JPH0361201B2 - - Google Patents
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- JPH0361201B2 JPH0361201B2 JP23197482A JP23197482A JPH0361201B2 JP H0361201 B2 JPH0361201 B2 JP H0361201B2 JP 23197482 A JP23197482 A JP 23197482A JP 23197482 A JP23197482 A JP 23197482A JP H0361201 B2 JPH0361201 B2 JP H0361201B2
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- speed
- speed information
- function
- acceleration
- generates
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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
- G05B19/416—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 characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(1) 発明の技術分野
本発明は、オペレータからの指令、作業環境の
種々の情報等に基づいて、サーボ機構に対する運
動計画を立てる計算機と、実際に対象物を操作す
るサーボモータの間にあつて、計算機の指令に基
づいてあらかじめ決められた範囲の低レベルの判
断と処理を行ないながらサーボモータの動作を管
理する関数発生器又はサーボ制御装置に関する。
種々の情報等に基づいて、サーボ機構に対する運
動計画を立てる計算機と、実際に対象物を操作す
るサーボモータの間にあつて、計算機の指令に基
づいてあらかじめ決められた範囲の低レベルの判
断と処理を行ないながらサーボモータの動作を管
理する関数発生器又はサーボ制御装置に関する。
(2) 技術の背景
サーボ機構を用いた各種工作機械、半導体ボン
デング装置、工業用ロボツト等では、サーボ機構
の動作の高速化や多軸化に伴なつて、最近はサー
ボモータ周りの低レベルの処理例えば位置制御、
速度制御等を計算機から独立した専用の制御装置
で実行させることが行われている。
デング装置、工業用ロボツト等では、サーボ機構
の動作の高速化や多軸化に伴なつて、最近はサー
ボモータ周りの低レベルの処理例えば位置制御、
速度制御等を計算機から独立した専用の制御装置
で実行させることが行われている。
この種の制御装置は、サーボモータに移動を指
令する位置情報を時間とともに変化する連続な関
数（比較位置関数と呼ばれる）として出力するも
のであるので、この意味から関数発生器とも呼ば
れる。
令する位置情報を時間とともに変化する連続な関
数（比較位置関数と呼ばれる）として出力するも
のであるので、この意味から関数発生器とも呼ば
れる。
この関数発生器の発生する位置関係において
は、モータの発生力（位置関数の加速度成分に比
例する）が有限であるという物理的制約からその
微分量である速度関数についても連続であること
が要求される。また、これらの関数を発生させる
場合の基本的要求として、希望する目標位置へ正
確に導く位置関数であり、かつ目標位置に到達し
た時の速度が零となるように減速されることが要
求される。さらに、加・減速時の加速度の大きさ
には、モータの発生力の制約等から上限値があ
り、これを越えるとモータは追従できなくなる。
一方、高速動作を行わせるためには加速度はでき
るだけ大きい値にすることが要求される。
は、モータの発生力（位置関数の加速度成分に比
例する）が有限であるという物理的制約からその
微分量である速度関数についても連続であること
が要求される。また、これらの関数を発生させる
場合の基本的要求として、希望する目標位置へ正
確に導く位置関数であり、かつ目標位置に到達し
た時の速度が零となるように減速されることが要
求される。さらに、加・減速時の加速度の大きさ
には、モータの発生力の制約等から上限値があ
り、これを越えるとモータは追従できなくなる。
一方、高速動作を行わせるためには加速度はでき
るだけ大きい値にすることが要求される。
これらの要件を満すために、目標位置に接近し
て減速する場合に、少くとも現在の位置と目標位
値との差の関数として減速関数（減速曲線）を生
成する機構を備えていることが、関数発生器とし
て必要である。
て減速する場合に、少くとも現在の位置と目標位
値との差の関数として減速関数（減速曲線）を生
成する機構を備えていることが、関数発生器とし
て必要である。
(3) 従来技術と問題点
このような関数発生器として、最近では任意の
移動量の指令に対して前記の制約を満足しながら
リアルタイム（実時間）で位置関数を発生できる
ことはもちろん、移動中に任意に指令される指示
速度に対して有限な一定の加速度をもたせた速度
関数を生成しながらこれに追従して行き、目標位
置に接近すると前記速度関数、連続の条件を満た
しながら減速動作に移行する等かなり高度なもの
も現われている。（例えば特開昭56−22106号公報
参照） ところで、サーボモータをよりきめ細かくコン
トロールするために、加速度をも任意に計算機か
ら指令できるような関数発生器を作りたいという
要求がされるようになつてきた。しかしながら前
記の関数発生器においては、速度関数を決定する
機構が計算機の指示速度に追従する部分と、目標
位置に接近して減速曲線にしたがう部分の２系続
があるため、両者の加速度を同一にするだけでも
相当な困難があつた。
移動量の指令に対して前記の制約を満足しながら
リアルタイム（実時間）で位置関数を発生できる
ことはもちろん、移動中に任意に指令される指示
速度に対して有限な一定の加速度をもたせた速度
関数を生成しながらこれに追従して行き、目標位
置に接近すると前記速度関数、連続の条件を満た
しながら減速動作に移行する等かなり高度なもの
も現われている。（例えば特開昭56−22106号公報
参照） ところで、サーボモータをよりきめ細かくコン
トロールするために、加速度をも任意に計算機か
ら指令できるような関数発生器を作りたいという
要求がされるようになつてきた。しかしながら前
記の関数発生器においては、速度関数を決定する
機構が計算機の指示速度に追従する部分と、目標
位置に接近して減速曲線にしたがう部分の２系続
があるため、両者の加速度を同一にするだけでも
相当な困難があつた。
さらに同じ構成のままで加速度を変えるため
に、指示速度に追従する部分と減速曲線に従つて
自立的に減速する部分の両方について必要な加速
度となるような回路定数を計算して設定する等の
方法がとられていたが、その場合は多大の時間を
必要とする難点があつた。
に、指示速度に追従する部分と減速曲線に従つて
自立的に減速する部分の両方について必要な加速
度となるような回路定数を計算して設定する等の
方法がとられていたが、その場合は多大の時間を
必要とする難点があつた。
(4) 発明の目的
本発明の目的は、このような問題を改善するた
めに、まつたく任意の加速度が指定されても指示
速度に追従する部分と減速曲線に従つて自立的に
減速する部分の両方について常に同一の加速度と
なるような関数発生器を提供することである。換
言すれば、ただ一つのパラメータが与えられる
と、瞬時に必要な加速度をとるような回路構成に
セツトアツプされるような関数発生器を提供する
ことを目的とする。
めに、まつたく任意の加速度が指定されても指示
速度に追従する部分と減速曲線に従つて自立的に
減速する部分の両方について常に同一の加速度と
なるような関数発生器を提供することである。換
言すれば、ただ一つのパラメータが与えられる
と、瞬時に必要な加速度をとるような回路構成に
セツトアツプされるような関数発生器を提供する
ことを目的とする。
(5) 発明の構成
この目的を達成するため、本発明の関数発生器
では、始動時の加速のため、あるいは移動中に新
たに指令された指示速度に追従するために、定加
速度特整を持つ速度情報を生成する第１の速度情
報生成手段と、対象物体のあらかじめ設定された
目標位置と移動中の各瞬時における比較位置関数
の差の関数として、定加速度特性を持つ減速曲線
を生成する第２の速度情報生成手段を有し、移動
開始より指示速度に追従する動作を行う指示速度
追従動作時には第１の速度生成手段が発生する第
１の速度情報を用い、目標に接近して自立的に減
速を行う自立的減速時には第２の速度情報生成手
段が発生する第２の速度情報を用いて前記比較位
置関数を生成する関数発生器であつて、一方の入
力として供給されたパルス列信号と他方の入力と
して供給された２進数値の積に比例した周波数の
パルス列を出力する第１の変換手段及び第２の変
換手段と、第１の変換手段に定周波数のパルス列
と、計算機から指令された指示加速度の平方根に
比例する２進数値を入力する手段と、第１の変換
手段の出力パルス列をクロツクパルス源として前
記指示速度に追従する前記第１の速度情報を出力
する第１のカウンタ手段と、前記第２の変換手段
の一方の入力として前記第１の変換手段の出力パ
ルスを供給し、他方の入力として前記指示速度追
従動作時には前記第１のカウンタ手段からの第１
の速度情報を供給し、前記自立的減速動作時には
前記第２の速度情報を供給する手段と、前記第２
の変換手段からの各速度情報を示すパルス列をク
ロツク源として前記比較位置関数を発生する第２
のカウンタ手段を有し、あらかじめ指示された定
加速度をもつた第１の速度情報および第２の速度
情報を発生することを特徴とする。
では、始動時の加速のため、あるいは移動中に新
たに指令された指示速度に追従するために、定加
速度特整を持つ速度情報を生成する第１の速度情
報生成手段と、対象物体のあらかじめ設定された
目標位置と移動中の各瞬時における比較位置関数
の差の関数として、定加速度特性を持つ減速曲線
を生成する第２の速度情報生成手段を有し、移動
開始より指示速度に追従する動作を行う指示速度
追従動作時には第１の速度生成手段が発生する第
１の速度情報を用い、目標に接近して自立的に減
速を行う自立的減速時には第２の速度情報生成手
段が発生する第２の速度情報を用いて前記比較位
置関数を生成する関数発生器であつて、一方の入
力として供給されたパルス列信号と他方の入力と
して供給された２進数値の積に比例した周波数の
パルス列を出力する第１の変換手段及び第２の変
換手段と、第１の変換手段に定周波数のパルス列
と、計算機から指令された指示加速度の平方根に
比例する２進数値を入力する手段と、第１の変換
手段の出力パルス列をクロツクパルス源として前
記指示速度に追従する前記第１の速度情報を出力
する第１のカウンタ手段と、前記第２の変換手段
の一方の入力として前記第１の変換手段の出力パ
ルスを供給し、他方の入力として前記指示速度追
従動作時には前記第１のカウンタ手段からの第１
の速度情報を供給し、前記自立的減速動作時には
前記第２の速度情報を供給する手段と、前記第２
の変換手段からの各速度情報を示すパルス列をク
ロツク源として前記比較位置関数を発生する第２
のカウンタ手段を有し、あらかじめ指示された定
加速度をもつた第１の速度情報および第２の速度
情報を発生することを特徴とする。
(6) 発明の実施例
本発明の一実施例を第１図及び第２図により説
明する。
明する。
第１図は本発明の関数発生器のブロツク図を示
したものであり、第２図はその動作説明図であ
る。
したものであり、第２図はその動作説明図であ
る。
そして第１図において点線部分２０は関数発生
であり、同じく３０はサーボ機構である。
であり、同じく３０はサーボ機構である。
まず関数発生器２０において、１，２はバイナ
リ・レイト・マルチブライヤ（以下BRMとい
う）で、入力のパルス列の周波数と２進数値の積
に相当する周波数のパルス列を出力する機能を有
する。３，４はアツプ・ダウン型のカウンタで、
アツプ側にパルスが入力されるとカウントアツプ
し、ダウン側にパルスが入力されるとカウントダ
ウンする。５，６は２進数値の大きさを比較し
て、＞，＝，＜の３つの大小関係の判定結果を出力
するコンパレータ、７はコンパレータ５の判定に
よりカウンタ３へのパルス列の流れを切り替える
切替スイツチ、８はコンパレータ６の判定により
BRM２への２進数値を選択するデータセレク
タ、９は移動方向によりカウンタ４へのパルス列
の流れを切り替える切替スイツチ、１０は目標位
置Xcと比較位置関数Xrの差の絶対値を演算する
絶対値演算回路、１１，１２は入力の平方根の数
値表がが記憶されたリードオンリーメモリよりな
る平方根ROM、１３は定周波数のパルス列を発
振するオシレータ、１４はＤ／Ａコンバータ、１
５は加速度の絶対値に対して負・ゼロ・正の符号
を与える符号選択回路である。
リ・レイト・マルチブライヤ（以下BRMとい
う）で、入力のパルス列の周波数と２進数値の積
に相当する周波数のパルス列を出力する機能を有
する。３，４はアツプ・ダウン型のカウンタで、
アツプ側にパルスが入力されるとカウントアツプ
し、ダウン側にパルスが入力されるとカウントダ
ウンする。５，６は２進数値の大きさを比較し
て、＞，＝，＜の３つの大小関係の判定結果を出力
するコンパレータ、７はコンパレータ５の判定に
よりカウンタ３へのパルス列の流れを切り替える
切替スイツチ、８はコンパレータ６の判定により
BRM２への２進数値を選択するデータセレク
タ、９は移動方向によりカウンタ４へのパルス列
の流れを切り替える切替スイツチ、１０は目標位
置Xcと比較位置関数Xrの差の絶対値を演算する
絶対値演算回路、１１，１２は入力の平方根の数
値表がが記憶されたリードオンリーメモリよりな
る平方根ROM、１３は定周波数のパルス列を発
振するオシレータ、１４はＤ／Ａコンバータ、１
５は加速度の絶対値に対して負・ゼロ・正の符号
を与える符号選択回路である。
また、サーボ機構３０は公知のサーボ機構と同
じ構成のもので、減算器３１，３２、増幅器３
３、サーボモータ３４、エンコーダ３５、現在位
置を示すカウンタ３６、閉ループ制御器３７から
なる。
じ構成のもので、減算器３１，３２、増幅器３
３、サーボモータ３４、エンコーダ３５、現在位
置を示すカウンタ３６、閉ループ制御器３７から
なる。
次に第１図の動作を、第２図のグラフ、波形図
とともに説明する。
とともに説明する。
図示しない計算機は、対象物の位置や速度を検
出して２進数値からなる目標位置Xcと指示速度
Vcを与える。また、対象物の追従特性、サーボ
モータの発生力等から２進数値からなる指示加速
度αcが与えられる。
出して２進数値からなる目標位置Xcと指示速度
Vcを与える。また、対象物の追従特性、サーボ
モータの発生力等から２進数値からなる指示加速
度αcが与えられる。
第２図は、指示速度Vcと指示加速度αcの指示
内容の変化を示すグラフで、T0〜T5間は指示加
速度αcはαc1で（第２図Ｂ）、指示速度VcはT0〜
T2間はVc1，T2〜T5間はVc1である場合を（第２
図Ａ）、またT6〜T12間は指示加速度αcはαc2で
（第２図Ｄ）、指示速度Vcは、T6〜T8間はVc3、
T8〜T10間はVc4、T10〜T12間はVc5である場合
（第２図Ｃ）を示している。
内容の変化を示すグラフで、T0〜T5間は指示加
速度αcはαc1で（第２図Ｂ）、指示速度VcはT0〜
T2間はVc1，T2〜T5間はVc1である場合を（第２
図Ａ）、またT6〜T12間は指示加速度αcはαc2で
（第２図Ｄ）、指示速度Vcは、T6〜T8間はVc3、
T8〜T10間はVc4、T10〜T12間はVc5である場合
（第２図Ｃ）を示している。
以下、各時間区分に従つて説明する。
(1) 時間Ｔ＝T0すなわち静止時
カウンタ３の値は零を示し、カウンタ４の値は
以前の移動の時に与えられた目標位置の値が入つ
ており、サーボモータ３４をその以前の位置に位
置決めしている。
以前の移動の時に与えられた目標位置の値が入つ
ており、サーボモータ３４をその以前の位置に位
置決めしている。
次に計算機から新たな目標位置Xcが入力され
ると、絶対値演算回路１０は対象物の位置Xr（こ
の値は時々刻々変化する）と目標位置Xcの差の
絶対値を出力し、平方根ROM１１はその平方根
√｜〜｜を出力する。カウンタ３の出力ａ
（零）＜平方根ROM１１の出力ｂであるので、コ
ンパレータ６はデータセレクタ８を切り替えてカ
ウンタ３の出力をBRM２に導く。
ると、絶対値演算回路１０は対象物の位置Xr（こ
の値は時々刻々変化する）と目標位置Xcの差の
絶対値を出力し、平方根ROM１１はその平方根
√｜〜｜を出力する。カウンタ３の出力ａ
（零）＜平方根ROM１１の出力ｂであるので、コ
ンパレータ６はデータセレクタ８を切り替えてカ
ウンタ３の出力をBRM２に導く。
次に指示加速度αc＝αc1が与えられると、αc1
の平方根に比例した周波数のパルス列がBRM１
から出力される。
の平方根に比例した周波数のパルス列がBRM１
から出力される。
(2) 指示速度追従動作
指示速度追従動作は動作開始から計算機から指
示された指示速度Vc1，Vc2に定加速度αc1で追従
する動作である。
示された指示速度Vc1，Vc2に定加速度αc1で追従
する動作である。
（２−１）T0＜Ｔ＜T1
指示速度Vc＝Vc1が与えられ移動開始が指令
されると、切替スイツチ９が動作して（Vc＞０
のときアツプ側、Vc＜０のときはダウン側）、カ
ウンタ４の計数を開始する。Vc1＝Ｃ＞カウンタ
３の出力ａであるのでコンパレータ５が切替スイ
ツチをアツプ側に切替えると、カウンタ３は
BRM１の出力パルスを計数する。BRM１の出
力パルスは√1に比例するので、カウンタ３の
出力ａは移動位置に対して定加速度αc1で変化す
る第１の速度情報を示す。
されると、切替スイツチ９が動作して（Vc＞０
のときアツプ側、Vc＜０のときはダウン側）、カ
ウンタ４の計数を開始する。Vc1＝Ｃ＞カウンタ
３の出力ａであるのでコンパレータ５が切替スイ
ツチをアツプ側に切替えると、カウンタ３は
BRM１の出力パルスを計数する。BRM１の出
力パルスは√1に比例するので、カウンタ３の
出力ａは移動位置に対して定加速度αc1で変化す
る第１の速度情報を示す。
カウンタ３の出力ａは、さらにBRM２に導か
れているため、カウンタ４の値の変化率はカウン
タ３の値によつて増減して対象物の比較位置Xr
を出力する。
れているため、カウンタ４の値の変化率はカウン
タ３の値によつて増減して対象物の比較位置Xr
を出力する。
また、２進数値からなる指示加速度αc1はＤ／
Ａ変換器１４でアナログ量に変換されて符号選択
回路１５に供給される。一方コンパレータ５は前
述のようにｃ＞ａのときは切替スイツチ７をアツ
プ側に切り替えるが、同時に符号選択回路１５を
動作させてその符号を正にする。したがつて、符
号選択回路１５から出力される比較加速度αrは、
T0〜T1間は第２図Ｂに示すように、正の符号で
大きさがαc1の加速度を示すことになる。
Ａ変換器１４でアナログ量に変換されて符号選択
回路１５に供給される。一方コンパレータ５は前
述のようにｃ＞ａのときは切替スイツチ７をアツ
プ側に切り替えるが、同時に符号選択回路１５を
動作させてその符号を正にする。したがつて、符
号選択回路１５から出力される比較加速度αrは、
T0〜T1間は第２図Ｂに示すように、正の符号で
大きさがαc1の加速度を示すことになる。
サーボ機構３０は公知の動作に従つて定加速
（＋αc1）でサーボモータ３４を駆動し、対象物を
目標位置Xcに向け移動させる。
（＋αc1）でサーボモータ３４を駆動し、対象物を
目標位置Xcに向け移動させる。
この動作状態はカウンタ３の出力すなわち第１
の速度情報ａが指示速度Vc1に達するまで持続す
る。
の速度情報ａが指示速度Vc1に達するまで持続す
る。
（２−２） T1≦Ｔ＜T2
時間T1において、カウンタ３の出力ａが指示
速度Vc1に達すると、ａ＝ｃとなるのでコンパレ
ータ５は切替スイツチ７を中央の端子に切り替え
てカウンタ３の計数動作を停止させ、それと同時
に符号選択回路１５の符号を零とする。したがつ
て、T1〜T2間ではカウンタ３の出力ａは第２図
Ａに示すようにVc1を指示し、符号選択回路１５
の出力αrは第２図Ｂに示すように零を示すこと
になる。
速度Vc1に達すると、ａ＝ｃとなるのでコンパレ
ータ５は切替スイツチ７を中央の端子に切り替え
てカウンタ３の計数動作を停止させ、それと同時
に符号選択回路１５の符号を零とする。したがつ
て、T1〜T2間ではカウンタ３の出力ａは第２図
Ａに示すようにVc1を指示し、符号選択回路１５
の出力αrは第２図Ｂに示すように零を示すこと
になる。
その他の部分は（２−１）と同じ動作を継続す
るので、サーボモータ３４は、定速度Vc1で回転
しながら対象物を引き続き目標位置Xcに向け移
動させる。
るので、サーボモータ３４は、定速度Vc1で回転
しながら対象物を引き続き目標位置Xcに向け移
動させる。
この動作状態は、計算機がT2で新たな指示速
度Vc2を指令するまで継続する。
度Vc2を指令するまで継続する。
（２−３）T2≦Ｔ＜T3
指示速度Vcが時間T2においてVc1より低いVc2
に指令されると、ａ＞ｃとなるので、コンパレー
タ５は切替スイツチ７をダウン側に切替えてカウ
ンタ３をダウン計数を開始させ、それと同時に符
号選択回路１５の出力αrの符号を負にする。し
たがつて、T2〜T3間においてはカウンタ３は平
方根ROM１１の出力パルス列によつて、第２図
に示すように指示速度Vc1から定加速度αc1で減
速する第１の速度情報を発生し、符号選択回路１
５は第２図Ｂに示すように負の符号でαc1の大き
さをもつた比較加速度αrを発生する。
に指令されると、ａ＞ｃとなるので、コンパレー
タ５は切替スイツチ７をダウン側に切替えてカウ
ンタ３をダウン計数を開始させ、それと同時に符
号選択回路１５の出力αrの符号を負にする。し
たがつて、T2〜T3間においてはカウンタ３は平
方根ROM１１の出力パルス列によつて、第２図
に示すように指示速度Vc1から定加速度αc1で減
速する第１の速度情報を発生し、符号選択回路１
５は第２図Ｂに示すように負の符号でαc1の大き
さをもつた比較加速度αrを発生する。
その他の部分は、（２−１）〜（２−２）と同
じ動作を継続するので、サーボモータ３４は、定
加速度（−αc1）で減速回転しながら、引き続き
対象物を目標位置Xcに向け移動させる。
じ動作を継続するので、サーボモータ３４は、定
加速度（−αc1）で減速回転しながら、引き続き
対象物を目標位置Xcに向け移動させる。
この動作状態は、カウンタ３の出力ａがVc1か
ら新たな指示速度Vc2に到達するまで継続する。
ら新たな指示速度Vc2に到達するまで継続する。
（２−４）T3≦Ｔ＜T4
時間T3においてカウンタ３の出力ａが指示速
度Vc2に達すると、ａ＝ｃとなるのでコンパレー
タ５は切替スイツチ７を中央の端子に切り替えて
カウンタ３の計数動作を停止させ、それと同時に
符号選択回路１５の符号を零とする。したがつ
て、T3〜T4間では、カウンタ３の出力ａは第２
図Ａに示すようにVc2を指示し、符号選択回路１
５の出力αrは零を示すことになる。
度Vc2に達すると、ａ＝ｃとなるのでコンパレー
タ５は切替スイツチ７を中央の端子に切り替えて
カウンタ３の計数動作を停止させ、それと同時に
符号選択回路１５の符号を零とする。したがつ
て、T3〜T4間では、カウンタ３の出力ａは第２
図Ａに示すようにVc2を指示し、符号選択回路１
５の出力αrは零を示すことになる。
その他の部分は（２−１）〜（２−３）と同じ
動作を継続するので、サーボモータ３４は、定速
度Vc2で回転しながら、対象物を引き続き目標位
置Xcに向け移動させる。
動作を継続するので、サーボモータ３４は、定速
度Vc2で回転しながら、対象物を引き続き目標位
置Xcに向け移動させる。
この動作状態は、平方根ROM１１の発生する
速度、すなわち第２の速度情報がVc2に達する時
間T4まで継続する。そして時間T4以後は次の自
立的減速動作が開始される。
速度、すなわち第２の速度情報がVc2に達する時
間T4まで継続する。そして時間T4以後は次の自
立的減速動作が開始される。
(3) 自立的追従動作（T4≦Ｔ≦T5）
対象物が目標位置Xcに到達するときの速度は
零であること、すなわちVc2から定加速度αc1で
減速しながら、目標位置Xcに到達するときは速
度が零になつて停止することが要求される。
零であること、すなわちVc2から定加速度αc1で
減速しながら、目標位置Xcに到達するときは速
度が零になつて停止することが要求される。
この要件を満足するためには、時間T4におけ
る対象物の位置をXr4とすると、Vc2，αc1，Xc，
Xr4の間には、Vc2＝√21｜−4｜なる関
係が成り立つことが必要である。
る対象物の位置をXr4とすると、Vc2，αc1，Xc，
Xr4の間には、Vc2＝√21｜−4｜なる関
係が成り立つことが必要である。
ところで、平方根ROM１１の出力ｂは√｜
−Xr｜に比例するので、出力ｂは定加速度の第
２の速度情報を示すことになる。この出力ｂは、
対象物の位置が目標位置Xcより大きく離れてい
るので、T4以前では第２図Ａに示すようにカウ
ンタ３の出力ａより大きくなつている。したがつ
て、ａ＜ｂであるので、コンパレータ６は切替ス
イツチ８を上側に切り替えてカウンタ３の出力ａ
をBRM２に供給している。
−Xr｜に比例するので、出力ｂは定加速度の第
２の速度情報を示すことになる。この出力ｂは、
対象物の位置が目標位置Xcより大きく離れてい
るので、T4以前では第２図Ａに示すようにカウ
ンタ３の出力ａより大きくなつている。したがつ
て、ａ＜ｂであるので、コンパレータ６は切替ス
イツチ８を上側に切り替えてカウンタ３の出力ａ
をBRM２に供給している。
Ｔ＝T4で平方根ROM１１からの第２の速度情
報ｂがカウンタ３の出力ａすなわちVc2に達する
と、ａ≧ｂとなるのでコンパレータ６は切替スイ
ツチ８を下側に切り替えて平方根ROM１１の出
力をBRM２に供給し、それと同時に符号選択回
路１５の出力αrの符号を負にする。
報ｂがカウンタ３の出力ａすなわちVc2に達する
と、ａ≧ｂとなるのでコンパレータ６は切替スイ
ツチ８を下側に切り替えて平方根ROM１１の出
力をBRM２に供給し、それと同時に符号選択回
路１５の出力αrの符号を負にする。
したがつて、T4〜T5間では、平方根ROM１１
から第２図Ａに示すように定加速度αc1で減速す
る第２の速度情報が出力され、符号選択回路１５
は第２図Ｂに示すように、負の符号でαc1の大き
さをもつた比較加速度αrを発生する。
から第２図Ａに示すように定加速度αc1で減速す
る第２の速度情報が出力され、符号選択回路１５
は第２図Ｂに示すように、負の符号でαc1の大き
さをもつた比較加速度αrを発生する。
Ｔ＝T5において、対象物が目標位置Xcに到達
するとXc＝Xrとなるので、速度が零となつて停
止し、定加速度αc1をもつて対象物を目標位置Xc
に移動させる一連の操作が終了する。
するとXc＝Xrとなるので、速度が零となつて停
止し、定加速度αc1をもつて対象物を目標位置Xc
に移動させる一連の操作が終了する。
第１図においてＣの位置のパルス列の周波数は
実際にカウンタ４をup／downしているので、指
示加速度αcが変わつても無関係に常にモータの
速度の大きさに比例する。
実際にカウンタ４をup／downしているので、指
示加速度αcが変わつても無関係に常にモータの
速度の大きさに比例する。
これに対して、第１図中記号Ａ、Ｂ、Vcにお
ける速度情報は指示加速度αcの値が変わつた場
合には、同じ２進数の値に対して意味するモータ
速度の大きさが変わつてしまう。つまり、スケー
ルが変わる、これは、BRM２において、入力パ
ルス周波数とＡ、Ｂ、Vcの２進データの積がＣ
のパルス周波数になるためである。したがつて、
Ａ、Ｂ、Vcの２進数値と実際の速度（rod／ｓ）
との対応（変換）は （Ａ、Ｂ、Vcの２進数値）＝１／Ｋ・√αc・（実速度 rod／ｓ）のようになる。この時、Ａ、Ｂ、Vcの
３つの速度情報はCOMP５，CRMP６で結ばれ
ているので同じスケールになる。またＫ・√
は２進数値の1bitに対する実速度（rod／ｓ）の
大きさで速度の分解能であるがこれが√に比
例している。Ｋについては、位置分解能（カウン
タ４の）と、オシレータ１３の発振周波数の積で
これは一定値である。
ける速度情報は指示加速度αcの値が変わつた場
合には、同じ２進数の値に対して意味するモータ
速度の大きさが変わつてしまう。つまり、スケー
ルが変わる、これは、BRM２において、入力パ
ルス周波数とＡ、Ｂ、Vcの２進データの積がＣ
のパルス周波数になるためである。したがつて、
Ａ、Ｂ、Vcの２進数値と実際の速度（rod／ｓ）
との対応（変換）は （Ａ、Ｂ、Vcの２進数値）＝１／Ｋ・√αc・（実速度 rod／ｓ）のようになる。この時、Ａ、Ｂ、Vcの
３つの速度情報はCOMP５，CRMP６で結ばれ
ているので同じスケールになる。またＫ・√
は２進数値の1bitに対する実速度（rod／ｓ）の
大きさで速度の分解能であるがこれが√に比
例している。Ｋについては、位置分解能（カウン
タ４の）と、オシレータ１３の発振周波数の積で
これは一定値である。
本発明では、αcの値は移動の途中では変える
ことができない（実速度が１／√に比例する
のでその時点で速度が不連続になる）ようになつ
ているので、少なくとも１回の移動の間はＡ、
Ｂ、Vcは速度に比例した量なので、この意味で
Ａ、Ｂ、Vcを速度と呼んだ。また、本発明の使
用目的として、αcを初期設定の形で１度だけ出
力することが多い。特に多関節ロボツトでは、関
数発生器は、指示速度Vcに対する追従を速くす
るためにαcを限界加速度ぎりぎりの値に設定す
る。ロボツト全体の加速度コントロールは、全軸
を統合した、直角座標系（ｘ−ｙ−ｚ）で行な
い、それを指示速度の変化の形で、各軸の関数発
生器に伝える方法をとる場合が多いことによる。
（各軸で加速度を制限しすぎると軌跡が不正確に
なるため） もちろん、移動毎にαcが変えられても良い。
この場合には、計算機側で実速度rod／ｓで計算
された指示速度に対して、２進数値データへの変
換テーブル（Ｋ・√の各軸の値）を参照する
ので、指示加速度αcの再設定と同時にこの変換
テーブルの値を書き換えておけば良く、めんどう
なことはない。
ことができない（実速度が１／√に比例する
のでその時点で速度が不連続になる）ようになつ
ているので、少なくとも１回の移動の間はＡ、
Ｂ、Vcは速度に比例した量なので、この意味で
Ａ、Ｂ、Vcを速度と呼んだ。また、本発明の使
用目的として、αcを初期設定の形で１度だけ出
力することが多い。特に多関節ロボツトでは、関
数発生器は、指示速度Vcに対する追従を速くす
るためにαcを限界加速度ぎりぎりの値に設定す
る。ロボツト全体の加速度コントロールは、全軸
を統合した、直角座標系（ｘ−ｙ−ｚ）で行な
い、それを指示速度の変化の形で、各軸の関数発
生器に伝える方法をとる場合が多いことによる。
（各軸で加速度を制限しすぎると軌跡が不正確に
なるため） もちろん、移動毎にαcが変えられても良い。
この場合には、計算機側で実速度rod／ｓで計算
された指示速度に対して、２進数値データへの変
換テーブル（Ｋ・√の各軸の値）を参照する
ので、指示加速度αcの再設定と同時にこの変換
テーブルの値を書き換えておけば良く、めんどう
なことはない。
第２図Ｃ、Ｄは指示加速度αcを新たなαc2に指
示し、さらに指示速度VcをVc3→Vc4→Vc5と増
減変化させて対象物を目標位置に移動させるよう
に指令した場合の指示速度追従動作（T6〜T11
間）、自立的減速動作（T11〜T12間）及び比較加
速度αrの変化を示したものである。その動作は
第２図Ａ、Ｂの場合と同様であるので説明は省略
する。
示し、さらに指示速度VcをVc3→Vc4→Vc5と増
減変化させて対象物を目標位置に移動させるよう
に指令した場合の指示速度追従動作（T6〜T11
間）、自立的減速動作（T11〜T12間）及び比較加
速度αrの変化を示したものである。その動作は
第２図Ａ、Ｂの場合と同様であるので説明は省略
する。
なおサーボモータ機構３０は、閉ループ制御系
の応答を改善するため、フイードホワード信号と
して比較加速度関数αrを出力することができる。
またサーボモータがパルスモータのようなもので
ある場合はカウンタ４の入力であるアツプパルス
とダウンパルスをそれに導くことにより同様に駆
動することができる。
の応答を改善するため、フイードホワード信号と
して比較加速度関数αrを出力することができる。
またサーボモータがパルスモータのようなもので
ある場合はカウンタ４の入力であるアツプパルス
とダウンパルスをそれに導くことにより同様に駆
動することができる。
(7) 発明の効果
本発明によれば、関数発生器に対して加速度を
任意の値に設定することができ、かつ殆んど瞬間
的に設定が完了するという効果がある。さらに指
示速度追従動作時においても自立的減速動作時に
おいても常に同一の大きさの定加速度となる関数
発生器が容易に実現できる。
任意の値に設定することができ、かつ殆んど瞬間
的に設定が完了するという効果がある。さらに指
示速度追従動作時においても自立的減速動作時に
おいても常に同一の大きさの定加速度となる関数
発生器が容易に実現できる。
このような特徴があるので、本発明は、同じ関
数発生器に対して特性の異なるサーボ機構を接続
する場合のように、それぞれのサーボ機構に固有
の限界加速度で動作するような関数発生器となる
ように計算機から初期設定値の形でセツトアツプ
する場合、あるいは同じサーボ機構を用いる場合
でも、作業的、作業手順等に応じて自由な加速度
を選びたい時などに使用できる。
数発生器に対して特性の異なるサーボ機構を接続
する場合のように、それぞれのサーボ機構に固有
の限界加速度で動作するような関数発生器となる
ように計算機から初期設定値の形でセツトアツプ
する場合、あるいは同じサーボ機構を用いる場合
でも、作業的、作業手順等に応じて自由な加速度
を選びたい時などに使用できる。
第１図は本発明の関数発生器のブロツク図、第
２図は、本発明の関数発生器の発生する移動速度
関係と比較加速度関数のグラフ及び波形図であ
る。 １，２はバイナリ・レイト・マルチプライヤ
（BRM）、３，４はアツプ・ダウン形のカウン
タ、５，６はコンパレータ、７は切替スイツチ、
８はデータセレクタ、９は切替スイツチ、１０は
絶対値演算回路、１１，１２は入力の平方根を出
力する平方根ROM、１３はオシレータ、１４は
Ｄ／Ａコンバータ、１５は符号選択回路、２０は
関数発生器、３０はサーボ機構、３１，３２は減
算器、３３は増幅器、３４はサーボモータ、３５
はエンコーダ、３６はカウンタ、３７は閉ループ
制御器を示す。
２図は、本発明の関数発生器の発生する移動速度
関係と比較加速度関数のグラフ及び波形図であ
る。 １，２はバイナリ・レイト・マルチプライヤ
（BRM）、３，４はアツプ・ダウン形のカウン
タ、５，６はコンパレータ、７は切替スイツチ、
８はデータセレクタ、９は切替スイツチ、１０は
絶対値演算回路、１１，１２は入力の平方根を出
力する平方根ROM、１３はオシレータ、１４は
Ｄ／Ａコンバータ、１５は符号選択回路、２０は
関数発生器、３０はサーボ機構、３１，３２は減
算器、３３は増幅器、３４はサーボモータ、３５
はエンコーダ、３６はカウンタ、３７は閉ループ
制御器を示す。
Claims (1)
- １ 始動時の加速のため、あるいは移動中に新た
に指令された指示速度に追従するために、定加速
度特性を持つ速度情報を生成する第１の速度情報
生成手段と、対象物体のあらかじめ設定された目
標位置と移動中の各瞬時における比較位置関数の
差の関数として、定加速度特性を持つ減速曲線を
生成する第２の速度情報生成手段を有し、移動開
始より指示速度に追従する動作を行う指示速度追
従動作時には第１の速度生成手段が発生する第１
の速度情報を用い、目標に接近して自立的に減速
を行う自立的減速時には第２の速度情報生成手段
が発生する第２の速度情報を用いて前記比較位置
関数を生成する関数発生器であつて、一方の入力
として供給されたパルス列信号と他方の入力とし
て供給された２進数値の積に比例した周波数のパ
ルス列を出力する第１の変換手段及び第２の変換
手段と、第１の変換手段に定周波数のパルス列
と、計算機から指令された指示加速度の平方根に
比例する２進数値を入力する手段と、第１の変換
手段の出力パルス列をクロツクパルス源として前
記指示速度に追従する前記第１の速度情報を出力
する第１のカウンタ手段と、前記第２の変換手段
の一方の入力として前記第１の変換手段の出力パ
ルスを供給し、他方の入力として前記指示速度追
従動作時には前記第１のカウンタ手段からの第１
の速度情報を供給し、前記自立的減速動作時には
前記第２の速度情報を供給する手段と、前記第２
の変換手段からの各速度情報を示すパルス列をク
ロツク源として前記比較位置関数を発生する第２
のカウンタ手段を有し、あらかじめ指示された定
加速度をもつた第１の速度情報および第２の速度
情報を発生することを特徴とする関数発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23197482A JPS59123908A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 関数発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23197482A JPS59123908A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 関数発生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59123908A JPS59123908A (ja) | 1984-07-17 |
| JPH0361201B2 true JPH0361201B2 (ja) | 1991-09-19 |
Family
ID=16931961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23197482A Granted JPS59123908A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | 関数発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59123908A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2710855B2 (ja) * | 1990-04-02 | 1998-02-10 | 富士通株式会社 | 駆動制御装置及び駆動制御方法 |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23197482A patent/JPS59123908A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59123908A (ja) | 1984-07-17 |
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