JPH0561554A - 位置決め制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 位置誤差を減少することのできる位置決め制
御装置を提供する。 【構成】 本発明では、位置制御系のフィードバックル
ープのみを用いるのではなく、移動位置が与えられた場
合、その与えられた位置の移動が達成できる時間−速度
関数を発生し、位置制御系より応答の早い、速度制御系
の速度指令として与える。その結果生ずる位置誤差をフ
ィードバックし、時間−速度関数より計算した位置基準
値に対し、位置検出値との偏差を補正することにより位
置誤差を減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボット、ＮＣ工作機械
等の位置決め制御装置に関し、特に短時間に高精度の位
置決めを実現する位置決め制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、速度制御手段１を用
いて制御対象２の位置を制御する場合、位置検出手段３
を用いて検出した位置に対し、位置−速度関数発生手段
４の出力を、速度制御手段１の速度指令として与えてい
る。したがって、現在位置に応じた速度指令により、電
動機が速度制御され、制御対象２が位置決めされる。位
置−速度関数は、目標位置において零になるように設定
されているので、最終的には電動機は停止する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように構成された
位置制御装置は、位置制御系の一巡伝達関数の遅れのた
め、その位置に必要な速度指令を与えても、図５に示す
ように電動機速度５はそれぞれの位置において速度指令
６に比し応答が遅れるため、その位置に必要な速度とな
り得ず、大きい位置誤差が発生する。この誤差は、加速
のとき負、減速のとき正の値となるが、加減速の応答が
負荷の影響を受け、正負打ち消すことができず、大きな
位置誤差を発生する主たる原因となっている。

【０００４】本発明は、上記問題を解決するため、位置
制御系のフィードバックループのみを用いるのではな
く、移動位置が与えられた場合、その与えられた位置の
移動が達成できる時間−速度関数を発生し、位置制御系
より応答の早い、速度制御系の速度指令として与え、そ
の結果生ずる位置誤差をフィードバックし、時間−速度
関数より計算した位置基準値に対し、位置検出値との偏
差を補正することにより、位置誤差を減少することので
きる位置決め制御装置を、提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明の全体構
成を示すブロック図である。図において、７は速度制御
手段で、速度基準値８により速度制御し、速度を出力と
している。９は制御対象で、速度を入力とし位置を出力
としている。１０は時間−速度関数発生手段で、移動距
離を基準値として入力し、時間に対する速度指令８を出
力としている。１１は時間−位置関数発生手段で、速度
指令８を積分演算し、位置指令を発生する。１２は位置
検出手段で、突合せ点１３により差分を求め、速度基準
値８に速度補正信号として与える。以上、移動距離が与
えられると、時間−速度関数により位置決めが進むが、
帰還位置ループによる補正動作により、基準位置と実際
の位置の差がなくなるように制御される。

【０００６】

【作用】移動距離が与えられると、時間積分値が、丁度
その移動距離となるような図２に示す時間−速度関数１
４を、時間−速度関数発生手段１０により発生する。こ
の速度関数を、速度制御手段７の速度基準値８として与
えて制御し、制御対象９が移動する。この場合、速度制
御手段の応答遅れのため、実際の位置はその刻々の位置
基準値８に対し、図２の１５の応答に示すように誤差を
発生する。そこで、速度指令の積分から、位置基準値を
時間−位置関数発生手段１１により、時間に対する位置
基準値を発生し、位置検出手段１２の位置信号と、突合
せ点１３により突き合わせる。その結果、求められた位
置誤差の信号により、速度指令値８を修正する。図２か
ら明らかなように、加速時および減速時の誤差−および
＋が打ち消され、位置誤差を減少できる。

【０００７】

【実施例】以下図面に基づいて、本発明を詳細に説明す
る。図３は、本発明の一実施例のブロック図である。図
において、１６は時間−速度関数発生手段で、移動距離
が与えられると、それを満足する時間−速度関数を発生
する。定トルク直線加速の場合の加速，定速および減速
の各期間における、時間−速度関数を表１に示す。

【表１】

【０００８】

【０００９】速度制御系は、速度制御手段１７，電力変
換器１８，電動機１９，回転パルス発生器２０，位置制
御対象２１，速度検出手段２２から成る速度フィードバ
ック系から構成されており、電動機１９の速度は、時間
−速度関数発生手段１６により作られた、速度基準値に
応じて制御される。この場合、図２に示したように、時
間−速度関数、すなわち速度基準値１４に比し、実際の
電動機速度１５は応答が遅れるため位置誤差を発生す
る。そこで、表１の右側に示すように、時間−位置関数
を、図３の時間−位置関数発生手段２３により発生し、
それを基準値として、位置検出手段２４により得られた
位置の帰還値と突き合わせ、その結果の位置誤差信号
を、速度制御系の速度基準値の補正信号として与える。
この場合、位置検出手段２４の検出信号は、応答遅れが
比較的大きいので、進み補償手段２５を通して与えるこ
とにより、位置誤差の補正遅れが補償され、位置誤差の
減少に極めて効果がある。

【００１０】以上の説明において、位置制御対象２１の
現在位置を、位置検出手段２４により検出したが、この
方法の代わりに、回転位置パルス発生器のパルス数をカ
ウンタ等を用いて積分し、図３の点線で示すように位置
検出信号として用いても、実質的に同様の制御をするこ
とができる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明によれば、
移動距離を基にし、時間−速度関数発生手段により、速
度基準値として速度制御系に与えるので、応答性よく速
度制御でき、位置決め精度が向上する。その上、時間−
位置関数発生手段により位置基準値を発生し、実際の位
置との偏差をそのまま、あるいは進み補償した後、速度
基準値を補正するので、極めて高い位置決め精度が得ら
れる。実際、制御装置を試作し、実験した結果では、位
置検出手段による補正量は２〜３％である。このこと
は、時間−速度関数発生手段１６に基づく位置決めが主
で、速応性のよい位置決めができることを表している。
なお、位置検出手段２４の入力として、回転パルス発生
器２０のパルス積分を用いる方法では、位置検出器が不
要となり、経済的に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示すブロック図である。

【図２】時間−速度関数および応答を示す図である。

【図３】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図４】従来の位置決め制御系のブロック図である。

【図５】従来の位置決め制御系の位置−速度関数および
応答を示す図である。

【符号の説明】

１ 速度制御手段 ２ 制御対象 ３ 位置検出手段 ４ 位置−速度関数発生手段 ５ 電動機速度応答 ６ 位置−速度関数 ７ 速度制御手段 ８ 速度基準値 ９ 制御対象 １０ 時間−速度関数発生手段 １１ 時間−位置関数発生手段 １２ 位置検出手段 １３ 突合せ点 １４ 時間−速度関数 １５ 電動機速度応答 １６ 時間−速度関数発生手段 １７ 速度制御手段 １８ 電力変換器 １９ 可変速電動機 ２０ 回転パルス発生器 ２１ 位置制御対象 ２２ 速度検出手段 ２３ 時間−位置関数発生手段 ２４ 位置検出手段 ２５ 進み補償手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動機速度を検出し、速度指令との偏差を
   用いて電動機を速度調整する速度制御手段と、移動距離
   が与えられると、移動距離に必要な時間−速度指令関数
   を発生する手段とを備え、速度指令を速度制御手段に与
   えて位置決め制御する位置決め制御装置において、 移動距離すなわち位置を検出する位置検出手段と、 時間−速度指令関数を用いて、時間−位置関数を発生す
   る時間−位置関数発生手段と、 位置検出手段の出力と時間−位置関数発生手段の出力と
   の偏差を用いて、速度指令を補正する補正手段とを備え
   たことを特徴とする位置決め制御装置。
2. 【請求項２】位置制御系の一巡伝達関数による時間遅れ
   を補償するための、進み補償特性を有する補償手段を備
   えたことを特徴とする請求項１記載の位置決め制御装
   置。