WO1984003779A1 - Procede de regulation d'acceleration et de deceleration - Google Patents

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WO1984003779A1
WO1984003779A1 PCT/JP1984/000068 JP8400068W WO8403779A1 WO 1984003779 A1 WO1984003779 A1 WO 1984003779A1 JP 8400068 W JP8400068 W JP 8400068W WO 8403779 A1 WO8403779 A1 WO 8403779A1
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deceleration control
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Tetsuro Sakano
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Fanuc Corp
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02Program-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/416Numerical 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
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • GPHYSICS
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/43Speed, acceleration, deceleration control ADC
    • G05B2219/43013Ramp signal from division of sum of registers

Definitions

  • the present invention relates to a servomotor acceleration / deceleration control method used for an NC machine tool, a control device for a robot, or the like.
  • Fig. 1 shows a block diagram of the acceleration / deceleration control method of a thermomotor.
  • an exponential function type acceleration / deceleration control method is a typical example of such an acceleration / deceleration control method.
  • An output waveform as shown in (b) is obtained, and as shown by this output waveform, shock is applied to the servo control system and its load system due to rapid changes in acceleration, and vibration is generated.
  • Cheap For example, when the vehicle suddenly stops, the arm such as a mouth pot has a drawback that it vibrates even after stopping.
  • the servo control system and its load system usually have a natural frequency, and when driven by a command having a frequency component close to the natural frequency, the servo control The system and its load system generate vibration. Therefore, it is necessary to output the natural frequency components of the servo control system and load system included in the position command.
  • this transfer function can be regarded as a primary mouth-to-pass filter. Therefore, the function of the conventional acceleration / deceleration control unit 1 represented by this transfer function is a position command.
  • the time constant of the transfer function shown in Eq. (1) may be increased, but this will increase the response and increase the time to stop. .
  • the position command to the servo motor is passed through the next low-pass filter to drive the servo motor.
  • the low-pass filter has a high order, the natural frequency component of the control system and its load system is cut, and the high-frequency component is reduced. This makes it possible to cut, to obtain a smooth response waveform and to obtain a fast response.
  • the first object of the present invention is to use a high-order low-pass filter to reduce the speed change and improve the response with less delay.
  • An object of the present invention is to provide a servomotor acceleration / deceleration control method.
  • a second object of the present invention is to provide a servomotor acceleration / deceleration control system that operates a servomotor with a smooth speed change without generating vibration. That's what we do.
  • the present invention provides a low-pass filter for transmitting a position command output to a servomotor to a secondary or higher order low-pass filter.
  • acceleration / deceleration control method for performing linear acceleration / deceleration control after performing the linear acceleration / deceleration control in response to the position command to the thermomotor, 2
  • Fig. 1 shows a block diagram of the acceleration / deceleration control method of the thermomotor
  • Fig. 2 shows the input / output waveforms of the acceleration / deceleration control unit in the conventional exponential function type acceleration / deceleration control method.
  • Fig. 3 shows the input / output waveforms when a high-order low-pass filter is used for the acceleration / deceleration control unit.
  • Fig. 4 shows the linear acceleration / deceleration control and the high-order When using a filter
  • FIG. 5 is the input / output waveform for each block in FIG. 4, and FIG. 6 is the block diagram of the linear acceleration / deceleration control system.
  • Fig. 7 shows the input / output waveforms in Fig. 6,
  • Fig. 8 shows the block diagram of the primary digital filter,
  • Fig. 9 shows the secondary digital filter.
  • Fig. 10 is block diagram of tertiary digital filter
  • Fig. 1 "1" is linear acceleration / deceleration
  • the transfer function H (S) of the high-order low-pass filter is represented by the following equation: The following transfer function can be obtained.
  • a low-pass filter that has a good response speed, a smooth response and no vibration is generated. It can be realized by any of the bessell type, butterworth type, and t: t bi-shiff type.
  • the coefficients of the Bessel type filter were appropriately selected, and the natural frequencies of the servo control system and its load system were calculated.
  • an optimal low-pass filter that can achieve the above object can be obtained.
  • the Bessel-type single-pass filter as the acceleration / deceleration control unit 1 in FIG. 1
  • the response of the acceleration / deceleration control unit 1 to the position command is obtained.
  • the high-order low-pass filter 4 is connected after the linear acceleration / deceleration section 3, and the output of the high-order low-pass filter 4 is used as a servo control section. 6, Activate the Servomotor M to output the mouth-to-pass filter 4.
  • Force V 2 will Ni or smooth, et al. Let 's are shown in FIG. 5 (c). That is, in FIG. 4, when a pulse shape input V 0 as shown in FIG. 5 (a) is input to the linear acceleration / deceleration unit 3, the linear acceleration / deceleration unit 3 They output an output Vi having a waveform as shown in FIG. 5 (b). Conventionally, the output V1 of the waveform shown in FIG.
  • the present invention uses a low-pass filter as an acceleration / deceleration control unit and, in the case of a linear acceleration / deceleration method, uses a linear acceleration / deceleration unit.
  • the acceleration and deceleration control unit 5 is constituted by 3 and the low-pass filter 4 to obtain an acceleration / deceleration control method for a super motor that has a quick response and does not generate vibration. You can do it.
  • FIG. 6 shows an embodiment in which the linear acceleration / deceleration unit 3 performs digital processing.
  • a position command Pa for each axis from the interpolation distribution control unit or the like is input to the linear acceleration / deceleration unit 3 every sampling (sampling cycle T).
  • a delay unit Z- 1 (a delay of sampling frequency T) is provided, and the position command value Pa and each delay unit are provided.
  • the output of Z- 1 is added by the adding means 10 for each sampling period T, and multiplied by ⁇ / ⁇ by the multiplying means ⁇ ⁇ ⁇ to obtain P b represented by the following equation.
  • the linear acceleration / deceleration section 3 is configured.
  • the high-order digital low-pass filter 4 is described. As described in ⁇ above, it can be made by combining primary and secondary elements. Therefore, the transmission relationship of the first-order filter is as shown in Equations (1) and (3).
  • ⁇ 2 is a multiplication means
  • ⁇ 3 is an addition means
  • ⁇ - ' is a delay unit which delays by ⁇ sampling period T
  • G is represented by the following equation. It is a value.
  • ⁇ 0 G ⁇ X + K • ⁇ 1 ——
  • the output of the primary filter can be obtained.
  • Y 2 Y 1 (The value of ⁇ 1 at the previous sampling is Y 2)
  • ⁇ 1 Y 0 (Set the value of ⁇ at the previous sampling.
  • the output of Fig. 8 is connected to the input of Fig. 9, and this time.
  • the processing is performed by performing the primary processing and the secondary processing successively. That is,
  • the value of PI obtained in this way is stored in the memory (step 101), and the memory of X1 to Xn -1 is shifted ( stearyl-up 1 0 2 - 1 ⁇ 1 0 2 - n - 2) is, X n - 2 values (scan STEP 1 0 2 - - X n to 1 Note Li section 1), X The memory part of n-2 has the value of X n-3
  • the value of input Pa is stored in the memory of X 1 (step 10 2 —N— 2), and the memory portion of X 1 is stored (step 10 3).
  • the above process F i is a linear acceleration / deceleration process.
  • Step 104 the value of Pb obtained by the linear acceleration / deceleration processing Fi and the value of ⁇ ⁇ ⁇ above
  • ⁇ 0 G 1Pb + ⁇ 1
  • step 105 The following operation is performed, and the obtained value of ⁇ is stored in the memory (step 105). Then, the value of the memory part of L ⁇ ⁇ , ⁇ is rewritten to the value stored in the memory part of ⁇ , ⁇ 0 (step 106, 1 0 7). Next, the following processing is performed, and the obtained value of ⁇ is stored (step -1A--T0 8).
  • ⁇ ⁇ G 2 ⁇ ⁇ ⁇ + ⁇ 2 ⁇ ⁇ 1 + L 2 * ⁇ 2
  • the output P The output of b is as shown in Fig. 5 (b), and the output P-c of the low-pass filter 4 has a smooth curve waveform as shown in Fig. 5 (.c). Since the output PG is input to the servo control unit 6, the acceleration / deceleration control with a quick response can be performed without giving a shock to the load system such as the servo control unit 6 and the servo motor M. And can be.
  • the embodiment shown by the flow in FIG. 11 is a method as shown in FIG. 4 in which a low-pass filter processing F 2 is performed after performing a linear acceleration / deceleration processing F 1. of is a deceleration control system, b in Pasu filter only acceleration and deceleration control method for the construction of deceleration control unit may perform only processing of F 2 of the I 1 FIG. In this case, P b-P a
  • the present invention cuts high-frequency components using a high-order low-pass filter and has a fast response, so that a shock is applied to a servo control system and its load system. It is possible to perform accurate control without giving it.

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Description

明 細 書
加減速制御方式
技 術 分 野
本発明 は 、 N C 工作機械や ロ ポ ッ 卜 の制御装置等 に 使用 さ れるサー ボ モ ー タ の加減速制御方式 に 関 す る 。
背 景 技 術
第 1 図 に 、 サー ポ モ ー タ の加減速制御方式 のブ ロ ッ ク 図 を示 す が 、 従来、 こ の よ う な加 減速制御方式 の代 表的な例 と し て 指数関数形加減速制御方式 が ある 。
こ れ は 、 第 1 図 の加減速制御 部 1 に 指数関数形加減 速制御部を使用 し た も ので 、 こ の加減速制御部 1 に位 置指令が 単位 時間 当 り の移動量 V o と し て入力 さ れる と 、 すなわ-ち 、 速度 に ほ ぼ等 し い値 V o と し て 、 第 2 図 ( a ) に 示 す よ う に 、 パルス状入力 が入力 さ れる と 第 2 図 ( b ) に 示す よ う に 、 そ の応答 は指数関数的 に 応答 す る 。
こ の応答波形が示す よ う に 、 こ の方式では 、 高周波 成分の 影響で 立上 り 時 ( 第 2 図 中 ひ で示 す ) の加 速度 が大き い こ と か ら 、 サ ー ポ制御部 2 やそ の負荷系 に シ ョ ッ ク を 与え 、 振動 を起 こ し や す い欠点 が あ っ た 。 ま た 、 第 2 図 ( b ) に示す よ う に 、 減速停止 する ま で 時 間 を要 す る等の欠点が あ っ た 。 そ の た め 、 例 え ば 、 X Y 軸 の サ ー ポ モ ー タ を使用 し 、 円 弧状 に 工作機械の テ 一プル等を移動 さ せ た 場合、 指令値 よ り も 内側 の 軌铳 を た ど る原因 に な っ て い た 。 ま た 、 指数関数形加馘速制御方式にかわるもの と し て 、 直線形加減速制御方式があるが、 この方式も第 5 図 ( a ) で示すよ う なステ ッ プ入力 に対 し、 第 5 図
( b ) に示すよ う な出力波形が得ら れ、 この出力波形 が示すよう に 、 加速度が急激に変化するため にサーポ 制御系やその負荷系にシ ョ ッ クを与え、 振動を発生 し やすい。 例えば、 急激に停止 し た とき等、 口 ポ ッ ト等 の アー ム は停止後も振動する等の欠点を有 し て いた 。
さ らに 、 サーポ制御系及ぴその負荷系は、 通常、 固 有振動数を有し てお り 、 固有振動数に近い周波数成分 をも っ た指令で駆動される と 、 そのサ一ボ制御系やそ の負荷系自体が振動を発生する。 そのため、 位置指令 に含ま れるサーボ制御系や負荷系の固有振動数成分を 力 ッ 卜する必要があ る。
発 明 の 開 示
第 2 図 ( a ) で示すステ ッ プ入力 に対 し 、 第 2 図
( ) で示すよ う な応答を行う指数関数形加減速制御 部の伝達関数は、 次式で すよ う な一次遅れの伝達関 数 H ( S ) で表現される。
H ( S ) = K / ( S + K ) ( 1 )
( Κ ; 定数 )
この伝達関数は、 フィ ルタ の立場か ら みる と 、 一次 の 口 一パスフ ィ ルタ と見る こ とができるので 、 この伝 達関数で表わされる従来の上記加減速制御部 1 の機能 は、 位置指令 ( 入力 ) に 含 ま れる低周波成分を通 し 、
ΟΜΡΙ 髙周 波成分を カ ツ 卜 し て 、 サー ボ制御部 2 に位置指令 を伝達 す る こ と を意味 し て い る 。 し か し 、 第 2 図 ( b ) の 出力 波形が示す よ う に 、 立上 り 時等で 、 ま だ高周波 成分の影響が 出 て 急激 に 速度変化が生 じ て い る 。 こ の た め 、 こ の高周波成分 を カ ツ 卜 する た め に は 、 上記
( 1 ) 式で示 す伝達関数の 時定 数を大き く す れば よ い が 、 そ う す る と 応答が Ϊ く な り 、 停止 ま で の 時間が長 く な る 。 .
そ こ で 、 一次の ロ ー パ ス フ ィ ル タ で は な く 、 高次 の
ロ ー パ ス フ ィ ル タ を使用 し 、 サ ー ボ モ ー タ へ の位置指 令を 該髙次の ロ ー パ ス フ ィ ル タ を通 し てサ ー ポ モ ー タ を驅動 する よ う に す れ ば、 次数が 高い ロ ー パ ス フ ィ ル タ で あ る か ら 、 サ ー ポ制御 系やその負荷系の 固有振動 数成分を カ ツ 卜 し 、 かつ 、 高周 波成分を カ ツ 卜 す る こ と がで き 、 滑 ら かな応答波形を得る と 共 に 速い応答を 得 る こ と が で き る 。
そ こ で 、 本発明 の第 1 の 目 的 は 、 高次の ロ ーパ ス フ ィ ルタ を使用 す る こ と に よ り 速度変化を小 さ く し 、 遅 れが少な い応答の よ いサ ー ボ モ ー タ の加 減速制御方式 を提供す る こ と に あ る 。 '
さ ら に 、 本発明 の第 2 の 目 的 は 、 振動 が発生 せず 、 滑 ら かな速度変化で サ ー ボ モ ー タ を稼動 さ せ る サ ー ポ モ ー タ の加減速制御方式 を提供す る こ と に あ る 。
上気 目 的を達成す る た め に 、 本発明 は 、 サ ー ポ モ ー タ へ 出力 さ れる位置指令 を 2 次以上の ロ ー パス フ ィ ル
O PI
' タ に通すこ と に よ り 、 サー ボモ ー タ の加減速制御を行 う よ う に し た加減速制御方式であ る 。
さ ら に 、 本発明 は 、 直線形加減速制御を行う 加減速 制御方式に あ っ て は 、 サー ポモ ー タ へ の位置の指令に 対 し 、 直線形加減速制御を行 っ た後、 2 次以上の ロ ー パス フ ィ ルタ に通すこ と に よ り サー ボ モ ー タ の加 減速 制御を行 う よ う に し た加減速制御方式で あ る 。
以上の よ う に 、 サー ポモ ー タ に は 、 位置指令が 2 次 以上の 口 一パス フ ィ ル タ を通 し て与え ら れるか ら 、 髙 周波成分 は カ ツ 卜 さ れ、 サ ー ボ制御系やその負荷系 の 固有振動数成分も カ ツ 卜 さ れるか ら 、 サ ー ポ制御系や そ の負荷系に シ ョ ッ ク を与え 、 振動 を生ぜ し め た り 、 固有振動数に よ るサー ポ制御系やその負荷系自体が振 動 す る こ とを 防止する 。 さ ら に 、 高次の ロ ーパ ス フ ィ ル タ を使用 し て い る か ら 、 応答が早 く 円弧状に 工作機 械の テ ープル等を移動 させる 場合 に お い て も 、 従来の よ う な指令値よ り も 内側の軌跡を た どる と い う 欠点 は 改善される 。
図面の簡単な説明
第 1 図 は 、 サー ポ モ ー タ の加減速制御方式のプ ロ ッ ク 線図 、 第 2 図 は 、 従来の指数関数形加減速制御方式 に お ける加減速制御部の入出力 波形を示す 。 第 3 図 は 加減速制御部 に高次の ロ ーパ ス フ ィ ルタ を使用 し た と きの入出力 波形、 第 4 図 は 、 直線形加減速制御を行い かつ 、 高次の 口 一パ ス フ ィ ル タ を使用 し た と きの本発
OMPI
Γ-Ο 明 の一実施例 のプ ロ ッ ク 線 図 、 第 5 図 は 、 第 4図 の各 ブ ロ ッ ク に 対 す る入出力 波形 、 第 6図 は 、 直線形加 減 速制御方式 の ブ ロ ッ ク 図 、 第 7図 は 、 第 6図 に おけ る 入出力 の波形、 第 8 図 は 、 1 次のデ ジ タ ル フ ィ ル タ の プ ロ ッ ク 図 、 第 9図 は 、 2次のデジ タ ル フ ィ ル タ のブ ロ ッ ク 図 、 第 1 0図 は 、 3次の デ ジ タ ル フ ィ ル タ のブ ロ ッ ク 図 、 第 1 "1 図 は 、 直線形加減速制御部に 3次の デ ジ タ ル フ ィ ル タ を結合 し た 本発明 の一実施例 の処理 フ ロ ー で あ る 。
発明を実施 す る た め の最良の形態
次 に 、 本発明 に つ い て 詳細 に 説明 す る 。
高次の ロ ー パス フ ィ ル タ の伝達関数 H ( S ) は 、 次 式 で示 す よ う に 、 '2次及び 1 次 と 2次 、 2次 と 2次の 重合で 、 頫次高次の伝達関数を得る こ と がで きる 。
(Ai Wo ) 2
2次 H (S) = S2 +Ai Wo S+ (Ai Wo ) ( 2)
Qi
Figure imgf000007_0001
3次 H (S) = S + Bi Wo S2 +Ai Wo S+ (Ai Wo ) 2
Figure imgf000007_0002
( 3)
Figure imgf000007_0003
4次 H (S〉 = S2 +Ai Wo S+ (Ai Wo ) 2
Qi
(A2 Wo ) 2
Figure imgf000007_0004
Q2 ( 4)
"WR
O PI ( なお、 Α ί , A 2 , B 1 , Q 1 , Q 2 は係数、 W o はフ ィルタ の遮断周波数に対応する角速度であ る。 )
上記伝達関数 H ( S ) の係数 ( Α ι , B 1 , Q 1 等 ) を適切 に選ぶこ と に よ り 、 応答速度がよ く 、 応答が滑 らかで振動を発生させない ロ ーパスフィル.タ をべ ッ セ ル形, バタ ー ワ ー ス形、 チ : t ビシ ヱ フ形のいずれの形 によ っ ても実現できる 。
しか.し 、 各形の フ ィ ルタ の特徵を考慮 し て 、 種々の 実験の結果、 ベ ッ セル形フ ィ ルタ の係数を適切に選び、 サーボ制御系やその負荷系の固有振動数をカ ツ 卜 する よう にフィルタ のカ ツ 卜 オフ周波数を選定する こ と に よ っ て、 上記目 的を達成できる最適の ロ ーパ スフ ィ ル タを得るこ と できる。 そ して 、 このベ ッ セル形の 口 一パス フ ィ ルタ を 、 第 1 図 に おける加減速制御部 1 と して使用する こ と に よ り 、 位置指令に対する該加減速 制御部 1 の応答は、 第 3 図 ( a ) で示す入力 波形に対 して 、 第 3 図 ( b ) で示すよう な形状 となる 。 このよ う に 、 高周波成分をカ ツ 卜 し たか ら 出力 V i の変化は 滑 らかで、 立上 り 時に大きな加速度を得る こ と はな く 、 かつ 、 減速停止する までの時間も短く なつ ている。
次に 、 第 2 の実施例 と して 、 第 4 図に示すよ う に、 直線形加減速部 3 の後に 、 上記高次の ロ ーパスフィル タ 4 を接続 し 、 その出力 に よ り サーポ制御部 6 , サー ポ モー タ Mを作動さ せれば、 口 一パス フ ィ ルタ 4 の出 力 V 2 は 、 第 5 図 ( c ) に 示 す よ う に 滑 ら か に なる 。 す なわ ち 、 第 4 図 に お い て 、 直線形加減速部 3 に 第 5 図 ( a ) で示す よ う なパルス形状入力 V 0 が入力 さ れ る と 、 該直線形加 減速部 3 か ら は第 5 図 ( b ) で示す よ う な波形の出力 V i が 出 さ れる 。 従来 は 、 こ の第 5 図 ( b ) で示 す 波形の 出力 V 1 を サ ー ポ制御部 6 に 入 力 し て い た が 、 本発明 で は 、 さ ら に 高次の ロ ーパ ス フ ィ ル タ 4 に 該出力 V i を入力 し 、 該髙次の ロ ーバ ス フ ィ ル タ 4 か ら は 出力 さ れる第 5 図 ( c ) で示 す よ う な 波形の 出力 V 2 を サ 一 ボ制御 部 6 に 入力 する よ う に す る 。 その結果 、 第 5 図 ( I) ) で示 す よ う な 波形出力 V 1 が入力 さ れる と き と 比較 し て 、 立上 り 時が 滑 ら か に な っ た 第 5 図 ( c ) で示 す よ う な波形出力 V 2 が入 力 さ れ る た め 、 急激な速度変化 に よ る シ ョ ッ ク を サ 一 ボ制御部 6 やサ 一 ポ モ ー タ M 等 に 与え る こ と な く 振動 を発生 す る こ と は な い 。 ま た 、 応答も 早 く な る 。
以上述べ た よ う に 、 本発明 は 、 加減速制御部 と し て ロ ー パ ス フ ィ ル タ を使用 し て 、 ま た 、 直線形加 減速方 式 の 場合 に は 、 直線形加減速部 3 と ロ ー パ ス フ ィ ル タ 4 に よ り 、 加減速制御 部 5 を構成 さ せ て 、 応答 が 早 く 振動 を生 じ さ せな いサ ー ポ モ ー タ の加減速制御方式 を 得 る こ と がで き る 。
以下、 直線形加 減速部 3 と ロ ー パ ス フ ィ ル タ 4 で加 滅速制御 部 5 を構成 し た と き の 、 本発明 の一実施例 を 図面 と共 に 詳細 に 説明 す る 。 まず、 直線形加減速部 3 のデジ タ ル処理で行う一実 施例を第 6 図に示す。 補間分配制御部等から各軸 に対 する位置指令 P a が 1 サンプ リ ング毎 (サンプ リ ング 周期 T ) に 該直線加減速部 3 に入力 される。 直線形加 減速部 3 には、 π — 1個 (但 し 、 π は加速また は減速 を開始 して か ら終了する までの加減速時間 て をサンプ リ ング周期 Tで割 っ たものである 。 すなわち 、 n = て Z Tである。 ) の遅延ュニ ッ 卜 Z - 1 ( サンプ リ ン グ周羝 Tの遅延) が設け ら れて お り 、 位置指令値 P a と各遅延ユニ ッ ト Z - 1 の出力 をサンプ リ ング周期 T 毎に加算手段 1 0で加算 し 、 乗算手段 Ί Ί で Ί / π を 乗算 し て次式で示す P b を得る 。
P b = ( P a + X 1 + X 2 + * ·· ·♦· + X n-i ) / n
( 5) 例えぱ、 位置指令値 P a を 1 0 0 , サンプ リ ング周 期 Tを 8 msec, 加減速時間 4 0 msecとする と、 n = 4 0ノ 8 = 5 で 、 4個の遅延ユニ ッ ト Z - 1 で構成さ れ、 第 7 図 ( a ) ( b ) に示すよ う な入出力関係 とな る 。 すなわ ち 、 第 1 回のサンプ リ ング時で は、
P a = 1 0 0 , X i 〜 X 4 = 〇 であるから 、
P b = ( P a + X 1 + X 2 + X s + X 4 ) X n
= 1 0 0 / 5 = 2 0
第 2 回 目 のサンプ リ ング時は、
= 0 であるから 、
OMPI P b = ( 1 0 0 + 1 0 0 ) / 5 = 4 0
周様 に 、 第 3 回 目 のサ ンプ リ ン グ時 に は 、 P b = 6 0 、 第 4 回 目 は P b = 8 0 、 第 5 回 目 で は P b = 1 0 0 と な り 、 直線的 に 増加 し 、 以後 、 出力 P b は 、 指令値 P a の値 1 0 0を続け 、 入力 P a が第 7 図 ( a ) の よ う に 0 に な る と 、 周様 に 直線的 に 減少 す る も の で あ る 。
以上の よ う に し て 、 直線形加減速部 3 は構成さ れる ち の で あ る
次 に 、 高次のデジ タ ル ロ ー パ ス フ ィ ルタ 4 につ い て ) ベ る 。 刖 に も述べ た よ に 、 1 次要素及び 2次要素 の組合わせ に よ っ て 作る こ と がで き る 。 そ こで 、 1 次 の フ ィ レ タ の伝達関係 は 、 第 ( 1 ) 式 , 第 ( 3 ) 式 に 示 す よ う に
Η ( S ) = B Wo / ( S + B W o ) と 表わ さ れ 、 こ れ を Ζ変換 し て 得 ら れ るパルス伝達関数
Η ( Ζ ) = G / ( 1 - K · Z - 1 ) のブ ロ ッ ク 線 図 が第 8 図で あ る 。
な お 、 第 8 図中 、 Ί 2 は乗算手段 、 Ί 3 は加算手段 、 Ζ - ' は Ί サ ンプ リ ング周期 Tだけ遅延 す る遅延 ュ ニ ッ 卜 、 と G は次式で示さ れ る値で あ る 。
~ B o T
K= e G= 1一 K
( 但 し 、 Β は フ ィ ル タ の係数 、 W o は フ ィ ル タ の 力 一 _ 'C. "' PI v 卜 オ フ周波数 f o に対応する角速度、 すなわち W 0 = 2 π f 0 である 。 )
そこ 、 このプロ ッ ク線図に示す処理をサンプ リ ン グ周期 T毎に行えば、 1 次のデジタルフ ィルタ が得ら れる α すなわち 、
Υ 1 = Y 0 ( 1 つ前のサンプ リ ング時の Y o の値を Y 1 と する 。 ) -
Υ 0 = G · X + K • Υ 1 ——
なる処理を行い、 Υ 0 を求めれば、 1 次の フ ィルタ の出力が得 ら れる。
周様に 、 第 ( 2〉 式で表わされる 2 次の伝達関数 Η ( S ) の Z変換後のパルス伝達関数
Η ( Z ) = G Z ( 1 - K r Ζ - 1 - し ♦ Ζ - 2 ) のプロ ッ ク線図は第 9 図で表わされる。 このブロ ッ ク線図 に従い、 サンプ リ ング周期 Τ毎に次の処理を行 い、 出力 Y 0 を求めれば、 2 次の デジ タ ルフ ィルタ が 得ら れる 。 Y 2 = Y 1 ( 1 つ前のサンプ リ ング時の Υ 1 の値を Y 2 と する )
Υ 1 = Y 0 ( 1 つ前のサンプ リ ング時の Υひ の値を
Y 1 とする )
Υ 0 = G ♦ X + K ♦ Υ 1 + L · Y a
A ο Τ
2
伹 し Κ= 2♦ e c o s AWo T 4Q2 - 1
2 Q ~
O PI A o T し: e
G= 1 -K-L で あ る。 上記第 8 図及.び第 9 図 のブ ロ ッ ク 線図 を次数 に合わ せ て 直列 に 組合わせ れば、 第 ( 3) 式 、 第 ( 4) 式で 示す 3次 、 4次のデジ タ ル ロ ーパス フ ィ ル タ が得 ら れ さ ら に 高次の も の は 、 さ ら に結合 さ せ れば よ い こ と に な る 。
例 えば 、 3 次の フ ィ ル タ の場合 は 、 第 1 0図 に示す よ う に 、 第 8 図 の 出力 を第 9 図 の入力 に 結合 し た も の で あ り 、 こ の と き の処理 は 、 1 次の処理 と 2次の処理 を続け て 行 っ た も の と な る 。 す なわ ち 、
Y 1 = Y 0
Y 0 = G 1 ♦ X + K 1 - Y 1
Z 2 = 1
L \ = Z 0
Z 0 = G 2 ♦ Y 0 + K 2 ' Z 1 + L 2 - Z 2 上記処理 を行い 、 Z 0 を 求め れば 、 3 次の デ ル フ ィ ルタ の 出力 が得 ら れる 。
な お 、 ベ ッ セル形 フ ィ ル タ に お け る上記諸係数 Q , A , B , の標準的な値 は 、 次の よ う な値であ る 。
2次の フ ィ ル タ の 場合
Q = 0 . 5 7 7 4 , A = 1 . 7 3 2 3 次の フ ィルタ の場合
Q = 0 . 6 9 1 1 , A = 2 5 4 2
B = 2 . 3 2 2
4 次の フ ィ ルタ の場合
Q 1 = 0 . 5 2 1 9 A 1 = 3 . 0 2 3
Q 2 = 0 . 8 0 5 5 A 2 = 3 . 3 8 9
そ こで 、 上記諸係数 Q A , B の値、 特に係数 Qの 値を変える こ と に よ り 、 ス テ ッ プ入力 に対 し て オ ーバ ー シ ュ.一 卜 を発生 し ない フ ィ ルタ を得る こ と ができる 。
次に 、 第 4 図で示す直線形加婊速部 3 の後に ロ ー バ ス フ ィ ル タ 4 を結合 し た と きの実施例 につ い て説明 す る 。 すなわ ち 、 第 6 図で示す直線形加減速制御 を行い 、 その後、 第 Ί 0 図で示す 3 次の ロ ーパス フ ィ ルタ を通 し て サー ポ モ ー タ の加減速制御 をマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 一等を用 い て行う 場合の処理につ い て 、 第 1 Ί 図の フ ロ ー を参照 し なが ら 説明 す る 。
ま ず 、 上記ベ ッ セル形 フ ィ ル タ の 3 次の Q, A , Β の係数値 と 、 フ ィ ルタ の カ ツ 卜 オ フ 周 波数 f o 、 サ ン プ リ ング周期 T及び加速, 減速を 開始 し て か ら設定値 に なる ま で の 時間 て を設定す る こ と に よ り 、 諸係数 K 1 , G 1 , K a , し 2 , G 2 及び n ( = て Z T ) は 求め ら れる 。 こ の値を ロ ボ ッ 卜 ゃ 工作機械を制御 する マ イ ク ロプ ロ セ ッ サー に入力 する 。 ( なお 、 上記諸係 数 Κ ι , G , Κ 2 , L 2 , G 2 はマ イ ク α プ ロ セ ッ サ一で計算する よ う に し て も よ い 。 ) 次に 、 第 Ί 1 図 iノ ,, ―一 own , で示す処理をサ ンプ リ ング周期 T毎 に 行う 。
補闥手段に よ っ て算出 さ れ た各軸 に対する位置指令 値 P a がサ ンプ リ ング周期 T毎 に直線形加減速部 3 に 入力 さ れる と 、 第 6図及び第 ( 5) 式で示さ れる処理 が行われる 。 す なわ ち 、 入力値 P a と メ モ リ に 記億さ れ て い る各 Χ ι 〜 X n - 1 の値を加算 し 、 n で 除 す 。 こ う し て 求めら れた P I) の値はメ モ リ に 記憶さ れる ( ス テ ッ プ 1 0 1 ) と 共 に 、 X 1 〜 X n - 1 の メ モ.リ は シ フ ト ( ステ ッ プ 1 0 2 — 1 〜 1 0 2 — N — 2 ) さ れ、 X n - 1 の メ モ リ 部に は X n - 2 の値 ( ス テ ッ プ 1 0 2 — 1 ) 、 X n - 2 の メ モ リ 部 に は X n - 3 の値
( ス テ ッ プ 1 0 2 — 2 ) X 2 の メ モ リ 部 に は
X 1 の値 ( ス テ ッ プ 1 0 2 — N — 2 ) 、 X 1 の メ モ リ 部 に は入力 P a の値が 記億 さ れて い る ( ス テ ッ プ 1 0 3 ) 。 上記処理 F i が直線形加減速処理で あ る 。
次 に 、 3次の ロ ー ノ tス フ ィ ル タ の処理 F 2 を行 う が ま ず 、 Υ ι の メ モ リ 部へ Υ ο の メ モ リ 部の記憶値を シ フ 卜 さ せ ( ス テ ッ プ 1 0 4 〉 、 次 に 、 直線形加減速処 理 F i で得 ら れた P b の値 と 、 上記 Υ ι の値 よ り
Υ 0 = G 1 · P b + Κ 1 · Υ ι
なる演算を行い 、 得 ら れた Υ ο の値を メ モ リ 部へ記 憶す る ( ス テ ッ プ 1 0 5 ) 。 そ し て 、 L ~ <≥ , Ζ ι の メ モ リ 部の値を Ζ ι , Ζ 0 の メ モ リ 部 に記憶さ れて い る 値 に 書変え る ( ス テ ッ プ 1 0 6 , 1 0 7 ) 。 次に 、 次 の処理を行い 、 得 ら れた Ζ ο の値を記憶する ( ス テ ツ - 1A - - プ T 0 8 ) 。
Ζ ο = G 2 · Υ ο + Κ 2 ♦ Ζ 1 + L 2 * Ζ 2
最後に、 Ζ ο のメ モ リ 部に記憶されている値を出力 P c と して出力 する ( ステ ッ プ Ί 0 9 ) 。
上記 F 1 , F 2 の処理をタイ ミ ング周期毎に行えば、 第 5 図 ( a ) ( b ) ( c ) に示すよ う に 、 入力 P a に 対し直線形加減速部 3 の出力 P b の出力 は第 5 図 ( b ) のよ う にな り 、 ロ ーパスフィルタ 4 の出力 P -c は、 第 5 図 (. c ) に示すよ う な、 滑ら かな曲線の波形とな り 、 この出力' P G がサーポ制御部 6 に入力されるから 、 サ ーポ制御部 6 やサーポモ ー タ M等の負荷系にシ ョ ッ ク を与える こ と な く 、 応答の早い加減速制御を行う こ と ができるものである 。
なお、 上記第 1 1 図のフ ロ ーで示 し た実施例 は、 直 線形加減速処理 F 1 を行っ た後に ロ ーパス フ ィ ルタ の 処理 F 2 を行う 第 4 図で示すよ う な方式の加減速制御 方式であるが、 ロ ーパス フィ ルタ のみで加減速制御部 を構成する加減速制御方式で は、 第 Ί 1 図の F 2 の処 理のみを行えばよい。 なお、 この場合は、 P b - P a
となる 。
以上述べた よ う に、 本発明は、 高次の ロ ーパス フ イ ルタ を用 いて高周波成分をカ ツ 卜 し 、 かつ応答が早い ので、 サー ポ制御系やその負荷系にシ ョ ッ クを与える こ と なく 、 かつ 、 正確な制御を行う こ とができるもの である 。
O PI ,

Claims

請 求 の 範 囲
. サー ポ モ ー タ の加減速制御方式 に お いて 、 位置 の指令を 2 次以上の ロ ーパ ス フ ィ ル タ に 通す こ と に よ り サ ー ポ モ ー タ の加 滅速制御 を行 う こ と を特 徴 と する加減速制御方式 。
. 上記 ロ ーパ ス フ ィ ル タ は 、 ベ ッ セル形 フ ィ ル タ で構成す る こ と を特徴 と する 請求の範囲第 1 項記 載の加 減速制御方式 。
. サ ー ボ モ ー タ の加減速制御方式 に お い て 、 位置 の指令 に対 し 、 直線形加 減速制御 を行 っ た後 、 2 次以上の ロ ー パス フ ィ ル タ を 通 す こ と に よ り サ ー ポ モ ー タ の加 減速制御 を行 う こ と を特徴 と す る加 減速制御方式 。
. 上記 ロ ー ノ ス フ ィ ル タ は べ ッ セ ル形 フ ィ ル タ で 構成さ れて い る こ と を特徴 と す る 請求の範囲第 3 項記載の加減速制御方式 。
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