JPH04100116A - Learning control system adopting correction of speed command - Google Patents
Learning control system adopting correction of speed commandInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、縁り返し動作をする工作機械、ロボット等の
制御方式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control system for machine tools, robots, etc. that perform edge-turning operations.
縁り返し目標値に対する学習制御系の設計法としては、
本出願人が特開平１−２３７７０１号公報において提案
した方式がある。The design method of the learning control system for the target value is as follows:
There is a method proposed by the present applicant in Japanese Patent Laid-Open No. 1-237701.
この方式は、同じ目標値に対する動作を繰り返し、過去
の偏差をもとに未来の偏差を予測し、その値が最小とな
るように制御入力を補正していくというもので、最終的
には目標値と出力が一致するため、高精度な追従動作が
実現される。This method repeats the operation for the same target value, predicts the future deviation based on the past deviation, and corrects the control input so that the value becomes the minimum. Since the value and output match, highly accurate tracking operation is achieved.
ところが、上述の方式をモータの位置追従制御に適用し
た場合、位置指令を補正することになるため、補正演算
は位置ループを制御するコント・ローラあるいはその前
段で行わなければならず、目標位置指令を取得する必要
があった。However, when the above method is applied to motor position tracking control, the position command is corrected, so the correction calculation must be performed at the controller that controls the position loop or at the stage before it, and the target position command It was necessary to obtain.
そこで本発明は、位置指令を利用せずに、その位置指令
にモータの位置を追従させる学習制御則を実現できる方
式を提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a method that can realize a learning control law that causes the position of the motor to follow the position command without using the position command.
上記問題点を解決するため、本発明は、同じパターンを
繰り返す目標位置指令にモータの位置を追従させるよう
、モータへ入力を与える制御系において、
検出したモータの位置と目標位置指令との差を速度指令
として入力し、この入力信号から未来の速度指令を予測
し、その値が最小となるように現在の速度指令に対する
補正速度指令を出力する学習コントローラと、
前記補正速度指令を入力し、前記モータを駆動する速度
コントローラを備えたことを特徴とするものである。In order to solve the above problems, the present invention provides a control system that provides input to the motor so that the motor position follows the target position command that repeats the same pattern, by calculating the difference between the detected motor position and the target position command. a learning controller that inputs the corrected speed command as a speed command, predicts a future speed command from this input signal, and outputs a corrected speed command for the current speed command so that the value thereof becomes the minimum; This device is characterized by being equipped with a speed controller that drives the motor.
上記手段により、モータの位置検出器により検出したモ
ータの位置と目標位置指令との差を速度指令として、そ
の速度指令は速度コントローラへではなく学習コントロ
ーラへ入力され、この学習コントローラ内では、未来の
速度指令を予測し、その値が最小となるように現在の速
度指令の補正を行い、その補正速度指令を該速度コント
ローラへ入力するように動作する。With the above means, the difference between the motor position detected by the motor position detector and the target position command is used as a speed command, and the speed command is input not to the speed controller but to the learning controller. It operates to predict the speed command, correct the current speed command so that its value becomes the minimum, and input the corrected speed command to the speed controller.
つまり、位置指令自体は用いず、目標位置とモータの位
置との差によって与えられる速度指令を補正することに
より、最終的には速度指令、すなわち、位置偏差はゼロ
となる。In other words, by correcting the speed command given by the difference between the target position and the motor position without using the position command itself, the speed command, that is, the position deviation, becomes zero in the end.
以下、本発明の具体的実施例を第１図、第２図に示して
説明する。第１図は、本発明の学習コントローラをモー
タの位置制御に適用した場合の構成図である。Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a configuration diagram when the learning controller of the present invention is applied to motor position control.
図中６は減算器で、位置指令ｒと位置Ｘとの偏差ｅを出
力する。２は乗算器であり、減算器６で得られた偏差ｅ
にＫｐを乗じた値を速度指令Ｚとして出力する。１は学
習コントローラで、速度指令Ｚを受け取り、補正速度指
令ｌ】を出力する。３は速度コントローラでモータ４の
速度制御を行う。In the figure, 6 is a subtracter that outputs the deviation e between the position command r and the position X. 2 is a multiplier, and the deviation e obtained from the subtracter 6
The value obtained by multiplying by Kp is output as the speed command Z. 1 is a learning controller which receives a speed command Z and outputs a corrected speed command l]. A speed controller 3 controls the speed of the motor 4.
５はモータ４の速度Ｖと位置Ｘとを関係づ１プる積分器
である。ここで、学習コントローラ１を取り除いて速度
指令２をそのまま速度コントローラ３へ人力すると、通
常の位置制御の構成となり、これらは従来のシステムを
そのまま利用できる。5 is an integrator which calculates the speed V and position X of the motor 4 by one. Here, if the learning controller 1 is removed and the speed command 2 is directly inputted manually to the speed controller 3, a normal position control configuration will be obtained, and the conventional system can be used as is.
学習コントローラ１の内部構成図を第２図に示す。An internal configuration diagram of the learning controller 1 is shown in FIG.
図中１１は演算器であり、
ａ （ｉ） ＝Σｑ ｆｆｉ ｚ ｋ−１（ｉ＋ｍ）
＋Ｑ （ｚ ｈ（ｉ）−ｚ ｂ−１（ｉ））１１１
：１
ｎ＝１
なる演算によって、時刻１における補正値σ（１）を算
出する。In the figure, 11 is an arithmetic unit, a (i) = Σq ffi z k-1 (i+m)
+Q (z h(i)-z b-1(i))111
:1 n=1 The correction value σ(1) at time 1 is calculated.
また、１２は、定数Ｑ１．（１２，・・・、ｑ□Ｑ、
ｇｇｚ＋ ・・・＋ｇｓ−Ｈを記憶するメモリ、１３
は、前回の試行の時刻１から現在時刻１までの速度指令
値（ｚ ｈ−＋（１）〜ｚ 、（ｉ））を記憶するメモ
リ、１４は、現在時刻ｉに至るまでの補正値（σ（」）
ｊ：ｉ−１，；−２，・・、ｉ−Ｎ＋１）を記憶するメ
モリ、１５は、前回の試行の時刻ｉから現在時刻ｉまで
の補正速度指令値（ｕ 、−＝（ｉ）〜ｕ 、（ｉ））
を記憶するメモリである。12 is a constant Q1. (12,..., q□Q,
ggz+ ...+memory for storing gs-H, 13
is a memory that stores the speed command values (z h-+(1) to z , (i)) from time 1 of the previous trial to current time 1, and 14 is the correction value ( σ('')
j: i-1, ;-2,..., i-N+1), memory 15 stores the corrected speed command value (u, -=(i)~) from time i of the previous trial to current time i. u, (i))
It is a memory that stores information.
さらに、１６は現在時刻ｉにおける補正値σ（ｉ）と、
前回の試行の時刻ｉの補正速度指令値ｕｋ−＋（＋）と
を加算して、今回の補正速度指令値ｕ ｋ（ｉ）を出力
する加算器である。Furthermore, 16 is the correction value σ(i) at the current time i,
This is an adder that adds the corrected speed command value uk-+(+) at time i of the previous trial and outputs the current corrected speed command value u k (i).
１７はＡ／Ｄ変換器、１８はＤ／Ａ変換器であり、１９
．２０はサンプリング周期Ｔで閉じるサンプラである。17 is an A/D converter, 18 is a D/A converter, 19
．． 20 is a sampler that closes at the sampling period T.
（１）式の導出を行う。Equation (1) is derived.
いま時刻ｉにお＋ｊる補正速度指令υ（ｉ）をＵ。（ｉ
）・ｚ （ｉ） （２ａ）ｕｋ（
ｉ） ・ｕｎ−１（ｉ） ＋ ｃｙ（ｉ） （ｋ＝１
．２．−）（２ｂ）
と与えるものとする。ただし、ｋは試行の回数を表す。The corrected speed command υ(i) +j at the current time i is U. (i
)・z (i) (2a) uk(
i) ・un-1(i) + cy(i) (k=1
．． 2. -) (2b). However, k represents the number of trials.
ここで、学習コントローラ内部の信号ｚ 、（ｉ）、σ
（ｉ）のところでループを切り、補正速度指令ｕｋ（ｉ
）を入力とし、速度指令ｚ 、（ｉ）を出力とする制御
対象を考える（第３図）。この制御対象は、Ｄ／Ａ変換
器１８、速度コントローラ３、モータ４、積分器５、減
算器６、乗算器２、Ａ／Ｄ変換器１７、および、サンプ
ラ１８．１９を含んでいる。Here, the signals inside the learning controller z, (i), σ
The loop is cut at (i), and the corrected speed command uk(i
) as an input, a speed command z, and (i) as an output (Fig. 3). This controlled object includes a D/A converter 18, a speed controller 3, a motor 4, an integrator 5, a subtracter 6, a multiplier 2, an A/D converter 17, and samplers 18 and 19.
なお、位置指令ｒはゼロとする。Note that the position command r is assumed to be zero.
また、前回の試行の時刻ｉでは、第４図の関係が成り立
つため、第３図、第４図より第５図の関係が得られる。Furthermore, at time i of the previous trial, the relationship shown in FIG. 4 holds, so the relationship shown in FIG. 5 is obtained from FIGS. 3 and 4.
ただし、δ（ｉ）は
δ（ｉ）・ｚ 、（ｉ） −ｚ ｈ−１（ｉ）
（ｓ）と定義される。However, δ(i) is δ(i)・z, (i) −z h−1(i)
(s) is defined.
いま時刻ｉにおいて、未来の補正値σ（ｉ＋＋ｎ） （
ｍ１２、・・、Ｍ） をゼロと仮定すると、未来の出
力δ（ｉ＋ｍ） （＋＋＋・１，２、・・・、Ｍ）は次
式で予測される。At the current time i, the future correction value σ(i++n) (
Assuming that m12, . . . , M) is zero, the future output δ(i+m) (+++・1, 2, . . . , M) is predicted by the following equation.
ｎ＝０
ただし、Ｈｌ （Ｊ・０，１．・・・、Ｎ）は制御対象
の重み系列あるいは、単位ステップ応答のサンプル値の
差分値であり、ＮはＨ，・ＨＮ（Ｊ＞Ｎ）となるよう選
ぶものとする（第６図）。n=0 However, Hl (J・0,1...,N) is the weight sequence of the controlled object or the difference value of the sample value of the unit step response, and N is H,・HN (J>N) (Figure 6).
ここで、未来時刻ｉ＋ｍでの速度指令ｚ ｂ（ｉ＋ｍ）
は、（３）式より
σ （ｉ） ・ Σ ｑ ｓ ｚ ｈ−１（ｉ十ｍ
） ＋Ｑ （ｚ ｈ（ｉ）−ｚ ｋｍ＝１
＝（ｉ））
ｎ二〇
で予測される。Here, speed command z b(i+m) at future time i+m
From equation (3), σ (i) ・Σ q s z h−1(i0m
) +Q (z h(i)-z km=1 = (i)) predicted by n20.
第１図より速度指令２は、位置偏差にＫｐを乗じたもの
であるから、未来時刻ｉ＋Ｍまでの位置偏差を小さくす
るための指標として、次の評価関数Ｊ
、Ｊ ＝ Σ Ｌ （ｚ ｋ（ｉ＋ｍ）） ２
（６）ｍ＝１
を考え、この評価関数、Ｊが最小となるように補正値σ
（ｉ）を選ぶものとする。ここでＷ８は、未来時刻ｉ＋
ｍにおける速度指令値の予測値Ｚ ｉ（＋＋ｍ）に掛；
」る重み係数であり、その−例を第７図に示す。From FIG. 1, speed command 2 is the positional deviation multiplied by Kp, so the following evaluation function J, J = Σ L (z k( i+m)) 2
(6) Considering m=1, the correction value σ is set so that this evaluation function, J, is minimized.
(i) shall be selected. Here, W8 is future time i+
Multiply by the predicted value Z i (++m) of the speed command value at m;
An example of this is shown in FIG.
いま弐 ａＪｌａσ（ｉ）・Ｏは、未知数σ（ｉ）に関
する１次の代数方程式となるため、Ｊｅｆｉ小にするσ
（ｉ）は簡単に求められ、結局、時刻ｉにおける補正値
σ（ｉ）は、次式で与えられる。Now aJlaσ(i)・O is a first-order algebraic equation regarding the unknown σ(i), so σ to make Jefi smaller
(i) is easily obtained, and as a result, the correction value σ(i) at time i is given by the following equation.
ｎ＝ま ただし、 （ｍ＝１．２．・・、Ｍ） Ｑ ・ Σｑ。n=ma however, (m=1.2...,M) Q・Σq.
ｊ・１
（８ｂ）
であり、これらの定数は、制御対象の重み系列を測定し
、重み係数Ｗ、を適当に与えてやることにより、あらか
じめ算出される。j·1 (8b), and these constants are calculated in advance by measuring the weight series of the controlled object and appropriately giving the weight coefficient W.
以上で、（１）式で与えられる補正値σ（ｉ）が、（６
）式の評価関数Ｊを最小にすることが示された。In the above, the correction value σ(i) given by equation (1) is (6
) was shown to minimize the evaluation function J of the equation.
サンプラ１９．２０の閉じるタイミングは、学習演算を
行うＣＰＵの内部クロックにより決定しても良いし、他
の軸と同期運転を行う場合には、他の軸のモータに付い
ている位置検出器からの信号により決定しても良い。The closing timing of the sampler 19 and 20 may be determined by the internal clock of the CPU that performs the learning calculation, or if synchronized operation with other axes is performed, the timing to close the sampler 19 and 20 may be determined by the position detector attached to the motor of the other axis. The determination may be made based on the signal.
１回の試行を開始するタイミングは、位置ループを制御
する、すなわち、位置指令からモータの位置を減算す６
ＣＰＵからの信号により決定しても良いし、他の軸のモ
ータに付いている位置検出器からの信号により決定して
も良い。The timing to start one trial is determined by controlling the position loop, i.e. subtracting the motor position from the position command.
It may be determined based on a signal from the CPU, or may be determined based on a signal from a position detector attached to a motor of another axis.
十分な試行を経て、速度指令値２があらかじめ設定され
た値以内に収束した時、すなわち、位置偏差ｅがある値
以下になった時は、記憶されている１試行分の補正速度
指令を用いて、メモリ運転を行っても良い。この時の構
成を第８図に示す。When the speed command value 2 converges within a preset value after sufficient trials, that is, when the positional deviation e becomes less than a certain value, the stored corrected speed command for one trial is used. You may also perform memory operation. The configuration at this time is shown in FIG.
また、学習を行わない通常動作時には、学習コントロー
ラは、入力した速度指令Ｚの値をそのまま補正速度指令
Ｕとして出力してやれば良い。Furthermore, during normal operation without learning, the learning controller may output the value of the input speed command Z as it is as the corrected speed command U.
以上述べたように、本発明によれば、同じパターンを繰
り返す位置指令に対して、位置指令とモータの位置との
差を速度指令とし、その速度指令を学習コントローラへ
入力し、この学習コントローラ内では、未来の速度指令
を予測し、その値が最小となるように現在の速度指令の
補正を行い、その補正速度指令を該速度コントローラへ
入力するため、位置偏差の計算は従来のコントローラを
そのまま流用でき、学習コントローラは位置指令を必要
とせず、最終的には、位置指令に対して、追従精度が格
段に良い制御系が実現されるという効果がある。As described above, according to the present invention, for position commands that repeat the same pattern, the difference between the position command and the motor position is used as the speed command, the speed command is input to the learning controller, and the speed command is input to the learning controller. Now, in order to predict the future speed command, correct the current speed command so that its value becomes the minimum, and input the corrected speed command to the speed controller, the position deviation can be calculated using the conventional controller as is. The learning controller does not require a position command, and the result is that a control system with much better tracking accuracy for position commands can be realized.
第１図は本発明の基本概念図、第２図は学習コントロー
ラの内部構成を示す図、第３図は入力をｕ 、（ｉ）と
した制御対象を示す図、第４図は入力をＵ Ｘ−＋（＋
）とした制御対象を示す図、第５図は入力をσｌ）とし
た制御対象を示す図、第６図、第７図は本発明の詳細な
説明する図、第８図は本発明のメモリ運転を示す図であ
る。
１・・・学習コントローラ
２・・・乗算器
３・・・速度コントローラ
４・・・モータ
５・・・積分器
６・・・減算器
第３ 図
特許出願人 株式会社 安川電機製作所第６図
第
図
第
図
手続補正書（自発）
平成
３年
７月
４日
速度指令の補正による学習制御方式
％式％
明細書１０頁第４行
に補正する。
明細書１０頁第７行
に補正する。
ンＱ二FIG. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the internal configuration of the learning controller, FIG. 3 is a diagram showing a controlled object with inputs u and (i), and FIG. 4 is a diagram showing inputs U X-+(+
), FIG. 5 is a diagram showing a controlled object with an input of σl), FIGS. 6 and 7 are diagrams explaining the present invention in detail, and FIG. 8 is a diagram showing the memory of the present invention. It is a figure showing operation. 1...Learning controller 2...Multiplier 3...Speed controller 4...Motor 5...Integrator 6...Subtractor Fig. 3 Patent applicant Yaskawa Electric Manufacturing Co., Ltd. Fig. 6 Figure/Figure Procedure Amendment (Voluntary) July 4, 1991 Learning control method % formula % due to speed command correction Amended on page 10, line 4 of the specification. The amendment is made to page 10, line 7 of the specification. N Q2
Claims (3)
位置を追従させるよう、モータへ入力を与える制御系に
おいて、 検出したモータの位置と目標位置指令との差を速度指令
として入力し、この入力信号から未来の速度指令を予測
し、その値が最小となるように現在の速度指令に対する
補正速度指令を出力する学習コントローラと、 前記補正速度指令を入力し、前記モータを駆動する速度
コントローラを備えたことを特徴とする速度指令の補正
による学習制御方式。(1) In a control system that provides input to the motor so that the motor position follows the target position command that repeats the same pattern, the difference between the detected motor position and the target position command is input as a speed command, and this input signal a learning controller that predicts a future speed command from the current speed command and outputs a corrected speed command for the current speed command so that the value thereof becomes a minimum; and a speed controller that inputs the corrected speed command and drives the motor. A learning control method using speed command correction, which is characterized by:
受け取った速度指令をＡ／Ｄ変換器によりサンプリング
し、学習演算によって決定された補正速度指令をＤ／Ａ
変換器によってアナログ電圧として出力し、補正速度指
令の決定法としては、初回の試行においては、時刻ｉに
おける補正速度指令Ｕ＿ｏ（ｉ）を、 ｕ＿ｏ（ｉ）＝Ｚ（ｉ） とし、それ以降のｋ回目の試行においては、ｕ＿ｋ（ｉ
）を、 ｕ＿ｋ（ｉ）＝ｕ＿ｋ＿−＿１（ｉ）＋σ（ｉ）（ｋ＝
１、２、・・・・・）σ（ｉ）＝▲数式、化学式、表等
があります▼ とすることを特徴とする請求項１記載の速度指令の補正
による学習制御方式。 ただし、ｕ、σ、ｚは、それぞれ補正速度指令、補正値
、速度指令であり、添字ｋ、ｋ−１は試行の回数を表し
、ｑ＿ｍ、Ｑ、ｇ＿ｎは、制御対象の動特性に関する情
報と、予測される未来の速度指令に掛ける重みによって
決定される定数である。(2) In the learning controller, the speed command received as an analog voltage is sampled by an A/D converter, and the corrected speed command determined by the learning calculation is converted into a D/A converter.
The converter outputs it as an analog voltage, and the method for determining the corrected speed command is that in the first trial, the corrected speed command U_o(i) at time i is set as u_o(i)=Z(i), and then In the kth trial, u_k(i
), u_k(i)=u_k_-_1(i)+σ(i)(k=
1, 2,...) σ(i)=▲There are mathematical formulas, chemical formulas, tables, etc.▼ The learning control method by correcting the speed command according to claim 1. However, u, σ, and z are the corrected speed command, correction value, and speed command, respectively, the subscripts k and k-1 represent the number of trials, and q_m, Q, and g_n are information regarding the dynamic characteristics of the controlled object. , is a constant determined by the weight applied to the predicted future speed command.
定された値以内に収束した後は、メモリに記憶されてい
る１試行分の補正速度指令を用いて、メモリ運転を行う
ことを特徴とする請求項１記載の速度指令の補正による
学習制御方式。(3) After the speed command value z converges within a preset value after sufficient trials, memory operation is performed using the corrected speed command for one trial stored in the memory. 2. A learning control system by correcting a speed command according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2196940A JP2921056B2 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Learning control device by correcting speed command |
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| JP2196940A JP2921056B2 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Learning control device by correcting speed command |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04100116A true JPH04100116A (en) | 1992-04-02 |
| JP2921056B2 JP2921056B2 (en) | 1999-07-19 |
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| JP2196940A Expired - Fee Related JP2921056B2 (en) | 1990-07-24 | 1990-07-24 | Learning control device by correcting speed command |
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|---|---|
| JP (1) | JP2921056B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1439440A2 (en) * | 2003-01-20 | 2004-07-21 | Fanuc Ltd | Servo motor drive control device |
| KR100712544B1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-05-02 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for compensating repeatable pseudo speed error of direct current motor and disk drive using the same |
| WO2015185957A1 (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Gebo Cermex Canada Inc. | Device and method for intervening on a conveyor line |
-
1990
- 1990-07-24 JP JP2196940A patent/JP2921056B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2921056B2 (en) | 1999-07-19 |
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