JP2749500B2 - サーボモータのウォムアップドリフト補償装置及び方法 - Google Patents
サーボモータのウォムアップドリフト補償装置及び方法Info
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Description
初期駆動時に発生される、サーボ(Servo:サーボ
モータの制御機能遂行)のウォムアップドリフトを補償
する、サーボモータのウォムアップドリフト補償装置及
び方法に関するものである。
が高くない状態において、サーボモータが回転して駆動
されるが、サーボモータが継続回転するようになれば、
その回転により熱が発生して、制御部を構成している素
子(例:トランジスター)の特性が変化され(ウォムア
ップドリフト発生)、回転速度に誤差が発生する。
サーボのドリフトに因り、位置制御システムの許容誤差
より大きい誤差が存在するようになる。
は、 (1)初期のドリフト補償値は、0にて設定する。 (2)以後、モータが移動する時毎に、モータの目的位
置と現在位置を比較して、許容された誤差内に存在すれ
ば、ドリフト補償値を前に設定された値にて継続使用す
る。 (3)モータの目的位置と現在位置値が許容された誤差
内に存在しなければ、ドリフト補償値は再設定される。
ータの目的位置と現在位置の差が、許容誤差内に存在す
れば、補償値を再設定しなくなるために、初期のウォム
アップドリフトに因って、その精密度が許容範囲内に存
在するけれども、継続時間に従って変化する特性を有す
るようになり、正常状態の作業を成すためには、一定な
る値の精密度が出る時まで、初期駆動を別途に成さなけ
ればならない付加的な作業が必要になる。
が、日本特許公開平1−205988号に開示されてい
る。
置より、自重の影響を受け、関節に自重を補償するトル
クを関節用のアクチュエータより出力させると同時に、
関節の現在位置を目標位置にする、弱い位置にサーボを
作動させて、ティーチング時の負担を軽減し、又、機械
的な状態変化や、同定誤差と数値演算に伴う自重計算誤
差によるドリフトを抑制する。
モータの目的位置と現在位置間の偏差が許容誤差内にあ
れば、補償値を継続使用する点において、前記の問題点
を解決することができない。
て、サーボモータのウォムアップドリフトを正確に補償
して、正常動作までの時間を大幅に短縮させる、サーボ
モータのウォムアップドリフト補償装置及び方法を提供
することにある。
の誤差が許容誤差範囲内にあるとしても、ウォムアップ
ドリフト補償値を再設定する、サーボモータのウォムア
ップドリフト補償装置及び方法を提供することにある。
停止時毎に積分制御機の値にて、ドリフト補償値を設定
するサーボモータのウォムアップドリフト補償装置及
び、方法を提供することにある。
位置命令信号と位置フィードバック信号の誤差に基づい
て、PID制御を成す位置制御装置におけるサーボモー
タのウォムアップドリフト(Warm−updrif
t)補償方注において、PID制御機の積分制限機の値
を、積分制限機の出力値を制限しない値にて設定する段
階と、ドリフト補償値を初期化して制御する段階と、最
初停止の際、ドリフト補償値を再設定する段階と、PI
D制御機の稙分制限機値を、モータが停止時、振動が発
生しない値にて変更して制御する段階と、前記サーボモ
ータが停止する時毎に、目的位置と現在位置の誤差が許
容誤差より小さい時、ドリフト補償値を再設定する段階
と、前記サーボモータが停止する時毎に、目的位置と現
在位置の誤差が許容誤差より大きい時、前記PID制御
機の積分制限機の値を積分制限機の出力値を制限しない
値で設定し、ドリフト補償値を再設定して制御し、続い
て、前記積分制限機の値を、モータが停止の際、振動が
発生しない値で変更して制御する段階とにて構成された
ことを特徴とする。 請求項2記載の発明は、ドリフト補
償値は、 V(k)=V(K−1)+B(K)(K≧0) V(0)=0,B(K):K番目停止の際、レジスター
の出力値、 であることを特徴とする。
置フィードバック信号の誤差に基づいて、PID制御を
成す位置制御装置におけるサーボモータのウォムアップ
ドリフト(Warm−updrift)補償装置におい
て、PID制御機の積分制限機の値を、積分制限機の出
力値を制限しない値にて設定する手段と、ドリフト補償
値を初期化して制御する手段と、最初停止の際、ドリフ
ト補償値を再設定する手段と、PID制御機の積分制限
機値を、モータが停止時、振動が発生しない値にて変更
して制御する手段と、前記サーボモータが停止する時毎
に、目的位置と現在位置の誤差が許容誤差より小さい
時、ドリフト補償値を再設定する手段と、前記サーボモ
ータが停止する時毎に、目的位置と現在位置の誤差が許
容誤差より大きい時、前記PID制御機の積分制限機の
値を積分制限機の出力値を制限しない値で設定し、ドリ
フト補償値を再設定して制御し、続いて、前記積分制御
機の値を、モータが停止の際、振動が発生しない値で変
更して制御する手段とにて構成されたことを特徴とす
る。 請求項4記載の発明は、ドリフト補償値は、 V(k)=V(K−1)+B(K)(K≧0) V(0)=0,B(K):K番目停止の際、レジスター
の出力値、 であることを特徴とする。
を参照しながら詳細に説明する。図1は、従来の位置制
御装置のブロック図である。従来の位置制御装置は、外
部より位置指令値が第1の合算器G1に印加されれば、
これをサーボモータの駆動制御に適合な値にて変換させ
る、PID制御機1によりPID制御して、第2の合算
器G2に印加する。
は、サーボモータMの現在速度に該当される信号が入力
されるので、該値がPID制御機1より出力される速度
指令値と合算され、アナログサーボ3に印加され、該印
加された信号は、比例積分器3a、ドライバー回路3
b、サーボ増幅器3cにて構成されたアナログサーボ3
により、比例積分された後、その値を利用してサーボモ
ータMを駆動する。
は、積分器4に積分され、位置フィードバック信号とな
り、第1の合算器G1に印加される。
ボモータMの現在位置を検出する、位置検出センサーに
よる検出値がフィードバックに入力され、サーボモータ
が制御される。
装置のブロック図である。図3において、第1の合算器
G3は、外部より入力される位置命令信号と、モータM
の現在速度信号を、積分器21において積分したモータ
の現在位置(即ち、モータMの現在位置フィードバック
信号)を合算し、比例制御器10は、前記第1の合算器
G3において出力される信号であるモータMの、現在位
置フィードバック信号と、位置制御信号との誤差に比例
した制御信号を出力し、微分制御器11は、前記第1の
合算器G3において出力される、誤差の時間微分値を取
って、その値を出力し、積分制御機12は、前記合算器
G3において出力される誤差の積分値を出力し、積分制
限機13は、前記積分制御機12の出力信号の上限及び
下限値を制限して、積分値が大きくなる時発生され得
る、停止する時のモータの振動を防止する。
13において出力される信号を読み込んでいる時、モー
タMの現在速度に対する速度フィードバック信号が0に
なる時、即ち、モータMがK番目移動した後、停止時の
信号が入力されれば、前記積分制限機13の出力信号B
(K)を、主制御機30に出力し、第2合算器G4は、
前記比例制御機10、微分制御器11及び積分制限機1
3の出力信号を受けて合算の後、速度命令制御信号を出
力し、第3の合算器G5は、前記第2の合算器G4より
出力される速度命令信号、モータMの現在速度に対す
る、速度フィードバック信号及びモータMが(K−1)
番目移動した後、その位置に対して決定されたドリフト
補償値V(K−1)(ここにおいて、V(O)=Oにて
設定される)を合算して出力し、アナログサーボ20
は、前記第3の合算器G5より出力される速度命令信号
を、比例積分制御する比例積分制御器20aと、前記比
例積分制御器20aの出力信号を入力信号で受け、モー
タMの駆動信号を出力する駆動回路20bと、前記駆動
回路20bの出力信号を増幅する、サーボ増幅器20c
にて構成されている。
分して、位置フィードバック信号を第1の合算器G3に
出力する。
位置制御装置におけるサーボのウォムアップドリフト補
償方法に関して、図5及び図6を参照しながら説明す
る。
位置制御を図4に図示した許容誤差(ε)内において行
われるように、初期駆動時に発生され得る駆動エラを勘
案して、積分制限機13の上、下限値を、積分制限機1
3の出力値を制限しない値にて設定し、段階S2におい
て、ドリフト補償値を0にて設定した状態(V(0)←
0)において、移動を行うように成し、段階S3におい
ては、サーボモータMのパワーオン以後、最初の停止時
のドリフト補償値をB(1)値にて設定し(V(1)←
B(1))、段階S4においては、積分制限機13の値
をモータが停止する時、振動が発生しないようにする値
にて変更させる。
Mが移動後に停止すると(仮に、K番目の移動後の停止
とする)、該モータの移動した位置(現在位置)を検出
して、第1の合算器G3にフィードバックさせる。
Mの現在位置値と、外部より印加される位置指令値、即
ち、目的位置(θα)と、現在位置(θ)の差異値δ
(δ=1θα−θ1)を計算し、段階S7において、前
記段階S6において計算されたサーボモータMの現在誤
差(δ)が許容誤差(ε)の範囲内に属するかの可否を
判別して、現在誤差(δ)が許容誤差(ε)以内である
場合(yesである場合)には、段階S8において、積
分制限機13の出力信号B(K)をレジスタ−14より
読み込んでおいてから、モータMがK番目移動した後停
止する時、モータMの速度フィードバック信号が入力さ
れれば、前記積分制限機13の出力信号B(K)を出力
して、以前のドリフト補償値(現在サーボモータMの位
置がK番目移動時の位置であれば、k−1番目の位置移
動時のドリフト補償値)を加算して、新たなドリフト補
償値を〔V(k+1)←V(k)+B(k+1)(k>
1)〕にて再設定して、ドリフト補償値を設定した後、
段階S5にリターンする。
毎に、目的位置と現在位置を比較して、その値が図4に
図示した許容誤差(ε)範囲内にあるとしても、積分制
限機13の出力B(k)を以前のドリフト補償値に継続
加算して、新たなドリフト補償データを算出して、サー
ボモータを制御する。
ータMの現在誤差(δ)が許容誤差(ε)範囲を逸れた
場合(Noである場合)には、駆動精密度が低下され、
ロボットの作業に至大な影響を及ぼすようになるので、
段階S9において、積分制限機13の値を積分制御機1
2の出力を制限しない値で変更した後、段階S10にお
いて補償値を段階S8におけるように再設定する。
償値と、サーボモータMの任意の回数目(便宜上、k番
目と称す)移動の後、停止時の積分制限機16の出力B
(k)を加算する方法で、ドリフト補償値を再設定する
ものである。
1),(k>0)〕.
13の値を、モータMの停止時に振動が発生しない値に
変更した状態において、前記段階S10において再設定
されたドリフト補償値で補償して、サーボモータを制御
し、段階S5にリターンする。
ば、サーボモータの目的位置と現在位置の誤差が、許容
誤差内にあるとしても、サーボモータの移動の後停止時
毎に、ドリフト補償値を再設定するために、サーボモー
タのドリフト効果を停止時毎に補償するようになるの
で、誤差が初期から極く少ない一定なる値を有するよう
になる。
ウォムアップドリフトに因る効果が、従来の方式とは異
なり、さほど現れなくなって、サーボモータの初期駆動
のための付加的な作業が不必要になる。
位置誤差を示したグラフである。
ック図である。
位置誤差を示したグラフである。
ップドリフト補償方法を示すフローチャートである。
ォムアップドリフト補償方法を示すフローチャートであ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 位置命令信号と位置フィードバック信号
の誤差に基づいて、PID制御を成す位置制御装置にお
けるサーボモータのウォムアップドリフト(Warm−
updrift)補償方法において、 PID制御機の積分制限機の値を、積分制限機の出力値
を制限しない値にて設定する段階と、 ドリフト補償値を初期化して制御する段階と、 最初停止の際、ドリフト補償値を再設定する段階と、 PID制御機の積分制限機値を、モータが停止時、振動
が発生しない値にて変更して制御する段階と、 前記サーボモータが停止する時毎に、目的位置と現在位
置の誤差が許容誤差より小さい時、ドリフト補償値を再
設定する段階と、 前記サーボモータが停止する時毎に、目的位置と現在位
置の誤差が許容誤差より大きい時、前記PID制御機の
積分制限機の値を積分制限機の出力値を制限しない値で
設定し、ドリフト補償値を再設定して制御し、続いて、
前記積分制限機の値を、モータが停止の際、振動が発生
しない値で変更して制御する段階とにて構成されたこと
を特徴とするサーボモータのウォムアップドリフト補償
方法。 - 【請求項2】 ドリフト補償値は、 V(k)=V(K−1)+B(K)(K≧0 V(0)=0,B(K):K番目停止の際、レジスター
の出力値、 であることを特徴とする、請求項1記載のサーボモータ
のウォムアップドリフト補償方法。 - 【請求項3】 位置命令信号と位置フィードバック信号
の誤差に基づいて、PID制御を成す位置制御装置にお
けるサーボモータのウォムアップドリフトWarm−u
pdrift)補償装置において、 PID制御機の積分制限機の値を、 積分制限機の出力値
を制限しない値にて設定する手段と、 ドリフト補償値を初期化して制御する手段と、 最初停止の際、ドリフト補償値を再設定する手段と、 PID制御機の積分制限機値を、モータが停止時、振動
が発生しない値にて変更して制御する手段と、 前記サーボモータが停止する時毎に、目的位置と現在位
置の誤差が許容誤差より小さい時、ドリフト補償値を再
設定する年段と、 前詔サーボモータが停止する時毎に、目的位置と現在位
置の誤差が許容誤差より大きい時、前記PID制御機の
積分制限機の値を積分制限機の出力値を制限しない値で
設定し、ドリフト補償値を再設定して制御し、続いて、
前記積分制限機の値を、モータが停止の際、振動が発生
しない値で変更して制御する手段と にて構成されたこと
を特徴とするサーボモータのウォムアップドリフト補償
装置。 - 【請求項4】 ドリフト補償値は、 V(k)=V(K−1)+B(K)(K≧0) V(0)=0.B(K):K番目停止の際、レジスター
の出力値、 であることを特徴とする、請求項3記載のサーボモータ
のウォムアップドリフト補償装置。
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