JPH03108010A - 位置制御装置 - 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、例えばＮＣ工作機械やロボットのコントロー
ラに使用される位置制御装置に係わり、特に測度制御部
を複数用いて位置制御を行い複数軸の同期運転を行うよ
うにした数値制御装置に使用される位置制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

第２図は、ＮＣ工作機械やロボットのコントローラに使
用されている従来の位置制御装置の一例を表わしたもの
である。この位置制御装置は、加算器１１とこの出力側
に配置された遅延手段１２とを備えている。遅延手段１
２の出力は乗算器１３と加算器１１に供給されるように
なっている。

加算器１１は、単位時間ごとの指令移動量Ｐとモータ移
動量Ｒとを入力して、これらの差分を遅延手段１２の遅
延出力に加算する。遅延手段１２は、加算器１１の加算
結果Ａを入力して、これを単位サンプル時間だけ遅延さ
せて出力する。この関係を、単位サンプル時間の遅延を
表わす量Ｚｍｌを用いて記述すると、次の（１）式のよ
うになる。

Ａ　＝　Ａ　Ｚ−’　＋　Ｐ　−Ｒ・・・・・・　（１
）乗算器１３は、遅延手段１２の遅延出力Ａ　Ｚ−’に
、位置制御の応答性を決定するゲインＫを乗じ、この結
果を速度制御指令Ｑとして速度制御部１５に供給する。

速度制御指令Ｑは次の（２）式で表わすことができる。

Ｑ＝ＫＡＺ ・・・・・・　（２） 速度制御部１５では、速度制御指令Ｑを入力して、この
出力側に接続されたモータ１６の回転速度の制御を行う
。モータ１６の回転は、エンコーダ等の位置検出器１７
によって検出される。位置検出器１７は、単位サンプル
時間ごとのモータ移動量Ｒを加算器１１に出力すること
になる。ここで単位サンプル時間当たりのモータ移動ｉ
Ｒは、モータ１６の回転速度とほぼ等価と考えてよい。

このように第２図に示した従来の位置制御装置は、全体
としてみると指令移動量Ｐを人力してモータ移動ＩＲを
フィードバックするフィードバック制御システムとなっ
ている。

この第２図の装置の応答について考察する。今、速度制
御部１５から位置検出器１７の出力までの応答特性が単
位サンプリング時間のｎ倍の応答むだ時間をもったむだ
時間要素だけで表わされるものとする。このとき（３）
式が成立する。

Ｒ＝ＱＺ ・・・・・・　（３） この場合、指令移動量Ｐからモータ移動ｆｆ１Ｒの伝達
関数は、（１）〜（３）式を基にして次の（４）式のよ
うに表わすことができる。

Ｒ／Ｐ＝ＫＺ−”−’／［１−（１−ＫＺ−″）Ｚ−’
］・・・・・・　（４） 第３図は、この（４）式の伝達関数において、Ｋ＝０．
０５とした場合のステップ応答を示したものである。速
度制御部１５のむだ時間の大きさを表わす数値ｎ値によ
って過渡特性が大きく異なることがわかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように従来の位置制御装置では、むだ時間の大きさ
を表わす数値ｎ値によって過渡特性が大きく異なる。し
たがって、異なる応答むだ時間を有する複数の速度制御
部をそれぞれ用いて複数の軸の位置制御を行うようにす
ると、次のような問題が生じる。すなわち、例えば複数
の軸を用いて経路の追従制御等の同期運転を行うことに
すると、速度制御部の応答むだ時間の大きさによってこ
れらの位置制御装置の過渡応答が異なるため、軸間で同
期誤差が発生することになる。この結果として、これら
複数の軸を有するシステム全体では経路を正しく追従す
ることができなくなる。

そこで本発明の目的は、応答むだ時間を有する複数の速
度制御部を用いて位置制御を行う際であっても、これら
の過渡特性を一致させることのできる位置制御装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、（ｉ）位置制御を行うためのモータと、（
ｉｉ）このモータの速度を制御する上で固有の応答むだ
時間を有する速度制御部と、（ｉｉｉ　）この速度制御
部に出力する速度制御指令を任意の時間だけ遅延させて
出力させる速度制御指令遅延手段とを位置制御装置に具
備させる。

すなわち本発明では、それぞれの速度制御部の固有の応
答むだ時間に応じて速度制御指令を適宜遅延させること
にして、それぞれの速度側′Ｈ部における応答むだ時間
を見掛は上一致させる。

〔実施例〕

以下、実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例における位置制御装置を表わ
したものである。この第１図で第２図と同一部分には同
一の符号を付しており、これらの説明を適宜省略する。

この位置制御装置は第２図に示した従来の位置制御装置
と同様に加算器１１、遅延手段１２、乗算器１３を備え
ている。乗算器１３から出力される速度制御指令Ｑは、
遅延制御ｆｐｆ）２１を介して速度制御部１５に入力さ
れるようになっている。速度制御部１５はモータ１６の
回転速度の制御を行う。モータ１６の回転は、エンコー
ダ等の位置検出器１７によって検出され、モータ移動量
Ｒとして加算器１１に出力される。

この装置で、遅延制御部２１は遅延手段２２をＭ段（た
だしＭは十分大きな整数）接続した直列回路と、これら
の遅延手段２２の任意の段数口の出力を外部出力として
取り出すようにした選択回路とによって構成されている
。この例では、ｍ段目（ｍ＜Ｍ）の出力が速度制御指令
Ｑ′として速度制御部１５に出力される様子を表わして
いる。

速度制御指令Ｑ′は、遅延制御部２１に入力された速度
制御指令Ｑをｍサンプル時間だけ遅延させたものであり
、次の（５）式で表わすことができる。

Ｑ’　　＝ＱＺ ・・・・・・　（５） 次に、このような位置制御装置の応答について考察する
。

先の説明と同様に、速度制御部１５の応答特性が（３）
式の単位サンプル時間のｎ倍の応答むだ時間を有するむ
だ時間要素であるとする。この場合、指令移動量Ｐから
モータ移動量Ｒの伝達関数は次の（６）式となる。

Ｒ／　Ｐ　＝　Ｋ　Ｚ−’−’−’／［１−（１−Ｋ　
Ｚリーｈ）　Ｚ−’］・・・・・・　（６） この（６）式は、（４）式でｎの項を（ｎ＋ｍ）に置き
換えたものと同一である。

すなわち、 Ｎ＝ｎ＋ｍ ・・・・・・　（７） と置くと、（６）式は次の（８）式のように（４）式と
一致する。

Ｒ／Ｐ＝ＫＺ−”−’／［１−（ｌ−ＫＺ−’）Ｚ−’
］（８） この位置制御装置のステップ応答は、第３図で数値ｎを
数値Ｎに置き換えたものと同じである。

以上説明した本実施例の位置制御装置は、遅延制御部２
１の遅延量を遅延手段２２の段数によって調整すること
ができる。したがって、速度制御部１５をそれぞれ有す
る位置制御装置を複数用いて対応する複数軸の位置制御
を行う場合には、その中の最も大きな応答むだ時間をも
つ速度制御部を見つけ、この速度制御部が有する固有の
応答むだ時間と他の速度制御部がそれぞれ有する固有の
応答むだ時間の差を求める。そして、これらの差に相当
する分だけこれら他の速度制御部の遅延制御部２１の遅
延量を増加方向の段数に設定する。

これにより、最も大きな応答むだ時間をもつ速度制御部
に他の速度制御部の応答むだ時間を合わせることかでき
る。この結果、すべての速度制御部で応答が完全に一致
することになり、複数の速度制御部に対応させて複数軸
の位置制御を行う場合であっても過渡応答で発生してい
た同期誤差を零にすることができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、それぞれの速度制
御部の固有の応答むだ時間の長短に応じてこれらが全体
として一致するように速度制御指令を適宜遅延させるこ
とにしたので、応答むだ時間の長短によって過渡応答が
異なる場合でも過渡応答を正確に一致させることができ
、これまで過渡応答で発生していた位置誤差をなくすこ
とができる。したがって、複数の軸の位置制御を行う場
合における同期誤差を零にすることができる。

また、異なった位置制御装置間でそれらの応答特性を予
め一致させておけば、１つの装置が故障したときでも他
の装置と交換して同一特性の確保させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における位置制御装置の回路
構成を示すブロック図、第２図は従来の位置制御装置の
回路構成を示すブロック図、第３図はに＝０．０５とし
た場合のステップ応答を示した特性図である。 １５・・・・・・速度制御部、１６・・・・・・モータ
、１７・・・・・・位置検出器、２１・・・・・・遅延
制御部、２２・・・・・・遅延手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　位置制御を行うためのモータと、 このモータの速度を制御する上で固有の応答むだ時間を
   有する速度制御部と、 この速度制御部に出力する速度制御指令を任意の時間だ
   け遅延させて出力させる速度制御指令遅延手段 とを具備することを特徴とする位置制御装置。