DE10206747A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines Aktuator-Stellungsfehlers - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines Aktuator-StellungsfehlersInfo
- Publication number
- DE10206747A1 DE10206747A1 DE10206747A DE10206747A DE10206747A1 DE 10206747 A1 DE10206747 A1 DE 10206747A1 DE 10206747 A DE10206747 A DE 10206747A DE 10206747 A DE10206747 A DE 10206747A DE 10206747 A1 DE10206747 A1 DE 10206747A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- error
- error correction
- information
- shaft
- output shaft
- 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.)
- Granted
Links
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
- G05B19/27—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 using an absolute digital measuring device
- G05B19/31—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 using an absolute digital measuring device for continuous-path control
- G05B19/311—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 using an absolute digital measuring device for continuous-path control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
-
- 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
- G05B2219/41006—Change gain as function of speed and position
-
- 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
- G05B2219/42073—Position and speed feedback, speed derived from position reference
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
Ein Verfahren zur Stellungsfehlerkorrektur in einem Aktuator, der mit einem Motor und einem das Motor-Ausgangsmoment auf die Soll-Last übertragenden Wellengetriebe- und Übersetzungsantrieb ausgestattet ist. Der Stellungsfehler bezüglich der Absolutstellung der Aktuator-Ausgangswelle wird gemessen, um Fehlerkorrekturdaten zusammenzustellen, die sich auf jede Stellung der Drehung der Motorwelle beziehen. Die Drehstellung der Motorwelle wird gemessen und die Drehstellungs-Korrekturinformation wird erzeugt, indem Fehlerkorrekturwerte addiert werden, die der betreffenden Stellung zugeordnet sind. Die so erzeugte Drehstellungs-Fehlerinformation dient als Stellungs-Rückführinformation zum Regeln der Stellung der Ausgangswelle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Korrigieren des Stellungsfehlers eines
einen Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb aufweisenden Aktuators, und be
trifft außerdem eine Aktuatorantrieb-Steuervorrichtung, die von dem Verfah
ren beim Positionieren des Aktuators Gebrauch macht.
Es gibt Aktuatoren, die derart konfiguriert sind, dass sie ein Objekt zu einer
Zielstellung bewegen, wobei die Geschwindigkeit der Ausgangsdrehung eines
Motors mit Hilfe eines Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs reduziert wird.
Der Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb enthält ein starres, kreisförmiges
Keilnutenrad mit Innenverzahnung, ein flexibles, kreisförmiges und mit einer
Außenverzahnung versehenes Keilnutenrad (Flex-Keilnutenrad), und einen
Wellengenerator. Bei einer typischen Konfiguration biegt der Wellengenerator
das Flex-Keilnutenrad zu einer elliptischen Form, wodurch die verzahnten Be
reiche des Flex-Keilnutenrads an jedem Ende der Ellipsen-Hauptachse mit der
entsprechenden Innenverzahnung des starren kreisförmigen Keilnutenrads
kämmen. Wenn der Wellengenerator von einem Motor gedreht wird, bewegen
sich die Stellen, an denen die beiden Verzahnungen miteinander kämmen, wo
durch eine Relativ-Drehung entsteht, welche der Differenz der Zähnezahl des
kreisförmigen Keilnutenrads und des Flex-Keilnutenrads entspricht (2n Zähne,
mit n = 1, 2, 3 . . .). Normalerweise beträgt die Differenz der Zähnezahl zwischen
Keilnutenrad und Flex-Keilnutenrad zwei. Wenn das starre kreisförmige Keil
nutenrad fixiert ist, fungiert das Flex-Keilnutenrad als Drehzahl-Unterset
zungsausgangselement, wodurch auf der Lastseite, mit der das Flex-Keilnu
tenrad gekoppelt ist, die in der Drehzahl verringerte Drehung zum Antrieb eines
Objekt eingesetzt wird. Das Drehzahl-Untersetzungsverhältnis i ergibt sich zu i
= 1/R = (Zc-Zf)/Zf, wobei R das Drehzahlverhältnis, Zf die Zähnezahl des Flex-
Keilnutenrads und Zc die Zähnezahl des starren kreisförmigen Keilnutenrads ist.
Wenn beispielsweise Zf = 100 und Zc = 102, beträgt das Drehzahl-Unterset
zungsverhältnis i dann 1/50, wobei die Ausgangsdrehung gegenüber der Mo
tor-Drehrichtung umgekehrt ist.
Antriebssteuersysteme für derart ausgebildete Aktuatoren wenden normaler
weise eine Regelung zum Regeln der Aktuatorpositionierung an. Allerdings lei
den Wellengetriebe-Untersetzungsantriebe an einem Winkelübertragungsfeh
ler, was zu einem Fehler zwischen dem Ist-Punkt, bei dem die Aktuator-Aus
gangswelle (die Ausgangswelle des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs)
positioniert ist, und der Soll-Stellung führt. Wenn dieser Fehler kompensiert
werden kann, würde dies die Positioniergenauigkeit von mit Wellengetriebe-
und Übersetzungsantrieben ausgerüsteten Aktuatoren verbessern.
Im Fall einer zwei Zähne betragenden Differenz zwischen den beiden Keilnu
tenrädern lässt sich, wenn R das Drehzahlverhältnis des Wellengetriebe-Un
tersetzungsantriebs ist, die Positionierfehlerkomponente pro Umdrehung der
Ausgangswelle unterteilen in
- 1. Fehlerkomponente der Periode R
- 2. Fehlerkomponente der Periode (R + 1)
- 3. andere Fehlerkomponenten
Fehlerkomponenten der Periode R sind zurückzuführen auf das starre kreisför
mige Keilnutenrad, und (R + 1)-Fehlerkomponenten sind auf das Flex-Keilnu
tenrad zurückzuführen.
Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Korrigieren des
Positionierfehlers bei einer Antriebsteuervorrichtung eines mit einem Wellen
getriebe-Untersetzungsantrieb ausgerüsteten Aktuators, in dem deren Stel
lungs-Regelschleife eine Stellungskorrekturfunktion zum Korrigieren des oben
erwähnten Positionierfehlers der Periode (R + 1) zugefügt wird, welcher in dem
Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs auftritt,
um auf diese Weise die Genauigkeit der Antriebsteuervorrichtung zu steigern.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel erreicht durch ein Verfahren zur Stellungs
fehlerkorrektur in einem Aktuator, der einen Motor und einen Wellengetriebe-
Untersetzungsantrieb aufweist, der ein Ausgangsdrehmoment des Motors mit
reduzierter Drehzahl auf eine Last gibt, wobei das Verfahren folgende Schritte
enthält:
Messen eines Stellungsfehlers bezüglich einer Absolutstellung einer Aktuator- Ausgangswelle, um Fehlerkorrekturdaten bezüglich einer Drehstellung der Mo torwelle zu erzeugen;
Ermitteln einer Drehstellung der Motorwelle;
Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation, indem auf die ermittelte Drehstellungsinformation in den Fehlerkorrekturdaten Fehlerkorrekturwerte addiert werden, die sich auf die Drehstellungsinformation beziehen; und
Verwenden der erzeugten Drehstellungs-Fehlerinformation als Stellungs- Rückführinformation zum Steuern der Stellung der Ausgangswelle.
Messen eines Stellungsfehlers bezüglich einer Absolutstellung einer Aktuator- Ausgangswelle, um Fehlerkorrekturdaten bezüglich einer Drehstellung der Mo torwelle zu erzeugen;
Ermitteln einer Drehstellung der Motorwelle;
Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation, indem auf die ermittelte Drehstellungsinformation in den Fehlerkorrekturdaten Fehlerkorrekturwerte addiert werden, die sich auf die Drehstellungsinformation beziehen; und
Verwenden der erzeugten Drehstellungs-Fehlerinformation als Stellungs- Rückführinformation zum Steuern der Stellung der Ausgangswelle.
Die Fehlerkorrekturdaten können dadurch gebildet werden, dass man den Stel
lungsfehler für mindestens 1/(R + 1) des Drehhubs der Ausgangswelle misst.
Normalerweise lässt sich der Stellungsfehler für mindestens eine Drehung der
Ausgangswelle messen, und die gemessenen Fehlerdaten werden gemittelt,
um Fehlerkorrekturdaten zusammenzustellen, die Fehlerkorrekturwerte für jede
Drehstellung der Motor-Ausgangswelle darstellen.
Das obige Ziel wird außerdem erreicht durch eine Aktuator-Antriebsteuervor
richtung, bei der das obige Verfahren dazu dient, einen Stellungsfehler zu kor
rigieren, wozu die Vorrichtung aufweist:
einen Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil, in welchem Fehlerkorrekturdaten ge speichert sind;
eine Ausgangswellen-Startpunktsensor zum Erfassen einer Absolutstellung einer Ausgangswelle;
einen Stellungsdetektor zum Erfassen einer Drehstellung einer Motorwelle;
einen Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger zum Erzeugen von Dreh stellungs-Korrekturinformation basierend auf der von dem Ausgangswellen- Startpunktsensor und dem Stellungsdetektor gelieferten Drehstellungsinfor mation, und basierend auf den Fehlerkorrekturdaten; und
einen Regelungsteil, der eine Regelung durch Verwendung der Drehstellungs- Korrekturinformation als Stellungs-Rückführinformation ausführt, um den Ak tuator auf einer Zielstellung zu positionieren, die durch Stellungs-Befehlsinfor mation angegeben wird.
einen Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil, in welchem Fehlerkorrekturdaten ge speichert sind;
eine Ausgangswellen-Startpunktsensor zum Erfassen einer Absolutstellung einer Ausgangswelle;
einen Stellungsdetektor zum Erfassen einer Drehstellung einer Motorwelle;
einen Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger zum Erzeugen von Dreh stellungs-Korrekturinformation basierend auf der von dem Ausgangswellen- Startpunktsensor und dem Stellungsdetektor gelieferten Drehstellungsinfor mation, und basierend auf den Fehlerkorrekturdaten; und
einen Regelungsteil, der eine Regelung durch Verwendung der Drehstellungs- Korrekturinformation als Stellungs-Rückführinformation ausführt, um den Ak tuator auf einer Zielstellung zu positionieren, die durch Stellungs-Befehlsinfor mation angegeben wird.
Die Fehlerkorrekturdaten können in einem Speicher innerhalb des Stellungsde
tektors gehalten werden, in welchem Fall die Daten von dem Stellungsdetektor
in den Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil herunter geladen werden, nachdem
die System-Versorgungsenergie eingeschaltet wurde. Die Fehlerkorrekturda
ten können in der Form einer Korrektur-Impulsdatenfolge oder einer Approxi
mations-Koeffizientenfolge gehalten werden, welche die Fehlerkorrekturinfor
mation repräsentieren.
Die obigen sowie weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutli
cher aus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung, in welcher
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Beispiels für eine Aktuatorantriebs-
Steuervorrichtung zeigt die die vorliegende Erfindung anwendet.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Ausführungsform
einer Aktuatorantriebs-Steuervorrichtung beschrieben, bei der die vorliegende
Erfindung angewendet wird.
Fig. 1 zeigt den allgemeinen Aufbau der Aktuatorantriebs-Steuervorrichtung.
Der von der Antriebssteuervorrichtung 1 betriebene Aktuator 2 enthält einen
Motor 3, einen Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb (HD) 5, der mit der Mo
torwelle 4 gekoppelt ist, einen Stellungsdetektor 6, der in der Lage ist, die Ab
solut-Drehstellung der Motorwelle 4 zu ermitteln, und einen Startpunktsensor
8 zum Feststellen der Absolutstellung der Aktuator-Ausgangswelle 7 (der
Ausgangswelle des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs 5). Der Stellungs
detektor 6 ist so beschaffen, dass er die Absolutstellung eines Drehcodierers
oder eines Potenziometers oder dergleichen ermitteln kann.
Der Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb 5 besitzt ein starres Keilnutenrad mit
einer Innenverzahnung, ein flexibles, mit einer Außenverzahnung versehenes
Keilnutenrad (Flex-Keilnutenrad) und einen Wellenerzeuger. Der Wellenerzeu
ger dient als Motordrehungs-Eingangselement, das mit einer Innenverzahnung
versehene Keilnutenrad steht fest, und das mit der Außenverzahnung versehe
ne Flex-Keilnutenrad bildet ein Ausgangselement für verringerte Drehzahl
(Ausgangswelle 7). Der Wellengenerator hat elliptische Form, wobei die Diffe
renz zwischen den Zähnezahlen der beiden Keilnutenräder zwei beträgt. Das
Keilnutenrad wird in eine elliptische Form durchgebogen, wodurch die Verzah
nungen des Flex-Keilnutenrads an jedem Ende der Ellipsen-Hauptachse mit
den zugehörigen Innenzähnen des starren Keilnutenrads kämmen, während
sich die Stellen, an denen die Keilnutenräder miteinander in Eingriff stehen, sich
durch die Drehung des Wellengenerators über den Umfang hinweg bewegen.
Das Drehzahluntersetzungsverhältnis i des Wellengetriebe-Untersetzungsan
triebs 5 beträgt i = 1/R = (Zc-Zf)/Zf, so dass, wenn die Anzahl der Zähne des
Flex-Keilnutenrads 100 beträgt und die Anzahl des starren Keilnutenrads Zc
den Wert 102 hat, das Untersetzungsverhältnis i den Wert 1/50 hat, wobei die
Ausgangsdrehung bezüglich der Drehrichtung des Motors umgekehrt ist.
Die Antriebssteuervorrichtung 1, die den Aktuator 2 steuert, enthält einen Feh
lerkorrekturdaten-Speicherteil 11, in welchem Fehlerkorrekturdaten 10 zum
Kompensieren des Stellungsfehlers gespeichert sind, welcher sich aus dem
Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs 5 ergibt,
einen Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger 14, der Drehstellungs-
Korrekturinformation 13 basierend auf von dem Stellungsdetektor 6 empfan
gene Drehstellungsinformation 12 und Fehlerkorrekturdaten 10 erzeugt, und
einen Regelteil 16, der die so erzeugte Drehstellungs-Korrekturinformation 13
als Stellungs-Rückführinformation verwendet, um den Aktuator 2 an derjeni
gen Zielstellung zu positionieren, die durch eine Stellungs-Befehls- oder
Führungsinformation 15 angegeben wird. Der Drehstellungs-Korrekturinfor
mationserzeuger 14 kann ein Addierer oder ein Subtrahierer sein.
Die Fehlerkorrekturdaten 10 werden folgendermaßen erzeugt: Erstens wird der
Stellungsfehler der Motorwelle 4 auf einen Bruchteil des Untersetzungsverhält
nisses komprimiert, welches durch den Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb 5
bewirkt wird, mit dem die Motorwelle 4 gekoppelt ist. Bei diesem Beispiel be
sitzt der Wellengetriebeuntersetzungsantrieb 5 ein Untersetzungsverhältnis von
50, demzufolge der Positionierfehler des Motors auf 1/50 komprimiert wird. Da
nun der Stellungsfehler des Aktuators 2 hauptsächlich zurückzuführen ist auf
den Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs 50,
bestimmt sich die unidirektionale Stellungsgenauigkeit des Aktuators 2 durch
den Winkelübertragungsfehler des Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs 5.
Wenn die Drehung in eine Richtung erfolgt, wird an jedem Punkt einer vollen
Umdrehung die Differenz gebildet zwischen dem Ist-Drehwinkel gegenüber
einem Referenzpunkt und dem Soll-Drehwinkel. Die unidirektionale Stellungs
genauigkeit ist der maximale Fehlerwert pro Umdrehung. Bei diesem Beispiel
wird die unidirektionale Stellungsgenauigkeit des Aktuators 2 für eine volle
Umdrehung der Aktuator-Ausgangswelle 7 gemessen, wozu die Absolutstel
lung der Ausgangswelle 7 als Referenzwert verwendet wird. Bei dem Wellen
getriebe-Untersetzungsantrieb 5 mit einem Untersetzungsverhältnis i von 1/50
vervollständigt die Aktuator-Ausgangswelle 7 eine Umdrehung bei jeweils 50
Umdrehungen der Motorweile 4. Bezüglich dieser Messung wird das Aus
gangssignal des Startpunktsensors 8 bei der Initialisierung der Ermittlung der
Absolutstellung verwendet.
In der Praxis lässt sich die Winkelgenauigkeit des Wellengetriebe-Unterset
zungsantriebs anstelle der unidirektionalen Stellungsgenauigkeit verwenden.
Obschon lediglich die Notwendigkeit besteht, über 1/(R + 1) Drehung der Ak
tuator-Ausgangswelle 7 zu messen, so kann die Messung natürlich auch über
eine oder mehrere Umdrehungen hinweg erfolgen.
Anschließend werden die Messdaten gemittelt, um Fehlerkorrekturdaten 10 zu
erzeugen, die für die Drehstellungen der Motorwelle 4 gelten. Daten für bis zu
einer Umdrehung der Motorwelle 4 reichen aus. Die Fehlerkorrekturdaten 10
können die Form von Korrekturimpulsen zum Korrigieren jeder Winkelstellung
der Motorwelle 4 haben. Alternativ lassen sich Fehlerkorrekturdaten bezüglich
jeder Winkelstellung der Motorwelle 4 als Fourier-Reihe entwickeln, um eine
Approximationskurve zu erhalten, wobei die Koeffizienten der Fourier-Reihe in
einem Speicher als Fehlerkorrekturdaten 10 abgespeichert werden. In diesem
Fall können beim Initialisierungsvorgang im Anschluss an das Einschalten der
Energie zum Betreiben der Antriebsteuervorrichtung 1 die Koeffizienten in dem
Speicher auf eine Approximationsformel angewendet werden, um Korrektur
daten zum Erzeugen von Korrekturimpulsdaten zu berechnen.
Im vorliegenden Fall ist es lediglich notwendig, einen Umfang von Fehlerkor
rekturdaten 10 zu erzeugen, die 1/(R + 1) Umdrehung der Ausgangswelle 7 ent
sprechen. Damit ist es wegen des vorliegenden Beispiels R = 50 für die Ein
gangswelle (Motorwelle) notwendig, Daten für eine Motorwellendrehung von
360° × 50/51 = 352,9° zu erzeugen. Die Fehlerkorrekturdaten 10 können z. B. für
jeweils 3° der Motorwellendrehung eingestellt werden, oder jedes von 120
Segmenten, in die die 352,9° unterteilt sind. Da 352,9° einen nicht teilbaren
Winkel bilden, kann die Aktuator-Ausgangswelle 7 mit einem Referenzpunkt
versehen werden, der dazu dient, die Korrekturdaten zu erzeugen. Die Korrektur
für eine Umdrehung der Aktuator-Ausgangswelle 7 wird bewirkt durch (R + 1)-
maliges Korrigieren der 359,2° der Motorwelle.
Die Korrektur des Stellungsfehlers, die den Aktuatorantriebs-Steuervorgang
der Antriebssteuervorrichtung 1 kennzeichnet, soll im Folgenden beschrieben
werden. Basierend auf der Absolutstellung der Motorwelle 4, dargestellt durch
Stellungsermittlungs-Rückführimpulse (12) von dem Stellungsdetektor 6, wird
die Anzahl von Korrekturimpulsen ermittelt aus den Fehlerkorrekturdaten 10
und von dem Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger 14 auf die Rück
führimpulse (12) addiert. Das Ergebnis wird auf den Rückführsteuerteil 16 in
Form von Stellungsrückführimpulsen (13) zurückgegeben. Basierend auf den
Stellungsrückführimpulsen (13) wendet der Rückführsteuerteil 16 eine Regelung
an, um den Aktuator 2 auf diejenige Ziel- oder Sollstellung zu bewegen, die
durch die eingegebene Stellungs-Führungsinformation 15 angegeben wird.
Bei diesem Beispiel werden die Fehlerkorrekturdaten 10 in einem Speicher in
nerhalb der Antriebsteuervorrichtung 1 gehalten. Allerdings lassen sich statt
dessen die Fehlerkorrekturdaten 10 in einem Speicher innerhalb des Aktuator-
Stellungsdetektors 6 speichern, in welchem Fall das System derart konfiguriert
werden kann, dass die Daten 10 aus dem Stellungsdetektor 6 während der Ein
stell-Initialisierung in die Antriebssteuervorrichtung 1 herunter geladen wer
den.
Bei dem obigen Beispiel erfolgt die Steuerung so, dass der Fehler eliminiert
wird, der in (R + 1) Aktuator-Perioden enthalten ist. Natürlich kann man auch
eine extrem hohe Positioniergenauigkeit erhalten, indem man auch die Fehler
komponente der Periode R eliminiert. Dies kann folgendermaßen geschehen:
Als Erstes kann der Stellungsfehler der Ausgangswelle basierend auf Absolut
stellungen bei einer Umdrehung der Motorwelle korrigiert werden. Insbeson
dere können Fehlerkorrekturdaten dadurch erzeugt werden, dass man den
Stellungsfehler des Aktuators 2 relativ zu Absolutstellungen bei einer Umdre
hung der Motorwelle 4 misst. Im Betrieb lässt sich die Drehstellung der Motor
welle 4 ermitteln und der der ermittelten Stellung zugeordnete Fehlerkorrek
turwert auf die ermittelte Drehstellungsinformation addieren, um Drehstel
lungs-Korrekturinformation zu erzeugen, die als Stellungs-Rückführinformati
on zum Regeln der Stellung der Ausgangswelle verwendet werden kann.
Korrekturdaten lassen sich dadurch erzeugen, dass man den Stellungsfehler
des Aktuators 2 für mindestens eine Umdrehung der Ausgangswelle misst,
wobei man die Motorwelle 4 als Absolut-Stellungs-Referenz verwendet. Die
gemessenen Korrekturdaten können gemittelt werden, um Fehlerkorrekturda
ten zu erzeugen, die Fehlerkorrekturwerte repräsentieren bei jedem Drehpunkt
einer Umdrehung der Motorwelle.
Es können zwei Korrekturtabellen in dem Stellungskorrekturdaten-Speicherteil
vorbereitet werden, um sowohl (R + 1)- als auch R-Fehlerkomponenten zu
korrigieren. Unter Verwendung der Stellung der Motorwelle 4 als Absolut-Re
ferenzpunkt können Korrekturwerte aus den beiden Tabellen für gleichzeitige
Korrektur benutzt werden. Die (R + 1)-Fehlerkorrekturdaten können erzeugt
werden auf der Grundlage von Daten im Anschluss an die Beseitigung von R-
Fehler-Korrekturkomponenten (Messdaten oder Daten auf Simulations-Basis).
(R + 1)-Fehlerkomponenten können auch aus Messergebnissen errechnet wer
den, so dass die Fehlerkomponente der Aktuator-Ausgangswelle 7 gemessen
und zum Erzeugen der (R + 1)-Fehlerkorrekturtabelle verwendet werden kann.
Das Verfahren zum Erzeugen von R-Fehlerkorrekturdaten und der Korrektur
der R-Fehlerkomponenten unter Verwendung der Fehlerkorrekturdaten wird
im Folgenden beschrieben.
Zunächst wird die unidirektionale Stellungsgenauigkeit des Aktuators 2 für eine
volle Umdrehung der Aktuator-Ausgangswelle 7 gemessen, wobei die Abso
lutstellung der Motorwelle 4 als Referenz dient. Bei einem Wellengetriebe-Un
tersetzungsantrieb 5 mit einem Drehzahlverhältnis von 1/50 vervollständigt die
Aktuator-Ausgangswelle 7 eine Umdrehung bei jeweils 50 Umdrehungen der
Motorwelle 4. Es wird der Stellungsfehler bei jeweils 3° der Motorwellenum
drehung gemessen, basierend auf dem Ausgangssignal des Stellungsdetektors
6. Die Anzahl von Messpunkten beträgt daher 120 (360 Grad dividiert durch 3
Grad), was wiederum bezüglich der Aktuator-Ausgangswelle 7 120 Punkte ×
(Drehzahlverhältnis) bedeutet. In der Praxis kann die Winkelgenauigkeit des
Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs an Stelle der unidirektionalen Stel
lungsgenauigkeit verwendet werden. Natürlich kann die Messung über mehr als
eine Umdrehung erfolgen.
Die Fehlerdaten an den 120 Punkten werden gemittelt, um die Fehlerkorrektur
daten für eine Umdrehung der Motorwelle 4 zu bilden. Die so zusammenge
stellten Fehlerkorrekturdaten können in Form einer Anzahl von Korrekturimpul
sen vorliegen, die zur Fehlerkorrektur an jedem Punkt der Drehung über eine
Umdrehung der Motorwelle 4 verwendet werden. Die Korrekturimpulse können
beispielsweise dazu dienen, eine Tabelle zu erstellen, entsprechend jeweils 3°
Umdrehung der Motorwelle 4. Statt dessen können Fehlerkorrekturdaten für
jede Winkelstellung der Motorwelle 4 als Fourier-Reihe entwickelt werden, um
eine Approximationskurve zu bilden, wobei die Koeffizienten der Fourier-Reihe
in einem Speicher als Fehlerkorrekturdaten 10 gespeichert werden. In diesem
Fall können beim Initialisierungsvorgang im Anschluss an das Einschalten der
Antriebsenergie für die Antriebsteuervorrichtung 1 die im Speicher gehaltenen
Koeffizienten aus eine Approximationsformel angewendet werden, um Korrek
turdaten zu berechnen und die Korrekturimpulsdaten zu erzeugen.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen Aktuatorstel
lungs-Fehlerkorrekturverfahren als Erstes ein Winkelübertragungsfehler des
Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs gemessen, um Fehlerkorrekturdaten
zum Korrigieren des Stellungsfehlers an jedem Punkt der Drehung der Motor
welle zu erzeugen. Basierend auf der Absolutstellung der Motorwelle wird ein
Fehlerkorrekturwert aus den Fehlerkorrekturdaten ermittelt und dazu verwen
det, Stellung-Rückführinformation zu korrigieren. Als Ergebnis wird erfin
dungsgemäß die Stellungsgenauigkeit eines einen Wellengetriebe-Unterset
zungsantrieb aufweisenden Aktuators verbessert.
Claims (6)
1. Verfahren zur Stellungsfehlerkorrektur in einem Aktuator, der einen Motor
und einen Wellengetriebe-Untersetzungsantrieb aufweist, welcher ein
Ausgangsdrehmoment des Motors mit reduzierter Drehzahl auf eine Last
überträgt, umfassend die Schritte:
Messen eines Stellungsfehlers bezüglich einer Absolutstellung einer Ak tuator-Ausgangswelle, um Fehlerkorrekturdaten bezüglich einer Drehstel lung der Motorwelle zu erzeugen;
Ermitteln einer Drehstellung der Motorwelle;
Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation, indem auf die ermittelte Drehstellungsinformation in den Fehlerkorrekturdaten Fehlerkorrekturwerte addiert werden, die der Drehstellungsinformation zugeordnet sind; und
Verwenden der erzeugten Drehstellungs-Fehlerinformation als Stellungs- Rückführinformation zum Regeln der Stellung der Ausgangswelle.
Messen eines Stellungsfehlers bezüglich einer Absolutstellung einer Ak tuator-Ausgangswelle, um Fehlerkorrekturdaten bezüglich einer Drehstel lung der Motorwelle zu erzeugen;
Ermitteln einer Drehstellung der Motorwelle;
Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation, indem auf die ermittelte Drehstellungsinformation in den Fehlerkorrekturdaten Fehlerkorrekturwerte addiert werden, die der Drehstellungsinformation zugeordnet sind; und
Verwenden der erzeugten Drehstellungs-Fehlerinformation als Stellungs- Rückführinformation zum Regeln der Stellung der Ausgangswelle.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem, wenn R das Drehzahlverhältnis des
Wellengetriebe-Untersetzungsantriebs ist, Fehlerdaten dadurch erzeugt
werden, dass der Stellungsfehler für mindestens 1/(R + 1) Umdrehung der
Ausgangswelle gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem
der Stellungsfehler für mindestens eine Umdrehung der Ausgangswelle
gemessen wird und die gemessenen Fehlerdaten gemittelt werden, um
Fehlerkorrekturdaten zu erzeugen, die Fehlerkorrekturwerte für jede Dreh
stellung der Motor-Ausgangswelle repräsentieren.
4. Aktuatorantriebs-Steuervorrichtung, bei der das Verfahren nach Anspruch
1 zur Stellungsfehlerkorrektur dient, umfassend:
einen Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil, in welchem Fehlerkorrekturdaten gespeichert werden;
einen Ausgangswellen-Startpunktsensor zum Ermitteln einer Absolutstel lung einer Ausgangswelle;
einen Stellungsdetektor zum Ermitteln einer Drehstellung einer Motorwelle;
einen Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger zum Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation basierend auf von dem Ausgangs wellen-Startpunktsensor und dem Stellungsdetektor gelieferter Drehstel lungsinformation und auf den Fehlerkorrekturdaten; und
einen Regelteil, der eine Regelung durch Verwendung der Drehstellungs- Korrekturinformation als Stellungs-Rückführinformation bewirkt, um den Aktuator an einer Sollstellung zu positionieren, die durch Stellungs-Füh rungsinformation angegeben wird.
einen Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil, in welchem Fehlerkorrekturdaten gespeichert werden;
einen Ausgangswellen-Startpunktsensor zum Ermitteln einer Absolutstel lung einer Ausgangswelle;
einen Stellungsdetektor zum Ermitteln einer Drehstellung einer Motorwelle;
einen Drehstellungs-Korrekturinformationserzeuger zum Erzeugen von Drehstellungs-Korrekturinformation basierend auf von dem Ausgangs wellen-Startpunktsensor und dem Stellungsdetektor gelieferter Drehstel lungsinformation und auf den Fehlerkorrekturdaten; und
einen Regelteil, der eine Regelung durch Verwendung der Drehstellungs- Korrekturinformation als Stellungs-Rückführinformation bewirkt, um den Aktuator an einer Sollstellung zu positionieren, die durch Stellungs-Füh rungsinformation angegeben wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Fehlerkorrekturdaten in einem
Speicher innerhalb des Stellungsdetektors gehalten werden, wobei die Da
ten aus dem Stellungsdetektor in den Fehlerkorrekturdaten-Speicherteil
herunter geladen werden, wenn die System-Versorgungsenergie einge
schaltet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei der die Fehlerkorrekturinformation
für jeden Punkt der Motorwellen-Drehung für 1/(R + 1) Umdrehung der
Ausgangswelle in der Form einer Korrekturimpulsdaten-Folge oder in
Form einer Approximations-Koeffizientenfolge, die die Fehlerkorrekturin
formation repräsentiert, vorliegt.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001041788A JP4459463B2 (ja) | 2001-02-19 | 2001-02-19 | アクチュエータの位置決め誤差補正方法 |
JP01-041788 | 2001-02-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10206747A1 true DE10206747A1 (de) | 2002-10-02 |
DE10206747B4 DE10206747B4 (de) | 2014-08-07 |
Family
ID=18904175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10206747.3A Expired - Lifetime DE10206747B4 (de) | 2001-02-19 | 2002-02-18 | Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines Aktuator-Stellungsfehlers |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6664752B2 (de) |
JP (1) | JP4459463B2 (de) |
DE (1) | DE10206747B4 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008128918A1 (de) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Regelanordnung mit korrektur lageabhängiger systematischer fehler |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7107168B2 (en) * | 2002-07-22 | 2006-09-12 | Raytheon Company | System for measuring the effect of bearing errors in an active device |
WO2005046041A2 (de) * | 2003-11-06 | 2005-05-19 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren zum betrieb einer synchronmaschine |
JP4236103B2 (ja) * | 2003-11-25 | 2009-03-11 | 本田技研工業株式会社 | アクチュエータの制御装置 |
EP1538370A3 (de) * | 2003-12-05 | 2011-11-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Getriebesteuerung |
JP3970864B2 (ja) * | 2004-04-20 | 2007-09-05 | 本田技研工業株式会社 | 接触機構の制御装置 |
FR2876713B1 (fr) * | 2004-10-14 | 2007-07-20 | Ecl Soc Par Actions Simplifiee | Procede de changement d'anode dans une cellule de production d'aluminium par electrolyse incluant un ajustement de la position de l'anode et machine de service pour le mettre en oeuvre |
JP2007113932A (ja) * | 2005-10-18 | 2007-05-10 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | ギヤ付きモータの多回転絶対値エンコーダ |
CN101253391B (zh) * | 2005-11-28 | 2010-04-14 | 三菱电机株式会社 | 位置检测误差修正方法 |
WO2007099635A1 (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Harmonic Drive Systems Inc. | アクチュエータの速度変動抑制方法 |
JP2008109845A (ja) * | 2006-09-29 | 2008-05-08 | Seiko Epson Corp | モータ制御装置、原稿読取装置およびモータ制御方法 |
JP4833028B2 (ja) * | 2006-11-01 | 2011-12-07 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 波動歯車減速機を備えたアクチュエータ |
CN104605647B (zh) * | 2007-09-20 | 2019-10-08 | 赫尔曼米勒有限公司 | 载荷支撑结构 |
JP4920612B2 (ja) | 2008-02-07 | 2012-04-18 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | アクチュエータの角度伝達誤差補償方法 |
JP5453606B2 (ja) * | 2010-04-09 | 2014-03-26 | 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ | 波動歯車装置を備えたアクチュエータの位置決め制御方法 |
DE102014013429A1 (de) * | 2014-09-10 | 2016-03-24 | Audi Ag | Verfahren zur genauen Positionsbestimmung |
US9739682B2 (en) * | 2015-05-04 | 2017-08-22 | Dresser, Inc. | Valve assembly calibration |
JP6881886B2 (ja) * | 2015-07-14 | 2021-06-02 | キヤノン株式会社 | 制御方法、ロボット装置、および駆動装置 |
JP7338960B2 (ja) * | 2018-09-27 | 2023-09-05 | ニデックインスツルメンツ株式会社 | サーボ制御装置及びサーボ制御方法 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB8806574D0 (en) * | 1988-03-19 | 1988-04-20 | Hepworth Eng Ltd | Machine tool error compensation systems |
JP2628924B2 (ja) * | 1990-04-05 | 1997-07-09 | ファナック株式会社 | 数値制御装置のギヤピッチ誤差補正方式 |
US5543696A (en) * | 1992-12-10 | 1996-08-06 | Alliedsignal Inc. | Position control for hybrid servomechanisms |
JPH086603A (ja) * | 1994-04-18 | 1996-01-12 | Canon Inc | サーボ系の調整方法及びそのサーボ制御装置 |
JP3129622B2 (ja) * | 1994-12-26 | 2001-01-31 | ファナック株式会社 | フルクローズド・ループ方式における象限突起補正方法 |
JP3625901B2 (ja) * | 1995-06-30 | 2005-03-02 | 三菱電機株式会社 | サーボ制御システムの自動適正化方法および装置 |
JP3239789B2 (ja) * | 1997-02-21 | 2001-12-17 | 松下電器産業株式会社 | 制御装置および制御方法 |
JP3277454B2 (ja) * | 1997-03-19 | 2002-04-22 | 株式会社豊田中央研究所 | 検出位置補正装置及び回転速度検出装置 |
JP3215067B2 (ja) * | 1997-03-21 | 2001-10-02 | ファナック株式会社 | 移動方向反転時の位置補正方法 |
JP3691641B2 (ja) * | 1997-08-21 | 2005-09-07 | シーケーディ株式会社 | レゾルバを備えた回転位置検出装置及びそれにおける回転位置検出方法 |
US5984048A (en) * | 1997-09-10 | 1999-11-16 | Harmonic Drive Systems, Inc. | Lubricant supplying mechanism for a wave gear drive |
US6459940B1 (en) * | 1999-05-06 | 2002-10-01 | Wm. Marsh Rice University | Closed-loop compensation for kinematic error in harmonic driver for precision control applications |
US6233993B1 (en) * | 1999-05-10 | 2001-05-22 | Sango Co., Ltd. | Method and apparatus for forming a processed portion of a workpiece |
JP2001166805A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-22 | Toshiba Mach Co Ltd | ハイブリッド制御方式の工作機械のロストモーション補正値設定方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体および数値制御工作機械 |
US6646405B2 (en) * | 2000-03-10 | 2003-11-11 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | System and method for using joint torque feedback to prevent oscillation in a flexible robotic manipulator |
US6738679B2 (en) * | 2000-05-08 | 2004-05-18 | Toshiba Kikai Kabushiki Kaisha | Positional control system and positional control method |
KR100677097B1 (ko) * | 2000-08-26 | 2007-02-05 | 삼성전자주식회사 | 광 기록/재생 장치에서 학습 제어를 이용한 외란 보상장치 및 방법과, 그를 이용한 광 기록 매체 드라이브 서보시스템 |
-
2001
- 2001-02-19 JP JP2001041788A patent/JP4459463B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-02-18 DE DE10206747.3A patent/DE10206747B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-02-19 US US10/076,341 patent/US6664752B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008128918A1 (de) * | 2007-04-20 | 2008-10-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Regelanordnung mit korrektur lageabhängiger systematischer fehler |
US8295973B2 (en) | 2007-04-20 | 2012-10-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Control arrangement with correction means for systematic position-dependent errors |
DE102007018808B4 (de) * | 2007-04-20 | 2015-10-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Regelanordnung mit Korrektur lageabhängiger systematischer Fehler |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4459463B2 (ja) | 2010-04-28 |
DE10206747B4 (de) | 2014-08-07 |
JP2002244740A (ja) | 2002-08-30 |
US6664752B2 (en) | 2003-12-16 |
US20020138177A1 (en) | 2002-09-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10206747B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren eines Aktuator-Stellungsfehlers | |
DE3850315T2 (de) | Drehmoment-Regeleinrichtung für rotierende Antriebsmaschine. | |
DE3639074C2 (de) | ||
DE69027648T2 (de) | Anordnung zur regelung eines servomotors | |
DE112013007130B4 (de) | Frequenzgangmessvorrichtung | |
DE60102650T2 (de) | Bezugsgrössenlernvorrichtung und Methode einer variablen Ventilzeitensteuerung | |
DE69410769T2 (de) | Drehzahlgeregelter Servomotor mit Nachschlagtabelle in der Rückkopplungsschleife | |
DE102011121837B4 (de) | Verfahren zum Betreiben drehzalvariabler Pumpen und drehzalvariable Pumpe | |
DE3900270C2 (de) | ||
DE2716775C2 (de) | ||
DE102008021849A1 (de) | Elektromechanisches Lenksystem mit Anpassung des Lenkwinkels der Räder an den Handwinkel | |
DE2845786C2 (de) | Drehzahlregeleinrichtung für einen schrittweise betriebenen, als Servomotor eingesetzten Elektromotor, der für einen kontinuierlichen Betrieb ausgelegt ist | |
DE102011007083B4 (de) | Verfahren zum Steuern des Positionierens eines Aktuators mit einem Wellgetriebe | |
DE112011105755T5 (de) | Positionierungssteuersystem für einen mit einem Wellgetriebe ausgestatteten Aktuator | |
DE3635305C2 (de) | ||
DE3341213A1 (de) | Walzenexzentrizitaets-steuersystem fuer ein walzwerk | |
DE102015008460A1 (de) | System zum Berechnen einer Gewindesteigung | |
DE3421640C2 (de) | ||
DE2702895C3 (de) | Röntgenschichtaufnahmegerät | |
DE69023401T2 (de) | Verfahren zur Berechnung der Regelspannung und Motorregelvorrichtung, die dieses Verfahren anwendet. | |
DE2845787A1 (de) | Anordnung mit einem servomotor | |
DE2634887A1 (de) | Schrittmotor-lageregelkreis | |
DE2415718A1 (de) | Einrichtung und verfahren zum einstellen der foerdermenge bei mehrzylinder-kraftstoffeinspritzpumpen | |
DE69105796T2 (de) | Absolute Positionsfeststellungsvorrichtung. | |
DD240085A5 (de) | Verfahren und anordnung zum beseitigen der zahnflanken-welligkeit auf zahnradproduktionsmaschinen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: SCHMITT-NILSON SCHRAUD WAIBEL WOHLFROM PATENTA, DE |
|
R071 | Expiry of right |