JP2581585B2 - Acceleration / deceleration control device - Google Patents
Acceleration / deceleration control deviceInfo
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- JP2581585B2 JP2581585B2 JP63063534A JP6353488A JP2581585B2 JP 2581585 B2 JP2581585 B2 JP 2581585B2 JP 63063534 A JP63063534 A JP 63063534A JP 6353488 A JP6353488 A JP 6353488A JP 2581585 B2 JP2581585 B2 JP 2581585B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は工作機械やロボットアーム等の駆動に於い
て一定の加速度で加速あるいは減速する制御を行う加減
速制御装置に関し、特に指令速度の変化に対し、一定の
加速度で加速あるいは減速することができる加減速制御
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration / deceleration control device for controlling acceleration or deceleration at a constant acceleration in driving a machine tool, a robot arm, etc. In contrast, the present invention relates to an acceleration / deceleration control device capable of accelerating or decelerating at a constant acceleration.
[従来の技術] 従来、機械の駆動を行なう場合、起動時や停止時に機
械系にショックや振動を与えないように加速・減速制御
が行われる。このような加減速制御においては、駆動時
間を短くするため駆動系の能力や機械の特性できまる最
大許容加速度を越えない一定の加速度で加速や減速を行
なう直線形加減速制御方式が望まれている。[Prior Art] Conventionally, when a machine is driven, acceleration / deceleration control is performed so as not to apply a shock or vibration to a mechanical system at the time of starting or stopping. In such acceleration / deceleration control, a linear acceleration / deceleration control method that accelerates or decelerates at a constant acceleration that does not exceed the maximum allowable acceleration determined by the performance of the driving system and the characteristics of the machine in order to shorten the driving time is desired. I have.
第7図は特開昭59−62909号公報に示された従来の加
減速制御装置の構成図である。図おいて(1a)(1b)…
(1n)はn個のバッファレジスタ、(2)は加算器、
(3)は加算結果を一時的に記憶するアキュムレータ、
(4)は加算結果の転送レジスタ、(5)は加算結果を
1/nする除算器である。各バッファレジスタ(1a)〜(1
n)は直列に接続され、1サンプリング毎にこのサンプ
リング周期の移動量が指令速度Viとして初段のバッファ
レジスタ(1a)に入力される。同時に各バッファレジス
タの内容は次段のバッファレジスタへ転送され、最終段
のバッファレジスタ(1n)の内容V(i-n)は加算器(2)
の入力へ送られる。FIG. 7 is a block diagram of a conventional acceleration / deceleration control device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-62909. In the figure (1a) (1b) ...
(1n) is n buffer registers, (2) is an adder,
(3) is an accumulator for temporarily storing the addition result,
(4) is the transfer register of the addition result, and (5) is the addition result.
This is a 1 / n divider. Each buffer register (1a) to (1
n) are connected in series, it is input to the first stage of the buffer registers for each sampled as the movement amount command speed V i of the sampling period (1a). At the same time, the contents of each buffer register are transferred to the next buffer register, and the contents V (in) of the last buffer register (1n ) are added to the adder (2).
Sent to the input.
サンプリング時刻i−1における、転送レジスタ
(4)の内容をS(i-1)とすればサンプリング時刻iにお
いて、加算器(2)の出力Siは Si=S(i-1)+Vi−V(i-n) 但しS0=0,V-=0 となり、この結果はアキュムレータ(3)に格納され、
除算器(5)で1/nされて出力される。なお、上記のV-
=0はV(i-n)において、iが0からn迄に対応する値が
0であることを簡略化して表わしたものである。At sampling time i-1, the content of the transfer register (4) in S (i-1) Tosureba sampling time i, the output S i of the adder (2) is S i = S (i-1 ) + V i −V (in) where S 0 = 0, V − = 0, and the result is stored in the accumulator (3).
1 / n is output by the divider (5) and output. It should be noted that the above-mentioned V -
= 0 simply represents that the value corresponding to i from 0 to n is 0 in V (in) .
以上のことから、出力速度Fiは となる。From the above, the output speed F i is Becomes
一方、アキュムレータ(3)の加算結果Siは転送レジ
スタ(4)に送られ次のサンプリング時刻の加算器
(2)の入力となる。On the other hand, the addition result S i of the accumulator (3) is the input of the transfer register sent to (4) and the adder of the next sampling time (2).
上記のような構成により第8図に示すように指令速度
(10a),(10b)の入力に対しそれぞれ直線形加減速特
性をもつ出力速度(11a),(11b)が与えられる。With the above configuration, as shown in FIG. 8, output speeds (11a) and (11b) having linear acceleration / deceleration characteristics are given to the inputs of the command speeds (10a) and (10b).
[発明が解決しようとする課題] 従来の加減速制御装置は以上のように構成されている
ので、サンプリング周期をΔTとすれば加減速の時定数
はT=n・ΔTと一定で、また、指令速度をVとすれば
加速度aはa=V/Tとなり、指令速度に比例し変化して
しまう。従って、最大指令速度のとき最大許容加速度を
満すように時定数Tを選ぶ必要があり、この場合指令速
度が小さくなると最大許容加速度以下の領域で駆動する
ことになり駆動系の能力を最大限に発揮させることがで
きない。[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional acceleration / deceleration control device is configured as described above, if the sampling period is ΔT, the acceleration / deceleration time constant is constant as T = n · ΔT. Assuming that the command speed is V, the acceleration a is a = V / T, and changes in proportion to the command speed. Therefore, it is necessary to select the time constant T so as to satisfy the maximum allowable acceleration at the maximum command speed. In this case, when the command speed decreases, the drive is performed in a region equal to or less than the maximum allowable acceleration, and the performance of the drive system is maximized. Can not be demonstrated.
また、きめ細かい加減速制御を行なうためには、時定
数Tに比べサンプリング周期ΔTを十分小さく選ぶ必要
があり、バッファレジスタの数n(=T/ΔT)が多く必
要となって構成が複雑となる。Further, in order to perform fine acceleration / deceleration control, it is necessary to select a sampling period ΔT sufficiently smaller than the time constant T, and the number of buffer registers n (= T / ΔT) is required to be large, which complicates the configuration. .
さらに、短い駆動距離Lを指令速度Vで移動する場合
は、第9図に示すように移動時間t=L/Vが時定数Tに
比べて小さくなり、このとき従来の加減速制御装置の出
力速度の最大値はV・t/Tまでしか上昇できず、従って
位置きめ時間が長くなるという問題点があった。Further, when moving at a command speed V over a short driving distance L, the moving time t = L / V becomes smaller than the time constant T, as shown in FIG. The maximum value of the speed can only rise up to V · t / T, so that there is a problem that the positioning time becomes long.
この発明は、上記のような問題点を解消するためにな
されたもので、指令速度の変化に対し、一定の加速度の
加減速特性を有し、短い距離の移動指令に対して移動時
間が最短となる出力速度を発生し、かつ応答が速く、き
め細かな速度制御を実現する加減速制御装置を得ること
を目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and has a constant acceleration / deceleration characteristic with respect to a change in command speed, and has a shortest movement time for a short distance movement command. It is an object of the present invention to provide an acceleration / deceleration control device that generates an output speed and realizes fine speed control with quick response.
[課題を解決するための手段] この発明の請求項1に係る加減速制御装置は、指令さ
れた一定の加速度で直線的に加速又は減速を行う直線形
加減速制御装置において、一定のサンプリング周期毎に
外部から入力される指令速度と第3の計算部が出力する
現在の出力速度との差を積分して指令位置と現在位置の
間の追従距離を算出する第1の計算部と、前記第3の計
算部が出力する現在の出力速度から前記指令された一定
の加速度で直線的に減速して停止するまでに要する減速
距離を算出する第2の計算部と、前記指令速度、現在の
出力速度、追従距離、減速距離及び指令された一定の加
速度を用いて加速又は減速の要否を判別すると共に、加
速又は減速時にはそれぞれ前記指令された一定の加速度
で加速又は減速を行う出力速度であって且つ減速時に
は、現在の出力速度から一定の加速度で出力速度が零に
なるまで減速する間の移動距離が現在の追従距離と等し
くなるように各サンプリング周期毎に求めた減速加速度
に基づく出力速度を算出して出力する第3の計算部とを
備えたものである。[Means for Solving the Problems] An acceleration / deceleration control device according to claim 1 of the present invention is a linear acceleration / deceleration control device that linearly accelerates or decelerates at a commanded constant acceleration. A first calculation unit for calculating a follow-up distance between the command position and the current position by integrating a difference between a command speed input from the outside and a current output speed output by the third calculation unit every time; A second calculator for calculating a deceleration distance required for linearly decelerating at the commanded constant acceleration from the current output speed output by the third calculator and stopping, and the command speed and the current speed. The output speed, the following distance, the deceleration distance, and the necessity of acceleration or deceleration are determined using the commanded constant acceleration. There and When decelerating, calculate the output speed based on the deceleration obtained for each sampling cycle so that the moving distance during deceleration from the current output speed at a constant acceleration until the output speed becomes zero becomes equal to the current follow-up distance And a third calculation unit for outputting the result.
またこの発明の請求項2に係る加減速制御装置は、前
記第3の計算部の出力する出力速度を入力し、この出力
速度を平滑して外部に出力する平滑手段を前記請求項1
に係る加減速制御装置に付加したものである。The acceleration / deceleration control device according to claim 2 of the present invention is characterized in that a smoothing means for inputting an output speed output by the third calculation unit, smoothing the output speed and outputting the output speed to the outside.
Is added to the acceleration / deceleration control device according to the above.
[作用] この発明においては、出力速度の演算は追従距離と減
速距離を比較し、加速・減速を判断し、指定された一定
の加速度で出力速度を指令速度に一致するまで加速ある
いは減速しているから、指令速度の積分値である移動距
離を正確に移動する速度出力を発生する。なおこの速度
出力は、減速時には指令された停止位置に指令された一
定の加速度で直線的に減速して停止し得る速度出力であ
る。また、移動距離が短い場合でも指令された一定の加
速度で加速・減速する最適な三角波の速度出力を発生す
る。[Operation] In the present invention, the output speed is calculated by comparing the following distance and the deceleration distance, determining acceleration / deceleration, and accelerating or decelerating the output speed at a specified constant acceleration until it matches the command speed. Therefore, a speed output for accurately moving the moving distance, which is the integral value of the command speed, is generated. Note that this speed output is a speed output that can linearly decelerate to a stop at a commanded stop position at a commanded acceleration and stop at the time of deceleration. Further, even when the moving distance is short, an optimum triangular wave speed output for accelerating and decelerating at the commanded constant acceleration is generated.
また前記演算された出力速度を平滑手段を通して出力
することにより加速度変化を滑らかにする。Further, the calculated output speed is output through the smoothing means to smooth the acceleration change.
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図は
この発明の加減速制御装置の一実施例の制御動作を示す
フローチャート、第3図はこの発明の加減速制御装置を
数値制御装置(以下、NC装置と記す)に適用した場合の
構成図である。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of one embodiment of the acceleration / deceleration control device of the present invention, and FIG. FIG. 2 is a configuration diagram when applied to a control device (hereinafter, referred to as an NC device).
第1図において、(20)は第1の計算部である追従距
離計算部で、指令速度と出力速度の差を積分し、指令位
置と現在の出力位置の間の距離、即ち追従距離を計算す
るものである。(21)は第2の計算部である減速距離計
算部で、現在の出力速度から与えられた加速度でゼロま
で減速する間に移動する距離、即ち減速距離を計算する
ものである。(22)は第3の計算部である出力速度計算
部で、この出力速度計算部(22)は指令速度と出力速度
を比較する第1の比較器(23)と、追従距離と減速距離
を比較する第2の比較器(24)とこれら比較判断結果に
より出力速度を計算する速度計算部(25)から構成され
ている。In FIG. 1, reference numeral (20) denotes a tracking distance calculation unit which is a first calculation unit, which integrates a difference between a command speed and an output speed to calculate a distance between a command position and a current output position, that is, a tracking distance. Is what you do. (21) is a deceleration distance calculation unit, which is a second calculation unit, which calculates a distance traveled while decelerating to zero with a given acceleration from the current output speed, that is, a deceleration distance. (22) is an output speed calculation unit which is a third calculation unit. This output speed calculation unit (22) has a first comparator (23) for comparing the command speed and the output speed, and calculates a following distance and a deceleration distance. It comprises a second comparator (24) for comparison and a speed calculator (25) for calculating the output speed based on the result of the comparison.
第3図において、(35)はメインコントロールCPU(C
PU:中央処理装置)で、NCテープ入力や手動データ入力
等の入力情報を解析し、演算制御を行う演算処理装置で
ある。(36)はテープリーダ、(37)はCRTディスプレ
イボードで、オペレータとCN装置間でコミニュケーショ
ンを行うための設定表示ボードである。(38)はメイン
メモリである。(40)は機械のサーボ制御処理を行うサ
ーボコントロール、(41)はサーボCPU、(42)は割込
回路、(43)はRAMで構成された2ポートメモリ、(4
4)はROMで構成された制御メモリ、(45a),(45b)及
び(45c)はインターフェイス、(46)はサーボ出力コ
ントロール、(47)はフィードバックコントロール、
(48)は駆動部ユニット、(49)はサーボモータ、(5
0)は検出器、である。In FIG. 3, (35) indicates the main control CPU (C
(PU: Central Processing Unit) is an arithmetic processing unit that analyzes input information such as NC tape input and manual data input and performs arithmetic control. (36) is a tape reader, and (37) is a CRT display board, which is a setting display board for performing communication between the operator and the CN device. (38) is a main memory. (40) is a servo control for performing machine servo control processing, (41) is a servo CPU, (42) is an interrupt circuit, (43) is a two-port memory composed of RAM, (4)
4) is a control memory composed of ROM, (45a), (45b) and (45c) are interfaces, (46) is servo output control, (47) is feedback control,
(48) is the drive unit, (49) is the servomotor, (5)
0) is a detector.
なお、L1はコントロールライン、L2はアドレスライ
ン、L3はデータラインである。Incidentally, L 1 is the control line, L 2 is the address lines, L 3 is a data line.
第3図に示す構成において、第2図に示す加減速制御
の実行の手順は制御プログラムとして制御メモリ(44)
に格納されている。In the configuration shown in FIG. 3, the procedure for executing the acceleration / deceleration control shown in FIG.
Is stored in
割込回路(42)は一定のサンプリング周期ΔTごとに
サーボCPU(41)に割込を発生する。The interrupt circuit (42) generates an interrupt to the servo CPU (41) at a constant sampling period ΔT.
指令速度はメインコントロールCPU(35)で作成さ
れ、2ポートメモリ(43)を通してサーボCPU(41)に
受渡しされる。The command speed is created by the main control CPU (35) and transferred to the servo CPU (41) through the 2-port memory (43).
サーボCPU(41)は制御メモリ(44)の制御プログラ
ムに基づき2ポートメモリ(43)内の指令速度を読み取
り、加減速制御の処理を実行して出力速度を計算する。The servo CPU (41) reads the command speed in the two-port memory (43) based on the control program in the control memory (44), executes acceleration / deceleration control processing, and calculates the output speed.
さらに、フィードバックコントロール(47)のフィー
ドバック信号をインターフェイス(45c)を通して入力
し、出力速度と比較し、その差を計算してインターフェ
イス(45c)を介してサーボ出力コントロール(46)へ
出力する等のサーボ制御処理も実行する。Furthermore, the feedback signal of the feedback control (47) is input through the interface (45c), compared with the output speed, the difference is calculated, and the servo is output to the servo output control (46) through the interface (45c). Control processing is also performed.
なお、サーボ出力コントロール(46)はインターフェ
イス(45c)からの入力をディジタル/アナログ変換し
て駆動部ユニット(48)へ出力する。その出力は駆動部
ユニット(48)により増幅され、サーボモータ(49)を
回転させる。フィードバックコントロール(47)は検出
器(50)からのフィードバックパルスをカウントしてイ
ンターフェイス(45c)へ出力する。The servo output control (46) converts the input from the interface (45c) from digital to analog and outputs it to the drive unit (48). The output is amplified by the drive unit (48) and rotates the servomotor (49). The feedback control (47) counts the feedback pulses from the detector (50) and outputs the counted pulses to the interface (45c).
次に、第2図に示すフローチャートに従って加減速制
御の動作を説明する。Next, the operation of the acceleration / deceleration control will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
第2図に示す一連の制御動作は、割込回路(42)から
発生する割込みに基づいて、つまり一定のサンプリング
周期ΔTごとに行われる。A series of control operations shown in FIG. 2 are performed based on an interrupt generated from the interrupt circuit (42), that is, every fixed sampling period ΔT.
また第2図では、Li,Diは1サンプル周期の距離の移
動量、Fi,Viは1サンプル周期の速度の移動量、ΔF,Δ
Vは1サンプル周期の速度移動量の変化量(加速度)と
して、これらの各数量をディメンションのない移動量と
して取り扱っている。従って各サンプル周期毎にこれら
の各数量間の大小関係の比較や計算処理が可能となる。In FIG. 2, L i and D i are movement amounts of the distance in one sample period, F i and V i are movement amounts of the speed in one sample period, and ΔF and Δ
V is a change amount (acceleration) of the speed movement amount in one sample period, and each of these quantities is handled as a dimensionless movement amount. Therefore, it is possible to compare and calculate the magnitude relationship between these quantities for each sample period.
先ず、割込みが発生すると、サーボCPU(41)は指令
速度Viを2ポートメモリ(43)から読み取る(ステップ
S1)。First, when an interrupt occurs, servo CPU (41) reads a command speed V i 2 from port memory (43) (step
S1).
次に、追従距離計算部(20)により指令速度と出力速
度の差を積分し、指令位置と現在の出力位置の間の距
離、即ち追従距離を求める。これは下記(1)式により
計算する。即ちサンプリング時刻iにおける追従距離Li
は指令速度Viと前回の出力速度F(i-1)を用いて、 Li=L(i-1)+Vi−F(i-1) ……(1) 但しL0=0,F0=0 により計算する(ステップS2)。Next, the difference between the command speed and the output speed is integrated by the tracking distance calculation unit (20) to obtain a distance between the command position and the current output position, that is, a tracking distance. This is calculated by the following equation (1). That is, the following distance L i at the sampling time i
By using the command speed V i and the previous output speed F (i-1), L i = L (i-1) + V i -F (i-1) ...... (1) where L 0 = 0, F It is calculated according to 0 = 0 (step S2).
次に、減速距離計算部(21)により現在の出力速度か
ら与えられた加速度でゼロまで減速する間に移動する距
離を計算する。これは下記(2)式により計算する。即
ち、前回の出力速度F(i-1)に対応する減速距離Diは により計算される(ステップS3)。ここでΔFは加速度
指令値(以下、単に加速度と記す。)で、サンプリング
周期間の速度変化量である。なお、この加速度ΔFは制
御される機械によって決まる定数であり、制御メモリ
(44)に記憶させてある。Next, the deceleration distance calculation unit (21) calculates the distance traveled while decelerating to zero with the given acceleration from the current output speed. This is calculated by the following equation (2). That is, the deceleration distance D i corresponding to the previous output speed F (i-1) (Step S3). Here, ΔF is an acceleration command value (hereinafter, simply referred to as acceleration), and is a speed change amount between sampling cycles. The acceleration ΔF is a constant determined by the machine to be controlled, and is stored in the control memory (44).
出力速度計算部(22)の動作は第2図のフローチャー
トの点線部(30)で示される。The operation of the output speed calculator (22) is indicated by the dotted line (30) in the flowchart of FIG.
即ち、先ず第1の比較器(23)で指令速度Viと前回の
出力速度F(i-1)を比較し(ステップS4)、次に第2の比
較器(24)で、追従距離Liと減速距離Diを比較する(ス
テップS5又はS6)と、(a),(b),(c),(d)
に示される4つのケースに分かれる。これらの結果をう
けて速度計算部(25)は一点鎖線部(31)で示される動
作を行う。That is, first the first comparator (23) compares the command speed V i and the previous output speed F (i-1) (step S4), and then at the second comparator (24), following distance L i is compared with the deceleration distance D i (step S5 or S6), (a), ( b), (c), (d)
Are divided into four cases. Upon receiving these results, the speed calculation unit (25) performs the operation indicated by the dashed-dotted line (31).
先ず(a)は、指令速度Viが出力速度F(i-1)より大き
いため、加速を行う状況にあるが、追従距離Liが減速距
離Diより小さいため出力速度は前回の値をそのまゝ保持
し(ステップS7)、追従距離Liが減速距離Diを越えるま
で待つ。First (a), because the command speed V i is larger than the output speed F (i-1), there is a situation where the acceleration, output speed for tracking the distance L i is smaller than the deceleration distance D i is the previous value its orゝholds (step S7), and follow-up distance L i waits until it exceeds the deceleration distance D i.
(b)は、指令速度Viが出力速度F(i-1)より大きく、
追従距離Liが減速距離Diより大きいため加速を行う状況
にある。このときは、前回の出力速度F(i-1)と加速度Δ
Fの加算値と指令速度Viを比較し(ステップS8)、加算
値が指令速度Viを越えるときは、指令速度Viを出力速度
Fiとして出力し(ステップS9)、越えないときは加算値
を出力速度Fiとする(ステップS10)。(B) the commanded velocity V i is greater than the output rate F (i-1),
Since the following distance Li is larger than the deceleration distance Di, the vehicle is accelerating. In this case, the previous output speed F (i-1) and acceleration Δ
Sum of F and compares the command speed V i (step S8), and when the sum value exceeds the command speed V i, the output speed command speed V i
Output as F i (step S9), and is the output speed F i of the added value when not exceeding (step S10).
(c)のケースは高速の指令速度で短い距離の移動指
令を行った場合に発生し、このときは、指令速度Viが出
力速度F(i-1)より小さいにも関らず、追従距離Liが減速
距離Diより大きいため、出力速度を加速する。これは前
述のステップ10と同じ処理で、F(i-1)とΔFの加算値を
出力速度Fiとして出力する。なお、この加速により、追
従距離Liが減速距離Diより小さくなったときは、減速に
切換えるが、この減速の処理は後述の(d)の処理とな
る。Case (c) is generated when performing move command a short distance at a high speed command speed, this time, the command speed V i is the output speed F (i-1) Despite the smaller, follow-up distance L i is for greater deceleration distance D i, to accelerate the output speed. This is the same process as step 10 described above, and outputs the addition value of F (i-1) and ΔF as the output rate F i. Note that this acceleration, when the follow-up distance L i is smaller than the deceleration distance D i, but switched to the deceleration, the processing of the deceleration is the process to be described later (d).
(d)は指令速度Viが出力速度F(i-1)より小さく、か
つ追従距離Liが減速距離Diより小さくなった場合で減速
を行う状況にある。この場合は指令された位置に一定加
速度で減速し停止するために、各サンプリング時刻ごと
に、その時刻における追従距離と出力速度を用いて次の
時刻の加速度を求め、出力速度を計算して出力する。こ
れは下記のようにして計算する。即ち、前回の出力速度
F(i-1)から一定の加速度で出力速度がゼロになるまで減
速するとき、この間の移動距離が現在の追従距離Liに等
しくなるようにするためには減速加速度ΔVは(2)式
を用いて で与えられる。(D) are located in the circumstances to perform deceleration when the command speed V i is the output speed F (i-1) from small and follow distance L i is smaller than the deceleration distance D i. In this case, in order to decelerate to the commanded position at a constant acceleration and stop, at each sampling time, calculate the acceleration at the next time using the following distance and output speed at that time, calculate the output speed, and output it. I do. This is calculated as follows. That is, the previous output speed
F When the (i-1) output speed at a constant acceleration from decelerates until zero, deceleration ΔV in order to move the distance therebetween is equal to the current of the follow-up distance L i is (2) Using Given by
従って、追従距離がゼロとなる点すなわち、指令位置
と出力位置が一致する点で出力速度がゼロとなるように
一定加速度で減速するためには次の出力速度Fiは で与えられる。そこで、(4)式により出力速度Fiを計
算して出力する(ステップS12)。Therefore, in order to decelerate at a constant acceleration such that the output speed becomes zero at the point where the following distance becomes zero, that is, at the point where the command position and the output position match, the next output speed F i is Given by Therefore, the output speed Fi is calculated and output according to the equation (4) (step S12).
但し、(3)式の近似誤差を吸収するため、LiがΔF
より小さくなる場合を、予めステップS12の処理の前に
判断し(ステップS11)、その場合は出力速度Fi=Liを
出力する(ステップS13)。However, in order to absorb the approximation error of equation (3), L i is ΔF
It is determined before the process of step S12 that the value becomes smaller (step S11), and in that case, the output speed F i = L i is output (step S13).
なお、上記の動作中、ステップS4,S5,S6,S8及びS11に
おいて、=の場合も「YES」と判断して次のステップへ
移る。During the above operation, in steps S4, S5, S6, S8, and S11, if "=" is also determined as "YES", the process proceeds to the next step.
上記のような動作により、この発明の加減速制御装置
の動作特性は第4図に示すように大きさの異なる指令速
度(10a),(10b)が入力されても、その出力速度はそ
れぞれ(11a),(11b)のように加速および減速時の加
速度は一定となる。また、指令速度の値が時間と共に任
意に変化しても、出力速度は加速度が指定され値を越す
ことなく迅速にこれに追従する。By the above-described operation, the operation characteristics of the acceleration / deceleration control device of the present invention are such that even if command speeds (10a) and (10b) having different magnitudes are input as shown in FIG. As shown in 11a) and (11b), acceleration during acceleration and deceleration is constant. Further, even if the value of the command speed changes arbitrarily with time, the output speed follows the output speed promptly without specifying the acceleration.
ここで第2図の各処理により第4図の動作特性が得ら
れることを説明する。Here, it will be described that the operation characteristics shown in FIG. 4 are obtained by the respective processes shown in FIG.
いま指令速度Va(10a)が入力されると、出力速度Fa
は、まず第2図のフローチャートのステップS1,S2,S3で
Vi,Li,Diを求め、次にステップS4,S5,S8,S10を通って、
Faの初期値の零からサンプリング周期ΔT毎にΔFずつ
増加する(第4図の加速期間を参照)。このとき図4に
おいてあるサンプリング時刻(以下時刻と記す)tpにお
ける追従距離Ltpは、指令速度Va(10a)と現在の出力速
度Fa(11a)との差の時刻t0からtpまでの積分値である
ので、時刻t0〜tp間で、指令速度Va(10a)と出力速度F
a(11a)に囲まれた斜線部の面積で表わされ、同様に減
速距離Dtpは、時刻t0からtpまでの間で、速度零のライ
ンと出力速度Fa(11a)に囲まれたドット表示部の面積
で表わされる。Now, when the command speed Va (10a) is input, the output speed Fa
First, in steps S1, S2, S3 of the flowchart of FIG.
V i , L i , and D i are obtained, and then through steps S4, S5, S8, and S10,
The initial value of Fa is increased by ΔF at every sampling period ΔT from zero (see acceleration period in FIG. 4). Tracking distance L tp at this time (hereinafter referred to as time) is the sampling time in FIG. 4 t p is from time t 0 of the difference between the command speed Va and (10a) and the current output rate Fa (11a) to t p since the integral value, the time t 0 ~t between p, command speed Va and (10a) output speed F
represented by the area of the hatched portion surrounded by a (11a), similarly deceleration distance D tp is the period from time t 0 to t p, is surrounded by a line of zero speed and output speed Fa (11a) It is represented by the area of the dot display part.
各サンプリング周期毎にステップS8で出力速度Fa(11
a)が指令速度Va(10a)に達したかどうかが判別され、
第4図の時刻taからステップS4,S5,S8,S9を通って出力
速度Fa(11a)は指令速度Va(10a)と同じ値を出力する
(第4図の等速期間)。そしてこの等速期間では時刻t0
から時刻taまでの間で得られた追従距離Ltaと減速距離D
taの値は変化しない。なお第4図の等速期間において
は、上記追従距離Ltaと減速距離Dtaとは等しい値になっ
ている。In step S8, the output speed Fa (11
It is determined whether a) has reached the command speed Va (10a),
Step S4 from the time t a of FIG. 4, S5, S8, S9 through output speed Fa (11a) outputs the same value as the command speed Va (10a) (constant speed period of FIG. 4). In this constant velocity period, time t 0
Obtained in between times t a from following distance L ta and deceleration distance D
The value of ta does not change. In the constant velocity period shown in FIG. 4, the following distance Lta and the deceleration distance Dta have the same value.
次に時刻tbで速度指令値Va(10a)が零になると、図
2のステップS4の判別結果がNOとなり、出力速度Fa(11
a)はこの時点からの移動距離(第4図の時刻tbからte
までの出力速度Faと速度零のラインとの間の点線斜線部
の面積)が時刻tbにおける追従距離Ltpと等しくなるよ
うに一定加速度で減速し停止する処理に入る。即ち時刻
tb以降は、サンプリング周期毎にステップS4,S6,S11,S1
2を通って出力速度Fa(11a)は、前記(3)式の計算式
で得られる減速加速度ΔVずつ減少して減速する。そし
てステップS11で追従距離LiがΔFより小さくなると、
最後はステップS13を通り残った追従距離Liを全部出力
し時刻teで減速は完了する(第4図の減速期間を参
照)。Next, when the speed command value Va (10a) becomes zero at time t b, the determination result of step S4 of FIG. 2 becomes NO, the output speed Fa (11
a) is the moving distance from this point (from time t b to t e in FIG. 4).
It decelerates at a constant acceleration so that the area of the dotted hatched portion) is equal to follow distance Lt p at time t b between the output speed Fa and speed zero line before entering the process of stopping. Ie time
t b Thereafter, step S4 in each sampling period, S6, S11, S1
2, the output speed Fa (11a) is reduced by the deceleration ΔV obtained by the equation (3) and decelerated. When the following distance L i is smaller than ΔF in step S11,
Finally deceleration at time t e and outputs all following distance L i which remains through the step S13 is completed (see deceleration period of FIG. 4).
また第5図に示すように、短い距離を高速移動する速
度指令(10)が入力された場合も出力速度は(11)のよ
うに指定された加速度値で加速減する最適な波形を出力
する。Also, as shown in FIG. 5, even when a speed command (10) for moving at a high speed over a short distance is input, the output speed outputs an optimal waveform that accelerates and decreases at the specified acceleration value as shown in (11). .
ここで第2図の各処理により第5図の動作特性が得ら
れることを説明する。Here, it will be described that the operation characteristics shown in FIG. 5 can be obtained by the respective processes shown in FIG.
第5図は加速期間中に指令速度Vが零になった場合の
例である。いま指令速度Vが入力されると、出力速度F
は、まず第2図のフローチャートのステップS1,S2,S3で
Vi,Li,Diを求め、次にステップS4,S5,S8,S10を通って、
F初期値の零からサンプリング周期ΔT毎にΔFずつ増
加する。時刻tbで指令速度Vが零になると、この時刻tb
における追従距離Ltb(第5図の時刻t0〜tb間で指令速
度Vと出力速度Fとの間の斜線部の面積)は、減速距離
Dtb(上記と同一時間における速度零のラインと出力速
度Fとの間のドット表示部の面積)より大きいため、ス
テップS4,S6からS10を通って出力速度はさらにΔFずつ
増加してゆく。FIG. 5 shows an example in which the command speed V becomes zero during the acceleration period. When the command speed V is input, the output speed F
First, in steps S1, S2, S3 of the flowchart of FIG.
V i , L i , and D i are obtained, and then through steps S4, S5, S8, and S10,
From the initial value of F, it increases by ΔF every sampling period ΔT. When the command speed V becomes zero at a time t b, this time t b
Is the following distance L tb (the area of the hatched portion between the command speed V and the output speed F between times t 0 and t b in FIG. 5) is the deceleration distance
Since it is larger than D tb (the area of the dot display portion between the zero speed line and the output speed F at the same time as above), the output speed further increases by ΔF through steps S4 and S6 to S10.
そして出力速度Fが増加すると、前記(2)式から得
られるように減速距離Dが増加するため、時刻tcでステ
ップS6の判別結果がNOとなり、それ以降は前記第4図の
減速期間の動作と同様にステップS4,S6,S11,S12を通っ
て前記(3)式の計算式で得られる減速加速度ΔVずつ
出力速度は減少して減速する。そしてステップS11で追
従距離LiがΔFより小さくなると、最後はステップS13
を通り残った追従距離Liを全部出力し時刻teで減速を完
了する。このとき時刻tbから減速終了時刻teまでの移動
距離(第5図の時刻tb〜te間で出力速度Fと速度零のラ
インとの間の点線斜線部面積)は時刻tbでの追従距離L
tbと等しくなるように処理される。When the output speed F is increased, the (2) for the deceleration distance D so as to obtain an increase from the equation, the determination result of step S6 at time t c is NO, and thereafter the deceleration period of the Figure 4 Similarly to the operation, the output speed is reduced by the deceleration .DELTA.V obtained by the equation (3) through steps S4, S6, S11 and S12, and the output speed is reduced. When the following distance L i is smaller than ΔF in step S11, the end step S13
Output all of the follow-up distance L i that remains through the to complete the deceleration at time t e. In this case the moving distance from the time t b until the reduction end time t e (broken line hatched portion area between the line of output speed F and the velocity zero between the fifth view of the time t b ~t e) at time t b Following distance L
Processed to be equal to tb .
なお、ここで指令加速度ΔFと減速加速度ΔVとの関
係について説明する。Here, the relationship between the command acceleration ΔF and the deceleration ΔV will be described.
上記の加速期間では無条件に加速度ΔFずつ速度を増
加させて加速することができるが、減速時には一定加速
度で減速し停止するまでの距離を指令値に合わせる必要
があるため、停止距離(減速開始時の追従距離に等し
い)に応じて減速加速度ΔVを(3)式により計算する
必要がある。このΔVは、第4図の減速期間の間の移動
距離(第4図の点線斜線部分の面積)が減速開始時点の
追従距離Lとなるように一定加速度で減速してゆくとき
の減速加速度(出力速度の変化量)を表すもので、減速
開始時点の追従距離Lがその時点の減速距離Dと等しい
場合は、与えられた指令加速度ΔFと等しくなる。しか
し通常の制御特性では、追従距離Lは減速距離Dより若
干大きいことが多いので、この場合にはΔVはΔFより
若干小さくなる。In the above acceleration period, the acceleration can be unconditionally increased by increasing the acceleration ΔF, but at the time of deceleration, it is necessary to adjust the distance from the deceleration at a constant acceleration to the stop to the command value. It is necessary to calculate the deceleration ΔV according to the equation (3) in accordance with the following equation: This ΔV is the deceleration (ie, the deceleration at the time of deceleration at a constant acceleration such that the movement distance (the area of the hatched portion in FIG. 4) during the deceleration period in FIG. (A change amount of the output speed), and when the following distance L at the time of the start of deceleration is equal to the deceleration distance D at that time, it becomes equal to the given command acceleration ΔF. However, in normal control characteristics, the following distance L is often slightly larger than the deceleration distance D, and in this case, ΔV is slightly smaller than ΔF.
なお、上記実施例において、出力速度計算部の機能は
一定の加速度で出力速度を加速あるいは減速するもので
あるが、出力速度の加速度変化を滑らかにするため第6
図に示すように出力速度の出力端に簡単な平滑フィルタ
(60)を設けてもよい。In the above embodiment, the function of the output speed calculation unit is to accelerate or decelerate the output speed at a constant acceleration.
As shown in the figure, a simple smoothing filter (60) may be provided at the output end of the output speed.
[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、指令速度、加速度及
び出力速度から追従距離と減速距離を求め、これらを用
いて加速・減速を判断し、指定された一定の加速度で加
速・減速を行なうように構成したので、駆動系の効率を
最大に発揮させ、高速・高精度の位置制御を可能とする
きめ細かい円滑な速度波形を発生する加減速制御装置が
得られる効果がある。[Effect of the Invention] As described above, the present invention obtains a following distance and a deceleration distance from a command speed, an acceleration, and an output speed, determines acceleration / deceleration using these, and accelerates / decelerates at a specified constant acceleration. Therefore, there is an effect that an acceleration / deceleration control device that maximizes the efficiency of the drive system and generates a fine and smooth velocity waveform that enables high-speed and high-accuracy position control can be obtained.
また演算された出力速度を平滑手段を通して出力する
ことにより加速度変化を滑らかにし、駆動される機械に
与える衝撃や振動を低く抑さえることができる。Further, by outputting the calculated output speed through the smoothing means, the change in acceleration can be made smooth, and the impact and vibration applied to the driven machine can be suppressed low.
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図はこ
の発明の加減速制御装置の一実施例の制御動作を示すフ
ローチャート、第3図はこの発明の加減速制御装置をNC
装置に適用した場合の構成図、第4図および第5図はこ
の発明の動作特性を示す波形図、第6図はこの発明の他
の実施例を示す出力速度計算部の構成図、第7図は従来
の加減速制御装置の構成図、第8図および第9図は従来
の加減速制御装置の動作特性を示す波形図である。 図において、(20)は追従距離計算部(第1の計算
部)、(21)は減速距離計算部(第2の計算部)、(2
2)は出力速度計算部(第3の計算部)である。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing a control operation of an embodiment of the acceleration / deceleration control device of the present invention, and FIG.
FIG. 4 and FIG. 5 are waveform diagrams showing operating characteristics of the present invention, FIG. 6 is a structural diagram of an output speed calculating section showing another embodiment of the present invention, FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional acceleration / deceleration control device, and FIGS. 8 and 9 are waveform diagrams showing operation characteristics of the conventional acceleration / deceleration control device. In the figure, (20) is a following distance calculation unit (first calculation unit), (21) is a deceleration distance calculation unit (second calculation unit), (2)
2) is an output speed calculator (third calculator). In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
は減速を行う直線形加減速制御装置において、 一定のサンプリング周期毎とに外部から入力される指令
速度と第3の計算部が出力する現在の出力速度との差を
積分して指令位置と現在位置の間の追従距離を算出する
第1の計算部と、 前記第3の計算部が出力する現在の出力速度から前記指
令された一定の加速度で直線的に減速して停止するまで
に要する減速距離を算出する第2の計算部と、 前記指令速度、現在の出力速度、追従距離、減速距離及
び指令された一定の加速度を用いて加速又は減速の要否
を判別すると共に、加速又は減速時にはそれぞれ前記指
令された一定の加速度で加速又は減速を行う出力速度で
あって且つ減速時には、現在の出力速度から一定の加速
度で出力速度が零になるまで減速する間の移動距離が現
在の追従距離と等しくなるように各サンプリング周期毎
に求めた減速加速度に基づく出力速度を算出して出力す
る第3の計算部とを備えたことを特徴とする加減速制御
装置。A linear acceleration / deceleration control device for linearly accelerating or decelerating at a commanded constant acceleration, wherein a command speed inputted from outside and a third calculating unit output the signal every fixed sampling period. A first calculation unit that calculates a follow-up distance between the command position and the current position by integrating the difference between the current output speed and the current output speed. A second calculation unit that calculates a deceleration distance required for linearly decelerating and stopping at a constant acceleration, and using the command speed, the current output speed, the following distance, the deceleration distance, and the commanded constant acceleration. It is necessary to determine whether acceleration or deceleration is necessary or not. When accelerating or decelerating, the output speed accelerates or decelerates at the commanded constant acceleration, and when decelerating, the output speed at a constant acceleration from the current output speed. But And a third calculation unit that calculates and outputs an output speed based on the deceleration obtained for each sampling cycle so that the moving distance during deceleration until the current speed becomes equal to the current following distance. Acceleration / deceleration control device.
力し、この出力速度を平滑して外部に出力する平滑手段
を付加したことを特徴とする請求項1記載の加減速装
置。2. The acceleration / deceleration device according to claim 1, further comprising a smoothing means for inputting an output speed output from said third calculation unit, smoothing the output speed, and outputting the output speed to the outside.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP63063534A JP2581585B2 (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Acceleration / deceleration control device |
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---|---|---|---|
JP63063534A JP2581585B2 (en) | 1988-03-18 | 1988-03-18 | Acceleration / deceleration control device |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01237806A JPH01237806A (en) | 1989-09-22 |
JP2581585B2 true JP2581585B2 (en) | 1997-02-12 |
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ID=13231979
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Family Cites Families (2)
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JPS61256409A (en) * | 1985-05-10 | 1986-11-14 | Hitachi Ltd | Control system for industrial robot |
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- 1988-03-18 JP JP63063534A patent/JP2581585B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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