JPS60258607A - マニピユレ−タの制御装置 - Google Patents
マニピユレ−タの制御装置Info
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- JPS60258607A JPS60258607A JP11439384A JP11439384A JPS60258607A JP S60258607 A JPS60258607 A JP S60258607A JP 11439384 A JP11439384 A JP 11439384A JP 11439384 A JP11439384 A JP 11439384A JP S60258607 A JPS60258607 A JP S60258607A
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- JP
- Japan
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- compensation amount
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- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 50
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 1
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—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-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 programme 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 programme 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
-
- 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
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41133—Compensation non linear transfer function
-
- 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
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42162—Model reference adaptive control MRAC, correction fictive-real error, position
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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)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は非線形補償機能を有するマニピュレータの制御
装置に関する。
装置に関する。
(従来の技術)
制御対象のマニピュレータが多関節構造である場合など
には、その動きは常に慣性モーメント、コリオリ/遠心
力、そして重力等の非線形な力の影響を受けているので
、それを補償するための非線形補償量をマニピュレータ
の状態量すなわち現在位置及び速度よりめて、マニピュ
レータへの制御出力(トルク指令)に加えることにより
、マニピュレータの非線形効果を相殺し、線形動作を実
現しようとする。
には、その動きは常に慣性モーメント、コリオリ/遠心
力、そして重力等の非線形な力の影響を受けているので
、それを補償するための非線形補償量をマニピュレータ
の状態量すなわち現在位置及び速度よりめて、マニピュ
レータへの制御出力(トルク指令)に加えることにより
、マニピュレータの非線形効果を相殺し、線形動作を実
現しようとする。
ところが、非線形補償量の計算(Luhのアルゴリズム
等を用いる)は、高価な高速演算回路を用いない限り、
計算時間がかかり過ぎて、せっかくめた補償量も、それ
が出力された時点では、マニピュレータの姿勢が変わっ
てしまっていて、現実に要求される値からずれており、
もはやその補償量を用いたのでは十分な補償は期待でき
ない。
等を用いる)は、高価な高速演算回路を用いない限り、
計算時間がかかり過ぎて、せっかくめた補償量も、それ
が出力された時点では、マニピュレータの姿勢が変わっ
てしまっていて、現実に要求される値からずれており、
もはやその補償量を用いたのでは十分な補償は期待でき
ない。
そこで、特開昭35−41585号公報に示されている
ような、記憶した2以1−のデータに基づく関数近似に
より予測値をめ、該予測値により演算の補正を行う方式
に着目し、サンプリングされた現在及び過去の2以上の
状態量の時系列データから関数近似により次回のサンプ
リング時点の状態量を予測し、その予測値に基づいて次
回のサンプリング時点の非線形補償量を演算するように
することが考えられた。
ような、記憶した2以1−のデータに基づく関数近似に
より予測値をめ、該予測値により演算の補正を行う方式
に着目し、サンプリングされた現在及び過去の2以上の
状態量の時系列データから関数近似により次回のサンプ
リング時点の状態量を予測し、その予測値に基づいて次
回のサンプリング時点の非線形補償量を演算するように
することが考えられた。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかし、このような方式でも、サンプリング時点間の非
線形補償量は各区間毎に一定となるため、制御周期がサ
ンプリング周期より短い通常の場合、サンプリング時点
の補償量とその直前の補償■とには大きな不連続を生じ
、サンプリング時点においてしか適切な非線形補償量が
得られないという問題点があった(第5図(5)、0参
照)。
線形補償量は各区間毎に一定となるため、制御周期がサ
ンプリング周期より短い通常の場合、サンプリング時点
の補償量とその直前の補償■とには大きな不連続を生じ
、サンプリング時点においてしか適切な非線形補償量が
得られないという問題点があった(第5図(5)、0参
照)。
そこで本発明は、サンプリング時点間の制御しようとす
る各時刻においてより適切な非線形補償を可能とするマ
ニピュレータの制御装置を捉供するごとを目的とする。
る各時刻においてより適切な非線形補償を可能とするマ
ニピュレータの制御装置を捉供するごとを目的とする。
く問題点を解決するための手段〉
このため、本発明では、第1図に示すように、マニピュ
レータAの状態量を経時的にサンプリングするサンプリ
ング手段Bと、サンプリングによって得られた現在及び
過去の2以上の時系列データに基づく関数近似により次
々回のサンプリング時点の状態量を予測する予測手段C
と、予測値に基づいて次々回のサンプリング時点の非線
形補償量を演算する非線形補償量演算手段りと、サンプ
リング時点間の時刻の非線形補償量を非線形補償量演算
手段りにより得られている当該時刻の前後のサンプリン
グ時点の非線形補償量の補間により算出する補間手段E
とを設けてなる。
レータAの状態量を経時的にサンプリングするサンプリ
ング手段Bと、サンプリングによって得られた現在及び
過去の2以上の時系列データに基づく関数近似により次
々回のサンプリング時点の状態量を予測する予測手段C
と、予測値に基づいて次々回のサンプリング時点の非線
形補償量を演算する非線形補償量演算手段りと、サンプ
リング時点間の時刻の非線形補償量を非線形補償量演算
手段りにより得られている当該時刻の前後のサンプリン
グ時点の非線形補償量の補間により算出する補間手段E
とを設けてなる。
(作用〉
こうして、サンプリング手段Bにおいてサンプリングが
なされた時点から次のサンプリングがなされるまでの間
に、予測手段C及び非線形補償量演算手段りにより、次
々回のサンプリング時点の非線形補償量を演算する。こ
のときにはその前のサンプリング時点間において次回の
サンプリング時点の非線形補償量をすでに演算しである
ことは勿論である。そして、次回のサンプリング時点か
ら次々回のサンプリング時点までの間において制御しよ
うとする際は、補間手段Eにより、その時刻の直前・直
後のサンプリング時点の非線形補償量を用いた補間値を
当該時刻の補償量とする。
なされた時点から次のサンプリングがなされるまでの間
に、予測手段C及び非線形補償量演算手段りにより、次
々回のサンプリング時点の非線形補償量を演算する。こ
のときにはその前のサンプリング時点間において次回の
サンプリング時点の非線形補償量をすでに演算しである
ことは勿論である。そして、次回のサンプリング時点か
ら次々回のサンプリング時点までの間において制御しよ
うとする際は、補間手段Eにより、その時刻の直前・直
後のサンプリング時点の非線形補償量を用いた補間値を
当該時刻の補償量とする。
〈実施例〉
第2図は本発明の一実施例のシステム構成を示している
。
。
1は制御対象のマニピュレータである。2はフィードバ
ック演算回路であり、所定の制御周期で目標量とフィー
ドバンク量とを比較しその偏差をゼロにするような制御
出力(トルク指令)τ、を発する。
ック演算回路であり、所定の制御周期で目標量とフィー
ドバンク量とを比較しその偏差をゼロにするような制御
出力(トルク指令)τ、を発する。
3はサンプリング回路であり、所定のサンプリング周期
でマニピュレータ1の現在位;〃q及び速゛度4を読込
む。ここで、サンプリング周期をΔtとして、サンプリ
ング時刻を・・・、(k−1)Δt。
でマニピュレータ1の現在位;〃q及び速゛度4を読込
む。ここで、サンプリング周期をΔtとして、サンプリ
ング時刻を・・・、(k−1)Δt。
kΔt、(kl1)Δt、・・・ と表し、また、時刻
t =にΔtにおけるマニピュレータ1の位置及び速度
をq(k)、q(klと表ず。
t =にΔtにおけるマニピュレータ1の位置及び速度
をq(k)、q(klと表ず。
4は予測回路であり、サンプリング回路3により取込ま
れる現在及び過去の2以上の時系列データに基づく関数
近似により次々回のサンプリング時点のマニピュレータ
1の位置及び速度を予測する。すなわち、時刻t=にΔ
tにおいては例えばq (k−2) 、4 (k−2)
及びq(kl、4(klがら時刻t=(kl2)Δtに
おけるq(kl2)。
れる現在及び過去の2以上の時系列データに基づく関数
近似により次々回のサンプリング時点のマニピュレータ
1の位置及び速度を予測する。すなわち、時刻t=にΔ
tにおいては例えばq (k−2) 、4 (k−2)
及びq(kl、4(klがら時刻t=(kl2)Δtに
おけるq(kl2)。
q (kl2)を予測する。
5は非線形補償量演算回路であり、予測回路4による予
測値に基づいて次々回のサンプリング時点の非線形補償
量を演算する。すなわち、時刻t−にΔt〜(kll)
Δtまでの間においては時刻(kl2)ΔtにおけるQ
(kl2) 、A (kl2)の予測値に対応する非
線形補償量τ5t(kl2)を演算する。
測値に基づいて次々回のサンプリング時点の非線形補償
量を演算する。すなわち、時刻t−にΔt〜(kll)
Δtまでの間においては時刻(kl2)ΔtにおけるQ
(kl2) 、A (kl2)の予測値に対応する非
線形補償量τ5t(kl2)を演算する。
6はバッファ回路であり、非線形補償量演算回路5で演
算された非線形補償量を一時記憶する。
算された非線形補償量を一時記憶する。
7は補間回路であり、バッファ回路6がら制御しようと
する時刻の直前・直後のサンプリング時点の非線形補償
量を取込み、それらの直線補間により当該時刻の非線形
補償量をめる。ずなわぢ、時刻t=にΔt〜(kl1)
Δtの間においては、その間の制御しようとする時刻に
おける非線形補償量τMLをτ、Lへ)とτNL(kl
1)との直線補間値としてめる。
する時刻の直前・直後のサンプリング時点の非線形補償
量を取込み、それらの直線補間により当該時刻の非線形
補償量をめる。ずなわぢ、時刻t=にΔt〜(kl1)
Δtの間においては、その間の制御しようとする時刻に
おける非線形補償量τMLをτ、Lへ)とτNL(kl
1)との直線補間値としてめる。
次に作用を説明する。
サンプリング時刻t=にΔtになると、→J゛ンブリン
グ回路3を介して予測回路4に現IzI点(kΔt)で
のマニピュレータ1の位置及び速度q(kl。
グ回路3を介して予測回路4に現IzI点(kΔt)で
のマニピュレータ1の位置及び速度q(kl。
4(klが取込まれ、q(kl、4 fklとそれ以前
に取込まれているq (k−2) 、A (k−2)と
から、次々回のサンプリング時刻t=(kl2)Δ(に
おける位置及び速度q (kl2)、(1(k−I−2
)が予測される。そして1.この予測値に恭つき、非線
形補償量演算回路5で時刻を−(kト2)ΔLにおける
非線形補償量τ、1t(kl2)が演算される。
に取込まれているq (k−2) 、A (k−2)と
から、次々回のサンプリング時刻t=(kl2)Δ(に
おける位置及び速度q (kl2)、(1(k−I−2
)が予測される。そして1.この予測値に恭つき、非線
形補償量演算回路5で時刻を−(kト2)ΔLにおける
非線形補償量τ、1t(kl2)が演算される。
このτNt(kl2)はバッファ回路6に一時記憶され
る。
る。
この時刻t = kΔt〜(kl1)Δtまでの間にお
いては、それ以前にバッファ回路6に記憶されていたτ
Nt (klとτHL(kl1)が補間回路7に取出さ
れていて、この補間回路7にて、τN L (klとτ
HL(kl1)とから、kΔt≦t< (kll)Δt
の区間の非線形補償の補間を行って、それを出力する。
いては、それ以前にバッファ回路6に記憶されていたτ
Nt (klとτHL(kl1)が補間回路7に取出さ
れていて、この補間回路7にて、τN L (klとτ
HL(kl1)とから、kΔt≦t< (kll)Δt
の区間の非線形補償の補間を行って、それを出力する。
続いて時刻t=(kl1)Δtになると、サンプリング
回路3を介して新たに取込まれるq (kl1)、4
(kl1)とそれ以前に取込まれているq (k−1)
、(1(k−1)とから、予測回路4にてq (kl
3)、A (kl3)が予測され、これに基づいて非線
形補償量演算回路5にてτML(k4−3)が演算され
、バッファ回路6に一層記jf?される。
回路3を介して新たに取込まれるq (kl1)、4
(kl1)とそれ以前に取込まれているq (k−1)
、(1(k−1)とから、予測回路4にてq (kl
3)、A (kl3)が予測され、これに基づいて非線
形補償量演算回路5にてτML(k4−3)が演算され
、バッファ回路6に一層記jf?される。
この時刻t= (kl1)Δt〜(k + 2)Δtま
での間においては、それ以前にバッファ回路6にあるτ
N+、(kl1)とτNL(kl2)が補間回路7に取
出されていて、この補間回路7にてτML(kl1)と
τHL(kl2)とから、この区間の非線形補償の補間
を行って、それを出力する。
での間においては、それ以前にバッファ回路6にあるτ
N+、(kl1)とτNL(kl2)が補間回路7に取
出されていて、この補間回路7にてτML(kl1)と
τHL(kl2)とから、この区間の非線形補償の補間
を行って、それを出力する。
このようにして、フィードバック演算回路2からマニピ
ュレータ1への制御出力(tルク指令)τ、を補間回路
7によりサンプリング時点間の時刻に応じて補間された
非線形補償量τ8.で補償して、この補償された制御出
力τをマニピュレータ1に与え、非線形補償を行う。こ
のように補間を行うことで、第5図に(4)で示す変化
に対し、従来は■の如き不連続な非線形補償しか得られ
なかったものが、本発明では(0の如(制御しようとす
る時刻に応じた非線形補償を行うことが可能となる。
ュレータ1への制御出力(tルク指令)τ、を補間回路
7によりサンプリング時点間の時刻に応じて補間された
非線形補償量τ8.で補償して、この補償された制御出
力τをマニピュレータ1に与え、非線形補償を行う。こ
のように補間を行うことで、第5図に(4)で示す変化
に対し、従来は■の如き不連続な非線形補償しか得られ
なかったものが、本発明では(0の如(制御しようとす
る時刻に応じた非線形補償を行うことが可能となる。
尚、実際のマニピュレータ1の制御トルクの変化が直線
近位できることを考慮すれば、非線形補償を直線補間す
るのは十分妥当である。
近位できることを考慮すれば、非線形補償を直線補間す
るのは十分妥当である。
一方、上述の非線形補償で補償し7切れない部分は、フ
ィードバンク演算回路2によ。て目標値との偏差がゼロ
に近づくよう制御している。
ィードバンク演算回路2によ。て目標値との偏差がゼロ
に近づくよう制御している。
第3図及び第4図は上述のシステJ、構成を〕1コーチ
ヤードで表したもので、第3図がザンプリングルーチン
、第4図が制御ルーチンである。第3図のルーチンは、
所定のサンプリング周期毎に開始され、サンプリング(
31)、予測(S2)、非線形補償量演算(33)、バ
ッファへの格納(S4)を行う。第4図のルーチンは、
所定の制御周期毎に割込まれるもので、バッファからの
読込み(S5)、補間(S6)、フィードバック演算(
、S7)、出力(S8)を行う。尚、kの値はサンプリ
ング周期毎に1アツプされるものとする。
ヤードで表したもので、第3図がザンプリングルーチン
、第4図が制御ルーチンである。第3図のルーチンは、
所定のサンプリング周期毎に開始され、サンプリング(
31)、予測(S2)、非線形補償量演算(33)、バ
ッファへの格納(S4)を行う。第4図のルーチンは、
所定の制御周期毎に割込まれるもので、バッファからの
読込み(S5)、補間(S6)、フィードバック演算(
、S7)、出力(S8)を行う。尚、kの値はサンプリ
ング周期毎に1アツプされるものとする。
〈発明の効果〉
以上説明したように本発明によれば、サンプリング時点
間の制御しようとする時刻の非線形補償量をその前後の
サンプリング時点の非線形補償によって補間する構成と
したため、従来においてサンプリング時点とその直前の
非線形補償の間にあった不連続がなくなり、スムーズか
つ十分な非線形補償を行うことができるという効果が得
られる。
間の制御しようとする時刻の非線形補償量をその前後の
サンプリング時点の非線形補償によって補間する構成と
したため、従来においてサンプリング時点とその直前の
非線形補償の間にあった不連続がなくなり、スムーズか
つ十分な非線形補償を行うことができるという効果が得
られる。
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明の一実施例を示すシステム構成図、第3図及び第4図
は同上のフローチャート、第5図は従来と本発明の制御
特性の説明図である。 1・・・マニピュレータ 2・・・フィードバック演算
回路 3・・・サンプリング回路 4・・・予測回路
5・・・非線形補償量演算回路 6・・・バッファ回路
7・・・補間回路 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 笹 島 冨二雄
明の一実施例を示すシステム構成図、第3図及び第4図
は同上のフローチャート、第5図は従来と本発明の制御
特性の説明図である。 1・・・マニピュレータ 2・・・フィードバック演算
回路 3・・・サンプリング回路 4・・・予測回路
5・・・非線形補償量演算回路 6・・・バッファ回路
7・・・補間回路 特許出願人 日産自動車株式会社 代理人 弁理士 笹 島 冨二雄
Claims (1)
- マニピュレータへの制御出力をマニピュレータに作用す
る非線形量を補償するための非線形補償量で補償するよ
うにしたマニピュレータの制御装置において、マニピュ
レータの状態量を経時的にサンプリングするサンプリン
グ手段と、サンプリングによって得られた現在及び過去
の2以上の時系列データに基づく関数近位により次々回
の・す゛ンプリング時点の状態量を予測する予測手段と
、予測値に基づいて次々回のサンプリング時点の非線形
補償量を演算する非線形補償量演算手段と、サンプリン
グ時点間の時刻の非線形補償量を非線形補償量演算手段
により得られている当該時刻の前後のサンプリング時点
の非線形補償量の補間により算出する補間手段とを備え
たことを特徴とするマニピュレータの制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11439384A JPS60258607A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | マニピユレ−タの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11439384A JPS60258607A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | マニピユレ−タの制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60258607A true JPS60258607A (ja) | 1985-12-20 |
Family
ID=14636551
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11439384A Pending JPS60258607A (ja) | 1984-06-06 | 1984-06-06 | マニピユレ−タの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60258607A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6254688A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-10 | 三菱電機株式会社 | 産業用ロボツトの制御装置 |
JPS631688A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-06 | 三菱電機株式会社 | ロボツト制御装置 |
JPH02218575A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-31 | Seiko Instr Inc | ロボットマニピュレータの外乱抑圧制御装置 |
WO1997028492A1 (de) * | 1996-01-29 | 1997-08-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur regelung einer regelstrecke, insbesondere einer brennkraftmaschine |
CN107538473A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-01-05 | 广东伯朗特智能装备股份有限公司 | 双线路轻负载机器人及双线路转换控制方法 |
-
1984
- 1984-06-06 JP JP11439384A patent/JPS60258607A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6254688A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-10 | 三菱電機株式会社 | 産業用ロボツトの制御装置 |
JPS631688A (ja) * | 1986-06-19 | 1988-01-06 | 三菱電機株式会社 | ロボツト制御装置 |
JPH02218575A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-31 | Seiko Instr Inc | ロボットマニピュレータの外乱抑圧制御装置 |
WO1997028492A1 (de) * | 1996-01-29 | 1997-08-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur regelung einer regelstrecke, insbesondere einer brennkraftmaschine |
CN107538473A (zh) * | 2017-10-20 | 2018-01-05 | 广东伯朗特智能装备股份有限公司 | 双线路轻负载机器人及双线路转换控制方法 |
CN107538473B (zh) * | 2017-10-20 | 2024-05-03 | 伯朗特机器人股份有限公司 | 双线路轻负载机器人及双线路转换控制方法 |
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