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JPS63123107A - 位置制御方式 - Google Patents

位置制御方式

Info

Publication number
JPS63123107A
JPS63123107A JP61269445A JP26944586A JPS63123107A JP S63123107 A JPS63123107 A JP S63123107A JP 61269445 A JP61269445 A JP 61269445A JP 26944586 A JP26944586 A JP 26944586A JP S63123107 A JPS63123107 A JP S63123107A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
command
integrating means
speed
fine
torque
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.)
Pending
Application number
JP61269445A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsuo Kurakake
鞍掛 三津雄
Keiji Sakamoto
坂本 啓二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to JP61269445A priority Critical patent/JPS63123107A/ja
Priority to US07/221,243 priority patent/US4887015A/en
Priority to PCT/JP1987/000875 priority patent/WO1988003678A1/ja
Priority to KR1019880700811A priority patent/KR910006498B1/ko
Priority to EP19870907523 priority patent/EP0289626A4/en
Publication of JPS63123107A publication Critical patent/JPS63123107A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-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 programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical 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
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16Controlling the angular speed of one shaft
    • GPHYSICS
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    • G05B2219/30Nc systems
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーボモータ等の位置制御方式に関し、特に、
微小な位置決め動作を速度ゲインを低下させることなく
正確に制御するようにした位置制御方式に関する。
〔従来の技術〕
数値制御装置等の位置決めにおいては、微小な指令に対
して、可動部が正確に応答することが要求される。
このような動きをするためのサーボモータの制御系を第
5図に示す。図において、11は演算器であり、位置指
令21が加算され、位置帰還信号22が減算される。1
2は演算器11の出力の位置指令を速度指令に変換する
変換器、Kは位置ゲインであり、速度指令(u (s)
)23を出力する。13は演算器であり、速度指令23
と速度帰還信号の差を出力する。14は積分器であり速
度指令を積分する。klは積分定数である。15は演算
器であり積分器14のトルク指令と速度帰還信号24に
比例ゲインをかけたトルク帰還指令の差分を出力する。
16は電流制御回路であり、トルク指令に応じた電流を
出力する。17はサーボモータであり、Ktはトルク定
数を表し、Jmはサーボモータのイナーシャを表し、2
4はサーボモータの速度出力であり、25はサーボモー
タの位置出力である。速度出力24は演算器13に直接
、演算器15に比例ゲインに2をかけてフィードバンク
される。サーボモータの位置出力25は演算器11にフ
ィードバックされる。
このようなサーボ系の動作を第6図に示す。第6図にお
いて、横軸は移動指令でありその単位は1μmである。
縦軸は実際の機械可動部の動きであり、その単位も1μ
mである。理想的な機械可動部の動きは、直線M1に示
すように指令が1μmされる毎に1μmずつ正確に動く
ことである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、実際は第6図の折vAM2で示すように1μm
毎の指令にたいして、あるときは0.2μm、次は1.
8μmのように、指令にたいして忠実に動作せず、所謂
スティック・スリップ現象を起こす。これが実際の機械
可動部の精度を低下させたり、加工面を悪化させる原因
となる。
この原因は以下のように考えられる。第7図に第5図の
トルク指令の状態を示す。図において、横軸は時間(t
)、縦軸はトルク(T)である。
第5図において1μmの位置指令21がされると、第5
図の積分器14の出力のトルク指令23は、第7図に示
すようにトルク指令が直線CIに沿って上昇する。トル
クが静摩擦トルクを越えるとサーボモータ17が回転を
開始するが、実際に位置出力が帰還されるまでに相当の
時間差があり、この間にトルク指令は上昇し、一方サー
ボモータが回転を開始すると動摩擦トルクは静摩擦トル
クより極端に小さいので、サーボモータは指令値を越え
て動いてしまう。その結果、次の1μmの指令がされた
ときの移動量は1μmより少なくなるのである。
これを解決するためには第5図の積分器14の積分定数
klを小さくして第7図のトルク上昇曲線を02のよう
にすればトルクの上昇が緩和されて解決される。しかし
、位置指令値が大きいときは系全体の応答が遅くなると
いう問題点が発生する。
本発明の目的は上記問題点を解決し、微小な位置決め動
作を速度ゲインを低下させることなく正確に制御するよ
うにした位置制御方式を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明では上記の問題点を解決するために、第1図に示
すように、 速度指令と実速度の速度偏差をとって、該速度偏差によ
ってモータのトルク指令信号を発生する速度制御ループ
を有する位置制御方式において、前記速度偏差(ε (
i))を予め定められた微小量(ε2 (i)−α)と
残り量(ε、(+)−ε (i)−α)に分割する指令
分割手段(2)と、前記微小量(ε2 (i))を受け
て積分する積分手段と(3)、 前記残り量(ε、(i))を受けて不完全積分する不完
全積分手段(4)とを有し、 前記積分手段(3)の出力と前記不完全積分手段(4)
の出力の和をトルク指令信号とするように構成したこと
を特徴とする位置制御方式を、採用した。
〔作用〕
速度偏差を微小量とそれ以外の残り量に分割したので、
指令値が微小なときは不完全手段により実質的にトルク
上昇曲線の傾斜が緩くなる。
逆に指令値が大きいときは、残り量があり、これは従来
と同様にトルク上昇曲線が上昇する。
従って、指令値に応じてトルク上昇曲線が変化するよう
な作用を生じる。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図に本発明の一実施例のブロック図を示す。
本実施例ではディシイタル処理をするために、ブロック
図を離散系で表す。第1図は第5図の積分器14の部分
(第5図において記号Aで示す)に相当する。尚、第5
図の積分器工4を離散系で表現すると第2図のようにな
る。本実施例では第5図の積分器14を第1図の構成に
置き換えたものである。
第1図において、1は演算器であり、図示されていない
変換器からの速度指令u (i)とサーボモータからの
速度帰還信号Y (i)との偏差を演算し、出力する。
2は指令分割手段であり、演算器1の偏差出力信号ε 
(i)を、 微小量 ε2 (i)−α 残り量 ε、  (i)−ε(i)−αに分割する。α
は一般には位置帰還系の最小検出単位或いは指令最小単
位(1μm)に相当する速度偏差近辺の値に選択され、
これは実験的に第6図に示すような微小移動量指令と実
移動量を観察して決定する。
指令分割手段2からの出力信号はそれぞれ積分手段3及
び不完全積分手段4に出力される。
残り量ε、(i)は指令値が大きい場合に発生し、これ
は従来の積分動作が行われる。積分手段3は演算器5と
Z関数2−+とゲインに1で構成され、第5図に示す積
分器14と同様な機能を有し、実際は離散系で処理する
ので、第2図に示すAのブロックと同一の処理がされる
。即ち、指令値が大きい場合は従来の処理と同じである
。ここでゲインに1は従来の第5図及び第2図に示すも
のと同様な値を有する。
微小量εz  (t)は不完全積分手段4に入力される
。不完全積分手段4では演算器6、Z関数Z−11ゲイ
ンに2、Z関数Z−1の帰還ゲインに3で構成される。
積分手段3が位置帰還信号がフィードバックされて速度
偏差信号が零になってもその出力がホールドされるのに
対して、不完全積分手段4は速度偏差信号が零になると
出力は指数関数的に減少する。
次に積分手段3の出力信号と不完全積分手段4の出力信
号が演算器7で加算されトルク指令信号として出力され
る。
このように、位置指令信号が微小の場合は速度偏差信号
は指令分割手段2で分割され、不完全積分手段4によっ
て処理されるので、速度帰還信号がフィードバンクされ
て速度偏差が零もしくは小さくなると、トルク指令信号
は減少しサーボモータの過剰移動が抑制され、微小指令
にたいする実際の移動動作の精度が向上する。
又、位置指令値が大きい場合は速度偏差の残り量が大き
くこれは従来の積分手段3で処理されるので、速度ゲイ
ンが減少することなく処理される。
従って、微小な位置指令には事実上速度ゲインが小さく
、通常の位置指令にたいしては従来どうりの速度ゲイン
であると同等の系を構成することができる。
次に指令分割手段2の処理について述べる。第3図に指
令分割手段2の処理のフローチャート図を示す。
〔ステップ1(SL)) 速度偏差ε (i)の絶対値1ε (i)1が予めめら
れた微小量α以上か断する。以上であるとき、即ち位置
指令が大きいときはステップ3へ、小であるとき、即ち
位置指令が微小量であるときはステップ2へ行く。
〔ステップ2(32)) 速度偏差人力ε (i)をそのまま微小量ε2(i)と
して送出する。
〔ステップ3(S3)) ここでは、速度偏差が微小量より大きい場合であり、ま
ずその正負を判定する。これは位置指令の正負によって
、速度偏差も当然に正負の値をとるからである。速度偏
差ε (i)が正のときはステップ4(34)へいき、
速度偏差ε (+)が負のときはステップ5(35)へ
いく。
〔ステップ4(34)) 速度偏差ε (+)が正であるので、速度偏差を次の式
によって、残り量と微小量に分ける。
残り量 ε、(i)=ε(i)−α 微小量 ε、(i)=α 〔ステップ5(S5)) 速度偏差ε (i)が負であるので、速度偏差を次の式
によって、残り量と微小量にに分ける。
残り量 ε、  (+)−ε(i)+α微小量 ε2 
(i)=−α 以上のステップによって、速度偏差ε (i)を微小量
と残り量に分割することができる。
本実施例のハードウェアについては公知のマイクロコン
ピュータ構成によって容易に実施することができる。
尚、本実施例による実験結果を第4図に示す。
第4図は第6図と同様のものである。直線M1が理想的
な動きであり、折線M3が本実施例を適用した機械可動
部の動きである。第6図の折線M21工 と比較すると改善されている。ことがわかるであろう。
又、上記の実施例では速度偏差が大きい場合でも常に微
小量と残り量に分割していたが、偏差量が大きいときは
残り量のみとして処理することも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明では、速度偏差を予め設定し
た微小量と残り量に分割して、微小量を不完全積分し、
残り量を積分して両者の和をトルク指令信号としたので
、大きな位置指令にたいしても速度ゲインを落とすこと
がなく、微小な位置指令にたいしても精度の良い動きを
させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は従来
のトルク指令の積分器を離散系で示したブロック図、 第3図は本発明の一実施例の指令分割手段のフローチャ
ート図、 第4図は本発明の一実施例の微小指令と実際の機械可動
部の動きを示す図、 第5図は従来のサーボモータの位置制御系をアナログ系
で示した図、 第6図は従来の微小指令と実際の機械可動部の動きを示
す図、 第7図はトルク指令の上昇と静摩擦トルクの関係を示し
た図である。 1−−−−−一演算器 2−−−一指令分割手段 3・−一一一一一積分手段 4−−−−−−不完全積分手段 8−−−−−−・トルク指令信号 特許出願人 ファナック株式会社 代理人   弁理士  服部毅巖 第2図 第3図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)速度指令と実速度の速度偏差をとって、該速度偏
    差によってモータのトルク指令信号を発生する速度制御
    ループを有する位置制御方式において、 前記速度偏差を予め定められた微小量と残り量に分割す
    る指令分割手段と、 前記微小量を受けて積分する積分手段と、 前記残り量を受けて不完全積分する不完全積分手段とを
    有し、 前記積分手段の出力と前記不完全積分手段の出力の和を
    トルク指令信号とするように構成したことを特徴とする
    位置制御方式。
  2. (2)前記積分手段及び前記不完全積分手段が離散的に
    算出されるように構成したことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の位置制御方式。
JP61269445A 1986-11-12 1986-11-12 位置制御方式 Pending JPS63123107A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61269445A JPS63123107A (ja) 1986-11-12 1986-11-12 位置制御方式
US07/221,243 US4887015A (en) 1986-11-12 1987-11-11 Position control system
PCT/JP1987/000875 WO1988003678A1 (en) 1986-11-12 1987-11-11 Position control system
KR1019880700811A KR910006498B1 (ko) 1986-11-12 1987-11-11 위치제어방식
EP19870907523 EP0289626A4 (en) 1986-11-12 1987-11-11 POSITION CONTROL SYSTEM.

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EP (1) EP0289626A4 (ja)
JP (1) JPS63123107A (ja)
KR (1) KR910006498B1 (ja)
WO (1) WO1988003678A1 (ja)

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US4887015A (en) 1989-12-12
WO1988003678A1 (en) 1988-05-19
EP0289626A1 (en) 1988-11-09
EP0289626A4 (en) 1990-04-10

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