JPS58214905A - サ−ボ系のフイ−ドフオワ−ド信号発生方法 - 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】 本発明は産業用ロボット、ＮＣ工作機械などのサーボ系
におけるフィー１−フォワード信号発生方法に関するも
のである。

従来のフィードフォワード方式のサーボ系についてまず
説明すれば、第１図は従来のサーボ系の一般的な構成を
示すもので、位置指令Ｘｊ　と位置Ｘとの偏差が位置ル
ープコントローラｃｐに与えられ、速度指令ｋｒ　　と
速度との偏差が速度ループコントローラＱｖに与えられ
、加速度指令Ｍｒと加速度Ｘとの偏差が加速度ループコ
ントローラＧａに与えられ、モータ及び駆動回路伝達関
数Ｇｍを経て加速度Ｘが得られ、その値が積分器を経て
速度Ｘ、更に位置Ｘを得るという構成を採っていた。

上記加速度はモーフ電流で近似されることもある。

この系では、位置、速度、加速度、および位置指令、速
度指令、加速度指令に対応する信号が存在する。

第１図で表わされるサーボ系で応答を改善する方法とし
て、速度指令、加速度指令（あるいは速度指令のみ）を
サーボ系の対応する信号に加算入力する、いわゆるフィ
ードフォワード制御が知られている。

上記フィードラ・ソート制御を実現する方法として２つ
の方法が知られている。

（ｉ）位置指令を微分して速度指令と加速度指令を得る
。

（ｉｉ）指令発生器から位置指令、速度指令、加速度指
令を同時に出力する。

この“　（ｉｉ　）指令発生器から位置指令、速度指令
。

加速度指令を同時に出力する”方法は、・前記微分器に
起因する問題はないが、・位置指令、速度指令、加速度
指令を同時に出力するために要する演算は、位置指令だ
けを出力するために要する演算と比較すると演算量がか
なり大きくなる。このため、指令発生器に要求される演
算処理速度が増大する・実際には演算処理速度には上限
があるので指令発生には完全には連続して行うことはで
きず、時間に関して離散的な発生をすることになる ・通常、１つの離散時間間隔内では、位置、速度、加速
度の各指令値は定数として近似される。このため当然近
似誤差を生ずる。

などの問題がある。

さらに、サーボ系の指令発生器に関し、・指令の演算精
度の向上 ・演算処理速度の軽減 ・記憶する軌道情報の軽減 ・指令発生器からサーボ系への伝送情報量の軽減 の要求から、指令発生の離散時間間隔を大きくすること
が望まれている。

本発明の目的は同一の指令発生器からの指令に対して従
来よりも高応答性、高精度のサーボ系を実現することに
ある。

従来技術で説明したように指令発生器から与えられる指
令値は、厳密に見ると ・１ｉｌｌ散時間的に与えちれ ・離散時間間隔内で定数で近似される ことになる。

上記指令値が（位置、速度、加速度）の定数の組で与え
られる系は、サーボ系の位置指令を時間に関する２次の
べき関数で近似することができる。

これは、次のように示される。

時刻ｔｏにおいて指令値の組を（Ｘ、Ｖ、　Δ）、離散
時間間隔をＴとず→と、この間 となる。、（た）どしＸｒ（ｔ、））は変数Ｘｒの時刻
１ｏにおける値を示し、“”は時間微分を表わす。） つまり、 Ｘｒ　　（ｔ）　＝ａｏ　＋ａｌ　ｔ＋ａ２　ｔ２　　
　　（２１（２）が（１）式を満たずように定数ａ。、
ａｌ　、ａ２を決めると、下の（３）式のようになる。

Ｘｒ　（ｔ） 八 ＝Ｘ＋ｖｘ　　（’ｔ−ｔｏ）＋　−ｘ　　（ｔ−ｔｏ
）！（３）式より、ｔ≧ｔｏにおける位置指令、速度指
令。

加速度指令は次の（４）式のように表現できる。

式の指令の組は（１）式で表わされる定数で近似する指
令より、ｔ０≦１＜１．の途中の区間でＸｒでは　ＶＸ
（ｔ−ｔｏ）＋　　ｘ（ｔ−ｔｏ）２Ｖｒでは　Ａｘ（
ｔ−ｔｏ） たけ精度が向上していることになる。

本発明の要点は定数の組（Ｘ、Ｖ、Ａ）から（４）式を
演算し、サーボ系の該当する入力信号に加算入力するこ
とである。

以下本発明を第３図に示す実施例に基づいて説明する。

サーボ系の構成は第１図に示す位置、速度、加速度の制
御ループがあるものとする。

サーボ系のく位置指令）および（速度指令と加速度指令
に対するフィードフォワード信号（加算入力信号）をそ
れぞれＸｒ、Ｖｒ、、Ａｒとする。

指令発生器から離散時間的に（位置、速度、加速度）を
定数の組＜ｘ、Ｖ、Ａ＞で与え ＡをＡｒとし、 八を積分器１の入力とし、その出力をＶｉとし、■とＶ
ｉとの和をＶｒとし、 Ｖｒを積分器２の入力とし、その出力をＸｉとし、 ＸとＸ【の和をＸ［とし さらに、指令発生器から（Ｘ、　　Ｖ、　Ａ＞をサーボ
系に与えるタイミングに同期してリセ・〕ｌ−信号を発
生し、前記積分器１および積分器２をリセ・ノドする。

前記積分器１．２は第４図に示す回路に積分定数（１／
ＲＣ）を補正するためのゲイン回路を縦続接続したもの
が用いられる。

このような制御方法をとることにより、加速度Ａは離散
的な時間間隔ごとに不連続な数値で与えられても、速度
Ｑは直線的に連続となり、また位置Ｘは放物線で結ばれ
かつ接線の傾きが等しい所で次の放物線に連続すること
になる。

上述したように本発明は、 離散時間的に（位置、速度、加速度）の指令を定数の組
（Ｘ、Ｖ、Ａ）で与え、位置指令と速度および加速度の
フィードフォワード信号をそれぞれＸｒ、Ｖｒ、Ａｒと
するとき、 Ｘｒ＝Ｘ Ｖｒ＝Ｖ Ａｒ＝Ａ とする従来法に比べ 本発明は、ＶｒとＸｒについて積分補正をし、Ｖ　ｒ　
＝　Ｖ　＋　Ａ　Ｘ　（ｔ　　ｔ　０）Ａｒ＝Ａ とするため、ＸｒおよびＶｒはそれぞれ■ｘ（ｔ−ｔｏ
）＋↓ｘ（ｔ−ｔｏ）２および　　Ｖ−１−ＡＸ　（ｔ
　−ｔｏ　）だけ精度が向上し、かつ指令発生時の不連
続性がな（なるため、下記のような効果を奏するもので
ある。

■位置指令、速度指令を連続した曲線または直線で与え
ることができ、滑らかな動きが実現できる。

■指令が函数値のステップ状の変化とならないため、精
度を落すことなくデータ出力のタイミング即ち離散的時
間間隔を長くとることができる。

■そのため、従来のディジタルコントローラを用いても
高精度のサーボ系が実現できる。

■同じ精度を要求される場合には、構成が簡単になり、
安価な制御系を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサーボ系の一般的な構成を示すブロック
ダイアグラム、第２図はフィードフォワード制御方式を
示すブロックダイアグラム、第３図は本発明のサーボ系
の構成を示すブロックダイアグラム、第４図は積分器の
構成例を示す回路図である。 特許出願人　株式会社安川電機製作所 代理人伊束守忠（ほか２名） １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、指令発生器から離散間隔ごとに、少なくとも速度ま
   でが連続な〔位置、速度、加速度〕を定数の組（Ｘ、Ｖ
   、Ａ）として指令が与えられ、この指令に追従するサー
   ボ系において、離散間隔をＴ。 実際の位置指令をＸｒ、Ｖｒ、Ａｒとするとき、指令が
   与えられる時刻に同期して逐次下式で表される演算を行
   なってサーボ系制御ループの位置指令、速度指令、加速
   度指令と対応する信号にそれぞれＸｒ、Ｖｒ、Ａｒを加
   算入力するように構成したことを特徴とするサーボ系の
   フィードフォワード信号発生方法。 Ａｒ＝Ａ Ｖｒ＝Ｖ＋Ａｒ　−ｔ Ｘｒ＝Ｘ＋Ｖｒ　　−を 但し０≦ｔ