JPH02275507A - フィードフォワード制御方式 - Google Patents

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〕 本発明は数値制御装置（ＣＮＣ）でサーボモータを制御
するフィードフォワード制御方式に関し、特に数値制御
部にフィードフォワード制御要素を有するフィードフォ
ワード制御方式に関する。

〔従来の技術〕

一般に、数値制御装置でのサーボモータの制御はフィー
ドバック制御によって行われている。しかし、数値制御
装置のサーボモータの制御では、指令された通路をより
正確に追従させるためには、フィードバック制御のみで
は充分ではない。それは、フィードバック制御のみでは
、工具通路のコーナ部等で、工具通路が指令された通路
から、サーボ系の遅れ分ずれてしまうからである。すな
わち、フィードバック制御のみではサーボ系の過渡特性
による影響を補償することはできない。

このために、数値制御装置のサーボモータの制御では、
フィードバック制御に加え、フィードフォワード制御を
行い、より制度の高い位置決め制御を行っている。この
ような数値制御装置でのフィードフォワード制御は、サ
ーボ回路側で行っていた。

第５図は従来の数値制御装置でのフィードフォワード制
御方式のブロック図である。数値制御部４０には補間器
４１があり、各軸の補間を行う。

実際は複数の軸があり、他の軸の構成も同じであるので
、図では１軸のみ示している。補間器４１の出力パルス
はサーボ回路５０に出力される。

出力パルスは加算器５１に入力され、加算器５１は出力
パルスからサーボモータ３０からの帰還パルスＰｆを差
引き比例要素５２に入力する。Ｐｇはポジションループ
ゲインである。比例要素５２の出力は加算器５３に入力
される。

一方、出力パルスはフィードフォワード要素５４に入力
される。αはフィードフォワード係数で、フィードフォ
ワードを効かせる度合いを決める。

α＝０でフィードフォワード制御を行わないことを意味
し、α＝１で連続系ならば理論上サーボの遅れは０にな
る。サーボ回路５０では数値制御部４０からの入力を微
分したものにαをかけ、加算器５３に加算゛する。Ｓは
微分を意味する。

加算器５３の出力はフィードフォワード項を加えたもの
となり、サーボモータ３０に速度指令ＶＣとして与えら
れる。サーボモータ３０はこの速度指令によって、回転
する。サーボモータ３０の特性に相当する積分要素３１
は、サーボモータの位置を位置帰還パルスＰｆとして、
加算器５１に帰還する。

第６図はサーボ回路５０が受は取る出力パルスのパルス
列の例を示す図である。横軸は時間、縦軸は一補間周期
Δを毎に数値制御部４０からサーボ回路５０に出力され
る出力パルス数を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

ブロックＮ１の区間では１補間周期あたり２゜２５パル
スに相当する速度が指令され、ブロックＮ２では１補間
周期あたり３．５パルスに相当する速度が指令されてい
るとする。出力パルスは数値制御部４０からサーボ回路
５０に、−補間周期毎にパルス単位で出力されるので、
ブロックＮ１では２パルスまたは３パルスが、Ｎ２では
３パルスまたは４パルスが周期的に出力される。

サーボ回路５０でフィードフォワード制御を行うと、フ
ィードフォワード制御部ｓ５４に第６図のパルスが入力
されるので、時刻Ｔ３、Ｔ７、Ｔ１０等では、本来速度
指令（ある時間単位での出力パルス）の変化がない個所
であるが、−補間周期毎に速度変化があったと見なされ
てフィードフォワード制御要素が動作してしまう。

逆に、時刻Ｔ９では本来は１．２５パルス分の速度変化
があったにもかがわらず、Ｉパルス分の速度変化しかな
いものと見なされて、フィードフォワード制御が正しく
行われない。

すなわち、サーボ回路５ｏでは、数値制御部４０からの
指令をパルス単位で受は取るので、速度変化が無い時で
も、１パルス分の指令のばらつきを速度変化とみなして
フィードフォワード制御を行い、かえって位置決め精度
を低下させ、加工誤差を増大させていた。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、数
値制御部の補間出力を精密に行い、その補間出力でフィ
ルドフォワード制御を実行するようにしたフィードフォ
ワード制御方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕 本発明では上記課題を解決するために、数値制御装置で
のサーボモータを制御するためのフィードフォワード制
御方式において、補間パルス単位以下の補間出力を出力
する補間器と、前記補間器からの補間出力からフィード
フォワード項を生成するフィードフォワード制御要素と
、前記補間出力に前記フィードフォワード項を加算した
出力を整数化する整数化回路と、前記整数化回路の出力
を受けて、サーボモータを制御するサーボ回路と、を有
することを特徴とするフィードフォワード制御方式が、 提供される。

〔作用〕

数値制御部では、出力パルス単位以下の少数も含めた単
位で補間できる補間器を設ける。この補間器の補間出力
で、数値制御部内に設けられたフィードフォワード制御
要素によって、正確なフィードフォワード項を求める。

このフィードフォワード項を補間出力に加え、サーボ回
路に出力する。

これによって、−補間単位ごとのパルス出力の見かけ上
の速度変化によるフィードフォワード制御の悪影響を防
ぐ。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明のフィードフォワード制御のブロック図
である。数値制御部１０には補間器１１があり、各軸の
補間を行う。実際は複数の軸があり、他の軸の構成も同
じであるので、図では１軸のみ示している。補間器１１
への指令は１μｍ単位であるが、直線補間あるいは円弧
補間等をおこなうと、一定パルス補間単位毎の各軸への
補間出力は小数を含°む数値となる。補間器１１はこの
小数を含んだ補間出力を出力する。

この補間出力はフィードフォワード制御要素１２に入力
される。フィードフォワード制御要素１２では入力を微
分したものにαをかけ、加算器１３に出力する。αはフ
ィードフォワード係数で、フィードフォワードを効かせ
る度合いを決める。

α＝０でフィードフォワード制御を行わないことを意味
し、α＝１で連続系ならば理論上サーボの遅れはＯにな
る。実際にはαは０と１の間の数値に設定される。これ
は制御すべきサーボモータ及びサーボ回路等によって、
実験的に決定される。

Ｓは微分を意味し、Ｐｇはサーボ回路２０のポジション
ゲインである。

補間器１１の小数を含む補間出力と、フィードフォワー
ド制御要素１２のａカは加算器１３で加算される。すな
わち、加算器１３の出力は補間器１１の補間出力にフィ
ードフォワード項を加えたものとなる。この出力は小数
点を含むので、整数化回路１４で補間単位ごとの整数パ
ルスに変換されて、サーボ回路２０に送られる。なお、
数値制御部１０のフィードフォワード制御のフローチャ
ート及び整数化回路１４の詳細については後述する。

数値制御部１０の出力パルスは補間周期ごとにサーボ回
路２０に送られる。この出力パルスはサーボ回路２０の
加算器２１に入力される。加算器２１は出力パルスから
サーボモータ３０からの帰還パルスＰｆを差引き比例要
素２２に入力する。

Ｐｇは比例ゲイン要素のポジションループゲインである
。比例要素２２の出力、すなわち速度指令ＶＣはサーボ
モータ３０に送られる。

サーボモータ３０はこの速度指令Ｖｃによって回転する
。サーボモータ３０に設けられた速度検出器に相当する
積分要素３１は、サーボモータの位置を位置帰還パルス
Ｐｆとして、加算器２１に帰還する。

第２図は数値制御部のフィードフォワード制御のフロー
チャートである。図において、Ｓに続く数値はステップ
番号を示す。

〔Ｓ１〕補間器１１によって、補間が行われる。

この補間出力は少数を含む単位まで行われる。

〔Ｓ２〕フイードフオワード要素１２によって、フィー
ドフォワード項を求める。

〔Ｓ３〕フイ一ドフオワード項を補間出力に加算器１３
で加える。

〔Ｓ４〕補間出力を整数化回路１４で整数化する。

〔Ｓ５〕整数化した出力パルスをサーボ回路２０に出力
する。

第３図はフィードフォワード制御要素が受は取る補間出
力の例を示す図である。横軸は時間、縦軸はパルス数を
示す。パルス数は一補間周期Δを毎に補間器１１から補
間出力として出力されるが、補間器１１は小数まで含む
補間出力を出力するので、ブロックＮＡでは常に２．２
５パルス、ブロックＮＢでは３．５パルスであり、第６
図のような同一ブロック内での変動はなく、フィードフ
ォワード制御はＴ９のみで行われ、その他の個所では実
行されないので、第６図のような不具合は解消される。

第４図は整数化回路の詳細図である。整数化回路１３は
入力レジスタ１４、小数レジスタ１５、加算器１６及び
加算器１７から構成されている。

補間器１１からの補間出力は入力レジスタ１４に格納さ
れる。補間出力は整数部が１４ａであり、小数部が１４
ｂに格納される。小数部１４ｂは加算器１６で小数レジ
スタ１５の内容と加算され、オーバフローがあれば、オ
ーバフローは入力レジスタの整数部分１４ａに加算器１
７で加算され、出力される。オーバフローがなければ、
入力レジスタＩ４の整数部のみが出力される。入力レジ
スタ１４の小数部１４ｂと小数レジスタ１５の加算結果
はあらたに小数レジスタ１５に格納される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、数値制御部の補間器で
小数を含む補間出力を出力し、その補間出力でフィード
フォワード制御を行うように構成したので、正確なフィ
ードフォワード制御が可能になり、数値制御装置の軌跡
精度が改善され、加工精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィードフォワード制御のブロック図
、 第２図は数値制御部のフィードフォワード制御のフロー
チャート、 第３図はフィードフォワード制御要素が受は取る補間出
力を示す図、 第４図は整数化回路の詳細図、 第５ズは従来の数値制御装置でのフィードフォワード制
御のブロック図、 第６図はサーボ回路が受は取るパルス列の例を示す図で
ある。 数値制御部 補間器 フィードフォワード制御要素 加算器 整数化回路 サーボ回路 ゛　加算器 比例要素 サーボモータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）数値制御装置でのサーボモータを制御するための
   フィードフォワード制御方式において、補間パルス単位
   以下の補間出力を出力する補間器と、 前記補間器からの補間出力からフィードフォワード項を
   生成するフィードフォワード制御要素と、前記補間出力
   に前記フィードフォワード項を加算した出力を整数化す
   る整数化回路と、 前記整数化回路の出力を受けて、サーボモータを制御す
   るサーボ回路と、 を有することを特徴とするフィードフォワード制御方式
   。
2. （２）前記フィードフォワード制御要素は前記補間出力
   を微分する微分要素から構成されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のフィードフォワード制御方式
   。
3. （３）前記整数化回路は、入力レジスタ、小数点レジス
   タ、入力レジスタと小数レジスタの内容を加算する第１
   の加算器、前記第１の加算器のオーバーフローと前記入
   力レジスタの整数部を加算する第２の加算器からなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のフィードフ
   ォワード制御方式。