しておき、実際の使用時にそれらを
手動で、例えば設定ピンで選択したり、位置・速
度の変化から自動的に選択するように構成するこ
とが望ましい。
また、各切替曲線としては実用上折線近似曲線
を以つて代えてもよい。
を以つて代えてもよい。
移動体の位置・速度が前記切替曲線に達したか
否かの判断は、切替曲線との差が微少になつた時
判定するようにすればよい。
否かの判断は、切替曲線との差が微少になつた時
判定するようにすればよい。
第９図はモータＭによりバツクラツシユのある
動力伝達機構１１を介して負荷１２を駆動する場
合に本発明を適用した場合の一実施例に示すもの
で、１３はモータＭに連続された速度検出器TG1
とパルス発生器を使つた位置検出器PG1の検出信
号と、負荷１２に連結された速度検出器TG2とパ
ルス発生器を使つた位置検出器PG2の検出信号
と、予め設定又はそれら検出信号により選択した
f1、f2、f3、f4、f6、f7切管曲線とから、切替装置
１４及び１５の切替信号を送出するミニコン等か
ら成る判断装置、１６は加速側のギヤツプ制御を
行うための関数発生器１６−１と、減速側のギヤ
ツプ制御を行うための関数発生器１６−２を備え
た関数発生器、１７はギヤツプ巾設定装置、１８
は負荷側の位置・速度が、f2又はf4切替曲線に達
してから目標位置まで指令信号ｄを送出する指令
装置、１９は目標位置設定装置、２０は指令信号
により、一定電圧最大（操作量ｕ）をモータＭに
与えて駆動する駆動装置である。
動力伝達機構１１を介して負荷１２を駆動する場
合に本発明を適用した場合の一実施例に示すもの
で、１３はモータＭに連続された速度検出器TG1
とパルス発生器を使つた位置検出器PG1の検出信
号と、負荷１２に連結された速度検出器TG2とパ
ルス発生器を使つた位置検出器PG2の検出信号
と、予め設定又はそれら検出信号により選択した
f1、f2、f3、f4、f6、f7切管曲線とから、切替装置
１４及び１５の切替信号を送出するミニコン等か
ら成る判断装置、１６は加速側のギヤツプ制御を
行うための関数発生器１６−１と、減速側のギヤ
ツプ制御を行うための関数発生器１６−２を備え
た関数発生器、１７はギヤツプ巾設定装置、１８
は負荷側の位置・速度が、f2又はf4切替曲線に達
してから目標位置まで指令信号ｄを送出する指令
装置、１９は目標位置設定装置、２０は指令信号
により、一定電圧最大（操作量ｕ）をモータＭに
与えて駆動する駆動装置である。
判断装置１３における切替装置１４，１５の切
替信号を得るため判定フローチヤートを示すと第
１０図に示す通りである。
替信号を得るため判定フローチヤートを示すと第
１０図に示す通りである。
今、始動時にバツクラツシユによるギヤツプが
加速側にあると、先ず判断装置１３により切替装
置１４，１５が１４ｂ，１５ｂ側に切換えられて
モータＭを加速制御し、次いで切替装置１５が１
５ａに切換えられて加速制御されてギヤツプが０
になる。
加速側にあると、先ず判断装置１３により切替装
置１４，１５が１４ｂ，１５ｂ側に切換えられて
モータＭを加速制御し、次いで切替装置１５が１
５ａに切換えられて加速制御されてギヤツプが０
になる。
次に切替装置１５が１５ｂに切り替わり、モー
タＭは加速制御される。前述のf1補助切替曲線上
の値に位置・速度が達すると、切替装置１５が１
５ａ側に切り替わつて減速制御に入り、判断装置
１３に入力する駆動側の位置・速度がf7切替曲線
上の値と一致すると、切替装置１５が１５ｂ側に
切替えられて加速制御に移り、減速側のギヤツプ
を０とする。
タＭは加速制御される。前述のf1補助切替曲線上
の値に位置・速度が達すると、切替装置１５が１
５ａ側に切り替わつて減速制御に入り、判断装置
１３に入力する駆動側の位置・速度がf7切替曲線
上の値と一致すると、切替装置１５が１５ｂ側に
切替えられて加速制御に移り、減速側のギヤツプ
を０とする。
このギヤツプ０の時点で負荷側の位置と速度
XL、X〓Lはf2切替曲線上に達するので、今度は切
替装置１４が１４ａに切り替えられて、目標値に
達するまで減速制御されることになる。
XL、X〓Lはf2切替曲線上に達するので、今度は切
替装置１４が１４ａに切り替えられて、目標値に
達するまで減速制御されることになる。
バツクラツシユがなく、負荷の速度に制限があ
る場合には加減速切替曲線は第１図の場合とは異
なり第１１図の如くになる。
る場合には加減速切替曲線は第１図の場合とは異
なり第１１図の如くになる。
このような場合には任意の点Ｐ（ｘ、ｘ）から
原点へ到達させる方策は、途中に操作量を０と
し、一定速度Vnaxを保つ制御が加わることにな
る。
原点へ到達させる方策は、途中に操作量を０と
し、一定速度Vnaxを保つ制御が加わることにな
る。
このことは、バツクラツシユを有する系の制御
の場合にも全く同様のことが成り立つため、f1、
f2、f3、f4の切替曲線としてある速度制限内につ
いてのみ関数を設定しておけば、速度制限値に達
した時に操作量を０とすることにより、本発明の
制御方式はそのまゝ適用することができる。
の場合にも全く同様のことが成り立つため、f1、
f2、f3、f4の切替曲線としてある速度制限内につ
いてのみ関数を設定しておけば、速度制限値に達
した時に操作量を０とすることにより、本発明の
制御方式はそのまゝ適用することができる。
本発明による制御方式は、移動体に摩擦力が作
用しない場合に最も効果があるが、若し摩擦力が
あつたり、他の不確定要素がある場合には、実施
例中の駆動装置２０の特性を第１２図に示すよう
な特性（線形制御とする）のものに変えることに
より本発明方式を有効に活かすことができる。
用しない場合に最も効果があるが、若し摩擦力が
あつたり、他の不確定要素がある場合には、実施
例中の駆動装置２０の特性を第１２図に示すよう
な特性（線形制御とする）のものに変えることに
より本発明方式を有効に活かすことができる。
つまり、ある程度の線形範囲を有せしめること
により、“ｄ”の値の正、負により最大操作量を
加えることなくその差に比例した操作量を与える
ことにより制御を効果的に行うことができるよう
になる。
により、“ｄ”の値の正、負により最大操作量を
加えることなくその差に比例した操作量を与える
ことにより制御を効果的に行うことができるよう
になる。
以上のように、本発明によれば、バツクラツシ
ユがあつてもバツクラツシユ部で衝突を生じず、
従つて機械寿命を大巾に上げることができ、しか
も機械組立に無理な精度を要求する必要がなくな
るという製作上の利点があり、制御系としてバツ
クラツシユが閉ループ内に存在しても安定性が完
全に保証されることになることと相俟つて工業上
優れた発明である。
ユがあつてもバツクラツシユ部で衝突を生じず、
従つて機械寿命を大巾に上げることができ、しか
も機械組立に無理な精度を要求する必要がなくな
るという製作上の利点があり、制御系としてバツ
クラツシユが閉ループ内に存在しても安定性が完
全に保証されることになることと相俟つて工業上
優れた発明である。
第１図はバツクラツシユを有しない移動装置に
おける加速及び減速切替曲線を示す図、第２図は
バツクラツシユを有する動力伝達機機構の制御系
のブロツク図、第３図はバツクラツシユ部のモデ
ル部、第４図はバツクラツシユによるギヤツプの
制御方法の説明図、第５図は負荷の任意の速度と
T0時間で移動する距離との関係を示す図、第６
図は加速・減速切替曲線と補助切替曲線との関係
を示す図、第７図は、バツクラツシユを有する移
動装置の制御方法を示す説明図、第８図は操作量
の与え方の一例を示す図、第９図は本発明の実施
例のブロツク図、第１０図は判断装置におけるフ
ローチヤート、第１１図は負荷速度に制限がある
場合の制御方法を示す図、第１２図は駆動装置の
異なる実施例を示すブロツク図である。 Ｍ……駆動モータ、１１……バツクラツシユの
ある動力伝達機構、TG1，TG2……速度検出器、
PG1，PG2……位置検出器、１２……負荷、１３
……判断装置、１４，１５……切替装置、１６…
…関数発生器、１７……ギヤツプ巾設定装置、１
８……指令装置、１９……目標位置設定装置、２
０……駆動装置。
おける加速及び減速切替曲線を示す図、第２図は
バツクラツシユを有する動力伝達機機構の制御系
のブロツク図、第３図はバツクラツシユ部のモデ
ル部、第４図はバツクラツシユによるギヤツプの
制御方法の説明図、第５図は負荷の任意の速度と
T0時間で移動する距離との関係を示す図、第６
図は加速・減速切替曲線と補助切替曲線との関係
を示す図、第７図は、バツクラツシユを有する移
動装置の制御方法を示す説明図、第８図は操作量
の与え方の一例を示す図、第９図は本発明の実施
例のブロツク図、第１０図は判断装置におけるフ
ローチヤート、第１１図は負荷速度に制限がある
場合の制御方法を示す図、第１２図は駆動装置の
異なる実施例を示すブロツク図である。 Ｍ……駆動モータ、１１……バツクラツシユの
ある動力伝達機構、TG1，TG2……速度検出器、
PG1，PG2……位置検出器、１２……負荷、１３
……判断装置、１４，１５……切替装置、１６…
…関数発生器、１７……ギヤツプ巾設定装置、１
８……指令装置、１９……目標位置設定装置、２
０……駆動装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 駆動側の移動体Ａと負荷側の移動体Ｂとの間
にバツクラツシユによるギヤツプが存在する移動
機械において、前記移動体Ａ、Ｂおよびギヤツプ
の位置と速度をそれぞれ（XM、X〓M）、（XL、
X〓L）、（ｅ、e〓）とし、バツクラツシユの巾をＬと
するとき、 ａ 負荷を加速するのか減速するのかを（XL、
X〓L）位相面にて判定し、加速の場合には加速
側接触（ｅ、e〓）＝（Ｌ／２、０）を減速の場合には 減速側接触（−Ｌ／２、０）を指令する。 ｂ ギヤツプの状態（ｅ、e〓）が指定された接触
状態であるかどうかを判定する ｃ ギヤツプの状態（ｅ、ｅ〓）が指令の状態にな
るように操作量を決定するギヤツプ制御 ｄ ギヤツプの状態が指令された状態にあるとき
負荷の状態（XL、X〓L）が指令の状態となるよ
うに操作量を決定する負荷位置制御 ｅ ギヤツプ状態の判定に基づき、ギヤツプ制御
と負荷位置制御とを切替える 機能を備え、正（負）方向の位置決めを 衝突なしで正方向接触（ｅ、e〓）＝（Ｌ／２、
０）（負方向接触（−Ｌ／２、０）） 正（負）方向へ負荷を加速 定速（省略可） 加・減速判定に基づき減速を指令 衝突なしで負方向接触（−Ｌ／２、０）、（正
方向）接触（Ｌ／２、０）） 負（正）方向へ負荷を減速 停止、位置決め の手順で行うことを特徴とするバツクラツシユの
存在とその量に無関係に高精度かつ高応答の位置
制御を可能とするバツクラツシユを有する移動機
械の制御方法。 ２ 非線形制御の移動制御装置を使用し、且つギ
ヤツプ制御を非線形制御によつて行うことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の移動機械の制
御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9820182A JPS58214906A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | バツクラツシユを有する移動機械の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9820182A JPS58214906A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | バツクラツシユを有する移動機械の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58214906A JPS58214906A (ja) | 1983-12-14 |
| JPH0115881B2 true JPH0115881B2 (ja) | 1989-03-22 |
Family
ID=14213383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9820182A Granted JPS58214906A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | バツクラツシユを有する移動機械の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58214906A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017207177A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | 三菱重工業株式会社 | 制御システム、制御方法およびプログラム |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2703575B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1998-01-26 | ファナック株式会社 | サーボ制御装置 |
| DE102013225877A1 (de) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | Zf Friedrichshafen Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Drehwinkels und/oder einer Drehzahl einer Motorwelle eines Motors |
| JP6607097B2 (ja) * | 2015-11-19 | 2019-11-20 | オムロン株式会社 | 制御装置、制御方法、情報処理プログラム、および記録媒体 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5610646A (en) * | 1979-07-03 | 1981-02-03 | Takasago Thermal Eng Co Lts | Combined hot water supply device and room heater utilizing solar heat |
| JPS5710008U (ja) * | 1980-06-13 | 1982-01-19 |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP9820182A patent/JPS58214906A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017207177A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | 三菱重工業株式会社 | 制御システム、制御方法およびプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58214906A (ja) | 1983-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4727303A (en) | Positional control method and system utilizing same | |
| KR910002446B1 (ko) | 속도 제어장치 | |
| JPH11212650A (ja) | 機械動作制御装置及び停止指令発生装置 | |
| JPH0115881B2 (ja) | ||
| CN102082545B (zh) | 马达速度控制器及其控制方法 | |
| EP0797135A1 (en) | Numerical controller | |
| KR100236592B1 (ko) | 로보트제어방법및장치 | |
| JP4038805B2 (ja) | 電動機の摩擦補償方法 | |
| JP3460761B2 (ja) | ロボットの制御装置 | |
| JP4627740B2 (ja) | 数値制御装置 | |
| JPS6260220B2 (ja) | ||
| JPH07120215B2 (ja) | ロボットの制御方法 | |
| KR100235191B1 (ko) | 산업용로보트의최단시간속도제어방법 | |
| SU1713070A1 (ru) | Электропривод посто нного тока | |
| KR20030093643A (ko) | 로봇의 모션 제어 장치 및 방법 | |
| US4254370A (en) | Closed loop positioner for a stepping motor driven by a buffered translator | |
| SU1204546A1 (ru) | Устройство дл управлени приводом передвижени грузоподъемного средства с гибкой подвеской груза | |
| JPS6239295B2 (ja) | ||
| JPH11184512A (ja) | ロボットの制御ゲイン決定方法 | |
| JPH04260906A (ja) | モータの速度制御装置 | |
| JP3403628B2 (ja) | 数値制御における送り軸の加減速制御方法および装置 | |
| JPH068166A (ja) | 加減速制御装置 | |
| JPS61122708A (ja) | サ−ボ制御装置における適応フイ−ドフオワ−ド補償方法 | |
| JPH02137006A (ja) | 速度制御装置 | |
| KR0157454B1 (ko) | 로봇의 속도제어 방법 |