JPS61190604A - Position control method for feedback control - Google Patents

Position control method for feedback control

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JPS61190604A
JPS61190604A JP3190885A JP3190885A JPS61190604A JP S61190604 A JPS61190604 A JP S61190604A JP 3190885 A JP3190885 A JP 3190885A JP 3190885 A JP3190885 A JP 3190885A JP S61190604 A JPS61190604 A JP S61190604A
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JP
Japan
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target command
speed
command position
feedback
control
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JP3190885A
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Japanese (ja)
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Makoto Asada
麻田　真
Yoshito Kato
加藤　由人
Masao Kawase
昌男 川瀬
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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Abstract

PURPOSE:To improve the locus precision by compensating a target command position in consideration of a servo delay quantity in the position control using feedback. CONSTITUTION:A main control part 1 which outputs a target command position Pc on a basis of teaching and a servomotor 2 are provided, and a speed detector 3 and a position detector 4 are provided in the output side of this motor 2. The detection signal from the position detector 4 has the sign inverted and is added to the target command position Pc as a feedback position Pf and is added to a signal, which is obtained by inverting the sign of a feedback speed Vf from the speed detector 3, through an amplifier 5. The motor 2 is driven through an amplifier 6 by this addition output. In this case, the servo delay quantity is estimated on a basis of an operation speed V0 for the preceding operation between an operation start position P0 and a position P1 to calculate a compensated target command position P2a, and an operation speed V1 between positions P1 and P2a is operated to drive the motor. Thus, the position control is performed in consideration of the servo delay quantity with respect to each target command position P.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ロボットや数値制御（ＮＣ）装置などに用い
られるフィードバック制御における位置制御方法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a position control method in feedback control used in robots, numerical control (NC) devices, and the like.

し従来の技術］ 従来、この種の位置制御Ｉ　（ＦＴＰ制御）では、たと
えば、１１１６１１部から出力される各軸の目標指令位
置と、各軸のサーボモータの出力のフィードバック位置
との差に基いて、この差に比例した速度で各軸のサーボ
モータを速度制御している。すなわち、サーボモータへ
の指令速度ＶＣは、主制御部からの目標指令位置Ｐｃと
実際のサーボモータの動きのフィードバック位［Ｐｆか
ら、ＶＣ−Ａ　（Ｐｃ−Ｐｆ）（Ａはループゲイン）の
関係に従って求められる。Conventionally, in this type of position control I (FTP control), for example, the control is based on the difference between the target command position of each axis output from the 111611 section and the feedback position of the output of the servo motor of each axis. The servo motor for each axis is controlled at a speed proportional to this difference. In other words, the command speed VC to the servo motor is determined by the relationship between the target command position Pc from the main control unit and the feedback position of the actual servo motor movement [Pf, VC-A (Pc-Pf) (A is the loop gain). It is required according to the following.

〔発明が解決しようとする問題点］ しかし、この指令信号ＶＣに従ってモータを動作させる
と、実際のモータは指令速度に直ちに追随できないため
、モータの勤ぎと目標指令位置との間には、ｖｃ／Ａの
大きさのサーボ遅れが生じる。[Problems to be Solved by the Invention] However, when the motor is operated according to this command signal VC, the actual motor cannot immediately follow the command speed, so there is a difference in VC between the motor movement and the target command position. /A servo delay occurs.

従来の制卸方法では、主制罪部で上記サーボ遅れを考慮
しないで、目標指令位ＩＰｃを求めている。このため、
第７図に示すように、たとえば、２軸の制御では、８１
〜１２間で、ティーチング動作として２点鎖線Ｔで示す
軌跡を通るように設定したにもかかわらず、上記サーボ
遅れのため、実線Ｒの軌跡を通り、軌跡精度を低下させ
ていた。In the conventional control method, the main control section calculates the target command position IPc without considering the servo delay. For this reason,
As shown in FIG. 7, for example, in two-axis control, 81
Although the teaching operation was set to follow the trajectory shown by the two-dot chain line T between 12 and 12, due to the servo delay, the teaching operation passed the trajectory shown by the solid line R, reducing the trajectory accuracy.

本発明は、上記従来の問題点を解消するためになされた
もので、動作対染物の軌跡制御を精度よく行なうことの
できるフィードバック制御における位置制御方法を提供
することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a position control method in feedback control that can accurately control the trajectory of a dyed object.

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を解決するためになされた本発明は、目標指令
位置と動作対象物との現位置との間の距離に応じた速度
で目標指令位置に動作対象物が移動するようにフィード
バック制御を行なう位置制御方法において、・ ティーチングされた目標指令位置に、動作対象物のサー
ボ遅れ間を加算した補正目標指令位置を求め、この補正
目標指令位置を目標指令位置としてフィードバック制御
に用いることを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] The present invention, which has been made to solve the above object, moves an operating object to a target command position at a speed corresponding to the distance between the target command position and the current position of the operating object. In a position control method that performs feedback control to move an object, - Find a corrected target command position by adding the servo delay time of the operating object to the taught target command position, and use this corrected target command position as the target command position. This is characterized by its use in feedback control.

［作用］ フィードバック制御におけるサーボ遅れ量を、実測によ
り、またはサーボモータの動作速度に基づいて求め、こ
のサーボ遅れ量をティーチングによる目標指令位置に加
算して補正目標指令位置を求める。この補正目標指令位
置に向けて動作対象物が移動するとき、目標指令位置に
到達する時刻は、サーボ遅れがないと仮定した時刻とほ
ぼ同時刻となる。すなわち、目標指令位置の補正により
動作対象物の移動速度が速くなるので、サーボ遅れ量を
加味した速度でフィードバック制御が行なわれることに
なる。したがって、動作対象物の軌跡精度が向上する。[Operation] The servo delay amount in feedback control is determined by actual measurement or based on the operating speed of the servo motor, and the corrected target command position is determined by adding this servo delay amount to the target command position determined by teaching. When the operating object moves toward this corrected target command position, the time at which it reaches the target command position is approximately the same time as the time assuming that there is no servo delay. That is, since the moving speed of the object to be operated is increased by correcting the target command position, feedback control is performed at a speed that takes into account the amount of servo delay. Therefore, the accuracy of the trajectory of the moving object is improved.

［実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。[Example〕 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第１図は同実施例による単軸フィードバック制御を示す
ブロックである。同図において、１はティーチングに基
いて目標指令位置Ｐｃを出力する主Ｉｌｌ　１１１部、
２はサーボモータで、このモータ２の出力側には、速度
検出器３および位置検出器４が設けられている。上記位
置検出器４からの検出信号は、フィードバック位置Ｐｆ
として上記目標指令位置Ｐｃに符号を反転させて加算さ
れ、この加算出力は、増幅器５で増幅されて、さらに、
速度検出器３からのフィードバック速度ｖｆの符号を反
転させたものと加算される。この加算出力は増幅器６で
増幅されてサーボモータ２を駆動する。FIG. 1 is a block diagram showing single-axis feedback control according to the same embodiment. In the figure, 1 is a main Ill 111 unit that outputs a target command position Pc based on teaching;
Reference numeral 2 denotes a servo motor, and a speed detector 3 and a position detector 4 are provided on the output side of the motor 2. The detection signal from the position detector 4 is the feedback position Pf
is added to the target command position Pc with the sign reversed, and this addition output is amplified by the amplifier 5, and further,
It is added to the feedback speed vf from the speed detector 3 with its sign inverted. This added output is amplified by an amplifier 6 and drives the servo motor 2.

上記構成において、主制御部１からの目標指令位置ＰＣ
とフィードバック位置Ｐｆの偏差に基づき、 ｖｃ−ＡＩ　（Ｐｃ−Ｐｆ）・・・■ により動作速度が設定され、さらにフィードバック速度
ｖｆとにより速度＄り御が行なわれる。In the above configuration, the target command position PC from the main control section 1
Based on the deviation between the feedback position Pf and the feedback position Pf, the operating speed is set by vc-AI (Pc-Pf)...■, and the speed is further controlled by the feedback speed vf.

ところで、本実施例では、軌跡粘度の向上を図るため次
のような動作が行なわれる。By the way, in this embodiment, the following operation is performed in order to improve the trajectory viscosity.

すなわら、第２図に示すようにＰＯからｐｎまで動作制
御させる場合に、この間をＰＯ→Ｐ１゜Ｐｌ　−＋Ｐ２
　、Ｐ２−＋ｐ３−ｐｎ−１−＋ｐｎの（ｎ−１）個の
区間に分け、各区間にて位置制御を行なう方法を第３図
のフローチャートにしたがって説明する。なお、カッコ
内に示す番号は処理ステップを表わず。In other words, when controlling the operation from PO to pn as shown in FIG.
, P2-+p3-pn-1-+pn, and a method of performing position control in each section will be explained with reference to the flowchart of FIG. Note that the numbers in parentheses do not represent processing steps.

いま、動作開始位置ＰＯで制御を開始するに際して（１
００）　、ＰＯ−＋Ｐｉ間の動作速度ｖＯが、目標指令
位置ｐｃにＰｌ、フィードバック位置Ｐｆ’１．：ＰＧ
をそれぞれ上式■に代入して求められた後（１０２＞、
Ｐｌへ動作する（１０４）。そしてＰｌへ動作した後、
次の目標指令位置Ｐ２が補正されて補正目標指令位置ｐ
２　ａが求められる。Now, when starting control at the operation start position PO, (1
00), the operating speed vO between PO-+Pi is Pl at the target command position pc, and the feedback position Pf'1. :PG
After substituting each into the above formula ■, (102>,
It operates to Pl (104). And after operating to Pl,
The next target command position P2 is corrected and the corrected target command position p
2 a is required.

（１０６）。すなわち、前回のＰＯ→Ｐ１間の動作時に
おける動作速度ＶＯに基づいて、Ｐ１→Ｐ２ｆｌｌのサ
ーボ遅れ量をＶＯ／Ａ１［ただし、Ａ１は位置ループゲ
インコと推定し、次式 ％式％ により補正目標指令位置ｐ２ａを算出する（１０６）。(106). That is, based on the operating speed VO during the previous operation from PO to P1, the servo delay amount from P1 to P2 is VO/A1 [However, A1 is estimated to be the position loop gain coefficient, and the correction target command is calculated using the following formula % formula % A position p2a is calculated (106).

次に、上式■により目標指令位置、フィードバック位置
Ｐｃ、Ｐｆとして、それぞれＰ２　ａ、　Ｐｌを代入し
て、Ｐ１→ｐ２ａ間の動作速度ｖ１を演算した後（１０
８）、補正目標指令位置Ｐ２　ａへ動作する（１１０）
。そして、目標指令位置Ｐ２に到達しまたはそれ以前に
、次の補正目標指令位１１ｉｐ３ａを痺出しく１１２＞
、ついで動作速度ｖ２を算出してから（１１４）、補正
目標指令位″ＩＩＰ３ａへ動作する（１１６）。同様な
ステップが繰り返し実行され、各区分を通過する。Next, by substituting P2 a and Pl as the target command position and feedback position Pc and Pf, respectively, using the above formula (■) and calculating the operating speed v1 between P1 → p2a (10
8), moves to corrected target command position P2 a (110)
. Then, upon reaching or before reaching the target command position P2, the next corrected target command position 11ip3a is set 112>
Then, after calculating the operating speed v2 (114), the operation is performed to the corrected target command position "IIP3a" (116). Similar steps are repeatedly executed to pass through each section.

なお、上記目標指令位置の補正式は ｐ　ｉ　＋１　ａ−ｐ　ｉ　＋ｖ　ｉ−１／Ａ　Ｉ（ｉ
−１〜ｎ−２） で表わされる。そして、最終目標の指令位１ｆＰｎの１
つ手前のｐｎ−１では、Ｐｎ−１へ動作した後（１５０
）　、Ｐｎ−１−＋Ｐｎ間の動作速ａを演算して（１５
２）、Ｐｎへ動作して（１５４）、Ｐｎへ到着すること
により（１５６）制御を終了する。Note that the above correction formula for the target command position is p i +1 a-p i +v i-1/A I(i
-1 to n-2). Then, 1 of the final target command position 1fPn
In the previous pn-1, after moving to Pn-1 (150
), calculate the operating speed a between Pn-1-+Pn (15
2), moves to Pn (154), and ends the control by arriving at Pn (156).

このとき、最終目標指令位ｆｆ１Ｐｎについては、その
位置に停止する必要があるから、補正が行なわれない。At this time, the final target command position ff1Pn is not corrected because it is necessary to stop at that position.

したがって、各目標指令位［Ｐ２　、Ｐ３・・・Ｐｉが
補正されて、この補正された補正目標指令位置Ｐ２　ａ
、　ｐ３　ａ−Ｐ　ｉ　＋　ｌａで動作対象物がｔｉｌ
ｌ　Ｉｎされるので、目標指令位置に到達する時刻は、
サーボ遅れがないと仮定した時刻とほぼ同時刻となる。Therefore, each target command position [P2, P3...Pi is corrected, and the corrected target command position P2 a
, p3 a−P i + la, the object of motion is til
l In, so the time to reach the target command position is
This is almost the same time assuming there is no servo delay.

すなわち、目標指令位置の補正により動作対象物の移動
速度が速くなるので、サーボ遅れ量を加味した速度でフ
ィードバック制御が行なわれる。That is, since the moving speed of the object to be operated increases by correcting the target command position, feedback control is performed at a speed that takes into account the amount of servo delay.

すなわち、各目標指令位置Ｐ２・・・Ｐｎ−１に対して
はナーボ遅れ量を加味した上で位置制御が行なわれるた
め、ＰＯ→Ｐｎの動作時の軌跡制御誤差をきわめて少な
くすることができる。That is, since position control is performed for each target command position P2...Pn-1 after taking into account the amount of nervo delay, the trajectory control error during the operation from PO to Pn can be extremely reduced.

なお、上記実施例では、サーボ遅れ量を前回の区間での
速度により求めたが、第４図のフローチャートに示すよ
うに、実際のサーボ遅れ量を実測して行なってもよい。In the above embodiment, the servo delay amount is determined based on the speed in the previous section, but it may be determined by actually measuring the actual servo delay amount, as shown in the flowchart of FIG.

すなわち、動作対象物を実際に駆動したときに生じる軌
跡誤差を測定し、この誤差をティーチングにより設定さ
れた目標指令位置に加える制御プログラムを作成する。That is, a control program is created that measures the trajectory error that occurs when the object to be operated is actually driven, and adds this error to the target command position set by teaching.

つまり、第４図に示すように、補正処理を行なうステッ
プ（２０６，２０７，２１２，２１４）では、軌跡誤差
（Ｐｃ−Ｐｆ）ｉ−１を実測してこれを目標指令位置Ｐ
　ｉ　＋１に加算して、補正目標指令位置Ｐｉ＋　１ａ
　（−Ｐｉ＋　１＋　（Ｐｃ−Ｐｆ）　１−１）を求め
ることにより行なうことができる。また、第５図は、補
正目標指令位置を演算するにあたって、前回の速度のみ
でなく、前々回の速度をも用いることにより、補正精度
を向上させることをねらった処理のフローチャートであ
る。すなわち、たとえば、目標指令位置Ｐ３を補正する
のに（３１２＞、前回の速度■１の他に前々回の速度ｖ
Ｏの速度を補正のパラメータとして加えて、つまり、そ
の速度差（ｖｌ　−ｖＯ）も補正値として加算している
。これを次式の一般式で表わす。That is, as shown in FIG. 4, in the steps (206, 207, 212, 214) for performing the correction process, the trajectory error (Pc-Pf) i-1 is actually measured and calculated as the target command position P.
i +1 and corrected target command position Pi+ 1a
This can be done by finding (-Pi+ 1+ (Pc-Pf) 1-1). Further, FIG. 5 is a flowchart of a process aimed at improving the correction accuracy by using not only the previous speed but also the speed before the previous time when calculating the corrected target command position. That is, for example, to correct the target command position P3 (312>, in addition to the previous speed ■1, the previous speed v
The speed of O is added as a correction parameter, that is, the speed difference (vl - vO) is also added as a correction value. This is expressed by the following general formula.

ｐ　ｉ　＋＋　Ｂ−ｐ　ｉ　＋＋　＋　−（ｖｎ−１＋
＾１ （ｖ　ｉ　−＋−ｖ　ｉ　−２）　） −Ｐ　ｉ　−ｚ　　＋　−（２Ｖ　ｉ−＋＾１ −ｖｉ−２） ただし、ｖ　ｉ　−＋　：前回の速度 ｖｉ−２：前々回の速度 Ｐｉ＋＋ａ：補正目標指令位置 Ｐｉ＋＋ニブログラム上の目標 指令位置 これにより、前回のサーボ遅れ量に加えて、サーボ遅れ
闇の時間変化も含めて補正がかかるため軌跡制御Ｘｌ誤
差を一段と小さくすることができる。p i ++ B-p i ++ + −(vn-1+
＾1 (vi −+−vi −2) ) −P i −z + −(2V i−+＾1 −vi−2) However, v i −+ : Previous speed vi−2: Speed before last Pi++a: Corrected target command position Pi++Target command position on the nib program As a result, in addition to the previous servo delay amount, the time change of the servo delay darkness is also corrected, so the trajectory control Xl error can be further reduced.

なお、上記実施例では、１軸の制御システムについて説
明したが、ロボットやＮ　Ｃ１ｉｌＪ　ｔｉｌｌは、多
軸のサーボ制御部により構成されているので、第６図の
ように、各軸毎に独立して補正を行なうことにより、軌
跡精度の向上を実現できる。In the above embodiment, a single-axis control system was explained, but since the robot and N C1ilJtill are composed of multi-axis servo control units, each axis can be controlled independently as shown in Fig. 6. By performing the correction, it is possible to improve the accuracy of the trajectory.

上記実施例によれば、軌跡精度の向上により次のような
効果がある。According to the above embodiment, the following effects can be obtained by improving the trajectory accuracy.

■高速で作業させても軌跡に誤差が少ないため、作業サ
イクルタイムを短縮できる。■Work cycle time can be shortened because there is little error in the trajectory even when working at high speed.

■ティーチングと実動作との軌跡の差を小さくできるた
め、ティーチング時間を短縮できる。すなわち、ティー
チングした後に、実際に肋かして動作を確認し、またテ
ィーチングし直すといった試行錯誤回数が減り、ティー
チング時間を短縮できる。■The difference in trajectory between teaching and actual operation can be reduced, reducing teaching time. That is, after teaching, the number of times of trial and error, such as actually checking the operation by holding it up and re-teaching, is reduced, and the teaching time can be shortened.

■ティーチング時にロボット（ＮＧ工作機）が周囲と干
渉しないことを確認しておくことにより、実動作時に干
渉することがほとんどなくなる。■By making sure that the robot (NG machine tool) does not interfere with its surroundings during teaching, it will almost never interfere during actual operation.

■ティーチング後、低速で動作確認を行なえば、実作業
時に高速で動作させても、低速時とほとんど差がなく動
作させることができ、動作確認を低速で安全に行なえる
。■If you check the operation at low speed after teaching, even if you operate it at high speed during actual work, there will be almost no difference in operation compared to when it was at low speed, and you can safely check the operation at low speed.

■ティーチング後、作業開始した後に作業速度を変更し
なければならなくなった場合でも、単に動作速度の設定
を変更するだけで、ティーチング位置を変更することな
く同一動作で速度のみを変更することができる。■Even if it is necessary to change the working speed after teaching and after starting work, simply changing the operating speed setting allows you to change only the speed in the same operation without changing the teaching position. .

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、フィードバック
の位置制御方法において、目標指令位置に対してサーボ
遅れ量を加えた補正をしているので、軌跡精度の向上が
実現できる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, in the feedback position control method, since the target command position is corrected by adding the servo delay amount, it is possible to improve trajectory accuracy. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明の一実施例によるフィードバック制御方
法に用いる装置を示すブロック図、第２図は同実施例の
動作を説明する説明図、第３図は同実施例による動作を
示すフローチャート、第４図は伯の実施例による動作を
示すフローチャート、第５図はさらに他の実施例による
動作を示すフローチャート、第６図は多軸系のフィード
バック制御装置を示すブロック図、第７図は従来の動作
を説明する説明図である。 １・・・主制御部 ２・・・サーボモータ ３・・・速度検出器 ４・・・位置検出器 ｐｃ・・・目標指令位置 Ｐｆ・・・フィードバック位置 Ａ・・・ループゲインFIG. 1 is a block diagram showing a device used in a feedback control method according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram explaining the operation of the embodiment, and FIG. 3 is a flowchart showing the operation according to the embodiment. FIG. 4 is a flowchart showing the operation according to Haku's embodiment, FIG. 5 is a flowchart showing the operation according to another embodiment, FIG. 6 is a block diagram showing a multi-axis feedback control device, and FIG. 7 is a conventional FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the operation. 1... Main control unit 2... Servo motor 3... Speed detector 4... Position detector pc... Target command position Pf... Feedback position A... Loop gain

Claims (1)

【特許請求の範囲】 目標指令位置と動作対象物との現位置との間の距離に応
じた速度で目標指令位置に動作対象物が移動するように
フィードバック制御を行なう位置制御方法において、 ティーチングされた目標指令位置に、動作対象物のサー
ボ遅れ量を加算した補正目標指令位置を求め、この補正
目標指令位置を目標指令位置としてフィードバック制御
に用いることを特徴とするフィードバック制御における
位置制御方法。[Claims] A position control method that performs feedback control so that an object to be operated moves to a target command position at a speed corresponding to a distance between a target command position and the current position of the object to be operated, comprising: 1. A position control method in feedback control, characterized in that a corrected target command position is obtained by adding a servo delay amount of an object to be operated to a target command position, and the corrected target command position is used as a target command position in feedback control.
JP3190885A 1985-02-18 1985-02-18 Position control method for feedback control Pending JPS61190604A (en)

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