JPH0423017A - Servo controller - Google Patents
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- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
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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、摩擦によって偏差が増大するサーボ系の制御
装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control device for a servo system in which deviation increases due to friction.
[従来の技術]
従来のサーボ制御装置は、第3図に示すように摩擦の影
響を打ち消すのに積分制御を行ない、その偏差の積分で
摩擦に打ち勝つ力を得ている。[Prior Art] As shown in FIG. 3, a conventional servo control device performs integral control to cancel the influence of friction, and obtains a force to overcome friction by integrating the deviation.
即ち、第3図に示すように目標値θrは、減算器11及
び目標値フィードフォワード制御部12に入力される。That is, as shown in FIG. 3, the target value θr is input to the subtracter 11 and the target value feedforward control section 12.
そして、減算器11に入力された目標値θrより、被制
御機械13の検出角度θが減算されて偏差信号が求めら
れ、その偏差信号に位置制御ゲインcpが乗算される。Then, the detected angle θ of the controlled machine 13 is subtracted from the target value θr input to the subtracter 11 to obtain a deviation signal, and the deviation signal is multiplied by the position control gain cp.
この乗算結果は、加減算器14に入力され、フィードフ
ォワード制御部12の微分出力θr と加算されると共
に、機械13の角速度ωが減算されて速度偏差信号とな
り、PI制御部15に入力される。このPI制御部15
の出力信号は、加算器16に人力されてフィードフォワ
ード制御部12からの慣性力jθr′と加算され、機械
13のトルク指令Tが求められる。This multiplication result is input to the adder/subtractor 14, where it is added to the differential output θr of the feedforward control unit 12, and the angular velocity ω of the machine 13 is subtracted, resulting in a speed deviation signal, which is input to the PI control unit 15. This PI control section 15
The output signal is manually inputted to the adder 16 and added to the inertial force jθr' from the feedforward control section 12 to obtain the torque command T of the machine 13.
[発明が解決しようとする課題]
上記のように従来のサーボ制御装置は、摩擦の影響を打
ち消すのに積分制御を行なっているが、偏差の積分には
一定の時間がかかる。このため摩擦による偏差を瞬時に
抑え込むことができず、偏差が大きくなる状態が存在す
るという問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the conventional servo control device performs integral control to cancel the influence of friction, but it takes a certain amount of time to integrate the deviation. For this reason, there has been a problem in that the deviation due to friction cannot be suppressed instantaneously, and there are situations in which the deviation becomes large.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、摩擦の影響
を速やかに除去し得るサーボ制御装置を提供することを
目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a servo control device that can quickly eliminate the influence of friction.
[課題を解決するための手段]
本発明は、制御対象に対する位置制御を行なうサーボ制
御装置において、上記制御対象への入力トルク及び制御
対象角速度に基づき摩擦力推定値を算出して最大値を保
持し、この最大摩擦力推定値及び目標角速度に基づき補
償トルクを算出し、この補償トルクを上記制御対象への
入力トルクに加えるようにしたものである。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a servo control device that performs position control on a controlled object, which calculates an estimated value of frictional force based on the input torque to the controlled object and the angular velocity of the controlled object, and maintains the maximum value. However, a compensation torque is calculated based on this estimated maximum frictional force value and the target angular velocity, and this compensation torque is added to the input torque to the controlled object.
[作用]
上記のように制御対象の摩擦力を推定して最大値を保持
し、この最大摩擦力推定値及び目標角速度に基づいて補
償トルクを算出することにより、摩擦力推定値に遅れが
あっても、その影響を受けることなく補償トルクを算出
することができる。[Operation] By estimating the frictional force of the controlled object and holding the maximum value as described above, and calculating the compensation torque based on this estimated maximum frictional force value and the target angular velocity, it is possible to eliminate the delay in the estimated frictional force value. However, the compensation torque can be calculated without being affected by this.
このため速度が急に立ち上がる場合でも、補償トルクを
瞬時に出力してフィードフォワード制御で打ち消すこと
ができ、摩擦の影響を確実に除去して高精度のサーボ制
御を行なうことができる。Therefore, even if the speed suddenly increases, it can be canceled out by instantaneously outputting a compensation torque and using feedforward control, making it possible to reliably eliminate the effects of friction and perform highly accurate servo control.
[実施例コ 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。[Example code] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明に係るサーボ制御装置の構成を示すブロ
ック図である。本発明は、第3図に示したサーボ制御装
置において、目標値フィードフォワード制御部12の出
力側に摩擦カフィードフォワード制御部21を設けると
共に、被制御機械13のへのトルク指令T及び機械13
の角速度ωから摩擦力を推定する摩擦力推定部22を設
け、この摩擦力推定部22により上記摩擦カフィードフ
ォワード制御部21を制御するようにしたものである。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a servo control device according to the present invention. In the servo control device shown in FIG.
A friction force estimating section 22 is provided to estimate the friction force from the angular velocity ω, and the friction force estimating section 22 controls the friction force feed forward control section 21.
目標値フィードフォワード制御部12は、目標値θrを
微分して速度信号θr′を求めると共に、指令値θrを
2回微分して加速度を計算し、更にイナーシャJを乗じ
て慣性力制aJijθ「′を求める。上記速度信号θr
′は、加減算器14の十端子に入力されると共に、摩擦
カフィードフォワード制御部21に入力される。また、
この摩擦カフィードフォワード制御部21には、摩擦力
推定部22から摩擦力推定値dが与えられる。摩擦カフ
ィードフォワード制御部21は、摩擦力推定部22から
の摩擦力推定値dの最大値を保持し、クーロン摩擦モデ
ルのN標値にプリセットし、摩擦力を打ち消すだけのト
ルクを計算する。この場合、摩擦カフィードフォワード
制御部21は、摩擦力推定部22から送られてくる摩擦
力推定値dがメモリに保持している推定値dよりも、そ
の絶対値d1が大きくなった時にメモリ内容を書換え、
常に摩擦力推定値の最大値を保持するようにしている。The target value feedforward control unit 12 differentiates the target value θr to obtain the speed signal θr', differentiates the command value θr twice to calculate the acceleration, and further multiplies the inertia J to obtain the inertial force control aJijθ'′ Find the above speed signal θr
′ is input to the 10 terminal of the adder/subtractor 14 and also to the friction feed forward control section 21 . Also,
The friction force feed forward control section 21 is given an estimated friction force value d from the friction force estimating section 22 . The friction force feed forward control unit 21 holds the maximum value of the estimated friction force value d from the friction force estimation unit 22, presets it to the N target value of the Coulomb friction model, and calculates a torque sufficient to cancel the friction force. In this case, the friction force feed forward control section 21 stores the friction force when the absolute value d1 of the estimated friction force value d sent from the friction force estimation section 22 becomes larger than the estimated value d held in the memory. Rewrite the content,
The maximum estimated frictional force value is always maintained.
そして、上記側’aJH21での:を算結果TpR+c
は、加算器23に入力されて目標値フィードフォワード
制御部12からの慣性力制御量jθr′と加算される。Then, the result of calculating : on the above side 'aJH21 is TpR+c
is input to the adder 23 and added to the inertia force control amount jθr' from the target value feedforward control section 12.
この加算器23で加算されたフィードフォワード力は、
加算器16に入力されてPI制御部15の出力と加算さ
れ、トルク指令Tとして機械13及び摩擦力推定部22
に入力される。The feedforward force added by this adder 23 is
It is input to the adder 16 and added to the output of the PI control unit 15, and is sent to the machine 13 and the friction force estimation unit 22 as a torque command T.
is input.
摩擦力推定部22は、第1演算部24.第2演算部25
及び減算器26からなり、上記トルク指令Tが摩擦力推
定部22に入力され、機械13からの角速度ωが加算器
23に入力される。そして、第1演算部24の演算結果
が減算器26の+端子、第2演算部25の演算結果が減
算器26の一端子に入力され、この減算器26の減算出
力が摩擦力推定値dとなって摩擦カフィードフォワード
制御部21へ送られる。The frictional force estimation section 22 includes a first calculation section 24. Second calculation unit 25
and a subtractor 26 , the torque command T is input to the friction force estimation section 22 , and the angular velocity ω from the machine 13 is input to the adder 23 . The calculation result of the first calculation unit 24 is input to the + terminal of the subtracter 26, the calculation result of the second calculation unit 25 is input to one terminal of the subtractor 26, and the subtraction output of the subtractor 26 is the estimated frictional force value d. The frictional fluid is sent to the feed forward control section 21.
その他は、第3図の回路と同様の構成であるので、第3
図と同一符号を付して詳細な説明は省略する。The rest of the configuration is the same as the circuit in Figure 3, so the third
The same reference numerals as in the drawings are used to omit detailed explanation.
次に上記実施例の動作を説明する。Next, the operation of the above embodiment will be explained.
機械13より角度θ及び角速度ω(−〇′)が検出され
、角度θは減算器11に入力され、角速度ωは加減算器
14の一端子及び摩擦力推定部22に入力される。上記
機械13の運動方程式は、入力トルクをT、クーロン摩
擦力をd1粘性抵抗係数をD、慣性モーメントをJ、角
度をθとすると、次に示す
Jθ’ −T−Dθ’−dsign(θ′) ・・・■
の式により求めることができる。The angle θ and the angular velocity ω (−〇′) are detected by the machine 13 , the angle θ is input to the subtracter 11 , and the angular velocity ω is input to one terminal of the adder/subtractor 14 and the frictional force estimator 22 . The equation of motion of the machine 13 is as follows: Jθ'-T-Dθ'-dsign(θ' )...■
It can be calculated using the formula.
従って、クーロン摩擦力dは、
d sign (θ’ )−T−Dθ’−Jθ′・・・
■の式により求めることができるが、速度信号θ′から
加速度を求める必要があるため、θ′を返信微分して求
める。ラプラス変換してクーロン摩擦力dの推定値を求
めると、
但し、Sはラプラス演算子、ToBは1次遅れ時定数で
ある。Therefore, the Coulomb friction force d is d sign (θ') - T - Dθ' - Jθ'...
It can be determined using the equation (2), but since it is necessary to determine the acceleration from the speed signal θ', it is determined by differentially returning θ'. When calculating the estimated value of the Coulomb friction force d by Laplace transform, where S is the Laplace operator and ToB is the first-order lag time constant.
上記0式の演算は、摩擦力推定部22において行ない、
その演算結果である摩擦力推定値dを摩擦カフィードフ
ォワード制御部21に出力する。The calculation of the above equation 0 is performed in the friction force estimating section 22,
The estimated frictional force value d, which is the calculation result, is output to the frictional force feedforward control section 21.
上記1次遅れ時定数ToBは、通常小さくなるほど微分
可能な周波数帯域を広くとることができるが、機械の振
動やガタ等がある場合、1次遅れ時定数T。Bの値を大
きなものにせざるを得ない。その結果、算出した推定値
dに遅れを生じ、瞬時に変化する摩擦に対応できないが
、その推定値dを摩擦カフィードフォワード制御部21
においてメモリしておき、クーロン摩擦モデルの摩擦値
にプリセットして制御することにより、前述の遅れをな
くすことができる。Normally, the smaller the first-order lag time constant ToB is, the wider the differentiable frequency band can be obtained, but if there is vibration or play in the machine, the first-order lag time constant T. The value of B must be increased. As a result, there is a delay in the calculated estimated value d, which makes it impossible to respond to instantaneous changes in friction.
The above-mentioned delay can be eliminated by storing the friction value in memory and controlling it by presetting it to the friction value of the Coulomb friction model.
即ち、摩擦カフィードフォワード制御部21においては
、
T PRIC−d sign (θ’r)
−・・■但し、T、R,cは、制御部21の出
力、θ′ rは目標速度である。That is, in the friction feedforward control section 21, T PRIC-d sign (θ'r)
-...■ However, T, R, and c are the outputs of the control section 21, and θ' r is the target speed.
この場合、摩擦力推定部22から送られてくる摩擦力推
定値dは、■式に常に代入されるものではなく、最も大
きな値となった時にホールドされる。このように過去の
最大値のみを上記制御部21に保持することにより、摩
擦力推定値dに遅れがあっても、第2図の特性aに示す
ように、その影響を受けることなくクーロン摩擦分のみ
を取り出すことができる。第2図は、指令値θrと駆動
トルクとの関係を示すもので、符号aは本発明における
特性、符号すは従来装置の特性である。In this case, the estimated frictional force value d sent from the frictional force estimating section 22 is not always substituted into equation (2), but is held when it reaches the largest value. In this way, by holding only the past maximum value in the control section 21, even if there is a delay in the estimated frictional force value d, the Coulomb friction is maintained without being affected, as shown in characteristic a in Fig. 2. Only the minutes can be taken out. FIG. 2 shows the relationship between the command value θr and the drive torque, where the symbol a indicates the characteristic of the present invention, and the symbol d indicates the characteristic of the conventional device.
従来では積分制御を行なっているので、摩擦に打ち勝つ
トルクが発生するまでに積分による無駄時間toが生じ
る。しかし、本発明では、摩擦推定力の最大値を保持し
て摩擦の補償トルクを得ているので、遅れを生じること
無く、クーロン摩擦の影響を除去することができる。Conventionally, since integral control is performed, a dead time to occurs due to integration until torque is generated to overcome friction. However, in the present invention, since the friction compensation torque is obtained by maintaining the maximum value of the estimated friction force, the influence of Coulomb friction can be removed without causing any delay.
一方、目標値フィードフォワード制御部12は、速度と
慣性力のフィードフォワード制御を行なうものである。On the other hand, the target value feedforward control section 12 performs feedforward control of speed and inertia force.
位置ループは比例制御、速度ループはPI副制御ある。The position loop has proportional control, and the speed loop has PI sub-control.
なお、補償器は特に限定されず、摩擦力制御とは独立し
てPIDや状態フィードバック等を利用することができ
る。Note that the compensator is not particularly limited, and PID, state feedback, etc. can be used independently of friction force control.
従って、上記の摩擦力制御を行なうことにより、速度の
符号が変化する一瞬(速度が0を通過するとき)、速や
かに摩擦に対向する力をフィードフォワードで発生でき
、遅れを生じることはない。Therefore, by performing the above-described frictional force control, the moment when the sign of the speed changes (when the speed passes 0), a force opposing the friction can be generated in a feedforward manner immediately, without causing any delay.
[発明の効果]
以上詳記したように本発明によれば、摩擦力推定手段に
より機械の摩擦力推定値を得て、その最大値を常に摩擦
カフィードフォワード制御手段にプリセットしているの
で、速度が急に立ち上がる場合でもクーロン摩擦分を瞬
時に出力してフィードフォワード制御で打ち消すことが
でき、クーロン摩擦の影響を確実に除去して高精度のサ
ーボ制御を行なっことができる。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the estimated value of the friction force of the machine is obtained by the friction force estimating means, and the maximum value is always preset in the friction feed forward control means. Even when the speed suddenly increases, the Coulomb friction can be instantaneously output and canceled by feedforward control, making it possible to reliably eliminate the effects of Coulomb friction and perform highly accurate servo control.
第1図は本発明の一実施例に係るサーボ制御装置の回路
構成を示すブロック図、第2図は本発明及び従来のサー
ボ制御装置の制御特性を示す図、第3図は従来のサーボ
制御装置の回路構成を示すブロック図である。
11・・・減算器、]2・・・目標値フィードフォワー
ド制御部、13・・・被制御機械、15・・・PI制御
部、21・・・摩擦カフィードフォワード制御部、22
・・・摩擦力推定部。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a servo control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing control characteristics of the present invention and a conventional servo control device, and FIG. 3 is a diagram showing a conventional servo control device. FIG. 2 is a block diagram showing the circuit configuration of the device. 11... Subtractor, ]2... Target value feedforward control unit, 13... Controlled machine, 15... PI control unit, 21... Friction feedforward control unit, 22
...Frictional force estimation section. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue
Claims (1)
いて、上記制御対象への入力トルク及び制御対象角速度
に基づき摩擦力推定値を算出する手段と、上記摩擦力推
定値の最大値を保持し、この最大摩擦力推定値及び目標
角速度に基づき補償トルクを算出する手段と、この手段
により算出された補償トルクを上記制御対象への入力ト
ルクに加える手段とを具備したことを特徴とするサーボ
制御装置。In a servo control device that performs position control on a controlled object, there is provided a means for calculating an estimated frictional force based on the input torque to the controlled object and the angular velocity of the controlled object; A servo control device comprising: means for calculating a compensation torque based on an estimated force value and a target angular velocity; and means for adding the compensation torque calculated by the means to an input torque to the controlled object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12537590A JPH0423017A (en) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | Servo controller |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12537590A JPH0423017A (en) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | Servo controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0423017A true JPH0423017A (en) | 1992-01-27 |
Family
ID=14908578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12537590A Pending JPH0423017A (en) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | Servo controller |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0423017A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09192980A (en) * | 1995-11-23 | 1997-07-29 | Lg Ind Syst Co Ltd | Position control device for machine tool |
JP2008310603A (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Nakamura Sangyo Gakuen | Motor position control device |
WO2015125909A1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 三菱重工業株式会社 | Machinery control device and gain determination method for friction compensation |
-
1990
- 1990-05-17 JP JP12537590A patent/JPH0423017A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09192980A (en) * | 1995-11-23 | 1997-07-29 | Lg Ind Syst Co Ltd | Position control device for machine tool |
JP2008310603A (en) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Nakamura Sangyo Gakuen | Motor position control device |
WO2015125909A1 (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 三菱重工業株式会社 | Machinery control device and gain determination method for friction compensation |
JP2015156194A (en) * | 2014-02-21 | 2015-08-27 | 三菱重工業株式会社 | Mechanical device control device and friction compensation gain determination method |
US10120396B2 (en) | 2014-02-21 | 2018-11-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Control device for machine apparatus and gain determination method for friction compensation |
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