DE4329484A1 - Positioniervorrichtung - Google Patents
PositioniervorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine in Fahrgeräten, wie beispielswei
se fahrbaren Robotern, sowie in verschiedenen Arten von
Transportsystemen einsetzbare Positioniervorrichtung, die un
ter Verwendung einer Servosteuerung einen Gegenstand aus ei
ner Anfangslage in eine Bestimmungslage bewegt.
Bei einer Positioniervorrichtung mit einem Positions-Vorgabe
abschnitt und einem Positions-Steuerabschnitt ist es im all
gemeinen erforderlich, daß die an den Positions-Steuerab
schnitt abzugebende Kraft- oder Drehmoment-Anweisung inner
halb dessen maximal möglicher Leistungsfähigkeit liegt. Wird
jedoch an den Positions-Steuerabschnitt eine Positionsanwei
sung abgegeben, die eine größere als die von der Positions-
Steuereinrichtung abgebbare Beschleunigung erfordert, kann
die tatsächliche Position dem Vorgabewert nicht nachfolgen,
wodurch sich große Positionierungsfehler ergeben und ein in
stabiler Betriebszustand, beispielsweise Überschwingen oder
Schwingen des Systems, verursacht werden können.
Das Auftreten eines instabilen Betriebszustands kann bei ei
ner herkömmlichen Positioniervorrichtung, wie obenstehend er
wähnt, gleichfalls von der Einstellung der Kennwerte des Po
sitions-Vorgabeabschnitts oder des Positions-Steuerabschnitts
abhängig sein. Tritt in der Praxis ein instabiler Betriebszu
stand auf, erfordert dies folglich eine entsprechende Anpas
sung oder Justierung der Kennwerte, um den instabilen Be
triebszustand zu beenden.
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Positio
niervorrichtung.
Wie dort dargestellt, wird der Beschleunigungs-Einstellwert
X′′* in einem Positions-Vorgabeabschnitt 1 mittels Integrie
rern 12a und 12b aufeinanderfolgend integriert und daraus ein
erster Positions-Vorgabewert x1* erzeugt. Der erste Positi
ons-Vorgabewert X1* wird einem Positions-Steuerabschnitt 2
zugeführt, der ein gesteuertes Objekt 3 ansteuert. Innerhalb
dieses Vorgangs wird der erste Positions-Vorgabewert X1* im
Positions-Steuerabschnitt 2 durch einen Filter 5a in einen
zweiten Positionsvorgabewert X2* umgewandelt. Ferner erfaßt
ein Positionsdetektor 3A die Position des gesteuerten Objekts
3 und gibt den tatsächlichen Momentan-Positionswert X aus.
Am Ausgang eines Addierers 21 erscheint die Differenz zwi
schen dem zweiten Positionsvorgabewert X2* und dem Momentan-
Positionswert X des gesteuerten Objekts 3. Eine Positions-
Einstelleinrichtung bzw. ein Positionsregler 22 multipliziert
diese Differenz mit einem Verstärkungsfaktor Kp und gibt das
Ergebnis als Geschwindigkeits-Vorgabewert n* aus. Der Ge
schwindigkeits-Vorgabewert n* wird einem Geschwindigkeits-
Steuerabschnitt 23 zugeführt, der die gesteuerten Objekte
mittels der Kraft F steuert. Erfordert der erste Positions-
Vorgabewert X1* eine größere als von dem Positions-Steuerab
schnitt 2 abgebbare Beschleunigung, so kann der tatsächliche
Momentan-Positionswert X dem Vorgabewert nicht folgen, woraus
sich folglich ein instabiler Betrieb ergeben kann.
Zur Vermeidung des instabilen Betriebszustands eignen sich
die nachstehenden Verfahren zur Begrenzung der Beschleuni
gung: Begrenzung des Beschleunigungs-Einstellwerts X′′* im Po
sitions-Vorgabeabschnitt 1; Vergrößern der Zeitkonstante des
Filters 5a; und Verkleinern des Verstärkungsfaktors Kp des
Positionsreglers 22.
Das am besten geeignete der vorstehend genannten Verfahren
ist daß Begrenzen des Beschleunigungs-Einstellwerts X′′* im
Positions-Vorgabeabschnitt 1. In einer vergleichsweise preis
werten Vorrichtung kann jedoch ein Positions-Vorgabeab
schnitt, mittels dem die Beschleunigung beliebig begrenzt
werden kann, nicht vorhanden sein. In einem solchen Fall muß
als zweitbeste Lösung die Zeitkonstante des Filters 5a ver
größert werden. In einer Vorrichtung, die über keinen derar
tigen Filter verfügt, muß letztendlich der Verstärkungsfaktor
Kp des Positionsreglers 22 verkleinert werden.
Folglich kann in einer herkömmlichen Positioniervorrichtung
ein instabiler Betriebszustand auftreten, sobald der Ein
stellwert eines Kennwerts des Positions-Vorgabeabschnitts 1
oder des Positions-Steuerabschnitts 2 einen bestimmten Grenz
wert, der in Abhängigkeit vom Zustand des gesteuerten Objekts
schwankt, überschreitet. Um einen derartigen instabilen Be
triebszustand zu vermeiden, ist ein zeitaufwendiges sowie
oftmals in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen wiederholtes
Nachjustieren bzw. Nachregeln der Kennwerte erforderlich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Positio
niervorrichtung zu schaffen, mit der ein stabiler Betrieb er
zielbar ist und somit ein langwieriges Nachregeln der Kenn
werte entfallen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Positio
niervorrichtung, gekennzeichnet durch eine Positions-Vorgabe
einrichtung zum Ausgeben eines Positions-Vorgabewerts für ein
gesteuertes Objekt, eine Positions-Erfassungseinrichtung zum
Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts und
zum Ausgeben eines Momentan-Positionswerts des gesteuerten
Objekts, eine Positions-Steuereinrichtung zum Steuern einer
auf das gesteuerte Objekt ausgeübten Kraft derart, daß der
Momentan-Positionswert des gesteuerten Objekts mit dem Posi
tions-Vorgabewert in Übereinstimmung gebracht wird, eine
Schätzeinrichtung zum Schätzen der Masse des gesteuerten Ob
jekts, eine Beschleunigungs-Berechnungseinrichtung zum Be
rechnen einer maximalen Beschleunigung des gesteuerten Ob
jekts auf der Grundlage der durch die Schätzeinrichtung ge
schätzten Masse sowie zum Berechnen einer maximalen Kraft,
die durch die Steuereinrichtung bereitgestellt werden kann,
und eine Beschleunigungs-Begrenzungseinrichtung zum Begrenzen
der zweiten seitlichen Ableitung des Positions-Vorgabewerts
auf die durch die Berechnungseinrichtung ermittelte maximale
Beschleunigung.
Weiterhin wird die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsge
mäß gelöst durch eine Positioniervorrichtung, gekennzeichnet
durch eine Positions-Vorgabeeinrichtung zum Ausgeben eines
ersten Positions-Vorgabewerts für ein gesteuertes Objekt, ei
ne Positions-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der momenta
nen Position des gesteuerten Objekts und zum Ausgeben eines
Momentan-Positionswerts des gesteuerten Objekts, eine Positi
ons-Steuereinrichtung zum Steuern einer auf das gesteuerte
Objekt ausgeübten Kraft derart, daß der Momentan-Positions
wert des gesteuerten Objekts mit dem Positions-Vorgabewert in
Übereinstimmung gebracht wird, eine Schätzeinrichtung zum
Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts, eine Beschleuni
gungs-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer maximalen
Beschleunigung des gesteuerten Objekts auf der Grundlage der
durch die Schätzeinrichtung geschätzten Masse sowie zum Be
rechnen einer maximalen Kraft, die durch die Steuereinrich
tung bereitgestellt werden kann, eine Glättungseinrichtung
zum zeitbezogenen Glätten des ersten Positions-Vorgabewerts
sowie zum Ausgeben eines zweiten Positions-Vorgabewerts, und
eine Beschleunigungs-Steuereinrichtung zum Begrenzen der
zweiten zeitlichen Ableitung des zweiten Positions-Vorgabe
werts auf die durch die Berechnungseinrichtung ermittelte ma
ximale Beschleunigung.
Hierbei kann eine Konstante der Glättungseinrichtung durch
die Beschleunigungs-Steuereinrichtung derart gesteuert wer
den, daß der Glättungsgrad ausschließlich erhöht wird.
Ferner kann vorgesehen sein, daß die Konstante der Glättungs
einrichtung nur dann auf ihren Anfangswert zurückgesetzt
wird, wenn Eingangssignal und Ausgangssignal der Glättungs
einrichtung übereinstimmen.
Die Glättungseinrichtung kann ferner als Tiefpaßfilter ausge
bildet werden und die Konstante der Glättungseinrichtung
durch die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters dargestellt sein.
Darüber hinaus wird die vorstehend genannte Aufgabe auf al
ternative Weise gelöst durch eine Positioniervorrichtung, ge
kennzeichnet durch eine Positions-Vorgabeeinrichtung zum Aus
geben eines ersten Positions-Vorgabewerts für ein gesteuertes
Objekt, eine Positions-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der
momentanen Position des gesteuerten Objekts und zum Ausgeben
eines Momentan-Positionswerts des gesteuerten Objekts, eine
Positions-Steuereinrichtung zum Steuern einer auf das gesteu
erte Objekt ausgeübten Kraft derart, daß der Momentan-Positi
onswert des gesteuerten Objekts mit dem Positions-Vorgabewert
in Übereinstimmung gebracht wird, wobei die Positions-Steuer
einrichtung eine Positions-Einstelleinrichtung beinhaltet,
mittels der ein Geschwindigkeits-Vorgabewert durch Multipli
kation der Differenz aus den Positions-Vorgabewert und dem
Momentan-Positionswert mit einem Verstärkungsfaktor erhalten
wird sowie eine Geschwindigkeits-Steuereinrichtung zum Steu
ern des gesteuerten Objekts derart, daß dessen Momentan-Ge
schwindigkeitswert mit dem Geschwindigkeits-Vorgabewert in
Übereinstimmung gebracht wird, eine Schätzeinrichtung zum
Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts, eine Maximalbe
schleunigungs-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer ma
ximalen Beschleunigung des gesteuerten Objekts auf der Grund
lage der durch die Schätzeinrichtung geschätzten Masse sowie
zum Berechnen einer maximalen Kraft, die durch die Steuerein
richtung bereitgestellt werden kann, und eine Beschleuni
gungs-Steuereinrichtung zum Begrenzen der zweiten zeitlichen
Ableitung des durch die Positions-Einstelleinrichtung ausge
gebenen Geschwindigkeits-Vorgabewerts auf die durch die Be
rechnungseinrichtung ermittelte maximale Beschleunigung.
Hierbei kann vorgesehen sein, das die Beschleunigungs-Steuer
einrichtung den Verstärkungsfaktor Kp der Positions-Einstell
einrichtung derart steuert, daß der Verstärkungsfaktor aus
schließlich verkleinert wird.
Ferner kann vorgesehen sein, daß der Verstärkungsfaktor der
Positions-Einstelleinrichtung nur dann auf seinen Anfangswert
zurückgesetzt wird, wenn der Positions-Vorgabewert und der
Momentan-Positionswert übereinstimmen.
Weiterhin wird die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsge
mäß gelöst durch eine Positioniervorrichtung, gekennzeichnet
durch eine Positions-Vorgabeeinrichtung zum Ausgeben eines
ersten Positions-Vorgabewerts für ein gesteuertes Objekt, ei
ne Positions-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der momenta
nen Position des gesteuerten Objekts und zum Ausgeben eines
Momentan-Positionswerts des gesteuerten Objekts, eine Positi
ons-Steuereinrichtung zum Steuern einer auf das gesteuerte
Objekt ausgeübten Kraft derart, daß der Momentan-Positions
wert des gesteuerten Objekts mit dem Positions-Vorgabewert in
Übereinstimmung gebracht wird, wobei die Positions-Steuerein
richtung eine Positions-Einstelleinrichtung beinhaltet, mit
tels der ein Geschwindigkeits-Vorgabewert durch Multiplikati
on der Differenz aus dem Positions-Vorgabewert und dem Momen
tan-Positionswert mit einem Verstärkungsfaktor Kp erhalten
wird, sowie eine Geschwindigkeits-Steuereinrichtung zum Steu
ern des gesteuerten Objekts derart, daß dessen Momentan-Ge
schwindigkeitswert mit dem Geschwindigkeits-Vorgabewert in
Übereinstimmung gebracht wird, eine Schätzeinrichtung zum
Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts, eine Maximalbe
schleunigungs-Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer ma
ximalen Beschleunigung des gesteuerten Objekts auf der Grund
lage der durch die Schätzeinrichtung geschätzten Masse sowie
zum Berechnen einer maximalen Kraft, die durch die Steuerein
richtung bereitgestellt werden kann, und eine Anzeigeeinrich
tung zum Anzeigen der maximalen Beschleunigung oder einer Be
schleunigungszeit und einer Verzögerungszeit, die auf der
Grundlage der Masse und der durch die Positions-Steuerein
richtung bereitstellbaren maximalen Kraft berechnet werden.
Gemäß den ersten drei vorstehend genannten Ausführungsbei
spielen der Erfindung wird die durch die Positions-Steuerein
richtung abgegebene Kraft auf einen Wert begrenzt, der inner
halb des maximalen Leistungsvermögens der Positions-Steuer
einrichtung liegt. Somit überschreitet die Differenz aus dem
Positions-Vorgabewert und dem tatsächlichen Momentan-Positi
onswert des gesteuerten Objekts einen bestimmten Wert nicht.
Auf diese Weise wird Überschwingen oder ein Schwingen des Sy
stems vermieden und eine stabile Betriebsweise ermöglicht.
Weiterhin erlaubt dies, auf eine Nachjustierung von Kennwerten
zu verzichten, wobei auch ein Nachregeln bzw. Nachstellen von
Betriebsparametern entfällt, wenn sich die Betriebsbedingun
gen ändern.
Mittels der Positioniervorrichtung gemäß dem vierten erfin
dungsgemäßen Ausführungsbeispiel können Parameter-Einstell
werte leicht aus der maximalen Beschleunigung oder vergleich
baren Werten erhalten werden und auf der Anzeigeeinrichtung
angezeigt werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung auf
eine geeignete Betriebsbedingung eingestellt werden, indem
lediglich ein einmaliger Testbetrieb durchgeführt wird, wo
durch der Einstellvorgang auf erhebliche Weise vereinfacht
wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie
len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Positioniervorrichtung gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Positioniervorrichtung gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 ein Schaubild der Verlaufskurven der ersten Ableitun
gen X1′* und X2′* und der maximalen Beschleunigung αmax wäh
rend starker Beschleunigung und Verzögerung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel aus Fig. 2;
Fig. 4 ein Schaubild der Verlaufskurven der ersten Ableitun
gen X1′* und X2′* und der maximalen Beschleunigung αmax wäh
rend schwacher Beschleunigung und Verzögerung gemäß dem zwei
ten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2;
Fig. 5 ein Blockschaltbild der Positioniervorrichtung gemäß
einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 6a und 6b Schaubilder der ersten Ableitungen X1′* und
X2′* und der maximalen Beschleunigung αmax bei starker Be
schleunigung der Verzögerung gemäß dem dritten Ausführungs
beispiel nach Fig. 5;
Fig. 7 ein Schaubild der Verlaufskurven der ersten Ableitun
gen X1′* und X2′* und der maximalen Beschleunigung αmax bei
schwacher Beschleunigung und Verzögerung gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel nach Fig. 5;
Fig. 8 ein Blockschaltbild der Positioniervorrichtung gemäß
einem vierten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Positionier
vorrichtung.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Positioniervorrichtung ist
in Fig. 1 beschrieben.
In Fig. 1 ist mit 1A ein Positions-Vorgabeabschnitt bzw. eine
Positions-Vorgabeeinrichtung bezeichnet, der zusätzlich zu
Integrierern 12A und 12B einen noch zu beschreibenden Be
schleunigungs-Begrenzungsabschnitt bzw. eine Beschleunigungs-
Begrenzungseinrichtung 11 beinhaltet. Wie in Fig. 9 bezeich
nen 2 und 3 jeweils den Positions-Steuerabschnitt bzw. die
Positions-Steuereinrichtung und das gesteuerte Objekt. Mit 4
ist ein Massen-Schätzabschnitt bzw. eine Massen-Schätzein
richtung zur Schätzung einer Masse bzw. eines Gewichts be
zeichnet. Diese Massen-Schätzeinrichtung 4 leitet die Masse
oder die Trägheitskraft des gesteuerten Objekts 3 aus dessen
Betriebskenngrößen, wie beispielsweise der Kraft F und dem
durch den Positionsdetektor 3A übermittelten Momentan-Positi
onswert X, der Kraft F und dem Geschwindigkeits-Vorgabewert
n*, der Kraft F und der tatsächlichen Geschwindigkeit n, der
Kraft F und der Beschleunigung X′′ usw., ab. Einzelheiten zu
einem Verfahren zum Schätzen der Masse oder der Trägheit wer
den in "Instantaneous Speed Detection with Parameter Identi
fication for ac Servo Systems", K. Fujita, et al, IEEE Tran
sactions on Industry Applications, Vol. 28, No. 4,
July/August 1992 beschrieben. Mit 4A ist ein Maximalbeschleu
nigungs-Berechnungsabschnitt bzw. eine Maximalbeschleuni
gungs-Berechnungseinrichtung bezeichnet, mittels der die ma
ximale Beschleunigung αmax (bzw. die maximale Winkelbeschleu
nigung) auf der Basis der geschätzten Masse oder der Trägheit
und die maximale Kraft Fmax bzw. das maximale Moment, das
durch die Positions-Steuereinrichtung 2 zur Verfügung ge
stellt werden kann, berechnet wird und der die maximale Be
schleunigung αmax an den Beschleunigungs-Begrenzer 11 in der
Positions-Vorgabeeinrichtung 1A übergibt.
Der Beschleunigungs-Begrenzer 11 begrenzt den Beschleuni
gungs-Vorgabewert X′′* derart, daß der Wert X′′* den durch die
Massen-Schätzeinrichtung 4 übermittelten maximalen Beschleu
nigungswert αmax nicht überschreitet. Die Positions-Vorgabe
einrichtung 1A führt die Positions-Vorgabeberechnung auf der
Basis des Ausgangssignals des Beschleunigungs-Begrenzers 11
durch.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird die zweite zeitli
che Ableitung X′′* des Positions-Vorgabewerts X* durch den Be
schleunigungs-Begrenzer 11 auf den maximalen Beschleunigungs
wert αmax begrenzt. Folglich überschreitet die durch die Po
sitions-Steuereinrichtung 2 abgegebene Kraft F die maximal
mögliche Ausgangskraft der Positions-Steuereinrichtung 2
nicht. Auf diese Weise wird ein übermäßiger Positionierungs
fehler vermieden und folglich ein stabiler Betrieb gewährlei
stet.
Da die Positioniervorrichtung gemäß dem vorstehend beschrie
benen Ausführungsbeispiel lediglich diejenigen Beschleuni
gungsvorgabewerte X′′* begrenzt, die die maximale Beschleuni
gung αmax überschreiten würden, können die Beschleunigungs
vorgabewerte X′′*, die kleiner sind als die maximale Beschleu
nigung αmax′ auf die gleiche Weise wie bei der herkömmlichen
Vorrichtung behandelt werden.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Positionier
vorrichtung. Ein wesentlicher Unterschied zur herkömmlichen
Vorrichtung gemäß Fig. 9 besteht darin, daß die Positions-
Steuereinrichtung 2 gemäß Fig. 9 in einen Filter 5a und eine
Positions-Steuereinrichtung 2A unterteilt ist, und daß ferner
die Massen-Schätzeinrichtung 4 und ein Beschleunigungs-Steu
erabschnitt bzw. eine Beschleunigungs-Steuereinrichtung 5b
vorgesehen sind. Hierbei stellt der Filter 5a eine Glättungs
einrichtung dar, während die Beschleunigungs-Steuereinrich
tung 5b als Beschleunigungs-Begrenzungseinrichtung dient. Die
Positions-Vorgabeeinrichtung 1 entspricht derjenigen aus Fig.
9. Die Beschleunigungs-Steuereinrichtung 5b empfängt die ma
ximale Beschleunigung αmax aus der Maximalbeschleunigungs-Be
rechnungseinrichtung 4A und dem zweiten Positions-Vorgabewert
X2* aus dem Filter 5a, und gibt an den Filter 5a ein Signal
zur Einstellung der Zeitkonstante des Filters 5a ab.
Im Einzelnen steuert die Beschleunigungs-Steuereinrichtung 5b
die Zeitkonstante des Filters 5a derart, daß die zweite zeit
liche Ableitung des zweiten Positionsvorgabewerts X2* die ma
ximale Beschleunigung αmax nicht überschreitet, wenn die
zweite zeitliche Ableitung größer als αmax ist.
Bei einem beispielsweise als diskretes Zeitbereichs-Primär
filter ausgebildeten Filter 5a wird mit der Zeitkonstante wie
nachstehend beschrieben verfahren.
Zu Beginn wird die Filtercharakteristik durch die folgende
Gleichung (1) dargestellt.
X₂ * (i) = X₂ * (i-1) + {X₁ * (i) - X₂ * (i-1)}Ts/Tf (1)
wobei TS ein Abtast-Intervall und Tf die Zeitkonstante des
Filters 5a darstellen.
Wenn die folgende Bedingung (2) für die mit der zweiten zeit
lichen Ableitung des zweiten Positionsvorgabewerts X2* zuge
ordnete linke Seite und die rechte Seite (d. h., die maximale
Beschleunigung αmax) erfüllt ist, wird die Zeitkonstante Tf
des Filters 5a unter Verwendung der Gleichung (3b) berechnet.
X2*(i) wird aus Gleichung (3a) bestimmt und, wenn der Aus
druck (2) erfüllt ist, in Gleichung (3b) ersetzt bzw. substi
tuiert.
{X₂ * (i) - X₂ * (i-1)} - {X₂ * (i-1) - X₂ * (i-2)} αmax (2)
X₂ * (i) = 2X₂ * (i-1) - X₂ * (i-2) + αmax (3a)
Bevorzugterweise wird die Zeitkonstante Tf des Filters 5a
nicht wieder verkleinert, nachdem sie durch den Einstellvor
gang mittels der Beschleunigungs-Steuereinrichtung 5b vergrö
ßert wurde, da es sehr wahrscheinlich ist, daß der Maximal
wert αmax auch während des Verzögerungsvorgangs überschritten
wird, nachdem er bereits während des Beschleunigungsvorgangs
überschritten wurde. Da der Filter 5a ferner einer Lage bzw.
Position zugeordnet ist, tritt eine seiner Zeitkonstante pro
portionale Zeitverzögerung auf, wenn sich die Position än
dert. Dementsprechend bedeutet dies, daß das Verkleinern der
einmal vergrößerten Zeitkonstante Tf ein dazu proportionales
Verkleinern der Zeitkonstante mit sich bringt. In einem sol
chen Fall ist es bei einem mit der Verkleinerung der Zeitkon
stante übereinstimmenden Verzögerungsbetrieb nicht möglich,
dem Positionsvorgabewert zu folgen, so daß ein Überschwingen
verursacht wird. Folglich wird bevorzugterweise die Zeitkon
stante Tf ausschließlich vergrößert, um einen stabilen Be
triebszustand aufrechtzuerhalten.
Fig. 3 und 4 veranschaulichen die Beziehungen zwischen der
Zeit und den ersten zeitlichen Ableitungen X1′* und X2′* der
ersten und zweiten Positionsvorgabewerte X1* und X2* sowie
der maximalen Beschleunigung αmax. Wie aus diesen Figuren er
sichtlich ist, sind die Zeitkonstanten T1 und T2 (T1 < T2)
des Filters, die für eine gleichbleibende Beschleunigung bei
verschiedenen Geschwindigkeitsschätzwerten erforderlich sind,
unterschiedlich.
Präziser ausgedrückt muß, um die tatsächliche Beschleunigung
auf die Maximal-Beschleunigung αmax zu begrenzen, die Zeit
konstante Tf des Filters in einem Bereich starker Beschleuni
gung und Verzögerung gemäß Fig. 3 auf einem eher großen Wert
T1 eingestellt werden, kann jedoch in einem Bereich kleiner
Beschleunigung und Verzögerung gemäß Fig. 4 auf einen eher
kleinen Wert T2 reduziert werden.
Wird im Falle der Fig. 4 die Zeitkonstante Tf auf den Wert T1
eingestellt, so wird der Betriebsablauf übermäßig verzögert.
Eine optimale Zeitkonstante kann immer erreicht werden, wenn
jeweils nach Beenden eines Arbeitszyklus die Zeitkonstante Tf
des Filters 5a auf ihren Anfangswert zurückgesetzt wird, weil
normalerweise das Ausgangssignal und das Eingangssignal des
Filters 5a durch bzw. im Betrieb identische Werte annehmen.
Der Filter 5a kann als Filter zweiter oder dritter Ordnung
mit einer S-förmigen Kennlinie ausgebildet sein, wodurch eine
S-förmige, geglättete Verlaufskurve der Beschleunigung er
reicht wird.
Verläuft die erste zeitliche Ableitung des ersten Positions
vorgabewerts X1* stufenförmig, so wird durch die durch die
nachstehende Gleichung (4) definierte Filterberechnung ein
linearer Verlauf der ersten zeitlichen Ableitung des zweiten
Positionsvorgabewerts X2* herreicht, so daß in diesem Fall die
Beschleunigung auf die maximale Beschleunigung αmax begrenzt
werden kann.
Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Positionier
vorrichtung. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ebenfalls
die Massen-Schätzeinrichtung 4 sowie die Maximalbeschleuni
gungs-Berechnungseinrichtung 4A gemäß Fig. 1 und 2 vorgese
hen. Darüber hinaus weist die Positioniervorrichtung gemäß
dem dritten Ausführungsbeispiel eine Beschleunigungs-Steuer
einrichtung 5 zur Begrenzung der Beschleunigung auf. Die Be
schleunigungs-Steuereinrichtung 5 steuert bzw. regelt den
Verstärkungsfaktor Kp des Positionsreglers 22 in der Positi
ons-Steuereinrichtung 2A auf der Basis des durch den Positi
onsregler 22 abgegebenen Geschwindigkeits-Vorgabewerts n* und
der durch die Maximalbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung
4A erzeugten Maximalbeschleunigung
αmax.
Der Beschleunigungsregler 5 steuert den Verstärkungsfaktor Kp
des Positionsreglers 22, wenn die erste zeitliche Ableitung
des durch den Positionsregler 22 abgegebenen Geschwindig
keitsvorgabewerts n* die Maximalbeschleunigung αmax über
schreitet, so daß die erste zeitliche Ableitung unter die
Maximalbeschleunigung αmax fällt.
Der Geschwindigkeits-Vorgabewert n* wird im diskreten Zeitsy
stem gemäß der folgenden Gleichung (5) bestimmt.
n * (i) = {X * (i) - X(i)} Kp (5)
Die Werte n*(i) und Kp werden durch den Beschleunigungsregler
5 unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen (6) und (7)
berechnet, wenn gilt: n*(i)-n*(i-1) < αmax
n * (i) = n * (i-1) + αmax (6)
Kp = n * (i)/{X * (i) - X(i)} (7)
Wurde der Verstärkungsfaktor Kp verkleinert, so wird bevor
zugterweise der Verstärkungsfaktor aus denselben Gründen, wie
bereits für das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben, nicht
wieder vergrößert. Da der Verstärkungsfaktor Kp des Positi
onsreglers 22 eine der Zeitkonstante eines Filters ähnliche
Funktion besitzt, wird der Momentan-Positionswert X während
einer Bewegung in bezug auf den Positions-Vorgabewert X* ein
wenig verzögert, wobei die Verzögerung zum Verstärkungsfaktor
Kp umgekehrt proportional ist. Daraus folgt, daß die Zeitver
zögerung im umgekehrten Verhältnis zum Verstärkungsfaktor Kp
verringert wird, wenn dieser während der Bewegung wieder ver
größert wird, nachdem er einmal verkleinert worden war. Dies
erschwert der Verzögerung, dem Positions-Vorgabewert X* zu
folgen und verursacht ein Überschwingen des Systems. Folglich
kann ein stabiler Betrieb ausschließlich dadurch erreicht
werden, daß der Verstärkungsfaktor Kp nicht vergrößert, son
dern verkleinert wird.
Die Fig. 6A und 6B zeigen die Beziehungen zwischen der Zeit,
der ersten zeitlichen Ableitung X′* des Positions-Vorgabe
werts X*, dem Geschwindigkeits-Vorgabewert n* und der Maxi
mal-Beschleunigung αmax im Bereich großer Beschleunigung und
Verzögerung. In Fig. 7 sind diese Beziehungen für den Bereich
kleiner Beschleunigung und Verzögerung dargestellt. Wie aus
diesen Figuren ersichtlich ist, sind verschiedene Verstär
kungsfaktoren Kp erforderlich, um für verschiedene Geschwin
digkeiten dieselbe Beschleunigung zu erhalten.
Die Maximallinie des Geschwindigkeits-Vorgabewerts n* ist,
wie in Fig. 6B gezeigt, umgekehrt proportional zu Kp (1/Kp),
wenn sich die erste zeitliche Ableitung X′* stufenförmig än
dert. Diese 1/Kp-Maximallinie darf die Verlaufskurve der Ma
ximal-Beschleunigung αmax nicht überschreiten. Anders gesagt,
muß der Verstärkungsfaktor Kp im Bereich großer Beschleuni
gung und Verzögerung gemäß Fig. 6A und 6B auf einen eher
kleinen Wert 1/T1 eingestellt werden, um die tatsächliche Be
schleunigung auf die Maximal-Beschleunigung
αmax zu begrenzen, kann jedoch im Bereich kleiner Beschleuni
gung und Verzögerung gemäß Fig. 7 auf einen ziemlich großen
Wert 1/T2 (T1 < T2) eingestellt werden.
Würde der Verstärkungsfaktor Kp im Fall der Fig. 7 auf 1/T1
eingestellt werden, würde der Betriebsablauf übermäßig verzö
gert werden. Ein Optimalwert für den Verstärkungsfaktor kann
immer erhalten werden, wenn der Verstärkungsfaktor Kp jeweils
nach Ablauf eines Arbeitszyklus auf seinen Anfangswert zu
rückgesetzt wird, da im Betrieb die tatsächliche Momentan-Po
sition X und der Positions-Vorgabewert X* normalerweise iden
tische Werte annehmen.
In Fig. 8 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Positio
niervorrichtung dargestellt. Eine Vorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist in Systemen verwendbar, bei denen au
ßer dem Geschwindigkeits-Vorgabewert n* aufgrund der Unter
teilung der Positions-Steuereinrichtung 2 in getrennte Ab
schnitte, d. h. einen den Addierer 21 und eine den Positions
regler 22 aufweisende Positions-Steuereinrichtung 2B sowie
einen Geschwindigkeits-Steuerabschnitt bzw. eine Geschwindig
keits-Steuereinrichtung 23, keine weitere Information verfüg
bar ist. Im wesentlichen entspricht die Vorrichtung der der
Fig. 9, verfügt jedoch weiterhin über die Massen-Schätzein
richtung 4, die Maximalbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung
4A sowie einen Beschleunigungs-Anzeigeabschnitt bzw. eine Be
schleunigungs-Anzeigeeinrichtung 6.
Auf der Beschleunigungs-Anzeigeeinrichtung 6 wird die durch
die Maximalbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung 4A berech
nete maximale Beschleunigung αmax (oder die maximale Winkel
beschleunigung) dargestellt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist es nicht erforderlich,
daß die Beschleunigungs-Anweisung X′′* durch die Beschleuni
gungs-Begrenzungseinrichtung gemäß dem in Fig. 1 gezeigten
ersten Ausführungsbeispiel begrenzt wird, daß die Zeitkon
stante des Filters 5a wie beim in Fig. 2 gezeigten zweiten
Ausführungsbeispiel eingestellt wird, oder daß der Verstär
kungsfaktor Kp wie im dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
5 geregelt wird. Dementsprechend ist das Einstellen von Kenn
werten, wie beispielsweise einem Beschleunigungskennwert der
Positions-Vorgabeeinrichtung 1, unbedingt erforderlich.
Aus diesem Grund wird die maximale Beschleunigung αmax zur
Anzeige gebracht, so daß der für jeden Parameter eingestellte
Wert spezifiziert wird.
Im einzelnen wird demgemäß ein Testbetrieb durchgeführt, so
daß die maximale Beschleunigung αmax, die durch die Beschleu
nigungs-Berechnungseinrichtung 4A berechnet wird, auf der Be
schleunigungs-Anzeigeeinrichtung 6 dargestellt wird. Die an
gezeigte maximale Beschleunigung αmax wird zur Einstellung
der Beschleunigungsparameter der Positions-Steuereinrichtung
1 verwendet. Folglich erlaubt ein einmaliger Testbetrieb, die
Werte der Parameter festzulegen, wodurch somit ein empiri
sches Ermittlungsverfahren (trial-and-error testing) nicht
notwendig ist. Im Ergebnis wird der Einstellvorgang verein
facht und kann schnell ausgeführt werden.
Die vorstehend beschriebene Positioniervorrichtung weist so
mit eine Positions-Vorgabeeinrichtung auf, die einen Positi
ons-Vorgabewert für ein gesteuertes Objekt ausgibt, sowie ei
ne Positions-Steuereinrichtung zum Steuern des Objekts der
art, daß dessen Momentan-Positionswert mit dem Positions-Vor
gabewert in Übereinstimmung gebracht wird. Die Vorrichtung
beinhaltet weiterhin eine Massen-Schätzeinrichtung, die die
Masse oder die Trägheit des gesteuerten Objekts schätzt, eine
Maximalbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung, die die maxi
male Beschleunigung des gesteuerten Objekts auf der Basis der
durch die Massen-Schätzeinrichtung geschätzten Masse berech
net, und einen Beschleunigungsbegrenzer, der die zweite Ab
leitung des Positions-Vorgabewerts auf einen Wert kleiner als
die maximale Beschleunigung begrenzt. Mit der Positioniervor
richtung kann ein durch die Parametereinstellung der Positi
ons-Vorgabeeinrichtung oder der Positions-Steuereinrichtung
bedingter instabiler Betriebszustand vermieden werden.
Claims (9)
1. Positionier-Vorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Positions-Vorgabeeinrichtung (1A) zum Ausgeben ei
nes Positions-Vorgabewerts X* für ein gesteuertes Objekt (3);
eine Positions-Erfassungseinrichtung (3A) zum Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts (3) und zum Aus geben eines Momentan-Positionswerts (X) des gesteuerten Ob jekts (3);
eine Positions-Steuereinrichtung (2) zum Steuern einer auf das gesteuerte Objekt (3) ausgeübten Kraft derart, daß der Momentan-Positionswert (X) des gesteuerten Objekts (3) mit dem Positions-Vorgabewert (X*) in Übereinstimmung ge bracht wird;
eine Schätzeinrichtung (4) zum Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts (3);
eine Beschleunigungs-Berechnungseinrichtung (4A) zum Berechnen einer maximalen Beschleunigung (αmax) des gesteuer ten Objekts (3) auf der Grundlage der durch die Schätzein richtung (4) geschätzten Masse, sowie zum Berechnen einer ma ximalen Kraft (Fmax), die durch die Steuereinrichtung (2) be reitgestellt werden kann; und
eine Beschleunigungs-Begrenzungseinrichtung (11) zum Begrenzen der zweiten zeitlichen Ableitung des Positions-Vor gabewerts (X*) auf die durch die Berechnungseinrichtung (4A) ermittelte maximale Beschleunigung.
eine Positions-Erfassungseinrichtung (3A) zum Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts (3) und zum Aus geben eines Momentan-Positionswerts (X) des gesteuerten Ob jekts (3);
eine Positions-Steuereinrichtung (2) zum Steuern einer auf das gesteuerte Objekt (3) ausgeübten Kraft derart, daß der Momentan-Positionswert (X) des gesteuerten Objekts (3) mit dem Positions-Vorgabewert (X*) in Übereinstimmung ge bracht wird;
eine Schätzeinrichtung (4) zum Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts (3);
eine Beschleunigungs-Berechnungseinrichtung (4A) zum Berechnen einer maximalen Beschleunigung (αmax) des gesteuer ten Objekts (3) auf der Grundlage der durch die Schätzein richtung (4) geschätzten Masse, sowie zum Berechnen einer ma ximalen Kraft (Fmax), die durch die Steuereinrichtung (2) be reitgestellt werden kann; und
eine Beschleunigungs-Begrenzungseinrichtung (11) zum Begrenzen der zweiten zeitlichen Ableitung des Positions-Vor gabewerts (X*) auf die durch die Berechnungseinrichtung (4A) ermittelte maximale Beschleunigung.
2. Positionier-Vorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Positions-Vorgabeeinrichtung (1) zum Ausgeben ei nes ersten Positions-Vorgabewerts (X*) für ein gesteuertes Objekt (3);
eine Positions-Erfassungseinrichtung (3A) zum Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts (X) und zum Ausgeben eines Momentan-Positionswerts (X) des gesteuerten Objekts (3);
eine Positions-Steuereinrichtung (2A) zum Steuern einer auf das gesteuerte Objekt (3) ausgeübten Kraft derart, daß der Momentan-Positionswert (X) des gesteuerten Objekts (3) mit dem Positions-Vorgabewert (X*) in Übereinstimmung ge bracht wird;
eine Schätzeinrichtung (4) zum Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts (3);
eine Beschleunigungs-Berechnungseinrichtung (4A) zum Berechnen einer maximalen Beschleunigung (αmax) des gesteuer ten Objekts (3) auf der Grundlage der durch die Schätzein richtung (4) geschätzten Masse, sowie zum Berechnen einer ma ximalen Kraft (Fmax), die durch die Steuereinrichtung (2A) bereitgestellt werden kann; und
eine Glättungseinrichtung (5a) zum zeitbezogenen Glät ten des ersten Positions-Vorgabewerts (X1*) sowie zum Ausge ben eines zweiten Positions-Vorgabewerts (X2*); und
eine Beschleunigungs-Steuereinrichtung (5b) zum Begren zen der zweiten zeitlichen Ableitung des zweiten Positions- Vorgabewerts (X2*) auf die durch die Berechnungseinrichtung (4A) ermittelte maximale Beschleunigung (αmax).
eine Positions-Vorgabeeinrichtung (1) zum Ausgeben ei nes ersten Positions-Vorgabewerts (X*) für ein gesteuertes Objekt (3);
eine Positions-Erfassungseinrichtung (3A) zum Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts (X) und zum Ausgeben eines Momentan-Positionswerts (X) des gesteuerten Objekts (3);
eine Positions-Steuereinrichtung (2A) zum Steuern einer auf das gesteuerte Objekt (3) ausgeübten Kraft derart, daß der Momentan-Positionswert (X) des gesteuerten Objekts (3) mit dem Positions-Vorgabewert (X*) in Übereinstimmung ge bracht wird;
eine Schätzeinrichtung (4) zum Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts (3);
eine Beschleunigungs-Berechnungseinrichtung (4A) zum Berechnen einer maximalen Beschleunigung (αmax) des gesteuer ten Objekts (3) auf der Grundlage der durch die Schätzein richtung (4) geschätzten Masse, sowie zum Berechnen einer ma ximalen Kraft (Fmax), die durch die Steuereinrichtung (2A) bereitgestellt werden kann; und
eine Glättungseinrichtung (5a) zum zeitbezogenen Glät ten des ersten Positions-Vorgabewerts (X1*) sowie zum Ausge ben eines zweiten Positions-Vorgabewerts (X2*); und
eine Beschleunigungs-Steuereinrichtung (5b) zum Begren zen der zweiten zeitlichen Ableitung des zweiten Positions- Vorgabewerts (X2*) auf die durch die Berechnungseinrichtung (4A) ermittelte maximale Beschleunigung (αmax).
3. Positionier-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Beschleunigungs-Steuereinrichtung (5b)
eine Konstante der Glättungseinrichtung (5a) derart steuert,
daß der Glättungsgrad ausschließlich erhöht wird.
4. Positionier-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Konstante der Glättungseinrichtung (5a)
nur dann auf ihren Anfangswert zurückgesetzt wird, wenn Ein
gangssignal und Ausgangssignal der Glättungseinrichtung (5a)
übereinstimmen.
5. Positionier-Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Glättungseinrichtung (5a) als Tiefpaßfilter
ausgebildet ist und die Konstante der Glättungsein
richtung (5a) dessen Zeitkonstante darstellt.
6. Positionier-Vorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Positions-Vorgabeeinrichtung (1) zum Ausgeben ei nes ersten Positions-Vorgabewerts (X*) für ein gesteuertes Objekt (3);
eine Positions-Erfassungseinrichtung (3A) zum Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts (3) und zum Ausgeben eines Momentan-Positionswerts (X) des gesteuerten Objekts (3);
eine Positions-Steuereinrichtung (2A) zum Steuern einer auf das gesteuerte Objekt (3) ausgeübten Kraft (F) derart, daß der Momentan-Positionswert (X) des gesteuerten Objekts (3) mit dem Positions-Vorgabewert (X*) in Übereinstimmung ge bracht wird, wobei die Positions-Steuereinrichtung (2A) eine Positions-Einstelleinrichtung (21, 22) beinhaltet, mittels der ein Geschwindigkeits-Vorgabewert (n*) durch Multiplikati on der Differenz aus dem Positions-Vorgabewert (X*) und dem Momentan-Positionswert (X) mit einem Verstärkungsfaktor (Kp) erhalten wird, sowie eine Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (23) zum Steuern des gesteuerten Objekts (3) derart, daß des sen Momentan-Geschwindigkeitswert (n) mit dem Geschwindig keits-Vorgabewert (n*) in Übereinstimmung gebracht wird;
eine Schätzeinrichtung (4) zum Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts (3);
eine Beschleunigungs-Berechnungseinrichtung (4A) zum Berechnen einer maximalen Beschleunigung (αmax) des gesteuer ten Objekts (3) auf der Grundlage der durch die Schätzein richtung (4) geschätzten Masse, sowie zum Berechnen einer ma ximalen Kraft (Fmax), die durch die Steuereinrichtung (2A) bereitgestellt werden kann; und
eine Beschleunigungs-Steuereinrichtung (5) zum Begren zen der zweiten zeitlichen Ableitung des durch die Positions- Einstelleinrichtung (21, 22) ausgegebenen Geschwindigkeits- Vorgabewerts (n*) auf die durch die Berechnungseinrichtung (4A) ermittelte maximale Beschleunigung (αmax).
eine Positions-Vorgabeeinrichtung (1) zum Ausgeben ei nes ersten Positions-Vorgabewerts (X*) für ein gesteuertes Objekt (3);
eine Positions-Erfassungseinrichtung (3A) zum Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts (3) und zum Ausgeben eines Momentan-Positionswerts (X) des gesteuerten Objekts (3);
eine Positions-Steuereinrichtung (2A) zum Steuern einer auf das gesteuerte Objekt (3) ausgeübten Kraft (F) derart, daß der Momentan-Positionswert (X) des gesteuerten Objekts (3) mit dem Positions-Vorgabewert (X*) in Übereinstimmung ge bracht wird, wobei die Positions-Steuereinrichtung (2A) eine Positions-Einstelleinrichtung (21, 22) beinhaltet, mittels der ein Geschwindigkeits-Vorgabewert (n*) durch Multiplikati on der Differenz aus dem Positions-Vorgabewert (X*) und dem Momentan-Positionswert (X) mit einem Verstärkungsfaktor (Kp) erhalten wird, sowie eine Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (23) zum Steuern des gesteuerten Objekts (3) derart, daß des sen Momentan-Geschwindigkeitswert (n) mit dem Geschwindig keits-Vorgabewert (n*) in Übereinstimmung gebracht wird;
eine Schätzeinrichtung (4) zum Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts (3);
eine Beschleunigungs-Berechnungseinrichtung (4A) zum Berechnen einer maximalen Beschleunigung (αmax) des gesteuer ten Objekts (3) auf der Grundlage der durch die Schätzein richtung (4) geschätzten Masse, sowie zum Berechnen einer ma ximalen Kraft (Fmax), die durch die Steuereinrichtung (2A) bereitgestellt werden kann; und
eine Beschleunigungs-Steuereinrichtung (5) zum Begren zen der zweiten zeitlichen Ableitung des durch die Positions- Einstelleinrichtung (21, 22) ausgegebenen Geschwindigkeits- Vorgabewerts (n*) auf die durch die Berechnungseinrichtung (4A) ermittelte maximale Beschleunigung (αmax).
7. Positionier-Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Beschleunigungs-Steuereinrichtung (5)
den Verstärkungsfaktor (Kp) der Positions-Einstelleinrichtung
(2A) derart steuert, daß der Verstärkungsfaktor (Kp) aus
schließlich verkleinert wird.
8. Positionier-Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor (Kp) der Positions-
Einstelleinrichtung (2A) nur dann auf seinen Anfangswert zu
rückgesetzt wird, wenn der Positions-Vorgabewert (X*) und der
Momentan-Positionswert (X) übereinstimmen.
9. Positionier-Vorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Positions-Vorgabeeinrichtung (1) zum Ausgeben ei nes ersten Positions-Vorgabewerts (X*) für ein gesteuertes Objekt (3);
eine Positions-Erfassungseinrichtung (3A) zum Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts (3) und zum Ausgeben eines Momentan-Positionswerts (X) des gesteuerten Objekts (3);
eine Positions-Steuereinrichtung (2B) zum Steuern einer auf das gesteuerte Objekt (3) ausgeübten Kraft (F) derart, daß der Momentan-Positionswert (X) des gesteuerten Objekts (3) mit dem Positions-Vorgabewert (X*) in Übereinstimmung ge bracht wird, wobei die Positions-Steuereinrichtung (2B) eine Positions-Einstelleinrichtung (21, 22) beinhaltet, mittels der ein Geschwindigkeits-Vorgabewert (n*) durch Multiplikati on der Differenz aus dem Positions-Vorgabewert (X*) und dem Momentan-Positionswert (X) mit einem Verstärkungsfaktor (Kp) erhalten wird, sowie eine Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (23) zum Steuern des gesteuerten Objekts (3) derart, daß des sen Momentan-Geschwindigkeitswert (n) mit dem Geschwindig keits-Vorgabewert (n*) in Übereinstimmung gebracht wird;
eine Schätzeinrichtung (4) zum Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts (3);
eine Maximalbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (4A) zum Berechnen einer maximalen Beschleunigung (αmax) des ge steuerten Objekts (3) auf der Grundlage der durch die Schätz einrichtung (4) geschätzten Masse, sowie zum Berechnen einer maximalen Kraft (Fmax), die durch die Steuereinrichtung (2B) bereitgestellt werden kann; und
eine Anzeigeeinrichtung (6) zum Anzeigen der maximalen Beschleunigung (αmax) oder einer Beschleunigungszeit und ei ner Verzögerungszeit, die auf der Grundlage der Masse und der durch die Positions-Steuereinrichtung (2B) bereitstellbaren maximalen Kraft (Fmax) berechnet werden.
eine Positions-Vorgabeeinrichtung (1) zum Ausgeben ei nes ersten Positions-Vorgabewerts (X*) für ein gesteuertes Objekt (3);
eine Positions-Erfassungseinrichtung (3A) zum Erfassen der momentanen Position des gesteuerten Objekts (3) und zum Ausgeben eines Momentan-Positionswerts (X) des gesteuerten Objekts (3);
eine Positions-Steuereinrichtung (2B) zum Steuern einer auf das gesteuerte Objekt (3) ausgeübten Kraft (F) derart, daß der Momentan-Positionswert (X) des gesteuerten Objekts (3) mit dem Positions-Vorgabewert (X*) in Übereinstimmung ge bracht wird, wobei die Positions-Steuereinrichtung (2B) eine Positions-Einstelleinrichtung (21, 22) beinhaltet, mittels der ein Geschwindigkeits-Vorgabewert (n*) durch Multiplikati on der Differenz aus dem Positions-Vorgabewert (X*) und dem Momentan-Positionswert (X) mit einem Verstärkungsfaktor (Kp) erhalten wird, sowie eine Geschwindigkeits-Steuereinrichtung (23) zum Steuern des gesteuerten Objekts (3) derart, daß des sen Momentan-Geschwindigkeitswert (n) mit dem Geschwindig keits-Vorgabewert (n*) in Übereinstimmung gebracht wird;
eine Schätzeinrichtung (4) zum Schätzen der Masse des gesteuerten Objekts (3);
eine Maximalbeschleunigungs-Berechnungseinrichtung (4A) zum Berechnen einer maximalen Beschleunigung (αmax) des ge steuerten Objekts (3) auf der Grundlage der durch die Schätz einrichtung (4) geschätzten Masse, sowie zum Berechnen einer maximalen Kraft (Fmax), die durch die Steuereinrichtung (2B) bereitgestellt werden kann; und
eine Anzeigeeinrichtung (6) zum Anzeigen der maximalen Beschleunigung (αmax) oder einer Beschleunigungszeit und ei ner Verzögerungszeit, die auf der Grundlage der Masse und der durch die Positions-Steuereinrichtung (2B) bereitstellbaren maximalen Kraft (Fmax) berechnet werden.
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