JPS60169909A - 同期駆動システムの制御方法 - Google Patents

同期駆動システムの制御方法

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JPS60169909A
JPS60169909A JP2556684A JP2556684A JPS60169909A JP S60169909 A JPS60169909 A JP S60169909A JP 2556684 A JP2556684 A JP 2556684A JP 2556684 A JP2556684 A JP 2556684A JP S60169909 A JPS60169909 A JP S60169909A
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JP
Japan
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servo system
servo
output
compensation
master
Prior art date
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JP2556684A
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English (en)
Inventor
Yoshinari Sasaki
能成 佐々木
Yasuo Ozaki
尾崎 安男
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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
    • G05B19/19Numerical 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
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/50Machine tool, machine tool null till machine tool work handling
    • G05B2219/50228Synchronize two slides, portal gantry, raising, moving

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、マシニングセンタ等で用いる同期駆動シス
テムにおいて正確な同期駆動を行なうための制御方法に
関する。
第1図(^)は自動的に何種類もの工具を交換しながら
各種の加工作業を行なうことができるマシニングセンタ
の一例を示す正面図、同図(B)はその側面図であり、
作業テーブルlの回転軸IAの両側には駆動源としての
モータ2及び3が結合されており、モータ2を中心とし
て構成される第1のサーボ系及びモータ3を中心として
構成される第2のサーボ系の同期した動作によって、作
業テーブルlが図示P−Q方向へアンバランスを生じる
ことなく円滑に回動されるようになっている。
このような作業テーブルlのように比較重重;、+、の
大きい制御対象においては、その動作を円滑かつ安定さ
せるために、両側から別々のサーボ系によって駆動する
方が良い場合があるが、このような制御系では2台のサ
ーボ系を同期させて駆動する必要がある。というのは、
サーボ系の構成要素であるねじ等のピッチが2台のサー
ボ系で異なっていたり、歯車にバックラッシュがあった
り、2台のサーボ系の応答特性が異なっていたりするた
めに、2台のサーボ系を独立して制御したのでは、2台
のサーボ系の出力が相互に異なり、かえって制御対象に
悪影響を及ぼすことになるからである。よって、この発
明の目的は、このような2台のサーボ系で成る同期駆動
システムを良好に制御するための制御方法を提供するこ
とにある。
以下にこの発明を説明する。
この発明は、t51のサーボ系及び第2のサーボ系で成
り、第1のサーボ系及び第2のサーボ系の出力を一致さ
せることが必要な同期駆動システムの制御方法に関し、
サーボ系の目標値を第1のサーボ系及び第2のサーボ系
にそれぞれ入力すると共に、第1のサーボ系の出力と第
2のサーボ系の出力との差を補償系に入力し、この補償
系の出力を第2のサーボ系に入力するようにしたもので
ある。
第2図はこの発明方法を実現する制御系のブロック構成
図であり、目標値0衣が第1のサーボ系としてのマスタ
サーボ系11及び第2のサーボ系としてのスレーブサー
ボ系12に入力されるとノ(に、マスタサーボ系11の
出力θM1とスレーブサーボ系12の出力θM2との偏
差θ−を入力とする補償系13の出力Ocがスレーブサ
ーボ系12に入力されている。つまり、スレーブサーボ
系12に対してはマスタサーボ系l!の出力θ旧を目標
値とみなして直列補償が行なわれると共に、マスクサー
ボ系11の出力OM1が追従すべき真の目標値θ零によ
るフィードフォワード制御が行なわれていることになる
。なお、図では省略しているが、マスターサーボ系11
及びスレーブサーボ系12自体においてもフィードバッ
ク系となっている。
この発明方法をマシニングセンタの作業テーブルlの回
動に適用した場合を以下に説明する。まず、マスタサー
ボ系11はサーボモータ23を使って第3図に示す典型
的なサーボ系のブロック構成をなしているものとする。
目標設定器21によって設定される作業テーブルlの角
度目標jdt O本と、ポテンショメータ、レゾルバ等
の位置検出器25によって検出される実際の作業テーブ
ルlの角度θMlとの差が増幅器22で適度に増幅され
、増幅電圧がサーボモータ23に印加される。サーボモ
ータ23は、増幅?a22及びサーボモータ23で構成
される回路に流れる電流に比例したトルクを発生し、こ
の発生トルクによって作業テーブルlが伝達系24を介
して回動されるようになっている。
このような構成において、増幅器229位置検出器25
サーボモータ23の回路等は、作業テーブル1の動きに
比べて充分応答が速いために各機能を遅れのない定数と
みなすことが可能であるから、作業テーブルlの慣性能
率によってマスクサーボ系11は2次系となり、目標値
0本から実際の角IKOH1までの伝達間数Gl (s
)はと表わすことができる。なお、分母の定数項β1と
分子β1は一致しており、このマスタサーボ系11はい
わゆるl型の制御系であって、目標値0本のステップ状
の変化に対しては定常偏差なく追従できる制御系である
、 また、スレーブサーボ系12もマスタサーボ系11と同
様に構成されているものとし、作業テーブル1の目標値
0本からスレーブサーボ系12の位置検出器によって検
出される作業テーブルlの実際の角度θM2までの伝達
関数02 (5)はと表わされるものとする。
このようなマスタサーボ系11及びスレーブサーボ系1
2において、各パラメータをたとえばα1=α2=80
.β1=1440.β2−1200として、まず第4図
に示すように補償のない場合の目標値0本に対する、マ
スタサーボ系11の出力QMIとスレーブサーボ系12
の出力”M2との偏差θ8の応答を調べるために、目標
値θ木を5図(A)に示すようにステップ状、あるいは
同図(8)に示すようにランプ状に変化させて、これに
対する偏差0−のステップ応答、あるいはランプ応答を
計算する。この場合の偏差θdのステップ応答が第6図
(A)のI5となり、マスタサーボ系11及びスレーブ
サーボ系12はいわゆるl型のサーボ系であるので、補
償しなくても両者の出力は最終的にはステップ状の目標
値0本に追従し、従って偏差θdも零になることが確認
できる。これに対して、偏差θ4のランプ応答は第6図
(B)のIRとなり、定常偏差が存在している。
次に、第7−に示すように、補償系13を比例動作、つ
まり補償系13の伝達関数Gc (5)をG((sE 
Kp ・・・・・・・・・(3)として、たとえばに、
−0,3と設定して同様に偏差θdのステップ応答及び
ランプ応答を計算する。この場合の偏差Odのステップ
応答が第6図(A)の115となり、補償のない場合に
比べて零に速く整定している。また、偏差θdのランプ
応答は第6(B)のII□となり、補償のない場合に比
べて定常偏差が減少している。
さらに、第8図に示すように補償系13は比例動作に微
分動作を加えたもの、つまり補償系13の伝達関数Gc
 (3)を Gc (g) −Kp(1+に、1 m) ・・・”・
・・・C4)として、たとえばに、=lOO,K d 
−0,015と設定し、同様に偏差Odのステップ応答
及びランプ応答を計算する。ステップ応答は第9図(A
)の■・、となり、1Z述の2例に比べてさらに零に速
く整定すると共に、ピーク値の2桁程度減少して−1[
“常に小さくなっている。また、ランプ応答は:59図
(B)の■□となり、補償のない場合に比べて定常偏差
も2桁程度減少している。
また、第1O図に示すように補償系13を比例動作に積
分動作を加えたもの、つまり補償系13の伝達関数Gc
 (S)を として、たとえばに、=4.0. Ki =20−0と
設定して、偏差θ、のステップ応答及びランプ応答を計
算すると、それぞれ第11図(A)、(B)に示すよう
になり、上述の比例動作の場合と比較すると、ステップ
応答のピーク値は半減すると共に、ランプ応答のピーク
値も1桁減少し、しかも0.3秒程度でほとんど零にな
って、?常4!差はなくなっている。
以、lZのように比例要素だけの場合に比べて、比例要
素+微分要素の場合には、ステー2プ応答、ランプ応答
共に誤差Odのピーク値が著しく小さくなり、比例要素
+積分要素の場合には、ランプ応答に対しても定常偏差
がなくなるという利点があるので3要素を組合わせて、
第12図に示すように補償系13を比例要素、積分要素
及び微分要素を加えたもの、つまり補償系13の伝達関
数 として、K、=100.に蕾=20.0. Ka−0,
01と設定して、偏差θ、のステップ及びランプ応答を
計算すると、それぞれ第9図(A)のv5.同図(B)
のVRとなり、ステップ応答もランプ応答もピーク値が
比例要素+微分要素の場合と同程度で、しかもランプ応
答の定常偏差が零となっている。
ここで、目標値0本から偏差Odまでの伝達関数Ga 
(s)を計算すると。
となる。(1)及び(2)式より ・・・・・・・・・(8) であり、補償系I3が積分要素を含めば、補償系13の
伝達関数Gc (S)はl!cj、の系であるから・・
・・・・・・・(8) となる。従って、(7)〜(8)式より、 Ga (5
)及びスレーブサーボ系12が共にステップ入力に定常
偏差でなしで追従し得ることから成立つ(8)式と、補
償系13が積分要素を含んでいることから成立つ(9)
式とによって、目標値Odのランプ状の変化に対して、
偏差θdは定常偏差なく零となり、マスタサーボ系11
の出方とスレーブサーボ系12の出力とは一致すること
になる。
以−に要するに、比例要素はマスタサーボ系11とスレ
ーブサーボ1系12の位置の差である位置偏差を零に近
づけるように作用し、微分要素は位置偏差の変化に迅速
に応答すると共に、その応答変化を小さくするように作
用する。また、積分要素は微小な位置偏差をとらえて零
にするような作用を行ない、上記各要素を2つ以上組合
せると、個々の効果の複合的な効果を生じるのみならず
、新たな効果をも生じる。たとえばシステムの安定性が
強まったり、パラメータの設定値の幅が広がったりする
なお、実際のマシニングセンタにおける作業テーブル1
の回動において、目標値o零を0本1からθ准2に変化
させる際には、第13図に示すように目標値θ攻をθ零
1から小きざみに増加させて各ステップ毎にピッチ誤差
、バックラッシュ誤差を訂正しつつo零2に到達するよ
うにしているから、特に上述の比例要素+積分要素+微
分要素の場合には充分に実用に供することがIj(能で
ある。
以上のようにこの発明の方法によれば、シミュレーショ
ン例で示したように、同期駆動システムにおける2台の
サーボ系の出力を補償のない場合に比べて誤差を少なく
、しかも迅速に一致させることが可能となり、また目標
値のランプ状の変化にも追従させることもできる。
【図面の簡単な説明】 第1図(A)はマシニングセンタの一例の正面図、同図
(B)はその側面図、第2図はこの発明の方法を示すブ
ロック構成図、第3図はマスタサーボ系のブロック構成
図、第4図は同期駆動システムの補償のない場合のブロ
ック構成図、第5図(A)は目標値のステップ状の変化
、同図(B)はランプ状の変化を示す図、第6図(A)
はステップ応答例、同図(B)はランプ応答例、第7図
は補償系を比例要素とした場合のブロック構成図、第8
図は補償系を比例動作に微分動作を加えたものとした場
合のブロック構成図、第9図(A)はステップ応答例、
同図(13)はランプ応答例、第1θ図は補償系を比例
動作に積分動作を加えたものとした場合のブロック構成
図、第11図(A)はステップ応答例、同図(B)はラ
ンプ応答例、:fS12図は補償系を比例要素+積分要
素+微分要素とした場合のブロック構成図、第13図は
実際のマシニングセンタの作業テーブルの回動における
目標値の変化の様子を示す図である。 1・・・作業テーブル、2・・・第1のサーボ系、3・
・・第2のサーボ系、11・・・マスタサーボ系、12
・・・スレーブサーボ系、 13・・・補償系、21・
・・目標値設定器、22・・・増幅器、23・・・サー
ボモータ、24・・・伝達系、25・・・位置検出器。 出願人代理人 安 形 雄 三 θd 蔓 6 図 Aし 7 図 第 6 図 蒔間(Sec) 基 10 図 第 12 図 4 13 図 酵開

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1のサーボ系及びt52のサーボ系で成り、前
    記第1のサーボ系及び第2のサーボ系の出力を一致させ
    ることが必要な同期駆動システムの制御方法において、
    サーボ系の目標値を前記第1のサーボ系及び第2のサー
    ボ系にそれぞれ入力すると共に、前記第1のサーボ系の
    出力と前記第2のサーボ系の出力との差を補償系に人力
    し、この補償系の出力を前記第2のサーボ系に入力する
    ようにしたことを特徴とする同期駆動システムの制御方
    法。
  2. (2)前記補償系を比例動作とするようにした特許請求
    の範囲第1項に記載の同期駆動システムの制御方法。
  3. (3)前記補償系を比例動作と微分動作を加えたものと
    するようにした特許請求の範囲第1項に記載の同期駆動
    システムの制御方法。
  4. (4)前記補償系を比例動作と積分動作を加えたものと
    するようにした特許請求の範囲第1項に記載の同期駆動
    システムの制御方法。
  5. (5)前記補償系を比例動作、積分動作及び微分動作を
    加えたものとするようにした特許請求の範囲第1項に記
    載の同期駆動システムの制御方法。
JP2556684A 1984-02-14 1984-02-14 同期駆動システムの制御方法 Pending JPS60169909A (ja)

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JP2556684A JPS60169909A (ja) 1984-02-14 1984-02-14 同期駆動システムの制御方法
GB08503239A GB2156100B (en) 1984-02-14 1985-02-08 Method and system for controlling synchronous drive systems
DE19853504889 DE3504889A1 (de) 1984-02-14 1985-02-13 Vorrichtung und verfahren zum regeln von synchronantriebseinrichtungen
US07/099,117 US4761597A (en) 1984-02-14 1987-09-21 Method and system for controlling synchronous drive systems

Applications Claiming Priority (1)

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JP2556684A JPS60169909A (ja) 1984-02-14 1984-02-14 同期駆動システムの制御方法

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JPS60169909A true JPS60169909A (ja) 1985-09-03

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JP (1) JPS60169909A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5812396A (en) * 1995-03-02 1998-09-22 Canon Kabushiki Kaisha Synchronous positioning control apparatus and control method thereof
US5917294A (en) * 1995-08-31 1999-06-29 Canon Kabushiki Kaisha Synchronization control apparatus and method

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