JPH0616246B2 - 位置決め制御装置 - Google Patents
位置決め制御装置Info
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- JPH0616246B2 JPH0616246B2 JP59240420A JP24042084A JPH0616246B2 JP H0616246 B2 JPH0616246 B2 JP H0616246B2 JP 59240420 A JP59240420 A JP 59240420A JP 24042084 A JP24042084 A JP 24042084A JP H0616246 B2 JPH0616246 B2 JP H0616246B2
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- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/19—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
- G05B19/21—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
- G05B19/23—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control
- G05B19/231—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude
- G05B19/232—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for point-to-point control the positional error is used to control continuously the servomotor according to its magnitude with speed feedback only
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- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41029—Adjust gain as function of position error and position
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- G—PHYSICS
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- G05B2219/42—Servomotor, servo controller kind till VSS
- G05B2219/42104—Loop switch, speed loop then position loop, mode switch
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
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- G05B2219/43115—Adaptive stopping
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の属する分野］ 本発明は、ステップアンドリピート型露光装置やＩＣボ
ンダー等の半導体製造装置、産業用ロボットおよびＮＣ
工作機械等における可動体の位置決め制御装置に関し、
特に、負荷の変動や摺動部の摩擦力変化等の外乱の影響
を補正し、短時間に定常位置偏差なく位置決めでき、か
つ位置決め方向による定常位置偏差の差をなくすること
を可能とした位置決め制御装置に関する。
ンダー等の半導体製造装置、産業用ロボットおよびＮＣ
工作機械等における可動体の位置決め制御装置に関し、
特に、負荷の変動や摺動部の摩擦力変化等の外乱の影響
を補正し、短時間に定常位置偏差なく位置決めでき、か
つ位置決め方向による定常位置偏差の差をなくすること
を可能とした位置決め制御装置に関する。
［従来技術の説明］ 従来、この種の位置決め制御装置の制御回路は第８図の
ように構成されており、可動体の位置決めは、第９図の
ような速度曲線に従って行なわれていた。第９図におい
て、ａ〜ｅまでが速度制御区間であり、目標位置近傍の
ｅ点で位置制御に切換えて最終的な位置決めを行なって
いる。同図において、ａは加速開始点、ｂは最高速度に
達して定速駆動に移行する加速終了点、ｃは減速開始
点、ｄは終速度に達した点で減速終了点、ｅは制御モー
ド切換点、ｆは位置決め完了点である。
ように構成されており、可動体の位置決めは、第９図の
ような速度曲線に従って行なわれていた。第９図におい
て、ａ〜ｅまでが速度制御区間であり、目標位置近傍の
ｅ点で位置制御に切換えて最終的な位置決めを行なって
いる。同図において、ａは加速開始点、ｂは最高速度に
達して定速駆動に移行する加速終了点、ｃは減速開始
点、ｄは終速度に達した点で減速終了点、ｅは制御モー
ド切換点、ｆは位置決め完了点である。
第８図において、速度制御時、アナログスイッチ６は速
度指令用Ｄ／Ａ変換器２を選択し、速度関数発生器１
で、第９図ａ〜ｅのような速度曲線を作り、Ｄ／Ａ変換
器２で速度指令電圧を得る。増幅器７、モータ８および
速度検出器９の閉ループは速度フィードバック制御によ
る速度制御を行ない、Ｄ／Ａ変換器２からの速度指令電
圧に従った速度で可動体10を移動する。次に制御切換位
置ｅにて位置制御に切換わり、アナログスイッチ６は位
置偏差出力用Ｄ／Ａ変換器５を選択する。現在位置カウ
ンタ４にはじまるＤ／Ａ変換器５、増幅器７、モータ
８、可動体10、位置検出器11の閉ループは位置決めフィ
ードバック制御系を形成する。
度指令用Ｄ／Ａ変換器２を選択し、速度関数発生器１
で、第９図ａ〜ｅのような速度曲線を作り、Ｄ／Ａ変換
器２で速度指令電圧を得る。増幅器７、モータ８および
速度検出器９の閉ループは速度フィードバック制御によ
る速度制御を行ない、Ｄ／Ａ変換器２からの速度指令電
圧に従った速度で可動体10を移動する。次に制御切換位
置ｅにて位置制御に切換わり、アナログスイッチ６は位
置偏差出力用Ｄ／Ａ変換器５を選択する。現在位置カウ
ンタ４にはじまるＤ／Ａ変換器５、増幅器７、モータ
８、可動体10、位置検出器11の閉ループは位置決めフィ
ードバック制御系を形成する。
［発明が解決しようとする課題］ このような構成では、速度および位置の各制御系のルー
プゲインはそれぞれ一定であり、負荷の変動、摺動部の
摩擦力の変化、または系の剛性の変化等の要因により、
あるいは制御系を不安定にしないためにはループゲイン
を高く出来ない等の理由により、位置制御切換時に振動
が起きたり、定常位置偏差（目標位置と実際の停止位置
との偏差）が大きい、位置および移動方向により定常位
置偏差の大きさが変化するという欠点があった。
プゲインはそれぞれ一定であり、負荷の変動、摺動部の
摩擦力の変化、または系の剛性の変化等の要因により、
あるいは制御系を不安定にしないためにはループゲイン
を高く出来ない等の理由により、位置制御切換時に振動
が起きたり、定常位置偏差（目標位置と実際の停止位置
との偏差）が大きい、位置および移動方向により定常位
置偏差の大きさが変化するという欠点があった。
本発明は、上述の従来形における問題点に鑑み、位置決
め制御装置において、定常位置偏差および目標位置や移
動方向による定常位置偏差の変化を減少して位置決め精
度の向上を図るとともに、位置決め時間の短縮を図るこ
とを目的とする。
め制御装置において、定常位置偏差および目標位置や移
動方向による定常位置偏差の変化を減少して位置決め精
度の向上を図るとともに、位置決め時間の短縮を図るこ
とを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明の位置決め制御装置は、
可動体を移動するためのモータと、前記可動体の現在位
置に関連する現在位置データを検出する位置検出器と、
前記可動体の目標位置に関連して予め設定されている目
標位置データと前記位置検出器からの現在位置データの
差に基づいて算出された位置偏差データを計測する位置
偏差計測器と、前記可動体の移動速度に関連する速度指
令値データを時間に応じて発生する速度指令器と、先ず
速度重視の制御モードで前記可動体を目標位置へ向けて
移動するために前記速度指令器からの速度指令値データ
に基づいた駆動出力を前記モータに供給させ、前記位置
偏差計測器で計測されている位置偏差データが所定値と
なった時切換えられて、前記可動体を目標位置近傍にお
いて停止位置精度重視の制御モードで目標位置に向けて
移動するために前記位置偏差測定器からの位置偏差デー
タに基づいた駆動出力を前記モータに供給させるセレク
タと、前記位置偏差計測器から位置偏差データを入力し
て動作し、前記セレクタが速度重視の制御モード側から
停止位置精度重視の制御モード側に切換えられた後、前
記位置偏差計測器からの位置偏差データの減少に応じて
前記モータに供給される駆動出力に対するゲインを増加
させるゲイン制御器を有する。
可動体を移動するためのモータと、前記可動体の現在位
置に関連する現在位置データを検出する位置検出器と、
前記可動体の目標位置に関連して予め設定されている目
標位置データと前記位置検出器からの現在位置データの
差に基づいて算出された位置偏差データを計測する位置
偏差計測器と、前記可動体の移動速度に関連する速度指
令値データを時間に応じて発生する速度指令器と、先ず
速度重視の制御モードで前記可動体を目標位置へ向けて
移動するために前記速度指令器からの速度指令値データ
に基づいた駆動出力を前記モータに供給させ、前記位置
偏差計測器で計測されている位置偏差データが所定値と
なった時切換えられて、前記可動体を目標位置近傍にお
いて停止位置精度重視の制御モードで目標位置に向けて
移動するために前記位置偏差測定器からの位置偏差デー
タに基づいた駆動出力を前記モータに供給させるセレク
タと、前記位置偏差計測器から位置偏差データを入力し
て動作し、前記セレクタが速度重視の制御モード側から
停止位置精度重視の制御モード側に切換えられた後、前
記位置偏差計測器からの位置偏差データの減少に応じて
前記モータに供給される駆動出力に対するゲインを増加
させるゲイン制御器を有する。
前記ゲイン制御器は、例えば、前記位置偏差計測器から
の位置偏差データに応じてゲインを設定するゲイン設定
器と、前記位置偏差計測器からの位置偏差データ出力と
前記ゲイン設定器からのゲイン出力を乗算する乗算器を
有する。
の位置偏差データに応じてゲインを設定するゲイン設定
器と、前記位置偏差計測器からの位置偏差データ出力と
前記ゲイン設定器からのゲイン出力を乗算する乗算器を
有する。
前記ゲイン設定器は、例えば、予め設定される目標位置
データと前記位置偏差計測器からの位置偏差データに応
じたゲイン設定テーブルを有する。
データと前記位置偏差計測器からの位置偏差データに応
じたゲイン設定テーブルを有する。
［作用］ この構成において、先ず速度重視の制御モードで可動体
を目標位置へ向けて移動し、次いで可動体を目標位置近
傍において停止位置精度重視の制御モードで目標位置に
向けて移動して位置決め制御を行なうに際しては、速度
重視の制御モード側から停止位置精度重視の制御モード
側に切換えられたのち、可動体を移動するモータを制御
するための駆動出力に対するループゲインを徐々に増加
させるようにしているため、切換え直後のループゲイン
が小さく、且つ停止直前のループゲインが大きくなり、
したがって、速度重視の制御モード側から停止位置精度
重視の制御モード側に切換えられた直後に可動体が振動
してしまうことなしに、可動体の停止位置での位置決め
制御が高精度で行なわれる。
を目標位置へ向けて移動し、次いで可動体を目標位置近
傍において停止位置精度重視の制御モードで目標位置に
向けて移動して位置決め制御を行なうに際しては、速度
重視の制御モード側から停止位置精度重視の制御モード
側に切換えられたのち、可動体を移動するモータを制御
するための駆動出力に対するループゲインを徐々に増加
させるようにしているため、切換え直後のループゲイン
が小さく、且つ停止直前のループゲインが大きくなり、
したがって、速度重視の制御モード側から停止位置精度
重視の制御モード側に切換えられた直後に可動体が振動
してしまうことなしに、可動体の停止位置での位置決め
制御が高精度で行なわれる。
［実施例の説明］ 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る位置決め制御装置の制
御系の構成を示す。同図において、３は目標位置設定
器、４は現在位置カウンタまたは位置偏差カウンタ、７
はサーボアンプである増幅器、８は可動体10を駆動する
モータ、９はタコジェネレータ等のモータ速度検出器、
10はスライドテーブルまたはロボットの腕等の可動体、
11はロータリィエンコーダ、リニアスケールまたはレー
ザ測長器等の位置検出器、12は最大速度設定器、13は速
度データと位置偏差データのどちらかを選択するセレク
タ、14はディジタルデータをアナログ出力に変換するＤ
／Ａ変換器、15は乗算型Ｄ／Ａ変換器、16は乗算型Ｄ／
Ａ変換器に設定するデータを記憶するレジスタ、17は速
度データとゲインデータのどちらかを選択するセレク
タ、18は速度曲線に応じた速度指令値を記憶している速
度曲線テーブルであるメモリ、19は位置偏差に応じたゲ
イン設定値を記憶しているゲイン設定テーブルであるメ
モリ、20は速度曲線のタイミングクロックを発生する発
振器、21は速度曲線テーブルから時間に応じたデータを
選択指示するためのカウンタである。
御系の構成を示す。同図において、３は目標位置設定
器、４は現在位置カウンタまたは位置偏差カウンタ、７
はサーボアンプである増幅器、８は可動体10を駆動する
モータ、９はタコジェネレータ等のモータ速度検出器、
10はスライドテーブルまたはロボットの腕等の可動体、
11はロータリィエンコーダ、リニアスケールまたはレー
ザ測長器等の位置検出器、12は最大速度設定器、13は速
度データと位置偏差データのどちらかを選択するセレク
タ、14はディジタルデータをアナログ出力に変換するＤ
／Ａ変換器、15は乗算型Ｄ／Ａ変換器、16は乗算型Ｄ／
Ａ変換器に設定するデータを記憶するレジスタ、17は速
度データとゲインデータのどちらかを選択するセレク
タ、18は速度曲線に応じた速度指令値を記憶している速
度曲線テーブルであるメモリ、19は位置偏差に応じたゲ
イン設定値を記憶しているゲイン設定テーブルであるメ
モリ、20は速度曲線のタイミングクロックを発生する発
振器、21は速度曲線テーブルから時間に応じたデータを
選択指示するためのカウンタである。
第１図の装置の作用説明に先立って本構成の原理につい
て説明する。
て説明する。
位置決め制御系の開ループゲインをＫｏ［１／Ｓ］、モ
ータ定格トルクをＴｐ［Ｎ・ｍ］、モータ８が定格回転
数のときの送り速度をＦｒ［ｍ／Ｓ］、モータ軸換算負
荷トルクをＴｄ［Ｎ・ｍ］、位置決め偏差をε［ｍ］と
すると、負荷トルク、摺動部の摩擦力の変化による定常
位置偏差は ε＞（Ｆｒ／Ｋｏ）・（Ｔｄ／Ｔｐ） となる。また、開ループゲインＫｏはサーボ系のシステ
ム構成により一定の値以上に上げると発振状態となり不
安定となるために上げられない。このため従来の方法で
は定常位置偏差εは一定の値以下に下げることが出来な
かった。
ータ定格トルクをＴｐ［Ｎ・ｍ］、モータ８が定格回転
数のときの送り速度をＦｒ［ｍ／Ｓ］、モータ軸換算負
荷トルクをＴｄ［Ｎ・ｍ］、位置決め偏差をε［ｍ］と
すると、負荷トルク、摺動部の摩擦力の変化による定常
位置偏差は ε＞（Ｆｒ／Ｋｏ）・（Ｔｄ／Ｔｐ） となる。また、開ループゲインＫｏはサーボ系のシステ
ム構成により一定の値以上に上げると発振状態となり不
安定となるために上げられない。このため従来の方法で
は定常位置偏差εは一定の値以下に下げることが出来な
かった。
ここで、ボールネジを使ったステージの位置決め制御系
での発振限界の例を第２図にゲインＫｏと位置偏差εと
の関係で示す。ａは反モータ側、ｂはモータ側の発振限
界を示す。これによると開ループゲインＫｏ、位置偏差
εの関係は Ｋｏ＝Ｋ・ε−ｐ で表わされる。ただし、Ｋ，Ｐは比例定数であり位置に
より変化する場合がある。
での発振限界の例を第２図にゲインＫｏと位置偏差εと
の関係で示す。ａは反モータ側、ｂはモータ側の発振限
界を示す。これによると開ループゲインＫｏ、位置偏差
εの関係は Ｋｏ＝Ｋ・ε−ｐ で表わされる。ただし、Ｋ，Ｐは比例定数であり位置に
より変化する場合がある。
従来の方法の場合、速度制御から位置決め制御に切換え
後は一定ゲインであり、粘性摩擦を持つ系での減衰波形
はゲインが低い場合は第３図にａで示すように指数関数
的に収束するとともに、ゲインが高い場合は第３図にｂ
で示すように振動的に収束し、一方、乾燥摩擦の場合は
直線的に一定偏差値に収束する。ここで、ゲインを出来
るだけ上げ、常に安定領域で動作するように位置偏差に
応じたゲインを設定することができれば、定常位置偏差
および移動方向による定常位置偏差の差も小さくなり、
位置決め精度が向上することがわかる。本発明は、この
ような位置偏差すなわち目標位置と現在位置との距離に
応じて安定領域内の出来るだけ大きなゲインで制御を行
なうことを可能にするものである。
後は一定ゲインであり、粘性摩擦を持つ系での減衰波形
はゲインが低い場合は第３図にａで示すように指数関数
的に収束するとともに、ゲインが高い場合は第３図にｂ
で示すように振動的に収束し、一方、乾燥摩擦の場合は
直線的に一定偏差値に収束する。ここで、ゲインを出来
るだけ上げ、常に安定領域で動作するように位置偏差に
応じたゲインを設定することができれば、定常位置偏差
および移動方向による定常位置偏差の差も小さくなり、
位置決め精度が向上することがわかる。本発明は、この
ような位置偏差すなわち目標位置と現在位置との距離に
応じて安定領域内の出来るだけ大きなゲインで制御を行
なうことを可能にするものである。
次に第１図の制御系の作用を説明する。
この系は、例えばマイクロプロセッサ等で構成される不
図示の制御装置により、その動作を制御される。該制御
装置においては、演算処理により、あるいはオペレータ
による入力操作により、可動体の移動距離および現在位
置と移動距離との和である目標位置が定まると、移動距
離に応じて最大速度を最大速度設定器12に設定し、速度
曲線テーブル18の速度曲線を選択し、さらに、目標位置
を目標位置カウンタ３に設定するとともに、目標位置に
応じてゲイン設定テーブル19のゲイン曲線を選択する。
図示の制御装置により、その動作を制御される。該制御
装置においては、演算処理により、あるいはオペレータ
による入力操作により、可動体の移動距離および現在位
置と移動距離との和である目標位置が定まると、移動距
離に応じて最大速度を最大速度設定器12に設定し、速度
曲線テーブル18の速度曲線を選択し、さらに、目標位置
を目標位置カウンタ３に設定するとともに、目標位置に
応じてゲイン設定テーブル19のゲイン曲線を選択する。
ゲイン設定テーブル19としては、可変ゲインデータを全
ての位置で同じ値を使う１次元テーブルと、目標位置に
よっても変わる２次元的なテーブルの２つが考えられる
が、ここでは、１次元配列のものを用いた例を示す。
ての位置で同じ値を使う１次元テーブルと、目標位置に
よっても変わる２次元的なテーブルの２つが考えられる
が、ここでは、１次元配列のものを用いた例を示す。
第１図の制御系において、上記目標位置および最大速度
等が設定され、さらに発振器20の発振周波数の設定が完
了すると、カウンタ21を初期化し、セレクタ13およびセ
レクタ17を速度制御側に選択して第９図におけるａ〜ｄ
区間の速度制御を行なう。この速度制御の結果、可動体
10が目標位置近傍に到達すると、次にセレクタ13，17を
位置制御側に切換え、本発明の特徴とする可変ゲインモ
ードによる位置決め制御を行なう。
等が設定され、さらに発振器20の発振周波数の設定が完
了すると、カウンタ21を初期化し、セレクタ13およびセ
レクタ17を速度制御側に選択して第９図におけるａ〜ｄ
区間の速度制御を行なう。この速度制御の結果、可動体
10が目標位置近傍に到達すると、次にセレクタ13，17を
位置制御側に切換え、本発明の特徴とする可変ゲインモ
ードによる位置決め制御を行なう。
この位置決め制御においては、位置偏差値すなわち目標
位置カウント値と現在位置カウント値との差によりゲイ
ン設定テーブル19のゲインデータを選択してレジスタ16
に格納する。乗算型Ｄ／Ａ変換器15では、Ｄ／Ａ変換器
14から出力されるアナログ電圧をレジスタ16の出力値に
応じて分圧し、制御系のゲインを変化させる。このよう
にすることで、制御系のループゲインＫｏを常に位置偏
差に応じた最適値とすることが可能となり、定常位置偏
差は少なくなり、かつ、移動方向による定常位置偏差の
差も少なくすることが出来る。また、位置決め制御に切
換わった後の可動体の位置変化は、第３図に曲線ｃで示
すように臨界制動的またはやや振動的に定常位置に収束
する。すなわち、位置決め時間が短縮される。
位置カウント値と現在位置カウント値との差によりゲイ
ン設定テーブル19のゲインデータを選択してレジスタ16
に格納する。乗算型Ｄ／Ａ変換器15では、Ｄ／Ａ変換器
14から出力されるアナログ電圧をレジスタ16の出力値に
応じて分圧し、制御系のゲインを変化させる。このよう
にすることで、制御系のループゲインＫｏを常に位置偏
差に応じた最適値とすることが可能となり、定常位置偏
差は少なくなり、かつ、移動方向による定常位置偏差の
差も少なくすることが出来る。また、位置決め制御に切
換わった後の可動体の位置変化は、第３図に曲線ｃで示
すように臨界制動的またはやや振動的に定常位置に収束
する。すなわち、位置決め時間が短縮される。
第４図は、計算機を使用した制御回路の実施例を示す。
同図において、22はマイクロコンピユータまたはミニコ
ンピユータ等の中央演算処理装置、23はＲＯＭ，ＲＡＭ
等のメモリ装置、24は計算機のバス、25は速度指令ラッ
チデータ12′と現在位置カウンタデータ４′の切換指令
フラグである。
同図において、22はマイクロコンピユータまたはミニコ
ンピユータ等の中央演算処理装置、23はＲＯＭ，ＲＡＭ
等のメモリ装置、24は計算機のバス、25は速度指令ラッ
チデータ12′と現在位置カウンタデータ４′の切換指令
フラグである。
ここでは第１図に17〜21で示されるブロックの機能が、
計算機を使うことにより、プログラムで実行されてい
る。
計算機を使うことにより、プログラムで実行されてい
る。
次に第５図のフローチャートを参照しながら第４図の制
御回路の作用を説明する。
御回路の作用を説明する。
この制御回路において、モータトルク、負荷トルクおよ
び慣性力等により最大加速度が決まっているため、移動
距離情報が与えられるとＣＰＵ22に最大速度が求まる。
さらに、この最大速度に応じた減速時間および減速区間
移動距離を求め、減速補正値を求める。次に減速開始位
置、位置決め切換位置を求める。
び慣性力等により最大加速度が決まっているため、移動
距離情報が与えられるとＣＰＵ22に最大速度が求まる。
さらに、この最大速度に応じた減速時間および減速区間
移動距離を求め、減速補正値を求める。次に減速開始位
置、位置決め切換位置を求める。
次に、これらのデータをメモリ23の所定のエリアに設定
し、切換指令フラグ25に指令して速度指令ラッチ12′が
Ｄ／Ａ変換器14に接続されるようにセレクタ13を切換え
る。これにより、速度制御モードとなり、加速、定速、
減速という第９図ａ〜ｄ区間の速度制御を行ない、終速
度による定速区間ｄ〜ｅとなり、制御切換位置の検出を
行ない、制御切換位置に達した時に、切換指令フラグ25
に指令を与えて位置制御モードに切換える。
し、切換指令フラグ25に指令して速度指令ラッチ12′が
Ｄ／Ａ変換器14に接続されるようにセレクタ13を切換え
る。これにより、速度制御モードとなり、加速、定速、
減速という第９図ａ〜ｄ区間の速度制御を行ない、終速
度による定速区間ｄ〜ｅとなり、制御切換位置の検出を
行ない、制御切換位置に達した時に、切換指令フラグ25
に指令を与えて位置制御モードに切換える。
位置制御に切換えた後、第６図に示すような目標位置に
応じてゲインを変えるような２次元的なゲインテーブル
を持っている場合は、目標位置に応じたゲインテーブル
を選択する。そして、現在位置を現在位置カウンタ４′
から読み、目標位置との差すなわち位置偏差を計算し、
位置偏差値の絶対値でゲインテーブルからゲインデータ
を読み出す。
応じてゲインを変えるような２次元的なゲインテーブル
を持っている場合は、目標位置に応じたゲインテーブル
を選択する。そして、現在位置を現在位置カウンタ４′
から読み、目標位置との差すなわち位置偏差を計算し、
位置偏差値の絶対値でゲインテーブルからゲインデータ
を読み出す。
次に、位置決めが終了したか否かを判定する。この位置
決め終了判定は、位置決め制御開始後一定時間内である
か否か、および位置偏差値が規格値以内に入ったかどう
かを検査して行なう。もし、位置決め制御開始後一定時
間内であり、位置偏差値が規格値以内に入っていない場
合は、位置決めは終了していないものと判断し、上記の
位置偏差計算、ゲインデータ読み出し、および位置決め
終了判定等の動作を繰り返す。一方、もし、位置偏差値
が規格値以内に入っていれば、位置決めは終了したので
あるから位置決め制御動作を終了する。これにより定常
位置偏差は極めて小さくなり、かつ位置または移動方向
による定常位置偏差の差は小さくなり、位置決め精度は
向上する。なお、位置偏差値が規格値以内に入ることな
く上記一定時間が経過したときは、位置決めは不可能で
あるものと判断し、その旨を表示する等のエラー処理を
行なう。
決め終了判定は、位置決め制御開始後一定時間内である
か否か、および位置偏差値が規格値以内に入ったかどう
かを検査して行なう。もし、位置決め制御開始後一定時
間内であり、位置偏差値が規格値以内に入っていない場
合は、位置決めは終了していないものと判断し、上記の
位置偏差計算、ゲインデータ読み出し、および位置決め
終了判定等の動作を繰り返す。一方、もし、位置偏差値
が規格値以内に入っていれば、位置決めは終了したので
あるから位置決め制御動作を終了する。これにより定常
位置偏差は極めて小さくなり、かつ位置または移動方向
による定常位置偏差の差は小さくなり、位置決め精度は
向上する。なお、位置偏差値が規格値以内に入ることな
く上記一定時間が経過したときは、位置決めは不可能で
あるものと判断し、その旨を表示する等のエラー処理を
行なう。
第７図は、本発明のさらに他の実施例に係る制御回路を
示す。同図の回路は、第１図のものに対し、速度制御と
位置制御のディジタル部を別々にしてアナログ部におい
て切換えるようにしたものである。また、第８図の従来
例に対しては、現在位置カウンタ４の位置偏差出力でゲ
インデータが読み出されるゲインテーブル19を付加する
とともに、Ｄ／Ａ変換器５の出力をゲインテーブル19か
ら出力されるゲインデータに応じて分圧する乗算型Ｄ／
Ａ変換器15を、Ｄ／Ａ変換器５とアナログスイッチ６の
位置決め制御側接点との間に接続したものである。
示す。同図の回路は、第１図のものに対し、速度制御と
位置制御のディジタル部を別々にしてアナログ部におい
て切換えるようにしたものである。また、第８図の従来
例に対しては、現在位置カウンタ４の位置偏差出力でゲ
インデータが読み出されるゲインテーブル19を付加する
とともに、Ｄ／Ａ変換器５の出力をゲインテーブル19か
ら出力されるゲインデータに応じて分圧する乗算型Ｄ／
Ａ変換器15を、Ｄ／Ａ変換器５とアナログスイッチ６の
位置決め制御側接点との間に接続したものである。
［実施例の変形例］ なお、本発明は上述の実施例に限定されることなく適宜
変形して実施することができる。例えば第４図における
セレクタ13、切換指令フラグ25、レジスタ16および乗算
型Ｄ／Ａ変換器15を廃止し、速度指令ラッチ12′をＤ／
Ａ変換器14に直接接続するとともに、位置制御時、計算
機は現在位置カウンタの内容すなわち現在位置を読み、
位置偏差に応じた指令電圧と時間変化するゲインデータ
とを乗算して得られた指令値を速度指令ラッチ12′へ出
力するように構成すれば、ハード構成部品を大幅に省略
できる。また、速度指令曲線の形としては、上述の台形
波の他、バーサイン波、サイクロイド波、ｎ次曲線等を
用いることも可能である。
変形して実施することができる。例えば第４図における
セレクタ13、切換指令フラグ25、レジスタ16および乗算
型Ｄ／Ａ変換器15を廃止し、速度指令ラッチ12′をＤ／
Ａ変換器14に直接接続するとともに、位置制御時、計算
機は現在位置カウンタの内容すなわち現在位置を読み、
位置偏差に応じた指令電圧と時間変化するゲインデータ
とを乗算して得られた指令値を速度指令ラッチ12′へ出
力するように構成すれば、ハード構成部品を大幅に省略
できる。また、速度指令曲線の形としては、上述の台形
波の他、バーサイン波、サイクロイド波、ｎ次曲線等を
用いることも可能である。
［発明の効果］ 以上のように本発明によると、特に位置制御時における
各時点でのループゲインを、常に、安定領域内での最大
値またはそれに近い値に設定することが可能であるた
め、定常位置偏差、および可動体の移動方向による定常
位置偏差の差が減少する。すなわち位置決め精度が向上
する。また、位置決め時間が短くなり、さらに、信頼性
の向上する。
各時点でのループゲインを、常に、安定領域内での最大
値またはそれに近い値に設定することが可能であるた
め、定常位置偏差、および可動体の移動方向による定常
位置偏差の差が減少する。すなわち位置決め精度が向上
する。また、位置決め時間が短くなり、さらに、信頼性
の向上する。
第１図は、本発明の一実施例に係る位置決め制御装置の
電気回路構成を示すブロック図、 第２図は、位置決め制御装置における位置偏差とゲイン
の安定限界を示すグラフ、 第３図は、位置置決め制御に切換えた後の位置変化（応
答）波形図、 第４図は、本発明の他の実施例に係る制御回路のブロッ
ク図、 第５図は、第４図の制御回路の動作説明のためのフロー
チャート、 第６図は、第４図におけるメモリ内に設定されたゲイン
テーブルの説明図、 第７図は、本発明のさらに他の実施例に係る制御回路の
ブロック図、 第８図は、従来の制御回路を示すブロック図、 第９図は、速度指令曲線の一例を示す線図である。 １：速度関数発生器、３：目標位置設定器、４：現在位
置カウンタ、４′：現在位置カウンタデータ、６：アナ
ログスイッチ、７：増幅器、８：モータ、９：速度検出
器、10……可動体、11……位置検出器、12……最大速度
設定器、12′：速度指令ラッチデータ、13，17：セレク
タ、14：Ｄ／Ａ変換器、15：乗算型Ｄ／Ａ変換器、18：
速度曲線テーブル、19：ゲイン設定テーブル、22：中央
演算処理装置、23：メモリ装置、25：切換指令フラグ。
電気回路構成を示すブロック図、 第２図は、位置決め制御装置における位置偏差とゲイン
の安定限界を示すグラフ、 第３図は、位置置決め制御に切換えた後の位置変化（応
答）波形図、 第４図は、本発明の他の実施例に係る制御回路のブロッ
ク図、 第５図は、第４図の制御回路の動作説明のためのフロー
チャート、 第６図は、第４図におけるメモリ内に設定されたゲイン
テーブルの説明図、 第７図は、本発明のさらに他の実施例に係る制御回路の
ブロック図、 第８図は、従来の制御回路を示すブロック図、 第９図は、速度指令曲線の一例を示す線図である。 １：速度関数発生器、３：目標位置設定器、４：現在位
置カウンタ、４′：現在位置カウンタデータ、６：アナ
ログスイッチ、７：増幅器、８：モータ、９：速度検出
器、10……可動体、11……位置検出器、12……最大速度
設定器、12′：速度指令ラッチデータ、13，17：セレク
タ、14：Ｄ／Ａ変換器、15：乗算型Ｄ／Ａ変換器、18：
速度曲線テーブル、19：ゲイン設定テーブル、22：中央
演算処理装置、23：メモリ装置、25：切換指令フラグ。
Claims (3)
- 【請求項１】可動体を移動するためのモータと、前記可
動体の現在位置に関連する現在位置データを検出する位
置検出器と、前記可動体の目標位置に関連して予め設定
されている目標位置データと前記位置検出器からの現在
位置データの差に基づいて算出された位置偏差データを
計測する位置偏差計測器と、前記可動体の移動速度に関
連する速度指令値データを時間に応じて発生する速度指
令器と、先ず速度重視の制御モードで前記可動体を目標
位置へ向けて移動するために前記速度指令器からの速度
指令値データに基づいた駆動出力を前記モータに供給さ
せ、前記位置偏差計測器で計測されている位置偏差デー
タが所定値となった時切換えられて、前記可動体を目標
位置近傍において停止位置精度重視の制御モードで目標
位置に向けて移動するために前記位置偏差測定器からの
位置偏差データに基づいた駆動出力を前記モータに供給
させるセレクタと、前記位置偏差計測器から位置偏差デ
ータを入力して動作し、前記セレクタが速度重視の制御
モード側から停止位置精度重視の制御モード側に切換え
られた後、前記位置偏差計測器からの位置偏差データの
減少に応じて前記モータに供給される駆動出力に対する
ゲインを増加させるゲイン制御器を有することを特徴と
する位置決め制御装置。 - 【請求項２】前記ゲイン制御器は、前記位置偏差計測器
からの位置偏差データに応じてゲインを設定するゲイン
設定器と、前記位置偏差計測器からの位置偏差データ出
力と前記ゲイン設定器からのゲイン出力を乗算する乗算
器を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の位置決め制御装置。 - 【請求項３】前記ゲイン設定器は、予め設定される目標
位置データと前記位置偏差計測器からの位置偏差データ
に応じたゲイン設定テーブルを有することを特徴とする
特許請求の範囲第２項記載の位置決め制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59240420A JPH0616246B2 (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 位置決め制御装置 |
| US06/797,030 US4710865A (en) | 1984-11-14 | 1985-11-12 | Control system for positioning an object using switching from a speed control mode to a position control mode with adjustable brain |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59240420A JPH0616246B2 (ja) | 1984-11-16 | 1984-11-16 | 位置決め制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61120214A JPS61120214A (ja) | 1986-06-07 |
| JPH0616246B2 true JPH0616246B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=17059207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59240420A Expired - Lifetime JPH0616246B2 (ja) | 1984-11-14 | 1984-11-16 | 位置決め制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616246B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2510994B2 (ja) * | 1986-06-10 | 1996-06-26 | 株式会社東芝 | 移動テ−ブル制御装置 |
| JP2562878B2 (ja) * | 1986-06-24 | 1996-12-11 | 三菱電機株式会社 | 速度制御方式 |
| JP2652167B2 (ja) * | 1987-08-19 | 1997-09-10 | 株式会社小松製作所 | パワーショベルの作業機位置制御装置 |
| JPH02115907A (ja) * | 1988-10-25 | 1990-04-27 | Nec Corp | ディジタルサーボ方式 |
| JP2685622B2 (ja) * | 1990-04-06 | 1997-12-03 | 株式会社日立製作所 | 位置決め制御方法および装置 |
| JPH07261845A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-13 | Nippondenso Co Ltd | サーボモータの位置決め制御装置 |
| JP4163642B2 (ja) * | 2004-03-04 | 2008-10-08 | 太平洋セメント株式会社 | パラレルリンク装置の制御方法 |
| JP4815774B2 (ja) * | 2004-03-12 | 2011-11-16 | ヤマハ株式会社 | 自動演奏楽器の演奏操作子の駆動装置及びその方法 |
| JP5037873B2 (ja) * | 2006-08-07 | 2012-10-03 | 株式会社リコー | 位置決め制御装置 |
| JP4609735B2 (ja) | 2008-03-31 | 2011-01-12 | ソニー株式会社 | 情報処理装置および方法、プログラム、並びに記録再生装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58151885A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-09 | Hitachi Ltd | モ−タの位置制御方法 |
-
1984
- 1984-11-16 JP JP59240420A patent/JPH0616246B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61120214A (ja) | 1986-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |