JPH09244748A - Position controller - Google Patents

Position controller

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JPH09244748A
JPH09244748A JP5279396A JP5279396A JPH09244748A JP H09244748 A JPH09244748 A JP H09244748A JP 5279396 A JP5279396 A JP 5279396A JP 5279396 A JP5279396 A JP 5279396A JP H09244748 A JPH09244748 A JP H09244748A
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acceleration
speed
coefficient
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健治 川添
Hisashi Kinoshita
久 木下
Hideaki Nagatoshi
英昭 永利
Atsusane Hashimoto
敦実 橋本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the position controller which makes highly precise the positioning of an NC machine tool such as a laser beam machine and an NC (numerically controlled) lathe by the position controller. SOLUTION: The position controller which controls a servo mechanism is provided with an acceleration feedforward coefficient arithmetic part 6 which calculates a feedforward coefficient from the time after an acceleration start after the acceleration of a position command is started; and the feedforward coefficient Kf is calculated from the time ts after the acceleration time as the elapsed time from the start of acceleration of the position command Pc and used to perform feedforward control, thereby performing highly precise position control.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ加工機や数値
制御(NC)旋盤などのNC工作機械の位置制御装置に
おける位置決めの高精度化を行う位置制御装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position control device for improving positioning accuracy in a position control device for an NC machine tool such as a laser processing machine or a numerical control (NC) lathe.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ加工機やNC旋盤などのNC工作
機械では、サーボ機構を用いて工具やワークの位置制御
が行われている。例えば2軸サーボ機構で加工テーブル
などの位置制御を行う場合、位置制御系の遅れが原因で
位置指令に対して実際の位置である位置フィードバック
は追従できず、位置ずれが発生する。この位置ずれは円
弧軌跡を描く場合、特に顕著に現れ、指令円弧に対して
半径方向に縮小した円弧しか描くことができないという
現象が発生する。この位置ずれを防ぐ方法として、位置
制御系の遅れを補うフィードフォワード制御が広く用い
られている。
2. Description of the Related Art In NC machine tools such as laser beam machines and NC lathes, a servo mechanism is used to control the positions of tools and workpieces. For example, when position control of a machining table or the like is performed by a two-axis servo mechanism, position feedback, which is the actual position, cannot follow the position command due to the delay of the position control system, and a position shift occurs. This positional deviation is particularly noticeable when drawing a circular arc locus, and a phenomenon occurs in which only a circular arc reduced in the radial direction with respect to the command circular arc can be drawn. As a method of preventing this position shift, feedforward control that compensates for the delay of the position control system is widely used.

【0003】フィードフォワード制御とは、位置指令を
微分して速度成分を作成するもので、速度指令に含まれ
る位置制御系の遅れを補正することができる。理論的に
は位置指令の微分値から速度成分を作成したものをその
まま速度指令にすれば位置ずれをゼロにできるが、速度
制御系の遅れがある実際の制御系では、位置指令の微分
値である分配指令に、フィードフォワード係数と呼ばれ
る係数を乗算してから速度指令として使用している。
Feed-forward control is a method of differentiating a position command to create a speed component, and a delay of the position control system included in the speed command can be corrected. Theoretically, if the velocity component is created from the differential value of the position command and used as the speed command as it is, the positional deviation can be made zero, but in the actual control system where there is a delay in the speed control system, the differential value of the position command A distribution command is multiplied by a coefficient called a feedforward coefficient and then used as a speed command.

【0004】図7に従来のフィードフォワード制御を用
いた位置制御装置の構成を示す。数値制御装置などから
指令された位置指令Pcは位置制御部1及びフィードフ
ォワード量演算部2に送られる。位置制御部1では位置
指令Pcと位置フィードバックPfbから速度指令Vc
pを作成する。通常、速度指令Vcpは位置指令Pcと
位置フィードバックPfbとの差分である位置偏差に、
ポジションゲインを乗算して作成される。またフィード
フォワード量演算部2では、位置指令Pcを微分して分
配指令を求め、その分配指令にフィードフォワード係数
Kfを乗算して、フィードフォワード量Vcfを作成す
る。速度指令Vcpとフィードフォワード量Vcfは加
算して速度指令Vcとなり、速度制御部3に送られる。
速度制御部3では、速度指令Vcと速度フィードバック
Vfbから電流指令Icが作成される。通常、電流指令
Icは速度指令Vcと速度フィードバックVfbとの積
分(PI)制御で作成される。電流指令Icは電流制御
部4に送られ、電流制御部4 からサーボモータ5へ駆動
電流Iが出力される。位置フィードバックPfbは速度
フィードバックVfbを積分することにより算出でき
る。
FIG. 7 shows the configuration of a conventional position control device using feedforward control. The position command Pc commanded from a numerical controller or the like is sent to the position controller 1 and the feedforward amount calculator 2. In the position control unit 1, the speed command Vc is calculated from the position command Pc and the position feedback Pfb.
create p. Normally, the speed command Vcp is converted into a position deviation which is a difference between the position command Pc and the position feedback Pfb,
It is created by multiplying the position gain. Further, the feedforward amount calculation unit 2 differentiates the position command Pc to obtain a distribution command, and multiplies the distribution command by the feedforward coefficient Kf to create the feedforward amount Vcf. The speed command Vcp and the feedforward amount Vcf are added to form a speed command Vc, which is sent to the speed control unit 3.
In the speed control unit 3, the current command Ic is created from the speed command Vc and the speed feedback Vfb. Normally, the current command Ic is created by integral (PI) control of the speed command Vc and the speed feedback Vfb. The current command Ic is sent to the current control unit 4, and the drive current I is output from the current control unit 4 to the servo motor 5. The position feedback Pfb can be calculated by integrating the speed feedback Vfb.

【0005】以上のようにフィードフォワード制御を行
うことにより、位置制御系の遅れを補正して、位置ずれ
を低減することができる。フィードフォワード係数Kf
を調整することにより、円弧軌跡の半径方向の縮小を防
ぐことができる。
By performing the feedforward control as described above, it is possible to correct the delay of the position control system and reduce the positional deviation. Feedforward coefficient Kf
By adjusting, it is possible to prevent the arc locus from being reduced in the radial direction.

【0006】このフィードフォワード係数Kfの調整
は、制御系の遅れを考慮して調整しなければならない。
しかし制御系の遅れを推定することは容易ではない。こ
れは、位置制御周期、位置ループゲイン、速度制御系の
応答性、制御対象の負荷状態などの多くの要素から成る
ためである。
The adjustment of the feedforward coefficient Kf must be done in consideration of the delay of the control system.
However, it is not easy to estimate the delay of the control system. This is because it consists of many elements such as the position control cycle, the position loop gain, the response of the speed control system, and the load state of the controlled object.

【0007】そこでフィードフォワード係数Kfの調整
方法としては、基準半径の円弧を基準速度で描いた場
合、定常速度時に半径方向の位置ずれが最小となる円弧
軌跡が描けることを目安にする。基準半径の円弧軌跡及
び基準速度となる位置指令を設定し、任意のフィードフ
ォワード係数で実際にサーボ機構で円弧軌跡を描かせ
る。描けた円弧の半径が指令円弧の半径より小さい場
合、フィードフォワード係数を先の設定値より大きく
し、指令半径より大きい場合、フィードフォワード係数
を先の設定値より小さくするという作業を繰り返して調
整する方法が取られている。
Therefore, as a method of adjusting the feedforward coefficient Kf, when an arc having a reference radius is drawn at the reference speed, it is a guideline that an arc locus with a minimum radial displacement can be drawn at a steady speed. The arc locus of the reference radius and the position command that is the reference speed are set, and the arc locus is actually drawn by the servo mechanism with an arbitrary feedforward coefficient. If the radius of the drawn arc is smaller than the radius of the command arc, make the feedforward coefficient larger than the previous set value, and if it is larger than the command radius, make the feedforward coefficient smaller than the previous set value. The method is taken.

【0008】上記の調整方法により設定されたフィード
フォワード係数Kfは、位置指令の加速時、定常速度時
及び減速時において、図8に示すように同じ値(固定
値)で用いられてフィードフォワード制御を行ってい
る。
The feedforward coefficient Kf set by the above adjusting method is used at the same value (fixed value) as shown in FIG. 8 at the time of acceleration, steady speed and deceleration of the position command to perform feedforward control. It is carried out.

【0009】またフィードフォワード制御において、設
定された加減速時定数によりフィードフォワード制御量
の加減速を行って位置フィードフォワード制御を行う方
法(例えば、特開平3−15911号公報)などがあ
る。
In the feedforward control, there is also a method of performing position feedforward control by performing acceleration / deceleration of a feedforward control amount according to a set acceleration / deceleration time constant (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-15911).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述した調整方法で設
定したフィードフォワード係数Kfでフィードフォワー
ド制御を行う場合、位置指令の定常速度時では半径方向
の位置ずれがなく円弧軌跡が描くことがてきる。しかし
位置指令の加速開始付近及び減速終了付近に速度指令が
急激に変化するため、速度指令に速度制御系が追従でき
ず、位置ずれが発生する。これは加速時及び減速時にフ
ィードフォワード量が急激に変化するために、速度指令
も急激に変化するからである。2軸のサーボ機構で円弧
軌跡を描いた時の円弧軌跡を図9に示す。図9は指令円
弧からの半径方向のずれを拡大したものであり、1目盛
りが0.01mmに相当する。図9のように、円弧軌跡
開始点付近で円弧軌跡に飛び出しが生じ、また円弧軌跡
の終了点付近に円弧軌跡のへこみが生じる。円弧軌跡の
精度はこの位置ずれにより決定されるので、高精度な円
弧軌跡が描くことができない。また補間周期と位置制御
周期を同一にして位置制御周期単位で位置指令Pcを加
減速し、分配指令の変化を滑らかにして、フィードフォ
ワード量Vcfの変化を滑らかにした場合でも、この位
置ずれは発生する。
When feedforward control is performed with the feedforward coefficient Kf set by the adjustment method described above, there is no radial displacement and a circular arc trajectory is drawn at the steady speed of the position command. . However, since the speed command changes rapidly near the start of acceleration and near the end of deceleration of the position command, the speed control system cannot follow the speed command and a position shift occurs. This is because the feedforward amount changes rapidly during acceleration and deceleration, and the speed command also changes rapidly. FIG. 9 shows an arc locus when the arc locus is drawn by the biaxial servo mechanism. FIG. 9 is an enlarged view of the radial deviation from the command arc, and one scale corresponds to 0.01 mm. As shown in FIG. 9, the arc locus pops out near the arc locus start point, and the arc locus dent occurs near the arc locus end point. Since the accuracy of the arc locus is determined by this positional deviation, a highly accurate arc locus cannot be drawn. Further, even if the position command Pc is accelerated and decelerated in a unit of the position control cycle with the interpolation cycle and the position control cycle being the same to smooth the change of the distribution command and smooth the change of the feedforward amount Vcf, this positional deviation is caused. appear.

【0011】特開平3−15911号公報に記載されて
いる方法では、補間周期が位置制御周期より長く、補間
周期単位で分配指令が変化する場合、補間周期毎に分配
指令が大きく変化するため、フィードフォワード量Vc
fも大きく変化する。そこでフィードフォワード量Vc
fに加減速を行い、フィードフォワード量Vcfを滑ら
かに変化させるものである。これはフィードフォワード
量の変化を滑らかにするという点では、位置制御周期単
位で位置指令Pcを加減速してフィードフォワード制御
を行う場合と同じ効果しかない。そのため、円弧軌跡開
始点付近での円弧軌跡の飛び出し及び円弧軌跡の終了点
付近の円弧軌跡のへこみという位置ずれは生じる。
In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-15911, when the interpolation cycle is longer than the position control cycle and the distribution command changes in units of the interpolation cycle, the distribution command changes greatly in each interpolation cycle. Feedforward amount Vc
f also changes greatly. Therefore, the feedforward amount Vc
The acceleration / deceleration is applied to f to smoothly change the feedforward amount Vcf. In terms of smoothing the change of the feedforward amount, this has only the same effect as the case of performing the feedforward control by accelerating and decelerating the position command Pc in the position control cycle unit. As a result, a positional deviation occurs such that the circular arc locus pops out near the circular arc locus start point and the circular arc locus dents near the circular arc locus end point.

【0012】本発明は上記の課題を解決し、高精度の位
置決めを行うことができる位置制御装置を提供すること
を目的としている。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a position control device capable of performing highly accurate positioning.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目標を達成するため
に本発明の第1手段の位置制御装置は、サーボモータを
制御する位置制御装置において、位置指令の加速開始後
に加速開始後時間からフィードフォワード係数を演算す
る加速フィードフォワード係数演算部を設け、演算され
たフィードフォワード係数を用いてフィードフォワード
制御を行うものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the position control device of the first means of the present invention is a position control device for controlling a servomotor, and feeds from the time after acceleration start after the start of acceleration of a position command. An acceleration feedforward coefficient calculation unit that calculates a forward coefficient is provided, and feedforward control is performed using the calculated feedforward coefficient.

【0014】本発明の第2手段の位置制御装置は、サー
ボモータを制御する位置制御装置において、位置指令の
加速開始時に加速開始後時間に対応したフィードフォワ
ード係数を記憶する加速フィードフォワード係数記憶部
を設け、記憶されたフィードフォワード係数を用いてフ
ィードフォワード制御を行うものである。
According to a second aspect of the position control device of the present invention, in the position control device for controlling the servomotor, an acceleration feedforward coefficient storage section for storing a feedforward coefficient corresponding to a time after the start of acceleration at the start of acceleration of the position command. Is provided, and the feedforward control is performed using the stored feedforward coefficient.

【0015】本発明の第3手段の位置制御装置は、サー
ボモータを制御する位置制御装置において、位置指令の
減速終了前に減速終了前時間からフィードフォワード係
数を演算する減速フィードフォワード係数演算部を設
け、演算されたフィードフォワード係数を用いてフィー
ドフォワード制御を行うものである。
The position control device of the third means of the present invention is a position control device for controlling a servo motor, comprising a deceleration feedforward coefficient calculation unit for calculating a feedforward coefficient from the pre-deceleration end time before the deceleration end of the position command. It is provided to perform feedforward control using the calculated feedforward coefficient.

【0016】本発明の第4手段の位置制御装置は、サー
ボモータを制御する位置制御装置において、位置指令の
減速終了前に減速終了前時間に対応したフィードフォワ
ード係数を記憶する減速フィードフォワード係数記憶部
を設け、記憶されたフィードフォワード係数を用いてフ
ィードフォワード制御を行うものである。
The position control device of the fourth means of the present invention is a position control device for controlling a servo motor, wherein a deceleration feedforward coefficient storage for storing a feedforward coefficient corresponding to a pre-deceleration end time before deceleration end of a position command. A unit is provided and feedforward control is performed using the stored feedforward coefficient.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】上記の構成により、本発明の第1
手段の位置制御装置は、位置指令の加速開始後の時間を
収集し、この加速開始後時間からフィードフォワード係
数を演算し、フィードフォワード制御を行うという作用
を有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION With the above construction, the first aspect of the present invention
The position control device of the means has an action of collecting the time after the start of acceleration of the position command, calculating the feedforward coefficient from the time after the start of acceleration, and performing the feedforward control.

【0018】本発明の第2手段の位置制御装置は、位置
指令の加速開始後の時間を収集し、この加速開始後時間
に対応したフィードフォワード係数を記憶部から読み出
し、フィードフォワード制御を行うという作用を有す
る。
The position control device of the second means of the present invention collects the time after the start of acceleration of the position command, reads the feedforward coefficient corresponding to the time after the start of acceleration from the storage unit, and performs the feedforward control. Have an effect.

【0019】本発明の第3手段の位置制御装置は、位置
指令の減速終了前の時間を収集し、この減速終了前間か
らフィードフォワード係数を演算し、フィードフォワー
ド制御を行うという作用を有する。
The position control device of the third means of the present invention has the function of collecting the time before the end of deceleration of the position command, calculating the feedforward coefficient from before the end of deceleration, and performing feedforward control.

【0020】本発明の第4手段の位置制御装置は、位置
指令の減速終了前の時間を収集し、この減速終了前時間
に対応したフィードフォワード係数を記憶部から読み出
し、フィードフォワード制御を行うという作用を有す
る。
The position control device of the fourth means of the present invention collects the time before the end of deceleration of the position command, reads the feedforward coefficient corresponding to this time before the end of deceleration from the storage unit, and performs the feedforward control. Have an effect.

【0021】(実施の形態1)以下、本発明の実施の形
態1について説明する。図1の実施の形態1における位
置制御装置は、図7の従来のフィードフォワード制御を
用いた位置制御装置の構成に、加速フィードフォワード
係数演算部6を追加したものである。加速フィードフォ
ワード係数演算部6には、位置指令Pcの加速開始時か
らの経過時間である加速開始後時間tsが入力され、加
速開始後時間tsからフィードフォワード係数Kfを演
算する。算出されたKfはフィードフォワード量演算部
2に出力される。
(First Embodiment) The first embodiment of the present invention will be described below. The position control device according to the first embodiment shown in FIG. 1 is obtained by adding an acceleration feedforward coefficient calculation unit 6 to the configuration of the position control device using the conventional feedforward control shown in FIG. The acceleration feedforward coefficient calculation unit 6 receives the post-acceleration start time ts, which is the elapsed time from the start of acceleration of the position command Pc, and calculates the feedforward coefficient Kf from the post-acceleration start time ts. The calculated Kf is output to the feedforward amount calculation unit 2.

【0022】しかるに、従来のフィードフォワード制御
では、円弧軌跡開始点付近の円弧軌跡は飛び出す。そこ
で、加速開始時のフィードフォワード係数は初期値を通
常の値より小さくし、経過時間に伴い徐々に大きくすれ
ばよい。フィードフォワード係数初期値(加速開始時の
フィードフォワード係数値)をKfs、通常速度時のフ
ィードフォワード係数をKf0とすると、KfsとKf
0は数式(1)のような関係になる。
However, in the conventional feedforward control, the arc locus near the arc locus start point pops out. Therefore, the feedforward coefficient at the start of acceleration may be set to an initial value smaller than a normal value and gradually increased with the passage of time. If the feedforward coefficient initial value (feedforward coefficient value at the start of acceleration) is Kfs and the feedforward coefficient at normal speed is Kf0, Kfs and Kf
0 has a relationship as shown in Expression (1).

【0023】 Kfs < Kf0 ・・・・・・・・・・(1) 定常速度時のフィードフォワード係数Kf0は従来のフ
ィードフォワード制御で用いられた値を使用する。
Kfs <Kf0 (1) The feedforward coefficient Kf0 at the steady speed uses the value used in the conventional feedforward control.

【0024】加速開始後のフィードフォワード係数Kf
を加速開始後時間tsに応じて変化させる場合、Kfは
数式(2)から求める。
Feedforward coefficient Kf after acceleration is started
When changing according to the time ts after the start of acceleration, Kf is calculated from the equation (2).

【0025】 Kf=Kf0+Ks*ts ・・・・・・・(2) 加速開始時からフィードフォワード係数を制御する時間
を加速フィードフォワード係数制御時間Tsとすると、
係数Ksは数式(3)のようになる。
Kf = Kf0 + Ks * ts (2) If the time for controlling the feedforward coefficient from the start of acceleration is the acceleration feedforward coefficient control time Ts,
The coefficient Ks is as shown in Expression (3).

【0026】 Ks=(Kf0−Kfs)/Ts ・・・・(3) フィードフォワード係数Kfは加速開始時からTs経過
後、Kf0になる。Ts以降はフィードフォワード係数
はKf0を維持する。
Ks = (Kf0−Kfs) / Ts (3) The feedforward coefficient Kf becomes Kf0 after the lapse of Ts from the start of acceleration. After Ts, the feedforward coefficient maintains Kf0.

【0027】このように本実施の形態1では、加速開始
時のフィードフォワード係数Kfを小さくし、加速開始
後時間tsに伴いフィードフォワード係数Kfを徐々に
大きくすることにより、フィードフォワード量を滑らか
に変化させ、速度指令の急激な変化が抑えられる。この
ため速度制御系が速度指令に追従でき、円弧開始点付近
の円弧軌跡の位置ずれ(飛び出し)を減少させることが
できる。
As described above, in the first embodiment, the feedforward coefficient Kf at the start of acceleration is reduced and the feedforward coefficient Kf is gradually increased with the time ts after the start of acceleration, so that the feedforward amount is smoothed. By changing the speed command, rapid changes in the speed command can be suppressed. Therefore, the speed control system can follow the speed command, and the positional deviation (protrusion) of the arc locus near the arc start point can be reduced.

【0028】(実施の形態2)図2の実施の形態2は、
図1の実施の形態1における位置制御装置の構成におけ
る加速フィードフォワード係数演算部6の代わりに、加
速フィードフォワード係数記憶部7を設置したものであ
る。加速フィードフォワード係数記憶部7には、加速開
始後時間tsに対応したフィードフォワード係数Kfを
記憶するメモリがある。加速開始後時間tsが入力され
ると、加速開始後時間tsに対応したフィードフォワー
ド係数Kfがフィードフォワード量演算部2に逐次出力
する。本実施の形態2では、数式(2)などから加速開
始後時間ts対応したフィードフォワード係数Kfを予
め計算し、前記加速フィードフォワード係数記憶部のメ
モリの先頭アドレスから順に格納する。加速開始後時間
tsが入力されると、加速開始後時間tsに対応したア
ドレスのメモリからフィードフォワード係数Kfを読み
出し、フィードフォワード量演算部2に出力する。
(Embodiment 2) Embodiment 2 of FIG.
An acceleration feedforward coefficient storage unit 7 is installed in place of the acceleration feedforward coefficient calculation unit 6 in the configuration of the position control device in the first embodiment of FIG. The acceleration feedforward coefficient storage unit 7 has a memory that stores the feedforward coefficient Kf corresponding to the time ts after the start of acceleration. When the post-acceleration start time ts is input, the feedforward coefficient Kf corresponding to the post-acceleration start time ts is sequentially output to the feedforward amount calculation unit 2. In the second embodiment, the feedforward coefficient Kf corresponding to the post-acceleration start time ts is calculated in advance from the mathematical expression (2) and the like and stored in order from the top address of the memory of the acceleration feedforward coefficient storage unit. When the post-acceleration start time ts is input, the feedforward coefficient Kf is read from the memory at the address corresponding to the post-acceleration start time ts and is output to the feedforward amount calculation unit 2.

【0029】このように加速フィードフォワード係数記
憶部7では加速開始後時間tsに対応したフィードフォ
ワード係数Kfを検索してフィードフォワード量演算部
2に出力するだけであるので、フィードフォワード係数
Kfの演算時間が不要であり、短時間で処理できる。ま
た加速開始後時間tsとフィードフォワード係数Kfの
関係が数式で表せない場合、例えば実験的にフィードフ
ォワード係数Kfの制御方法が求められた場合でも、フ
ィードフォワード係数Kfの数値そのものを加速フィー
ドフォワード係数記憶部7に記憶させれば、容易に加速
開始後のフィードフォワード係数の制御が実現できる。
As described above, since the acceleration feedforward coefficient storage unit 7 only retrieves the feedforward coefficient Kf corresponding to the time ts after acceleration starts and outputs it to the feedforward amount calculation unit 2, the calculation of the feedforward coefficient Kf is performed. No time is required, and it can be processed in a short time. Further, when the relationship between the time ts after the start of acceleration and the feedforward coefficient Kf cannot be expressed by a mathematical expression, for example, even when the control method of the feedforward coefficient Kf is experimentally obtained, the numerical value of the feedforward coefficient Kf itself is used as the acceleration feedforward coefficient. If stored in the storage unit 7, control of the feedforward coefficient after the start of acceleration can be easily realized.

【0030】(実施の形態3)図3の実施の形態3にお
ける位置制御装置は、図7の従来のフィードフォワード
制御の構成に、減速フィードフォワード係数演算部8を
追加したものである。減速フィードフォワード係数演算
部8には、位置指令Pcが減速終了するまでの時間であ
る減速終了前時間teが入力され、減速終了前時間te
からフィードフォワード係数Kfを演算する。算出され
たKfはフィードフォワード量演算部2に出力される。
(Third Embodiment) A position control device according to a third embodiment shown in FIG. 3 is obtained by adding a deceleration feedforward coefficient computing section 8 to the conventional feedforward control configuration shown in FIG. A deceleration end time te, which is the time until the position command Pc ends deceleration, is input to the deceleration feedforward coefficient calculation unit 8, and the deceleration end time te is input.
The feedforward coefficient Kf is calculated from The calculated Kf is output to the feedforward amount calculation unit 2.

【0031】しかるに、従来のフィードフォワード制御
では、円弧軌跡終了点付近の円弧軌跡はへこむ。そこ
で、減速終了前のフィードフォワード係数Kfをフィー
ドフォワード係数の終了値まで徐々に大きくすればよ
い。フィードフォワード係数終了値(減速終了時のフィ
ードフォワード係数値)をKfe、通常速度時のフィー
ドフォワード係数をKf0とすると、KfsとKf0は
数式(4)のような関係になる。
However, in the conventional feedforward control, the arc locus near the arc locus end point is dented. Therefore, the feedforward coefficient Kf before the end of deceleration may be gradually increased to the end value of the feedforward coefficient. Assuming that the feedforward coefficient end value (feedforward coefficient value at the end of deceleration) is Kfe and the feedforward coefficient at normal speed is Kf0, Kfs and Kf0 have a relationship as shown in Expression (4).

【0032】 Kf0 < Kfe ・・・・・・・・・・(4) 定常速度時のフィードフォワード係数Kf0は従来のフ
ィードフォワード制御で用いられた値を使用する。
Kf0 <Kfe (4) The feedforward coefficient Kf0 at the steady speed uses the value used in the conventional feedforward control.

【0033】減速終了前のフィードフォワード係数Kf
を減速終了前時間teに応じて変化させる場合、減速終
了前にフィードフォワード係数を制御する時間を減速フ
ィードフォワード係数制御時間Teとすると、Kfは数
式(5)から求める。
Feedforward coefficient Kf before the end of deceleration
When changing according to the pre-deceleration end time te, the time for controlling the feedforward coefficient before the end of deceleration is defined as the deceleration feedforward coefficient control time Te, Kf is calculated from the equation (5).

【0034】 Kf=Kf0+Ke*(Te−te) ・・(5) 係数Keは数式(6)のようになる。Kf = Kf0 + Ke * (Te-te) (5) The coefficient Ke is given by the mathematical expression (6).

【0035】 Ke=(Kfe−Kf0)/Te ・・・・(6) フィードフォワード係数Kfはフィードフォワード係数
の減速制御開始からTe経過後、Kfeになる。
Ke = (Kfe−Kf0) / Te (6) The feedforward coefficient Kf becomes Kfe after the elapse of Te from the start of the feedforward coefficient deceleration control.

【0036】このように減速終了前にフィードフォワー
ド係数Kfを減速終了前時間teに伴いフィードフォワ
ード係数終了値Kfeまで徐々に大きくすることによ
り、フィードフォワード量を滑らかに変化させ,速度指
令の急激な変化が抑えられる。このため速度制御系が速
度指令に追従で、円弧終了点付近の円弧軌跡の位置ずれ
(へこみ)を減少させることができる。
As described above, the feedforward coefficient Kf is gradually increased to the feedforward coefficient end value Kfe with the pre-deceleration end time te before the deceleration end, whereby the feedforward amount is smoothly changed and the speed command is rapidly changed. Change is suppressed. Therefore, the speed control system can follow the speed command and reduce the positional deviation (dent) of the arc locus near the arc end point.

【0037】(実施の形態4)図4の実施の形態4は、
図3の位置制御装置の構成における減速フィードフォワ
ード係数演算部8の代わりに、減速フィードフォワード
係数記憶部9を設置したものである。減速フィードフォ
ワード係数記憶部9には、減速終了前時間teに対応し
たフィードフォワード係数Kfを記憶するメモリがあ
る。減速終了前時間teが入力されると、減速終了前時
間teに対応したフィードフォワード係数Kfがフィー
ドフォワード量演算部2に逐次出力する。本実施の形態
4では、数式(5)などから減速終了前時間te対応し
たフィードフォワード係数Kfを予め計算し、メモリの
先頭アドレスから順に格納する。減速終了前時間teが
入力されると、減速終了前時間teに対応したアドレス
のメモリからフィードフォワード係数Kfを読み出し、
フィードフォワード量演算部2に出力する。
(Embodiment 4) Embodiment 4 of FIG.
A deceleration feedforward coefficient storage unit 9 is installed in place of the deceleration feedforward coefficient calculation unit 8 in the configuration of the position control device in FIG. The deceleration feedforward coefficient storage unit 9 has a memory that stores the feedforward coefficient Kf corresponding to the pre-deceleration end time te. When the deceleration end time te is input, the feedforward coefficient Kf corresponding to the deceleration end time te is sequentially output to the feedforward amount calculation unit 2. In the fourth embodiment, the feedforward coefficient Kf corresponding to the pre-deceleration end time te is calculated in advance from Expression (5) and stored in order from the top address of the memory. When the deceleration end time te is input, the feedforward coefficient Kf is read from the memory at the address corresponding to the deceleration end time te,
Output to the feedforward amount calculation unit 2.

【0038】このように減速フィードフォワード係数記
憶部9では減速終了前時間teに対応したフィードフォ
ワード係数Kfを検索してフィードフォワード量演算部
2に出力するだけであるので、フィードフォワード係数
Kfの演算時間が不要であり、短時間で処理できる。ま
た減速終了前時間teとフィードフォワード係数Kfの
関係が数式で表せない場合、例えば実験的にフィードフ
ォワード係数Kfの制御方法が求められた場合でも、フ
ィードフォワード係数Kfの数値そのものを減速フィー
ドフォワード係数記憶部9に記憶させておけば、容易に
減速終了前のフィードフォワード係数の制御が実現でき
る。そして、実施の形態1、2のいずれかからの加速時
の処理を、実施の形態3、4のいずれかからの減速時の
処理を行うことができる。
As described above, the deceleration feedforward coefficient storage unit 9 only searches for the feedforward coefficient Kf corresponding to the pre-deceleration end time te and outputs it to the feedforward amount calculation unit 2. Therefore, the feedforward coefficient Kf is calculated. No time is required, and it can be processed in a short time. Further, when the relationship between the deceleration end time te and the feedforward coefficient Kf cannot be expressed by a mathematical expression, for example, even when the control method of the feedforward coefficient Kf is experimentally obtained, the numerical value of the feedforward coefficient Kf itself is set to the deceleration feedforward coefficient. If it is stored in the storage unit 9, control of the feedforward coefficient before the end of deceleration can be easily realized. Then, the process at the time of acceleration from any of the first and second embodiments can be performed, and the process at the time of deceleration from any of the third and fourth embodiments can be performed.

【0039】つぎに実施の形態1、3を用いたフィード
フォワード係数の制御をX、Yテーブルの制御を行う2
軸サーボ機構に適用し、円弧軌跡を描かせるシミュレー
ションの結果を説明する。
Next, the control of the feedforward coefficient using the first and third embodiments is performed by controlling the X and Y tables 2
The result of the simulation applied to the axis servo mechanism to draw an arc locus will be described.

【0040】図5は本シミュレーションにおける位置制
御装置の分配指令とフィードフォワード係数の関係を示
す。図5の分配指令とは、X軸、Y軸の合成分配指令を
表している。また、加速フィードフォワード係数制御時
間Tsは位置指令の加速時間Taの1.5倍の時間を設
定している。さらに減速フィードフォワード係数制御時
間Teは位置指令の減速時間Taと同じ時間を設定して
いる。またフィードフォワード係数初期値Kfsを0.
45、フィードフォワード係数定常値Kf0を0.7
2、フィードフォワード係数終了前値Kfeを0.99
としている。これらの値から加速開始後及び減速終了前
のフィードフォワード係数の計算式を作成し、加速フィ
ードフォワード係数演算部6及び減速フィードフォワー
ド係数演算部8でフィードフォワード係数の演算を行
う。このフィードフォワード係数の制御は、X軸、Y軸
とも同様の制御を行っている。またシミュレーションで
は直径10mmの円を6000mm/分の速度で円弧軌
跡を描かせる指令を行っている。
FIG. 5 shows the relationship between the distribution command of the position control device and the feedforward coefficient in this simulation. The distribution command in FIG. 5 represents a composite distribution command for the X axis and the Y axis. The acceleration feedforward coefficient control time Ts is set to 1.5 times the acceleration time Ta of the position command. Further, the deceleration feedforward coefficient control time Te is set to the same time as the deceleration time Ta of the position command. The feedforward coefficient initial value Kfs is set to 0.
45, constant feedforward coefficient Kf0 is 0.7
2. The value Kfe before the end of the feedforward coefficient is 0.99
And From these values, a formula for calculating the feedforward coefficient after the start of acceleration and before the end of deceleration is created, and the feedforward coefficient calculation unit 6 and the deceleration feedforward coefficient calculation unit 8 calculate the feedforward coefficient. The control of the feedforward coefficient is the same for the X axis and the Y axis. In the simulation, a command is given to draw a circular arc locus on a circle having a diameter of 10 mm at a speed of 6000 mm / min.

【0041】図6は、この円弧軌跡のシミュレーション
結果を拡大して示す。図6は指令半径5mmからの半径
方向のずれ分を拡大したものであり、1目盛りが0.0
1mmに相当する。点線の円が指令半径の円弧にあた
る。図6と図9の円弧軌跡のシミュレーション拡大図を
比較すれば明らかなように、加速開始後及び減速終了前
にフィードフォワード係数Kfを制御することにより、
円弧開始点付近の円弧軌跡の飛び出しと円弧終了点付近
の円弧軌跡のへこみを減少させ、円弧軌跡精度を向上さ
せることができる。このように本シミュレーションでは
従来の位置制御装置のフィードフォワード制御と比較し
て円弧軌跡精度が2倍以上向上している。
FIG. 6 shows an enlarged simulation result of the arc locus. FIG. 6 is an enlarged view of the deviation in the radial direction from the command radius of 5 mm, where one scale is 0.0
It corresponds to 1 mm. The dotted circle corresponds to the arc of the command radius. As is clear by comparing the simulation enlarged views of the arc loci of FIGS. 6 and 9, by controlling the feedforward coefficient Kf after the start of acceleration and before the end of deceleration,
The protrusion of the arc locus near the arc start point and the dent of the arc locus near the arc end point can be reduced, and the accuracy of the arc locus can be improved. As described above, in this simulation, the accuracy of the arc locus is more than doubled as compared with the feedforward control of the conventional position control device.

【0042】また、本シミュレーションにおいて加速時
間を変化させた場合、フィードフォワード係数加速制御
時間Tsと位置指令の加速時間Taとの倍率は最適値に
変化させる必要があるが、フィードフォワード係数減速
制御時間Teは、位置指令の減速時間Taと同じ時間で
よいことがシミュレーションにより確認されている。
When the acceleration time is changed in this simulation, the multiplication factor of the feedforward coefficient acceleration control time Ts and the position command acceleration time Ta must be changed to an optimum value. It has been confirmed by simulation that Te may be the same time as the deceleration time Ta of the position command.

【0043】さらに、本シミュレーションと位置制御系
の条件が異なる場合には、その位置制御系に最適なもの
に、フィードフォワード係数初期値Kfs、加速フィー
ドフォワード係数制御時間Ts、フィードフォワード係
数定常値Kf0、フィードフォワード係数終了値Kf
e、減速フィードフォワード係数制御時間Teのそれぞ
れを設定しなければならない。
Further, when the conditions of this simulation and the position control system are different, the optimum value for the position control system is the feedforward coefficient initial value Kfs, the acceleration feedforward coefficient control time Ts, and the feedforward coefficient steady value Kf0. , Feedforward coefficient end value Kf
e and the deceleration feedforward coefficient control time Te must be set.

【0044】なお、フィードフォワード係数Kfと加速
開始後時間tsと減速終了前時間teとの関係は数式
(2)、(6)のように一時関数で表すだけでなく、二
次関数などで表してフィードフォワード係数制御を行っ
てもよい。
The relationship between the feedforward coefficient Kf, the time ts after the start of acceleration and the time te before the end of deceleration is expressed not only by a temporary function as in the equations (2) and (6) but also by a quadratic function or the like. Feedforward coefficient control may be performed.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように、本発明の第1手段の位置
制御装置は、サーボ機構を制御する位置制御装置におい
て、位置指令の加速開始後にフィードフォワード係数を
制御して位置制御を行うので、位置指令の加速開始後の
位置ずれを減少することができる。特に円弧軌跡指令時
には、円弧開始点付近の円弧軌跡の飛び出しを低減し、
円弧軌跡精度を向上させることができる優れた効果を奏
するものである。
As described above, the position control device of the first means of the present invention controls the position by controlling the feedforward coefficient after the start of acceleration of the position command in the position control device for controlling the servo mechanism. The position deviation after the start of acceleration of the position command can be reduced. Especially when issuing an arc locus command, the jump out of the arc locus near the arc start point is reduced,
This has an excellent effect of improving the accuracy of the arc locus.

【0046】本発明の第2手段の位置制御装置は、加速
開始後時間に対応したフィードフォワード係数を予め記
憶しておくので、フィードフォワード係数の演算時間を
短縮して、位置指令の加速加速開始後の位置ずれを減少
することができ、また加速開始後時間とフィードフォワ
ード係数の関係が数式で表せない場合でも、容易に加速
開始後のフィードフォワード係数を制御して、位置指令
の加速開始後の位置ずれを減少することができ、特に円
弧軌跡指令時には、円弧開始点付近の円弧軌跡の飛び出
しを低減し、円弧軌跡精度を向上させることができる優
れた効果を奏するものである。
Since the position control device of the second means of the present invention stores the feedforward coefficient corresponding to the time after the start of acceleration in advance, the calculation time of the feedforward coefficient is shortened to start the acceleration acceleration of the position command. Even if the relationship between the time after the start of acceleration and the feedforward coefficient cannot be expressed by a mathematical expression, it is possible to easily control the feedforward coefficient after the start of acceleration and It is possible to reduce the positional deviation of the arc, and particularly when the arc locus is commanded, it is possible to reduce the protrusion of the arc locus near the arc start point and to improve the arc locus accuracy.

【0047】本発明の第3手段の位置制御装置は、サー
ボ機構を制御する位置制御装置において、位置指令の減
速終了前にフィードフォワード係数を制御して位置制御
を行うので、位置指令の減速終了前の位置ずれを減少す
ることができ、特に円弧軌跡指令時には、円弧終了点付
近の円弧軌跡のへこみを低減し、円弧軌跡精度を向上さ
せることができる優れた効果を奏するものである。
In the position control device of the third means of the present invention, in the position control device for controlling the servo mechanism, the feedforward coefficient is controlled before the end of the deceleration of the position command to perform the position control. It is possible to reduce the previous positional deviation, and particularly when an arc locus is commanded, it is possible to reduce the indentation of the arc locus near the arc end point and to improve the accuracy of the arc locus.

【0048】本発明の第4手段の位置制御装置は、減速
終了前時間に対応したフィードフォワード係数を予め記
憶しておくので、フィードフォワード係数の演算時間を
短縮して、位置指令の減速終了前の位置ずれを減少する
ことができ、また減速終了前時間とフィードフォワード
係数の関係が数式で表せない場合でも、容易に減速終了
前のフィードフォワード係数を制御して、位置指令の減
速終了前の位置ずれを減少することができ、特に円弧軌
跡指令時には、円弧終了点付近の円弧軌跡のへこみを低
減し、円弧軌跡精度を向上させることができる優れた効
果を奏するものである。
Since the position control device of the fourth means of the present invention stores the feedforward coefficient corresponding to the time before the end of deceleration in advance, the calculation time of the feedforward coefficient is shortened to the position before the end of deceleration of the position command. Even if the relationship between the pre-deceleration end time and the feedforward coefficient cannot be expressed by a mathematical expression, the feedforward coefficient before the deceleration end can be easily controlled to control the position command before the deceleration end. The positional deviation can be reduced, and particularly when an arc locus is instructed, the depression of the arc locus near the arc end point can be reduced, and the arc locus accuracy can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態1における位置制御装置の
ブロック構成図
FIG. 1 is a block configuration diagram of a position control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施の形態2における位置制御装置のブロッ
ク構成図
FIG. 2 is a block configuration diagram of a position control device according to the second embodiment.

【図3】同実施の形態3における位置制御装置のブロッ
ク構成図
FIG. 3 is a block configuration diagram of a position control device according to the third embodiment.

【図4】同実施の形態4における位置制御装置のブロッ
ク構成図
FIG. 4 is a block configuration diagram of a position control device according to the fourth embodiment.

【図5】同位置制御装置の分配指令とフィードフォワー
ド係数の変化の関係を示す特性線図
FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between a distribution command of the position control device and a change in a feedforward coefficient.

【図6】同位置制御装置の円弧軌跡のシミュレーション
拡大図
FIG. 6 is an enlarged view of a simulation of an arc locus of the position control device.

【図7】従来の位置制御装置のブロック構成図FIG. 7 is a block configuration diagram of a conventional position control device.

【図8】従来の位置制御装置の分配指令とフィードフォ
ワード係数の変化の関係を示す特性線図
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a distribution command of a conventional position control device and a change in a feedforward coefficient.

【図9】従来の位置制御装置の円弧軌跡のシミュレーシ
ョン拡大図
FIG. 9 is an enlarged view of a simulation of an arc locus of a conventional position control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 位置制御部 2 フィードフォワード量演算部 3 速度制御部 4 電流制御部 5 サーボモータ 6 加速フィードフォワード係数演算部 7 加速フィードフォワード係数記憶部 8 減速フィードフォワード係数演算部 9 減速フィードフォワード係数記憶部 1 Position control unit 2 Feedforward amount calculation unit 3 Speed control unit 4 Current control unit 5 Servo motor 6 Acceleration feedforward coefficient calculation unit 7 Acceleration feedforward coefficient storage unit 8 Deceleration feedforward coefficient calculation unit 9 Deceleration feedforward coefficient storage unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 敦実 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Atsumi Hashimoto 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】数値制御装置から指令された位置指令と位
置フィードバックから速度指令を作成する位置制御部
と、位置指令を微分して分配指令を求め、その分配指令
にフィードフォワード係数を乗算してフィードフォワー
ド量を作成するフィードフォワード量演算部と、前記速
度指令とフィードフォワード量を加算した速度指令と速
度フィードバックから電流指令を作成する速度制御部
と、電流指令を入力しサーボモータへ駆動電流を出力す
る電流制御部とを有し、前記サーボモータを制御する位
置制御装置において、位置指令の加速開始後に加速開始
後時間からフィードフォワード係数を演算する加速フィ
ードフォワード係数演算部を設け、演算されたフィード
フォワード係数を用いてフィードフォワード制御を行う
位置制御装置。
1. A position control section for creating a speed command from a position command and position feedback commanded by a numerical controller, a position command is differentiated to obtain a distribution command, and the distribution command is multiplied by a feedforward coefficient. A feedforward amount calculation unit that creates a feedforward amount, a speed control unit that creates a current command from the speed command and the speed feedback obtained by adding the speed command and the feedforward amount, and a drive current to the servo motor by inputting the current command. In the position control device for controlling the servo motor having an output current control unit, an acceleration feedforward coefficient calculation unit for calculating a feedforward coefficient from the time after the start of acceleration after the start of acceleration of the position command is provided and calculated. A position control device that performs feedforward control using a feedforward coefficient.
【請求項2】数値制御装置から指令された位置指令と位
置フィードバックから速度指令を作成する位置制御部
と、位置指令を微分して分配指令を求め、その分配指令
にフィードフォワード係数を乗算してフィードフォワー
ド量を作成するフィードフォワード量演算部と、前記速
度指令とフィードフォワード量を加算した速度指令と速
度フィードバックから電流指令を作成する速度制御部
と、電流指令を入力しサーボモータへ駆動電流を出力す
る電流制御部とを有し、前記サーボモータを制御する位
置制御装置において、位置指令の加速開始時に加速開始
後時間に対応したフィードフォワード係数を記憶する加
速フィードフォワード係数記憶部を設け、記憶されたフ
ィードフォワード係数を用いてフィードフォワード制御
を行う位置制御装置。
2. A position control section for creating a speed command from a position command and a position feedback commanded by a numerical controller, a position command is differentiated to obtain a distribution command, and the distribution command is multiplied by a feedforward coefficient. A feedforward amount calculation unit that creates a feedforward amount, a speed control unit that creates a current command from the speed command and the speed feedback obtained by adding the speed command and the feedforward amount, and a drive current to the servo motor by inputting the current command. In a position control device for controlling the servomotor, which has a current control unit for outputting, an acceleration feedforward coefficient storage unit for storing a feedforward coefficient corresponding to a time after acceleration start at the start of acceleration of a position command is provided and stored. Position control device that performs feedforward control using the adjusted feedforward coefficient.
【請求項3】数値制御装置から指令された位置指令と位
置フィードバックから速度指令を作成する位置制御部
と、位置指令を微分して分配指令を求め、その分配指令
にフィードフォワード係数を乗算してフィードフォワー
ド量を作成するフィードフォワード量演算部と、前記速
度指令とフィードフォワード量を加算した速度指令と速
度フィードバックから電流指令を作成する速度制御部
と、電流指令を入力しサーボモータへ駆動電流を出力す
る電流制御部とを有し、前記サーボモータを制御する位
置制御装置において、位置指令の減速終了前に、減速終
了前時間からフィードフォワード係数を演算する減速フ
ィードフォワード係数演算部を設け、演算されたフィー
ドフォワード係数を用いてフィードフォワード制御を行
う位置制御装置。
3. A position control section for creating a speed command from a position command and a position feedback commanded by a numerical controller, a position command is differentiated to obtain a distribution command, and the distribution command is multiplied by a feedforward coefficient. A feedforward amount calculation unit that creates a feedforward amount, a speed control unit that creates a current command from the speed command and the speed feedback obtained by adding the speed command and the feedforward amount, and a drive current to the servo motor by inputting the current command. In a position control device for controlling the servo motor, which has a current control section for outputting, a deceleration feedforward coefficient calculation section for calculating a feedforward coefficient from the deceleration end time before the position command deceleration is provided, Position control device that performs feedforward control using the adjusted feedforward coefficient.
【請求項4】数値制御装置から指令された位置指令と位
置フィードバックから速度指令を作成する位置制御部
と、位置指令を微分して分配指令を求め、その分配指令
にフィードフォワード係数を乗算してフィードフォワー
ド量を作成するフィードフォワード量演算部と、前記速
度指令とフィードフォワード量を加算した速度指令と速
度フィードバックから電流指令を作成する速度制御部
と、電流指令を入力しサーボモータへ駆動電流を出力す
る電流制御部とを有し、前記サーボモータを制御する位
置制御装置において、位置指令の減速終了前に、減速終
了前時間に対応したフィードフォワード係数を記憶する
減速フィードフォワード係数記憶部を設け、記憶された
フィードフォワード係数を用いてフィードフォワード制
御を行う位置制御装置。
4. A position control unit for creating a speed command from a position command and a position feedback commanded by a numerical controller, a position command is differentiated to obtain a distribution command, and the distribution command is multiplied by a feedforward coefficient. A feedforward amount calculation unit that creates a feedforward amount, a speed control unit that creates a current command from the speed command and the speed feedback obtained by adding the speed command and the feedforward amount, and a drive current to the servo motor by inputting the current command. A position control device for controlling the servo motor, which comprises a current control unit for outputting, is provided with a deceleration feedforward coefficient storage unit for storing a feedforward coefficient corresponding to a pre-deceleration end time before the deceleration end of the position command. , Position control device for performing feedforward control using stored feedforward coefficient
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