JPH01214908A - 位置決め制御方法 - Google Patents

位置決め制御方法

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JPH01214908A
JPH01214908A JP4003588A JP4003588A JPH01214908A JP H01214908 A JPH01214908 A JP H01214908A JP 4003588 A JP4003588 A JP 4003588A JP 4003588 A JP4003588 A JP 4003588A JP H01214908 A JPH01214908 A JP H01214908A
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positioning
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Hiroyuki Sasai
浩之 笹井
Hirotoshi Yonezawa
宏敏 米澤
Kunio Fujiwara
藤原 邦雄
Yoji Hirata
平田 洋司
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、位置決め制御方法に関し、特に非保形な摩
擦力が作用するサーボ機構の位置決め制御方法に関する
ものである°。
〔従来の技術〕
第6図は移動体の位置決めr!1161方法に係る制御
装置に多用されているサーボ機構の一例を示す構成図で
あり、図において田はモータ、(21はボールネジ、j
31はナツト、141はガイド、15)は移動体、+6
1Hモータil+の回転角検出用のエンコーダであり、
各部はそれぞれ互いに接触しているため、摩擦力が作用
している。この機構の高精度な位置決め制御には、機構
に作用する摩擦が運動に及ぼす影響を補償する必要があ
る。第7図は例えば特開昭62−28803号公報に示
された従来の位置決め制御方法に係る制御装置を示すブ
ロック図である。図において、(7)は移動体16)を
含めた負荷、(8)はパワーアンプ、(イ)は位置の回
転角全アドレス情報として供給するアドレス宅生部で、
カウンタ及び−j余回路で構成される。ムはサーボアン
プ(8)への指令値金テイジタル・アナログ変換するD
/Aコンバータで、図中点線で囲んだ部分が制御対象(
lO)となる。
次に動作について説明する。メモIJ t211上には
、制御対象t101の位置に対する外乱を打ち消すため
、モータ…の回転角に応じて必要なフィードフォワード
量が予め記憶されている。
エンコーダ(61により現在のモータの回転角が検出さ
れ、アドレス発生部囚で現在位置X・とメモリ圓のフィ
ードフォワード量を示す7Fレス情報が出力される。
フィードバック制御系−では、目標とする位置指令値X
rと現在位exeとの偏差に基づいてトルク指令値Xt
を算出する。このトルク指令値xtに、アドレス情報に
従ってメモリQBから呼された後、アンプ(8)へ出力
される。アンプ(8)は速度側@@X、に従ってモータ
(!1の駆動電力を出力し、モータ…の回転角の位置決
めが行なわれる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の位置決め制御方法は以上のように構成されている
ので、速度に対して非線形な特性を持つ摩擦力の影響を
補償することができず、高速・高精度な位置決めを実現
することができなかった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、非線形な摩擦力が作用する制御対象t1目標
位置・速度にかかわらず、高速°高精度に位置決めでき
る制御方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る位置決め制御方法は、速度指令値の極性
とモータの回転速度の極性とに基ずくフィードフォワー
ド量をトルク指令値に加える粗位置決め工程、及び位r
tt3差量とモータの回転速度の特性に基ずくフィード
フォワード量をトルク指令値に虎える微小位置決め工程
を漉すものである。
〔作用〕
この発明における位置決め1VII(fi1方法は、粗
位置決め工程では制御対象が移動中VC受ける#摩擦力
の影la1をフィードフォワード量で補償し。
微小位置決め工程では静止時に受ける静止摩擦力の影響
と位置ループの利得を上げる補償をフィードフォワード
し、高精度な位置決めを得る。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、第7図と同一符号は同一、又は相当部分倉
示す。例は速度指令値*r、モー タ回転速度11m及
び位置偏差蝋Hr VC応じて、フィードフォワード’
rcを算出する演算部、・2♂は速度指令値Xrを積分
して位置指′令値Xrを得る積分器である。
なお、図示していないが、モータ…の回転速度ムは、モ
ータ…と10結されているエンコーダ16)の出力信号
から容易に検出が可能である。
第2図はフィードフォワード演算部(至)のフィードフ
ォワード量算出プログラムのフローチャート%第8図は
その出力であるフィードフォワード量Tcと位置偏差欧
乙rの関係を示すグラフである。
次Vにの発明の動作について説明する。機構に作用する
摩擦力?モデル化すると、@4図に示すような非線形特
性を持つ。
これを式で表わすと、摩摩力Fは弐…で示される。
t>oの時 Fm−PL!l u > Fsの時 Pm −Fs t=oの時 1ul≦P8の時 Fm−u−−−一 …
u <−FsのjiipF=Fa t<oの時  F = Fm 第1図に示す実施例においては、幼端擦力Fmと静止摩
擦力F8をそれぞれ補償するために、この実施例では位
置決め動作を粗位置決め工程と微小位置決め工程に分け
る。まず、粗位置決め工程では、速度指令値irが零と
なってから、目標位置近傍に移動体が到達するまでの動
作ケ示し、この場合のフィードフォワード1tTQは式
(2)で与えられ、フィードバック制御系四力為らのト
ルク指令値TrKm算される。
太r)Oの時   Tc −Fm’ 太r<0の時 Tc+a−Fm’ ((dシPc:粗位置決め精度、?#:動摩動摩擦側等
価値この粗位置決め工程における制御の流れ?第2図の
70−チャートをもとに説明する。ブロック引で速度指
箭値土rの極性を判断し、訃〉0の時にはTc = F
m’とし、(ブロックKl) ) 、ir<0の時には
Tc −−Fm’とする(ブロック−)。xr−〇の時
にはブロック(財)で位置偏差1iarと粗位置決め精
度Pcとの大小関係を判断し、粗位置決め精度Pcに達
していれば粗位置決め工程は完了したトシ(ブロック(
ト))、ブロック−からの微小位置決め工程に移る。位
置偏差1iarが粗位置決め精度Pcより大傘い時は、
モータの回転速度θmの極性を判断しくブロック−) 
s ’m ) Oの時はTcmF+fとしくブロック(
財))、brrr<oの時はTc−−’Fafとする(
ブロック@2)。また、6m=0の時には、ブロック四
からの微小位は決め工程に移る。このようにして決定し
たフィードフォワード量Tcは、機構に作用する動摩擦
力Fmと等価であるので、アンプ(8)への速度制#@
xマが過大になることがなく、安定に粗位置決めを完了
させることができる。
微小位置決め工程は、粗位置決め工程が完了後、移動体
の位置が目標精度に到達するまでの動作を示し、この場
合のフィードフォワード量TQは式13)で与えられ、
フィードバック制鉤糸翰からのトルク指令値TrK加算
される。
口l≦PFの時 Tc  =  0         
      −−−131(但し、pr:目標位置決め
精度、F8′:静止摩擦力等価値)式131によるフィ
ードフォワード1tTcによれば、モータ111が摩擦
力で固着しても、静止摩擦力P8の等測量以上のフィー
ドフォワード量Tc f与えるために、モータ…は回転
し始める。
モータ111が回転すれば(即ちへキロとなれば)また
、静止摩擦力等制量FBI’妨摩擦力等価量?制量以外
に1位置偏差分kErを加えているのは、制御基の位置
ループゲインを上げ、編精度な位置決めを高速上行うた
めである。
目標位置決め精度が得られれば、フィードフォワード量
Tcを零にし、モータ…の回転を停止させる。
第2図に示すフローチャー)において、微小位置決め工
程は、ステップ−で位置偏差倣Krと目標位置決め精度
P?との大小関係を判断し、元r>PFの時にはモータ
111の回転速度九の極性に応じて(ステップ蛸η)、
TO=に−Er+R1s’ (ステップ−)、To−に
−Kr+F’m’ (ステップun ) p計算する。
また、Fir (Prの時には0mの極性に応じて(ス
テップ611 ) h Tc=に−Kr−Fs’ (ス
テップjり)、Tc−に−Kr−Fm’ (ステップ、
)騰)を計算し、それぞれのフィードフォワードii 
Tc f出力する(ブロック署)。Kr= Prの時に
はTc−0(ステップ団)微小位置決め完了としくステ
ップ541)、としてモータIllの回転を停止する。
上記の工程で計算されたフィードフォワード量Tcの出
力を第3図に示す。粗位置決め精度PCまでは式(21
に従って計算されたフィードフォワードfTcであり、
粗位置決め精度Pcから目標位置決め精度PFまでは微
小位置決め工程における式131で計算されたフィード
フォワードtTcである。微小位置決め工程では、モー
タIl+の回転速度θmの体性に応じ実線で示す直ah
<ttrnキロの時)と−点鎖線で示す直線B (jm
=00時)とに変化する。
なお、上記犬施例では移動体の位置Xz及びモ−タの回
転速度への検出に、モータ1!1と直結したエンコーダ
(61を使用したが、第5図に示す如く1位ixlの検
出にレーザ干渉計ミラー(81)、レーザ反射用ミラー
(31’)、モータの回転速度6mの検出にタコジェネ
レータ(至)等を使用してもよい。
また、上記夫施例では、モータ111の回転運動をボー
ルネジ)21.ナツト131で直線運動に変換するサー
ボ機構の場合について説明したが、滑りネジやベルト等
金用いたサーボ機構であってもよい。
また、トルク指令値′rrやフィードフォワード量Tc
1dディジタルf[で算出される場合を示したが、アナ
ログ回路を用いてアナログ1直で演算してもよく、上記
害施例と同様の効果ケ奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、モータの11」」転
角と移動体の位置偏差はを検出し、モータのトルク指令
値にフィードフォワード量をD口えて上記移動体全目標
位置に位置決めするサーボ機構の位置決め制御方法にお
いて、速度指令値の極性とモータの回転速度の極性とに
基ずくフィードフォワード量をトルク指令値に加える粗
位置決め工程、及び位置偏差量とモータの回転速度の極
性に基ずくフィードフォワード量?トルク指令値に加え
る微小位置決め工程を施すようにしたので、非線形な摩
擦力を厳密に取り扱う必要がなく、高速・高精度な位置
決め制御方法が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による位置決め制御方法に
係る制御装置の構成を示すブロック図、第2図は一実施
11AJに係るフィードフォワード量算出プログラムの
70−チャート、第8図はフィードフォワード量の出力
と位a<=差量との関係を示すグラフ、第4図は4(V
 FJtに作用するi11擦力の特性を示すグラフ、第
5図はこの発明の他のメ施例V(係るサーボ機構を示す
構成図、第6図は一般的なモータを用いたサーボ機構を
示す構成図、第7図は従来の位置決め制御方法に係る1
lilliflIl装置の構成ケ示すブロック図である
。 中−−−−モータ、入51−−−−移動体、圓−フィー
ドフォワード演算部。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. モータの回転角と移動体の位置偏差量を検出し、上記モ
    ータのトルク指令値にフイードフオワード量を加えて上
    記移動体を目標位置に位置決めするサーボ機構の位置決
    め制御方法において、速度指令値の極性と上記モータの
    回転速度の極性とに基ずくフイードフオワード量を上記
    トルク指令値に加える粗位置決め工程、及び上記位置偏
    差量と上記モータの回転速度の極性とに基ずくフイード
    フオワード量を上記トルク指令値に加える微小位置決め
    工程を施すことを特徴とする位置決め制御方法。
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