JPH0127441B2 - - Google Patents
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- JPH0127441B2 JPH0127441B2 JP9819782A JP9819782A JPH0127441B2 JP H0127441 B2 JPH0127441 B2 JP H0127441B2 JP 9819782 A JP9819782 A JP 9819782A JP 9819782 A JP9819782 A JP 9819782A JP H0127441 B2 JPH0127441 B2 JP H0127441B2
- Authority
- JP
- Japan
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- command
- acceleration
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- Expired
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D3/00—Control of position or direction
- G05D3/12—Control of position or direction using feedback
- G05D3/14—Control of position or direction using feedback using an analogue comparing device
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (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、産業用ロボツト、NC工作機械など
のサーボ系におけるフイードフオワード信号発生
方法に関するものである。
のサーボ系におけるフイードフオワード信号発生
方法に関するものである。
従来のフイードフオワード方式のサーボ系につ
いてまず説明する。
いてまず説明する。
第１図は従来のサーボ系の一般的な構成を示す
もので、位置指令xrと位置ｘとの偏差を位置ルー
プコントローラGpに与え、速度指令x〓rと速度x〓と
の偏差を速度ループコントローラGvに与え、加
速度指令x¨rと加速度x¨との偏差を加速度ループコ
ントローラGaに与え、モータ及び駆動回路伝達
関数Gnを経て加速度x¨を得、その値を積分器を経
て速度x〓、更に位置ｘを得るという構成を採つて
いた。前記加速度x¨はモータ電流で近似されるこ
ともある。
もので、位置指令xrと位置ｘとの偏差を位置ルー
プコントローラGpに与え、速度指令x〓rと速度x〓と
の偏差を速度ループコントローラGvに与え、加
速度指令x¨rと加速度x¨との偏差を加速度ループコ
ントローラGaに与え、モータ及び駆動回路伝達
関数Gnを経て加速度x¨を得、その値を積分器を経
て速度x〓、更に位置ｘを得るという構成を採つて
いた。前記加速度x¨はモータ電流で近似されるこ
ともある。
この系では、位置、速度、加速度、および位置
指令、速度指令、加速度指令に対応する信号が存
在する。したがつて、第１図のサーボ系では、位
置指令のみが外部から指令できるが、一般に位置
制御ループよりそのマイナーループである速度制
御ループ、加速度制御ループの方が応答が速い。
このため、位置指令のみでサーボ系を駆動する
と、位置指令だけでなく速度指令や加速度指令を
与えて駆動した場合と比較して応答は遅い。
指令、速度指令、加速度指令に対応する信号が存
在する。したがつて、第１図のサーボ系では、位
置指令のみが外部から指令できるが、一般に位置
制御ループよりそのマイナーループである速度制
御ループ、加速度制御ループの方が応答が速い。
このため、位置指令のみでサーボ系を駆動する
と、位置指令だけでなく速度指令や加速度指令を
与えて駆動した場合と比較して応答は遅い。
このような観点から、第１図で表わされるサー
ボ系で応答を改善する方法として、速度指令、加
速度指令（あるいは速度指令のみ）をサーボ系の
対応する信号に加算入力する、いわゆるフイード
フオワード制御が知られている。
ボ系で応答を改善する方法として、速度指令、加
速度指令（あるいは速度指令のみ）をサーボ系の
対応する信号に加算入力する、いわゆるフイード
フオワード制御が知られている。
このフイードフオワード制御を実現する方法と
して次の２つの方法が知られている。
して次の２つの方法が知られている。
(i) 位置指令を微分して速度指令と加速度指令を
得る。
得る。
(ii) 指令発生器から位置指令、速度指令、加速度
指令を同時に出力する。
指令を同時に出力する。
前記の“(i)の位置指令を微分して速度指令及び
加速度指令を得る”という方法は、微分器を用い
るものであるが、完全な微分器は回路で構成でき
ないこと、および、近似微分回路を用いても高周
波のノイズを増幅してサーボ系が不安定になり易
いという問題がある。
加速度指令を得る”という方法は、微分器を用い
るものであるが、完全な微分器は回路で構成でき
ないこと、および、近似微分回路を用いても高周
波のノイズを増幅してサーボ系が不安定になり易
いという問題がある。
他方、前記の“(ii)指令発生器から位置指令、速
度指令、加速度指令を同時に出力する”という方
法は、第２図のブロツク図に示す構成で実現され
る。
度指令、加速度指令を同時に出力する”という方
法は、第２図のブロツク図に示す構成で実現され
る。
この第２図のブロツク図で示される方法におい
ては、離散時間毎に与えられる位置指令群｛Xi｝
に基づいて位置指令XN、速度指令VN、加速度指
令ANを指令発生器で演算して出力するものであ
る。この方法の場合、前記微分器に起因する問題
はないが、位置指令XN、速度指令VN、加速度指
令ANを同時に出力するために要する演算は、位
置指令xrだけを出力するために要する演算と比較
すると演算量がかなり大きくなる。このため、指
令発生器に要求される演算処理速度が増大する。
ところが、実際には演算処理速度には上限がある
ので、指令発生は完全には連続して行うことはで
きず、時間に関して離散的な発生をすることにな
る。通常、１つの離散時間間隔内では、位置、速
度、加速度の各指令値は定数として近似される。
このため当然近似誤差を生ずる。
ては、離散時間毎に与えられる位置指令群｛Xi｝
に基づいて位置指令XN、速度指令VN、加速度指
令ANを指令発生器で演算して出力するものであ
る。この方法の場合、前記微分器に起因する問題
はないが、位置指令XN、速度指令VN、加速度指
令ANを同時に出力するために要する演算は、位
置指令xrだけを出力するために要する演算と比較
すると演算量がかなり大きくなる。このため、指
令発生器に要求される演算処理速度が増大する。
ところが、実際には演算処理速度には上限がある
ので、指令発生は完全には連続して行うことはで
きず、時間に関して離散的な発生をすることにな
る。通常、１つの離散時間間隔内では、位置、速
度、加速度の各指令値は定数として近似される。
このため当然近似誤差を生ずる。
このような問題のほかに、サーボ系の指令発生
器に関し、 ●指令の演算精度の向上 ●演算処理速度の軽減 ●記憶する軌道情報の軽減 ●指令発生器からサーボ系への伝送情報量の軽減 の要求から、指令発生の離散時間間隔を大きくす
ることが望まれている。
器に関し、 ●指令の演算精度の向上 ●演算処理速度の軽減 ●記憶する軌道情報の軽減 ●指令発生器からサーボ系への伝送情報量の軽減 の要求から、指令発生の離散時間間隔を大きくす
ることが望まれている。
本発明の目的は同一の指令発生器からの指令に
対して従来よりも高応答性、高精度のサーボ系を
実現することにある。
対して従来よりも高応答性、高精度のサーボ系を
実現することにある。
この目的を達成するため、本発明は、位置、速
度、加速度のフイードバツク信号に加えて、指令
発生器から離散時間間隔ごとに、少なくとも速度
までが連続な〔位置、速度、加速度〕を定数の組
〔XN、VN、AN〕（Ｎは離散時刻）としてフイード
フオワード指令信号を与え、この指令信号に追従
する制御を行うサーボ系において、前記指令発生
器から指令信号が与えられる時刻に同期して、逐
次下式で表される演算を行つて、サーボ系の位
置、速度、加速度フイードフオワード信号Xf、
Vf、Afとすることを特徴とする。
度、加速度のフイードバツク信号に加えて、指令
発生器から離散時間間隔ごとに、少なくとも速度
までが連続な〔位置、速度、加速度〕を定数の組
〔XN、VN、AN〕（Ｎは離散時刻）としてフイード
フオワード指令信号を与え、この指令信号に追従
する制御を行うサーボ系において、前記指令発生
器から指令信号が与えられる時刻に同期して、逐
次下式で表される演算を行つて、サーボ系の位
置、速度、加速度フイードフオワード信号Xf、
Vf、Afとすることを特徴とする。
式Af＝AN
Vf＝VN＋ANτ
Xf＝XN＋VNτ＋1/2・ANτ2
但し０≦τ＜Ｔ：Ｔは離散時間間隔
〔作 用〕
従来技術で説明したように、指令発生器から与
えられる指令値は、厳密に見ると離散時間的に与
えられ、離散時間間隔内で定数で近似されること
になる。
えられる指令値は、厳密に見ると離散時間的に与
えられ、離散時間間隔内で定数で近似されること
になる。
上記指令値が（位置、速度、加速度）の定数の
組で与えられる系は、サーボ系の位置指令を時間
に関する２次のべき関数で近似することができ
る。これは、次のように示される。
組で与えられる系は、サーボ系の位置指令を時間
に関する２次のべき関数で近似することができ
る。これは、次のように示される。
離散時刻Ｎにおいて指令値の組を（XN、VN、
AN）、離散時間間隔をＴとすると、この間 Xf（NT）＝XN X〓f（NT）＝VN X¨f（NT）＝AN Ｘ…f（NT）＝Ｘ…f（NT）……＝０ ……(1) となる。ただし、Xf（NT）は変数Xfの時刻NT
における値を示し、“・”はその数の次数の時間
微分を表わす。
AN）、離散時間間隔をＴとすると、この間 Xf（NT）＝XN X〓f（NT）＝VN X¨f（NT）＝AN Ｘ…f（NT）＝Ｘ…f（NT）……＝０ ……(1) となる。ただし、Xf（NT）は変数Xfの時刻NT
における値を示し、“・”はその数の次数の時間
微分を表わす。
つまり、
Xf（ｔ）＝a0＋a1t＋a2t2 ……(2)
(2)が(1)式を満たすように定数a0、a1、a2を決め
ると、下の(3)式のようになる。
ると、下の(3)式のようになる。
Xf（ｔ）
＝XN＋VN（ｔ−NT）＋1/2・AN×（ｔ−NT）2
……(3) (3)式より、NT≦ｔ＜（Ｎ＋１）Ｔにおける位
置指令、速度指令、加速度指令は次の(4)式のよう
に表現できる。
……(3) (3)式より、NT≦ｔ＜（Ｎ＋１）Ｔにおける位
置指令、速度指令、加速度指令は次の(4)式のよう
に表現できる。
Xf（ｔ）＝XN＋VN（ｔ−NT）＋1/2・
AN×（ｔ−NT）2
Vf（ｔ）＝VN＋AN（ｔ−NT）
Af（ｔ）＝AN (4)
(4)式の指令の組は(1)式で表わされる定数で近似
する指令より、NT≦ｔ＜（Ｎ＋１）Ｔの途中の
区間で、 Xfでは VN（ｔ−NT）＋1/2・AN×（ｔ−NT）2 Vfでは AN（ｔ−NT） だけ精度が向上していることになる。
する指令より、NT≦ｔ＜（Ｎ＋１）Ｔの途中の
区間で、 Xfでは VN（ｔ−NT）＋1/2・AN×（ｔ−NT）2 Vfでは AN（ｔ−NT） だけ精度が向上していることになる。
本発明の要点は、定数の組（XN、VN、AN）か
ら(4)式を演算し、サーボ系の該当する入力信号に
加算入力することである。
ら(4)式を演算し、サーボ系の該当する入力信号に
加算入力することである。
なお、(4)式において、τ＝ｔ−NTとすれば、
０≦τ＜Ｔであり、このτを用いて(4)式を表現す
ると次の式の通り簡単な式となる。
０≦τ＜Ｔであり、このτを用いて(4)式を表現す
ると次の式の通り簡単な式となる。
Xf（ｔ）＝XN＋VNτ＋1/2・AN×τ2
Vf（ｔ）＝VN＋ANτ
Af（ｔ）＝AN
〔実施例〕
以下、本発明を第３図に示す実施例に基づいて
説明する。
説明する。
サーボ系の構成は第１図に示す位置、速度、加
速度の制御ループがあるものとする。
速度の制御ループがあるものとする。
サーボ系の（位置指令）および（速度指令と加
速度指令に対するフイードフオワード信号（加算
入力信号）をそれぞれXf、Vf、Afとする。
速度指令に対するフイードフオワード信号（加算
入力信号）をそれぞれXf、Vf、Afとする。
指令発生器から離散時間的に（位置、速度、加
速度）を定数の組（XN、VN、AN）で与え、 ANをAfとし、 ANを積分器１の入力とし、その出力をViとし、 VNとViとの和をVfとし、 Vfを積分器２の入力とし、その出力をXiとし、 XNとXiの和をXfとし さらに、指令発生器から（XN、VN、AN）をサ
ーボ系に与えるタイミングに同期してリセツト信
号を発生し、前記積分器１および積分器２をリセ
ツトする。
速度）を定数の組（XN、VN、AN）で与え、 ANをAfとし、 ANを積分器１の入力とし、その出力をViとし、 VNとViとの和をVfとし、 Vfを積分器２の入力とし、その出力をXiとし、 XNとXiの和をXfとし さらに、指令発生器から（XN、VN、AN）をサ
ーボ系に与えるタイミングに同期してリセツト信
号を発生し、前記積分器１および積分器２をリセ
ツトする。
前記積分器１，２は、第４図に示す回路に、積
分定数（１／RC）を補正するためのゲイン回路
を縦続接続したものが用いられる。
分定数（１／RC）を補正するためのゲイン回路
を縦続接続したものが用いられる。
このような制御方法をとることにより、加速度
Ａは離散的な時間間隔ごとに不連続な数値で与え
られても、速度X〓は直線的に連続となり、また位
置Ｘは放物線で結ばれかつ接線の傾きが等しい所
で次の放物線に連続することになる。
Ａは離散的な時間間隔ごとに不連続な数値で与え
られても、速度X〓は直線的に連続となり、また位
置Ｘは放物線で結ばれかつ接線の傾きが等しい所
で次の放物線に連続することになる。
上述したように本発明は、
離散時間的に（位置、速度、加速度）の指令を
定数の組（XN、VN、AN）で与え、位置指令と速
度および加速度のフイードフオワード信号をそれ
ぞれXf、Vf、Afとするとき、 Xf＝XN Vf＝VN Af＝AN とする従来のフイードフオワード制御法に比べ 本発明は、VfとXfについて積分補正をし、 Xf＝XN＋VNτ＋1/2・AN×τ2 Vf＝VN＋ANτ Af＝AN とする。
定数の組（XN、VN、AN）で与え、位置指令と速
度および加速度のフイードフオワード信号をそれ
ぞれXf、Vf、Afとするとき、 Xf＝XN Vf＝VN Af＝AN とする従来のフイードフオワード制御法に比べ 本発明は、VfとXfについて積分補正をし、 Xf＝XN＋VNτ＋1/2・AN×τ2 Vf＝VN＋ANτ Af＝AN とする。
このため、XfおよびVfはそれぞれ
VNτ＋1/2・AN×τ2およびANτ
だけ精度が向上し、かつ指令発生時の不連続性が
なくなるため、下記のような効果を奏する。
なくなるため、下記のような効果を奏する。
位置指令、速度指令を連続した曲線または直
線で与えることができ、滑らかな動きが実現で
きる。
線で与えることができ、滑らかな動きが実現で
きる。
指令が函数値のステツプ状の変化とならない
ため、精度を落すことなくデータ出力のタイミ
ング即ち離散的時間間隔を長くとることができ
る。
ため、精度を落すことなくデータ出力のタイミ
ング即ち離散的時間間隔を長くとることができ
る。
そのため、従来のデイジタルコントローラを
用いても高精度のサーボ系が実現できる。
用いても高精度のサーボ系が実現できる。
同じ精度を要求される場合には、構成が簡単
になり、安価な制御系を実現することができ
る。
になり、安価な制御系を実現することができ
る。
第１図は従来のサーボ系の一般的な構成を示す
ブロツクダイアグラム、第２図はフイードフオワ
ード制御方式を示すブロツクダイアグラム、第３
図は本発明のサーボ系の構成を示すブロツクダイ
アグラム、第４図は積分器の構成例を示す回路図
である。
ブロツクダイアグラム、第２図はフイードフオワ
ード制御方式を示すブロツクダイアグラム、第３
図は本発明のサーボ系の構成を示すブロツクダイ
アグラム、第４図は積分器の構成例を示す回路図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 位置、速度、加速度のフイードバツク信号に
加えて、指令発生器から離散時間間隔ごとに、少
なくとも速度までが連続な〔位置、速度、加速
度〕を定数の組〔XN、VN、AN〕（Ｎは離散時刻）
としてフイードフオワード指令信号を与え、この
指令信号に追従する制御を行うサーボ系におい
て、前記指令発生器から指令信号が与えられる時
刻に同期して、逐次下式で表される演算を行つ
て、サーボ系の位置、速度、加速度フイードフオ
ワード信号Xf、Vf、Afとすることを特徴とする
サーボ系のフイードフオワード信号発生方法。 式Af＝AN Vf＝VN＋ANτ Xf＝XN＋VNτ＋1/2・ANτ2 但し０≦τ＜Ｔ：Ｔは離散時間間隔
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9819782A JPS58214905A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | サ−ボ系のフイ−ドフオワ−ド信号発生方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9819782A JPS58214905A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | サ−ボ系のフイ−ドフオワ−ド信号発生方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58214905A JPS58214905A (ja) | 1983-12-14 |
| JPH0127441B2 true JPH0127441B2 (ja) | 1989-05-29 |
Family
ID=14213272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9819782A Granted JPS58214905A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | サ−ボ系のフイ−ドフオワ−ド信号発生方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58214905A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60250404A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Sanesu Shoko:Kk | 数値制御方法 |
| US5504672A (en) * | 1993-09-10 | 1996-04-02 | Hardiman; Ted L. | Industrial process controller and method of process control |
| JPH07284242A (ja) * | 1994-04-05 | 1995-10-27 | Smc Corp | 電動アクチュエータ |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP9819782A patent/JPS58214905A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58214905A (ja) | 1983-12-14 |
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