JPH08278821A - サーボ制御系の制振方法 - Google Patents
サーボ制御系の制振方法Info
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- JPH08278821A JPH08278821A JP8099395A JP8099395A JPH08278821A JP H08278821 A JPH08278821 A JP H08278821A JP 8099395 A JP8099395 A JP 8099395A JP 8099395 A JP8099395 A JP 8099395A JP H08278821 A JPH08278821 A JP H08278821A
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- Japan
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- acceleration
- arm
- control system
- motor
- rotational angular
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アーム側にこのアームの加速度を検出する機
械的な検出器を設けることなく系の制振を行うことので
きるサーボ制御系の制振方法の提供。 【構成】 サーボ制御系１０ではモータ３の駆動軸の回
転角速度θm ′は元来設けられている速度検出器６によ
り検出される。一方，アーム１の回転角加速度θa ″＾
は上記回転角速度θm ′に基づいて微分器９により求め
た回転角加速度θm ″から，加速度推定器７によって推
定される。このアーム１の回転角加速度θa ″＾がモー
タ３の制御指令量側に帰還され位相反転されて系の制振
が行われる。従って，アーム１の回転角加速度を検出す
る機械的な検出器を設ける必要がなく，アーム１の構成
を簡素化することができる。
械的な検出器を設けることなく系の制振を行うことので
きるサーボ制御系の制振方法の提供。 【構成】 サーボ制御系１０ではモータ３の駆動軸の回
転角速度θm ′は元来設けられている速度検出器６によ
り検出される。一方，アーム１の回転角加速度θa ″＾
は上記回転角速度θm ′に基づいて微分器９により求め
た回転角加速度θm ″から，加速度推定器７によって推
定される。このアーム１の回転角加速度θa ″＾がモー
タ３の制御指令量側に帰還され位相反転されて系の制振
が行われる。従って，アーム１の回転角加速度を検出す
る機械的な検出器を設ける必要がなく，アーム１の構成
を簡素化することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，サーボモータ等の駆動
部により操作されるロボットアーム等の被駆動部の加速
度を上記駆動部の制御指令量に帰還させることにより，
上記駆動部及び上記被駆動部を含んでなるサーボ制御系
の振動を抑制する制振方法に係り，特に機械的な構成が
簡素ですむサーボ制御系の制振方法に関するものであ
る。
部により操作されるロボットアーム等の被駆動部の加速
度を上記駆動部の制御指令量に帰還させることにより，
上記駆動部及び上記被駆動部を含んでなるサーボ制御系
の振動を抑制する制振方法に係り，特に機械的な構成が
簡素ですむサーボ制御系の制振方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に，産業用ロボットにおいては，そ
の機構が不安定な片持梁構造，即ちアーム等の端部が自
由端になっているものが多い。又，上記ロボットのモー
タとアームとの間には，減速機等のように弾性を有する
動力伝達機構が存在する。加えて，上記ロボットの機構
系の固有振動数が低い場合が多い。その為，ロボットの
動作時にアームに大きな加減速を生じると，上記機構系
の固有振動数において振動が励起され，残留振動が残り
やすく，機能上問題となることがある，特にアームとモ
ータとの間の動力伝達機構に弾性変形が生じる場合に
は，この問題が顕著になる。又，上記したようなロボッ
トに限らず，ある慣性負荷としての被駆動部が弾性変形
を無視できない動力伝達機構を介してモータ等の駆動部
により駆動される系においても同様の振動の問題を生じ
る。このような振動に対して特公平２−３３１６９号公
報に開示の技術では，慣性負荷側にその変位，速度，又
は加速度を検出する各検出器を設け，上記慣性負荷側の
加速度等の検出結果を上記駆動部側の制御指令量に帰還
させるようになっているが，この時帰還された例えば加
速度信号を慣性負荷の速度の交流成分とは逆位相になる
ように調整する構成がとられている。これによって，上
記機構系の振動の抑制が図られている。
の機構が不安定な片持梁構造，即ちアーム等の端部が自
由端になっているものが多い。又，上記ロボットのモー
タとアームとの間には，減速機等のように弾性を有する
動力伝達機構が存在する。加えて，上記ロボットの機構
系の固有振動数が低い場合が多い。その為，ロボットの
動作時にアームに大きな加減速を生じると，上記機構系
の固有振動数において振動が励起され，残留振動が残り
やすく，機能上問題となることがある，特にアームとモ
ータとの間の動力伝達機構に弾性変形が生じる場合に
は，この問題が顕著になる。又，上記したようなロボッ
トに限らず，ある慣性負荷としての被駆動部が弾性変形
を無視できない動力伝達機構を介してモータ等の駆動部
により駆動される系においても同様の振動の問題を生じ
る。このような振動に対して特公平２−３３１６９号公
報に開示の技術では，慣性負荷側にその変位，速度，又
は加速度を検出する各検出器を設け，上記慣性負荷側の
加速度等の検出結果を上記駆動部側の制御指令量に帰還
させるようになっているが，この時帰還された例えば加
速度信号を慣性負荷の速度の交流成分とは逆位相になる
ように調整する構成がとられている。これによって，上
記機構系の振動の抑制が図られている。
【０００３】上記開示の技術とほぼ等価のサーボ制御系
を図６に示す。同図に示したサーボ制御系１０d では，
一般的な速度制御型サーボモータドライバ１１の構成と
同様に，モータ３に回転角速度θm ′を検出する, 例え
ばタコジェネレータ等よりなる速度検出器６が設けられ
ている。又，慣性負荷としてのアーム１側には，アーム
１の回転角加速度θa ″を検出する検出器８が設けられ
ている。上記検出されたアーム１の回転角加速度θa ″
は，速度検出器６により検出されたモータ３の回転角速
度に基づく信号により補正された後，速度制御器の入力
側に帰還されて上記モータ３の回転角速度の目標値を補
償する。そこで，上記サーボ制御系１０d では，速度検
出器６により検出されたモータ３の回転角速度θm ′が
予め設定された回転角速度の目標値θd ′になるように
, 回転速度操作量が上記補償された回転角速度の目標値
に基づいて速度制御器により演算される。そして，この
回転角速度操作量に基づいて，制御指令量としてのトル
クＴがトルク制御器により演算されモータ３に入力され
る。この時，上記速度制御器は，例えば上記補償後のモ
ータ３の回転角速度の目標値に係る信号をアーム１の回
転角速度の交流成分と逆位相となるように調整して，上
記トルクＴの演算に供する。こうして，上記したように
上記機構系の振動が抑制される。以下，各符号の右肩に
付した′（ダッシュ）はその符号についての１次時間微
分値を，″（２ダッシュ）は２次時間微分値を，＾（ハ
ット）は推定値をそれぞれ示す。
を図６に示す。同図に示したサーボ制御系１０d では，
一般的な速度制御型サーボモータドライバ１１の構成と
同様に，モータ３に回転角速度θm ′を検出する, 例え
ばタコジェネレータ等よりなる速度検出器６が設けられ
ている。又，慣性負荷としてのアーム１側には，アーム
１の回転角加速度θa ″を検出する検出器８が設けられ
ている。上記検出されたアーム１の回転角加速度θa ″
は，速度検出器６により検出されたモータ３の回転角速
度に基づく信号により補正された後，速度制御器の入力
側に帰還されて上記モータ３の回転角速度の目標値を補
償する。そこで，上記サーボ制御系１０d では，速度検
出器６により検出されたモータ３の回転角速度θm ′が
予め設定された回転角速度の目標値θd ′になるように
, 回転速度操作量が上記補償された回転角速度の目標値
に基づいて速度制御器により演算される。そして，この
回転角速度操作量に基づいて，制御指令量としてのトル
クＴがトルク制御器により演算されモータ３に入力され
る。この時，上記速度制御器は，例えば上記補償後のモ
ータ３の回転角速度の目標値に係る信号をアーム１の回
転角速度の交流成分と逆位相となるように調整して，上
記トルクＴの演算に供する。こうして，上記したように
上記機構系の振動が抑制される。以下，各符号の右肩に
付した′（ダッシュ）はその符号についての１次時間微
分値を，″（２ダッシュ）は２次時間微分値を，＾（ハ
ット）は推定値をそれぞれ示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで，上記開示の
従来技術によれば，ロボットのアーム側に，上記回転角
加速度を検出するための機械的な検出器８を取り付けて
おく必要があった。しかしながら，上記ロボットのアー
ム内は一般的にスペースが狭く，組み込む部品の数を出
来るだけ少なくしたほうが好ましい。又，上記検出器８
をアーム内に取り付けた場合にモータ側との間の電気的
配線も複雑になるという問題もあった。そこで，本発明
の目的は，被駆動部にこの被駆動部の加速度を検出する
機械的な検出器を設けることなく，系の制振を行うこと
のできるサーボ制御系の制振方法を提供することであ
る。
従来技術によれば，ロボットのアーム側に，上記回転角
加速度を検出するための機械的な検出器８を取り付けて
おく必要があった。しかしながら，上記ロボットのアー
ム内は一般的にスペースが狭く，組み込む部品の数を出
来るだけ少なくしたほうが好ましい。又，上記検出器８
をアーム内に取り付けた場合にモータ側との間の電気的
配線も複雑になるという問題もあった。そこで，本発明
の目的は，被駆動部にこの被駆動部の加速度を検出する
機械的な検出器を設けることなく，系の制振を行うこと
のできるサーボ制御系の制振方法を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，駆動部により操作される被駆動部の加速度を上
記駆動部への制御指令量に帰還させることにより，上記
駆動部及び上記被駆動部を含んでなるサーボ制御系の振
動を抑制する制振方法において，少なくとも上記駆動部
への制御指令量，上記駆動部からの操作量，上記駆動部
のイナーシャ及び上記被駆動部のイナーシャから上記被
駆動部の加速度を求める関係を予め設定しておき，上記
駆動部への制御指令量及び上記駆動部からの操作量か
ら，上記設定された関係に基づいて，上記被駆動部の加
速度を演算することを特徴とするサーボ制御系の制振方
法として構成されている。
に，本発明が採用する主たる手段は，その要旨とすると
ころが，駆動部により操作される被駆動部の加速度を上
記駆動部への制御指令量に帰還させることにより，上記
駆動部及び上記被駆動部を含んでなるサーボ制御系の振
動を抑制する制振方法において，少なくとも上記駆動部
への制御指令量，上記駆動部からの操作量，上記駆動部
のイナーシャ及び上記被駆動部のイナーシャから上記被
駆動部の加速度を求める関係を予め設定しておき，上記
駆動部への制御指令量及び上記駆動部からの操作量か
ら，上記設定された関係に基づいて，上記被駆動部の加
速度を演算することを特徴とするサーボ制御系の制振方
法として構成されている。
【０００６】
【作用】本発明に係るサーボ制御系の制振方法において
は，少なくとも被駆動部を操作する駆動部への制御指令
量，上記駆動部からの操作量，上記駆動部のイナーシ
ャ，上記被駆動部のイナーシャ及び上記被駆動部のイナ
ーシャから上記被駆動部の加速度を求める関係が予め設
定されている。そして，上記被駆動部の加速度は上記駆
動部への制御指令量及び駆動部からの操作量から，上記
予め設定された関係に基づいて演算される。従って，上
記被駆動部にこの被駆動部の加速度を検出する為の機械
的な検出器を必要とすることがなく，被駆動部の構成が
極めて簡素になる。
は，少なくとも被駆動部を操作する駆動部への制御指令
量，上記駆動部からの操作量，上記駆動部のイナーシ
ャ，上記被駆動部のイナーシャ及び上記被駆動部のイナ
ーシャから上記被駆動部の加速度を求める関係が予め設
定されている。そして，上記被駆動部の加速度は上記駆
動部への制御指令量及び駆動部からの操作量から，上記
予め設定された関係に基づいて演算される。従って，上
記被駆動部にこの被駆動部の加速度を検出する為の機械
的な検出器を必要とすることがなく，被駆動部の構成が
極めて簡素になる。
【０００７】
【実施例】以下添付図面を参照して，本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係るサーボ制御系の制振
方法を適用するために用いられるロボットを示す模式
図，図２は上記ロボットの振動を抑制しつつアームの動
作を制御するサーボ制御系の構成を示すブロック図，図
３は本発明の別の実施例に係りオブザーバ回路及び微分
器を用いてアームの加速度を推定するサーボ制御系の構
成を示すブロック図，図４は図３のサーボ制御系の変形
例を示すブロック図，図５は図３のサーボ制御系の別の
変形例を示すブロック図である。但し，図６に示した上
記従来のサーボ制御系１０d と共通する要素には，同一
の符号を使用すると共に，その詳細な説明は省略する。
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は，本発明を具体化した一例であって，本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に，図１は本発明の一実施例に係るサーボ制御系の制振
方法を適用するために用いられるロボットを示す模式
図，図２は上記ロボットの振動を抑制しつつアームの動
作を制御するサーボ制御系の構成を示すブロック図，図
３は本発明の別の実施例に係りオブザーバ回路及び微分
器を用いてアームの加速度を推定するサーボ制御系の構
成を示すブロック図，図４は図３のサーボ制御系の変形
例を示すブロック図，図５は図３のサーボ制御系の別の
変形例を示すブロック図である。但し，図６に示した上
記従来のサーボ制御系１０d と共通する要素には，同一
の符号を使用すると共に，その詳細な説明は省略する。
【０００８】本発明のサーボ制御系が適用されるロボッ
ト等の機構系では，図１に示すように，モータ３が弾性
を有する動力伝達機構としての減速機２を介してアーム
１と機械的に連結され，上記アーム１を回転駆動するよ
うになっている。上記モータ３は図２に示す本実施例の
サーボ制御系１０により制御される。尚，図２中の破線
で囲まれた部分は一般的な速度制御型サーボモータドラ
イバ１１と等価の構成である。この構成において，電流
マイナループは十分に早い応答性を有しており，上記モ
ータ３は制御指令値（トルクＴ）通りのトルクを出力す
るものと仮定する。そして，上記モータ３は，回転角速
度θm ′を検出する速度検出器６を元来備えている。そ
して，上記サーボ制御系１０は上記サーボ制御系１０d
と基本的構造をほぼ同様とし，この従来のサーボ制御系
１０d との相違点はアーム１（被駆動部の一例）の回転
角加速度θa ″を検出する機械的な検出器８（図６）を
省略した構成がとられ，この検出器８に代えて，上記モ
ータ３へのトルクＴ，上記モータ３からの回転角加速度
θm ″（操作量の一例），上記モータ３の慣性モーメン
トＩm（イナーシャ）及び上記アーム１の慣性モーメン
トＩa （イナーシャ；モータ３の駆動軸換算値）及び上
記減速機２のモータ３側とアーム１側との減速比Ｎとか
ら，上記アーム１の回転角加速度θa ″＾を演算する微
分器９及び加速度推定器７が設けられたことである。
ト等の機構系では，図１に示すように，モータ３が弾性
を有する動力伝達機構としての減速機２を介してアーム
１と機械的に連結され，上記アーム１を回転駆動するよ
うになっている。上記モータ３は図２に示す本実施例の
サーボ制御系１０により制御される。尚，図２中の破線
で囲まれた部分は一般的な速度制御型サーボモータドラ
イバ１１と等価の構成である。この構成において，電流
マイナループは十分に早い応答性を有しており，上記モ
ータ３は制御指令値（トルクＴ）通りのトルクを出力す
るものと仮定する。そして，上記モータ３は，回転角速
度θm ′を検出する速度検出器６を元来備えている。そ
して，上記サーボ制御系１０は上記サーボ制御系１０d
と基本的構造をほぼ同様とし，この従来のサーボ制御系
１０d との相違点はアーム１（被駆動部の一例）の回転
角加速度θa ″を検出する機械的な検出器８（図６）を
省略した構成がとられ，この検出器８に代えて，上記モ
ータ３へのトルクＴ，上記モータ３からの回転角加速度
θm ″（操作量の一例），上記モータ３の慣性モーメン
トＩm（イナーシャ）及び上記アーム１の慣性モーメン
トＩa （イナーシャ；モータ３の駆動軸換算値）及び上
記減速機２のモータ３側とアーム１側との減速比Ｎとか
ら，上記アーム１の回転角加速度θa ″＾を演算する微
分器９及び加速度推定器７が設けられたことである。
【０００９】ところで，図１に示したロボットの機構系
の振動の減衰率は，非常に小さいものと仮定し，この減
衰率を無視すると，上記機構系の運動方程式は次式のよ
うに導かれる。 Ｉa θa ″＋Ｋ｛θa −（θm ／Ｎ）｝＝Ｔ ・・・（１） Ｉm θm ″＋Ｋ｛（θm ／Ｎ）−θa ｝＝０ ・・・（２） ここで， Ｉa ：アーム１の慣性モーメント（イナーシャ：モータ
３の駆動軸換算値） Ｉm ：モータ３の慣性モーメント（イナーシャ） θa ：アーム１の回転角度（モータ３の駆動軸換算値） θm ：モータ３の回転角度 Ｋ ：減速機２のバネ定数（モータ３の回転軸換算値） Ｎ ：減速機２の減速比 Ｔ ：モータ３へのトルク である。
の振動の減衰率は，非常に小さいものと仮定し，この減
衰率を無視すると，上記機構系の運動方程式は次式のよ
うに導かれる。 Ｉa θa ″＋Ｋ｛θa −（θm ／Ｎ）｝＝Ｔ ・・・（１） Ｉm θm ″＋Ｋ｛（θm ／Ｎ）−θa ｝＝０ ・・・（２） ここで， Ｉa ：アーム１の慣性モーメント（イナーシャ：モータ
３の駆動軸換算値） Ｉm ：モータ３の慣性モーメント（イナーシャ） θa ：アーム１の回転角度（モータ３の駆動軸換算値） θm ：モータ３の回転角度 Ｋ ：減速機２のバネ定数（モータ３の回転軸換算値） Ｎ ：減速機２の減速比 Ｔ ：モータ３へのトルク である。
【００１０】上記した構成において，モータ３の回転角
速度θm ′は従来より備えている速度検出器６により検
出可能である。一方，この実施例の機構によれば，減速
機２よりも動力伝達方向下流側のアーム１の回転角加速
度を求めるために必要な回転角度θa 又は回転角速度θ
a ′はこれらを検出するための機械的な検出器を備えて
いない為, 実際に検出することはできないが, 上記した
（１）式及び（２）式で表される運動方程式から変形さ
れた次の（３）式より，上記アーム１の回転角加速度を
求めることができる。 θa ″＾＝Ｎ（Ｔ−Ｉm θm ″）／Ｉa ・・・（３） ここで， θa ″＾：推定されたアーム１の回転角加速度 である。尚，上記（１）式〜（３）式で示した関係は，
モデル式として，何れも上記加速度推定器７の図示せぬ
メモリにプログラムとして予め設定され記憶されてい
る。
速度θm ′は従来より備えている速度検出器６により検
出可能である。一方，この実施例の機構によれば，減速
機２よりも動力伝達方向下流側のアーム１の回転角加速
度を求めるために必要な回転角度θa 又は回転角速度θ
a ′はこれらを検出するための機械的な検出器を備えて
いない為, 実際に検出することはできないが, 上記した
（１）式及び（２）式で表される運動方程式から変形さ
れた次の（３）式より，上記アーム１の回転角加速度を
求めることができる。 θa ″＾＝Ｎ（Ｔ−Ｉm θm ″）／Ｉa ・・・（３） ここで， θa ″＾：推定されたアーム１の回転角加速度 である。尚，上記（１）式〜（３）式で示した関係は，
モデル式として，何れも上記加速度推定器７の図示せぬ
メモリにプログラムとして予め設定され記憶されてい
る。
【００１１】そこで，上記サーボ制御系１０において，
トルク制御器からのトルクＴ（制御指令量の一例）によ
りモータ３が駆動され，その駆動軸の回転角速度θm ′
が速度検出器６により検出される。上記回転角速度
θm ′は微分器９により微分されて回転角加速度θm ″
として加速度推定器７に入力される。一方，上記トルク
制御器からのトルクＴも加速推定器７に入力される。そ
こで，上記加速度推定器７は，上記入力されたトルクＴ
及び回転角加速度θm ″を（３）式の関係に適用し上記
アーム１の回転角加速度θa ″＾を推定する。上記推定
されたアーム１の回転角加速度θa ″＾はモータ３の回
転角速度θm ′に基づく信号により補正された後モータ
３の目標値θd ′に帰還される。上記補正後のアーム１
の回転角加速度により補償されたモータ３の回転角速度
の目標値は速度制御器に入力され，従来同様にアーム１
の回転角速度の交流成分とは逆位相となるように調整さ
れた後トルクＴの演算に供される。これによって，上記
ロボットの機構系の振動が抑制される。即ち，本実施例
方法を適用したサーボ制御系１０によれば，被駆動部で
あるアーム１に，このアーム１の回転角加速度を実際に
検出する機械的な検出器を設ける必要がなく，上記微分
器及び加速度推定器７における演算によって，上記アー
ム１の回転角加速度を推定することが可能で，この推定
された回転角加速度を用いることによって，上記機構系
の振動を抑制することができる。従って，上記アーム１
内部の構造を簡素化することができる。
トルク制御器からのトルクＴ（制御指令量の一例）によ
りモータ３が駆動され，その駆動軸の回転角速度θm ′
が速度検出器６により検出される。上記回転角速度
θm ′は微分器９により微分されて回転角加速度θm ″
として加速度推定器７に入力される。一方，上記トルク
制御器からのトルクＴも加速推定器７に入力される。そ
こで，上記加速度推定器７は，上記入力されたトルクＴ
及び回転角加速度θm ″を（３）式の関係に適用し上記
アーム１の回転角加速度θa ″＾を推定する。上記推定
されたアーム１の回転角加速度θa ″＾はモータ３の回
転角速度θm ′に基づく信号により補正された後モータ
３の目標値θd ′に帰還される。上記補正後のアーム１
の回転角加速度により補償されたモータ３の回転角速度
の目標値は速度制御器に入力され，従来同様にアーム１
の回転角速度の交流成分とは逆位相となるように調整さ
れた後トルクＴの演算に供される。これによって，上記
ロボットの機構系の振動が抑制される。即ち，本実施例
方法を適用したサーボ制御系１０によれば，被駆動部で
あるアーム１に，このアーム１の回転角加速度を実際に
検出する機械的な検出器を設ける必要がなく，上記微分
器及び加速度推定器７における演算によって，上記アー
ム１の回転角加速度を推定することが可能で，この推定
された回転角加速度を用いることによって，上記機構系
の振動を抑制することができる。従って，上記アーム１
内部の構造を簡素化することができる。
【００１２】ところで，産業用ロボットにおいては，そ
の姿勢によってアーム１（慣性負荷）の慣性モーメント
Ｉa が大きく変わる場合がある。このような場合は，
（３）式から明らかなように推定されたアーム１の回転
角加速度θa ″＾のゲインが変化することを意味する。
そこで，上記回転角加速度θa ″＾のフィードバック用
のゲインに相当する加速度推定器７下流側の増幅器のゲ
インを上記ロボットの姿勢に応じて可変とすることによ
り，上記した如くアーム１の慣性モーメントＩaが変化
する機構系についても制振効果を得ることが可能とな
る。尚, 上記実施例では，速度検出器６により検出され
たモータ３の回転角速度θ m ′を微分器９により微分す
ることによって，モータ３の回転角加速度θm ″を求め
たが，これに限定されず，モータ３の駆動軸の回転角度
を例えばエンコーダ等を用いて直接に検出し，検出され
た回転角度θm の値を２階微分することにより，上記モ
ータ３の回転角加速度θm ″を演算してもよい。
の姿勢によってアーム１（慣性負荷）の慣性モーメント
Ｉa が大きく変わる場合がある。このような場合は，
（３）式から明らかなように推定されたアーム１の回転
角加速度θa ″＾のゲインが変化することを意味する。
そこで，上記回転角加速度θa ″＾のフィードバック用
のゲインに相当する加速度推定器７下流側の増幅器のゲ
インを上記ロボットの姿勢に応じて可変とすることによ
り，上記した如くアーム１の慣性モーメントＩaが変化
する機構系についても制振効果を得ることが可能とな
る。尚, 上記実施例では，速度検出器６により検出され
たモータ３の回転角速度θ m ′を微分器９により微分す
ることによって，モータ３の回転角加速度θm ″を求め
たが，これに限定されず，モータ３の駆動軸の回転角度
を例えばエンコーダ等を用いて直接に検出し，検出され
た回転角度θm の値を２階微分することにより，上記モ
ータ３の回転角加速度θm ″を演算してもよい。
【００１３】一方，本発明の別の実施例に係るサーボ制
御系１０a を図３に示す。上記サーボ制御系１０a で
は，上記従来のサーボ制御系１０a に配備されたアーム
１側の機械的な検出器８（図６参照）に代えて，特に，
モータ３側に配備された位置検出器５からのモータ３の
回転角度θm （操作量の一例），上記速度検出器６から
のモータ３の回転角速度θm ′（操作量の一例），及び
上記モータ３の回転角度θm を制御するために設定入力
された回転角度の目標値θt （制御指令量の一例）に基
づいて，上記アーム１の回転角度θa ＾及び回転角速度
θa ′＾を推定するオブザーバ回路１２と，上記推定さ
れたアーム１の回転角速度θa ′＾から回転角加速度θ
a ″＾を演算する微分器１３とが配備されている。但
し，上記アーム１の回転角度θa ＾は上記オブザーバ回
路１２により推定され得るが，この実施例についてはほ
とんど関係しないので，説明を容易にするために図３乃
至図５において図示されていない。
御系１０a を図３に示す。上記サーボ制御系１０a で
は，上記従来のサーボ制御系１０a に配備されたアーム
１側の機械的な検出器８（図６参照）に代えて，特に，
モータ３側に配備された位置検出器５からのモータ３の
回転角度θm （操作量の一例），上記速度検出器６から
のモータ３の回転角速度θm ′（操作量の一例），及び
上記モータ３の回転角度θm を制御するために設定入力
された回転角度の目標値θt （制御指令量の一例）に基
づいて，上記アーム１の回転角度θa ＾及び回転角速度
θa ′＾を推定するオブザーバ回路１２と，上記推定さ
れたアーム１の回転角速度θa ′＾から回転角加速度θ
a ″＾を演算する微分器１３とが配備されている。但
し，上記アーム１の回転角度θa ＾は上記オブザーバ回
路１２により推定され得るが，この実施例についてはほ
とんど関係しないので，説明を容易にするために図３乃
至図５において図示されていない。
【００１４】上記オブザーバ回路１２は，周知の状態観
測器であって，モータ３（駆動部）の制御指令量（制御
入力）とモータ３（駆動部）からの操作量（制御出力）
とに基づいて，測定不可能な状態変数（例えばここでは
アーム１の回転角度や回転角速度が該当する）を推定す
る機能を有しており，このオブザーバ回路１２に入力さ
れる制御入力の数及び制御出力の数により（３）式を基
に変形された状態観測式に用いられる係数行列の次数が
決定される。そして，上記係数行列を構成するパラメー
タとしては，上記アーム１の回転角度や回転角速度を精
度良く推定し得るある程度正確な値が，多数の実験結果
を基に一般的なパラメータ同定手法により求められ設定
されている。そこで，上記サーボ制御系１０a によれ
ば，上記オブザーバ回路１２及び微分器１３における演
算によってアーム１の回転角加速度θa ″＾を比較的精
度良く推定することができる。そして，上記推定された
回転角加速度θa ″＾は，速度検出器６から増幅器（ゲ
イン＝Ｋ２）を介して出力されたモータ３の回転角速度
を付加された後，モータ３の回転角度の目標値θt にフ
ィードバックされて上記機構系の制振に供される。それ
により，上記サーボ制御系１０a においても，上記機構
系の振動を抑制する上で，上記アーム１の回転角加速度
を検出するため機械的な検出器を設ける必要がない。従
って，上記アーム１内部の構造を簡素化することができ
る。
測器であって，モータ３（駆動部）の制御指令量（制御
入力）とモータ３（駆動部）からの操作量（制御出力）
とに基づいて，測定不可能な状態変数（例えばここでは
アーム１の回転角度や回転角速度が該当する）を推定す
る機能を有しており，このオブザーバ回路１２に入力さ
れる制御入力の数及び制御出力の数により（３）式を基
に変形された状態観測式に用いられる係数行列の次数が
決定される。そして，上記係数行列を構成するパラメー
タとしては，上記アーム１の回転角度や回転角速度を精
度良く推定し得るある程度正確な値が，多数の実験結果
を基に一般的なパラメータ同定手法により求められ設定
されている。そこで，上記サーボ制御系１０a によれ
ば，上記オブザーバ回路１２及び微分器１３における演
算によってアーム１の回転角加速度θa ″＾を比較的精
度良く推定することができる。そして，上記推定された
回転角加速度θa ″＾は，速度検出器６から増幅器（ゲ
イン＝Ｋ２）を介して出力されたモータ３の回転角速度
を付加された後，モータ３の回転角度の目標値θt にフ
ィードバックされて上記機構系の制振に供される。それ
により，上記サーボ制御系１０a においても，上記機構
系の振動を抑制する上で，上記アーム１の回転角加速度
を検出するため機械的な検出器を設ける必要がない。従
って，上記アーム１内部の構造を簡素化することができ
る。
【００１５】尚，先の実施例で述べたサーボ制御系１０
（図２参照）は，加速度推定器７における演算次数が小
さいので，小さな演算容量しか必要でないと言う利点を
有する反面，高周波のノイズをカットする機能を有して
いない。これに対し，状態推定器であるオブザーバ回路
１２は，一般的に数多くのフィルタを使用している為，
高周波のノイズをカットする機能を有している。従っ
て，上記サーボ制御系１０a のオブザーバ回路１２及び
微分器１３は，上記サーボ制御系１０の微分器９及び加
速度推定器７と比べて大きな演算容量を必要とするが，
高周波のノイズがカットされることによりアーム１の回
転角加速度θa ″＾を推定精度良く得ることができる。
他方，モータ３側にその回転角速度θm ′を検出する速
度検出器６が設けられていない場合，図４に示したサー
ボ制御系１０b のように, 微分器１４を設け，この微分
器１４により位置検出器５からのモータ３の回転角度θ
m を微分処理して得た回転角速度θm ′を, 上記オブザ
ーバ回路１２の入力とすることも可能である。
（図２参照）は，加速度推定器７における演算次数が小
さいので，小さな演算容量しか必要でないと言う利点を
有する反面，高周波のノイズをカットする機能を有して
いない。これに対し，状態推定器であるオブザーバ回路
１２は，一般的に数多くのフィルタを使用している為，
高周波のノイズをカットする機能を有している。従っ
て，上記サーボ制御系１０a のオブザーバ回路１２及び
微分器１３は，上記サーボ制御系１０の微分器９及び加
速度推定器７と比べて大きな演算容量を必要とするが，
高周波のノイズがカットされることによりアーム１の回
転角加速度θa ″＾を推定精度良く得ることができる。
他方，モータ３側にその回転角速度θm ′を検出する速
度検出器６が設けられていない場合，図４に示したサー
ボ制御系１０b のように, 微分器１４を設け，この微分
器１４により位置検出器５からのモータ３の回転角度θ
m を微分処理して得た回転角速度θm ′を, 上記オブザ
ーバ回路１２の入力とすることも可能である。
【００１６】又，上記速度検出器６や微分器１４を省略
した構成であっても，図５に示したサーボ制御系１０c
のように，入力されたモータ３の回転角度θm と目標値
θtとに基づいて, 上記アーム１の回転角度θa ″＾及
び回転角速度θa ′＾は基よりモータ３の回転角速度θ
m ′＾をも推定できるオブザーバ回路１２a を用いるこ
とにより，上記アーム１の回転角加速度を機械的に検出
する検出器をアーム１側に設けることなく，上記機構系
の振動を抑制することができる。この場合，上記モータ
３の回転角速度を測定不可能な状態変数として取り扱い
得るように，上記状態観測式及び係数行列が組み換えら
れる。
した構成であっても，図５に示したサーボ制御系１０c
のように，入力されたモータ３の回転角度θm と目標値
θtとに基づいて, 上記アーム１の回転角度θa ″＾及
び回転角速度θa ′＾は基よりモータ３の回転角速度θ
m ′＾をも推定できるオブザーバ回路１２a を用いるこ
とにより，上記アーム１の回転角加速度を機械的に検出
する検出器をアーム１側に設けることなく，上記機構系
の振動を抑制することができる。この場合，上記モータ
３の回転角速度を測定不可能な状態変数として取り扱い
得るように，上記状態観測式及び係数行列が組み換えら
れる。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば，駆動部により操作され
る被駆動部の加速度を上記駆動部への制御指令量に帰還
させることにより，上記駆動部及び上記被駆動部を含ん
でなるサーボ制御系の振動を抑制する制振方法におい
て，少なくとも上記駆動部への制御指令量，上記駆動部
からの操作量，上記駆動部のイナーシャ及び上記被駆動
部のイナーシャから上記被駆動部の加速度を求める関係
を予め設定しておき，上記駆動部への制御指令量及び上
記駆動部からの操作量から，上記設定された関係に基づ
いて，上記被駆動部の加速度を演算することを特徴とす
るサーボ制御系の制振方法が提供される。それにより，
上記比駆動部の加速度は演算により求められるので，サ
ーボ制御系の制振を行う上で，被駆動部にこの被駆動部
の加速度を検出する機械的な検出器を特に設ける必要が
ない。従って，上記被駆動部における構成を極めて簡素
化することができる。
る被駆動部の加速度を上記駆動部への制御指令量に帰還
させることにより，上記駆動部及び上記被駆動部を含ん
でなるサーボ制御系の振動を抑制する制振方法におい
て，少なくとも上記駆動部への制御指令量，上記駆動部
からの操作量，上記駆動部のイナーシャ及び上記被駆動
部のイナーシャから上記被駆動部の加速度を求める関係
を予め設定しておき，上記駆動部への制御指令量及び上
記駆動部からの操作量から，上記設定された関係に基づ
いて，上記被駆動部の加速度を演算することを特徴とす
るサーボ制御系の制振方法が提供される。それにより，
上記比駆動部の加速度は演算により求められるので，サ
ーボ制御系の制振を行う上で，被駆動部にこの被駆動部
の加速度を検出する機械的な検出器を特に設ける必要が
ない。従って，上記被駆動部における構成を極めて簡素
化することができる。
【図１】 本発明の一実施例に係るサーボ制御系の制振
方法を適用するために用いられるロボットを示す模式
図。
方法を適用するために用いられるロボットを示す模式
図。
【図２】 上記ロボットの振動を抑制しつつアームの動
作を制御するサーボ制御系の構成を示すブロック図。
作を制御するサーボ制御系の構成を示すブロック図。
【図３】 本発明の別の実施例に係りオブザーバ回路及
び微分器を用いてアームの加速度を推定するサーボ制御
系の構成を示すブロック図。
び微分器を用いてアームの加速度を推定するサーボ制御
系の構成を示すブロック図。
【図４】 図３のサーボ制御系の変形例を示すブロック
図。
図。
【図５】 図３のサーボ制御系の別の変形例を示すブロ
ック図
ック図
【図６】 本発明の背景の一例となる従来のサーボ制御
系の構成を示すブロック図。
系の構成を示すブロック図。
１…アーム（被駆動部） ３…モータ（駆動部） ７…加速度推定器 ９…微分器 １０，１０a ，１０b ，１０c ，１０d …サーボ制御系 １２，１２a …オブザーバ回路 １３…微分器 Ｔ…トルク（制御指令量） θt …位置指令値（制御指令量） θm ″…モータの駆動軸の回転角加速度 θa ″＾…アームの回転角加速度の推定値 Ｉm …モータの慣性モーメント（イナーシャ） Ｉa …アームの慣性モーメント（イナーシャ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｇ０５Ｄ 3/00 Ｘ 13/62 13/62 Ｅ 19/02 19/02 Ｄ
Claims (3)
- 【請求項１】 駆動部により操作される被駆動部の加速
度を上記駆動部への制御指令量に帰還させることによ
り，上記駆動部及び上記被駆動部を含んでなるサーボ制
御系の振動を抑制する制振方法において，少なくとも上
記駆動部への制御指令量，上記駆動部からの操作量，上
記駆動部のイナーシャ及び上記被駆動部のイナーシャか
ら上記被駆動部の加速度を求める関係を予め設定してお
き，上記駆動部への制御指令量及び上記駆動部からの操
作量から，上記設定された関係に基づいて，上記被駆動
部の加速度を演算することを特徴とするサーボ制御系の
制振方法。 - 【請求項２】 上記駆動部の加速度を求める関係が，上
記駆動部への制御指令量及び上記駆動部からの操作量よ
り上記駆動部の加速度を演算するためのモデル式により
表される請求項１に記載のサーボ制御系の制振方法。 - 【請求項３】 上記駆動部の加速度を求める関係が，上
記駆動部への制御指令量及び上記駆動部からの操作量よ
り上記駆動部の加速度を演算するための状態観測式によ
り表される請求項１に記載のサーボ制御系の制振方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8099395A JPH08278821A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | サーボ制御系の制振方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8099395A JPH08278821A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | サーボ制御系の制振方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08278821A true JPH08278821A (ja) | 1996-10-22 |
Family
ID=13734031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8099395A Pending JPH08278821A (ja) | 1995-04-06 | 1995-04-06 | サーボ制御系の制振方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08278821A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005224896A (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Brother Ind Ltd | 搬送装置，搬送装置の搬送加速度決定方法及びコンピュータプログラム |
| JP2011176913A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Canon Inc | ロボットアームの回転駆動装置 |
| CN102620047A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-08-01 | 绍兴文理学院 | 一种液压阀的卡涩卡紧检测智能控制器 |
| JP2013110874A (ja) * | 2011-11-22 | 2013-06-06 | Nidec-Shimpo Corp | 回転駆動装置及びロボット装置 |
| JP2015030076A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | ロボット制御装置 |
| US9097631B2 (en) | 2008-12-01 | 2015-08-04 | Baxter International Inc. | Apparatus and method for processing biological material |
| JP2018107878A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | モータ制御システム |
| JP2018530296A (ja) * | 2015-09-24 | 2018-10-11 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 電気モータ制御システム、ドライバ、インバータおよび制御方法ならびにコンピュータソフトウェアおよび記憶媒体 |
-
1995
- 1995-04-06 JP JP8099395A patent/JPH08278821A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005224896A (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Brother Ind Ltd | 搬送装置，搬送装置の搬送加速度決定方法及びコンピュータプログラム |
| US9097631B2 (en) | 2008-12-01 | 2015-08-04 | Baxter International Inc. | Apparatus and method for processing biological material |
| US9176038B2 (en) | 2008-12-01 | 2015-11-03 | Baxalta Incorporated | Apparatus and method for processing biological material |
| US9182328B2 (en) | 2008-12-01 | 2015-11-10 | Baxalta Incorporated | Apparatus and method for processing biological material |
| US9423327B2 (en) | 2008-12-01 | 2016-08-23 | Baxalta GmbH | Apparatus and method for processing biological material |
| JP2011176913A (ja) * | 2010-02-23 | 2011-09-08 | Canon Inc | ロボットアームの回転駆動装置 |
| JP2013110874A (ja) * | 2011-11-22 | 2013-06-06 | Nidec-Shimpo Corp | 回転駆動装置及びロボット装置 |
| CN102620047A (zh) * | 2012-03-31 | 2012-08-01 | 绍兴文理学院 | 一种液压阀的卡涩卡紧检测智能控制器 |
| JP2015030076A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 株式会社東芝 | ロボット制御装置 |
| JP2018530296A (ja) * | 2015-09-24 | 2018-10-11 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 電気モータ制御システム、ドライバ、インバータおよび制御方法ならびにコンピュータソフトウェアおよび記憶媒体 |
| US10566919B2 (en) | 2015-09-24 | 2020-02-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Electric motor control system, driver, inverter and control method, and computer software and storage medium |
| JP2018107878A (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | トヨタ自動車株式会社 | モータ制御システム |
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