JPH02178811A - サーボ制御装置 - Google Patents

サーボ制御装置

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JPH02178811A
JPH02178811A JP63333626A JP33362688A JPH02178811A JP H02178811 A JPH02178811 A JP H02178811A JP 63333626 A JP63333626 A JP 63333626A JP 33362688 A JP33362688 A JP 33362688A JP H02178811 A JPH02178811 A JP H02178811A
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JP
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unit time
speed
movement
weight
arrangement
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JP63333626A
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English (en)
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Akira Busujima
明 毒島
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Via Mechanics Ltd
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Hitachi Seiko Ltd
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    • 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
    • G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
    • G05B19/4142—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller characterised by the use of a microprocessor
    • 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
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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］ 本発明は制御対象を目標位置に高精度で移動させるため
のサーボ制御装置に関する。
［従来の技術］ サーボ制御装置は、自動製図機、工作機械、ロボット制
御等多くの分野で用いられている。このようなサーボ制
御装置の概略を図により説明する。
第５図は従来のサーボ制御装置のブロック図である。図
で、１はマイクロコンピュータであり、制御対象の目標
移動量および目標速度を出力する。
２はパルス分配器であり、マイクロコンピュータ１から
出力された目標移動量に対応したパルスを発生する。こ
のとき、これらのパルスの周波数は指令された目標速度
にしたがって変換される。３は比較器であり、パルス分
配器２のパルスの位相と後述する位置検出器９から出力
される現在位置に応じた位相信号との差を出力する。４
は比較器３からの位相差信号と後述する速度発電機から
の速度信号との差を演算する減算器、５は減算器４の差
の信号を増幅する増幅器である。６はサーボモータであ
り、増幅器５からの信号により常に指令に見合った速度
で駆動される。７はサーボモータに連結された負荷、即
ち制御対象である。８はサーボモータ６に連結された速
度発電機であり、サーボモータ６の現在速度を出力する
。９はサーボモータ６に連結された位置検出器であり、
負荷７の現在位置データを出力する。
このような構成により、制御対象は目標位置へ指令値に
見合った速度で移動せしめられる。
［発明が解決しようとする。ｌＩｌ！題コ上記従来のサ
ーボ制御装置にあっては、速度制御は、パルス分配器２
においてパルスを発生し、これらのパルスを速度の指令
値にしたがった周波数のパルスとすることにより実行さ
れていた。即ち、各パルスを速度に見合った間隔で出力
するような構成となっていた。このような出力を得るた
めにはパルス周波数の広帯域変換機能を備えねばならず
パルス分配器２の回路構成は極めて複雑かつ大形となる
という欠点があった。
さらに、従来のサーボ制御装置にあっては、加速度の変
化が大きく、このため機械に衝撃、振動を与え、ねじの
ゆるみや接着個所の剥離等を生じて装置の寿命や精度を
低下させるばがりでなく、移動中における振動により、
例えば自動製図機においては所望の線分を正確に描くこ
とができず、又工作機械においては所望の切削ができな
い等の不都合が発生しやすく、この対策としてのパルス
周波数決定機構を必要とし装置が複雑、高価なものとな
る。
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、
構成簡素で、かつ、制御対象の機械に適合した速度パタ
ーンを生成することができ、衝撃や振動を大幅に抑制す
ることができるサーボ制御装置を提供するにある。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明は、制御対象を駆動
する駆動機構と、前記制御対象の目標移動量および目標
速度を指示する指示部とを備え、この指示部の指示に応
じて前記駆動機構を作動させるサーボ制御装置において
、前記目標移動量および前記目標速度に基づいて単位時
間当りの最大移動量の配列を決定する分配手段と、前記
配列の前後に移動量Ｏの単位時間を所定数付加する単位
一 時間付加手段と、前記単位時間移動量に対する重みの配
列を設定する重み設定手段と、前記単位時間のすべてに
ついて順に前記重みの配列にしたがって重みを与え平均
化してゆく平均化手段とを設けたことを特徴とする。
［作用コ 指示部により目標移動量と目標速度とが与えられると、
分配手段においては、まず、その両者から単位時間当り
の移動量を求め、これを単位時間の数だけ並へ、さらに
、このようにして並べられた当該移動量の配列の前後に
、所定の数だけ移動量Ｏの配列を行う。一方、重み設定
手段には、制御対象の機械の特性を考慮して複数の重み
の配列が設定される。次いで、全単位時間における最初
の単位時間から順に各単位時間の移動量に対して重みが
与えられる。この重みの付与は各単位時間の移動量と重
みの配列とを対応させて行なわれる。
重みが付与された各移動量は加算されて重みの和で除算
される（平均化される）。このような重み付与の操作が
、単位時間を１つずつずらしながら全単位時間について
なされる。このようにして単位時間毎の移動量、即ち速
度指令が演算され、適切な速度パターンが生成される。
［実施例コ 以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明する。
第１図は本発明の実施例に係るサーボ制御装置のブロッ
ク図である。図で、第５図に示す部分と同一部分には同
一符号を付して説明を省略する。
１０はマイクロコンピュータで構成される制御部である
。本実施例では、第５図に示す装置において、マイクロ
コンピュータ１、パルス分配器２および比較器３の機能
を制御部１０で行うものである。
次に、制御部１０の動作を第２図（ａ）〜（ｅ）に示す
グラフを参照しながら説明する。ここで、理解を容易に
するため、移動距離がＸ軸方向に６００ｍｍ、移動速度
が６０　ｍｍ　／　ｓｅｃという指令が入力された具体
例について説明する９制御部１０にこのような指令が入
力されると、制御部１０はこれらの値に基づいてＹ軸、
Ｙ軸の分配データを演算する。
分配データとは単位時間毎に出力される移動量のデータ
（単位時間の移動量であるから速度のデータに等しい。
）である。ここで、 Ｘ：Ｘ軸方向の目標距離 ｙ：Ｙ軸方向の目標距離 Ｑ＝位置Ａ、Ｂ間の距離 Ｖ二指令速度 Ｎ：移動時間 とすると、Ｙ軸の分配データＤｘ、Ｙ軸の分配データＤ
Ｙはそれぞれ次式で表わされる。
■　　　　　　　ｖ 上記の例では、ｘ　”　６００　、　ｙ　＝　Ｏ、ｖ　
＝　６０であるから、Ｎ”１０．Ｄｘ＝６０．Ｄｙ＝Ｏ
となる。即ち、分配データは単位時間Ｎ回（１０回）毎
に、移動量Ｄ！（６０）となる。
第２図（ａ）は上記Ｎ＝１０．ＤＸ＝６０の場合の分配
データの配列を示す。図で、横軸には時間が、縦軸には
移動量がとってあり、単位時間毎に移動量６０が１０回
出力されることが示されている。
このような分配処理により得られた第２図（ａ）に示さ
れる分配データには、移動量Ｏの単位時間が所定数付加
される。これが第２図（ｂ）に示すグラフに示されてい
る。即ち、分配データの前後に、それぞれ移動量Ｏの４
つの単位時間が挿入されている。
上記単位時間の付加により、単位時間の総数は１８とな
る。ここで、これら各単位時間に対しである定められた
重みｄを付与し、所定の演算により最初の単位時間から
順に速度指令値を算出してゆく処理が行なわれる。本実
施例では、上記重みｄを次のように定める。
ｄ１＝１．ｄ２＝２．ｄ３＝３．ｄ４＝３．ｄ。
これら重みの配列は、制御対象たる機械の特性（振動特
性や加減速特性等）を考慮しながらその特性に合った適
宜の速度パターンを生成することができるように決定さ
れる。第２図（ｂ）の左側端部に示すように、上記重み
の配列は最初の単位時間から順に、重みの配列順にした
がって対応せしめられる。なお、移動量Ｏの単位時間の
一方側の付加数（本実施例の場合は４）は重みの数（本
実施例の場合は５）から１を減じた数とされる。ここて
、 Ｘｉ：速度指令値 ｌ：速度指令値の各単位時間の番号（Ｏから始められる
） Ｓ：重みの合計 に：重みの個数 Ｘ：分配データ とすると、速度指令値Ｘ、は次式で表わされる。
この（３）式にしたがって、最初（第０番）の単位時間
の速度指令値を求めると、 １＋２＋３＋３＋３ となる。この速度指令値「１５」が第２図（ｃ）に示さ
れている。
次に、重みの配列は、その配列順を変更することなく１
単位時間だけずらして対応せしめられ、（３）式にした
がう演算が実行される。この演算により、第２図（ｄ）
に示すように第１番の単位時間の速度指令値「３０」が
決定される。全く同様に、第２図（ｅ）に示すように第
２番の単位時間の速度指令値「４５」が決定される。こ
のような処理が繰返えされ、最後に第２図（ｂ）の図で
右側端部に示すように重みの配列が単位時間に対応せし
められ、第１３番の速度指令値「５」が決定される。
第３図は上述の手段により得られた全速度指令値、即ち
速度パターンを示す。第３図でＴは加速時間を示す。こ
の場合、加速時間は単位時間で「５」である。
この速度指令値は制御部１０で単位時間毎に順次積算さ
れることによりＹ軸の位置指令値に変換され、位置検出
器９から出力されるＸ軸の現在位置（座標値）と比較さ
れ、両者の偏差が演算される。そして、演算された位置
偏差が制御部１０から減算器４に対して出力される。
なお、上記の動作はＸ軸方向の移動指令のみが入力され
たときのものであるが、Ｙ軸方向の移動指令が入力され
たときにも同様の動作が実行される。
このように、本実施例では、分配データに対して重みを
付与して平均化処理を行なうことにより速度指令値を得
るようにしたので、サーボ制御装置の構成を単に演算を
行なうだけの簡素な構成とすることができ、又、重みを
適宜選定することにより機械の特性に適合した速度パタ
ーンを生成することができ、これにより、衝撃や振動を
大幅に抑制することができる。一般に、機械が動き出す
ときの摩擦（静止摩擦）は機械が停止するときの摩擦（
動摩擦）より大きい。本実施例では、第３図から明らか
なようにこのような機械の特性に対応する非対称な速度
パターン（立上りが速く停止時は遅い）が生成され、上
記の効果が充分に発揮されている。
第４図は他の実施例の速度パターンを示す図である。こ
の実施例では、重みｄが次のように定められている。
ｄ１＝１．ｄ２＝２．ｄ３＝４．ｄ４＝２．ｄ５＝この
ような重み配列を用いることにより、図示のような対称
な速度パターンが得られ゛る。このような速度パターン
は、さぎの実施例の速度パターン（第３図）に比較して
より滑らかであるが、加減速時の最大加減速度は大きく
なっている。本実施例も、さきの実施例と同じ効果を奏
する。
なお、上記各実施例の説明では、重みの個数が５である
例について説明したが、上記の各側は理解を容易にする
ための例であり、実際の加速時間Ｔや減速時間は単位時
間２０以上であるのが通常である。したがって、重みの
数値や重みの個数は、上記の例に限らず機械の特性に応
じて自由に選定することができる。
［発明の効果］ 以上述べたように、本発明では、単位時間移動量に対す
る重みの配列を選定し、移動量Ｏの単位時間を分配デー
タ前後に所定数ずつ付加し、これに重みの配列を対応さ
せて平均化を行なって速度指令値を順次算出していくよ
うにしたので、サーボ制御装置の構成を簡素化すること
ができ、又、機械の特性に適合した速度パターンを得る
ことができ、ひいては機械の衝撃や振動を大幅に抑制す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例に係るサーボ制御装置のブロッ
ク図、第２図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　、　（
ｄ）　、　（ｅ）は速度パターンの生成過程を説明する
説明図、第３図および第４図は速度パターンを示す図、
第５図は従来のサーボ制御装置のブロック図である。 ４・・・・・・減算器、５・・・・・・増幅器、６・・
・・・・サーボモータ、７・・・・・負荷、８・・・・
・・速度発電機、９・・・・・・位〕 ＋２３３３ ＋２３３３ 時間 時間 第３ 図 第４図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 制御対象を駆動する駆動機構と、前記制御対象の目標移
    動量および目標速度を指示する指示部とを備え、この指
    示部の指示に応じて前記駆動機構を作動させるサーボ制
    御装置において、前記目標移動量および前記目標速度に
    基づいて単位時間当りの移動量の配列を決定する分配手
    段と、前記配列の前後に移動量０の単位時間を所定数付
    加する単位時間付加手段と、前記単位時間移動量に対す
    る重みの配列を設定する重み設定手段と、前記単位時間
    のすべてについて順に前記重みの配列にしたがって重み
    を与え平均化してゆく平均化手段とを設けたことを特徴
    とするサーボ制御装置。
JP63333626A 1988-12-29 1988-12-29 サーボ制御装置 Pending JPH02178811A (ja)

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JP63333626A JPH02178811A (ja) 1988-12-29 1988-12-29 サーボ制御装置
US07/458,345 US4968923A (en) 1988-12-29 1989-12-28 Servo control system
DE3943342A DE3943342C2 (de) 1988-12-29 1989-12-29 Servosteuersystem

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