JPH0623932B2 - サ−ボ制御方法 - Google Patents
サ−ボ制御方法Info
- Publication number
- JPH0623932B2 JPH0623932B2 JP59114190A JP11419084A JPH0623932B2 JP H0623932 B2 JPH0623932 B2 JP H0623932B2 JP 59114190 A JP59114190 A JP 59114190A JP 11419084 A JP11419084 A JP 11419084A JP H0623932 B2 JPH0623932 B2 JP H0623932B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- compensation
- servo control
- operating
- control method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- G05B19/19—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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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)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多関節ロボット等の制御に用いて好適なサー
ボ制御方法に関する。
ボ制御方法に関する。
従来のサーボ系は、いわゆるPID補償等のように複数の
特性補償を行っているが、それらの特性補償についてゲ
インは固定されている。
特性補償を行っているが、それらの特性補償についてゲ
インは固定されている。
このように各特性補償のゲインが固定された従来のサー
ボ系は、多関節ロボットのような静的負荷や慣性負荷の
変動が激しい制御対象を、その動作領域に亘って適正に
制御することが困難であった。
ボ系は、多関節ロボットのような静的負荷や慣性負荷の
変動が激しい制御対象を、その動作領域に亘って適正に
制御することが困難であった。
本発明は、このような従来のサーボ制御の問題点を解消
しようとするものである。
しようとするものである。
本発明は、複数の特性補償を並列に施すように構成され
たサーボ制御系に適用され、サーボモータに流れる電流
と該電流の単位時間当たりの変化量とによって規定され
る上記各特性補償の適正ゲインを予め記憶手段に記憶さ
せる工程と、上記サーボモータの電流を上記単位時間の
周期でサンプリングする工程と、上記サンプリングされ
た電流に基づいて該電流の変化量を演算する工程と、上
記サンプリングされた電流と上記電流の変化量とに基づ
いて、それらに対応する上記各適正ゲインを上記記憶手
段から読み出す工程と、上記記憶手段から読み出した各
適正ゲインをそれぞれ対応する各特性補償のゲインとし
て設定する工程とを含むことを特徴としている。
たサーボ制御系に適用され、サーボモータに流れる電流
と該電流の単位時間当たりの変化量とによって規定され
る上記各特性補償の適正ゲインを予め記憶手段に記憶さ
せる工程と、上記サーボモータの電流を上記単位時間の
周期でサンプリングする工程と、上記サンプリングされ
た電流に基づいて該電流の変化量を演算する工程と、上
記サンプリングされた電流と上記電流の変化量とに基づ
いて、それらに対応する上記各適正ゲインを上記記憶手
段から読み出す工程と、上記記憶手段から読み出した各
適正ゲインをそれぞれ対応する各特性補償のゲインとし
て設定する工程とを含むことを特徴としている。
第1図は、第2図に例示する多関節ロボットの作動軸
(制御軸)の制御に適用した本発明に係るサーボ制御方
法の一実施例を示し、この実施例によれば以下の処理が
行なわれる。
(制御軸)の制御に適用した本発明に係るサーボ制御方
法の一実施例を示し、この実施例によれば以下の処理が
行なわれる。
1) メモリ1より作動軸についての旧目標位置データe
0′(t)および速度指令データυ0(t)を各々読出す(処
理11および12)。なお、上記メモリ1からは単位時
間毎に目標位置データが出力される。
0′(t)および速度指令データυ0(t)を各々読出す(処
理11および12)。なお、上記メモリ1からは単位時
間毎に目標位置データが出力される。
また上記旧目標位置データe0′(t)は、現時点よりも
上記単位時間だけさかのぼった時点の目標位置データを
示している。
上記単位時間だけさかのぼった時点の目標位置データを
示している。
2) 上記旧目標位置データe0′(t)および速度指令デ
ータυ0(t)に基づいて目標位置データe0(t)を演算す
る(処理13)。
ータυ0(t)に基づいて目標位置データe0(t)を演算す
る(処理13)。
3) 上記目標位置データe0(t)と位置検出器2(エン
コーダ等が適用される)より出力される現在位置データ
e(t)とに基づいて位置偏差Δe(t)=e0(t)−e(t)を
計算する(処理14)。なお位置検出器2は、作動軸の
位置つまり回動角θを検出するものである。
コーダ等が適用される)より出力される現在位置データ
e(t)とに基づいて位置偏差Δe(t)=e0(t)−e(t)を
計算する(処理14)。なお位置検出器2は、作動軸の
位置つまり回動角θを検出するものである。
4) 上記現在位置データe(t)を微分して該データe(t)
の一定時間における変化量、つまり現時点での作動軸の
回動速度υ(t)を計算し(処理15)、この速度υ(t)と
上記速度指令データυ0(t)との偏差Δυ(t)=υ0(t)
−υ(t)を計算する(処理16)。
の一定時間における変化量、つまり現時点での作動軸の
回動速度υ(t)を計算し(処理15)、この速度υ(t)と
上記速度指令データυ0(t)との偏差Δυ(t)=υ0(t)
−υ(t)を計算する(処理16)。
5) 上記速度指令データυ0(t)の一定時間における変
化量つまり指令加速度α0(t)を計算するとともに(処
理17)、上記速度υ(t)を微分して該速度の上記一定
時間における変化量つまり現時点での各軸加速度α(t)
を計算する(処理18)。そして上記加速度α0(t)と
α(t)との偏差Δα(t)=α0(t)−α(t)を計算する(処
理19)。
化量つまり指令加速度α0(t)を計算するとともに(処
理17)、上記速度υ(t)を微分して該速度の上記一定
時間における変化量つまり現時点での各軸加速度α(t)
を計算する(処理18)。そして上記加速度α0(t)と
α(t)との偏差Δα(t)=α0(t)−α(t)を計算する(処
理19)。
6) 上記位置偏差Δe(t)に基づいて該偏差に対する積
分量の計算I(t)=I(t−1)+Δe(t)を実行する
(処理20)。
分量の計算I(t)=I(t−1)+Δe(t)を実行する
(処理20)。
7) 上記位置偏差Δe(t)、速度偏差Δυ(t)、加速度偏
差Δα(t)、積分量I(t)に各々ゲイン常数GP,GV,GAおよ
びGIを乗じる操作を行ない、各補償出力f1〜f4を計算
する(処理21,22,24,および25)。
差Δα(t)、積分量I(t)に各々ゲイン常数GP,GV,GAおよ
びGIを乗じる操作を行ない、各補償出力f1〜f4を計算
する(処理21,22,24,および25)。
なお、定常偏差をなくすためのいわゆるドルーブ補償を
行なうべく、上記実施例では上記速度指令データυ
0(t)に係数k=1〜1.2を乗じるようにしており、した
がって出力f2はf2=GV・(k・υ0(t)−υ(t))と表わされ
る。
行なうべく、上記実施例では上記速度指令データυ
0(t)に係数k=1〜1.2を乗じるようにしており、した
がって出力f2はf2=GV・(k・υ0(t)−υ(t))と表わされ
る。
8) 上記各補償出力f1〜f4を加算する処理を実行して、
総合補償出力f′を求める(処理26)。
総合補償出力f′を求める(処理26)。
9) 上記出力f′に対する不感帯補償計算を行なう(処
理27)。すなわち、補正量GN(0)を設定し、上記出
力f′にこの補正量GNを加算してfOUT=f′+GN×Sign
(f′)を算出する。ただしSign(f′)はf′>0のとき
1,f′=0のとき0,f′<0のとき−1となる。な
お、上記補正量GNは作動軸駆動用の電動アクチュエータ
たるサーボモータ28の不感帯量等に基づいて設定され
る。そしてこの不感帯補償を行なった場合の補償出力
f′とfOUTの関係は第3図のように表わされる。
理27)。すなわち、補正量GN(0)を設定し、上記出
力f′にこの補正量GNを加算してfOUT=f′+GN×Sign
(f′)を算出する。ただしSign(f′)はf′>0のとき
1,f′=0のとき0,f′<0のとき−1となる。な
お、上記補正量GNは作動軸駆動用の電動アクチュエータ
たるサーボモータ28の不感帯量等に基づいて設定され
る。そしてこの不感帯補償を行なった場合の補償出力
f′とfOUTの関係は第3図のように表わされる。
以上の各処理は、図示していないマイクロコンピュータ
のプログラムに従って、つまりソフトウエアによって実
行される。
のプログラムに従って、つまりソフトウエアによって実
行される。
上記不感帯補償計算29によって得られる補償出力fOUT
はD/Aコンバータ29によって対応するアナログ電圧υ
OUTに変換されたのちサーボアンプ30よりモータ駆動
電圧VOUTとして出力される。そしてこの出力電圧VOUT
はモータ28を制御し、これによって上記作動軸が作動
される。
はD/Aコンバータ29によって対応するアナログ電圧υ
OUTに変換されたのちサーボアンプ30よりモータ駆動
電圧VOUTとして出力される。そしてこの出力電圧VOUT
はモータ28を制御し、これによって上記作動軸が作動
される。
なお、第1図はロボットの1つの作動軸に係る制御系に
ついての特性補償処理の内容を示しているが、他の作動
軸に係る制御系についても同様の特性補償処理が施され
る。すなわち、第2図に示したロボットの場合、その旋
回軸41,第1アーム軸42,第2アーム軸43および
手首軸44に係る各制御系のいずれに対しても上記の特
性補償処理が施される。
ついての特性補償処理の内容を示しているが、他の作動
軸に係る制御系についても同様の特性補償処理が施され
る。すなわち、第2図に示したロボットの場合、その旋
回軸41,第1アーム軸42,第2アーム軸43および
手首軸44に係る各制御系のいずれに対しても上記の特
性補償処理が施される。
第1図に示した速度補償に基づく出力f2は、系の応答性
やダンピングを改善する作用をなす。また加速度補償に
基づく出力f3は、速度変動を押えて系の安定性を増すよ
うに作用する。さらに上記積分補償に基づく出力f4は、
系の応答性を向上させる作用と定常偏差を無くす作用を
なす。しかして、この位置偏差Δe(t)に対する積分補
償は、各補償を直列に行なう従来のサーボ系では行なう
ことができない。
やダンピングを改善する作用をなす。また加速度補償に
基づく出力f3は、速度変動を押えて系の安定性を増すよ
うに作用する。さらに上記積分補償に基づく出力f4は、
系の応答性を向上させる作用と定常偏差を無くす作用を
なす。しかして、この位置偏差Δe(t)に対する積分補
償は、各補償を直列に行なう従来のサーボ系では行なう
ことができない。
本実施例では、上記するように各補償を並列的に行なっ
ているので、それらの補償についてのゲインを上記ゲイ
ン常数GP,GV,GAおよびGIを変えることにより任意かつ個
別に調整することができる。したがって、制御対象(ロ
ボット)の各種動作状態等に適応した補償ゲインの設定
が可能であり、それによって従来不可能であった特殊な
作業を制御対象に行なわせることが可能になる。すなわ
ち、たとえば速度精度が位置精度よりも重要となる特殊
な作業を制御対象に行なわせる場合には、速度精度が優
先されるように上記各補償ゲインを調整することによっ
て該作業が適正に行なわれる。
ているので、それらの補償についてのゲインを上記ゲイ
ン常数GP,GV,GAおよびGIを変えることにより任意かつ個
別に調整することができる。したがって、制御対象(ロ
ボット)の各種動作状態等に適応した補償ゲインの設定
が可能であり、それによって従来不可能であった特殊な
作業を制御対象に行なわせることが可能になる。すなわ
ち、たとえば速度精度が位置精度よりも重要となる特殊
な作業を制御対象に行なわせる場合には、速度精度が優
先されるように上記各補償ゲインを調整することによっ
て該作業が適正に行なわれる。
ところで第2図に例示したようなロボットは、その作動
状態や負荷状態が時々変化するので、前記した各特性補
償についてのゲインGP,GV,GAおよびGIを固定した場合、
個々の作動状態および負荷状態下で系の応答性、安定
性、位置精度等を良好に維持することが困難となる。
状態や負荷状態が時々変化するので、前記した各特性補
償についてのゲインGP,GV,GAおよびGIを固定した場合、
個々の作動状態および負荷状態下で系の応答性、安定
性、位置精度等を良好に維持することが困難となる。
そこで本発明では、ロボットの作動状態および負荷状態
の変化が前記サーボ28に流れる電流の変化として現わ
れることに着目し、該電流の変化に基づいて上記各特性
補償についてのゲインを変化させている。
の変化が前記サーボ28に流れる電流の変化として現わ
れることに着目し、該電流の変化に基づいて上記各特性
補償についてのゲインを変化させている。
いま、上記モータ28に流れる時点tiにおける電流を|
IOUT|、該時点tiより所定時間前の時点ti-1におけるそ
れを|I′OUT|とすると、上記ロボットのある作動軸に
ついての作動状態および負荷状態は電流|IOUT|と電流
変化|IOUT|−|IOUT|′=|ΔIOUT|とに基づいて第
4図に例示する如く大別され、したがって、上記電流|
IOUT|と|ΔIOUT|が検出されれば、このある作動軸に
ついての作動状態および負荷状態を知ることができる。
すなわち、サーボモータに作用する負荷の大きさは該サ
ーボモータを流れる電流の大きさから把握される。一
方、サーボモータで駆動される軸が加減速動作される場
合には、サーボモータに瞬間的に大きな負担がかかるこ
とになるが、このような状況はサーボモータを流れる電
流の変化から把握することができる。
IOUT|、該時点tiより所定時間前の時点ti-1におけるそ
れを|I′OUT|とすると、上記ロボットのある作動軸に
ついての作動状態および負荷状態は電流|IOUT|と電流
変化|IOUT|−|IOUT|′=|ΔIOUT|とに基づいて第
4図に例示する如く大別され、したがって、上記電流|
IOUT|と|ΔIOUT|が検出されれば、このある作動軸に
ついての作動状態および負荷状態を知ることができる。
すなわち、サーボモータに作用する負荷の大きさは該サ
ーボモータを流れる電流の大きさから把握される。一
方、サーボモータで駆動される軸が加減速動作される場
合には、サーボモータに瞬間的に大きな負担がかかるこ
とになるが、このような状況はサーボモータを流れる電
流の変化から把握することができる。
そこで、負荷の軽重を示す情報である上記電流|I
OUT|と、上記軸が定速度動作(停止を含む)してい
るか加速動作しているかを判断する情報である上記電流
の変化量|ΔIOUT|を検出すれば、上記軸の作動状
態および負荷状態を知ることができる。なお、ロボット
の他の軸の作動状態および負荷状態も上記モータ電流|
IOUT|とその変化量|ΔIOUT|とに基づいて大別され
る。
OUT|と、上記軸が定速度動作(停止を含む)してい
るか加速動作しているかを判断する情報である上記電流
の変化量|ΔIOUT|を検出すれば、上記軸の作動状
態および負荷状態を知ることができる。なお、ロボット
の他の軸の作動状態および負荷状態も上記モータ電流|
IOUT|とその変化量|ΔIOUT|とに基づいて大別され
る。
第5図は、第4図の関係に基づいて作成されたゲインテ
ーブルを示す。このゲインテーブルの各領域A′,
B′,C′,D′およびE′は第4図に示す各領域A,
B,C,DおよびEに各々対応し、それらの領域A′〜
E′には領域A〜Eに示す作動状態および負荷状態に対
応する最適ゲイン常数値が示されている。この実施例で
は、このようなゲインテーブルをロボットの各作動軸に
ついて予め設けるようにしている。
ーブルを示す。このゲインテーブルの各領域A′,
B′,C′,D′およびE′は第4図に示す各領域A,
B,C,DおよびEに各々対応し、それらの領域A′〜
E′には領域A〜Eに示す作動状態および負荷状態に対
応する最適ゲイン常数値が示されている。この実施例で
は、このようなゲインテーブルをロボットの各作動軸に
ついて予め設けるようにしている。
ここで上記電流IOUTとΔIOUTの検出方法について説明す
る。電流IOUTは、たとえば前記サーボアンプ30とモー
タ28間の線路に挿入された低抵抗の両端電圧から検出
される。一方、変化電流ΔIOUTは、上記電流IOUTを図示
していないマイクロコンピュータによってサンプリング
して、そのサンプリング時点の電流IOUTの値と1サンプ
リング前の時点の電流IOUTの値との差分を上記コンピュ
ータに演算させることにより得られる。なお、上記サン
プリングの周期は例えば数10ms〜数100ms程度に設定さ
れる。
る。電流IOUTは、たとえば前記サーボアンプ30とモー
タ28間の線路に挿入された低抵抗の両端電圧から検出
される。一方、変化電流ΔIOUTは、上記電流IOUTを図示
していないマイクロコンピュータによってサンプリング
して、そのサンプリング時点の電流IOUTの値と1サンプ
リング前の時点の電流IOUTの値との差分を上記コンピュ
ータに演算させることにより得られる。なお、上記サン
プリングの周期は例えば数10ms〜数100ms程度に設定さ
れる。
このようにして電流IOUT,ΔIOUTが得られれば、これら
の電流の値と前記した各作動軸についてのゲインテーブ
ルとから、該各作動軸の作動状態および負荷状態に応じ
た最適ゲイン常数が選定され、これによってロボットを
作動状態および負荷状態に応じて最適制御することがで
きる。
の電流の値と前記した各作動軸についてのゲインテーブ
ルとから、該各作動軸の作動状態および負荷状態に応じ
た最適ゲイン常数が選定され、これによってロボットを
作動状態および負荷状態に応じて最適制御することがで
きる。
第1図におけるゲイン設定という処理31は、A/Dコン
バータ32を介して入力されるモータ電流IOUTと上記各
作動軸についてのゲインテーブルとに基づいて上記最適
ゲイン常数を選定する処理を示している。なお、上記各
作動軸についてのゲインテーブルは、上記メモリ1また
は別のメモリに予めストアされる。
バータ32を介して入力されるモータ電流IOUTと上記各
作動軸についてのゲインテーブルとに基づいて上記最適
ゲイン常数を選定する処理を示している。なお、上記各
作動軸についてのゲインテーブルは、上記メモリ1また
は別のメモリに予めストアされる。
本発明によれば、制御対象の作動状態および負荷状態に
適合した各特性補償のゲインを設定することができるの
で、負荷変動の激しい多関節ロボット等の制御対象を円
滑かつ安定に制御することができる。
適合した各特性補償のゲインを設定することができるの
で、負荷変動の激しい多関節ロボット等の制御対象を円
滑かつ安定に制御することができる。
第1図は本発明に係るサーボ制御方法の一実施例を示し
たブロック線図、第2図は多関節ロボットの一例を示し
た概念図、第3図は不感帯補償を説明するためのグラ
フ、第4図はモータの電流値と該電流値の変化量に基づ
いて判断される作動軸の作動状態および負荷状態の種別
を例示した図、第5図は第4図に基づいて作成されるゲ
インテーブルを例示した図である。 1……メモリ、2……位置検出器、28……サーボモー
タ、30……サーボアンプ、41……旋回軸、42……
第1アーム軸、43……第2アーム軸、44……手首
軸。
たブロック線図、第2図は多関節ロボットの一例を示し
た概念図、第3図は不感帯補償を説明するためのグラ
フ、第4図はモータの電流値と該電流値の変化量に基づ
いて判断される作動軸の作動状態および負荷状態の種別
を例示した図、第5図は第4図に基づいて作成されるゲ
インテーブルを例示した図である。 1……メモリ、2……位置検出器、28……サーボモー
タ、30……サーボアンプ、41……旋回軸、42……
第1アーム軸、43……第2アーム軸、44……手首
軸。
Claims (2)
- 【請求項1】複数の特性補償を並列に施すように構成さ
れたサーボ制御系に適用され、 サーボモータに流れる電流と該電流の単位時間当たりの
変化量とによって規定される上記各特性補償の適正ゲイ
ンを予め記憶手段に記憶させる工程と、 上記サーボモータの電流を上記単位時間の周期でサンプ
リングする工程と、 上記サンプリングされた電流に基づいて該電流の変化量
を演算する工程と、 上記サンプリングされた電流と上記電流の変化量とに基
づいて、それらに対応する上記各適正ゲインを上記記憶
手段から読み出す工程と、 上記記憶手段から読み出した各適正ゲインをそれぞれ対
応する各特性補償のゲインとして設定する工程と を含むことを特徴とするサーボ制御方法。 - 【請求項2】上記サンプリングの周期は、10ms〜数1
00msに設定される特許請求の範囲第(1)項記載のサ
ーボ制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114190A JPH0623932B2 (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | サ−ボ制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59114190A JPH0623932B2 (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | サ−ボ制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60256815A JPS60256815A (ja) | 1985-12-18 |
| JPH0623932B2 true JPH0623932B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=14631450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59114190A Expired - Lifetime JPH0623932B2 (ja) | 1984-06-04 | 1984-06-04 | サ−ボ制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0623932B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62152006A (ja) * | 1985-12-26 | 1987-07-07 | Toshiba Corp | 多関節ア−ム制御装置 |
| JPS62196707A (ja) * | 1986-02-24 | 1987-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ロボツト制御方法 |
| DE3810110A1 (de) * | 1988-03-25 | 1989-10-12 | Bosch Gmbh Robert | Regeleinrichtung fuer ein zweistufiges ventil |
| JPH04257001A (ja) * | 1991-02-08 | 1992-09-11 | Fanuc Ltd | ゲインスケジューリング |
| KR100855798B1 (ko) * | 2000-05-15 | 2008-09-01 | 가부시키가이샤 야스카와덴키 | 위치결정 서보콘트롤러 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6056396B2 (ja) * | 1978-08-31 | 1985-12-10 | 三菱電機株式会社 | 速度制御装置 |
-
1984
- 1984-06-04 JP JP59114190A patent/JPH0623932B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60256815A (ja) | 1985-12-18 |
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